JP2694530B2 - スイッチング素子及びその製造方法 - Google Patents
スイッチング素子及びその製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は有機絶縁層を有するMIM素子に関する。
また、該上部及び下部電極をリソグラフィ技術を用い
て形成した、メモリー性を有するMIM構造スイッチング
素子に関する。
て形成した、メモリー性を有するMIM構造スイッチング
素子に関する。
［従来の技術］ 最近有機分子の機能性を電子デバイスなどに応用しよ
うとする分子エレクトロニクスに対する関心が高まって
おり、分子電子デバイスの構築技術の一つとみられるラ
ングミュアーブロジェット膜（LB膜）についての研究が
活発化してきている。LB膜は有機分子を規則正しく１分
子層ずつ積層したもので、膜厚の制御は分子長の単位で
行なうことができ、一様で均質な超薄膜を形成できるこ
とからこれを絶縁膜として使う多くの試みが行なわれて
きた。例えば、（G.L.Larkins et al Thin Solid films
99.1983）金属・絶縁体・金属（MIM）構造のトンネル
接合素子［G.L.Larkins et al 著「エレクトロニックス
・レターズ」（Electronics Letters）の「シン・ソリ
ッド・フィルムズ」（Thin Solid Films）第99巻（1983
年）］や金属・絶縁体・半導体（MIS）構造の発光素子
［G.G.Roberts et al 著「エレクトロニックス・レター
ズ」（Electronics Letters）第20巻,489頁（1984
年）］あるいはスイッチング素子［N.J.Thomas et al著
「エレクトロニックス・レターズ」（Electronics Lett
ers）第20巻,838頁（1984年）］がある。
うとする分子エレクトロニクスに対する関心が高まって
おり、分子電子デバイスの構築技術の一つとみられるラ
ングミュアーブロジェット膜（LB膜）についての研究が
活発化してきている。LB膜は有機分子を規則正しく１分
子層ずつ積層したもので、膜厚の制御は分子長の単位で
行なうことができ、一様で均質な超薄膜を形成できるこ
とからこれを絶縁膜として使う多くの試みが行なわれて
きた。例えば、（G.L.Larkins et al Thin Solid films
99.1983）金属・絶縁体・金属（MIM）構造のトンネル
接合素子［G.L.Larkins et al 著「エレクトロニックス
・レターズ」（Electronics Letters）の「シン・ソリ
ッド・フィルムズ」（Thin Solid Films）第99巻（1983
年）］や金属・絶縁体・半導体（MIS）構造の発光素子
［G.G.Roberts et al 著「エレクトロニックス・レター
ズ」（Electronics Letters）第20巻,489頁（1984
年）］あるいはスイッチング素子［N.J.Thomas et al著
「エレクトロニックス・レターズ」（Electronics Lett
ers）第20巻,838頁（1984年）］がある。
［発明が解決しようとする課題］ 上記一連の研究によって素子特性の検討がされている
が未だ素子ごとの特性のバラツキ，経時変化など再現性
と安定性の欠如は未解決の問題として残っている。
が未だ素子ごとの特性のバラツキ，経時変化など再現性
と安定性の欠如は未解決の問題として残っている。
また、従来、上記の如き検討に用いられた電極は、マ
スク蒸着により形成されてきた。そのマスク蒸着法によ
り電極を形成した場合、電極面積，形状は任意に選択で
きず限定されたものとなり、集積回路の作成等において
問題となっていた。他方電極面積形状を任意に選択する
ことが可能ならばその素子特性あるいは素子の駆動法の
向上が見込まれる。
スク蒸着により形成されてきた。そのマスク蒸着法によ
り電極を形成した場合、電極面積，形状は任意に選択で
きず限定されたものとなり、集積回路の作成等において
問題となっていた。他方電極面積形状を任意に選択する
ことが可能ならばその素子特性あるいは素子の駆動法の
向上が見込まれる。
［課題を解決するための手段及び作用］ 上記問題点を解決するため、本発明者等は鋭意検討し
た結果、本発明を完成した。
た結果、本発明を完成した。
すなわち本発明は、一対の電極間に有機絶縁性薄膜を
有し、且つ該電極と該有機絶縁性薄膜の間に無機絶縁性
薄膜からなる第２の絶縁層を設けて該電極間の通電領域
を制限してなり、スイッチング特性に対してメモリ性を
有することを特徴とするスイッチング素子である。
