專利名稱：半導(dǎo)體器件和其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以儲存數(shù)據(jù)或者發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件，和制備所述半導(dǎo)體器件的方法。
請注意在本說明書中的術(shù)語“半導(dǎo)體器件”是指可以采用半導(dǎo)體特征行使功能的一般器件，而且認(rèn)為電-光器件、半導(dǎo)體線路和電子器件是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來，在通過電磁波或者無線電波無接觸發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件上的研究非常活躍。這種半導(dǎo)體器件被稱作RF(射頻)標(biāo)簽、無線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、轉(zhuǎn)發(fā)器等。目前實(shí)際使用的大多數(shù)半導(dǎo)體器件都有電路，而每一所述電路都采用半導(dǎo)體襯底(也稱作IC(集成電路)芯片)和天線。所述IC芯片和存儲器或者控制電路結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
可以無接觸發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件已經(jīng)被用于作為火車票或一些貨幣卡的卡片中，而且為了拓寬這種半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍，極其需要提供便宜的半導(dǎo)體器件?；谶@種需要，本發(fā)明的目標(biāo)是提供具有簡單結(jié)構(gòu)存儲器的半導(dǎo)體器件、便宜的半導(dǎo)體器件及其制備方法。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，存儲器采用包括有機(jī)化合物作為電介質(zhì)的層，并且通過在一對電極上施加電壓，在該電極對之間產(chǎn)生了由體積突變(比如生成氣泡)導(dǎo)致的狀態(tài)變化。本發(fā)明的一個(gè)特征是通過采用基于所述狀態(tài)變化的作用力促進(jìn)電極對之間的短路。
本說明書中公開的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體器件，包括多條沿第一方向延伸的位線；多條沿和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線；和存儲元件，其中所述存儲元件具有形成位線的第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、形成字線的第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，而且其中所述存儲元件包括氣泡形成區(qū)，氣泡在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成。
請注意，氣泡形成區(qū)可以是各自構(gòu)成所述存儲元件的一部分的第一導(dǎo)電薄膜、包括有機(jī)化合物的層、或者第二導(dǎo)電層的一部分。例如，可以采用容易由熱生成氣泡的導(dǎo)電材料作為包括在有機(jī)存儲器中的所述第一導(dǎo)電層的材料。另外，所述第一導(dǎo)電層可以摻雜有惰性元素，比如氮或氬。在通過濺射方法形成所述第一導(dǎo)電層中，所述第一導(dǎo)電層可以在包括惰性元素比如氬或氮的氣氛中形成，使其包括所述惰性元素。
當(dāng)包括有機(jī)化合物的層的一部分用作氣泡形成區(qū)時(shí)，那種容易由通過在電極對上施加電壓而產(chǎn)生的焦耳熱等產(chǎn)生氣泡的材料可以用作有機(jī)存儲器的電介質(zhì)。例如，可以采用通過溶解而施予電子以產(chǎn)生氣體的有機(jī)材料，通常是羧酸鹽(苯甲酸銨、四丁基乙酸銨等)。在通過涂覆方法形成包括有機(jī)化合物的層的情況下，由于在涂覆步驟中溶劑容易揮發(fā)，所以很容易由于在電極對上施加電壓而生成的焦耳熱等生成氣泡。
另外，當(dāng)所述包括有機(jī)化合物的層在熔融過程中的流動(dòng)性增加時(shí)，容易生成氣泡。因此，所述包括有機(jī)化合物的層優(yōu)選采用低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的材料，使得所述包括有機(jī)化合物的層容易在施加電壓的過程中熔融。本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體器件，其包括多條沿著第一方向延伸的位線；沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線；和存儲元件，其中所述存儲元件具有形成所述位線的第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和形成所述字線的第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，而且其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃，優(yōu)選50℃-100℃的有機(jī)化合物。在其中所述有機(jī)化合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度小于50℃的情況下，有機(jī)存儲器的初始特性容易變得不穩(wěn)定，而且會擔(dān)心它受到外部形成的熱量(來自集成電路、IC、面板或在所述存儲器周圍提供的電池)的影響。相反，在所述有機(jī)化合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于200℃的情況下，由于除非施加了高電壓值的電壓或者施加了長時(shí)間的電壓，否則所述包括有機(jī)化合物的層難以熔融，流動(dòng)性差，因此難以生成氣泡。
在通過蒸鍍方法形成包括有機(jī)化合物的層的過程中，所述包括有機(jī)化合物的層可以在包括惰性元素比如氮或氬的氣氛中形成，使得所述包括有機(jī)化合物的層包括所述惰性元素比如氮或氬。具體而言，由于通過蒸鍍方法形成的所述包括有機(jī)化合物的層具有低的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，200℃或以下，所以在100℃-300℃的加熱溫度下它可以變成液體或氣體。
另外，可以采用容易由熱量產(chǎn)生氣泡的導(dǎo)電材料作為所述有機(jī)存儲器的第二導(dǎo)電層的材料。在通過蒸鍍方法形成第二導(dǎo)電層的過程中，所述第二導(dǎo)電層可以在包括惰性元素比如氮或氬的氣氛中形成，使其包含所述惰性元素。
在每一上述結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件具有一個(gè)特征，即，當(dāng)在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓以從所述氣泡形成區(qū)形成氣泡時(shí)，并且由所述氣泡形成導(dǎo)致的壓力，所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層發(fā)生短路，從而在存儲器器件中寫入日期。由于基于生成的氣泡的壓力，部分導(dǎo)致了在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距發(fā)生變化，電壓集中在間距比其它部分窄的部分，從而很容易產(chǎn)生短路。當(dāng)通過施加電壓產(chǎn)生氣泡時(shí)，電壓難以施加到氣泡富集區(qū)，這就是促進(jìn)短路的原因。
在上述每一結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件具有一個(gè)特征，即，由在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間生成的熱從所述氣泡形成區(qū)生成氣泡，并且由基于形成的氣泡的壓力，在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距變化部分導(dǎo)致促進(jìn)在所述存儲元件中寫入日期。
由于施加電壓等過程中的體積收縮，形成了微氣泡(1μm-10μm)。在所述包括有機(jī)化合物的層上方和下方的金屬布線可以穿過氣泡發(fā)生短路。
