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Patent Searching and Data


Title:
MATERIAL AND CELL STRUCTURE FOR MEMORY APPLICATIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/034172
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to compositions for memory applications, a memory cell comprising said composition along with two electrodes, a method for producing microelectronic components, and the use of the inventive composition during the production of said microelectronic components.

Inventors:
SEZI RECAI (DE)
WALTER ANDREAS (DE)
ENGL REIMUND (DE)
MALTENBERGER ANNA (DE)
SCHUMANN JOERG (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/010924
Publication Date:
April 14, 2005
Filing Date:
September 30, 2004
Export Citation:
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Assignee:
INFINEON TECHNOLOGIES AG (DE)
SEZI RECAI (DE)
WALTER ANDREAS (DE)
ENGL REIMUND (DE)
MALTENBERGER ANNA (DE)
SCHUMANN JOERG (DE)
International Classes:
C07C50/04; C07C50/12; C07C255/56; C07D409/04; C09D5/25; H01L27/28; H01L51/05; H01L51/30; (IPC1-7): H01L/
Foreign References:
US4987023A1991-01-22
EP0291659A11988-11-23
US5185208A1993-02-09
EP0450862A21991-10-09
EP1318553A22003-06-11
EP1513159A22005-03-09
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 2002, Nr. 04, 4. August 2002 (2002-08-04) & JP 2001 345431 A (JAPAN SCIENCE & TECHNOLOGY CORP; KANAGAWA ACAD OF SCI & TECHNOL), 14. Dezember 2001 (2001-12-14)
J. B. TORRANCE, J. E. VAZQUEZ, J. J. MAYERLE, V. Y. LEE: "Discovery of a Neutral to Ionic Phase Transition in Organic Materials" PHYSICAL REVIEW LETTERS, Bd. 46, Nr. 4, 26. Januar 1981 (1981-01-26), Seiten 253-257, XP002331539 THE AMERICAN PHYSICAL SOCIETY
Attorney, Agent or Firm:
Behnisch, Werner (Skuhra Weise & Partner Gb, Friedrichstrasse 31 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Zusammensetzung für Speicheranwendungen, die folgende Bestandteile umfasst : a) ein Monomer M1, dargestellt durch folgende Formel 1 Formel 1 wobei Ri, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander H, F, Cl, Br, I, OH, SH, substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alke nyl, Alkinyl, 0Alkyl, 0Alkenyl, 0Alkinyl, SAlkyl, S Alkenyl, SAlkinyl, Aryl, Heteroaryl, 0Aryl, SAryl, O Heteroaryl, oder SHeteroaryl,(CF2) nCF3,CF ((CF2) nCF3) 2 t Q (CF2)"F3,CF (CF3) 2 oderC (CF3) 3 sind ; und n = 0 bis 10 ist ; b) ein Monomer M2 und/oder M3, dargestellt durch die folgenden Formeln 2 und 3 : Formel 2 Formel 3 wobei Rg, Rlot Rll, Rl2 unabhängig voneinander F, Cl, Br, I, CN, NO2, substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alke nyl, Alkinyl, 0Alkyl, 0Alkenyl, 0Alkinyl, SAlkyl, S Alkenyl, SAlkinyl, Aryl, Heteroaryl, 0Aryl, SAryl, O Heteroaryl, SHeteroaryl, Aralkyl, Arylcarbonyl, sind ; wobei Q oderSist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei in Formel 1 R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander substituiertes oder un substituiertes Alkyl, 0Alkyl, SAlkyl, Aryl, Heteroaryl, 0 Aryl, SAryl, 0Heteroaryl, SHeteroaryl, sind.
3. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, wobei in Formel 2 und/oder 3 Rg, Rio, Rn, R12 unabhängig voneinander Cl, CN oder N02 sind.
4. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 oder 2, wobei Rg, Rlo, Rll, R12 in Formel 2 und/oder 3 unabhän gig voneinander sind.
5. Zusammensetzung nach einem oder meherern der vorherge henden Ansprüche, wobei M1 Tetrathiofulvalen und M2 Chloranil ist.
6. Zusammensetzung nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche, die weiterhin ein Polymermaterial umfasst.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei das Polymermate rial aus Polyethern, Polyethersulfonen, Polyethersulfiden, Polyetherketonen, Polychinolinen, Polychinoxalinen, Polyben zoxazolen, Polybenzimidazolen, Polymethacrylaten oder Polyi miden einschliesslich deren Vorstufen, sowie Gemischen und Copolymeren hiervon, ausgewählt ist.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, die weiterhin ein Lösungsmittel umfasst.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Lösungsmittel aus NMethylpyrrolidon, gammaButyrolacton, Methoxypropylace tat, Ethoxyethylacetat, Ethern des Ethylenglykols, insbeson dere Diethylenglykoldiethylether, Ethoxyethylpropionat, und Ethylacetat ausgewählt ist.
10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 69, wobei die Monomere M1, M2 und/oder M3 chemisch an das Polymer gebunden sind.
11. Speicherzelle, umfassend eine Zusammensetzung nach einem der vorgehenden Ansprüche und zwei Elektroden, wobei die Zu sammensetzung zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist.
12. Speicherzelle nach Anspruch 11, wobei die Elektroden aus AlSi, AlSiCu, Kupfer, Aluminium, Titan, Tantal, Titannitrid und Tantalnitrid und Kombinationen hiervon ausgewählt sind.
13. Speicherzelle nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Elekt roden strukturiert sind.
14. Speicherzelle nach Anspruch 13, wobei die Strukturierung mittels Lochmasken oder photolithographischer Techniken er folgt.
15. Speicherzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 14, wobei die Schichtdicken für die Zusammensetzung und die Elektroden jeweils 20 nm bis 2000 nm betragen.
16. Speicherzelle nach Anspruch 15, wobei die Schichtdicken jeweils 50 nm bis 200 nm betragen.
17. Speicherzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 16, wobei Haftvermittlern zur besseren Haftung der Poly mere auf den relevanten Oberflächen eingesetzt werden.
18. Speicherzelle nach Anspruch 17, wobei der Haftvermittler eine der folgenden Verbindungen umfasst :.
19. Speicherzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 18, die in Kombination mit einer Diode, PINDiode, ZDiode oder einem Transistor vorliegt.
20. Verfahren zur Herstellung von mikroelektronischen Bau teilen, das die folgenden Schritte umfasst : a) Aufbringen einer ersten Elektrode auf einen Silizium wafer, b) Aufbringen einer Zusammensetzung nach einem der An sprüche 110 auf die in a) gebildete Elektrode, c) Aufbringen einer zweiten Elektrode auf die in b) ge bildete Schicht.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Aufbringen in Schritt a) und c) mittels Bedampfen oder Sputtern erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Zusammen setzung in Schritt b) durch Spincoating aufgeschleudert und danach getrocknet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei die in der Zu sammensetzung enthaltenen Monomere gleichzeitig oder direkt hintereinander mittels Vakuumbedampfung aufgebracht werden.
24. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 110 in der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen.
25. Verwendung der Zusammensetzung nach Anspruch 110 als Speicherund Schaltermedium.
Description:
Beschreibung Material und Zellenaufbau für Speicheranwendungen Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen für Speicheranwendungen, betrifft eine Speicherzelle, die die vorgenannte Zusammensetzung und zwei Elektroden umfaßt und betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von mikro- elektronischen Bauteilen sowie die Verwendung der erfindungs- gemäßen Zusammensetzung bei der Herstellung dieser mikro- elektronischen Bauteile.

