專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置及其制作方法和用于寫(xiě)入存儲(chǔ)元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制作方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，目標(biāo)識(shí)別技術(shù)已經(jīng)引起較大關(guān)注，這種目標(biāo)識(shí)別技術(shù)可以通過(guò)將ID(識(shí)別號(hào))分配給單個(gè)目標(biāo)而顯示其上的數(shù)據(jù)例如歷史，來(lái)用于生產(chǎn)、管理等。首先，不需要接觸就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體裝置已經(jīng)處于研發(fā)階段。作為這樣的半導(dǎo)體裝置，在公司、商場(chǎng)等正在開(kāi)始采用RFID(射頻識(shí)別)(還稱(chēng)作是ID標(biāo)簽、IC芯片、RF(射頻)標(biāo)簽、無(wú)線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽和無(wú)線芯片)等。
這些半導(dǎo)體裝置中的每個(gè)裝置都包括天線、使用硅(Si)半導(dǎo)體襯底等的電路(還被稱(chēng)作是IC(集成電路)芯片)，并且該IC(集成電路)芯片是由存儲(chǔ)電路(以后還稱(chēng)作是存儲(chǔ)器)、控制電路等構(gòu)成的。另外，人們正在積極研發(fā)在它們的控制電路、存儲(chǔ)電路等中使用有機(jī)化合物的有機(jī)薄膜晶體管(以后稱(chēng)作是TFT)、有機(jī)存儲(chǔ)器等(例如，日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)No.H7-22669)。
然而，在使用有機(jī)化合物的存儲(chǔ)電路中，其中通過(guò)在一對(duì)電極之間提供有機(jī)化合物來(lái)形成存儲(chǔ)元件，在有機(jī)化合物層較厚的情況下，根據(jù)存儲(chǔ)電路的尺寸寫(xiě)電壓的上升成為一個(gè)問(wèn)題。另一方面，在元件的尺寸較小和有機(jī)化合物層較薄的情況下，所述元件容易受到灰塵或者電極層表面上的凸起和凹陷的影響，這樣導(dǎo)致諸如存儲(chǔ)器性能(寫(xiě)電壓等)的變化或者異常寫(xiě)入的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了以低成本和高產(chǎn)出制作較高性能和較高可靠性的存儲(chǔ)裝置以及配備有這種存儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體裝置的技術(shù)。
當(dāng)有機(jī)化合物材料的物質(zhì)的溫度升高到該物質(zhì)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，所述物質(zhì)變成流體。因此，由包含有機(jī)化合物材料的物質(zhì)制成的有機(jī)化合物層變成流體合成物(物質(zhì))，所述流體合成物在玻璃轉(zhuǎn)變溫度或者較高的溫度下沒(méi)有固定的形狀并且在性能上類(lèi)似于液體。當(dāng)該有機(jī)化合物層變成流體合成物時(shí)，材料的形狀不再保持在固態(tài)，而是隨著時(shí)間在變化。材料(物質(zhì))的表面張力或者相對(duì)于所述材料將形成區(qū)域的表面的潤(rùn)濕性(在固態(tài)不會(huì)有多大的影響)開(kāi)始相當(dāng)大地影響合成物形狀的變形或者影響該材料流動(dòng)的方向、速度等。
表面張力是降低液體的表面積所需要的能量，并且可以認(rèn)為是當(dāng)液體聚集成球形時(shí)所釋放的能量(附著能)。因此，當(dāng)流體材料具有高的表面張力時(shí)，所述材料容易移動(dòng)并且聚集成為球形。此外，材料的淌度(mobility)、方向、速度等由于表面張力在相當(dāng)程度上與相對(duì)于所述材料形成的區(qū)域表面的潤(rùn)濕性相關(guān)。
固體表面(將形成的物質(zhì))的潤(rùn)濕性受到所述表面的化學(xué)性質(zhì)的影響。如果所述物質(zhì)相對(duì)于流體合成物具有低的潤(rùn)濕性，那么所述物質(zhì)的表面變成相對(duì)于流體材料具有低潤(rùn)濕性的區(qū)域(以后也稱(chēng)作是低潤(rùn)濕性區(qū)域)，并且與這種材料的接觸角較大。因此，所述流體合成物不會(huì)在表面區(qū)域上擴(kuò)展并且排斥潤(rùn)濕所述表面。另一方面，如果所述物質(zhì)相對(duì)于流體合成物具有高的潤(rùn)濕性(以后稱(chēng)為是高潤(rùn)濕區(qū)域)，則與所述材料的接觸角較小。因此，所述流體材料在區(qū)域表面上擴(kuò)展并且與表面的潤(rùn)濕很好。另外，潤(rùn)濕性還涉及表面能。具有低潤(rùn)濕性的區(qū)域的表面能較低，具有高潤(rùn)濕性的區(qū)域的表面能較高。
當(dāng)將形成區(qū)域(其中形成有機(jī)化合物材料)表面的潤(rùn)濕性相對(duì)于所述材料較低時(shí)(差的潤(rùn)濕性)，由于表面張力進(jìn)一步促進(jìn)了所述材料的聚集。用于形成有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物材料具有較高的淌度，并且所述材料在所述表面上聚集。因此，通過(guò)在第一導(dǎo)電層上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層具有差潤(rùn)濕性的絕緣層(在第一導(dǎo)電層上將形成有機(jī)化合物層)，可以在短時(shí)間內(nèi)使得有機(jī)化合物層的薄膜厚度不均勻，有機(jī)化合物層變形，并且所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層短路。此外，存在這樣的情況，其中電場(chǎng)集中在絕緣層較薄的區(qū)域，并且發(fā)生介質(zhì)擊穿，這樣使得第一和第二導(dǎo)電層短路。從而，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
在本發(fā)明中，在有機(jī)化合物層(構(gòu)成了包含在存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)元件)和一對(duì)導(dǎo)電層(所述有機(jī)化合物層夾在該一對(duì)導(dǎo)電層之間)中的至少一個(gè)導(dǎo)電層之間形成相對(duì)于有機(jī)化合物材料(用作有機(jī)化合物層)具有低(差)潤(rùn)濕性的絕緣層。在本發(fā)明中，絕緣層具有絕緣性質(zhì)。絕緣層可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是大于等于1nm并且小于等于2nm)，并且根據(jù)所述絕緣層的材料和制作方法，所述絕緣層不一定是連續(xù)薄膜的形狀，可以是非連續(xù)的島狀形狀。在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間的界面處形成的絕緣層允許載流子的隧道注入；因此流動(dòng)有隧道電流。因此，在第一和第二導(dǎo)電層之間施加電壓時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層的溫度升高到其玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層的材料變成流體合成物。由于合成物(有機(jī)化合物材料)的表面張力和相對(duì)于絕緣層表面的差潤(rùn)濕性，所述流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))而沒(méi)有保持固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層的厚度變得不均勻，并且有機(jī)化合物層變形，第一和第二導(dǎo)電層部分互相接觸并且發(fā)生短路。最終，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率不同。
注意，在該說(shuō)明書(shū)中，半導(dǎo)體裝置指的是通過(guò)利用半導(dǎo)體性質(zhì)而發(fā)揮作用的裝置。通過(guò)使用本發(fā)明，有可能制作具有多層導(dǎo)線層的集成電路和諸如處理器芯片的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方面具有包括位于第一和第二導(dǎo)電層之間的有機(jī)化合物層和絕緣層的存儲(chǔ)元件。當(dāng)熔化時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物由于有機(jī)化合物的表面張力而聚集。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，可以執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方面具有包括第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件。當(dāng)熔化時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物由于所述有機(jī)化合物的表面張力而聚集，所述有機(jī)化合物的表面張力大于絕緣層的表面張力。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，可以執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方面具有包括第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件。當(dāng)熔化時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物由于所述有機(jī)化合物的表面張力而聚集。熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低的潤(rùn)濕性。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，可以執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方面具有包括第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件。當(dāng)熔化時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物由于所述有機(jī)化合物的表面張力而聚集。熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低的潤(rùn)濕性，因此使得聚集增強(qiáng)。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方面具有包括第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件。當(dāng)熔化時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物由于所述有機(jī)化合物的表面張力而聚集，所述有機(jī)化合物的表面張力大于絕緣層的表面張力。熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低的潤(rùn)濕性。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方面具有包括第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)元件。當(dāng)熔化時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物由于所述有機(jī)化合物的表面張力而聚集，所述有機(jī)化合物的表面張力大于絕緣層的表面張力。熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低的潤(rùn)濕性，因此使得聚集增強(qiáng)。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
在上述半導(dǎo)體裝置中，在執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，部分第一和第二導(dǎo)電層可以互相接觸，或者可以改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
在上述半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入時(shí)，有機(jī)化合物層中的有機(jī)化合物熔化。
通過(guò)本發(fā)明，可以以低成本和高產(chǎn)出制作高性能和高可靠性的半導(dǎo)體裝置。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的視圖。
圖2A到2C是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖3是本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖4A和4B是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖5是本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖6是本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖7是本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖8A和8B是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖9A到9C是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖10是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的視圖。
圖11是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的視圖。
圖12A和12B是說(shuō)明本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制作方法的視圖。
圖13A到13G是說(shuō)明本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的視圖。
圖14A是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖，圖14B是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的電路圖。
圖15是可以應(yīng)用于本發(fā)明的微滴排放(droplet discharging)裝置的結(jié)構(gòu)。
圖16是本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖17A到17C是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖。
圖18A到18C是說(shuō)明本發(fā)明存儲(chǔ)裝置的視圖。
具體實(shí)施例方式
盡管參考附圖借助于實(shí)施例模式和實(shí)施例將描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是各種修改和變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講都是顯而易見(jiàn)的。此外，除非這些修改和變型脫離了本發(fā)明的范圍否則應(yīng)當(dāng)解釋成是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中具有相似功能的相同部分在不同的附圖中用相同的附圖標(biāo)記表示，因此省略了對(duì)這些部分的詳細(xì)描述。
實(shí)施例模式1在該實(shí)施例模式中，將參考

包含在本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)元件的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例。更具體的說(shuō)，將描述無(wú)源矩陣存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)。
參考圖1A到1D和圖9A到9C來(lái)描述本發(fā)明的存儲(chǔ)元件和其工作機(jī)制。在該實(shí)施例模式中，在有機(jī)化合物層(構(gòu)成了包含在存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)元件)和一對(duì)導(dǎo)電層(有機(jī)化合物層夾在其間)中的至少一個(gè)導(dǎo)電層之間形成相對(duì)于用作有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物材料具有低(差)潤(rùn)濕性的絕緣層。通過(guò)提供絕緣層，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定，從而可以執(zhí)行正常的寫(xiě)入。
僅僅在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間需要提供絕緣層。絕緣層可以提供在有機(jī)化合物層和第一和第二導(dǎo)電層之一或者兩者之間。
圖9A是絕緣層提供在第一導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間的實(shí)例。絕緣層51、有機(jī)化合物層52以及第二導(dǎo)電層53以這樣的順序形成在第一導(dǎo)電層50上。
圖9B是絕緣層提供在第二導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間的實(shí)例。有機(jī)化合物層62、絕緣層61、以及第二導(dǎo)電層63以這樣的順序形成在第一導(dǎo)電層60上。
圖9C是絕緣層提供在有機(jī)化合物層和第一與第二導(dǎo)電層兩者之間的實(shí)例。第一導(dǎo)電層70、第一絕緣層71、有機(jī)化合物層72、第二絕緣層74、以及第二導(dǎo)電層53以這樣的順序形成。
