含橫向尺寸改變吸收緩沖層的鐵電存儲(chǔ)單元及其制造方法技術(shù)

本申請(qǐng)涉及含橫向尺寸改變吸收緩沖層的鐵電存儲(chǔ)單元及其制造方法。鐵電存儲(chǔ)單元(1)和包括一個(gè)或多個(gè)這樣的單元(1)的存儲(chǔ)設(shè)備(100)。鐵電存儲(chǔ)單元包括布置在柔性襯底(3)上的層的堆疊(4)。所述堆疊包括電活性部分(4a)和用以保護(hù)電活性部分免于劃傷和磨損的保護(hù)層(11)。所述電活性部分包括底部電極層(5)和頂部電極層(9)以及位于所述電極之間的至少一個(gè)鐵電存儲(chǔ)材料層(7)。該堆疊還包括布置在頂部電極層(9)和保護(hù)層(11)之間的緩沖層(13)。緩沖層(13)適于至少部分地吸收發(fā)生在保護(hù)層(11)內(nèi)的橫向尺寸改變(ΔL)并且因此防止所述尺寸改變(ΔL)轉(zhuǎn)移到電活性部分(4a)，因此減少發(fā)生在電極之間的短路風(fēng)險(xiǎn)。

Ferroelectric memory cell with lateral dimensions to change absorption buffer layer and method for manufacturing the same

The present application relates to a ferroelectric memory cell including a horizontal dimension to change an absorption buffer layer and a method of manufacturing the same. A ferroelectric memory cell (1) and a storage device (100) including one or more such units (1). The ferroelectric memory cell includes a stack (4) disposed on a layer on a flexible substrate (3). The stack includes an electrically active part (4a) and a protective layer (11) for protecting the electrically active part from scratch and abrasion. The electrically active portion comprises a base electrode layer (5) and a top electrode layer (9) and at least one ferroelectric storage material layer (7) located between the electrodes. The stack also includes a buffer layer (13) disposed between the top electrode layer (9) and the protective layer (11). The buffer layer (13) is at least partially absorbed in the protective layer (11) changes in the transverse dimension (L) and thus prevent the size change (L) transferred to the electrical activity portion (4a), thus reducing the risk of short circuit occurred between the electrodes.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
含橫向尺寸改變吸收緩沖層的鐵電存儲(chǔ)單元及其制造方法本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年06月27日，申請(qǐng)?zhí)枮?01180071905.2，專利技術(shù)名稱為“具有橫向尺寸改變吸收緩沖層的鐵電存儲(chǔ)單元及其制造方法(原名稱為“包括布置在柔性襯底上的堆疊層的鐵電存儲(chǔ)單元中的短路減少”)”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
本專利技術(shù)一般涉及包括布置在柔性襯底上的堆疊層的鐵電存儲(chǔ)單元，其中所述堆疊包括電活性部分和用于保護(hù)電活性部分免于劃傷和磨損的保護(hù)層，并且其中所述電活性部分包括底部電極層和頂部電極層和分離所述電極的至少一個(gè)鐵電存儲(chǔ)材料層。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)上，鐵電存儲(chǔ)單元典型地提供在剛性的襯底上，諸如硅。然而，電子學(xué)也日益使用在非傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域中并且用于產(chǎn)生電子的新技術(shù)出現(xiàn)，這里使用柔性襯底是期望的或甚至要求的。例如，這是印刷電子學(xué)的例子，這里從制造、應(yīng)用領(lǐng)域和/或成本角度方面考慮，使用柔性襯底可能是期望的或甚至要求的。在非常簡單的成分的情況下，印刷電子學(xué)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子學(xué)，其通過印刷技術(shù)可被較便宜地實(shí)現(xiàn)；然而，目標(biāo)通常是傳統(tǒng)的電子學(xué)因?yàn)榧夹g(shù)和成本的原因并不合適的新應(yīng)用領(lǐng)域。印刷電子學(xué)的應(yīng)用涉及，例如，信息可在其中被存儲(chǔ)的標(biāo)簽和標(biāo)識(shí)。在這樣的應(yīng)用中，并且原則上在任何電子裝置中，存儲(chǔ)成分的有效性是決定性的。本申請(qǐng)人提供可通過印刷過程實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)技術(shù)，例如在WO2006/135246中描述的。存儲(chǔ)器基于鐵電材料作為存儲(chǔ)物質(zhì)，特別是鐵電聚合物材料。這種存儲(chǔ)材料被證明在延長的時(shí)間期間上是可再寫的和雙穩(wěn)態(tài)的。每個(gè)存儲(chǔ)單元具有像電容的結(jié)構(gòu)，這里存儲(chǔ)單元被定位在一對(duì)電極之間并且這里存儲(chǔ)單元經(jīng)由將電極連接到電子驅(qū)動(dòng)器或探測(cè)電路的導(dǎo)體是可存取的。例如后者可定位在存儲(chǔ)器陣列的外圍上或單獨(dú)的模塊上。基于這種應(yīng)用，存儲(chǔ)設(shè)備可包括從一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)單元到布置在矩陣陣列中的數(shù)百萬個(gè)單元。一些基本的單元結(jié)構(gòu)和陣列布置示意性地顯示在圖1a-d中。應(yīng)當(dāng)指出，未示出襯底，僅示出了存儲(chǔ)單元的電活性部分。每個(gè)單元可被視為布置在柔性襯底上的層的序列或堆疊，所述堆疊包括至少一個(gè)電活性部分，所述電活性部分包括兩個(gè)電極層(頂層和底層)及布置在其中的(絕緣)存儲(chǔ)材料層。當(dāng)制造電容器類型的鐵電存儲(chǔ)單元時(shí)，避免穿過存儲(chǔ)單元的短路顯然是重要的。這里短路被定義為相比較于期望的正常情況，從一個(gè)電極到另一個(gè)電極導(dǎo)通或低阻抗的路徑。短路對(duì)存儲(chǔ)單元的功能有害因?yàn)樗鼈兡茈[藏存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)內(nèi)容并且破壞寫入存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。當(dāng)電極之間的存儲(chǔ)材料層很薄的時(shí)候，短路問題典型地更大。然而，存儲(chǔ)層的厚度和驅(qū)動(dòng)電壓典型地互相成比例，并且為了滿足低電壓的要求，除了使用薄的存儲(chǔ)層之外，經(jīng)常沒有其它選擇。制造過程總是導(dǎo)致存儲(chǔ)單元某種程度的短路或更傾向于短路。期望減少短路發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步，印刷電子裝置或成分典型地需要被保護(hù)以防止外部影響，諸如物理損傷，但是如在傳統(tǒng)的電子器件中，通過例如封裝來進(jìn)行保護(hù)典型地不可能也不期望。而是期望的保護(hù)類型是終接堆疊的外保護(hù)層并且通過例如提供抗劃傷性和耐磨損性并且避免有害環(huán)境的影響來加以保護(hù)。這種保護(hù)層可被提供為覆蓋多個(gè)存儲(chǔ)單元的整體層，例如通過完全覆蓋印刷存儲(chǔ)設(shè)備。這種保護(hù)層典型地需要是硬的和相對(duì)厚的，例如在2-20微米范圍內(nèi)，并且使用在流體狀態(tài)可被沉積為層并且之后例如通過使用UV固化漆硬化的材料作為保護(hù)層，這是合適的和期望的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于以上內(nèi)容，本專利技術(shù)的目標(biāo)是提供克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)中的問題的方案，或至少提供可選的方案。更具體的目標(biāo)是提供使得能夠減少可發(fā)生在上述類型的存儲(chǔ)單元中的短路的數(shù)量的方案，也就是，包括布置在柔性襯底上的堆疊層的存儲(chǔ)單元，這里所述堆疊包括被有機(jī)存儲(chǔ)材料分離的底部電極層和頂部電極層并且這里堆疊被保護(hù)層終接。從以上描述類型的存儲(chǔ)設(shè)備和單元的廣泛的測(cè)試和調(diào)查中，特別是作為印刷電子器件實(shí)現(xiàn)的那些，除了別的之外，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用沉積后硬化的保護(hù)層增加了短路出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。盡管并不希望被觀察到的現(xiàn)象的潛在原因的特定理論所限制，一個(gè)解釋可能是尺寸變化，例如硬化導(dǎo)致的保護(hù)層的萎縮。正如技術(shù)人員所熟知的，盡管用于提供這樣的保護(hù)層的市售材料經(jīng)常努力于盡可能低的尺寸變化且可達(dá)到低至僅約1％的尺寸變化，如果可能的話，在這樣的層中完全避免尺寸變化可能是極度困難的。通過將保護(hù)層粘接到下面的堆疊，尺寸變化轉(zhuǎn)化為施加在或強(qiáng)加在下面層(包括存儲(chǔ)單元)的橫向力。為了柔性，如果由同樣的材料制造或如果由更軟的材料制造(例如，通過具有更低的玻璃化溫度Tg)，柔性襯底明顯必須比鋼性襯底薄，如果由不同的材料制造，相比同樣厚度的鋼性襯底，柔性襯底明顯必須比鋼性襯底薄。在這兩種情況，可以理解柔性襯底比鋼性襯底對(duì)橫向力貢獻(xiàn)較少的阻力，因此存儲(chǔ)單元的層遭受更大的壓力。