有し、且つ該電極と該有機絶縁性薄膜の間に無機絶縁性
薄膜からなる第２の絶縁層を設けて該電極間の通電領域
を制限してなり、スイッチング特性に対してメモリ性を
有することを特徴とするスイッチング素子である。
また、本発明は、一対の電極間に有機絶縁性薄膜を有
するスイッチング素子の製造方法において、ラングミュ
アーブロジェット法を用いて作成された有機絶縁性薄膜
上で、リソグラフィー法によるエッチング工程を用いる
ことを特徴とするスイッチング素子の製造方法である。
するスイッチング素子の製造方法において、ラングミュ
アーブロジェット法を用いて作成された有機絶縁性薄膜
上で、リソグラフィー法によるエッチング工程を用いる
ことを特徴とするスイッチング素子の製造方法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有機絶縁層の形成に関しては、具体的には蒸
着法やクラスターイオンビーム法等の適用も可能である
が、制御性，容易性そして再現性から公知の従来技術の
中ではLB法が極めて好適である。
着法やクラスターイオンビーム法等の適用も可能である
が、制御性，容易性そして再現性から公知の従来技術の
中ではLB法が極めて好適である。
一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしくは半絶縁性
を示すが、本発明に好適な耐熱性，耐溶剤性に優れた有
機材料は次の高分子化合物である。
を示すが、本発明に好適な耐熱性，耐溶剤性に優れた有
機材料は次の高分子化合物である。
例えばポリアミック酸，ポリアミック酸塩，ポリアミ
ック酸エステルを環化して得られるポリイミドであり、
一般式（１）で表される繰り返し単位を有する重量平均
分子量２万〜300万のものを環化しイミド化したもので
ある。
ック酸エステルを環化して得られるポリイミドであり、
一般式（１）で表される繰り返し単位を有する重量平均
分子量２万〜300万のものを環化しイミド化したもので
ある。
一般式（１） 式中R1は少くとも６ヶの炭素を含有する４価の基であ
り、具体例としては例えば などが挙げられる。
り、具体例としては例えば などが挙げられる。
またR2は少くとも２ヶの炭素を含有する２価の基であ
り具体例として例えば CH2 ｎ ｎ＝２〜6, などが挙げられる。
り具体例として例えば CH2 ｎ ｎ＝２〜6, などが挙げられる。
またR3は少くとも６ヶの炭素を有する１価の基である
か、あるいは少くとも６ヶの炭素を有する４級アンモニ
ウム塩であり、一般式（２）で示された構造のものであ
る。
か、あるいは少くとも６ヶの炭素を有する４級アンモニ
ウム塩であり、一般式（２）で示された構造のものであ
る。
一般式（２） また、係る基板は、金属，ガラス，セラミックス材料
等耐熱性，耐溶剤性に優れていれば、いずれでもよい。
等耐熱性，耐溶剤性に優れていれば、いずれでもよい。
次に、本発明のスイッチング素子においては、素子の
特性を安定させるために、電極段差部分に第２の絶縁層
として無機絶縁膜を設ける。無機絶縁膜の形成に関して
は、EB法，スパッタ法などを用いることができる。本発
明のスイッチング素子に好適な無機絶縁膜の材料として
は、例えば、SiO2,Al2O3などが挙げられるが、絶縁性を
示す材料であればよい。また係る無機絶縁膜の膜厚は50
0Å〜１μｍであり、好ましくは1000Å〜3000Åであ
る。
特性を安定させるために、電極段差部分に第２の絶縁層
として無機絶縁膜を設ける。無機絶縁膜の形成に関して
は、EB法，スパッタ法などを用いることができる。本発
明のスイッチング素子に好適な無機絶縁膜の材料として
は、例えば、SiO2,Al2O3などが挙げられるが、絶縁性を
示す材料であればよい。また係る無機絶縁膜の膜厚は50
0Å〜１μｍであり、好ましくは1000Å〜3000Åであ
る。
一方、本発明のスイッチング素子において、電極はリ
ソグラフィー技術を用いて形成できる。係るリソグラフ
ィー技術は、リフトオフプロセス，フォトエッチングプ
ロセスなど、従来公知の技術で充分である。電極材料と
しては、高い伝導性を有するものであればよく、例えば
Au,Pt,Ag,Pd,Al,In,Sn,Pbなどの金属や、これらの合金
といった数多くの材料の適用が考えられる。また、電極
の巾は10μｍ〜1mmの範囲で形成することができる。本
発明において、リソグラフィ技術により微細な電極を形
成することが可能なのでスイッチング速度を高速にする
ことができる。
ソグラフィー技術を用いて形成できる。係るリソグラフ
ィー技術は、リフトオフプロセス，フォトエッチングプ
