專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含天線和存儲(chǔ)器的集成電路，用于識(shí)別和管理貨物、商品、及人。具體地，本發(fā)明涉及一種諸如無(wú)線IC標(biāo)簽與相關(guān)物品的無(wú)線IC標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
條形碼可以作為用于識(shí)別貨物的對(duì)象。將條形碼利用苯胺印刷法(一種使用由橡膠或柔性合成樹(shù)脂構(gòu)成的凸版的印刷方法)、平版印刷、凹版印刷等直接印刷在貨物上；或在附著到貨物上之前、首先印刷在標(biāo)簽上。通過(guò)使用條形碼，條形碼的數(shù)據(jù)(商品的價(jià)格或名稱)可以由光學(xué)讀出裝置、也稱為條形碼讀出器讀出。根據(jù)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行售出量、存貨、配送的管理。但是，條形碼在信息與功能方面存在問(wèn)題，例如，位數(shù)少而且安全性難以保證。
近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)始了通過(guò)在貨物上安裝能夠無(wú)線地發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件，典型地，稱為無(wú)線芯片(也稱為ID標(biāo)簽、IC標(biāo)簽、IC芯片、RF(射頻)標(biāo)簽、無(wú)線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、或RFID(射頻識(shí)別))以代替條形碼來(lái)進(jìn)行貨物的管理、配送的簡(jiǎn)單有效化、商品的信息管理的嘗試。但是無(wú)線芯片的不便之處在于，需要與具有天線的讀出/寫(xiě)入器進(jìn)行通信，以獲取無(wú)線芯片的信息；而沒(méi)有讀出/寫(xiě)入器就不能獲知該信息。同樣，也引起安全性上的問(wèn)題，如擔(dān)心可能引起對(duì)無(wú)線芯片的信息的未授權(quán)的重寫(xiě)，或擔(dān)心無(wú)線芯片本身就是偽造的。另外，問(wèn)題還在于，如果IC標(biāo)簽因?yàn)槟撤N原因而被損壞，則信息本身可能丟失或不能讀出。

發(fā)明內(nèi)容
近年來(lái)，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上設(shè)置集成電路和天線而能夠無(wú)線地發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件得到了發(fā)展。傳統(tǒng)的無(wú)線芯片不包含存儲(chǔ)器。因此、只能判斷是否是無(wú)線芯片。
具有高功能與高附加價(jià)值的半導(dǎo)體器件可以通過(guò)設(shè)置存儲(chǔ)電路(也簡(jiǎn)稱為存儲(chǔ)器)作為集成在半導(dǎo)體襯底上的電路而提供。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種包含非易失性的、并可附加地寫(xiě)入的存儲(chǔ)電路和易于制造的天線的半導(dǎo)體器件，并提供該半導(dǎo)體器件的制造方法。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，防止未授權(quán)的無(wú)線芯片的信息重寫(xiě)并防止及該無(wú)線芯片自身的偽造，并保證無(wú)線芯片的安全性。
當(dāng)將無(wú)線芯片用于商店等時(shí)，由人眼辨別的信息標(biāo)簽或商標(biāo)也與無(wú)線芯片一起貼在商品上。但是、由于無(wú)線芯片和簽名或標(biāo)簽是分別貼合的，因此當(dāng)無(wú)線芯片損壞、或無(wú)線芯片和信息標(biāo)簽或商標(biāo)未粘住、或由其他的代替時(shí)，各個(gè)信息很容易變得互不相同。
考慮到上述情況，本發(fā)明提供一種其信息由無(wú)線通信信號(hào)識(shí)別、而且IC標(biāo)簽中的存儲(chǔ)器(不能重寫(xiě)的存儲(chǔ)器)的信息也由光學(xué)讀出裝置識(shí)別的IC標(biāo)簽。本發(fā)明的IC標(biāo)簽中的存儲(chǔ)器，具有識(shí)別表面，信息可以通過(guò)光學(xué)讀出裝置利用該識(shí)別表面來(lái)進(jìn)行識(shí)別。
在通常的使用半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)器中，信息利用電信號(hào)讀出，而不使用光學(xué)讀出裝置。已知的存儲(chǔ)器電路是例如DRAM、SRAM、FeRAM、掩模RAM、EPROM、EEPROM、閃存等。其中，由于DRAM和SRAM為數(shù)據(jù)斷電而被擦除的易失性存儲(chǔ)電路，因此數(shù)據(jù)需要在每次上電時(shí)重寫(xiě)。而FeRAM是非易失性存儲(chǔ)電路。由于FeRAM使用包含鐵電體層的電容元件，因此其制造步驟增加。掩模ROM雖然具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但其數(shù)據(jù)需要在制造過(guò)程中進(jìn)行寫(xiě)入，而且不能多次寫(xiě)入數(shù)據(jù)。EPROM、EEPROM以及閃存雖然是非易失性存儲(chǔ)電路，但其問(wèn)題在于，它們的制造步驟數(shù)量因使用包含兩個(gè)柵電極的元件而增加。
在本發(fā)明中，并未使用半導(dǎo)體襯底。相反，使用TFT來(lái)形成包括存儲(chǔ)器的各種電路。當(dāng)使用TFT時(shí)，制造成本與半導(dǎo)體襯底的情況相比顯著下降。此外，由于TFT能夠形成在IC標(biāo)簽的基底材料上，因此與半導(dǎo)體襯底的情況相比，附著性更好。當(dāng)使用半導(dǎo)體襯底時(shí)，基底材料、天線、IC芯片的相互連接并粘合是困難的。其缺陷在于，當(dāng)使用半導(dǎo)體襯底的IC標(biāo)簽時(shí)，連接部分與粘合部分在IC標(biāo)簽受外力彎曲時(shí)很容易斷裂。而當(dāng)使用TFT時(shí)，能夠提供對(duì)IC因外力而造成的彎曲的抵抗性高的IC標(biāo)簽。另外，IC標(biāo)簽的總厚度與半導(dǎo)體襯底相比也能夠減小。
本發(fā)明的IC標(biāo)簽包含天線、其信息可以利用光學(xué)讀出裝置讀出的存儲(chǔ)器、將天線和存儲(chǔ)器相互連接的導(dǎo)電電路。天線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以提供將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器并從存儲(chǔ)器讀出所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的工作電源。
根據(jù)本發(fā)明，信息可以通過(guò)使用不同類(lèi)型的識(shí)別裝置，如無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置、光學(xué)讀出裝置進(jìn)行核對(duì)，并檢測(cè)該信息是否相互一致，因此能夠減小讀出的錯(cuò)誤。如果不使用光學(xué)讀出裝置，當(dāng)信息是否寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中是可見(jiàn)時(shí)，寫(xiě)入了信息的IC標(biāo)簽與未寫(xiě)入信息的IC標(biāo)簽可以輕易地識(shí)別。
存儲(chǔ)器的識(shí)別表面可以顯示字母、數(shù)字、和條形碼等。注意，存儲(chǔ)器的識(shí)別表面不是顯示器。當(dāng)將信息寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中時(shí)，識(shí)別表面的一部分的光學(xué)特性被改變?yōu)槔梅瓷涞恼丈涔怙@示圖形。因此，當(dāng)使用如CCD等的成像裝置作為光學(xué)讀出裝置時(shí)，圖形圖像可以由CCD獲取，以通過(guò)分析該圖像來(lái)識(shí)別并讀出存儲(chǔ)器的信息。
IC標(biāo)簽與用于寫(xiě)入和讀出數(shù)據(jù)的裝置(讀出/寫(xiě)入器)的頭部相接觸或與之相隔規(guī)定的間隙，所述用于寫(xiě)入和讀出的裝置與信息終端裝置(如個(gè)人計(jì)算機(jī))相連接。根據(jù)基于來(lái)自讀出/寫(xiě)入器的天線的信息的規(guī)定頻率的無(wú)線電波，IC標(biāo)簽的天線利用與該天線相連接的電路產(chǎn)生用于產(chǎn)生寫(xiě)入信號(hào)與讀出信號(hào)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。然后，利用由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的寫(xiě)入信號(hào)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中；而利用由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的讀出信號(hào)而讀出存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
雖然讀出/寫(xiě)入器既可以寫(xiě)入又可以讀出，但是在本發(fā)明中，為了防止偽造和未授權(quán)的使用，在位線與字線之間的材料層由相變不可逆的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，因此，對(duì)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入只能進(jìn)行一次。用于本發(fā)明的存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)元件)材料層的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料產(chǎn)生相變以改變其電阻與光學(xué)特性。在寫(xiě)入信息之前和之后在存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)元件)的兩個(gè)電極之間的材料的光學(xué)特性從不透明的非晶狀態(tài)變化到透明的結(jié)晶狀態(tài)。
可以用于存儲(chǔ)器的兩個(gè)電極之間的材料層、而且相變不可逆的無(wú)機(jī)材料，是只能從非晶狀態(tài)改變到結(jié)晶狀態(tài)的無(wú)機(jī)材料，如包含從碲(Te)、氧化碲(TeOx)、銻(Sb)、鉍(Bi)中選擇的多種材料。
可選地，對(duì)于在存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)元件)的兩個(gè)電極之間的材料層，可以使用有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料的混合層。例如，包含金屬氧化物(如氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鈷和氧化銅)和有機(jī)化合物的材料層可以用作該材料層，或作為在兩個(gè)電極之間的層積層中的一層。
注意，信息既可以在將IC標(biāo)簽粘合到貨物上之前、也可以在將IC標(biāo)簽粘合到貨物上之后寫(xiě)入到IC標(biāo)簽。
當(dāng)光學(xué)地將信息數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中時(shí)，利用使用不同于寫(xiě)入數(shù)據(jù)的光的波長(zhǎng)的光照射具有識(shí)別表面的存儲(chǔ)器并使用傳感器檢測(cè)反射光而讀出存儲(chǔ)器的信息數(shù)據(jù)。