Die elektronischen und optoelektronischen Anwendungen organi- scher Halbleiter schließen Licht-emittierende Dioden, Feldef- fekttransistoren, Vorrichtungen zum Schalten von Speichern, Speicherelemente, Logikelemente und zuletzt komplexe Laser ein. Weil die Industrie sich von der Massen-zur molekülba- sierten Elektronik bewegt, existiert ein zunehmender Trend, sich die spannungsinduzierten Schaltphänomene in konjugierten organischen Verbindungen näher zu betrachten, die zum ersten Mal vor mehr als 30 Jahren beobachtet wurden.

Nichtflüchtige und gleichzeitig schnelle Speicher sind die Grundvoraussetzung für viele tragbare Geräte wie z. B. Laptop, PDA, Handy, Digitale Kameras, HDTV-Geräte usw. ; bei solchen Geräten sollte kein Bootvorgang beim Einschalten erforderlich sein sowie ein plötzlicher Stromausfall nicht zu einem Ver- lust der Daten führen. Für einen nicht-flüchtigen Speicher sind neben Materialien mit ferroelektrischen Eigenschaften oder Speicherelementen bestehend aus Magnetischen Tunnel- Junctions (MTJs) besonders Materialen geeignet, die ihren Wi- derstand reversibel zwischen zwei stabilen Zuständen ändern können (resistiver Effekt). Die zwei unterschiedlichen Wider-

standswerte können über den Stromfluß detektiert werden. Ein weiterer Vorteil des resistiven Speichers z. B. gegenüber dem Speicher mit ferroelektrischem Effekt ist, dass beim Auslesen der Speicherzustand nicht gelöscht wird und wieder zurückge- schrieben werden muß. Gegenüber Speicherelementen bestehend aus MTJs, die aus mehreren komplexen Schichtabfolgen beste- hen, sind Speicherelemente aus resistiven Materialien sehr einfach aufgebaut.

In Schaltvorrichtungen die als Speicherelemente verwendet werden können, werden zwei unterschiedlich leitende Zustände bei derselben angelegten Spannung beobachtet. Die zwei unter- schiedlich leitenden Zustände sind bis zu einem bestimmten Spannungsbetrag stabil und können bei Überschreiten dieser Schwellspannungen ineinander überführt werden. Das reversible Hin-und Herschalten zwischen diesen zwei unterschiedlich leitenden Zuständen erfolgt dabei meist durch Umpolung der Spannung, wobei der Betrag der Spannung etwas größer als die jeweilige Schwellspannungen sein muss. Für die Detektion der zwei unterschiedlich leitenden Zustände, d. h. zur Bestimmung des Widerstandes, muss die angelegte Spannung unterhalb der Schwellspannung liegen, damit ein Überführen in den anderen Zustand verhindert wird. Mehrere mögliche Mechanismen wurden diskutiert, um die Existenz der beiden Zustände zu erklären.

Die leitenden Zustände, die in dünnen Anthracen-Filmen und in Strukturen auf Basis Cr-dotierter anorganischer Oxidfilme be- obachtet wurden, wurden auf das Vorhandensein von Fallen zu- rückgeführt, die unter starken Feldern gefüllt werden, was zu einer hohen Ladungsträgermobilität über einen filamentären Zustand führt. In einer komplizierten Dreischichtstruktur wurde eine zusätzliche Metallschicht zwischen zwei aktiven organischen Schichten eingebracht, um Ladungen zu speichern, und um ein Schalten mit großer Leitfähigkeit bereitzustellen

(Stromverhältnis zwischen den beiden Zuständen, AN : AUS Ver- hältnis = 106). In diesen Hochleistungsvorrichtungen, in de- nen ein Schaltmechanismus ein sperriges Merkmal ist, ist de- ren Verkleinerung auf Molekülgrößenordnung eingeschränkt.

In einschichtigen molekularen Schaltvorrichtungen ist das AN- AUS Verhältnis im allgemeinen niedrig (50-80) und der Spei- cher währt nur Minuten (ungefähr 15 Minuten in Nitroamin- basierten Systemen). Der Ursprung des hoch leitenden Zustan- des wurde auf die Konjugationsmodifikation über eine Elektro- reduktion der Moleküle zurückgeführt. Der Weg zur Erhöhung des AN-AUS Verhältnisses besteht darin, entweder den Strom im AN-Zustand zu erhöhen oder den Strom im AUS-Zustand abzusen- ken. Mit dem Ziel ein Molekül mit einem sehr niedrig leiten- den AUS-Zustand zu generieren, wurde im Stand der Technik Bengalrosa gewählt, das Elektronenakzeptor-Gruppen über die gesamte Oberfläche des Moleküls verteilt aufweist. Bei Fehlen von Donor-Gruppen wird die Dichte der Elektronenverteilung in den Benzolringen reduziert und die Konjugation im Molekül wird stark beeinflusst.

In der Veröffentlichung"Large conductance switching and mem- ory effects in organic molecules for data-storage applica- tions"A. Bandyopadhyay et al., Applied Physics Letters, Vol.

82, Nr. 8,24. Feb. 2003, wird von einem Schalten mit Leitfä- higkeit in Bengalrosa mit einem großen AN-AUS Verhältnis durch Wiederherstellung der Konjugation der Moleküle berich- tet. Ebenfalls wurden Speichereffekte in Vorrichtungen be- schrieben, die diese Strukturen in Datenspeicheranwendungen arbeiten lassen können. Mit den dort offenbarten Vorrichtun- gen war es möglich, einen Zustand zu schreiben oder auszulö- schen und diesen für viele Zyklen zu lesen. In Schaltvorrich- tungen hielt der aktive Halbleiter seinen leitenden Zustand

aufrecht, bis eine Sperrspannung diesen auslöschte. Ein hoch- leitender Zustand ergab sich aufgrund der Wiederherstellung der Konjugation im Molekül über eine Elektroreduktion. Ein solch hohes AN-AUS Verhältnis in einer Einschicht- Sandwichstruktur ist, im Vergleich zu zeitgenössischen Schaltvorrichtungen, auf einen geringen Kriech-bzw.

Leckstrom im Aus-Zustand zurückzuführen. Das Konzept der Kon- jugationswiederherstellung wurde in supramolekularen Struktu- ren durch Zusetzen von Donor-Gruppen zum Molekül verifiziert, was einen erhöhten Strom im Aus-Zustand und daher ein gerin- geres AN-AUS Verhältnis zur Folge hatte. Die oben erwähnte Publikation zeigt mehrere verallgemeinerte Beispiele der Aus- wahl organischer Moleküle, um ein höheres AN-AUS Verhältnis in molekularen Schaltvorrichtungen zu erzielen.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Material bereitzustellen, das zwischen zwei stabilen Zuständen von unterschiedlichem spezifischen Wider- stand schaltbar ist und daher als nicht flüchtiger Speicher dienen kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Er- findung, ein Material bereitzustellen, das zu den vorgenann- ten Zwecken dient und durch gängige Verfahren in der Mikro- elektronik, wie z. B. Spinncoating, verarbeitbar und mittels Verwendung von Elektroden, die in der Mikroelektronik einge- setzt werden, schaltbar ist. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein organisches Material als nicht flüchtigen Speicher bereitzustellen, wobei das Material bei niedrigen Spannungen schaltet.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteran- sprüchen.

Wie oben angesprochen, ist grundsätzlich bekannt, daß organi- sche Materialien als nicht flüchtige Speicher dienen können.

In der vorgenannten Veröffentlichung von A. Bandyopadhyay et al. (Applied Physics Letters, Volume 82, Nr. 8, Feb. 24, 2003) ist jedoch ein Material beschrieben, das eine sehr um- ständliche Prozessierung (Ofenbehandlung für mehrere Stunden im Vakuum) erfordert und ist darüber hinaus auf eine Indium- Zinn-Oxid-Elektrode angewiesen und schaltet erst bei Spannun- gen 2 3 V (siehe beispielsweise Fig. 5 von A. Bandyopadhyay et al.).

Demgegenüber stellt das erfindungsgemäße Material den beson- deren Vorteil bereit, dass es bereits bei Spannungen < 1 V schaltbar ist.

