專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以進行數(shù)據(jù)通信的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及可以進行無線數(shù)據(jù)通信的 半導(dǎo)體器件。
可以進行無線數(shù)據(jù)通信的半導(dǎo)體器件以無線芯片為代表。無線芯
片通過為對象分配識別碼(ID )以及存儲其歷史信息來進行產(chǎn)品管理。 被分配了 ID的無線芯片(無線標(biāo)簽)也可用于個人數(shù)據(jù)、資金等的 利用和管理。這種無線芯片被稱為ID標(biāo)簽、IC卡等，它已被大量并 廣泛地用于識別技術(shù)的開發(fā)，并且需求還在不斷增長。
無線芯片的通信距離、通信方法、尺寸、是否存在內(nèi)部電源、內(nèi) 部存儲器的配置等根據(jù)應(yīng)用的不同而改變。對于產(chǎn)品管理，對于小而 輕并能遠距離通信的無線標(biāo)簽的需求不斷增加。
沒有內(nèi)部電源而使用外部電源工作的無線標(biāo)簽?zāi)軌驕p小尺寸和 重量；然而通信距離很大程度上取決于環(huán)境，特別是天線周圍是否存 在著導(dǎo)體。
因為無線芯片進行無線數(shù)據(jù)通信，存在著數(shù)據(jù)被截獲和數(shù)據(jù)偽造 的風(fēng)險。另外，有時候重要數(shù)據(jù)例如資金和個人隱私存儲在無線芯片 中，因此有必要加強存儲數(shù)據(jù)的安全性。
因此，如果無線芯片結(jié)合了可重寫存儲器，就需要諸如密碼安全 技術(shù)這樣的措施。
為了防止數(shù)據(jù)偽造，就需要結(jié)合一種只能寫入一次而不能被重寫 的存儲器(一次寫入存儲器)。
在結(jié)合了一次寫入存儲器的情況下，無線芯片優(yōu)選地結(jié)合可以在
制造之后寫入數(shù)據(jù)的存儲器，特別是在初次使用時寫入數(shù)據(jù)而不是像
掩模型只讀存儲器(mask ROM)那樣只能在制造中寫入數(shù)據(jù)的存儲 器。這樣可以實現(xiàn)易用且高需求的無線芯片。
無線芯片的使用頻率每年都在增加，無線芯片的制造成本需要更低廉。
為了提供滿足用戶需求的無線芯片，需要提供一種小而輕且通信
距離遠、數(shù)據(jù)安全性高、可用性高的無線芯片，它能通過使用廉價的 材料和簡單結(jié)構(gòu)來降低制造成本。
很多已經(jīng)投入使用的無線芯片具有使用諸如Si村底的半導(dǎo)體襯 底的電路(也稱為IC:集成電路芯片)和天線。IC芯片由存儲電路 (也稱為存儲器)、控制電路等組成。這些半導(dǎo)體器件也需要以低成 本制造；因此，近些年來使用有機化合物作為控制電路、存儲電路的 有機薄膜晶體管、有機存儲器等得到了積極的發(fā)展(參見例如日本專 利申請^HfNo.2004-47791)。

發(fā)明內(nèi)容
如前所述，本發(fā)明提供一種可以進行無線數(shù)據(jù)通信的半導(dǎo)體器 件，其可以在制造后寫入數(shù)據(jù)并能防止由重寫數(shù)據(jù)引起的數(shù)據(jù)偽造。 本發(fā)明亦提供一種結(jié)構(gòu)簡單、材料便宜、制造成本低廉的半導(dǎo)體器件。
此外，本發(fā)明提供一種具有上述功能并且內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會阻礙無線通信 的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明采用下列措施來解決上述問題。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括有機存儲器，具有包括多個存儲單元 的存儲單元陣列；和控制電路，用來控制有機存儲器。多個存儲單元 中的每一個包括晶體管和存儲元件。存儲元件具有有機化合物層夾在 第一導(dǎo)電層和線條形狀的第二導(dǎo)電層中間的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括有機存儲器，具有包括多個存儲單元 的存儲單元陣列；控制電路，用來控制有機存儲器；以及天線，用來 為控制電路提供電源。多個存儲單元中的每一個包括晶體管和存儲元
件。存儲元件具有有機化合物層夾在第一導(dǎo)電層和線條形狀的第二導(dǎo) 電層中間的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括有機存儲器，具有包括多個存儲單元 的存儲單元陣列；控制電路，用來控制有機存儲器。多個存儲單元中 的每一個包括晶體管和存儲元件。存儲元件具有有機化合物層夾在第 一導(dǎo)電層和線條形狀的第二導(dǎo)電層中間的結(jié)構(gòu)。第一導(dǎo)電層或/和第二 導(dǎo)電層是透光的。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括有機存儲器，具有包括多個存儲單元 的存儲單元陣列；控制電路，用來控制有機存儲器；以及天線，用來 為控制電路提供電源。多個存儲單元中的每一個包括晶體管和存儲元 件。存儲元件具有有機化合物層夾在第一導(dǎo)電層和線條形狀的第二導(dǎo) 電層中間的結(jié)構(gòu)。笫一導(dǎo)電層或/和第二導(dǎo)電層是透光的。
在上述結(jié)構(gòu)中，有機化合物層是電子傳輸層或者空穴傳輸層。
在上述結(jié)構(gòu)中，有機化合物層由電阻值由光照、加熱或者電效應(yīng) 而改變的材料制成。
除了有機存儲器外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件還具有DRAM(動態(tài)隨 機存取存儲器)、SRAM (靜態(tài)隨機存取存儲器)、FeRAM (鐵電隨 機存取存儲器)、掩模型ROM (只讀存儲器)、PROM (可編程只 讀存儲器)、EPROM (電可編程只讀存儲器)、EEPROM (電可擦 除可編程只讀存儲器)以及閃存中的一種或者幾種。根據(jù)材料，有機 存儲器也可以用作DRAM、 FeRAM或者其它存儲器。
除了控制電路外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件還具有電源電路、時鐘產(chǎn) 生電路、調(diào)制/解調(diào)電路以及接口電路的一種或者幾種。
在本發(fā)明中，有機存儲器和控制電路可以形成在玻璃襯底或者柔 性襯底上。注意，有機存儲器和控制電路可以形成于同一村底或者不 同襯底上。如果都形成于同一襯底上，可以提高生產(chǎn)效率。
在上述結(jié)構(gòu)中，控制電路可以具有薄膜晶體管。
在本說明書中，半導(dǎo)體器件包括無線芯片、無線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、 ID芯片、ID標(biāo)簽、IC標(biāo)簽、IC芯片、RF(射頻)標(biāo)簽、RFID(射頻
識別)標(biāo)簽等。
本發(fā)明的存儲元件由有機化合物制成，該有機化合物的電阻值由 光照、加熱或者電效應(yīng)改變。因此，可以通過光照、加熱或者電效應(yīng) 在生產(chǎn)后將數(shù)據(jù)寫入半導(dǎo)體器件，這樣就實現(xiàn)了一種易用的半導(dǎo)體器 件。
另外，在本發(fā)明的存儲元件中，數(shù)據(jù)寫入(一次寫入)只能在生
產(chǎn)后進行；因此就能防止因數(shù)據(jù)重寫引起的數(shù)據(jù)偽造從而實現(xiàn)高安全 性的半導(dǎo)體器件。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件結(jié)合了一種存儲器，該存儲器的存儲 元件使用簡單的結(jié)構(gòu)和低廉的材料例如玻璃襯底。因此，實現(xiàn)了一種 成本低廉的半導(dǎo)體器件。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，第二導(dǎo)電膜為線條形狀。 其結(jié)果，實現(xiàn)了一種長通信距離的半導(dǎo)體器件，其不會阻礙無線通信。


圖1A和1B分別是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
圖2A和2B是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
圖3是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
圖5A到5D分別是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
圖6A到6D是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
圖7A到7C是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
圖8A和8B是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的應(yīng)用示意圖。
圖9A到9C是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖10A和10B是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造步驟示意圖。
圖11A和11B是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造步驟示意圖。
圖12A和12B是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造步驟示意圖。
圖13是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的工作的示意圖。
圖14A和14B分別是本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。
具體實施例方式
盡管接合附圖通過實施方式和實施例說明了本發(fā)明，但眾所周知 對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言各種變更和修改是顯而易見的。因此除非這些
改動和修改超出了本發(fā)明的范圍，否則它們都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的 范圍。注意在所有本發(fā)明的附圖中，同樣的部分都用同一附圖標(biāo)記標(biāo) 注，并省略其說明。
實施方式1
本實施方式中描述了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的配置，其通過天線與 外部通信設(shè)備(讀出器/寫入器)進行無線數(shù)據(jù)通信。
