DE10296984T5

DE10296984T5 - Niederspannungs- und schnittstellenbeschädigungsfreie polymere Speichervorrichtung

Info

Publication number: DE10296984T5
Application number: DE10296984T
Authority: DE
Inventors: Mark Corrales Isenberger; Xiao-Chun Saratoga Mu; Jian Sunnyvale Li
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: KR20040015762A; US20040150023A1; KR100592605B1; DE10296984B4; WO2003003377A3; US6756620B2; US6952017B2; US20030001176A1; CN100416838C; AU2002345992A1; CN1554099A; TW548769B; WO2003003377A2

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Speichervorrichtung, das umfaßt:
– Ausbilden einer ersten Elektrode auf einem Substrat;
– Ausbilden einer ferroelektrischen Polymerstruktur über dem Substrat;
– Ausbilden eines oberen Schutzfilms über der ferroelektrischen Polymerstruktur; und
– Ausbilden einer zweiten Elektrode auf dem zweiten Schutzfilm.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Herstellung von mikroelektronischen Vorrichtungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Herstellung einer mikroelektronischen Speichervorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine ferroelektrische polymere Speichervorrichtung mit Kreuzungspunkt.
BESCHREIBUNG DES BEKANNTEN STANDES DER TECHNIK
Auf dem Gebiet der Mikroelektronik besteht das andauernde Verlangen, schnellere, dichtere und kosteneffektivere Lösungen für Datenspeicher zu finden. Ob es sich bei dem Datenspeicher um einen schnellen Datenspeicher handelt, einen on-die Speicher, wie zum Beispiel einen statischen Direktzugriffsspeicher (static random access memory, SRAM), ob es sich um einen etwas langsameren, eingebetteten dynamischen Direktzugriffsspeicher (embedded dynamic random access memory, eDRAM), die noch langsameren off-die dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) oder ob es sich um eine magnetische oder magneto-optische Disk zur Massenspeicherung handelt, jede Technologie wird fortlaufend verbessert, um die Anforderungen an die erhöhte Geschwindigkeit und Kapazität zu erfüllen.
Es ist erkannt worden, daß einige Polymere einen Ferromagnetismus aufweisen. Ein solches Polymer ist das Vinyliden-Polyfluorid (PVDF, dessen Formel (CH₂-CF₂)_n ist) und einige seiner Copolymere. Eine andere kontinuierliche Anforderung, die existiert, sind die geringeren Energieanforderungen für nicht flüchtige Datenspeicher, insbesondere für mobile Platformdatenspeicher, die ein Speichermedium, wie zum Beispiel einen Flash-Speicher oder Disk-Laufwerke, verwenden.
Was von der Technik benötigt wird, ist eine Lösung für einen nicht-flüchtigen Niedrigenergie Datenspeicher.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die Art und Weise, auf die die oben genannten und weitere Vorteile der Erfindung erreicht werden, wird eine spezielle Beschreibung der Erfindung, die oben kurz erläutert worden ist, mit Bezug auf die speziellen Ausführungsformen erläutert, die in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt sind. Mit dem Verständnis, daß diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung zeigen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt sind und die deshalb nicht so ausgelegt werden können, daß sie den Umfang der Erfindung begrenzen, wird die Erfindung mit höherer Genauigkeit und im Detail durch die Verwendung der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben und erläutert:
1 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt einer Halbleiterstruktur, die eine Stufe der Herstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt der Halbleiterstruktur, die in 1 dargestellt ist, nachdem ein weiteres Verarbeiten durchgeführt worden ist;
3 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt der Halbleiterstruktur, die in 2 dargestellt ist, nachdem ein weiteres Verarbeiten durchgeführt worden ist;
4 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt der Halbleiterstruktur, die in 3 dargestellt ist, nachdem ein weiteres Verarbeiten durchgeführt worden ist;
5 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt einer polymeren Kreuzpunkt-Speicherzelle, die die Halbleiterstruktur darstellt, die in 2 dargestellt ist, nach einem weiteren Verarbeiten;
6 ist einen Draufsicht auf einen Querschnitt einer polymeren Kreuzungspunkt-Speicherzelle, bei der es sich um die Halbleiterstruktur handelt, die in 4 dargestellt ist, nachdem sie weiter verarbeitet worden ist;
7 ist ein Flußdiagramm, das die Ausführungsformen des Verfahrens beschreibt;
8 ist eine Seitenansicht eines Speichersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ferroelektrische polymere Speichervorrichtung, die eine ferroelektrische Polymerstruktur umfaßt, die zwischen einer Anordnung von Elektroden angeordnet ist, die eine elektrische Signalgebung über die ferroelektrische Polymerstruktur erzielen. Im Wissen der ferromagnetischen Eigenschaften solcher Polymere haben sich die Erfinder den Vorteil der Möglichkeiten zunutze gemacht, die ferromagnetischen Polymermoleküle als Datenspeichervorrichtung zu orientieren. Eine vorsichtige Konstruktion kann durch die Wahl bevorzugter Grenzflächenschichten erreicht werden. Das kann die Zuverlässigkeit und die Speichereigenschaften eines nicht-flüchtigen Speichers deutlich verbessern.
Die ferroelektrische polymere Speichervorrichtung kann als Kreuzungspunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur bezeichnet werden. Aufgrund der mechanisch und thermisch sensitiven Natur der Ausführungsformen mit einer ferroelektrischen Polymerzusammensetzung bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Lösungen zur Oberflächenbearbeitung für die Polymer-Speicherstrukturen.
Die Kreuzungspunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur kann eine erste Elektrode umfassen. Ein Schutzfilm kann auf der ersten Elektrode aufgebracht sein. Eine ferroelektrische Polymerstruktur wird über dem Schutzfilm und dem Substrat angeordnet. Eine zweite Elektrode und ein zweiter Schutzfilm sind in einer Kreuzungsanordnung zur ersten Elektrode und zum ersten Schutzfilm angeordnet.
Die nachfolgende Beschreibung umfaßt Begriffe wie "oberer", "unterer", "erster", "zweiter" etc., die nur zur Verdeutlichung verwendet werden und die nicht als einschränkend ausgelegt werden können. Die Ausführungformen einer Vorrichtung oder eines Gegenstandes der vorliegenden Erfindung, die hier beschrieben wird, kann in einer Vielzahl von Positionen und Ausrichtungen hergestellt, verwendet oder transportiert werden.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei ähnliche Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen werden. Um die Strukturen der vorliegenden Erfindung möglichst deutlich zu machen, sind die nachfolgenden Zeichnungen diagrammartige Darstellungen von integrierten Schaltkreisstrukturen. Daher kann die tatsächliche Erscheinung der hergestellten Strukturen, zum Beispiel in einer Mikrophotographie, unterschiedlich aussehen, obwohl sie nach wie vor die wesentlichen Strukturen der vorliegenden Erfindung beinhalten. Darüber hinaus zeigen die Zeichnungen nur Strukturen, die erforderlich sind, um die vorliegende Erfindung zu verstehen. Zusätzliche, im Stand der Technik bekannte Strukturen, sind nicht eingefügt worden, um die Klarheit der Zeichnungen beizubehalten.