另外，氣泡可以在施加電壓之前形成，在所述包括有機(jī)化合物的層上方和下方的金屬布線可以穿過氣泡發(fā)生短路。本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體器件，它包括至少多條沿著第一方向延伸的位線；多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線；和存儲元件，其中所述存儲元件具有形成所述位線的第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和形成所述位線的第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述存儲元件在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間具有氣泡。
當(dāng)在施加電壓之前形成氣泡時(shí)，通過所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間生成的熱產(chǎn)生了更多氣泡，并且由基于生成的氣泡的壓力，在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距部分改變以促進(jìn)在存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
在上述結(jié)構(gòu)中，氣泡和所述第一導(dǎo)電層的一部分以及所述第二導(dǎo)電層的一部分相重疊，而且第一導(dǎo)電層的所述部分和第二導(dǎo)電層的所述部分的間距比其它部分的大。
本發(fā)明的一個(gè)特征是半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟在存儲器器件上施加電壓，所述存儲器器件中有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成氣泡；和通過基于生成的氣泡的壓力，在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間短路，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一個(gè)特征是半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟在存儲器器件上施加電壓以在所述存儲元件中產(chǎn)生熱，所述存儲器器件中有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層；通過在所述存儲元件中產(chǎn)生的熱，在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成氣泡；和通過基于生成的氣泡的壓力，部分改變所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
在上述每一特征中，所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以提供包括具有簡單結(jié)構(gòu)的存儲器的半導(dǎo)體器件以及可以提供便宜的半導(dǎo)體器件。而且，根據(jù)本發(fā)明可以在較低功耗下在存儲單元(memory cell)中寫入數(shù)據(jù)。


在附圖中圖1A和1B給出了存儲元件在施加電壓前后的模式的橫截面圖；圖2A-2C給出了如何形成氣泡的橫截面圖；圖3是其中形成了氣泡的部分的TEM照片；圖4A和4B分別是無源矩陣型存儲器器件和讀電路的圖；圖5A和5B是有源矩陣型存儲器器件的圖；圖6是有源矩陣型存儲器器件的橫截面圖；圖7A和7B分別是電流-電壓特性圖和讀電路圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的半導(dǎo)體器件的橫截面圖；圖9A和9B給出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)實(shí)例，和具有所述半導(dǎo)體器件的電子器件的圖；
圖10A-10F給出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的半導(dǎo)體器件的使用模式；圖11是TEM照片，給出了其中形成氣泡的部分的部分放大圖和進(jìn)行EDX能譜測量的位置；和圖12給出了EDX能譜測量的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施模式。本發(fā)明可以以多種不同模式實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，本文公開的模式和細(xì)節(jié)可以以各種方式修改，而不會偏離本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該注意的是，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受限于下面給出的實(shí)施模式的描述。請注意，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于表示同一部分或具有相同功能的部分，不對其進(jìn)行重復(fù)描述。
實(shí)施模式1圖1A和1B是具有包括有機(jī)化合物的層的存儲元件(下面稱作有機(jī)存儲器)的具體橫截面圖，其作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例。
圖1A給出了在具有絕緣表面的襯底10上提供的兩個(gè)存儲元件的橫截面。圖1A給出了在寫入前的狀態(tài)。
在具有絕緣表面的襯底10上，提供了構(gòu)成第一存儲元件的位線的第一導(dǎo)電層11a，和構(gòu)成第二存儲元件的位線的第一導(dǎo)電層11b。可以采用很容易通過熱產(chǎn)生氣泡的導(dǎo)電材料作為第一導(dǎo)電層11a和11b。
另外，提供了絕緣體12以覆蓋第一導(dǎo)電層的周邊部分。絕緣體12設(shè)置在相鄰存儲元件的邊界處，并且覆蓋著所述第一導(dǎo)電層11a和11b的周邊部分?？梢圆捎镁哂醒趸虻臒o機(jī)材料的單層或堆疊層作為絕緣體12，所述無機(jī)材料比如硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、硅氧氮化物(SiOxNy)(x＞y)和硅氮氧化物(SiNxOy)(x＞y)。而且，可以采用有機(jī)材料的單層或堆疊層形成絕緣體12，所述有機(jī)材料比如聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯基苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯?；?acryl)或環(huán)氧樹脂。另外，無機(jī)材料和有機(jī)材料可以堆疊。
另外，第二導(dǎo)電層14可以由單一層或堆疊層形成，所述單一層或堆疊層由選自金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、碳(C)、鋁(Al)、錳(Mn)、鈦(Ti)、或鉭(Ta)等的元素形成；或者由包含部分這些元素的合金形成。應(yīng)該注意的是，所述第二導(dǎo)電層14優(yōu)選是在電極對上施加電壓產(chǎn)生的氣泡不會通過的材料。
另外，在所述第一導(dǎo)電層11a、11b和第二導(dǎo)電層14之間提供了包括有機(jī)化合物的層(所述層包括其中包括所述第一存儲元件的有機(jī)化合物13a的層和其中包括所述第二存儲元件的有機(jī)化合物13b的層)。所述包括有機(jī)化合物13a、13b的層由導(dǎo)電有機(jī)化合物材料的單層或堆疊層形成。作為所述導(dǎo)電有機(jī)化合物材料的具體例子，可以采用具有可運(yùn)輸載流子的能力的材料。所述包括有機(jī)化合物13a、13b的層可以由容易通過熱產(chǎn)生氣泡的材料形成。
圖1B給出了在所述兩個(gè)存儲元件之一，即第一存儲元件，上施加了電壓以寫入數(shù)據(jù)后的狀態(tài)的橫截面圖。
在所述第一存儲元件的第一導(dǎo)電層11a和第二導(dǎo)電層14上施加了比一定電壓值更高的電壓，因此，所述包括有機(jī)化合物13a的層被焦耳熱等熔融，從而很容易變成流體。由于施加電壓導(dǎo)致的焦耳熱產(chǎn)生了氣泡16，或者由于施加電壓后的沖擊而在層界面附近部分導(dǎo)致了剝離。由于基于形成氣泡16的壓力或部分剝離，第一導(dǎo)電層11a和第二導(dǎo)電層14的間距部分變化。由于電壓集中在間距比其它部分更窄的部分上，形成了短路部分15。另外，由于施加電壓導(dǎo)致的沖擊，第一導(dǎo)電層發(fā)生變形，而且在有些情況下部分形成了膨脹部分。有種情況是在所述膨脹部分的周邊產(chǎn)生了氣泡或部分剝離。
通過這種方式，改變了所述第一存儲元件的電導(dǎo)率，所以使其可以存儲兩個(gè)值，分別對應(yīng)于初始狀態(tài)和電導(dǎo)率變化后的狀態(tài)。
另外，下面給出了一些實(shí)施例，其中在所述存儲元件中提供了氣泡形成區(qū)。
當(dāng)形成存儲元件時(shí)，在包括惰性氣體的氣氛中通過蒸鍍方法沉積包括所述存儲元件的有機(jī)化合物23a的層。圖2A描繪了一種狀態(tài)，其中通過向第一導(dǎo)電層21a和第二導(dǎo)電層24a施加電壓，來自包括有機(jī)化合物23a的所述層的各種氣體組分富集起來，從而形成氣泡26。此時(shí)，可以說所述存儲元件的氣泡形成區(qū)是包括有機(jī)化合物層23a的層。應(yīng)該注意到，第一導(dǎo)電層21a形成在具有絕緣表面的襯底20上，而且所述第一導(dǎo)電層21a的周邊覆蓋有隔板22。
另外，作為另一實(shí)施例，當(dāng)形成所述存儲元件時(shí)，所述存儲元件的第一導(dǎo)電層21b在包括惰性氣體等的氣氛中通過濺射方法形成。圖2B描繪了一種狀態(tài)，其中通過在第一導(dǎo)電層21b和第二導(dǎo)電層24b上施加電壓，主要來自所述第一導(dǎo)電層11b的各種氣體組分富集在一起，從而形成氣泡26。此時(shí)，可以說，所述存儲元件的氣泡形成區(qū)是第一導(dǎo)電層21b。
另外，作為另一實(shí)施例，當(dāng)形成存儲元件時(shí)，存儲元件的第一導(dǎo)電層21c在包括惰性氣體等的氣氛中通過濺射方法形成，而所述存儲元件的第二導(dǎo)電層24c在包括惰性氣體等的氣氛中通過蒸鍍方法形成。圖2c給出了一種狀態(tài)，其中通過在第一導(dǎo)電層21c和第二導(dǎo)電層24c上施加電壓，主要來自第一導(dǎo)電層21c和第二導(dǎo)電層24c的各種氣體組分集中在一起，由此形成氣泡26。此時(shí)，可以說存儲元件的氣泡形成區(qū)是第一導(dǎo)電層21c和第二導(dǎo)電層24c。
本發(fā)明不限于上述三個(gè)實(shí)施例，而且在所述存儲元件中可以提供氣泡形成區(qū)。
圖3示出了其中通過在有機(jī)存儲器的電極對上施加電壓而在電極對之間形成氣泡的部分的橫截面TEM照片(大小為2mm×2mm)。在圖3中，可以觀察到形成了直徑為7μm-8μm的氣泡，和存在著其中第二導(dǎo)電層被上推的部分以及其中包括有機(jī)化合物的所述層變薄的部分。盡管包括有機(jī)化合物的層在施加電壓之前厚度均勻，但在施加電壓后厚度發(fā)生了明顯變化。因此，電極對的間距部分改變。應(yīng)該注意到所述有機(jī)存儲器具有短路部分，雖然所述短路部分在圖3中沒有示出。
圖3所示的有機(jī)存儲器的疊層結(jié)構(gòu)采用厚度為110nm的透明導(dǎo)電層作為第一導(dǎo)電層，其中所述透明導(dǎo)電層采用濺射方法形成。采用ITO(氧化銦鋅)或ITSO(含有氧化硅的氧化銦錫，采用含2wt％-10wt％氧化硅的ITO鈀通過濺射方法制備)作為所述有機(jī)存儲器的所述透明導(dǎo)電層。除了ITSO以外，可以采用透明導(dǎo)電薄膜，比如含有氧化硅的透光導(dǎo)電氧化物薄膜(IZO)，在所述IZO中銦氧化物混合了2％-20％的鋅氧化物。本文中，含有微量Si的ITO(ITSO)用作所述透明導(dǎo)電層。另外，采用通過蒸鍍方法制備的厚度為270nm的鋁膜作為第二導(dǎo)電層。另外，采用通過蒸鍍法制備的厚度為35nm的TPD(4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基)]-聯(lián)苯)作為在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成的包括有機(jī)化合物的層。應(yīng)該注意的是TPD的玻璃轉(zhuǎn)變溫度是60℃。
另外，對其中形成氣泡的部分及其周邊采用X射線顯微分析儀(EDX)進(jìn)行了光譜測量。在圖11所示的TEM照片中示出了在其中形成氣泡的部分及其周邊進(jìn)行EDX測量的位置。圖12給出了在圖11中所示位置的EDX光譜測量結(jié)果。
在通過EDX進(jìn)行的光譜測量中，測量了通過用電子束(200keV)輻射所述測量位置得到的二次X射線。在每條光譜中觀察到了Cu峰。這是因?yàn)樵谄渲行纬赡z棉膜的網(wǎng)格是Cu制成的?？梢岳斫?，這并不是因?yàn)樗鼍W(wǎng)格部分被電子束輻射，而是因?yàn)楫?dāng)輻射的電子束和試樣接觸時(shí)部分被散射，并且被散射的電子束和所述網(wǎng)格部分接觸，由此觀察到了Cu的特征X射線。由于在其中采用膠棉膜作為參比樣的第七條光譜中也觀察到了Cu，所以可以理解Cu峰無關(guān)緊要。另外，雖然有光譜顯示有C或Ga，但這可能是因?yàn)殡s質(zhì)或FIB入射離子而導(dǎo)致觀察到C或Ga的譜線。
第一條光譜是玻璃襯底的測量結(jié)果；第二條光譜是含有微量Si的ITO的測量結(jié)果(第一導(dǎo)電層)；第三條光譜是TPD的測量結(jié)果；第五條光譜是鋁的測量結(jié)果(第二導(dǎo)電層)；第六條光譜是隨后在FIB工藝中沉積的碳涂層的測量結(jié)果；和第七條光譜是用作參比樣的膠棉膜的測量結(jié)果。
第四條光譜給出了氣泡部分的測量結(jié)果，所觀察到的譜線部分是Cu和C。觀察到Cu是因?yàn)樯鲜鼍W(wǎng)格。作為第四條光譜的譜線部分的檢測到的C遠(yuǎn)小于TPD光譜中的C峰，而且基本和用作參比樣的膠棉膜的光譜中的相同。
所以，根據(jù)TEM觀測結(jié)果和EDX測量結(jié)果，可以確認(rèn)在氣泡部分沒有物質(zhì)存在。
實(shí)施模式2圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的存儲器器件的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)施例。該存儲器器件包括其中存儲單元421以矩陣形式提供的存儲單元陣列422、具有列解碼器426a的位線驅(qū)動(dòng)電路426、讀電路426b和寫電路426c、包括行解碼器424a和電平移動(dòng)電路424b的字線驅(qū)動(dòng)電路424，和具有布線電路等并與外面部分發(fā)射和接收信號的接口423。請注意，此處所述存儲器器件416的構(gòu)造僅僅是一個(gè)例子，所述存儲器器件可以具有另一電路，比如感應(yīng)放大器、輸出電路或緩沖器，以及在所述位線驅(qū)動(dòng)電路中可以提供寫電路。
所述存儲單元421具有形成字線Wy(1≤y≤n)的第一導(dǎo)電層、形成位線Bx(1≤x≤m)的第二導(dǎo)電層、和包括有機(jī)化合物的層。所述包括有機(jī)化合物的層在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間以單層或堆疊層的形式提供。沿著X方向延伸的字線Wy和沿著Y方向延伸的位線Bx互相交叉，在所述交叉部分形成一個(gè)存儲元件。在本說明書中，所述交叉部分被當(dāng)作存儲元件，而由所述字線和位線包圍的區(qū)域(所述區(qū)域包括存儲元件)稱作存儲單元。另外，在相鄰存儲元件之間提供了由絕緣材料形成的隔板，以覆蓋每個(gè)第一導(dǎo)電層的周邊。
應(yīng)該注意到，采用高導(dǎo)電性的元素或化合物等作為第一和第二導(dǎo)電層的材料。優(yōu)選，可以采用容易通過熱產(chǎn)生氣泡的導(dǎo)電材料。例如，可以采用含有17wt％-18wt％氧的ITO靶在含有氧的氣氛中通過濺射方法形成，從而使得所述第一導(dǎo)電層可以包括18wt％或更多的氧。代替包括氧的氣氛，所述第一導(dǎo)電層可以在包括惰性元素，比如氮或氬，的氣氛中形成，使得所述第一導(dǎo)電層可以包括所速惰性元素。
另外，在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間提供的包括有機(jī)化合物的層是無機(jī)絕緣體和有機(jī)化合物的混合層，或者有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的混合層，每種情況都通過電作用而改變。