圖1A和1B分別為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的原理圖。 如圖1A所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件101包括天線102;電源 電路103;時鐘產(chǎn)生電路104;調(diào)制/解調(diào)電路105;控制電路106;接 口 (IF)電路107;以及存儲器108。半導(dǎo)體器件101可以與外部通信 設(shè)備(讀出器/寫入器)進行無線數(shù)據(jù)通信。
如圖1B所示，如果半導(dǎo)體器件101連接到單獨形成的天線102, 半導(dǎo)體器件101可以具有用來連接天線102的布線110。如果半導(dǎo)體 器件101無線地交換數(shù)據(jù)，那么用布線110來連接與半導(dǎo)體器件分離 的天線。
電源電路103根據(jù)從天線102輸入的AC信號產(chǎn)生供應(yīng)給半導(dǎo)體 器件IOI內(nèi)部的各個電路的各種電源。時鐘產(chǎn)生電路104根據(jù)從天線 102輸入的AC信號產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體器件101內(nèi)的各個電路的各種 時鐘信號。調(diào)制/解調(diào)電路105具有將與讀出器/寫入器109之間通信 的數(shù)據(jù)進行調(diào)制/解調(diào)的功能?？刂齐娐?06的功能是控制存儲器108。 天線102具有發(fā)送/接收電磁波或者無線電波的功能。讀出器/寫入器 109與半導(dǎo)體器件101通信并控制半導(dǎo)體器件101，并控制與向其中寫 入的數(shù)據(jù)有關(guān)的過程。
半導(dǎo)體器件并不只限于上述配置，例如也可以設(shè)置其他部件例如
擁塞控制電路和加密電路。
本發(fā)明的存儲器108具有含有有機化合物的層，在此說明書中， 含有有機化合物的層被稱為有機化合物層，具有含有有機化合物層的
存儲器被稱為有機存儲器。
有機存儲器具有用于存儲元件的有機化合物層，當(dāng)有機化合物層 的電阻值被光照、加熱或電效應(yīng)改變時儲存數(shù)據(jù)。
當(dāng)具有不可逆地變化的電阻值的有機化合物被用作有存儲元件 中的有機化合物層時，就得到了一種可一次寫入的存儲器。另外，當(dāng)
合物i時，就得到了一種可重寫的存儲器。
作為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件IOI內(nèi)的存儲器108，可以只提供有機 存儲器或者除有機存儲器之外還提供一種或幾種其他結(jié)構(gòu)的存儲器。
圖14A和14B分別顯示了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件101的配置，其 中額外地提供了另一種結(jié)構(gòu)的存儲器108b。
如圖14A所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件IOI包括天線102、電源電 路103、時鐘產(chǎn)生電路104、調(diào)制/解調(diào)電路105、控制電路106、接口 (I/F)電路107、以及由有機存儲器108a和其他結(jié)構(gòu)的存儲器108b 組成的存儲器108。半導(dǎo)體器件101可以與外部通信設(shè)備(讀出器/寫 入器109)進行無線數(shù)據(jù)通信。
如圖14B所示，如果半導(dǎo)體器件101連接到單獨形成的天線102， 半導(dǎo)體器件101可以具有用于連接天線102的布線110,如果半導(dǎo)體 器件101無線地交換數(shù)據(jù)，布線110連接到與半導(dǎo)體器件分離地形成 的天線。
電源電路103根據(jù)從天線102輸入的AC信號產(chǎn)生供應(yīng)給半導(dǎo)體 器件IOI內(nèi)部的各個電路的各種電源。時鐘產(chǎn)生電路104根據(jù)從天線 102輸入的AC信號產(chǎn)生提供給半導(dǎo)體器件101內(nèi)部的各個電路的各 種時鐘信號。調(diào)制/解調(diào)電路105具有將與讀出器/寫入器109之間通 信的數(shù)據(jù)進行調(diào)制/解調(diào)的功能。控制電路106的功能是控制存儲器 108。天線102具有發(fā)送/接收電磁波或者無線電波的功能。讀出器/寫
入器109與半導(dǎo)體器件101通信并控制半導(dǎo)體器件101,并控制與向 其中寫入的數(shù)據(jù)有關(guān)的過程。
半導(dǎo)體器件并不只限于上述配置，例如也可以加入其他部件例如
擁塞控制電路和加密電路。
本發(fā)明的存儲器108具有含有有機化合物的層，在此說明書中， 含有有機化合物的層被稱為有機化合物層，具有含有有機化合物層的 存儲器被稱為有機存儲器。
有機存儲器108a有用于存儲元件的有機化合物層，當(dāng)有機化合 物層的電阻值被光照、加熱或電效應(yīng)改變時儲存數(shù)據(jù)。
當(dāng)具有不可逆地變化的電阻值的有機化合物被用作有存儲元件 中的有機化合物層時，就得到了一種可一次寫入的存儲器。另外，當(dāng)
合物:時，就得到了一種可重寫的存儲器。
具有其他結(jié)構(gòu)的存儲器108b是諸如DRAM(動態(tài)隨機存取存儲 器)、SRAM (靜態(tài)隨機存取存儲器)、FeRAM (鐵電隨機存取存儲 器)、掩模型ROM (只讀存儲器)、PROM (可編程只讀存儲器)、 EPROM (電可編程只讀存儲器)、EEPROM (電可擦除可編程只讀 存儲器)或者閃存；然而本發(fā)明并不只限于這些例子。另外，該半導(dǎo) 體器件還可以有一種或多種其他結(jié)構(gòu)的存儲器。
接下來，有機存儲器的一種結(jié)構(gòu)如圖2A所示.
有機存儲器201具有存儲單元陣列202、譯碼器203、選擇器204 以及讀/寫電路205。
有機存儲器201的存儲單元206包括晶體管207和存儲元件208。
存儲元件208的結(jié)構(gòu)為有機化合物層被加在一對導(dǎo)電層、即第一 導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間。該一對導(dǎo)電層的第一導(dǎo)電層連接到存儲單 元206中的晶體管207的源區(qū)或漏區(qū)。
該一對導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層可以作為用于有機存儲器201中的所 有存儲單元206的電極。第二導(dǎo)電層在有機存儲器工作(讀出或者寫 入)時為所有存儲元件的一個端子提供公共電位，在本說明書中第二
導(dǎo)電層被稱為公共電極。
如圖2B所示，位線Bm (l=m=x)連接到存儲單元206中的晶 體管207的源區(qū)或者漏區(qū)，而不連接到存儲元件208;而字線Wn (l=n=y)連接到柵極。以這種方式，通過將存儲單元206排列為矩 陣形式構(gòu)成了存儲單元陣列202。
接下來，說明第二導(dǎo)電層也就是公共電極。圖4顯示了有機存儲 器的一個例子的結(jié)構(gòu)，是從圖3中的襯底上方向下看、即從箭頭A的 方向觀察的結(jié)構(gòu)。
所有存儲元件的公共電極401向所有存儲元件的一個端子提供公 共電位。如圖4所示，公共電極401為線條形狀。注意圖4中的形狀 只是一個例子，線條形狀并不只限于此。
如果半導(dǎo)體器件使用通過互感來交換數(shù)據(jù)的電磁耦合系統(tǒng)、或者 使用通過感應(yīng)磁場來交換數(shù)據(jù)的電磁感應(yīng)系統(tǒng)來發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，當(dāng)高減小。
這是由于從讀出器/寫入器發(fā)射的電磁波在高導(dǎo)電性材料中產(chǎn)生 渦流電流，使電磁波被吸收；這樣就不能在半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生足夠的 感生電動勢。
當(dāng)公共電極為平坦形狀時，從讀出器/寫入器中發(fā)射出的電磁波 被公共電極吸收，從而縮短了無線標(biāo)簽的通信距離。在公共電極中產(chǎn) 生的渦流電流加重了操作半導(dǎo)體器件的讀出器/寫入器的負(fù)栽。
因此，如圖4所示，公共電極401被形成為線條形狀，從而減少 了電磁波的吸收。其結(jié)果，增加了通信距離而不妨礙無線標(biāo)簽的通信。
這里的線條形狀的意思是第二邊遠長于第一邊的矩形、具有長軸 的橢圓形或者其他類似的長的形狀。因為公共電極向所有存儲元件的 一個端子提供同一電位，矩形或者橢圓形優(yōu)選形成為例如圖4中所示 梳狀圖案。然而，線條形狀并不只限于這里所舉的例子，任何能減少 由前面提到的渦流電流引起的電磁波吸收的形狀都可以被采用。此夕卜， 公共電極401僅需要具有能減少由前面提到的渦流電流引起的電磁波
吸收的形狀，而并不要求以高加工精度形成該形狀。
參照圖2B說明有機存儲器201的寫入數(shù)據(jù)的操作。 首先，說明通過電效應(yīng)進行的寫入數(shù)據(jù)的操作?；诩僭O(shè)數(shù)據(jù)被 寫入到第m列第n行的存儲單元206中來進行說明。在這種情況下， 第m列的位線Bm和第n行的字線Wn由譯碼器203和選擇器204選 擇，并將電壓施加到第m列第n行的存儲單元206中的晶體管207的 柵電極。然后，將規(guī)定的電壓施加到圖2B中的Vwrite端和公共電極 401。
通常，Vwrite與公共電極401之間的電位差大于讀出操作時的 Vread與公共電極401之間的電位差。當(dāng)對Vwrite施加電壓的時候， Vread上不施加電壓，并設(shè)置電路(未圖示)來防止電流反向流過。
施加到第m列的位線Bm上的電壓被傳送到存儲元件208的第 一導(dǎo)電層。當(dāng)公共電極401的電壓被固定為低于位線Bm上的電壓時， 第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間產(chǎn)生了電位差。這個電位差改變了存儲 元件208的有機化合物層的電阻值，從而可以寫入數(shù)據(jù)。
接下來，說明通過光效應(yīng)進行的寫入數(shù)據(jù)的操作。在通過光效應(yīng) 將數(shù)據(jù)寫入有機存儲器中的情況下，存儲元件的第一導(dǎo)電層或/和第二 導(dǎo)電層是透光的，以使有機化合物層被來自透光的導(dǎo)電層一側(cè)的光所 輻照。
如果有機化合物層的材料為電阻值被光學(xué)效應(yīng)增大的有機化合 物，那么有機化合物層的電阻值就會通過被諸如激光這樣的光輻照而 增大。
另外，也可以改用電阻值被光學(xué)效應(yīng)減小的材料來作為有機化合 物層。例如，如果使用一種摻雜了光產(chǎn)酸劑的共軛聚合物材料，有機 化合物層的電阻值就會通過被諸如激光這樣的光輻照而減小。
