存储元件以及半导体器件制造技术

存储元件以及半导体器件。本发明专利技术提供一种在两个电极之间具有有机化合物层的有机存储器。本发明专利技术的存储元件在其结构中包括第一导电层、半导体层、有机化合物层、以及第二导电层，其中半导体层和有机化合物层夹在第一导电层和第二导电层之间，且半导体层被形成为与第一导电层和/或第二导电层相接触。使用这种结构，导电层表面上电场的局部集中可被设置成与导电层相接触的半导体层所抑制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及存储元件以及具有该存储元件的半导体器件。
技术介绍
近年来，具有集成在绝缘表面上的多个电路并具有各种功能的半导体装置已被开发出来。此外，也开发出了可通过所设天线来执行无线数据发射/接收的半导体器件。这种半导体器件被称为无线芯片(也称为ID标签、IC标签、IC芯片、RF(射频)标签、无线标签、电子标签、RFID (射频识别)标签)，并且已被引入一部分市场。目前，许多已投入实用的这些半导体器件包括使用Si等半导体衬底的电路(也称为IC (集成电路)芯片)和天线，并且该IC芯片包括存储电路(也称为存储器)或控制电路等。特别是，通过设置能够存储大量数据的存储电路，有可能提供性能更高且附加价值高的半导体器件。另外，这些半导体器件被要求以低成本制造。近年来，对将有机化合物用于控制电路、存储电路等的有机薄膜晶体管(下文中也称为“有机TFT”)、有机存储器等的开发也已有了积极的进展(例如，参见专利文献1 日本公开专利申请No. 2002-26277)。
技术实现思路
就用作有机存储器的存储器部分的存储元件而论，有机化合物层被设置在一对电极之间。当存储元件被实际制造和操作时，在一些情形中，显示异常性态或者各个元件甚至在存储元件具有相同结构的情形中在写入性态(电流-电压特性之类)中出现变化。例如， 图IA和IB各自示出其中第一导电层、有机化合物层、和第二导电层依次层叠的存储元件的电流-电压特性。注意，厚度为IOOnm的钛、厚度为Snm的4，4'-双联苯(缩写NPB)、以及厚度为200nm的铝被分别用作第一导电层、有机化合物层、 和第二导电层。图IA示出大小为20 μ m χ 20 μ m(下文中称为20 μ m见方)的存储元件的电流-电压特性，而图IB示出大小为IOym χ 10 μ m(下文中称为10 μ m见方)的存储元件的电流-电压特性。假设，每个样本数η为2，且采用持续改变所施加电压的扫掠法作为一种施加电压的方法。注意，在此，电流量的测量限值被设置为100mA。在图IA所示的存储元件中，当电压约为7V左右时电流量迅速增加。当电极之间发生完全短路时电流量应是预定量IOOmA ；然而，当电压大于或等于7V时电流量小于或等于100mA。换言之，可谓不执行完全写入。另一方面，在图IB所示的存储元件中，两个样本的测量结果大为不同。在一存储元件中，电流量在约为2V的电压上变化很大，达到作为测量限值的预定量100mA。.换言之，在约2V时电极之间发生了短路。然而，在另一存储元件中，电流量在约8V电压上变化很大，没有达到预定量100mA。因此，这些元件的可靠性对要用作存储元件而言变得较差。此外，当存储元件被用作存储器件之类时，在许多情形中安装了多个存储元件。在这种情形中，当每个元件中的存储元件不同时，有必要将存储元件的电压调节到在执行写操作时需要最高写入电压的存储元件的电压；由此，增加了功耗。此外，当在各个元件中性态不同时，就无法获得高度可靠的存储器件了。鉴于以上问题，本专利技术的一个目的是减少各个存储元件的性态中的变化。此外，本专利技术的另一个目的是获取在性能和可靠性方面优越的存储器件以及设置有该存储器件的半导体器件。根据本专利技术的一个特征，存储元件包括第一导电层、半导体层、有机化合物层、以及第二导电层。半导体层和有机化合物层夹在第一导电层和第二导电层之间，并且半导体层被形成为与第一导电层或第二导电层相接触。根据本专利技术的另一个特征，存储元件包括第一导电层、第一半导体层、有机化合物层、第二半导体层以及第二导电层。第一半导体层、第二半导体层和有机化合物层夹在第一导电层和第二导电层之间，并且第一半导体层和第二半导体层各自被形成为与第一导电层和第二导电层相接触。