當(dāng)僅使用無(wú)線通信信號(hào)時(shí)，信息可以集中地讀出并存儲(chǔ)到信息終端裝置中。為了防止偽造和未授權(quán)的使用，信息在分配時(shí)至少可以核對(duì)兩次，具體地，在將信息寫(xiě)入到IC標(biāo)簽之后、和將信息從IC標(biāo)簽最終讀出時(shí)。
本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，是包括具有包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列的存儲(chǔ)器、控制存儲(chǔ)器的電路、和天線的結(jié)構(gòu)；其中，存儲(chǔ)單元陣列具有在第一方向上延伸的位線、在與第一方向垂直的第二方向上延伸的字線、在位線與字線之間的相變不可逆的材料層，位線與字線中的一個(gè)或全部具有透光性，并且存儲(chǔ)器包括具有識(shí)別表面，利用該識(shí)別表面由光學(xué)讀出裝置讀出將所記錄的信息讀出。
除了上述結(jié)構(gòu)，還具有用于將通過(guò)利用無(wú)線信號(hào)讀出在存儲(chǔ)器中記錄的數(shù)據(jù)而獲得的第一數(shù)據(jù)與通過(guò)利用光學(xué)讀出裝置從存儲(chǔ)器的識(shí)別表面讀出數(shù)據(jù)而獲得的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)的核對(duì)裝置。通過(guò)使用核對(duì)裝置，能夠減少讀出時(shí)的錯(cuò)誤。
讀出裝置并不限于光學(xué)讀出裝置和無(wú)線信號(hào)讀出裝置。除了上述之外，還有另一種結(jié)構(gòu)，包括具有包含多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列的存儲(chǔ)器；控制存儲(chǔ)器的電路；和天線；其中，存儲(chǔ)單元陣列具有在第一方向上延伸的位線、在垂直于第一方向的第二方向上的字線、和在位線與字線之間的相變不可逆的材料層，位線與字線中的一個(gè)或全部具有透光性，并且存儲(chǔ)器具有由多個(gè)不同的讀出裝置讀出的、一種重新編碼的數(shù)據(jù)。
在上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)中，材料層的相利用光照射從第一狀態(tài)變?yōu)榈诙顟B(tài)，因此，位線與字線之間的電阻改變。通過(guò)應(yīng)用上述具有此類(lèi)特征的結(jié)構(gòu)，對(duì)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入可以只進(jìn)行一次，以防止偽造和未授權(quán)的使用。
在上述每個(gè)結(jié)構(gòu)中，材料層的相利用光照射從第一狀態(tài)變?yōu)榈诙顟B(tài)，而且變化可以在識(shí)別表面上讀出。通過(guò)應(yīng)用上述具有此特征的結(jié)構(gòu)，是否將信息寫(xiě)入到了存儲(chǔ)器中是易于判斷的。
在上述每個(gè)結(jié)構(gòu)中，用于控制存儲(chǔ)器的電路包括薄膜晶體管。通過(guò)應(yīng)用上述具有此類(lèi)特征的結(jié)構(gòu)，能夠制造具有高抗彎曲性的半導(dǎo)體。薄膜晶體管可以使用如并五苯等的有機(jī)材料形成。
在上述每個(gè)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件包含與天線相連接的電路和包含薄膜晶體管的電路。通過(guò)應(yīng)用上述具有這類(lèi)特征的結(jié)構(gòu)，用于控制存儲(chǔ)器的電路和與天線相連接的電路可以利用相同的工藝制造。
在上述每個(gè)結(jié)構(gòu)中，用于控制半導(dǎo)體器件的電路和與天線相連接的電路形成在公共基底材料上。通過(guò)應(yīng)用具有此類(lèi)特征的上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行使用大型襯底的批量生產(chǎn)以降低單價(jià)。
在上述每個(gè)結(jié)構(gòu)中，由基底材料和密封材料密封半導(dǎo)體器件，而且基底材料或密封材料中的一個(gè)或兩個(gè)具有透光性?？蛇x地，半導(dǎo)體器件可以用具有透光性的層積膜密封。
在每個(gè)上述結(jié)構(gòu)中，將半導(dǎo)體器件插入到基底材料與密封材料之間，基底材料和密封材料包括樹(shù)脂。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)包含利用光學(xué)作用和電學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)、且數(shù)據(jù)由光學(xué)讀出裝置和電信號(hào)讀出裝置讀出的存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體器件。
此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠防止IC標(biāo)簽的偽造，而且能夠促進(jìn)其安全性。在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中的存儲(chǔ)電路是非易失性的，并可用于附加數(shù)據(jù)。因此能夠防止由于重寫(xiě)數(shù)據(jù)的偽造。另外，新的數(shù)據(jù)可以附加地寫(xiě)入。即、本發(fā)明能夠提供一種具有不能被重寫(xiě)的存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體器件。


圖1A～1F示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的俯視圖與剖面圖。
圖2A～2B示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的俯視圖與剖面圖。
圖3示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的等價(jià)電路圖。
圖4示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方框圖。
圖5A～5C示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中的存儲(chǔ)器部分的俯視圖與剖面圖。
圖6A和6B示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中的存儲(chǔ)器部分的等價(jià)電路圖。
圖7示出本發(fā)明的激光照射裝置的示意圖。
圖8示出施加了電壓的存儲(chǔ)元件部分的照片。
圖9示出施加電壓前后的存儲(chǔ)元件的反射光譜的曲線圖。
圖10示出存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性的曲線圖。
圖11示出存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性的曲線圖。
圖12示出施加電壓之后的存儲(chǔ)元件的剖面圖的TEM照片。
圖13示出施加電壓之后的存儲(chǔ)元件的剖面圖的TEM照片。
圖14示出存儲(chǔ)元件特性的電流-電壓特性的曲線圖。
圖15A～15F示出電子裝置的例子。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
第1實(shí)施方式圖1A和1B示出本發(fā)明的可以不接觸地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件的例子。圖1A示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的俯視圖，圖1B示出圖1A的側(cè)面示意圖。
圖1中示出的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有將多個(gè)電路(存儲(chǔ)器部分與數(shù)據(jù)發(fā)送和接收部分)集成在一個(gè)基底材料101上的結(jié)構(gòu)。將存儲(chǔ)器部分與數(shù)據(jù)發(fā)送和接收部分相鄰地放置，因此可以減小噪音的疊加以及電路間的交互作用。存儲(chǔ)器部分至少包含具有識(shí)別表面的存儲(chǔ)單元陣列103a、譯碼電路104和105、選擇電路106、讀出和寫(xiě)入電路107。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收部分至少包含天線102和與天線相連接的集成電路108。天線可以在形成集成電路的布線的相同步驟中利用印刷法或光刻法形成。
譯碼電路104和105、選擇電路106、讀出和寫(xiě)入電路107、和與天線相連接的集成電路108由TFT構(gòu)成，并可以在公共基底材料上使用相同的步驟制造。
圖1A示出在數(shù)據(jù)寫(xiě)入之前半導(dǎo)體器件的頂視圖。在具有識(shí)別表面的存儲(chǔ)單元陣列103a中，整個(gè)識(shí)別表面具有平坦的表面。
寫(xiě)入數(shù)據(jù)的操作參照?qǐng)D1C和1D進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)如圖1A所示，以光照射半導(dǎo)體器件而向存儲(chǔ)單元陣列寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，所照射的部分被改變，存儲(chǔ)單元陣列103a變?yōu)槿鐖D1C所示的、包含具有規(guī)定設(shè)計(jì)圖形109的識(shí)別表面的存儲(chǔ)單元陣列103b。
圖1D示出利用光學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件的側(cè)面圖。如圖1D所示，利用用于將光照射到存儲(chǔ)器的寫(xiě)入裝置(寫(xiě)入器)110和用于控制寫(xiě)入裝置110的控制裝置111，用光有選擇地照射存儲(chǔ)單元陣列，來(lái)獲得具有圖形109的識(shí)別表面。
存儲(chǔ)單元陣列具有包含配置為矩陣狀的存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)元件具有用于形成位線的第一導(dǎo)電層、用于形成字線的第二導(dǎo)電層、和形成在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的有機(jī)化合物層。在TFT和存儲(chǔ)元件設(shè)置于一個(gè)區(qū)域內(nèi)并配置為矩陣狀的情況下，存儲(chǔ)單元指存儲(chǔ)元件和TFT。當(dāng)只有存儲(chǔ)元件設(shè)置在一個(gè)區(qū)域內(nèi)并配置為矩陣狀的情況下，存儲(chǔ)單元僅指存儲(chǔ)元件。
當(dāng)有機(jī)化合物層用如激光等光通過(guò)具有透光性的第二導(dǎo)電層照射時(shí)，由激光照射引起有機(jī)化合物層的相變或損壞，因此存儲(chǔ)元件的光特性或電阻發(fā)生改變。例如，假設(shè)沒(méi)有以激光照射的存儲(chǔ)元件具有數(shù)據(jù)“0”，可以利用激光照射存儲(chǔ)元件而改變光特性或電阻以將數(shù)據(jù)“1”寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件中。
例如，通過(guò)調(diào)整用于有機(jī)化合物層的材料或激光的密度，可以利用激光照射將非晶狀態(tài)的且不具有透光性的有機(jī)化合物層，改變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)的并具有透光性的材料。可選地，數(shù)據(jù)可以通過(guò)以激光照射有機(jī)化合物層以使其絕緣化而寫(xiě)入。