以激光輻照為例來說明在有機化合物層上發(fā)生的光學(xué)效應(yīng)。根據(jù) 存儲單元的大小，被激光輻照的有機化合物層的電阻值被微米級直徑 的激光束輻照而發(fā)生改變。例如當(dāng)直徑為lnm的激光束以10m/sec的 線速度通過時，存儲單元中的有機化合物層受到激光束輻照的時間為
100nsec。為了在像100nsec這樣短的期間內(nèi)產(chǎn)生相變，例如，激光器 的功率可以被設(shè)為10mW而功率密度可被設(shè)為10 kW/mm2。此外， 在用激光束選擇性地輻照有機化合物層的情況下，優(yōu)選使用脈沖激光 器。
可以使用能發(fā)射紫外光、可見光或紅外光的激光振蕩器作為激光 輻照裝置。激光振蕩器的例子包括準(zhǔn)分子激光器，例如KrF、 ArF、 XeCl和Xe;氣體激光器，例如He、 He-Cd、 Ar、 He-Ne和HF;使 用晶體的固體激光器，例如摻雜了 Cr、 Nd、 Er、 Ho、 Ce、 Co、 Ti 或Tm的YAG、 GdV04、 YV04、 YLF和YA103;半導(dǎo)體激光器，例 如GaN、 GaAs、 GaAlAs、 InGaAsP等。如果使用固體激光器，最好 使用基波或者二次到五次諧波。
上述說明的寫入操作只是一個例子。數(shù)據(jù)也可以通過其他方法例 如加熱存儲元件的有機化合物層的一部分來寫入；然而本發(fā)明并不只 限于這些例子。
接下來，說明從有機存儲器讀出數(shù)據(jù)的操作。
圖2B顯示了通過電效應(yīng)讀出數(shù)據(jù)的例子。在圖2B中，讀/寫電 路205包括電阻211和讀出放大器212。然而讀/寫電路205并不只限 于這種配置，也可以有其他配置。
通過在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間施加電壓并讀出有機化合 物層的電阻值來讀出數(shù)據(jù)。在從例如存儲單元陣列202中的多個存儲 單元206的第m列第n行存儲單元206中讀出數(shù)據(jù)的情況下，譯碼器 203和選擇器204選擇笫m列的位線Bm和第n行的字線Wn。這樣， 將電壓施加在第m列第n行的存儲單元206中的晶體管207的柵電極 上。
這時，存儲單元206中的存儲元件208以及電阻211相互串聯(lián)起 來，存儲元件208可被認(rèn)為是一個電阻。當(dāng)將規(guī)定的電壓施加到兩個 串聯(lián)電阻的兩端、即圖2B中的Vread和公共電極401時，節(jié)點a的 電位變?yōu)橛纱鎯υ?08和電阻211的阻值分壓得到的電位。這里假 設(shè)當(dāng)Vread上施加電壓時沒有在Vwrite上施加電壓，并且提供電路(未圖示)來防止電流反向流過。
當(dāng)利用光照、加熱、或電效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)時，有機存儲器中的存儲 元件的電阻值發(fā)生改變。因此，已寫入數(shù)據(jù)的存儲元件的電阻值不同
于沒寫入數(shù)據(jù)的存儲元件的電阻值。這樣，節(jié)點a的電位根據(jù)存儲元 件中是否寫入數(shù)據(jù)而不同。
然后，節(jié)點a的電位被提供給讀出放大器212。讀出放大器212 比較參考電位(Vref)和節(jié)點a的電位從而確定存儲元件208中的數(shù) 據(jù)。然后，將包括由讀出放大器212確定的數(shù)據(jù)的信號提供給有機存 儲器的外部。
在前面的說明中，通過利用存儲元件208和電阻分割的電阻值差 的電壓值來讀出數(shù)據(jù)；然而這個方式只是一個例子，存儲元件208的 數(shù)據(jù)也可以通過其他方式來讀出。其他方式包括比較電流值來讀出數(shù) 據(jù)的方法，對位線Bm預(yù)充電然后比較位線Bm的電位變化來讀出數(shù) 據(jù)等方法；然而本發(fā)明并不只限于這些方式。
如上所述，在本發(fā)明的包含有機存儲器的半導(dǎo)體器件中，可以在
制造后通過光照、加熱或電效應(yīng)寫入數(shù)據(jù)。因此本發(fā)明實現(xiàn)了一種易 用的半導(dǎo)體器件。
本實施方式可以與本說明中所述的其他實施方式組合實現(xiàn)。 實施方式2
在本實施方式中，按順序參照圖9A到9C、 IOA、 IOB、 12A和 12B、和圖3說明了構(gòu)成存儲單元206的晶體管和存儲元件208的制 造步驟。
作為本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件，可以原樣地使用形成在玻璃襯底上 的半導(dǎo)體器件，或者可以將形成在襯底上的半導(dǎo)體器件從襯底上分離
并附著到另一個柔性襯底上以產(chǎn)生功能性的附加價值。本實施方式描 述的就是利用分離工藝制造柔性半導(dǎo)體器件的情況。注意，在本說明 書中，從襯底上分離并附著到另一個襯底上的步驟稱為分離工藝。
首先，在襯底502上形成分離層503 (圖9A)。襯底502可以是
玻璃襯底、石英襯底、金屬襯底或者表面形成了絕緣體層的不銹鋼襯 底、能抵抗這個步驟中的處理溫度的塑料襯底等。在本步驟中，分離
層503形成于襯底502的整個表面上；然而如果需要的話，形成于襯 底502整個表面的分離層503也可以通過光刻而形成圖案以有選擇地 形成。此外，盡管分離層503與襯底502相接觸地形成，但是如果需 要的話可以在襯底502上形成基底絕緣層然后與絕緣層相接觸地形成 分離層503。當(dāng)分離層503選擇性地形成時，可以防止半導(dǎo)體元件等 在分離工藝后輕易分離。
分離層503的形成可以通過濺射、等離子CVD等、使用選自鎢 (W )、鉬(Mo )、鈦(Ti)、鉭(Ta )、鈮(Nb )、鎳(Ni)、 鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru )、銠(Rh )、鉛(Pd )、 鋨(Os)、銥(Ir)以及硅(Si)的一種元素、或主要含有任何上述 元素的合金材料或化合物材料。注意，分離層503可以為使用上述材 料的單層結(jié)構(gòu)，或者使用任意一種上述材料的疊層結(jié)構(gòu)。含硅的層可 以具有非晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)或者多晶結(jié)構(gòu)。
如果分離層503為單層結(jié)構(gòu)，可以形成例如鵠層、鉬層或者包含 鵠和鉬的混合物的層。另外，也可以形成例如包含鴒的氧化物或氧氮 化物的層、包含鉬的氧化物或氧氮化物的層、或者包含鴒鉬混合物的 氧化物或氧氮化物的層.注意鵠鉬混合物相當(dāng)于鵠鉬合金。鵠的氧化 物也可以被稱為氧化鴒。
如果分離層503為疊層結(jié)構(gòu)，可以形成鵠層、鉬層、或者包含鎢 鉬混合物的層作為笫一層，形成包含鵠、鉬或鵠鉬混合物的氧化物、 氮化物、氧氮化物或氮氧化物的層作為第二層。
如果分離層503為包括含鴒的層和含鴒的氣化物的層的疊層結(jié) 構(gòu)，那么可以在含鎢的層上形成含氧化硅的層，從而在鎢層和氧化硅 層之間的邊界處形成包含鴒的氧化物的層。這同樣適用于形成鴒的氮 化物、氧氮化物以及氮氧化物層的情況。在形成含鎢的層之后，可以 在其上形成氮化硅層、氧氮化硅層和氮氧化硅層。鎢的氧化物表達式 為WOx，其中x范圍為從2到3。 x可以為2 ( WQ2) 、 2.5 ( W205)、
2.75 (W40n) 、 3 (W03)等值。在形成鎢的氧化物時，x的值不受 特定限制，可以根據(jù)刻蝕速度等來確定。注意，通過在氧氣氛下濺射 而形成的鴒的氧化物層具有最優(yōu)的刻蝕速度。因此為了減少制造時間， 作為分離層503的鵠氧化物層優(yōu)選在氧氣氛下通過濺射形成。
如果半導(dǎo)體器件形成于像如玻璃襯底之類的襯底上，并且被原樣 使用而不使用分離工藝，那么就不需要形成分離層503而后續(xù)步驟可 作為第一步驟。
接下來，形成絕緣層504作為基底膜以覆蓋分離層503。絕緣層 504可以為通過濺射、等離子CVD等使用硅的氧化物或硅的氮化物形 成的單層或疊層。硅的氧化物為含硅(Si)和氧(O)的材料，相當(dāng) 于氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。硅的氮化物為含硅(Si)和氮(N) 的材料，相當(dāng)于氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。如果基底絕緣層504 為雙層結(jié)構(gòu)，那么例如可以形成氮氣化硅層和氧氮化硅層分別為第一 絕緣層和第二絕緣層。如果基底絕緣層504為三層結(jié)構(gòu)，那么可以形 成氧化硅層、氮氧化硅層和氧氮化硅層分別作為第一絕緣層、第二絕 緣層和第三絕緣層。另外，也可以形成氧氮化硅層、氮氧化硅層和氧 氮化硅層分別作為第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層。因為基底 絕緣層504的功能為用來防止雜質(zhì)從襯底502進入的阻擋膜，所以優(yōu) 選含有硅的氮化物。
接下來，在絕緣層504上形成非晶半導(dǎo)體層505 (例如含非晶硅 的層)。通過濺射、LPCVD、等離子CVD等方法形成厚度為25到 200nm (優(yōu)選為30到150nm )的非晶半導(dǎo)體層505。然后通過晶化法 (例如激光晶化、使用RTA或退火爐的熱晶化、使用加速晶化的金 屬元素的熱晶化)使非晶半導(dǎo)體層505晶化，從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體層。 之后，得到的結(jié)晶半導(dǎo)體層被圖案化為所需的形狀以構(gòu)成結(jié)晶半導(dǎo)體 層706到710 (圖9B )。
制造結(jié)晶半導(dǎo)體層706到710的步驟的例子如下簡述。首先通過 等離子CVD形成厚度為66nm的非晶半導(dǎo)體層。在非晶半導(dǎo)體層被涂 上含有用來加速晶化的金屬元素鎳的溶液之后，非晶半導(dǎo)體層受到脫
氫處理(在500。C下進行一小時)和熱晶化處理(在550。C下進行四小 時)，從而形成了結(jié)晶半導(dǎo)體層。然后根據(jù)需要對結(jié)晶半導(dǎo)體層進行 激光輻照，并使用光刻法圖案化為所需形狀，從而形成了結(jié)晶半導(dǎo)體 層706到710。如果用激光晶化法形成結(jié)晶半導(dǎo)體層706到710,可以 使用連續(xù)波固體或氣體激光器或者脈沖固體或氣體激光器。氣體激光 器包括準(zhǔn)分子激光器、YAG激光器、YV04激光器、YLF激光器、YA103 激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、Ti:藍寶石激光器等。固體激光 器包括使用諸如摻入了 Cr、 Nd、 Er、 Ho、 Ce、 Co、 Ti或Tm的YAG、 YV04、 YLF和YAlOs之類的晶體的激光器。
