[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

近年来，个体的识别技术已吸引人们的注意。例如，有一种技术将要用于生产和管理，其中通过对各个物体赋予一个ID(标识码)来阐明像物体历史这样的信息。总之，关于能无线发送和接收数据的半导体器件的开发工作已取得很大的进展。作为这样的半导体器件，特别是RFID(射频标识)  (也被称为ID标签、IC标签、IC芯片、RF(射频)标签、无线标签、电子标签、或无线芯片)等已经开始引入到公司、市场等。

许多半导体器件都具有使用半导体基板(比如硅基板)的电路(在下文中也被称为IC(集成电路)芯片)和天线，并且IC芯片包括存储电路(在下文中被称为存储器)、控制电路等。此外，用于控制电路和存储电路的有机薄膜晶体管(在下文中也被称为TFT)或有机存储器(它们都使用有机化合物)的相关开发工作已非常活跃(例如，参照专利文献1)。

日本专利特开7-22669公报

发明内容

然而，在使用有机化合物的存储电路中，往往通过在一对电极之间设置有机化合物来形成存储元件，因此根据存储电路的尺寸，当有机化合物层具有很大的厚度时电流并不容易流动，由此写入电压的上升便成了问题。另一方面，当元件尺寸很小且有机化合物层的膜厚度很小时，电极层表面的污物和不均匀的影响都是问题。结果，存储器的特征(写入电压等)会发生变化而不能正常进行写入。

因此，本发明的目的是提供一种具有高性能和高可靠性存储元件的存储器件以及低成本、高产量地制造具有这种存储器件的半导体器件的方法。

本发明提供了一种包括存储元件的半导体器件，其中有机化合物层被夹在一对导电层之间。绝缘体被设置在有机化合物层和至少一个导电层之间，并且所述至少一个导电层包括绝缘体。在本发明中，通过与导电材料共同蒸发、添加到导电层(比如通过掺杂、离子注入方法等)、以及对导电层进行表面重整处理，便将绝缘体包括到导电层中了。导电层中的绝缘体的形状取决于其材料和制造方法，并且绝缘体的浓度可以根据其材料和制造方法来控制。因此，绝缘体可以均匀分布在导电层中或者分布在导电层中，以便在该导电层中具有不同的浓度。籍助于导电层和有机化合物层的界面处的绝缘体，能够进行隧道注入，并且形成隧道电流的流动。因此，当在第一导电层和第二导电层之间加电压时，电流流过有机化合物层并且产生热量。然后，当有机化合物层的温度上升到玻璃化转变温度时，形成有机化合物层的材料变为具有流动性的合成物。该具有流动性的合成物流动，同时无法保持固体的形状。因此，有机化合物层的厚度因焦耳热和高电场影响而变化，并且有机化合物层发生形变以引起第一导电层和第二导电层之间的短路。相应地，在加电压之前和之后，存储元件的导电性会发生变化。

另外，当绝缘体混入导电层中时，与有机化合物层形成于导电层之上的情况相比，可以避免物理冲击。因此，膜分离和缺陷形状都很难出现。因此，因为绝缘体是以一种稳定状态被设置在导电层和有机化合物层的界面处的，所以可以防止制造出初始状态时导电层被短路的缺陷元件，并提高产量。另外，因为不易受损的绝缘体已混入导电层中或者绝缘体与导电层组合在一起，所以就膜的易碎性而言，选择工艺的灵活性变大了。因此，可以更有效地制造存储元件和半导体器件，并且可以实现生产成本的削减和生产率的提高。本发明的存储元件更耐受物理冲击，可以应用于柔性基板上形成的可自由弯曲的柔性半导体器件。

注意到，本说明书中的半导体器件是指可利用半导体特性而工作的器件。像具有多层引线层的集成电路这样的半导体器件以及处理器芯片都可以利用本发明来制造。

根据本发明的半导体器件具有存储元件，该存储元件具有：含绝缘体的第一导电层；有机化合物层，该层位于上述含绝缘体的第一导电层之上；以及第二导电层，该层位于有机化合物层之上。

根据本发明的半导体器件具有存储元件，该存储元件具有：第一导电层；有机化合物层，该层位于第一导电层之上；以及含绝缘体的第二导电层，该层位于有机化合物层之上。

根据本发明的半导体器件具有存储元件，该存储元件包括：含第一绝缘体的第一导电层；有机化合物层，该层位于上述含第一绝缘体的第一导电层之上；以及含第二绝缘体的第二导电层，该层位于有机化合物层之上。

根据本发明的一种用于制造半导体器件的方法包括如下步骤：形成含绝缘体的第一导电层；在含绝缘体的第一导电层上形成有机化合物层；以及在有机化合物层上形成第二导电层，由此形成存储元件。