在這種實(shí)施模式中，通過電作用在存儲單元中寫入數(shù)據(jù)。具有上述結(jié)構(gòu)的存儲單元的電導(dǎo)率在施加電壓前后發(fā)生改變，使得可以存儲兩個(gè)數(shù)值，所述兩個(gè)數(shù)值分別對應(yīng)于初始狀態(tài)和電導(dǎo)率改變后的狀態(tài)。
在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間提供的包括有機(jī)化合物的層可以以單層或者包括多層的堆疊層形式提供?？梢圆捎镁哂懈呖昭▊鬏斝再|(zhì)的有機(jī)化合物材料或者具有高電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物材料作為在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間提供的有機(jī)化合物。包括有機(jī)化合物的層可以通過蒸鍍方法、電子束蒸鍍方法、濺射方法、或CVD方法等形成。另外，包括有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的混合層可以通過同時(shí)沉積所述材料的每一種來形成?？梢酝ㄟ^將同種方法或不同種類的方法組合起來形成，比如通過電阻加熱蒸鍍的共-蒸鍍、通過電子束蒸鍍的共-蒸鍍、通過電阻加熱蒸鍍和電子束蒸鍍的共-蒸鍍、通過電阻加熱蒸鍍和濺射的成膜、或者通過電子束蒸鍍和濺射的成膜。
芳族胺化合物(換而言之，具有苯環(huán)-氮鍵的化合物)，比如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫成α-NPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫成TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯基胺(縮寫成TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯基胺(縮寫成MTDATA)、4，4’-二(N-(4-(N，N-二-間甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)聯(lián)苯(縮寫成DNTPD)，或者酞菁化合物，比如酞菁(縮寫成H2Pc)、酞菁銅(縮寫成CuPc)、酞菁氧釩(縮寫成VOPc)，可以用作具有高空穴輸送性質(zhì)的有機(jī)化合物材料。此處提到的物質(zhì)主要是空穴遷移率為10-6cm2/Vs或以上的物質(zhì)。
由具有喹啉骨架或者苯并喹啉骨架的金屬絡(luò)合物制成的材料，比如三(8-喹啉醇合)鋁(縮寫成Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)鋁(縮寫成Almq3)、二(10-羥基苯并[h]-喹啉酸合)鈹(縮寫成BeBq2)、和二(2-甲基-8-喹啉醇合)-4-苯基苯酚合鋁(縮寫成BAlq)可以用作具有高電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物材料。同樣，可以采用比如具有噁唑基或噻唑基配體的金屬絡(luò)合物的材料，比如二[2-(2-羥苯基)苯并噁唑]鋅(縮寫成Zn(BOX)2)和二[2-(2-羥苯基)苯并噻唑]鋅(縮寫成Zn(BTZ)2)。另外，除了金屬絡(luò)合物以外，可以采用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(縮寫成PBD)、1，3-二[5-(對-叔-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(縮寫成OXD-7)、3-(4-叔-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫成TAZ)、3-(4-叔-丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫成p-EtTAZ)、紅菲繞啉(縮寫成Bphen)、浴銅靈(縮寫成BCP)等。此處提到的物質(zhì)主要是電子遷移率為10-6cm2/Vs或以上的物質(zhì)。
下面，描述了所述存儲元件在施加電壓前后的電導(dǎo)率變化。
當(dāng)在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓時(shí)，電流流動(dòng)生熱。在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間提供的包含有機(jī)化合物的層，當(dāng)溫度上升到形成所述包括有機(jī)化合物的層的材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，具有流動(dòng)性。當(dāng)所述材料的流動(dòng)性變高時(shí)，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距很容易變化。
施加電壓時(shí)，通過在第一導(dǎo)電層中形成或者來自所述包括有機(jī)化合物的層的氣泡，在電極對之間發(fā)生伴隨體積突變的狀態(tài)變化。通過利用基于所述狀態(tài)變化的作用力，促進(jìn)了在電極對之間的短路。另外，在有些情況下，通過施加電壓導(dǎo)致的沖擊，在所述層之間的界面附近發(fā)生部分剝離。所以，存儲元件的電導(dǎo)率在電壓施加前后改變。
由此，可以在低功耗下在所述存儲單元中寫入數(shù)據(jù)。
隨后，將描述從存儲元件中讀取數(shù)據(jù)的操作(參見圖4B)。此處，讀電路426b包括電阻元件446和感應(yīng)放大器447。但是，讀電路426b并不限于上述結(jié)構(gòu)，而且讀電路可以具有任何結(jié)構(gòu)。
通過在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上施加電壓以讀取所述存儲元件的電阻值，進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作。例如，在通過如上所述施加電動(dòng)作來寫數(shù)據(jù)的情況下，沒有電動(dòng)作的電阻值Ra1和在加入電動(dòng)作使得在所述兩個(gè)導(dǎo)電層之間產(chǎn)生短路的情況下的電阻值Rb1滿足Ra1＞Rb1。通過電讀取電阻值的這個(gè)差值進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作。
例如，從包括多個(gè)存儲單元的存儲單元陣列422中，讀取位于第x列和第y行的一個(gè)存儲單元421的數(shù)據(jù)。在此情況下，通過行解碼器424a、列解碼器426a和選擇器426c，選擇第x列的位線Bx和第y行的字線Wy。隨后，包括在存儲器421中的絕緣層和電阻元件446處于串聯(lián)連接狀態(tài)。因此，電壓施加在這兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻元件的相對端，結(jié)點(diǎn)α的電勢變?yōu)楦鶕?jù)絕緣層452的電阻值Ra或Rb的電阻分壓電勢。結(jié)點(diǎn)α的電勢供給感應(yīng)放大器447。在所述感應(yīng)放大器447中進(jìn)行含有“0”和“1”中的哪一個(gè)的判斷。隨后，含有所述感應(yīng)放大器447判斷的“0”或“1”的信息的信號被提供給外部。
根據(jù)上述方法，由利用了電阻值差值和電阻分壓的電壓值讀取存儲元件中的電阻狀態(tài)。但是，可以采用比較電流值的方法。該方法例如利用了滿足Ia1＜Ib1的值Ia1和Ib1，其中Ia1是電動(dòng)作沒有加到所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層情況下的電流值，Ib1是電動(dòng)作加到所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層使得在所述兩個(gè)導(dǎo)電層之間產(chǎn)生短路情況下的電阻值。
由于具有上述結(jié)構(gòu)的存儲元件和具有上述存儲元件的半導(dǎo)體器件是永久存儲器，所以不需要并入用于存儲數(shù)據(jù)的電池。可以提供小尺寸的、薄的、輕質(zhì)半導(dǎo)體器件。
應(yīng)該注意到，在本實(shí)施模式中采用存儲器電路簡單的無源矩陣型存儲元件和具有該存儲元件的半導(dǎo)體器件作為例子。但是，即使在采用有源矩陣型存儲器電路的情況下，也可以按照相似方式寫入或讀出數(shù)據(jù)。
另外，本實(shí)施模式可以和實(shí)施模式1自由結(jié)合。
