專利名稱：半導(dǎo)體器件以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件。
在本說明書中，半導(dǎo)體器件是指能夠通過利用半導(dǎo)體特性進(jìn)行工作的所有器件，電光器件、半導(dǎo)體電路和電子裝置都是半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)器元件通常具有在電介質(zhì)層上面和下面設(shè)置兩個(gè)電極作為存儲(chǔ)器元件的兩個(gè)端子的結(jié)構(gòu)。
在專利文件1中，提出了一種存儲(chǔ)器元件以及其驅(qū)動(dòng)方法，其中在含有有機(jī)化合物的層上面和下面設(shè)置兩個(gè)電極作為元件的兩個(gè)端子，施加電壓以造成短路，并且通過設(shè)置初始狀態(tài)為“0”和導(dǎo)電狀態(tài)為“1”來存儲(chǔ)信息。
專利文件1日本專利申請(qǐng)公開2002-26277號(hào)作為提供在半導(dǎo)體器件中的存儲(chǔ)器電路，可以舉出DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、FeRAM(鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、掩模ROM(帶掩模的只讀存儲(chǔ)器)、EPROM(電可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM(電可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器)、閃存等。其中，DRAM和SRAM是易失性存儲(chǔ)電路，即當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)數(shù)據(jù)即被擦除，因此，每當(dāng)開啟電源時(shí)都需要寫入數(shù)據(jù)。FeRAM是非易失性存儲(chǔ)電路，但是因?yàn)樗褂冒ㄨF電層的電容元件，所以使制造步驟增加了。掩模ROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是需要在制造步驟中寫入數(shù)據(jù)，并且不能補(bǔ)寫數(shù)據(jù)。EPROM、EEPROM和閃存是非易失性存儲(chǔ)電路，但是由于使用了具有兩個(gè)柵電極的元件，因此有使制造步驟增加的問題。
另外，將無機(jī)材料用作電介質(zhì)物質(zhì)的DRAM等的存儲(chǔ)器電路，根據(jù)存儲(chǔ)在電容器中的電荷的有無來記錄兩個(gè)數(shù)值。
另一方面，在使用有機(jī)化合物作為電介質(zhì)物質(zhì)的存儲(chǔ)器電路中，通過在一對(duì)上、下電極之間提供有機(jī)化合物來形成存儲(chǔ)器元件。但是，當(dāng)在含有有機(jī)化合物的層上形成電極時(shí)，由于形成電極時(shí)的溫度有時(shí)會(huì)影響到含有有機(jī)化合物的層，所以電極的形成溫度受到限制。由于這種溫度的限制，電極的形成方法也受到限制。因此，會(huì)產(chǎn)生不能形成所期望的電極，且妨礙元件實(shí)現(xiàn)小型化的問題。所以，當(dāng)在含有有機(jī)化合物的層上形成電極時(shí)，需要從妨礙元件實(shí)現(xiàn)小型化方面來解決其存在的問題。
此外，將形成在含有有機(jī)化合物的層的上面和下面的一對(duì)電極作為兩個(gè)端子的有機(jī)存儲(chǔ)器元件由于是將一對(duì)電極分別設(shè)置在上面和下面，所以需要分成多個(gè)步驟來形成這一對(duì)電極。因此，存在使制造工藝變得復(fù)雜的問題。該使制造工藝復(fù)雜化的問題是需要從制造成本方面來解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是解決妨礙實(shí)現(xiàn)元件的小型化以及制造工藝的復(fù)雜化的問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種非易失性存儲(chǔ)器器件以及包括該存儲(chǔ)器器件的半導(dǎo)體器件，該存儲(chǔ)器器件在制造過程之外也能補(bǔ)寫數(shù)據(jù)，并能夠防止由于改寫引起的偽造等。此外，本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供具有高可靠性和價(jià)格便宜的非易失性存儲(chǔ)器器件以及半導(dǎo)體器件。
考慮到上述問題，本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器元件，在該存儲(chǔ)器元件中，起到存儲(chǔ)器元件的兩個(gè)端子作用的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層設(shè)置在同一絕緣層上。
在本發(fā)明中，通過對(duì)元件的兩個(gè)端子之間施加電壓，利用由含有有機(jī)化合物的層的變化導(dǎo)致的含有有機(jī)化合物的層的導(dǎo)電性變化或電極之間的短路，以使一對(duì)電極之間導(dǎo)通。另外，通過沿著平行于襯底表面的方向?qū)杏袡C(jī)化合物的層施加電壓，以實(shí)現(xiàn)一對(duì)電極之間的導(dǎo)通。本發(fā)明的元件能夠存儲(chǔ)與“初始狀態(tài)”和“導(dǎo)電性改變之后的狀態(tài)”相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)值。本發(fā)明的元件是指在所述一對(duì)電極之間形成電位差，并且，具有使所述電流路徑不可逆地從高電阻狀態(tài)改變到低電阻狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
圖1A、1B和1C示出了公開在本說明書的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)1的一個(gè)例子。即，一種將多個(gè)元件以及多個(gè)開關(guān)元件以矩陣形狀配置在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體器件，其中，所述元件包括布置在同一平面上的一對(duì)電極和在同一平面上的含有有機(jī)化合物的層，并且，電流沿從所述一對(duì)電極的一個(gè)電極向另一個(gè)電極且平行于襯底表面的方向流過，而且，在所述一對(duì)電極之間配置有所述含有有機(jī)化合物的層，并且，所述一對(duì)電極的一個(gè)電極電連接到所述開關(guān)元件。
開關(guān)元件的柵極線(柵電極)相當(dāng)于字線。此外，由于與開關(guān)元件的半導(dǎo)體層電連接的電極分別與包含在半導(dǎo)體層中的源區(qū)域和漏區(qū)域連接，所以存在著至少兩個(gè)電極。與字線交叉的位線電連接到開關(guān)元件的半導(dǎo)體層。此外，在本說明書中，配置在同一平面上的一對(duì)電極也稱作第一電極和第二電極，而與開關(guān)元件的半導(dǎo)體層電連接的電極稱作第一電極。另外，和第一電極相向的第二電極相當(dāng)于共同線(共同電極)。例如，在開關(guān)元件為n溝道型薄膜晶體管的情況下，位線連接到n溝道型薄膜晶體管的漏區(qū)域，第一電極連接到n溝道型薄膜晶體管的源區(qū)域。另外，在開關(guān)元件為p溝道型薄膜晶體管的情況下，位線連接到p溝道型薄膜晶體管的源區(qū)域，第一電極連接到p溝道型薄膜晶體管的漏區(qū)域。
另外，在上述結(jié)構(gòu)1中，所述含有有機(jī)化合物的層至少連接于所述第一電極的一個(gè)側(cè)面的一部分以及和該側(cè)面相向的所述共同線的側(cè)面的一部分，即可。
此外，含有有機(jī)化合物的層可以具有由一對(duì)絕緣層、所述第一電極以及所述第二電極包圍的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)2是一種將多個(gè)元件以及多個(gè)開關(guān)元件以矩陣形狀配置在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體器件，其中，所述元件包括布置在同一平面上的一對(duì)電極、在同一平面上的含有有機(jī)化合物的層以及一對(duì)絕緣層，并且，電流沿從所述一對(duì)電極的一個(gè)電極向另一個(gè)電極且平行于襯底表面的方向流過，并且，所述含有有機(jī)化合物的層被所述一對(duì)絕緣層和所述一對(duì)電極包圍，并且，所述一對(duì)電極的一個(gè)電極電連接到所述開關(guān)元件。
該一對(duì)絕緣層是為了控制含有有機(jī)化合物的層的形成位置而提供的，也可以稱作隔壁。該一對(duì)絕緣層設(shè)置在一個(gè)元件和與該元件相鄰的存儲(chǔ)器元件之間的區(qū)域中。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)二中，含有有機(jī)化合物的層在電流路徑的方向上被夾在一對(duì)電極之間，而在垂直于電流路徑的方向上被夾在一對(duì)絕緣層之間，其中，電流路徑的方向是從所述一對(duì)電極的一個(gè)電極向另一個(gè)電極且平行于襯底表面的方向。
另外，在上述結(jié)構(gòu)2中，所述一對(duì)絕緣層配置在所述電流路徑的兩邊上，并該一對(duì)絕緣體之間夾有電流路徑。
此外，上述結(jié)構(gòu)1或上述結(jié)構(gòu)2的特征在于，如圖1A所示的例子那樣，所述一對(duì)電極寬度的總和(Wa+Wc)大于含有有機(jī)化合物的層的寬度(Wx)。此處，一對(duì)電極寬度的總和以及含有有機(jī)化合物的層的寬度是指在包括一對(duì)電極的截面上的寬度。另外，在包括一對(duì)電極的截面上，最短的電流路徑相當(dāng)于一對(duì)電極的間隔距離(Wb)。至少將含有有機(jī)化合物的層的寬度(Wx)設(shè)為等于或大于一對(duì)電極的間隔距離(Wb)。
含有有機(jī)化合物的層只要配置在共同線和第一電極之間，就沒有特別的限制，也可以設(shè)置為從頂面來看是各種各樣的圖案形狀。例如，含有有機(jī)化合物的層的頂部形狀被設(shè)置為矩形、橢圓形、圓形、或帶形即可。也可通過不將含有有機(jī)化合物的層形成在整個(gè)表面上，而選擇性地形成含有有機(jī)化合物的層，以抑制材料的使用量。
另外，如圖2A和2B所示的一個(gè)實(shí)例，所述含有有機(jī)化合物的層可以形成為從頂面來看是帶形圖案，也可以與沿著電流路徑方向相互鄰接而設(shè)置的多個(gè)元件共有。在此情況下，所述一對(duì)電極的電極寬度的總和小于含有有機(jī)化合物的層的寬度，即帶形圖案的長(zhǎng)度。注意，可以采用液滴噴射法(典型的是，噴墨法和分配器法等)來形成帶形圖案。另外，由于在相鄰的共同線和位線之間也配置含有有機(jī)化合物的層，所以互相鄰接的共同線和位線之間的間隔距離Wd優(yōu)選大于第一電極和共同線的間隔距離(Wb)，具體來說是2μm或更大。另外，設(shè)置一對(duì)絕緣層以便控制含有有機(jī)化合物的層的形成位置。
此外，如圖3A和3B所示的一個(gè)實(shí)例，所述含有有機(jī)化合物的層可以形成為部分地重疊于所述第一電極和共同線之上，還可以覆蓋所述第一電極的側(cè)面及上邊緣部分、和所述第一電極相向的所述共同線的側(cè)面及上邊緣部分。圖3A所示的含有有機(jī)化合物的層的寬度Wx大于圖1A所示的含有有機(jī)化合物的層的寬度Wx。
此外，如圖4A和4B所示的一個(gè)實(shí)例，所述含有有機(jī)化合物的層可以形成為從頂部來看是帶形圖案，其中不設(shè)置隔壁，也可以與沿著電流路徑方向相互鄰接而設(shè)置的多個(gè)元件共有。
另外，如圖5A和5B所示的一個(gè)實(shí)例，可以在連接電極及位線上形成絕緣層，并在其上形成第一電極、第二電極、含有有機(jī)化合物的層。注意，連接電極通過提供在絕緣層中的接觸孔與第一電極電連接。通過在連接電極以及位線上提供絕緣層，可以縮小元件的占有面積。
此外，在上述結(jié)構(gòu)1或上述結(jié)構(gòu)2中，所述位線的側(cè)面及所述第一電極的側(cè)面和與該側(cè)面相對(duì)的共同線的側(cè)面具有錐形形狀。在本說明書中，電極(或布線)的側(cè)面具有錐形形狀是指電極(或布線)的側(cè)壁面與襯底的表面相傾斜的情況。但是，在本說明書中，錐形不包括電極(或布線)的上邊緣部分突出的形狀，即懸垂形狀。
通過采用錐形形狀，可以使一對(duì)電極的互相相對(duì)的下邊緣部分的間隔變窄，以易于集中電場(chǎng)，從而，可以通過較低的功耗將在電流路徑的含有有機(jī)化合物的層不可逆地從高電阻狀態(tài)改變到低電阻狀態(tài)。在本說明書中，電極(或布線)的側(cè)面具有錐形形狀是指電極(或布線)的側(cè)壁面傾斜的情況。但是，在本說明書中，錐形不包括電極(或布線)的上邊緣部分突出的形狀，即懸垂形狀。
另外，獲得上述結(jié)構(gòu)1的制造過程也是本發(fā)明的一個(gè)方面。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成半導(dǎo)體層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的絕緣膜；在所述絕緣膜的同一表面上形成一對(duì)電極，其中一個(gè)電極電連接到所述半導(dǎo)體層；選擇性地在所述一對(duì)電極之間形成含有有機(jī)化合物的層。
在與上述制造方法有關(guān)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，位線側(cè)面、第一電極側(cè)面以及共同線側(cè)面在形成一對(duì)電極的過程中形成為具有錐形形狀。通過采用錐形形狀，可以提高在其上形成的薄膜的覆蓋率。另外，在用液滴噴射法形成含有有機(jī)化合物的層的情況下，通過將材料液滴噴射在一對(duì)電極(第一電極和共同線)之間，即使噴射位置產(chǎn)生偏離，只要能夠噴射在錐形形狀的電極側(cè)面上，也可以使材料液滴沿著側(cè)面移動(dòng)到一對(duì)電極之間的絕緣表面，而覆蓋露出在一對(duì)電極之間的絕緣表面。
另外，獲得上述結(jié)構(gòu)2的制造過程也是本發(fā)明的一個(gè)方面。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成半導(dǎo)體層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的絕緣膜；在所述絕緣膜的同一表面上形成一對(duì)電極，其中一個(gè)電極電連接到所述半導(dǎo)體層；在所述絕緣膜上形成一對(duì)絕緣層；與由所述一對(duì)電極和所述一對(duì)絕緣層包圍的區(qū)域重疊地選擇性地形成含有有機(jī)化合物的層。
在與上述制造方法有關(guān)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)形成所述一對(duì)電極時(shí)，夾有含有有機(jī)化合物的層的一對(duì)電極的側(cè)面中，至少與含有有機(jī)化合物的層接觸的側(cè)面形成為具有錐形形狀。此外，當(dāng)形成一對(duì)絕緣層時(shí)，夾有含有有機(jī)化合物的層的一對(duì)絕緣層的側(cè)面中，至少與含有有機(jī)化合物的層接觸的側(cè)面形成為具有錐形形狀。
通過本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)元件的小型化和制造工藝的簡(jiǎn)單化等的效果。
另外，本發(fā)明的存儲(chǔ)器器件以及半導(dǎo)體器件所具有的存儲(chǔ)器元件具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即在同一絕緣層上的一對(duì)電極之間夾有含有有機(jī)化合物的層，所以可以提供價(jià)格便宜的存儲(chǔ)器器件以及半導(dǎo)體器件。


圖1A至1C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式1)；圖2A和2B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式2)；圖3A和3B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式3)；圖4A和4B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式4)；圖5A和5B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式5)；圖6A至6C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面圖以及俯視圖(實(shí)施方式6)；圖7A和7B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的等效電路圖的圖(實(shí)施方式7)；圖8是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例的圖(實(shí)施方式8)；圖9是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的使用方式的圖(實(shí)施方式9)；圖10A至10F是說明具有本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的圖(實(shí)施方式10)。
具體實(shí)施例方式
以下，參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式。注意，本發(fā)明可以以多種不同形式被執(zhí)行，在不脫離本發(fā)明的宗旨及范圍的情況下各種變化和修改都是可能的，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明不局限于下文所描述的實(shí)施方式的內(nèi)容。注意，在如下所述的附圖中，相同部分或具有相同功能的部分用相同的參考標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的重復(fù)說明。
實(shí)施方式1在本實(shí)施方式中，將參照

在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中包括的存儲(chǔ)器元件的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。更具體地說，將示出以矩陣形式配置多個(gè)存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)電路的結(jié)構(gòu)例子。
圖1A示出了包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)器單元陣列的一部分截面結(jié)構(gòu)。圖1B是頂部結(jié)構(gòu)，沿虛線A-B切割的圖1B的截面對(duì)應(yīng)于圖1A。圖1C是截面結(jié)構(gòu)，沿虛線C-D切割的截面對(duì)應(yīng)于圖1B。
在第二絕緣層104、第三絕緣層106、以及第四絕緣層107中設(shè)有達(dá)到半導(dǎo)體層103的開口(接觸孔)。位線109、第一電極108、以及共同電極(第二電極)112被設(shè)置為覆蓋該開口。此外，通過開口與半導(dǎo)體層103電連接的第一電極108以及共同電極112設(shè)置在第四絕緣層107上。在圖1A中，在同一層中，即，在第四絕緣層107上設(shè)置位線109、第一電極108和共同電極112。
在此，示出了將n溝道型薄膜晶體管用作開關(guān)元件的例子。半導(dǎo)體層103、柵極線(字線)105、兼用作源電極的第一電極108、以及兼用作漏電極的位線109構(gòu)成n溝道型薄膜晶體管。n溝道型薄膜晶體管電連接到由第一電極108、共同電極112和含有有機(jī)化合物的層113構(gòu)成的存儲(chǔ)器元件。
注意，在使用p溝道型晶體管而代替n溝道型薄膜晶體管的情況下，位線用作薄膜晶體管的源電極，而第一電極用作薄膜晶體管的漏電極。
半導(dǎo)體層103至少包括溝道形成區(qū)域、源區(qū)域和漏區(qū)域。另外，為了減少斷開電流值，n溝道型薄膜晶體管也可以采用低濃度漏極(LDDLightly DopedDrain，輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)。該LDD結(jié)構(gòu)在溝道形成區(qū)域與以高濃度添加雜質(zhì)元素而形成的源區(qū)域或漏區(qū)域之間設(shè)置以低濃度添加雜質(zhì)元素的區(qū)域，將該區(qū)域稱為L(zhǎng)DD區(qū)域。LDD結(jié)構(gòu)具有緩和漏極附近的電場(chǎng)、及防止熱載流子注入引起退化的效果。另外，為了防止熱載流子引起的導(dǎo)通電流值的退化，也可以將n溝道型薄膜晶體管采用GOLD(Gate-drain Overlapped LDD，柵漏交疊LDD)結(jié)構(gòu)。GOLD結(jié)構(gòu)具有通過柵絕緣膜使LDD區(qū)域與柵電極重疊配置的結(jié)構(gòu)，它具有比LDD結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步緩和漏極附近的電場(chǎng)、及防止熱載流子注入引起退化的效果。通過采用這樣的GOLD結(jié)構(gòu)，能夠有效地緩和漏極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度，防止熱載流子注入，防止退化現(xiàn)象。
