專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有記憶功能的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
具有浮動(dòng)?xùn)?floating gate)的非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器甚至當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)可保留一些信息。在這種非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，重要的是控制覆蓋浮動(dòng)?xùn)诺慕^緣膜的厚度。例如，具有通過形成電容器絕緣膜和按序形成傳導(dǎo)膜，從而形成非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的方法(參考文獻(xiàn)1日本專利特開No.2004-140413)。
作為存儲(chǔ)器元件，開發(fā)了具有有機(jī)半導(dǎo)體的元件(參考文獻(xiàn)2日本專利特開No.2004-47791)。參考文獻(xiàn)2公開了一種開關(guān)存儲(chǔ)器元件，它包括顯示出磁滯特性的有機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器層和半導(dǎo)體二極管層。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在參考文獻(xiàn)1中，操作存儲(chǔ)器的外加電壓高。這是因?yàn)榇齼?chǔ)存的電荷(載流子)需要通過絕緣膜借助隧道效應(yīng)注入到浮動(dòng)?xùn)艃?nèi)。另外，存在因進(jìn)行這種載流子注入劣化絕緣膜的擔(dān)心。
在參考文獻(xiàn)2中，沒有考慮外加電壓的高度。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件，其中通過與參考文獻(xiàn)1和2中的那些不同的結(jié)構(gòu)來降低外加電壓，一種具有該半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)器或類似物，及其制造方法。
鑒于上述目的，本發(fā)明的一個(gè)特征是使用其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體(complex)的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的層(也稱為混合層)作為充當(dāng)存儲(chǔ)器的浮動(dòng)?xùn)诺膶?。具體實(shí)例是使用其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物且夾在絕緣層之間的層作為浮動(dòng)?xùn)诺陌雽?dǎo)體器件。
下文說明本發(fā)明更具體的結(jié)構(gòu)。盡管在本發(fā)明中，金屬氧化物、金屬氮化物或金屬氮氧化物可用于具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物上，但將描述使用金屬氧化物的發(fā)明。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)特征是包括柵電極，在柵電極上形成的柵絕緣膜，在柵絕緣膜上形成的半導(dǎo)體膜，和在柵電極和半導(dǎo)體層之間的、當(dāng)施加電壓到柵電極上時(shí)發(fā)生電荷分離的層。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一特征是包括柵電極，在柵電極上以柵絕緣膜形式形成的第一絕緣層，在第一絕緣層上形成的半導(dǎo)體膜，和其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層，和其中在第一絕緣層上按序形成的第二絕緣層，其中金屬氧化物是氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭中的任何一種。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一特征是包括柵電極，在柵電極上以柵絕緣膜形式形成的第一絕緣層，在第一絕緣層上形成的半導(dǎo)體膜，和第一有機(jī)化合物層，其中金屬氧化物與第二有機(jī)化合物混合層，和在第一絕緣層上按序?qū)訅旱牡诙^緣層，其中金屬氧化物是氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭中的任何一種。
在本發(fā)明中，半導(dǎo)體膜可以是有機(jī)半導(dǎo)體膜或者無機(jī)半導(dǎo)體膜。
本發(fā)明提供制造半導(dǎo)體器件的方法，它的一個(gè)特征是包括下述步驟形成柵電極，形成在柵電極上形成的柵絕緣膜，在柵絕緣膜上形成的半導(dǎo)體膜，和在柵電極和半導(dǎo)體層之間形成的、當(dāng)施加電壓到柵電極上時(shí)發(fā)生電荷分離的層。
其中發(fā)生電荷分離的層是具有電荷-傳輸復(fù)合體的層，和電荷-傳輸復(fù)合體是指充當(dāng)電子接收材料的電荷-傳輸復(fù)合體。作為其具體實(shí)例，可使用屬于周期表第4-12族的任何一種過渡金屬的氧化物。在它們當(dāng)中，屬于周期表第4-8族的過渡金屬的許多氧化物具有較高的電子接收性能。特別優(yōu)選氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿或氧化鉭。
注意優(yōu)選通過共蒸發(fā)方法形成其中電荷-傳輸復(fù)合體與有機(jī)化合物混合的層。因此，其中具有電荷-傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物混合的層可以是它們的混合層或其層壓體。
注意半導(dǎo)體器件包括薄膜晶體管或者使用該薄膜晶體管的電子器件。另外，使用有機(jī)半導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件被稱為有機(jī)半導(dǎo)體器件，且有機(jī)半導(dǎo)體器件包括有機(jī)薄膜晶體管或使用該有機(jī)薄膜晶體管的電子器件。
根據(jù)本發(fā)明，在其中具有電荷-傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物混合的層內(nèi)容易發(fā)生電荷分離。因此，混合層、絕緣體和導(dǎo)體可構(gòu)成電容器，且因電荷將儲(chǔ)存在電容器內(nèi)導(dǎo)致出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象?？尚纬蛇@一特征應(yīng)用到其上的新的存儲(chǔ)器元件。
另外，可通過使用其中容易發(fā)生電荷分離的這種層作為浮動(dòng)?xùn)艁斫档屯饧与妷?。因此，?dāng)本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件用作存儲(chǔ)器或者類似物時(shí)，可降低用該存儲(chǔ)器安裝的電子器件的功耗。
此外，由于載流子沒有注入到本發(fā)明的絕緣膜內(nèi)，因此可防止絕緣膜的劣化。
附圖簡(jiǎn)述圖1A-1D是顯示本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造工藝的截面視圖。
圖2A-2C是顯示本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造工藝的截面視圖。
圖3A和3B是本發(fā)明絕緣膜的截面視圖。
圖4是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面視圖。
圖5示出了使用本發(fā)明的有機(jī)薄膜半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)器。
圖6A-6D示出了使用本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的電子器件。
圖7A-7D是顯示在本發(fā)明的絕緣膜內(nèi)電荷分離的示意圖。
圖8A和8B是本發(fā)明的絕緣膜的截面視圖。