實(shí)施模式3在實(shí)施模式3中，描述了和實(shí)施模式2結(jié)構(gòu)不同的存儲器器件。具體而言，將給出其中存儲器器件具有有源矩陣結(jié)構(gòu)的情況。
圖5A給出了本實(shí)施模式所示的存儲器器件的結(jié)構(gòu)實(shí)施例。所述存儲器器件包括其中存儲單元521以矩陣形式提供的存儲單元陣列522、具有列解碼器526a、讀電路526b和選擇器526c的位線驅(qū)動(dòng)電路526、具有低解碼器524a和電平轉(zhuǎn)移電路524b的字線驅(qū)動(dòng)電路524、和具有寫電路等并與外部通訊的接口523。應(yīng)該注意到，此處所示的存儲器器件516的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)例子。存儲器器件516可以包括其它電路，比如感應(yīng)放大器、輸出電路和緩沖器。所述寫電路可以在所述位線驅(qū)動(dòng)電路中提供。
所述存儲單元陣列521包括形成字線Wy(1≤y≤n)的第一布線、形成位線Bx(1≤x≤m)的第二布線、晶體管540、存儲元件541和存儲單元521。存儲元件541具有其中絕緣層(包括有機(jī)化合物的層)設(shè)置在一對導(dǎo)電層之間的結(jié)構(gòu)。
圖5B示出了存儲單元陣列522的頂試圖，和圖5A的方塊圖對應(yīng)。
在存儲單元陣列522中，在矩陣中提供了沿著第一方向延伸的第一布線505a和第一布線505b，以及沿著和第一方向垂直的第二方向延伸的第二布線502。第一布線的每一條與晶體管540a和晶體管540b的源電極或漏電極相連。第二布線與晶體管540a和晶體管540b的柵電極相連。而且，第一導(dǎo)電層506a和第一導(dǎo)電層506b的每一層與晶體管540a和540b的源電極或漏電極相連，但不和第一布線相連。隨后，絕緣層512和第二導(dǎo)電層513堆疊在第一導(dǎo)電層506a和第一導(dǎo)電層506b的每一層上，以提供存儲元件541a和存儲元件541b。在相鄰的每一存儲單元521之間提供了隔板(絕緣層)507，所述包括有機(jī)化合物的層512和第一導(dǎo)電層513堆疊在所述第一導(dǎo)電層和隔板507上。
在第二導(dǎo)電層513上提供了保護(hù)層514。另外，采用薄膜晶體管(TFT)作為晶體管540a和540b。圖6示出了沿著圖5B的線A-B截取的橫截面。應(yīng)該注意到，對圖6中與圖5A或5B相同的部分采用了同樣的附圖標(biāo)記。
圖6中給出的存儲器器件提供在具有絕緣表面的襯底500上，以及提供了第一基底絕緣層501a、第二基底絕緣層501b、柵絕緣層508、第一層間絕緣層509和第二層間絕緣層511。另外，在襯底500上，提供了形成晶體管540a的半導(dǎo)體層504a、柵電極層502a以及還充當(dāng)源電極層或漏電極層的布線505a。
盡管此處描述的是頂柵TFT的例子，但是本發(fā)明的應(yīng)用可以和TFT結(jié)構(gòu)無關(guān)，而且本發(fā)明可以應(yīng)用到底柵TFT(逆交錯(cuò)式TFT)或者交錯(cuò)(staggered)式TFT上。另外，不限于單柵晶體管，可以采用具有多溝道形成區(qū)的多柵晶體管，例如，雙柵晶體管。
本發(fā)明不限于圖6所示的TFT結(jié)構(gòu)，需要時(shí)可以采用在溝道形成區(qū)和漏區(qū)(或者源區(qū))之間具有LDD區(qū)的微摻雜的漏(LDD)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有在溝道形成區(qū)與通過添加高濃度雜質(zhì)元素形成的源區(qū)或漏區(qū)之間摻雜低濃度雜質(zhì)元素的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域稱作LDD區(qū)?？商鎿Q地，可以采用GOLD結(jié)構(gòu)(柵-漏重疊的LDD)，其中LDD區(qū)與在柵絕緣膜之間的柵電極重疊。
盡管將在玻璃襯底上形成的薄膜晶體管作為晶體管540a、540b的例子，但是并沒有具體限制。可以采用在半導(dǎo)體襯底比如Si上形成的場效應(yīng)晶體管(FET)作為晶體管540a和540b。另外，可將SOI襯底用作所述襯底，而且在其上可以提供元素形成層。所述SOI襯底可以通過SIMOX方法形成，由此方法通過附著晶片或者通過注入氧離子到Si襯底中而在里面形成絕緣層。
在本實(shí)施模式中可以按照與實(shí)施模式2相同的方式寫或讀數(shù)據(jù)。
圖7A和7B給出了在有源矩陣型器件中通過電動(dòng)作讀取存儲元件部分的數(shù)據(jù)的情況的具體例子。
描述了具有圖7B所示結(jié)構(gòu)的例子。此處，讀電路526b包括晶體管元件和感應(yīng)放大器547。但是，所述讀電路526b不限于上述結(jié)構(gòu)，而且所述讀電路可以具有任何結(jié)構(gòu)。
通過施加電壓到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上并讀取存儲元件的電阻值來執(zhí)行讀數(shù)據(jù)的操作。例如，在如上所述通過上述電動(dòng)作寫入數(shù)據(jù)的情況下，沒有加入電動(dòng)作的電阻值Ra1和在加入了電動(dòng)作以產(chǎn)生短路的情況下的電阻值Rb1滿足Ra1＞Rb1。通過電讀取這種電阻值的差值，進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作。
例如，從包括多個(gè)存儲單元的存儲單元陣列522中讀取位于第x列和第y行的一個(gè)存儲單元521的數(shù)據(jù)。在這種情況下，首先，通過行解碼器524a、列解碼器526a和選擇器526c選擇在第x列的位線Bx和在第y行的字線Wy。隨后，在存儲單元521中包括的絕緣層與電阻元件處于串聯(lián)連接狀態(tài)。因此，當(dāng)在這兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻元件的相對端施加電壓時(shí)，結(jié)點(diǎn)α的電勢根據(jù)存儲元件(包括有機(jī)化合物的層)的電阻值Ra或Rb變?yōu)殡娮璺謮弘妱?。結(jié)點(diǎn)α的電勢施加到感應(yīng)放大器547上。在所述感應(yīng)放大器547中，對所含的是“0”和“1”信息中的哪一個(gè)進(jìn)行判斷。此后，由所述感應(yīng)放大器547判斷的含有信息“0”或“1”的信號被提供給外部。
圖7A給出了其中寫入數(shù)據(jù)“0”的存儲元件部分的電流-電壓特征曲線551、其中寫入數(shù)據(jù)“1”的存儲元件部分的電流-電壓特征曲線552、和電阻元件的電流-電壓特征曲線553。此處，給出了采用晶體管546作為電阻元件的情況。另外，將描述在讀取數(shù)據(jù)中在第一導(dǎo)電層506a和第二導(dǎo)電層513之間施加3V作為操作電壓的情況。
在圖7A中，對于具有其中寫入數(shù)據(jù)“0”的存儲元件部分的存儲單元而言，所述存儲元件部分的電流-電壓特征曲線551和所述晶體管的電流-電壓特征曲線553的交點(diǎn)是動(dòng)作點(diǎn)，在此時(shí)結(jié)點(diǎn)α的電勢是V1(V)。結(jié)點(diǎn)α的電勢施加到感應(yīng)放大器547上。在所述存儲單元中存儲的數(shù)據(jù)在感應(yīng)放大器547中識別成“0”。
同時(shí)，對于具有其中寫入數(shù)據(jù)“1”的存儲元件部分的存儲單元而言，所述存儲元件部分的電流-電壓特征曲線552和所述晶體管的電流-電壓特征曲線555的交點(diǎn)是動(dòng)作點(diǎn)，在此時(shí)結(jié)點(diǎn)α的電勢是V2(V)(V1＞V2)。結(jié)點(diǎn)α的電勢施加到感應(yīng)放大器547上。在所述存儲單元中存儲的數(shù)據(jù)在感應(yīng)放大器547中識別成“1”。
因此，可以通過讀取根據(jù)所述存儲元件部分541電阻值的所述電阻分壓電勢，識別在所述存儲單元中存儲的數(shù)據(jù)。
本實(shí)施模式可以與實(shí)施模式1或?qū)嵤┠Ｊ?自由組合。
實(shí)施模式4實(shí)施模式4描述了具有上述實(shí)施模式所示的存儲器器件的半導(dǎo)體器件的例子，請參考附圖。