作為用于第一導(dǎo)電層50、60和70以及第二導(dǎo)電層53、63和73的材料，使用具有高電導(dǎo)率的元素、化合物等。作為用于有機(jī)化合物層52、62和72的材料，在該實(shí)施例模式中使用通過(guò)電效應(yīng)改變結(jié)晶度、電導(dǎo)率或者形狀的物質(zhì)。由于具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率在施加電壓前后改變，對(duì)應(yīng)于“初始條件”和“電導(dǎo)率改變后”的兩個(gè)值可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)元件中。對(duì)于在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率的變化進(jìn)行了描述。
在該實(shí)施例模式中，參考使用圖9A中示出的有機(jī)存儲(chǔ)器的圖1A到1D來(lái)描述本發(fā)明的有機(jī)存儲(chǔ)器的原理。圖1A示出了在施加電壓之前的有機(jī)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器是由第一導(dǎo)電層50、絕緣層51、有機(jī)化合物層52以及第二導(dǎo)電層53構(gòu)成的。絕緣層51提供在第一導(dǎo)電層50和有機(jī)化合物層52之間。構(gòu)成有機(jī)化合物層52的有機(jī)化合物(變成液體合成物)具有高的表面張力。所述液體合成物并沒(méi)有潤(rùn)濕和擴(kuò)展，并且由于它相對(duì)于所提供的(以便與該液體合成物接觸)絕緣層51的表面具有低(差)潤(rùn)濕性，因此排斥絕緣層51的表面。
當(dāng)用作有機(jī)化合物材料的物質(zhì)的溫度升高到該物質(zhì)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，該物質(zhì)變成流體。因此，由包含有機(jī)化合物材料的物質(zhì)構(gòu)成的有機(jī)化合物層變成流體合成物(物質(zhì))，該流體合成物(物質(zhì))在玻璃轉(zhuǎn)變溫度或者更高的溫度處沒(méi)有固定的形狀，并且性能類(lèi)似于液體。當(dāng)有機(jī)化合物層變成流體合成物時(shí)，材料的形狀不再保持在固態(tài)，并且隨著時(shí)間而變化。材料(物質(zhì))的表面張力或者相對(duì)于所述材料將形成區(qū)域的表面的潤(rùn)濕性(在固態(tài)不會(huì)有多大的影響)開(kāi)始相當(dāng)大地影響合成物的形狀變形或者影響該材料流動(dòng)的方向、速度等。
表面張力是用于降低液體的表面積所需要的能量，并且可以認(rèn)為是液體聚集成球形時(shí)所釋放的能量(附著能)。因此，當(dāng)流體材料具有高的表面張力時(shí)，所述材料容易移動(dòng)并且聚集成球形。此外，由于表面張力，材料的淌度、方向、速度等與相對(duì)于所述材料將要形成的區(qū)域表面的潤(rùn)濕性非常相關(guān)。
當(dāng)在第一導(dǎo)電層50和第二導(dǎo)電層53之間施加電壓時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層，從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層的溫度升高到其玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物材料變成流體合成物。由于構(gòu)成有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物材料具有高的表面張力，該有機(jī)化合物材料比絕緣層51更容易聚集，從而形成球形。由于高的表面張力，流體合成物聚集以便沿著箭頭45指示的方向移動(dòng)；因而變形成有機(jī)化合物層42a。根據(jù)有機(jī)化合物層42a的變形，第二導(dǎo)電層53也變形成第二導(dǎo)電層43b(參考圖1B)。
當(dāng)將要形成的區(qū)域(其中形成有機(jī)化合物材料)表面的潤(rùn)濕性相對(duì)于材料來(lái)講較低(差)時(shí)，由于表面張力所述材料的聚集被進(jìn)一步增強(qiáng)。由于絕緣層51相對(duì)于用于形成有機(jī)化合物層52的有機(jī)化合物材料具有低(差)的潤(rùn)濕性，因此，在絕緣層51的表面上有機(jī)化合物材料在沿著箭頭46的方向的淌度增大，從而有機(jī)化合物層42b變成薄膜厚度更不均勻的形狀。根據(jù)有機(jī)化合物層42b的變形，第二導(dǎo)電層43a還變形成第二導(dǎo)電層43a(參考圖1C)。
最終，有機(jī)化合物層42b變形成有機(jī)化合物層42c并且在絕緣層51上變成不連續(xù)層；從而，在絕緣層51上形成不存在有機(jī)化合物的區(qū)域47(參考圖1D)。此后，第一導(dǎo)電層50和第二導(dǎo)電層43c部分相互接觸。因此，第一導(dǎo)電層50和第二導(dǎo)電層43c被短路。另外，還存在這樣的情況，其中電場(chǎng)集中在有機(jī)化合物層較薄的區(qū)域，并且高電場(chǎng)可能導(dǎo)致第一和第二導(dǎo)電層之間的短路。從而，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率在施加電壓前后存在差異。
盡管圖1D示出了其中第一和第二導(dǎo)電層在一個(gè)存儲(chǔ)元件內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)處被短路的實(shí)例，但是本發(fā)明不限于此。當(dāng)在該存儲(chǔ)元件內(nèi)的至少一個(gè)點(diǎn)處減小有機(jī)化合物層的厚度，并且第一和第二導(dǎo)電層短路時(shí)，可以執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。不用說(shuō)的是，當(dāng)如圖1D所示在多個(gè)點(diǎn)處第一和第二導(dǎo)電層短路時(shí)，可以安全地執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入；從而提高可靠性。
如在該實(shí)施例模式中所示，通過(guò)在第一導(dǎo)電層上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層具有差潤(rùn)濕性的絕緣層，可以有助于有機(jī)化合物層的變形并且使得有機(jī)化合物層的薄膜厚度不均勻，在所述第一導(dǎo)電層上使用具有高表面張力的有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物層。因此，第一和第二導(dǎo)電層可以被安全地短路。從而，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；因此可以執(zhí)行正常的寫(xiě)入。
在該實(shí)施例模式中，所提供的以便與有機(jī)化合物層接觸的絕緣層相對(duì)于有機(jī)化合物材料來(lái)講具有低(差)潤(rùn)濕性。另外，有機(jī)化合物材料比絕緣層具有較高的表面張力。因此，在有機(jī)化合物材料變成液態(tài)的情況下，該有機(jī)化合物材料容易聚集并且相對(duì)于將要形成的區(qū)域具有差的潤(rùn)濕性。因此，如在該實(shí)施例模式中所述，當(dāng)相對(duì)于有機(jī)化合物材料具有低潤(rùn)濕性的材料用作絕緣層時(shí)，在絕緣層的表面上進(jìn)一步提高了有機(jī)化合物材料的聚集，并且使得有機(jī)化合物層變形。
另一方面，通過(guò)將諸如金屬氧化物或者金屬氮化物的無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物混合，可以得到有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物的高耐熱性和穩(wěn)定的混合層。這是由于有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物在分子級(jí)上相互牢固的附著。因此，即使在有機(jī)化合物材料被加熱以便被熔化，變成液態(tài)，并且由于表面張力而變形稱(chēng)為球形時(shí)，但是由于有機(jī)化合物在分子級(jí)牢固附著到無(wú)機(jī)化合物上，仍可以防止有機(jī)化合物的變形。當(dāng)在存儲(chǔ)元件的第一和第二導(dǎo)電層之間提供穩(wěn)定的混合層時(shí)，由于有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物之間的高附著性可以防止有機(jī)化合物的聚集而使得有機(jī)化合物層不容易變形。此外，由于無(wú)機(jī)化合物也是絕緣體，因此絕緣體穩(wěn)定地存在于第一和第二導(dǎo)電層之間。因此可以防止第一和第二導(dǎo)電層被短路。也就是說(shuō)，當(dāng)在形成第一導(dǎo)電層之后當(dāng)形成有機(jī)化合物層以便覆蓋有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物的混合層時(shí)，即使混合層是薄的薄膜，但仍可認(rèn)為第一和第二導(dǎo)電層不容易被短路。因此，當(dāng)在該實(shí)施例模式中僅僅示出有機(jī)化合物時(shí)，在有機(jī)化合物受熱熔化之后由于表面張力該有機(jī)化合物聚集。因此，有機(jī)化合物層存在不連續(xù)性。從而，第一和第二導(dǎo)電層在不存在有機(jī)化合物的區(qū)域中相互接觸并且被短路。
在該實(shí)施例模式中，絕緣層具有絕緣性質(zhì)。絕緣層可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是大于等于1nm并且小于等于2nm)，并且根據(jù)絕緣層的材料和制造方法，所述絕緣層不一定具有連續(xù)薄膜的形狀，可以是不連續(xù)的島狀形狀。在說(shuō)明書(shū)的其它附圖中，示出的絕緣層是連續(xù)的層，絕緣層還可以是不連續(xù)的島狀形狀。在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間的界面處形成的絕緣層允許載流子的隧道注入，因此流動(dòng)有隧道電流。因此，當(dāng)在第一和第二導(dǎo)電層之間施加電壓時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層，從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層的溫度升高到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層的材料變成流體合成物。由于合成物(有機(jī)化合物材料)的表面張力以及相對(duì)于絕緣層(形成物質(zhì))表面的差的潤(rùn)濕性，該流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))而沒(méi)有保持固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層的厚度變得不均勻并且有機(jī)化合物層變形，第一和第二導(dǎo)電層互相部分接觸且發(fā)生短路。最終，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的導(dǎo)電性存在差異。
最終，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定，因此可以執(zhí)行對(duì)每個(gè)元件的正常寫(xiě)入。另外，由于通過(guò)絕緣層中的隧道電流提高了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。因此，可以防止在導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。
注意，施加到本發(fā)明存儲(chǔ)元件的第一導(dǎo)電層的電壓可能比施加該存儲(chǔ)元件的第二導(dǎo)電層的電壓要高?？商鎿Q的方案是，施加到第二導(dǎo)電層的電壓高于施加到第一導(dǎo)電層的電壓。在存儲(chǔ)元件具有整流特性的情況下，在第一和第二導(dǎo)電層之間可以提供電勢(shì)差，使得正向偏置電壓或者反向偏置電壓被施加到該存儲(chǔ)元件上。
在圖3中示出了本發(fā)明的存儲(chǔ)裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例。該結(jié)構(gòu)實(shí)例具有其中存儲(chǔ)單元721配置成矩陣形的存儲(chǔ)單元陣列722；具有列解碼器726b、讀取電路726b以及選擇器726c的位線驅(qū)動(dòng)電路726；具有行解碼器724a和電平移動(dòng)器724b的字線驅(qū)動(dòng)電路724，以及包括寫(xiě)入電路等并且執(zhí)行與外界交互作用的接口723。注意，這里示出的存儲(chǔ)裝置716的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)實(shí)例，該存儲(chǔ)裝置可以具有其它的電路諸如讀出放大器、輸出電路以及緩沖器，并且在位線驅(qū)動(dòng)電路中可以提供寫(xiě)入電路。
存儲(chǔ)單元721具有構(gòu)成字線Wy(1≤y≤n)的第一導(dǎo)電層、構(gòu)成位線Bx(1≤x≤m)的第二導(dǎo)電層以及有機(jī)化合物層。有機(jī)化合物層是作為第一和第二導(dǎo)電層之間的單層或者疊層來(lái)提供的。
在圖2A中示出了存儲(chǔ)單元陣列722的頂視圖，并且在圖2B和2C中示出了沿著圖2A中的線A-B的截面視圖。注意，在圖2A中沒(méi)有示出絕緣層754，但是在圖2B中示出了絕緣層754。
存儲(chǔ)單元陣列722具有第一導(dǎo)電層751a、751b和751c以及沿著第一方向延伸的間隔(絕緣層)755；所提供的用于覆蓋第一導(dǎo)電層751a、751b和751c以及間隔(絕緣層)755的有機(jī)化合物層752；沿著第二方向即垂直于第一方向延伸的第二導(dǎo)電層753a、753b和753c(參考圖2A)。有機(jī)化合物層752提供在第一導(dǎo)電層751a、751b和751c以及第二導(dǎo)電層753a、753b和753c之間。另外，絕緣層754作為保護(hù)薄膜提供，用于覆蓋第二導(dǎo)電層753a、753b和753c(參考圖2B)。在第一導(dǎo)電層751a、751b和751c上絕緣層756和有機(jī)化合物層752以這樣的順序形成。注意，在相互靠近的存儲(chǔ)單元之間的橫向方向中存在電場(chǎng)效應(yīng)的情況下，所提供的用于每個(gè)存儲(chǔ)單元的有機(jī)化合物層752可以分離。另外，對(duì)于每個(gè)存儲(chǔ)單元來(lái)講絕緣層756可以分離。
圖2C是圖2B的修改實(shí)例，在襯底790上具有第一導(dǎo)電層791a、791b和791c，有機(jī)化合物層792，第二導(dǎo)電層793b以及作為保護(hù)層的絕緣層794。在第一導(dǎo)電層791a、791b和791c上絕緣層796和有機(jī)化合物層792以這樣的順序形成。作為圖2C中示出的第一導(dǎo)電層791a、791b和791c，第一導(dǎo)電層可以具有錐形端部以及其中曲率半徑連續(xù)變化的形狀。通過(guò)使用微滴排放方法等可以形成如第一導(dǎo)電層791a、791b和791c的形狀。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電層的彎曲表面具有這樣的曲率時(shí)，將被堆疊的導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層的覆蓋率是良好的。
另外，可以形成間隔(絕緣層)以便覆蓋第一導(dǎo)電層的端部。所述間隔(絕緣層)作為將一個(gè)存儲(chǔ)元件與另一個(gè)存儲(chǔ)元件分開(kāi)的壁。圖8A和8B示出了其中第一導(dǎo)電層的端部被間隔(絕緣層)覆蓋的結(jié)構(gòu)。
圖8A示出了這樣的實(shí)例，其中在第一導(dǎo)電層771a、771b和771c以及有機(jī)化合物層772之間形成絕緣層776。在該實(shí)施例模式中，間隔(絕緣層)775形成為錐形以便覆蓋第一導(dǎo)電層771a、771b和771c的每個(gè)端部。在提供在襯底770上的第一導(dǎo)電層771a、771b和771c以及絕緣層776上，間隔(絕緣層)775、有機(jī)化合物層772、第二導(dǎo)電層773b和絕緣層774以這樣的順序形成。
在圖8B所示的存儲(chǔ)裝置中，間隔(絕緣層)765具有其中曲率半徑連續(xù)變化的曲率和形狀。在第一導(dǎo)電層761a、761b和761c上分別形成絕緣層766a、766b和766c。如在圖8B中所示，對(duì)于每個(gè)存儲(chǔ)元件來(lái)講絕緣層可以分離。在提供在襯底760上的第一導(dǎo)電層761a、761b和761c以及絕緣層766a、766b和766c上，有機(jī)化合物層762、第二導(dǎo)電層763b和絕緣層764以這樣的順序形成。
在本發(fā)明中，通過(guò)使用無(wú)機(jī)絕緣體或者熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定并且沒(méi)有注入載流子的有機(jī)化合物形成絕緣層?；旌显谟袡C(jī)化合物層中的絕緣體優(yōu)選具有10-10s/m或者更小的電導(dǎo)率，更優(yōu)選的是具有大于等于10-10s/m和小于等于10-14s/m的電導(dǎo)率。在下面描述了可以用作絕緣層的無(wú)機(jī)絕緣體和有機(jī)化合物的實(shí)例。