圖9是具有本發(fā)明的絕緣膜的半導(dǎo)體器件的V-I預(yù)測(cè)圖表。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式 下文將參考


本發(fā)明的實(shí)施方案模式。然而，本發(fā)明可按照許多不同模式來進(jìn)行。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易了解在沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可各種各樣地變化本發(fā)明的模式和細(xì)節(jié)。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制到下述實(shí)施方案模式的細(xì)節(jié)上。注意在附圖當(dāng)中，為了說明實(shí)施方案的模式，使用相同的參考數(shù)字表示相同的部分或者具有類似功能的部分，并省去反復(fù)的說明。
(實(shí)施方案模式1) 在這一實(shí)施方案模式中，說明了制造有機(jī)半導(dǎo)體器件，具體地有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中所述有機(jī)薄膜晶體管具有其中具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物混合的層。
正如圖1A所示，制備具有絕緣表面的基底100。例如，硼硅酸鋇玻璃、硼硅酸鋁玻璃或類似物的玻璃基底，石英基底、不銹鋼(SUS)基底或類似物可用作基底100。另外，可使用由柔性合成樹脂形成的基底，例如以PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)或PES(聚醚砜)或丙烯酸為典型代表的塑料，這是因?yàn)樵谥圃毂景l(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的方法中不要求高溫處理。
可在基底100上形成基礎(chǔ)膜。形成基礎(chǔ)膜，以防止夾帶在基底100內(nèi)的堿金屬或堿土金屬，例如Na擴(kuò)散并負(fù)面影響半導(dǎo)體元件的性能。例如，氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或類似物的絕緣膜可用作基礎(chǔ)膜。
以下說明在基底100上形成柵電極101的步驟。首先，形成充當(dāng)柵電極101的傳導(dǎo)膜。該傳導(dǎo)膜可具有單層結(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)。在層壓結(jié)構(gòu)的情況下，例如，第一傳導(dǎo)膜和第二傳導(dǎo)膜各自可由Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Mo、Ni、Au、Pd、Pt、Ag或Si元素，含有該元素作為其主要組分的合金或化合物材料，諸如氧化銦、氧化錫、ITO(氧化銦錫)之類的化合物，或類似物形成?？赏ㄟ^濺射方法、CVD方法、液滴排放方法(典型地，噴墨方法)或類似方法，形成傳導(dǎo)膜。
隨后，通過旋涂方法或類似方法，用光致抗蝕劑(下文稱為抗蝕劑掩膜)涂覆傳導(dǎo)膜?？刮g劑掩膜可為正性或者為負(fù)性。此刻，可使用加入了吸光劑的抗蝕劑掩膜?？墒褂帽扔捎袡C(jī)材料形成的抗蝕劑掩膜硬度高的掩膜，例如由無機(jī)化合物形成的掩膜。
然后，使用抗蝕劑掩膜蝕刻傳導(dǎo)膜，形成柵電極101。關(guān)于蝕刻，可使用利用CF4、Cl、O2或類似氣體的干法蝕刻，或者利用HF或類似液體的濕法蝕刻。此刻，可測(cè)定蝕刻條件，以便柵電極101的邊緣部分具有錐形。當(dāng)柵電極101具有錐形時(shí)，可改進(jìn)隨后形成的膜的分級(jí)覆蓋。注意可同時(shí)形成輸入信號(hào)到柵電極101用的掃描線。
注意本發(fā)明不限于以上所述的制造柵電極的方法。例如，可通過不要求蝕刻步驟的液滴排放方法(典型地，噴墨方法)來形成柵電極。當(dāng)使用液滴排放方法來柵電極101時(shí)，可省去使用抗蝕劑掩膜。
之后，形成第一絕緣層102a，以覆蓋柵電極101，正如在圖1B中所示的。第一絕緣層102a具有充當(dāng)柵絕緣膜的功能。
作為第一絕緣層102a，可使用無機(jī)化合物，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的層?；蛘?，有機(jī)化合物層，例如聚酰亞胺、聚對(duì)二甲苯、聚丙烯腈、聚二甲苯、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚或聚乙烯醇可用作第一絕緣層102a。注意為了降低外加電壓，高介電常數(shù)材料，例如HfSiOx可用于第一絕緣層102a。可通過等離子CVD方法、LPCVD方法、熱CVD方法、真空沉積方法、濺射方法、旋涂方法、液滴排放方法(典型地，噴墨方法)或熱氧化方法來形成第一絕緣層。
隨后形成其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103。在這一實(shí)施方案模式中，其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103用作浮動(dòng)?xùn)?。因此，加?下文稱為構(gòu)圖)其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103，以便其中的一部分與柵電極101交疊。
作為具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物，使用充當(dāng)電子接受材料的材料。作為其具體實(shí)例，可使用屬于周期表第4-12族的任何一種過渡金屬的氧化物。在它們當(dāng)中，屬于周期表第4-8族的過渡金屬的許多氧化物具有較好的電子接受性能。特別地，優(yōu)選氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿或氧化鉭。
作為無機(jī)化合物，可使用空穴傳輸材料。空穴傳輸材料是具有較高的空穴而不是電子傳輸力的材料?？墒褂糜袡C(jī)化合物，例如芳族胺化合物，例如4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫α-NPD)、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫TPD)、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫TDATA)、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫MTDATA)或4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯(縮寫DNTPD)，酞菁化合物，例如酞菁(縮寫H2Pc)、酞菁銅(縮寫CuPc)或酞菁氧釩(縮寫VOPc)或類似物。在這一實(shí)施方案模式中，優(yōu)選以上所述的三苯胺化合物，例如可使用酞菁化合物。
這一層可以是任何層，只要當(dāng)施加電壓時(shí)容易發(fā)生電荷分離即可。因此，對(duì)上述材料的結(jié)合沒有特別限制，只要它具有類似的功能即可。例如，它可以是有機(jī)化合物和四氟四氰基喹啉基二甲烷(縮寫F4-TCNQ)的結(jié)合物或類似物。
通過使用其中具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物混合層，可抑制有機(jī)化合物的結(jié)晶，且可在沒有增加電阻的情況下較厚地形成層。另外，增加其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層的傳導(dǎo)率。因此，甚至當(dāng)層增厚(這是優(yōu)選的)時(shí)，外加電壓也沒有變高。
可通過蒸發(fā)方法，優(yōu)選通過使用該材料的共蒸發(fā)方法，形成其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103。共蒸發(fā)方法包括使用電阻加熱蒸發(fā)的共蒸發(fā)方法，使用電子束蒸發(fā)的共蒸發(fā)方法，以及使用電阻加熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)的共蒸發(fā)方法。此外，可通過結(jié)合相同種類的方法或者不同種類的方法，例如使用電阻加熱蒸發(fā)和濺射的形成方法，使用電子束蒸發(fā)和濺射的形成方法，和類似方法來形成層103。另外，在考慮形成含有兩種材料的層中給出以上所述的實(shí)例；然而，也可通過結(jié)合相同種類的方法或者不同種類的方法來形成含有三種或者更多種材料的層。
