專利名稱：：包括有機材料和富勒烯層的有機存儲器件及相關方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體涉及集成電路存儲器件及相關方法。
背景技術：
：半導體存儲器件可以被分為易失性存儲器件和非易失性存儲器件。易失性存儲器件包括DRAM器件和SRAM器件，非易失性存儲器件包括快閃存儲器件、相變存儲器件、電阻RAM(RRAM)器件和磁性RAM(MRAM)器件。在這些存儲器件中，已經(jīng)使用諸如結晶硅的無機半導體材料制造用來存儲和/或處理數(shù)據(jù)的電尋址和/或邏輯器件。盡管由無機半導體材料形成的無機半導體存儲器件取得某些技術和商業(yè)成功，但是它們的復雜結構可能導致增加費用和減小數(shù)據(jù)存儲密度。由無機半導體材料形成的易失性存儲器件為了保持存儲數(shù)據(jù)可能需要連續(xù)電流，導致發(fā)熱和高功耗。非易失性存儲器件由于更復雜的電路設計可以具有減小的數(shù)據(jù)存儲密度以及可能更昂貴。數(shù)據(jù)處理速度可能是較低的，以及功耗可能是較高的。將有機材料應用于各種電子器件已經(jīng)進行了嘗試，一些電子器件(如薄膜晶體管、激光器、發(fā)光二極管等)成功地采用有機材料。此外，在兩種不同狀態(tài)之間具有電切換性能的幾種有機材料可以被用作存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件。常規(guī)有機存儲器件可以包括單個有機材料層；多個有機材料層以及諸如有機材料層之間的金屬顆粒層的導電層；或具有在有機基質(matrix)中分散的導電納米顆粒的有機化合物層。例如，在Kano申請的，名稱為"OrganicDistableElement，OrganicDistableMemoryDeviceUsingtheSame，andProcessforDrivingtheSame"的美國專利公開號2004/0246770中公開了使用有機材料層作為數(shù)據(jù)存儲元件的有機存儲器件，該有機材料層具有在其間的導電層。在這里將美國專利公開號2004/0246770的公開內容全部引入供參考。但是，當單個有機材料層被用作數(shù)據(jù)存儲元件時，僅僅少量類型的有機材料層可以適合于用作數(shù)據(jù)存儲元件。而且，單個有機材料層可能引起操作性能的退化。此外，當其間具有導電層的有機材料層被用作數(shù)據(jù)存儲元件時，在有機材料層之間可能難以形成導電層，特別是金屬顆粒層。此外，當有機化合物層被用作數(shù)據(jù)存儲元件時，由于導電納米顆粒的離析，單元性能的分布可能退化。
發(fā)明內容根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，一種有機存儲器件可以具有數(shù)據(jù)元件，該數(shù)據(jù)元件包括有機材料層和富勒烯層的疊層。根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，可以提供一種用于形成有機存儲器件的方法，該有機存儲器件具有包括有機材料層和富勒烯層的疊層的數(shù)據(jù)元件。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，一種有機存儲器件可以包括有機材料層和富勒烯層的疊層，該富勒烯層提供數(shù)據(jù)存儲元件。該有機存儲器件可以包括第一和第二電極。該數(shù)據(jù)存儲元件可以被設置在第一和第二電極之間。該數(shù)據(jù)存儲元件可以包括在第一電極上形成的有機材料層以及有機材料層和第二電極之間的富勒烯層，以便該富勒烯層與第二電極接觸。該富勒烯層可以包括C60、C70、C74、C78、C82、C84和/或富勒烯衍生物。該富勒烯層可以包括巴克敏斯特富勒烯(buckminsterfullerene)。該數(shù)據(jù)存儲元件可以具有兩種不同的電阻態(tài)的一種，該兩種不同的電阻態(tài)是電不可逆的，以及可以是一次可編程的(OTP)。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，該數(shù)據(jù)存儲元件可以包括有機化合物層，該有機化合物層具有在有機材料層中分散的富勒烯分子。該數(shù)據(jù)存儲元件可以具有至少兩種不同的電阻態(tài)，該兩種不同的電阻態(tài)是電可逆的，以及可以被重編程至少兩次。此外，該數(shù)據(jù)存儲元件可以具有NDR區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。第一和/或第二電極可以由金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物形成。該有機材料層可以包括有機導電層、有機半導體層和/或有機絕緣層。該富勒烯層可以包括C60，以及該有機材料層可以包括聚酰亞胺。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，一種有機存儲器件可以具有交叉點結構，以及可以使用有機材料層和富勒烯層的疊層作為數(shù)據(jù)存儲元件。該有機存儲器件可以包括在襯底上設置的多個平行的第一和第二電極。該多個平行的第二電極可以跨越第一電極，以在重疊第一電極的位置提供交叉點。該多個數(shù)據(jù)存儲元件可以被設置在第一和第二電極之間的各個交叉點處。每個數(shù)據(jù)存儲元件可以包括第一電極上的有機材料層以及有機材料層和第二電極之間的富勒烯層，以及該富勒烯層可以與第二電極直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，一種制造有機存儲器件的方法，該有機存儲器件包括作為數(shù)據(jù)存儲元件的有機材料層和富勒烯層的疊層，該方法可以包括在襯底上形成第一電極，以及在第一電極上形成有機材料層。在該有機材料層上可以形成富勒烯層，以與有機材料層一起提供數(shù)據(jù)存儲元件。在該富勒烯層上可以形成第二電極。該富勒烯層可以包括C60、C70、C74、C78、C82、C84和/或富勒烯衍生物。在本發(fā)明的某些實施例中，該富勒烯層可以包括巴克敏斯特富勒烯。形成該有機材料層可以包括在襯底和/或第一電極上形成有機前體層，在第一溫度下，在該有機前體層上執(zhí)行第一次退火工序，以及在高于第一溫度的第二溫度下，在該有機前體層上執(zhí)行第二次退火工序。該數(shù)據(jù)存儲元件可以具有兩種不同的電不可逆電阻態(tài)的一種，以及該數(shù)據(jù)存儲元件可以是一次可編程的(OTP)。在形成該富勒烯層之后，可以在第三溫度下退火該富勒烯層。退火該富勒烯層可以包括，將富勒烯分子從富勒烯層擴散到有機材料層中，以形成有機化合物層。此外，該數(shù)據(jù)存儲元件可以具有至少兩種不同的電可逆電阻態(tài)，以及該數(shù)據(jù)存儲元件可以被重編程至少兩次。此外，該數(shù)據(jù)存儲元件可以具有NDR區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。此外，形成該有機材料層可以包括，在襯底上和在第一電極上形成有機前體層，以及在低于第三溫度的第四溫度下退火該有機前體層。第一電極和/或第二電極可以由金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物形成。該有機材料層可以由有機導電層、有機半導體層和/或有機絕緣層形成。該富勒烯層可以包括C60，以及該有機材料層可以包括聚酰亞胺。圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元的剖面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例的有機存儲單元的剖面圖。圖3是采用根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元的有機存儲器件的一部分的等效電路圖。圖4是對應于圖3的平面圖。圖5圖示了制造根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲器件的操作流程圖。圖6圖示了制造根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例的有機存儲器件的操作流程圖。圖7和8圖示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1的I-V性能的曲線圖。圖9和10圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例的有機存儲單元C2的I-V性能的曲線圖。圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的切換性能的曲線圖。圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的多位數(shù)據(jù)存儲性能的曲線圖。具體實施例方式下面將參考附圖更完全地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明可以以多種不同的形式體現(xiàn)，不應該被認為是局限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了本公開是徹底的和完全的，并將本發(fā)明的范圍完全傳遞給所屬領域的技術人員。在圖中，為了清楚，可以放大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。在整篇中，相同的數(shù)字指相同的元件。應當理解，當一元件或層被稱為在另一元件或層“上”、“連接到”或“耦合到”另一元件或層時，它可以直接在另一元件或層上、連接到或耦合到另一元件或層，或可以存在插入元件或層。相反，當一元件或層被稱為“直接在另一元件或層上”、“直接連接到”或“直接耦合到”另一元件或層時，不存在插入元件或層。在此使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列項的任意和所有組合。應當理解，盡管在此可以使用術語第一、第二、第三等來描述各個元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應該受這些術語限制。這些術語僅僅是用來將一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與其它區(qū)域、層或部分相區(qū)分。因此，在不脫離本發(fā)明的教導的條件下，下面論述的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。在此可以使用空間地相對術語，如“在...底下”、“在...下面”、“下”、“在...上面”、“上”等，便于描述一個元件或特征與圖中所示的其它元件或特征的關系。應當理解，該空間相對術語是用來包括除圖中描繪的取向之外的使用或工作中的器件的不同取向。例如，如果圖中的器件被反轉，那么描述為在其他元件或特征“下面”或“底下”的元件于是將定向在其他元件或特征“之上”。因此，示例性術語“在...下面”可以包括“在...上面”和“在...下面”的取向。該器件可以被另外定向(旋轉90度或以其他取向)，以及由此解釋在此使用的空間相對描述詞。此外，在此使用的“橫向”指基本上垂直于垂直方向的方向。在此使用的專業(yè)詞匯僅僅用于描述特定的實施例，并不打算限制本發(fā)明。如在此使用的單數(shù)形式“a”，“an”和“the”同樣打算包括復數(shù)形式，除非上下文另外清楚地表明。還應當理解，當說明書中使用術語“comprise”和/或“comprising”時，說明陳述的部件、整體、步驟、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除存在或增加一個或多個其他部件、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組群。在此參考剖面圖描述了本發(fā)明的實施例的例子，剖面圖是本發(fā)明的理想化實施例(和中間結構)的示意圖。因而，將預想由于圖例形狀而引起的變化，例如由于制造工藝和/或容差而引起的變化。因此，本發(fā)明的實施例不應該認為限于在此所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括由制造引起的形狀偏差。例如，圖示為矩形的注入?yún)^(qū)一般地將具有圓滑的或彎曲的特點和/或在其邊緣具有注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)至非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，通過注入形成的掩埋區(qū)可以引起掩埋區(qū)和通過其進行注入的表面之間區(qū)域中發(fā)生某些注入。因此，圖中所示的區(qū)域本質上是示意性的，且它們的形狀不打算圖示器件區(qū)域的實際形狀，以及不打算限制本發(fā)明的范圍。除非另外限定，在此使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與屬于本發(fā)明的
技術領域：
的普通技術人員通常理解的相同意思。由此，這些術語可以包括在這種時間之后產(chǎn)生的等效術語。還應當理解，術語，如通常使用的詞典中定義的那些術語，應該解釋為具有符合本說明書中的它們的含義和相關技術的環(huán)境中的含義，以及不應該被理想化解釋或過度地形式感知，除非在此清楚地限定。在此提及的所有出版物、專利申請、專利、及其他參考文獻被全部引入供參考。圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1的剖面圖。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲器件的單位單元可以包括第一電極E1、第二電極E2以及其間的數(shù)據(jù)存儲元件17，這些層可以被連續(xù)地淀積在襯底10上。襯底10可以是硅襯底、玻璃襯底、石英襯底和/或柔性有機-基襯底。有機-基襯底可以由諸如聚酰胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚環(huán)己烯、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、和/或聚醚酰亞胺的有機材料形成。此外，和/或在選擇性方案中，可以使用常規(guī)塑料材料作為襯底10。第一和第二電極E1和E2的每一個可以由一種導電材料或多種材料形成。例如，第一和第二電極E1和E2的每一個可以由金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物形成。第一和/或第二電極E1和/或E2可以包括Au、Ag、Cu、Al、Ti、TiN、TiAlN、Ta、TaN、W、WN、Ir、Pt、Pd、Zr、Rh、Ni、Co、Cr、Sn、Zn、Li、Mg、Ca和/或IrO2。此外，或在選擇性方案中，第一和/或第二電極E1或E2可以由聚乙炔、聚苯胺和/或PEDOT(3，4-聚亞乙基二氧基-噻吩聚苯乙烯-sulfonate)形成。數(shù)據(jù)存儲元件17可以包括在第一電極E1上連續(xù)地淀積的有機材料層11和富勒烯層13(如巴克敏斯特富勒烯)。有機材料層11和富勒烯層13可以被設置為隔離層。每個有機材料層11和富勒烯層13可以具有約50(埃)至約1000(埃)范圍內的厚度。此外，富勒烯層13可以與第二電極E2直接接觸。有機材料層11可以是有機導電層、有機半導體層和/或有機絕緣層。例如，有機材料層11可以由聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚縮醛、聚磺酸、酚醛清漆、聚乙酸酯(polyacetate)、聚醇酸、聚酰胺亞胺、聚硅氧烷、聚芳酯、聚芳砜、聚醚酰亞胺、聚四氟-乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯并惡唑、聚(苯撐亞乙烯基)(PPV)、聚芴(PF)、聚噻吩(PT)、聚(對亞苯基)(PPP)、聚乙烯咔唑(PVK)和/或其衍生物，和/或其共聚物形成。富勒烯層13可以是碳分子層(也稱為巴克球(buckyball))，以及根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，可以由C60形成。C60是具有約3.6eV的最低空分子軌道(LUMO)能級和約6.2eV的最高占有分子軌道(HOMO)能級的有機半導體材料，通過在LUMO能級接納電子可以提供電荷轉移復合物。此外或在選擇性方案中，富勒烯層13可以由諸如C70、C74、C78、C82和/或C84的分子，和/或富勒烯衍生物如[6，6]-苯基C61丁酸甲酯(PCBM)形成。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，富勒烯層13可以包括球形和/或橢圓形富勒烯如巴克敏斯特富勒烯。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，數(shù)據(jù)存儲元件17(包括有機材料層11和富勒烯層13，其被連續(xù)地淀積并插入在第一和第二電極E1和E2之間)可以具有兩種不同的電阻態(tài)之一，該兩種不同的電阻態(tài)可以是電不可逆的，以及可以被一次編程。例如，數(shù)據(jù)存儲元件17可以具有約為kΩ(千歐姆)級的低電阻態(tài)或約為GΩ(千兆歐姆)級的高電阻態(tài)，它們可以是電不可逆的。通過在第一和第二電極E1和E2之間施加寫電壓，以將數(shù)據(jù)存儲元件17從低電阻態(tài)切換為高電阻態(tài)，數(shù)據(jù)可以被寫入數(shù)據(jù)存儲元件17。即使在斷電之后，數(shù)據(jù)存儲元件17中存儲的數(shù)據(jù)也可以被保持(即，不被擦除)。一旦數(shù)據(jù)存儲元件17已經(jīng)被切換為高電阻態(tài)，那么數(shù)據(jù)存儲元件可以穩(wěn)定地保持該電阻狀態(tài)，以及不可能被重切換為低電阻態(tài)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例的有機存儲單元C2的剖面圖。參考圖2，有機存儲器件的單位單元C2可以包括第一和第二電極E1和E2和其間的數(shù)據(jù)存儲元件17′，第一和第二電極E1和E2和其間的數(shù)據(jù)存儲元件17′可以被連續(xù)地淀積在襯底10上。如圖1所示，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以包括第一電極E1上的有機材料層11和與第二電極E2接觸的富勒烯層13(例如，C60層)。數(shù)據(jù)存儲元件17′還可以包括有機化合物層12，具有分散在部分有機材料層11中的富勒烯分子。分散在有機材料層11中的富勒烯分子可以通過從富勒烯層13擴散來提供。因此，如圖2所示，有機化合物層12可以在有機材料層11和富勒烯層13之間。根據(jù)擴散水平面，富勒烯分子可以均勻地分散在有機材料層11中。在此情況下，圖2所示的有機材料層11也可以是具有在其中分散的富勒烯分子的有機化合物層。如上所述，當數(shù)據(jù)存儲元件17′包括有機化合物層12時，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有不同于圖1的數(shù)據(jù)存儲元件17的存儲器性能的存儲器性能。亦即，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有至少兩種不同電阻態(tài)，該至少兩種不同電阻態(tài)是電可逆的，以及可以被重編程至少兩次。此外，數(shù)據(jù)存儲元件17′的I-V曲線可以具有負的微分電阻(NDR)區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有兩種不同的電阻態(tài)(即，低電阻態(tài)和高電阻態(tài))，該兩種不同的電阻態(tài)可以是可逆的，并被重復切換。在此情況下，將數(shù)據(jù)存儲元件17′切換到高電阻態(tài)可以包括在第一和第二電極E1和E2之間施加第一極性(例如，正的重置電壓)。重置電壓可以具有等于或大于NDR區(qū)開始時的臨界電壓。通過該重置電壓，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以被切換為高電阻態(tài)，以及即使斷電之后，也可以保持該高電阻態(tài)。在數(shù)據(jù)存儲元件17′已經(jīng)被切換為高電阻態(tài)之后，通過施加第二極性，例如，負的置位(set)電壓，它可以被切換為低電阻態(tài)，以及即使在斷電之后，也可以保持低電阻態(tài)。數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有至少兩種不同的電阻態(tài)，該兩種不同的電阻態(tài)可以是可逆的，以及可以被重復地切換。將數(shù)據(jù)存儲元件17′切換為每個電阻態(tài)可以包括在第一和第二電極E1和E2之間施加寫電壓。寫電壓可以具有等于或大于NDR區(qū)啟動時的臨界電壓的值，以及對應于每個電阻狀態(tài)。在此情況下，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以存儲至少2位數(shù)據(jù)，以提供多位數(shù)據(jù)存儲。此外，由于可以執(zhí)行各種狀態(tài)之間的單極性切換，當數(shù)據(jù)存儲元件17′被串聯(lián)連接到二極管器件時，可以提供具有交叉點結構的高度集成的電路。圖3是采用根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元的部分有機存儲器件的等效電路圖。圖4是對應于圖3的平面圖。圖1和2是在圖4所示的電極E1和/或E2的方向上有機存儲單元C1和C2的剖面圖。參考圖3和4，該有機存儲器件可以包括多個第一電極E1和交叉第一電極E1的多個第二電極E2。第一電極E1可以被布置在襯底10上的平行線中，以及第二電極E2可以跨越第一電極E1，以在重疊第一電極E1的位置提供交叉點。第一和第二電極E1和E2分別可以被連接到將被有選擇地調整的第一和第二驅動電路20和30。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1和C2可以被布置在該交叉點處。有機存儲單元C1和C2可以包括第一和第二電極E1和E2的各個電極之間的數(shù)據(jù)存儲元件17和17′。由于參考圖1和2詳細地描述了有機存儲單元C1和C2(包括數(shù)據(jù)存儲元件17和17′)，其描述將不被重復。數(shù)據(jù)存儲元件17和17′可以與各個電極E1和E2之間的二極管D串聯(lián)電連接。二極管D可以被布置在第一電極E1和數(shù)據(jù)存儲元件17和17′之間的交叉點處。在此情況下，對應于二極管D和數(shù)據(jù)存儲元件17之間的節(jié)點的下電極可以被布置在二極管D和數(shù)據(jù)存儲元件17和17′之間。參考圖3和4描述具有交叉點結構的有機存儲器件，該交叉點結構具有根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1和C2。根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例的有機存儲單元C1和C2也可以被應用于具有其他結構的有機存儲器件。例如，有機存儲單元C1和C2可以與襯底上形成的開關器件串聯(lián)電連接，類似于常規(guī)DRAM結構的電容器?，F(xiàn)在將描述制造根據(jù)的某些實施例的有機存儲器件的方法。圖5圖示了制造根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲器件的操作流程圖。參考圖1，4和5，在襯底10上可以形成第一電極E1(圖5的S101)。