當(dāng)使用以通過(guò)吸收光而產(chǎn)生酸的化合物(光致產(chǎn)酸劑)摻雜的共軛聚合體作為有機(jī)化合物層時(shí)，導(dǎo)電性僅在被激光照射的部分增加，而沒(méi)有被激光照射的部分不具有導(dǎo)電性。據(jù)此、利用以激光照射到所選擇的有機(jī)化合物層來(lái)改變存儲(chǔ)元件電阻的現(xiàn)象而寫(xiě)入數(shù)據(jù)。例如，假設(shè)未被激光照射的存儲(chǔ)元件具有數(shù)據(jù)“0”，選擇的存儲(chǔ)元件以激光照射以增加寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”時(shí)的導(dǎo)電性。
代替用于利用光照射寫(xiě)入數(shù)據(jù)的寫(xiě)入裝置110，可以使用用于利用電信號(hào)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的寫(xiě)入裝置112。此時(shí)，天線102利用通過(guò)電信號(hào)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的寫(xiě)入裝置112和用于控制寫(xiě)入裝置112的控制裝置113發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)，以獲得具有規(guī)定設(shè)計(jì)圖形的識(shí)別表面。當(dāng)圖形可用人眼觀察時(shí)，能夠?qū)κ欠駥?xiě)入數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷?？蛇x地，可以對(duì)圖形進(jìn)行編碼，使其如同條形碼一樣易于光學(xué)讀出。
可選地，用于利用發(fā)射光寫(xiě)入數(shù)據(jù)的寫(xiě)入裝置110和用于利用電信號(hào)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的寫(xiě)入裝置112可以用于向存儲(chǔ)器寫(xiě)入相同的數(shù)據(jù)，以防止在寫(xiě)入時(shí)的錯(cuò)誤。
雖然圖1C示出了具有圖形的識(shí)別表面，但是該圖形并不必由人眼識(shí)別。圖形可以是可以利用光學(xué)讀出裝置使用具有規(guī)定波長(zhǎng)的光讀出的圖形。
接下來(lái)，參照?qǐng)D1E和1F對(duì)讀出數(shù)據(jù)的操作進(jìn)行說(shuō)明。
通過(guò)在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間施加電壓，使用用于讀出存儲(chǔ)元件電阻值的電信號(hào)讀出裝置115和用于利用光照射讀出圖形的光學(xué)讀出裝置114讀出數(shù)據(jù)。兩個(gè)讀出裝置可以同時(shí)或單獨(dú)讀出數(shù)據(jù)。作為光學(xué)讀出裝置114，可以使用如圖像掃描器和CCD照相機(jī)等成像單元。對(duì)于電信號(hào)讀出器115，可以使用具有天線的讀出/寫(xiě)入器。
當(dāng)利用光學(xué)作用或電學(xué)作用將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中時(shí)，導(dǎo)致存儲(chǔ)元件的光透明度與沒(méi)有施加光學(xué)作用或電學(xué)作用的存儲(chǔ)元件的光透明度具有不同的值。由光學(xué)特性不同而產(chǎn)生的圖形被光學(xué)地讀出，據(jù)此可以將數(shù)據(jù)讀出。
如果存儲(chǔ)器的圖形在可見(jiàn)光下可被識(shí)別，則是否將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到了存儲(chǔ)元件中可以由人眼辨別。在通常的存儲(chǔ)元件中，數(shù)據(jù)不能由光學(xué)讀出裝置或人眼識(shí)別。
當(dāng)數(shù)據(jù)通過(guò)光學(xué)作用或電學(xué)作用寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中時(shí)，導(dǎo)致存儲(chǔ)元件的電阻值與沒(méi)有施加光學(xué)作用或電學(xué)作用的存儲(chǔ)元件的電阻值不同。在電阻值上的差異能夠光學(xué)地讀出，因此能夠讀出數(shù)據(jù)。
利用兩種讀出裝置讀出的數(shù)據(jù)由核對(duì)裝置116進(jìn)行核對(duì)。結(jié)果被傳送到信息終端117，并進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)本發(fā)明，能夠減少讀出的錯(cuò)誤。注意，信息終端117和核對(duì)裝置116可以利用布線編碼相互連接，或者它們可以通過(guò)無(wú)線通信來(lái)交換數(shù)據(jù)。
寫(xiě)入裝置(寫(xiě)入器)和讀出裝置(讀出器)可以使用具有所謂讀出/寫(xiě)入器結(jié)構(gòu)的一個(gè)裝置代替。
當(dāng)部分圖形是人眼可見(jiàn)的時(shí)，不需要貼合顯示標(biāo)簽和商標(biāo)。
在本發(fā)明中，由于存儲(chǔ)器和天線設(shè)置在公共襯底上，不用擔(dān)心引起脫落或由其他的存儲(chǔ)器或天線代替。另外，存儲(chǔ)器和天線相互電連接，因此它們不會(huì)輕易分離。此外，存儲(chǔ)器由暴露在如氧氣的空氣中易于改變的有機(jī)化合物材料構(gòu)成，因此、即使為了偽造而將存儲(chǔ)器拆開(kāi)時(shí)，用于存儲(chǔ)器的有機(jī)化合物材料也不能容易地辨別。因此能夠防止偽造。
第2實(shí)施方式本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有包括集成多個(gè)電路、并且將包含多個(gè)薄膜晶體管的層與包含多個(gè)存儲(chǔ)元件的層順序?qū)臃e的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有包含作為天線的導(dǎo)電層的密封膜。作為天線的密封膜與包含多個(gè)存儲(chǔ)元件的層的邊緣相重疊。
圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的俯視圖。存儲(chǔ)器部分至少包含具有識(shí)別表面的存儲(chǔ)單元陣列203、譯碼電路204和205、選擇電路206、和讀出和寫(xiě)入電路207。數(shù)據(jù)發(fā)送和接受部分至少包含與天線相連接的集成電路208。電路設(shè)置在公共基底材料上，而天線202設(shè)置在密封膜上，并通過(guò)導(dǎo)電顆粒連接到集成電路208上。
參照?qǐng)D2B，對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的剖面視圖的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖3示出圖2A或2B的等價(jià)電路圖。
在基底材料上，形成了將TFT配置為矩陣狀的存儲(chǔ)器部分。在存儲(chǔ)器部分周?chē)纬傻募呻娐芬灿扇鏣FT等的半導(dǎo)體元件構(gòu)成。圖2B示出常用的CMOS電路(n溝道TFT 211a和p溝道TFT 211b互補(bǔ)地組合)。CMOS電路包含具有至少一個(gè)n溝道TFT和一個(gè)p溝道TFT的電路(如反相器電路、與非電路、與電路、或非電路、或電路、移位寄存器電路、采樣電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、鎖存電路、緩沖器電路)。CMOS電路通過(guò)布線212c與其他的電路相連接。
TFT 210a、210b、211b每個(gè)具有第一層間絕緣膜214。形成第二絕緣層215以覆蓋每個(gè)TFT并在第二導(dǎo)電層上形成多個(gè)存儲(chǔ)元件。圖2B示出未寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件和寫(xiě)入了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件。
在存儲(chǔ)部分中配置為矩陣狀的存儲(chǔ)元件221具有構(gòu)成位線Bx(1≤x≤m)的第一導(dǎo)電層212a、構(gòu)成字線Wy((1≤y≤n)的第二導(dǎo)電層214a、和在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間形成的有機(jī)化合物層213a。隔離層216形成在相鄰的有機(jī)化合物層213a之間。第一導(dǎo)電層212a與第二導(dǎo)電層214a構(gòu)成條紋狀，以使第一導(dǎo)電層212a和第二導(dǎo)電層214a相互交叉。
圖2B示出通過(guò)光學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件。在利用光學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，第一導(dǎo)電層212a和第二導(dǎo)電層214a中的一個(gè)或兩個(gè)需要具有透光性。具有透光性的導(dǎo)電層由透光導(dǎo)電材料構(gòu)成，如氧化銦錫(ITO)；或由不具有透光性但具有能夠透光的厚度的導(dǎo)電材料構(gòu)成。
當(dāng)數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用寫(xiě)入時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)前的存儲(chǔ)元件的有機(jī)化合物層213b的透光性在寫(xiě)入數(shù)據(jù)之后不同于有機(jī)化合物層213a的透光性，并且將該差異作為圖形顯示在存儲(chǔ)元件陣列203的識(shí)別表面上。
構(gòu)成位線的第一導(dǎo)電層212b與構(gòu)成字線的第二導(dǎo)電層214b間的電短路狀態(tài)可以表示寫(xiě)入了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件的狀態(tài)。為了電短路一對(duì)電極，p溝道TFT 210b優(yōu)選具有多柵結(jié)構(gòu)，以防止p溝道TFT 210b預(yù)先短路。
為了提高可靠性，存儲(chǔ)元件和電路可以用保護(hù)膜覆蓋。
存儲(chǔ)元件和電路利用具有粘合層217的密封板218密封。天線202預(yù)先印刷在密封板218上，天線202與形成于基底材料201上的布線相連接以使天線與布線導(dǎo)通。天線202的一部分可以重疊在與天線相連接的集成電路208上。
當(dāng)數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用寫(xiě)入或讀出時(shí)，至少在寫(xiě)入或讀出數(shù)據(jù)的一側(cè)的材料具有透光性。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用從密封板一側(cè)寫(xiě)入或讀出時(shí)，密封板、粘合層217、第二導(dǎo)電層214a和214b由透光材料構(gòu)成。而當(dāng)數(shù)據(jù)利用透光性從基底材料一側(cè)寫(xiě)入或讀出時(shí)，基底材料、第一層間絕緣層、第二層間絕緣層、第一導(dǎo)電層由透光材料構(gòu)成。
在具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，存儲(chǔ)元件221具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即有機(jī)化合物層形成在一對(duì)導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層)之間。因此半導(dǎo)體器件可以容易地制造，并且可以提供便宜的半導(dǎo)體器件或其制造方法。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的高集成度是容易的，而且能夠提供具有大容量的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