使用加速晶化的金屬元素進行非晶半導(dǎo)體層的晶化的優(yōu)點在于 晶化可以以短時間在低溫下實現(xiàn)，而晶體也為同向排列。另一方面， 其缺點在于，由于金屬元素殘留在結(jié)晶半導(dǎo)體層上，使得截止電流增 加以及特性發(fā)生變化。因此優(yōu)選在結(jié)晶半導(dǎo)體層上形成非晶半導(dǎo)體層 作為吸雜位置。作為吸雜位置的非晶半導(dǎo)體層需要含有雜質(zhì)元素諸如 磷和氬；因此優(yōu)選通過濺射來形成以含有高濃度的氬。然后，金屬元 素就通過熱處理(諸如RTA和使用退火爐的熱退火)在非晶半導(dǎo)體 層中擴散，再去除含有金屬元素的非晶半導(dǎo)體層。其結(jié)果，結(jié)晶半導(dǎo) 體層中的金屬元素含量會減少或者被去除。
接下來，形成柵絕緣層705以覆蓋結(jié)晶半導(dǎo)體層706到710。柵 絕緣層705是通過等離子CVD或者'減射、使用硅的氧化物或硅的氮 化物形成的單層或者疊層。特別地，是使用含氧化硅的層、含氧氮化 硅的層或者含氮氣化硅的層來形成的單層或者疊層。
接下來，在柵絕緣層705上層積底部導(dǎo)電層和頂部導(dǎo)電層。通過 等離子CVD或者濺射形成厚度為20到100nm的底部導(dǎo)電層。通過等 離子CVD或者濺射形成厚度為100到400nm的頂部導(dǎo)電層。形成底 部導(dǎo)電層和頂部導(dǎo)電層的元素選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、 鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈮(Nb)等元素、或 者主要含任何上述元素的合金材料或者化合物材料。另外，底部導(dǎo)電 層和頂部導(dǎo)電層也可以由以摻了諸如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的
半導(dǎo)電材料形成。通過組合氮化鉭(TaN )和鴒(W )、氮化鴒(WN) 和鎢、氮化鉬(MoN)和鉬(Mo)等形成底部導(dǎo)電層和頂部導(dǎo)電層。 在用具有高耐熱性的鎢或氮化鉭形成底部導(dǎo)電層和頂部導(dǎo)電層之后， 可以對底部導(dǎo)電層和頂部導(dǎo)電層進行用于熱激活的熱處理。如果采用 三層結(jié)構(gòu)替換雙層結(jié)構(gòu)，可以層積鉬層、鋁層和鉬層。
接下來，通過光刻法形成由抗蝕劑制成的掩模(抗蝕劑掩模)， 并對底部半導(dǎo)體和頂部半導(dǎo)體進行刻蝕以形成柵電極和柵布線，據(jù)此 形成用作柵電極的導(dǎo)電層716到725 (也簡稱為柵電極層)。這時， 底部導(dǎo)電層和頂部導(dǎo)電層之間刻蝕速度的差異使得形狀尤其是每個導(dǎo) 電層的錐角的形狀不同。
優(yōu)選減小柵電極的寬度以改善薄膜晶體管的性能。此時，用來圖 案化柵電極的抗蝕劑掩模等可以通過氧等離子體等進行刻蝕，從而將 柵極圖案化。
接下來，通過光刻法形成抗蝕劑掩模，并通過離子摻雜或離子注 入將具有N型導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素低濃度地加入到結(jié)晶半導(dǎo)體層706 和708到710中，從而形成了 N型雜質(zhì)區(qū)711和713到715以及溝道 形成區(qū)780及782到784。作為具有N型導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素，可以 使用諸如磷(P)和砷(As)之類的元素周期表第15組的元素。
通過光刻法形成抗蝕劑掩模，并將具有P型導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素 加入結(jié)晶半導(dǎo)體層707中，從而形成P型雜質(zhì)區(qū)712和溝道成形區(qū)781 。 可用諸如硼(B)作為具有P型導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素。
形成絕緣層來覆蓋柵絕緣層705和導(dǎo)電層716到725。絕緣層可 以為通過等離子CVD或者濺射、使用諸如硅、硅的氧化物和硅的氮 化物這樣的無機材料或諸如有機樹脂這樣的有機材料形成的單層或疊 層。然后通過主要在垂直方向進行的各向異性刻蝕來選擇性地刻蝕絕 緣層，從而以與導(dǎo)電層716到725的側(cè)面相接觸的方式形成絕緣層(也 被稱為側(cè)壁)739到743 (圖9C )。在形成絕緣層739到743的同時， 刻蝕柵絕緣層705以形成絕緣層734到738。絕緣層739到743在后 面被用作用于形成LDD (輕摻雜漏極)區(qū)的摻雜的掩模。
接下來，以通過光刻法形成的抗蝕劑掩模和絕緣層739到743作 為掩模,將賦予N型導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素加入結(jié)晶半導(dǎo)體層706及708 到710中，從而形成第一 N型雜質(zhì)區(qū)(也稱為LDD區(qū))727、 729、 731及733和第二 N型雜質(zhì)區(qū)(也稱為源區(qū)和漏區(qū))726、 728、 730 和732。第一 N型雜質(zhì)區(qū)所含的雜質(zhì)元素的濃度比第二 N型雜質(zhì)區(qū)的 雜質(zhì)元素的濃度低。通過上述步驟，完成了 N型薄膜晶體管744和746 到748以及P型薄膜晶體管745。
注意，LDD區(qū)可以由下述兩種方法的任何一種形成對具有兩 層或更多層結(jié)構(gòu)的柵電極進行各向異性刻蝕，并使用構(gòu)成柵電極的下 層導(dǎo)電層作為掩模來摻雜半導(dǎo)體層；或者以側(cè)壁絕緣層作為掩模。采 用前一種方法形成的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)為丄DD區(qū)與柵電極交迭并且 兩者中間隔著柵絕緣薄膜。因為這個結(jié)構(gòu)利用了柵極的各向異性刻蝕， 所以不易控制LDD區(qū)的寬度，并且如果刻蝕過程執(zhí)行不好那么在有 些情況下無法形成LDD區(qū)。而后一種以側(cè)壁絕緣層作為掩模的方法 其優(yōu)點在于可以確實地形成LDD區(qū)并且與前一種方法相比更容易控 制LDD區(qū)的寬度。
接下來，形成單層或疊層結(jié)構(gòu)的絕緣層來覆蓋薄膜晶體管744到 748 (圖10A)。覆蓋薄膜晶體管744到748的絕緣層是通過SOG或 使用諸如硅的氧化物和硅的氮化物之類的無機材料、諸如聚酰亞胺、 聚酰胺、苯并環(huán)丁烯、丙烯酸、環(huán)氧、以及硅氧烷之類的有機材料的 液滴釋放法形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。硅氧烷包括由硅和氧的鍵組成的 骨架，其中包括作為取代基的至少含有氫(諸如烷基或者芳香烴)的 有機基團。另外，也可以包括氟基團(fluoro group )作為取代基。此 外，還可以使用氟基團和至少含有氫的有機基團作為取代基。例如， 如果覆蓋薄膜晶體管744到748的絕緣層為3層結(jié)構(gòu)，可以使用含氧 化硅的層作為第一絕緣層749，形成含樹脂的層作為第二絕緣層750， 以及形成含氮化硅的層作為第三絕緣層751。
在形成絕緣層749到751之前，或在形成絕緣層749到751中的 一層或者幾層之后，可以執(zhí)行熱處理以恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶性、激活
加入半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素、以及將半導(dǎo)體層氫化?？梢圆捎脽嵬嘶?、
激光退火、RTA等作為熱處理。
接下來，使用光刻法對絕緣層749到751進行刻蝕，從而形成接 觸孔以暴露N型雜質(zhì)區(qū)726和728到732以及P型雜質(zhì)區(qū)712。然后 形成導(dǎo)電層以填充接觸孔，并且形成作為源極布線和漏極布線的導(dǎo)電 層752到761。
導(dǎo)電層752到761是通過等離子CVD或者濺射法、使用選自鈦 (Ti)、鋁(Al)及鈮(Nb)的元素、或者主要含這些元素的合金材 料或化合物材料形成的單層或疊層結(jié)構(gòu)。主要含鋁的合金材料相當(dāng)于 例如主要含鋁并且含鎳的材料、或者主要含鋁并且含鎳以及碳和/或硅 的合金材料。導(dǎo)電層752到761可以釆用疊層結(jié)構(gòu)，例如阻擋層、鋁 硅(A1-Si)層以及阻擋層的結(jié)構(gòu)；或者阻擋層、硅鋁層、氮化鈦(TiN) 層以及阻擋層的結(jié)構(gòu)。阻擋層相當(dāng)于含鈦、鈦的氮化物、鉬、或鉬的 氮化物的薄膜。鋁和鋁硅適合作為導(dǎo)電層752到761的材料，因為它 們電阻值低并且便宜。如果阻擋層設(shè)置為頂層和底層，可以防止鋁或 者鋁硅產(chǎn)生小丘。另外，如果用髙還原能力的鈦形成阻擋層，可以將
i半導(dǎo)體層之間的良好接觸。， ' 、, 一
然后，形成絕緣層762來覆蓋導(dǎo)電層752到761 (圖10B )。絕 緣層762是通過SOG或液滴釋放法、使用無機材料或有機材料形成 的單層或疊層。絕緣層762優(yōu)選形成厚度為0.75到3jun。
通過光刻法對絕緣層762進行刻蝕，從而形成接觸孔以暴露導(dǎo)電 層757、 759和761。然后形成導(dǎo)電層以填充接觸孔。導(dǎo)電層是通過等 離子CVD或者濺射、使用導(dǎo)電材料形成的。接著，導(dǎo)電層被圖案化 以形成導(dǎo)電層763到765。注意，導(dǎo)電層763到765相當(dāng)于存儲元件 中的一對導(dǎo)電層之中的第一導(dǎo)電層302。因此，導(dǎo)電層763到765優(yōu) 選為用鈦或主要含鈦的合金材料或化合物材料形成的單層或者疊層。 因為鈦的電阻值低，所以可以減小存儲元件的尺寸從而獲得高集成度。 另外，形成導(dǎo)電層763到765的刻蝕步驟優(yōu)選通過濕法刻蝕以不至于
損傷底層上的薄膜晶體管744到748，而氟化氫(HF)或者過氧化氫 氨水混合物可以被用來作為刻蝕劑。
形成絕緣層766來覆蓋導(dǎo)電層763到765。絕緣層766是通過SOG 或液滴釋放法、使用無機材料或有機材料形成的。絕緣層766優(yōu)選形 成厚度為0.75到3jim。然后通過光刻法對絕緣層766進行刻蝕，從而 形成接觸孔767到769以暴露導(dǎo)電層763到765。
形成與導(dǎo)電層765相接觸的作為天線的導(dǎo)電層786 (圖11A)。 導(dǎo)電層786是通過等離子CVD、濺射、印刷或液滴釋放法、使用導(dǎo)電 材料形成的。導(dǎo)電層786優(yōu)選為選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、 銅(Cu)中的元素、或者主要含這些元素的合金材料或化合物材料形 成的單層或者疊層。確切地說，通過絲網(wǎng)印刷形成含銀的骨然后在50 到350'C的溫度下進行熱處理而獲得導(dǎo)電層786。作為選擇，也可以通 過濺射形成鋁層然后將鋁層圖案化而獲得導(dǎo)電層786。優(yōu)選通過濕法 刻蝕將鋁層圖案化，然后在200到300'C溫度下進行熱處理。
如果天線是在另一襯底上形成的并在之后才進行附著，那么就形 成用于連接天線的布線而非形成天線.
接下來，與導(dǎo)電層763和764相接觸地形成有機化合物層303(圖 11B)。有機化合物層303通過液滴釋放法、汽相沉積法等方法形成。 然后與有機化合物層303相接觸地形成笫二導(dǎo)電層304。第二導(dǎo)電層 304通過濺射、汽相沉積法等方法形成。
每個存儲元件208相當(dāng)于笫一導(dǎo)電層763和764、有機化合物層 303及笫二導(dǎo)電層304的層積結(jié)構(gòu)。在相鄰的存儲元件208之間設(shè)有 絕緣層305。存儲元件208的有機化合物層303由具有受光照、加熱 或電效應(yīng)改變電阻值的有機化合物材料構(gòu)成。
在電阻值受光照、加熱或電效應(yīng)改變的有機化合物材料中，具有 高空穴傳輸性質(zhì)的有機化合物材料例如包括芳香胺化合物(具有苯環(huán) 與氮的鍵)、酞菁染料(phthalocyanine;縮寫H2Pc)、以及諸如酞 華銅(縮寫CuPc)和酞胥氧釩(縮寫VOPc)之類的酞等化合物。芳 香胺化合物為例如，4，4，-二[N-(l-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫
a畫NPD) 、 4，4，-二[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畫(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基-三苯胺(縮寫MTDATA)、或4，4，-二 (N-(4-(N,N-二間甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)聯(lián)苯(縮寫DNTPD )。
在電阻值受光照、加熱或電效應(yīng)改變的有機化合物材料中，具有 高電子傳輸性質(zhì)的有機化合物材料例如包括具有喹啉(quinoline)骨架 或者苯并喹啉(benzoquinoline)骨架的金屬絡(luò)合物，諸如三(8-羥基喹啉) 鋁(縮寫Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫Almq3) 、 二(10-羥基苯并W-羥基喹啉)鈹(縮寫B(tài)eBq2)、以及二(2-甲基-8-羥基喹 啉)-4-苯基酚氧-鋁(縮寫B(tài)Alq)。此外，也可以使用具有噁唑配位體 (oxazolo ligand)或者漆喳配位體(thiazole ligand)的金屬絡(luò)合物，諸如 二[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑鋅(縮寫Zn(BOX)2)和二[2-(2-羥基苯基) 苯并噻唑鋅(縮寫Zn(BTZ)2)。除了金屬絡(luò)合物之外，也可以使用 其他化合物，諸如2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-l，3，4-噁二唑(縮寫 PBD ) 、 1，3-二[5-(對叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基1苯(縮寫OXD-7 )、 3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-l，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)、向紅菲咯啉(縮寫B(tài)Phen)、浴銅靈(縮寫B(tài)CP)。
其他用于有機化合物層303的有機化合物例如包括，4-二氛亞甲 基-2-甲基-6-(l，l，7，7-四曱基久洛尼定基-9-烯基)-4H-吡喃(縮寫 DCJT) ; 4-二氛亞曱基-2-叔丁基-6-(l，l，7，7-四甲基久洛尼定基-9-烯 基)-4H國吡喃；periflanthene; 2，5-二氛-1，4-二(10-甲氧基-1，1，7，7誦四甲 基久洛尼定基-9-烯基)苯；N，N，-二甲基喹吖啶酮(縮寫DMQd);香 豆素6;香豆素545T;三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫Alq3 ) ; 9，9，-雙蒽基； 9，10-二苯蒽(縮寫DPA ); 9，10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA);以及2，5，8，11-四叔丁基二萘嵌苯(縮寫TBP)。在形成擴散了前面提到的發(fā)光材料 的層的情況下，將要作為基底材料的材料包括蒽衍生物，例如9，10-二(2-萘基)-2-叔丁基蒽(縮寫t-BuDNA);咔唑衍生物，例如4，4，-二 (N-呼唑基)聯(lián)苯(縮寫CBP);以及金屬絡(luò)合物，例如二2-(2-羥基苯
基)吡啶l鋅(縮寫Znpp2)和二[2-(2-羥基苯基)苯并噁唑I鋅(縮寫 ZnBOX)。另外，也可以使用三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫Alq3) 、 9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫DNA)、 二(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-苯基酚氧-鋁(縮 寫B(tài)Alq)等。
此外，例如摻雜了通過吸收光產(chǎn)生酸的化合物(光產(chǎn)酸劑)的共 軛聚合物也可用作有機化合物層303的材料。聚乙炔、聚亞苯基亞乙 烯基、聚噻吩、聚苯胺、聚亞苯基亞乙炔基等可以用作共軛聚合物。 芳基锍鹽、芳基碘錄鹽、o-硝基節(jié)基曱苯磺酸鹽(o-nitrobenzyl tosylate)、芳基橫酸對硝基節(jié)酉旨(aryl sulfonic acid p-nitrobenzyl ester)、 橫?；揭彝?sulfonyl acetophenone) 、 Fe-丙二烯絡(luò)合PF6鹽 (Fe-allene complex PF6 salts)等可以用作光產(chǎn)酸劑。
有機化合物層303也可以由混合了金屬氧化物、金屬氮化物等的 層形成，或由上述層的疊層形成。優(yōu)選使用屬于元素周期表第4到12 組的金屬的氧化物。例如優(yōu)選使用氣化釩、氧化鉬、氣化錸、氣化鎢、 氧化釕、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿、或氧化鉭。
當(dāng)使用含有機化合物和金屬氧化物的混合物的層或其疊層的時 候，可以抑制有機化合物層的晶化并且可以形成較厚的有機化合物層 而不增大電阻。因而即使當(dāng)襯底表面由于塵埃、污垢等變得不平坦的 時候，這種不平坦也不會有太大影響，因為有機化合物層的厚度增加 了。其結(jié)果就是可以防止由于不平坦的表面帶來的諸如短路這樣的缺 陷。另外，存儲元件厚度的增加可以允許在將有機存儲器安裝到柔性 襯底上的同時保持對諸如彎曲這樣的物理應(yīng)力的抵抗性。
以上描述的有機化合物僅為例子，本發(fā)明并不只限于這些。有機 化合物層303可以是上述有機化合物的單層結(jié)構(gòu)或是任意上述有機化 合物的疊層結(jié)構(gòu)。
第二導(dǎo)電層304如下所述。如圖4所示，第二導(dǎo)電層304為線條 形狀。第二導(dǎo)電層304與天線形成于同一表面或者形成于與天線所在 表面平行的表面上。因此，如果第二導(dǎo)電層304形成于一個大的表面 上，就會產(chǎn)生由讀出器/寫入器發(fā)射出的電磁波引起的渦流電流并吸收
電磁波，從而阻礙無線通信。而如果第二導(dǎo)電層304形成為線條形狀， 就能防止渦流電流的產(chǎn)生并且減少對電磁波的吸收。這樣就不會阻礙 半導(dǎo)體器件的無線通信從而延長通信距離。
如果通過光學(xué)效應(yīng)將數(shù)據(jù)寫入存儲元件中，第一導(dǎo)電層763和 764或/和第二導(dǎo)電層304是透光的。例如，如果光由圖11B箭頭A所 示方向發(fā)射，至少第二導(dǎo)電層304必須是透光的，為了得到透光的導(dǎo) 電層，使用透光的導(dǎo)電材料或者薄到足以透光的非透光的導(dǎo)電材料。 透光的導(dǎo)電材料例如包括氧化錫銦(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化 鋅銦(IZO)、摻鎵的氧化鋅(GZO)以及其他透光的氧化物導(dǎo)電材 料；然而本發(fā)明并不只限于這些。作為選擇，也可以使用含氧化硅的 氧化鋅、含氧化硅的氧化錫銦(ITSO)、或者通過使用混合了 2到 20w。/。的氧化鋅(ZnO)的ITSO的靶所得到的材料。非透光的導(dǎo)電材 料包括含有TiN、 ZrN、 Ti、 W、 M、 Pt、 Cr、 Ag和Al中的一種
或多種的單層膜；包括氮化鈦膜和主要含鋁的膜的雙層膜；包括氮化
鈦膜、主要含鋁的膜、和氮化鈦膜的三層膜等。
因為有機化合物通常具有低耐熱性，所以有機化合物層3(B在上 述作為天線的導(dǎo)電層786形成之后再形成。然而如果本發(fā)明的半導(dǎo)體 器件使用高耐熱性的有機化合物，那么作為天線的導(dǎo)電層786可以在 有機化合物層303形成之后再形成。
接下來，利用SOG法或液滴釋放法形成作為保護層的絕緣層772 來覆蓋存儲元件208和作為天線的導(dǎo)電層786。絕緣層772由諸如 DLC(類金剛石碳)的碳、氮化硅、氮氧化珪、或有機材料形成，優(yōu)選 由環(huán)氧樹月旨形成。
通過光刻法刻蝕絕緣層以暴露分離層503，從而形成開口 773和
774 (圖12A )。
向開口 773和774中注入刻蝕劑以去除分離層503 (圖12B)。 含有氟化卣素或卣素互化物的氣體或溶液可以用作刻蝕劑。例如三氟 化氯(C1F3)被用作含氟化囟素的氣體。這樣，薄膜集成電路791從 襯底502上分離。注意，薄膜集成電路791由薄膜晶體管744到748、
存儲元件208和作為天線的導(dǎo)電層786組成。分離層503不需要完全 去除，而可以部分地保留。據(jù)此可以縮短制造時間，并且也可以防止 薄膜集成電路791被輕易去除。
從薄膜集成電路791上分離的襯底502可以被重復(fù)利用以降低成 本。絕緣層772防止薄膜集成電路791在去除分離層503后被分離。 這是因為薄膜晶體管791小而輕，由于不緊緊地附著在襯底502上所 以容易在去除分離層503之后被分離。然而，通過在薄膜集成電路791 上形成絕緣層772可以增加薄膜集成電路791的重量，從而可以防止 其從襯底502上分離。薄膜集成電路791自身薄而輕；然而通過形成 絕緣層772，薄膜集成電路791不會被巻曲，并能具有一定的強度。
接下來，將薄膜集成電路791的一個表面附著到第一基底776上 并完全從襯底502上分離(圖3)。然后將薄膜集成電路791的另一 表面附著到第二基底775上，并通過熱處理或/和加壓處理用第一基底 776和第二基底775將薄膜集成電路791密封起來。第一基底776和 第二基底775可以是由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、聚氯乙烯 等構(gòu)成的膜、纖維材料的紙、或由基底膜(聚酯、聚酰胺、無機汽相 沉積膜、紙等)和粘合性的合成樹脂膜(丙烯酸合成樹脂、環(huán)氧合成 樹脂等)構(gòu)成的疊層膜?？梢酝ㄟ^熱壓接合對加工對象進行熱處理和 加壓處理來獲得上述膜。在熱處理和加壓處理的執(zhí)行中，通過加壓來 附著設(shè)在膜的最外表面上的粘合層或設(shè)在膜的最外表面上的經(jīng)熱處理 融化的層(非粘合層)。粘合層可以設(shè)在第一基底776和第二基底775 的表面上，也可以不設(shè)置。粘合層相當(dāng)于具有含熱固化樹脂、紫外線 固化樹脂或環(huán)氧樹脂的粘合劑、或諸如樹脂添加劑的粘合劑的層。
通過上述步驟，完成了具有柔性的半導(dǎo)體器件，
當(dāng)形成于襯底502上的半導(dǎo)體器件被原樣地使用時，并不需要上 述分離工藝即形成開口 773和774及之后的步驟。
當(dāng)形成用于連接形成于另一個襯底上的天線的布線時，布線需要 暴露在最外表面上。
在本實施方式中，晶體管2是使用薄膜材料作為有源層的薄膜晶體管，然而本發(fā)明并不只限于此。薄膜晶體管的柵電極可以形成于半 導(dǎo)體膜之上或之下。
如上所述，有機存儲器具有有機化合物層夾在一對導(dǎo)電層中間的 簡單結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能使用便宜的材料例如玻璃襯 底和柔性襯底形成。因此本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能夠通過簡單的步驟以 低廉的代價被制造。
此外，可以通過采用一種所謂多模式技術(shù)(multiple pattern technology)、即在一個大型襯底上形成多個半導(dǎo)體器件之后進行劃 分以完成上述多個半導(dǎo)體器件，從而以低廉的成本實現(xiàn)本發(fā)明的半導(dǎo) 體器件。在這種情況下，玻璃襯底、柔性村底等可被用作大型襯底。 這樣的玻璃襯底、柔性襯底等相對于圓形硅襯底而言對其大小和形狀 沒有限制。因而能提高半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率并能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。其 結(jié)果，可以期望半導(dǎo)體器件的成本降低，并以極低的單價來提供。
該實施方式能與前述實施方式結(jié)合使用。
實施方式3
說明了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中有機存儲器的公共電極形成為線 條形狀及其制造步驟的示例。這里的線條形狀是指第二邊遠長于第一 邊的矩形、具有長軸的橢圓形、或其他類似的長形狀。電連接公共電 極以對所有存儲元件的一個端子施加同一電位。因此，以圖5A到5D
中所示為例，上迷矩形或橢圃形優(yōu)選形成為線條形狀所包括的梳狀圖 案。然而線條形狀并不只限于這里所舉的例子，任何能減少渦流電流 引起的電磁波吸收的形狀都可以被采用。此外，公共電極401僅需要 具有能減少渦流電流引起的電磁波吸收的形狀即可，并不需要以高加 工精度來形成。
圖5A到5D顯示了從圖3中的箭頭A方向觀察的襯底。圖5A 顯示了形成為梳狀圖案的公共電極。圖5B顯示了由多個線條形狀組 成并通過接觸孔電連接的公共電極。圖5C顯示了具有通過將多個細 長矩形連起來而構(gòu)成的凹凸形狀的公共電極。矩形的長邊與譯碼器
203平行。圖5D顯示一個梯狀的公共電極。如上所述，具有線條形狀 的公共電極401可以是各種形狀。
公共電極可以通過各種步驟形成。
例如，公共電極401在沉積于襯底306上時可以形成為線條形狀。 具有形成為公共電極形狀的孔的金屬板從圖3的箭頭A方向靠近襯底 306，再沉積導(dǎo)電材料以形成所需的公共電極的形狀。在本說明中，金 屬板被稱為金屬掩模。
當(dāng)公共電極使用金屬掩模形成線條形狀時，其形成的精度比通過 光刻法或其他類似方法形成的精度低。然而，這個精度足以保證獲得 不會阻礙無線通信的無線標(biāo)簽的公共電極。例如，使用金屬掩模形成 的公共電極的線寬為10nm或更小，優(yōu)選為2到4jim。
當(dāng)使用金屬掩模時，能減少公共電極的制造步驟并且比使用光刻 法更易于制造公共電極。另外，使用金屬掩模的優(yōu)點在于巳經(jīng)形成于 襯底之上的其它層的特性不會受到不利影響。當(dāng)然公共電極也可以通 過光刻法形成為線條形狀。
如圖5B中所示，可以在用于形成公共電極的層和下層導(dǎo)電層之 間設(shè)置接觸孔501,而公共電極可以電連接到下層導(dǎo)電層。當(dāng)公共電 極形成為線條形狀時線的延伸方向并不只限于圖5A到5D中的例子所 示那樣。
另外，也可以通過液滴釋放法形成公共電極。液滴釋放法是通用 術(shù)語，指通過釋放液滴來形成圖案，其包括噴墨印刷法和劑量分配器 法。
當(dāng)采用液滴釋放法的時候，公共電極可以形成為圖5C中所示的 線條形狀。當(dāng)采用液滴釋放法時形成公共電極的加工精度更低；然而 這個精度足以保證獲得不會阻礙無線通信的無線標(biāo)簽的公共電極。另 外，液滴釋放法易于實施。例如通過液滴釋放法形成的公共電極的線 寬為40nm或更小，優(yōu)選為10到20nm。
液滴釋放法的優(yōu)點在于公共電極的制造只用少數(shù)步驟并且能減 少材料浪費。
前面提到的公共電極制造步驟僅僅是例子，本發(fā)明并不只限于這些。
該實施方式可以與任意上述實施方式結(jié)合實行。 實施例1
在本實施例中，描述了組成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的天線的制造步。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件能夠無線地讀寫數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通常通過如下三
種系統(tǒng)進行發(fā)送/接收電磁耦合系統(tǒng)，其中一對線團相互對置而數(shù)據(jù) 通過互感進行通信；電磁感應(yīng)系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)通過感應(yīng)場進行通信； 或電磁波系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)通過電磁波進行通信。本發(fā)明可采用這三種 系統(tǒng)中的任意一種。
用于發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的天線可以用各種方式安裝。例如，天線102 可以與組成電源電路103、時鐘產(chǎn)生電路104、調(diào)制/解調(diào)電路105、控 制電路106、接口 (IF)電路107以及存儲器108的多個元件安裝到 同一襯底上。在本說明書中，這些多個元件被稱為元件組。
如果天線102如圖6A所示與元件組601形成于同一襯底上而其 橫截面圖如圖6C所示，那么作為天線的導(dǎo)電層102可以與存儲元件 的第二導(dǎo)電層304形成于同一層上。
然而本發(fā)明并不只限于上述結(jié)構(gòu)，天線102也可以與存儲元件的 第一導(dǎo)電層302形成于同一層上，用于連接天線的布線110附著在天 線102上。另外，天線102也可以形成在覆蓋元件組601的絕緣膜上。
天線也可以如圖6B所示用其他方法形成而其橫截面如圖6D所 示，其中在半導(dǎo)體器件中設(shè)置用于連接天線的布線110，而與元件組 601分離的天線102電連接到布線110。
如果天線102形成于另一襯底602上并被電連接，那么用于連接 天線102的布線110設(shè)置在襯底306上。例如，用于電連接天線的布 線110與第二導(dǎo)電層304設(shè)在同一層上，用于連接天線的布線110附 著在天線102上。使用各向異性導(dǎo)電膜603等進行附著；然而本發(fā)明 并不只限于此。
樹脂604可以用來附著連接包含元件組601的襯底306和包含天 線102的襯底602,并填充兩者間的空間。
另外，天線102也可以通過使用含有金、銀、銅等的納米顆粒的 導(dǎo)電骨的液滴釋放法形成于襯底602上。液滴釋放法是通用術(shù)語，指 通過釋放液滴來形成圖案，其包括噴墨印刷法和劑量分配器法，其優(yōu) 點在于能提高材料的使用效率。
作為另一種方法，天線102可以通過絲網(wǎng)印刷、鍍敷、或使用光 刻法將沉積于襯底上的導(dǎo)電層圖案化來形成。天線102的制造方法根 據(jù)其形狀來適當(dāng)?shù)剡x擇，取決于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或半導(dǎo)體器件的應(yīng)用。 上述天線的制造方法僅僅是例子，本發(fā)明并不只限于這些。
天線形成在平坦表面上，使用讀出器/寫入器的無線通信會受到 與具有天線的表面平行的金屬表面或高導(dǎo)電性襯底表面的影響。這是 因為高導(dǎo)電性襯底吸收讀出器/寫入器發(fā)射的電磁波。因此，元件組601 和天線102優(yōu)選形成于絕緣襯底上諸如玻璃襯底和柔性村底而非金屬 襯底或半導(dǎo)體襯底。
另外，第二導(dǎo)電層304即公共電極形成為線條形狀，這樣可以抑 制對讀出器/寫入器發(fā)射電磁波的吸收從而能實現(xiàn)長通信距離。因此， 本發(fā)明能實現(xiàn)具有長通信距離的半導(dǎo)體器件。
該實施例能與任意上述實施方式結(jié)合實行。
實施例2
本實施例描述的是組成本發(fā)明半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體元件的制造 步驟的示例。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件101的元件組601由許多半導(dǎo)體元件諸如晶 體管和電容組成。
非晶半導(dǎo)體、微晶半導(dǎo)體、多晶半導(dǎo)體和有機半導(dǎo)體中的任意一
種都可被用作電路中的半導(dǎo)體元件的有源層。為了獲得改善了性能的 半導(dǎo)體元件，優(yōu)選使用金屬元素作為催化劑或者通過激光輻照對有源 層進行晶化。另外，也可以通過使用SiH4氣和F2氣、或SiH4氣和H2
氣(Ar氣)的等離子CVD來形成作為有源層的半導(dǎo)體層，或者可以 對如此得到的半導(dǎo)體層進行激光輻照。
電路中的半導(dǎo)體元件也可以使用在200到600。C (優(yōu)選為350到 500。C)的溫度下晶化的結(jié)晶半導(dǎo)體層(低溫多晶硅層)，或在大于或 等于600'C的溫度下晶化的結(jié)晶半導(dǎo)體層(高溫多晶硅層)作為有源 層。當(dāng)要在襯底上形成高溫多晶硅層，優(yōu)選使用石英襯底因為玻璃襯
底不耐高溫o
電路中的半導(dǎo)體元件的有源層(特別是溝道形成區(qū))中可加入濃
度為1><1019到lxl0"原子/cm3、優(yōu)選為lxl(T到5xl0"原子/cm3的氫 或卣族元素。因此，有源層中就很難發(fā)生裂紋并且可以得到幾乎沒有 缺陷的有源層。
優(yōu)選形成組成電路中的半導(dǎo)體元件的有源層的晶體以使得晶界 與栽流子的流向(溝道長度方向)平行地延伸。這樣的有源層可以通 過連續(xù)波激光(縮寫CWLC)或在大于或等于lOMHz、優(yōu)選60到 lOOMHz的頻率下工作的脈沖激光的照射來形成。
電路中的半導(dǎo)體元件的有源層的厚度為20到200nm，優(yōu)選為40 到170nm，更加優(yōu)選為50到150nm。這樣有源層中就很難發(fā)生裂紋。
電路中的晶體管優(yōu)選具有小于或等于0.35V/dec (更加優(yōu)選0.09 到0.25V/dec)的S值(亞閾值)和大于等于10cm2/Vs的遷移率。當(dāng) 使用連續(xù)波激光或頻率大于或等于lOMHz的脈沖激光輻照來形成有 源層的時候可以獲得這樣的特性。
此外，在使用九級反相器的環(huán)形振蕩器(電壓3到5V)的水平 下，電路中的晶體管的頻率優(yōu)選大于或等于lMHz,優(yōu)選大于等于 lOMHz。作為選擇，每個門的頻率大于等于100 kHz,優(yōu)選大于等于 lMHz。
因為本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以被人手觸摸，所以優(yōu)選設(shè)置保護層 以保護半導(dǎo)體器件不受手汗等中含有的以鈉(Na)為代表的堿金屬的 污染。保護層優(yōu)選覆蓋電路中的半導(dǎo)體元件或者整個電路。其結(jié)果， 使半導(dǎo)體器件免于受到污染并且增加了可靠性。
保護層的材料可以使用無機材料，諸如氮化鋁、氧化鋁、氮化硅、 氮氧化硅、以及氧氮化硅。然而這些材料僅僅是例子，本發(fā)明并不只 限于這些。
組成電路的元件組可以形成于多個層中。如果元件組形成于多個 層中，使用層間絕緣薄膜。作為層間絕緣薄膜的材料，可以使用化合 物材料，包括諸如環(huán)氧樹脂和丙烯酸類樹脂的樹脂材料、諸如聚酰亞 胺樹脂的透光樹脂材料、諸如硅氧烷聚合物的由聚合得到的無機材料、 以及含水溶性均聚物和水溶性共聚物的材料。
硅氧烷由通過硅氧鍵形成的骨架所組成，其中包括至少含氫的有 機基團(諸如烷基或芳香烴)作為取代基。作為選擇，可以使用氟基 作為取代基。還可以選擇氟基和至少含氫的有機基團作為取代基。
如果電路具有多層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選使用低介電常數(shù)的材料作為層間絕 緣薄膜的材料以減小層與層之間的寄生電容。較小的寄生電容將使得 工作速度更高和功耗更低。
上述層間絕緣薄膜的材料僅僅是例子，本發(fā)明并不只限于這些。
讀出器/寫入器和由這些半導(dǎo)體元件組成的半導(dǎo)體器件之間的無 線通信會受到與具有天線的表面平行的金屬表面或高導(dǎo)電性村底表面 的影響。這是因為高導(dǎo)電性襯底吸收了讀出器/寫入器發(fā)射的電磁波。 因此元件組和天線優(yōu)選形成于諸如玻璃襯底和柔性襯底的絕緣襯底上 而非金屬襯底或半導(dǎo)體襯底。
另夕卜，本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的有機存儲器的公共電極形成為線條 形狀，這樣可以抑制對讀出器/寫入器發(fā)射電磁波的吸收從而能實現(xiàn)長 通信距離。因此本發(fā)明能實現(xiàn)包括具有長通信距離和高性能的半導(dǎo)體 元件的半導(dǎo)體器件。
該實施例能與任意上述實施方式結(jié)合實行。
實施例3
本實施例描述的是利用分離工藝的柔性半導(dǎo)體器件的制造步驟。 被分離的元件組601附著到柔性的保護層701,并且附著到柔性
的保護層702，在保護層702上形成有天線102等，據(jù)此實現(xiàn)了半導(dǎo) 體器件(閨7A)。注意，柔性的保護層的例子為柔性襯底。
圖7A所示的半導(dǎo)體器件包括柔性的保護層701、包括天線102 的柔性的保護層702、和通過分離工藝從襯底上分離的元件組601。形 成在保護層702上的天線102電連接到元件組601。盡管天線102在 所示結(jié)構(gòu)中僅形成于保護層702上，但是本發(fā)明并不只限于此結(jié)構(gòu)， 天線102也可以形成于保護層701上或者與元件組601形成于同一襯 底上。
當(dāng)在元件組601和保護層701之間以及元件組601和保護層702 之間形成由氮化硅等制成的膜時，可以保護元件組601使其免于受到 堿金屬等的污染。這樣就可以實現(xiàn)增強了可靠性的無線標(biāo)簽。
天線102優(yōu)選為銀、銅，或鍍有它們的其他金屬。元件組601通 過對各向異性的導(dǎo)電膜進行UV處理或者超聲波處理來連接到天線 102;然而本發(fā)明并不只限于這種方法而可以采用各種方法。
圖7B是圖7A的橫截面視圖。夾在保護層701和702之間的元 件組601的厚度優(yōu)選為小于或等于5nm，更優(yōu)選0.1到3nm。假設(shè)保 護層701和702的總厚度為d，保護層701和702的每個的厚度優(yōu)選 為(d/2)士30nm,更優(yōu)選為(d/2)土10nm。元件組601的面積小于等于5mm 見方(25mm2 )，優(yōu)選為0.3到4mm見方(0.09到16mm2)。
由有機樹脂材料形成的保護層701和702具有高抗彎曲性。與形 成在諸如硅襯底的單晶半導(dǎo)體襯底上相比，形成在玻璃襯底等上然后 利用分離工藝從襯底分離的元件組601具有更高的抗彎曲性。元件組 601可以與保護層701和702緊密附著而不留空隙；因此，得到的半 導(dǎo)體器件自身具有高彎曲抗性。這樣的夾在保護層701和702之間的
元件組601可以放置于物體的表面或內(nèi)部，或者結(jié)合入紙中。
根據(jù)具有柔性的半導(dǎo)體器件附著到具有彎曲表面的襯底上的情 況進行說明(圖7C)。圖7C顯示了構(gòu)成半導(dǎo)體器件的一個晶體管。 漏區(qū)703、柵電極506和源區(qū)704線性^^列，電流按此方向流動。電 流方向與襯底彎曲的弧相垂直。這種排列使得即使襯底彎曲成弧形，
也可以減小晶體管上的應(yīng)力的影響并且抑制晶體管特性的變化。
為了防止半導(dǎo)體元件諸如晶體管因應(yīng)力而凈皮損壞，半導(dǎo)體元件的
有源區(qū)(硅烏部分)優(yōu)選占有不超過襯底面積的50% (優(yōu)選為1到 30%)。未設(shè)置諸如晶體管的半導(dǎo)體元件的區(qū)域主要包括基底絕緣薄 膜材料、層間絕緣薄膜材料和布線材料。除了晶體管的有源區(qū)等部分 以外的區(qū)域優(yōu)選占有不少于襯底面積的60%。其結(jié)果，可以提供易于 彎曲并且高集成度的半導(dǎo)體器件。
如上所述，當(dāng)元件組601附著到柔性的保護層等時，可以提供小、 輕而堅固的半導(dǎo)體器件。另外，通過將元件組601附著到柔性襯底上 而獲得的半導(dǎo)體器件101可以被附著到除平坦表面之外的表面、諸如 彎曲的表面上，因此而能實現(xiàn)各種應(yīng)用。
例如屬于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件101的一種模式的無線標(biāo)簽?zāi)鼙痪o 密附著到諸如瓶子的彎曲表面上。另外因為襯底能被重復(fù)利用，所以 能提供廉價的半導(dǎo)體器件。
這樣形成的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件和讀出器/寫入器之間的無線通 信會受到與具有在平坦表面上的天線的表面平行的金屬表面或高導(dǎo)電 性襯底表面的影響。這是因為高導(dǎo)電性襯底吸收了讀出器/寫入器發(fā)射 的電磁波。因此元件組601和天線102優(yōu)選形成于諸如玻璃襯底和柔 性襯底之類的絕緣襯底上而非金屬襯底或半導(dǎo)體襯底。
另外，存儲元件的第二導(dǎo)電層304即公共電極形成線條形狀，這 樣可以抑制對讀出器/寫入器發(fā)射電磁波的吸收從而能實現(xiàn)長通信距 離。因此本發(fā)明能實現(xiàn)小、輕而且廉價、并具有作為附加價值的長通 信距離和柔性的半導(dǎo)體器件。
該實施例能與任意上述實施方式結(jié)合實行。
實施例4
在本實施例中，將具體描述本發(fā)明半導(dǎo)體器件的應(yīng)用。 本發(fā)明的半導(dǎo)體器件使用廣泛。例如屬于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件 101的一種模式的無線標(biāo)簽可以用在各種對象上，例如鈔票、硬幣、
證券、證件、無記名債券、包裝容器、書籍、記錄媒介、個人物品、 交通工具、食品、衣物、健康用品、家居用品、藥品以及電子裝置。
鈔票和硬幣包括市場流通的貨幣和在特殊領(lǐng)域內(nèi)流通的票據(jù)，例 如錢(現(xiàn)金代金券)、紀(jì)念硬幣等。證券包括支票、憑證、本票等。 證件包括駕駛執(zhí)照、居民證等。無記名債券包括郵票、米券、各種的 贈券等。包裝容器包括用于裝午餐盒的包裝紙、塑料瓶等。書籍包括
文件等。記錄媒介包括DVD軟件、錄像帶等。個人物品包括包、眼 鏡等。交通工具包括諸如自行車的輪式交通工具、船等。食品包括食 物、飲料等。衣物包括衣服、鞋子等。健康用品包括醫(yī)療設(shè)備、健康 器械等。家居用品包括家具、照明器材等。藥品包括藥、農(nóng)藥等。電 子裝置包括液晶顯示設(shè)備、EL顯示設(shè)備、電視機(電視接收機、薄 型電視接收機)、移動電話等。
當(dāng)無線標(biāo)簽安裝到鈔票、硬幣、證券、證件、無記名債券等上后， 可以防止偽造。當(dāng)無線標(biāo)簽安裝到包裝容器、書藉、記錄媒介、個人 物品、食品、家居用品、電子裝置等上后，檢查系統(tǒng)和租賃系統(tǒng)將運 行得更有效率。當(dāng)無線標(biāo)簽運用到到交通工具、健康用品和藥品等上 后，可以防止偽造和被盜，藥品則可以避免被不當(dāng)購買。無線標(biāo)簽可 以附在產(chǎn)品表面，或者嵌入到產(chǎn)品中。例如，無線標(biāo)簽?zāi)軌蛑踩霑?br> 的紙張內(nèi)部，或者包裝的有機樹脂內(nèi)部。
當(dāng)半導(dǎo)體器件像這樣用于產(chǎn)品管理和分配系統(tǒng)的時候，可以實現(xiàn)
高性能的系統(tǒng)。例如，如圖8A中所示，可以在含有顯示部分801的 便攜式終端的一側(cè)設(shè)置讀出器/寫入器802，而在產(chǎn)品803的一側(cè)設(shè)置 屬于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一種模式的半導(dǎo)體器件804。此時，當(dāng)半 導(dǎo)體器件804靠近讀出器/寫入器802的時候，顯示部分801就顯示產(chǎn) 品803的數(shù)據(jù)，例如成分、原產(chǎn)地、分配過程的記錄。
圖8B顯示了另外一個例子，包括半導(dǎo)體器件804的產(chǎn)品810被 放到傳送帶上而讀出器/寫入器設(shè)置在傳送帶旁邊。這樣產(chǎn)品810能被 方1更地檢測。
如果像圖8B中的檢測系統(tǒng)那樣半導(dǎo)體器件804和讀出器/寫入器
802之間的距離不固定，那么無線標(biāo)簽需要具有長通信距離。不受潮 濕影響的本發(fā)明的無線標(biāo)簽通過電磁感應(yīng)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，這樣本發(fā)明 就能實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)不被阻礙的、并且具有長通信距離的無線標(biāo)簽。 該實施例能與任意上述實施方式結(jié)合實行。
實施例5
在本實施例中，將根據(jù)圖2A、 2B以及圖13具體地說明通過電 效應(yīng)從一個存儲元件部分中讀出數(shù)據(jù)的操作。
圖13顯示了寫入數(shù)據(jù)"O"的存儲元件部分的電流-電壓特性951 ， 寫入數(shù)據(jù)"l"的存儲元件部分的電流-電壓特性952，和電阻211的電 流-電壓特性953。橫坐標(biāo)軸表示節(jié)點a的電壓。這里的電阻211是晶 體管。假設(shè)3V的電壓被施加到公共電極401和Vread之間作為讀出 數(shù)據(jù)時的工作電壓。
存儲元件部分的電流-電壓特性951和晶體管的電流-電壓特性 953的交叉點954表示含寫入數(shù)據(jù)"0，，的存儲元件部分的存儲單元的工 作點。此時節(jié)點a的電位是V2(V)。節(jié)點a的電位施加到讀出放大器 212上以與參考電壓Vref進行比較，從而將存儲單元中儲存的數(shù)據(jù)判 斷為"O"。
另一方面，寫入數(shù)據(jù)"l，，的存儲元件部分的電流-電壓特性952和 晶體管的電流-電壓特性953的交叉點955表示含寫入數(shù)據(jù)"l"的存儲 元件部分的存儲單元的工作點。此時節(jié)點a的電位是V1(V).然后如 圖2B中所示，節(jié)點a的電位施加到讀出放大器212上并與參考電壓 Vref進行比較，從而將存儲單元中儲存的數(shù)據(jù)判斷為"1"。
讀出放大器212的功能是比較節(jié)點a的電位高于還是低于Vref。 因此Vref的電位要滿足Vl<Vref<V2。
以這種方式，通過讀出根據(jù)存儲元件208的電阻值由電阻分壓所 決定的電位，可以容易地判斷存儲單元中存儲的數(shù)據(jù)。
在上述方法中，通過利用存儲元件208和電阻分割的電阻值的差 的電壓來讀出數(shù)據(jù)；然而也可以通過電流值來讀出存儲元件208中的數(shù)據(jù)。
因此，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)簡單，只需要簡單的操作來讀寫數(shù)據(jù)，并 且以低造價結(jié)合了有機存儲器。這種半導(dǎo)體器件可以充分滿足長距離 通信時的用戶需求。
無線通信距離會受到與具有天線的平坦表面平行的金屬表面或 高導(dǎo)電性襯底表面的影響。這是因為高導(dǎo)電性襯底吸收了讀出器/寫入 器發(fā)射的電磁波。
因此，本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的有機存儲器的公共電極形成為線條 形狀。當(dāng)高導(dǎo)電性的公共電極形成為線條形狀時，可以抑制對讀出器/ 寫入器發(fā)射電磁波的吸收從而實現(xiàn)長通信距離。因此本發(fā)明能實現(xiàn)包 括具有長通信距離并易于使用的半導(dǎo)體器件。
附圖標(biāo)"^i兌明
101:半導(dǎo)體器件 102:天線 103:電源電路104:時鐘產(chǎn)生電路 105:調(diào)制/解調(diào)電路 106:控制電路107:接口 (IF)電路107 108: 存儲器109:讀出器/寫入器 110:布線201:有機存儲器202:存 儲單元陣列 203:譯碼器204:選擇器205:讀/寫電路206:存儲 單元 207:晶體管 208:存儲元件 211:電阻211 212:讀出放大器 302:第一導(dǎo)電層 303:有機化合物層 304:第二導(dǎo)電層 305:絕緣 層 306:襯底 401: />共電極 501:接觸孔 502:保護層 503:分 離層 504:絕緣層 505:非晶半導(dǎo)體層 506:柵電極601:元件組 602:襯底603:各向異性導(dǎo)電膜604:樹脂 701:保護層702:保 護層703:漏電極704:源電極705:柵絕緣層706:結(jié)晶半導(dǎo)體 層707:結(jié)晶半導(dǎo)體層708:結(jié)晶半導(dǎo)體層709:結(jié)晶半導(dǎo)體層710: 結(jié)晶半導(dǎo)體層711: N型雜質(zhì)區(qū) 712: P型雜質(zhì)區(qū) 713: N型雜質(zhì)區(qū) 714: N型雜質(zhì)區(qū) 715: N型雜質(zhì)區(qū) 716:導(dǎo)電層 717:導(dǎo)電層 718: 導(dǎo)電層719:導(dǎo)電層720:導(dǎo)電層721:導(dǎo)電層722:導(dǎo)電層723: 導(dǎo)電層724:導(dǎo)電層725:導(dǎo)電層726: N型雜質(zhì)區(qū) 727: N型雜 質(zhì)區(qū) 728: N型雜質(zhì)區(qū) 729: N型雜質(zhì)區(qū) 730: N型雜質(zhì)區(qū) 731: N 型雜質(zhì)區(qū) 732: N型雜質(zhì)區(qū) 733: N型雜質(zhì)區(qū) 734:絕緣層 735: 絕緣層736:絕緣層737:絕緣層738:絕緣層739:絕緣層740: 絕緣層741:絕緣層742:絕緣層743:絕緣層744:薄膜晶體管 745:薄膜晶體管746:薄膜晶森管747:薄膜晶體管748:薄膜晶 體管 749:絕緣層 750:絕緣層 751:絕緣層 752:導(dǎo)電層 753:
導(dǎo)電層 754:導(dǎo)電層 755:導(dǎo)電層 756:導(dǎo)電層 757:導(dǎo)電層 759:
導(dǎo)電層 760:導(dǎo)電層 761:導(dǎo)電層 762:絕緣層 763:導(dǎo)電層 764: 導(dǎo)電層 765:導(dǎo)電層766:絕緣層 767:接觸孔768:接觸孔769:
接觸孔 772:絕緣層 773:開口 774:開口 775:第二基底 776:
第一基底780:溝道形成區(qū) 781:溝道形成區(qū) 782:溝道形成區(qū) 783:
溝道形成區(qū) 784:溝道形成區(qū) 785: P型雜質(zhì)區(qū) 786:導(dǎo)電層 791: 薄膜集成電路801:顯示部分802:讀出器/寫入器803:產(chǎn)品804: 半導(dǎo)體器件810:產(chǎn)品951:電流-電壓特性952:電流-電壓特性 953:電流-電壓特性954:交叉點 955:交叉點
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括具有包括多個存儲單元的存儲單元陣列的有機存儲器；和用來控制所述有機存儲器的控制電路，其中，所述多個存儲單元中的每個都包括晶體管和存儲元件，所述存儲元件包括第一導(dǎo)電層、有機化合物層、和第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層由每個屬于所述多個存儲單元之一的存儲元件所共用，并且形成為線條形狀。
2. —種半導(dǎo)體器件，包括具有包括多個存儲單元的存儲單元陣列的有機存儲器；用來控制所述有機存儲器的控制電路；和天線，其中，所述多個存儲單元中的每個都包括晶體管和存儲元件， 所述存儲元件包括笫一導(dǎo)電層、有機化合物層、和第二導(dǎo)電層， 所述第二導(dǎo)電層由每個屬于所述多個存儲單元之一的存儲元件 所共用，并且形成為線條形狀。
3. —種半導(dǎo)體器件，包括具有包括多個存儲單元的存儲單元陣列的有機存儲器；和用來控制所迷有機存儲器的控制電路，其中，所述多個存儲單元中的每個都包括晶體管和存儲元件， 所述存儲元件包括第一導(dǎo)電層、有機化合物層、和第二導(dǎo)電層， 所述第二導(dǎo)電層由每個屬于所述多個存儲單元之一的存儲元件 所共用，并且形成為線條形狀， 所述第一導(dǎo)電層或/和所述第二導(dǎo)電層是透光的。
4. 一種半導(dǎo)體器件，包括具有包括多個存儲單元的存儲單元陣列的有機存儲器；用來控制所述有機存儲器的控制電路；和天線，其中，所述多個存儲單元中的每個都包括晶體管和存儲元件， 所述存儲元件包括第一導(dǎo)電層、有機化合物層、和第二導(dǎo)電層， 所述第二導(dǎo)電層由每個屬于所述多個存儲單元之一的存儲元件 所共用，并且形成為線條形狀，所述第 一導(dǎo)電層或/和所述第二導(dǎo)電層是透光的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述有機化合物層是電子傳輸層或空穴傳輸層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述有機化合物層包括電阻受到光照、加熱或電效應(yīng)而改變的材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 除了所述有機存儲器之外，所述半導(dǎo)體器件還包括DRAM (動態(tài)隨機 訪問存儲器)、SRAM (靜態(tài)隨機訪問存儲器)、FeRAM (鐵電體隨 機訪問存儲器)、掩模型ROM (掩模型只讀存儲器)、PROM (可 編程只讀存儲器)、EPROM (電可編程只讀存儲器)、EEPROM (電 可擦除可編程只讀存儲器)以及閃存中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 除了所述控制電路之外，所述半導(dǎo)體器件還包括電源電路、時鐘產(chǎn)生 電路、調(diào)制/解調(diào)電路、以及接口電路中的一種或者多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述有機存儲器和所述控制電路設(shè)置在玻璃襯底上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述有機存儲器和所述控制電路設(shè)置在柔性襯底上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所迷的半導(dǎo)體器件，其中，所述有機存 儲器、所述控制電路和天線形成在玻璃襯底上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有機存 儲器、所述控制電路和天線形成在柔性襯底上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有機存 儲器、所述控制電路和所述天線形成在玻璃襯底上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有機存 儲器、所述控制電路和所述天線形成在柔性襯底上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述控制電路包括薄膜晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以在制造后寫入數(shù)據(jù)并能防止因數(shù)據(jù)重寫引起的偽造、而且結(jié)構(gòu)簡單、材料便宜、制造成本低廉的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明還提供一種具有上述功能的、其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會阻礙無線通信的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括有機存儲器，具有包括多個存儲單元的存儲單元陣列；控制電路，用來控制有機存儲器；以及布線，用來連接天線。多個存儲單元中的每一個包括晶體管和存儲元件。存儲元件具有有機化合物層夾在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的結(jié)構(gòu)。第二導(dǎo)電層是線條形狀。
文檔編號H01L29/786GK101111940SQ20058004293
公開日2008年1月23日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者加藤清 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所