在本發(fā)明中，作為用作絕緣層的無(wú)機(jī)絕緣體可以使用這樣的氧化物，諸如氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)、氧化銣(Rb2O)、氧化鈹(BeO)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇(BaO)、氧化鈧(Sc2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鉿(HfO2)、氧化蘆(RfO2)、氧化鉭(TaO)、氧化锝(TcO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈷(CoO)、氧化鈀(PdO)、氧化銀(Ag2O)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鎵(Ga2O3)或者氧化鉍(Bi2O3)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用氟化物，諸如氟化鋰(LiF)、氟化鈉(NaF)、氟化鉀(KF)、氟化銣(RbF)、氟化鈹(BeF2)、氟化鎂(MgF2)、氟化鈣(CaF2)、氟化鍶(SrF2)、氟化鋇(BaF2)、氟化鋁(AlF3)、三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)或者氧化錳(MnF3)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用氯化物，諸如氯化鋰(LiCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)、氯化鈹(BeCl2)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鋇(BaCl2)、氯化鋁(AlCl3)、氯化硅(SiCl4)、氯化鍺(GeCl4)、氯化錫(SnCl4)、氯化銀(AgCl)、氯化鋅(ZnCl)、四氯化鈦(TiCl4)、三氯化鈦(TiCl3)、氯化鋯(ZrCl4)、氯化鐵(FeCl3)、氯化鈀(PdCl2)、三氯化銻(SbCl3)、二氯化銻(SbCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鉈(TlCl)、氯化銅(CuCl)、氯化錳(MnCl2)或者氯化釕(RuCl2)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用溴化物，諸如溴化鉀(KBr)、溴化銫(CsBr)、溴化銀(AgBr)、溴化鋇(BaBr2)、溴化硅(SiBr4)或者溴化鋰(LiBr)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用碘化物，諸如碘化鈉(NaI)、碘化鉀(KI)、碘化鋇(BaI2)、碘化鉈(TlI)、碘化銀(AgI)、碘化鈦(TiI4)、碘化鈣(CaI2)、碘化硅(SiI4)、或者碘化銫(CsI)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用碳酸鹽，諸如碳酸鋰(Li2CO3)、碳酸鉀(K2CO3)、碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鎂(MgCO3)、碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鍶(SrCO3)、碳酸鋇(BaCO3)、碳酸錳(MnCO3)、碳酸鐵(FeCO3)、碳酸鈷(CoCO3)、碳酸鎳(NiCO3)、碳酸銅(CuCO3)、碳酸銀(Ag2CO3)或者碳酸鋅(ZnCO3)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用硫酸鹽，諸如硫酸鋰(Li2SO4)、硫酸鉀(K2SO4)、硫酸鈉(Na2SO4)、硫酸鎂(MgSO4)、硫酸鈣(CaSO4)、硫酸鍶(SrSO4)、硫酸鋇(BaSO4)、硫酸鈦(Ti2(SO4)3)、硫酸鋯(Zr(SO4)2)、硫酸錳(MnSO4)、硫酸亞鐵(FeSO4)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3)、硫酸鈷(CoSO4)、硫酸鈷(Co2(SO4)3)、硫酸鎳(NiSO4)、硫酸銅(CuSO4)、硫酸銀(Ag2SO4)、硫酸鋅(ZnSO4)、硫酸鋁(Al2(SO4)3)、硫酸銦(In2(SO4)3)、硫酸錫(SnSO4)、硫酸錫(Sn(SO4)2)、硫酸銻(Sb2(SO4)3)或者硫酸鉍(Bi2(SO4)3)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用硝酸鹽，諸如硝酸鋰(LiNO3)、硝酸鉀(KNO3)、硝酸鈉(NaNO3)、硝酸鎂(Mg(NO3)2)、硝酸鈣(Ca(NO3)2)、硝酸鍶(Sr(NO3)2)、硝酸鋇(Ba(NO3)2)、硝酸鈦(Ti(NO3)4)、硝酸鍶(Sr(NO3)2)、硝酸鋇(Ba(NO3)2)、硝酸鋯(Zr(NO3)4)、硝酸錳(Mn(NO3)2)、硝酸亞鐵(Fe(NO3)2)、硝酸鐵(Fe(NO3)3)、硝酸鈷(Co(NO3)2)、硝酸鎳(Ni(NO3)2)、硝酸銅(Cu(NO3)2)、硝酸銀(AgNO3)、硝酸鋅(Zn(NO3)2)、硝酸鋁(Al(NO3)2)、硝酸銦(In(NO3)3)、硝酸錫(Sn(NO3)2)或者硝酸鉍(Bi(NO3)3)。
在本發(fā)明中，作為可以用作絕緣層的另一無(wú)機(jī)絕緣體，可以使用氮化物，諸如氮化鋁(AlN)或者氮化硅(SiN)；或者羧酸鹽，諸如醋酸鋰(LiCOOCH3)、醋酸鉀(KCOOCH3)、醋酸鈉(NaCOOCH3)、醋酸鎂(Mg(COOCH3)2)、醋酸鈣(Ca(COOCH3)2)、醋酸鍶(Sr(COOCH3)2)或者醋酸鋇(Ba(COOCH3)2)。
在本發(fā)明中，前述無(wú)機(jī)絕緣體中的一種或者多種絕緣體可以用作絕緣層。
在本發(fā)明中，對(duì)于絕緣層來(lái)講可以使用具有帶隙為3.5eV或者更大，更優(yōu)選的是4eV或者更大且6eV或者更小的有機(jī)化合物，對(duì)于這樣的帶隙來(lái)講載流子不容易注入。例如，可以使用，聚酰亞胺、丙烯腈系纖維、聚酰胺、苯并環(huán)丁烯、聚酯、線型酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、法郎樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二烯丙基樹(shù)脂或者硅氧烷樹(shù)脂。
在本發(fā)明中，前述有機(jī)化合物中的一種或者多種有機(jī)化合物可以用作絕緣層。
在本發(fā)明中，通過(guò)使用前述無(wú)機(jī)絕緣體和有機(jī)化合物中的一種或者多種可以形成絕緣層。在本發(fā)明中，絕緣層具有絕緣性質(zhì)。
使用諸如共蒸發(fā)的蒸發(fā)方法、諸如旋轉(zhuǎn)涂覆方法的施加方法以及溶膠-凝膠方法可以形成絕緣層。另外，可以使用微滴排放(噴射)方法(根據(jù)其模式還被稱(chēng)作是油墨-噴射方法)，所述方法通過(guò)選擇排放(注射)用于特定目的的混合合成物的液滴能夠形成預(yù)定圖案；將目標(biāo)轉(zhuǎn)移或者繪制成期望圖案的方法，例如各種印刷方法(用于形成期望圖案的方法，諸如絲網(wǎng)印刷(油印)、膠板(光刻)印刷、凸版印刷或者照相凹版(凹雕)印刷)。
對(duì)于存儲(chǔ)單元的上述結(jié)構(gòu)中的襯底750、760、770和780，除了玻璃襯底或者柔性襯底之外可以使用石英襯底、硅襯底、金屬襯底、不銹鋼襯底等。柔性襯底是可以彎曲的襯底(柔性的)。例如，可以使用由聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜等制成的塑料襯底。另外，可以使用疊層薄膜(聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、聚氯乙烯等)、由含纖維的材料制成的紙、基膜(諸如聚酯、聚酰胺、無(wú)機(jī)沉積薄膜和紙)等。另外，存儲(chǔ)單元陣列722可以提供在場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)(形成在諸如Si的半導(dǎo)體襯底上)上，或者提供在薄膜晶體管(TFT)上(該薄膜晶體管形成在玻璃襯底等上)。
對(duì)于第一導(dǎo)電層751a到751c；第一導(dǎo)電層761a到761c；第一導(dǎo)電層771a到771c；第一導(dǎo)電層791a到791c；第二導(dǎo)電層753a到753c；第二導(dǎo)電層763a到763c；第二導(dǎo)電層773a到773c；第二導(dǎo)電層793a到793c，使用高導(dǎo)電性的元素或者化合物等。典型的可以使用下面單個(gè)元素的單層或者疊層、或者包含下面多種元素的合金的單層或者疊層金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、碳(C)、鋁(Al)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉭(Ta)等。作為包含上述多種元素的合金，例如可以使用包含Al和Ti的合金；包含Al、Ti和C的合金；包含Al和Ni的合金；包含Al和C的合金；包含Al、Ni和C的合金；包含Al和Mo的合金等。
使用蒸發(fā)方法、濺射方法、CVD方法、印刷方法或者微滴排放方法可以形成第一導(dǎo)電層751a到751c；第一導(dǎo)電層761a到761c；第一導(dǎo)電層771a到771c；第一導(dǎo)電層791a到791c；第二導(dǎo)電層753a到753c；第二導(dǎo)電層763a到763c；第二導(dǎo)電層773a到773c；第二導(dǎo)電層783a到783c。
在第一導(dǎo)電層751a到751c；第一導(dǎo)電層761a到761c；第一導(dǎo)電層771a到771c；第一導(dǎo)電層791a到791c；第二導(dǎo)電層753a到753c；第二導(dǎo)電層763a到763c；第二導(dǎo)電層773a到773c；第二導(dǎo)電層793a到793c中，可以提供第一導(dǎo)電層或者第二導(dǎo)電層，或者提供兩者以便具有透光性。使用透明導(dǎo)電材料形成具有透光性的導(dǎo)電層，或者如果沒(méi)有使用透明導(dǎo)電材料，則形成其厚度允許光透射的具有透光性的導(dǎo)電層。作為透明導(dǎo)電材料，可以使用具有透光性的氧化物導(dǎo)電材料，諸如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)和添加鎵的氧化鋅(GZO)等?？梢允褂醚趸飳?dǎo)電材料，所述氧化物導(dǎo)電材料使用其中2-20wt％的氧化鋅(ZnO)與ITO混合、含有氧化硅的氧化銦錫(以后稱(chēng)作是ITSO)或者是含有氧化硅的氧化銦的靶來(lái)形成的。
使用其中電導(dǎo)率被電效應(yīng)改變的有機(jī)化合物來(lái)形成有機(jī)化合物層752、762、772和792?？梢砸詥螌踊蛘叨鄬拥寞B層來(lái)提供有機(jī)化合物層752、762、772和792。另外，使用其中導(dǎo)電率被電效應(yīng)改變的有機(jī)化合物形成的疊層來(lái)提供有機(jī)化合物層。
作為可以形成有機(jī)化合物層752、762、772和792的有機(jī)化合物，可以使用由聚酰亞胺、丙烯腈系纖維、聚酰胺、苯并環(huán)丁烯、環(huán)氧樹(shù)脂等表示的有機(jī)樹(shù)脂。
作為可以形成有機(jī)化合物層752、762、772和792的有機(jī)化合物(其中通過(guò)電效應(yīng)改變電導(dǎo)率)，可以使用具有空穴傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物材料或者使用具有電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物材料。
作為具有空穴傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物材料，可以使用芳族胺化合物(換句話說(shuō)，具有苯環(huán)-氮鍵)，諸如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(簡(jiǎn)寫(xiě)為α-NPD)；4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)PD)；4，4’，4”-三(N，N-二苯基-氨基)-三苯胺(簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)DATA)；4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(簡(jiǎn)寫(xiě)為MTDATA)；和4，4’，-二(N-(4-(N，N-二-m-甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)-聯(lián)苯(簡(jiǎn)寫(xiě)為DNTPD)，或者酞菁化合物，諸如酞菁(簡(jiǎn)寫(xiě)為H2Pc)、銅酞菁(簡(jiǎn)寫(xiě)為CuPc)以及氧釩基酞菁(簡(jiǎn)寫(xiě)為VOPc)。這里提到的物質(zhì)主要是具有空穴遷移率為10-6cm2/Vs或者更大，更優(yōu)選的是10-6cm2/Vs或者更大并且等于10-2cm2/Vs或者更小的物質(zhì)。
作為具有電子傳輸性質(zhì)的有機(jī)化合物材料，可以使用由具有喹啉骨架或者苯并喹啉骨架的金屬合成物制成的材料，諸如三(8-羥基喹啉)鋁(簡(jiǎn)寫(xiě)為Alq3)，三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡(jiǎn)寫(xiě)為Almq3)，二(10-羥基苯并[h]-喹啉)鈹(簡(jiǎn)寫(xiě)為BeBq2)和二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基吡啶基-鋁(簡(jiǎn)寫(xiě)為BAlq)等。另外，可以使用具有惡唑基或者噻唑基的配合基的金屬合成物制成的材料，諸如二[2-(2-羥苯基)benzoxazolato]鋅(簡(jiǎn)寫(xiě)為Zn(BOX)2)以及二[2-(2-羥苯基)benzothiazolato]鋅(簡(jiǎn)寫(xiě)為Zn(BTZ)2)。另外，除了金屬合成物之外，可以使用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4惡二唑(簡(jiǎn)寫(xiě)為PBD)；1，3-二[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4惡二唑-2-基]苯(簡(jiǎn)寫(xiě)為OXD-7)；3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4噻唑(簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)AZ)；3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4噻唑(簡(jiǎn)寫(xiě)為p-EtTAZ)；紅菲繞啉(簡(jiǎn)寫(xiě)為BPhen)；浴銅靈(簡(jiǎn)寫(xiě)為BCP)等。這里提到的物質(zhì)主要是具有電子遷移率為10-6cm2/Vs或者更大，更優(yōu)選的是10-6cm2/Vs或者更大并且等于10-2cm2/Vs或者更小的物質(zhì)。
在本發(fā)明中，對(duì)于有機(jī)化合物層來(lái)講可以使用上述有機(jī)化合物材料的一種或者多種。
可以使用蒸發(fā)方法、電子束蒸發(fā)方法、濺射方法、CVD方法等來(lái)形成有機(jī)化合物層752，762，772和792。在使用多種材料的情況下，通過(guò)同時(shí)沉積每種材料可以形成有機(jī)化合物層?？梢酝ㄟ^(guò)結(jié)合相同的方法或者不同類(lèi)型的方法來(lái)形成有機(jī)化合物層，諸如通過(guò)電阻加熱蒸發(fā)的共蒸發(fā)、通過(guò)電子束蒸發(fā)的共蒸發(fā)、通過(guò)電阻加熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)的共蒸發(fā)、通過(guò)電阻加熱蒸發(fā)和濺射的沉積，以及通過(guò)電子束蒸發(fā)和濺射的沉積。
注意，使用這樣的薄膜厚度來(lái)形成有機(jī)化合物層752，762，772和792，使得通過(guò)電效應(yīng)改變存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率。
作為間隔(絕緣層)765和775，可以使用無(wú)機(jī)絕緣材料，諸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁或者氧氮化鋁；丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物；耐熱性的高分子化合物，諸如聚酰亞胺、芬芳聚酰胺或聚苯并咪唑；或者硅氧烷樹(shù)脂。注意，硅氧烷樹(shù)脂對(duì)應(yīng)于含有Si-O-Si鍵的樹(shù)脂。硅氧烷的骨架結(jié)構(gòu)是通過(guò)硅(Si)和氧(O)之間的鍵來(lái)構(gòu)成的。作為取代基，使用包含至少氫的有機(jī)基團(tuán)(例如烷基或者是芳香族烴)。作為取代基，還可以使用氟代基團(tuán)。可替換的方案是，包含至少氫的有機(jī)基團(tuán)和氟代基團(tuán)可以用作取代基。另外，使用諸如聚乙烯醇或者聚乙烯醇縮丁醛的乙烯樹(shù)脂；或者諸如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、酚醛清漆樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂或者聚氨酯樹(shù)脂的樹(shù)脂材料。另外，可以使用有機(jī)材料，諸如苯并環(huán)丁烯、聚對(duì)苯二甲撐、氟化芳醚，或者聚酰亞胺，或者包含水溶性均聚物和水溶性共聚物的合成材料。作為制作方法，可以使用諸如等離子體CVD方法或者熱CVD方法的蒸發(fā)生長(zhǎng)方法或者濺射方法。另外，還可以使用微滴排放方法或者印刷方法(用于形成圖案的方法，諸如絲網(wǎng)印刷或者膠板印刷)。還可以使用通過(guò)涂覆方法得到的TOF薄膜、SOG薄膜等。
在通過(guò)微滴排放方法排放合成物來(lái)形成導(dǎo)電層、絕緣層等之后，將表面通過(guò)壓力擠壓而被平坦化，從而增加了平整度。作為擠壓的方法，通過(guò)掃描表面上的滾筒狀物體或者使用平坦的板狀物體來(lái)垂直擠壓所述表面可以降低不均勻度。在擠壓時(shí)可以執(zhí)行加熱步驟。另外，通過(guò)熔劑等可以使得所述表面軟化或者熔化，并且使用氣刀可以除去該表面的不均勻部分。另外，可以使用CMP方法來(lái)拋光該表面的不均勻部分。當(dāng)由于微滴排放方法造成出現(xiàn)不均勻時(shí)，可以施加該CMP步驟來(lái)平坦化所述表面。
另外，在該實(shí)施例模式的前述結(jié)構(gòu)中，可以分別在第一導(dǎo)電層50、60和70，第一導(dǎo)電層751a到751c，第一導(dǎo)電層761a到761c，第一導(dǎo)電層771a到771c和第一導(dǎo)電層791a到791c與絕緣層51、有機(jī)化合物層62、絕緣層71，絕緣層756，絕緣層766a和766b，絕緣層776和絕緣層796之間提供具有整流性質(zhì)的元件。具有整流性質(zhì)的元件是其中柵電極和漏電極連接的晶體管或者是二極管。采用這樣的方式，通過(guò)提供具有整流性質(zhì)的二極管，由于電流僅僅沿著一個(gè)方向流動(dòng)，這樣降低了誤差并且提高了讀取容限。注意，可以分別在有機(jī)化合物層52，有機(jī)化合物層62，有機(jī)化合物層72，有機(jī)化合物層752，有機(jī)化合物層762，有機(jī)化合物層772和有機(jī)化合物層792與第二導(dǎo)電層53，第二導(dǎo)電層63，第二導(dǎo)電層73，第二導(dǎo)電層753a到753c，第二導(dǎo)電層763a到763c，第二導(dǎo)電層773a到773c和第二導(dǎo)電層793a到793c之間提供具有整流性質(zhì)的元件。
通過(guò)使用本發(fā)明的存儲(chǔ)元件，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于通過(guò)絕緣層中的隧道電流提高了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。因此，可以防止在導(dǎo)電之前初始狀態(tài)中的存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。最終，可以以高產(chǎn)出提供具有高可靠性的存儲(chǔ)裝置和半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施例模式2在該實(shí)施例模式中，將描述具有不同于實(shí)施例模式1的結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)裝置。特別是，描述有源矩陣存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)。
