專利名稱：存儲裝置及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有使用有機化合物而形成的存儲元件的存儲裝置及半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體裝置被要求低成本地制造。因此，將有機化合物用于控制電路或存儲電路等的電子設(shè)備的開發(fā)正在廣泛地開展，并且正在進行作為發(fā)光元件的有機EL(電致發(fā)光)、有機TFT(薄膜晶體管)、有機半導(dǎo)體激光器等的開發(fā)。
另一方面，正在進行具有使用了有機化合物的存儲元件的存儲裝置的開發(fā)，并且提供了如下方法因發(fā)生存儲元件的內(nèi)部光而在存儲元件的有機化合物中引起相互作用，并引起化學(xué)變化而改變存儲元件內(nèi)的導(dǎo)電性，來進行數(shù)據(jù)寫入。具體地說，有如下例子的記載通過由內(nèi)部光的效應(yīng)引起的共軛分子的鏈分離來進行數(shù)據(jù)寫入；以及由光的效應(yīng)改善添加了的化學(xué)物種的化學(xué)反應(yīng)性，并沖擊單元內(nèi)的導(dǎo)電材料，降低本質(zhì)導(dǎo)電度(conductivity of bulk)，來進行數(shù)據(jù)寫入(例如專利文件1)。
專利文件1 特表2001-503183號公報(第10頁、第6圖)然而，在專利文件1所示的存儲裝置中，當(dāng)因內(nèi)部光的發(fā)生而對共軛分子進行鏈分離來進行數(shù)據(jù)寫入時，難以控制由鏈分離生成的生成物，導(dǎo)致了形成多個反應(yīng)生成物的情況。此外，當(dāng)因內(nèi)部光的發(fā)生而改善了化學(xué)反應(yīng)性的化學(xué)物種沖擊單元內(nèi)的導(dǎo)電材料而降低本質(zhì)導(dǎo)電度來進行數(shù)據(jù)寫入時，生成基(radical)而促使反應(yīng)。因此，難以控制停止反應(yīng)，其結(jié)果，難以形成任意的生成物。因這些結(jié)果而存在著一個問題就是不能控制寫入之后的存儲元件的導(dǎo)電性，并發(fā)生寫入結(jié)果的不均勻性，并且寫入成功率降低了。
此外，作為存儲裝置，可以舉出DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)、SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)、FeRAM(鐵電隨機存取存儲器)、掩模ROM(只讀存儲器)、EPROM(電可編程只讀存儲器)、EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)、閃速存儲器等。在上述存儲裝置中，DRAM和SRAM是易失性存儲裝置，即，若斷開電源，數(shù)據(jù)就擦除了，因此每次導(dǎo)通電源時需要進行數(shù)據(jù)寫入。FeRAM是非易失性存儲裝置，但是，由于使用包括鐵電體層的電容元件，所以制造工序增多了。掩模ROM具有簡單的結(jié)構(gòu)，但是，需要在制造工序中進行數(shù)據(jù)寫入，而不能進行追記。EPROM、EEPROM、以及閃速存儲器雖然是非易失性存儲裝置，但使用包括兩個柵電極的元件，因此導(dǎo)致了制造工序的增加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種寫入的可靠性高且價格低的半導(dǎo)體裝置。此外，本發(fā)明提供一種具有非易失性存儲元件的半導(dǎo)體裝置，其中，除了制造時能夠進行追記之外，并可以防止由改寫引起的偽造等。
本發(fā)明的存儲裝置所具有的存儲元件，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；以及包含有機化合物的層，該包含有機化合物的層形成在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，并具有能夠因電子和空穴的再結(jié)合能而成為激發(fā)狀態(tài)的光敏氧化還原劑、以及能夠因光敏氧化還原劑而引起反應(yīng)的基質(zhì)。
此外，也可以在包含有機化合物的層中，包括具有發(fā)光性的材料。
本發(fā)明的存儲裝置所具有的存儲元件，將電壓施加到第一導(dǎo)電層及第二導(dǎo)電層中，利用由空穴和電子的再結(jié)合帶來的再結(jié)合能或發(fā)光能，使光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)，并使用處于激發(fā)狀態(tài)的光敏氧化還原劑促使基質(zhì)的至少一部分的光敏氧化還原反應(yīng)，生成導(dǎo)電率與基質(zhì)不同的反應(yīng)生成物，來進行數(shù)據(jù)寫入。
因?qū)㈦妷菏┘拥酱鎯υ牡谝粚?dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中而產(chǎn)生的電子和空穴在選自光敏氧化還原劑、基質(zhì)、或具有發(fā)光性的材料中的一個或更多中進行再結(jié)合，并且因該再結(jié)合能、或因再結(jié)合而產(chǎn)生的發(fā)光能，而使光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)，并由成為了激發(fā)狀態(tài)的光敏氧化還原劑，使基質(zhì)的至少一部分引起光敏氧化還原反應(yīng)，來生成生成物。
此外，也可以通過層疊使用具有發(fā)光性的材料而形成的層和使用光敏氧化還原劑和基質(zhì)而形成的層，來形成包含有機化合物的層。
再者，在以發(fā)光元件的一方電極和存儲元件的一方電極作為共通電極的同時，并使用具有透光性的材料而形成所述共通電極，因此可以將在發(fā)光元件中發(fā)光的光照射到存儲元件的光敏氧化還原劑上，并可以使光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)。
此外，電荷注入層和電荷傳輸層中的至少一個，也可以形成在第一導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間。同樣地，電荷注入層和電荷傳輸層中的至少一個，也可以形成在第二導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間。在第一導(dǎo)電層用作陽極的情況下，空穴注入層和空穴傳輸層中的至少一個也可以形成在第一導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間。在第二導(dǎo)電層用作陰極的情況下，電子注入層和電子傳輸層中的至少一個也可以形成在第二導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間。
此外，在具有上述存儲裝置的半導(dǎo)體裝置中，也可以具有用作天線的導(dǎo)電層、以及電連接于導(dǎo)電層的晶體管。此外，也可以具有連接于第一導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層的二極管。
在上述半導(dǎo)體裝置中，存儲單元陣列和寫入電路形成在玻璃襯底或柔性襯底上，并也可以使用薄膜晶體管而形成寫入電路。
在上述半導(dǎo)體裝置中，存儲單元陣列和寫入電路形成在單晶半導(dǎo)體襯底上，并也可以使用場效應(yīng)晶體管而形成寫入電路。
再者，除了上述寫入電路以外，上述半導(dǎo)體裝置還可以具有讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路、控制電路、以及接口電路中的任何一個或更多。
作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的典型例子，可以舉出ID芯片、無線標(biāo)簽、RFID(射頻識別)標(biāo)簽、IC標(biāo)簽等為典型的無線芯片。
本發(fā)明的存儲元件，因電子和空穴的再結(jié)合能而激發(fā)光敏氧化還原劑，由該激發(fā)能促使基質(zhì)的光敏氧化還原反應(yīng)，并使反應(yīng)生成物產(chǎn)生了而使存儲元件的電阻變化，來進行數(shù)據(jù)寫入。因此，可以控制寫入，其結(jié)果，可以降低寫入的不均勻性。此外，還可以提高寫入成功率。
此外，可以實現(xiàn)存儲裝置及半導(dǎo)體裝置的小型化及高集成化，因為存儲元件本身發(fā)光，并可以利用該發(fā)光進行數(shù)據(jù)寫入，而不將用于寫入的光照射裝置提供在外部。此外，可以以高能效率進行寫入，因為可激發(fā)光敏氧化還原劑而不消耗在發(fā)光材料中發(fā)光的能。
此外，本發(fā)明的存儲裝置及半導(dǎo)體裝置，除了制造芯片的時候之外，能夠進行數(shù)據(jù)寫入(追記)，并且不可以改寫，因此可以獲得能夠防止由改寫引起的偽造的存儲裝置及半導(dǎo)體裝置。此外，本發(fā)明的存儲裝置及半導(dǎo)體裝置由于具有一對導(dǎo)電層之間夾有包含有機化合物的層的單純結(jié)構(gòu)的存儲元件，因此可以提供一種價格低的半導(dǎo)體裝置。


圖1A至1C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖2A至2C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖3A至3C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖4A至4C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖5A和5B是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖6A至6C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖7A和7B是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖8是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖9A至9C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖10A至10C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖11A至11C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖12A至12C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖13A至13C是說明本發(fā)明的存儲元件的剖視圖；圖14A至14C是說明本發(fā)明的存儲裝置的圖；圖15A至15D是說明本發(fā)明的存儲裝置的俯視圖及剖視圖；圖16A至16C是說明本發(fā)明的存儲裝置的圖；圖17A至17C是說明本發(fā)明的存儲裝置的俯視圖及剖視圖；圖18A和18B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的剖視圖；圖19A和19B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的剖視圖；圖20是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的剖視圖；圖21是說明存儲元件、電阻元件的電流電壓特性的圖；圖22A至22C是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的圖；圖23是說明具有本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的圖；圖24A至24F是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的圖；圖25A至25D是說明可以適合本發(fā)明的薄膜晶體管的剖視圖；圖26A至26C是說明可以適合本發(fā)明的發(fā)光元件的剖視圖；圖27A至27C是說明可以適合本發(fā)明的發(fā)光元件的剖視圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施方式。此外，本發(fā)明不局限于以下說明，本領(lǐng)域人員可以很容易地理解一個事實，就是其方式和詳細內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內(nèi)容中。在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在互不相同的附圖中，使用同一標(biāo)號表示同一部分。
此外，在實施方式中，參照模式圖說明存儲元件的結(jié)構(gòu)。因此，可能有一種情況就是存儲元件中的各結(jié)構(gòu)部件的大小、厚度、形狀與實際的存儲元件不同。
實施方式1本實施方式參照

本發(fā)明的存儲裝置所具有的存儲元件的結(jié)構(gòu)例子。
如圖1A至1C所示那樣，本實施方式的存儲元件是使用如下的層而形成的第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的包含有機化合物的層110、以及與包含有機化合物的層接觸的第二導(dǎo)電層103。包含有機化合物的層110具有能夠因電子和空穴的再結(jié)合能而成為激發(fā)狀態(tài)的光敏氧化還原劑106a、以及能夠因光敏氧化還原劑而引起反應(yīng)的基質(zhì)105。
借助于將第一導(dǎo)電層101的電位比第二導(dǎo)電層103為更高，使得電流流過，并且在包含有機化合物的層110中，空穴和電子再結(jié)合。因此，第一導(dǎo)電層101用作陽極，第二導(dǎo)電層103用作陰極。本實施方式表示在包含有機化合物的層110的光敏氧化還原劑106a中，空穴和電子再結(jié)合的例子。
作為第一導(dǎo)電層101，可以使用功函數(shù)在于3.5至5.5eV的范圍內(nèi)的材料。具體地說，除了透明電極如銦錫氧化物(ITO)、添加有硅的銦錫氧化物等以外，還可以使用鈦、鉬、鎢、鎳、金、鉑、銀、鋁、以及這些的合金等。尤其是鈦、鉬、鋁、或這些的合金是還常用于布線等的普遍金屬，因此，通過使用上述材料作為第一導(dǎo)電層101，可以提供一種廉價的存儲元件。
包含有機化合物的層110，具有基質(zhì)105、光敏氧化還原劑106a。
作為光敏氧化還原劑106a，可以舉出如下材料咯嗪環(huán)、葉綠素等在結(jié)構(gòu)內(nèi)具有在激發(fā)狀態(tài)下氧化還原能力為強的基的化合物，作為典型的，可以舉出光色素、咯嗪、光黃素、黃素單核苷酸、四亞甲基對苯二胺(tetramethyleneparaphenylene diamines)等。光敏氧化還原劑106a根據(jù)反應(yīng)條件或者與基質(zhì)105組合，而成為氧化劑或還原劑。
基質(zhì)105是因為光敏氧化還原反應(yīng)，具體地說，由醇的氧化、鏈烯等的氧化開裂、環(huán)化反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)等分解的化合物或者改變結(jié)構(gòu)的化合物，或者是因光敏氧化還原反應(yīng)而可以進行金屬的脫摻雜的化合物等。作為因為光敏氧化還原反應(yīng)，由醇的氧化、鏈烯等的氧化開裂、環(huán)化反應(yīng)或開環(huán)反應(yīng)等分解的化合物或者改變結(jié)構(gòu)的化合物的典型例子，可以舉出抗壞血酸、鳥苷、二苯并呋喃、11-順(cis)-3，4-脫二氫視黃醛di dehydroretinal、尿甙或胸腺嘧啶核苷等。
基質(zhì)105根據(jù)反應(yīng)條件或者與光敏氧化還原劑組合，而被氧化或還原。
此外，作為因光敏氧化還原反應(yīng)而可以進行金屬的脫摻雜的化合物，可以舉出具有中心金屬的富勒烯、葉綠素、酞菁、或氯高鐵血紅素等。作為中心金屬，可以舉出鋁(Al)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、釩(V)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、Ru(釕)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銦(In)、錫(Sn)、銫(Cs)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、金(Au)、鉛(Pb)、鉍(Bi)等。
可以使用與第一導(dǎo)電層101相同的材料形成第二導(dǎo)電層103。此外，也可以使用鋰、鎂、鈣、鋇等低功函數(shù)的金屬或這些的合金。
下面，將說明本實施方式的存儲元件的數(shù)據(jù)寫入。圖1A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103，而在雙方導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在包含有機化合物的層110的光敏氧化還原劑106a中空穴和電子再結(jié)合，因此，圖1B所示那樣，光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)106b。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a促進基質(zhì)105的至少一部分的反應(yīng)，其結(jié)果，圖1C所示那樣，生成生成物107。作為生成物的典型例子，可以舉出基質(zhì)被分解了的物質(zhì)、基質(zhì)結(jié)構(gòu)變化了的物質(zhì)、或進行了金屬的脫摻雜的物質(zhì)等。另一方面，激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑，回歸到激發(fā)狀態(tài)之前的光敏氧化還原劑106a。
在基質(zhì)被氧化的情況下，基質(zhì)105的生成物107成為氧化物，而在基質(zhì)被還原的情況下，基質(zhì)105的生成物107成為還原物，并且，生成物107具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層而生成生成物107，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。換言之，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而使包含有機化合物的層的光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)，并且，由該激發(fā)能引起基質(zhì)的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)而生成生成物。由因上述結(jié)果發(fā)生的存儲元件的電阻變化，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。此外，有一種情況就是由基質(zhì)的光敏氧化還原反應(yīng)引起發(fā)熱，并同時發(fā)生由該熱導(dǎo)致的層的形狀或膜厚的變化。因為這種變化，也可以由存儲元件的電阻變化實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
本實施方式的存儲裝置，由在光敏氧化還原劑中的電子和空穴的再結(jié)合能激發(fā)光敏氧化還原劑，并使該激發(fā)能引起特定的光敏氧化還原反應(yīng)而使存儲元件的電阻變化，來進行數(shù)據(jù)寫入。此時，可以控制反應(yīng)生成物。其結(jié)果，可以降低寫入的不均勻性，并且還可以提高寫入成功率。
實施方式2與實施方式1相比，本實施方式參照圖2A至2C說明如下存儲元件在包含在包含有機化合物的層中的基質(zhì)中發(fā)生空穴和電子的再結(jié)合。
本實施方式的存儲元件是使用如下的層而形成的第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的包含有機化合物的層110、以及與包含有機化合物的層接觸的第二導(dǎo)電層103。
在本實施方式中，包含有機化合物的層110，具有基質(zhì)105、以及光敏氧化還原劑106a。可以使用與實施方式1相同的材料形成第一導(dǎo)電層101、第二導(dǎo)電層103、基質(zhì)105、以及光敏氧化還原劑106a。
下面，將說明本實施方式的存儲元件的數(shù)據(jù)寫入。圖2A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而在雙方導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在包含有機化合物的層110的基質(zhì)105中空穴和電子再結(jié)合，而產(chǎn)生再結(jié)合能100b。
上述再結(jié)合能移動到光敏氧化還原劑106a中，因此，圖2B所示那樣，光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)106b。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a，促進基質(zhì)105的至少一部分的反應(yīng)，其結(jié)果，圖2C所示那樣，生成生成物107。生成物的典型例子與實施方式1的生成物107相同。
基質(zhì)的生成物107，具有與基質(zhì)108不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大所、或電阻減少等。因此，通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103使得電阻變化，可以進行數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
本實施方式的存儲元件，由在光敏氧化還原劑中的電子和空穴的再結(jié)合能，激發(fā)光敏氧化還原劑，并使該激發(fā)能引起特定的光敏氧化還原反應(yīng)，而使存儲元件的電阻變化，來進行數(shù)據(jù)寫入。此時，可以控制反應(yīng)生成物。其結(jié)果，可以降低寫入的不均勻性，并且還可以提高寫入成功率。
實施方式3與實施方式1和2相比，本實施方式參照

在包含有機化合物的層中具有發(fā)光材料的存儲元件的結(jié)構(gòu)例子。
本實施方式的存儲元件，是使用如下的層而形成的第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的包含有機化合物的層102、以及與包含有機化合物的層接觸的第二導(dǎo)電層103。
在本實施方式中，包含有機化合物的層102具有基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a、以及具有發(fā)光性的材料104?？梢允褂门c實施方式1相同的材料形成第一導(dǎo)電層101、第二導(dǎo)電層103、基質(zhì)105、以及光敏氧化還原劑106a。
作為具有發(fā)光性的材料104，不管發(fā)光量子效率怎么樣，只要是向光敏氧化還原劑的能移動效率高的有機化合物，即可。因此，可以適當(dāng)?shù)厥褂眠x自發(fā)光材料、空穴傳輸性材料、空穴注入性材料、電子傳輸性材料、以及電子注入性材料中的一個或更多的材料。這里，高發(fā)光量子效率的材料被稱為發(fā)光材料。
作為發(fā)光材料可以舉出如下材料例如，9，10-二(2-萘基)蒽(簡稱DNA)、2-tert-丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(簡稱t-BuDNA)、4，4’-雙(2，2-二苯乙烯基)聯(lián)苯(簡稱DPVBi)、香豆素30、香豆素6、香豆素545、香豆素545T、二萘嵌苯、紅熒烯、periflanthene、2，5，8，l1-四(tert-丁基)二萘嵌苯(簡稱TBP)、9，10-二苯蒽(簡稱DPA)、5，12-二苯并四苯、4-(二氰亞甲基)-2-甲基-6-[p-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(簡稱DCM1)、4-(二氰亞甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛尼定-9-基)次乙基]-4H-吡喃(簡稱DCM2)、4-(二氰亞甲基)-2，6-雙[p-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(簡稱BisDCM)等。此外，還可以使用雙[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶-N，C2](吡啶甲酸)銥(簡稱FIrpic)、雙{2-[3’，5’-雙(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2}(吡啶甲酸)銥(簡稱Ir(CF3ppy)2(pic))、三(2-苯基吡啶-N，C2)銥(簡稱Ir(ppy)3)、(乙酰丙酮)雙(2-苯基吡啶-N，C2)銥(簡稱Ir(ppy)2(acac))、(乙酰丙酮)雙[2-(2’-噻吩基)吡啶-N，C3]銥(簡稱Ir(thp)2(acac))、(乙酰丙酮)雙(2-苯喹啉-N，C2)銥(簡稱Ir(pq)2(acac))、(乙酰丙酮)雙[2-(2’-苯并噻吩基)吡啶-N，C3]銥(簡稱Ir(btp)2(acac))等可以發(fā)射磷光的化合物。
作為電子傳輸性材料可以舉出如下材料三(8-羥基喹啉)鋁(簡稱Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡稱Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉)鈹(簡稱BeBq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚(phenylphenolato))鋁(簡稱BAlq)、雙[2-(2’-羥基苯基)-benzoxazolato]鋅(簡稱Zn(BOX)2)、雙[2-(2’-羥基苯基)-benzothiazolato]鋅(簡稱(Zn(BTZ)2)、紅菲繞啉(簡稱BPhen)、浴銅靈(bathocuproin)(簡稱BCP)、2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-tert-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(簡稱PBD)、1，3-雙[5-(4-tert-丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(簡稱OXD-7)、2，2’，2’’-(1，3，5-benzenetriyl)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(簡稱TPBI)、3-(4-聯(lián)苯基)-4-苯基-5-(4-tert-丁基苯基)-1，2，4-三唑(簡稱TAZ)、3-(4-聯(lián)苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-tert-丁基苯基)-1，2，4-三唑(簡稱p-EtTAZ)等。但是，不局限于這些材料。
作為電子注入材料，除了上述電子傳輸性材料以外，經(jīng)常使用LiF、CsF等堿金屬鹵化物、堿土類鹵化物如CaF2、堿金屬氧化物如Li2O等那樣的絕緣體的厚度極為薄的層。此外，乙酰基丙酮酸鋰(lithium acetylacetonate(簡稱Li(acac)))或8-羥基喹啉-鋰(簡稱Liq)等堿金屬絡(luò)合物也是有效的。再者，也可以使用通過共蒸發(fā)沉積等混合上述電子傳輸性材料和Mg、Li、Cs等低功函數(shù)的金屬而形成的材料。
除了例如酞菁(簡稱H2Pc)、銅酞菁(簡稱CuPc)，釩氧酞菁(簡稱VOPc)以外，作為空穴傳輸性材料可以舉出如下材料4，4’，4”-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(簡稱TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯基氨基]三苯胺(簡稱MTDATA)、1，3，5-三[N，N-二(m-甲苯基)氨基]苯(簡稱m-MTDAB)、N，N’-二苯-N，N’-雙(3-甲基苯)-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(簡稱TPD)、4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱NPB)、4，4’-雙{N-[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基}聯(lián)苯(簡稱DNTPD)、4，4’雙[N-(4-聯(lián)苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱BBPB)、4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(簡稱TCTA)等。但是，不局限于這些材料。此外，在上述化合物中，TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、BBPB、TCTA等為典型的芳香胺化合物容易產(chǎn)生空穴，就是作為有機化合物很合適的化合物群。
作為空穴注入材料，酞菁類化合物是有效的，并可以使用酞菁(簡稱H2-Pc)、銅酞菁(簡稱Cu-Pc)、釩氧酞菁(簡稱VOPc)等。此外，還有對導(dǎo)電高分子化合物進行了化學(xué)摻雜的材料，并也可以使用摻雜有聚磺苯乙烯(簡稱PSS)的聚二氧乙基噻吩(簡稱PEDOT)或聚苯胺(簡稱PAni)等。此外，氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)或氧化鎳(NiOx)等無機半導(dǎo)體的薄膜、或氧化鋁(Al2O3)等無機絕緣體的超薄膜也是有效的。此外，也可以使用4，4’，4”-三(N，N-二苯-氨基)三苯胺(簡稱TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯)-N-苯基-氨基]-三苯胺(簡稱MTDATA)、N-N’-雙(3-甲基苯)-N，N’-二苯-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(簡稱TPD)、4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(簡稱α-NPD)、4，4’-雙[N-(4-(N，N-二-m-甲苯基)氨基)苯基-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱DNTPD)等芳香胺類化合物。再者，也可以將呈現(xiàn)受主性的物質(zhì)添加在這些空穴傳輸性材料和空穴注入性材料中，具體地說，也可以使用摻雜有作為受主的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基對醌二甲烷(簡稱F4-TCNQ)的VOPc、摻雜有作為受主的MoOx的α-NPD。
下面，將說明本實施方式的存儲元件的數(shù)據(jù)寫入。圖3A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而在雙方導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在包含有機化合物的層的具有發(fā)光性的材料104中，空穴和電子再結(jié)合。
具有發(fā)光性的材料的再結(jié)合能100b移動到光敏氧化還原劑106a中，因此，圖3B所示那樣，因為該再結(jié)合能，光敏氧化還原劑106a成為激發(fā)狀態(tài)106b，并且具有激發(fā)能。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a，促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖3C所示那樣，生成基質(zhì)105的至少一部分的生成物107。作為生成物的典型例子，可以舉出基質(zhì)被分解了的物質(zhì)、基質(zhì)結(jié)構(gòu)變化了的物質(zhì)、或從金屬絡(luò)合物中金屬脫摻雜了的物質(zhì)等。
基質(zhì)105的生成物107，具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層而生成生成物107，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。換言之，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103，并在具有發(fā)光性的材料104中使電子和空穴再結(jié)合，并且，將該再結(jié)合能移到光敏氧化還原劑中。其結(jié)果，光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)，并且由該激發(fā)能引起基質(zhì)的反應(yīng)而生成生成物，因此，存儲元件的電阻變化，并可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
本實施方式所示的具有包含有機化合物的層的存儲元件，其中該包含有機化合物的層包含具有發(fā)光性的材料、光敏氧化還原劑、以及基質(zhì)，可以控制為在具有發(fā)光性的材料中使電子和空穴再結(jié)合。因此，可以提高空穴和電子的再結(jié)合率。
實施方式4與實施方式1相比，本實施方式參照圖4A至7B說明如下存儲元件包含有機化合物的層具有使用發(fā)光材料而形成的第一層、以及使用基質(zhì)和光敏氧化還原劑而形成的第二層。
本實施方式的存儲元件，是使用如下的層而形成的第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的第一層111、與第一層111接觸的第二層112、以及與第二層112接觸的第二導(dǎo)電層103。這里，第一層111是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的，而第二層112是使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的。此外，可以使用與實施方式1至3相同的材料形成第一導(dǎo)電層101、第二導(dǎo)電層103、具有發(fā)光性的材料104、基質(zhì)105、以及光敏氧化還原劑106a。
這里，在使用具有發(fā)光性的材料104而形成的第一層111和用作陰極的第二導(dǎo)電層103之間，形成有使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的第二層112。因此，較佳地，第一層111用作空穴傳輸·注入層，而第二層112用作電子傳輸·注入層。因此，在本實施方式中，優(yōu)選使用選自實施方式3所示的空穴傳輸性材料及空穴注入性材料中的一個或更多形成具有發(fā)光性的材料104。此外，根據(jù)光敏氧化還原劑及基質(zhì)的混合比，第二層用作電子傳輸·注入層。
下面，將說明本實施方式的存儲元件的數(shù)據(jù)寫入。圖4A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而在雙方導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在第一層111中空穴和電子再結(jié)合而產(chǎn)生再結(jié)合能100b。將該再結(jié)合能移動到光敏氧化還原劑106a中，因此，圖4B所示那樣，光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)106b。此外，在第一層中空穴和電子再結(jié)合而發(fā)光的情況下，發(fā)光能照射到光敏氧化還原劑上，因此，光敏氧化還原劑106a成為激發(fā)狀態(tài)。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a，促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖4C所示那樣，生成生成物107。
基質(zhì)的生成物107具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。換言之，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而使電阻變化，來可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
此外，圖5A所示那樣，也可以在第二導(dǎo)電層103和第二層112之間，形成電子注入層113?？梢允褂萌缟纤龅碾娮幼⑷胄圆牧?，而形成電子注入層113。
再者，圖5B所示那樣，也可以在第二導(dǎo)電層103和第二層112之間形成電子注入層113的同時，在第一導(dǎo)電層101和第一層111之間形成空穴注入層115和空穴傳輸層114?？梢允褂萌缟纤龅目昭ㄗ⑷胄圆牧隙纬煽昭ㄗ⑷雽?15，而可以使用如上所述的空穴傳輸性材料而形成空穴傳輸層114。
此外，圖6A所示那樣，可以使用如下的層而形成存儲元件第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的第一層121、與第一層121接觸的第二層122、以及與第二層122接觸的第二導(dǎo)電層103。第二層122是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的?？梢允褂门c實施方式1至3相同的材料形成第一導(dǎo)電層101、第二導(dǎo)電層103、具有發(fā)光性的材料104、基質(zhì)105、以及光敏氧化還原劑106a。
這里，在使用具有發(fā)光性的材料104而形成的第二層122和用作陽極的第一導(dǎo)電層101之間，形成有使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的第一層121。因此，較佳地，第一層121用作空穴傳輸·注入層，而第二層用作電子傳輸·注入層。因此，這里，優(yōu)選使用選自實施方式3所示的電子傳輸性材料及電子注入性材料中的一個或更多形成具有發(fā)光性的材料104。此外，第一層121也可以具有發(fā)光材料。此外，根據(jù)光敏氧化還原劑及基質(zhì)的混合比，第二層122用作空穴傳輸·注入層。
此外，如圖7A所示那樣，也可以在第一導(dǎo)電層101和第一層121之間，形成空穴注入層115?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂萌缟纤龅目昭ㄗ⑷胄圆牧希纬煽昭ㄗ⑷雽?15。
再者，圖7B所示那樣，也可以在第一導(dǎo)電層101和第一層121之間，形成空穴注入層115的同時，在第二導(dǎo)電層103和第二層122之間，形成電子傳輸層123和電子注入層113。可以適當(dāng)?shù)厥褂萌缟纤龅碾娮幼⑷胄圆牧?，而形成電子注入?13，而可以使用如上所述的電子傳輸性材料，而形成電子傳輸層123。
寫入及讀出方法是與圖4A至4C所示的存儲元件相同的。具體地說，如圖6A和7A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而在雙方導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在第二層122中空穴和電子再結(jié)合。將該再結(jié)合能移動到第一層121的光敏氧化還原劑106a中，因此，圖6B和7B所示那樣，光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)106b。其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖6C和7C所示那樣，生成生成物107。
基質(zhì)的生成物107，具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。換言之，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而使電阻變化，來可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
此外，圖8所示那樣，可以使用如下的層而形成存儲元件第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的空穴注入層115、與空穴注入層115接觸的第一層121、與第一層121接觸的第二層124、與第二層124接觸的第三層125、與第三層接觸的電子注入層113、以及與電子注入層113接觸的第二導(dǎo)電層103。這里，第一層121是使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的，這里用作空穴傳輸·空穴注入層。第二層124是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的。第三層125是使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的，在這里，用作電子傳輸·電子注入層。
如本實施方式所示那樣，通過層疊使用具有發(fā)光性的材料而形成的層和具有基質(zhì)和光敏氧化還原劑的層，可以使經(jīng)過而不在具有基質(zhì)和光敏氧化還原劑的層中再結(jié)合的空穴或電子在使用具有發(fā)光性的材料而形成的層中再結(jié)合。因此，可以提高再結(jié)合率，其結(jié)果，可以容易進行存儲元件的寫入。
實施方式5本實施方式參照圖10A至10C和圖11A至11C說明如下存儲元件通過使用作為共通電極的具有透光性的導(dǎo)電層來連接發(fā)光元件部和存儲元件部，其中，該發(fā)光元件部具有使用具有發(fā)光性的材料而形成的包含有機化合物的層，而該存儲元件部具有使用光敏氧化還原劑和基質(zhì)而形成的包含有機化合物的層。在本實施方式中，以發(fā)光元件部的一方電極和存儲元件部的一方電極作為共通電極并使用具有透光性的材料而形成，以可以將在發(fā)光元件中發(fā)光的光照射到存儲元件的光敏氧化還原劑上，而使光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)。
本實施方式的存儲元件，是使用如下的層而形成的第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的第一層142、與第一層142接觸的具有透光性的導(dǎo)電層141、與具有透光性的導(dǎo)電層141接觸的第二層143、以及與第二層143接觸的第二導(dǎo)電層103。這里，第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層101接觸的第一層142、以及與第一層142接觸的具有透光性的導(dǎo)電層141用作發(fā)光元件部，而具有透光性的導(dǎo)電層141、與具有透光性的導(dǎo)電層141接觸的第二層143、以及與第二層143接觸的第二導(dǎo)電層103用作存儲元件部。
發(fā)光元件部的第一層142是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的，具體地說，優(yōu)選使用如下的層而形成的空穴注入層142a、空穴傳輸層142b、發(fā)光層142c、電子傳輸層142d、以及電子注入層142e。通過采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)將電壓施加到第一導(dǎo)電層101至第二導(dǎo)電層103時，在發(fā)光層142c中發(fā)生電子和空穴的再結(jié)合。
第二層143是使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的。
適當(dāng)?shù)厥褂肐TO、或包含硅的銦錫氧化物、包含2至20％的氧化鋅(ZnO)的氧化銦等形成具有透光性的導(dǎo)電層141。此外，是使用膜厚薄且能夠透光的(典型的為1至10nm)鈦、鉬、鎢、鎳、金、鉑、銀、鋁、鋰、鎂、鈣、鋇、以及這些的合金等而形成的。
下面，將說明本實施方式的存儲元件的數(shù)據(jù)寫入。圖10A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和具有透光性的導(dǎo)電層141，而在雙方導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在第一層142中空穴和電子再結(jié)合。因此，具有發(fā)光性的材料104發(fā)光，并且產(chǎn)生光能100c。
從具有發(fā)光性的材料104發(fā)射的光照射到第二層143的光敏氧化還原劑106a上，其結(jié)果，如10B所示那樣，由所述光能使光敏氧化還原劑106a成為激發(fā)狀態(tài)106b。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a，促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖10C所示那樣，生成生成物107。
基質(zhì)的生成物107具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。因此，通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而使電阻變化，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
此外，如圖11A所示那樣，也可以使用如下的層而形成存儲元件第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的第一層144、與第一層144接觸的具有透光性的導(dǎo)電層141、與具有透光性的導(dǎo)電層141接觸的第二層145、以及與第二層145接觸的第二導(dǎo)電層103。
這里，第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層接觸的第一層144、以及與第一層144接觸的具有透光性的導(dǎo)電層141用作存儲元件部，而具有透光性的導(dǎo)電層141、與具有透光性的導(dǎo)電層141接觸的第二層145、以及與第二層145接觸的第二導(dǎo)電層103用作發(fā)光元件部。此外，只要只對第二導(dǎo)電層103和具有透光性的導(dǎo)電層141施加電壓，即可。
第一層144是使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的。
作為發(fā)光元件的一部分的第一層145，是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的，具體地說，優(yōu)選使用如下的層而形成的空穴注入層145a、空穴傳輸層145b、發(fā)光層145c、電子傳輸層145d、以及電子注入層145e。通過采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)將電壓施加到第一導(dǎo)電層至第二導(dǎo)電層103時，在發(fā)光層145c中發(fā)生電子和空穴的再結(jié)合。
寫入及讀出方法是與圖10A至10C所示的存儲元件相同的。具體地說，如圖11A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而在所述導(dǎo)電層之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在第二層145中空穴和電子再結(jié)合，因此，具有發(fā)光性的材料104發(fā)光，并且產(chǎn)生光能100c。
從具有發(fā)光性的材料104發(fā)射的光，照射到第一層144的光敏氧化還原劑106a上，其結(jié)果，如圖11B所示那樣，由所述光能使光敏氧化還原劑106a成為激發(fā)狀態(tài)106b。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a，促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖11C所示那樣，生成生成物107。
基質(zhì)的生成物107，具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101和第二導(dǎo)電層103而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。因此，通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而使電阻變化，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取寫入之前的存儲元件的電阻和寫入之后的存儲元件的電阻的差異，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
本實施方式的存儲元件，通過使用作為共通電極的具有透光性的導(dǎo)電層來連接發(fā)光元件部和存儲元件部，其中，該發(fā)光元件部具有使用具有發(fā)光性的材料而形成的包含有機化合物的層，而該存儲元件部具有使用光敏氧化還原劑和基質(zhì)而形成的包含有機化合物的層。因此，可以將電壓分別施加到發(fā)光元件部和存儲元件部。這里，只要施加電壓并引起在發(fā)光元件部中的發(fā)光即可，因此可以容易產(chǎn)生當(dāng)空穴和電子再結(jié)合時所發(fā)生的能。因此，發(fā)光元件部不包含光敏氧化還原劑和基質(zhì)。因此，與實施方式4相比，可以以低電壓將數(shù)據(jù)寫入在存儲元件中。再者，可以實現(xiàn)存儲裝置及半導(dǎo)體裝置的小型化及高集成化，因為存儲元件本身發(fā)光，并可以利用該發(fā)光進行數(shù)據(jù)寫入，而不將用于寫入的光照射裝置提供在外部。
實施方式6下面說明實施方式5及圖10A至10C所示的使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的第二層143，并且實施方式5及圖11A至11C所示的使用基質(zhì)105和光敏氧化還原劑106a而形成的第一層144。
本實施方式的存儲元件，是使用如下的層向形成的第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層101接觸的第一層142、與第一層142接觸的具有透光性的導(dǎo)電層141、與具有透光性的導(dǎo)電層141接觸的第二層146、以及與第二層146接觸的第二導(dǎo)電層103。這里，第一層142是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的，而第二層143是使用基質(zhì)105、光敏氧化還原劑106a、以及具有發(fā)光性的材料147而形成的。
第一層142是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的，并且，具有與圖12A至12C相同的結(jié)構(gòu)。
下面，將說明本實施方式的存儲元件的數(shù)據(jù)寫入。圖12A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而在第一導(dǎo)電層101和具有透光性的導(dǎo)電層141之間及具有透光性的導(dǎo)電層141和第二導(dǎo)電層103之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在第一層142的具有發(fā)光性的材料104中空穴和電子再結(jié)合而使具有發(fā)光性的材料104發(fā)光的同時，也在第二層146的具有發(fā)光性的材料147中空穴和電子再結(jié)合而發(fā)光，因此，產(chǎn)生光能100c。
從具有發(fā)光性的材料104、147發(fā)射的光，照射到第二層146的光敏氧化還原劑106a上，其結(jié)果，如圖12B所示那樣，由所述光能使光敏氧化還原劑106a成為激發(fā)狀態(tài)106b，并且具有激發(fā)能100a。此外，在具有發(fā)光性的材料147與光敏氧化還原劑106a接觸的情況下，即使具有發(fā)光性的材料147不發(fā)光，再結(jié)合能也移動到光敏氧化還原劑106a中。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)能100a，促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖12C所示那樣，生成生成物107。
基質(zhì)的生成物107具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。因此，通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而使電阻變化，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取各存儲元件的電阻的差異，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。
此外，如圖13A所示那樣，也可以使用如下的層而形成存儲元件第一導(dǎo)電層101、與第一導(dǎo)電層101接觸的第一層148、與第一層148接觸的具有透光性的導(dǎo)電層141、與具有透光性的導(dǎo)電層141接觸的第二層145、以及與第二層145接觸的第二導(dǎo)電層103。這里，第一層148是使用基質(zhì)105、光敏氧化還原劑106a、以及具有發(fā)光性的材料149而形成的。此外，第二層145是使用具有發(fā)光性的材料104而形成的。
寫入及讀出方法，是與圖12A至12C所示的存儲元件相同的。具體地說，如圖13A所示那樣，將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而在第一導(dǎo)電層101和具有透光性的導(dǎo)電層141之間及具有透光性的導(dǎo)電層141和第二導(dǎo)電層103之間產(chǎn)生電位差，其結(jié)果，在第二層145的具有發(fā)光性的材料104中空穴和電子再結(jié)合而使具有發(fā)光性的材料104發(fā)光的同時，也在第一層148的具有發(fā)光性的材料147中空穴和電子再結(jié)合而發(fā)光，因此，產(chǎn)生光能100c。
從具有發(fā)光性的材料104、147發(fā)射的光，照射到第一層148的光敏氧化還原劑106a上，其結(jié)果，如圖13B所示那樣，由所述光能100c使光敏氧化還原劑106a成為激發(fā)狀態(tài)106b，并且具有激發(fā)能100a。此外，在具有發(fā)光性的材料147與光敏氧化還原劑106a接觸的情況下，即使具有發(fā)光性的材料147不發(fā)光，再結(jié)合能也移動到光敏氧化還原劑106a中。
其次，由激發(fā)狀態(tài)106b的光敏氧化還原劑的激發(fā)，能促進基質(zhì)105的反應(yīng)，其結(jié)果，圖13C所示那樣，生成生成物107。
基質(zhì)的生成物107，具有與基質(zhì)105不同的導(dǎo)電率。因此，將電壓施加到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層而生成生成物107，像實施方式1那樣，使得存儲元件的電阻變化。典型地，可以舉出引起絕緣化的電阻增大、或電阻減少等。因此，通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層101、具有透光性的導(dǎo)電層141、以及第二導(dǎo)電層103而使電阻變化，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入。
此外，在讀出存儲元件的數(shù)據(jù)的情況下，可以讀取各存儲元件的電阻的差異，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出。
本實施方式的存儲元件，通過使用作為共通電極的具有透光性的導(dǎo)電層來連接發(fā)光元件部和存儲元件部，其中，該發(fā)光元件部具有使用具有發(fā)光性的材料而形成的包含有機化合物的層，而該存儲元件部具有使用光敏氧化還原劑和基質(zhì)而形成的包含有機化合物的層。此外，存儲元件部的使用基質(zhì)和光敏氧化還原劑而形成的層也包括具有發(fā)光性的材料，并且，也在該層中，在具有發(fā)光性的材料中因再結(jié)合而產(chǎn)生的再結(jié)合能移動到光敏氧化還原劑106a中。因此，可以以更高的再結(jié)合能使光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)，其結(jié)果，可以以低電壓進行數(shù)據(jù)寫入的同時，也可以提高寫入成功率。再者，可以實現(xiàn)存儲裝置及半導(dǎo)體裝置的小型化及高集成化，因為存儲元件本身發(fā)光，并且可以利用該發(fā)光進行數(shù)據(jù)寫入，而不將用于寫入的光照射裝置提供在外部。
實施方式7在實施方式1至6所示的存儲元件中，也可以在第一導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間，提供使用無機化合物和有機化合物而形成的電荷傳輸層。此外，也可以在第二導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間，提供使用無機化合物和有機化合物而形成的電荷傳輸層。再者，也可以在第一導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間、以及在第二導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間，分別提供使用無機化合物和有機化合物而形成的電荷傳輸層。這里，雖然參照實施方式1進行說明，但是可以適用于實施方式2至6。
圖9A所示的存儲元件，在用作陽極的第一導(dǎo)電層101和包含有機化合物的層102之間形成有空穴傳輸層151?？昭▊鬏攲?51包含有機化合物、以及對有機化合物呈現(xiàn)電子接收性的無機化合物。通過將具有電子接收性的無機化合物混合在有機化合物中，在有機化合物中產(chǎn)生很多空穴，并且呈現(xiàn)極好的空穴注入性傳輸性。
由于在有機化合物中產(chǎn)生空穴，所以作為有機化合物適當(dāng)?shù)厥褂萌缟纤龅目昭▊鬏斝缘挠袡C化合物而形成的。此外，作為無機化合物，只要是從有機化合物中容易接收電子的材料，就可以使用任何材料，即，可以使用各種金屬氧化物或金屬氮化物，尤其是屬于元素周期表4族至12族的任一過渡金屬氧化物很合適，因為容易呈現(xiàn)電子接收性。具體地說，可以舉出氧化鈦、氧化鋯、氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、氧化錸、氧化釕、氧化鋅等。此外，在上述金屬氧化物中，尤其是屬于元素周期表4族至8族的任一過渡金屬氧化物是合適的一群，因為大多具有高電子接收性。尤其是氧化釩、氧化鉬、氧化鎢、氧化錸很合適，因為可以進行真空蒸發(fā)沉積并容易處理。
圖9B所示的存儲元件，在用作陰極的第二導(dǎo)電層103和包含有機化合物的層102之間，形成有電子傳輸層152。電子傳輸層152包含有機化合物、以及對有機化合物呈現(xiàn)電子供給性的無機化合物。通過將具有電子供給性的無機化合物混合在有機化合物中，在有機化合物中產(chǎn)生很多電子，并且呈現(xiàn)極好的電子注入性·傳輸性。
由于在有機化合物中產(chǎn)生電子，因此作為有機化合物適當(dāng)?shù)厥褂萌缟纤龅碾娮觽鬏斝缘挠袡C化合物而形成的。此外，作為無機化合物，只要是從有機化合物中容易供給電子的材料，就可以使用任何材料，即，可以使用各種金屬氧化物或金屬氮化物，尤其是堿金屬氧化物、堿土類金屬氧化物、稀土類金屬氧化物、堿金屬氮化物、堿土類金屬氮化物、稀土類金屬氮化物很合適，因為容易呈現(xiàn)電子供給性。具體地說，可以舉出氧化鋰、氧化鍶、氧化鋇、氧化鉺、氮化鋰、氮化鎂、氮化鈣、氮化釔、氮化鑭等。尤其是氧化鋰、氧化鋇、氮化鋰、氮化鎂、氮化鈣很合適，因為可以進行真空蒸發(fā)沉積并容易處理。
圖9C所示的存儲元件，在用作陽極的第一導(dǎo)電層101、以及包含有機化合物的層102之間，形成有空穴傳輸層151，并且在用作陰極的第二導(dǎo)電層103、以及包含有機化合物的層102之間，形成有電子傳輸層152。
也可以在空穴傳輸層151、以及包含有機化合物的層102之間，還使用上述具有空穴傳輸性的有機化合物而形成空穴傳輸層。此外，也可以在電子傳輸層152、以及包含有機化合物的層102之間，使用上述具有電子傳輸性的有機化合物而形成電子傳輸層。
如上所述那樣，通過在導(dǎo)電層和包含有機化合物的層之間提供使用有機化合物和無機化合物而形成的電荷傳輸層，也可以在存儲元件中獲得優(yōu)良導(dǎo)電性。因此，可以以比現(xiàn)有技術(shù)更低的電壓使電子和空穴再結(jié)合，并且可以以低耗電量進行數(shù)據(jù)寫入。
實施方式8本實施方式參照

具有上述實施方式所示的存儲元件的存儲裝置的結(jié)構(gòu)例子。更具體地說，表示存儲裝置的結(jié)構(gòu)為無源矩陣型的情況。
圖14A表示本實施方式的存儲裝置的一個結(jié)構(gòu)例子，它具有存儲單元21形成為矩陣狀的存儲單元陣列22；具有列解碼器26a、讀出電路26b和選擇器26c的位線驅(qū)動電路26；具有行解碼器24a和電平轉(zhuǎn)換器24b的字線驅(qū)動電路24；以及具有寫入電路等并與外部進行通訊的接口23。此外，這里表示的存儲裝置16的結(jié)構(gòu)只是一個例子，而可以具有其它電路如讀出放大器、輸出電路、緩沖器等，并且可以在位線驅(qū)動電路中提供寫入電路。
存儲單元21，具有構(gòu)成位線Bx(1≤x≤m)的第一導(dǎo)電層、構(gòu)成字線Wy(1≤y≤n)的第二導(dǎo)電層、以及包含有機化合物的層。包含有機化合物的層在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，形成為單層或疊層。
圖15A至15D表示存儲單元陣列22的俯視結(jié)構(gòu)和截面結(jié)構(gòu)的一個例子。圖15A表示存儲單元陣列22的俯視結(jié)構(gòu)，圖15B和15C相當(dāng)于沿著圖15A中的A-B間切斷的截面結(jié)構(gòu)，圖15D相當(dāng)于沿著圖15A中的C-D間切斷的截面結(jié)構(gòu)。在圖15A中省略了用作保護膜的絕緣層27。
在存儲單元陣列22中，存儲單元21形成為矩陣狀(參照圖15A)。存儲單元21具有存儲元件80(參照圖15B)。在襯底30上，存儲元件80具有沿著第一方向延伸的第一導(dǎo)電層31、覆蓋第一導(dǎo)電層31的包含有機化合物的層29、以及沿著第二方向延伸的第二導(dǎo)電層28，該第二方向與第一方向正交。此外，在這里，覆蓋第二導(dǎo)電層28地形成用作保護膜的絕緣層27。
可以將實施方式1至7所示的存儲元件適用于上述存儲元件80。
此外，在上述存儲元件中，也可以在與包含有機化合物的層29相反一側(cè)提供具有整流性的元件，其中間夾有第一導(dǎo)電層31。具有整流性的元件是指連接有柵電極和漏電極的晶體管、或二極管等。作為二極管的典型例子，可以舉出PN結(jié)二極管、具有PIN結(jié)的二極管、雪崩二極管等。此外，可以使用其它結(jié)構(gòu)的二極管。也可以在與包含有機化合物的層相反一側(cè)提供具有整流性的元件，其中間夾有第二導(dǎo)電層。此外，也可以在包含有機化合物的層29和第一導(dǎo)電層31之間提供具有整流性的元件。此外，也可以在包含有機化合物的層29和第二導(dǎo)電層28之間提供具有整流性的元件。同樣地，提供具有整流性的元件，使得電流僅朝一個方向流過，這減少了讀出錯誤，并改善了讀出邊際(margin)。
此外，也可以在具有絕緣性的襯底上形成薄膜晶體管(TFT)，并在其上形成存儲元件80，或者，也可以使用Si等半導(dǎo)體襯底或SOI襯底代替具有絕緣性的襯底而在襯底上形成場效應(yīng)晶體管(FET)，并在其上形成存儲元件80。此外，可以對使用單晶半導(dǎo)體而形成的晶體管進行精細加工，因此，可以實現(xiàn)高集成化的同時，也可以實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的小型化。此外，由于使用單晶半導(dǎo)體而形成的，所以能夠進行高速工作。此外，這里表示將存儲元件形成在薄膜晶體管上或場效應(yīng)晶體管上的例子，但是，也可以貼合存儲元件和薄膜晶體管或場效應(yīng)晶體管。在這種情況下，可以以互不同的步驟分別制造存儲元件部和薄膜晶體管或場效應(yīng)晶體管，然后，使用導(dǎo)電膜、各向異性導(dǎo)電粘合劑等貼合存儲元件部和薄膜晶體管或場效應(yīng)晶體管。此外，作為薄膜晶體管或場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)，只要是公知的結(jié)構(gòu)，就可以采用任何結(jié)構(gòu)。
當(dāng)考慮到各鄰近存儲元件之間的沿著橫向的電場時，可以在提供在每個存儲元件中的包含有機化合物的層之間，提供隔離壁(絕緣層)，以分離提供在每個存儲元件中的包含有機化合物的層。換言之，也可以在每個存儲單元中選擇性地提供包含有機化合物的層。
當(dāng)覆蓋第一導(dǎo)電層31地形成包含有機化合物的層29時，可以在第一導(dǎo)電層31之間，提供隔離壁(絕緣層)39，以防止由第一導(dǎo)電層31的凹凸引起的包含有機化合物的層29的破裂、或者防止產(chǎn)生每個存儲單元之間沿著橫向的電場的負面影響(圖15C)。在隔離壁(絕緣層)39的截面中，較佳的是隔離壁(絕緣層)39的側(cè)面相對于第一導(dǎo)電層31的表面有10至60°(包含10而不包含60)的梯度角，更較佳的是25至45°(包含25和45)的梯度角。再者，它優(yōu)選是彎曲的。然后，覆蓋第一導(dǎo)電層31和隔離壁(絕緣層39)地形成絕緣層32、包含有機化合物的層29、以及第二導(dǎo)電層28。
此外，代替隔離壁(絕緣層)39，也可以在襯底30上形成覆蓋沿著第一方向延伸的第一導(dǎo)電層31的一部分的層間絕緣層40a、以及形成在層間絕緣層上的隔離壁(絕緣層)40b(圖15D)。
根據(jù)每個存儲元件80，覆蓋第一導(dǎo)電層31的一部分的層間絕緣層40a具有開口部。此外，隔離壁(絕緣層)40b形成在層間絕緣層上沒具有開口部的區(qū)域。此外，隔離壁(絕緣層)40b，像第二導(dǎo)電層28那樣，沿著第二方向延伸。此外，關(guān)于隔離壁(絕緣層)40b，相對于層間絕緣層表面40a有95至135°(包含90和135)的梯度角。
隔離壁(絕緣層)40b是根據(jù)光刻法，并使用殘余未曝光部分的正型感光樹脂，并調(diào)整曝光量或顯影時間，以便更多的圖案下部被蝕刻而形成的。此外，隔離壁(絕緣層)40b的高度，被設(shè)定為高于包含有機化合物的層29和第二導(dǎo)電層28的厚度。其結(jié)果，只要通過在襯底30的整個面上蒸發(fā)沉積包含有機化合物的層29和第二導(dǎo)電層28的步驟，就可以形成被分離成多個電獨立的區(qū)域且沿著與第一導(dǎo)電層31的第一方向交叉的方向延伸的條狀的包含有機化合物的層29和第二導(dǎo)電層28。因此，可以減少步驟數(shù)。此外，包含有機化合物的層29a和導(dǎo)電層28a也形成在隔離壁(絕緣層)40b上，但是，它們與包含有機化合物的層29和第二導(dǎo)電層28分離。
下面，說明當(dāng)對存儲裝置進行數(shù)據(jù)寫入時的工作。這里，說明施加電壓而進行數(shù)據(jù)寫入的情況(參照圖14A至14C和圖15A至15D)。
在施加電壓而進行數(shù)據(jù)寫入的情況下，由行解碼器24a、列解碼器26a、選擇器26c選擇一個存儲單元21，然后，使用寫入電路對該存儲單元21進行數(shù)據(jù)寫入(參照圖14A)。將電壓施加到存儲單元的第一導(dǎo)電層31和第二導(dǎo)電層28之間，使得使用發(fā)光材料而形成的層發(fā)光。由該發(fā)光能使包含有機化合物的層中的光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)。此外，激發(fā)了的光敏氧化還原劑使基質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)，因此，生成化學(xué)生成物。其結(jié)果，存儲元件的電阻變化。
具有反應(yīng)生成物的存儲元件，與寫入之前的存儲元件相比，電阻變化。同樣地，通過施加電壓而利用兩個導(dǎo)電層之間的電阻變化進行數(shù)據(jù)寫入。例如，在將電壓還沒被施加的包含有機化合物的層設(shè)定為數(shù)據(jù)“0”的情況下，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)“1”時，將比較高電壓選擇性地施加到所希望的存儲元件的包含有機化合物的層中而使電阻變化。
接著，將說明當(dāng)從有機存儲器讀出數(shù)據(jù)時的工作(圖14B)。通過利用如下現(xiàn)象而進行數(shù)據(jù)讀出具有數(shù)據(jù)“0”的存儲單元和具有數(shù)據(jù)“1”的存儲單元分別具有互不同的構(gòu)成存儲單元的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的電特性。例如，將說明通過利用電阻的差異而進行讀出的方法，其中，將構(gòu)成具有數(shù)據(jù)“0”的存儲單元的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的實效電阻(以下只稱為存儲單元的電阻)在讀出電壓中設(shè)定為R0，并且將具有數(shù)據(jù)“1”的存儲單元的電阻在讀出電壓中設(shè)定為R1。此外，為R1＜R0。這里，讀出電路26b包括電阻元件46和讀出放大器47，電阻元件46具有電阻值Rr，并且為R1＜Rr＜R0。此外，讀出電路26b的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，它可以采用任何結(jié)構(gòu)。例如，可以使用晶體管48代替電阻元件46，或者也可以使用時鐘反相器49代替讀出放大器47(圖14C)。信號或反信號輸入到時鐘反相器49中，該信號或反信號當(dāng)進行讀出時成為Hi而當(dāng)不進行讀出時成為Lo。
數(shù)據(jù)讀出是如下由行解碼器24a、列解碼器26a及選擇器26c選擇存儲單元21。具體地說，由行解碼器24a將預(yù)定的電壓Vy施加到連接于存儲單元21的字線Wy。此外，由列解碼器26a和選擇器26c將連接于存儲單元21的位線Bx連接于讀出電路26b的端子P。其結(jié)果，端子P的電位Vp成為由電阻元件46(電阻值Rr)和存儲單元21(電阻值R0或R1)電阻分壓而被決定的值。因此，存儲單元21具有數(shù)據(jù)“0”的情況下，為Vp0＝Vy+(V0-Vy)×R0/(R0+Rr)。此外，存儲元件21具有數(shù)據(jù)“1”的情況下，為Vp1＝Vy+(V0-Vy)×R1/(R1+Rr)。其結(jié)果，在圖14A中選擇Vref并使它在于Vp0和Vp1之間，而在圖14B中選擇時鐘反相器的變化點并使它在于Vp0和Vp1之間，來以輸出電位為Vout并根據(jù)數(shù)據(jù)“0”/“1”輸出Lo/Hi(或Hi/Lo)，因此，可以進行讀出。
例如，以Vdd＝3V使讀出放大器47工作，為Vy＝0V、V0＝3V、Vref＝1.5V。若為R0/Rr＝Rr/R1＝9，在存儲單元的數(shù)據(jù)為“0”的情況下，為Vp0＝2.7V并輸出Hi作為Vout，而在存儲單元的數(shù)據(jù)為“1”的情況下，為Vp1＝0.3V并輸出Lo作為Vout。同樣地，可以進行存儲單元的讀出。
此外，在進行數(shù)據(jù)讀出的情況下，施加正向電壓。此外，也可以施加反向電壓。
根據(jù)上述方法，包含有機化合物的層29的電阻狀態(tài)，是通過利用電阻值的不同和電阻分壓而以電壓值讀取的。但是，也可以采用比較電流值的方法。這個方法利用如下現(xiàn)象例如，當(dāng)電壓沒施加到包含有機化合物的層中時的電流值Ia1和當(dāng)施加電壓而使兩個導(dǎo)電膜之間短路時的電阻值Ib1滿足Ia1＜Ib1。
在本實施方式中，將存儲元件的電阻值換為電壓的高低而進行讀取，但是，本發(fā)明可以實施而不局限于此。除了例如利用電阻值的差異以外，例如，還可以利用電流值的差異而進行讀出。此外，在存儲單元的電特性具有在數(shù)據(jù)“0”和“1”之間閾值電壓不同的二極管特性的情況下，也可以利用閾值電壓的差異而進行讀出。再者，也可以采用對位線進行預(yù)充電的方法。
實施方式9本實施方式將說明具有與上述實施方式8不同的結(jié)構(gòu)的存儲裝置。具體地說，表示存儲裝置的結(jié)構(gòu)為有源矩陣型的情況。
圖16A表示本實施方式所示的存儲裝置的一個結(jié)構(gòu)例子，它具有存儲單元221形成為矩陣狀的存儲單元陣列222；具有列解碼器226a、讀出電路226b和選擇器226c的位線驅(qū)動電路226；具有行解碼器224a和電平轉(zhuǎn)換器224b的字線驅(qū)動電路224；以及具有寫入電路等并與外部進行通訊的接口223。此外，這里，表示的存儲裝置216的結(jié)構(gòu)只是一個例子，而可以具有其它電路如讀出放大器、輸出電路、緩沖器等，并且可以在位線驅(qū)動電路中提供寫入電路。
存儲單元221，具有構(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240、以及存儲元件241。存儲元件241，具有在一對導(dǎo)電層之間夾有包含有機化合物的層的結(jié)構(gòu)。
其次，參照圖17A至17C說明具有上述結(jié)構(gòu)的存儲單元陣列222的俯視圖和剖視圖的一個例子。圖17A表示存儲單元陣列222的俯視圖的一個例子，圖17B表示沿著圖17A中的A-B間切斷的剖視圖。在圖17A中省略了形成在第一導(dǎo)電層243上的隔離壁(絕緣層)249、包含有機化合物的層244、以及第二導(dǎo)電層245。
在存儲單元陣列222中，多個存儲單元221形成為矩陣狀。此外，存儲單元221在具有絕緣表面的襯底230上具有用作開關(guān)元件的晶體管240和連接于該晶體管240的存儲元件241(參照圖17A和17B)。存儲元件241具有形成在絕緣層248上的第一導(dǎo)電層243、覆蓋第一導(dǎo)電層243和隔離壁(絕緣層)249的包含有機化合物的層244、以及第二導(dǎo)電層245。此外，形成有覆蓋第一導(dǎo)電層的一部分的隔離壁(絕緣層)249。此外，使用薄膜晶體管作為晶體管240。此外，覆蓋第二導(dǎo)電層245地形成用作保護膜的絕緣層236。
參照圖25A到25D，說明可以用于晶體管240的薄膜晶體管的一個方式。圖25A表示適當(dāng)?shù)厥褂庙敄艠O型薄膜晶體管的一個例子。在具有絕緣表面的襯底230上提供有絕緣層205，并且在絕緣層205上提供有薄膜晶體管。關(guān)于薄膜晶體管，在絕緣層205上提供有半導(dǎo)體層1302、以及可以用作柵極絕緣層的絕緣層1303。對應(yīng)于半導(dǎo)體層1302，在絕緣層1303上形成有柵電極1304，并且在其上提供有用作保護層的絕緣層1305、以及用作層間絕緣層的絕緣層248。此外，形成有分別連接到半導(dǎo)體層的源極區(qū)域和漏極區(qū)域的第一導(dǎo)電層243。此外，在其上還可以形成用作保護層的絕緣層。
半導(dǎo)體層1302，是使用具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體而形成的層，并且可以使用非單晶半導(dǎo)體或單晶半導(dǎo)體。特別地，優(yōu)選適當(dāng)?shù)厥褂猛ㄟ^激光照射而使非晶或微晶半導(dǎo)體結(jié)晶化了的結(jié)晶半導(dǎo)體、通過加熱處理而使它結(jié)晶化了的結(jié)晶半導(dǎo)體、通過組合加熱處理和激光照射而使它結(jié)晶化了的結(jié)晶半導(dǎo)體。在加熱處理中，可以適當(dāng)?shù)厥褂镁哂写龠M硅半導(dǎo)體結(jié)晶化的作用的鎳等金屬元素的結(jié)晶化法。
在通過激光照射來進行結(jié)晶化的情況下，可以通過照射連續(xù)振蕩激光，或者，通過照射重復(fù)頻率為10MHz或更高且脈沖寬度為1納秒或更短，較佳為1至100皮秒，的高重復(fù)頻率超短脈沖光，來可以進行結(jié)晶化并將結(jié)晶半導(dǎo)體熔融的熔融帶沿著該激光的照射方向連續(xù)移動。通過這種結(jié)晶化法，可以獲得具有大粒徑且晶界沿著一個方向延伸的結(jié)晶半導(dǎo)體。通過使載流子的漂移方向與晶界延伸的方向一致，可以提高晶體管中的場效應(yīng)遷移率。例如，可以實現(xiàn)400cm2/V·sec或更高。
在采用玻璃襯底的耐熱溫度(大約600℃)或更低的結(jié)晶化工藝來進行上述結(jié)晶化步驟的情況下，可以使用大面積的玻璃襯底。因此，在襯底中可以制造大量半導(dǎo)體裝置，從而可以實現(xiàn)低成本。
此外，也可以以玻璃襯底的耐熱溫度或更高的溫度加熱而進行結(jié)晶化步驟，來形成半導(dǎo)體層1302。典型地，使用石英襯底作為絕緣襯底，并以700℃或更高的溫度加熱非晶或微晶半導(dǎo)體來形成半導(dǎo)體層1302。其結(jié)果，可以形成高結(jié)晶性的半導(dǎo)體。因此，可以提供響應(yīng)速度或遷移率等特性良好且能夠進行高速工作的薄膜晶體管。
可以使用金屬或摻雜了一導(dǎo)電型的雜質(zhì)的多晶半導(dǎo)體來形成柵電極1304。當(dāng)使用金屬時，可以使用鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鋁(Al)等。并且，可以使用將上述金屬氮化的金屬氮化物?；蛘?，也可以是層疊由該金屬氮化物構(gòu)成的第一層和由該金屬構(gòu)成的第二層的這樣一種結(jié)構(gòu)。在采用層疊結(jié)構(gòu)的情況下，也可以將第一層的端部形成為比第二層的端部向外突出更多的形狀。此時，通過使用金屬氮化物作為第一層，可以將它作為阻擋金屬。換言之，可以防止第二層的金屬擴散到絕緣層1303或其下層的半導(dǎo)體層1302。
柵電極1304的側(cè)面，形成有側(cè)壁(側(cè)壁隔離)1308。側(cè)壁可以是在襯底上通過CVD法形成使用氧化硅而形成的絕緣層并通過RIE(Reactive ion etching反應(yīng)離子蝕刻)法對該絕緣層進行各向異性蝕刻而形成的。
組合半導(dǎo)體層1302、絕緣層1303、柵電極1304等而構(gòu)成的晶體管可以適當(dāng)?shù)厥褂脝温O結(jié)構(gòu)、LDD(低濃度漏極)結(jié)構(gòu)或柵極重疊漏極結(jié)構(gòu)等各種結(jié)構(gòu)。這里，表示具有LDD結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，其中，在側(cè)壁重疊的半導(dǎo)體層中形成有低濃度雜質(zhì)區(qū)域1310。此外，也可以適當(dāng)?shù)厥褂脝螙艠O結(jié)構(gòu)、串聯(lián)連接有等價上相同電位的柵極電壓被施加的晶體管的多柵極結(jié)構(gòu)、使用柵電極夾住半導(dǎo)體層上下的雙柵四極(dual-gate)結(jié)構(gòu)。
絕緣層248，是使用氧化硅及氧氮化硅等無機絕緣材料，或者使用丙烯樹脂及聚酰亞胺樹脂等有機絕緣材料而形成的。在采用涂敷法如旋轉(zhuǎn)涂敷或滾動涂敷等的情況下，在涂敷溶解在有機溶劑中的絕緣膜材料之后，也可以進行熱處理而形成絕緣層。例如，在涂敷而形成包含硅氧烷結(jié)合的膜之后，可以在200至400℃進行熱處理而形成絕緣層。通過將通過敷涂法而形成的絕緣層或通過回流而進行平整化了的絕緣層作為絕緣層248，就可以防止形成在該層上的布線破裂。此外，當(dāng)形成多層布線時，也可以有效地利用。
可以提供形成在絕緣層248上的第一導(dǎo)電層243，并使它與使用與柵電極1304相同的層而形成的布線交叉，形成有多層布線結(jié)構(gòu)。層疊多個具有與絕緣層248相同功能的絕緣層并在其層上形成布線，以可以形成多層布線結(jié)構(gòu)。優(yōu)選使用如下材料而形成用作布線的導(dǎo)電層243鈦(Ti)和鋁(Al)的疊層結(jié)構(gòu)、鉬(Mo)和鋁(Al)的疊層結(jié)構(gòu)等像鋁(Al)那樣的低電阻材料和使用鈦(Ti)或鉬(Mo)等高熔點金屬材料的阻擋金屬的組合。
圖25B表示適當(dāng)?shù)厥褂玫讝艠O型薄膜晶體管的一個例子。在具有絕緣表面的襯底230上形成有絕緣層205，并在其上提供有薄膜晶體管。在薄膜晶體管中，提供有柵電極1304、用作柵極絕緣層的絕緣層1303、半導(dǎo)體層1302、溝道保護層1309、用作保護層的絕緣層1305、以及用作層間絕緣層的絕緣層248。再者，在其上還可以形成用作保護層的絕緣層。用作布線的導(dǎo)電層243可以形成在絕緣層1305的層上或絕緣層248的層上。此外，在采用底柵極型薄膜晶體管的情況下，不需要形成絕緣層205。
此外，當(dāng)具有絕緣表面的襯底230是具有柔性的襯底時，與非柔性襯底如玻璃襯底等相比，其耐熱溫度更低。因此，優(yōu)選使用有機半導(dǎo)體形成薄膜晶體管。
這里，參照圖25C和25D說明使用有機半導(dǎo)體的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)。圖25C表示適當(dāng)?shù)厥褂媒诲e型有機半導(dǎo)體晶體管的一個例子。在具有柔性的襯底1401上提供有有機半導(dǎo)體晶體管。在該有機半導(dǎo)體晶體管中，形成有柵電極1402、用作柵極絕緣膜的絕緣層1403、與柵電極和用作柵極絕緣膜的絕緣層重疊的半導(dǎo)體層1404、以及連接到半導(dǎo)體層1404的用作布線的導(dǎo)電層243。此外，半導(dǎo)體層與用作柵極絕緣膜的絕緣層1403及用作布線的導(dǎo)電層243接觸。
可以使用與柵電極1304相同的材料和方法，來形成柵電極1402。此外，可以使用液滴噴出法并進行干燥·焙燒，來形成柵電極1402。此外，可以通過印刷法在具有柔性的襯底上印刷包含微粒子的膠并進行干燥·焙燒，來形成柵電極1402。作為微粒子的典型例子，也可以舉出以如下材料中的任何一個為主成分的微粒子金；銅；金和銀的合金；金和銅的合金；銀和銅的合金；以及，金和銀和銅的合金。此外，也可以使用以導(dǎo)電氧化物如銦錫氧化物(ITO)等為主成分的微粒子。
可以使用與絕緣層1303相同的材料和方法，來形成用作柵極絕緣膜的絕緣層1403。此外，在涂敷溶解在有機溶劑中的絕緣膜材料之后，進行熱處理而形成絕緣層的情況下，在熱處理溫度低于具有柔性的襯底的耐熱溫度的狀態(tài)下進行熱處理。
作為有機半導(dǎo)體晶體管的半導(dǎo)體層1404的材料，可以舉出多環(huán)芳香化合物、共軛雙結(jié)合類化合物、酞菁、電荷轉(zhuǎn)移型絡(luò)合物等。例如，可以使用蒽、并四苯、并五苯、6T(六噻吩)、TCNQ(四氰基對醌二甲烷)、PTCDA(二萘嵌苯羧酸無水化合物)、NTCDA(萘羧酸無水化合物)等等。此外，作為有機半導(dǎo)體晶體管的半導(dǎo)體層1404的材料，可以舉出有機高分子化合物等的π共軛類高分子、碳納米管、聚乙烯吡啶、酞菁金屬絡(luò)合物等。特別地，優(yōu)選使用作為骨架由共軛雙結(jié)合構(gòu)成的π共軛類高分子的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚伸噻吩(polythienylene)、聚噻吩衍生物、聚(3-烷基噻吩)、聚對苯撐衍生物或聚對苯撐乙烯衍生物等。
此外，作為形成有機半導(dǎo)體晶體管的半導(dǎo)體層的方法，只要使用在襯底上可以形成厚度均勻的膜的方法，即可。理想地，將其厚度設(shè)定為1至1000nm(包含1和1000)，優(yōu)選為10至100nm(包含10和100)。作為具體方法，可以使用蒸發(fā)沉積法、涂敷法、旋轉(zhuǎn)涂敷法、溶液澆鑄法、浸漬法、絲網(wǎng)印刷法、滾動涂敷法或液滴噴出法。
圖25D表示適當(dāng)?shù)厥褂霉裁嫘陀袡C半導(dǎo)體晶體管的一個例子。在具有柔性的襯底1401上提供有機半導(dǎo)體晶體管。在有機半導(dǎo)體晶體管中，形成有柵電極1402、用作柵極絕緣膜的絕緣層1403、用作布線的導(dǎo)電層243、以及與柵電極和用作柵極絕緣層的絕緣層重疊的半導(dǎo)體層1404。此外，用作布線的導(dǎo)電層243與用作柵極絕緣層的絕緣層和半導(dǎo)體層接觸。
此外，只要是可以用作開關(guān)元件的薄膜晶體管或有機半導(dǎo)體晶體管，就可以采用任何結(jié)構(gòu)。
此外，也可以使用單晶襯底或SOI襯底形成晶體管，并在其上提供存儲元件。使用如下方法而形成SOI襯底，即可貼合片(wafer)的方法；稱為SIMOX的方法，其中，通過將氧離子植入Si襯底中來在內(nèi)部形成絕緣層。這里，圖17C所示那樣，存儲元件241連接于形成在單晶半導(dǎo)體襯底260上的場效應(yīng)晶體管262。此外，覆蓋場效應(yīng)晶體管262的布線地形成絕緣層250，并在該絕緣層250上提供有存儲元件241。
由于這種使用單晶半導(dǎo)體而形成的晶體管具有響應(yīng)速度或遷移率等的良好特性，因此可提供能夠進行高速工作的晶體管。此外，晶體管的特性不均勻性為小，因此，可以提供實現(xiàn)高可靠性的半導(dǎo)體裝置。
存儲元件241，具有形成在絕緣層250上的第一導(dǎo)電層264、覆蓋第一導(dǎo)電層243和隔離壁(絕緣層)249的包含有機化合物的層244、以及第二導(dǎo)電層245。此外，形成有覆蓋第一導(dǎo)電層的一部分的隔離壁(絕緣層)249。
同樣地，通過形成絕緣層250而形成存儲元件241，可以自由地配置第一導(dǎo)電層264。換言之，在圖17A和17B所示的結(jié)構(gòu)中，需要提供存儲元件241并將它形成在除了晶體管240的布線以外的區(qū)域，但是，通過采用上述結(jié)構(gòu)，例如可以在形成在具有晶體管的層251中的晶體管262上方形成存儲元件241。其結(jié)果，可以使存儲裝置216更高集成化。
在圖17B和17C所示的結(jié)構(gòu)中，雖然表示將包含有機化合物的層244形成在襯底的整個面上的例子，但是，也可以只在各存儲單元中選擇性地形成包含有機化合物的層244。在這種情況下，通過使用液滴噴出法等噴出有機化合物并進行焙燒而選擇性地形成包含有機化合物的層，可以提高材料的使用效率。
第一導(dǎo)電層243、264和第二導(dǎo)電層245的材料和形成方法，可以使用上述實施方式1所示的材料和形成方法的任何一個。
此外，可以使用與上述實施方式1所示的包含有機化合物的層29相同的材料和形成方法，來形成包含有機化合物的層244。
此外，也可以在各第一導(dǎo)電層243、264與包含有機化合物的層244之間，提供具有整流性的元件。具有整流特性的元件是指連接有柵電極和漏電極的晶體管，或二極管。此外，也可以在包含有機化合物的層244和第二導(dǎo)電層245之間提供具有整流性的元件。
此外，在具有絕緣表面的襯底230上設(shè)置剝離層，并在剝離層上提供具有晶體管的層253和存儲元件241之后，也可以從剝離層剝離具有晶體管的層253和存儲元件241，并將有晶體管的層253和存儲元件241中間夾粘合層462地貼合到襯底461上(參照圖20)。作為剝離方法，可以使用如下方法(1)在具有絕緣表面的襯底和具有晶體管的層之間提供金屬氧化物層作為剝離層，并且進行結(jié)晶化而使該金屬氧化物層弱化，然后使用物理方法而剝離該具有晶體管的層；(2)在具有絕緣表面的襯底和具有晶體管的層之間提供包含氫的非晶硅膜作為剝離層，然后通過激光照射釋放非晶硅膜的氫氣來剝離具有高耐熱性的襯底，或者形成非晶硅膜作為剝離層，并除去該非晶硅膜來剝離該具有晶體管的層；(3)機械地消除形成有具有晶體管的層的具有高耐熱性的襯底，或者通過使用溶液或NF3、BrF3或ClF3等氟化鹵氣體的蝕刻來進行除去；(4)在具有絕緣表面的襯底和具有晶體管的層之間提供金屬層和金屬氧化物層作為剝離層，并且進行結(jié)晶化而使該金屬氧化物層弱化，接著使用溶液或NF3、BrF3、ClF3等氟化鹵氣體來進行蝕刻而除去金屬層的一部分，然后對被弱化了的金屬氧化物層進行物理剝離等等。
此外，作為襯底461，使用實施方式1所示的襯底30所示的柔性襯底、具有熱塑性樹脂層的膜、由纖維材料構(gòu)成的紙等，來可以謀求存儲裝置的小型化、薄型化、以及輕量化。
下面，說明當(dāng)對存儲裝置216進行數(shù)據(jù)寫入時的工作(圖16A至16C)。
在施加電壓而進行數(shù)據(jù)寫入的情況下，由行解碼器224a、列解碼器226a、選擇器226c選擇一個存儲單元221，然后，使用寫入電路對該存儲單元221進行數(shù)據(jù)寫入(參照圖16A)。將電壓施加到存儲單元的第一導(dǎo)電層243和第二導(dǎo)電層245之間，使得使用發(fā)光材料而形成的層發(fā)光。該發(fā)光能使包含有機化合物的層中的光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)。此外，激發(fā)了的光敏氧化還原劑使基質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)，因此，生成化學(xué)生成物。其結(jié)果，存儲元件的電阻變化。
具有反應(yīng)生成物的存儲元件，與寫入之前的存儲元件相比，電阻變化。同樣地，通過施加電壓而利用兩個導(dǎo)電層之間的電阻變化進行數(shù)據(jù)寫入。例如，在將電壓還沒被施加的包含有機化合物的層設(shè)定為數(shù)據(jù)“0”的情況下，當(dāng)寫入數(shù)據(jù)“1”時，將比較高電壓選擇性地施加到所希望的存儲元件的包含有機化合物的層中而使電阻變化。
這里，說明對第m列且第n行的存儲單元221進行數(shù)據(jù)寫入的情況。在這種情況下，由行解碼器224a、列解碼器226a、選擇器226c選擇第m列的位線Bm和第n行的字線Wn，其結(jié)果，第m列且第n行的存儲單元221所包括的晶體管240成為導(dǎo)通狀態(tài)，并且電壓施加到存儲單元的第一導(dǎo)電層243和第二導(dǎo)電層245之間，使得使用發(fā)光材料而形成的層發(fā)光。此外，存儲元件241的第二導(dǎo)電層245連接于電位Vcom的共通電極。該發(fā)光能使包含有機化合物的層中的光敏氧化還原劑成為激發(fā)狀態(tài)。此外，激發(fā)了的光敏氧化還原劑使基質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)，因此，生成化學(xué)生成物。其結(jié)果，存儲元件的電阻變化。
接著，將說明當(dāng)施加電壓而進行數(shù)據(jù)讀出時的工作(參照圖16A至16C)。通過利用如下現(xiàn)象而進行數(shù)據(jù)讀出具有數(shù)據(jù)“0”的存儲單元和具有數(shù)據(jù)“1”的存儲單元分別具有互不同的存儲元件241的電特性。例如，將說明通過利用電阻的差異而進行讀出的方法，其中，將構(gòu)成具有數(shù)據(jù)“0”的存儲單元的存儲元件的電阻在讀出電壓中設(shè)定為R0，并且將構(gòu)成具有數(shù)據(jù)“1”的存儲單元的存儲元件的電阻在讀出電壓中設(shè)定為R1。此外，為R1＜R0。這里，讀出電路226b，作為讀出部分的結(jié)構(gòu)，包括電阻元件246和讀出放大器247。電阻元件具有電阻值Rr，并且為R1＜Rr＜R0?？梢允褂镁w管254代替電阻元件246，或者也可以使用時鐘反相器255代替讀出放大器(圖16C)。當(dāng)然，電路結(jié)構(gòu)不局限于圖16C。
數(shù)據(jù)讀出，是通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層243和第二導(dǎo)電層245之間而讀出包含有機化合物的層244的電阻來進行的。例如，在從存儲單元陣列222所包括的多個存儲單元221中讀出第m列且第n行的存儲單元221的數(shù)據(jù)的情況下，首先，由行解碼器224a、列解碼器226a、選擇器226c選擇第m列的位線Bm和第n行的字線Wn。具體地說，由行解碼器224a將預(yù)定的電壓V24施加到連接于存儲單元221的字線Wy中而使晶體管240成為導(dǎo)通狀態(tài)。此外，由列解碼器226a、選擇器226c將連接于存儲單元221的位線Bx連接到讀出電路226b的端子P。其結(jié)果，以Vcom和V0獲得端子P的電位Vp，并且Vcom和V0成為由電阻元件246(電阻值Rr)和存儲元件241(電阻值R0或R1)電阻分壓而被決定的值。因此，存儲單元221具有數(shù)據(jù)“0”的情況下，為Vp0＝Vcom+(V0-Vcom)×R0/(R0+Rr)。此外，存儲單元221具有數(shù)據(jù)“1”的情況下，為Vp1＝Vcom+(V0-Vcom)×R1/(R1+Rr)。其結(jié)果，在圖16B中選擇Vref并使它在于Vp0和Vp1之間，而在圖16C中選擇時鐘反相器的變化點并使它在于Vp0和Vp1之間，來作為輸出電位Vout根據(jù)數(shù)據(jù)“0”/“1”輸出Lo/Hi(或Hi/Lo)，因此，可以進行讀出。
例如，以Vdd＝3V使讀出放大器工作，為Vcom＝0V、V0＝3V、Vref＝1.5V。若為R0/Rr＝Rr/R1＝9并不用考慮到晶體管240的導(dǎo)通電阻，在存儲單元的數(shù)據(jù)為“0”的情況下，為Vp0＝2.7V并輸出Hi作為Vout，而在存儲單元的數(shù)據(jù)為“1”的情況下，為Vp1＝0.3V并輸出Lo作為Vout。同樣地，可以進行存儲單元的讀出。
下面，在圖21中舉個具體例子而說明在使用晶體管作為電阻元件的情況下，當(dāng)施加電壓而進行存儲元件的數(shù)據(jù)讀出時的工作。
圖21表示對存儲元件進行了數(shù)據(jù)“0”的寫入的存儲元件的電流電壓特性951、進行了數(shù)據(jù)“1”的寫入的存儲元件的電流電壓特性952、以及電阻元件246的電流電壓特性953，并且，這里表示使用晶體管作為電阻元件246的情況。此外，將說明作為當(dāng)讀出數(shù)據(jù)時的工作電壓，將3V施加到第一導(dǎo)電層243和第二導(dǎo)電層245之間的情況。
在圖21中，在具有進行了數(shù)據(jù)“0”的寫入的存儲元件的存儲單元中，存儲元件的電流電壓特性951和晶體管的電流電壓特性953的交點954成為工作點，并此時的節(jié)點P的電位成為V2(V)。節(jié)點P的電位提供給讀出放大器247，并且在該讀出放大器247中上述存儲單元所存儲的數(shù)據(jù)判斷為“0”。
另一方面，在具有進行了數(shù)據(jù)“1”的寫入的存儲元件的存儲單元中，存儲元件的電流電壓特性952和晶體管的電流電壓特性953的交點955成為工作點，并此時的節(jié)點P的電位成為V1(V)(V1＜V2)。節(jié)點P的電位提供給讀出放大器247，并且在該讀出放大器247中上述存儲單元所存儲的數(shù)據(jù)判斷為“1”。
同樣地，通過根據(jù)存儲元件241的電阻值讀取電阻分壓了的電位，可以判斷存儲在存儲單元中的數(shù)據(jù)。
根據(jù)上述方法，通過利用存儲元件241的電阻值的不同和電阻分壓而以電壓值進行讀取。但是，也可以以電流值讀取存儲元件241所具有的信息。
本實施方式可以與上述實施方式自由地組合而實施。
實施方式10本實施方式參照

具有上述實施方式所示的存儲裝置的以無線芯片為代表的半導(dǎo)體裝置的一個例子。
本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置，能夠進行非接觸數(shù)據(jù)讀出及寫入。數(shù)據(jù)的傳輸格式大致被分為三種方式，它們是電磁耦合方式，該方式將一對線圈相對放置而通過互感應(yīng)來進行通信；電磁感應(yīng)方式，該方式通過感應(yīng)場來進行通信；以及電波方式，該方式通過利用電波來進行通信。任何方式都可以使用。此外，用于傳輸數(shù)據(jù)的天線的設(shè)置方法是如下兩種在提供有晶體管和存儲元件的襯底上形成天線；在提供有晶體管和存儲元件的襯底上形成端子部，并且將形成在另一襯底上的天線連接于該端子部。
首先，參照圖18A和18B，說明在提供有多個元件和存儲元件的襯底上設(shè)置天線的情況下的半導(dǎo)體裝置的一個結(jié)構(gòu)例子。
圖18A表示具有形成為無源矩陣型的存儲裝置的半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括具有在襯底350上的晶體管451和452的層351、形成在具有晶體管的層351上方的存儲元件部352、以及用作天線的導(dǎo)電層353。
這里，雖然表示在具有晶體管的層351上方形成有存儲元件部352和用作天線的導(dǎo)電層353的情況，但是不局限于這種結(jié)構(gòu)，也可以在具有晶體管的層351下方或與它相同的層中形成有存儲元件部352或用作天線的導(dǎo)電層353。
存儲元件部352，具有多個存儲元件352a和352b。此外，存儲元件352a，具有形成在絕緣層252上的第一導(dǎo)電層361、覆蓋第一導(dǎo)電層361和隔離壁(絕緣層)374的包含有機化合物的層362a、以及第二導(dǎo)電層363a。此外，形成有覆蓋第一導(dǎo)電層的一部分的隔離壁(絕緣層)374。此外，存儲元件352b具有形成在絕緣層252上的第一導(dǎo)電層361、覆蓋第一導(dǎo)電層361和隔離壁(絕緣層)374的包含有機化合物的層362b、以及第二導(dǎo)電層363b。此外，形成有覆蓋第一導(dǎo)電層的一部分的隔離壁(絕緣層)374。
此外，覆蓋第二導(dǎo)電層363a和363b以及用作天線的導(dǎo)電層353地形成有用作保護膜的絕緣層366。此外，所形成有存儲元件部352的第一導(dǎo)電層361連接于晶體管452的布線。此外，可以使用與上述實施方式所示的存儲元件相同的材料或制造方法形成存儲元件部352。
此外，在存儲元件部352中，如上述實施方式所示那樣，也可以在第一導(dǎo)電層361和包含有機化合物的層362a、362b之間、或在包含有機化合物的層362a、362b和第二導(dǎo)電層363a、363b之間，提供具有整流性的元件。作為具有整流性的元件，可以使用實施方式7所示的具有整流性的元件。
這里，用作天線的導(dǎo)電層353形成在使用與第二導(dǎo)電層363a、363b相同的層而形成的導(dǎo)電層360上。此外，也可以形成是與第二導(dǎo)電層363a、363b相同的層并用作天線的導(dǎo)電層。用作天線的導(dǎo)電層353連接于晶體管451的源極布線或漏極布線。
作為用作天線的導(dǎo)電層353的材料，可以使用選自金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉬(Mo)、鈷(Co)、銅(Cu)、鋁(Al)、錳(Mn)、鈦(Ti)等中的一種元素或包含多個該元素的合金等。并且，作為用作天線的導(dǎo)電層353的制造方法，可以采用蒸發(fā)沉積、濺射、CVD法、各種印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等或液滴噴出法等。
可以將實施方式8所示的晶體管240和262適用于包括在具有晶體管的層351中的晶體管451、452。
此外，在襯底上形成剝離層、具有晶體管的層351、存儲元件部352、以及用作天線的導(dǎo)電層353之后，也可以適當(dāng)?shù)厥褂脤嵤┓绞?所示的剝離方法而剝離具有晶體管的層351、存儲元件部352、以及用作天線的導(dǎo)電層353，并且通過使用粘合層而將它們貼合到具有柔性的襯底上。作為具有柔性的襯底，使用實施方式1的襯底30所示的熱塑性樹脂層膜、由纖維材料構(gòu)成的紙、基材膜等，來可以謀求存儲裝置的小型化、薄型化、以及輕量化。
圖18B表示具有有源矩陣型存儲裝置的半導(dǎo)體裝置的一個例子。關(guān)于圖18B，將說明與圖18A不同的部分。
圖18B所示的半導(dǎo)體裝置，包括在襯底350上具有晶體管451和452的層351、形成在具有晶體管的層351上方的存儲元件部356、以及用作天線的導(dǎo)電層353。這里，雖然表示如下情況在與晶體管451相同的層中形成有用作存儲元件部356的開關(guān)元件的晶體管452，并在具有晶體管的層351上方形成有存儲元件部356和用作天線的導(dǎo)電層353，但是不局限于這種結(jié)構(gòu)，也可以在具有晶體管的層351下方或與它相同的層中形成有存儲元件部356或用作天線的導(dǎo)電層353。
存儲元件部356，由存儲元件356a和356b構(gòu)成。存儲元件356a，具有形成在絕緣層252上的第一導(dǎo)電層371a、覆蓋第一導(dǎo)電層371a和隔離壁(絕緣層)374的包含有機化合物的層372、以及第二導(dǎo)電層373。此外，形成有覆蓋第一導(dǎo)電層371a的一部分的隔離壁(絕緣層)374。存儲元件356b具有形成在絕緣層252上的第一導(dǎo)電層371b、覆蓋第一導(dǎo)電層371b和隔離壁(絕緣層)374的包含有機化合物的層372、以及第二導(dǎo)電層373。此外，形成有覆蓋第一導(dǎo)電層371b的一部分的隔離壁(絕緣層)374。此外，這里，第一導(dǎo)電層371a和第一導(dǎo)電層371b連接于晶體管的各布線。換言之，存儲元件分別連接于一個晶體管。
此外，可以使用上述實施方式1至7所示的材料或制造方法形成存儲元件356a和356b。此外，在存儲元件356a和356b中，如上所述那樣，也可以在第一導(dǎo)電層371a、371b和包含有機化合物的層372之間，或在包含有機化合物的層372和第二導(dǎo)電層373之間提供具有整流性的元件。
此外，形成在具有晶體管的層351中的導(dǎo)電層、形成在存儲元件部356中的導(dǎo)電層、以及用作天線的導(dǎo)電層353，如上述那樣，可以是通過蒸發(fā)沉積、濺射法、CVD法、印刷法或液滴噴出法等而形成的。此外，也可以在每個部分分別使用互不同的方法。
在襯底上形成剝離層、具有晶體管的層351、存儲元件部356、以及用作天線的導(dǎo)電層353之后，也可以適當(dāng)?shù)厥褂脤嵤┓绞?所示的剝離方法而剝離具有晶體管的層351、存儲元件部356、以及用作天線的導(dǎo)電層353，并且通過使用粘合層而將它們貼合到具有柔性的襯底上。
此外，也可以提供連接于晶體管的傳感器。作為傳感器，可以舉出通過物理或化學(xué)方法檢測溫度、濕度、照度、氣體、重力、壓力、聲音(振動)、加速度、或其他特性的元件。典型地，使用電阻元件、電容耦合元件、電感耦合元件、光電元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電動勢元件、晶體管、熱敏電阻或二極管等元件形成傳感器。
其次，參照圖19A和19B說明具有第一襯底和第二襯底的半導(dǎo)體裝置的一個結(jié)構(gòu)例子，其中，該第一襯底包括具有晶體管的層、連接于晶體管的端子部、以及存儲元件，而該第二襯底形成有連接于所述端子部的天線。關(guān)于圖19A和19B，說明與圖18A和18B不同的部分。
圖19A表示具有無源矩陣型的存儲裝置的半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括形成在襯底350上的具有晶體管的層351、形成在具有晶體管的層351上方的存儲元件部352、連接于晶體管451的連接端子368、以及形成有用作天線的導(dǎo)電層357的襯底365，并且導(dǎo)電層357和連接端子368是通過導(dǎo)電粒子而連接的。這里，雖然表示在具有晶體管的層351上方形成有存儲元件部352的情況，但是不局限于這種結(jié)構(gòu)，而也可以在具有晶體管的層351下方或與它相同的層中形成有存儲元件部352。
存儲元件部352，可以由圖18A所示的結(jié)構(gòu)的存儲元件部352構(gòu)成。
此外，包括具有晶體管的層351和存儲元件部352的襯底和提供有用作天線的導(dǎo)電層357的襯底365，是通過具有粘合性的樹脂375而貼合的。并且具有晶體管的層351和導(dǎo)電層357，是通過包含在樹脂375中的導(dǎo)電粒子359而電連接的。此外，也可以使用銀膠、銅膠、碳膠等導(dǎo)電粘合劑或進行焊接的方法，貼合包括具有晶體管的層351及存儲元件部352的襯底350和形成有用作天線的導(dǎo)電層357的襯底365。
圖19B表示提供有實施方式9所示的存儲裝置的半導(dǎo)體裝置，具有包括形成在襯底350上的晶體管451和452的具有晶體管的層351、形成在具有晶體管的層351上方的存儲元件部356、連接于晶體管451的連接端子368、以及形成有用作天線的導(dǎo)電層357的襯底365，并且導(dǎo)電層357和連接端子是通過導(dǎo)電粒子而連接的。這里，雖然表示在具有晶體管的層351中在與晶體管451相同的層中形成有晶體管452，并且在具有晶體管的層351上方形成有用作天線的導(dǎo)電層357的情況，但是不局限于這種結(jié)構(gòu)，而也可以在具有晶體管的層351下方或與它相同的層中形成有存儲元件部356。
存儲元件部356，可以由圖18B所示的結(jié)構(gòu)的存儲元件356a和356b構(gòu)成。
此外，還在圖19B中，包括具有晶體管的層351和存儲元件部356的襯底350和提供有用作天線的導(dǎo)電層357的襯底365是通過包含導(dǎo)電粒子359的樹脂375而貼合的。此外，導(dǎo)電層357和連接端子是通過導(dǎo)電粒子而連接的。
此外，在襯底上形成剝離層、具有晶體管的層351、以及存儲元件部356之后，也可以適當(dāng)?shù)厥褂脤嵤┓绞?所示的剝離方法而剝離具有晶體管的層351和存儲元件部356，并且通過使用粘合層而將它們貼合到具有柔性的襯底461上。
再者，也可以在提供有用作天線的導(dǎo)電層的襯底365上提供存儲元件部352和356。換言之，也可以通過包含導(dǎo)電粒子的樹脂貼合形成有具有晶體管的層的第一襯底和形成有存儲元件部及用作天線的導(dǎo)電層的第二襯底。此外，像圖18A和18B所示的半導(dǎo)體裝置那樣，也可以提供連接于晶體管的傳感器。
本實施方式可以與上述實施方式自由地組合而實施。
實施方式11在本實施方式中，以下表示可以用于實施方式1至6所示的存儲元件、實施方式8和9所示的存儲裝置、以及實施方式10所示的半導(dǎo)體裝置的發(fā)光材料。
可以將使用無機化合物作為發(fā)光材料的發(fā)光元件用于實施方式5和6所示的發(fā)光元件部。典型地，可以舉出利用電致發(fā)光的無機EL元件。
無機EL元件根據(jù)其元件結(jié)構(gòu)，分為分散型無機EL元件和薄膜型無機EL元件。兩者之間雖然具有一個不同點就是前者具有將發(fā)光材料的粒子分散在粘結(jié)劑中的場致發(fā)光層，而后者具有由發(fā)光材料的薄膜構(gòu)成的場致發(fā)光層，但是，有一個相同點就是需要以高電場被加速了的電子。作為要獲得的發(fā)光的機構(gòu)，可以舉出利用施主能級和受主能級的施主-受主再結(jié)合型發(fā)光、利用金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的局部存在型發(fā)光。一般，在大多情況下，在分散型無機EL中為施主-受主再結(jié)合型發(fā)光，而在薄膜型無機EL元件中為局部存在型發(fā)光。
在本實施方式中，可以使用的發(fā)光材料是由母體材料和成為發(fā)光中心的雜質(zhì)元素構(gòu)成的。通過改變發(fā)光材料所包含的雜質(zhì)元素，可以獲得各種顏色的發(fā)光。作為發(fā)光材料的制造方法，可以使用各種各樣的方法，如固相法或液相法(共沉法)等。此外，也可以使用噴霧熱分解法、復(fù)分解法、使用了前驅(qū)物的熱分解反應(yīng)的方法、反膠束法、組合上述方法和高溫焙燒的方法、冷凍干燥法等的液相法等。
固相法是如下方法通過稱母體材料和雜質(zhì)元素或包含雜質(zhì)元素的化合物，并使用乳缽混合它們，然后，使用電爐而進行加熱、焙燒而引起反應(yīng)，來使母體材料包含雜質(zhì)元素。焙燒溫度優(yōu)選為700至1500℃。這是因為若溫度太低就不能促使固相反應(yīng)，而若溫度太高母體材料就分解的緣故。此外，也可以在粉末狀態(tài)下進行焙燒，但是，優(yōu)選在顆粒狀態(tài)下進行焙燒。雖然需要在溫度比較高的狀態(tài)下進行焙燒，但是，該方法很簡單，因此產(chǎn)率高且適用于大量生產(chǎn)。
液相法(共沉法)是如下方法在溶液中使母體材料或包含母體材料的化合物和雜質(zhì)元素或包含雜質(zhì)元素的化合物引起反應(yīng)并進行干燥，然后，進行焙燒。發(fā)光材料的粒子均勻地分布，并且，即使粒徑為小且焙燒溫度為低，也可以促使反應(yīng)。
作為用于發(fā)光材料的母體材料，可以使用硫化物、氧化物、氮化物。作為硫化物，例如，可以使用硫化鋅(ZnS)、硫化鎘(CdS)、硫化鈣(CaS)、硫化釔(Y2S3)、硫化鎵(Ga2S3)、硫化鍶(SrS)、硫化鋇(BaS)等。此外，作為氧化物，例如，可以使用氧化鋅(ZnO)、氧化釔(Y2O3)等。此外，作為氮化物，例如，可以使用氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)等。再者，也可以使用硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)等，也可以是硫化鈣-鎵(CaGa2S4)、硫化鍶-鎵(SrGa2S4)、硫化鋇-鎵(BaGa2S4)等三次元類混晶。
作為局部存在型發(fā)光的發(fā)光中心，可以使用錳(Mn)、銅(Cu)、釤(Sm)、鋱(Tb)、鉺(Er)、銩(Tm)、銪(Eu)、鈰(Ce)、鐠(Pr)等。作為電荷補償，也可以添加有氟(F)、氯(Cl)等鹵素元素。
另一方面，作為施主-受主再結(jié)合型發(fā)光的發(fā)光中心，可以使用包含形成施主能級的第一雜質(zhì)元素及形成受主能級的第二雜質(zhì)元素的發(fā)光材料。作為第一雜質(zhì)元素，例如，可以使用氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)等。作為第二雜質(zhì)元素，例如，可以使用銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)等金屬元素、硅(Si)等。
在使用固相法而合成施主-受主再結(jié)合型發(fā)光的發(fā)光材料的情況下，分別稱母體材料、第一雜質(zhì)元素或包含第一雜質(zhì)元素的化合物、第二雜質(zhì)元素或包含第二雜質(zhì)元素的化合物，并使用乳缽混合它們，然后，使用電爐進行加熱、焙燒。作為母體材料，可以使用如上所述的材料。作為第一雜質(zhì)元素或包含第一雜質(zhì)元素的化合物，例如，可以使用氟(F)、氯(Cl)、硫化鋁(Al2S3)等。作為第二雜質(zhì)元素或包含第二雜質(zhì)元素的化合物，例如，可以使用銅(Cu)、銀(Ag)、硫化銅(Cu2S)、硫化銀(Ag2S)等。焙燒溫度優(yōu)選為700至1500℃。這是因為若溫度太低就不能促使固相反應(yīng)，而若溫度太高母體材料就分解的緣故。此外，也可以在粉末狀態(tài)下進行焙燒，但是，優(yōu)選在顆粒狀態(tài)下進行焙燒。
此外，作為當(dāng)利用固相反應(yīng)時的雜質(zhì)元素，由第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素構(gòu)成的化合物也可以組合地使用。在這種情況下，由于雜質(zhì)元素容易擴散并容易促使固相反應(yīng)，所以可以獲得均勻的發(fā)光材料。再者，由于不使多余的雜質(zhì)元素進入，所以可以獲得高純度的發(fā)光材料。作為由第一雜質(zhì)元素和第二雜質(zhì)元素構(gòu)成的化合物，例如，可以使用氟化銅(CuF2)、氯化銅(CuCl)、碘化銅(CuI)、溴化銅(CuBr)、氮化銅(Cu3N)、磷化銅(Cu3P)、氟化銀(AgF)、氯化銀(AgCl)、碘化銀(AgI)、溴化銀(AgBr)、氯化金(AuCl3)、溴化金(AuBr3)、氯化鉑(PtCl2)等。
上述雜質(zhì)元素的濃度只要相對于母體材料為0.01至10atom％，即可，較佳地為0.05至5atom％的范圍內(nèi)。
此外，對于具有施主-受主再結(jié)合型發(fā)光的發(fā)光中心的發(fā)光材料，也可以使用包含第三雜質(zhì)元素的發(fā)光材料。作為第三雜質(zhì)元素，例如，可以使用鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)等。在這種情況下，第三雜質(zhì)元素的濃度相對于母體材料優(yōu)選為0.05至5atom％。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料可以以低電壓實現(xiàn)發(fā)光。因此，可以獲得能夠以低驅(qū)動電壓實現(xiàn)發(fā)光的發(fā)光元件，并且，可以獲得降低了耗電量的發(fā)光元件。此外，還可以含有如上所述的成為局部存在型發(fā)光的發(fā)光中心的雜質(zhì)元素。
作為這種發(fā)光材料，例如，也可以使用如下發(fā)光材料該發(fā)光材料包含ZnS作為母體材料、Cl作為第一雜質(zhì)元素、Cu作為第二雜質(zhì)元素、Ga和As作為第三雜質(zhì)元素，再者，該發(fā)光材料還包含Mn作為局部存在型發(fā)光的發(fā)光中心?？梢允褂萌缦碌姆椒ǘ纬蛇@種發(fā)光材料將Mn加入發(fā)光材料(ZnSCu，Cl)中，在真空中進行大約2至4小時的焙燒。焙燒溫度優(yōu)選為700至1500℃。將上述被焙燒了的物質(zhì)粉碎為5至20μm的粒徑，接著，加入粒徑為1至3μm的GaAs而進行攪拌。通過將這個混合物在包含硫氣的氮氣流中以大約500至800℃焙燒了2至4小時，可以獲得發(fā)光材料。使用該發(fā)光材料并通過蒸發(fā)沉積法等形成薄膜，來可以作為發(fā)光元件的發(fā)光層使用。
使用了如下發(fā)光材料的發(fā)光層能夠發(fā)光而不需要以高電場被加速了的熱電子，該發(fā)光材料使用上述材料作為母體材料并包含上述第一雜質(zhì)元素、第二雜質(zhì)元素、第三雜質(zhì)元素。換言之，由于不需要將高電壓施加到發(fā)光元件，所以可以獲得能夠以低驅(qū)動電壓進行工作的發(fā)光元件。此外，由于能夠以低驅(qū)動電壓進行發(fā)光，所以可以獲得耗電量也降低了的發(fā)光元件。此外，還可以含有其他的成為發(fā)光中心的元素。
此外，無機EL元件可以使用如下發(fā)光材料，該發(fā)光材料使用上述材料作為母體材料并包含第二雜質(zhì)元素、第三雜質(zhì)元素、以及利用了上述金屬離子的內(nèi)殼層電子躍遷的發(fā)光中心。在這種情況下，成為發(fā)光中心的金屬離子相對于母體材料優(yōu)選為0.05至5atomic％。此外，第二雜質(zhì)元素的濃度相對于母體材料優(yōu)選為0.05至5atomic％。此外，第三雜質(zhì)元素的濃度相對于母體材料優(yōu)選為0.05至5atomic％。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光材料可以以低電壓實現(xiàn)發(fā)光。因此，由于可以獲得能夠以低驅(qū)動電壓實現(xiàn)發(fā)光的發(fā)光元件，所以可以獲得降低了耗電量的發(fā)光元件。此外，還可以含有其他的成為發(fā)光中心的元素。
在是薄膜型無機EL的情況下，場致發(fā)光層是包含上述發(fā)光材料的層，并且可以是通過電阻加熱蒸發(fā)沉積法、電子光束蒸發(fā)沉積(EB蒸發(fā)沉積)法等的真空蒸發(fā)沉積法、濺射法等的物理氣相生長法(PVD)、有機金屬CVD法、氫化傳輸減壓CVD法等的化學(xué)氣相生長法(CVD)、原子外延法(ALE)等而形成的。
圖26A至26C表示可以用作發(fā)光元件的薄膜型無機EL元件的一個例子。在圖26A至26C中，發(fā)光元件包括第一導(dǎo)電層50、場致發(fā)光層52、以及具有透光性的導(dǎo)電層53。
圖26B和26C所示的發(fā)光元件具有如下結(jié)構(gòu)在圖26A的發(fā)光元件中，在電極層和場致發(fā)光層之間提供了絕緣層。圖26B所示的發(fā)光元件在第一導(dǎo)電層50和場致發(fā)光層52之間具有絕緣層54，而圖26C所示的發(fā)光元件在第一導(dǎo)電層50和場致發(fā)光層52之間具有絕緣層54a，并且在具有透光性的導(dǎo)電層53和場致發(fā)光層52之間具有絕緣層54b。同樣地，絕緣層可以形成在與夾著場致發(fā)光層的一對電極層中的一層之間，或者可以形成在與兩層之間。此外，絕緣層可以采用單層或由多個層構(gòu)成的疊層。
此外，在圖26B中，接觸第一導(dǎo)電層50地形成有絕緣層54，但是，也可以將絕緣層和場致發(fā)光層的順序反過來而接觸具有透光性的導(dǎo)電層53地形成絕緣層54。
在是分散型無機EL的情況下，將粒子狀的發(fā)光材料分散在粘結(jié)劑中而形成膜狀的場致發(fā)光層。在因發(fā)光材料的制造方法而不可十分獲得所希望的大小的粒子的情況下，只要使用乳缽等進行粉碎等而加工為粒子狀，即可。粘結(jié)劑是用于如下用途的物質(zhì)固定粒狀的發(fā)光材料并使它保持分散狀態(tài)，并保持而使它成為作為場致發(fā)光層的形狀。發(fā)光材料被粘結(jié)劑均勻分散而固定在場致發(fā)光層中。
在是分散型無機EL的情況下，作為形成場致發(fā)光層的方法，可以使用可以選擇性地形成場致發(fā)光層的液滴噴出法、印刷法(絲網(wǎng)印刷或膠版印刷等)、旋涂法等的涂敷法、浸涂法、點滴法等。對膜厚沒有特別的限制，優(yōu)選為10至1000nm的范圍內(nèi)。此外，在包含發(fā)光材料和粘結(jié)劑的場致發(fā)光層中，發(fā)光材料的比率優(yōu)選為50至80wt％(包含50和80)。
圖27A至27C表示可以用作發(fā)光元件的分散型無機EL元件的一個例子。在圖27A中的發(fā)光元件具有第一導(dǎo)電層60、場致發(fā)光層62、以及具有透光性的導(dǎo)電層63的疊層結(jié)構(gòu)，并且在場致發(fā)光層62中包含被粘結(jié)劑保持了的發(fā)光材料61。
可以使用絕緣材料作為可以用于本實施方式的粘結(jié)劑，既可以使用有機材料或無機材料。并且，也可以使用有機材料和無機材料的混合材料。作為有機絕緣材料，可以使用像cyanoetyl cellulose類樹脂那樣介電常數(shù)較高的聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯類樹脂、聚硅氧烷樹脂、環(huán)氧樹脂、偏二氟乙烯等的樹脂。此外，也可以使用芳香聚酰胺、聚苯并咪唑(polybenzimidazole)等耐熱高分子、或硅氧烷樹脂。此外，硅氧烷樹脂相當(dāng)于包含Si-O-Si結(jié)合的樹脂。硅氧烷的骨架結(jié)構(gòu)由硅(Si)和氧(O)的結(jié)合構(gòu)成。使用至少包含氫的有機基(例如烷基、芳烴)作為取代基。作為取代基，也可以使用氟基?；蛘?，作為取代基，也可以使用至少包含氫的有機基以及氟基。此外，也可以使用聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛等乙烯樹脂、苯酚樹脂、酚醛清漆樹脂、丙烯樹脂、密胺樹脂、聚氨酯樹脂、惡唑樹脂(聚苯并噁唑)等樹脂材料。此外，可以使用光固化型樹脂材料等。也可以將鈦酸鋇(BaTiO3)或鈦酸鍶(SrTiO3)等高介電常數(shù)的微粒子適當(dāng)?shù)鼗旌显谏鲜鰳渲卸{(diào)整介電常數(shù)。
可以使用選自如下材料的材料而形成包含在粘結(jié)劑中的無機絕緣材料氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、包含氧和氮的硅、氮化鋁(AlN)、包含氧和氮的鋁或氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、BaTiO3、SrTiO3、鈦酸鉛(PbTiO3)、鈮酸鉀(KNbO3)、鈮酸鉛(PbNbO3)、氧化鉭(Ta2O5)、鉭酸鋇(BaTa2O6)、鉭酸鋰(LiTaO3)、氧化釔(Y2O3)、氧化鋯(ZrO2)、ZnS、包含其他無機絕緣性材料的物質(zhì)。通過(通過添加等)使有機材料包含高介電常數(shù)的無機材料，可以更好控制由發(fā)光材料和粘結(jié)劑構(gòu)成的場致發(fā)光層的介電常數(shù)，并且，可以使介電常數(shù)為更高。
在制造工序中，發(fā)光材料分散在包含粘結(jié)劑的溶液中。并且，作為可以用于本實施方式的包含粘結(jié)劑的溶液的溶劑，只要適當(dāng)?shù)剡x擇如下溶劑，即可在該溶劑中溶解有粘結(jié)劑，并可以制造具有適合于形成場致發(fā)光層的方法(各種濕工藝)和所希望的膜厚的粘度的溶液。可以使用有機溶劑等，在例如使用硅氧烷樹脂作為粘結(jié)劑的情況下，可以使用丙二醇單甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯(也稱為PGMEA)、3-甲氧基-3甲基-1-丁醇(也稱為MMB)等。
圖27B和27C所示的發(fā)光元件具有如下結(jié)構(gòu)在圖27A的發(fā)光元件中，在電極層和場致發(fā)光層之間提供了絕緣層。圖27B所示的發(fā)光元件在第一導(dǎo)電層60和場致發(fā)光層62之間具有絕緣層64，而圖27C所示的發(fā)光元件在第一導(dǎo)電層60和場致發(fā)光層62之間具有絕緣層64a，并且在具有透光性的導(dǎo)電層63和場致發(fā)光層62之間具有絕緣層64b。同樣地，絕緣層可以形成在與夾著場致發(fā)光層的一對電極層中的一層之間，或者可以形成在與兩層之間。此外，絕緣層可以采用單層或由多個層構(gòu)成的疊層。
此外，在圖27B中，接觸第一導(dǎo)電層60地形成有絕緣層64，但是，也可以將絕緣層和場致發(fā)光層的順序反過來而接觸具有透光性的導(dǎo)電層63地形成絕緣層64。
可以適當(dāng)?shù)厥褂脤嵤┓绞?和6所示的第一導(dǎo)電層101和具有透光性的導(dǎo)電層141作為在圖26A至26C中的第一導(dǎo)電層50、具有透光性的導(dǎo)電層53、在圖27A至27C中的第一導(dǎo)電層60、具有透光性的導(dǎo)電層63。
對如在圖26A至26C中的絕緣層54、在圖27A至27C中的絕緣層64那樣的絕緣層沒有特別的限制，但是，較佳地，絕緣抗性為高且膜為細致。再者，介電常數(shù)優(yōu)選為高。例如，可以使用氧化硅(SiO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉿(HfO2)、氧化鉭(Ta2O5)、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鍶(SrTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)、氮化硅(Si3N4)、氧化鋯(ZrO2)等、這些的混合膜或兩種或更多的疊層膜。這些絕緣膜可以是通過濺射、蒸發(fā)沉積、CVD等而形成的。此外，也可以將這些絕緣材料的粒子分散到粘結(jié)劑中而形成絕緣層。只要使用與包含在場致發(fā)光層中的粘結(jié)劑相同的材料和方法而形成粘結(jié)劑材料，即可。對膜厚沒有特別的限制，但是，較佳地為10至1000nm的范圍內(nèi)。
再者，可以適當(dāng)?shù)厥褂蒙鲜瞿阁w材料和成為發(fā)光中心的雜質(zhì)元素作為實施方式1至4所示的發(fā)光材料。
在本實施方式所示的發(fā)光元件中，可以通過將電壓施加到夾著場致發(fā)光層的一對電極層之間來獲得發(fā)光，并且，可以以直流驅(qū)動和交流驅(qū)動中的任一驅(qū)動進行工作。
實施例1這里，關(guān)于本實施例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，參照圖22A至22C進行說明。如圖22A所示那樣，本實施例的半導(dǎo)體裝置20，具有進行非接觸數(shù)據(jù)通信的功能，并具有電源電路11、時鐘發(fā)生電路12、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13、控制其他電路的控制電路14、接口電路15、存儲裝置16、總線17、以及天線18。
此外，圖22B所示那樣，本實施例的半導(dǎo)體裝置20，具有進行非接觸數(shù)據(jù)通信的功能，并且除了電源電路11、時鐘發(fā)生電路12、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13、控制其他電路的控制電路14、接口電路15、存儲裝置16、總線17、天線18之外，也可以具有中央處理單元71。
此外，圖22C所示那樣，本實施例的半導(dǎo)體裝置20，具有進行非接觸數(shù)據(jù)通信的功能，并且除了電源電路11、時鐘發(fā)生電路12、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13、控制其他電路的控制電路14、接口電路15、存儲裝置16、總線17、天線18、中央處理單元71之外，也可以具有由檢測元件73和檢測控制電路74構(gòu)成的檢測部72。
本實施例的半導(dǎo)體裝置，由于具有晶體管的層的晶體管不僅構(gòu)成電源電路11、時鐘發(fā)生電路12、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13、控制其他電路的控制電路14、接口電路15、存儲裝置16、總線17、天線18、中央處理單元71，而且還構(gòu)成由檢測元件73和檢測控制電路74構(gòu)成的檢測部72等，可以形成小型且具有多功能的半導(dǎo)體裝置。
電源電路11是基于從天線18輸入的交流信號產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體裝置20內(nèi)的各個電路的各種電源的電路。時鐘發(fā)生電路12是基于從天線18輸入的交流信號產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體裝置20內(nèi)的各個電路的各種時鐘信號的電路。數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13具有解調(diào)/調(diào)制與讀寫器19進行通信的數(shù)據(jù)的功能?？刂齐娐?4具有控制存儲裝置16的功能。天線18具有進行電磁波或電波收發(fā)的功能。讀寫器19控制與半導(dǎo)體裝置之間的通信、控制及關(guān)于其數(shù)據(jù)的處理。此外，半導(dǎo)體裝置不限于上述結(jié)構(gòu)，也可以采用加上其他元件例如電源電壓的限制電路或代碼處理專用硬件等的結(jié)構(gòu)。
存儲裝置16具有從實施方式8或?qū)嵤┓绞?所示的存儲裝置中，選出的一個或多個。由于具有包含有機化合物的層的存儲元件可以同時實現(xiàn)小型化和薄膜化及大容量化，因此通過使用具有包含有機化合物的層的存儲元件而形成存儲裝置16，可以實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的小型化且輕量化。
檢測部72可以使用物理方法或化學(xué)方法來檢測溫度、壓力、流量、光、磁性、聲波、加速度、濕度、氣體成分、液體成分以及其他特性。此外，檢測部72具有檢測元件73和檢測控制電路74，該檢測元件73檢測物理量或化學(xué)量，而該檢測控制電路74將在該檢測元件73中檢測出的物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號等的適當(dāng)?shù)男盘??？梢允褂秒娮柙㈦娙蓠詈显?、電感耦合元件、光電元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電動勢元件、晶體管、熱敏電阻、二極管等而形成檢測元件73。此外，可以提供多個檢測部72，并且，在這種情況下，可以同時檢測多個的物理量或化學(xué)量。
此外，這里所說的物理量是指溫度、壓力、流量、光、磁性、聲波、加速度、濕度等?；瘜W(xué)量是指氣體等的氣體成分或離子等的液體所包含的成分等的化學(xué)物質(zhì)等。作為化學(xué)量，除了上述以外，還包括血液、汗、尿等所包含的特定的生物物質(zhì)(例如血液中所包含的血糖值等)等有機化合物。特別是在要檢測化學(xué)量的情況下，必然導(dǎo)致了選擇性地檢測某個特定的物質(zhì)的情況，因此預(yù)先將與想要檢測的物質(zhì)選擇性地引起反應(yīng)的物質(zhì)提供在檢測元件73中。例如，在檢測生物物質(zhì)的情況下，優(yōu)選將與想要使檢測元件73檢測的生物物質(zhì)選擇性地引起反應(yīng)的酵素、抗體分子或微生物細胞等在使他們固定化的狀態(tài)下提供于高分子等。
實施例2根據(jù)本實施例，可以形成用作無線芯片的半導(dǎo)體裝置20。無線芯片的用途很廣泛，該無線芯片可以設(shè)在如下物品而使用；例如，紙幣、硬幣、有價證券類、無記名債券類、證書類(駕照或居住證等，參照圖24A)、包裝用容器類(包裝紙或瓶子等，參照圖24C)、記錄媒體(DVD軟件或錄像帶等，參照圖24B)、交通工具類(自行車等，參照圖24D)、個人物品(書包或眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人體、衣類、生活用品類、電子設(shè)備等的商品或行李標(biāo)簽(參照圖24E、圖24F)等。電子設(shè)備指的是液晶顯示裝置，EL顯示裝置，電視裝置(也只稱為TV、TV接收機、電視接收機)、以及便攜式電話等。
本實施例的半導(dǎo)體裝置20，通過被安裝到印刷襯底，或者被貼在表面上，或者被埋在內(nèi)部而固定于物品。如果是書，就被埋在紙中，而如果是由有機樹脂構(gòu)成的包裝，就被埋在該有機樹脂中，來固定于各物品。因為本實施例的半導(dǎo)體裝置20實現(xiàn)小型、薄型、輕量，所以固定于物品之后也不影響到其物品本身的外觀。此外，通過將本實施例的半導(dǎo)體裝置20提供在紙幣、硬幣、有價證券類、無記名債券類、證書類等，可以提供認證功能，而且如果利用這種認證功能，就可以防止偽造。此外，通過將本實施例的半導(dǎo)體裝置提供于包裝用容器類、記錄媒體、個人物品、食品類、衣類、生活用品類、電子設(shè)備等，可以實現(xiàn)產(chǎn)品檢查系統(tǒng)等系統(tǒng)的效率化。
接著，對安裝有本實施例的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備的一種形式參照附圖進行說明。這里示例的電子設(shè)備是便攜式電話機，它具有框體2700、2706、面板2701、外殼2702、印刷布線襯底2703、操作按鈕2704、電池2705(參照圖23)。面板2701自由裝卸地裝入到外殼2702中，而外殼2702嵌于印刷布線襯底2703。根據(jù)裝入有面板2701的電子設(shè)備，外殼2702適當(dāng)?shù)馗淖兤湫螤罨虺叽?。印刷布線襯底2703安裝有被包裝了的多個半導(dǎo)體裝置，并且，作為其中之一，可以使用本實施例的半導(dǎo)體裝置20。安裝到印刷布線襯底2703的多個半導(dǎo)體裝置具有控制器、中央處理單元(CPU)、存儲器、電源電路、聲音處理電路、收發(fā)電路等中的任一功能。
面板2701通過連接膜2708與印刷布線襯底2703連接。上述面板2701、外殼2702、印刷布線襯底2703與操作按鈕2704和電池2705一起收納到框體2700、2706內(nèi)部。從框體2700具有的開口窗可以視覺確認地配置面板2701所包括的像素區(qū)域2709。
如上所述那樣，本實施例的半導(dǎo)體裝置是小型、薄型且輕量的，因此可以有效地利用電子設(shè)備的框體2700、2706內(nèi)部的有限空間。
此外，本實施例的半導(dǎo)體裝置具有一對導(dǎo)電層之間夾有從外部施加電壓而變化的包含有機化合物的層的單純結(jié)構(gòu)的存儲元件，因此可以提供使用了價格低的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。此外，本實施例的半導(dǎo)體裝置容易實現(xiàn)高集成化，因此可以提供使用了具有大容量的存儲裝置的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
此外，本實施例的半導(dǎo)體裝置所具有的存儲裝置是從外部施加電壓而進行數(shù)據(jù)寫入的，并且是非易失性的，而且可以追記數(shù)據(jù)。因此可以防止由改寫引起的偽造，并可以加上新的數(shù)據(jù)而進行寫入。因此，可以提供使用了實現(xiàn)了高功能化和高附加價值化的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
此外，框體2700、2706是表示便攜式電話機的外觀形狀作為一個例子的，根據(jù)本實施例的電子設(shè)備根據(jù)其功能或用途變化為各種各樣的形式。
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?zhí)?005-234387而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種存儲裝置，具有存儲元件，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；以及在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間的包含有機化合物的層，其中，所述包含有機化合物的層包括光敏氧化劑；以及基質(zhì)，所述光敏氧化劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)氧化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于，將電壓施加到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層中，所述光敏氧化劑因所述電壓所產(chǎn)生的空穴和電子的再結(jié)合能而被激發(fā)，以及所述被激發(fā)了的光敏氧化劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)氧化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于，所述被氧化了的基質(zhì)的導(dǎo)電性與氧化之前的所述基質(zhì)的導(dǎo)電性不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的任何一個的二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于多個存儲單元的寫入電路，所述多個存儲單元形成為矩陣狀，以及所述多個存儲單元的每一個包括所述存儲元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲裝置，其特征在于，其中，所述多個存儲單元的每一個還包括晶體管。
7.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲裝置；用作天線的導(dǎo)電層；以及電連接于所述導(dǎo)電層的晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還包括如下中的任何一個讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)調(diào)制電路、數(shù)據(jù)解調(diào)電路、控制電路、以及接口電路。
9.一種存儲裝置，具有存儲元件，其特征在于，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；以及在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間的包含有機化合物的層，其中，所述包含有機化合物的層包括發(fā)光材料；光敏氧化劑；以及基質(zhì)，所述光敏氧化劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)氧化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲裝置，其特征在于，所述包含有機化合物的層包括包括所述發(fā)光材料的第一層；以及包括所述光敏氧化劑和所述基質(zhì)的第二層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲裝置，其特征在于，將電壓施加到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層中，所述發(fā)光材料因所述電壓所產(chǎn)生的空穴和電子的再結(jié)合能而發(fā)光，所述光敏氧化劑因所述光而被激發(fā)，以及所述被激發(fā)了的光敏氧化劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)氧化。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲裝置，其特征在于，所述被氧化了的基質(zhì)的導(dǎo)電性與氧化之前的所述基質(zhì)的導(dǎo)電性不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的任何一個的二極管。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于多個存儲單元的寫入電路，所述多個存儲單元形成為矩陣狀，以及所述多個存儲單元的每一個包括所述存儲元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲裝置，其特征在于，所述多個存儲單元的每一個還包括晶體管。
16.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲裝置；用作天線的導(dǎo)電層；以及電連接于所述導(dǎo)電層的晶體管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還包括如下中的任何一個讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)調(diào)制電路、數(shù)據(jù)解調(diào)電路、控制電路、以及接口電路。
18.一種存儲裝置，具有存儲元件，包括第一導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層上的第二導(dǎo)電層；在所述第二導(dǎo)電層上的第三導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間的第一包含有機化合物的層；以及在所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層之間的第二包含有機化合物的層，所述第一包含有機化合物的層包括光敏氧化劑；以及基質(zhì)，所述光敏氧化劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)氧化，所述第二包含有機化合物的層包括發(fā)光材料，以及所述第二導(dǎo)電層能夠透光。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲裝置，其特征在于，將電壓施加到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層中，所述發(fā)光材料因所述電壓所產(chǎn)生的空穴和電子的再結(jié)合能而發(fā)光，所述光敏氧化劑因所述光而被激發(fā)，以及所述被激發(fā)了的光敏氧化劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)氧化。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲裝置，其特征在于，所述被氧化了的基質(zhì)的導(dǎo)電性與氧化之前的所述基質(zhì)的導(dǎo)電性不同。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于所述第一導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層中的任何一個的二極管。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于多個存儲單元的寫入電路，所述多個存儲單元形成為矩陣狀；以及所述多個存儲單元的每一個包括所述存儲元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的存儲裝置，其特征在于，所述多個存儲單元的每一個還包括晶體管。
24.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲裝置；用作天線的導(dǎo)電層；以及電連接于所述導(dǎo)電層的晶體管。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它還包括如下中的任何一個讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)調(diào)制電路、數(shù)據(jù)解調(diào)電路、控制電路、以及接口電路。
26.一種存儲裝置，具有存儲元件，其特征在于，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；以及在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間的包含有機化合物的層，所述包含有機化合物的層包括光敏還原劑；以及基質(zhì)，所述光敏還原劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)還原。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的存儲裝置，其特征在于，將電壓施加到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層中，所述光敏還原劑因所述電壓所產(chǎn)生的空穴和電子的再結(jié)合能而被激發(fā)，以及所述被激發(fā)了的光敏還原劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)還原。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的存儲裝置，其特征在于，所述被還原了的基質(zhì)的導(dǎo)電性與還原之前的所述基質(zhì)的導(dǎo)電性不同。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的任何一個的二極管。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于多個存儲單元的寫入電路，所述多個存儲單元形成為矩陣狀；以及所述多個存儲單元的每一個包括所述存儲元件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的存儲裝置，其特征在于，所述多個存儲單元的每一個還包括晶體管。
32.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求26所述的存儲裝置；用作天線的導(dǎo)電層；以及電連接于所述導(dǎo)電層的晶體管。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它還包括如下中的任何一個讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)調(diào)制電路、數(shù)據(jù)解調(diào)電路、控制電路、以及接口電路。
34.一種存儲裝置，具有存儲元件，其特征在于，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；以及在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間的包含有機化合物的層，所述包含有機化合物的層包括發(fā)光材料；光敏還原劑；以及基質(zhì)，所述光敏還原劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)還原。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲裝置，其特征在于，所述包含有機化合物的層包括包括所述發(fā)光材料的第一層；以及包括所述光敏還原劑和所述基質(zhì)的第二層。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲裝置，其特征在于，將電壓施加到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層中，所述發(fā)光材料因所述電壓所產(chǎn)生的空穴和電子的再結(jié)合能而發(fā)光，所述光敏還原劑因所述光而被激發(fā)，以及所述被激發(fā)了的光敏還原劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)還原。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲裝置，其特征在于，所述被還原了的基質(zhì)的導(dǎo)電性與還原之前的所述基質(zhì)的導(dǎo)電性不同。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲裝置，其特征在于，它還包括電連接于所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的任何一個的二極管。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲裝置，其特征在于，它還包括電連接于多個存儲單元的寫入電路，所述多個存儲單元形成為矩陣狀；以及所述多個存儲單元的每一個包括所述存儲元件。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的存儲裝置，其特征在于，所述多個存儲單元的每一個還包括晶體管。
41.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求34所述的存儲裝置；用作天線的導(dǎo)電層；以及電連接于所述導(dǎo)電層的晶體管。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它還包括如下中的任何一個讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)調(diào)制電路、數(shù)據(jù)解調(diào)電路、控制電路、以及接口電路。
43.一種存儲裝置，具有存儲元件，其特征在于，包括第一導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層上的第二導(dǎo)電層；在所述第二導(dǎo)電層上的第三導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層之間的第一包含有機化合物的層；以及在所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層之間的第二包含有機化合物的層，所述第一包含有機化合物的層包括光敏還原劑；以及基質(zhì)，所述光敏還原劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)還原，所述第二包含有機化合物的層包括發(fā)光材料，以及所述第二導(dǎo)電層能夠透光。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其特征在于，將電壓施加到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層中，所述發(fā)光材料因所述電壓所產(chǎn)生的空穴和電子的再結(jié)合能而發(fā)光，所述光敏還原劑因所述光而被激發(fā)，以及所述被激發(fā)了的光敏還原劑能夠至少部分地使所述基質(zhì)還原。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其特征在于，所述被還原了的基質(zhì)的導(dǎo)電性與還原之前的所述基質(zhì)的導(dǎo)電性不同。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于所述第一導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層中的任何一個的二極管。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的存儲裝置，其特征在于，還包括電連接于多個存儲單元的寫入電路，所述多個存儲單元形成為矩陣狀，以及所述多個存儲單元的每一個包括所述存儲元件。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的存儲裝置，其特征在于，所述多個存儲單元的每一個還包括晶體管。
49.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求43所述的存儲裝置；用作天線的導(dǎo)電層；以及電連接于所述導(dǎo)電層的晶體管。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，它還包括如下中的任何一個讀出電路、電源電路、時鐘發(fā)生電路、數(shù)據(jù)調(diào)制電路、數(shù)據(jù)解調(diào)電路、控制電路、以及接口電路。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種寫入的可靠性高且價格低的存儲裝置及半導(dǎo)體裝置。此外，本發(fā)明揭示一種具有非易失性存儲元件的存儲裝置及半導(dǎo)體裝置，其中，除了制造時能夠進行追記之外，并可以防止由改寫引起的偽造等。本發(fā)明的存儲元件，包括第一導(dǎo)電層；第二導(dǎo)電層；以及包含有機化合物的層，該包含有機化合物的層形成在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，并且具有能夠因電子和空穴的再結(jié)合能而成為激發(fā)狀態(tài)的光敏氧化還原劑、以及能夠因光敏氧化還原劑而引起反應(yīng)的基質(zhì)。
文檔編號H01L51/46GK1953232SQ200610111049
公開日2007年4月25日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者湯川干央 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所