作為半導(dǎo)體層103，可以適當(dāng)?shù)厥褂梅蔷О雽?dǎo)體膜、包括晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜、包括非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜等。另外，作為TFT的有源層，可以使用半非晶半導(dǎo)體膜(也稱作微晶半導(dǎo)體膜)，它是具有介于非晶結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)(包括單晶和多晶結(jié)構(gòu))之間的中間結(jié)構(gòu)，并具有自由能穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導(dǎo)體，半非晶半導(dǎo)體膜包括具有近程有序和晶格畸變的結(jié)晶區(qū)域。半導(dǎo)體層103并不限制所用的材料，但優(yōu)選由硅或硅鍺(SiGe)合金等形成。另外，半導(dǎo)體層103可以使用諸如并五苯的有機(jī)化合物。
只要能夠用作開關(guān)元件，可以與開關(guān)元件的結(jié)構(gòu)無關(guān)地對(duì)晶體管適用本發(fā)明。在圖1A中，示出了在具有絕緣性的襯底上設(shè)置頂柵型薄膜晶體管的例子，但也可以采用底柵型(逆交錯(cuò)型)TFT或順交錯(cuò)型TFT。另外，不限定于單柵型結(jié)構(gòu)的TFT，也可以是具有多個(gè)溝道形成區(qū)域的多柵型TFT、例如雙柵型TFT。
半導(dǎo)體層103、柵極線(字線)105、兼用作源電極或漏電極的第一電極108、以及兼用作源電極或漏電極的位線109構(gòu)成晶體管。兼用作源電極或漏電極的第一電極108、共同電極112和含有有機(jī)化合物的層113構(gòu)成存儲(chǔ)器元件。
像這樣，通過在第四絕緣層107上形成第一電極108、共同電極112、以及含有有機(jī)化合物的層113，可以自由地配置由第一電極108、共同電極112以及含有有機(jī)化合物的層113構(gòu)成的存儲(chǔ)器元件。
字線(柵極線)105是用于從存儲(chǔ)器單元陣列中選擇一列的控制信號(hào)線。在存儲(chǔ)器單元陣列中，多個(gè)存儲(chǔ)器單元以矩陣排列。一個(gè)存儲(chǔ)器單元在配置于位線109和字線(柵極線)105的交叉點(diǎn)上的晶體管和共同電極112之間排列，并且，通過增加與進(jìn)行讀出或?qū)懭氲牡刂废鄬?duì)應(yīng)的字線的電壓，就可以進(jìn)行讀出或?qū)懭搿?br> 此外，位線109是用于從存儲(chǔ)器單元陣列取出數(shù)據(jù)的信號(hào)線。與施加了電壓的字線(柵極線)105相連接的存儲(chǔ)器單元通過將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)輸出到位線109，就可以讀出數(shù)據(jù)。
而且，在第一電極108和共同電極112之間接觸地設(shè)置含有有機(jī)化合物的層113。本發(fā)明的存儲(chǔ)器元件由含有有機(jī)化合物的層113、第一電極108和共同電極112構(gòu)成，第一電極108和共同電極112以與襯底表面成水平的方向夾著含有有機(jī)化合物的層113。作為含有有機(jī)化合物的層113的材料使用由電作用(electrical action)來改變結(jié)晶狀態(tài)、導(dǎo)電性和形狀的物質(zhì)，典型的是，使用有機(jī)化合物或有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的混合物。
具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器元件能夠存儲(chǔ)與“初始狀態(tài)”和“導(dǎo)電性改變之后的狀態(tài)”相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)值，因?yàn)槠鋵?dǎo)電性是由電作用來改變的。注意，電作用是指將電壓施加給第一電極和共同電極以使電流流過含有有機(jī)化合物的層。
這里，將說明在施加電壓之前和之后的所述存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性的變化。
當(dāng)在第一電極108的側(cè)面和共同電極112的側(cè)面之間施加電壓時(shí)，含有有機(jī)化合物的層113的導(dǎo)電性發(fā)生改變，存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性變得更高。此外，當(dāng)在第一電極108的側(cè)面和共同電極112的側(cè)面之間施加電壓時(shí)，第一電極109和共同電極112有時(shí)會(huì)短路。此外，當(dāng)在第一電極109的側(cè)面和共同電極112的側(cè)面之間施加電壓時(shí)，還有可能導(dǎo)致在含有有機(jī)化合物的層113中的絕緣擊穿并獲得導(dǎo)電性。這是因?yàn)殡妶?chǎng)趨向于集中在電極的端部，而在含有有機(jī)化合物的層中容易產(chǎn)生絕緣擊穿。在上述任何情況下，都可以存儲(chǔ)與“初始狀態(tài)”和“導(dǎo)電性改變之后的狀態(tài)”相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)值，因?yàn)橥ㄟ^電作用改變了導(dǎo)電性。注意，絕緣擊穿是指在施加到絕緣體的電壓超過某個(gè)限度時(shí)，該絕緣體在電氣上被破壞，失去絕緣性而流過電流的現(xiàn)象。含有有機(jī)化合物的層根據(jù)其材料有時(shí)不成為絕緣體，但即使將其看作絕緣體的情況下也產(chǎn)生相同的現(xiàn)象，因此也可以稱作在含有有機(jī)化合物的層中發(fā)生絕緣擊穿。
作為能夠適用于含有有機(jī)化合物的層113且可通過來自外部的電作用來改變其導(dǎo)電性的有機(jī)化合物，可以使用高空穴傳輸性的有機(jī)化合物或具有高電子傳輸性的有機(jī)化合物。
作為具有高空穴傳輸性的有機(jī)化合物，可以使用芳香胺基(即，具有苯環(huán)-氮鍵的)化合物，如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯(縮寫α-NPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]聯(lián)苯(縮寫TPD)、4，4’，4”-三[N，N-二苯基-氨基]-三苯胺(縮寫TDATA)、4，4’，4”-三[N(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(縮寫MTDATA)或者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DNTPD)，或者諸如酞菁(縮寫H2Pc)、銅酞菁(縮寫CuPc)或者氧釩酞菁(縮寫VOPc)之類的酞菁基化合物。在此描述的物質(zhì)主要為空穴遷移率為10-6cm2/Vs或更大的物質(zhì)。然而，也可以使用除上述物質(zhì)之外的物質(zhì)，只要該物質(zhì)的空穴傳輸性比電子傳輸性高。
此外，在將有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的混合層作為含有有機(jī)化合物的層而提供的情況下，優(yōu)選混合具有高空穴傳輸性的有機(jī)化合物和易于接收電子的無機(jī)化合物。通過采用上述含有有機(jī)化合物的層，在本來幾乎沒有固有載流子的有機(jī)化合物中產(chǎn)生了許多空穴載流子，并且該有機(jī)化合物呈現(xiàn)出非常好的空穴注入性和傳輸性。結(jié)果，含有有機(jī)化合物的層能夠獲得良好的導(dǎo)電性。
作為容易接收電子的無機(jī)化合物，可以采用周期表中屬于族4到族12中的任何一種過渡金屬的金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氧氮化物。具體地說，可采用諸如氧化鈦(TiOx)、氧化鋯(ZrOx)、氧化礬(VOx)、氧化鉬(MoOx)、氧化鎢(WOx)、氧化鉭(WOx)、氧化鉿(HfOx)、氧化鈮(NbOx)、氧化鈷(Cox)、氧化錸(ReOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鋅(ZnOx)、氧化鎳(NiOx)、氧化銅(CuOx)等。盡管給出了氧化物在此作為具體例子，當(dāng)然也可以使用它們的氮化物和氧氮化物。
作為具有高電子傳輸性的有機(jī)化合物，可采用由具有喹啉主鏈或苯并喹啉主鏈等的金屬絡(luò)合物構(gòu)成的材料，如三(8-喹啉醇合)鋁(縮寫Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)鋁(縮寫Almq3)、雙(10-羥基苯[h]-喹啉)鈹(縮寫B(tài)eBq2)，或雙(2-甲基-8-喹啉醇合)-4-苯基苯酚鹽-鋁(縮寫B(tài)Alq)。此外，可以采用具有唑基或噻唑基配體的金屬絡(luò)合物，如雙[2-(2-羥基苯基)苯并惡唑]鋅(縮寫Zn(BOX)2)或雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑]鋅(縮寫Zn(BTZ)2)。此外，除了金屬絡(luò)合物之外，可以采用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-特-丁基苯基)-1，3，4-惡二唑(縮寫PBD)、1，3-雙[5-(p-特-丁基苯基)-1，3，4-惡二唑-2-某基]苯(縮寫OXD-7)、3-(4-特-丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫TAZ)、3-(4-特-丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫p-EtTAZ)、紅菲繞啉(縮寫B(tài)Phen)、浴銅靈(bathocuproin)(縮寫B(tài)CP)等。在此描述的物質(zhì)主要為電子遷移率為10-6cm2/Vs或更大的物質(zhì)。然而，也可以使用除上述物質(zhì)之外的物質(zhì)，只要該物質(zhì)的電子傳輸性比空穴傳輸性高。