ロセスなど、従来公知の技術で充分である。電極材料と
しては、高い伝導性を有するものであればよく、例えば
Au,Pt,Ag,Pd,Al,In,Sn,Pbなどの金属や、これらの合金
といった数多くの材料の適用が考えられる。また、電極
の巾は10μｍ〜1mmの範囲で形成することができる。本
発明において、リソグラフィ技術により微細な電極を形
成することが可能なのでスイッチング速度を高速にする
ことができる。
さらに係るリソグラフィー技術は無機絶縁層の形成に
おいても適用が可能である。
おいても適用が可能である。
［実施例］ 以下実施例により詳細な説明を行なう。
実施例１ 以下に示す手順で、下部電極3/絶縁性薄膜4/絶縁性薄
膜5/上部電極２の構造を有する試料（第１図）を作成し
た。
膜5/上部電極２の構造を有する試料（第１図）を作成し
た。
洗浄したガラス基板に前処理として、酢酸ブチルを用
いて超音波処理を５分間行ない、N2ブローをし、120℃
のオーブンに入れて10分間ベーキングを行なう。係る基
板にヘキサメチルジシラザン（HMDS）を2500rpm,30sec
の条件下でスピンナー塗布し、200℃のオーブンで10分
間ベーキングを行なう。次にレジスト材料RD−2000N−1
0を、１回目400rpm,1sec、２回目3000rpm,40secの条件
でスピンナー塗布し、膜厚を0.7μｍとして、80℃,25mi
nのプリベークを行なう。続いてキヤノン製PLA−520Fの
290nmのコールドミラー，ハードコンタクトにより、3.0
countの条件で露光を行なう。その後、専用現像液を用
いて現像を100秒間行ない120℃,20minのポストベークを
行ないレジストパターンを作成する。
いて超音波処理を５分間行ない、N2ブローをし、120℃
のオーブンに入れて10分間ベーキングを行なう。係る基
板にヘキサメチルジシラザン（HMDS）を2500rpm,30sec
の条件下でスピンナー塗布し、200℃のオーブンで10分
間ベーキングを行なう。次にレジスト材料RD−2000N−1
0を、１回目400rpm,1sec、２回目3000rpm,40secの条件
でスピンナー塗布し、膜厚を0.7μｍとして、80℃,25mi
nのプリベークを行なう。続いてキヤノン製PLA−520Fの
290nmのコールドミラー，ハードコンタクトにより、3.0
countの条件で露光を行なう。その後、専用現像液を用
いて現像を100秒間行ない120℃,20minのポストベークを
行ないレジストパターンを作成する。
係る基板上に下引層としてCrを真空蒸着法により厚さ
100Å堆積させ、更にAuを同法により蒸着（膜厚600Å）
した。係る基板をアセトンを用いた超音波処理5min,ジ
メチルホルムアミド（DMF）による超音波処理5min,純水
洗浄5minN2ブローを行ない120℃のオーブンで10minベー
キングをしてリフトオフによる幅40μｍの下部電極３を
形成した。係る基板をHMDSの飽和蒸気中に一昼夜放置し
て疎水処理を行った。係る基板上にLB法を用いてポリイ
ミド単分子膜の20層累積膜（膜厚80Å）を形成し絶縁性
薄膜４とした。
100Å堆積させ、更にAuを同法により蒸着（膜厚600Å）
した。係る基板をアセトンを用いた超音波処理5min,ジ
メチルホルムアミド（DMF）による超音波処理5min,純水
洗浄5minN2ブローを行ない120℃のオーブンで10minベー
キングをしてリフトオフによる幅40μｍの下部電極３を
形成した。係る基板をHMDSの飽和蒸気中に一昼夜放置し
て疎水処理を行った。係る基板上にLB法を用いてポリイ
ミド単分子膜の20層累積膜（膜厚80Å）を形成し絶縁性
薄膜４とした。
以下ポリイミド単分子累積膜の作成方法の詳細を記
す。
す。
（３）式に示すポリアミック酸をN,N−ジメチルアセ
トアミド−ベンゼン混合溶媒（1:1V/V）に溶解させた
（単量体換算濃度１×10-3M）後、別途調整したN,N−ジ
メチルオクタデシルアミンの周溶媒による１×10-3M溶
液とを1:2（V/V）に混合して（４）式に示すポリアミッ
ク酸オクタデシルアミン塩溶液を調製した。
トアミド−ベンゼン混合溶媒（1:1V/V）に溶解させた
（単量体換算濃度１×10-3M）後、別途調整したN,N−ジ
メチルオクタデシルアミンの周溶媒による１×10-3M溶
液とを1:2（V/V）に混合して（４）式に示すポリアミッ
ク酸オクタデシルアミン塩溶液を調製した。
係る溶液を水温20℃の純水から成る水相上に展開し、
水面上に単分子膜を形成した。溶媒蒸発除去後、表面圧
を25mN/mに迄高めた。表面圧を一定に保ち乍ら上述下部
電極付き基板を水面を横切る方向に速度5mm/minで静か
に浸漬した後、続いて3mm/minで静かに引き上げて２層
のＹ型単分子累積膜を作成した。係る操作を繰り返して
4,6,12,24,30,42,60,200,300層のポリアミック酸オクタ
デシルアミン塩の単分子累積膜を形成した。
水面上に単分子膜を形成した。溶媒蒸発除去後、表面圧
を25mN/mに迄高めた。表面圧を一定に保ち乍ら上述下部
電極付き基板を水面を横切る方向に速度5mm/minで静か
に浸漬した後、続いて3mm/minで静かに引き上げて２層
のＹ型単分子累積膜を作成した。係る操作を繰り返して
4,6,12,24,30,42,60,200,300層のポリアミック酸オクタ
デシルアミン塩の単分子累積膜を形成した。
次に係る基板を300℃で10分間の熱処理をおこない、
ポリアミック酸オクタデシルアミン塩をイミド化し（式
（５）） 4,6,12,24,30,42,60,200,300層のポリイミド単分子累積
膜を得た。
ポリアミック酸オクタデシルアミン塩をイミド化し（式
（５）） 4,6,12,24,30,42,60,200,300層のポリイミド単分子累積
膜を得た。
係る基板上にSiO2を真空蒸着法を用いて厚さ3000Å堆
積させる。次にレジスト材料AZ1370を１回目500rpm,5se
c,2回目3000rpm,30secの条件でスピンナーを用いて塗布
し、膜厚を1.2μｍとする。これを90℃,15minのプリベ
ークを行ないミカサ製MA−10を用いてコンタクト、10se
cの露光を行なう。次にMF312:DI−Water＝1:1の溶液で1
5sec、純水洗浄を15secの条件によるはく離を行ない、N
2ブローをしたのち、120℃,30minのポストベークを行な
う。その後、HF:NH4F＝1:7の溶液でエッチングを行な
い、SiO2をパターニングして絶縁性薄膜５を形成し、電
極段差部分を保護する。係る基板をアセトン超音波処理
5min,DMF超音波処理5min,純水洗浄5minの条件でレジス
トをはく離しN2ブローを行なったのち、120℃のオーブ
ンで10minベーキングを行なう。
積させる。次にレジスト材料AZ1370を１回目500rpm,5se
c,2回目3000rpm,30secの条件でスピンナーを用いて塗布
し、膜厚を1.2μｍとする。これを90℃,15minのプリベ
ークを行ないミカサ製MA−10を用いてコンタクト、10se
cの露光を行なう。次にMF312:DI−Water＝1:1の溶液で1
5sec、純水洗浄を15secの条件によるはく離を行ない、N
2ブローをしたのち、120℃,30minのポストベークを行な
う。その後、HF:NH4F＝1:7の溶液でエッチングを行な
い、SiO2をパターニングして絶縁性薄膜５を形成し、電
極段差部分を保護する。係る基板をアセトン超音波処理
5min,DMF超音波処理5min,純水洗浄5minの条件でレジス
トをはく離しN2ブローを行なったのち、120℃のオーブ
ンで10minベーキングを行なう。
係る基板上に真空蒸着法によってAlを厚さ1000Å堆積
させる。次にレジスト材料AZ1370を1st,500rpm,5sec,2n
d 3000rpm,30secの条件でスピンナーを用いて塗布し膜
厚を1.2μｍとする。これを90℃,15minのプリベークを
行ないミカサ製MA−10を用いてコンタクト,10secの露光
を行なう。次にMF312:DI−Water＝1:1の溶液で15sec、
純水洗浄を15secの条件による現像を行ない、N2ブロー
をしたのち、120℃,30minのポストベークを行なう。
させる。次にレジスト材料AZ1370を1st,500rpm,5sec,2n
d 3000rpm,30secの条件でスピンナーを用いて塗布し膜
厚を1.2μｍとする。これを90℃,15minのプリベークを
行ないミカサ製MA−10を用いてコンタクト,10secの露光
を行なう。次にMF312:DI−Water＝1:1の溶液で15sec、
純水洗浄を15secの条件による現像を行ない、N2ブロー
をしたのち、120℃,30minのポストベークを行なう。
その後H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O＝16:1:2:1の溶液でAl
をエッチングし、パターニングを行なう。係る基板をア
セトン超音波処理5min,DMF超音波処理5min,純水洗浄5mi
nの条件でレジストをはく離しN2ブローを行なったの
ち、120℃のオーブンで10minベーキングを行なって上部
電極２を作成した。係る電極の巾は40μｍとした。
をエッチングし、パターニングを行なう。係る基板をア
セトン超音波処理5min,DMF超音波処理5min,純水洗浄5mi
nの条件でレジストをはく離しN2ブローを行なったの
ち、120℃のオーブンで10minベーキングを行なって上部
電極２を作成した。係る電極の巾は40μｍとした。
以上の様にして作成した試料の上下電極間に電圧を印
加したときの電流特性（VI特性）を測定した。その他の
試料ではこれまで知られていないメモリー性のスイッチ
ング特性を観測した（第２図）。更に第３図に示すよう
な安定なON状態（抵抗値数＋Ω）とOFF状態（抵抗値Ｍ
Ω以上）をつくることができ、ON→OFFへのスイッチン
グは一定のシキイ値電圧（１〜2V程度/20層）を示し、O
FF→ONへのスイッチングは、−２〜5V程度でおこり、ま
たスイッチング速度はpsecオーダーで、ON/OFF比（ON状
態とOFF状態の抵抗値の比）が５桁以上であった。スイ
ッチングのしきい値電圧は絶縁層の層数が増すと高くな
る傾向を示した。その結果、４層及び６層試料ではスイ
ッチング特性は不安定で、また300層試料ではスイッチ
ングがおこりにくかった。ここでエリクソメトリーを用
いたポリイミド単分子累積膜の１層当りの膜厚は数Åで
あった。また、波高値±8V,交番電界周波数2Hzの三角波
を連続的に印加し続けた時、発熱による電極破壊がおこ
るまでの繰返し回数をもって繰返し安定性の評価を行っ
た処、繰返し回数は２×107回であった。
加したときの電流特性（VI特性）を測定した。その他の
試料ではこれまで知られていないメモリー性のスイッチ
ング特性を観測した（第２図）。更に第３図に示すよう
な安定なON状態（抵抗値数＋Ω）とOFF状態（抵抗値Ｍ
Ω以上）をつくることができ、ON→OFFへのスイッチン
グは一定のシキイ値電圧（１〜2V程度/20層）を示し、O
FF→ONへのスイッチングは、−２〜5V程度でおこり、ま
たスイッチング速度はpsecオーダーで、ON/OFF比（ON状
態とOFF状態の抵抗値の比）が５桁以上であった。スイ
ッチングのしきい値電圧は絶縁層の層数が増すと高くな
る傾向を示した。その結果、４層及び６層試料ではスイ
ッチング特性は不安定で、また300層試料ではスイッチ
ングがおこりにくかった。ここでエリクソメトリーを用
いたポリイミド単分子累積膜の１層当りの膜厚は数Åで
あった。また、波高値±8V,交番電界周波数2Hzの三角波
を連続的に印加し続けた時、発熱による電極破壊がおこ
るまでの繰返し回数をもって繰返し安定性の評価を行っ
た処、繰返し回数は２×107回であった。
実施例２ 実施例１と同様にして、リフトオフプロセスにより下
部電極３を形成する。再に、ポリイミド単分子膜をLB法
によって、実施例１と同様に作成する。
部電極３を形成する。再に、ポリイミド単分子膜をLB法
によって、実施例１と同様に作成する。
係る基板上にAl2O3を真空蒸着法を用いて厚さ400,100
0,2000,4000Å及び２μｍ堆積させる。次にレジスト材
料AZ1370を1st 500rpm,5sec,2nd 3000rpm,30secの条件
でスピンナー塗布し、膜厚を1.2μｍとする。これを90
℃,50minのプリベークを行ない、ミカサ製MA−10を用い
てコンタクト10secの露光を行なう。次にMF312:DI−Wat
er＝1:1の溶液で15sec、純水洗浄を15secの現像を行な
って、N2ブローしたのち、120℃,30minのポストベーク
を行なう。その後HF:NH4F＝1:7の溶液でエッチングを行
ないAl2O3をパターニングし、電極段差部分の保護膜
（絶縁性薄膜５）とする。
0,2000,4000Å及び２μｍ堆積させる。次にレジスト材
料AZ1370を1st 500rpm,5sec,2nd 3000rpm,30secの条件
でスピンナー塗布し、膜厚を1.2μｍとする。これを90
℃,50minのプリベークを行ない、ミカサ製MA−10を用い
てコンタクト10secの露光を行なう。次にMF312:DI−Wat
er＝1:1の溶液で15sec、純水洗浄を15secの現像を行な
って、N2ブローしたのち、120℃,30minのポストベーク
を行なう。その後HF:NH4F＝1:7の溶液でエッチングを行
ないAl2O3をパターニングし、電極段差部分の保護膜
（絶縁性薄膜５）とする。
係る基板に、実施例１と同様にして、フォトエッチン
グプロセスにより所望の上部電極２を作成する。また電
極の巾は20μｍとした。
グプロセスにより所望の上部電極２を作成する。また電
極の巾は20μｍとした。
以上の様にして作成した試料の電流電圧特性を実施例
１と同様に測定したところ、実施例１と同様なメモリー
性のスイッチング特性を観測した。スイッチング速度
は、psecオーダーであった。また、ON/OFF比は５桁以上
あり、繰返し回数は１×107回であった。
１と同様に測定したところ、実施例１と同様なメモリー
性のスイッチング特性を観測した。スイッチング速度
は、psecオーダーであった。また、ON/OFF比は５桁以上
あり、繰返し回数は１×107回であった。
電極段差部分の絶縁材料（絶縁性薄膜５）の膜厚が40
0Åの場合、絶縁材料の絶縁性は充分に確保できず、２
μｍになると、上部電極の段切れがおこり易かった。
0Åの場合、絶縁材料の絶縁性は充分に確保できず、２
μｍになると、上部電極の段切れがおこり易かった。
実施例３ 洗浄したガラス基板をHMDSの飽和蒸気中に一昼夜放置
して疎水処理を行なった。係る基板上に下引層としてCr
を真空蒸着法により厚さ100Å堆積させ、更にAuを同法
により蒸着（膜厚500Å）した。
して疎水処理を行なった。係る基板上に下引層としてCr
を真空蒸着法により厚さ100Å堆積させ、更にAuを同法
により蒸着（膜厚500Å）した。
次に係る基板上にLB法を用いてポリイミド単分子膜の
24層累積膜（膜厚96Å）を形成し絶縁性薄膜４とした。
ポリイミド単分子累積膜の作成方法は実施例１と同様で
ある。
24層累積膜（膜厚96Å）を形成し絶縁性薄膜４とした。
ポリイミド単分子累積膜の作成方法は実施例１と同様で
ある。
係る基板上に真空蒸着法により上部電極２としてAlを
蒸着（膜厚1000Å）した。次にレジスト材料AZ1370を１
回目500rpm,5sec,2回目3000rpm,30secの条件でスピンナ
ーにより塗布し膜厚を1.2μｍとする。これを90℃,15mi
nのプリベークを行ないミカサ製MA−10を用いてコンタ
クト10secの露光を行なう。次にMF312:DI−Water＝1:1
の溶液で15sec,純水で15secの条件による現像を行な
い、N2ブローをしたのち、120℃,30minのポストベーク
を行なう。その後H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O＝16:1:2:1の
溶液でAlをエッチングしパターニングする。係る基板を
アセトン超音波処理5min,DMF超音波処理5min,純水洗浄5
minの条件でレジストをはく離しN2ブローを行なったの
ち、120℃のオーブンで10minベーキングを行なって電極
巾20μｍの上部電極２を形成した。
蒸着（膜厚1000Å）した。次にレジスト材料AZ1370を１
回目500rpm,5sec,2回目3000rpm,30secの条件でスピンナ
ーにより塗布し膜厚を1.2μｍとする。これを90℃,15mi
nのプリベークを行ないミカサ製MA−10を用いてコンタ
クト10secの露光を行なう。次にMF312:DI−Water＝1:1
の溶液で15sec,純水で15secの条件による現像を行な
い、N2ブローをしたのち、120℃,30minのポストベーク
を行なう。その後H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O＝16:1:2:1の
溶液でAlをエッチングしパターニングする。係る基板を
アセトン超音波処理5min,DMF超音波処理5min,純水洗浄5
minの条件でレジストをはく離しN2ブローを行なったの
ち、120℃のオーブンで10minベーキングを行なって電極
巾20μｍの上部電極２を形成した。
係る基板上にSiO2を真空蒸着法を用いて厚さ1000Å堆
積させる。これを実施例１と同様にしてSiO2のエッチン
グを行ない上部電極の開口部を形成する。係る基板上に
Alを真空蒸着法により膜厚3000Å堆積させ実施例１と同
様のフォトエッチングプロセスにより、Alをパターニン
グし、所望の上部電極のひき出し電極とする。
積させる。これを実施例１と同様にしてSiO2のエッチン
グを行ない上部電極の開口部を形成する。係る基板上に
Alを真空蒸着法により膜厚3000Å堆積させ実施例１と同
様のフォトエッチングプロセスにより、Alをパターニン
グし、所望の上部電極のひき出し電極とする。
以上の様にして作成した試料に対し実施例１〜２と同
様の電圧電流特性を測定したところ、実施例１〜２と同
様のメモリー性を有したスイッチング特性が得られた。
また、スイッチング速度はpsecオーダーであり、繰返し
回数は１×107回であった。
様の電圧電流特性を測定したところ、実施例１〜２と同
様のメモリー性を有したスイッチング特性が得られた。