在以上结构中，半导体层还可以是不连续层而不限于连续层，其还可以是带状或网状。此外，半导体层还可具有凹陷和凸起。根据本专利技术的又一个特征，存储元件包括第一导电层、颗粒、有机化合物层、以及第二导电层。颗粒和有机化合物层夹在第一导电层与第二导电层之间，并且颗粒与第一导电层相接触且也是由半导体形成的。根据本专利技术的又一个特征，存储元件包括第一导电层、颗粒、有机化合物层、以及第二导电层。颗粒和有机化合物层夹在第一导电层与第二导电层之间，并且颗粒与第一导电层和第二导电层之一相接触且也是由半导体形成的。在以上存储元件中，也可将二极管连接到第一导电层或第二导电层。在以上存储元件中，有机化合物层也可具有绝缘体。本专利技术的存储元件的有机化合物层使用电子传输材料或空穴传输材料形成。此外，电特性根据施加到存储元件的电压而改变，并且数据被写入其中。作为电特性的一个示例，存在电阻，并且变成一对的第一导电层和第二导电层的一部分在写入时被连接，即短路连接(下文中也称为“短路”)；因此，电阻发生变化。根据本专利技术的再一个特征，半导体器件包括排列成矩阵的多个以上存储元件。该多个存储元件还可各自连接到薄膜晶体管。以上半导体器件还可具有用作通过电路与存储元件电连接的天线的第三导电层。写入电压并不特别受限制，只要它是根据施加在第一导电层和第二导电层之间的电压改变存储元件的电特性的电压即可。在本说明书中，大大改变此存储元件的电特性所需的最小施加电压被称为写入电压。数据使用存储元件电特性根据以此方式施加的电压的改变来写入。此外，读取电压指在读出电特性由于写入操作而关于初始状态的改变时使用的施加电压，其并不特别受限制，只要该电压不改变存储元件的电特性即可。此外，在本说明书中，第一导电层和第二导电层各自也被称为电极。根据本专利技术， 有可能减小各个存储元件的特性中的变化，并获得在性能和可靠性方面优越的存储器件以及设置有该存储器件的半导体器件。附图说明图IA和IB是各自示出存储元件的电流-电压特性的曲线图；图2A-2C是各自说明本专利技术的存储元件的结构示例的视图；图3A和3B是各自说明本专利技术的存储元件的操作机制的视图；图4A-4C是各自说明本专利技术的存储元件的结构示例的视图；图5A-5C是各自说明本专利技术的存储元件的结构示例的视图；图6A-6C是各自说明本专利技术的存储元件的结构示例的视图；图7A和7B是各自说明包括在本专利技术的半导体器件中的存储单元的视图；图8A和8B是各自说明本专利技术的存储元件的结构示例的视图；图9A-9C是各自说明本专利技术的半导体器件的结构示例的视图；图10A-10C是各自说明包括在本专利技术的半导体器件中的存储单元的视图；图11A-11D是各自说明薄膜晶体管的一种模式的视图；图12是说明本专利技术的半导体器件的结构示例的视图；图13A-13C是各自说明本专利技术的半导体器件的结构示例的视图；图14A和14B是各自说明本专利技术的半导体器件的横截面部分的视图；图15A和15B是各自说明本专利技术的半导体器件的横截面部分的视图；图16A和16B是各自说明本专利技术的半导体器件的视图；图17A-17D是各自说明本专利技术的芯片状半导体器件的视图；图18是向存储元件施加写入电压之后的TEM照片；图19是示出具有不同元件大小的存储元件中施加电压的写入成功率的曲线图；图20A和20B是各自示出本专利技术的存储元件的电流-电压特性的曲线图；图21是示出本专利技术的存储元件的电流-电压特性的曲线图；图22A和22B是各自示出本专利技术的存储元件的电流-电压特性的曲线图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种存储元件，包括：第一导电层；半导体层；有机化合物层；以及第二导电层，其中，所述半导体层和所述有机化合物层夹在所述第一导电层和所述第二导电层之间，且其中，所述半导体层与所述第一导电层相接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汤川干央，杉泽希，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP