DE60206913T2

DE60206913T2 - Herstellung einer molekülare elektronische schaltung mittels stanzens

Info

Publication number: DE60206913T2
Application number: DE60206913T
Authority: DE
Inventors: Yong Chen
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP2005521237A; EP1399954B1; JP4499418B2; WO2003049151A3; EP1399954A2; US6432740B1; WO2003049151A2; DE60206913D1; US6579742B2; US20030003775A1

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
US-Patentschrift 6,128,214 mit dem Titel „Molecular Wire Crossbar Memory", erteilt am 3. Oktober 2000, die sich auf verschiedene Aspekte von Speicher- und Logikschaltungen bezieht, die im Nanocomputerwesen verwendet werden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Nanorechen- und -speicherschaltungen und insbesondere auf die Bildung von Drähten für Vorrichtungsanwendungen, speziell die Verwendung von Eindrucken, um Elektroden, Vorrichtungen und Schaltungen zu bilden. „Nanomaßstab" bedeutet, dass entweder die vertikale Abmessung oder der elektrische Übertragungsweg zwischen Elektroden in Nanometern gemessen wird.
Stand der Technik
Infolge der ständig abnehmenden Merkmalsgrößen von Integrierte-Schaltung-Vorrichtungen wird es immer schwieriger, Vorrichtungen mit einem guten Verhalten zu entwerfen. Die Herstellung wird ebenfalls zunehmend schwieriger und teurer. Zusätzlich nimmt die Anzahl von Elektronen ab, auf die in einer Vorrichtung entweder zugegriffen wird oder die verwendet werden, mit zunehmenden statistischen Schwankungen bei den elektrischen Eigenschaften. Am Grenzwert hängt ein Vorrichtungsbetrieb von einem einzigen Elektron ab und herkömmliche Vorrichtungskonzepte müssen sich ändern.
Molekularelektronik hat das Potential, herkömmliche Vorrichtungen mit elektronischen Elementen zu verbessern oder sogar zu ersetzen, kann durch extern angelegte Spannungen verändert werden und hat das Potential, mit geringer Verän derung des Vorrichtungskonzepts von Mikrometergrößenabmessungen zu Nanometerabmessungen zu skalieren. Die Molekularschaltelemente können durch kostengünstige Lösungstechniken gebildet werden; siehe z.B. C.P. Collier et al., „Electronically Configurable Molecular-Based Logic Gates", Science, Bd. 285, S. 391–394 (16. Juli 1999) und C.P. Collier et al., „A [2]Catenane-Based Solid State Electronically Reconfiguable Switch", Science, Bd. 289, S. 1172–1175 (18. August 2000). Die selbstangeordneten Schaltelemente können auf einer integrierten Si-Schaltung integriert werden, so dass sie durch eine herkömmliche Si-Elektronik in dem darunter liegenden Substrat getrieben werden können. Um die Schaltelemente zu adressieren, werden Verbindungen oder Drähte verwendet.
Elektronische Molekularvorrichtungen, die Gekreuzte-Drähte-Schalter aufweisen, sind für die zukünftige elektronische und Rechenvorrichtungen vielversprechend. Dünne einzelne oder mehrere atomare Schichten können z. B. durch Langmuir-Blodgett-Techniken oder eine selbstangeordnete Monoschicht an einer spezifischen Stelle gebildet werden. Eine sehr gesteuerte Rauheit der darunter liegenden Oberfläche wird benötigt, um eine optimale LB-Filmbildung zu ermöglichen. Ein Gekreuzte-Drähte-Schalter kann zwei Drähte oder Elektroden z. B. mit einer Molekularschaltart zwischen den beiden Elektroden aufweisen.
Für Nanoelektronikschaltungen ist es nötig, neue Materialien mit den Funktionen, die für sie vorgesehen sind, und neue Prozesse, um dieselben herzustellen, zu erfinden. Nanomoleküle mit speziellen Funktionen können als Grundelemente für Nanorechen- und -speicheranwendungen verwendet werden.
Beispielsweise wurden Eindrucktechniken für strukturierte Nanometerdünnfilme entwickelt; siehe z. B. S.Y. Chou et al., „Imprint Lithography with 25-Nanometer Resolution", Science, Bd. 272, S. 85–87 (5. April 1996) und US- Patentschrift 5,772,905 mit dem Titel „Nanoimprint Technology", erteilt am 30. Juni 1998 für S.Y. Chou.
Kurz zusammengefasst weist das Eindruckverfahren ein Pressformen und einen Strukturübertragungsprozess auf. Bei einer Eindrucklithographie wird zuerst eine Formgebungsvorrichtung mit Nanometermerkmalen in einen Dünnresistguss auf einem Substrat gepresst, was eine Dickekontraststruktur in dem Resist erzeugt. Nachdem die Formgebungsvorrichtung entfernt worden ist, wird ein anisotroper Ätzprozess verwendet, um die Struktur in die gesamte Resistdicke zu übertragen durch ein Entfernen des verbleibenden Resist in den zusammengepressten Bereichen.
Es besteht ein Bedarf daran, das Eindruckverfahren in das Herstellen von Nanoschaltungen, die für industrielle Herstellungsprozesse geeignet sind, einzugliedern.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Molekularvorrichtung geliefert. Die elektronische Molekularvorrichtung weist zumindest ein Paar von gekreuzten Drähten und einen Molekularschaltfilm dazwischen auf. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

(a) Bilden zumindest einer unteren Elektrode an einem Substrat durch zuerst ein Bilden einer ersten Schicht an dem Substrat und ein Strukturieren der ersten Schicht, um die untere Elektrode zu bilden, durch eine Eindrucktechnik;
(b) Bilden des Molekularschaltfilms auf der unteren Elektrode;
(c) Bilden einer Schutzschicht auf dem Molekularschaltfilm, um eine Beschädigung desselben während der weiteren Verarbeitung zu vermeiden;
(d) Auftragen einer Polymerschicht auf die Schutzschicht und Strukturieren der Polymerschicht durch das Eindruckverfahren, um Öffnungen zu bilden, die Abschnitte der Schutzschicht freilegen; und
(e) Bilden zumindest einer oberen Elektrode auf der Schutzschicht durch die Öffnungen in der Polymerschicht durch zuerst ein Bilden einer zweiten Schicht auf der Polymerschicht und ein Strukturieren der zweiten Schicht.

Das Eindruckverfahren, wie dasselbe hier verwendet wird, kann verwendet werden, um Nanostrukturen über eine große Fläche mit hohen Geschwindigkeiten, die bei industriellen Standards annehmbar sind, herzustellen. Folglich kann dasselbe verwendet werden, um Nanomolekularvorrichtungen, z. B. Kreuzschienenspeicherschaltungen, herzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a–1c sind eine schematische Darstellung der Schritte, die chemisch hergestellte Drähte (Nanometerdurchmesser) verwenden, um einen Gekreuzte-Drähte-Schalter zu bilden;
2a–4a sind Querschnittsansichten, die den Prozess der vorliegenden Erfindung zeigen;
2b–4b sind ebenfalls Querschnittsansichten, die zu denjenigen der 2a–4a jeweils orthogonal sind; und
5 ist eine schematische Darstellung eines zweidimensionalen Arrays von Schaltern der vorliegenden Erfindung, die einen 6 × 6-Kreuzschienenschalter zeigt.
Beste Ausführungen der Erfindung
Definitionen
Wie derselbe hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „selbstausgerichtet", wie derselbe bei „Verbindungsstelle" angewendet wird, dass die Verbindungsstelle, die den Schalter und/oder eine andere elektrische Verbindung zwischen zwei Drähten bildet, immer dort erzeugt wird, wo zwei Drähte, von denen beide beschichtet oder funktionalisiert sein können, einander kreuzen, weil es der Akt des Kreuzens ist, der die Verbindungsstelle erzeugt.
Der Ausdruck „selbstangeordnet", wie derselbe hier verwendet wird, bezieht sich auf ein System, das auf natürliche Weise aufgrund der Identität der Komponenten des Systems eine bestimmte regelmäßige Struktur annimmt; das System erreicht durch die Annahme dieser Konfiguration zumindest ein lokales Minimum bezüglich seiner Energie.
Der Ausdruck „einfach konfigurierbar" bedeutet, dass ein Schalter seinen Zustand nur einmal über einen unumkehrbaren Prozess, wie z. B. eine Oxidations- oder Reduktionsreaktion, verändern kann; ein derartiger Schalter kann z. B. die Grundlage eines programmierbaren Nur-Lese-Speichers (PROM) sein.
Der Ausdruck „mehrfach konfigurierbar" bedeutet, dass ein Schalter seinen Zustand mehrmals über einen umkehrbaren Prozess, wie z. B. eine Oxidation oder Reduktion, verändern kann; in anderen Worten kann der Schalter mehrmals geöffnet und geschlossen werden, wie z. B. die Speicherbits bei einem Direktzugriffsspeicher (RAM).
Der Ausdruck „bistabil", wie derselbe bei einem Molekül angewandt wird, bedeutet, dass ein Molekül zwei relativ niedrige Energiezustände aufweist. Das Molekül kann entweder unumkehrbar von einem Zustand in den anderen geschaltet werden (einfach konfigurierbar) oder umkehrbar von einem Zustand in den anderen geschaltet werden (mehrfach konfigurierbar).
„Mikrometerabmessungen" bezieht sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 1 Mikrometer bis zu einigen Mikrometern Größe liegen.
„Submikrometerabmessungen" bezieht sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 1 Mikrometer bis hinunter zu 0,05 Mikrometern liegen.
„Nanometerabmessungen" bezieht sich auf Abmessungen, die in einem Bereich von 0,1 Nanometern bis 50 Nanometern (0,05 Mikrometern) liegen.
„Mikrometerdrähte" bezieht sich auf stab- oder bandförmige Leiter oder Halbleiter mit Breiten oder Durchmessern, die die Abmessungen von 1 bis 10 Mikrometern oder größer, Höhen, die in einem Bereich von einigen zig Nanometern bis zu einigen Mikrometern liegen können, und Längen von bis zu mehreren Mikrometern und mehr aufweisen.
„Nanometerdrähte" bezieht sich auf stab- oder bandförmige Leiter oder Halbleiter mit Breiten oder Durchmessern, die die Abmessung von 1 bis 10 Nanometern, Höhen, die in einem Bereich von 0,3 bis 100 nm liegen können, und Längen von bis zu mehreren Mikrometern und mehr aufweisen.
Gekreuzte-Drähte-Schalter
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Bildung von Mikrometer- und Nanometer-Gekreuzte-Drähte-Schaltern entweder unter Verwendung einer Reduktion-Oxidation- (Redox-) Reaktion, um eine elektrochemische Zelle zu bilden, oder unter Verwendung von durch ein elektrischen Feld (E-Feld) bewirkten Bandlückenveränderungen, um Molekularschalter zu bilden. In jedem Fall weisen die Molekularschalter norma lerweise zwei Zustände auf und können entweder unumkehrbar von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand geschaltet werden oder umkehrbar von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand geschaltet werden. In dem letzteren Fall gibt es zwei mögliche Bedingungen: (1) entweder kann das elektrische Feld nach dem Umschalten in einen gegebenen Zustand entfernt werden und das Molekül bleibt in diesem Zustand („gelatcht"), bis ein umgekehrtes Feld angelegt wird, um das Molekül zurück in seinen vorhergehenden Zustand zu schalten, oder (2) eine Entfernung des elektrischen Feldes würde bewirken, dass das Molekül zu seinem vorhergehenden Zustand zurückkehrt, und somit muss das Feld aufrechterhalten werden, um das Molekül in dem umgeschalteten Zustand zu halten, bis es erwünscht ist, das Molekül in seinen vorhergehenden Zustand umzuschalten.
Beispiele für Moleküle, die bei dem Redoxreaktionsansatz verwendet werden, umfassen Rotaxane, Pseudorotaxane, Catenane und Spiropyrane.
Beispiele für Moleküle, die bei dem Ansatz der durch ein E-Feld bewirkten Bandlückenveränderung verwendet werden, umfassen Moleküle, die Folgendes zeigen:

(1) Molekülkonformationsveränderung oder eine Isomerisation;
(2) Veränderung einer erweiterten Konjugation über eine chemische Bindungsveränderung, um die Bandlücke zu verändern; oder
(3) molekulares Falten oder Strecken.

Ein Verändern einer erweiterten Konjugation über eine chemische Bindungsveränderung, um die Bandlücke zu verändern, kann auf eine der folgenden Weisen erreicht werden:

(2a) Ladungstrennung oder -rekombination, begleitet von zunehmender oder abnehmender Bandlokalisation; oder
(2b) Veränderung einer erweiterten Konjugation über Ladungstrennung oder -rekombination und n-Bindungslösung oder -bildung.

Obwohl die Beschreibung der 1a–1c hinsichtlich des Redoxreaktionsansatzes präsentiert ist, ist es für Fachleute ohne weiteres ersichtlich, dass die Lehren der vorliegenden Erfindung gleichermaßen bei dem Ansatz der durch ein E-Feld bewirkten Bandlückenveränderung anwendbar sind.
Die grundlegenden Vorrichtungsmerkmale eines Gekreuzte-Drähte-Schalters 10 sind in 1c gezeigt. Der Gekreuzte-Drähte-Schalter 10 weist zwei Drähte oder Elektroden 12, 14 auf, jeder entweder ein Metall- oder ein Halbleiterdraht, die in irgendeinem Winkel ungleich Null gekreuzt sind. Zwischen diesen Drähten befindet sich eine Schicht von Molekülen oder Molekülverbindungen 16, die in 1a–1c als R bezeichnet sind. Die bestimmten Moleküle 18 (mit R_S bezeichnet), die an dem Schnittpunkt der zwei Drähte 12, 14 sandwichartig angeordnet sind, sind als Schaltmoleküle identifiziert. Wenn eine geeignete Spannung über die Drähte angelegt wird, werden die Schaltmoleküle entweder oxidiert oder reduziert. Wenn ein Molekül oxidiert (reduziert) wird, dann wird eine zweite Art reduziert (oxidiert), so dass eine Ladung ausgeglichen ist. Diese zwei Arten werden dann ein Redoxpaar genannt. Ein Beispiel für diese Vorrichtung wäre es, dass ein Molekül reduziert wird und dann ein zweites Molekül (die andere Hälfte des Redoxpaars) oxidiert wird. Bei einem anderen Beispiel wird ein Molekül reduziert und einer der Drähte wird oxidiert. Bei einem dritten Beispiel wird ein Molekül oxidiert und einer der Drähte wird reduziert. Bei einem vierten Beispiel wird ein Draht oxidiert, und ein Oxid, das dem anderen Draht zugeordnet ist, wird reduziert. In allen Fällen beeinflussen Oxidation oder Reduktion den Tunnelabstand oder die Tunnelbarrierenhöhe zwischen den zwei Drähten, wodurch die Rate eines Ladungstransports über die Drahtverbindungsstelle exponentiell verändert wird, und was als die Basis für einen Schalter dient.
Vorrichtungen 10 (Mikrometermaßstab oder Nanometermaßstab), die aus Redoxpaaren hergestellt sind, können gemäß dem Verfahren hergestellt werden, das in den 1a–1c gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Halbleiter- (d.h. Silizium-) Nanodraht 12, möglicherweise mit einer isolierenden Oberflächenschicht 20 (für Silizium ist dies das natürlich auftretende SiO_x, wobei x = 1–2), auf ein Substrat 22 aufgebracht, wie es in 1a veranschaulicht ist. Das Substrat 22 ist elektrisch isolierend und kann ein beliebiges der Substratmaterialien aufweisen, die gewöhnlich bei einer Halbleiterherstellung verwendet werden, wie z. B., jedoch nicht ausschließlich, einen undotierten (d. h. absichtlich nicht dotierten) Halbleiter, Siliziumnitrid, amorphes Siliziumdioxid (d. h. Glas), kristallines Siliziumdioxid (d. h. Quarz), Saphir, Siliziumkarbid, diamantartigen Kohlenstoff (DLC) und dergleichen, entweder in Volumenform (das gesamte Substrat) oder in Filmform (ein Film, der auf ein Halbleitersubstrat, wie z. B. Silizium, Galliumarsenid usw., aufgewachsen oder aufgebracht wird).
Zweitens wird ein Redoxpaar von Molekülen 16 (in 1b mit R etikettiert) entweder als ein Langmuir-Blodgett-Film oder über irgendeine andere Form der Aufbringung, wie z. B. Vakuumsublimation, übertragen. Das Redoxpaar 16 kann sowohl den Draht 12 als auch das Substrat 22 oder nur den Draht 12 bedecken.
Bei dem letzten Schritt wird entweder ein Metall- oder ein Halbleiternanodraht 14, möglicherweise mit einer isolierenden Schicht (nicht gezeigt), über den ersten Draht 12 aufgebracht. Nur die Redoxpaare 18, die sandwichartig zwischen den zwei Drähten 12, 14 angeordnet sind, sind als Moleku larschalter 10 definiert oder können als solche fungieren, wie es in 1c veranschaulicht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Nanodraht 12 zuerst als eine Schicht auf dem Substrat 22 gebildet und wird nachfolgend unter Verwendung einer Eindrucktechnik, wie dieselbe z. B. in den erwähnten Druckschriften des Stands der Technik offenbart ist, in einzelne Elektroden strukturiert. Das Eindruckverfahren des Stands der Technik kann verwendet werden, um Nanostrukturen über eine große Fläche mit hohen Geschwindigkeiten herzustellen, die bei Industriestandards annehmbar sind, und dasselbe kann, wie es hier verwendet ist, verwendet werden, um Nanomolekularvorrichtungen, z. B. Kreuzschienenspeicherschaltungen, herzustellen.
Kurz zusammengefasst weist das Eindruckverfahren ein Pressformen und einen Strukturübertragungsprozess auf. Bei einer Eindrucklithographie wird zuerst eine Formgebungsvorrichtung mit Nanometermerkmalen in einen Dünnresistguss auf einem Substrat gepresst, was eine Dickekontraststruktur in dem Resist erzeugt. Nachdem die Formgebungsvorrichtung entfernt worden ist, wird ein anisotroper Ätzprozess verwendet, um die Struktur in die gesamte Resistdicke zu übertragen durch ein Entfernen des verbleibenden Resist in den zusammengepressten Bereichen. In dem Fall der unteren Elektrode 12 wird ein Dünnresist oder Polymer (nicht gezeigt) auf der Oberfläche der unteren Elektrode gebildet, eine gewünschte Struktur, die an einer Formgebungsvorrichtung gebildet ist, wird in den Resist gepresst, und die Struktur wird in die Elektrode übertragen, entweder durch einen Abhebeprozess oder durch einen Ätzprozess, die beide in der Resisttechnik bekannt sind. In beiden Fällen wird das Substrat in dem Polymervorsprungsbereich nach dem Eindruckprozess nicht freigelegt.
Bei dem Abhebeprozess wird die Metall- oder Halbleiterschicht 12 vertikal aufgebracht, wie z. B. durch Elektro nenstrahlverdampfung. Bei dem nächsten Schritt wird das Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst. Nur das Metall, das sich direkt in Kontakt mit dem freiliegenden Substrat befindet, bleibt, was die Drähte (oder Strukturen) in den freiliegenden Bereichen definiert.
Bei dem Ätzprozess wird die Metall- oder Halbleiterschicht 12 über das gesamte Substrat aufgebracht, und das Polymer wird auf die Metall- oder Halbleiterschicht aufgebracht. Nach dem Eindrucken wird die freiliegende Schicht 12 weggeätzt (normalerweise durch ein reaktives Ionenätzen oder ein chemisches Nassätzen), während die Schicht 12, die durch das Polymer geschützt ist, bleibt. Nach dem Ätzen wird das Polymer in Lösungsmitteln aufgelöst, und die Drähte (oder Strukturen) sind in den nicht freiliegenden Bereichen definiert.
Unter jetziger Zuwendung zu den 2–4 wird die untere Elektrode 12 durch das Eindruckverfahren unter Verwendung von einem der zwei im Vorhergehenden beschriebenen Ansätze hergestellt. Wie es in den 2a–2b gezeigt ist, wird somit ein Elektrodenarray, das eine Mehrzahl derartiger Elektroden 12 aufweist, an dem Substrat 22 gebildet. Bei der unteren Elektrode 12 kann es sich um ein Metall oder einen Halbleiter handeln. Molekulardünnfilme 16 werden dann durch ein selbstangeordnetes Verfahren oder ein Langmuir-Blodgett-Verfahren auf die Elektroden 12 aufgebracht. Eine Schutzschicht 24 (Metall oder Halbleiter) wird auf die Molekularschicht 16 aufgebracht, um eine Beschädigung des Molekulardünnfilms während der weiteren Verarbeitung zu vermeiden. Bei der Schutzschicht handelt es sich um ein Metall oder einen Halbleiter.
Wie es in den 3a–3b gezeigt ist, wird, um obere Elektoden 14 herzustellen, eine Polymerschicht 26 auf die Schutzschicht 24 aufgetragen und erneut durch das Eindruckverfahren, das im Vorhergehenden kurz beschrieben ist, un ter Verwendung von einem der zwei Ansätze strukturiert. In diesem Fall dient die Schutzschicht 24 als das „Substrat".
Wie es in den 4a–4b gezeigt ist, wird die zweite Elektrode 14 dann aufgebracht und durch ein Abhebe- oder Ätzverfahren strukturiert. Bei der zweiten Elektrode 14 kann es sich um ein Metall oder einen Halbleiter handeln. Wie es in den 4a–4b zu sehen ist, ist die obere Elektrode 14 orthogonal zu der unteren Elektrode 12 (obwohl die beiden Elektroden 12, 14 tatsächlich in einem beliebigen Winkel ungleich Null relativ zueinander gebildet sein können).
Basierend auf den vorangegangenen Lehren ist klar, dass der hier verwendete Eindruckprozess verwendet werden kann, um komplette elektronische Molekularschaltungen, einschließlich Schaltern, Kreuzschienen und Schaltungen, die noch komplexere Schritte als die im Vorhergehenden beschriebenen erfordern, herzustellen. Speziell kann die hier offenbarte und beanspruchte Technologie zum Bilden von gekreuzten Drähten (Mikrometer oder Nanometer) verwendet werden, um eine Vielzahl von Funktionen durchzuführen und um eine Vielzahl von nützlichen Vorrichtungen und Schaltungen zum Implementieren eines Rechnens im Mikromaßstab und sogar im Nanomaßstab zu bilden. Z. B. umfassen Anwendungen Molekulardrahtkreuzschienenverbindungen (MWCI) für Signalleitung und Kommunikation, einen Molekulardrahtkreuzschienenspeicher (US-Patentschrift 6,128,214), eine Molekulardrahtkreuzschienenlogik (MWCL), die programmierbare Logikarrays verwendet, einen Demultiplexer für ein Molekulardrahtkreuzschienennetzwerk, Molekulardrahttransistoren und Pixelarrays für Anzeigen.
Wie es in 5 veranschaulicht ist, kann der Schalter 10 der vorliegenden Erfindung in einem zweidimensionalen Array vervielfältigt werden, um eine Mehrzahl oder ein Array 60 von Schaltern zu bilden, um einen Kreuzschienenschalter zu bilden. 5 zeigt ein 6 × 6-Array 60, die Erfindung ist jedoch nicht so auf die bestimmte Anzahl von Elementen oder Schaltern in dem Array beschränkt. Ein Zugriff auf einen einzelnen Punkt, z. B. 2b, erfolgt durch ein Einprägen von Spannung an Drähten 2 und b, um eine Veränderung des Zustands der Molekülart 18 an der Verbindungsstelle derselben zu bewirken, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist. Somit ist ein Zugriff auf jede Verbindungsstelle ohne weiteres verfügbar zum Konfigurieren nur dieser vorausgewählten Verbindungsstellen gemäß den hier angeführten Lehren. Details bezüglich des Betriebs des Kreuzschienenschalterarrays 60 sind ferner in der US-Patentschrift 6,128,214, auf die im Vorhergehenden verwiesen ist, erörtert.
Industrielle Anwendbarkeit
Es wird erwartet, dass das Verfahren zum Verwenden eines Eindruckens für die Herstellung von elektronischen Molekularvorrichtungen Verwendung bei Nanorechen- und -speicherschaltungen findet.

Claims

Ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Molekularvorrichtung (10), die zumindest ein Paar von gekreuzten Drähten (12, 14) und einen Molekularschaltfilm (16) dazwischen aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Bilden zumindest einer unteren Elektrode (12) an einem Substrat (22) durch zuerst ein Bilden einer ersten Schicht (12) an dem Substrat (22) und ein Strukturieren der ersten Schicht (12) durch eine Eindrucktechnik, um die untere Elektrode (12) zu bilden; (b) Bilden des Molekularschaltfilms (16) auf der unteren Elektrode (12); (c) wahlweises Bilden einer Schutzschicht (24) auf dem Molekularschaltfilm (16), um eine Beschädigung desselben während der weiteren Verarbeitung zu vermeiden; (d) Auftragen einer Polymerschicht (26) auf die Schutzschicht (24) und Strukturieren der Polymerschicht (26) durch das Eindruckverfahren, um Öffnungen zu bilden, die Abschnitte der Schutzschicht (24) freilegen; und (e) Bilden zumindest einer oberen Elektrode (14) auf der Schutzschicht (24) durch die Öffnungen in der Polymerschicht (26) durch zuerst ein Bilden einer zweiten Schicht (14) auf der Polymerschicht (26) und ein Strukturieren der zweiten Schicht (14), um die obere Elektrode (14) zu bilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Eindrucktechnik ein Pressformen aufweist, gefolgt von einem Strukturübertragungsprozess.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem eine Formgebungsvorrichtung mit Nanometermerkmalen zuerst in einen Dünnresistguss auf einer Oberfläche (12) gepresst wird, was eine Dickekontraststruktur in dem Resist erzeugt, die Formgebungsvorrichtung entfernt wird und ein anisotroper Ätzprozess verwendet wird, um die Struktur in die gesamte Resistdicke zu übertragen durch ein Entfernen von Resist, der in zusammengepressten Bereichen verbleibt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die untere Elektrode (12) ein Metall oder einen Halbleiter aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Molekularfilm (16) entweder durch ein selbstangeordnetes Verfahren oder durch das Langmuir-Blodgett-Verfahren gebildet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Schicht (12) und die zweite Schicht (14) unabhängig entweder durch ein Abheben oder durch ein Ätzverfahren strukturiert werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die obere Elektrode (14) ein Metall oder einen Halbleiter aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die obere Elektrode (14) bezüglich der unteren Elektrode (12) in einem Winkel ungleich Null gebildet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die obere Elektrode (12) im Wesentlichen orthogonal zu der unteren Elektrode (14) gebildet wird.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Kreuzschienenmolekularvorrichtung (60), die eine Mehrzahl der Paare von gekreuzten Drähten (12, 14) gemäß Anspruch 1 und den Molekularschaltfilm (16) dazwischen aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Bilden eines Arrays der unteren Elektroden (12) auf dem Substrat (22) durch zuerst ein Bilden der ersten Schicht (12) an dem Substrat (22) und ein Strukturieren der ersten Schicht (12) durch die Eindrucktechnik, um das Array von unteren Elektroden (12) zu bilden; (b) Bilden des Molekularschaltfilms (16) auf dem Array der unteren Elektroden (12); (c) wahlweises Bilden der Schutzschicht (24) auf dem Molekularschaltfilm (16); (d) Auftragen der Polymerschicht (26) auf die Schutzschicht (24) und Strukturieren der Polymerschicht (26) durch das Eindruckverfahren, um die Mehrzahl von Öffnungen zu bilden, die Abschnitte der Schutzschicht (24) freilegen; und (e) Bilden eines Arrays der oberen Elektroden (14) auf der Schutzschicht (24) durch die Öffnungen in der Polymerschicht (26) durch zuerst ein Bilden der zweiten Schicht (14) auf der Polymerschicht (26) und ein Strukturieren der zweiten Schicht (14), um das Array von oberen Elektroden (14) zu bilden.