然后形成第二絕緣層102b。由于在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103上形成第二絕緣層102b，因此形成第二絕緣層102b，以便不損壞層103。例如，可足夠厚地形成其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103。在本發(fā)明中，通過使用其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層，可抑制有機(jī)化合物的結(jié)晶，和可在沒有增加電阻的情況下較厚地形成該層。此外，甚至當(dāng)層增厚(這是優(yōu)選的)時(shí)，外加電壓也沒有變高。
若控制層103的損壞在可允許的范圍內(nèi)，則可由與第一絕緣層102a的那些相類似的材料或者通過相類似的方法來形成第二絕緣層102b。當(dāng)使用熱CVD方法形成第二絕緣層102b時(shí)，可降低對(duì)其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的損壞，這是優(yōu)選的。此刻可使用二甲苯二聚體或其衍生物來形成第二絕緣層102b。
若其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103夾在第一絕緣層102a和第二絕緣層102b之間，則當(dāng)施加?xùn)艍簳r(shí)，在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)容易發(fā)生電荷分離。然后，混合層103、第一絕緣層102a、第二絕緣層102b、柵電極101和隨后形成的半導(dǎo)體膜105可構(gòu)成電容器，和發(fā)生在電容器內(nèi)儲(chǔ)存的電荷導(dǎo)致的磁滯現(xiàn)象?？衫眠@一特征提供新的存儲(chǔ)器元件。
另外，可通過使用其中容易發(fā)生電荷分離的層，具體地其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103作為浮動(dòng)?xùn)?，來降低外加電壓。因此，?dāng)本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件用作存儲(chǔ)器或者類似物時(shí)，可降低安裝有該存儲(chǔ)器的電子器件的功耗。
此外，由于在這一實(shí)施方案模式的有機(jī)半導(dǎo)體器件內(nèi)，載流子沒有注入到第一絕緣層102a和第二絕緣層102b內(nèi)，因此可防止這些絕緣層劣化。
如上所述，本發(fā)明的一個(gè)特征是在第一絕緣層102a和第二絕緣層102b之間提供其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層，因此，可在第一絕緣層102a和第二絕緣層102b之間進(jìn)一步形成額外的有機(jī)化合物或類似物。
例如，在提供p型有機(jī)半導(dǎo)體層的情況下，可在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間形成有機(jī)化合物103a，正如在圖3A中所示。在形成這一層壓結(jié)構(gòu)的情況下，可同時(shí)構(gòu)圖其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物103a的層103。
作為有機(jī)化合物103a，可使用空穴傳輸材料?？昭▊鬏敳牧鲜蔷哂休^高的空穴而不是電子傳輸力的材料。它可選自芳族胺化合物，例如4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫α-NPD)、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(縮寫TPD)、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺(縮寫TDATA)、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(縮寫MTDATA)或4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯(縮寫DNTPD)，酞菁化合物，例如酞菁(縮寫H2Pc)、酞菁銅(縮寫CuPc)或酞菁氧釩(縮寫VOPc)或類似物。例如，可使用TPD。
通過在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間提供具有空穴傳輸材料的有機(jī)化合物103a，可在發(fā)生電荷分離之后立即分開并分離電子與空穴。因此，可防止電子與空穴彼此鍵合在一起。
此外，可形成具有空穴傳輸材料的有機(jī)化合物103a具有上述材料的層壓結(jié)構(gòu)。此刻通過按序?qū)訅寒?dāng)離其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的距離增加時(shí)具有越來越低電勢(shì)的有機(jī)化合物，即使終止外加電壓，也可保持空穴。結(jié)果當(dāng)終止外加電壓時(shí)，可在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)防止電子與空穴彼此鍵合在一起并保持信息。
在提供p型有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況下，可在其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103和第二絕緣層102b之間進(jìn)一步形成有機(jī)化合物103b，正如圖3B所示。在形成這種層壓結(jié)構(gòu)的情況下，可同時(shí)構(gòu)圖其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103、有機(jī)化合物103a和有機(jī)化合物103b。
作為有機(jī)化合物103b，可使用電子傳輸材料。電子傳輸材料是具有較高的電子而不是空穴傳輸力的材料。例如，可使用金屬復(fù)合體，例如三(8-喹啉基)鋁(縮寫Alq3)、三(4-甲基-8喹啉基)鋁(縮寫Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉基)鈹(縮寫B(tài)eBq2)、雙(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚根合鋁(縮寫B(tài)Alq)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑根合]鋅(縮寫Zn(BOX)2)或雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑根合]鋅(縮寫Zn(BTZ)2)。另外，下述材料也可用作電子傳輸材料2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(縮寫PBD)、1，3-雙[5-(對(duì)叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(縮寫OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(縮寫p-EtTAZ)、紅菲繞啉(縮寫B(tài)Phen)、深亞銅試劑(縮寫B(tài)CP)、4，4′-雙(5-甲基苯并唑-2-基)芪(縮寫B(tài)zOS)或類似物?；蛘?，堿金屬加入其中的n型半導(dǎo)體或?qū)涌捎米饔袡C(jī)化合物103b。
通過在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103和第二絕緣層102b之間提供具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物，可在發(fā)生電荷分離之后立即分開并分離電子與空穴。因此，可防止電子與空穴彼此鍵合在一起。
此外，可形成具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物103b具有上述材料的層壓結(jié)構(gòu)。此刻通過按序?qū)訅寒?dāng)離其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的距離增加時(shí)具有越來越高的電荷親合力的有機(jī)化合物，即使終止外加電壓，也可維持電子的分離狀態(tài)。結(jié)果當(dāng)終止外加電壓時(shí)，可在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)防止電子與空穴彼此鍵合在一起并保持信息。這可用于存儲(chǔ)器。
注意參考圖3A和3B來說明提供p型有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況。在提供n型有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況下，在其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103和第二絕緣層102b之間形成具有空穴傳輸材料的有機(jī)化合物103a。另外，在進(jìn)一步提供具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物103b的情況下，在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間形成有機(jī)化合物103b。這是由于用于驅(qū)動(dòng)的外加電壓的極性差導(dǎo)致的。
隨后，如圖1C所示形成半導(dǎo)體膜105。該半導(dǎo)體膜是使用有機(jī)分子晶體或有機(jī)高分子量化合物的有機(jī)半導(dǎo)體膜。作為有機(jī)分子晶體的具體實(shí)例，可給出多環(huán)芳族化合物，共軛雙鍵化合物，酞菁，電荷傳輸復(fù)合體或類似物。例如，可使用蒽、并四苯、并五苯、六噻吩(6T)、四氰基喹啉基二甲烷(TCNQ)、苝四酸酸二酐(PTCDA)、萘四羧酸二酐(NTCDA)或類似物。作為有機(jī)高分子量化合物的具體實(shí)例，可給出π-共軛的高分子量材料、碳納米管、聚乙烯基吡啶、酞菁金屬復(fù)合體或類似物。特別地，可使用聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚乙烯、聚噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚對(duì)亞苯基衍生物或聚對(duì)亞苯基亞乙烯基衍生物(它是其骨架用π-共軛雙鍵形成的π-共軛的高分子量材料)。這些有機(jī)半導(dǎo)體材料包括顯示出n型或p型極性的有機(jī)半導(dǎo)體材料。
可通過真空蒸發(fā)方法、旋涂方法、噴涂方法、液滴排放方法(典型地，噴墨方法)、篩網(wǎng)方法、流延方法或牽拉方法形成這種有機(jī)半導(dǎo)體膜。
由于這種有機(jī)半導(dǎo)體膜不要求高溫處理，例如結(jié)晶，因此它可在塑料基底上形成。于是可嘗試降低有機(jī)半導(dǎo)體器件的成本。另外，可在柔性基底上形成有機(jī)半導(dǎo)體膜，因此可提供柔性有機(jī)半導(dǎo)體器件。
之后，如圖1D所示，形成源電極106a和漏電極106b。可使用與柵電極101相同的材料或者制造方法來形成這些電極。
如上所述，可完成其中作為上層形成源電極和漏電極的所謂的頂部接觸類型的有機(jī)半導(dǎo)體器件。
(實(shí)施方案模式2) 在這一實(shí)施方案模式中，將說明不同于上述實(shí)施方案模式的所謂底部接觸類型的有機(jī)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
如圖2A所示，與圖1A和1B類似地在基底100上形成柵電極101和充當(dāng)柵絕緣膜的第一絕緣層102a。可與上述實(shí)施方案模式類似地選擇基底、柵電極或第一絕緣層的材料、制造方法或類似物。
隨后，形成其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間形成有機(jī)化合物。在這一實(shí)施方案模式中，作為浮動(dòng)?xùn)判纬善渲谢旌暇哂须姾蓚鬏攺?fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間形成有機(jī)化合物。因此，構(gòu)圖其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間形成有機(jī)化合物，以便其中的一部分與柵電極101交疊?？膳c上述實(shí)施方案模式類似地選擇其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的材料、制造方法或類似物。
然后，形成第二絕緣層102b?？膳c上述實(shí)施方案模式類似地選擇第二絕緣層102b的材料、制造方法或類似物。
關(guān)于含第一絕緣層102a、第二絕緣層102b和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的這種層壓體，當(dāng)在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)施加?xùn)艍簳r(shí)，發(fā)生電荷分離。然后，混合層103、第一絕緣層102a、第二絕緣層102b、柵電極101和隨后形成的半導(dǎo)體膜105可構(gòu)成電容器，和發(fā)生在電容器內(nèi)儲(chǔ)存的電荷導(dǎo)致的磁滯現(xiàn)象。可利用這一特征提供新的存儲(chǔ)器元件。
另外，可通過使用其中容易發(fā)生電荷分離的層，具體地其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103作為浮動(dòng)?xùn)?，來降低外加電壓。因此，?dāng)本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件用作存儲(chǔ)器或者類似物時(shí)，可降低用該存儲(chǔ)器安裝的電子器件的功耗。
此外，由于在這一實(shí)施方案模式的有機(jī)半導(dǎo)體器件內(nèi)，載流子沒有注入到第一絕緣層102a和第二絕緣層102b內(nèi)，因此可防止這些絕緣層劣化。
另外，在其內(nèi)作為源電極和漏電極的上層形成的半導(dǎo)體層的所謂底部接觸類型的有機(jī)半導(dǎo)體器件也可使用下述層壓結(jié)構(gòu)并可產(chǎn)生其效果，所述層壓結(jié)構(gòu)提供如圖3A和3B所示的具有空穴傳輸材料和電子傳輸材料的有機(jī)化合物103a和103b。
注意參考圖3A和3B來說明提供p型有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況。在提供n型有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況下，與在上述實(shí)施方案模式中所述的一樣，在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物103a的層103和第二絕緣層102b之間形成具有空穴傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物。另外，在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物103b的層103之間進(jìn)一步提供具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物103b。這是由于用于驅(qū)動(dòng)的外加電壓的極性差導(dǎo)致的。
隨后，如圖1D所示，與圖2B類似地形成源電極106a和漏電極106b。之后，類似于圖1C，與圖2C類似地形成半導(dǎo)體膜105。可類似于上述實(shí)施方案模式選擇源電極106a、漏電極106b或半導(dǎo)體膜105的材料、制造方法或類似物。
如上所述，可完成底部接觸類型的有機(jī)半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的底部接觸類型的有機(jī)半導(dǎo)體器件也可使用本發(fā)明的層壓體結(jié)構(gòu)并可產(chǎn)生其效果。
(實(shí)施方案模式3) 可在包括含硅(它是一種無機(jī)材料)的膜作為半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件內(nèi)使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，其中在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)內(nèi)，在絕緣膜之間形成其中發(fā)生電荷分離的層并用作浮動(dòng)?xùn)拧Ｒ虼?，在這一實(shí)施方案模式中，將說明半導(dǎo)體器件，具體地其中半導(dǎo)體膜含有硅且不同于上述實(shí)施方案模式的薄膜晶體管。
如圖4所示，在其間具有基礎(chǔ)膜141的基底100上形成含硅半導(dǎo)體膜145。關(guān)于基礎(chǔ)膜141，可使用上述實(shí)施方案模式中所述的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或類似物的絕緣膜。在這一實(shí)施方案模式中所述的半導(dǎo)體器件內(nèi)，在基底100附近形成半導(dǎo)體膜145。因此優(yōu)選積極地(actively)提供基礎(chǔ)膜141。
隨后，形成充當(dāng)柵絕緣膜的第一絕緣層102a，其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103，和第二絕緣層102b，以便覆蓋半導(dǎo)體膜145?？深愃朴谏鲜鰧?shí)施方案模式選擇第一絕緣層102a，其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103或第二絕緣層102b的材料或制造方法。然后，形成其中按序?qū)訅旱谝唤^緣層102a，其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103和第二絕緣層102b的結(jié)構(gòu)。其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103可充當(dāng)浮動(dòng)?xùn)拧?br> 關(guān)于含第一絕緣層102a、第二絕緣層102b和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的這一層壓體，當(dāng)在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)施加?xùn)艍簳r(shí)，發(fā)生電荷分離。然后，混合層103、第一絕緣層102a、第二絕緣層102b、柵電極101和半導(dǎo)體膜145可構(gòu)成電容器，且由于在電容器內(nèi)儲(chǔ)存的電荷導(dǎo)致發(fā)生磁滯現(xiàn)象?？商峁├眠@一特征的新的存儲(chǔ)器元件。
另外，可通過使用其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物和其中容易發(fā)生電荷分離的層103作為浮動(dòng)?xùn)艁斫档屯饧与妷?。因此，?dāng)本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件用作存儲(chǔ)器或者類似物時(shí)，可降低安裝有該存儲(chǔ)器的電子器件的功耗。
此外，由于在這一實(shí)施方案模式的有機(jī)半導(dǎo)體器件內(nèi)，載流子沒有注入到第一絕緣層102a和第二絕緣層102b內(nèi)，因此可防止這些絕緣層劣化。
另外，使用含硅半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件也可使用下述層壓結(jié)構(gòu)并可產(chǎn)生其效果，所述層壓結(jié)構(gòu)提供具有空穴傳輸材料和電子傳輸材料的有機(jī)化合物103a和103b。
注意參考圖3A和3B說明提供p型有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況。在這一實(shí)施方案模式中，其中用磷或類似物摻雜雜質(zhì)區(qū)域的p型薄膜晶體管可使用下述結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)如圖3A所示在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間提供具有空穴傳輸材料的層。此外，如圖3B所示，p型薄膜晶體管可使用下述結(jié)構(gòu)在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103和第二絕緣層102b之間提供具有電子傳輸材料的層。
另一方面，在其中用硼或類似物摻雜雜質(zhì)區(qū)域的n型薄膜晶體管中，層壓的順序與圖3A和3B所示的那些不同。在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103和第二絕緣層102b之間提供具有空穴傳輸材料的有機(jī)化合物103a。在進(jìn)一步提供具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物103b的情況下，在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間提供有機(jī)化合物103b。這是由于用于驅(qū)動(dòng)的外加電壓的極性差導(dǎo)致的。
作為其實(shí)例，在提供具有空穴傳輸材料的有機(jī)化合物103a的情況下，如圖8A所述，在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物103a的層103和第二絕緣層102b之間提供具有電子傳輸材料的層。
此外，在提供具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物103b的情況下，如圖8B所示，在第一絕緣層102a和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103之間提供具有電子傳輸材料的有機(jī)化合物103b。
之后，如圖4所示形成柵電極101。柵電極的材料或制造方法可類似于上述實(shí)施方案模式。可使用柵電極101，用雜質(zhì)元素?fù)诫s半導(dǎo)體膜145，形成雜質(zhì)區(qū)域。作為雜質(zhì)區(qū)域，可通過控制添加量來獨(dú)立地形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域和低濃度雜質(zhì)區(qū)域。具有低濃度雜質(zhì)區(qū)域的結(jié)構(gòu)是所謂的LDD(Lightly Doped Drain)結(jié)構(gòu)。此外，可通過提供與柵電極101交疊的雜質(zhì)區(qū)域來形成所謂的GOLD(Gate OverlappedLDD)結(jié)構(gòu)。
隨后，形成絕緣膜146，以覆蓋柵電極101。可使用氧化硅、氮化硅或類似物的含硅絕緣膜，通過例如CVD方法來形成絕緣膜146。若在這一狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，則由于通過CVD方法形成的絕緣膜146含有大量的氫(這是優(yōu)選的)，因此可使封端半導(dǎo)體膜145內(nèi)的搖擺化學(xué)鍵封端。
隨后，形成絕緣膜147以改進(jìn)平面性?？赏ㄟ^SOG方法/液滴排放方法、濺射方法或等離子CVD方法形成絕緣膜147。絕緣膜147可具有或者單層結(jié)構(gòu)或者層壓結(jié)構(gòu)。作為絕緣膜147的材料，可使用無機(jī)材料或者有機(jī)材料。當(dāng)絕緣膜147具有層壓結(jié)構(gòu)時(shí)，可從底部按序?qū)訅簾o機(jī)材料和有機(jī)材料。當(dāng)使用有機(jī)材料時(shí)，可改進(jìn)平面性。作為這種有機(jī)材料，可使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、抗蝕劑、苯并環(huán)丁烯、硅氧烷或聚硅氮烷。硅氧烷具有通過硅(Si)和氧(O)的化學(xué)鍵形成的骨架。含有至少一個(gè)氫的有機(jī)基團(tuán)(例如，烷基或芳烴基)用作取代基。此外，氟基可用作取代基。另外，含有至少一個(gè)氫和氟基的有機(jī)基團(tuán)可用作取代基。使用含具有硅(Si)和氮(N)的化學(xué)鍵的聚合物材料的液體材料作為起始材料形成聚硅氮烷。當(dāng)使用無機(jī)材料時(shí)，可防止雜質(zhì)進(jìn)入半導(dǎo)體膜內(nèi)。作為這種無機(jī)材料，可使用氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
然后，在第一絕緣層102a、第二絕緣層102b和絕緣膜146和147內(nèi)形成開口，并形成源電極106a和漏電極106b，以連接雜質(zhì)區(qū)域。可類似于上述實(shí)施方案模式選擇源電極106a或漏電極106b的材料或制造方法。
如上所述，可完成使用含硅半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件。使用含硅半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體器件也可利用本發(fā)明的絕緣膜結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生其效果。
(實(shí)施方案模式4) 本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件具有含第一絕緣層102a、第二絕緣層102b和其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的層壓體。因此，如上述實(shí)施方案模式中所述，當(dāng)施加?xùn)艍簳r(shí)，在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)發(fā)生電荷分離。然后，混合層103、第一絕緣層102a、第二絕緣層102b、柵電極101和隨后形成的半導(dǎo)體膜105可構(gòu)成電容器，且由于在電容器內(nèi)儲(chǔ)存電荷導(dǎo)致發(fā)生磁滯現(xiàn)象，可提供利用這一特征的新的有機(jī)存儲(chǔ)器元件。因此，在這一實(shí)施方案模式中將說明有機(jī)半導(dǎo)體器件施加到其上的有機(jī)存儲(chǔ)器元件。
如圖5所示，有機(jī)存儲(chǔ)器201包括存儲(chǔ)器單元陣列(cellarray)202、解碼器203、選擇器204和讀寫電路205。
有機(jī)存儲(chǔ)器201值得存儲(chǔ)器單元206具有有機(jī)半導(dǎo)體器件，也就是說，有機(jī)薄膜晶體管207。在有機(jī)薄膜晶體管207中，將或者源電極或者漏電極連接到位線Bm(1≤m≤x)上，并將柵電極連接到字線Wn(1≤n≤y)上。與有機(jī)薄膜晶體管207的位線沒有相連的源電極或漏電極將相連，具有共同的電勢(shì)。然后，在操作(讀或?qū)?有機(jī)存儲(chǔ)器的時(shí)刻，施加該共同的電勢(shì)到所有有機(jī)薄膜晶體管的一端上。在基體內(nèi)排列存儲(chǔ)器單元206形成存儲(chǔ)器單元陣列202。
另外，可通過使用其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物且容易發(fā)生電荷分離的層103作為浮動(dòng)?xùn)?，來降低外加電壓。因此，可降低使用本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的有機(jī)存儲(chǔ)器的功耗。
可在用小的芯片安裝的器件(小的集成電路)，例如IC卡內(nèi)使用有機(jī)存儲(chǔ)器201。由于該有機(jī)存儲(chǔ)器導(dǎo)致可書寫信息且該器件可具有較高的附加值。
盡管在這一實(shí)施方案模式中說明了使用有機(jī)半導(dǎo)體器件的有機(jī)存儲(chǔ)器，但本發(fā)明可類似地應(yīng)用到使用在上述實(shí)施方案模式中所述的具有無機(jī)材料的半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)器上。換句話說，這一實(shí)施方案模式可自由地結(jié)合上述實(shí)施方案模式。
(實(shí)施方案模式5) 可在電視器件(也稱為電視或電視接收器)、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)、移動(dòng)電話器件(也稱為移動(dòng)電話或蜂窩式便攜無線電話)、便攜式信息終端，例如PDA、便攜式游戲機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控器、計(jì)算機(jī)、聲音重現(xiàn)器件，例如汽車的視聽器材、圖像重現(xiàn)器件，其中包括記錄介質(zhì)，例如家用游戲機(jī)，或類似物上安裝本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，換句話說，含薄膜晶體管的存儲(chǔ)器。參考圖6A-6D說明了這種電子器件的實(shí)踐實(shí)施例。
圖6A所示的移動(dòng)電話包括主體9101、顯示部分9102等等。主體9101或顯示部分9102安裝有含本發(fā)明的薄膜晶體管的存儲(chǔ)器。因此，可提供其中功耗下降的安裝有存儲(chǔ)器的移動(dòng)電話。本發(fā)明的存儲(chǔ)器可與在顯示部分內(nèi)包括的面板一體化。因此，該移動(dòng)電話可在低的成本下具有較高的附加值。
圖6B所示的便攜式計(jì)算機(jī)包括主體9401、顯示部分9402等等。主體9401或顯示部分9402可安裝有含本發(fā)明的薄膜晶體管的存儲(chǔ)器。因此，可提供其中功耗下降的安裝有存儲(chǔ)器的便攜式計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的存儲(chǔ)器可與在顯示部分內(nèi)包括的面板一體化。因此，該便攜式計(jì)算機(jī)可在低的成本下具有較高的附加值。
圖6C所示的電視器件包括主體9501、顯示部分9502等等。主體9501或顯示部分9502可安裝有含本發(fā)明的薄膜晶體管的存儲(chǔ)器。因此，可提供其中功耗下降的安裝有存儲(chǔ)器的電視器件。本發(fā)明的存儲(chǔ)器可與在顯示部分內(nèi)包括的面板一體化。因此，該電視器件可在低的成本下具有較高的附加值。
圖6D所示的卡片包括支持件9541、顯示部分9542、集成電路芯片9543，例如摻入到支持件9541內(nèi)的存儲(chǔ)器等等。作為在支持件9541內(nèi)的存儲(chǔ)器，可使用含本發(fā)明的薄膜晶體管的存儲(chǔ)器。因此，可提供其中功耗下降的安裝有存儲(chǔ)器的卡片。另外，該卡片可在低的成本下具有較高的附加值。注意液晶顯示面板可用于顯示部分9542且卡片可具有甚至更高的附加值。
因此，通過將含本發(fā)明的薄膜晶體管的存儲(chǔ)器應(yīng)用到電子器件上，可降低該電子器件的功耗，且該電子器件具有較高的附加值。另外，通過安裝含本發(fā)明的有機(jī)薄膜晶體管的有機(jī)存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)成本的下降。
這一實(shí)施方案說明了當(dāng)在下述結(jié)構(gòu)內(nèi)施加電壓時(shí)如何發(fā)生電荷分離變化，所述結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的層壓體且提供具有空穴傳輸材料的有機(jī)化合物103a的層。
在使用用于半導(dǎo)體膜105的p型有機(jī)材料的情況下，如圖7A所示，首先施加負(fù)電壓到柵電極101上。然后，施加電壓到其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103上。如箭頭所示分離電子和空穴，并發(fā)生電荷分離。此刻由于具有空穴傳輸材料的層103a可傳輸空穴，因此空穴可移動(dòng)到具有空穴傳輸材料的層103a上，正如實(shí)心箭頭所示。
在這一狀態(tài)下，可認(rèn)為柵電極101、第一絕緣層102a和具有空穴傳輸材料的層103a形成圖7B所示的第一電容器元件130a。另外，可認(rèn)為半導(dǎo)體膜105、第二絕緣層102b、和其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103形成第二電容器元件130b。第一電容器元件130a與第二電容器元件130b串聯(lián)連接，且與不具有其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層和具有空穴傳輸材料的層103a的情況相比，可總體上增加電容。
隨后，如圖7C所示，施加正電壓到柵電極101上。然后，在其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)發(fā)生電荷分離，但空穴不會(huì)進(jìn)入具有空穴傳輸材料的層103a內(nèi)。
在這一狀態(tài)下，可認(rèn)為第一絕緣層102a、其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103，和具有空穴傳輸材料的層103a形成如圖7D所示的第三電容器元件130c。第三電容器元件130c在電容器元件的導(dǎo)體之間具有比第一電容器元件130長的距離；因此電容下降。另外，可認(rèn)為半導(dǎo)體膜105、第二絕緣層102b和其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103形成第二電容器元件130b。第二電容器元件130b與第三電容器元件130c串聯(lián)相連。
當(dāng)關(guān)閉外加電壓和存在在其中混合無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)電子與空穴鍵合在一起的擔(dān)心時(shí)，即使關(guān)閉外加電壓，通過當(dāng)離其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的距離增加時(shí)按序?qū)訅壕哂性絹碓降碗妱?shì)的有機(jī)化合物，可保持空穴。按照相同的方式，即使當(dāng)關(guān)閉電壓時(shí)，通過當(dāng)離其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103的距離增加時(shí)按序?qū)訅壕哂性絹碓礁唠娮佑H合力的有機(jī)化合物，可保持電子。結(jié)果當(dāng)關(guān)閉外加電壓時(shí)，可防止在其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層103內(nèi)空穴與電子彼此鍵合并可保持信息。
圖9示出了I-V在這一狀態(tài)下的I-V特征。當(dāng)如圖7A所示，施加負(fù)電壓到柵電極101上時(shí)，可顯示出通過箭頭1所示的I-V特征，當(dāng)如圖7B所示，施加正電壓到柵電極101上時(shí)，可顯示出通過箭頭2所示的I-V特征。因此，當(dāng)提供本發(fā)明的層壓絕緣膜時(shí)，發(fā)生磁滯現(xiàn)象。這一磁滯現(xiàn)象可用于存儲(chǔ)器上。
提供層壓結(jié)構(gòu)，以便獲得預(yù)定的電流值，換句話說，甚至當(dāng)施加的電壓(Vg)為0時(shí)，亦即當(dāng)它關(guān)閉時(shí)，可保持預(yù)定量的電荷。
注意在這一實(shí)施方案中說明了使用有機(jī)半導(dǎo)體膜的情況。甚至在使用實(shí)施方案模式3中所述的含硅的半導(dǎo)體膜的情況下，類似地出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，它包括柵電極；在柵電極上形成的第一絕緣層；在第一絕緣層上形成的層；在該層上形成的第二絕緣層；和在第二絕緣層上形成的半導(dǎo)體層；其中當(dāng)施加電壓到柵電極上時(shí)，在該層內(nèi)出現(xiàn)電荷分離。
2.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成的源電極和漏電極。
3.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中該半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成的源電極和漏電極。
4.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
5.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中在該層內(nèi)金屬氧化物與有機(jī)化合物混合。
6.權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
7.權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
8.一種半導(dǎo)體器件，它包括柵電極；在柵電極上形成的第一絕緣層；在第一絕緣層上形成的其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層；在該層上形成的第二絕緣層；和在第二絕緣層上形成的半導(dǎo)體層。
9.權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
10.權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
11.權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成的源電極和漏電極。
12.權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成的源電極和漏電極。
13.權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
14.一種半導(dǎo)體器件，它包括柵電極；在柵電極上形成的第一絕緣層；在第一絕緣層上形成的第一有機(jī)化合物層；在第一有機(jī)化合物層上形成的其中金屬氧化物與第二有機(jī)化合物混合的層；和在該層上形成的其中金屬氧化物與第二有機(jī)化合物混合的半導(dǎo)體層。
15.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中第一有機(jī)化合物層選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
16.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中第二有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
17.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
18.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成的源電極和漏電極。
19.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成的源電極和漏電極。
20.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
21.一種半導(dǎo)體器件，它包括柵電極；在柵電極上形成的第一絕緣層；在第一絕緣層上形成的第一有機(jī)化合物層；在第一有機(jī)化合物層上形成的其中金屬氧化物與第二有機(jī)化合物混合的層；在該層上形成的其中金屬氧化物與第二有機(jī)化合物混合的第三有機(jī)化合物層；和在第三絕緣層上形成的半導(dǎo)體層。
22.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中第一有機(jī)化合物層選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
23.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中第二有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
24.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
25.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中第三有機(jī)化合物層選自三(8-喹啉基)鋁、三(4-甲基-8-喹啉基)鋁、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉基)鈹、雙(2-甲基-8-喹啉基)-4-苯基苯酚根合鋁、雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑根合]鋅、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑根合]鋅、2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑、1，3-雙[5-(對(duì)叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑、紅菲繞啉、深亞銅試劑和4，4′-雙(5-甲基苯并唑-2-基)芪。
26.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成的源電極和漏電極。
27.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成的源電極和漏電極。
28.權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
29.一種電子器件，它包括含權(quán)利要求1、8、14和21任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)器，其中該電子器件選自電視器件、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)、移動(dòng)電話器件、便攜式信息終端、便攜式游戲機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控器、計(jì)算機(jī)、聲音重現(xiàn)器件、圖像重現(xiàn)器件，其中包括記錄介質(zhì)。
30.制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括下述步驟形成柵電極；在柵電極上形成第一絕緣層；在第一絕緣層上形成一層；在該層上形成第二絕緣層；和在第二絕緣層上形成半導(dǎo)體層，其中當(dāng)施加電壓到柵電極上時(shí)，在該層內(nèi)出現(xiàn)電荷分離。
31.權(quán)利要求30的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成源電極和漏電極的步驟。
32.權(quán)利要求30的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成源電極和漏電極的步驟。
33.權(quán)利要求30的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
34.權(quán)利要求30的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在該層內(nèi)金屬氧化物與有機(jī)化合物混合。
35.權(quán)利要求34的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
36.權(quán)利要求34的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
37.制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括下述步驟形成柵電極；在柵電極上形成第一絕緣層；在第一絕緣層上形成其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層；在其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層上形成第二絕緣層；和在第二絕緣層上形成半導(dǎo)體層，其中通過共沉積方法形成其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層。
38.權(quán)利要求37的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
39.權(quán)利要求37的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
40.權(quán)利要求37的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成源電極和漏電極的步驟。
41.權(quán)利要求37的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成源電極和漏電極的步驟。
42.權(quán)利要求37的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
43.制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括下述步驟形成柵電極；在柵電極上形成第一絕緣層；在第一絕緣層上形成第一有機(jī)化合物層；在第一有機(jī)化合物層上形成其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層；在該層上形成其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的第二絕緣層；和在第二絕緣層上形成半導(dǎo)體層；其中通過共沉積方法形成其中金屬氧化物與有機(jī)化合物混合的層。
44.權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第一有機(jī)化合物層選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
45.權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中第二有機(jī)化合物選自4，4′-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯、4，4′，4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯胺、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺、4，4′-雙{N-[4-(N，N-二間甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}聯(lián)苯、酞菁、酞菁銅和酞菁氧釩。
46.權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中金屬氧化物選自氧化釩、氧化鉬、氧化鈮、氧化錸、氧化鎢、氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿和氧化鉭。
47.權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層上形成源電極和漏電極的步驟。
48.權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體層下方形成源電極和漏電極的步驟。
49.權(quán)利要求43的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中半導(dǎo)體層是有機(jī)半導(dǎo)體層。
全文摘要
非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件的問題在于外加電壓高。這是因?yàn)檩d流子需要通過絕緣膜借助隧道效應(yīng)注入到浮動(dòng)?xùn)艃?nèi)。另外，存在因進(jìn)行這種載流子注入劣化絕緣膜的擔(dān)心。本發(fā)明的目的是提供其中外加電壓降低并防止絕緣膜劣化的存儲(chǔ)器。一個(gè)特征是使用其中混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的層作為充當(dāng)存儲(chǔ)器的浮動(dòng)?xùn)诺牟牧稀＞唧w實(shí)例是具有晶體管結(jié)構(gòu)的元件，在所述晶體管結(jié)構(gòu)內(nèi)，混合具有電荷傳輸復(fù)合體的無機(jī)化合物與有機(jī)化合物且夾在絕緣層之間的層用作浮動(dòng)?xùn)拧?br> 文檔編號(hào)H01L29/786GK101080815SQ20058004290
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者古川忍, 今林良太 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所