(57)【要約】【課題】信頼性が高い分子メモリを提供する。【解決手段】実施形態に係る分子メモリは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された抵抗変化型分子鎖と、を備える。前記第１電極は、第１の導電性材料からなる芯材と、前記芯材の側面上に形成され、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料からなる側壁と、を有する。前記第２電極は前記第１の導電性材料とは異なる第３の導電性材料からなる。前記抵抗変化型分子鎖は、前記第１の導電性材料に結合している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延びる第１配線と、
前記第１方向に対して交差した第２方向に延び、モリブデンからなる第２配線と、
前記第１配線と前記第２配線との間に配置された抵抗変化型分子鎖と、
を備え、
前記第１配線は、
前記第１方向に延び、タングステンからなる芯材と、
前記芯材の側面上であって前記芯材から見て前記第２方向両側に配置され、モリブデンからなる側壁と、
を有し、
前記抵抗変化型分子鎖は前記芯材に結合している分子メモリ。
【請求項２】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置された抵抗変化型分子鎖と、
を備え、
前記第１電極は、
第１の導電性材料からなる芯材と、
前記芯材の側面上に形成され、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料からなる側壁と、
を有し、
前記第２電極は前記第１の導電性材料とは異なる第３の導電性材料からなり、
前記抵抗変化型分子鎖は前記第１の導電性材料に結合している分子メモリ。
【請求項３】
前記第２の導電性材料の組成が前記第３の導電性材料と同じである請求項２記載の分子メモリ。
【請求項４】
前記第１の導電性材料はタングステンを含み、
前記第２及び第３の導電性材料はモリブデンを含む請求項２または３に記載の分子メモリ。
【請求項５】
前記第１電極は、第１方向に延びる配線であり、
前記第２電極は、前記第１方向に対して交差した第２方向に延びる配線であり、
前記側壁は前記芯材から見て前記第２方向両側に配置されている請求項２〜４のいずれか１つに記載の分子メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、分子メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置においては、メモリセルの微細化を図ることにより、記録密度を向上させてきた。しかしながら、リソグラフィ技術の制約等により、メモリセルの微細化も限界に近づいている。そこで、抵抗変化型分子鎖を記憶素子として用いた分子メモリの研究が進められている。抵抗変化型分子鎖は、電圧又は電流等の電気信号が入力されることにより電気抵抗値が変化する分子であり、そのサイズが小さいため、メモリセルを大幅に微細化できる可能性がある。このような分子メモリを製品化するためには、信頼性の確保が重要な課題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００４５６１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、信頼性が高い分子メモリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る分子メモリは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置された抵抗変化型分子鎖と、を備える。前記第１電極は、第１の導電性材料からなる芯材と、前記芯材の側面上に形成され、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料からなる側壁と、を有する。前記第２電極は前記第１の導電性材料とは異なる第３の導電性材料からなる。前記抵抗変化型分子鎖は、前記第１の導電性材料に結合している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る分子メモリを例示する斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る分子メモリを例示する断面図である。
【図３】第１の実施形態における抵抗変化型分子鎖を例示する図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
【図１３】比較例に係る分子メモリを例示する断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る分子メモリを例示する斜視図である。