注意，在提供有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的混合層作為含有有機(jī)化合物的層的情況下，優(yōu)選混合具有高電子傳輸性的有機(jī)化合物和易于給予電子的無機(jī)化合物。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在本來幾乎沒有固有載流子的有機(jī)化合物中產(chǎn)生了許多電子載流子，并且該有機(jī)化合物呈現(xiàn)出非常好的電子注入性和傳輸性。結(jié)果，含有有機(jī)化合物的層能夠獲得良好的導(dǎo)電性。
作為容易給予電子的無機(jī)化合物，可以采用堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物、堿金屬氮化物、堿土金屬氮化物或稀土金屬氮化物。具體地說，可以使用氧化鋰(LiOx)、氧化鍶(SrOx)、氧化鋇(BaOx)、氧化鉺(ErOx)、氧化鈉(NaOx)、氮化鋰(LiNx)、氮化鎂(MgNx)、氮化鈣(CaNx)、氮化釔(YNx)、氮化鑭(LaNx)等。
此外，作為無機(jī)化合物，可以使用任何無機(jī)化合物，只要該無機(jī)化合物易于從有機(jī)化合物接收電子或該無機(jī)化合物易于將電子給予有機(jī)化合物，除了氧化鋁(AlOx)、氧化鎵(GaOx)、氧化硅(SiOx)、氧化鍺(GeOx)、氧化銦錫(ITO)等之外，可以使用各種金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氧氮化物。
此外，在含有有機(jī)化合物的層113由選自金屬氧化物和金屬氮化物的化合物以及具有高空穴傳輸性的化合物構(gòu)成的情況下，可以進(jìn)一步添加具有大的空間阻礙(具有不同于平面結(jié)構(gòu)的空間擴(kuò)展的結(jié)構(gòu))的化合物。作為具有大的空間阻礙的化合物，優(yōu)選5，6，11，12-四苯基并四苯(縮寫紅熒烯(rubrene))?；蛘撸梢允褂昧交?、t-叔丁基苝、9，10-二(苯基)蒽、香豆素545T等。此外，樹體結(jié)構(gòu)(dendrimer)等也是有效的。
此外，在由具有高電子傳輸性的有機(jī)化合物構(gòu)成的層和由具有高空穴傳輸性的有機(jī)化合物構(gòu)成的層之間設(shè)有發(fā)光物質(zhì)，諸如4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(縮寫DCJT)、4-(二氰基亞甲基)-2-tert-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃、呋喃西林、2，5-二氰基-1，4-雙[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯、N，N’-二甲基喹吖酮(縮寫DMQd)、香豆素6、香豆素545T、三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫Alq3)、9，9’-聯(lián)蒽、9，10-二苯基蒽(縮寫DPA)或9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA)、2，5，8，11-四-t-叔丁基苝(縮寫TBP)等。
含有有機(jī)化合物的層113可以由蒸發(fā)淀積法、電子束蒸發(fā)淀積法、濺射法、CVD法等形成。另外，含有有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的混合層可以通過同時(shí)淀積每種材料來形成，并且能夠通過組合相同類型的方法和不同類型的方法來形成，諸如采用熱阻蒸發(fā)淀積的共同蒸發(fā)淀積法、采用電子束蒸發(fā)淀積的共同蒸發(fā)淀積法、采用熱阻蒸發(fā)淀積和電子束蒸發(fā)淀積的共同蒸發(fā)淀積法、采用熱阻蒸發(fā)淀積和濺射的淀積或采用電子束蒸發(fā)淀積和濺射的淀積。
此外，作為用于形成含有有機(jī)化合物的層113的另一種方法，可以使用旋涂法、溶膠-凝膠法、印刷法、液滴噴射法(噴墨法和分配器法)等，或者也可使用上述方法和這些方法的組合。
含有有機(jī)化合物的層113具有使得存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性可以由來自外部的電作用來改變的膜厚。含有有機(jī)化合物的層113的典型膜厚為5nm到100nm，優(yōu)選為10nm到60nm。
如圖1A所示，含有有機(jī)化合物的層113與共同電極112的一個(gè)側(cè)面(錐形側(cè)面)相接觸。此外，與含有有機(jī)化合物的層113相接觸的共同電極112的側(cè)面相對(duì)的第一電極108的側(cè)面，也和含有有機(jī)化合物的層113相接觸。
此外，如圖1B和1C所示，可以將第五絕緣層114設(shè)置成將含有有機(jī)化合物的層113夾在它們之間。第五絕緣層114(也稱作隔壁114)形成為具有與襯底表面成垂直的高度為0.1μm到0.5μm的膜厚。如圖1B中所示，由于含有有機(jī)化合物的層113被第一電極108、共同電極112以及第五絕緣層114圍繞，所以也可以使用具有高流動(dòng)性的材料作為用于含有有機(jī)化合物的層113的有機(jī)材料。
在圖1B中，含有有機(jī)化合物的層113的頂部形狀為矩形，但是對(duì)該形狀沒有特定限制，也可以是正方形、橢圓形或圓形。含有有機(jī)化合物的層113的頂面形狀容易受到淀積法的左右。例如，當(dāng)在電阻加熱蒸發(fā)淀積法或電子束蒸發(fā)淀積法的情況下使用具有矩形開口的蒸發(fā)淀積掩模時(shí)，可以獲得具有矩形形狀的含有有機(jī)化合物的層113。這樣，當(dāng)為每個(gè)存儲(chǔ)單元分開形成含有有機(jī)化合物的層113時(shí)，可以降低相鄰存儲(chǔ)單元之間在水平方向上的電場(chǎng)影響。
為了減少制造步驟的數(shù)量，優(yōu)選使用相同的步驟、相同的材料來形成位線109、第一電極108、共同電極112。此外，為了以高精度控制位線109、第一電極108、共同電極112之間的距離，優(yōu)選的是使用相同的光掩模對(duì)位線109、第一電極108和共同電極112圖形化。
在同一絕緣層上形成的第一電極108和共同電極112之間的間隔距離Wb優(yōu)選為平行于襯底表面的0.1μm到0.05μm，更優(yōu)選為0.01μm或更小。另外，在包括構(gòu)成一對(duì)電極的第一電極108和共同電極112的截面中，電流路徑120的最短距離相當(dāng)于一對(duì)電極的間隔距離(Wb)。通過使第一電極108和共同電極112之間的距離變窄，可以較低的電壓進(jìn)行寫入。換言之，可以用低功耗進(jìn)行寫入。
另外，第一電極108及共同電極112的電極寬度的總和(Wa+Wc)優(yōu)選大于含有有機(jī)化合物的層113的寬度(Wx)。
用蒸發(fā)淀積法、濺射法、CVD法、印刷法、電鍍法、無電鍍法、液滴噴射法等形成字線(柵極線)105、位線109、第一電極108和共同電極112。本發(fā)明在將耐熱溫度低的材料用作含有有機(jī)化合物的層113的材料的情況下尤其有效。在本發(fā)明中，由于字線(柵極線)105、位線109、第一電極108和共同電極112在含有有機(jī)化合物的層113之前形成，因此形成電極以及布線的方法，尤其是沉積溫度不受特定限制，從而具有可以使用各種形成方法的優(yōu)點(diǎn)。
作為字線(柵極線)105、位線109、第一電極108和共同電極112的材料，使用高導(dǎo)電性的元素或化合物等。典型地，可以采用選自金(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)、鉭(Ta)等中的一種元素或含有多種上述元素的合金。作為含有多種上述元素的合金，例如，可以采用含有Al和Ti的合金、含有Al、Ti和C的合金、含有Al和Ni的合金、含有Al和C的合金、含有Al、Ni和C的合金、含有Al和Mo的合金等。
此外，通過使用互不相同的材料可以形成字線(柵極線)105、位線109、第一電極108和共同電極112。另外，字線(柵極線)105、位線109、第一電極108和共同電極112也可以采用互不相同的形成方法。
在圖形化的過程中，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)刻蝕條件，可以形成具有錐形側(cè)面的位線109、第一電極108及共同電極112。當(dāng)用相同的步驟形成位線109、第一電極108及共同電極112時(shí)，位線109、第一電極108及共同電極112具有相同的錐形形狀的側(cè)面。錐形形狀的側(cè)面是指電極或位線側(cè)面的截面與襯底的表面相傾斜。位線109、第一電極108及共同電極112的側(cè)面相對(duì)于襯底表面優(yōu)選具有10°或更大且小于85°的傾斜角(錐形角度)，更優(yōu)選為60°或更大至80°或更小。
在圖1A、1B和1C中示出的存儲(chǔ)器元件具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中電壓以與襯底表面成平行的方向施加到含有有機(jī)化合物的層113，通過使第一電極108和共同電極112之間的間隔距離變窄可以縮小存儲(chǔ)器元件的占有面積。
下文中，將說明在圖1A、1B和1C中示出的存儲(chǔ)器元件的制造方法的一個(gè)例子。
首先，在具有絕緣表面的襯底101上形成第一絕緣層102。
隨后，在第一絕緣層102上形成半導(dǎo)體層。通過使用光刻法等有選擇地刻蝕半導(dǎo)體層，形成半導(dǎo)體層103。然后，在半導(dǎo)體層103和第一絕緣層102上形成第二絕緣層104。接著，在第二絕緣層上形成導(dǎo)電層。通過使用光刻法等有選擇地刻蝕導(dǎo)電層，以形成字線(柵極線)105。然后，在字線(柵極線)105和第二絕緣層上形成第三絕緣層106。然后，在第三絕緣層106上形成第四絕緣層107。然后，通過使用光刻法等有選擇地刻蝕第二絕緣層、第三絕緣層及第四絕緣層，以形成到達(dá)半導(dǎo)體層103的開口。然后，在到達(dá)第四絕緣層107和半導(dǎo)體層103的開口上形成導(dǎo)電層。通過使用光刻法等有選擇地刻蝕導(dǎo)電層，以形成位線109、第一電極108、以及共同電極112。然后，在位線109、第一電極108、及共同電極112上形成絕緣層、用光蝕刻法等進(jìn)行蝕刻以形成第五絕緣層114。注意，當(dāng)使用印刷法或液滴噴射法時(shí)，可不用刻蝕來形成第二絕緣層104、第三絕緣層106、第四絕緣層107以及第五絕緣層114。