在實(shí)施模式4中示出的半導(dǎo)體器件的一個(gè)特征在于所述半導(dǎo)體器件可以無接觸讀寫數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在廣義上分成三種通過相對設(shè)置的一對線圈相互感應(yīng)通訊的電磁耦合方法、通過感應(yīng)電磁波通訊的電磁感應(yīng)方法、以及通過采用電波通訊的電波方法，可以采用這些方法中的任一種。用于發(fā)送數(shù)據(jù)的天線可以以兩種方式提供。一種方式是在具有多個(gè)元件和存儲元件的襯底上提供天線，另一種方法是在具有多個(gè)元件和存儲元件的襯底上提供接線部分并且將在另一襯底上提供的天線和所述接線部分連接。
首先，參考圖8，對在具有多個(gè)元件和存儲元件的襯底上提供天線的情況下，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)實(shí)施例進(jìn)行了描述。
圖8示出了包括存儲器器件的半導(dǎo)體器件，所述存儲器器件具有有源矩陣結(jié)構(gòu)。在襯底300上，提供了包括晶體管310a和310b的晶體管部分330、包括晶體管320a和320b的晶體管部分340、和包括絕緣層310a、301b、308、309、311、316和314的元件形成層335。在所述元件形成層335的上側(cè)，提供存儲元件部分325以及充當(dāng)天線的導(dǎo)電層343。
應(yīng)該注意到，在此給出了其中存儲元件部分325或者充當(dāng)天線的導(dǎo)電層343提供在所述元件形成層335上側(cè)的情況；但是，本發(fā)明并不限于此結(jié)構(gòu)，可以在元件形成層335的下側(cè)或者其同一層里，提供所述存儲元件部分325或者充當(dāng)天線的導(dǎo)電層343。
所述存儲元件部分325包括存儲元件315a和315b。存儲元件315a通過在第一導(dǎo)電層306a上堆疊隔板(絕緣層)307a、隔板(絕緣層)307b、絕緣層312和第二導(dǎo)電層313形成。存儲元件315b通過在第一導(dǎo)電層306b上堆疊隔板(絕緣層)307b、隔板(絕緣層)307c、絕緣層312和第二導(dǎo)電層313提供。而且，形成了充當(dāng)保護(hù)膜的絕緣層314來覆蓋第二導(dǎo)電層313。
在存儲元件315a中，提供了第一導(dǎo)電層306a，而且第一導(dǎo)電層306a連接到晶體管310a的源電極層或漏電極層。在存儲元件315b，提供了第一導(dǎo)電層306b，而且第一導(dǎo)電層306b連接到晶體管310b的源電極層或漏電極層。換句話說，每一存儲元件連接到一個(gè)晶體管上。提供絕緣層312整個(gè)覆蓋第一導(dǎo)電層306a、306b和隔板(絕緣層)307a、307b、307c；但是，它可以在每個(gè)存儲單元中選擇形成。請注意，可以采用上述實(shí)施模式描述的材料和制備方法形成存儲元件315a和315b。
在存儲元件315a中，可以在第一導(dǎo)電層306a和絕緣層312之間，或者絕緣層312和第二導(dǎo)電層313之間，提供整流元件。所述整流元件也可以采用上述任一材料提供。另外，這對存儲元件315b同樣適用。
此處，在由和第二導(dǎo)電層313相同的層形成的導(dǎo)電層341上，提供了導(dǎo)電層342和343，作為天線。充當(dāng)天線的導(dǎo)電層可以由和第二導(dǎo)電層313相同的層形成。
選自金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉬(Mo)、鈷(Co)、銅(Cu)、鋁(Al)、錳(Mn)或鈦(Ti)或含有部分這些元素的合金，可以用作充當(dāng)天線的導(dǎo)電層343的材料。而且，蒸鍍方法、濺射、CVD方法、任何印刷方法比如凹版印刷或者絲網(wǎng)印刷、液滴噴射法(droplet discharging)等，可以用來形成充當(dāng)天線的導(dǎo)電層343。
包括在元件形成層335中的晶體管310a、310b、310c和310d中的每一個(gè)可以通過p溝道TFT或者n溝道TFT或者結(jié)合p溝道TFT和n溝道TFT的CMOS電路提供。而且，對于在晶體管310a、310b、310c和310d中包括的半導(dǎo)體層，可以采用任何結(jié)構(gòu)。例如，可以形成雜質(zhì)區(qū)(包括源區(qū)、漏區(qū)或者LDD區(qū))，而且可以采用p溝道型或者n溝道型。可以形成絕緣層(側(cè)壁)以和柵電極的側(cè)面相接觸，或者針對源和漏區(qū)和柵電極之一或全部來形成硅化物層。鎳、鎢、鉬、鈷或鉑等可以用作所述硅化物層的材料。
包括在元件形成層335中的晶體管310a、310b、310c和310d中的每一個(gè)可以采用有機(jī)晶體管提供，在所述晶體管中形成晶體管的半導(dǎo)體層由有機(jī)化合物形成。在這種情況下，包括所述有機(jī)晶體管的元件形成層335可以采用印刷方法或液滴噴射法等形成在襯底300上，所述襯底是柔性襯底，比如塑料襯底。采用印刷方法或液滴噴射法等，可以以低成本制備半導(dǎo)體器件。
而且，元件形成層335、存儲元件315a和315b以及充當(dāng)天線的導(dǎo)電層343可以通過上述蒸鍍方法、濺射、CVD方法、印刷方法或液滴噴射法等形成。應(yīng)該注意到，可以采用不同方法形成不同部件。例如，為了獲得要求高速操作的晶體管，在襯底上提供由Si或類似物形成的半導(dǎo)體層，并通過熱處理結(jié)晶，然后，可以采用印刷方法或者液滴噴射法，在元件形成層的上側(cè)以有機(jī)晶體管形式提供充當(dāng)開關(guān)元件的晶體管。
應(yīng)該注意到，可以提供和所述晶體管連接的傳感器。就所述傳感器而言，可以采用通過物理方法或化學(xué)方法檢測性質(zhì)，比如溫度、濕度、亮度、氣體、重力、壓力、聲響(振動(dòng))和加速度，的元件。所述傳感器可以由半導(dǎo)體元件，比如電阻元件、電容耦合元件、感應(yīng)耦合元件、光電元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電元件、晶體管、熱敏電阻或二極管，形成。
可以通過剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)向柔性襯底的轉(zhuǎn)移。在這種情況下，在第一襯底，比如玻璃襯底上提供了剝離層或分離層后，形成了TFT和存儲器。使剝離發(fā)生在所述剝離層內(nèi)部或其界面處，或者去除所述分離層以從所述第一襯底上剝離TFT和存儲器。所剝離的TFT和存儲器可以轉(zhuǎn)移到柔性的第二襯底上。
另外，這種實(shí)施模式可以和實(shí)施方案1、2或3自由結(jié)合。
實(shí)施模式5根據(jù)本實(shí)施模式的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)可以參考圖9A進(jìn)行描述。如圖9A所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件620具有無接觸數(shù)據(jù)通訊的功能，包括電源供應(yīng)電路611、時(shí)鐘生成電路612、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路613、用于控制其它電路的控制電路614、接口電路615、存儲器電路616、數(shù)據(jù)總線617、天線(天線線圈)618、傳感器621和傳感器電路622。
根據(jù)由天線618輸入的交流信號，通過所述電源供應(yīng)電路611生成了供給半導(dǎo)體器件620中的每個(gè)電路的各種電源供應(yīng)。根據(jù)由天線618輸入的交流信號，通過時(shí)鐘生成電路612生成了供給半導(dǎo)體器件620中的每個(gè)電路的各種時(shí)鐘信號。數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路613具有對和讀/寫器619通訊的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)/調(diào)制的功能?？刂齐娐?14具有控制存儲器電路616的功能。天線618具有發(fā)射/接收電磁場或電波的功能。讀/寫器619和半導(dǎo)體器件通訊并對其進(jìn)行控制，并且控制和所述半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)相關(guān)的過程。應(yīng)該注意到，半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)，例如可以另外提供其它元件，比如電源供應(yīng)電壓的限制電路以及有關(guān)加密的硬件。
存儲器電路616具有存儲元件，在所述存儲元件中，在一對導(dǎo)電層之間設(shè)置了由外部電動(dòng)作或光照射改變的絕緣層。應(yīng)該注意到，存儲器電路616可以僅僅具有其中絕緣層設(shè)置在一對導(dǎo)電層之間的存儲元件，或者可以具有結(jié)構(gòu)不同的另一儲存器電路。所述具有不同結(jié)構(gòu)的存儲器電路對應(yīng)于，例如，選自DRAM、SRAM、掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM或閃存的一種或多種。
采用半導(dǎo)體元件比如電阻元件、電容耦合元件、感應(yīng)耦合元件、光電元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電元件、晶體管、熱敏電阻或二極管，形成傳感器623a。傳感電路623a檢測阻抗、電抗、感抗、電壓或電流的變化，并進(jìn)行模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換以輸出信號到控制電路614。
接下來，參考附圖描述安裝了本發(fā)明半導(dǎo)體器件的電子器件的模式。此處所示電子器件是蜂窩式電話，包括框架體700和706、面板701、外殼702、印刷線路板703、操作開關(guān)704和電池705(參見圖9B)。面板701被可拆卸地結(jié)合到外殼702中。外殼702裝配到印刷線路板703中。外殼702的形狀和尺寸根據(jù)其中將結(jié)合面板701的電子器件適當(dāng)變化。在印刷線路板703上，安裝了多個(gè)封裝的半導(dǎo)體器件，而且本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以用作所述多個(gè)封裝的半導(dǎo)體器件之一。在印刷線路板703上安裝的多個(gè)半導(dǎo)體器件具有控制器、中央處理單元(CPU)、存儲器、電源電路、音頻處理電路和發(fā)射/接收電路等的功能之一。
面板701通過連接膜708固定連接到印刷線路板703上。上述面板701、外殼702以及印刷線路板703，和操作開關(guān)704以及電池705一起放置在框架體700和705中。提供了包括在面板701中的像素區(qū)709，以通過在框架體700中提供的開放窗口進(jìn)行觀察。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件小、薄而且輕，所以該電子器件的框架體700和706中的有限空間可以有效利用。
另外，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括具有簡單結(jié)構(gòu)的存儲元件，所以可以提供采用便宜半導(dǎo)體器件的電子器件，其中在所述簡單結(jié)構(gòu)中，絕緣層(即，包括置于一對電極之間的有機(jī)化合物的層)由外部電動(dòng)作改變并設(shè)置在一對導(dǎo)電層之間。而且，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件容易高度集成，所以可以提供采用包括高容量存儲電路的半導(dǎo)體器件的電子器件。
應(yīng)該注意到，所示框架體700和706是蜂窩式電話外部的例子，根據(jù)本實(shí)施模式的電子器件可以根據(jù)其功能或目的用途而進(jìn)行各種修改。
本實(shí)施模式可以和實(shí)施模式1、2、3或4自由結(jié)合。
實(shí)施模式6根據(jù)本發(fā)明，可以形成用作無線芯片的半導(dǎo)體器件。無線芯片可以廣泛應(yīng)用，而且可用于安裝到在比如鈔票、硬幣、證券、無記名債券、證書(駕駛證、居民卡等，參見圖10A)、包裝物體的容器(包裝紙、瓶子等，參見圖10C)、記錄介質(zhì)(DVD、錄像帶等，參見圖10B)、車輛(自行車等，參見圖10D)、個(gè)人物品(包、眼鏡等)、食物、植物、動(dòng)物、人體、衣服、生活器具、和比如電子器件或包裹運(yùn)輸標(biāo)簽的制品(參見圖10E和10F)，的物體上。所述電子器件表示液晶顯示器、EL顯示器、電視單元(也簡單記為TV、TV機(jī)或者TV接收器)或蜂窩電話等。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件910安裝在印刷襯底上、附著到表面上、或者結(jié)合以固定到物體里。例如，半導(dǎo)體器件結(jié)合在書本的紙張里，或者結(jié)合在包裝的有機(jī)樹脂里以在每個(gè)物體中固定。就根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件910而言，實(shí)現(xiàn)了尺寸小、形狀薄以及重量輕，而且即使在固定到所述物體中以后也不會破壞所述物體本身的有吸引力的設(shè)計(jì)。另外，通過在鈔票、硬幣、證券、無記名債券和證書等中提供根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件910，可以獲得認(rèn)證功能，而且通過采用所述認(rèn)證功能可以防止對其的偽造。另外，通過在包裝物體的容器、記錄介質(zhì)、個(gè)人物品、食物、衣服、生物器具和電子器件等中提供根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件910，比如檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)可以高效運(yùn)行。
本實(shí)施模式可以和實(shí)施模式1、2、3、4或5自由結(jié)合。
本申請基于2005年3月31日在日本專利局提交的專利申請系列No.2005-103559，其全部內(nèi)容在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件，包括多個(gè)存儲元件，其中所述存儲元件的每一個(gè)都具有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述存儲元件的每一個(gè)都具有氣泡形成區(qū)。
2.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上施加電壓，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間短路，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
3.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間產(chǎn)生的熱，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距部分改變，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
4.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
5.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，還包括多條沿著第一方向延伸的位線和多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線，其中所述第一導(dǎo)電層電連接到所述位線上，而且所述第二導(dǎo)電層電連接到所述字線上。
6.半導(dǎo)體器件，包括多個(gè)存儲元件，其中所述存儲元件每個(gè)都具有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述存儲元件每個(gè)都具有氣泡形成區(qū)，而且所述氣泡形成區(qū)包括所示第一導(dǎo)電層的一部分。
7.權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上施加電壓，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間短路，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
8.權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間產(chǎn)生的熱，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距部分改變，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
9.權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
10.權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，還包括多條沿著第一方向延伸的位線和多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線，其中所述第一導(dǎo)電層電連接到所述位線上，而且所述第二導(dǎo)電層電連接到所述字線上。
11.半導(dǎo)體器件，包括多個(gè)存儲元件，其中所述存儲元件每個(gè)都具有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述存儲元件每個(gè)都具有氣泡形成區(qū)，而且所述氣泡形成區(qū)包括所述包括有機(jī)化合物的層的一部分。
12.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上施加電壓，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間短路，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
13.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間產(chǎn)生的熱，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距部分改變，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
14.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
15.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，還包括多條沿著第一方向延伸的位線和多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線，其中所述第一導(dǎo)電層電連接到所述位線上，而且所述第二導(dǎo)電層電連接到所述字線上。
16.半導(dǎo)體器件，包括多個(gè)存儲元件，其中所述存儲元件每個(gè)都具有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述存儲元件每個(gè)都具有氣泡形成區(qū)，而且所述氣泡形成區(qū)包括所述第二導(dǎo)電層的一部分。
17.權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層上施加電壓，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間短路，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
18.權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，其中通過在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間產(chǎn)生的熱，從所述氣泡形成區(qū)在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成了氣泡，而且通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間距部分改變，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
19.權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
20.權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，還包括多條沿著第一方向延伸的位線和多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線，其中所述第一導(dǎo)電層電連接到所述位線上，而且所述第二導(dǎo)電層電連接到所述字線上。
21.半導(dǎo)體器件，包括多條沿著第一方向延伸的位線；多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線；和存儲元件，其中所述存儲元件具有形成所述位線的第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和形成所述字線的第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
22.半導(dǎo)體器件，包括多條沿著第一方向延伸的位線；多條沿著和所述第一方向垂直的第二方向延伸的字線；和存儲元件，其中所述存儲元件具有形成所述位線的第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和形成所述字線的第二導(dǎo)電層的疊層結(jié)構(gòu)，和其中所述存儲元件在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間具有氣泡。
23.權(quán)利要求22的半導(dǎo)體器件，其中所述氣泡和所述第一導(dǎo)電層的一部分以及所述第二導(dǎo)電層的一部分重疊，和其中所述第一導(dǎo)電層的所述部分和所述第二導(dǎo)電層的所述部分的間距大于其它部分。
24.驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟在具有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層的存儲元件上施加電壓；在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成氣泡；和通過由所述形成的氣泡導(dǎo)致的壓力使得所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層短路，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
25.權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)方法，其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
26.驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體器件的方法，包括下列步驟在具有第一導(dǎo)電層、包括有機(jī)化合物的層、和第二導(dǎo)電層的存儲元件上施加電壓，以在所述存儲元件中產(chǎn)生熱；由所述存儲元件中產(chǎn)生的熱在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成氣泡；和通過基于所述形成的氣泡的壓力部分改變所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的間距，以在所述存儲元件中寫入數(shù)據(jù)。
27.權(quán)利要求26的半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)方法，其中所述包括有機(jī)化合物的層包括玻璃轉(zhuǎn)變溫度為50℃-200℃的有機(jī)化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了包括具有簡單結(jié)構(gòu)的存儲器的半導(dǎo)體器件、便宜的半導(dǎo)體器件、其制備方法和驅(qū)動(dòng)方法。一個(gè)特征在于，在具有包括有機(jī)化合物作為電介質(zhì)的層的存儲器中，通過施加電壓到一對電極上，在所述電極對之間產(chǎn)生了由于體積突變(比如氣泡形成)導(dǎo)致的狀態(tài)變化。通過基于此狀態(tài)變化的作用力，促進(jìn)了在電極對之間的短路。具體而言，在所述存儲元件中提供氣泡形成區(qū)以在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間形成氣泡。
文檔編號H01L21/00GK1841734SQ20061007198
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者湯川干央, 淺見良信, 野村亮二 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所