專利名稱：十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路及其串擾問題的解決方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納電子器件制備技術(shù)，具體是一種解決十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路 中串擾問題的方法及一種新型的十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路。
背景技術(shù)：
納電子器件研究是近年來納米科技領(lǐng)域中的熱點。目前，利用單分子、納米結(jié)構(gòu)材 料已經(jīng)獲得了各種新型納電子器件，如二極管、場效應(yīng)晶體管等，但納電子器件要在下一 代電子器件中真正獲得廣泛應(yīng)用，必須解決器件的大規(guī)模集成問題。十字形交叉結(jié)是實現(xiàn) 器件高密度集成的一種理想方式，原因主要有二 (1)基于單分子、納米結(jié)構(gòu)材料十字交叉 結(jié)可成為納電子器件；(2)因交叉結(jié)的面積可以很小(幾個平方納米以下)，有可能實現(xiàn)納 電子器件的大規(guī)模集成。十字形存儲結(jié)構(gòu)電路采用縱橫交叉陣列方式排列(圖1)，一個方向的多根導(dǎo)線 (圖1中的1，2，3，4等)與另外方向?qū)Ь€(圖1中的1' ,2'，3'，4'等)垂直相交，且 在各節(jié)點處、兩導(dǎo)線之間設(shè)置某種材料以構(gòu)建雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)，材料可選單分子、納米結(jié)構(gòu)材料 等，則每個節(jié)點即有可能構(gòu)成一個存儲單元，即十字形節(jié)點所處的開/關(guān)狀態(tài)可存儲數(shù)字 信息1或0。若十字形存儲結(jié)構(gòu)電路中，含有x行y列的陣列，則該電路可存儲x -y個單位 的信息。對此類存儲器，一般希望通過第x行和第y列相連即可讀取或擦寫編號為(x，y) 的節(jié)點信息。以讀取(2，2')節(jié)點為例(如圖1所示)，將讀取信號輸入第2行的導(dǎo)線，信 號經(jīng)過節(jié)點(2，2')后經(jīng)由第2'列的導(dǎo)線輸出(如白色箭頭所示路徑)，在第2'列導(dǎo)線 輸出口處可讀取得節(jié)點(2，2')的輸出信息。但是實際的信號并不只經(jīng)過白色路徑，還會 通過周圍節(jié)點、而且同樣在第2'列連線輸出，如黑色箭頭所示路徑，信號由第2行連線輸 入后經(jīng)(2，1')節(jié)點向下傳輸至第1'列連線，之后由(1，1')節(jié)點向上傳輸至第1行連 線，最后通過(1，2')節(jié)點傳輸?shù)降?'連線并輸出，故該路徑的輸出信號實際上攜帶了 (2,1' )、(1，1')和(1，2')三個節(jié)點的信息，干擾了預(yù)期輸出信號，甚至改變預(yù)期輸出 信號。譬如假設(shè)(2，2')節(jié)點存儲信息為0(關(guān))，而節(jié)點(2，1' )、(1，1')和(1，2') 的為1 (開)，則輸出的信號將是1 (開)，這是一種嚴重的串擾現(xiàn)象。同理，輸入信號還可以 經(jīng)過附近其它節(jié)點以及更遠的節(jié)點產(chǎn)生串擾?，F(xiàn)將上述情形一般化，若需讀取或擦寫(X， y)節(jié)點，則輸出信息將包含節(jié)點(x士 1，y)、(x士 1，y士 1)...，十字形存儲電路具有基本相 同的結(jié)構(gòu)，都存在結(jié)構(gòu)所決定的信號串擾問題，此問題嚴重限制了存儲器讀取的準確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路中串擾問題的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路，其特征在于，包括縱橫交叉陣列方式排列的兩路導(dǎo)線，在每個縱橫交叉節(jié)點處，所述導(dǎo)線之間設(shè)有一中間介質(zhì)材料層，所述中間介質(zhì)材 料層串聯(lián)一整流器件，此整流器件對節(jié)點處的由上往下信號呈導(dǎo)通特性，對節(jié)點處的由下 往上的信號呈高阻特性。一種解決十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路中串擾問題的方法，針對縱橫交叉陣列方 式排列的十字形存儲結(jié)構(gòu)電路，在每個縱橫交叉節(jié)點處的中間介質(zhì)材料層串聯(lián)一整流器 件，此整流器件對節(jié)點處的由上往下信號呈導(dǎo)通特性，對節(jié)點處的由下往上的信號呈高阻 特性，如2圖示。由此可以阻止串擾信號通過，并讓預(yù)期信號通過。在介質(zhì)上層淀積有白色的整流器件。整流器件應(yīng)該具有圖3所示的I-V特性曲 線，在正向電壓下導(dǎo)通，反向一定范圍內(nèi)截止；能夠被反向電流可逆擊穿并呈導(dǎo)通阻性；具 有穩(wěn)定的反向擊穿電壓。所述整流器件為PN結(jié)結(jié)構(gòu)，位于中間介質(zhì)材料層的上方或下方。所述整流器件包括一與導(dǎo)線功函數(shù)不同的材料層，該材料層與所述導(dǎo)線共同構(gòu)成 一肖特基二極管，該材料層位于中間介質(zhì)材料層的上方或下方。本發(fā)明具體工作原理如下1.讀取由于整流器件的作用，信號將被有選擇地輸送。以讀取節(jié)點(2，2')為 例，如圖2所示，輸入信號沿經(jīng)第2行連線后可通過節(jié)點(2，2')的十字形將此節(jié)點的信息 傳輸至第2'列的輸出連線。同時輸入信號也可由旁路經(jīng)過節(jié)點(2，1')后傳至第1'連 線，但是由于白色表示的整流器件對由下往上信號的高阻性，信號無法繼續(xù)傳輸至第1行 連線，于是旁路信號被截斷。同理信號沿其他旁路傳輸時由下往上的過程都被截斷。所以 對于讀取操作，整流器件可以成功地解決串擾問題。2.擦寫在進行擦寫操作時需要用較大電流來改變十字形的狀態(tài)，并且為滿足改 變不同狀態(tài)的需要擦寫電流方向應(yīng)可正可負。以圖2的節(jié)點(2，2')為例，當需要方向由 上往下的擦寫電流時，整流器件的高阻性壓制了旁路的電流，旁路的節(jié)點不被擦寫，而目標 節(jié)點則可導(dǎo)通并被擦寫。當需要由下往上的擦寫電流時，可在第2行連線和第2’列連線間 加稍高于整流器件反向擊穿電壓的擦寫電壓；此時對于(2，2')節(jié)點擦寫電壓足以反向擊 穿整流器件而被擦寫，對于旁路節(jié)點，由于擦寫電壓分布于多個節(jié)點上，單個節(jié)點的電壓不 足以擊穿整流器件，整流器件的截止狀態(tài)壓制了旁路電流，所以旁路節(jié)點的十字形不被擦 寫。由此，執(zhí)行擦寫操作時整流器件也可選擇性地導(dǎo)通目標節(jié)點而隔離旁路節(jié)點，從而解決 串擾問題。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點和效果本發(fā)明基于十字形存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析出其信號傳輸路徑的特征1.預(yù)期信號 只經(jīng)過目標節(jié)點，且傳輸方向都為由上往下；2.串擾信號需經(jīng)過一個以上的節(jié)點，且傳輸 方向必有一次是由下往上。因此，只需阻止或減弱信號由下往上傳輸即可消除或削減串擾 信號。本發(fā)明通過改進十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)，在交叉節(jié)點處引入整流器件，消除了此類 存儲結(jié)構(gòu)電路中的串擾弊端，在工藝上具有很強的可操作性，為十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu) 實現(xiàn)高密度集成奠定技術(shù)基礎(chǔ)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細地說明
圖1為現(xiàn)有十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路的示意圖；圖2為本發(fā)明十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路的示意圖；圖3為本發(fā)明整流器件的I-V特性曲線圖；圖4為實施例一的十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路的每個節(jié)點剖視圖；圖5為實施例二的十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路的每個節(jié)點剖視圖。
具體實施例方式下面參照本發(fā)明的附圖，詳細描述本發(fā)明的實施例。十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有獨特的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢，例如超細線寬、低功 耗、記憶性等，本發(fā)明通過改進十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)，在交叉節(jié)點處引入整流器件，消 除了此類存儲結(jié)構(gòu)電路中的串擾弊端。整流器件可以有多種實現(xiàn)方式，可采用最常見PN結(jié)結(jié)構(gòu)、V-I特性更優(yōu)的肖特基 二極管結(jié)構(gòu)等。通過納/微電子工藝的具體實現(xiàn)方案如下實施例一1)在硅底片上淀積縱向排列的導(dǎo)線；2)淀積并刻蝕重摻雜為N型的多晶硅薄膜，形成每個縱橫交叉節(jié)點處的、與導(dǎo)線 有良好接觸的介質(zhì)層；3)淀積一層多晶硅薄膜，后摻雜N型；隨后在N型多晶硅上外延出硅薄膜，并摻雜 為P型；隨后刻蝕形成每個節(jié)點處的PN結(jié)結(jié)構(gòu)；4)淀積并刻蝕一中間介質(zhì)層，如氧化鈰薄膜、氧化鐵薄膜、二氧化鈦薄膜或氧化鋁 薄膜或有機分子；5)淀積Si02厚膜，實現(xiàn)平整化；隨后在Si02上淀積并刻蝕橫向排列的導(dǎo)線，從而 在每個縱橫交叉節(jié)點處，實現(xiàn)中間介質(zhì)材料層串聯(lián)一 PN結(jié)結(jié)構(gòu)的器件，如圖4所示。實施例二1)在硅底片上淀積縱向排列的導(dǎo)線；2)淀積并刻蝕與導(dǎo)線功函數(shù)不同的材料層，如導(dǎo)線為金屬時，淀積為多晶硅、砷化 鎵、鍺或石墨烯層，從而在每個節(jié)點處，上述材料層與導(dǎo)線共同構(gòu)成一肖特基二極管；3)淀積并刻蝕一中間介質(zhì)層，如氧化鈰薄膜、氧化鐵薄膜、二氧化鈦薄膜或氧化鋁 薄膜或有機分子；4)淀積Si02厚膜，實現(xiàn)平整化；隨后在Si02上淀積并刻蝕橫向排列的導(dǎo)線，從而 在每個縱橫交叉節(jié)點處，實現(xiàn)中間介質(zhì)材料層串聯(lián)一肖特基二極管的器件，如圖5所示。上述實施例只是本發(fā)明的舉例，盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖， 但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各 種替換、變化和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于最佳實施例和附圖所公開的內(nèi) 容。
權(quán)利要求
一種十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路，其特征在于，包括縱橫交叉陣列方式排列的兩路導(dǎo)線，在每個縱橫交叉節(jié)點處，所述導(dǎo)線之間設(shè)有一中間介質(zhì)材料層，所述中間介質(zhì)材料層串聯(lián)一整流器件，此整流器件對節(jié)點處的由上往下信號呈導(dǎo)通特性，對節(jié)點處的由下往上的信號呈高阻特性。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征至于，所述整流器件為PN結(jié)結(jié)構(gòu)，位于中間介質(zhì)材 料層的上方或下方。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征至于，所述整流器件包括一與導(dǎo)線功函數(shù)不同的 材料層，該材料層與所述導(dǎo)線共同構(gòu)成一肖特基二極管，該材料層位于中間介質(zhì)材料層的 上方或下方。
4.一種解決十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路中串擾問題的方法，其特征至于，針對縱橫 交叉陣列方式排列的十字形存儲結(jié)構(gòu)電路，每個縱橫交叉節(jié)點處的中間介質(zhì)材料層串聯(lián)一 整流器件，此整流器件對節(jié)點處的由上往下信號呈導(dǎo)通特性，對節(jié)點處的由下往上的信號 呈高阻特性。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征至于，所述整流器件為PN結(jié)結(jié)構(gòu)，位于中間介質(zhì)材 料層的上方或下方。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征至于，所述整流器件包括一與導(dǎo)線功函數(shù)不同的 材料層，該材料層與所述導(dǎo)線共同構(gòu)成一肖特基二極管，該材料層位于中間介質(zhì)材料層的 上方或下方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路及其串擾問題的解決方法，屬于納電子器件制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法基于十字形存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，利用阻止或減弱信號由下往上傳輸即可消除或削減串擾信號的特性，提出在每個節(jié)點的中間介質(zhì)串聯(lián)一整流器件，此整流器件對節(jié)點處的由上往下信號呈導(dǎo)通特性，對節(jié)點處的由下往上的信號呈高阻特性，由此可以阻止串擾信號通過，并讓預(yù)期信號通過。本發(fā)明可有效地解決十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)電路中串擾問題，在工藝上具有很強的可操作性，為十字形納米尺度存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高密度集成奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
文檔編號G11C11/56GK101853874SQ20101015799
公開日2010年10月6日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者傅云義, 張興, 張昊, 鄧斯天, 郭劍, 魏芹芹, 黃如 申請人:北京大學