第一電極E1可以由金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物形成。第一電極E1可以使用蒸發(fā)工序、濺射工序和/或化學氣相淀積工序來形成。如圖4所示，第一電極E1可以形成為襯底10上的多個平行線。在第一電極E1上可以形成有機材料層11。有機材料層11可以是有機導電層、有機半導體層和/或有機絕緣層。形成有機材料層11可以包括在包括第一電極E1的襯底10上形成有機前體層(圖5的S103)，在有機前體層上執(zhí)行第一次退火工序(圖5的S105)，以及在該有機前體層上執(zhí)行第二次退火工序(圖5的S107)。該有機前體層可以使用旋涂工序來形成。第一次退火工序可以是用來除去有機前體層中的有機溶劑的軟烘焙工序，以及可以在約80℃(攝氏度)至約150℃(攝氏度)范圍內的溫度下執(zhí)行。第二退火工序可以包括通過脫水縮合反應，用來將有機前體層轉變?yōu)橛袡C材料層11的硬烘焙和/或固化工序，并調整有機材料層11的性能。第二次退火工序可以在諸如氬氣(Ar)、空氣或氮氣(N2)的惰性氣體氣氛中，在約200℃(攝氏度)至約400℃(攝氏度)范圍內的溫度下執(zhí)行約30分鐘至約120分鐘。接下來，可以在有機材料層11上富勒烯層13(例如，C60層)(圖5的S109)。富勒烯層13可以使用蒸發(fā)工序和/或旋涂工序來形成，蒸發(fā)工序僅僅使用富勒烯粉末，旋涂工序使用合適的有機溶劑。富勒烯層13可以形成在被第二退火工序固化的有機材料層11上。因此，在富勒烯層13和有機材料層11之間的界面可以增加富勒烯分子和有機材料之間的反應和/或擴散的抑制。富勒烯層13和有機材料層11可以被設為有機存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件17。在形成富勒烯層13之后，可以在富勒烯層13上形成第二電極E2(圖5的S111)。第二電極E2可以由金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物形成。第二電極E2可以使用蒸發(fā)工序、濺射工序或化學氣相淀積工序來形成。如圖4所示，第二電極E2可以形成為多個平行線，以在重疊第一電極E1的位置提供交叉點。使用如上所述的工序制造的有機存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件17可以具有兩種電阻狀態(tài)之一，這兩種電阻狀態(tài)互相不同，且電不可逆。因此這種存儲器件可以是一次可編程的(OTP)。圖6圖示了制造根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的有機存儲器件的操作流程圖。參考圖2，4和6，在襯底10上可以形成第一電極E1(圖6的S201)，以及在第一電極E1上可以形成有機材料層11。形成有機材料層11可以包括在包括第一電極E1的襯底10上形成有機前體層(圖6的S203)，以及退火該有機前體層(圖6的S205)。該退火工序可以是用來除去有機前體層中的有機溶劑的軟烘焙工序，以及可以在約80℃(攝氏度)至約150℃(攝氏度)范圍內的溫度下執(zhí)行。在退火該有機前體層之后，可以在有機材料層11上形成富勒烯層13(例如，C60層)。在此情況下，與圖5的描述不同，在形成富勒烯層13之前，可以省略有機前體層的硬烘焙工序和/或固化工序。然后，富勒烯層13可以被退火。可以在諸如氬氣(Ar)、空氣或氮氣(N2)氣氛中，在約200℃(攝氏度)至約400℃(攝氏度)的溫度下執(zhí)行退火富勒烯層13，約30分鐘至約120分鐘。富勒烯層13的退火條件可以與有機前體層的硬烘焙和/或固化工序的條件相同。根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，在形成富勒烯層13之前，可以省略有機前體層的硬烘焙或固化工序。因此，在富勒烯層13的退火過程中，富勒烯層13中的富勒烯分子(例如，C60分子)可以容易地擴散到有機材料層11中。結果，可以形成包括從富勒烯層13擴散并分散在有機材料層11中的富勒烯分子(例如，C60分子)的有機化合物層12。如圖2所示，有機化合物層12可以被布置在有機材料層11和富勒烯層13之間。根據(jù)富勒烯層13的退火條件，富勒烯分子可以被均勻地分散在有機材料層11中。在此情況下，圖2所示的有機材料層11也可以是包括富勒烯分子的有機化合物層。有機材料層11、有機化合物層12和富勒烯層13可以提供根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的有機存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件17′。在退火富勒烯層13之后，可以執(zhí)行根據(jù)圖5描述的工序，以形成第二電極E2。使用根據(jù)圖6描述的工序形成的有機存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有至少兩種電阻狀態(tài)，該至少兩種電阻狀態(tài)互相不同并且電可逆，以及可以被重編程至少兩次。此外，數(shù)據(jù)存儲元件17′的I-V曲線可以具有負微分電阻(NDR)區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。<例1>圖7和8示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1的I-V性能的曲線圖。在使第一電極E1接地，以及施加偏壓到第二電極E2之后，可以獲得圖7和8的測量結果。制造的數(shù)據(jù)存儲元件的初始電阻可以約35kΩ(千歐姆)。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例、提供圖7和8的結果的存儲單元C1可以使用表1中描述的工藝條件來制造。如圖7所示，當施加約3V的偏壓時，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1的數(shù)據(jù)存儲元件17可以被切換為約1.5GΩ(千兆歐姆)的高電阻態(tài)，電流快速減少。如圖8所示，切換為高電阻態(tài)的數(shù)據(jù)存儲元件17可以穩(wěn)定地保持高電阻態(tài)，即使當重施加偏壓時，也不切換為低電阻態(tài)。在圖8中，由參考數(shù)字S1指定的數(shù)據(jù)表示從0V至-10V掃描偏壓時獲得的掃描曲線，以及由參考數(shù)字S2指定的數(shù)據(jù)表示當從0V至10V掃描偏壓時獲得的掃描曲線。此外，由參考數(shù)字S3指定的數(shù)據(jù)表示從0V至15V掃描偏壓時獲得的掃描曲線。因此根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C1的數(shù)據(jù)存儲元件17可以具有兩種電阻態(tài)之一，該兩種電阻態(tài)互相不同，且電不可逆的，以及該數(shù)據(jù)存儲元件可以被一次編程(OTP)。<例2>圖9和10是示出了根據(jù)圖2所示的本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的I-V性能的曲線圖。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的數(shù)據(jù)存儲元件17′的重置性能，以及圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的數(shù)據(jù)存儲元件17′的置位性能。在使第一電極E1接地，以及施加偏壓到第二電極E2之后，可以獲得圖9和10的測量結果。制造的數(shù)據(jù)存儲元件17′的初始電阻可以約500kΩ(千歐姆)。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例、提供圖9和10的結果的存儲單元C1可以使用表2中描述的工藝條件來制造。參考圖9，如第一掃描曲線S4所示，隨著偏壓高達約4V，電流可以增加。但是，超過約4V，盡管偏壓增加，電流可能慢慢地減小，以致NDR區(qū)可以被發(fā)現(xiàn)。當NDR區(qū)的偏壓被施加時，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以被切換為高電阻態(tài)，即使當電源斷開時該高電阻態(tài)也被穩(wěn)定地保持。如第二掃描曲線S5所示，當再次掃描偏壓到數(shù)據(jù)存儲元件17′時，切換為高電阻態(tài)，高電阻態(tài)(其中幾乎沒有電流)可以被保持，直至約4V的偏壓。然后，在大約4V時，該電流可能突然增加，以及第二掃描曲線S5可以示出類似于NDR區(qū)中的第一掃描曲線S4的趨勢。當負偏壓被施加到數(shù)據(jù)存儲元件17′時，可以獲得類似的結果。當偏壓的數(shù)量大于約-4V時，NDR區(qū)可以被發(fā)現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)存儲元件17′可以被切換為高電阻態(tài)。參考圖10，如由第一掃描曲線S6所示，在約小于-3V的負偏壓下，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以保持復位狀態(tài)(即，高電阻態(tài))。但是，在約-3V的偏壓下，該電流可以突然地增加，以及在約-4V的偏壓下，可以增加到約大于高電阻態(tài)四個數(shù)量級。因此數(shù)據(jù)存儲元件17′可以被切換為低電阻態(tài)(即，在約大于-3V的負偏壓下的置位態(tài))，以及即使當電源被斷開時，也可以穩(wěn)定地保持該低電阻態(tài)。如由第二掃描曲線S7所示，當負偏壓被再次掃描到被切換為低電阻態(tài)的數(shù)據(jù)存儲元件17′時，電流可以從低偏壓增加。當正偏壓被施加到數(shù)據(jù)存儲元件17′時，可以獲得類似的結果。如圖9所示，當使用約-4V的負偏壓，數(shù)據(jù)存儲元件17′被切換為高電阻態(tài)時，使用約3V的正偏壓，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以被切換為低電阻態(tài)。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的切換性能的曲線圖。在圖11中，為了將數(shù)據(jù)存儲元件17′切換為高電阻態(tài)，可以使用具有約10V的電壓和約2秒的寬度(或持續(xù)時間)的復位脈沖，以及為了將數(shù)據(jù)存儲元件17′切換為低電阻態(tài)，可以使用具有約-5V的電壓和約2秒的寬度(或持續(xù)時間)的置位脈沖。此外可以在約2V下執(zhí)行讀操作。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例、示出了圖11的測量結果的有機存儲單元C2可以使用表2中描述的工藝條件來制造。如圖11所示，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以在高和低電阻態(tài)之間反向地和重復地切換，高低電阻態(tài)具有約四個數(shù)量級的足夠大的余量。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲單元C2的多位數(shù)據(jù)存儲性能的曲線圖。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例、示出圖12的測量結果的有機存儲單元C2可以使用表2中描述的工藝條件來制造。此外，圖12示出了數(shù)據(jù)存儲元件17′的電阻值，由于分別掃描偏壓至6V、7V、8V和9V。參考圖12，當偏壓分別被掃描至6V、7V、8V和9V時，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有200kΩ、1MΩ、100MΩ和1GΩ的電阻值。