存在利用對(duì)包含多個(gè)存儲(chǔ)元件的層使用激光的光學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)的情況。此時(shí)，形成包含多個(gè)存儲(chǔ)元件的層，使其不覆蓋襯底上的導(dǎo)電層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有包含多個(gè)存儲(chǔ)元件的層層積于包含多個(gè)具有以單晶半導(dǎo)體層作為溝道區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的層上的結(jié)構(gòu)。通過(guò)應(yīng)用上述結(jié)構(gòu)，能夠提供小的半導(dǎo)體器件。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包含利用光學(xué)作用或電學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)電路。存儲(chǔ)電路是非易失性的，數(shù)據(jù)能夠附加地寫(xiě)入。因此，雖然數(shù)據(jù)能夠附加地寫(xiě)入，但由于數(shù)據(jù)不能重寫(xiě)，因此能夠防止偽造。據(jù)此，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能和高附加價(jià)值的半導(dǎo)體器件，并能夠提供其制造方法。
另外，此處將頂部柵極型TFT作為例子進(jìn)行了闡述，但本發(fā)明可以應(yīng)用之處并不限于這種TFT結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明能夠應(yīng)用于底部柵極型(反交錯(cuò))TFT和交錯(cuò)TFT。
本發(fā)明并不限于圖2B所示的TFT結(jié)構(gòu)。如果需要，可以使用在溝道形成區(qū)域與漏區(qū)(或源區(qū))之間設(shè)置LDD區(qū)的輕摻雜漏區(qū)(LDD)結(jié)構(gòu)。在該LDD結(jié)構(gòu)中，將以低濃度添加了雜質(zhì)元素的區(qū)域設(shè)置在溝道形成區(qū)域與以高濃度添加了雜質(zhì)元素的源區(qū)或漏區(qū)之間。以低濃度添加了雜質(zhì)元素的區(qū)域稱為L(zhǎng)DD區(qū)。還能夠采用LDD區(qū)隔著柵絕緣膜以與柵極重疊的所謂的GOLD(柵-漏重疊的LDD)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式可以自由地與第1實(shí)施方式組合。
第3實(shí)施方式圖4示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方框圖。
如圖4所示，以虛線包圍的半導(dǎo)體器件20可以不接觸地交換數(shù)據(jù)。半導(dǎo)體器件20具有電源電路11、時(shí)鐘產(chǎn)生電路12、數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13、用于控制其它電路的控制電路14、接口電路15、存儲(chǔ)電路16、數(shù)據(jù)總線17和天線(天線線圈)18。
電源電路11是根據(jù)從天線18產(chǎn)生的交流信號(hào)來(lái)產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體器件20內(nèi)的每個(gè)電路的電流和電壓的電路。時(shí)鐘產(chǎn)生電路12是用于根據(jù)從天線18輸入的交流信號(hào)來(lái)產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體器件20內(nèi)的每個(gè)電路的各種時(shí)鐘信號(hào)的電路。數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13具有將與電讀出/寫(xiě)入器19a交換的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)/調(diào)制的功能。控制電路14具有控制存儲(chǔ)電路16的功能。天線18具有發(fā)送/接收電磁場(chǎng)或無(wú)線電波的功能。電學(xué)讀出/寫(xiě)入器19a具有與半導(dǎo)體器件通信、控制半導(dǎo)體器件、以及處理數(shù)據(jù)的功能。注意，半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)并不僅限于上述結(jié)構(gòu)，可以包含如電源電壓的限幅電路或處理編碼的硬件等其它部件。
存儲(chǔ)電路16包含具有一對(duì)導(dǎo)電層和設(shè)置在該一對(duì)導(dǎo)電層之間的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件。在有機(jī)化合物層被插在導(dǎo)電層之間的存儲(chǔ)元件中，數(shù)據(jù)可以利用光學(xué)讀出/寫(xiě)入器19b進(jìn)行讀出。
通過(guò)利用核對(duì)裝置21核對(duì)利用光學(xué)讀出/寫(xiě)入器19b和電學(xué)讀出/寫(xiě)入器19a讀出的數(shù)據(jù)，能夠防止在寫(xiě)入和讀出時(shí)的錯(cuò)誤。
數(shù)據(jù)可以利用光學(xué)讀出/寫(xiě)入器19b和電學(xué)讀出/寫(xiě)入器19a寫(xiě)入到存儲(chǔ)電路中。
存儲(chǔ)電路16可以僅包含具有一對(duì)導(dǎo)電層和插在一對(duì)導(dǎo)電層之間的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件，或包含具有其它結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路。其它結(jié)構(gòu)是從掩模ROM(只讀存儲(chǔ)器)、PROM(可編程只讀存儲(chǔ)器)、EPROM(電可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)中選擇的一種或多種存儲(chǔ)電路。
雖然圖4示出電學(xué)讀出/寫(xiě)入器19a和光學(xué)讀出/寫(xiě)入器19b，但識(shí)別裝置并不僅限于上述，也可以使用不同類(lèi)型的識(shí)別裝置?？蛇x地，可以使用三個(gè)或更多的識(shí)別裝置。
本實(shí)施方式可以自由地與第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式進(jìn)行組合。
具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，將在下述例子中進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)與操作，參照附圖6A和6B進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包含存儲(chǔ)部分和天線部分。存儲(chǔ)部分包含存儲(chǔ)單元被配置為矩陣狀的存儲(chǔ)單元陣列522、譯碼電路523和524、選擇電路525、和讀出與寫(xiě)入電路526。存儲(chǔ)單元包含存儲(chǔ)元件530。不接觸地發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的天線部分包含天線502和與天線相連接的集成電路520。
接下來(lái)，將對(duì)實(shí)際制造的存儲(chǔ)單元陣列522的俯視結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明(圖5A和5C)。
存儲(chǔ)元件530包含用于構(gòu)成位線Bx(1≤x≤m)的第一導(dǎo)電層527、用于形成字線Wy((1≤y≤n)的第二導(dǎo)電層528、和設(shè)置在第一導(dǎo)電層527與第二導(dǎo)電層528之間的有機(jī)化合物層529(圖5A)。由第一導(dǎo)電層527、有機(jī)化合物層529和第二導(dǎo)電層528構(gòu)成的層積體對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)元件530。絕緣層533形成在相鄰的有機(jī)化合物層529之間。絕緣層534形成在多個(gè)存儲(chǔ)元件530上。用于形成位線Bx的第一導(dǎo)電層527在第一方向上延伸，用于形成字線Wy的第二導(dǎo)電層528在與第一方向垂直的第二方向上延伸。即、第一導(dǎo)電層527和第二導(dǎo)電層528構(gòu)成條紋形狀，以使第一導(dǎo)電層527和第二導(dǎo)電層528相互交叉。
在本例中，數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件530中。因此，第一導(dǎo)電層527和第二導(dǎo)電層528中的一個(gè)或兩個(gè)需要具有透光性。具有透光性的導(dǎo)電層由如氧化銦錫(ITO)等的透光導(dǎo)電材料構(gòu)成，或由不具有透光性、但具有能夠透光的厚度的導(dǎo)電材料構(gòu)成。
包含在存儲(chǔ)元件中的有機(jī)化合物層529能夠由具有高空穴傳輸特性的材料構(gòu)成，可以使用如芳香胺基(即包含苯環(huán)-氮鍵)化合物，如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-胺]聯(lián)苯(縮寫(xiě)α-NPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]-聯(lián)苯(縮寫(xiě)TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-胺)三苯胺(縮寫(xiě)TDATA)、4，4’4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]-三苯胺(縮寫(xiě)MTDATA)、或4，4’-二(N-((4-N，N-二-間-甲苯基胺)苯基)-N-苯基胺)聯(lián)苯(縮寫(xiě)DNTPD)；或酞菁染料化合物，如酞菁染料(縮寫(xiě)H2Pc)、銅酞菁染料(縮寫(xiě)CuPc)、或氧釩酞菁染料(縮寫(xiě)VOPc)。
另外，可以使用具有高電子傳輸特性的材料作為包含在存儲(chǔ)元件中的有機(jī)化合物層529所用的有機(jī)化合物材料。例如，可以使用由金屬絡(luò)合物或具有喹啉骨架或苯喹啉骨架的材料構(gòu)成，如三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫(xiě)Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫(xiě)Almq3)、二(10-羥基苯[h]-羥基喹啉)鈹(縮寫(xiě)B(tài)eBq2)、或二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-羥基苯酚-鋁(縮寫(xiě)B(tài)Alq)，或如具有噁唑基或三噻唑配合基的金屬絡(luò)合物的材料，如二[2-(2-羥基苯)-羥基苯并唑]鋅(縮寫(xiě)Zn(BOX)2)、或二[2-(2-羥基苯)-羥基噻唑]鋅(縮寫(xiě)Zn(BTZ)2)。
另外，除了金屬絡(luò)合物，還可以使用化合物等，如2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(縮寫(xiě)PBD)、1，3-二[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(縮寫(xiě)OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-二苯基)-1，2，4-三唑(縮寫(xiě)TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙烷基苯基)-5-(4-二苯基)-1，2，4-三唑(縮寫(xiě)p-EtTAZ)、紅菲羅林(縮寫(xiě)B(tài)Phen)，或浴銅靈(縮寫(xiě)B(tài)CP)。
作為用于包含在存儲(chǔ)元件中的有機(jī)化合物層529的其它的有機(jī)化合物材料，可以使用如4-雙氰亞甲基-2-甲基-6[2-(1，1，7，7-四甲基-9-久洛尼定基)-乙烯基]-4H-吡喃(縮寫(xiě)DCJT)、4-雙氰亞甲基-2-叔丁基-6[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-基)-乙烯基]-4H-吡喃，periflanthene，2，5-氰-1，4-二-[2-(10-含甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-基)-乙烯基]苯、N，N’-二甲基喹吖酮(縮寫(xiě)DMQd)、香豆素545T，三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫(xiě)Alq3)、9，9’-bianthlyl、9，10-聯(lián)苯蒽(縮寫(xiě)DPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫(xiě)DNA)、2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯(縮寫(xiě)TBP)等。如9，10-二(2-萘基)-2-四-叔丁基蒽(縮寫(xiě)t-BuDNA)的蒽衍生物、如4，4’-二(N-咔唑基)-聯(lián)苯(縮寫(xiě)CBP)的咔唑衍生物、如二[2-(2-羥苯基)羥基嘧啶]鋅(縮寫(xiě)Znpp2)或二[2-(2-羥苯基)苯并唑]鋅(縮寫(xiě)ZnBOX)等金屬絡(luò)合物可以作為在形成擴(kuò)散了上述有機(jī)材料的層時(shí)的基底材料。可選地，可以使用三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫(xiě)Alq3)、9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫(xiě)DNA)、二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基苯酚-鋁(縮寫(xiě)B(tài)Alq)等。
另外，作為包含在存儲(chǔ)元件中的有機(jī)化合物層529的其它材料，可以使用以聚苯乙烯磺酸(縮寫(xiě)PSS)摻雜的聚乙烯dioxythipophene(縮寫(xiě)PEDOT)、聚苯胺(縮寫(xiě)PAni)、聚乙烯基咔唑(縮寫(xiě)PVK)等。
另外，可以使用其電阻可以利用光學(xué)作用或電學(xué)作用改變的材料。例如，可以使用以通過(guò)吸收光產(chǎn)生酸的化合物(光致產(chǎn)酸劑)摻雜的共軛聚合物。對(duì)于共軛聚合物，可以使用聚乙炔、聚亞苯基-亞乙烯基、聚噻吩、聚苯胺、聚亞苯基ethinylenes，等。作為光致產(chǎn)酸劑，能夠使用芳基锍鹽、芳基碘鎓鹽、o-硝基苯甲基磺酰、芳基磺酸基酸p-硝基苯酯、磺酰乙酰苯、Fe-芳烴合成物PF6鹽等。
接下來(lái)，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路的寫(xiě)入數(shù)據(jù)的操作進(jìn)行說(shuō)明。數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用寫(xiě)入。利用激光照射器件532，用從具有透光性的導(dǎo)電層(第二導(dǎo)電層528)一側(cè)照射的激光照射有機(jī)化合物層529，以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
激光可以照射整個(gè)存儲(chǔ)單元521，或可以有選擇地照射存儲(chǔ)單元521。例如，當(dāng)所形成的有機(jī)化合物層529為非晶態(tài)時(shí)，有機(jī)化合物層529不用激光照射，以將其保持在非晶狀態(tài)，而有機(jī)化合物層529不用激光照射以改變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)(圖5B(2))。即、數(shù)據(jù)可以利用有選擇地進(jìn)行激光照射而寫(xiě)入。當(dāng)有機(jī)化合物層有選擇地以激光照射時(shí)，優(yōu)選適用脈沖振蕩激光照射裝置。
更具體地，包含在被選擇的存儲(chǔ)元件530中的有機(jī)化合物層529被有選擇地用激光照射，以破壞或結(jié)晶化有機(jī)化合物層529。所破壞或結(jié)晶化的有機(jī)化合物層529改變了光特性。在結(jié)晶化有機(jī)化合物層的情況下，其導(dǎo)電性增加，其電阻值與其它存儲(chǔ)元件的電阻值相比顯著減小。另一方面，被破壞的有機(jī)化合物層被絕緣化，因此其電阻值與其他存儲(chǔ)元件的電阻值相比顯著增加。利用存儲(chǔ)元件530的光學(xué)特性或電阻值因激光照射而改變的現(xiàn)象而寫(xiě)入數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)假設(shè)未用激光照射的存儲(chǔ)元件具有數(shù)據(jù)“0”時(shí)，在寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”時(shí)，以激光照射存儲(chǔ)元件以改變其光特性或電阻值。
當(dāng)使用以通過(guò)吸收光產(chǎn)生酸的化合物(光致產(chǎn)酸劑)摻雜的共軛聚合物作為有機(jī)化合物層529時(shí)，當(dāng)有機(jī)化合物層被激光照射時(shí)，被激光照射的部分的導(dǎo)電性增加，而沒(méi)有被激光照射的部分不具有導(dǎo)電性。這樣，利用通過(guò)使用激光而選擇性地照射有機(jī)化合物層529來(lái)改變存儲(chǔ)元件530的電阻值的現(xiàn)象而寫(xiě)入數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)假設(shè)不用激光照射的存儲(chǔ)元件具有數(shù)據(jù)“0”時(shí)，存儲(chǔ)元件被有選擇地以激光照射，以提高寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”時(shí)的導(dǎo)電性。
作為不同于上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，可以在第一導(dǎo)電層527與有機(jī)化合物層529之間設(shè)置整流元件(圖5C)。整流元件指柵電極與漏電極相連接的晶體管或二極管。這里，設(shè)置了包含半導(dǎo)體層544和545的PN結(jié)二極管。半導(dǎo)體層544或545中的一個(gè)為n型半導(dǎo)體，而另一個(gè)為p型半導(dǎo)體。這樣，通過(guò)設(shè)置整流二極管，由于電流只在一個(gè)方向上流過(guò)，因此可以減少錯(cuò)誤，增加讀出余量。注意，在設(shè)置二極管時(shí)，該二極管不限于PN結(jié)二極管?？梢允褂镁哂衅渌Y(jié)構(gòu)的二極管，如PIN結(jié)二極管或雪崩二極管。
接下來(lái)，參照?qǐng)D6A和6B，對(duì)電學(xué)地讀出數(shù)據(jù)的操作進(jìn)行說(shuō)明。這里，讀出與寫(xiě)入電路526具有電阻元件546和讀出放大器547。但讀出與寫(xiě)入電路526的結(jié)構(gòu)并不限于上述結(jié)構(gòu)，可以具有任意的結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)可以利用在第一導(dǎo)電層527與第二導(dǎo)電層528之間施加電壓以讀出存儲(chǔ)元件530的電阻值而讀出。例如，如上所述，當(dāng)數(shù)據(jù)利用激光照射有機(jī)化合物層529而寫(xiě)入時(shí)，數(shù)據(jù)通過(guò)電學(xué)地讀出施加了光學(xué)作用的存儲(chǔ)元件和未施加光學(xué)作用的存儲(chǔ)元件之間的電阻值的差而讀出。
類(lèi)似地，當(dāng)以通過(guò)吸收光而產(chǎn)生酸的化合物(光致產(chǎn)酸劑)摻雜的共軛聚合物作為有機(jī)化合物層529時(shí)，數(shù)據(jù)利用電學(xué)地讀出施加了光學(xué)作用的存儲(chǔ)元件與未施加光學(xué)作用的存儲(chǔ)元件之間的電阻值的差而讀出。
當(dāng)從在存儲(chǔ)單元陣列522的多個(gè)存儲(chǔ)元件530中選擇的、配置在第x行和第y列的存儲(chǔ)元件530讀出數(shù)據(jù)時(shí)，首先利用譯碼電路523和524、和選擇電路525來(lái)選擇第x行的位線Bx和第y列的字線Wy。然后，存儲(chǔ)元件530和電阻元件546串聯(lián)連接。當(dāng)存儲(chǔ)元件530被看作電阻元件時(shí)，電壓施加在兩個(gè)串連連接的電阻元件的端部，節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)是根據(jù)存儲(chǔ)元件530的電阻而被電阻分壓了的電勢(shì)。節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)被施加于讀出放大器547上。在讀出放大器547中，所包含的無(wú)論是信息“0”還是信息“1”都進(jìn)行判斷。然后、由讀出放大器547所判斷的具有信息“0”或“1”的信號(hào)被傳送到外部部分。
根據(jù)上述方法，通過(guò)利用電阻值的差和電阻分壓，存儲(chǔ)元件530的信息以其電壓值而被讀出。讀出也可以通過(guò)比較電流值而進(jìn)行。此時(shí)，讀出利用施加了電學(xué)作用的存儲(chǔ)元件530與未施加電學(xué)作用的存儲(chǔ)元件530之間的差而進(jìn)行。這樣，數(shù)據(jù)可以通過(guò)讀出電流的差而讀出。
作為與上述結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)，可以在第一導(dǎo)電層527與有機(jī)化合物層529之間設(shè)置整流元件。該整流元件指柵極與漏極相連接的晶體管或二極管。由于電流僅在一個(gè)方向內(nèi)流過(guò)，因此通過(guò)提供整流二極管，能夠減小錯(cuò)誤，增加讀出余量。注意，當(dāng)設(shè)置二極管時(shí)，二極管并不限于PN結(jié)二極管?？梢允褂镁哂衅渌Y(jié)構(gòu)的二極管，如PIN結(jié)二極管或雪崩二極管。
對(duì)利用光學(xué)作用讀出數(shù)據(jù)的操作進(jìn)行說(shuō)明。如第1實(shí)施方式所述，將根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)元件配置為矩陣狀，并包含一個(gè)或兩個(gè)具有透光性的一對(duì)電極、和識(shí)別有機(jī)化合物層529的識(shí)別表面。有機(jī)化合物層529的透光性利用寫(xiě)入數(shù)據(jù)而改變，利用寫(xiě)入了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件與未寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件而在識(shí)別表面上形成圖形。數(shù)據(jù)利用由光學(xué)讀出裝置取得圖形并分析數(shù)據(jù)而讀出。
這樣，在本例中的半導(dǎo)體器件中，數(shù)據(jù)既可以利用光學(xué)讀出裝置也可以利用電讀出裝置讀出，在讀出中的錯(cuò)誤可以利用核對(duì)由光學(xué)讀出裝置和電讀出裝置讀出的數(shù)據(jù)而減小。
在本例的半導(dǎo)體器件中，數(shù)據(jù)既可以利用光學(xué)寫(xiě)入裝置、也可以利用電學(xué)寫(xiě)入裝置寫(xiě)入，可以減小在寫(xiě)入時(shí)的錯(cuò)誤。
此外，包含在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)電路包含具有有機(jī)化合物層被設(shè)置在一對(duì)導(dǎo)電層之間的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件，因此其制造過(guò)程簡(jiǎn)單，并能夠提供便宜的半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件很容易實(shí)現(xiàn)高集成度，因此能夠提供包含具有大容量的存儲(chǔ)電路的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
另外，在包含在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中的存儲(chǔ)電路中，數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用或電學(xué)作用而寫(xiě)入，存儲(chǔ)電路是非易失性的，而且數(shù)據(jù)可以附加地寫(xiě)入。根據(jù)上述特征，能夠防止偽造，能夠提供可附加地寫(xiě)入的、并能夠保證安全性的半導(dǎo)體器件。因此，可以提供實(shí)現(xiàn)高性能與高附加價(jià)值的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
本例能夠自由地與第1～3實(shí)施方式組合。
實(shí)施例2在本例中，參照?qǐng)D7，對(duì)用于利用光學(xué)作用將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)電路中的激光照射裝置進(jìn)行說(shuō)明。
激光照射器件1001包含在照射激光時(shí)進(jìn)行各種控制的計(jì)算機(jī)1002；用于激光照射的激光振蕩器1003；激光振蕩器1003的電源1004；用于衰減激光的光學(xué)系統(tǒng)1005；用于調(diào)節(jié)激光密度的聲-光調(diào)制器1 006；包含用于縮小激光截面的棱鏡和用于改變光學(xué)路徑的反射鏡等的光學(xué)系統(tǒng)1007；具有X軸臺(tái)架與Y軸臺(tái)架的移動(dòng)裝置1009；用于轉(zhuǎn)換從計(jì)算機(jī)1002輸出的控制數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換器1010；用于根據(jù)從D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓來(lái)控制聲-光調(diào)制器1006的驅(qū)動(dòng)器1011；輸出用于驅(qū)動(dòng)移動(dòng)器件1009的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器1012；和用于將所照射在目標(biāo)上的激光進(jìn)行聚焦的聚焦裝置1013(圖7)。能夠振蕩紫外線、可見(jiàn)光、或紅外線的激光振蕩器可以用作激光振蕩器1003。受激準(zhǔn)分子激光振蕩器，如KrF、ArF、XeCl、Xe；氣態(tài)激光振蕩器，如He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF；使用諸如以Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Tm摻雜的YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3的晶體的液態(tài)激光振蕩器；或半導(dǎo)體激光振蕩器，如GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP，可以作為激光振蕩器。
接下來(lái)，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的激光照射裝置1001的操作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)移動(dòng)裝置1009安裝有襯底1014時(shí)，計(jì)算機(jī)1002利用未圖示的照相機(jī)檢測(cè)將要照射激光的存儲(chǔ)元件的位置。然后，計(jì)算機(jī)1002根據(jù)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于移動(dòng)移動(dòng)裝置1009的移動(dòng)數(shù)據(jù)。之后，計(jì)算機(jī)1002通過(guò)驅(qū)動(dòng)器1011來(lái)控制從聲-光調(diào)制器1006所照射的光量，因此從激光振蕩器1003所照射的激光由光學(xué)系統(tǒng)1005衰減。然后，對(duì)光量進(jìn)行控制，以利用聲-光調(diào)制器1006獲得規(guī)定的光量。另一方面，利用光系統(tǒng)1007改變從聲-光調(diào)制器1006輸出的激光的束斑的光路與形狀，且激光由透鏡會(huì)聚。從而使襯底1014被激光照射。此時(shí)，對(duì)移動(dòng)裝置1009進(jìn)行控制，以根據(jù)由計(jì)算機(jī)1002所產(chǎn)生的移動(dòng)數(shù)據(jù)在X方向與Y方向上移動(dòng)。其結(jié)果，用激光照射規(guī)定的位置，將激光的光能量密度轉(zhuǎn)換為熱能。這樣，設(shè)置在襯底1014上的存儲(chǔ)元件有選擇地被激光照射。注意，激光照射是通過(guò)移動(dòng)移動(dòng)裝置1009而進(jìn)行的，但是可以通過(guò)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)1007而使激光在X方向與Y方向上移動(dòng)。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，數(shù)據(jù)可以使用具有上述結(jié)構(gòu)的激光照射器件而容易地寫(xiě)入，于是可以在短時(shí)間內(nèi)大量寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例可以自由地與第1～3實(shí)施方式和實(shí)施例組合。
實(shí)施例3在本例中，對(duì)在襯底上形成存儲(chǔ)元件的測(cè)試結(jié)果和當(dāng)數(shù)據(jù)利用光學(xué)作用寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件時(shí)光特性的改變進(jìn)行了研究。
存儲(chǔ)元件是通過(guò)在襯底上依次層積第一導(dǎo)電層、包含金屬氧化物和有機(jī)化合物的層、有機(jī)化合物層、第二導(dǎo)電層構(gòu)成的元件。
作為金屬氧化物，優(yōu)選可以使用對(duì)空穴傳輸材料顯示電子接受特性的材料，或?qū)﹄娮觽鬏敳牧巷@示電子施主特性的材料。作為金屬氧化物的例子，除了氧化鉬、氧化釩、氧化釕、氧化鈷、氧化銅等外，還可以使用氧化鋰、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等，也可以使用堿金屬氧化物，堿土金屬氧化物等。金屬氧化物優(yōu)選從空穴傳輸材料和電子傳輸材料中選擇。
在包含金屬氧化物和有機(jī)化合物的層中，空穴傳輸材料或電子傳輸材料優(yōu)選地可以作為有機(jī)化合物材料。這里，空穴傳輸材料指具有比電子傳輸特性更高的空穴傳輸特性的材料，電子傳輸材料指具有比空穴傳輸特性更高的電子傳輸特性的材料。在包含金屬氧化物和有機(jī)化合物材料的層中，當(dāng)金屬氧化物從空穴傳輸材料接受電子時(shí)，有機(jī)化合物材料優(yōu)選為空穴傳輸材料。在包含金屬氧化物和有機(jī)化合物的層中，當(dāng)金屬氧化物對(duì)電子傳輸材料顯示電子施主特性時(shí)，有機(jī)化合物材料優(yōu)選指電子傳輸材料。
在本例中，第一導(dǎo)電層由包含氧化硅和氧化銦錫的透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。包含金屬氧化物和有機(jī)化合物材料的層，由MoOx和4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基胺]聯(lián)苯(縮寫(xiě)NPB)以1∶1的摩爾比率構(gòu)成。包含金屬氧化物和有機(jī)化合物材料的層具有80nm的厚度。在包含金屬氧化物和有機(jī)化合物材料的層上形成的有機(jī)化合物層，由4，4’-二{N-[4-(N，N-二-間-甲苯基胺)苯]-N-苯胺}聯(lián)苯(縮寫(xiě)DNTPD)構(gòu)成，并具有50nm的厚度。第二導(dǎo)電層由鋁構(gòu)成。
將上述的多個(gè)存儲(chǔ)元件配置為矩陣狀，以形成存儲(chǔ)單元陣列。存儲(chǔ)電路包括存儲(chǔ)單元陣列、譯碼電路、選擇電路、讀出與寫(xiě)入電路。存儲(chǔ)元件中的一個(gè)由譯碼電路和選擇電路所選擇。將規(guī)定的電壓施加到所選擇的存儲(chǔ)元件上，以流過(guò)大的電流，從而將存儲(chǔ)元件中的一對(duì)導(dǎo)電層短路。所短路的存儲(chǔ)元件的電阻值顯著小于未施加電壓的存儲(chǔ)元件的電阻值。例如，當(dāng)假設(shè)要施加電學(xué)作用的存儲(chǔ)元件具有數(shù)據(jù)“0”時(shí)，利用施加電壓到所選擇的存儲(chǔ)元件上以流過(guò)大的電流，從而使存儲(chǔ)元件短路以寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”。
當(dāng)將規(guī)定的電壓施加到存儲(chǔ)元件的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層時(shí)，發(fā)生電介質(zhì)擊穿，一對(duì)導(dǎo)電層被短路從而改變了光學(xué)特性。圖8是部分短路了的存儲(chǔ)元件的放大照片。如圖8所示，存儲(chǔ)元件的一部分被脫色，脫色的部分為短路電路。
圖9示出測(cè)量的反射光譜，以發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)元件施加電流前后的不同。如圖9所示，施加了電流的脫色部分的中心具有施加電流前的反射率的一半或更小的反射率。另外，施加了電流的脫色部分的周?chē)糠志哂斜仁┘与娏髑暗姆瓷渎市〉姆瓷渎省?br> 這樣，可以假設(shè)沒(méi)有脫色的存儲(chǔ)元件具有數(shù)據(jù)“0”，而脫色的存儲(chǔ)元件假設(shè)具有數(shù)據(jù)“1”。數(shù)據(jù)由光學(xué)讀出裝置、如圖像掃描儀和CCD照相機(jī)進(jìn)行識(shí)別?？梢杂萌搜塾^測(cè)數(shù)據(jù)是否寫(xiě)入到了存儲(chǔ)元件中。
在本例中，數(shù)據(jù)利用施加規(guī)定電壓使存儲(chǔ)元件短路而寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件中，但是本發(fā)明并不僅限于此。例如，當(dāng)由激光照射存儲(chǔ)元件而引起插入在一對(duì)導(dǎo)電層之間的有機(jī)化合物層的電介質(zhì)擊穿時(shí)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件中。
本例可以自由地與第1～3實(shí)施方式與實(shí)施例1和2組合。
實(shí)施例4在本例中，對(duì)當(dāng)存儲(chǔ)元件在襯底上形成而且數(shù)據(jù)利用電學(xué)作用寫(xiě)入的電流電壓特性的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。存儲(chǔ)元件通過(guò)在襯底上依次層積第一導(dǎo)電層、第一有機(jī)化合物層、第二有機(jī)化合物層、第二導(dǎo)電層而形成。第一導(dǎo)電層由氧化硅和氧化銦錫(該材料縮寫(xiě)為NITO)構(gòu)成，第一有機(jī)化合物層由4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]-聯(lián)苯(該材料縮寫(xiě)為T(mén)PD)構(gòu)成，第二導(dǎo)電層由鋁構(gòu)成。第一有機(jī)化合物層具有10nm的厚度，第二有機(jī)化合物層具有50nm的厚度。
首先，參照?qǐng)D10，對(duì)存儲(chǔ)元件利用電學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)前、后的電流-電壓特性測(cè)試結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。在圖10中，橫軸表示電壓值，縱軸表示電流值，曲線261表示利用光學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)前的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性，曲線262表示利用光學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)后的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性。圖10示出在存儲(chǔ)單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)前、后的電流-電壓特性的顯著改變。例如，當(dāng)施加1V電壓時(shí)，寫(xiě)入數(shù)據(jù)前的電流值為4.8×10-5mA，而寫(xiě)入數(shù)據(jù)后的電流值為1.1×102mA；因此在寫(xiě)入數(shù)據(jù)前、后電流值變化為7個(gè)數(shù)量級(jí)。如上所述，存儲(chǔ)元件的電阻值在寫(xiě)入數(shù)據(jù)前、后發(fā)生改變，在以電壓值或電流值讀出該存儲(chǔ)元件的電阻值的改變的情況下，存儲(chǔ)元件可以作為存儲(chǔ)電路使用。
當(dāng)使用上述存儲(chǔ)元件作為存儲(chǔ)電路時(shí)，在每次進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出操作時(shí)將規(guī)定的電壓(足夠保持存儲(chǔ)元件不短路的電壓)施加到存儲(chǔ)元件上，然后讀出電阻值。這樣，即使在重復(fù)進(jìn)行讀出操作時(shí)、即重復(fù)施加規(guī)定電壓時(shí)，要求上述存儲(chǔ)元件也具有不變的電流-電壓特性。讀出數(shù)據(jù)后的存儲(chǔ)元件的電流-電壓測(cè)量結(jié)果，參照?qǐng)D11進(jìn)行說(shuō)明。在該測(cè)量中，在每次進(jìn)行讀出數(shù)據(jù)操作時(shí)測(cè)量存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性。數(shù)據(jù)的讀出操作進(jìn)行一共5次，因此有機(jī)存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性一共測(cè)量5次。對(duì)2個(gè)存儲(chǔ)元件、即電阻值通過(guò)利用電學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)而改變的存儲(chǔ)元件，和電阻值不改變的存儲(chǔ)元件進(jìn)行電流-電壓特性的測(cè)量。
在圖11中，橫軸表示電壓值，縱軸表示電流值，曲線271表示電阻值通過(guò)利用電學(xué)作用寫(xiě)入數(shù)據(jù)而改變了的有機(jī)存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性，曲線272表示電阻值未改變的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性。如曲線271所示，電阻值未改變的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性表現(xiàn)出良好的再現(xiàn)性，尤其在大于等于1V的電壓下。類(lèi)似地，如曲線272所示，通過(guò)寫(xiě)入數(shù)據(jù)改變了電阻值的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性表現(xiàn)出良好的再現(xiàn)性，尤其在大于等于1V的電壓下。從上述結(jié)果可知，即使在重復(fù)進(jìn)行多次讀出數(shù)據(jù)操作之后，電流-電壓特性也不改變。因此，上述存儲(chǔ)元件可以用作存儲(chǔ)電路。
在要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件中，與寫(xiě)入數(shù)據(jù)前相比，有機(jī)化合物層的膜厚度被部分地改變。膜厚度的改變可以利用光學(xué)讀出裝置觀測(cè)。
有機(jī)化合物層是單層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件的膜厚度的變化的測(cè)試結(jié)果如下所述。
通過(guò)在具有厚度為140nm的基底絕緣膜的襯底上依次層積第一導(dǎo)電層(底部電極)、有機(jī)化合物層、和第二導(dǎo)電層(頂部電極)構(gòu)成存儲(chǔ)元件。第一導(dǎo)電層由氧化硅和氧化銦錫的化合物構(gòu)成，有機(jī)化合物層由4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]聯(lián)苯(TPD)構(gòu)成，第二導(dǎo)電層由鋁構(gòu)成。形成的底部電極具有105nm的厚度，形成的頂部電極具有270nm的厚度。形成的有機(jī)化合物層(TPD)具有50nm的厚度。元件的尺寸為2mm×2mm。
在通過(guò)施加電壓將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到有機(jī)化合物為單層的存儲(chǔ)元件之后，在存儲(chǔ)元件表面形成不平坦。在寫(xiě)入數(shù)據(jù)后，最初具有50nm厚的TPD，在TPD的最厚部分具有90nm的厚度，而在TPD的最薄部分具有15nm的厚度。圖12示出在TPD的最厚部分的剖面的TEM照片，圖13示出在TPD的最薄部分的剖面的TEM照片。如上所述，存儲(chǔ)元件中的有機(jī)化合物層的薄膜厚度在寫(xiě)入數(shù)據(jù)前、后部分地發(fā)生了改變。
本例可以自由地與第1～3實(shí)施方式和實(shí)施例1～3組合。
實(shí)施例5在本例中，對(duì)利用電學(xué)作用，通過(guò)使存儲(chǔ)元件部分短路而對(duì)在襯底上形成的存儲(chǔ)元件部分寫(xiě)入數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
存儲(chǔ)元件部分由在襯底上依次層積第一導(dǎo)電層、有機(jī)化合物層(將有機(jī)化合物材料和無(wú)機(jī)化合物材料構(gòu)成的混合層與由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層層積形成的層)、和第二導(dǎo)電層構(gòu)成(該結(jié)構(gòu)以下稱為元件結(jié)構(gòu)1)。第一導(dǎo)電層由氧化硅和氧化銦錫的化合物構(gòu)成。有機(jī)化合物層由層積由有機(jī)化合物材料與無(wú)機(jī)化合物材料構(gòu)成的混合層和由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層層積而構(gòu)成。有機(jī)化合物材料與無(wú)機(jī)化合物材料的混合層是通過(guò)共同蒸鍍?chǔ)?NPD和MoO3構(gòu)成的。由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層由TPD構(gòu)成。第二導(dǎo)電層由鋁構(gòu)成。
接下來(lái)，作為與具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件相比較的目標(biāo)，通過(guò)在襯底上依次層積第一導(dǎo)電層、由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層、和第二導(dǎo)電層而構(gòu)成元件(該結(jié)構(gòu)以下指元件結(jié)構(gòu)2)。第一導(dǎo)電層由氧化硅和氧化銦錫的化合物構(gòu)成。由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層是由TPD構(gòu)成的層，第二導(dǎo)電層由鋁構(gòu)成。即、結(jié)構(gòu)2是與結(jié)構(gòu)1相同的結(jié)構(gòu)，除了未設(shè)置由有機(jī)化合物材料與無(wú)機(jī)化合物材料構(gòu)成的層以外。
圖14示出每個(gè)具有元件結(jié)構(gòu)1和2的存儲(chǔ)元件部分，在利用電學(xué)作用、通過(guò)使存儲(chǔ)元件短路而寫(xiě)入數(shù)據(jù)前、后的電流-電壓特性測(cè)試結(jié)果。在圖14中，橫軸表示電壓值(V)，縱軸表示電流密度(mA/cm2)。在圖14中，曲線281a表示在利用電學(xué)作用使存儲(chǔ)元件部分短路而寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前，具有元件結(jié)構(gòu)1的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性；曲線281b表示在利用電學(xué)作用使存儲(chǔ)元件部分短路而寫(xiě)入數(shù)據(jù)之后，具有元件結(jié)構(gòu)1的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性。曲線282a表示在利用電學(xué)作用使存儲(chǔ)元件部分短路而寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前，具有元件結(jié)構(gòu)2的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性；曲線282b表示在利用電學(xué)作用使存儲(chǔ)元件部分短路而寫(xiě)入數(shù)據(jù)之后，具有元件結(jié)構(gòu)2的存儲(chǔ)元件的電流-電壓特性。
圖14示出具有元件結(jié)構(gòu)1和2的存儲(chǔ)元件在存儲(chǔ)元件部分短路前、后的電流-電壓特性的顯著變化。例如，具有元件結(jié)構(gòu)1和2的存儲(chǔ)元件部分在元件部分短路前的電流值，在施加1V電壓時(shí)分別為1.6×10-4mA/cm2和2.4×10-4mA/cm2；而在存儲(chǔ)元件部分短路之后，在施加1V電壓時(shí)分別為2.5×102mA/cm2和4.3×102mA/cm2；因此，在存儲(chǔ)元件部分短路前、后，電流值改變6個(gè)數(shù)量級(jí)。即、具有元件結(jié)構(gòu)1和2的存儲(chǔ)元件的電阻值，在存儲(chǔ)元件部分的短路之后，與存儲(chǔ)元件部分的短路之前的電阻值相比，顯著變低。
如上所述，有機(jī)存儲(chǔ)元件部分的電阻值在存儲(chǔ)元件部分的短路前、后發(fā)生變化；當(dāng)存儲(chǔ)元件部分的電阻值的改變是以電壓值或電流值來(lái)讀出時(shí)，具有元件結(jié)構(gòu)1和2的存儲(chǔ)元件部分可以作為存儲(chǔ)電路使用。
根據(jù)圖14，具有元件結(jié)構(gòu)1和2的存儲(chǔ)元件部分的短路的電壓分別為9.6V和18.2V。具有元件結(jié)構(gòu)1的存儲(chǔ)元件部分可以在比具有元件結(jié)構(gòu)2的存儲(chǔ)元件部分更低的電壓下短路。即、通過(guò)使用在由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層上層積由有機(jī)化合物材料和無(wú)機(jī)化合物材料構(gòu)成的混合層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，能夠降低用于寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件短路所需要的驅(qū)動(dòng)電壓。其結(jié)果，通過(guò)在由有機(jī)化合物材料構(gòu)成的層上層積由有機(jī)化合物材料和無(wú)機(jī)化合物材料構(gòu)成的混合層，能夠同時(shí)獲得厚的膜厚和低功耗。
本例可以自由地與第1～3實(shí)施方式和例1～4組合。
實(shí)施例6本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍很廣。例如，作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件20的一個(gè)方式的無(wú)線標(biāo)簽，能夠用于紙幣、硬幣、證券、證書(shū)、無(wú)記名債券、包裝容器、書(shū)、存儲(chǔ)媒介、個(gè)人物品、交通工具、食品、健康產(chǎn)品、日用品、藥品、電子設(shè)備等。
紙幣和硬幣是在市場(chǎng)上流通的貨幣，包含能夠在特定區(qū)域(現(xiàn)金憑證)內(nèi)與貨幣相同方式使用的種類(lèi)和紀(jì)念幣等。證券包括支票、憑證、本票等(圖15A)。如圖15A所示，支票2001包含具有識(shí)別表面2003的無(wú)線標(biāo)簽2002。通過(guò)利用無(wú)線通信信息讀出裝置與光學(xué)系統(tǒng)讀出裝置來(lái)提供核對(duì)信息的功能和檢測(cè)信息是否相互一致的識(shí)別功能，能夠防止偽造。
證書(shū)包括駕駛證、身份證等(圖15B)。如圖15B所示，駕駛證2011包含具有識(shí)別表面2013的無(wú)線標(biāo)簽2012。通過(guò)利用無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置與光系統(tǒng)讀出裝置來(lái)提供核對(duì)信息的功能和檢測(cè)信息是否相互一致的識(shí)別功能，能夠防止偽造。
無(wú)記名債券包括郵票、商品券、各種禮券等(圖15C)。如圖15C所示，商品券2021包含具有識(shí)別表面2023的無(wú)線標(biāo)簽2022。通過(guò)應(yīng)用利用無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置與光系統(tǒng)讀出裝置來(lái)提供核對(duì)信息的功能和檢測(cè)信息是否相互一致的識(shí)別功能，能夠防止偽造。
包裝容器包括盒飯的包裝紙、塑料瓶、硬紙盒等(圖15D)。如圖15D所示，盒飯等的包裝盒2031包含具有識(shí)別表面2033的無(wú)線標(biāo)簽2032。通過(guò)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到識(shí)別表面2033，可以可見(jiàn)地檢查價(jià)格。通過(guò)應(yīng)用利用無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置與光系統(tǒng)讀出裝置來(lái)提供核對(duì)信息的功能和檢測(cè)信息是否相互一致的識(shí)別功能，能夠防止偽造。
書(shū)包括書(shū)籍等(圖15E)。如圖15E所示，書(shū)籍2041包含具有識(shí)別表面2043的無(wú)線標(biāo)簽2042。通過(guò)應(yīng)用利用無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置與光系統(tǒng)讀出裝置來(lái)提供核對(duì)信息的功能和檢測(cè)信息是否相互一致的識(shí)別功能，能夠防止讀出錯(cuò)誤。
存儲(chǔ)媒介包括DVD軟件、錄像帶等(圖15F)。如圖15F所示，DVD盒2051包含具有識(shí)別表面2053的無(wú)線標(biāo)簽2052。通過(guò)應(yīng)用利用無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置與光系統(tǒng)讀出裝置來(lái)提供核對(duì)信息的功能和檢測(cè)信息是否相互一致的識(shí)別功能，能夠防止讀出錯(cuò)誤。
個(gè)人物品包含書(shū)包、眼鏡等。交通工具指輪式交通工具，如自形成、船等。食品指食物、飲料等。衣服指衣物、鞋等。健康產(chǎn)品指醫(yī)療器械、健康用具等。日常日用品之家具、照明設(shè)備等。藥品指藥物、農(nóng)藥等。電子設(shè)備指液晶顯示器、EL顯示器、電視機(jī)(電視接收機(jī)，薄型電視接收機(jī))、移動(dòng)電話等。
通過(guò)為包裝容器、存儲(chǔ)媒介、個(gè)人物品、食品、衣服、日用品、電子設(shè)備等設(shè)置本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，能夠提高其檢查系統(tǒng)的有效性。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包含具有將有機(jī)化合物層設(shè)置在一對(duì)導(dǎo)電層之間的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件。因此、能夠提供使用便宜的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的高集成度是容易的，因此能夠提供使用包含具有大容量存儲(chǔ)電路的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
另外，在包含在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)電路中，數(shù)據(jù)可以利用光學(xué)作用或電學(xué)作用寫(xiě)入，并且能夠由無(wú)線通信信號(hào)讀出裝置與光系統(tǒng)器件讀出。存儲(chǔ)電路為非易失性的，并且數(shù)據(jù)可以附加地寫(xiě)入。因此，雖然數(shù)據(jù)能夠附加地寫(xiě)入，但由于數(shù)據(jù)不能重寫(xiě)，因此能夠防止偽造。據(jù)此，能夠提供實(shí)現(xiàn)具有高性能與高附加價(jià)值的半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備。
本例能自由地與第1～3實(shí)施方式和實(shí)施例1～5組合。
工業(yè)可用性通過(guò)將本發(fā)明應(yīng)用于如貨物和人等的物品以及配送系統(tǒng)的管理，可以獲得具有相當(dāng)可靠的安全性和高有效性的用于識(shí)別的無(wú)線標(biāo)簽系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括具有包含多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列的存儲(chǔ)器；用于控制所述存儲(chǔ)器的電路；天線；在第一方向上延伸的位線；在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的字線；設(shè)置在所述位線與所述字線之間的材料層，其中所述材料層的相變不可逆地發(fā)生，其中，所述位線與所述字線的至少一個(gè)具有透光性，所述存儲(chǔ)器具有識(shí)別表面，利用該識(shí)別表面由光學(xué)讀出裝置讀出所記錄的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括核對(duì)裝置，用于將使用無(wú)線信號(hào)讀出記錄在所述存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)而得到的第一數(shù)據(jù)與通過(guò)使用光學(xué)讀出裝置從所述存儲(chǔ)器的所述識(shí)別表面讀出數(shù)據(jù)而得到的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)。
3.一種半導(dǎo)體器件，包括具有包含多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列的存儲(chǔ)器；用于控制所述存儲(chǔ)器的電路；天線；在第一方向上延伸的位線；在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的字線，設(shè)置在所述位線與所述字線之間的材料層，其中所述材料層的相變不可逆地發(fā)生，其中，所述位線與所述字線中的至少一個(gè)具有透光性，所述存儲(chǔ)器具有由多個(gè)不同讀出裝置讀出的一個(gè)記錄數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述材料層的相通過(guò)光照射而從第一狀態(tài)改變到第二狀態(tài)，從而使所述位線與所述字線之間的電阻發(fā)生改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述材料層的相通過(guò)光照射而從第一狀態(tài)改變到第二狀態(tài)，并且該相變可以在所述識(shí)別表面讀出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述用于控制所述存儲(chǔ)器的電路包含薄膜晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，還包括具有薄膜晶體管的電路，其與所述天線電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述用于控制所述存儲(chǔ)器的電路、和所述與天線電連接的電路形成在公共基底材料上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件由基底材料和密封材料密封，所述基底材料和所述密封材料中的至少一個(gè)具有透光性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件插在所述基底材料與所述密封材料之間，所述基底材料和所述密封材料包括樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種包含非易失性的、并能夠附加地寫(xiě)入的存儲(chǔ)電路和易于制造的天線的半導(dǎo)體器件及其制造方法。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，防止無(wú)線芯片的信息的未授權(quán)的重寫(xiě)和無(wú)線芯片自身的偽造物，并能夠保證無(wú)線芯片的安全性?？紤]到上述情況，本發(fā)明提供一種其信息由無(wú)線通信信號(hào)進(jìn)行識(shí)別的IC標(biāo)簽，且IC標(biāo)簽中的存儲(chǔ)器(該存儲(chǔ)器不能重復(fù)寫(xiě)入)的信息可以利用光學(xué)讀出裝置進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明的IC標(biāo)簽中的存儲(chǔ)器具有其信息可以利用光學(xué)讀出裝置進(jìn)行識(shí)別的識(shí)別表面。
文檔編號(hào)H01L51/05GK101069285SQ200580041109
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者安部寬子, 湯川干央, 野村亮二, 瀨尾哲史, 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所