Die vorliegende Erfindung erreicht dies durch Bereitstellung eines neuen Materials für Speicheranwendungen, das ein Mono- mer M1 und zusätzlich ein Monomer M2 und/oder M3, umfaßt.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf nachfolgende Aspekte und Ausführungsformen gerichtet : Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung für Speicheranwendungen, die folgende Bestandteile umfasst : a) ein Monomer M1, dargestellt durch folgende Formel 1

Formel 1 wobei Rl, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander H, F, Cl, Br, I, OH, SH, substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alke- nyl, Alkinyl, 0-Alkyl, 0-Alkenyl, 0-Alkinyl, S-Alkyl, S- Alkenyl, S-Alkinyl, Aryl, Heteroaryl, 0-Aryl, S-Aryl, O- Heteroaryl, oder S-Heteroaryl,-(CF2) n-CF3,-CF ((CF2) nCF3) 2, - Q- (CF2) n-CF3,-CF (CF3) 2 oder-C (CF3) 3 sind ; und n = 0 bis 10 ist ; b) ein Monomer M2 und/oder M3, dargestellt durch die folgenden Formeln 2 und 3 : Formel 2 Formel 3

wobei R9, Rio, Rn, Ri2 unabhängig voneinander F, Cl, Br, I, CN, NO2, substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alke- nyl, Alkinyl, 0-Alkyl, 0-Alkenyl, 0-Alkinyl, S-Alkyl, S- Alkenyl, S-Alkinyl, Aryl, Heteroaryl, 0-Aryl, S-Aryl, 0- Heteroaryl, S-Heteroaryl, Aralkyl, Arylcarbonyl, sind ; wobei Q--0-oder-S-ist.

Erfindungsgemäß sind also die Kombinationen der Monomere Ml und M2, Ml und M3, oder M1, M2 und M3 möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in Formel 1 Ri, R2, R3 und R unabhängig voneinander substituiertes oder un- substituiertes Alkyl, 0-Alkyl, S-Alkyl, Aryl, Heteroaryl, 0- Aryl, S-Aryl, 0-Heteroaryl, oder S-Heteroaryl.

In Formel 2 und/oder 3 sind Rg, Rlo, Rll, R12 vorzugsweise un- abhängig voneinander Cl, CN oder NO2.

Besonders bevorzugt sind Rg, Rlo, Rll, R12 in Formel 2 und/oder 3 unabhängig voneinander

Besonders bevorzugte Monomere für M1 sind Tetrathiofulvalen (R1-R4 = H) und für M2 Chloranil (Rg und Rio = Cl).

Der Begriff"Alkyl", wie hierin verwendet, schließt unver- zweigte und verzweigtkettige Alkylgruppen, ebenso wie Cyclo- alkyl-Gruppen mit 1-10, besonders bevorzugt 1-6 Kohlenstoff- atomen ein. Die Begriffe"Alkenyl, Alkinyl", wie hierin ver- wendet, betreffen ebenfalls unverzweigte und verzweigtkettige Alkenyl-bzw. Alkinylgruppen, die 1-10, besonders bevorzugt 1-6, Kohlenstoffatome aufweisen.

Der Begriff"Aryl"wie hierin verwendet, betrifft und umfasst aromatische Kohlenwasserstoffreste vorzugweise mit 6-18, be- sonders bevorzugt 6-10 Kohlenstoffatomen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung weiterhin ein Polymermateri- al. Mit diesem werden die Monomere Ml, M2 und/oder M3 in ei- nem gemeinsamen, geeigneten Lösungsmittel formuliert und die- se Formulierung dann problemlos, z. B. mittels Spincoating, weiterverarbeitet.

Hierbei bevorzugte Polymermaterialien sind Polyether, Polye- thersulfone, Polyethersulfide, Polyetherketone, Polychinoli- ne, Polychinoxaline, Polybenzoxazole, Polybenzimidazole, Po- lymethacrylate oder Polyimide einschliesslich deren Vorstu- fen, sowie Gemische und Copolymere hiervon.

Wie eingangs erwähnt wird das Gemisch vorzugsweise in einem Lösungsmittel gelöst. Dieses Lösungsmittel ist vorzugsweise aus N-Methylpyrrolidon, gamma-Butyrolacton, Methoxypropylace- tat, Ethoxyethylacetat, Ethern des Ethylenglykols, insbeson-

dere Diethylenglykoldiethylether, Ethoxyethylpropionat, und Ethylacetat ausgewählt.