1 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt einer Speicherstruktur 10 während der Herstellung eines Speichers aus einem ferroelektrischen Polymer (FEP) gemäß eine Ausführungsform. Es ist ein Substrat 12 dargestellt, das mit einer Maske 14 versehen ist und wobei eine Vertiefung 16 durch die Maske 14 in das Substrat 12 eingebracht worden ist. Die Vertiefung 16 ist hergestellt worden, um einen erste oder eine untere Elektrode 18 aufzunehmen, wie es in 2 dargestellt ist. Die erste Elektrode 18 kann mittels einer Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren (chemical vapor deposition, CVD) aus jedem Material hergestellt werden, das als elektrischer Leiter geeignet ist, in Übereinstimmungen mit elektrischen Leitern, die im Stand der Technik bekannt sind. Bei einer Ausführungsform besteht die erste Elektrode 18 aus einem Aluminiummaterial. Bei einer Ausführungsform besteht die erste Elektrode 18 aus Kupfer oder aus einem Kupferlegierungsmaterial. Die Dicke der ersten Elektrode 18 (und der zweiten Elektrode 34, die in 5 dargestellt ist) kann abhängig sein von der speziellen Lithographie und den Konstruktionsvorschriften. 2 zeigt auch ein äußeres Elektrodematerial 18' oberhalb und auf der Maske 14, die nachfolgend beide entfernt werden.
Bei einer Ausführungsform kann eine selbstausrichtende Struktur gebildet werden, indem anfänglich eine erste Elektrode 18 durch ein PVD-Verfahren (physical vapor deposition) deponiert wird, wie es in 2 gezeigt ist. Die erste Elektrode kann aus jeglichem Material hergestellt sein, das als elektrischer Leiter gemäß dem, was im Stand der Technik bekannt ist, geeignet ist. Die erste Elektrode 18, wenn sie mittels PVD hergestellt ist, kann in einer eingestellten bzw. parallel ausgerichteten An ausgeführt sein, so daß sie wenig oder gar keinen Kontakt mit den Seitenwänden 20 oberhalb einer oberen Oberfläche der ersten Elektrode 18 in der Ausnehmung 16 aufweist. Ein gerichtetes PVD-Verfahren (collimated PVD) wird einen Kontakt des Elektrodenmaterials mit den Seitenwänden 20 oberhalb der oberen Oberfläche von dem, was deponiert ist, vermeiden, wenn das Verhältnis des Collimators so eingestellt ist, daß es dem Verhältnis der Ausnehmung 16 entspricht oder dieses übersteigt. Die Maske 14 kann sowohl zum Einbringen der Ausnehmung 16 als auch zum Bilden der ersten Elektrode 18 aus dem Substrat 12 verbleiben. Nach dem Herstellen der ersten Elektrode 18 mittels PVD kann die Maske 14 mit bekannten Techniken entfernt werden, wie zum Beispiel Naßablösen oder Veraschen der Maske oder Spülen des Substrats. Demgemäß kann das äußere Elektrodenmaterial 18', das in 2 auf der Maske 14 gezeigt ist, mit Maskenentferntechniken entfernt werden.
3 zeigt die Speicherstruktur 10 nach einem weiteren Verarbeiten, so daß eine selbstausgerichtete Elektrodenstruktur gebildet wird. Eine Schutzschicht 22 ist über dem Substrat 12 und der ersten Elektrode 18 ausgebildet. Die Schutzschicht 22 kann mittels CVD oder PVD gebildet werden, so daß ein Kontakt an den Seitenwänden 20 der Ausnehmung 16 erzielt wird. CVD und PVD Bedingungen sind im Stand der Technik bekannt, und werden häufig durch die spezielle Anwendung, das zu deponierende Material und die thermischen Vorgaben des herzustellenden Gegenstandes vorgegeben. Bei einer Ausführungsform wird eine Gasphasenabscheidung in atomarer Schicht (atomic layer chemical vapor deposition, ALCVD) gemäß bekannter Technik verwendet, um die Schutzschicht 22 auszubilden.
Bei der Schutzschicht 22 kann es sich um ein Metall, ein hochschmelzendes Metall oder um eine Legierung aus einem Metall oder einem hochschmelzende Metall handeln. Auch kann es sich bei der Schutzschicht 22 um ein Nitrid, ein Oxid oder ein Carbid des Metalls, des hochschmelzenden Metalls oder um eine entsprechende Legierung handeln. Darüber hinaus können auch Kombinationen der oben genannten Materialien ausgewählt werden, um zum Beispiel eine zusammengesetzte Schutzschicht herzustellen. Eine Ausführungsform einer Schutzschicht 22 umfaßt eine Titan-Nitrid-Schicht umfassen. Eine andere Auführungsform umfaßt einen Titan-Oxid-Schicht. Weitere Details der Schutzschicht 22, im Hinblick auf Materialausführungen, sind hierin beschrieben.
4 zeigt die Speicherstruktur 10 nach einer weiteren Verarbeitung. Die Schutzschicht 22 ist im Hinblick auf ihr vertikales Profil reduziert worden, so daß ein erster oder unterer Schutzfilm 24 über der ersten Elektrode 18 verbleibt. Das Reduzieren des vertikalen Profils kann mittels mechanischen Polierens, chemisch-mechanischen Polierens (CMP), chemischen Rückätzens oder ähnlichem durchgeführt werden. Bei einer Ausführungsform wird ein CMP mit einer chemischen Formulierung durchgeführt, die selektiv für das Substrat 12 ist, obwohl eine geringfügige Verminderung des vertikalen Profils in der Z-Richtung erlaubt ist. Dement sprechend wird eines Damaszenerstruktur des Substrats 12, der ersten Elektrode 18 und des ersten Schutzfilms 24 gebildet.
Der erste Schutzfilm 24 kann aus einem Material hergestellt sein, das aus den folgenden Materialien ausgewählt ist: Metalle, hochschmelzende Metalle, deren Legierungen, deren Nitride, Oxide, Carbide und Kombinationen hiervon. Bei einer Ausführungsform kann der Schutzfilm 24 aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium bestehen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der erste Schutzfilm 24 aus einem hochschmelzenden Metall, wie zum Beispiel Titan, einem hochschmelzenden Metall-Nitrid, wie zum Titan-Nitrid (TiN), oder einem hochschmelzenden Metall-Oxid, wie zum Beispiel Titandioxid (TiO₂), entweder in der Rutil-Phase oder in der Anatas-Phase bestehen.
Andere hochschmelzende Metalle können Titan, Zirkonium, Hafnium oder ähnliches umfassen. Andere hochschmelzende Metalle können Kobalt oder ähnliches umfassen. Weitere hochschmelzende Metalle können Chrom, Molybdän, Wolfram oder ähnliches umfassen. Ferner können die hochschmelzenden Metalle Scandium, Yttrium, Lanthan, Zerium oder ähnliches umfassen.
Bei einer Ausführungsform ist der erste Schutzfilm 24 mittels CVD, PVD oder ALCVD von TiN oder TiO₂ hergestellt. Der erste Schutzfilm 24 kann in einem Dickenbereich von etwa 10 Nanometern (nm) bis etwa 100 nm, bevorzugt von etwa 20 nm bis etwa 50 nm liegen. Mit der Ausbildung eines ersten Schutzfilms 24 ist die Speicherstruktur 10 vorbereitet, eine FEP Struktur über dem Substrat 12 aufzunehmen.
5 zeigt die Speicherstruktur 10 nach einem weiteren Verarbeiten. Bei einer Ausführungsform wird eine erste oder untere FEP Schicht 26 über dem Substrat 12 und dem ersten Schutzfilm 24 mittels einer Langmuir-Blodgett Depositionstechnik aufgebracht. Die Langmuir-Blodgett (L-B) Depositionstechnik ist im Stand der Technik gut bekannt. Sie umfaßt üblicherweise ein Verfahren, das bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird, bei dem das Substrat in einen Behälter getaucht wird, der flüssiges Material umfaßt, das sich während des Eintauchens an dem Substrat ablagern wird. Danach wird eine spin-on FEP Schicht 28 über und auf der ersten FEP Schicht 26 ausgebildet. Die spin-on FEP Schicht 28 kann durch Deponieren des FEP Materials als Flüssigkeit in einem puddle prime auf dem Substrat für eine Zeitdauer von etwa 5 bis 25 Sekunden und durch ein Drehen des Substrats 12 in einem Rota tionsbereich von etwa 300 Umdrehungen pro Minute (rpm) bis 6000 rpm und über einen Zeitbereich von etwa 5 Sekunden bis etwa 20 Sekunden gebildet werden.
Nach dem Ausbilden der spin-on FEP Schicht 28 wird eine zweite oder obere FEP Schicht 30 über und auf der spin-on FEP Schicht 28 mittels L-B Depositionstechnik gebildet. Das Bilden der ersten und der zweiten FEP Schicht 26 und 28 stellt entsprechend eine Oberflächengestaltung der spin-on FEP Schicht 28 dar, die eine Beschädigung an der Schnittstelle zwischen der FEP Struktur 38 und der ersten und zweiten Elektrode 18 und 34 verhindern kann. Mit anderen Worten unterstützt in den Fällen, in denen eine spin-on FEP Schicht 28 eine Isolation von den Elektroden erfordert, um eine Beschädigung zu verhindern, eine Oberflächengestaltung bzw. eine Oberflächentechnik, die wenigstens eine der ersten oder zweiten FEP Schichten 26 und 28 bildet, die bevorzugte Isolation zu erreichen. Zusätzlich kann die vertikale Dicke der FEP Schichten 26 und 28 so ausgewählt werden, daß sie in einem Bereich von etwa 4, 5 Å bis etwa 45 Å liegt. Bei einer Ausführungsform liegt die Dicke bei etwa 5 Molekularschichten oder bei 23 Å.
Unterschiedliche Polymere können verwendet werden, um die erste und die zweite FEP Schicht 26 und 28 zu bilden. Bei einer Ausführungsform werden die FEP Schichten 26 und 28 aus den folgenden Materialen ausgewählt: Polyvinyl und Polyethylenfluoride, Copolymere hiervon und Kombinationen dieser. Bei einer anderen Ausführungsform sind die FEP Schichten 26 und 30 aus den folgenden Schichten ausgewählt: Polyvinyl und Polyethylenchloride, Copolymere und hiervon und Kombinationen dieser. Bei einer anderen Ausführungsform sind die FEP Schichten 26 und 30 aus den folgenden Materialien ausgewählt: Polyacrylnitrile, Copolymere dieser und Kombinationen hiervon. Bei einer anderen Ausführungsform bestehen die FEP Schichten 26 und 28 aus Polyamiden, Copolymeren hiervon oder Kombinationen hiervon. Andere Ausführungsformen können Kombinationen der oben genannten Möglichkeiten umfassen, die unterschiedliche Typen betreffen, wie zum Beispiel Polyfluoride und Polyamide oder Polyfluoride und Polyacrylnitrile.
Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei den ersten und zweiten FEP Schichten 26, 30 um L-B deponierte Polymere, die aus den folgenden Materialien oder Kombinationen davon ausgewählt sind: (CH₂-CF₂)_n, (CHF-CF₂)_n, (CF₂-CF₂)_n, (-, (-, (-, und (- Phasen hiervon, bevorzugt die (- Phase, (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m, Copolymer, (-, (-, (-, und (- Phasen, bevorzugt die (- Phase von (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m Copolymer, und Kombinationen hiervon. Das Co polymer von (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m kann als P(VDF-TrFE) oder als Polyvinyliden Fluorid-Trifluorethylen bezeichnet werden. Bei einer besonderen Ausführungsform handelt es sich bei der ersten und der zweiten FEP Schicht 26, 30 um Copolymere aus (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m, wobei n und m 1 ergeben und wobei n in einem Bereich von etwa 0,6 bis etwa 0,9, bevorzugt zwischen etwa 0,7 und etwa 0,8, und insbesondere bevorzugt bei etwa 0,75 liegt.
Es kann bevorzugt sein, kristalline ferroelektrische Polymere der ersten und der zweiten Schicht 26, 30 zu bilden. Unter "kristallin" kann verstanden werden, daß die L-B Depositionstechnik ein Polymer bilden kann, bei dem es sich um eine hochgeordnete Struktur gemäß dem Miller-Bravais Index Gittersystems oder ähnlichem handelt, wobei im wesentlichen eine Molekularschicht bzw. Monoschicht ursprünglich geformt wird. Bei einer Ausführungsform kann die Bildung einer mononmolekularen Schicht eines P(VDF-TrFE) Copolymers ein vertikales Profil von etwa 4,5 Å aufweisen.
Die meisten polymeren Systeme werden ein gewisses Ausmaß an Attraktivität aufweisen, wobei jedoch die L-B Technik im wesentlichen isotaktische Polymerfilme erzeugt. In den Fällen, in denen ein Copolymer mittels der L-B Depositionstechnik hergestellt wird, wird der Film weiter von der Isotaktivität entfernt sein als bei einem Monomer unter ähnlichen Depositionsbedingungen. Bei einigen Situationen kann ein syndiotaktischer Film hergestellt werden, auch wenn funktionale Gruppen in dem Polymer oder in dem Copolymerfilm größer ausgebildet sind als andere. Auf gleiche Weise kann ein syndiotaktisches Copolymer mittels der L-B Depositionstechnik erzielt werden, aber dieses Copolymer wird auch in Richtung Ataktivität tendieren, abhängig davon, ob der Copolymerfilm ein zufälliges, ein reguläres, ein Block- oder ein Pfropfpolymer bildet.