然后，通過使用液滴噴射法，將含有有機(jī)物的材料溶液滴注到由第一電極108、共同電極112和第五絕緣層114所包圍的區(qū)域。滴注含有有機(jī)物的材料溶液以至少填充第一電極108和共同電極112之間的空間。由于被第一電極108、共同電極112和第五絕緣層114圍繞，所滴注的含有有機(jī)物的材料溶液可被固定。然后，進(jìn)行烘焙以形成含有有機(jī)化合物的層113。
注意，在此示出了含有有機(jī)化合物的層113形成在不重疊于半導(dǎo)體層103的位置的例子，但含有有機(jī)化合物的層113的形成位置并不限制于此，含有有機(jī)化合物的層113可以形成在重疊于半導(dǎo)體層103或柵極線的位置，以實(shí)現(xiàn)縮小存儲(chǔ)元件的占有面積。
在圖1A和1B中示出的如上所述獲得的存儲(chǔ)器元件中，可以同時(shí)形成位線、將含有有機(jī)化合物的層113夾在中間的第一電極108以及共同電極112，如此可減少步驟。
實(shí)施方式2圖2A和2B示出了與圖1A、1B和1C的存儲(chǔ)器元件部分不同的存儲(chǔ)器元件的實(shí)例。圖2A是兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的截面圖，而圖2B是兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的俯視圖，沿圖2B的虛線E-F切割的截面對(duì)應(yīng)于圖2A。
在圖2A中，類似于圖1A，第一絕緣層202設(shè)置在具有絕緣表面的襯底201上，而半導(dǎo)體層203設(shè)置在第一絕緣層202上。第二絕緣層204設(shè)置在第一絕緣層202和半導(dǎo)體層203上，而字線(柵極線)205設(shè)置在第二絕緣層204上。第三絕緣層206設(shè)置在字線(柵極線)205上，而第四絕緣層207設(shè)置在第三絕緣層206上。位線209、第一電極208和共同電極212設(shè)置在第四絕緣層207上。通過使用相同的材料形成位線209、第一電極208和共同電極212。在第二絕緣層204、第三絕緣層206和第四絕緣層207中設(shè)置有到達(dá)半導(dǎo)體層203且左右成對(duì)的開口(接觸孔)。位線209和第一電極208分別被設(shè)置成覆蓋該開口。在同一層中，即在第四絕緣層207上設(shè)置位線209、第一電極208和共同電極212。
半導(dǎo)體層203、柵極線(字線)205、第一電極208和位線209構(gòu)成了晶體管。
在圖2A示出的存儲(chǔ)器元件中，含有有機(jī)化合物的層213接觸地覆蓋位線209的兩個(gè)側(cè)面、第一電極208的兩個(gè)側(cè)面和共同電極212的兩個(gè)側(cè)面。
另外，在包括構(gòu)成一對(duì)電極的第一電極208和共同電極212的截面中，電流路徑220的最短距離相當(dāng)于一對(duì)電極的間隔距離(Wb)。
此外，如圖2B所示，含有有機(jī)化合物的層213形成為帶形(也稱為線形)。另外，可以形成絕緣層(隔壁)以固定含有有機(jī)化合物的層213。在這種情況下，第五絕緣層214也用平行于含有有機(jī)化合物層213的帶形(也稱為線形)來形成。第五絕緣層214被形成為夾有含有有機(jī)化合物的層213。
在圖2B中，含有有機(jī)化合物的層213的寬度不受特定限制，含有有機(jī)化合物的層213的寬度也可以比第五絕緣層214的寬度寬。
在圖2B中示出的含有有機(jī)化合物的層213具有不同于圖1B中示出的含有有機(jī)化合物的層113的頂面形狀的結(jié)構(gòu)。在圖2A和2B中示出的存儲(chǔ)器元件具有可以使含有有機(jī)化合物的層213的寬度更寬的結(jié)構(gòu)，從而可以使在形成含有有機(jī)化合物的層213的過程中，位置偏離的容限范圍更寬。
另外，含有有機(jī)化合物的層213還設(shè)置在共同電極212和位線209之間，從而相鄰的共同電極212和位線209之間的間隔距離(Wd)設(shè)定為比第一電極和共同電極的間隔距離(Wb)更寬，具體地，優(yōu)選為2μm或更寬。當(dāng)間隔距離(Wd)等于或窄于間隔距離(Wb)的情況下，有可能在相鄰的共同電極212和位線209之間發(fā)生短路，而有可能發(fā)生向存儲(chǔ)器元件寫入等。因此，通過將間隔距離(Wd)設(shè)定為大于間隔距離(Wb)，可以防止錯(cuò)誤工作的產(chǎn)生。
此外，在圖2A示出的存儲(chǔ)器元件中，也可設(shè)置覆蓋第四絕緣層207、位線209、第一電極208、共同電極212以及含有有機(jī)化合物的層213的保護(hù)層。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1任意組合。
實(shí)施方式3圖3A和3B示出了與圖1A、1B和1C的存儲(chǔ)器元件部分不同的存儲(chǔ)器元件的實(shí)例。圖3A是兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的截面圖，而圖3B是兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的俯視圖，沿圖3B的虛線G-H切割的截面對(duì)應(yīng)于圖3A。
在圖3A中，類似于圖1A，第一絕緣層302設(shè)置在具有絕緣表面的襯底301上，而半導(dǎo)體層303設(shè)置在第一絕緣層302上。第二絕緣層304設(shè)置在第一絕緣層302和半導(dǎo)體層303上，而字線(柵極線)305設(shè)置在第二絕緣層304上。第三絕緣層306設(shè)置在字線(柵極線)305上，而第四絕緣層307設(shè)置在第三絕緣層306上。位線309、第一電極308和共同電極312設(shè)置在第四絕緣層307上。通過使用相同的材料形成位線309、第一電極308和共同電極312。在第二絕緣層304、第三絕緣層306和第四絕緣層307中設(shè)置有到達(dá)半導(dǎo)體層303且左右成對(duì)的合計(jì)六個(gè)開口(接觸孔)。位線309和第一電極308被設(shè)置成覆蓋這些開口。在同一層中，即在第四絕緣層307上設(shè)置位線309、第一電極308和共同電極312。而且，如圖3B所示，在第四絕緣層307上夾住含有有機(jī)化合物的層313地形成一對(duì)第五絕緣層(隔壁)314。
半導(dǎo)體層303、柵極線(字線)305、第一電極308和位線309構(gòu)成了晶體管。
在圖3A和3B示出的存儲(chǔ)器元件中，含有有機(jī)化合物的層313的形狀是不同于圖1A中示出的含有有機(jī)化合物的層113的截面形狀和頂面形狀的。圖1A示出了其中含有有機(jī)化合物的層113只和第一電極108及共同電極112的側(cè)面相接觸的例子，但是，在圖3A中，含有有機(jī)化合物的層313與第一電極308及共同電極312的側(cè)面和上表面的一部分(上端部分)相接觸。含有有機(jī)化合物的層313的上表面的形狀是至少一邊的長(zhǎng)度為Wx的矩形。
此外，在圖3A示出的存儲(chǔ)器元件中，也可設(shè)置覆蓋位線309、第一電極308、共同電極312以及含有有機(jī)化合物的層313的保護(hù)層。圖3A和圖3B所示的存儲(chǔ)器元件能夠確實(shí)地用含有有機(jī)化合物的層填充一對(duì)電極之間。由此，可以使所有的存儲(chǔ)器元件都具有均勻的電阻，并可以防止每個(gè)存儲(chǔ)器元件的一對(duì)電極之間的電阻不均勻。另外，當(dāng)使用光蝕刻法等通過蝕刻形成含有有機(jī)化合物的層313時(shí)，與圖1A至1C所示的結(jié)構(gòu)相比更容易進(jìn)行蝕刻。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?任意組合。
實(shí)施方式4圖4A和4B示出了與圖1A、1B和1C的存儲(chǔ)器元件部分不同的存儲(chǔ)器元件的實(shí)例。圖4A是兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的截面圖，而圖4B是兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的俯視圖，沿圖4B的虛線J-K切割的截面對(duì)應(yīng)于圖4A。
在圖4A中，類似于圖1A，第一絕緣層402設(shè)置在具有絕緣表面的襯底401上，而半導(dǎo)體層403設(shè)置在第一絕緣層402上。第二絕緣層404設(shè)置在第一絕緣層402和半導(dǎo)體層403上，而字線(柵極線)405設(shè)置在第二絕緣層404上。第三絕緣層406設(shè)置在字線(柵極線)405上，而第四絕緣層407設(shè)置在第三絕緣層406上。位線409、第一電極408和共同電極412設(shè)置在第四絕緣層407上。通過使用相同的材料形成位線409、第一電極408和共同電極412。在第二絕緣層404、第三絕緣層406和第四絕緣層407中設(shè)置有到達(dá)半導(dǎo)體層403且左右成對(duì)的開口(接觸孔)。位線409和第一電極408被設(shè)置成覆蓋該開口。在同一層中，即在第四絕緣層407上設(shè)置位線409、第一電極408和共同電極412。
半導(dǎo)體層403、柵極線(字線)405、第一電極408和位線409構(gòu)成了晶體管。
作為含有有機(jī)化合物的層413的材料，優(yōu)選使用易于固化的材料。通過使用易于固化的材料，不需要設(shè)置圖1B中示出的第五絕緣層114。此外，在用蒸發(fā)淀積掩模通過蒸發(fā)淀積法有選擇地形成含有有機(jī)化合物的層的情況下，也不需要設(shè)置圖1B中示出的第五絕緣層114。
在圖4A示出的存儲(chǔ)器元件中，含有有機(jī)化合物的層413接觸地覆蓋位線409的兩個(gè)側(cè)面、第一電極408的兩個(gè)側(cè)面和共同電極412的兩個(gè)側(cè)面。
此外，如圖4B所示，含有有機(jī)化合物的層413形成為帶形(也稱為線形)。另外，可以形成如圖1B中示出的一對(duì)第五絕緣層114。在這種情況下，第五絕緣層也用平行于含有有機(jī)化合物的層413的帶形(也稱為線形)來形成。
在圖4B示出的存儲(chǔ)器元件中，含有有機(jī)化合物的層413的上面形狀具有不同于圖1B中示出的含有有機(jī)化合物的層113的頂面形狀的結(jié)構(gòu)。在圖4A和4B中示出的存儲(chǔ)器元件具有可以使含有有機(jī)化合物的層413的寬度更寬的結(jié)構(gòu)，從而可以使在形成含有有機(jī)化合物的層413的過程中，位置偏離的容限范圍更寬。
此外，在圖4A示出的存儲(chǔ)器元件中，也可設(shè)置覆蓋第四絕緣層407、位線409、第一電極408、共同電極412以及含有有機(jī)化合物的層413的保護(hù)層。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞?任意組合。
實(shí)施方式5圖5A和5B示出了與圖1A、1B和1C的存儲(chǔ)器元件部分不同的存儲(chǔ)器元件的實(shí)例。圖5A是三個(gè)存儲(chǔ)器元件的截面圖，而圖5B是三個(gè)存儲(chǔ)器元件的俯視圖，沿圖5B的虛線L-M切割的截面對(duì)應(yīng)于圖5A。
在圖5A中，類似于圖1A，第一絕緣層502設(shè)置在具有絕緣表面的襯底501上，而半導(dǎo)體層503設(shè)置在第一絕緣層502上。
第二絕緣層504設(shè)置在第一絕緣層502和半導(dǎo)體層503上，而字線(柵極線)505設(shè)置在第二絕緣層504上。第三絕緣層506設(shè)置在字線(柵極線)505上，而第四絕緣層507設(shè)置在第三絕緣層506上。位線509和連接電極508設(shè)置在第四絕緣層507上。
通過使用相同的材料形成位線509以及連接電極508。在第二絕緣層504、第三絕緣層506和第四絕緣層507中設(shè)置有到達(dá)半導(dǎo)體層503且左右成對(duì)的開口(接觸孔)。位線509以及連接電極508被設(shè)置成覆蓋該開口。第五絕緣層510設(shè)置在第四絕緣層507、位線509以及連接電極508上。
第一電極511及共同電極(第二電極)512設(shè)置在第五絕緣層510上。通過使用相同的材料形成第一電極511及共同電極512。在第五絕緣層510中設(shè)置有到達(dá)連接電極508的開口(接觸孔)。第一電極511被設(shè)置成覆蓋該開口。亦即，第一電極511和共同電極512設(shè)置在同一絕緣層上。
半導(dǎo)體層503、柵極線(字線)505、連接電極508和位線509構(gòu)成了晶體管。
此外，如圖5B所示，將第六絕緣層(隔壁)514設(shè)置成將含有有機(jī)化合物的層513夾在它們之間。第六絕緣層514形成為具有與襯底表面成垂直方向的高度為0.1μm到0.5μm的膜厚。如圖5B中所示，由于含有有機(jī)化合物的層513被第一電極511、共同電極512以及第六絕緣層514圍繞，所以也可以使用具有高流動(dòng)性的材料作為用于含有有機(jī)化合物的層513的有機(jī)材料。
通過設(shè)置第五絕緣層510，可以與晶體管重疊地形成本實(shí)施方式的存儲(chǔ)器元件，從而可以實(shí)現(xiàn)元件的集成化。并且能夠減小相鄰的存儲(chǔ)器元件之間的距離，從而可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。
此外，在圖5A示出的存儲(chǔ)器元件中，也可設(shè)置覆蓋第五絕緣層510、第一電極511、共同電極512以及含有有機(jī)化合物的層513的保護(hù)層。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3或?qū)嵤┓绞?任意組合。
實(shí)施方式6圖6A和6B示出了與圖1A、1B和1C的存儲(chǔ)器元件部分不同的存儲(chǔ)器元件的實(shí)例。圖6A是存儲(chǔ)器元件的截面圖，而圖6B是對(duì)應(yīng)于圖6A的俯視圖。
在圖6A中，類似于圖1A，第一絕緣層1302設(shè)置在具有絕緣表面的襯底1301上，而半導(dǎo)體層1303設(shè)置在第一絕緣層1302上。第二絕緣層1304設(shè)置在第一絕緣層1302和半導(dǎo)體層1303上，而字線(柵極線)1305設(shè)置在第二絕緣層1304上。第三絕緣層1306設(shè)置在字線(柵極線)1305上。在第二絕緣層1304及第三絕緣層1306中設(shè)置有到達(dá)半導(dǎo)體層1303且左右成對(duì)的開口(接觸孔)。在第三絕緣層1306上位線1309以及連接電極1308被設(shè)置成覆蓋該開口。通過使用相同的材料形成位線1309以及連接電極1308。第四絕緣層1307設(shè)置在第三絕緣層1306、位線1309以及連接電極1308上。在第四絕緣層1307中設(shè)置有到達(dá)連接電極的開口(接觸孔)。在第四絕緣層1307上第一電極1311以及共同電極(第二電極)1312被設(shè)置成覆蓋該開口。
半導(dǎo)體層1303、柵極線(字線)1305、連接電極1308和位線1309構(gòu)成了晶體管1315。
在本實(shí)施方式中，可以?shī)A著第四絕緣層1307將存儲(chǔ)器元件和晶體管1315重疊。通過這樣，可以將含有有機(jī)化合物的層1313形成在晶體管1315的上方。因此，可以減小相鄰的存儲(chǔ)器元件之間的距離，從而可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。
在圖6A中，含有有機(jī)化合物的層1313連接于第一電極1311以及共同電極1312的側(cè)面。
此外，如圖6B所示，將一對(duì)第五絕緣層(隔壁)1314設(shè)置成將含有有機(jī)化合物的層1313夾在它們之間。一對(duì)第五絕緣層1314形成為具有與襯底表面成垂直方向的高度為0.1μm到0.5μm的膜厚。如圖6B中所示，由于含有有機(jī)化合物的層1313被第一電極1311、共同電極1312以及一對(duì)第五絕緣層1314圍繞，所以也可以使用具有高流動(dòng)性的材料作為用于含有有機(jī)化合物的層1313的有機(jī)材料。
此外，在圖6A示出的存儲(chǔ)器元件中，也可設(shè)置覆蓋第一電極1311、共同電極1312以及含有有機(jī)化合物的層1313的保護(hù)層。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3、實(shí)施方式4或?qū)嵤┓绞?任意組合。
實(shí)施方式7本實(shí)施方式將用圖7A和7B所示的等效電路說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
本實(shí)施方式中示出的存儲(chǔ)器器件的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子包括列解碼器801、行解碼器802、讀出電路804、寫入電路805、選擇器803和存儲(chǔ)器單元陣列822。存儲(chǔ)器單元陣列822包括位線Bm(1≤m≤x)、字線Wn(1≤n≤y)、在位線和字線的交叉點(diǎn)上的x×y個(gè)存儲(chǔ)器單元821。
存儲(chǔ)器單元821包括構(gòu)成位線Bx(1≤x≤m)的第一布線、構(gòu)成字線Wy(1≤y≤n)的第二布線、晶體管840、以及存儲(chǔ)器元件841。如實(shí)施方式1至6所示，存儲(chǔ)器元件841具有在水平布置的一對(duì)導(dǎo)電層之間夾有含有有機(jī)化合物的層的結(jié)構(gòu)。注意，在此所示的存儲(chǔ)器器件816的結(jié)構(gòu)僅僅是示例，也可以包括諸如感測(cè)放大器、輸出電路、緩沖器之類的其它電路，或也可以在位線驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置寫入電路。
列解碼器801接收用于指定存儲(chǔ)器單元陣列的列的地址信號(hào)，并將信號(hào)供給所指定的列的選擇器803。選擇器803接收列解碼器801的信號(hào)，并選擇指定的列的位線。行解碼器802接收用于指定存儲(chǔ)器單元陣列的行的地址信號(hào)，并選擇指定行的字線。通過上述操作，選擇了與地址信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)存儲(chǔ)器單元821。讀出電路804讀出所選擇的存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器元件的數(shù)據(jù)，并放大和輸出數(shù)據(jù)。寫入電路805產(chǎn)生寫入所需的電壓，并將該電壓施加給所選擇的存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器元件以進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入。
圖7B示出了本發(fā)明的存儲(chǔ)器器件所包括的寫入電路805的結(jié)構(gòu)。寫入電路805包括電壓產(chǎn)生電路811、時(shí)序控制電路812、開關(guān)SW0和SW1、以及輸出端子Pw。電壓產(chǎn)生電路811由升壓電路等構(gòu)成，并產(chǎn)生寫入所需的電壓V1，該電壓從輸出Pa輸出。時(shí)序控制電路812根據(jù)寫入控制信號(hào)(稱為WE)、數(shù)據(jù)信號(hào)(稱為DATA)、時(shí)鐘信號(hào)(稱為CLK)等產(chǎn)生分別控制開關(guān)SW0和SW1的信號(hào)S0和S1，并且由輸出P0和P1分別輸出信號(hào)。開關(guān)SW0控制接地的連接，而開關(guān)SW1控制與電壓產(chǎn)生電路811的輸出Pa的連接。通過利用這些開關(guān)的連接狀態(tài)，能夠轉(zhuǎn)換來自寫入電路的輸出Pw的輸出電壓Vwrite。
接下來，說明寫入操作，其中將存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性不發(fā)生變化的初始狀態(tài)設(shè)為“0”，而將存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性發(fā)生變化的短路狀態(tài)設(shè)為“1”。首先，輸入信號(hào)WE變?yōu)镠igh水平，已經(jīng)接收到指定列的地址信號(hào)的列解碼器801給出信號(hào)到指定列的選擇器803，而選擇器803將指定列的位線和寫入電路的輸出Pw電連接在一起。沒有被指定的位線處于非連接(稱為浮動(dòng))狀態(tài)。寫入電路的輸出電壓Vwrite為V1，而電壓V1被施加到指定列的位線。類似地，已經(jīng)接收到指定行的地址信號(hào)的行解碼器802將電壓V2施加到指定行的字線，而將0V施加到?jīng)]有被指定的字線。通過上述操作，選擇了與地址信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)存儲(chǔ)器元件841。此時(shí)，將0V施加給存儲(chǔ)器元件841的第二電極。