如圖9所示，當NDR區(qū)的不同偏壓被施加時，數(shù)據(jù)存儲元件17′可以具有對應于每個偏壓的至少兩種不同的電阻態(tài)。該結果表明數(shù)據(jù)存儲元件17′可以存儲至少兩位數(shù)據(jù)。此外，在不改變偏壓的極性的條件下，通過在至少兩種不同的電阻態(tài)之間切換，可以執(zhí)行單極切換，因此，數(shù)據(jù)存儲元件可以被串聯(lián)連接到二極管器件，以提供更高度集成的電路。如由上文可以看到，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲器件可以包括由有機材料層和富勒烯層的疊層形成的數(shù)據(jù)存儲元件。該數(shù)據(jù)存儲元件可以使用較簡單的工序制造，以提供各種存儲器性能。結果，根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的有機存儲器件可以被廣泛地應用于各種電子器件。盡管參考其示例性實施例已經(jīng)具體展示和描述了本發(fā)明，但是本領域的普通技術人員應當明白，在不脫離附加權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在形式上和細節(jié)上進行各種改變。權利要求1.一種有機存儲器件，包括第一電極；第二電極；以及在第一和第二電極之間電連接的數(shù)據(jù)存儲元件，其中該數(shù)據(jù)存儲元件包括第一電極上的有機材料層以及在該有機材料層和第二電極之間的富勒烯層。2.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括C60、C70、C74、C78、C82、C84和/或富勒烯衍生物。3.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括C60。4.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括球形和/或橢圓形的富勒烯。5.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供兩種不同的電不可逆電阻態(tài)之一，以提供一次可編程(OTP)操作。6.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該數(shù)據(jù)存儲元件還包括在有機材料層和富勒烯層之間的有機化合物層，其中該有機化合物層包括分散在有機材料中的富勒烯分子。7.根據(jù)權利要求6的有機存儲器件，其中該數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供至少兩種不同的電可逆電阻態(tài)，以提供可重編程的操作。8.根據(jù)權利要求6的有機存儲器件，其中該數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供負的微分電阻(NDR)操作區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。9.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該第一電極包括金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物，和/或其中該第二電極包括金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物。10.根據(jù)權利要求9的有機存儲器件，其中該第一電極包括Au、Ag、Cu、Al、Ti、TiN、TiAlN、Ta、TaN、W、WN、Ir、Pt、Pd、Zr、Rh、Ni、Co、Cr、Sn、Zn、Li、Mg、Ca和/或IrO2，和/或該第二電極包括Au、Ag、Cu、Al、Ti、TiN、TiAlN、Ta、TaN、W、WN、Ir、Pt、Pd、Zr、Rh、Ni、Co、Cr、Sn、Zn、Li、Mg、Ca和/或IrO2。11.根據(jù)權利要求9的有機存儲器件，其中該第一電極包括聚乙炔、聚苯胺和/或PEDOT(3，4-聚亞乙基二氧基-噻吩聚苯乙烯-磺酸)，和/或該第二電極包括聚乙炔、聚苯胺，和/或PEDOT(3，4-聚亞乙基二氧基-噻吩聚苯乙烯-磺酸)。12.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該有機材料層包括有機導電層、有機半導體層和/或有機絕緣層。13.根據(jù)權利要求12的有機存儲器件，其中該有機材料層包括聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚縮醛、聚磺酸酯、酚醛清漆、聚乙酸酯、聚醇酸、聚酰胺亞胺、聚硅氧烷、聚芳酯、聚芳砜、聚醚酰亞胺、聚四氟-乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯并惡唑、聚(苯撐亞乙烯)(PPV)、聚芴(PF)、聚噻吩(PT)、聚(對亞苯基)(PPP)、聚乙烯咔唑(PVK)和/或其衍生物和/或共聚物。14.根據(jù)權利要求1的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括C60，以及該有機材料層包括聚酰亞胺。15.一種有機存儲器件，包括襯底上的多個平行第一電極；交叉該第一電極，以在第二電極交叉第一電極的位置限定交叉點的多個平行第二電極；以及在第一和第二多個電極之間電連接的各個交叉點處的多個數(shù)據(jù)存儲元件，其中每個數(shù)據(jù)存儲元件包括在各個第一和第二電極之間串聯(lián)電連接的有機材料層和富勒烯層。16.根據(jù)權利要求15的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括C60、C70、C74、C78、C82、C84和/或富勒烯衍生物。17.根據(jù)權利要求15的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括球形和/或橢圓形的富勒烯。18.