【図１５】第２の実施形態に係る分子メモリを例示する断面図である。
【図１６】変形例に係る抵抗変化型分子鎖の一般式を例示する図である。
【図１７】（ａ）〜（ｆ）は、１次元方向にπ共役系が伸びた分子を構成し得る分子ユニットを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る分子メモリを例示する斜視図であり、
図２は、本実施形態に係る分子メモリを例示する断面図であり、
図３は、本実施形態における抵抗変化型分子鎖を例示する図である。
なお、図を見やすくするために、図１においては、導電性部分のみを図示し、絶縁性部分は図示を省略している。
【０００８】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る分子メモリ１においては、シリコン基板（図示せず）上に層間絶縁膜１０が設けられており、その上に、配線層１１、記憶層１２及び配線層１３がこの順に積層されている。以下、この積層方向を「Ｚ方向」という。配線層１１においては、一方向（以下、「Ｘ方向」という）に延びる複数本の配線２１が周期的に配列されている。また、配線層１３においては、Ｘ方向に対して交差、例えば直交した方向（以下、「Ｙ方向」という）に延びる複数本の配線２２が周期的に配列されている。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、相互に直交している。
【０００９】
配線２１においては、Ｘ方向に延びる芯材２４が設けられており、芯材２４の幅方向両側、すなわち、Ｙ方向に向いた両側面上には、一対の側壁２５が形成されている。芯材２４と側壁２５とは、相互に接している。一方、配線２２は芯材及び側壁に分かれておらず、一体的に形成されている。そして、芯材２４は、例えばタングステン（Ｗ）により形成されている。一方、側壁２５及び配線２２は、例えばモリブデン（Ｍｏ）により形成されている。また、配線２２の下面における配線２１に対向した領域には、凸部２２ｐが形成されている。なお、図１においては、凸部２２ｐは図示を省略している。配線２１と配線２２との最近接部分、すなわち、凸部２２ｐの直下域には、空隙４１が形成されている。
【００１０】
記憶層１２においては、芯材２４と配線２２との間の最近接部分毎に、複数本の抵抗変化型分子鎖３１を含む有機分子層３２が設けられている。すなわち、有機分子層３２は空隙４１の内部であって、芯材２４の直上域に配置されている。抵抗変化型分子鎖３１は、電圧又は電流等の電気信号が入力されることにより、電気抵抗値を変化させる分子である。各有機分子層３２には、例えば数十〜数百本程度の抵抗変化型分子鎖３１が含まれている。そして、分子メモリ１においては、配線２１、配線２２、有機分子層３２を埋め込むように、配線間絶縁膜３５が設けられている。層間絶縁膜１０及び配線間絶縁膜３５は、例えばシリコン酸化物、アルミナ又はシリコン窒化物等の絶縁性材料により形成されている。
【００１１】
図３に示すように、抵抗変化型分子鎖３１は、例えば、４−［２−ａｍｉｎｏ−５−ｎｉｔｒｏ−４−（ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｎｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅｔｈｉｏｌであり、その一端部にはチオール基（Ｒ−ＳＨ）が設けられている。チオール基の硫黄原子（Ｓ）はタングステン原子（Ｗ）と結合しやすい。一方、抵抗変化型分子鎖３１には、モリブデン原子（Ｍｏ）と結合しやすい基は含まれていない。このため、抵抗変化型分子鎖３１は、モリブデンよりもタングステンと結合しやすい。
【００１２】
従って、抵抗変化型分子鎖３１は、タングステンを含む芯材２４には結合されるが、側壁２５及び配線２２には結合されない。この結果、各抵抗変化型分子鎖３１は、その一端部が芯材２４における配線２２に対向した表面に結合され、この一端部を起点として、芯材２４から配線２２に向かう方向（Ｚ方向）に伸長している。抵抗変化型分子鎖３１の長さは、例えば２ｎｍ程度である。但し、抵抗変化型分子鎖３１の他端部は配線２２には到達しておらず、配線２２との間で、例えば１ｎｍ程度の空隙を隔てて離隔している。また、抵抗変化型分子鎖３１は、モリブデンからなる側壁２５には結合されず、従って、側壁２５と配線２２との間には配置されない。
【００１３】
次に、本実施形態に係る分子メモリ１の製造方法について説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程断面図であり、
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）〜（ｃ）、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）〜（ｃ）、図１２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る分子メモリの製造方法を例示する工程図である。
なお、図４（ａ）〜図５（ｄ）は、時系列的に配列された相互に異なる工程を示す。一方、図６（ａ）〜（ｃ）は同じ工程を示す。図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。図７（ａ）〜図１２（ｃ）についても同様である。
【００１４】
先ず、図４（ａ）に示すように、シリコン基板（図示せず）上に、シリコン酸化物又はアルミナ等の絶縁性材料からなる層間絶縁膜１０を形成する。次に、導電性材料、例えばタングステンを堆積させて、層間絶縁膜１０上に導電膜２４ａを成膜する。
次に、図４（ｂ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて導電膜２４ａをライン状に加工する。これにより、Ｘ方向に延びる複数本の芯材２４が形成される。
【００１５】
次に、図４（ｃ）に示すように、タングステンとは異なる導電性材料、例えばモリブデンを堆積させて、芯材２４を覆うように、導電膜２５ａを成膜する。
次に、図４（ｄ）に示すように、異方性エッチングを行い、導電膜２５ａにおける層間絶縁膜１０の上面上に配置された部分及び芯材２４の上面上に配置された部分を除去する。このとき、導電膜２５ａにおける芯材２４の側面上に配置された部分は残留させる。これにより、芯材２４の両側面上に側壁２５が形成される。このとき、側壁２５の上部は、中間部及び下部よりも薄くなる。
【００１６】
次に、図５（ａ）に示すように、絶縁性材料を堆積させて、層間絶縁膜１０上に、芯材２４及び側壁２５を埋め込むように、絶縁膜３５ａを形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、芯材２４をストッパとしてＣＭＰ（chemical mechanical polishing：化学的機械研磨）等の平坦化処理を施し、絶縁膜３５ａの上面を平坦化する。このとき、芯材２４が露出した後、引き続き所定の時間だけ平坦化処理を施し、芯材２４の上部と共に、側壁２５の上部、すなわち、相対的に薄い部分を除去する。これにより、側壁２５を確実に露出させる。芯材２４及びその両側面上に形成された一対の側壁２５により、配線２１が形成される。また、複数本の配線２１及びその間に残留した絶縁膜３５ａにより、配線層１１が形成される。
【００１７】
次に、図５（ｃ）に示すように、芯材２４、側壁２５及び絶縁膜３５ａとは異なる材料、例えば、シリコン酸化物、アルミナ又はシリコン窒化物を堆積させて、配線層１１上に犠牲膜４０を成膜する。
次に、図５（ｄ）に示すように、タングステンとは異なる導電性材料、例えばモリブデンを堆積させて、犠牲膜４０上に導電膜２２ａを成膜する。
【００１８】
次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて導電膜２２ａ及び犠牲膜４０をパターニングする。これにより、導電膜２２ａ及び犠牲膜４０がＹ方向に延びるライン状の積層体に加工される。
【００１９】
次に、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、犠牲膜４０とは異なる絶縁性材料、例えば、シリコン酸化物、アルミナ又はシリコン窒化物を堆積させて、絶縁膜３５ｂを形成する。次に、導電膜２２ａをストッパとしてＣＭＰ等の平坦化処理を施し、絶縁膜３５ｂの上面を平坦化する。これにより、導電膜２２ａの上面上から絶縁膜３５ｂが除去され、犠牲膜４０及び導電膜２２ａからなる積層体の相互間に、絶縁膜３５ｂが埋め込まれる。
【００２０】
次に、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、導電膜２２ａ、犠牲膜４０及び絶縁膜３５ｂをＸ方向に延びるライン状に加工する。これにより、犠牲膜４０及び導電膜２２ａからなる積層体は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に沿って分断されて、マトリクス状に配列された複数の島状部分となる。また、絶縁膜３５ｂもＸ方向及びＹ方向の双方に沿って分断されて、Ｘ方向において隣り合う犠牲膜４０及び導電膜２２ａからなる積層体の間に配置される。すなわち、配線２１の直上域において、上述の積層体と絶縁膜３５ｂとが交互に配列される。
【００２１】
次に、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えばウェットエッチングを施し、犠牲膜４０（図８（ａ）及び（ｂ）参照）を除去する。これにより、犠牲膜４０が除去されたあとに、空隙４１が形成される。空隙４１の下方には配線２１が配置され、上方には導電膜２２ａが配置され、Ｘ方向両側には絶縁膜３５ｂが配置され、Ｙ方向両側は開口されている。
【００２２】
