[发明专利]存储元件以及半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及存储元件以及具有该存储元件的半导体器件。

背景技术

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)。

发明内容

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1A和1B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100nm的钛、厚度为8nm的4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]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1A示出大小为20μmx20μm(下文中称为20μm见方)的存储元件的电流-电压特性，而图1B示出大小为10μmx10μm(下文中称为10μm见方)的存储元件的电流-电压特性。假设，每个样本数n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1A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100mA；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1B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，本发明的一个目的是减少各个存储元件的性态中的变化。此外，本发明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。

根据本发明的一个特征，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。

根据本发明的另一个特征，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。

根据本发明的又一个特征，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。

根据本发明的又一个特征，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。