當(dāng)?shù)湫偷赜纱鎯?chǔ)單元的電極交叉的橫向尺寸限定的存儲(chǔ)單元的橫向尺寸在幅度上大于層的厚度時(shí)，問題變得特別突出，從那時(shí)以后已經(jīng)有一些百分比的橫向尺寸改變可相應(yīng)于垂直的“穿過層”尺寸改變，該尺寸改變?cè)诔叽缟洗笥诖鎯?chǔ)層的厚度。這個(gè)比率，也就是當(dāng)存儲(chǔ)單元的橫向尺寸在幅度上大于垂直尺寸，典型地是印刷存儲(chǔ)單元的情況。而且，由保護(hù)層的尺寸改變導(dǎo)致的和通過粘接保護(hù)層作用在堆疊的其余部分的力，典型地隨著保護(hù)層的厚度增加，并且，因?yàn)楸Ｗo(hù)層通常必須具有幅度上大于存儲(chǔ)單元的電活性部分(電極和存儲(chǔ)層)的厚度的厚度，而且通常在與襯底厚度同樣的尺寸量級(jí)，對(duì)于這些層和襯底抵抗這樣的力是特別困難的。例如，印刷存儲(chǔ)單元可包括具有微米的一小部分厚的電極和存儲(chǔ)層，保護(hù)層和襯底的厚度可以是許多微米厚，并且存儲(chǔ)單元的橫向尺寸超過幾百微米。歸因于使用柔性襯底，當(dāng)存儲(chǔ)膜和/或電極在更大程度上被保護(hù)層內(nèi)的尺寸改變所引起的力加載時(shí)，這些層變形、局部碎裂的風(fēng)險(xiǎn)增加了，和/或這些膜形狀增大，在任何情況下導(dǎo)致電極的突出部分或碎片穿透存儲(chǔ)材料并且引起短路的風(fēng)險(xiǎn)增加，或當(dāng)存儲(chǔ)單元帶電運(yùn)行，那里不夸張地將存在存儲(chǔ)單元的微米級(jí)膨脹，在電場(chǎng)強(qiáng)度如此高的地方形成那些小的碎片或結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致短路。因此，根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了包括布置在柔性襯底上的層的堆疊的鐵電存儲(chǔ)單元，其中所述堆疊包括電活性部分和用以保護(hù)電活性部分免于劃傷和磨損的保護(hù)層。所述電活性部分包括底部電極層、頂部電極層和位于所述電極層之間的至少一個(gè)鐵電存儲(chǔ)材料層。堆疊還包括布置在頂部電極層和底部電極層之間的緩沖層，緩沖層適于至少部分地吸收發(fā)生在保護(hù)層的橫向尺寸改變并且因此防止所述尺寸改變轉(zhuǎn)移到電活性部分。所述緩沖層由密合材料制成并且具有厚度，使得當(dāng)所述保護(hù)層的所述橫向尺寸改變(ΔL)引起在所述緩沖層的面對(duì)所述保護(hù)層的頂部部分中的橫向尺寸變形時(shí)，在所述頂部部分中的所述橫向尺寸變形導(dǎo)致在面對(duì)所述電活性部分的底部部分中的實(shí)質(zhì)上較少的橫向尺寸變形，由此，所述緩沖層適于至少部分地吸收所述橫向尺寸改變。所述頂部部分和所述底部部分之間的橫向變形的不同對(duì)應(yīng)于吸收的橫向尺寸改變。鑒于以上所述，通過吸收橫向尺寸改變，例如在固化期間通過收縮引起的橫向尺寸改變，電活性部分減少了暴露于被保護(hù)層的橫向尺寸改變引起的力的范圍，并且因此電活性部分中的變形的風(fēng)險(xiǎn)被減少以及通過那樣短路的風(fēng)險(xiǎn)也被減少了。緩沖層通過上部部分的變形從而吸收保護(hù)層內(nèi)的橫向尺寸改變，其強(qiáng)烈地減少了轉(zhuǎn)移到下層(包括電活性部分)的力。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制造具有減少的短路風(fēng)險(xiǎn)的鐵電存儲(chǔ)單元(1)的方法，包括以下步驟：?提供(110)柔性襯底(3)，?將電活性部分(4a)布置(110)為所述襯底上的堆疊層，其中所述電活性部分包括底部電極層(5)、頂部電極層(9)以及在所述底部電極層和所述頂部電極層之間的至少一個(gè)絕緣或半絕緣層(7)，?將保護(hù)層流體材料沉積在所述電活性部分的頂部上，?將所述保護(hù)層流體材料硬化(140)成保護(hù)性硬層(11)，其特征在于以下步驟：在所述保護(hù)層流體材料的沉積之后但在所述硬化的步驟之前電操作(120)所述電活性部分。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種制造具有減少的短路風(fēng)險(xiǎn)的鐵電存儲(chǔ)單元(1)的方法，包括以下步驟：-提供(110)柔性襯底(3)，-將電活性部分(4a)布置(110)為所述襯底上的堆疊層，其中所述電活性部分包括底部電極層(5)、頂部電極層(9)以及在所述底部電極層和所述頂部電極層之間的至少一個(gè)絕緣或半絕緣層(7)，-將保護(hù)層流體材料沉積在所述電活性部分的頂部上，-將所述保護(hù)層流體材料硬化(140)成保護(hù)性硬層(11)，其特征在于以下步驟：在所述保護(hù)層流體材料的沉積之后但在所述硬化的步驟之前電操作(120)所述電活性部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述保護(hù)層流體材料的沉積之前將緩沖層(13)布置(130)在所述電活性部分(4a)上的步驟，其中，之后在所述緩沖層上形成所述沉積。3....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：C·卡爾松，歐勒·喬尼·哈格爾，雅各布·尼爾森，P·布羅姆斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：薄膜電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：挪威,NO