Als Alternative zur Bereitstellung und anschließenden Vermi- schung der Monomere Ml, M2 und/oder M3 können diese Monomere chemisch an das Polymer gebunden und danach in einem Lösungs- mittel gelöst werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf eine Speicherzelle gerichtet, umfassend eine Zusammensetzung wie vorher definiert und zwei Elektroden, wobei die Zusammen- setzung zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist.

Als Elektroden eignen sich alle in der Mikroelektronik gängi- gen Materialien, insbesondere jedoch Elektroden aus AlSi, AlSiCu, Kupfer, Aluminium, Titan, Tantal, Titannitrid und Tantalnitrid.

Vorzugsweise sind die Elektroden hierbei strukturiert, wobei die Strukturierung vorzugsweise mittels Lochmasken oder pho- tolithographischer Techniken erfolgt.

Die Schichtdicken für die Zusammensetzung und die Elektroden betragen vorzugsweise jeweils 20 nm bis 2000 nm, besonders bevorzugt 50 nm bis 200 nm.

Durch Verwendung von Haftvermittlern kann die Haftung der Po- lymere auf in der Mikroelektronik relevanten Oberflächen wie z. B. Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Tantalnitrid, Tantal, Kupfer, Aluminium, Titan oder Titannitrid verbessert werden.

Als Haftvermittler können vorzugsweise folgende Verbindungen verwendet werden :

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Speicherzelle in Kombination mit einer Diode, PIN-Diode, Z-Diode oder einem Transistor vor.

Gemäß einem dritten Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfah- ren zur Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen gerich- tet, das die folgenden Schritte umfasst : a) Aufbringen einer ersten Elektrode auf einen Silizium- wafer, b) Aufbringen einer wie hierin definierten Zusammenset- zung auf die in a) gebildete Elektrode, c) Aufbringen einer zweiten Elektrode auf die in b) ge- bildete Schicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aufbrin- gen in Schritt a) und c) mittels Bedampfen oder Sputtern.

Vorzugsweise wird die Zusammensetzung in Schritt b) durch Spincoating aufgeschleudert und danach getrocknet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die in der Zusammensetzung enthaltenen Monomere gleichzeitig oder direkt hintereinander mittels Vakuumbedampfung aufgebracht.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung findet vorzugsweise An- wendung in der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen bzw. als Speichermedium.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch die beige- fügten Zeichnungen und Beispiele näher erläutert werden, wo- bei die Erfindung hierdurch nicht eingeschränkt werden soll.

Fig. 1 zeigt den beispielhaften Zellenaufbau einer erfin- dungsgemäßen Speicherzelle, umfassend ein Siliziumsubstrat mit einer Si02-Oberfläche, eine Schicht aus Kupfer (gesput- tert) und als obere Schicht die erfindungsgemäßen Materialien sowie Titanpads.

Fig. 2 zeigt das zur Messung der I (U) Charakteristik der er- findungsgemäßen Speicherzelle verwendete Schaltschema. Für die Messung wurde das SourceMeter Series 2400 der Firma Keithley verwendet.

Fig. 3 zeigt die typische I (U) Charakteristik der erfindungs- gemäßen Zellen.

Beispiele : Beispiel 1 : Herstellung der unteren Elektrode Auf einem Siliziumwafer mit isolierender SiO oder SiN Ober- fläche wird über ein Aufdampfverfahren im Hochvakuum oder

durch ein Sputterverfahren das Metall der unteren Elektrode (Bottom Elektrode) aufgebracht. Als Metalle können alle in der Mikroelektronik relevanten Metalle wie z. B. Kupfer, Alu- minium, Gold, Titan, Tantal, Wolfram, Titannitrid oder Tan- talnitrid verwendet werden. Die Strukturierung der Metalle kann entweder durch Aufbringung der Metalle über Schattenmas- ken erfolgen oder durch lithographische Strukturierung mit anschließender Ätzung der vollflächig aufgebrachten Metalle nach bekannten Verfahren.