根據(jù)權利要求15的有機存儲器件，其中該富勒烯層包括C60。19.根據(jù)權利要求18的有機存儲器件，其中該有機材料層包括聚酰亞胺。20.根據(jù)權利要求15的有機存儲器件，其中每個數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供兩種不同的電不可逆電阻態(tài)之一，以提供一次可編程(OTP)操作。21.根據(jù)權利要求15的有機存儲器件，其中每個數(shù)據(jù)存儲元件包括有機材料層和富勒烯層之間的有機化合物層，其中有機化合物層包括分散在有機材料中的富勒烯分子。22.根據(jù)權利要求21的有機存儲器件，其中每個數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供至少兩種不同的電可逆電阻態(tài)，以提供可重編程的操作。23.根據(jù)權利要求21的有機存儲器件，其中每個數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供負的微分電阻(NDR)工作區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。24.根據(jù)權利要求15的有機存儲器件，還包括與第一和第二電極的各個電極之間的各個數(shù)據(jù)存儲元件串聯(lián)電連接的多個二極管。25.一種制造有機存儲器件的方法，包括在襯底上形成第一電極；在該第一電極上形成有機材料層；在該有機材料層上形成富勒烯層；以及在該富勒烯層上形成第二電極，以便在第一和第二電極之間電連接有機材料層和富勒烯層。26.根據(jù)權利要求25的方法，其中該富勒烯層包括C60、C70、C74、C78、C82、C84和/或富勒烯衍生物。27.根據(jù)權利要求25的方法，其中該富勒烯層包括C60。28.根據(jù)權利要求25的方法，其中該富勒烯層包括球形和/或橢圓形的富勒烯。29.根據(jù)權利要求25的方法，其中形成有機材料層包括在襯底和第一電極上形成有機前體層；在第一溫度下，在該有機前體層上執(zhí)行第一次退火工序；以及在高于第一溫度的第二溫度下，在該有機前體層上執(zhí)行第二次退火工序。30.根據(jù)權利要求29的方法，其中該數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供兩種不同的電不可逆電阻態(tài)之一，以提供一次可編程(OTP)操作。31.根據(jù)權利要求25的方法，還包括在形成富勒烯層之后，在該有機前體層和富勒烯層上執(zhí)行退火工序。32.根據(jù)權利要求31的方法，其中在該有機前體層和富勒烯層上執(zhí)行退火工序包括使富勒烯分子從富勒烯層擴散到有機材料層中，以形成有機化合物層。33.根據(jù)權利要求31的方法，其中該數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供至少兩種不同的電可逆電阻態(tài)，以提供可重編程的操作。34.根據(jù)權利要求31的方法，其中每個數(shù)據(jù)存儲元件被配置為提供負的微分電阻(NDR)工作區(qū)，其中電流隨電壓增加而減小。35.根據(jù)權利要求25的方法，還包括在形成富勒烯層之后，在該有機前體層和富勒烯層上執(zhí)行退火工序。36.根據(jù)權利要求35的方法，其中形成有機材料層包括在襯底和第一電極上形成有機前體層，以及在第一溫度下，在該有機前體層上執(zhí)行第一次退火工序，以及其中在該有機前體層和富勒烯層上執(zhí)行退火工序包括，在大于第一溫度的第二溫度下執(zhí)行第二次退火工序。37.根據(jù)權利要求25的方法，其中該第一電極包括金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物，和/或其中該第二電極包括金屬、導電金屬化合物、多晶硅和/或導電聚合物。38.根據(jù)權利要求37的方法，其中該第一電極包括Au、Ag、Cu、Al、Ti、TiN、TiAlN、Ta、TaN、W、WN、Ir、Pt、Pd、Zr、Rh、Ni、Co、Cr、Sn、Zn、Li、Mg、Ca和/或IrO2，和/或其中該第二電極包括Au、Ag、Cu、Al、Ti、TiN、TiAlN、Ta、TaN、W、WN、Ir、Pt、Pd、Zr、Rh、Ni、Co、Cr、Sn、Zn、Li、Mg、Ca和/或IrO2。39.根據(jù)權利要求37的方法，其中該第一電極包括聚乙炔、聚苯胺和/或PEDOT(3，4-聚亞乙基二氧基-噻吩聚苯乙烯-磺酸)，和/或其中該第二電極包括聚乙炔、聚苯胺，和/或PEDOT(3，4-聚亞乙基二氧基-噻吩聚苯乙烯-磺酸)。40.根據(jù)權利要求25的方法，其中該有機材料層包括有機導電層、有機半導體層和/或有機絕緣層。41.根據(jù)權利要求40的方法，其中該有機材料層包括聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚氨酯、聚縮醛、聚磺酸鹽、酚醛清漆、聚乙酸酯(polyacetate)、聚醇酸、聚酰胺亞胺、聚硅氧烷、聚芳酯、聚芳砜、聚醚酰亞胺、聚四氟-乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯并惡唑、聚(苯撐亞乙烯)(PPV)、聚芴(PF)、聚噻吩(PT)、聚(對亞苯基)(PPP)、聚乙烯咔唑(PVK)和/或其衍生物和/或共聚物。42.根據(jù)權利要求25的方法，其中該富勒烯層包括C60，以及該有機材料層包括聚酰亞胺。全文摘要一種有機存儲器件可以包括有機材料層和富勒烯層的疊層，以在第一和第二電極之間提供數(shù)據(jù)存儲元件。該數(shù)據(jù)存儲元件可以包括第一電極上形成的有機材料層以及該有機材料層和第二電極之間的富勒烯層。還論述了制造有機存儲器件的方法。文檔編號H01L27/28GK101083300SQ20071010821公開日2007年12月5日申請日期2007年6月4日優(yōu)先權日2006年6月2日發(fā)明者趙炳玉,李文淑,安江崇裕申請人:三星電子株式會社