[发明专利]存储装置

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，对于将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收发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多数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芯片由存储电路(也称为存储器)、控制电路等构成。特别地，通过设置能够存储许多数据的存储电路，就可提供具有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，将有机化合物用于控制电路和存储电路等的有机薄膜晶体管(以下，也称为“有机TFT”)、有机存储器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的存储部分的存储元件，并且当写入数据时，利用由于电压的施加而发生的诸如电阻值等电特性的变化。在许多情况下，这种有机化合物层通过气相淀积法形成。

在使用气相淀积法而形成的情况下，由于仅使用蒸发了的有机化合物的一部分，所以材料的利用效率低。而且，不使用的材料也蒸发，因此存在制造工序中的能耗量大的问题。

另外，在通过使用金属掩模的气相淀积法来制作有机存储器的情况下，需要金属掩模的位置对准工序。因此，因对准的定位不良而产品的成品率降低。

发明内容

因此，本发明的目的是简便、廉价且高成品率地提供存储元件。另外，本发明的目的是提供具有所述存储元件的半导体装置。

在本发明中，存储元件至少具有第一导电层、第二导电层、夹在第一导电层和第二导电层之间的存储层。该存储层由被有机薄膜覆盖的导电材料形成的纳米粒子构成，且可以使用湿式法形成。典型地说，可以采用液滴喷射法或印刷法等，其中更优选使用液滴喷射法来形成存储层。例如，喷射(喷出)将由被有机薄膜覆盖的导电材料构成的纳米粒子分散在溶剂中的组合物作为液滴，并进行干燥蒸发该溶剂，来形成存储层。据此，可以提高材料的利用效率并简便地形成存储元件。此外，由于成品率增高，所以能够廉价地提供存储元件。

注意，覆盖纳米粒子的有机薄膜相当于具有在被喷射的组成物(也称为喷射材料)中防止纳米粒子的聚集且将粒子稳定分散的功能的分散剂，例如，由能够与纳米粒子所具有的导电材料形成配价键的物质或表面活性剂等构成。此外，喷射材料除了包括导电纳米粒子、分散剂、溶剂以外，有时还包括在制造纳米粒子时使用的物质(例如还原剂)、粘合剂、增塑剂、硅烷耦合剂等。因此，覆盖纳米粒子的有机薄膜至少由分散剂诸如能够与纳米粒子所具有的导电材料形成配价键的物质或表面活性剂等构成，并且还可以包括在制造纳米粒子时使用的物质、粘合剂、增塑剂、硅烷耦合剂等。

通过对上述存储元件施加电压，改变存储元件的电特性来写入数据。例如，电特性包括电阻值。当写入数据时，成对的第一导电层和第二导电层通过由导电材料构成的纳米粒子的熔接而形成的导电部电连接。也就是说，利用由第一导电层和第二导电层之间的短路产生的电阻值变化来进行写入。

另外，在写入之前的存储元件的第一导电层交替地通过多个由有机薄膜构成的绝缘膜和多个由纳米粒子中的导电材料构成的导电层连接到第二导电层。也就是说，第一导电层和第二导电层的关系也可以被描述为通过多层连接的多个电容元件连接的结构。因此，由电压的施加而进行的写入也可以被表现为通过破坏所述电容元件而进行的。在此情况下，所述绝缘层具有至少比所述第三导电层多一层的结构。

在本说明书中，写入电压只要是通过对第一导电层和第二导电层之间施加电压而使存储元件的电特性变化的电压即可，而对此没有特别的限制。在本说明书中，将这种为了使存储元件的电特性大幅度地变化而需要的外加电压的最小值记载为写入电压。此外，读取电压是为了读取未写入元件和已写入元件之间的电特性的差别而使用的外加电压，它只要是不使存储元件的电特性变化程度的电压即可，而对此没有特别的限制。

此外，有时将第一导电层及第二导电层记载为电极。