また、スイッチング速度はpsecオーダーであり、繰返し
回数は１×107回であった。
実施例４〜11 表１に示した電極材料、絶縁材料及び電極段差保護の
絶縁材料を用いて実施例１〜２と同様の素子構造を有す
る素子を作成した。
絶縁材料を用いて実施例１〜２と同様の素子構造を有す
る素子を作成した。
更に実施例１〜３と同様にスイッチング特性、スイッ
チングスピード、繰返し安定性の測定を行なったとこ
ろ、表１に示す結果を得た。
チングスピード、繰返し安定性の測定を行なったとこ
ろ、表１に示す結果を得た。
比較例１ 実施例１と同様にして下地電極を形成し、20層のポリ
イミド単分子累積膜を形成したのち、電極段差部分の保
護をせずに上部電極を形成した。係る試料の上下電極間
に電圧を印加したときの電流特性を測定したところ実施
例１と同様のメモリー性のスイッチング特性が観測され
た。しかし上記実施例に比べ繰返し安定性が低く、２×
106回であった。
イミド単分子累積膜を形成したのち、電極段差部分の保
護をせずに上部電極を形成した。係る試料の上下電極間
に電圧を印加したときの電流特性を測定したところ実施
例１と同様のメモリー性のスイッチング特性が観測され
た。しかし上記実施例に比べ繰返し安定性が低く、２×
106回であった。
比較例２ 実施例１と同様にして素子を作成した。この時、電極
巾を150μｍおよび1mmとした。係る電極巾は従来のマス
ク蒸着で形成されている大きさである。
巾を150μｍおよび1mmとした。係る電極巾は従来のマス
ク蒸着で形成されている大きさである。
係る素子の電流電圧特性を測定したところ、実施例１
と同様のメモリー性を有したスイッチング特性が得られ
たが、スイッチング速度は各々30nsecおよび700nsecで
あった。
と同様のメモリー性を有したスイッチング特性が得られ
たが、スイッチング速度は各々30nsecおよび700nsecで
あった。
［発明の効果］ LB膜を累積したのち、下部電極の段差部分を絶縁膜
によって保護することにより、MIM素子のスイッチング
特性の繰返し安定性を向上させることができる。
によって保護することにより、MIM素子のスイッチング
特性の繰返し安定性を向上させることができる。
耐熱性，耐溶剤性に優れた高分子化合物をLB法によ
って累積し、絶縁層としたMIM素子の電極形成方法にリ
ソグラフィー技術を用いることにより、電極の微細化，
高密度化が可能となった。
って累積し、絶縁層としたMIM素子の電極形成方法にリ
ソグラフィー技術を用いることにより、電極の微細化，
高密度化が可能となった。
耐熱性，耐溶剤性に優れた重合性高分子化合物をLB
法により、累積し、絶縁層としたMIM素子において、電
極形成方法としてリソグラフィー技術を用いて、電極を
微細にすることによりスイッチング速度の高速化が可能
となった。
法により、累積し、絶縁層としたMIM素子において、電
極形成方法としてリソグラフィー技術を用いて、電極を
微細にすることによりスイッチング速度の高速化が可能
となった。
第１図は本発明のMIM素子の具体例の構成概略図を示
す。また第２図と第３図は係る素子に於いて得られた電
気的特性（VI特性）を示す特性図で、第３図は係る素子
に於いて確認されたON状態及びOFF状態の電気的特性図
を示すものである。 １……基板、２……上部電極 ３……下部（下地）電極 ４……単分子累積膜層（LB膜層） ５……電極段差部分保護層（絶縁膜）
す。また第２図と第３図は係る素子に於いて得られた電
気的特性（VI特性）を示す特性図で、第３図は係る素子
に於いて確認されたON状態及びOFF状態の電気的特性図
を示すものである。 １……基板、２……上部電極 ３……下部（下地）電極 ４……単分子累積膜層（LB膜層） ５……電極段差部分保護層（絶縁膜）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 修 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】一対の電極間に有機絶縁性薄膜を有し、且
つ該電極と該有機絶縁性薄膜の間に無機絶縁性薄膜から
なる第２の絶縁層を設けて該電極間の通電領域を制限し
てなり、スイッチング特性に対してメモリ性を有するこ
とを特徴とするスイッチング素子。 - 【請求項２】有機絶縁性薄膜の厚さが20Å以上1000Å以
下である請求項１に記載のスイッチング素子。 - 【請求項３】有機絶縁性薄膜がポリアミック酸，ポリア
ミック酸塩もしくはポリアミック酸エステルを環化重合
して得られるポリイミドからなる請求項１に記載のスイ
ッチング素子。 - 【請求項４】無機絶縁性薄膜の厚さが500Å以上１μｍ
以下である請求項１に記載のスイッチング素子。 - 【請求項５】無機絶縁性薄膜が酸化けい素もしくは酸化
アルミニウムからなる請求項１に記載のスイッチング素
子。 - 【請求項６】一対の電極間に有機絶縁性薄膜を有するス
イッチング素子の製造方法において、ラングミュアーブ
ロジェット法を用いて作成された有機絶縁性薄膜上で、
リソグラフィー法によるエッチング工程を用いることを
特徴とするスイッチング素子の製造方法。 - 【請求項７】ラングミュアーブロジェット法を用いて作
成された有機絶縁性薄膜上に絶縁層を形成し、該絶縁層
を、リソグラフィー法によりエッチングして通電領域を
形成し、さらに上部電極を作成する請求項６に記載のス
イッチング素子の製造方法。 - 【請求項８】ラングミュアーブロジェット法を用いて作
成された有機絶縁性薄膜上に上部電極を形成した後、リ
ソグラフィー法により該上部電極をエッチングして微細
化し、さらに絶縁層で全面を被覆した後、該上部電極と
コンタクトするための開口部をエッチングし、取り出し
電極を形成する請求項６に記載のスイッチング素子の製
造方法。 - 【請求項９】有機絶縁性薄膜の厚さが20Å以上1000Å以
下である請求項６に記載のスイッチング素子の製造方
法。 - 【請求項１０】有機絶縁性薄膜がポリアミック酸，ポリ
アミック酸塩もしくはポリアミック酸エステルを環化重
合して得られるポリイミドからなる請求項６に記載のス
イッチング素子の製造方法。 - 【請求項１１】絶縁層が無機絶縁性薄膜からなり、その
厚さが500Å以上１μｍ以下である請求項６に記載のス
イッチング素子の製造方法。 - 【請求項１２】無機絶縁性薄膜が酸化けい素もしくは酸
化アルミニウムからなる請求項11に記載のスイッチング
素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071761A JP2694530B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | スイッチング素子及びその製造方法 |
| US07/329,813 US5075738A (en) | 1988-03-28 | 1989-03-28 | Switching device and method of preparing it |
| DE68913220T DE68913220T2 (de) | 1988-03-28 | 1989-03-28 | Schaltereinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung. |
| EP89302997A EP0335630B1 (en) | 1988-03-28 | 1989-03-28 | Switching device and method of preparing it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071761A JP2694530B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | スイッチング素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01245576A JPH01245576A (ja) | 1989-09-29 |
| JP2694530B2 true JP2694530B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=13469849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071761A Expired - Fee Related JP2694530B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | スイッチング素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2694530B2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63071761A patent/JP2694530B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01245576A (ja) | 1989-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |