JP2008118108A - 情報記憶素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコン基板401上に、ワード線に接続する下部コンタクト402が堆積され、下部コンタクト402の上面に、六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料403が備えられ、炭素記憶材料403の上にビット線に接続する上部コンタクト404が堆積される。六面体結合炭素と四面体結合炭素との比率を変えることによって情報を記憶するように構成されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、情報記憶素子およびその製造方法に関する。
現代のコンピュータシステムでは、情報を記憶させるために、ダイナミックランダムアクセスメモリデバイス(DRAM)などの一般的な揮発性メモリデバイス、および、フローティングゲートメモリデバイスあるいは電荷トラッピングメモリデバイスといったフラッシュメモリデバイスなどの不揮発性メモリデバイスが用いられている。
本発明の形態によれば、六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を有した情報記憶素子であって、該六面体結合炭素と該四面体結合炭素との比率を変えることによって、情報を記録するように構成されている情報記憶素子を提供する。
〔図面の簡単な説明〕
本発明および本発明の利点をより完全に理解するために、添付図面と共に以下の説明を参照する。添付図面は以下の通りである:
図1は、本発明の一実施形態による情報記憶装置を示す図である。
本発明の一実施形態では、情報記憶素子は、sp2混成炭素とsp3混成炭素とを含有した炭素を有しており、sp2混成炭素とsp3混成炭素との比率を変化させることによって情報が形成される。
Claims (43)
- 六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を有しており、該六面体結合炭素と該四面体結合炭素との比率を変えることによって情報を記憶するように構成されていることを特徴とする情報記憶素子。
- 上記比率は、可逆的に変化させることができることを特徴とする請求項1に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素記憶材料は、実質的に窒素が存在しない材料であることを特徴とする請求項1に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素記憶材料は、炭素層、もしくは、少なくとも1つのカーボンナノチューブを有していることを特徴とする請求項1に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素記憶材料は、カーボンナノチューブを有しており、
上記カーボンナノチューブは、約1nm〜数百nmの長さを有していることを特徴とする請求項4に記載の情報記憶素子。 - sp2混成炭素及びsp3混成炭素を含有する炭素材料を有しており、該sp2混成炭素と該sp3混成炭素との比率を変えることによって情報を記憶するように構成されていることを特徴とする情報記憶素子。
- 上記比率は、可逆的に変化させることができることを特徴とする請求項6に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素材料は、実質的に窒素が存在しない材料であることを特徴とする請求項6に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素材料は、炭素層、もしくは、少なくとも1つのカーボンナノチューブを有していることを特徴とする請求項6に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素材料は、カーボンナノチューブを有しており、
上記カーボンナノチューブは、約1nm〜数百nmの長さを有していることを特徴とする請求項9に記載の情報記憶素子。 - 可変の短距離秩序を有する炭素記憶材料を有しており、
第1の上記短距離秩序の領域内、もしくは、該第1の短距離秩序と電気特性が異なる第2の上記短距離秩序の領域内に、情報を形成するように構成されていることを特徴とする情報記憶素子。 - 上記短距離秩序は、可逆的に変化させることができることを特徴とする請求項11に記載の情報記憶素子。
- 上記第1の短距離秩序と上記第2の短距離秩序とは、互いに、実質的に同じ化学組成であることを特徴とする請求項11に記載の情報記憶素子。
- 上記電気特性には、上記炭素記憶材料の電気抵抗が含まれることを特徴とする請求項11に記載の情報記憶素子。
- 炭素層構造体を有しており、
上記炭素層構造体は、第1の情報記憶ステータス内にsp2過剰炭素結合構造を有し、第2の情報記憶ステータス内に増加sp3炭素結合層構造を有していることを特徴とする情報記憶素子。 - ダイヤモンド状の短距離秩序を有した、少なくとも1つの第1の炭素層と、
グラファイト状の短距離秩序を有した、少なくとも1つの第2の炭素層とが設けられた炭素層構造体を有していることを特徴とする情報記憶素子。 - 上記第1の炭素層のほかに、別の第1の炭素層として、ダイヤモンド状の短距離秩序を有した第1の炭素層を少なくとも1つ有していることを特徴とする請求項16に記載の情報記憶素子。
- 上記第2の炭素層のほかに、別の第2の炭素層として、グラファイト状の短距離秩序を有した第2の炭素層を少なくとも1つ有していることを特徴とする請求項16に記載の情報記憶素子。
- 上記第1の炭素層と上記第2の炭素層とは、交互に設けられていることを特徴とする請求項16に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素層構造体の総厚は、約20nm〜約120nmであることを特徴とする請求項16に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素層構造体の総厚は、約30nm〜約80nmであることを特徴とする請求項16に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素層構造体には、該炭素層構造体の一端部の上に、更に、1つの第1のグラファイト状の層が設けられていることを特徴とする請求項16に記載の情報記憶素子。
- 上記炭素層構造体には、該炭素層構造体の上記一端部の反対側の端部である第2の端部の上に、更に、1つの第2のグラファイト状の層が設けられていることを特徴とする請求項22に記載の情報記憶素子。
- sp2混成炭素クラスター及びsp3混成炭素クラスターを含有する炭素材料を有しており、
上記炭素材料のsp2混成炭素クラスターとsp3混成炭素クラスターとの比率を変えることによって情報を記憶するように構成されていることを特徴とする情報記憶素子。 - sp2結合炭素クラスター、及びsp2/sp3結合炭素混合クラスターを含有する炭素材料を有しており、
上記炭素材料のsp2結合炭素クラスターと、sp2/sp3結合炭素混合クラスターとの比率を変えることによって情報を記憶するように構成されていることを特徴とする情報記憶素子。 - 六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を有しており、
上記炭素記憶材料は、
第1の記憶ステータスでは、第1の量の六面体結合炭素と、第1の量の四面体結合炭素とを含有し,且つ、第1の電気特性を有しており、
第2の記憶ステータスでは、第2の量の六面体結合炭素クラスターと、第2の量の四面体結合炭素とを含有し,且つ、上記第1の電気特性とは異なる第2の電気特性を有していることを特徴とする情報記憶素子。 - 複数の情報記憶セルを備えた情報記憶アレイであって、
各上記情報記憶セルは、
六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を有した情報記憶素子と、
上記情報記憶アレイ内の上記情報記憶素子を個々に選択する選択ユニットとを備えており、
上記炭素記憶材料は、該六面体結合炭素と該四面体結合炭素との比率を変えることによって情報を記憶するように構成されていることを特徴とする情報記憶アレイ。 - 更に、
少なくとも1つの第1制御線と、少なくとも1つの第2制御線とを備えており、
各上記情報記憶セルは、1つの上記第1制御線と1つの上記第2制御線との間に配置されていることを特徴とする請求項27に記載の情報記憶アレイ。 - 上記選択ユニットは、少なくとも1つの選択ダイオードを有しており、
上記選択ダイオードは、1つの上記第1制御線と1つの上記第2制御線との間に配置されていることを特徴とする請求項28に記載の情報記憶アレイ。 - 上記選択ユニットは、少なくとも1つの選択ダイオード、もしくは少なくとも1つの選択トランジスタを有していることを特徴とする請求項27に記載の情報記憶アレイ。
- 情報記憶素子の製造方法であって、
第1の電極を設ける工程と、
第2の電極を設ける工程と、
上記第1の電極と上記第2の電極との間に、六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を設ける工程とを含み、
該六面体結合炭素と該四面体結合炭素との比率は変更可能であることを特徴とする情報記憶素子の製造方法。 - 上記炭素記憶材料を設ける工程は、上記炭素記憶材料を堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項31に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項32に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、プラズマ化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項33に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、原子層堆積化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項33に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、CxHy反応ガスを用いた化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項33に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 情報記憶素子の製造方法であって、
六面体結合炭素と四面体結合炭素との比率を変えることによって情報を記憶するように構成された、六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を設ける工程を含むことを特徴とする情報記憶素子の製造方法。 - 上記炭素記憶材料を設ける工程は、上記炭素記憶材料を堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項37に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項38に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、プラズマ化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項39に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、原子層堆積化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項39に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 上記炭素記憶材料を堆積させる工程では、上記炭素記憶材料を、CxHy反応ガスを用いた化学気相成長法を用いて堆積させることを特徴とする請求項39に記載の情報記憶素子の製造方法。
- 六面体結合炭素と四面体結合炭素とを含有する炭素記憶材料を有した情報記憶素子の操作方法であって、
該六面体結合炭素と該四面体結合炭素との比率を変えて、情報の記憶ステータスを変えることを特徴とする情報記憶素子の操作方法。
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