圖5示出了在該實(shí)施例模式中描述的存儲(chǔ)裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例，它包括其中存儲(chǔ)單元231配置成矩陣形的存儲(chǔ)單元陣列232；具有列解碼器226a、讀取電路226b以及選擇器226c的位線驅(qū)動(dòng)電路226；具有行解碼器224a和電平移動(dòng)器224b的字線驅(qū)動(dòng)電路224；以及包括寫(xiě)入電路等并且執(zhí)行與外界交互作用的接口223。注意，這里示出的存儲(chǔ)裝置217的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)實(shí)例，該存儲(chǔ)裝置可以具有其它的電路諸如讀出放大器、輸出電路或緩沖器，并且在位線驅(qū)動(dòng)電路中可以提供寫(xiě)入電路。
存儲(chǔ)單元231具有構(gòu)成字線Wy(1≤y≤n)的第一導(dǎo)線、構(gòu)成位線Bx(1≤x≤m)的第二導(dǎo)線、晶體管210a以及存儲(chǔ)元件215b。存儲(chǔ)元件215b具有其中有機(jī)化合物層被夾在一對(duì)導(dǎo)電層之間的結(jié)構(gòu)。
在圖4A中示出了存儲(chǔ)單元陣列232的頂視圖，并且在圖4B中示出了沿著圖4A中的線E-F的截面視圖。另外，省略了絕緣層216、有機(jī)化合物層212、第二導(dǎo)電層213、絕緣層214并且在圖4A中沒(méi)有示出，但是在圖4B中都示出了這些層。
在存儲(chǔ)單元陣列232中，將沿著第一方向延伸的第一導(dǎo)線205a和205b以及沿著垂直于第一方向的第二方向延伸的第二導(dǎo)線202布置成矩陣。另外，第一導(dǎo)線連接到晶體管210a和晶體管210b的源電極或者漏電極，并且第二導(dǎo)線連接到晶體管210a和晶體管210b的柵電極。第一導(dǎo)電層206a和206b連接到晶體管210a和210b的源電極或者漏電極，所述第一導(dǎo)電層206a和206b沒(méi)有連接到第一導(dǎo)線。另外，通過(guò)堆疊第一導(dǎo)電層206a和206b、絕緣層216、有機(jī)化合物層212以及第二導(dǎo)電層213來(lái)提供存儲(chǔ)元件215a和存儲(chǔ)元件215b。在相互臨近的每個(gè)存儲(chǔ)單元231之間提供間隔(絕緣層)207，并且在第一導(dǎo)電層和間隔(絕緣層)207上堆疊有機(jī)化合物層212和第二導(dǎo)電層213。提供絕緣層214作為第二導(dǎo)電層213上的保護(hù)層。另外，作為晶體管210a和210b，使用薄膜晶體管(參考圖4B)。
在襯底200上提供圖4B中的存儲(chǔ)裝置，并且具有絕緣層201a、201b、208、209和211；構(gòu)成晶體管210a的半導(dǎo)體層204a；柵電極層202a；還用作源電極層或者漏電極層的第一導(dǎo)線205a；構(gòu)成晶體管210b的半導(dǎo)體層204b；和柵電極層202b。盡管，在實(shí)施例模式1中描述了在圖8中形成間隔之前形成絕緣層的情況，但是該實(shí)施例模式示出了在形成間隔(絕緣層)207之后形成絕緣層216的情況。在本發(fā)明中，由于僅僅需要在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間提供絕緣層，可以首先形成絕緣層或者間隔。在第一導(dǎo)電層206a和206b以及間隔(絕緣層)207上，絕緣層216、有機(jī)化合物層212以及第二導(dǎo)電層213以這樣的順序形成。盡管在該實(shí)施例模式中，絕緣層提供在第一導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間，但是絕緣層可以?xún)H僅提供在有機(jī)化合物層和第二導(dǎo)電層之間，如實(shí)施例模式1所述的?？商鎿Q的方案是，第一導(dǎo)電層、第一絕緣層、有機(jī)化合物層、第二絕緣層和第二導(dǎo)電層以這樣的順序堆疊，以便插入有機(jī)化合物層。
在該實(shí)施例模式中，絕緣層具有絕緣性質(zhì)。該絕緣層可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是1nm或者更大并且小于等于2nm)，并且根據(jù)絕緣層的材料和制作方法，絕緣層不一定具有連續(xù)薄膜的形狀可以是不連續(xù)的島狀形狀。在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間的界面處形成的絕緣層216允許載流子的隧道注入；因此電流穩(wěn)定的流向有機(jī)化合物層212。因此，當(dāng)電壓施加到第一導(dǎo)電層206a和206b以及第二導(dǎo)電層213時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層；從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層的溫度升高到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層的材料變成流體合成物。因?yàn)樵摵铣晌?有機(jī)化合物材料)的表面張力以及相對(duì)于絕緣層(形成物質(zhì))表面的差潤(rùn)濕性，流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))而沒(méi)有保持在固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層的厚度變得不均勻并且有機(jī)化合物層變形，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分相互接觸，并且發(fā)生短路。最終，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
如在該實(shí)施例模式中所述的，通過(guò)在第一導(dǎo)電層206a和206b上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層212具有差潤(rùn)濕性的絕緣層216，可以促進(jìn)有機(jī)化合物層212的變形并且使得有機(jī)化合物層212的薄膜厚度變得不均勻，在所述第一導(dǎo)電層206a和206b上使用具有高表面張力的有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物層212。從而，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以被進(jìn)一步安全地短路。結(jié)果，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
從而，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道效應(yīng)改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。從而，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。
另外，如在圖6中所示，存儲(chǔ)元件265a和265b可以分別連接到提供在單晶半導(dǎo)體襯底250上的場(chǎng)效應(yīng)晶體管260a和260b。這里，構(gòu)建存儲(chǔ)元件265a和265b，以便提供絕緣層270，從而覆蓋場(chǎng)效應(yīng)晶體管260a和260b的源電極層或者漏電極層255a到255d，并且第一導(dǎo)電層256a、第一導(dǎo)電層256b、間隔(絕緣層)267、絕緣層266a和266b、有機(jī)化合物層262a和262b和第二導(dǎo)電層263提供在絕緣層270上。類(lèi)似于絕緣層266a和266b以及有機(jī)化合物層262a和262b，使用掩模等，對(duì)于每個(gè)存儲(chǔ)單元可以選擇性地提供絕緣層和有機(jī)化合物層。另外，在圖6中示出的存儲(chǔ)裝置還具有元件隔離區(qū)域268、絕緣層269、261和264。絕緣層266a和266b形成在第一導(dǎo)電層256a和256b以及間隔267上，并且有機(jī)化合物層262a和262b、和第二導(dǎo)電層263形成在絕緣層266a和266b上。盡管在該實(shí)施例模式中絕緣層可以提供在第一導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間，但是絕緣層可以?xún)H僅提供在有機(jī)化合物層和第二導(dǎo)電層之間，如在實(shí)施例模式1中所示的?？商鎿Q的方案是，第一導(dǎo)電層、第一絕緣層、有機(jī)化合物層、第二絕緣層和第二導(dǎo)電層以這樣的順序堆疊，其間插入有機(jī)化合物層。
在該實(shí)施例模式中，絕緣層266a和266b具有絕緣性質(zhì)。該絕緣層可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是1nm或者更大并且小于等于2nm)，并且根據(jù)絕緣層的材料和制作方法，絕緣層不一定具有連續(xù)薄膜的形狀可以是不連續(xù)的島狀形狀。分別在第一導(dǎo)電層256a和256b與有機(jī)化合物層262a和262b之間的界面處形成的絕緣層266a和266b允許載流子的隧道注入；因此電流穩(wěn)定的流向有機(jī)化合物層262a和262b。因此，當(dāng)電壓施加到第一導(dǎo)電層256a和256b以及第二導(dǎo)電層263時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層262a和262b；從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層262a和262b的溫度升高到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層262a和262b的材料變成流體合成物。因?yàn)樵摵铣晌?有機(jī)化合物材料)的表面張力以及相對(duì)于絕緣層266a和266b表面的差潤(rùn)濕性，流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))，而沒(méi)有保持在固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層262a和262b的厚度變得不均勻并且有機(jī)化合物層262a和262b變形，第一導(dǎo)電層256a和256b和第二導(dǎo)電層263部分接觸，并且使得第一導(dǎo)電層256a和256b和第二導(dǎo)電層263安全地短路。最終，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
如在該實(shí)施例模式中所述的，通過(guò)在第一導(dǎo)電層256a和256b上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層262a和262b具有差潤(rùn)濕性的絕緣層266a和266b，可以促進(jìn)有機(jī)化合物層262a和262b的變形并且使得有機(jī)化合物層262a和262b的薄膜厚度變得不均勻，在所述第一導(dǎo)電層256a和256b上使用具有高表面張力的有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物層262a和262b。然后，第一導(dǎo)電層256a和256b和第二導(dǎo)電層263可以被進(jìn)一步安全地短路。結(jié)果，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
從而，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道效應(yīng)改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。因此，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。
采用這樣的方式，通過(guò)提供絕緣層270形成存儲(chǔ)元件，可以隨意地布置第一導(dǎo)電層。換句話說(shuō)，在圖4B的結(jié)構(gòu)中，在沒(méi)有形成晶體管210a和210b的源電極層或者漏電極層的區(qū)域中，有必要提供存儲(chǔ)元件215a和215b，然而根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，例如可以在晶體管210a和210b上形成存儲(chǔ)元件215a和215b。最終，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)裝置217的較高集成。
晶體管210a和210b只要可以作為開(kāi)關(guān)元件，它們可以具有任意類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。另外，各種半導(dǎo)體可以用于半導(dǎo)體層，諸如非晶半導(dǎo)體、結(jié)晶半導(dǎo)體、多晶半導(dǎo)體以及微晶半導(dǎo)體，并且可以使用有機(jī)化合物來(lái)形成有機(jī)晶體管。盡管，在圖4A中示出了在具有絕緣性質(zhì)的襯底上提供平面類(lèi)型的薄膜晶體管的實(shí)例，但是所述晶體管可以具有交叉類(lèi)型或者反向交叉類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。
在圖7中示出了具有反向交叉類(lèi)型結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的實(shí)例。反向交叉類(lèi)型結(jié)構(gòu)薄膜晶體管的晶體管290a和290b被提供在襯底280上。晶體管290a具有絕緣層288、柵電極層281、非晶半導(dǎo)體層282、每層都具有一種導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體層283a和283b、以及源電極或者漏電極層285；并且該源電極或者漏電極層是構(gòu)成存儲(chǔ)元件的第一導(dǎo)電層286。通過(guò)堆疊間隔(絕緣層)287構(gòu)建存儲(chǔ)元件295a和295b，以便覆蓋第一導(dǎo)電層286a和286b的端部，然后在第一導(dǎo)電層286a和286b以及間隔(絕緣層)287上形成有機(jī)化合物層292、第二導(dǎo)電層293以及作為保護(hù)層的絕緣層294。盡管在該實(shí)施例模式中絕緣層可以提供在第一導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間，但是絕緣層可以?xún)H僅提供在有機(jī)化合物層和第二導(dǎo)電層之間，如在實(shí)施例模式1中所示的?？商鎿Q的方案是，第一導(dǎo)電層、第一絕緣層、有機(jī)化合物層、第二絕緣層和第二導(dǎo)電層以這樣的順序堆疊，其間插入有機(jī)化合物層。
在該實(shí)施例模式中，絕緣層296具有絕緣性質(zhì)。該絕緣層296可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是1nm或者更大并且小于等于2nm)，并且根據(jù)絕緣層296的材料和制作方法，絕緣層296不一定具有連續(xù)薄膜的形狀可以是不連續(xù)的島狀形狀。在第一導(dǎo)電層286a和286b與有機(jī)化合物層292之間的界面處形成的絕緣層296允許載流子的隧道注入；因此電流流向有機(jī)化合物層292。因此，當(dāng)電壓施加到第一導(dǎo)電層286a和286b以及第二導(dǎo)電層293時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層292；從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層292的溫度升高到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層292的材料變成流體合成物。因?yàn)樵摵铣晌?有機(jī)化合物材料)的表面張力以及相對(duì)于絕緣層296(形成物質(zhì))表面的差潤(rùn)濕性，流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))而沒(méi)有保持在固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層292的厚度變得不均勻并且有機(jī)化合物層292變形，第一導(dǎo)電層286a和286b與第二導(dǎo)電層293部分接觸，這樣使得第一導(dǎo)電層286a和286b與第二導(dǎo)電層293短路。最終，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
如在該實(shí)施例模式中所述的，通過(guò)在第一導(dǎo)電層286a和286b上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層292具有差潤(rùn)濕性的絕緣層296a和296b，可以促進(jìn)有機(jī)化合物層292的變形并且使得有機(jī)化合物層292的薄膜厚度變得不均勻，在所述第一導(dǎo)電層286a和286b上使用具有高表面張力的有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物層292。然后，第一導(dǎo)電層286a和286b和第二導(dǎo)電層293可以被進(jìn)一步安全地短路。結(jié)果，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
從而，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道效應(yīng)改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。因此，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。
在圖7所示的存儲(chǔ)裝置中，使用微滴排放方法來(lái)形成柵電極層281、源電極層或者漏電極層285、第一導(dǎo)電層286a、第一導(dǎo)電層286b以及間隔(絕緣層)287。微滴排放方法是這樣的一種方法，其中包含成分形成材料(流體)的合成物作為微滴排放(注射)，從而形成需要的圖案。包含成分形成材料的微滴被排放到成分的待形成區(qū)域，并且通過(guò)烘烤、干燥等來(lái)固化而將成分形成需要的圖案。