Die kristalline Struktur kann anfangen, von einer hochgeordneten (isotaktischen oder syndiotaktischen) Gitterstruktur abzuweichen, wenn mehrere Monoschichten einer FEP Struktur der L-B Depositionstechnik gebildet werden. Bei einer Ausführungsform wird eine 5-Monoschichtenstruktur ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform wird eine 10-Monoschichtenstruktur gebildet. Dementsprechend werden an Stelle einer hochgeordneten monokristallinen Gitterstruktur Lamellen oder Monoschichten oder Monoschichtengruppen gebildet, die einige Dislokationen an den Lamellenschnittstellen aufweisen. Die kristalline Struktur einer 5- oder 10-Monolayerstruktur kann verglichen werden mit einer hypothetischen hochgeordneten 5- oder 10-Monoschichtstruktur, in einem Bereich von etwa 20% Kri- stallinität bis zu etwa 80% Kristallinität. Bei einer Ausführungsform liegt der geordnete Anteil der Kristallinität (Anteil der Isotaktivität oder Syniotaktivität) in der FEP Struktur in einem Bereich von etwa einem Drittel bis etwa zwei Drittel, bevorzugt größer als in etwa die Hälfte der Lamellenstruktur, bis zu und einschließlich etwa 95% Kristallinität. Der geordnete Anteil der kristallinen Struktur kann durch Diagnosetechniken, wie zum Beispiel mittels eines Abtastelektronenmikroskops, durch Röntgenbeugungsanalyse oder ähnliches, quantifiziert werden. Unter streng kontrollierten Betriebsbedingungen kann die Kristallinität bis zu 95% für 5- und 10-Monolayerstrukturen und für Strukturen zwischen diesen Monolayeranzahlen betragen.
Die spin-on FEP Schicht 28, die zwischen den Schichten 26 und 30 angeordnet ist, kann auf ähnliche Weise durch jedes der Polymere, Copolymere, Kombinationen und Verhältnisse zwischen diesen hergestellt werden, wie sie in dieser Offenbarung dargelegt sind. Die Dicke der spin-on FEP Schicht 28 kann in einem Bereich von etwa 500 Å bis etwa 2000 Å liegen, bevorzugt von etwa 600 Å bis etwa 1500 Å, und insbesondere bevorzugt von etwa 700 Å bis etwa 1000 Å.
5 stellt auch ein weiteres Verarbeiten dar, bei dem ein zweiter oder ein oberer Schutzfilm 32 und eine zweite oder eine obere Elektrode 34 in einer Anordnung aufgebracht ist, die als "Kreuzpunkt" 36 Anordnung (cross point array) bezeichnet werden kann, die die FEP Struktur 28 zwischen der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 34 darstellt bzw. offenlegt. Mit anderen Worten stellt der Kreuzpunkt 36 oder die Projektion der Breite W der ersten Elektrode 18 nach oben auf die zweite Elektrode 34 einen Bereich der FEP Struktur 38 dar, der in etwa äquivalent ist zu dem Quadrat der Breite W ist, falls die zweite Elektrode 34 auch eine Breite in etwa von der Breite W aufweist. Der Bereich der FEP Struktur 38, der innerhalb der projizierten Bereiches liegt, kann insbesondere geeignet dazu sein, daß auf ihn geschrieben bzw. von ihm als einer Ausführungsform eines Speicherelementes gelesen wird.
Der Kreuzpunkt 36 der Speicherstruktur 10 kann einen Dimension in der X-Richtung aufweisen, die abhängig sein kann von einer bestimmten Maskentechnologie mit Minimaleigenschaft. Zum Beispiel können Lithographieverfahrensflüsse eine minimale Eigenschaft haben, die 0,25 Mikrometer (mikron), 0,18 Mikrometer, 0,13 Mikrometer und 0,11 Mikrometer betragen. Andere Minimaleigenschaften, die in Zukunft erzielt werden können, sind ebenfalls anwendbar auf die vorliegende Erfindung. Wie hierin beschrieben, kann die Dicke des zwei ten Schutzfilms 32 in Z-Richtung und der ersten Elektrode 34 denen des ersten Schutzfilms 24 und der ersten Elektrode 18 entsprechen.
6 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einer Ausführungsform ist die einkristalline FEP Schicht 126 mittels einer L-B Technik gebildet, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
Wie in 6 gezeigt, umfaßt eine Speicherstruktur 110 ein Substrat 112 und eine Vertiefung 116, die eine erste oder untere Elektrode 118 umfaßt, die innerhalb von Seitenwänden 120 der Vertiefung 116 angeordnet ist, sowie einen ersten Schutzfilm 124, der innerhalb der Seitenwände 120 einer Vertiefung 116 angeordnet ist. Eine einzelne, kristalline FEP Schicht 126 ist über und auf dem Substrat 112 und dem ersten Schutzfilm 124 angeordnet. Über und auf der kristallinen FEP Schicht 126 ist ein zweiter Schutzfilm 132 angeordnet. Dementsprechend ist über und auf dem zweiten Schutzfilm 132 eine zweite oder obere Elektrode 134 angeordnet. Der Kreuzpunkt 136, der durch einen Bereich definiert wird, der in etwa dem Quadrat der Breite W entspricht, liegt zwischen der ersten Elektrode 118 und der zweiten Elektrode 134. Der Kreuzpunkt 136 umfaßt eine Signalschnittstelle zur Datenspeicherung gemäß einer Ausführungsform. Eine kristalline FEP Struktur 138 wird daher außerhalb einer einzelnen FEP Schicht 126 gebildet. Das Ausmaß der Kristallinität kann in einem Bereich von etwa 20% bis etwa 95% liegen und kann, innerhalb dieses Bereichs, bevorzugt über die Hälfte betragen.
Im Vergleich zu einer mehrschichtigen Struktur, wie zum Beispiel der FEP Struktur 38, die in 5 dargestellt ist, liegen bei dieser Ausführungsform einige Vorteile. Obwohl eine einzelne, ungefähr 4,5 Å dicke Schicht, eine etwa 45 Å dicke Schicht oder das Doppelte, d.h. eine etwa 90 Å dicke Schicht in diesem Falle nicht ausreichend dick genug sein mag, um merkbare Schäden an dem Polymer/Elektroden Schnittstelle während der ALCVD des zweiten Schutzfilms 32 zu vermeiden, kann eine dickere Schicht durch zusätzliche Verarbeitungszeit erzeugt werden.
Eine zusätzliche Verarbeitungszeit kann aus einem Kompromiß für einen einzelne kristalline ferroelektrische Polymerschicht 126 resultieren, die dünner sein kann als die ferroelektrische Polymerstruktur 38, die in 5 dargestellt ist. Der Kompromiß kann jedoch darin liegen, daß die Depositionszeit während des Bildens einer einzelnen FEP Schicht mittels der L-B Depositionstechnik verlängert werden kann, so daß die gesamte Verarbeitungszeit eingeschlossen wird, die vorher benötigt worden war, um die ferroelektrische Polymerstruktur 38 zu bilden, wie in 5 dargestellt ist.