次に、抵抗変化型分子鎖３１（図３参照）を含む薬液を空隙４１内に進入させる。これにより、抵抗変化型分子鎖３１のチオール基が配線２１の芯材２４に含まれるタングステン原子（Ｗ）に結合されて、抵抗変化型分子鎖３１の一端部が芯材２４に結合される。一方、抵抗変化型分子鎖３１は、モリブデンからなる側壁２５及び導電膜２２ａには結合されない。次に、乾燥等の処理を施し、空隙４１内から薬液に含まれる液体を除去する。この結果、芯材２４と導電膜２２ａとの最近接部分毎に、有機分子層３２が形成される。各有機分子層３２には、例えば数十〜数百本の抵抗変化型分子鎖３１が含まれる。このとき、側壁２５及び導電膜２２ａには抵抗変化型分子鎖３１は結合されないため、側壁２５と導電膜２２ａとの間には、有機分子層３２は配置されない。
【００２３】
次に、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁性材料、例えば、シリコン酸化物、アルミナ又はシリコン窒化物を堆積させて、絶縁膜３５ｃを形成する。次に、導電膜２２ａをストッパとしてＣＭＰ等の平坦化処理を施し、絶縁膜３５ｃの上面を平坦化する。これにより、空隙４１、有機分子層３２及び導電膜２２ａを含む積層体の相互間に、絶縁膜３５ｃが埋め込まれる。このとき、空隙４１内には絶縁性材料がほとんど侵入せず、空隙４１のまま残る。従って、空隙４１内に形成された抵抗変化型分子鎖３１間にも絶縁材料は侵入しない。この結果、絶縁膜３５ａの直上域には絶縁膜３５ｃが配置され、配線２１の直上域のうち、空隙４１間の領域には絶縁膜３５ｂが配置される。
【００２４】
次に、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、タングステンとは異なる導電性材料、例えばモリブデンを堆積させて、導電膜２２ｂを成膜する。導電膜２２ｂは導電膜２２ａに接する。
【００２５】
次に、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて導電膜２２ｂをＹ方向に延びる複数本のライン状に加工する。このとき、導電膜２２ｂは、導電膜２２ａの直上域を通過するように残留させる。次に、導電膜２２ｂを埋め込むように、絶縁材料（図示せず）を堆積させる。このようにして、本実施形態に係る分子メモリ１が製造される。
【００２６】
分子メモリ１においては、導電膜２２ａ及び導電膜２２ｂは配線２２となる。導電膜２２ａは配線２２の凸部２２ｐに相当する。また、絶縁膜３５ａ〜３５ｃ、及びその後に堆積された絶縁材料は、配線間絶縁膜３５の一部となる。そして、Ｚ方向において、配線２２が配置された範囲が配線層１３となり、配線層１１と配線層１３との間の範囲、すなわち、空隙４１及び有機分子層３２が形成されている範囲が記憶層１２となる。
【００２７】
また、配線２１と配線２２の最近接部分毎に、１つの有機分子層３２を含むメモリセルが形成される。これにより、メモリセルは、Ｘ方向及びＹ方向に沿ってマトリクス状に配列される。そして、１本の配線２１と１本の配線２２との間に所定の電圧を印加することにより、その間の有機分子層３２に含まれる抵抗変化型分子鎖３１の電子状態が変化し、電気抵抗値が変化する。これにより、各メモリセルに情報を書き込むことができる。また、配線２１と配線２２との間の電気抵抗値を検出することにより、書き込まれた情報を読み出すことができる。
【００２８】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図２に示すように、本実施形態に係る分子メモリ１においては、配線２１に芯材２４及び側壁２５が設けられており、芯材２４と側壁２５とは相互に接している。このため、電気信号を伝達する配線としては、芯材２４及び側壁２５が配線２１として一体的に機能し、配線２１に電位を印加したときには、配線２１の角部、すなわち、側壁２５の上部に電界が集中する。一方、芯材２４及び側壁２５は相互に異なる導電性材料により形成されており、抵抗変化型分子鎖３１は側壁２５よりも芯材２４と結合しやすい。このため、芯材２４と配線２２との間には抵抗変化型分子鎖３１が配置されるのに対して、側壁２５と配線２２との間には抵抗変化型分子鎖３１が配置されない。このように、電界が集中する側壁２５には抵抗変化型分子鎖３１が結合されないため、電流の集中によって抵抗変化型分子鎖３１が劣化することを防止できる。この結果、信頼性が高い分子メモリを実現することができる。
また、側壁２５を抵抗変化型分子鎖３１が結合しにくい材料によって形成することにより、上述の構成を自己整合的に形成することができる。
【００２９】
次に、比較例について説明する。
図１３は、本比較例に係る分子メモリを例示する断面図である。
