[发明专利]电子混杂器件

说明书

本发明涉及电子器件，具体地涉及由半导体器件和电阻器开关构成的电子混杂器件以及涉及相应的制造方法。

在半导体技术中，互补金属氧化物半导体(CMOS)器件是非常成功的。CMOS器件通过p-型和n-型MOSFET实现。它们耗散比NMOS逻辑电路更少的功率，因为仅仅在进行器件的开关时才发生功率耗散。此外，CMOS电路可以较之其他可替代电路在衬底上以更高密度实现，并且CMOS半导体制造工艺具有高的灵活性和产率。

已经提出了将可用作例如电阻开关的分子电子器件与标准半导体电路集成的几种构思。

Likharev[1；2]在2005年提出了将CMOS电路与分子纵横条电路(molecular cross-bar)相结合的可重配置器件的构思。在此构思中，CMOS电路与分子纵横条电路(CMOL)结合。CMOS层由多个反相器构成，所述反相器通过小的引脚与分子纵横条电路连接，所述分子纵横条电路沉积在硅晶片的顶部。纵横条电路中的分子层具有开关的功能，即，在顶电极和底电极的每个交叉点处，分子层的传导状态可以在传导和绝缘状态之间切换。通过在不同的结处的差别切换，可以在分子纵横条电路中实现不同的功能。

在2007年，Hewlett-Packard[3]公布了将CMOS电路与电阻开关元件的纵横条电路相结合的新构思。此构思基于Likharev等人的CMOL构思。如在CMOL构思中一样，电阻开关元件的纵横条电路被沉积在CMOS晶片的顶部。CMOS层不仅包括反相器，而且还包括完整的逻辑功能，例如NAND、NOR，或缓冲单元。CMOS层的顶部上的纵横条电路连接硅晶片中的不同基础单元，而逻辑功能在CMOS层中运算。

US 2008/0089120A1公开了具有无定形固体电解质层的电阻存储器，以及操作该存储器的方法。电阻存储器包括开关器件和与开关器件连接的存储节点。存储节点包括下电极、与下电极交叉的上电极以及在上电极和下电极之间的无定形固体电解质层。存储器可以通过CMOS工艺加工。

WO 2008/121676A1公开了一种包括第一衬底和第二衬底的混杂CMOL结构，所述第一衬底具有：处于衬底上的CMOS器件层；具有处于第一衬底的CMOS器件层上方的接口引脚的第一互连层；与第一互连层的接口引脚连接的纳米线第一阵列；在纳米线结材料上方的纳米线第二阵列；具有布置在纳米线第二阵列上方的接口引脚的第二互连层，该接口引脚与纳米线第二阵列连接，所述第二衬底包括布置在第二互连层上方的第二CMOS器件层。纳米线结材料可以包括例如布置在纳米阵列之间的电双稳态分子层。

US 2005/0017759A1公开了一种电路元件，所述电路元件具有第一层、第二层和单分子层，所述第一层由电绝缘衬底材料和第一导电材料构成，所述第一导电材料以至少一个分立区域(discrete area)的形式，使得其被包埋在衬底材料中或涂覆到衬底材料上，所述第二层具有第二导电材料，所述单分子层由运输电荷载流子的电活性分子构成的，布置在第一层和第二层之间。单分子层被固定，并且与第二层电接触。电活性分子中的每一个具有用作电子供体的第一单元和用作电子受体的第二单元以及至少一个布置在第一单元和第二单元之间的还原氧化活性单元，其中，所述电子供体和所述电子受体形成二极管，并且通过所述还原氧化活性单元形成可变电阻。

US 2006/0211257A1涉及一种包含由有机存储材料构成的至少一个存储单元的化合物，其尤其可用于CMOS结构，所述化合物的特征在于：a)至少一个第一锚定基团，其具有用于共价键合到第一电极尤其化学键合到存储器单元的底电极的反应性基团；以及至少一个第二锚定基团，其具有用于键合到第二电极尤其键合到存储器单元的顶电极的反应性基团。

JP 2007 220768A1公开了一种与半导体工艺兼容的工艺，用于穿过层间绝缘膜在接触孔中分别形成下电极和上电极，并且可变电阻膜被夹在两个电极之间，从而形成存储器部分。存储器被具有低介电常数的层间绝缘膜包围。此外，交叉点非易失性存储器元件适于集成并提高速度，因为其由于其元件结构而与CMOS工艺或类似工艺兼容。