圖15示出了用作微滴排放方法的微滴排放裝置的一個(gè)模式。微滴排放工具1403的每個(gè)頭1405和1412連接到控制工具1407，并且該控制工具1407受到計(jì)算機(jī)1410的控制，使得可以繪制預(yù)先編程的圖案。例如基于形成在襯底1400上的標(biāo)記1411作為參考，可以確定繪制定時(shí)?？商鎿Q的方案是，基于襯底1400的邊緣作為參考，可以固定參考點(diǎn)。通過(guò)成像工具1404來(lái)檢測(cè)參考點(diǎn)，并且通過(guò)圖像處理工具1409將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。然后，該數(shù)字信號(hào)被計(jì)算機(jī)1410識(shí)別以產(chǎn)生控制信號(hào)，并且該控制信號(hào)被傳輸?shù)娇刂乒ぞ?407。使用電荷耦合裝置(CCD)或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的圖像傳感器等可以用作成像工具1404。不用說(shuō)的是，關(guān)于將形成在襯底1400上的圖案的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)媒體1408中，并且基于所述數(shù)據(jù)將控制信號(hào)傳輸?shù)娇刂乒ぞ?407，使得微滴排放工具1403的每個(gè)頭1405和1412可以被單獨(dú)控制。從材料供應(yīng)源1413和1414通過(guò)管分別向頭1405和1412提供將被排放的材料。
頭1405具有一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有被液體材料填充的空間，如虛線1406所示；以及作為排放開(kāi)口的噴嘴。盡管沒(méi)有示出，頭1412的內(nèi)部結(jié)構(gòu)類(lèi)似于頭1405的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)頭1405和1412的噴嘴尺寸互不相同時(shí)，可以同時(shí)汲取具有不同寬度的不同材料。還可以從一個(gè)頭來(lái)排放導(dǎo)電材料、有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料等來(lái)繪制圖案。在繪制寬區(qū)域諸如層間膜的情況下，可以從多個(gè)噴嘴同時(shí)排放相同的材料以提高物料通過(guò)量，從而可以執(zhí)行繪制。當(dāng)使用大尺寸的襯底時(shí)，頭1405和1412可以任意地在沿著箭頭所指方向在襯底上掃描，并且可以任意地設(shè)置將被繪制的區(qū)域。這樣，可以在一個(gè)襯底上繪制多個(gè)相同的圖案。
在通過(guò)微滴排放方法形成導(dǎo)電層的情況下，如下來(lái)形成導(dǎo)電層排放包含顆粒狀導(dǎo)電材料的合成物，通過(guò)烘烤來(lái)熔合或者焊接并且結(jié)合以便固化。通過(guò)這樣的排放以及烘烤包含如前面提到的導(dǎo)電材料的合成物而形成的導(dǎo)電層(或者絕緣層)傾向于顯示具有許多晶界的多晶狀態(tài)，而通過(guò)濺射方法形成的導(dǎo)電層(或者絕緣層)傾向于呈現(xiàn)柱形的結(jié)構(gòu)。
另外，任意結(jié)構(gòu)可以用作包含在晶體管中的半導(dǎo)體層。例如，可以形成雜質(zhì)區(qū)域(包括源區(qū)、漏區(qū)和LDD區(qū))，并且可以使用p溝道型或者n溝道型?？梢蕴峁┙^緣層(側(cè)壁)以與柵電極的側(cè)表面接觸，或者可以在源區(qū)和漏區(qū)中的一個(gè)或者兩者中以及柵電極中形成硅化物層。作為用于硅化物層的材料，可以使用鎳、鎢、鉬、鈷、鉑等。
作為在該實(shí)施例模式中所描述的材料和形成第一導(dǎo)電層206a、206b、256a、256b、286a和286b以及第二導(dǎo)電層213、263和293的方法，可以使用在實(shí)施例模式1中所描述的任一材料和形成方法。
通過(guò)使用與實(shí)施例模式1中描述的有機(jī)化合物層752相同的材料和形成方法可以提供有機(jī)化合物層212、262a、262b以及292。
另外，可以在第一導(dǎo)電層206a、206b、256a、256b、286a和286b以及絕緣層216、266a、266b和296之間提供整流元件。所述整流元件通常指的是其中柵電極和漏電極連接的晶體管或者二極管。例如，可以使用通過(guò)堆疊n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層提供的PN結(jié)二極管。采用這樣的方式，由于通過(guò)提供整流二極管電流僅僅沿著一個(gè)方向流動(dòng)，因此可以減小誤差并且提高讀取容限。注意，在提供二極管的情況下，不僅可以提供具有PN結(jié)的二極管，而且可以提供具有另一結(jié)構(gòu)的二極管，諸如具有PIN結(jié)的二極管或者雪崩二極管。注意，整流元件可以提供在有機(jī)化合物層212、262a、262b和292與第二導(dǎo)電層213、263和293之間。
通過(guò)本發(fā)明的存儲(chǔ)元件，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道電流改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。從而，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。最終，可以以高產(chǎn)出提供具有高可靠性的存儲(chǔ)裝置和半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施例模式3在該實(shí)施例模式中，參考附圖描述具有前述實(shí)施例模式中所描述的存儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體裝置的實(shí)例。
在該實(shí)施例模式中描述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置能夠讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)而沒(méi)有接觸。數(shù)據(jù)傳輸方法大致劃分成使用布置在相對(duì)位置的一對(duì)線圈通過(guò)互感進(jìn)行通信的電磁耦合方法，通過(guò)感應(yīng)電磁場(chǎng)進(jìn)行通信的電磁感應(yīng)方法以及通過(guò)使用無(wú)線電波進(jìn)行通信的無(wú)線電波方法，并且可以使用這些方法中的任一種方法。可以采用兩種方法來(lái)提供用于傳輸數(shù)據(jù)的天線。一種方法是在配置有多個(gè)元件和存儲(chǔ)元件的襯底上提供天線，另一種方法是在配置有多個(gè)元件和存儲(chǔ)元件的襯底上提供端子部分，并且將提供在另一襯底上的天線連接到所述端子部分。
首先，參考圖10描述在配置有多個(gè)元件和存儲(chǔ)元件的襯底上提供天線的情況下半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖10描述了包括具有有源矩陣結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體裝置。在襯底300上提供元件形成層335，該元件形成層具有包含晶體管310a和310b的晶體管部分330、包含晶體管320a和320b的晶體管部分340以及絕緣層301a、301b、308、311、316和314。在元件形成層335上提供作為天線的導(dǎo)電層343和存儲(chǔ)元件部分325。
注意，這里示出的是在元件形成層335上提供作為天線的導(dǎo)電層343或存儲(chǔ)元件部分325的情況，然而本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)，有可能在元件形成層335下方或者作為元件335的相同層的下方提供作為天線的導(dǎo)電層343或存儲(chǔ)元件部分325。
存儲(chǔ)元件部分325包括存儲(chǔ)元件315a和315b。通過(guò)在第一導(dǎo)電層306a上堆疊間隔(絕緣層)307a、間隔(絕緣層)307b、有機(jī)化合物層312以及第二導(dǎo)電層313來(lái)形成存儲(chǔ)元件315a。通過(guò)在第一導(dǎo)電層306b上堆疊間隔(絕緣層)307b、間隔(絕緣層)307c、絕緣層326、有機(jī)化合物層312以及第二導(dǎo)電層313來(lái)提供存儲(chǔ)元件315b。另外，形成作為保護(hù)薄膜的絕緣層314以便覆蓋第二導(dǎo)電層313。其中多個(gè)存儲(chǔ)元件315a和315b分別形成的第一導(dǎo)電層306a和306b連接到晶體管310a和310b的源電極層或者漏電極層。換句話說(shuō)，每個(gè)存儲(chǔ)元件連接到一個(gè)晶體管。完全形成絕緣層326和有機(jī)化合物層312從而覆蓋第一導(dǎo)電層306a和306b以及間隔(絕緣層)307a、307b、和307c；然而可以在每個(gè)存儲(chǔ)單元中選擇性地形成絕緣層326和有機(jī)化合物層312。注意，可以使用在前述實(shí)施例模式中所描述的材料和形成方法來(lái)形成存儲(chǔ)元件315a和315b。
在本發(fā)明中，由于僅僅需要在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間提供絕緣層，因此可以首先形成絕緣層或者間隔。盡管在該實(shí)施例模式中，絕緣層是提供在第一導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間，然而絕緣層也可以?xún)H僅提供在有機(jī)化合物層和第二導(dǎo)電層之間?？商鎿Q的方案是，第一導(dǎo)電層、第一絕緣層、有機(jī)化合物層、第二絕緣層以及第二導(dǎo)電層以這樣的順序堆疊，以便如實(shí)施例模式1中所描述的那樣插入有機(jī)化合物層。
在該實(shí)施例模式中，絕緣層326具有絕緣性質(zhì)。該絕緣層326可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是1nm或者更大并且小于等于2nm)，并且根據(jù)絕緣層的材料和制作方法，絕緣層不一定具有連續(xù)薄膜的形狀可以是不連續(xù)的島狀形狀。在第一導(dǎo)電層306a和306b與有機(jī)化合物層312之間的界面處形成的絕緣層326允許載流子的隧道注入；因此電流穩(wěn)定地流向有機(jī)化合物層312。因此，當(dāng)電壓施加到第一導(dǎo)電層306a和306b以及第二導(dǎo)電層313時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層312；從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層312的溫度升高到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層312的材料變成流體合成物。因?yàn)樵摵铣晌?有機(jī)化合物材料)的表面張力以及相對(duì)于絕緣層326(形成物質(zhì))表面的差潤(rùn)濕性，流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))而沒(méi)有保持在固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層312的厚度變得不均勻并且有機(jī)化合物層312變形，第一導(dǎo)電層306a和306b與第二導(dǎo)電層313部分接觸，這樣使得第一導(dǎo)電層306a和306b和第二導(dǎo)電層313短路。最終，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
如在該實(shí)施例模式中所述的，通過(guò)在第一導(dǎo)電層306a和306b上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層312具有差潤(rùn)濕性的絕緣層326，可以促進(jìn)有機(jī)化合物層312的變形并且使得有機(jī)化合物層312的薄膜厚度變得不均勻，在所述第一導(dǎo)電層306a和306b上使用具有高表面張力的有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物層312。從而，第一導(dǎo)電層306a和306b和第二導(dǎo)電層313可以被進(jìn)一步安全地短路。結(jié)果，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
從而，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道效應(yīng)改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。因此，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。
另外，在存儲(chǔ)元件315a中，具有整流性質(zhì)的元件可以提供在第一導(dǎo)電層306a和絕緣層326之間，或者提供在有機(jī)化合物層312和第二導(dǎo)電層313之間，如在前述實(shí)施例模式中所示的。作為具有整流性質(zhì)的元件，可以使用上述元件的其中之一。注意，對(duì)于存儲(chǔ)元件315b來(lái)講，情況同樣如此。
這里，作為天線的導(dǎo)電層343是提供在與第二導(dǎo)電層313形成在同一層中的導(dǎo)電層342之上。注意，作為天線的導(dǎo)電層可以與第二導(dǎo)電層313形成在同一層中。
作為用作天線的導(dǎo)電層343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)等的單個(gè)元素和包含上述多種元素的合金。另外，作為天線的導(dǎo)電層343可以通過(guò)蒸發(fā)方法、濺射方法、CVD方法、諸如絲網(wǎng)印刷和照相凹版印刷的各種印刷方法、微滴排放方法等。
使用p溝道TFT、n溝道TFT或者結(jié)合p溝道TFT和n溝道TFT的CMOS可以提供包含在元件形成層335中的每個(gè)晶體管310a、310b、320a和320b。另外，任一類(lèi)型的結(jié)構(gòu)可以用作包含在晶體管310a、310b、320a和320b中的半導(dǎo)體層。例如，可以形成雜質(zhì)區(qū)域(包括源區(qū)、漏區(qū)和LDD區(qū))，或者可以形成p溝道型或n溝道型。此外，可以形成絕緣層(側(cè)壁)以便與柵電極的側(cè)表面接觸，并且可以對(duì)于柵電極和源區(qū)與漏區(qū)中的一個(gè)或者兩者來(lái)形成硅化物層。作為硅化物層的材料，可以使用鎳、鎢、鉬、鈷、鈀等。
另外，可以使用有機(jī)晶體管來(lái)提供包含在元件形成層335中的晶體管310a、310b、320a和320b，其中使用有機(jī)化合物形成構(gòu)成晶體管的半導(dǎo)體層。在這樣的情況下，可以直接在由柔性襯底諸如塑料構(gòu)成的襯底300上，使用印刷方法、微滴排放方法等來(lái)形成包含有機(jī)晶體管的元件形成層335。通過(guò)使用印刷方法、微滴排放方法等的形成方法允許以低成本制作半導(dǎo)體裝置。
可以使用如上面所述的蒸發(fā)方法、濺射方法、CVD方法、印刷方法、微滴排放方法等來(lái)形成元件形成層335、存儲(chǔ)元件315a和315b以及作為天線的導(dǎo)電層343。注意，可以接受的是在不同的部分中使用不同的方法。例如通過(guò)在襯底上形成由Si等制成的半導(dǎo)體層，然后通過(guò)熱處理來(lái)將其晶化可以提供需要高速操作的晶體管，從而通過(guò)使用印刷方法或者微滴排放方法在元件上提供有機(jī)晶體管作為起到開(kāi)關(guān)元件作用的晶體管。
注意，可以提供連接到晶體管的傳感器。作為傳感器來(lái)講，可以給出通過(guò)物理或者化學(xué)裝置來(lái)檢測(cè)溫度、濕度、亮度、氣體、重力、壓力、聲音(振動(dòng))、加速度以及其它性質(zhì)的元件。所述傳感器通常通過(guò)諸如電阻元件的半導(dǎo)體元件、電容耦合元件、電感耦合元件、光電動(dòng)的元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電動(dòng)的元件、晶體管、熱敏電阻器或者二極管來(lái)形成。
接下來(lái)，參考圖11描述在其上提供有多個(gè)元件和存儲(chǔ)元件的襯底中提供端子部分，并且將提供在另一襯底上的天線連接到該端子部分的情況下半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖11示出了具有無(wú)源矩陣類(lèi)型的存儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體裝置，其中元件形成層385提供在襯底350上，存儲(chǔ)元件部分375提供在元件形成層385上，作為天線的導(dǎo)電層393提供在襯底396上，以便電連接到元件形成層385。注意，盡管圖11示出了存儲(chǔ)元件部分375或者作為天線的導(dǎo)電層393提供在元件形成層385上的情況，但是本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)元件部分375可以與元件形成層385提供在相同的層中或者位于元件形成層385之下，或者作為天線的導(dǎo)電層393可以提供在元件形成層385之下。
存儲(chǔ)元件部分375通過(guò)存儲(chǔ)元件365a和365b構(gòu)成。通過(guò)在第一導(dǎo)電層356上堆疊間隔(絕緣層)357a和357b、絕緣層376a、有機(jī)化合物層362a和第二導(dǎo)電層363a構(gòu)成存儲(chǔ)元件365a；通過(guò)在第一導(dǎo)電層356上堆疊間隔(絕緣層)357b、間隔(絕緣層)357c、絕緣層376b、有機(jī)化合物層362b和第二導(dǎo)電層363b構(gòu)成存儲(chǔ)元件365b。另外，形成作為保護(hù)薄膜的絕緣層364以便覆蓋第二導(dǎo)電層363a和363b。另外，其中形成多個(gè)存儲(chǔ)元件365a和365b的第一導(dǎo)電層356被連接到單個(gè)晶體管360b的源電極層或者漏電極層。換句話說(shuō)，多個(gè)存儲(chǔ)元件連接到相同的晶體管。另外，對(duì)于有機(jī)化合物層362a和362b來(lái)講，對(duì)于每個(gè)存儲(chǔ)單元提供間隔(絕緣層)357a、357b和357c以分離絕緣層；然而如果不需要考慮相鄰存儲(chǔ)單元之間的橫向方向中的電場(chǎng)影響，則可以在整個(gè)表面上形成絕緣層。注意，可以使用如在前述實(shí)施例模式中所述的材料和制作方法來(lái)形成存儲(chǔ)元件365a和365b。
在本發(fā)明中，因?yàn)閮H僅需要在導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間提供絕緣層，因此可以首先形成絕緣層或者間隔。盡管在該實(shí)施例模式中絕緣層提供在第一導(dǎo)電層和有機(jī)化合物層之間，但是絕緣層可以?xún)H僅提供在有機(jī)化合物層和第二導(dǎo)電層之間，如在實(shí)施例模式1中所描述的?？商鎿Q的方案是，第一導(dǎo)電層、第一絕緣層、有機(jī)化合物層、第二絕緣層以及第二導(dǎo)電層以這樣的順序堆疊，有機(jī)化合物層插入在它們之間。