同時(shí)，通過接收High水平的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA，電壓產(chǎn)生電路811能夠產(chǎn)生電壓V1并從輸出Pa輸出電壓。時(shí)序控制電路812根據(jù)輸入信號(hào)WE、DATA、CLK、電源電位(VDD)等能夠產(chǎn)生分別控制開關(guān)SW0和SW1的信號(hào)S0＝Low和S1＝High，并且從輸出P0和P1分別輸出該信號(hào)。通過上述信號(hào)S0和S1，開關(guān)SW0變?yōu)閿嚅_、SW1變?yōu)榻油?，而寫入電?05能夠從輸出Pw輸出作為輸出電壓Vwrite的電壓V1。
在選中的存儲(chǔ)器元件中，利用上述操作，將電壓V2施加給字線，電壓V1施加給位線，而0V施加給第二電極。于是，薄膜晶體管的雜質(zhì)區(qū)域?qū)?，并將位線的電壓V1施加給存儲(chǔ)器元件的第一電極。結(jié)果，存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性被改變成短路狀態(tài)，“1”被寫入。
當(dāng)輸入信號(hào)WE轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ow水平(禁止寫入的低電壓)，所有字線為0V，而所有位線和存儲(chǔ)器元件的第二電極處于浮動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，時(shí)序控制電路812產(chǎn)生Low作為信號(hào)S0和S1，信號(hào)S0和S1從輸出P0和P1輸出。輸出Pw處于浮動(dòng)狀態(tài)。依照上述操作，結(jié)束“1”的寫入。
隨后，說明“0”的寫入。當(dāng)執(zhí)行“0”的寫入時(shí)，不改變存儲(chǔ)器元件的導(dǎo)電性，并且也沒有電壓施加給存儲(chǔ)器元件。換言之，通過保持初始狀態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)“0”寫入。首先，和“1”的寫入一樣，當(dāng)輸入信號(hào)WE變?yōu)镠igh水平(允許寫入的高電壓)時(shí)，已經(jīng)接收到指定列的地址信號(hào)的列解碼器801給出信號(hào)到指定列的選擇器803，而選擇器803將指定列的位線連接到寫入電路的輸出Pw。此時(shí)，沒有被指定的位線處于浮動(dòng)狀態(tài)。類似地，已經(jīng)接收到指定行的地址信號(hào)的行解碼器802將電壓V2施加到指定行的字線，而將0V施加到?jīng)]有被指定的字線。利用上述操作，選擇了與地址信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)存儲(chǔ)器元件807。此時(shí)，將0V施加給存儲(chǔ)器元件841的第二電極。
同時(shí)，通過接收Low水平的輸入信號(hào)DATA，時(shí)序控制電路812分別產(chǎn)生控制信號(hào)S0＝High和S1＝Low水平，并且從輸出P0和P1分別輸出該控制信號(hào)。利用該控制信號(hào)，開關(guān)SW0被導(dǎo)通并SW1被斷開，而從輸出Pw輸出作為輸出電壓Vwrite的0V。
在選中的存儲(chǔ)器元件中，利用上述操作，將電壓V2施加給字線，而0V施加給位線和共同電極(第二電極)。于是，電壓沒有施加給存儲(chǔ)器元件，導(dǎo)電性不變化，從而，保持著初始狀態(tài)“0”。
當(dāng)輸入信號(hào)WE轉(zhuǎn)到Low水平時(shí)，所有字線為0V，而所有位線和第二電極都處于浮動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)，時(shí)序控制電路812產(chǎn)生作為信號(hào)S0和S1的Lo，信號(hào)S0和S1分別從輸出P0和P1輸出，并且輸出Pwrite處于浮動(dòng)狀態(tài)。依照上述操作，結(jié)束“0”的寫入。
用這樣的方式，就可以進(jìn)行且結(jié)束“1”或“0”的寫入。
另外，存儲(chǔ)器單元陣列822在具有絕緣表面的襯底上包括多個(gè)用作開關(guān)元件的晶體管840以及連接到該晶體管840的存儲(chǔ)器元件841。
如圖7A和7B所示，存儲(chǔ)器單元821包括晶體管840和存儲(chǔ)器元件841。在本說明書的附圖中使用矩形表示存儲(chǔ)器元件821。晶體管840的柵極連接到字線，晶體管的一方的高濃度雜質(zhì)區(qū)域連接到位線，另一方的高濃度雜質(zhì)區(qū)域連接到存儲(chǔ)器元件841的第一電極。存儲(chǔ)器元件的第二電極與存儲(chǔ)器單元陣列中的所有存儲(chǔ)器元件的第二電極導(dǎo)通，當(dāng)存儲(chǔ)器器件工作時(shí)，即在進(jìn)行寫入或讀出時(shí)，施加恒定電壓。因此，有時(shí)在本說明書中將第二電極稱作共同電極。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3、實(shí)施方式4、實(shí)施方式5或?qū)嵤┓绞?任意組合。
實(shí)施方式8將參照?qǐng)D8說明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件1520具有數(shù)據(jù)的不接觸通信的功能，并包括電源電路1511、時(shí)鐘產(chǎn)生電路1512、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路1513、用于控制其它電路的控制電路1514、接口電路1515、存儲(chǔ)器電路1516、數(shù)據(jù)總線1517、天線(天線線圈)1518、傳感器1523a和傳感器電路1523b。
電源電路1511基于從天線1518輸入的交流信號(hào)產(chǎn)生要供給到半導(dǎo)體器件1520中的各個(gè)電路的各種電源。時(shí)鐘產(chǎn)生電路1512基于從天線1518輸入的交流信號(hào)產(chǎn)生要供給到半導(dǎo)體器件1520中的各個(gè)電路的各種時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路1513具有解調(diào)/調(diào)制與讀出器/寫入器1519進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)的功能。控制電路1514具有控制存儲(chǔ)器電路1516的功能。天線1518具有收發(fā)電波的功能。讀出器/寫入器1519控制其與半導(dǎo)體器件的通信，以及控制該通信的數(shù)據(jù)的處理。注意，半導(dǎo)體器件不限于上述結(jié)構(gòu)，例如，還可以設(shè)置其他要素諸如電源電壓的限制器電路和專門用于加密處理的硬件。
存儲(chǔ)器電路1516包括在實(shí)施方式1至6中示出的存儲(chǔ)器元件，在該存儲(chǔ)元件中，由來自外部的電作用而發(fā)生變化的含有有機(jī)化合物的層放置在一對(duì)導(dǎo)電層之間。注意，存儲(chǔ)器電路1516可以只包括含有有機(jī)化合物的層放置在一對(duì)導(dǎo)電層之間的存儲(chǔ)器元件，或者可以包括具有其它結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器電路。具有其它結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器電路相當(dāng)于例如，選自DRAM、SRAM、FeRAM、掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM和閃存存儲(chǔ)器中的一種或多種。
傳感器1523a由諸如電阻元件、電容耦合元件、電感耦合元件、光電元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電動(dòng)勢(shì)元件、晶體管、熱敏電阻或二極管之類的半導(dǎo)體元件形成。傳感器電路1523b檢測(cè)阻抗、電抗、電感、電壓或電流的變化，并執(zhí)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)以將信號(hào)輸出給控制電路1514。
本實(shí)施方式可以與實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3、實(shí)施方式4、實(shí)施方式5、實(shí)施方式6或?qū)嵤┓绞?任意組合。
實(shí)施方式9依照本發(fā)明，可以形成用作無線芯片的半導(dǎo)體器件。無線芯片可以被廣泛使用，例如，可以通過安裝在諸如紙幣、硬幣、證券、無記名債券、證書(諸如駕駛證或居留證等，見圖10A)、用于包裝的容器(包裝紙、瓶等，見圖10C)、記錄介質(zhì)(DVD、錄像帶等，見圖10B)、交通工具(自行車等，見圖10D)、個(gè)人所有物(包、眼鏡等)、食物、植物、動(dòng)物、人體、衣物、生活用品、諸如電子設(shè)備等商品、以及行李的行李標(biāo)簽(見圖10E和10F)等中來使用它。電子設(shè)備是指液晶顯示器件、EL顯示器件、電視機(jī)(也簡(jiǎn)稱為TV、TV接收機(jī)或電視接收機(jī))、蜂窩電話等等。
將本發(fā)明的半導(dǎo)體器件9210安裝在印刷襯底上，附著在表面，或?qū)⑵淝度雭韺⑵涔潭ㄔ谠撐矬w上。例如，將半導(dǎo)體器件嵌入在書的紙中或嵌入在由有機(jī)樹脂形成的包裝組件中以固定在每一物體上。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件9210而言，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了尺寸減小、形狀更薄和重量更輕，所以它在被固定在物體上之后不會(huì)有損該物體本身的外形設(shè)計(jì)。另外，通過在紙幣、硬幣、證券、無記名債券、證書等上提供根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件9210，可以提供認(rèn)證功能，并且通過利用此認(rèn)證功能，可以避免偽造。此外，通過在包裝用容器、記錄介質(zhì)、個(gè)人所有物、食物、衣物、生活用品、電子設(shè)備等上提供根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，諸如檢查系統(tǒng)的系統(tǒng)會(huì)更加有效。
隨后，參照附圖來說明安裝了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備的一個(gè)實(shí)例。在此示出的電子設(shè)備是蜂窩電話，它包括外殼2700和2706；面板2701；罩殼2702；印刷線路板2703；操作按鈕2704；以及電池2705(見圖9)。面板2701被可脫卸地裝在罩殼2702中，而罩殼2702被裝配到印刷線路板2703上。關(guān)于罩殼2702，根據(jù)裝入面板2701的電子設(shè)備，其形狀和大小可適當(dāng)改變。在印刷線路板2703上，安裝了多個(gè)封裝的半導(dǎo)體器件，并且作為其中之一，可以使用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。被安裝在印刷線路板2703上的多個(gè)半導(dǎo)體器件的每一個(gè)具有控制器、中央處理單元(CPUCentral Processing Unit)、存儲(chǔ)器、電源電路、音頻處理電路、收發(fā)電路等任何一個(gè)功能。
面板2701通過連接薄膜2708被固定在印刷線路板2703上。上述面板2701、罩殼2702和印刷線路板2703與操作按鈕2704和電池2705一起被裝在外殼2700和2706內(nèi)部。將面板2701中所包括的像素區(qū)域2709設(shè)置成使其從外殼2700上設(shè)置的孔隙處可視。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有體積小、形狀薄和重量輕的特征。通過這些效果，可有效地利用電子設(shè)備的外殼2700和2706內(nèi)部的有限空間。
此外，由于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器元件，在該結(jié)構(gòu)中，在一對(duì)導(dǎo)電層之間放置了根據(jù)來自外部的電作用而變化的含有有機(jī)化合物的層，所以可以提供使用了價(jià)格便宜的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。此外，由于能夠容易地高度集成根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，所以可以提供使用了具有大容量存儲(chǔ)器電路的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件所具有的存儲(chǔ)器元件，可以使用實(shí)施方式1至6所描述的存儲(chǔ)器元件。
此外，包括在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中的存儲(chǔ)器器件通過來自外部的電作用執(zhí)行數(shù)據(jù)的寫入，并且所具有的存儲(chǔ)器器件是非易失性的，還能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)的補(bǔ)寫。利用上述特征，可以防止由于改寫的偽造，并且可以補(bǔ)寫新的數(shù)據(jù)。因此，可以提供使用了實(shí)現(xiàn)了更高功能和更高附加價(jià)值的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
注意，外殼2700和2706作為蜂窩電話外觀形狀的一個(gè)例子示出，依照功能或用途可以將與本實(shí)施方式有關(guān)的電子設(shè)備改變?yōu)楦鞣N模式。
本實(shí)施方式可與實(shí)施方式1、實(shí)施方式2、實(shí)施方式3、實(shí)施方式4、實(shí)施方式5、實(shí)施方式6、實(shí)施方式7或?qū)嵤┓绞?任意組合。
本說明書根據(jù)2005年8月12日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)2005-234589而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括配置在具有絕緣表面的襯底上的開關(guān)元件；以及配置在所述襯底上且與所述開關(guān)元件電連接的存儲(chǔ)器元件，其中，所述存儲(chǔ)器元件包括第一電極、第二電極、以及在所述第一電極和所述第二電極之間的含有有機(jī)化合物的層，并且，所述第一電極、所述第二電極、以及所述含有有機(jī)化合物的層被形成在同一平面上，并且，電流從所述第一電極流到第二電極。
2.一種半導(dǎo)體器件，包括配置在具有絕緣表面的襯底上的開關(guān)元件；配置在所述襯底上且與所述開關(guān)元件電連接的存儲(chǔ)器元件；以及一對(duì)絕緣層，其中，所述存儲(chǔ)器元件包括第一電極、第二電極、以及在所述第一電極和所述第二電極之間的含有有機(jī)化合物的層，并且，所述第一電極、所述第二電極、以及所述含有有機(jī)化合物的層被形成在同一平面上，并且，電流從所述第一電極流到所述第二電極，并且，所述含有有機(jī)化合物的層被所述第一電極、所述第二電極和所述一對(duì)絕緣層包圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述一對(duì)絕緣層被配置成夾持所述含有有機(jī)化合物的層的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述存儲(chǔ)器元件是具有如下結(jié)構(gòu)的元件，即，在所述第一電極和所述第二電極之間形成電位差，并且，使所述含有有機(jī)化合物的層不可逆地從高電阻狀態(tài)改變到低電阻狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述存儲(chǔ)器元件是具有如下結(jié)構(gòu)的元件，即，在所述第一電極和所述第二電極之間形成電位差，并且，使所述含有有機(jī)化合物的層不可逆地從高電阻狀態(tài)改變到低電阻狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極和所述第二電極的寬度總和大于含有有機(jī)化合物的層的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極和所述第二電極的寬度總和大于含有有機(jī)化合物的層的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述開關(guān)元件的柵電極是字線。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述開關(guān)元件的柵電極是字線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述含有有機(jī)化合物的層的頂部形狀為矩形、橢圓形、圓形、或帶形。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述含有有機(jī)化合物的層的頂部形狀為矩形、橢圓形、圓形、或帶形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極和所述第二電極的側(cè)面具有錐形形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極和所述第二電極的側(cè)面具有錐形形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述開關(guān)元件是n溝道型薄膜晶體管。
15.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述開關(guān)元件是n溝道型薄膜晶體管。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述開關(guān)元件是p溝道型薄膜晶體管。
17.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述開關(guān)元件是p溝道型薄膜晶體管。
18.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成半導(dǎo)體層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的絕緣膜；在所述絕緣膜上的同一平面上形成一對(duì)電極，其中的一個(gè)電極電連接到所述半導(dǎo)體層；選擇性地在所述一對(duì)電極之間形成含有有機(jī)化合物的層。
19.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在具有絕緣表面的襯底上形成半導(dǎo)體層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的絕緣膜；在所述絕緣膜上的同一平面上形成一對(duì)電極，其中的一個(gè)電極電連接到所述半導(dǎo)體層；在所述絕緣膜上形成一對(duì)絕緣層；選擇性地與由所述一對(duì)電極和所述一對(duì)絕緣層包圍的區(qū)域重疊地形成含有有機(jī)化合物的層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述含有有機(jī)化合物的層的頂部形狀為矩形、橢圓形、圓形、或帶形。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述含有有機(jī)化合物的層的頂部形狀為矩形、橢圓形、圓形、或帶形。
全文摘要
通過在一對(duì)上、下電極之間提供有機(jī)化合物來形成存儲(chǔ)器元件。但是，當(dāng)在含有有機(jī)化合物的層上形成電極時(shí)，由于形成電極時(shí)的溫度有時(shí)會(huì)影響到含有有機(jī)化合物的層，所以形成電極的溫度受到限制。由于這種溫度的限制，電極的形成方法也受到限制。因此，會(huì)產(chǎn)生不能形成所期望的電極，且妨礙元件實(shí)現(xiàn)小型化的問題。本發(fā)明提供一種將存儲(chǔ)器元件以及開關(guān)元件配置在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體器件，其中，所述元件包括布置在同一平面上的第一電極、第二電極和含有有機(jī)化合物的層，并且，所述含有有機(jī)化合物的層被形成在所述第一電極和所述第二電極之間，并且，電流從所述第一電極流到所述第二電極，所述第一電極電連接到所述開關(guān)元件。
文檔編號(hào)H01L51/00GK1913170SQ20061011101
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者加藤清, 佐藤岳尚 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所