[发明专利]存储元件及半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及存储元件及具有该存储元件的半导体装置。

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，将由设置在半导体装置上的天线所接收的电波转换为电能且利用该电能进行数据发射/接收的半导体装置的开发也正在进行。这种半导体装置被称为无线芯片(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、或者RFID(射频识别))，并且已被引入一部分市场。

这些已被实用化的半导体装置中的许多包括使用如硅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、控制电路等。特别地，通过提供能够存储许多数据的存储电路，就可提供更高功能且高附加值的半导体装置。然而，虽然硅衬底昂贵，但是这些半导体装置被要求以低成本来制造。这是因为像无线芯片那样的小型半导体装置被期待着与一次性商品差不多的需要的缘故。因此，近年来，在廉价玻璃衬底上形成控制电路、存储电路且使用可以以低温形成薄膜的有机化合物的有机器件例如有机薄膜晶体管(以下，也称为“有机TFT”)、有机存储元件等已被积极地开发出来(例如，参照专利文件1)。

[专利文件1]日本专利申请公开2002-26277号公报

通过在一对电极之间设置有机化合物层来形成用作有机存储器芯片的存储部分的存储元件，并且当写入数据时，利用由于在电极之间施加电压而发生的诸如电阻值等电气特性的变化。如此，工作原理很简单，但是即使利用具有相同结构的存储元件，也在每个元件的写入工作中容易发生不均匀性。例如，以下说明对于按顺序层叠有第一导电层、有机化合物层、第二导电层的存储元件中的写入电压的不均匀性研究的结果。注意，使用的存储元件的尺寸为5μm×5μm(以下，写为5μm见方)、10μm×10μm(10μm见方)，而且使用其膜厚度为100nm的钛作为第一导电层，并使用其膜厚度为10nm的4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯(缩写：NPB)作为有机化合物层，且使用其膜厚度为200nm的铝作为第二导电层。

在本实验中使用了由64个存储元件构成的存储装置即64位的存储装置。图23示出对于施加电压的累积写入率。

根据图23，在任何尺寸的元件中，都发生如下情况：在每个存储元件中存储元件的写入电压不均匀，结果在开始写入的电压(在图23中，5V)和结束写入的电压(在图23中，10V至15V)之间发生很大的差别。在此情况下，需要根据需要最高写入电压的存储元件来确定写入电压，因此耗电量增高。就是说，在每个元件中的写入电压的不均匀性引起耗电量的增大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种存储装置及具有该存储装置的半导体装置，该存储装置减少了每个存储元件中的工作不均匀性且写入特性优良。

本发明之一为一种存储元件，包括：第一导电层；金属氧化物层；半导体层；有机化合物层；以及第二导电层，其中，所述金属氧化物层、所述半导体层以及所述有机化合物层被所述第一导电层及所述第二导电层夹持，并所述金属氧化物层与所述第一导电层接触，且与所述金属氧化物层接触地设置所述半导体层。

本发明之一为一种存储元件，包括：第一导电层；金属氧化物层；半导体层；有机化合物层；以及第二导电层，其中，所述金属氧化物层、所述半导体层以及所述有机化合物层被所述第一导电层及所述第二导电层夹持，并所述金属氧化物层与所述第一导电层接触，且与所述第二导电层接触地设置所述半导体层。

在上述结构中，所述半导体层也可以为不连续层。

此外，在上述结构中，所述金属氧化物层也可以由用于所述第一导电层的材料的氧化物构成。在此情况下，也可以通过对所述第一导电层的表面施行氧化处理来形成。注意，氧化处理除了在有氧下进行的等离子体处理或加热处理以外，还包括自然氧化等。

此外，在上述存储元件中，有机化合物层也可以包括绝缘物。

使用电子传输材料或空穴传输材料来形成本发明存储元件的有机化合物层。此外，通过施加电压来使元件的电气特性变化从而写入数据。对于电气特性，例如有电阻值；当写入数据时成为一对的第一导电层及第二导电层的一部分彼此连接即短路，而使电阻值发生变化。

此外，本发明之一为一种半导体装置，在该半导体装置中，多个上述存储元件被配置为矩阵状。注意，该多个存储元件各自也可以连接于薄膜晶体管。

上述半导体装置也可以包括第三导电层，该第三导电层通过电路与存储元件电连接且用作天线。