[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有记忆功能的半导体器件及其制造方法。

背景技术

具有浮动栅(floating gate)的非挥发性半导体存储器甚至当关闭电源时可保留一些信息。在这种非挥发性半导体存储器中，重要的是控制覆盖浮动栅的绝缘膜的厚度。例如，具有通过形成电容器绝缘膜和按序形成传导膜，从而形成非挥发性半导体存储器的方法(参考文献1：日本专利特开No.2004-140413)。

作为存储器元件，开发了具有有机半导体的元件(参考文献2：日本专利特开No.2004-47791)。参考文献2公开了一种开关存储器元件，它包括显示出磁滞特性的有机半导体存储器层和半导体二极管层。

发明内容

然而，在参考文献1中，操作存储器的外加电压高。这是因为待储存的电荷(载流子)需要通过绝缘膜借助隧道效应注入到浮动栅内。另外，存在因进行这种载流子注入劣化绝缘膜的担心。

在参考文献2中，没有考虑外加电压的高度。

本发明的目的是提供一种半导体器件，其中通过与参考文献1和2中的那些不同的结构来降低外加电压，一种具有该半导体器件的存储器或类似物，及其制造方法。

鉴于上述目的，本发明的一个特征是使用其中混合具有电荷传输复合体(complex)的无机化合物和有机化合物的层(也称为混合层)作为充当存储器的浮动栅的层。具体实例是使用其中混合具有电荷传输复合体的无机化合物和有机化合物且夹在绝缘层之间的层作为浮动栅的半导体器件。

下文说明本发明更具体的结构。尽管在本发明中，金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物可用于具有电荷传输复合体的无机化合物上，但将描述使用金属氧化物的发明。

本发明的半导体器件的一个特征是包括栅电极，在栅电极上形成的栅绝缘膜，在栅绝缘膜上形成的半导体膜，和在栅电极和半导体层之间的、当施加电压到栅电极上时发生电荷分离的层。

本发明的半导体器件的另一特征是包括栅电极，在栅电极上以栅绝缘膜形式形成的第一绝缘层，在第一绝缘层上形成的半导体膜，和其中金属氧化物与有机化合物混合的层，和其中在第一绝缘层上按序形成的第二绝缘层，其中金属氧化物是氧化钒、氧化钼、氧化铌、氧化铼、氧化钨、氧化钌、氧化钛、氧化铬、氧化锆、氧化铪和氧化钽中的任何一种。

本发明的半导体器件的另一特征是包括栅电极，在栅电极上以栅绝缘膜形式形成的第一绝缘层，在第一绝缘层上形成的半导体膜，和第一有机化合物层，其中金属氧化物与第二有机化合物混合层，和在第一绝缘层上按序层压的第二绝缘层，其中金属氧化物是氧化钒、氧化钼、氧化铌、氧化铼、氧化钨、氧化钌、氧化钛、氧化铬、氧化锆、氧化铪和氧化钽中的任何一种。

在本发明中，半导体膜可以是有机半导体膜或者无机半导体膜。

本发明提供制造半导体器件的方法，它的一个特征是包括下述步骤：形成栅电极，形成在栅电极上形成的栅绝缘膜，在栅绝缘膜上形成的半导体膜，和在栅电极和半导体层之间形成的、当施加电压到栅电极上时发生电荷分离的层。

其中发生电荷分离的层是具有电荷-传输复合体的层，和电荷-传输复合体是指充当电子接收材料的电荷-传输复合体。作为其具体实例，可使用属于周期表第4-12族的任何一种过渡金属的氧化物。在它们当中，属于周期表第4-8族的过渡金属的许多氧化物具有较高的电子接收性能。特别优选氧化钒、氧化钼、氧化铌、氧化铼、氧化钨、氧化钌、氧化钛、氧化铬、氧化锆、氧化铪或氧化钽。

注意优选通过共蒸发方法形成其中电荷-传输复合体与有机化合物混合的层。因此，其中具有电荷-传输复合体的无机化合物与有机化合物混合的层可以是它们的混合层或其层压体。

注意半导体器件包括薄膜晶体管或者使用该薄膜晶体管的电子器件。另外，使用有机半导体的半导体器件被称为有机半导体器件，且有机半导体器件包括有机薄膜晶体管或使用该有机薄膜晶体管的电子器件。

根据本发明，在其中具有电荷-传输复合体的无机化合物与有机化合物混合的层内容易发生电荷分离。因此，混合层、绝缘体和导体可构成电容器，且因电荷将储存在电容器内导致出现磁滞现象。可形成这一特征应用到其上的新的存储器元件。

另外，可通过使用其中容易发生电荷分离的这种层作为浮动栅来降低外加电压。因此，当本发明的有机半导体器件用作存储器或者类似物时，可降低用该存储器安装的电子器件的功耗。

此外，由于载流子没有注入到本发明的绝缘膜内，因此可防止绝缘膜的劣化。

附图简述

图1A-1D是显示本发明的有机半导体器件的制造工艺的截面视图。