図１３に示すように、本比較例に係る分子メモリ１０１においては、配線１２１が芯材及び側壁に分かれておらず、タングステンにより一体的に形成されている。また、配線２２は、モリブデンにより一体的に形成されている。このため、Ｚ方向から見て、配線１２１と配線２２が重なる領域の全体に、抵抗変化型分子鎖３１が配置される。
【００３０】
そして、配線１２１に電位を印加すると、配線１２１のエッジ部Ｅ、すなわち、幅方向両端部にかかる電界は、幅方向中央部にかかる電界よりも強くなる。このため、配線１２１の幅方向において、抵抗変化型分子鎖３１が均一に形成されていたとしても、エッジ部Ｅに結合された抵抗変化型分子鎖３１に電流が集中的に流れてしまい、この抵抗変化型分子鎖３１が劣化しやすくなる。抵抗変化型分子鎖３１が劣化すると、リーク電流の増加等の不具合が発生する可能性が高くなる。従って、分子メモリ１０１の信頼性は低い。
【００３１】
次に、第２の実施形態について説明する。
図１４は、本実施形態に係る分子メモリを例示する斜視図であり、
図１５は、本実施形態に係る分子メモリを例示する断面図である。
なお、図を見やすくするために、図１４においては、導電性部分のみを図示し、絶縁性部分は図示を省略している。また、図１４及び図１５においては、配線２２の凸部２２ｐ（図２参照）は図示を省略している。
【００３２】
図１４及び図１５に示すように、本実施形態に係る分子メモリ２においては、配線層１１、記憶層１２及び配線層１３がそれぞれ複数層設けられている。そして、配線層１１と配線層１３とが、記憶層１２を介して、Ｚ方向に沿って交互に積層されている。すなわち、配線層１１、記憶層１２、配線層１３、記憶層１２、配線層１１、記憶層１２、配線層１３、・・・の順に積層されている。このような分子メモリ２は、前述の図４（ａ）〜図１２（ｃ）に示す工程を複数回繰り返すことにより、製造することができる。
【００３３】
本実施形態によれば、配線層１１、記憶層１２及び配線層１３をそれぞれ複数層ずつ積層させることにより、メモリセルをＺ方向にも配列させることができる。すなわち、メモリセルを、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に沿って、３次元マトリクス状に配列させることができる。この結果、メモリセルの集積度を向上させ、分子メモリの記録密度を増加させることが可能となる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３４】
以下、前述の各実施形態における材料の変形例について説明する。
図１６は、変形例に係る抵抗変化型分子鎖の一般式を例示する図であり、
図１７（ａ）〜（ｆ）は、１次元方向にπ共役系が伸びた分子を構成し得る分子ユニットを例示する図である。
【００３５】
前述の各実施形態においては、抵抗変化型分子鎖３１が図３に示す４−［２−ａｍｉｎｏ−５−ｎｉｔｒｏ−４−（ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｎｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅｔｈｉｏｌである例を示したが、これには限定されず、抵抗変化型分子鎖３１は、抵抗が変化する機能を備える分子であればよい。例えば、抵抗変化型分子鎖３１は、図１６に一般式として示すように、４−［２−ａｍｉｎｏ−５−ｎｉｔｒｏ−４−（ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌｅｔｈｙｎｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅｔｈｉｏｌの誘導体であってもよい。
【００３６】
なお、図１６に示す一般式において、ＸとＹとの組み合わせは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、シアノ基（ＣＮ）、ニトロ基（ＮＯ２）、アミノ基（ＮＨ２）、水酸基（ＯＨ）、カルボニル基（ＣＯ）及びカルボキシ基（ＣＯＯＨ）のうちの任意の２つである。また、Ｒｎ（ｎ＝１〜８）は、最外殻電子がｄ電子又はｆ電子である原子を除く任意の原子、並びに、特性基、例えば、水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）及びメチル基（ＣＨ３）のいずれかである。
【００３７】
また、抵抗変化型分子鎖３１は、図１６に一般式で表わされる分子構造以外の一次元方向にπ共役系が伸びた分子であってもよい。例えば、パラフェニレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オリゴピロール誘導体、オリゴフラン誘導体又はパラフェニレンビニレン誘導体を用いることも可能である。
【００３８】
１次元方向にπ共役系が伸びた分子を構成し得る分子ユニットは、図１７（ａ）に示すパラフェニレンであってもよく、図１７（ｂ）に示すチオフェンであってもよく、図１７（ｃ）に示すピロールであってもよく、図１７（ｄ）に示すフランであってもよく、図１７（ｅ）に示すビニレンであってもよく、図１７（ｆ）に示すアルキンであってもよい。この他、ピリジン等のヘテロ六員環化合物を用いてもよい。