在該實(shí)施例模式中，絕緣層376a和376b具有絕緣性質(zhì)。該每個(gè)絕緣層376a和376b可以是非常薄的薄膜(絕緣層的薄膜厚度是4nm或者更少，更優(yōu)選的是1nm或者更大并且小于等于2nm)，并且根據(jù)絕緣層的材料和制作方法，絕緣層不一定具有連續(xù)薄膜的形狀可以是不連續(xù)的島狀形狀。在第一導(dǎo)電層356與有機(jī)化合物層362a/362b之間的界面處形成的絕緣層376a和376b允許載流子的隧道注入；因此電流穩(wěn)定地流向有機(jī)化合物層362a和362b。因此，當(dāng)電壓施加到第一導(dǎo)電層356以及第二導(dǎo)電層263a和263b時(shí)，電流流向有機(jī)化合物層362a和362b；從而產(chǎn)生熱量。當(dāng)有機(jī)化合物層362a和362b的溫度升高到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，用于形成有機(jī)化合物層362a和362b的材料變成流體合成物。因?yàn)樵摵铣晌?有機(jī)化合物材料)的表面張力以及相對(duì)于絕緣層376a和376b(形成物質(zhì))表面的差潤(rùn)濕性，流體合成物聚集以便流動(dòng)(移動(dòng))而沒(méi)有保持在固態(tài)形狀，并且改變形狀。從而，有機(jī)化合物層362a和362b的厚度變得不均勻并且每個(gè)有機(jī)化合物層362a和362b變形，第一導(dǎo)電層356和第二導(dǎo)電層363a和363b部分接觸，這樣使得第一導(dǎo)電層355和第二導(dǎo)電層363a和363b短路。最終，在施加電壓前后存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
如在該實(shí)施例模式中所述的，通過(guò)在第一導(dǎo)電層356上提供相對(duì)于有機(jī)化合物層362a和362b具有差潤(rùn)濕性的絕緣層376a和376b，可以促進(jìn)有機(jī)化合物層362a和362b的變形并且使得有機(jī)化合物層362a和362b的薄膜厚度變得不均勻，在所述第一導(dǎo)電層356上使用具有高表面張力的有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物層362a和362b。從而，第一導(dǎo)電層356和第二導(dǎo)電層363a和363b可以被進(jìn)一步安全地短路。結(jié)果，在施加電壓前后，存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率存在差異。
因而，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)諸如寫(xiě)電壓沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中安全地執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道效應(yīng)改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的厚度。從而，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。
使用具有粘附性質(zhì)的樹(shù)脂395將包含元件形成層385和存儲(chǔ)元件部分375的襯底與被提供有作為天線的導(dǎo)電層393的襯底396相互附著。通過(guò)包含在樹(shù)脂395中的導(dǎo)電的微小顆粒394將元件形成層385和導(dǎo)電層393電連接。另外，可以使用諸如銀漿、銅漿或者碳漿的導(dǎo)電粘附劑或者執(zhí)行焊料結(jié)合的方法可以用來(lái)將包含元件形成層385和存儲(chǔ)元件部分375的襯底附著到被提供有作為天線的導(dǎo)電層393的襯底396。
采用這樣的方式，可以形成配置有存儲(chǔ)裝置和天線的半導(dǎo)體裝置。在該實(shí)施例模式中，通過(guò)在襯底上形成薄膜晶體管可以提供元件形成層，或者使用Si等作為襯底的半導(dǎo)體襯底可以提供元件形成層，并且在所述襯底上形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管。另外，SOI襯底可以用作襯底，并且元件形成層可以提供在該襯底上。在這樣的情況下，SOI襯底可以使用將晶片相互附著的方法或者稱(chēng)作是SIMOX的方法來(lái)形成SOI襯底，在所述SIMOX方法中，通過(guò)將氧離子注入到Si襯底中而在內(nèi)部形成絕緣層。
另外，存儲(chǔ)元件部分可以提供在配置有作為天線的導(dǎo)電層的襯底上。另外，可以提供連接到晶體管的傳感器。
注意，通過(guò)任意地結(jié)合上述的實(shí)施例模式可以執(zhí)行該實(shí)施例模式。另外，通過(guò)已知的分離步驟將半導(dǎo)體裝置與襯底分離并且將該半導(dǎo)體裝置粘附到柔性襯底，可以在柔性襯底上提供在該實(shí)施例模式中制作的半導(dǎo)體裝置，從而可以得到柔性的半導(dǎo)體裝置。該柔性襯底對(duì)應(yīng)于由聚丙烯、聚酯、乙烯樹(shù)脂、聚氟乙烯等制成的薄膜；由含纖維的材料制成的紙；由基膜(諸如聚酯、聚酰胺、無(wú)機(jī)蒸發(fā)薄膜或者紙)堆疊的薄膜；以及粘附性的合成樹(shù)脂薄膜(丙烯酸基的合成樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂基的合成樹(shù)脂等)等。通過(guò)對(duì)處理對(duì)象進(jìn)行熱處理和加壓處理得到薄膜。當(dāng)執(zhí)行熱處理和加壓處理時(shí)，通過(guò)熱處理熔化了提供在薄膜的最外表面上的粘附劑層或者提供作為最外層的層(不是粘附劑層)，然后通過(guò)施加壓力將其粘附。另外，粘附劑層可以或者不提供在基膜上。粘附層對(duì)應(yīng)于包含粘附劑(諸如熱固樹(shù)膠、紫外樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或者樹(shù)脂添加劑)的層。
通過(guò)本發(fā)明的存儲(chǔ)元件，存儲(chǔ)元件的性質(zhì)(諸如寫(xiě)電壓)沒(méi)有變化并且變得穩(wěn)定；從而可以在每個(gè)元件中執(zhí)行正常的寫(xiě)入。另外，由于在絕緣層中通過(guò)隧道電流改進(jìn)了載流子注入性質(zhì)，因此可以增加有機(jī)化合物層的薄膜厚度。因此，可以防止導(dǎo)電之前在初始狀態(tài)中存儲(chǔ)元件被短路的缺陷。最終，可以以高產(chǎn)出提供具有高可靠性的存儲(chǔ)裝置和半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施例模式4
在該實(shí)施例模式中，在具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置中進(jìn)行了關(guān)于數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氲拿枋觥?br> 通過(guò)施加電效應(yīng)可以對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入。描述了通過(guò)施加電效應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入的情況(圖3)。
當(dāng)通過(guò)施加電效應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，通過(guò)行解碼器724a、列解碼器726a和選擇器726c選擇一個(gè)存儲(chǔ)單元721，并且從而通過(guò)使用寫(xiě)入電路將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)單元721。特別是，高電壓被選擇性地施加到期望部分的有機(jī)化合物層752，使得其間流過(guò)高電流，并且使得第一導(dǎo)電層751b和第二導(dǎo)電層753b短路。
與其它部分的電阻相比，被短路部分的電阻相當(dāng)?shù)?。采用這樣的方式，通過(guò)利用由于施加電效應(yīng)造成的兩個(gè)導(dǎo)電層之間的電阻變化，執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入。例如，在沒(méi)有施加電效應(yīng)的有機(jī)化合物層為數(shù)據(jù)“0”的情況下，當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”時(shí)，通過(guò)將高電壓選擇性地施加到期望部分的有機(jī)化合物層，使得其間流過(guò)大電流并且造成短路而降低電阻。
接下來(lái)，描述了執(zhí)行從存儲(chǔ)元件中讀取數(shù)據(jù)的操作(圖16)。這里，讀取電路726b具有包含電阻元件746和讀出放大器747的結(jié)構(gòu)。然而，讀取電路726b的結(jié)構(gòu)不限于上述的結(jié)構(gòu)，可以使用任一類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)在第一導(dǎo)電層751b和第二導(dǎo)電層753b之間施加電壓，并且讀取有機(jī)化合物層752的電阻來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取。例如，如上所述，當(dāng)通過(guò)施加電效應(yīng)來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，沒(méi)有施加電效應(yīng)時(shí)的電阻值Ra1和施加電效應(yīng)以導(dǎo)致兩個(gè)導(dǎo)電薄膜之間短路時(shí)的電阻值Rb1滿足Ra1＞Rb1。通過(guò)電學(xué)讀取該電阻值的差執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取。
例如，在包含在存儲(chǔ)單元陣列722中的多個(gè)存儲(chǔ)單元721中，當(dāng)從布置在第x列和第y行中的存儲(chǔ)單元721中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，首先，通過(guò)行解碼器724a、列解碼器726a以及選擇器726c來(lái)選擇第x列中的位線Bx和第y行中的字線Wy。然后，包含在存儲(chǔ)單元721和電阻元件746中的有機(jī)化合物層互相串聯(lián)連接。采用這樣的方式，當(dāng)在串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻元件的兩端施加電壓時(shí)，節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)根據(jù)有機(jī)化合物層752的電阻值Ra或者Rb變成分阻電勢(shì)(resistsnce-divided potential)。然后，節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)被提供給讀出放大器747，并且在讀出放大器747，判斷是包含數(shù)據(jù)“0”還是“1”。從而，在讀出放大器747被判斷為包含數(shù)據(jù)“0”或者“1”的信號(hào)被提供到外部。
根據(jù)前述的方法，通過(guò)利用電阻值中的差和分阻，使用電壓值讀取有機(jī)化合物層的電阻的條件。然而，比較電流值的方法也是可以接受的。即，例如利用滿足Ia1＜Ib1的事實(shí)，假設(shè)Ia1是在沒(méi)有向有機(jī)化合物層施加電效應(yīng)的情況下的電流值，Ib1是在施加電效應(yīng)使得兩個(gè)導(dǎo)電薄膜之間短路情況下的電流值。采用這樣的方式，通過(guò)電學(xué)讀取電流值中的差可以執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取。
具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件和配置有該存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置是非易失性的存儲(chǔ)器；因此不需要用于保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池?？梢蕴峁┚o湊尺寸、薄的、并且重量輕的半導(dǎo)體裝置。另外，盡管通過(guò)使用在前述實(shí)施例模式中使用的絕緣材料作為有機(jī)化合物層有可能進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入(附加的數(shù)據(jù)寫(xiě)入)，但是不能執(zhí)行數(shù)據(jù)的重寫(xiě)。從而，可以防止偽造并且可以提供具有高安全性的半導(dǎo)體裝置。
注意，在該實(shí)施例模式中，使用具有簡(jiǎn)單存儲(chǔ)電路結(jié)構(gòu)的無(wú)源矩陣存儲(chǔ)元件和配置有該存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置的實(shí)例進(jìn)行了描述，然而在具有有源矩陣存儲(chǔ)電路的情況下可以采用相同的方式來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入或者讀取。
這里，參考圖14A和14B中的特定實(shí)例來(lái)描述在有源矩陣類(lèi)型的情況下通過(guò)電效應(yīng)進(jìn)行存儲(chǔ)元件部分的數(shù)據(jù)讀取。
圖14A示出了當(dāng)數(shù)據(jù)“0”寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件部分時(shí)存儲(chǔ)元件部分的電流-電壓性質(zhì)951；當(dāng)數(shù)據(jù)“1”寫(xiě)入到存儲(chǔ)元件部分時(shí)存儲(chǔ)元件部分的電流-電壓性質(zhì)952；以及電阻元件246的電流-電壓性質(zhì)953。這里，示出了電阻器用作電阻元件246的情況。另外，作為用于數(shù)據(jù)讀取的操作電壓，描述了在第一導(dǎo)電層243和第二導(dǎo)電層245之間施加3V的情況。
對(duì)于具有其中已經(jīng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)“0”的存儲(chǔ)元件部分的圖14A中的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)元件部分的電流-電壓性質(zhì)951和電阻器的電流-電壓性質(zhì)953的交點(diǎn)954變成操作點(diǎn)，并且在這個(gè)時(shí)刻節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)是V1(V)。該節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)被提供給讀出放大器247，并且在讀出放大器247中，存儲(chǔ)在前述存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)被判斷為“0”。
另一方面，對(duì)于具有其中已經(jīng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”的存儲(chǔ)元件部分的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)元件部分的電流-電壓性質(zhì)952和電阻器的電流-電壓性質(zhì)953的交點(diǎn)955變成操作點(diǎn)，并且在這個(gè)時(shí)刻節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)是V2(V)(V1＞V2)。該節(jié)點(diǎn)α的電勢(shì)被提供給讀出放大器247，并且在讀出放大器247中，存儲(chǔ)在前述存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)被判斷為“1”。
采用這樣的方式，根據(jù)存儲(chǔ)元件部分241的電阻值通過(guò)讀取分阻電勢(shì)，可以判斷存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)。
注意，通過(guò)任意組合在前述實(shí)施例模式中已經(jīng)描述的存儲(chǔ)元件和配置有該存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行該實(shí)施例模式。
實(shí)施例模式5參考圖12A和12B描述該實(shí)施例模式中的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。如在圖12A中所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置20在沒(méi)有接觸的情況下具有數(shù)據(jù)交換功能，并且具有電源電路11；時(shí)鐘發(fā)生電路12；數(shù)據(jù)解調(diào)/調(diào)制電路13；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；天線(天線線圈)18以及傳感器電路22。
電源電路11是基于從天線18輸入的交流信號(hào)，用于產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體裝置20內(nèi)的每個(gè)電路的各種電源的電路。時(shí)鐘發(fā)生電路12是基于從天線18輸入的交流信號(hào)，用于產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體裝置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具有與閱讀器/寫(xiě)入器19進(jìn)行通信的解調(diào)/調(diào)制數(shù)據(jù)的功能?？刂齐娐?4具有控制存儲(chǔ)電路16的功能。天線18具有執(zhí)行傳輸/接收電磁波或者電波的功能。閱讀器/寫(xiě)入器19與半導(dǎo)體裝置進(jìn)行通信，控制該半導(dǎo)體裝置并且對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。注意，半導(dǎo)體裝置并不限于上述的結(jié)構(gòu)，例如該結(jié)構(gòu)可以添加有另一部件，諸如電源電壓的限幅電路或者專(zhuān)用于加密的硬件。
存儲(chǔ)電路16的特征在于具有存儲(chǔ)元件，其中有機(jī)化合物層或者相變層插入在一對(duì)導(dǎo)電層之間。注意，存儲(chǔ)電路16可以?xún)H僅具有其中有機(jī)化合物層或者相變層插入在一對(duì)導(dǎo)電層之間的存儲(chǔ)元件，或者可以具有另一結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路。該另一結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)電路對(duì)應(yīng)于例如DRAM、SRAM、FeRAM、掩模型只讀存儲(chǔ)器、PROM、EPROM、EEPROM和閃存的一種或者多種。
傳感器21包括半導(dǎo)體元件，諸如電阻元件、電容耦合元件、電感耦合元件、光電動(dòng)的元件、光電轉(zhuǎn)換元件、熱電動(dòng)的元件、晶體管、熱敏電阻或者二極管。傳感器電路22檢測(cè)阻抗、電抗、電感、電壓或者電流中的變化，然后執(zhí)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)，并且將信號(hào)輸出到控制電路14。
實(shí)施例模式6通過(guò)本發(fā)明，可以形成作為處理器芯片(還稱(chēng)作是無(wú)線芯片、無(wú)線處理器、無(wú)線存儲(chǔ)器和無(wú)線標(biāo)簽)的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有廣泛的使用范圍，例如可以將其安裝在鈔票、硬幣、有價(jià)證券、證書(shū)、不記名債券、包裝箱、書(shū)籍、記錄媒體、個(gè)人物品、車(chē)輛、食品、衣物、保健項(xiàng)目、商品、醫(yī)藥、電子裝置等上來(lái)使用。
鈔票和硬幣是在市場(chǎng)中使用的貨幣并且包括以相同方式使用的某些貨幣，諸如在特定區(qū)域(收款收據(jù))中使用的貨幣、紀(jì)念幣等。有價(jià)證券指的是支票、股票、約定的票證等并且可以配置有處理器芯片90(參考圖13A)。證書(shū)指的是駕照、居住證等并且可以配置有處理器芯片91(參考圖13B)。車(chē)輛指的是諸如自行車(chē)的有輪車(chē)輛、船舶等并且可以配置有處理器芯片96(參考圖13G)。不記名債券指的是郵票、rice coupon、各種贈(zèng)券等。包裝箱指的是用于盒飯等的包裝紙、塑料瓶等并且可以配置有處理器芯片93(參考圖13D)。書(shū)籍指的是文件、卷等并且可以配置有處理器芯片94(參考圖13E)。記錄媒體指的是DVD軟件、錄像帶等并且可以配置有處理器芯片95(參考圖13F)。個(gè)人物品指的是包、眼鏡等并且可以配置有處理器芯片96(參考圖13G)。食品指的是糧食、飲料等。衣物指的是穿戴、鞋襪等。保健項(xiàng)目指的是醫(yī)療裝置、衛(wèi)生設(shè)施等。商品指的是家具、照明裝置等。醫(yī)藥指的是藥品、農(nóng)藥等。電子裝置指的是液晶顯示裝置、EL顯示裝置、電視裝置(電視機(jī)和薄的電視機(jī))、移動(dòng)電話等。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置通過(guò)被安裝在印刷襯底上、附著到表面上、注入等而被固定到物體上。例如，所述半導(dǎo)體裝置通過(guò)插入在紙中而被固定到書(shū)籍中，或者通過(guò)插入在有機(jī)樹(shù)脂中而被固定到由有機(jī)樹(shù)脂制成的包裝箱上。由于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置實(shí)現(xiàn)了微型化、薄和輕重量，這樣在將它固定到物體上之后并沒(méi)有損壞物體本身的設(shè)計(jì)。另外，通過(guò)將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置提供在鈔票、硬幣、有價(jià)證券、證書(shū)、不記名債券等上，可以提供鑒定功能，并且通過(guò)利用該鑒定功能，可以防止偽造。另外，通過(guò)將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置提供在包裝箱、記錄媒體、個(gè)人物品、食品、衣物、商品、電子裝置等上，可以提高檢查系統(tǒng)等的效率。
接下來(lái)，對(duì)于其上安裝有本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的電子裝置的一個(gè)模式，參考附圖進(jìn)行描述。這里示出的一個(gè)實(shí)例是移動(dòng)電話，該移動(dòng)電話具有機(jī)殼2700和2706；面板2701；機(jī)架2702；印刷線路板2703；操作按鈕2704；以及電池2706(參考圖12B)。面板2701是可拆卸的包含在機(jī)架2702中，并且機(jī)架2702是固定到印刷線路板2703。根據(jù)其中將包含面板2701的電子裝置，機(jī)架2702的形狀和尺寸被適當(dāng)?shù)母淖?。在印刷線路板2703上，安裝有多個(gè)封裝的半導(dǎo)體裝置，并且作為這些半導(dǎo)體裝置中的一個(gè)裝置，可以使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。安裝在印刷線路板2703上的多個(gè)半導(dǎo)體裝置具有下列功能中的任一種功能控制器、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、電源電路、音頻處理電路、發(fā)射/接收電路等。
面板2701通過(guò)連接薄膜2708與印刷線路板2703結(jié)合。面板2701、機(jī)架2702以及印刷線路板2703與操作按鈕2704和電池2705一起安裝在機(jī)殼2700和2706中。將包含在面板2701中的像素區(qū)域2709布置成從提供在機(jī)殼2700中的開(kāi)口窗口是可見(jiàn)的。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在尺寸上緊湊、薄、并且重量輕，由于這些性質(zhì)，使得可以有效地利用電子裝置的機(jī)殼2700和2706內(nèi)部的有限空間。
由于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件，其中有機(jī)化合物層夾在一對(duì)導(dǎo)電層之間，因此可以提供使用廉價(jià)半導(dǎo)體裝置的電子裝置。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置容易實(shí)現(xiàn)較高的集成；因此可以提供使用具有高容量存儲(chǔ)電路的半導(dǎo)體裝置的電子裝置。
包含在本發(fā)明半導(dǎo)體裝置中的存儲(chǔ)裝置的特征在于，通過(guò)電效應(yīng)非易失性地執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入，并且能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的附加寫(xiě)入。通過(guò)上述性質(zhì)，可以防止通過(guò)重寫(xiě)來(lái)偽造，并且可以附加地寫(xiě)入新數(shù)據(jù)。從而，可以提供使用半導(dǎo)體裝置(實(shí)現(xiàn)了較高的功能和較高的附加價(jià)值)的電子裝置。
注意，機(jī)殼2700和2706示出了移動(dòng)電話的外部形狀的實(shí)例，并且根據(jù)功能或者使用，根據(jù)該實(shí)施例模式的電子裝置可以轉(zhuǎn)換成各種模式。
實(shí)施例模式7
在該實(shí)施例模式中，對(duì)于具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)讀取或者寫(xiě)入進(jìn)行了描述。
在圖17A中示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例，包括其中存儲(chǔ)單元1721被提供成矩陣形的存儲(chǔ)單元陣列1722；具有讀取電路和寫(xiě)入電路的電路1726；解碼器1724；以及解碼器1723。注意，這里示出的存儲(chǔ)電路1716的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)實(shí)例，它可以具有其它電路，諸如讀出放大器、輸出電路、緩沖器或者與外界進(jìn)行交互作用的接口。
存儲(chǔ)單元1721具有連接到位線Bx(1≤x≤m)的第一導(dǎo)電層，連接到字線Wy(1≤y≤n)的第二導(dǎo)電層，和絕緣層。絕緣層作為單層或者作為疊層提供在第一和第二導(dǎo)電層之間。
參考圖17A到17C以及圖18A到18C描述無(wú)源矩陣存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)元件中執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入的操作。通過(guò)電效應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入。注意，通過(guò)改變存儲(chǔ)單元的電特性來(lái)執(zhí)行寫(xiě)入，并且存儲(chǔ)單元的初始條件(當(dāng)沒(méi)有施加電效應(yīng)時(shí)的條件)的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)“0”，其中電特性改變的條件為“1”。
當(dāng)向存儲(chǔ)單元1721寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1”時(shí)，通過(guò)解碼器1723和1724以及選擇器1725選擇存儲(chǔ)單元1721。特別的，通過(guò)解碼器1724將預(yù)定電壓V2施加到與存儲(chǔ)單元1721連接的字線W3。另外，通過(guò)解碼器1723和選擇器1725，連接到存儲(chǔ)單元1721的位線B3連接到電路1726。然后，來(lái)自電路1726的寫(xiě)電壓V1輸出到位線B3。采用這樣的方式，在構(gòu)成存儲(chǔ)單元1721的第一和第二導(dǎo)電層之間施加電勢(shì)(電壓)Vw＝V1-V2。通過(guò)適當(dāng)選擇電勢(shì)Vw，物理或者電學(xué)地改變了導(dǎo)電層之間提供的絕緣層，并且執(zhí)行數(shù)據(jù)“1”的寫(xiě)入。特別的，在讀操作電壓處，優(yōu)選的是當(dāng)數(shù)據(jù)為“1”時(shí)改變第一和第二導(dǎo)電層之間的電阻，使得該電阻與當(dāng)數(shù)據(jù)為“0”時(shí)第一和第二導(dǎo)電層之間的電阻相比相當(dāng)?shù)牡汀＠?，可以在范?V1，V2)＝(0V，5到15V)或者(3到5V，-12到-2V)中適當(dāng)?shù)剡x擇電勢(shì)。電勢(shì)Vw可以是5到15V，或者-5到-15V。
注意，控制未選擇的字線和未選擇的位線，使得數(shù)據(jù)“1”沒(méi)有被寫(xiě)入與這些未選擇的字線和位線連接的存儲(chǔ)單元。例如，該未選擇的字線和未選擇的位線可以處于浮動(dòng)狀態(tài)。構(gòu)成存儲(chǔ)單元的第一和第二導(dǎo)電層需要具有二極管性質(zhì)等，通過(guò)該二極管性質(zhì)等可以精確選擇線路。
另一方面，通過(guò)在存儲(chǔ)單元1721上不施加電效應(yīng)，將數(shù)據(jù)“0”寫(xiě)入到存儲(chǔ)單元1721。關(guān)于電路操作，采用與寫(xiě)入“1”的情況相同的方式，通過(guò)解碼器1723和1724以及選擇器1725來(lái)選擇存儲(chǔ)單元1721；然而從電路1726輸出到位線B3的輸出電勢(shì)近似等于選擇字線W3的電勢(shì)或者未選擇字線的電勢(shì)，并且沒(méi)有改變存儲(chǔ)單元1721的電特性的電壓(例如，-5到5V)可以被施加到構(gòu)成存儲(chǔ)單元1721的第一和第二導(dǎo)電層之間。
從而，描述從無(wú)源矩陣存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)元件執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作(參考圖17A到17C)。在具有數(shù)據(jù)“0”的存儲(chǔ)單元和具有數(shù)據(jù)“1”的存儲(chǔ)單元之間，通過(guò)利用構(gòu)成存儲(chǔ)單元的第一和第二導(dǎo)電層的電特性中的差異，來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取。作為一個(gè)實(shí)例，描述通過(guò)利用電阻中的差進(jìn)行讀取的方法，假設(shè)構(gòu)成具有數(shù)據(jù)“0”的存儲(chǔ)單元的第一和第二導(dǎo)電層之間的有效電阻(以后簡(jiǎn)單地稱(chēng)作是存儲(chǔ)單元的電阻)在讀電壓時(shí)是R0，并且具有數(shù)據(jù)“1”的存儲(chǔ)單元的電阻在讀電壓時(shí)是R1。注意，滿足R1＜＜R0。例如，對(duì)于讀取/寫(xiě)入電路的讀部分的結(jié)構(gòu)，可以考慮使用如在圖17B中所示的電阻元件1746和差分放大器1747的電路1726。電阻元件1746具有電阻值Rr，并且滿足R1＜Rr＜R0。還有可能使用晶體管1748來(lái)代替電阻元件1746，并且使用鐘控的反相器1749來(lái)代替差分放大器(圖17C)。鐘控的反相器1749被輸入信號(hào)Φ或者反相信號(hào)Φ，該信號(hào)Φ或者反相信號(hào)Φ在執(zhí)行讀取時(shí)變成Hi，在沒(méi)有執(zhí)行讀取時(shí)變成Lo。無(wú)需說(shuō)明的是，電路結(jié)構(gòu)并不限于圖17A到17C中所示的情況。
當(dāng)執(zhí)行從存儲(chǔ)單元1721中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)解碼器1723和1724以及選擇器1725來(lái)首先選擇存儲(chǔ)單元1721。特別的，通過(guò)解碼器1724，預(yù)定電壓Vy施加到與存儲(chǔ)單元1721連接的字線Wy。另外，通過(guò)解碼器1723和選擇器1725，與存儲(chǔ)單元1721連接的位線Bx連接到電路1726的端子P。最終，端子P的電勢(shì)Vp是通過(guò)電阻元件1746(電阻值Rr)和存儲(chǔ)單元1721(電阻值R0或者R1)的分阻確定的值。從而，當(dāng)存儲(chǔ)單元1721具有數(shù)據(jù)“0”時(shí)，滿足Vp0＝Vy+(V0-Vy)×R0(R0+Rr)。另外，當(dāng)存儲(chǔ)單元1721具有數(shù)據(jù)“1”時(shí)，滿足Vp1＝Vy+(V0-Vy)×R1(R1+Rr)。最終，通過(guò)選擇Vref使得位于圖17B中的Vp0和Vp1之間；并且通過(guò)選擇鐘控反相器的變化點(diǎn)使得位于圖17C中的Vp0和Vp1之間，根據(jù)數(shù)據(jù)“0”/“1”，通過(guò)輸出Lo/Hi(或者Hi/Lo)作為輸出電勢(shì)Vout可以執(zhí)行讀取。
例如，使用Vdd＝3V來(lái)操作差分放大器，其中滿足Vy＝0V，V0＝3V并且Vref＝1.5V。假設(shè)滿足R0/Rr＝Rr/R1＝9，在存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)是“0”的情況下，滿足Vp0＝2.7V，并且輸出Hi作為Vout；在存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)是“1”的情況下，滿足Vp1＝0.3V并且輸出Lo作為Vout。采用這樣的方式，可以執(zhí)行存儲(chǔ)單元的讀取。
根據(jù)上述方法，通過(guò)利用電阻值中的差和分阻，使用電壓值來(lái)讀取絕緣層的電阻的條件。無(wú)需說(shuō)明的是，讀取方法并不限于該方法。例如，除了使用電阻中的差之外，還可以使用電流值中的差來(lái)執(zhí)行讀取。另外，在數(shù)據(jù)“0”和數(shù)據(jù)“1”之間的閾值電壓不同的情況下，當(dāng)存儲(chǔ)單元的電特性具有二極管性質(zhì)時(shí)，可以使用閾值電壓中的差來(lái)進(jìn)行讀取。
對(duì)于向無(wú)源矩陣存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)元件執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入的操作進(jìn)行描述(參考圖18A到18C)。
圖18A到18C示出了在該實(shí)施例模式中描述的存儲(chǔ)裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)例，該存儲(chǔ)裝置包括其中存儲(chǔ)單元1231布置成矩陣形的存儲(chǔ)單元陣列1232、電路1226以及解碼器1224和1223。電路1226具有讀取電路和寫(xiě)入電路。注意，這里示出的存儲(chǔ)裝置1217的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)實(shí)例，可以包括諸如讀出放大器、輸出電路、緩沖器、用于執(zhí)行與外界交互作用的接口等的其它電路。
存儲(chǔ)單元1231具有連接到位線Bx(1≤x≤m)的第一導(dǎo)線、連接到字線Wy(1≤y≤n)的第二導(dǎo)線、晶體管1210a、存儲(chǔ)元件1215b以及存儲(chǔ)單元1231。存儲(chǔ)元件1215b具有其中絕緣層插入在第一導(dǎo)電層之間的結(jié)構(gòu)。晶體管的柵電極連接到字線，源電極和漏電極中的一個(gè)連接到位線，源電極和漏電極中的另一個(gè)連接到存儲(chǔ)元件的兩個(gè)端子中的一個(gè)端子。存儲(chǔ)元件的另一個(gè)端子連接到公共電極(電勢(shì)Vcom)。
首先，描述通過(guò)電效應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)的操作。注意，通過(guò)改變存儲(chǔ)單元的電特性來(lái)執(zhí)行寫(xiě)入，存儲(chǔ)單元的初始條件(其中沒(méi)有施加電效應(yīng)的條件)的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)“0”，其中電特性改變的條件為“1”。
這里，對(duì)布置在第n行第m列中的存儲(chǔ)單元1231進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入的情況進(jìn)行描述。當(dāng)數(shù)據(jù)“1”被寫(xiě)入到存儲(chǔ)單元1231時(shí)，首先通過(guò)解碼器1223和1224以及選擇器1225來(lái)選擇存儲(chǔ)單元1231。具體的是，通過(guò)解碼器1224將預(yù)定電壓V22施加到與存儲(chǔ)單元1231連接的字線Wn。另外，通過(guò)解碼器1223和選擇器1225，將與存儲(chǔ)單元1231連接的位線Bm連接到具有讀取電路和寫(xiě)入電路的電路1226。然后，寫(xiě)電壓V21從電路1226輸出到位線B 3。
采用這樣的方式，構(gòu)成存儲(chǔ)單元的晶體管1210a被導(dǎo)通，位線被電連接到存儲(chǔ)元件1215b，這樣施加了大約Vw＝Vcom-V21的電勢(shì)(電壓)。注意，存儲(chǔ)元件1215b的一個(gè)電極連接到具有電勢(shì)Vcom的公共電極。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電勢(shì)Vw，物理或者電學(xué)地改變了提供在導(dǎo)電層之間的絕緣層，并且執(zhí)行了數(shù)據(jù)“1”的寫(xiě)入。具體的是，在讀操作電壓處，當(dāng)數(shù)據(jù)是“1”時(shí)第一和第二導(dǎo)電層之間的電阻將被改變，使得與數(shù)據(jù)是“0”的情況相比，第一和第二導(dǎo)電層之間的電阻相當(dāng)?shù)牡?，或者?jiǎn)單地將它們短路。注意，電勢(shì)可以適當(dāng)?shù)剡x自范圍(V21，V22，Vcom)＝(5到15V，5到15V，0V)或者(-12到0V，-12到0V，3到5V)。電勢(shì)Vw可以是5到15V或者-5到-15V。
控制未選擇的字線和未選擇的位線，使得數(shù)據(jù)“1”沒(méi)有被寫(xiě)入到與該未選擇的字線和未選擇的位線連接的存儲(chǔ)單元。具體地，將所連接的存儲(chǔ)單元的晶體管截止的電勢(shì)(例如0V)施加到該未選擇的字線；并且將未選擇的位線置于浮動(dòng)狀態(tài)，或者可以施加近似等于Vcom的電勢(shì)。
另一方面，通過(guò)沒(méi)有將電效應(yīng)施加到存儲(chǔ)單元1231可以將數(shù)據(jù)“0”寫(xiě)入到存儲(chǔ)單元1231中。關(guān)于電路操作，例如采用與寫(xiě)入“1”的情況相同的方式，通過(guò)解碼器1223和1224以及選擇器1225來(lái)選擇存儲(chǔ)單元1231；然而，從電路1226輸出到位線B 3的電勢(shì)近似等于Vcom，或者將位線B3置于浮動(dòng)狀態(tài)。最終，施加了低電勢(shì)(例如-5到5V)或者沒(méi)有向存儲(chǔ)元件1215b施加電壓(電勢(shì))；因此沒(méi)有改變電特性，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)“0”的寫(xiě)入。
描述通過(guò)電效應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取的操作。這里，電路1226具有包括電阻元件1246和差分放大器1247的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意的是，電路1226的結(jié)構(gòu)并不限于上述的結(jié)構(gòu)，可以是任意類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。
然后，對(duì)于通過(guò)有源矩陣存儲(chǔ)裝置中的電效應(yīng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取時(shí)的操作進(jìn)行描述。通過(guò)利用具有數(shù)據(jù)“0”的存儲(chǔ)單元和具有數(shù)據(jù)“1”的存儲(chǔ)單元之間的存儲(chǔ)元件1215b的電特性中的差來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取。例如，描述了通過(guò)利用電阻中的差進(jìn)行讀取的方法，假設(shè)構(gòu)成具有數(shù)據(jù)“0”的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)元件的電阻在讀電壓時(shí)是R0，并且構(gòu)成具有數(shù)據(jù)“1”的存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)元件的電阻在讀電壓時(shí)是R1。注意，滿足R1＜＜R0。例如，對(duì)于讀取/寫(xiě)入電路的讀部分的結(jié)構(gòu)，可以考慮使用如在圖18B中所示的電阻元件1246和差分放大器1247的電路1226。電阻元件具有電阻值Rr，并且滿足R1＜Rr＜R0。還有可能使用晶體管1249來(lái)代替電阻元件1246，并且使用鐘控的反相器1248來(lái)代替差分放大器(圖18C)。無(wú)需說(shuō)明的是，電路結(jié)構(gòu)并不限于圖18A到18C中所示的情況。
當(dāng)在第x行和第y列從存儲(chǔ)單元1231中執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取時(shí)，通過(guò)解碼器1223和1224以及選擇器1225來(lái)首先選擇存儲(chǔ)單元1231。具體地，通過(guò)解碼器1224，將預(yù)定電壓V24施加到與存儲(chǔ)單元1231連接的字線Wy，并且晶體管1210a導(dǎo)通。另外，通過(guò)解碼器1223和選擇器1225，連接到存儲(chǔ)單元1231的位線Bx被連接到電路1226的端子P。最終，通過(guò)電阻元件1246(電阻值Rr)和存儲(chǔ)元件1215b(電阻值R0或者R1)的Vcom和V0的分阻來(lái)確定端子P的電勢(shì)Vp。從而，當(dāng)存儲(chǔ)單元1231具有數(shù)據(jù)“0”時(shí)，滿足Vp0＝Vcom+(V0-Vcom)×R0(R0+Rr)。另外，當(dāng)存儲(chǔ)單元1231具有數(shù)據(jù)“1”時(shí)，滿足Vp1＝Vcom+(V0-Vcom)×R1(R1+Rr)。最終，通過(guò)選擇Vref使得位于圖18B中的Vp0和Vp1之間；并且通過(guò)選擇鐘控的反相器的變化點(diǎn)使得位于圖18C中的Vp0和Vp1之間，根據(jù)數(shù)據(jù)“0”/“1”，通過(guò)輸出Lo/Hi(或者Hi/Lo)作為輸出電勢(shì)Vout可以執(zhí)行讀取。
例如，差分放大器工作在Vdd＝3V，其中滿足Vcom＝0V，V0＝3V并且Vref＝1.5V。假設(shè)滿足R0/Rr＝Rr/R1＝9，如果晶體管1210a的導(dǎo)通電阻可以忽略，在存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)是“0”的情況下，滿足Vp0＝2.7V，從Vout輸出Hi；在存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)是“1”的情況下，滿足Vp1＝0.3V，并且從Vout輸出Lo。采用這樣的方式，可以執(zhí)行存儲(chǔ)單元的讀取。
根據(jù)上述方法，通過(guò)利用存儲(chǔ)元件1215b的電阻值中的差和分阻，使用電壓值來(lái)執(zhí)行讀取。無(wú)需說(shuō)明的是，讀取方法并不限于該方法。例如，除了使用電阻中的差之外，還可以使用電流值中的差來(lái)執(zhí)行讀取。另外，當(dāng)存儲(chǔ)單元的電特性具有二極管特性，該二極管特性具有使用數(shù)據(jù)“0”和“1”的不同的閾值電壓時(shí)，可以使用閾值電壓中的差來(lái)進(jìn)行讀取。
具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)元件和配置有該存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置是非易失性的存儲(chǔ)器；因此，用于保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池就不再是必須的了，可以提供緊湊尺寸、薄的、重量輕的存儲(chǔ)裝置和半導(dǎo)體裝置。另外，盡管通過(guò)使用在上述實(shí)施例模式中使用的絕緣材料作為絕緣層有可能進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入(附加的數(shù)據(jù)寫(xiě)入)，但是不能執(zhí)行數(shù)據(jù)的重寫(xiě)。從而，可以防止偽造并且可以提供具有高可靠性的存儲(chǔ)裝置和半導(dǎo)體裝置。
通過(guò)任意地組合在上述實(shí)施例模式中描述的存儲(chǔ)元件和配置有該存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)裝置和半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行該實(shí)施例模式。
該申請(qǐng)是基于在2005年5月20日在日本專(zhuān)利局提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)No.2005-147599的申請(qǐng)，其全部?jī)?nèi)容包含在此作為參考。
權(quán)利要求
1.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和有機(jī)化合物層，所述絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中當(dāng)有機(jī)化合物熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物聚集；以及通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，使得第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分互相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中熔化有機(jī)化合物，然后執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
6.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物具有比絕緣層高的表面張力，其中當(dāng)有機(jī)化合物熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，該有機(jī)化合物聚集；以及通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，使得第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分互相接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置，其中熔化有機(jī)化合物，然后執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
11.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中當(dāng)有機(jī)化合物熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，該有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物聚集，熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低潤(rùn)濕性；以及通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，使得第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分互相接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體裝置，其中熔化有機(jī)化合物，然后執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
16.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中當(dāng)有機(jī)化合物熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，該有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物聚集，并且熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低潤(rùn)濕性，以便通過(guò)該低潤(rùn)濕性促進(jìn)聚集；以及通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，使得第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分互相接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中熔化有機(jī)化合物，然后執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
21.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物具有比絕緣層高的表面張力，其中當(dāng)有機(jī)化合物熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，該有機(jī)化合物聚集，并且熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低潤(rùn)濕性；以及通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，使得第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分互相接觸。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體裝置，其中熔化有機(jī)化合物，然后執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
26.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和與該絕緣層接觸的有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物具有比絕緣層高的表面張力，其中當(dāng)有機(jī)化合物熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，該有機(jī)化合物聚集，并且熔化的有機(jī)化合物相對(duì)于絕緣層的表面具有低潤(rùn)濕性，以通過(guò)該低潤(rùn)濕性促進(jìn)聚集；以及通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓來(lái)執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，使得第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層部分互相接觸。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的半導(dǎo)體裝置，其中在執(zhí)行了對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入之后，改變有機(jī)化合物層的薄膜厚度。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的半導(dǎo)體裝置，其中熔化有機(jī)化合物，然后執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
31.一種包括存儲(chǔ)元件的半導(dǎo)體裝置，該存儲(chǔ)元件包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層；提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的絕緣層；提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的第一聚集的有機(jī)化合物層；提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的第二聚集的有機(jī)化合物層；其中在絕緣層與第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之一之間提供第一聚集的有機(jī)化合物層和第二聚集的有機(jī)化合物層，和其中第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之一與第一聚集的有機(jī)化合物層和第二聚集的有機(jī)化合物層之間的絕緣層接觸。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的半導(dǎo)體裝置，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
33.一種用于寫(xiě)入存儲(chǔ)元件的方法，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中絕緣層提供在有機(jī)化合物層與第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之一之間，所述方法包括在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓以熔化有機(jī)化合物層；和聚集熔化的有機(jī)化合物層，以在施加電壓前后改變存儲(chǔ)元件的電導(dǎo)率。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的寫(xiě)入存儲(chǔ)元件的方法，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
35.一種用于寫(xiě)入存儲(chǔ)元件的方法，該存儲(chǔ)元件包括絕緣層和有機(jī)化合物層，該絕緣層和有機(jī)化合物層提供在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間，其中絕緣層提供在有機(jī)化合物層與第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之一之間，所述方法包括在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓以熔化有機(jī)化合物層；和聚集熔化的有機(jī)化合物層，以改變第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的電阻。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的寫(xiě)入存儲(chǔ)元件的方法，其中絕緣層的厚度是4nm或者更小。
全文摘要
本發(fā)明的目標(biāo)在于以低成本和高成品率提供較高性能和較高可靠性的存儲(chǔ)裝置以及配置有該存儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有存儲(chǔ)元件，該存儲(chǔ)元件包括位于第一和第二導(dǎo)電層之間的有機(jī)化合物層和絕緣層。當(dāng)熔化時(shí)，由于有機(jī)化合物的表面張力，有機(jī)化合物層的有機(jī)化合物聚集。通過(guò)向第一和第二導(dǎo)電層施加電壓，執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)元件的寫(xiě)入。
文檔編號(hào)H01L27/24GK1866567SQ20061008246
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所