Daher kann die nachfolgende Verarbeitungszeit, die anderenfalls für die Oberflächengestaltung einer mehrschichtigen FEP Struktur, wie sie in 5 dargestellt ist, verwendet worden wäre, dazu eingesetzt werden, die kristalline FEP Struktur 138 zu bilden, die in 6 dargestellt ist: set-up, Deposition, und Abschaltzeit für die erste FEP Schicht 26, set-up, spin-on, Aushärten und shut-down Zeit für die FEP Schicht 28, und set-up, Deposition und shut-down Zeit für die zweite FEP Schicht 30. Dementsprechend kann die Dicke einer einzelnen, kristallinen FEP Schicht in einem Bereich von etwa 100 Å bis etwa 2000 Å oder größer sein, abhängig nur von den Herstellungsregeln für einen bestimmte Anwendung. Andere Dicken können in einem Bereich von etwa 200 Å bis etwa 1500 Å liegen. Weitere Dicken können in einem Bereich von etwa 300 Å bis etwa 1000 Å liegen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann eine spin-on FEP Schicht auch als alleinstehende FEP Struktur dienen, ähnlich zu dem, was in 6 als eine einzelne, kristalline FEP Struktur 138 dargestellt ist. Der einzige Unterschied von dem, was in 6 dargestellt ist, ist, daß die Struktur 138 eine spin-on Schicht anstelle einer L-B Depositionsschicht ist. Es soll angemerkt werden, daß der Grad der Kristallinität einer solchen spin-on FEP Struktur 138 geringer sein kann als der Grad der Kristallinität einer kristallinen FEP Struktur 138, die mittels L-B Deposition hergestellt ist. Es ist jedoch bevorzugt, daß die spin-on Schicht wenigstens zur Hälfte kristallin ist.
Die Dicken einer spin-on FEP Struktur 138, die ausgewählt werden kann, kann in einem Bereich von etwa 300 Å bis etwa 2000 Å oder sogar darüber liegen. Bei dieser spin-on Ausführungsform kann die Oberflächengestaltung der FEP Struktur als ALCVD Formation des ersten und des zweiten Schutzfilms 124 und 132 entsprechend durchgeführt werden, sowie durch die Verwendung von PVD für die zweite Elektrode 134.
Die nachfolgende Diskussion bzw. Erläuterung kann auf die Strukturen angewendet werden, die sowohl in der 5 als auch in der 6 dargestellt sind. Die Schutzfilme 24 und 32 oder 124 und 132 werden bevorzugt mittels ALCVD gemäß dem Stand der Technik hergestellt. Obwohl eine CVD der zweiten Elektrode 34 oder 134 aufgrund der physischen kontakt- und temperatursensitiven Natur der FEP Struktur 38 oder 138 nicht bevorzugt ist, kann einen ALCVD der Schutzfilme 24, 32 oder 124, 132 aufgrund der geringeren Verarbeitungstemperaturen, die bei ALCVD erforderlich sind, durchgeführt werden. Nach dem Ausbilden der zweiten Schutzfilme 32, 132, werden zweite Elektroden 34, 134 mittels PVD unter Bedingungen hergestellt, die im wesentlichen nicht die FEP Strukturen 38, 138 beschädigen.
7 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrensverlaufs, der die Herstellung einer Speicherzelle einer FEP Struktur beschreibt, und der die Oberflächenbearbeitung bzw. Oberflächengestaltung der FEP Struktur bzw. Strukturen beschreibt. Ein Verfahren 700 umfaßt verschiedene Alternativen für den Verfahrensablauf. Zuerst beginnt der Prozeß 700 durch Ausbilden 710 einer ersten Elektrode auf einem Substrat. Bei dem Substrat kann es sich um Silizium handeln, mit logischen oder anderen Strukturen, wie zum Beispiel einem eingebetteten Speicher. Die Logikstruktur und/oder der eingebettete Speicher können weitere Strukturen umfassen, wie zum Beispiel n-dotiertes Metalloxid-Silizium (n-MOS), p-dotiertes MOS (p-MOS), MOS mit komplementären Ausgängen (CMOS), bipolares CMOS (BiCMOS) und andere. Bei dem Substrat kann es sich auch um einen Prozessor handeln, der einen Zeilen- und Spalten-adressierende Kommunikation an einer Peripherie ermöglicht. Wie hierin beschrieben, kann das Substrat auch eine Struktur aus einem Fieberglas-Harz (FR) umfassen.
Auf dem Substrat können die erfindungsgemäßen Ausführungsformen in Kontakt mit einer ersten und einer zweiten Elektrode an der Peripherie angeordnet werden. Nach dem Ausbilden 710 der ersten Elektrode, setzt sich der Verfahrensverlauf mit dem Ausbilden 720 eines ersten Schutzfilmes fort, wie hierin beschrieben. Danach können unterschiedliche Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens folgen, wie nachfolgend beschrieben ist. Bei einer Ausführungsform wird eine L-B Deposition 730 einer ersten FEP Schicht durchgeführt. Nachfolgen wird eine spin-on FEP Schicht über und auf der ersten FEP Schicht gebildet (Schritt 732). Nachfolgend wird eine zweite FEP Schicht gemäß der L-B Technik deponiert (Schritt 734).
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrensablaufs, wie er hierin beschrieben ist, wird eine einzelne, kristalline L-B Deposition 740 durchgeführt, um die kristalline FEP Schicht 126 zu bilden, wie es in 6 dargestellt ist, die einer kristallinen FEP Struktur 138 entspricht. Die L-B Deposition kann, obwohl sie langsamer ist, als die spin-on Deposition, um eine bevorzugte Dicke zu erreichen, eine Dicke von einem bis etwa 1000 Schichten oder mehr bilden. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrensablaufes, wie er hierin beschrieben ist, wird eine einzelne spin-on FEP Schicht gebildet (Schritt 750), was zu einer FEP Struktur führt, wie sie hierin beschrieben ist.
Nach dem Ausbilden einer FEP Struktur kann der Verfahrensablauf durch Bilden 760 eines zweiten Schutzfilmes in einer Struktur fortfahren, die mit einer zweiten Elektrode ausgerichtet ist. Wie hierin beschrieben ist, kann der zweite Schutzfilm unter ALCVD Bedingungen gebildet werden, die im wesentlichen nicht die Integrität der FEP Struktur beeinflussen. Nachfolgend wird eine zweite Elektrode über und auf dem zweiten Schutzfilm gebildet (Schritt 770).
Eine Schnittstellenbeschädigung der FEP Struktur kann nur während des Bildens des zweiten Schutzfilms signifikant sein. Gemäß eines Verfahrensablaufes zur Oberflächengestaltung kann auf der L-B Depositionsschritt 730 verzichtet werden. Dementsprechend wird der Verfahrensablauf vom Ausbilden 710 einer unteren Elektrode, dem Ausbilden 720 eines unteren Schutzfilmes, dem spin-on Ausbilden 732 einer FEP Schicht, der L-B Deposition 734 einer oberen, kristallinen FEP Schicht, dem Ausbilden 760 eines oberen Schutzfilms zu dem Ausbilden 770 einer unteren Elektrode fortschreiten. Gemäß dieser Ausführungsform können Prozeßschritte ausgelassen werden, wenn diese nicht benötigt werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Speichersystem. 8 stellt eine Seitenansicht eines Teils eines Speichersystems 800 dar, welches in einen Host (nicht gezeigt) eingesetzt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Speichersystem 800 neben dem Host (nicht gezeigt) kann einen Speichergegenstand 810 umfassen, der auf einem Substrat 812 angeordnet ist, bei dem es sich um ein Mikroprozessorsilizium oder ähnliches handelt. Alternativ kann es sich bei dem Substrat 812 um eine Platte handeln, wie zum Beispiel eine Fieberglas-Harz (FR) Karte oder eine Hauptplatine, die eine übliche Form umfaßt, bezeichnet als FR4.
In 8 ist das Substrat 812 als Mikroprozessorsilizium dargestellt, das Logikschaltkreise enthalten kann. Eine physischen Schnittstelle 814 für einen Host ist ebenfalls in 8 dargestellt. Bei einer Ausführungsform kann die physische Schnittstelle 814 ein duales inline lead-frame Paket, das auf einer Hauptplatine angeordnet ist, eine Erweiterungskarte und einer Platine für einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) oder ähnliches umfassen. Eine Signalschnittstelle 816A, 816B ist ebenfalls in 8 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform kann es sich bei der Signalschnittstelle 816A um einen Verbindungsanschluß handeln, der von dem Speichergegenstand 810 zu Paketstrukturen der physischen Schnittstelle 814 führt. Die Signalschnittstelle 816B kann auch einen lead frame umfassen, wie zum Beispiel für ein duales in-line Paket. Andere Ausführungsformen einer Signalschnittstelle können optische Schnittstellen umfassen, wie zum Beispiel Wellenleiter und räumliche Sende/Empfangs-Vorrichtungen.
Der Datenspeicherbereich des erfindungsgemäßen Speichersystems 800 kann den Speichergegenstand 810 umfassen, der auf dem Substrat 812 angeordnet ist. Wie hierin beschrieben kann der Speichergegenstand 810 eine erste Elektrode umfassen, die auf einem Substrat angeordnet ist, eine FEP Struktur und eine zweite Elektrode, wie hierin beschrieben. Darüber hinaus kann der Speichergegenstand 810 erste und zweite kristalline FEP Filme umfassen, wie sie hierin als Lösung für die Oberflächengestaltung beschrieben sind, um eine Beschädigung an der Elektroden-FEP Schnittstelle zu verhindern. Weitere spezielle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Speichersystems, wie es hierin beschrieben ist, können realisiert werden.
Es können unterschiedliche physische Schnittstellen mit dem erfindungsgemäßen Speichersystem verwendet werden, abhängig von dem jeweiligen Host. Das Speichersystem 800 kann mit einer physischen Schnittstelle versehen werden, die auf einen Host konfiguriert ist, der aus Kommunikations-Hosts ausgesucht ist, wie zum Beispiel eine PCMCIA Kartenschnittstelle, eine Schnittstelle für einen Terminplaner (personal data assistant, PDA) mit oder ohne der Fähigkeit zur drahtlosen Kommunikation, und ein tragbarer Host, wie zum Beispiel ein mobiles Telefon. Bei einem anderen Host kann es sich um eine mobile Datenspeicherschnittstelle handeln, die eine Schnittstelle für eine compact-flash Karte, eine Schnittstelle für eine MEMORY STICK^®, wie sie von Sony Corporation hergestellt wird, eine Schnittstelle fir einen HIP ZIP^® oder für PEERLESS^®, wie sie von Iomega Corporation hergestellt wird, eine Schnittstelle für POCKET CONCERT^®, wie es von der Intel Corporation hergestellt wird und andere umfassen. Bei einem anderen Host kann es sich um eine Schnittstelle für ein austauschbares Speichermedium, einen Erweiterungsslot für einen Desktop-Personalcomputer oder ähnliches handeln. In jedem Fall wird das Erscheinungsbild der speziellen physischen Schnittstelle 814 variieren, um sich an den notwendigen Anschluß etc. des Hosts anzupassen. Auf ähnliche Weise wird das Erscheinungsbild der speziellen Signalschnittstelle 816 variieren, damit sie an den notwendigen Anschluß etc. des Host angepaßt ist.
Eine PCMCIA Karte hat zum Beispiel eine physische Schnittstelle, die wenigstens die langen Kanten der Karte umfaßt, die mittels Reibung und Gleiten mit der Kartenaufnahme verbunden werden können. Die Signalschnittstelle für eine PCMCIA Karte umfaßt wenigstens die Multi-Kontaktbuchsen auf der Rückseite der Karte und die spezifischen plug-in Ausgänge an der Vorderseite der Karte.
Niedrige Betriebsspannungen sind bevorzugt und durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung realisiert. Gemäß einer Ausführungsform liegt die Schaltspannung in einem Bereich von etwa 0,5 V bis weniger als etwa 9 V, und bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,5 V bis etwa 5 V. Diese Spannung kann sich sowohl auf das löschende Leseverfahren als auch auf das Schreibverfahren gemäß einer vorliegenden Erfindung beziehen. Ein nichtflüchtiger Speicher, wie zum Beispiel ein flash, kann eine Ladungspumptechnologie erfordern, um eine ausreichende Spannung zu erreichen, um auf das Floating-Gate zu schreiben. Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Niederspannungstechnologie für einen nichtflüchtigen Speicher, was die Notwendigkeit für eine Ladungspumptechnologie und andere Hochspannungs-Speichertechnologien überflüssig macht.
Im nachfolgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bezug genommen wird auf die 1 bis 5. Zuerst wird ein Substrat 12 zur Verfügung gestellt, das ein Silizium fir eine Logikschaltung für eine erfindungsgemäße Kreuzpunkt-Polymerspeicherstruktur umfaßt, einschließlich eines dielektrischen Materials, wie zum Beispiel Siliziumoxid. In das Substrat 12 wird eine Ausnehmung 16 geätzt, und eine erste Elektrode 18 aus PVD Aluminium wird in der Ausnehmung 16 gebildet. Eine Schutzschicht aus TiN wird mittels eines CVD-Verfahrens hergestellt. Es ist wiederum, in Abhängigkeit von den thermischen Einschränkungen, möglich, PECVD anstelle des üblicherweise höher temperierten CVD von TiN zu verwenden.
Nach dem Auffüllen der Vertiefung 16 mittels PECVD von TiN, um eine Schutzschicht 22 zu bilden, wird ein CMP Verfahren durchgeführt, das das Profil der Speicherstruktur 10 in Z-Richtung vermindert und die Schutzschicht 22 in einen Damaszener-Schutzfilm 24 umwandelt. Unter L-B Depositionsbedingungen wird eine erste kristalline FEP Schicht 26 in einer Dicke von etwa 5 Å bis etwa 45 Å, bevorzugt in etwa 23 Å, durch P(VDF-TrFE) gebildet. Weil die Oberflächenbearbeitung der ferroelektrischen Polymerstruktur FEP 38 nur für das Polymermaterial, das nach dem Bilden der Struktur 38 zum Verarbeiten freigelegt ist, von Bedeutung sein kann, kann die erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht 26 auch weggelassen werden. Nachfolgend wird eine spin-on FEP Schicht 28 bis zu einer Dicke von etwa 500 Å bis etwa 2000 Å, bevorzugt bis zu einer Dicke von etwa 1000 Å, aufgebracht. Die spinon FEP Schicht 28 kann durch Deponieren des FEP Materials als Flüssigkeit in einem puddleprime auf dem Substrat 12 für eine Zeitdauer von etwa 5 bis 25 Sekunden und durch Drehen des Substrats 12 mit einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 300 Umdrehungen pro Minute (rpm) bis etwa 6000 rpm und für eine Zeitbereich von etwa 5 Sekunden bis etwa 20 Sekunden gebildet werden. Die spin-on FEP Schicht 28 umfaßt ein Copolymer aus (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m, wobei n und m 1 ergeben und wobei n etwa 0,75 beträgt .
Eine zweite und obere kristalline FEP Schicht 26 ist mittels L-B Deposition bis zu einer Dicke von etwa 5 Å bis zu etwa 45 Å gebildet, bevorzugt bis etwa 23 Å durch P(VDF-TrFE). Wenn entweder eine erste oder eine zweite kristalline FEP Schicht 26, 30 vorhanden ist, umfassen die Schichten bei diesem Beispiel ein Copolymer aus (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m, wobei n und m 1 ergeben und wobei n etwa 0,75 beträgt.
Nachfolgend wird eine Maske (nicht dargestellt) in einer Kreuzpunkt-Konfiguration für die erste Elektrode 18 bereitgestellt. Das Maskenmuster exponiert eine Breite, die in etwa der Breite der ersten Elektrode entspricht. Nachfolgend wird eine TiN Schutzschicht mit einer Dicke in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 100 nm unter PVD oder ALCVD Bedingungen, die bei einer Temperatur von 100° oder darunter arbeiten, hergestellt. Nachfolgend wird eine zweite Elektrode mittels eines PVD-Verfahren hergestellt, auch dies bei Betriebsbedingungen von 150°C oder darunter, um die FEP Struktur 38 zu schützen. Gemäß diesem Beispiel arbeitet die Kreuzpunkt-Matrix polymere Speicherstruktur in einem Bereich unterhalb von etwa 9 V und bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,5 V bis 5 V. Diese Spannung kann sich sowohl auf das löschende Leseverfahren als auch auf das Schreibverfahren gemäß einer Ausführungsform beziehen.
Es soll vom Fachmann verstanden werden, daß verschiedene andere Änderungen in den Details, dem Material und der Anordnung der Teile und der Verfahrensschritte, die hier beschrieben und dargestellt worden sind, um den Gegenstand der Erfindung zu erläutern, durchgeführt werden können, ohne von den Prinzipien und dem Umfang der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben ist, abzuweichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine polymere Speichervorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die polymere Speichervorrichtung kann eine zusammengesetzte oder eine einfache Schicht eines ferroelektrischen Polymer-Speichers umfassen, der Anforderungen an die Oberflächenkonstruktion gemäß verschiedener Ausführungsformen stellt. Die ferroelektrische polymere Speicherstruktur kann kristalline ferroelektrische Polymer-Schichten, wie zum Beispiel einzelne und Co-polymer-Zusammensetzungen umfassen. Die Struktur kann spin-on und/oder Langmuir-Blodgett Depositionsbedingungen umfassen. Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Ausführungsformen der polymeren Speichervorrichtung. Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Speichersystem, das es der polymeren Speichervorrichtung ermöglicht, mit unterschiedlichen existierenden Hosts eine Schnittstelle zu bilden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Speichervorrichtung, das umfaßt: – Ausbilden einer ersten Elektrode auf einem Substrat; – Ausbilden einer ferroelektrischen Polymerstruktur über dem Substrat; – Ausbilden eines oberen Schutzfilms über der ferroelektrischen Polymerstruktur; und – Ausbilden einer zweiten Elektrode auf dem zweiten Schutzfilm.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der obere Schutzfilm ein zweiter Schutzfilm ist und wobei das Verfahren ferner ein Ausbilden eines ersten Schutzfilms auf der ersten Elektrode umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ausbilden eines ersten Schutzfilms auf der ersten Elektrode ferner das Ausbilden eines selbstausrichtenden ersten Schutzfilms über der ersten Elektrode umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ausbilden eines ersten Schutzfilms auf der ersten Elektrode ferner die folgenden Schritte umfaßt: – Ausbildung einer Damaszenerstruktur in dem Substrat aus der ersten Elektrode und dem ersten Schutzfilm durch ein Verfahren, das ausgewählt ist aus einem der folgenden Schritte: mechanisches Polieren, chemisch-mechanisches Polieren, chemisches Rückätzen und Kombinationen hiervon.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Schutzfilm und der zweite Schutzfilm durch ein Gasabscheidungsverfahren von atomaren Schichten aus einem der folgenden Materialien hergestellt ist: Metalle, hochschmelzende Metalle, deren Legierungen, deren Nitride, Oxide und Carbide, und Kombinationen hiervon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden einer ferroelektrischen Polymerstruktur ferner umfaßt: – Ausbilden einer ersten ferroelektrischen Polymerstruktur über dem Substrat; – Ausbilden einer spin-on ferroelektrischen Polymerschicht über der ersten ferroelektrischen Polymerschicht; und – Ausbilden einer zweiten ferroelektrischen Polymerschicht über der spin-on ferroelektrischen Polymerschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden einer ferroelektrischen Polymerstruktur ferner umfaßt: – Langmuir-Blodgett Deposition einer ersten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht über dem Substrat; – Ausbilden einer spin-on ferroelektrischen Polymerschicht über der ersten ferroelektrischen Polymerschicht, wobei die spin-on ferroelektrische Polymerschicht ausgewählt ist aus Polyvinyl- und Polyethylenfluoriden, Polyvinyl- und Polyethylenchloriden, Polyacrylonitrilen, Polyamiden, Copolymeren hiervon und Kombinationen hiervon; – Langmuir-Blodgett Deposition einer zweiten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht über der spin-on Polymerschicht; und wobei die erste und die zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht ausgewählt sind aus Polyvinyl- und Polyethylenfluoriden, Polyvinyl- und Polyethylenchloriden, Polyacrylonitrilen, Polyamiden, Copolymeren hiervon und Kombinationen hiervon.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ausbilden des ersten und des zweiten Schutzfilms durch eine Gasphasenabscheidung einer atomaren Schicht nach chemischem Verfahren (chemical vapor deposition Verfahren) eine Verbindung realisiert ist, die aus den folgenden Materialien ausgewählt ist: Titanmetal, Titanmetallegierungen, wenigstens einem Titannitrid, wenigstens einem Titancarbid, wenigstens einem Titanoxid und Kombinationen hiervon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden einer ersten Elektrode durch eine Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren (chemical vapor deposition Verfahren), und das Ausbilden einer zweiten Elektrode durch eine Gasphasenabscheidung nach physikalischen Verfahren (physical vapor deposition Verfahren) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden einer ferroelektrischen Polymerstruktur über dem Substrat ferner eine Langmuir-Blodgett Deposition einer einzelnen, kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht über dem Substrat umfaßt.
Speichergegenstand, der umfaßt: – eine erste Elektrode, die auf einem Substrat angeordnet ist; – eine ferroelektrische Polymerstruktur, die über dem Substrat und dem ersten Schutzfilm angeordnet ist; – ein oberer Schutzfilm, der über der ferroelektrischen Polymerstruktur angeordnet ist; und – eine zweite Elektrode, die über und auf dem zweiten Schutzfilm angeordnet ist.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei der obere Schutzfilm ein zweiter Schutzfilm ist und das ferner einen ersten Schutzfilm umfaßt, der auf der ersten Elektrode angeordnet ist.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner umfaßt: – eine erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über dem Substrat angeordnet ist; – eine spin-on ferroelektrische Polymerschicht, die über der ersten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht angeordnet ist; und – eine zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über der spin-on Polymerschicht angeordnet ist.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner umfaßt: – eine erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 5 Å bis etwa 45 Å aufweist; – eine spin-on ferroelektrische Polymerschicht, die über der ersten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht angeordnet ist, wobei die spin-on ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 500 Å bis etwa 2000 Å aufweist; und – eine zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über der spin-on Polymerschicht angeordnet ist, wobei die zweite kristalline ferrroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 5 Å bis etwa 45 Å aufweist.
Speichergegenstand nach Anspruch 13, wobei die spin-on ferroelektrische Polymerschicht und die kristalline ferroelektrische Polymerschicht aus der gleichen Zusammensetzung hergestellt sind.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner umfaßt: – eine erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über dem Substrat angeordnet ist; – eine spin-on Polymerschicht, die über der ersten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht angeordnet ist; – eine zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über der spin-on Polymerschicht angeordnet ist; und wobei die Kristallinität der ersten und der zweiten ferroelektrischen Polymerschichten im Bereich von etwa einem Drittel bis zu mehr als der Hälfte liegt.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner eine einzelne, kristalline ferroelektrische Polymerschicht umfaßt, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die einzelne, ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke im Bereich von etwa 100 Å bis etwa 2000 Å aufweist.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner ein Polymer umfaßt, das aus den folgenden Materialien ausgewählt ist: Polyvinyl- und Polyethylen-Fluoride, Polyvinyl- und Polyethylen-Chloride, Polyacrylonitrile, Polyamide, Copolymere hiervon und Kombinationen hiervon.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner ein Polymer umfaßt, das aus (CH₂-CF₂)_n, (CHF-CF₂)_n, (CF₂-CF₂)_n, (-,(-,(-, und (- Phasen hiervon, (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m Copolymeren, (-,(-,(-, und (-Phasen von (CH₂-CF₂) (CHF-CF₂)_n, Copolymeren, und Kombinationen hiervon ausgewählt ist.
Speichergegenstand nach Anspruch 11, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner ein Copolymer umfaßt, das aus der (- Phase (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF_Z)_m Copolymer ausgewählt ist, wobei m und n 1 ergeben und wobei n in einem Teilbereich von etwa 0,6 bis etwa 0,9 liegt.
Kreuzpunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur, die umfaßt: – eine erste Aluminium- oder Kupfer-Elektrode, die auf einem Substrat angeordnet ist; – einen ersten Schutzfilm aus einem hochschmelzenden Metall-Nitrid oder- Oxid, der über und auf der ersten Elektrode angeordnet ist; – eine ferroelektrische Polymerstruktur, die über dem Substrat und dem ersten Schutzfilm angeordnet ist; – einen zweiten Schutzfilm aus einem hochschmelzenden Metall-Nitrid oder -Oxid, der über der ferroelektrischen Polymerstruktur angeordnet ist; und – eine zweite Aluminium- oder Kupfer-Elektrode, die über und auf dem zweiten Schutzfilm aus hochschmelzendem Metall-Nitrid angeordnet ist.
Kreuzpunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur nach Anspruch 21, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner umfaßt: – eine erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 5 Å bis etwa 45 Å aufweist; – eine spin-on ferroelektrische Polymerschicht, die über der ersten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht angeordnet ist, wobei die spin-on ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 500 Å bis etwa 2000 Å aufweist; – eine zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über der spin-on Polymerschicht angeordnet ist, wobei die zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 5 Å bis etwa 45 Å aufweist; und wobei die Kristallinität der ersten und der zweiten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht in einem Bereich von etwa einem Drittel bis mehr als die Hälfte liegt.
Kreuzpunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur gemäß Anspruch 21, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner umfaßt: – eine kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über und auf dem ersten Schutzfilm aus hochschmelzendem Metall-Nitrid oder -Oxid und unter und auf dem zweiten Schutzfilm aus hochschmelzendem Metall-Nitrid oder -Oxid angeordnet ist, wobei die kristalline ferroelektrische Polymerschicht eine Dicke in einem Bereich von etwa 100 Å bis etwa 2000 Å aufweist; und wobei der zweite Schutzfilm aus hochschmelzendem Metall Nitrid oder -Oxid über und auf der kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht angeordnet ist.
Kreuzpunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur nach Anspruch 21, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner ein Polymer umfaßt, das aus (CH₂-CF₂)_n, (CHF-CF₂)n, (CF₂-CF₂)_n, (-,(-,(-, und (- Phasen hiervon, (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m Copolymeren, (-,(-,(-, und (-Phasen von (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m Copolymeren, und Kombinationen hiervon ausgewählt ist.
Kreuzpunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur nach Anspruch 21, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner eine Copolymer umfaßt, das aus (-, (-, (-, und (-Phasen des (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m Copolymer ausgebildet ist, wobei n und m 1 ergeben und wobei n in einem Teilbereich von etwa 0,6 bis etwa 0,9 liegt.
Kreuzpunkt-Matrix-Polymer-Speicherstruktur nach Anspruch 21, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur ferner (- Phase (CH₂-CF₂)_n in (CH₂-CF₂)_n-(CHF-CF₂)_m Copolymer umfaßt, wobei n und m 1 ergeben und wobei n in einem Teilbereich von etwa 0,7 bis etwa 0,8 liegt.
Speichersystem, das umfaßt: – ein Substrat, das auf einer physischen Schnittstelle für einen Host angeordnet ist; – ein Speichergegenstand, der auf dem Substrat angeordnet ist, wobei der Speichergegenstand umfaßt: – eine erste Elektrode, die auf einem Substrat angeordnet ist; – einen ersten Schutzfilm, der über und auf der ersten Elektrode angeordnet ist; – eine FEP Struktur, die über dem Substrat und dem ersten Schutzfilm angeordnet ist; – einen zweiten Schutzfilm, der über der FEP Struktur angeordnet ist; und – eine zweite Elektrode, die über und auf dem zweiten Schutzfilm angeordnet ist; – eine Signalschnittstelle zur Kommunikation von dem Speichergegenstand zu dem Host; und – einen Host.
Speichersystem nach Anspruch 27, wobei die physische Schnittstelle auf eine Host-Schnittstelle konfiguriert ist, die aus folgenden Schnittstellen ausgewählt ist: PCMCIA Kartenschnittstelle, compact-flash-card-Schnittstelle, memory-stick Kartenschnittstelle, Schnittstelle für einen Erweiterungslot eines Desktop-Personalcomputers und Schnittstelle für ein entfernbares Medium.
Speichersystem nach Anspruch 27, wobei die ferroelektrische Polymerstruktur umfaßt: – eine erste kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über dem Substrat angeordnet ist; – eine spin-on ferroelektrische Polymerschicht, die über der ersten kristallinen ferroelektrischen Polymerschicht angeordnet ist; – eine zweite kristalline ferroelektrische Polymerschicht, die über der spin-on Polymerschicht angeordnet ist.