Beispiel 2 : Herstellung von Polymerlösungen 25g Polyether, Polyethersulfon, Polyetherketon, Polyimid, Po- lybenzoxazol, Polybenzimidazol oder Polymethacrylat werden mit 5g Tetrathiafulvalen und 5,98g Chloranil in 75 g dest. N- Methylpyrrolidon (VLSI-Selectipur) oder dest. y-Butyrolacton (VLSI-Selectipur) gelöst. Der Lösevorgang erfolgt zweckmäßig auf einer Rüttelapparatur bei Raumtemperatur. Anschließend wird die Lösung durch einen 0.2 um Filter in ein gereinigtes, partikelfreies Probenglas druckfiltriert. Die Viskosität der Polymerlösung kann durch Variation der gelösten Masse an Po- lymer verändert werden.

Beispiel 3 : Herstellung von Polymerlösungen 25g Polyether, Polyethersulfon, Polyetherketon, Polyimid, Po- lybenzoxazol, Polybenzimidazol oder Polymethacrylat werden mit 4g Tetrathiafulvalen und 4,78g Chloranil in 75 g dest. N- Methylpyrrolidon (VLSI-Selectipur) oder dest. y-Butyrolacton (VLSI-Selectipur) gelöst. Der Lösevorgang erfolgt zweckmäßig auf einer Rüttelapparatur bei Raumtemperatur. Anschließend wird die Lösung durch einen 0.2 um Filter in ein gereinigtes, partikelfreies Probenglas druckfiltriert. Die Viskosität der

Polymerlösung kann durch Variation der gelösten Masse an Po- lymer verändert werden.

Beispiel 4 : Herstellung von Polymerlösungen 25g Polyether, Polyethersulfon, Polyetherketon, Polyimid, Po- lybenzoxazol, Polybenzimidazol oder Polymethacrylat werden mit 5g Tetramethyltetrathiafulvalen und 4,35 Dichlor-dicyan- p-benzochinon in 75 g dest. N-Methylpyrrolidon (VLSI- Selectipur@) oder dest. y-Butyrolacton (VLSI-Selectipur@) ge- löst. Der Lösevorgang erfolgt zweckmäßig auf einer Rüttelap- paratur bei Raumtemperatur. Anschließend wird die Lösung durch einen 0.2 um Filter in ein gereinigtes, partikelfreies Probenglas druckfiltriert. Die Viskosität der Polymerlösung kann durch Variation der gelösten Masse an Polymer verändert werden.

Beispiel 5 : Verbesserung der Haftung durch Haftvermittlerlö- sungen Durch Verwendung von Haftvermittlern kann die Haftung der Po- lymere auf in der Mikroelektronik relevanten Oberflächen wie z. B. Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Tantalnitrid, Tantal, Kupfer, Aluminium, Titan oder Titannitrid verbessert werden.

Als Haftvermittler können z. B. folgende Verbindungen verwen- det werden :

0,5 g Haftvermittler (z. B. N- (2-Aminoethyl)-3-aminopropyl- methyldimethoxysilan) werden in ein gereinigtes, partikel- freies Probenglas bei Raumtemperatur in 95g Methanol, Ethanol oder Isopropanol (VLSI-Selectipur) und 5g VE Wasser gelöst.

Nach 24 h stehen bei Raumtemperatur ist die Haftvermittlerlö- sung einsatzbereit. Diese Lösung ist maximal 3 Wochen ver- wendbar. Der Haftvermittler soll eine monomolekulare Schicht auf der Oberfläche ergeben. Der Haftvermittler kann zweckmä- ßigerweise durch Schleudertechnik aufgetragen werden. Dazu wird die Haftvermittlerlösung über ein 0,2 um Vorfilter auf- getragen und 30s bei 5000 u/min geschleudert. Anschließend erfolgt ein Trocknungsschritt 60 s bei 100°C.

Beispiel 6 : Auftragen eines Polymers durch Schleuderverfahren Auf den nach Beispiel 1 prozessierten Siliziumwafer oder e- ventuell nach Beispiel 5 vorbehandelten prozessierten Silizi- umwafer wird die filtrierte Lösung des Polymers nach Beispiel 2 bis 4 mittels einer Spritze auf den Wafer aufgetragen und mit einer Schleuder gleichmäßig verteilt. Die Schichtdicke sollte im Bereich von 50-500nm liegen. Anschließend wird das Polymer auf einer Heizplatte für 1 min. bei 120°C und für 4 min. auf 200°C erhitzt.

Beispiel 7 : Aufdampfen der aktiven Komponenten Neben dem Verfahren des Schleudern der gelösten aktiven Kom- ponenten (Donor und Akzeptor) in einem Polymer können die

Komponenten M1 und M2 bzw. M3 auch durch das allgemein be- kannte Verfahren der Co-Verdampfung aufgetragen werden. Auf den nach Beispiel 1 prozessierten Siliziumwafer werden die zwei Komponenten M1 und M2 möglichst in einem molaren Ver- hältnis von 1 : 1 bis zu einer Schichtdicke von 10-300nm co- verdampft. Der Wafer sollte dabei auf 10-30°C gekühlt wer- den.

Beispiel 8 : Herstellung der Top-Elektrode über eine Schatten- maske Auf den nach Beispiel 6 oder 7 prozessierten Siliziumwafer wird über eine Schattenmaske das Metall der Top-Elektrode durch ein Aufdampfverfahren im Hochvakuum oder durch ein Sputterverfahren aufgebracht. Als Metalle können alle in der Mikroelektronik relevanten Metalle wie z. B. Kupfer, Alumini- um, Gold, Titan, Tantal, Wolfram, Titannitrid oder Tantalnit- rid verwendet werden.

Beispiel 9 : Herstellung der Top-Elektrode durch einen litho- graphischen Prozess Auf den nach Beispiel 6 oder 7 prozessierten Siliziumwafer wird das Metall der Top-Elektrode durch ein Aufdampfverfahren im Hochvakuum oder durch ein Sputterverfahren vollflächig aufgebracht. Als Metalle können alle in der Mikroelektronik relevanten Metalle wie z. B. Kupfer, Aluminium, Gold, Titan, Tantal, Wolfram, Titannitrid oder Tantalnitrid verwendet wer- den. Zur Strukturierung der Top-Elektrode wird durch ein Spin-On Verfahren ein Photolack auf das Metall gebracht, be- lichtet und strukturiert. Anschließend wird das nicht mit dem Photolack bedeckte Metall mit einer Ätze nach bekannten Ver- fahren entfernt. Der noch vorhandene Photolack wird mit einem geeigneten Stripper entfernt.

Beispiel 10 : Herstellung der Top-Elektrode durch ein Lift-Off Verfahren Auf den nach Beispiel 6 oder 7 prozessierten Siliziumwafer wird eine Photolack nach bekannten Verfahren aufgebracht, be- lichtet und strukturiert. Anschließend wird das Metall der Top-Elektrode durch ein Aufdampfverfahren im Hochvakuum oder durch ein Sputterverfahren vollflächig aufgebracht. Als Me- talle können alle in der Mikroelektronik relevanten Metalle wie z. B. Kupfer, Aluminium, Gold, Titan, Tantal, Wolfram, Ti- tannitrid oder Tantalnitrid verwendet werden. Durch einen Lift-Off Prozess wird der Photolack und das auf ihm haftende Metall entfernt.

Beispiel 11 : Messung I (U) Charakteristik Die Messung der I (U) Charakteristik erfolgt nach dem in Fig. 2 dargelegten Schaltschema.

Für die Messung wurde das SourceMeter Series 2400 der Firma Keithley verwendet. Die Zellen zeigen die in Fig. 3 dargeleg- te typische I (U) Charakteristik.

Die Zellen schalten von einem hochohmigen Zustand bei ca.

+0, 6V an Cu in einen stabilen niederohmigen Zustand und bei- 0,3V an Cu wieder zurück in einen stabilen hochohmigen Zu- stand. Diese beiden resistiv unterschiedlichen Zustände sind auch im spannungslosen Fall stabil.