【００３９】
もっとも、π共役系の長さが短い場合には、電極から注入された電子が分子上に留まることなく抜けてゆくため、電荷を蓄積させるためには、ある程度の長さの分子であることが好ましく、一次元方向の−ＣＨ＝ＣＨ−のユニットで計算して、５つ以上であることが望ましい。これはベンゼン環（パラフェニレン）の場合、３個以上に相当する。なお、ベンゼン環の径は、π共役系のキャリアであるポーラロンの拡がり幅の約倍である。一方、π共役系の長さが長い場合には、分子内での電荷の伝導による電圧降下などが問題になる。このため、π共役系の長さは、一元方向の−ＣＨ＝ＣＨ−のユニットで計算して２０以下であることが望ましい。これは、ベンゼン環の場合の１０個以下に相当する。
【００４０】
また、前述の各実施形態においては、芯材２４をタングステンにより形成し、側壁２５及び配線２２をモリブデンにより形成する例を示したが、これには限定されない。芯材２４、側壁２５及び配線２２を形成する好適な導電性材料は、抵抗変化型分子鎖３１の一端部の分子構造によって異なる。
【００４１】
例えば、図３に示すように、抵抗変化型分子鎖３１の一端部がチオール基である場合は、芯材２４の材料、すなわち、抵抗変化型分子鎖３１を化学結合させたい部分の材料は、前述のタングステン（Ｗ）の他に、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）であることが望ましく、この中でも特に化学結合を形成しやすいタングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）であることが望ましい。一方、側壁２５及び配線２２の材料、すなわち、抵抗変化型分子鎖３１を化学結合させたくない部分の材料は、前述のモリブデン（Ｍｏ）の他に、タンタル（Ｔａ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）又はシリコン（Ｓｉ）であることが望ましい。側壁２５の材料と配線２２の材料とは、相互に異なっていてもよい。
【００４２】
また、例えば、抵抗変化型分子鎖３１の一端部がアルコール基又はカルボキシル基である場合は、抵抗変化型分子鎖３１を化学結合させたい部分の材料は、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、モリブデン（Ｍｏ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）であることが望ましく、この中でも特に化学結合を形成しやすいタンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）であることが望ましい。一方、抵抗変化型分子鎖３１を化学結合させたくない部分の材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）又はシリコン（Ｓｉ）であることが望ましい。
【００４３】
更に、例えば、抵抗変化型分子鎖３１の一端部がシラノール基である場合は、抵抗変化型分子鎖３１を化学結合させたい部分の材料は、シリコン（Ｓｉ）又は金属酸化物であることが望ましい。一方、抵抗変化型分子鎖３１を化学結合させたくない部分の材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、モリブデン（Ｍｏ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）であることが望ましい。また、配線の材料が化合物である場合、化合物の組成は適宜選択することが可能である。更に、配線の材料として例えば、グラフェン又はカーボンナノチューブを適用することも可能である。
【００４４】
以上説明した実施形態によれば、信頼性が高い分子メモリを実現することができる。
【００４５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１、２：分子メモリ、１０：層間絶縁膜、１１：配線層、１２：記憶層、１３：配線層、２１、２２：配線、２２ａ、２２ｂ：導電膜、２２ｐ：凸部、２４：芯材、２４ａ：導電膜、２５：側壁、２５ａ：導電膜、３１：抵抗変化型分子鎖、３２：有機分子層、３５：配線間絶縁膜、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ：絶縁膜、４０：犠牲膜、４１：空隙、１０１：分子メモリ、１２１：配線、Ｅ：エッジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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