专利名称：存储器件和半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及存储器件以及配备了该存储器件的半导体器件。
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器件已被开发出来。此外，通过提供天线而能够进行无线数据发射/接收的半导体器件的开发也已有所进展。这一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、电子标签或是RFID(射频识别)标签)，并且已被引入一部分市场。
这些半导体器件中的许多已被投入实际使用的器件包括使用诸如硅衬底等半导体衬底(也称为IC(集成电路)芯片)和天线的电路，并且该IC芯片包括存储电路(也称为存储器)、控制电路等等。特别地，通过提供能够存储许多数据的存储电路，就可提供一种能够提供更高性能的高附加值的半导体器件。此外，要求以低成本来制造此类半导体器件，近年来，在控制电路、存储电路等中使用有机化合物的有机存储器、有机TFT等已被积极地开发出来(参考1日本专利申请公开第2002-26277号)。
发明内容
作为存储电路，给出DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、FeRAM(铁电随机存取存储器)、掩模ROM(只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除和可编程只读存储器)、闪存等。在它们之中，DRAM和SRAM是易失性存储电路，其中当电源被关闭时数据即被擦除，并且每当电源被开启时都需要写入数据。FeRAM是非易失性存储电路；但是因为它使用包括铁电层的电容元件，所以其制造步骤增加了。掩模ROM结构简单；但是需要在制造步骤期间写入数据，并且不能进行另外的写。EPROM、EEPROM和闪存是非易失性存储电路；但是使用了具有两个栅电极的元件，因此制造步骤增加了。
考虑到前述问题，本发明的一个目的是提供一种能够在除制造期间之外的时候写入和擦除数据的非易失性存储器件、以及具有该存储器件的半导体。并且，本发明的一个目的是提供一种尺寸紧凑并且廉价的非易失性存储器件、以及具有该存储器件的半导体器件。
本发明的一个特征是一种包括一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物的存储器件，其中通过对这对传导层施加第一电压并该加热有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变，来将数据记录到该存储器件中。
本发明的一个方面是一种包括其中存储元件以矩阵形式排列的存储单元阵列、以及写入电路的存储器件。该存储元件包括一对传导层、以及插入在这对电极之间的具有液晶特性的有机化合物。该存储器件通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据。
本发明的一个特征是一种包括其中存储单元以矩阵形式排列的存储单元阵列、以及写入电路的存储器件。该存储单元包括晶体管和存储元件，并且该存储元件具有一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物。该存储器件通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据。
本发明的一个特征是一种包括其中存储器元件以矩阵形式排列的存储器单元阵列、写入电路、以及擦除电路的存储器件。该存储元件包括一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物。该存储器件通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据，并且该存储器件通过对这对传导层施加第二电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第二相到第一相的相变来擦除数据。
本发明的一个特征是一种包括其中存储器单元以矩阵形式排列的存储器单元阵列、写入电路、以及擦除电路的存储器件。该存储单元具有晶体管和存储元件、且该存储元件包括一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物。该存储器件通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据，并且该存储器件通过对这对传导层施加第二电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第二相到第一相的相变来擦除数据。
该有机化合物当在第一温度范围中时处于各向同性相，当在第二温度范围中时处于近晶相，而当在第三温度范围中时处于结晶相。第一温度范围高于第二温度范围，而第二温度范围高于第三温度范围。
注意，当在把有机化合物加热到处于第一相，然后迅速冷却该有机化合物之后，对这对传导层施加第一电压时，第一相是各向同性相，而第二相是近晶相。或者，第一向是各向同性相，而第二相是结晶相。又或者，第一相是近晶相，而第二相是结晶相。
本发明的一个特征是一种包括其中存储元件以矩阵形式排列的存储单元阵列、写入电路、以及擦除电路的存储器件。该存储元件包括一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物。该存储器件通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据，并且通过加热该有机化合物，然后停止加热并冷却该有机化合物，以引起从第二相到第一相的相变来擦除数据。
本发明的一个特征是一种包括其中存储单元以矩阵形式排列的存储单元阵列、写入电路、以及擦除电路的存储器件。该存储单元包括晶体管和存储元件，并且该存储元件包括一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物。该存储器件通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据，并通过加热该有机化合物，然后停止加热并冷却该有机化合物，以引起从第二相到第一相的相变来擦除数据。
注意，第一相是结晶相，而第二相是近晶相。并且，第一相是结晶相，第二相是各向同性相。此外，第一相是近晶相，而第二相是各向同性相。
本发明的一个特征是一种半导体器件，它具有前述的存储元件、起到天线功能的传导层、连接到该存储元件第一传导层或第二传导层的第一晶体管、以及连接到起到天线功能的传导层的第二晶体管。
前述存储元件的有机化合物是用在加热期间显示液晶特性的有机半导体构成的。给出通式(1)到(13)作为显示液晶特性的有机半导体的典型示例。
R1-A1-CH＝N-A2-N＝CH-A3-R2(6)R1-A1-N＝CH-A2-CH＝N-A3-R2(7)
在通式(1)到(13)中，m和n每一个都表示0到5的整数。此外，R1或R2表示直链或支链的烷基、烷氧基、苯基、环己基、氰基、氟代基、或是以下的通式(14)(其中R3是氢原子或甲基，而B是-(CH2)1-、-(CH2)1-O-、-CO-O-(CH2)1-、-CO-O-(CH2)1-O-、C6H14-CH2-O-或者-CO-)。
注意R1或R2可以是相同的基团，或是不同的基团。并且，B中的1表示0到5的整数。此外，A1到A3指示以下通式(15)到(24)中的任何一个或多个。注意，A1到A3可以是相同的基团，或是不同的基团。
本发明的存储设备能够通过对一对传导层施加电压来选择性地记录和擦除数据。因此，通过选择性地加热任意存储元件，就能够在除制造期间之外的时候写入和擦除数据。并且，因为无需提供用于写入和擦除数据的单独器件，所以可缩小该存储器件的尺寸，并简化该存储器件。此外，通过使用本发明，可廉价地制造尺寸紧凑的半导体器件。
在附图中图1A到1H描述本发明的一种存储器件的读出操作、写入操作和擦除操作。
图2A和2B每一个都是描述本发明的一种存储元件的横截面视图。
图3A到3C每一个都是描述本发明的一种存储元件的横截面视图。
图4A到4D每一个都是描述本发明的一种存储元件的横截面视图。
图5A和5B每一个都描述了本发明的一种存储器件。
图6A和6B是描述本发明的一种存储器件的顶视图和横截面视图。
图7A和7B每一个都描述了本发明的一种半导体器件。
图8A和8B是描述本发明的一种存储器件的顶视图和横截面视图。
图9A和9B每一个都是描述本发明的一种半导体器件的横截面视图。
图10是描述本发明的一种半导体器件的横截面视图。
图11描述了可被应用于本发明的存储元件和电阻元件电流-电压特性。
图12A到12C每一个都描述了本发明的一种半导体器件的结构示例。
图13A到13F每一个都描述了本发明的一种半导体器件的用途。
图14描述了包括本发明的一种半导体的电子设备。
图15A到15D每一个都是可被应用于本发明的晶体管的横截面视图。
图16描述了本发明的一种存储元件在写入期间的电流-电压特性。
图17描述了本发明的一种存储元件在写入期间的电流-电压特性。
具体实施例方式
实施例模式以下将基于附图来描述本发明的实施例模式。但是能以许多不同的模式来实现本发明，并且本领域技术人员能够很容易地理解，能以各种方法来修改本文中所揭示的模式和细节，而不会偏离本发明的精神和范围。因此，不应将本发明揭示为局限于以下所要给出的实施例模式的描述。注意，在用于描述实施例模式的所有附图中，对相同的部分或是具有相似功能的部分使用相同的标号，并省略其重复的描述。
(实施例模式1)在此实施例模式中，参考附图描述本发明的存储器件中所包括的存储元件的一种结构示例。
图1A到1H示出本发明的存储器件中所包括的存储元件的数据读出、写入和擦除的操作方法。图2A到4D每一个都示出本发明的诸存储器件中所包括的诸存储元件的横截面结构。
如图2A中所示，存储元件30包括构造在第一衬底31上的第一传导层32、构造在紧邻第二衬底33处的第二传导层34、以及插入在第一衬底31和第一传导层32与第二衬底33和第二传导层34之间的有机化合物层35。并且，如图2B中所示，可给第一衬底31和第一传导层32的表面、以及第二衬底33和第二传导层34的表面中的每一个表面提供用于定向有机化合物层的定向膜36和37。通过提供定向膜36和37，就可容易地实现有机化合物的相变。
本发明的存储元件通过由有机化合物层的相变所引起的有机化合物层的迁移率的改变来实现数据记录、读出和擦除。在有机化合物层35中使用具有按温度换相的液晶特性的有机半导体。特别优选的有机半导体是具有近晶相的近晶液晶。为此原因，如图1B中所示，相变根据温度而发生，并且在T1＞T2＞T3＞T0时显示出不同的相如下有机化合物层35在T1或以上是处于各向同性相(以下称为Iso相)；在T2或以上且在T1以下是处于近晶相(以下称为Sm相)；而在T3或以上且在T2以下是处于结晶相。此外，Sm相可具有多个Sm相，诸如SmA相、SmB相、SmC相、SmD相、SmE相、SmF相、SmG相和SmH相。
因为本发明的存储元件的有机化合物层是有机半导体构成的，所以在Iso相迁移率是μ1，在Sm相是μ2，而在结晶相是μ3。结晶相具有高迁移率，因为它具有高结晶度，而Iso相具有低迁移率，因为分子是各向同性的。因此，μ1＜μ2＜μ3。
当Sm相具有SmA相到SmH相的多个相时，每个相都具有不同的迁移率。
参考图1A到3C来描述数据写入期间的操作。注意，图1C到1E中的数据写入期间的操作是这样一种情形，即通过将具有低迁移率的有机化合物层换相为具有高迁移率的有机化合物来写入数据。以下将把这样的写入操作称为第一写入操作。并且，右箭头指示写入，而左箭头指示擦除。此外，图3A到3C示出用第一传导层32、有机化合物层35和第二传导层34构成的存储元件30。还示出用第一传导层32b、有机化合物层35和第二传导层34构成的存储元件30b。此外，还示出用第一传导层32c、有机化合物层35和第二传导层34构成的存储元件30c。
将描述实现第一写入操作的情形，该操作利用如图1C中所示的从Iso相(迁移率μ1)到结晶相(迁移率μ3)的相变。在对要对其执行写入存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加V2或更高的电压、以生成用于将有机化合物层35加热到T1或以上以使其处于Iso相的焦耳热之后，有机化合物层35被迅速冷却至T0。此时，有机化合物层处于Iso相，并且迁移率为μ1。此外，V2是擦除电压(见图3A)。
应当注意，在此，可通过将有机化合物层35加热到T1或以上以处于Iso相，然后将有机化合物层迅速地冷却到T0来使有机化合物层35保持在Iso相。作为快速冷却存储元件的冷却手段，可使用冷却液或冷却气。作为冷却液，可使用液氮等，而作为冷却气，可使用惰性气体等。
可对第一传导层32和第二传导层34施加V1或以上且在V2以下的电压以生成焦耳热，以使有机化合物层35a在T3或以上且在T2以下。注意，V1是写入电压。结果是，发生第一相变，并且有机化合物层35a处于结晶相，并且有机化合物层35a的迁移率变为μ3(见图1C和3B)。与其它存储元件30b和30c相比，其有机化合物层35a已从Iso相被换为结晶相的那个存储元件30具有小得多的电阻以及较大的电流值。以此方式，通过对这对传导层施加电压，并利用存储元件电阻和电流值的改变，就可实现数据写入。
参考图1C来描述第一读出操作。对第一传导层32、32b和32c，以及第二传导层34施加低于V1的电压，以使电流在存储元件30、30b和30c中流动。此时，以每个存储元件的电流值和电阻来实现数据读出。例如，没有对其执行写入的存储元件30b和30c的有机化合物层是处于Iso相。为此原因，有机化合物层35的迁移率很低，并且存储元件30b和30c的电阻很高而电流很低。诸如存储元件30b和30c等元件具有数据“0”。另一方面，对存储元件30执行了写入，并且有机化合物层35a的迁移率很高，因为有机化合物层35a是处于结晶相，存储元件30的电阻很低而电流很高。诸如存储元件30的元件具有数据“1”。通过以此方式用电的手段读出存储元件之间电阻的差和电流值的差，来实现数据读出。
参考图1C来描述第一擦除操作。对已经对其执行写入的存储元件30的第一传导层32和第二传导层34施加V2或以上的电压，并用所生成的焦耳热将有机化合物层35a加热到T1或以上。结果是，发生第二相变，且有机化合物层处于Iso相。接着，有机化合物层被迅速冷却到T0(见图3C)。结果是，存储元件30的有机化合物层的迁移率是μ1，并且数据可被擦除。
要注意，在此，可通过将有机化合物层35a加热到T1或以上以处于Iso相，然后迅速将其冷却，来使有机化合物层35a保持在Iso相。
可通过利用如图1D中所示的从Iso相(迁移率μ1)到Sm相(迁移率μ2)的相变来实现写入。有机化合物层35处于Iso相，类似于前述的第一写入操作。接着，对所选择的存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加写入电压V1或以上且在擦除电压V2以下的电压以生成焦耳热，以使有机化合物层35a在T2或以上且在T1以下。结果是，发生第三相变，并且有机化合物层35a处于Sm相，并且有机化合物层35a的迁移率变为μ2。对于其中有机化合物层35a已从Iso相被换为Sm相的存储元件，电阻变得非常小，而电流变得非常大。以此方式，通过对这对传导层施加电压，并利用存储元件的电阻和电流的变化实现了数据写入。
参考图1D来描述读出操作。对第一传导层32和第二传导层34施加写入电压V1以下的电压，以向存储元件30馈入电流。此时，通过以电的手段读出在施加电压以馈入电流之前和之后存储元件的电流值的差和电阻的差来读出数据。
参考图1D来描述擦除操作。对已对其执行写入的存储元件30的第一传导层32和第二传导层34施加擦除电压V2或以上的电压，以生成用于将有机化合物层35a加热到T1或以上的焦耳热。结果是，发生第四相变，并且有机化合物层35a处于Iso相。接着，有机化合物层35a被迅速冷却到T0，以使其固定在Iso相。结果是，有机化合物层的迁移率变为μ1，并且数据可被擦除。
并且，如图1E中所示，可通过利用从Sm相(迁移率μ2)到结晶相(迁移率μ3)的相变来实现写入。以类似于前述第一写入操作的方式，对所有存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加电压以生成焦耳热，来将有机化合物层35加热到T2或以上并且在T1以下，以处于Sm相。然后，有机化合物层35被迅速冷却到T0，以使其固定在Sm相。此时，有机化合物层35处于Sm相，并且迁移率为μ2。接着，对所选择的存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加电压，以生成用于将有机化合物层35a加热到T3或以上且在T2以下的焦耳热。结果是，发生第五相变，并且有机化合物层35a处于结晶相，并且迁移率变为μ3。对于其中有机化合物层35a已从Sm相被换为结晶相的存储元件，电阻变得非常小，而电流值变得非常大。以此方式，通过对这对传导层施加电压，并利用存储元件的电阻和电流值的变化来实现数据写入。
参考图1E来描述读出操作。对第一传导层32和第二传导层34施加写入电压V1以下的电压，以将电流馈至存储元件30。通过此时的电阻值和电流值来实现数据读出。
参考图1E来描述擦除操作。对已对其执行写入的存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加擦除电压V2或以上的电压，以生成用于将有机化合物层35a加热到T2或以上且在T1以下的焦耳热。结果是，发生第六相变，并且有机化合物层处于Sm相(见图1E)。接着，有机化合物层被迅速冷却到T0，以使其固定在Sm相。结果是，存储元件30的迁移率为μ2，并且数据可被擦除。
参考图1B、以及1F到1H来描述与第一写入操作不同的第二写入操作。注意，图1F到1H示出这样一种情形，即通过具有高迁移率的有机化合物层到具有低迁移率的有机化合物层的相变来写入数据。并且，右箭头指示写入，而左箭头指示擦除。
如图1F中所示，将描述通过利用从结晶相(迁移率μ3)到Sm相(迁移率μ2)的相变来实现写入的情形。对所选择的存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加电压以馈入电流，并且在处于结晶相的有机化合物层35被加热到T2或以上且在T1以下之后，它被迅速冷却以被固定在Sm相。结果是，发生第七相变，并且有机化合物层35a处于Sm相，并且迁移率变为μ2。换言之，与没有对其执行写入的存储元件相比，已对其执行写入的存储元件的电阻增大而电流减小。以此方式，通过对这对传导层施加电压，并利用存储元件的电阻和电流值的变化来实现数据写入。
参考图1F来描述读出操作。对第一传导层32和第二传导层34施加写入电压V1以下的电压，以将电流馈入存储元件30。通过以电的手段读出此时该存储元件与其它存储元件之间电流值的差和电阻的差来实现数据读出。
参考图1F来描述与第一擦除操作不同的第二擦除操作。在第二擦除操作中，在将已对其执行写入的存储元件中处于Sm相的有机化合物层35a加热到T2或以上且在T1以下，并提高有机化合物层35a的流动特性之后，它被缓慢冷却到T3或以上并在T2以下，以被固定在结晶相。特别地，停止加热存储元件，并冷却有机化合物层35a，以使有机化合物层35a从Sm相换为结晶相。结果是，发生第八相变，并且有机化合物层35处于结晶相，并且存储元件的迁移率是μ3。换言之，有机化合物层35a与没有对其执行写入的存储元件的有机化合物层处于相同的相，并且数据可被擦除。
并且，如图1G中所示，可通过利用从结晶相(迁移率μ3)到Iso相(迁移率μ1)的相变来实现写入。对所选择的存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加电压以馈入电流，并且在将处于结晶相的有机化合物层35加热到T1或以上之后，将其迅速冷却以固定在Iso相。结果是，发生第九相变，并且有机化合物层35a处于Iso相，并且存储元件30的迁移率变为μ1。换言之，与没有对其执行写入的存储元件相比，已对其执行写入的存储元件的电阻增大而电流减小。以此方式，通过对这对传导层施加电压，并利用存储元件电阻和电流值的变化来实现数据写入。
参考图1G来描述读出操作。对第一传导层32和第二传导层34施加写入电压V1以下的电压，以将电流馈入存储元件。通过以电的手段读出此时该存储元件与其它存储元件之间电流值的差和电阻的差来实现数据读出。
在图1G中的擦除操作中，在将已对其执行写入的存储元件中处于Iso相的有机化合物层35a加热到T1或以上，并提高有机化合物层35a的流动特性之后，将其缓慢冷却到T3或以上且在T2以下以将其固定在结晶相。特别地，停止加热存储元件，并冷却有机化合物层35a，以使有机化合物层35a从Iso相换为结晶相。结果是，发生第十相变，并且有机化合物层35a处于结晶相，并且存储元件30的迁移率为μ3。换言之，有机化合物层35a与没有对其实施写入的存储元件的有机化合物层处于相同的相，并且数据可被擦除。
并且，如图1H中所示，可通过利用从Sm相(迁移率μ2)到Iso相(迁移率μ1)的相变来实现写入。对所选择的存储元件的第一传导层32和第二传导层34施加电压以馈入电流，并且在处于Sm相的有机化合物层35被加热到T1或以上以后，将其迅速冷却以固定在Iso相。结果是，发生第十一相变，并且有机化合物层35a处于Iso相，并且存储元件30a的迁移率变为μ1。换言之，与没有对其执行写入的存储元件相比，已对其执行写入的存储元件的电阻增大而电流值减小。以此方式，通过对这对传导层施加电压，并利用存储元件电阻和电流值的变化来实现数据写入。
参考图1H来描述读出操作。对第一传导层32和第二传导层34施加写入电压V1以下的电压，以将电流馈入存储元件。通过以电的手段读出该存储元件与其它存储元件之间电流值的差和电阻的差来实现数据读出。
在图1H的擦除操作中，在将已对其执行写入的存储元件中处于Iso相的有机化合物层35a加热到T1或以上，并提高有机化合物层的流动特性之后，将其缓慢冷却到T2或以上且在T1以下以将其固定在Sm相。特别地，停止加热存储元件，并冷却有机化合物层35a，以使有机化合物层35a从Iso相换为Sm相。结果是，发生第十二相变，并且有机化合物层35处于Sm相，并且存储元件的迁移率为μ2。换言之，有机化合物层35a与没有对其执行写入的存储元件的有机化合物层处于相同的相，并且数据可被擦除。
此外，可通过引起不同近晶相SmA到SmH中的相变，并利用迁移率的变化来实现存储元件的写入和擦除。
经由以上结构，可通过对所选择的存储元件的一对传导层施加电压，并引起有机化合物层的相变来实现数据的写入和擦除。由此，因为不需要用于写入和擦除的单独器件，所以可缩小存储器件的尺寸，并简化该存储器件。
参考图2A到3C来描述存储元件的结构。对于第一衬底31和第二衬底33，除了玻璃衬底或柔性衬底之外，还可使用石英衬底、硅衬底、金属衬底、不锈钢衬底等等。柔性衬底是可弯曲的(柔性的)的衬底。例如，给出聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜等制成的塑料衬底等。并且，还可使用包含显示热塑性的树脂层(由聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚氟乙烯、聚氯乙烯等制成)的薄膜。除此以外，可在硅半导体衬底上构成的场效应晶体管(FET)上提供存储元件30，或是在诸如玻璃等衬底上构成的薄膜晶体管(TFT)上提供存储元件30。此外，第一衬底31和第二衬底33可具有光传导特性或光屏蔽特性；因此拓宽了衬底的选择范围。
并且，对于第一传导层32和第二传导层34，可使用单层或叠层结构的具有高传导率的金属、合金、化合物等。通常，给出诸如氧化铟锡(以下称为ITO)、含硅的氧化铟锡、或含2％到20％氧化锌(ZnO)的氧化铟等光传导的氧化导电薄膜。并且，给出钛(Ti)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或这些金属材料的氮化物(例如，氮化钛(TiN)、氮化钨(WN)、氮化钼(MoN))等等。此外，给出诸如锂(Li)和铯(Cs)等碱金属，诸如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)等碱土金属，和包含任何这些的合金(MgAg、AlLi)；以及诸如铕(Er)和镱(Yb)等稀土金属，包含这些的合金等等。
对于有机化合物层35，使用的化合物是行为像半导体并显示液晶特性的有机化合物(有机半导体)。通常，它是由前述通式(1)到(13)表示的化合物。在其中任何情形中，m和n都是1到5的整数。此外，R1或R2表示直链或支链的烷基、烷氧基、或具有由前述通式(14)表示的不饱和键的基团。烷基有1到18个碳原子。特别地，给出甲基、乙基、丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基、十五烷基、十八烷基等。
注意，R1和R2可以是相同的基团或不同的基团。
并且，由前述通式(1)到(13)所表示的化合物通式中的A1到A3表示前述通式(15)到(24)中的一个或多个。注意，A1到A3可以是相同的基团或是不同的基团。
作为有机化合物层35可使用的优选化合物的代表性示例，给出通式(25)到(29)。
有机化合物层35可通过已知的液晶注入方法、液晶滴释方法来构成。此时有机化合物层的厚度，或者说第一传导层与第二传导层之间的距离，是0.5到6μm，优选1到2μm。
与图2A和2B相比，如图4A中所示的存储元件30没有第二衬底上所构成的第二传导层，而是可具有第一传导层32、覆盖第一传导层32的有机化合物层35、以及覆盖有机化合物层35的第二传导层34。并且，在此提供起到保护膜功能的绝缘层38，以覆盖第二传导层34。具有该结构的存储元件不需要多个衬底；因此能够降低成本。此外，因为无需将第一衬底和第二衬底相互附着就可构成存储元件，所以可简化制造过程。
在具有该结构的存储元件中，可通过蒸发方法、电子束蒸发方法等来构成有机化合物层35和第二传导层34。因此，有机化合物层的厚度是10到300nm，或较佳的是50到200nm。当有机化合物层的厚度薄于上述范围时，有机化合物层的均匀性降级，并且存储元件的写入和擦除特性中很容易发生波动。
通过蒸发方法、电子束蒸发方法等构成的有机化合物层35是上述具有液晶特性的有机半导体。对于显示液晶特性的化合物，可使用分子量为2000或更低的有机化合物，优选分子量为1000或更低的有机化合物。
起到保护膜功能的绝缘层38优选用氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、DLC(类钻碳)等构成。
并且，图4A中所示的存储元件30中，可在有机化合物层35的反面经由第一传导层32提供具有整流特性的元件(见图4B)。这一具有整流特性的元件是栅电极和漏电极相连的晶体管，或者是二极管。在此，提供了与第一传导层32接触的二极管44，它由第三传导层41和半导体层42构成。注意，可在有机化合物层35的另一面经由第二传导层34提供该具有整流特性的元件。此外，可在有机化合物层35与第一传导层32之间提供该具有整流特性的元件。此外，还可在有机化合物层35与第二传导层34之间提供该具有整流特性的元件。作为二极管的代表性示例，给出P-N结二极管、包括PIN结的二极管、雪崩二极管等。也可使用其它结构的二极管。以此方式，通过提供具有整流特性的元件，可使电流仅朝一个方向流动，这减少了读出错误，并改善了读出边际。
当考虑到相邻存储元件之间横向的电场效应时，可在为每个存储元件提供的每个有机化合物层之间提供分隔(绝缘层)，以分离为每个存储元件提供的每个有机化合物层。换言之，可以是为每个存储元件选择性地提供有机化合物层这样一种结构。
如图4C中所示，当提供覆盖第一传导层32的有机化合物层35，以避免每个存储单元之间横向的电场效应，以及由第一传导层32中的步骤引起的有机化合物层35的破裂时，可在每个存储元件的第一传导层32之间提供分隔(绝缘层)39。注意，在分隔(绝缘层)39的横截面中，优选的是分隔(绝缘层)39的侧边表面相对于第一传导层32的表面有10°或以上60°以下的梯度角，或更优的是25°到45°。此外，优选分隔(绝缘层)39的表面是弯曲的。接着，构成有机化合物层35和第二传导层34以覆盖第一传导层32和分隔(绝缘层39)。
如图4D中所示，在覆盖第一衬底31的第一传导层32上不是提供分隔(绝缘层)39，而是改为提供覆盖第一传导层32的一部分的夹层绝缘层40a、以及构造在夹层绝缘层上的分隔(绝缘层)40b。在是第一传导层32朝第一方向延伸，且第二传导层34朝垂直于第一方向的第二方向延伸这样一种结构的时候，包括该夹层绝缘层40a和分隔(绝缘层)40b的存储元件是特别优选的。
覆盖第一传导层32的一部分的夹层绝缘层40a每存储元件30就有一个开放部分。并且，在夹层绝缘层上没有构成开放部分的区域提供了分隔(绝缘层40b)。此外，分隔(绝缘层)40b朝与第二传导层34相同的第二方向延伸。此外，在分隔(绝缘层)40b的侧壁的横截面中，分隔(绝缘层)40b相对于夹层绝缘层的表面有95°到135°的梯度角。
分隔(绝缘层)40b是根据照相平版印刷术方法，通过使用残余未曝光部分的正类型感光树脂，并调整曝光量或显影时间，以使图案更多的较低部分被蚀刻来构成的。并且，分隔(绝缘层)40b的高度被设为大于有机化合物层35和第二传导层34的厚度。结果是，通过单独在第一衬底31的整个表面上蒸发有机化合物层35和第二传导层34的过程，有机化合物层35和第二传导层34被分离成多个电独立的区域，并且可构成朝与第一方向交叉的方向延伸的带状的有机化合物层35和第二传导层34。为此原因，可减少步骤数。注意，有机化合物层35a和传导层34a是在分隔(绝缘层)40b上构成的；但是，它们与有机化合物层35和第二传导层34分离。
此实施例的存储器件能够通过对所选择的一对传导层施加电压来记录和擦除数据。因此，能够在除制造期间以外的时候，通过选择性地加热任意存储元件来写入和擦除数据。并且，因为无需提供用于写入和擦除数据的单独器件，所以可缩小存储器件的大小，并简化该存储器件。此外，通过使用具有柔性特性的衬底来构成存储元件，可以制造出具有柔性特性的存储器件。
(实施例模式2)在此实施例模式中，参考附图来描述本发明的一种存储器件中所包括的存储元件的结构示例。特别地，将描述无源矩阵类型存储器件的情形。
图5A示出此实施例模式的存储器件16的结构示例，它包括其中以矩阵形式提供存储单元21的存储单元阵列22；包括列解码器26a、读出电路26b和选择器26c的位线驱动电路26；包括行解码器24a和电平移动器24b的字线驱动电路24；包括写入电路25、擦除电路27等与外界交互的电路的接口23。写入电路25和擦除电路27每一个都是由升压电路、控制电路等构成的。注意，此处所示的存储器件16的结构仅仅是一个示例。可提供诸如读出放大器、输出电路和缓冲器等其它电路，并且在位线驱动电路上可提供写入电路。
存储单元21包括连接到位线Bx(1≤x≤m)的第一传导层、连接到字线Wy(1≤y≤n)的第二传导层、以及有机化合物层。有机化合物层设在第一传导层与第二传导层之间。
图6A和6B分别示出存储单元阵列22的上表面结构和横截面结构。注意，图6A示出存储单元阵列22的上表面结构，而图6B对应于图6A中的图沿A和B之间的直线所取的横截面结构。在图6A中，省略了有机化合物层35和第二衬底33。
在存储单元阵列22中，是以矩阵形式来提供存储单元21的(见图6A)。存储单元21包括存储元件30(见图6B)。存储元件30包括在第一衬底31上朝第一方向延伸的第一传导层32；在第二衬底上朝垂直于第一方向的第二方向延伸的第二传导层34；以及插入在第一传导层32与第二传导层34之间的有机化合物层35。
实施例模式1中所描述的存储元件30可被恰当地应用于该存储元件30。
接着，将描述将数据写入有机存储器中的操作(见图5A到6B)。注意，写入是通过改变存储单元的电特性来实现的，并且该存储单元的初始状态(没有施加电作用的状态)有数据“0”，而电特性已改变的状态是“1”。
当执行数据写入时，在将数据“1”写入存储单元21中的情形中，通过列解码器26a、选择器26c、行解码器24a和电平移动器24b来选择存储单元21。特别地，由行解码器24a和电平移动器24b对连接到存储单元21的字线W3施加规定的电压V2。并且，连接到存储单元21的位线B3通过列解码器26a和选择器26c被连接到写入电路25。然后，从写入电路25向位线B3输出写入电压V1。以此方式，在构成存储单元21的第一传导层与第二传导层之间施加了VW＝V1-V2的电压。当在存储单元的第一传导层32与第二传导层34之间施加了第一电压时，第一传导层32与第二传导层34之间的有机化合物层被焦耳热加热。结果是，有机化合物层从第一相换为第二相，并且有机化合物层的迁移率也改变了。由此，通过以电的手段改变存储元件，数据“1”被写入(见图5A)。
在使用实施例模式1的第一写入操作的情形中，与其它存储元件相比，其有机化合物层的相从具有低迁移率的第一相被换为具有高迁移率的第二相的存储元件具有小得多的电阻和较大的电流值。以此方式，通过利用施加电压而导致的存储元件电阻的变化来实现数据写入。例如，在没有对其施加第一电压的有机化合物层具有数据“0”，且当数据“1”要被写入的情形中，对所需存储元件的一对传导层施加电压，以引起有机化合物层的相变，以减小该存储元件的电阻并增大其电流值。
在使用实施例模式1的第二写入操作的情形中，与其它存储元件相比，其有机化合物层的相从具有高迁移率的第一相被换为具有低迁移率的第二相的存储元件具有较大的电阻和较小的电流。通过应用前述方法，也实现了数据写入。
注意，未被选择的字线和未被选择的位线是受到控制的，从而数据“1”不会被写入到与其连接的存储单元中。例如，未被选择的字线和未被选择的位线可处于浮动状态。构成存储单元的第一传导层与第二传导层之间需要有诸如二极管特性等可确保选择性的特性。
另一方面，通过不对存储单元21施加电作用，将数据“0”写入到存储单元21中。在电路操作的意义上，例如，以写入“1”时类似的方式，通过列解码器26a、选择器26c、行解码器24a和电平移动器24b选择存储单元21；但是，从写入电路26b到位线B3的输出电势与所选择的字线W3或未被选择的字线的电势是可比的，并且可在构成存储单元21的第一传导层与第二传导层之间可施加不改变存储单元21电特性的程度的电压。
接下来将描述从有机存储器擦除数据的操作。在使用实施例模式1中的第一擦除操作来擦除数据的情形中，通过行解码器24a、列解码器26a和选择器26c来选择单个存储元件30；然后，使用擦除电路27来擦除存储单元21中的数据。当在存储单元的第一传导层32与第二传导层34之间施加电压时，第一传导层32与第二传导层34之间的有机化合物层被焦耳热加热。结果是，有机化合物层发生从具有高迁移率的第二相到具有低迁移率的第一相的相变，并且有机化合物层的迁移率也改变了。由此，该存储元件的电阻也被改变了。
注意，在使用实施例模式1中的第一擦除操作来擦除数据的情形中，对于其有机化合物层的相已通过写入从具有低迁移率的第一相被换为具有高迁移率的第二相的存储元件，通过在有机化合物层一旦被加热之后缓慢地将其冷却，就发生有机化合物层从具有低迁移率的第二相到具有高迁移率的第一相的相变，并且该有机化合物的迁移率发生改变。通过应用前述方法，即可实现数据擦除。
其有机化合物层的相从第二相换为第一相的存储元件与写入之前的存储元件具有相同的电阻。以此方式，通过施加电压，经由施加电压，通过利用存储元件电阻的变化实现了数据擦除。
接下来将描述从有机存储器读出数据的操作。在此，读出电路26b的结构包括电阻元件46和读出放大器47。但是，读出电路26b的结构不限于上述结构，并且读出电路26b可具有任何种类的结构。
通过在第一传导层32与第二传导层34之间施加电压，并读出有机化合物层35的电阻来实现数据读出。例如，如上所述，在通过施加电压来写入数据的情形中，没有施加电压时的电阻值Ra1和施加了电压且有机化合物的相被改变时的电阻值Rb1满足Ra1＞Rb1。通过以电的手段读出电阻值之间的该差来读出数据。
例如，在从存储单元阵列22中所包括的多个存储单元21之中，从位于第x列、第y行的存储单元21读出数据的情形中，首先通过行解码器24a、列解码器26a和选择器26c来选择第x列的位线Bx和第y行的字线Wy。接着，该存储单元21中所包括的有机化合物层和电阻元件46变为串联。以此方式，当对两个串联的电阻元件的两端施加电压时，根据有机化合物层35的电阻值Ra或Rb，节点P的电势变为电阻分压的电势。然后，节点P的电势被供给读出放大器47，而在读出放大器47中，判断其中所包含的是数据“0”或“1”中的哪一个。接下来，包含读出放大器47中所判断的数据“0”或“1”的信号被供给外界，而数据可被读出。
根据上述方法，以电压值，通过利用电阻值之差以及电阻分压，就读出了有机化合物层35的电阻的状况。但是，比较电流值的方法也是可以接收的。这是利用了例如满足Ia1＜Ib1，其中Ia1是没有对有机化合物层施加电压时的电流值，而Ib1是对有机化合物层施加了电压以引起相变时的电流值。
此实施例模式的存储器件能够通过对一对传导层施加电压来记录和擦除数据。因此能够在除制造期间以外的时候，通过选择性地加热任意存储元件来写入和擦除数据。并且，因为无需提供用于写入和擦除数据的单独器件，所以可缩小存储器件的大小，并简化该存储器件。此外，通过使用具有柔性特性的衬底来构成存储元件，可以制造出具有柔性特性的存储器件。
(实施例模式3)在此实施例模式中，将描述与上述实施例模式2具有不同结构的存储器件。特别地，将描述有源矩阵类型存储器件的情形。
图7A中示出此实施例模式中所描述的存储器件的结构示例，它包括其中以矩阵形式提供存储单元221的存储单元阵列222；包括列解码器226a、读出电路226b和选择器226c的位线驱动电路226；包括行解码器224a和电平移动器224b的字线驱动电路224；以及包括写入电路227、擦除电路228、以及与外界交互的其它电路等的接口223。写入电路227和擦除电路228每一个都是由升压电路、控制电路等构成的。注意，此处所示的存储器件216的结构仅仅是一个示例。可提供诸如读出放大器、输出电路和缓冲器等其它电路，并且在位线驱动电路上可提供写入电路。
存储单元221包括连接到位线Bx(1≤x≤m)的第一导线、连接到字线Wy(1≤y≤n)的第二导线、晶体管240和存储元件241。存储元件241具有在一对传导层之间插入有机化合物层的结构。
接下来，将参考图8A和8B来描述具有上述结构的存储单元阵列222的顶视图和横截面视图的示例。注意，图8A示出存储单元阵列222的顶视图的示例，而图8B示出图8A中沿A与B之间的直线所取的横截面视图。还要注意，在图8A中，省略了其上所构成的第二衬底和第二传导层。此外，省略了连接到晶体管240的源线或漏线的第一传导层的一部分。
在存储单元阵列222中，以矩阵形式提供了多个存储单元221。存储单元221包括在第一衬底230上的起到开关元件功能的晶体管240、以及连接到晶体管240的存储元件241。存储元件241构造在覆盖晶体管240的绝缘层249上，并且由连接到晶体管240的源线或漏线的第一传导层243；构造在第二衬底242上的第二传导层245；以及插入在第一传导层243与第二传导层245之间的有机化合物层244所构成。并且，为了使在其上构成晶体管和第一传导层的第一衬底230与第二衬底240之间的距离(单元间距)恒定，可在绝缘层249与第二传导层245之间提供隔离250。注意，在此，绝缘层105、晶体管240、覆盖晶体管240的绝缘层249、以及第一传导层243是元件构造层253(见图8A和8B)。
对于第一传导层243和第二传导层245，可恰当地使用实施例模式1中所描述的第一传导层32和第二传导层34的材料和构造方法。并且，使用薄膜晶体管作为晶体管240。
参考图15A到15D来描述晶体管240可使用的薄膜晶体管的一个方面。图15A示出应用了上栅(top gate)型的薄膜晶体管的示例。在第一衬底230上所提供的绝缘层105上，提供了该薄膜晶体管。对于薄膜晶体管，提供了构造在绝缘层105上的半导体层1302、以及可起到栅绝缘层功能的绝缘层1303。响应于半导体层1302，在绝缘层1303上构造了栅电极1304，并且在其上提供了起到保护层功能的绝缘层1305、以及起到夹层绝缘层作用的绝缘层248。并且构成了分别连接到半导体层的源区和漏区的源线和漏线1306。此外，其上还可构造起到保护层功能的绝缘层。
半导体层1302是由具有晶体结构的半导体构成的层，并可使用非单晶半导体或单晶半导体。特别地，优选其中应用通过激光照射、加热处理、或是激光照射和加热处理相结合来晶化的无定形或微晶半导体的结晶半导体。对于加热过程，可应用使用诸如镍等具有促进硅半导体晶化的作用的金属元素的晶化方法。
在通过激光照射来进行晶化的情形中，可通过连续波激光照射，或通过用具有10MHz或更高的高重复频率、以及1纳秒或更短的脉冲宽度(优选1到100皮秒)的超短脉冲激光的照射来实现晶化；其中将熔融的结晶半导体的熔融区朝激光的照射方向连续移动。通过这一晶化方法，可以获得具有较大粒径、且晶粒界面朝一个方向延伸的结晶半导体。通过使载流子的漂移方向与晶粒界面延伸的方向一致，就可提高晶体管的电子场效应迁移率。例如，可以实现400cm2/V·sec或更高的迁移率。
在使用前述玻璃衬底可允许的温度上限(大约600℃)或以下使用前述晶化步骤来进行晶化处理的情形中，可使用大面积的玻璃衬底。由此，每层衬底上可制造大量半导体器件，从而能够降低成本。
并且，可通过在玻璃衬底可允许的温度上限或以上进行加热以执行晶化步骤，来构造半导体层1302。通常，通过使用石英衬底作为绝缘层，并在700℃或以上加热无定形或微晶半导体来构造半导体层1302。由此，可提供具有能进行高速操作的极好特性(诸如相应速度和迁移率等)的薄膜晶体管。
可用金属或掺杂了赋予一种传导类型的杂质的多晶半导体来构成栅电极1304。当使用金属时，可使用钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)等。并且，可使用将前述金属氮化的金属氮化物。或者，可以是层叠金属氮化物的第一层和金属制成的第二层的这样一种结构。在层叠结构的情形中，可以是第一层的端部比第二层的端部向外突出更多的形式。通过使此处的第一层为金属氮化物，就可使其成为位垒金属。换言之，可防止第二层的金属扩散到绝缘层1303以及其下的半导体层1302。
对于栅电极1304的侧边表面，构成侧壁(侧壁隔离)1308。每个侧壁都可通过构造通过CVD方法在衬底上由二氧化硅构成的绝缘层，然后通过RIE(反应性离子蚀刻)方法执行各向异性蚀刻来构成。
对于通过合并半导体层1302、绝缘层1303、栅电极1304等所构成的晶体管，可应用诸如单漏结构、LDD(轻掺杂漏)结构或栅重叠漏结构等各种结构。在此，示出了具有LDD结构的薄膜晶体管，其中在覆盖侧壁的半导体层的一部分中构成了低浓度杂质区1310。此外，可应用单栅结构、其中将对其同等地施加具有相等电势的晶体管串接的多栅结构，或是其中两个栅电极将一个半导体层夹在其上侧和下侧之间的双栅结构。
绝缘层248是用诸如二氧化硅或含氧氮化硅等无机绝缘材料，或是诸如丙烯酸树脂或聚茚树脂等有机绝缘材料构成的。在用诸如旋转敷涂或滚动敷涂等敷涂方法来构成绝缘层的情形中，在涂过溶解在有机溶剂中的绝缘薄膜材料之后，对其执行热处理，由此用二氧化硅来构成绝缘层。例如，在通过敷涂方法构成包括硅氧烷键的薄膜之后，在200℃到400℃实施热处理，由此用二氧化硅构成绝缘层。通过使用通过敷涂方法构成的绝缘层、或是如绝缘层248等通过软熔而变平的绝缘层，就能够防止构造在该层上的布线破裂。此外，在构造多层布线时，还可有效地利用该绝缘层。
可提供构造在绝缘层248上的源或漏布线1306，以使其与用与栅电极1304相同的层构成的布线相交，并且它具有多层布线结构。多层布线结构可通过在与绝缘层248具有相似功能的多个堆叠的绝缘层上构成导线而获得的。源或漏布线1306优选用如铝(Al)等低电阻材料和使用诸如钛(Ti)或钼(Mo)等具有高熔点的金属材料的金属位垒的组合来构成，例如钛(Ti)和铝(Al)、钼(Mo)和铝(Al)等的层叠结构。
图15B示出应用下栅(bottom gate)型薄膜晶体管的示例。在第一衬底230上构成绝缘层105，并在其上设置薄膜晶体管。在薄膜晶体管中，提供了栅电极1304、起到栅绝缘层功能的绝缘层1303、半导体层1302、沟道保护层1309、起到保护层功能的绝缘层1305和起到夹层绝缘层功能的绝缘层248。此外，其上还构成了起到保护层功能的绝缘层。源或漏布线1306可形成在绝缘层1305或绝缘层248上。在下栅薄膜晶体管的情形中，不需构造绝缘层105。
并且，当第一衬底230是具有柔性特性的衬底时，衬底可允许的温度上限低于诸如玻璃衬底等硬性衬底。因此，优选使用有机半导体来构造薄膜晶体管。
在此，将参考图15C和15D来描述使用有机半导体的薄膜晶体管的结构。图15C示出应用交错有机半导体晶体管的示例。在具有柔性特性的衬底1401上提供了有机半导体晶体管。在该有机半导体晶体管中，提供了栅电极1402、起到栅绝缘薄膜功能的绝缘层1403、与栅电极和起到栅绝缘薄膜功能的绝缘层重叠的半导体层1404、以及连接到半导体层1404的源或漏布线1306。注意，该半导体层部分地被起到栅绝缘薄膜作用的绝缘层1403与源和漏布线1306夹在中间。
栅电极1402可用与栅电极1304类似的材料和方法来构造。并且，可通过使用微滴放电方法干燥和烘烤来构造栅电极1402。此外，可通过印刷方法在具有柔性特性的衬底上印刷包括微粒的糊，来构造栅电极1402。作为微粒的代表性示例，可给出主要包括金；铜；金银合金；金铜合金；银铜合金；或金银铜合金中的任何一种的微粒。此外，微粒可主要包括诸如氧化铟锡(ITO)等导电氧化物的微粒。
起到栅绝缘薄膜功能的绝缘层1403可由与绝缘层1303相似的材料和方法来构造。但是，在用溶解在有机溶剂中的绝缘薄膜材料敷涂之后，通过热处理来构造绝缘层的情形中，热处理温度要低于具有柔性特性的衬底可允许的温度上限。
作为有机半导体晶体管的半导体层1404所使用的材料，可给出多环芳香化合物、共轭双键化合物、酞菁、电荷转移络合物等。例如，可给出蒽、并四苯、并五苯、6T(六噻吩)、TCNQ(四氰基喹啉二甲烷)、PTCDA(二萘羧酸无水化合物)、NTCDA(萘羧酸无水化合物)等等。此外，作为有机半导体晶体管的半导体层1404所使用的材料，可给出诸如有机高分子化合物；碳纳米管；聚乙烯吡啶；酞菁金属络合物等π-共轭系统高分子化合物。特别地，优选使用其骨架由诸如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚硫乙烯、聚噻吩衍生物、聚(3-烷基噻吩)、聚对亚苯基衍生物或聚对亚苯基乙烯基衍生物等共轭双键组成的π-共轭系统高分子化合物。
作为构造有机半导体晶体管的半导体层的方法，可使用在衬底上构成具有均匀厚度的薄膜的方法。优选将该厚度设为1nm到1,000nm，更优的是，10nm到100nm。作为特定方法，可使用蒸发法、敷涂法、旋转敷涂法、条形敷涂法、溶铸法、浸渍法、丝网印刷法、滚动敷涂法或微滴放电法等。
图15D示出应用共面型有机半导体晶体管的示例。在具有柔性特性的衬底1401上提供有机半导体晶体管。在有机半导体晶体管中，提供了栅电极1402、起到栅绝缘薄膜功能的绝缘层1403、源或漏布线1306、以及与栅电极和起到栅绝缘层功能的绝缘层重叠的半导体层1404。并且，源或漏线1306部分地被起到栅绝缘层作用的绝缘层与半导体层夹在中间。
此外，薄膜晶体管和有机半导体晶体管可具有任何种类的结构，只要它们能够起到开关元件的功能。
并且，可使用单晶衬底或SOI衬底来构造晶体管240，并可在其上提供存储元件。SOI衬底可使用附着晶片的方法、或者称为SIMOX的方法来构造，以此方法，通过将氧离子注入硅衬底中来内部地构造绝缘层。因为用单晶半导体构造的此类晶体管具有诸如响应速度或迁移率等极好的特性，所以可提供能够进行高速操作的晶体管。并且，该晶体管的特性几乎没有什么波动；因此，可提供实现高可靠性的半导体设备。
优选在通过诸如旋转敷涂或滚动敷涂等敷涂法用溶解在有机溶剂中的绝缘薄膜材料敷涂之后，通过热处理来构造绝缘层249。因此，可改善绝缘层249表面的平滑性。并且，无论晶体管的源或漏布线1306的位置在何处，都可自由地定位第一传导层243。结果是，能够将存储元件和晶体管进一步集成。
第一传导层243和第二传导层245的材料和构造方法可类似于前述实施例模式1中所描述的任何材料和构造方法。
并且，可使用与前述实施例模式1中所示的那些有机化合物层35类似的材料和构造方法来提供有机化合物层244。
可在第一传导层243与有机化合物层244之间提供具有整流特性的元件。该具有整流特性的元件是其栅电极与漏电极相互连接的晶体管，或是二极管。注意，可在有机化合物层244与第二传导层245之间提供该具有整流特性的元件。
对于隔离250，可使用球形的、柱状的隔离等。尽管在此所揭示的是球形隔离，但是可使用有机树脂等在绝缘层249或第二传导层245上构造柱状隔离。
此外，不使用存储元件241，而是可改为恰当地使用诸如实施例模式1的图4A到4D中所示的存储元件，对于后者，不是将存储元件的第二传导层构造在第二衬底上，而是在第一传导层上层叠有机化合物层和第二传导层。
并且，在第一衬底230上提供分离层，并在分离层上提供元件构造层253之后，可将元件构造层与分离层分离，并用附着层462将元件构造层253附着到第三衬底461(见图10)。作为分离的一种方法，可使用以下或类似方法(1)通过提供金属氧化物层作为在具有高抗热性的第一衬底与元件构造层253之间的分离层，然后通过晶化来弱化金属氧化物层，并分离元件构造层253的分离方法；(2)提供包括氢的无定形硅膜，以作为在具有高抗热性的第一衬底与元件构造层253之间的分离层，然后通过激光照射从无定形硅膜释放氢气来分离具有高抗热性的衬底，或通过提供无定形硅膜作为分离层，并通过蚀刻来移除无定形硅膜来分离元件构造层253的方法；(3)在构成元素构造层253的地方机械地移除具有高抗热性的第一衬底，或通过使用溶液或诸如NF3、BrF3或ClF3等卤素氟化物气体来将第一衬底蚀刻掉的方法；或者(4)提供金属层和金属氧化物层作为具有高抗热性的第一衬底与元件构造层253之间的分离层，然后通过晶化来弱化金属氧化物层、以及通过使用溶液或诸如NF3、BrF3或ClF3等卤素氟化物气体来将金属层的一部分蚀刻掉，来物理地分离经弱化的金属氧化物层的方法。
对于第三衬底461，通过使用柔性衬底、如实施例模式1中的第一衬底31所示的包括显示热塑性等的树脂层的薄膜等，就能够将存储器件的尺寸、厚度和重量减小。
接下来，将描述在存储器件216中写入数据的操作(见图7A到8B)。
首先来描述通过施加电压来写入数据的操作。在此，将描述将数据写入位于第x列、第y行的存储单元221的情形。在此情形中，通过行解码器224a、列解码器226a和选择器226c来选择第x列的位线Bx和第y行的字线Wy，以使第x列、第y行的存储单元221中所包括的晶体管240被开启。接下来，通过写入电路，对第x列的位线Bx施加规定的电压。对第x列的位线Bx所施加的电压被连接到所选择的存储元件的第一传导层243，并且在第一传导层243与第二传导层245之间发生电势差。由此，有机化合物层244被焦耳热加热。结果是，有机化合物层发生相变，并且有机化合物层的迁移率也改变了。由此改变了该存储元件的电阻。
在使用实施例模式1的第一写入操作的情形中，与其它存储元件相比，其有机化合物层的相从具有低迁移率的第一相换为具有高迁移率的第二相的存储元件具有小得多的电阻和较大的电流值。以此方式，经由施加电压，通过利用存储元件电阻的变化来实现数据写入。例如，在没有对其施加第一电压的有机化合物层具有数据“0”，并且当数据“1”要被写入的情形中，对所需存储元件的一对传导层施加电压，以引起有机化合物层的相变，从而使存储元件的电阻变小而电流变大。
在使用实施例模式1的第二写入操作的情形中，与其它存储元件相比，其有机化合物层的相从具有高迁移率的第一相换为具有低迁移率的第二相的存储元件具有较大的电阻和较小的电流。通过应用上述方法可实现数据写入。
接下来将描述通过施加电压来擦除数据的操作。在使用实施例模式1的第一擦除操作来擦除数据的情形中，通过行解码器224a、列解码器226a和选择器226c来选择第x列的位线Bx和第y行的字线Wy，以使第x列、第y行的存储单元221中所包括的晶体管240导通。接下来，通过擦除电路，对第x列的位线Bx施加预定电压。对第x列的位线Bx施加的电压被连接到所选择的存储元件的第一传导层243，并且在第一传导层243与第二传导层245之间发生电势差。由此，有机化合物层244被焦耳热加热。结果是，有机化合物层244发生从具有高迁移率的第二相到具有低迁移率的第一相的相变，并且有机化合物层的迁移率也改变了。由此改变了存储元件的电阻。
注意，在使用实施例模式1的第二擦除操作来擦除数据的情形中，经由写入，通过加热其有机化合物层从具有高迁移率的第一相换为具有低迁移率的第二相的存储元件然后将其冷却，有机化合物层即发生从具有低迁移率的第二相到具有高迁移率的第一相的相变，并且有机化合物层的迁移率也改变了。可通过应用上述方法来实现数据擦除。
其有机化合物层的相已从第二相换为第一相的存储元件与写入之前的存储元件具有相同的电阻。以此方式，经由施加电压，通过利用存储元件电阻的变化来实现数据擦除。
接下来将描述通过施加电压来读出数据的操作。在此，读出电路226b的结构是要包括电阻元件246和读出放大器247。但是，读出电路226b的结构并不限于上述结构，读出电路226b可具有任何种类的结构。
通过在第一传导层243与第二传导层245之间施加电压，并读出有机化合物层244的相状况来实现数据读出。具体地，通过以电的手段读出有机化合物层244的电阻值来实现数据读出。例如，在存储单元阵列222中所包括的多个存储单元221之中，读出第x列、第y行的存储单元221的数据的情形中，首先，通过行解码器224a、列解码器226a和选择器226c来选择第x列的位线Bx和第y行的字线Wy。由此，位于第x列、第y行的存储单元221中所包括的晶体管240导通。
接下来，存储单元221中所包括的存储元件241与电阻元件246处于串联状态。此时，存储元件241可被示为单个电阻元件，并且当对以此方式串联的两个电阻元件的两端施加电压时，根据存储元件241的电阻值Ra或Rb，节点P的电势变为电阻分压的电势。然后，节点P的电势被供给读出放大器247，并且在读出放大器247中，判断包含的是数据“0”或“1”中的哪一个。接下来，包含读出放大器247中所判断的数据“0”或“1”的信号被供给外界。
通过给出图11中的特定示例来描述在使用晶体管作为电阻元件的情形中，通过施加电压来从存储元件读出数据的操作。
图11示出没有对其执行写入的存储元件(换言之即具有数据“0”的存储元件)的电流-电压特性951、已对其执行数据“1”的写入的存储元件的电流-电压特性952、以及电阻元件246的电流-电压特性953，并且在此描述使用晶体管作为电阻元件246的情形。
在图11中，在包括具有数据“0”的存储元件的存储单元中，存储元件的电流-电压特性951与晶体管的电流-电压特性953的交点954成为操作点，并且此时节点P的电势为V2(V)。节点P的电势被供给读出放大器247，并且在读出放大器247中，存储在上述存储单元中的数据被判断为“0”。
另一方面，在包括已对其执行数据“1”的写入的存储元件的存储单元中，存储元件的电流-电压特性952与晶体管的电流-电压特性953的交点955成为操作点，并且此时节点P的电势是V1(V)(V1＜V2)。节点P的电势被供给读出放大器247，并且在读出放大器247中，存储在上述存储单元中的数据被判断为“1”。
以此方式，通过根据存储元件241的电阻值来读出电阻分压的电势，就可判断存储在该存储单元中的数据。
根据上述方法，用电压值，通过利用电阻分压和存储元件241的电阻值之差来读出数据。但是，也可用电流值来读出存储在存储元件241中的数据。
注意可通过将此实施例模式与上述实施例模式自由结合来实现此实施例模式。
此实施例模式的存储器件能够通过对一对传导层施加电压来记录和擦除数据。因此，就能够在除制造器件以外的时候，通过选择性地加热任意存储元件来写入和擦除数据。并且，因为无需提供用于写入和擦除数据的单独器件，所以可缩小存储器件的大小，并简化该存储器件。此外，通过使用具有柔性特性的衬底来构造存储元件，可制造出具有柔性特性的存储器件。
(实施例模式4)在此实施例模式中，将使用附图来描述包括以上实施例模式中所描述的存储器件的半导体器件的一个示例。
此实施例模式中所描述的半导体器件的特征在于，无需接触即可实现数据的读出和写入。数据的传输格式大致被分为三种类型，它们是电磁耦合类型，该类型通过将一对线圈相对放置来通过互感来实现通信；电磁感应类型，该类型通过感应场来实现通信；以及电波类型，该类型通过利用电波来实现通信。任何类型都可使用。
将参考图9A和9B来描述在衬底上设置了天线、并在其上还设置了多个元件和存储元件的半导体器件的情形的结构示例。
图9A示出包括被构造成无源矩阵类型的存储电路的半导体器件。该半导体器件是用元件构造层351(包括构造在第一衬底230上的晶体管451和452、覆盖这些晶体管的绝缘层249、构造在绝缘层249上并被连接到晶体管452的存储元件第一传导层371a到371c、以及起到天线功能的传导层353)；构造在紧邻第二衬底242处的第二传导层363；以及插入在第一传导层371a到371c与第二传导层363之间的有机化合物层364。并且，存储元件用第一传导层371a到371c、第二传导层363、以及被第一传导层371a到371c与第二传导层363夹在中间的有机化合物层364构成。此外，可在绝缘层249与第二传导层363之间提供间隔250。
注意，晶体管451构成电源电路、时钟生成电路、数据解调/调制电路、控制电路、或接口电路中的任何电路；而晶体管452控制存储元件的第一传导层371a到371c的电势。
起到天线功能的传导层353是用与晶体管的源线和漏线相同的层构成的。注意，它并不局限于这一结构，起到天线功能的传导层353可被构造成晶体管之下或之上的层。在此情形中，作为起到天线作用的传导层所用的材料，可使用从金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、钼(Mo)、钴(Co)、铜(Cu)、铝(Al)、锰(Mn)、钛(Ti)等中选择的一种类型的元素；或是包括多种元素的合金等。并且，作为起到天线功能的传导层353的构造方法，可使用微滴放电法、诸如蒸发、喷镀、CVD法、丝网印刷法、或凹版印刷等各种印刷方法。
存储元件部分352包括多个存储元件352a到352c。并且，存储元件352a包括构造在绝缘层249上的第一传导层371a、有机化合物层364、以及构造在第二衬底242上的第二传导层363。此外，存储元件352b包括构造在绝缘层249上的第一传导层371b、有机化合物层364、以及构造在第二衬底242上的第二传导层363。此外，存储元件352c包括构造在绝缘层249上的第一传导层371c、有机化合物层364、以及构造在第二衬底242上的第二传导层363。第一传导层371a到371c被连接到晶体管452的源线或漏线。
此外，可通过恰当地使用与上述实施例模式中所描述的存储元件类似的结构、材料和制造方法，来构造存储元件部分352。
在存储元件部分352中，如上述实施例模式中所示，可在第一传导层371a到371c与有机化合物层364之间，或在有机化合物层364与第二传导层363之间提供具有整流特性的元件。对于该具有整流特性的元件，可使用以上在实施例模式1中所提及的那个元件。
对于元件构造层351中所包括的晶体管451和452，可恰当地使用实施例模式3中所描述的晶体管240。
并且，可在第一衬底230上构造分离层和元件构造层351，然后可通过恰当地使用实施例模式3中所描述的分离方法来将元件构造层351分离，并使用附着层将其附着到衬底。对于第一衬底，通过使用柔性衬底，如实施例模式1中的第一衬底31所示的包括显示热塑性的树脂的薄膜等，就能将存储器件的大小、厚度和总量减小。
此外，可提供连接到晶体管的传感器。作为传感器，给出通过物理或化学手段检测温度、湿度、照度、气体、重力、压力、声音(振动)或加速度等的元件。该传感器通常由诸如电阻元件、电容耦合元件、电感耦合元件、光电元件、光电转换元件、热电动势元件、晶体管、热敏电阻或二极管等半导体元件构成。
图9B示出包括有源矩阵类型存储电路的半导体器件的示例。注意，对于图9B，将描述与图9A不同的部分。
图9B中所示的半导体器件是用包括构造在第一衬底230上的晶体管451到453、覆盖这些晶体管的绝缘层249、构造在绝缘层249上的连接到晶体管452的存储元件356a第一传导层371a和连接到晶体管453的存储元件356b第一传导层371b的元件构造层351、覆盖晶体管451到453的绝缘层249、以及起到天线功能的传导层353的元件构造层351；构造在紧邻第二衬底242处的第二传导层363；以及插入在第一传导层371a和371b与第二传导层363之间的有机化合物层364构成的。存储元件部分356是以存储元件356a和存储元件356b构成的。存储元件356a是用第一传导层371a、第二传导层363、以及插入在第一传导层371a与第二传导层363之间的有机化合物层364构成的。存储元件356b是用第一传导层371b、第二传导层363、以及插入在第一传导层371b与第二传导层363之间的有机化合物层364构成的。并且，可在绝缘层249与第二传导层363之间设置隔离250。
注意，第一传导层371a和第一传导层371b每一个都被连接到晶体管的源线或漏线。换言之，为每一个存储元件提供一个晶体管。
此外，可通过恰当地使用上述实施例模式中所描述的结构、材料和制造方法来构造存储元件356a和356b。并且，在存储元件356a和356b中，如上所述，可在第一传导层371a和371b与有机化合物层364之间，或在有机化合物层364与第二传导层363之间提供具有整流特性的元件。
可在第一衬底230上构造分离层和元件构造层351，然后通过恰当地使用实施例模式3中所描述的分离方法来将元件构造层351分离，并使用附着层来将其附着到具有柔性特性的衬底。
注意，可提供连接到晶体管的传感器。作为传感器，给出通过物理或化学手段检测温度、湿度、照度、气体、重力、压力、声音(振动)或加速度等的元件。该传感器通常由诸如电阻元件、电容耦合元件、电感耦合元件、光电元件、光电转换元件、热电动势元件、晶体管、热敏电阻或二极管等半导体元件构成。
注意，可通过将本实施例模式自由地与上述实施例模式结合来实现本实施例模式。
通过本实施例模式，就能够提供一种更加廉价的半导体器件。此外，通过使用具有柔性特性的衬底来构造存储元件，就能制造出具有柔性特性的半导体器件。
在此，参考图12A到12C来描述本发明的半导体器件的结构。如图12A中所示，本发明的半导体器件20具有无需接触即可通信的功能，并具有电源电路11、时钟生成电路12、数据解调/调制电路13、控制另一电路的控制电路14、接口电路15、存储器件16、总线17、以及天线18。
并且如图12B中所示，本发明的半导体20具有无需接触即可通信的功能，并且除了电源电路11、时钟生成电路12、数据解调/调制电路13、控制另一电路的控制电路14、接口电路15、存储器件16、总线17、以及天线18以外，还可具有中央处理单元1。
此外，如图12C中所示，本发明的半导体20具有无需接触即可通信的功能，并且除了电源电路11、时钟生成电路12、数据解调/调制电路13、控制另一电路的控制电路14、接口电路15、存储器件16、总线17、天线18、以及中央处理单元1以外，还可具有包括检测元件3和检测控制电路4的检测部分2。
本实施例模式的半导体器件，除了电源电路11、时钟生成电路12、数据解调/调制电路13、控制另一电路的控制电路14、接口电路15、存储器件16、总线17、天线18、以及中央处理单元1以外，经由元件构造层中的晶体管，通过构造包括检测元件3和检测控制电路4的检测部分2，就能够构造大小被缩小、并具有传感功能的能够发送/接收电波的半导体器件。
电源电路11是基于从天线18输入的交变信号来生成电能的电路，该电能被分配给半导体器件20内的每个电路。时钟生成电路12是基于从天线18输入的交变信号来生成各种时钟信号的电路，这些时钟信号被分配给半导体器件20内的每个电路。数据解调/调制电路13具有将发往/自读出器/写入器19的数据解调/调制的功能。控制电路14具有控制存储器件16的功能。天线18具有实现电磁波发射/接收的功能。读出器/写入器19控制与半导体器件的通信以及与其数据相关的处理。注意，半导体器件并不限于上述结构，而是例如，可以是添加诸如电源电压限幅电路或仅用于处理编码的硬件等其它组件的结构。
存储器件16具有从实施例模式1到3中所描述的各存储元件中选择的一个或多个存储元件。因为包括有机化合物层的存储元件可通过为存储器件16提供包括有机化合物层的存储元件来同时实现大小和厚度的减小以及容量的提高，所以能够实现半导体器件大小和重量的减小。
检测部分2可通过物理或化学手段来检测温度、压力、流速、光、磁、声音(振动)、加速度、湿度、照度、气体成分、流体成分及其它特性。并且，检测部分2包括检测物理量或化学量的检测元件3、以及将检测元件3所检测到的物理量或化学量转换为诸如电信号等适当信号的检测控制电路4。检测元件3可由诸如电阻元件、电容耦合元件、电感耦合元件、光电元件、光电转换元件、热电动势元件、晶体管、热敏电阻、二极管、静电电容元件、或压电元件等元件来构造。注意，可提供多个检测部分2，并且在这种情形中，可同时检测多个物理量或化学量。
此外，此处所述的物理量是指温度、压力、流速、光、磁、声音(振动)、加速度、湿度、照度等，而化学量是指诸如气体成分和如离子的液体成分等化学物质等。作为化学量，还包括诸如血液、汗液、尿液等中所包括的特定生物材料等其它有机化合物(例如，血糖度等)。特别地，因为在要检测化学量的情形中，很自然地要选择性地检测特定物质，所以在检测元件3中预先提供选择性地与该物质起反应的物质。例如，在检测生物材料的情形中，优选通过将酶、抗体分子、微生物细胞等选择性地与要由检测元件3检测的生物物质起反应的物质固定在高分子化合物等之上来提供这些物质。
通过本发明，可构造起到无线芯片功能的半导体器件9210。无线芯片的应用是很广泛的。例如，可通过在诸如纸币、硬币、证券、持票人债券、证书(诸如驾驶证或居留证等；见图13A)、记录介质(诸如DVD软件或录像带等；见图13B)、包装盒(包装纸或瓶等；见图13C)、交通工具(诸如自行车等；见图13D)、个人所有物(诸如鞋子或眼镜等)、食物、植物、衣物、生活用品、诸如电器等商品、以及行李的行李标签(见图13E和13F)等上提供半导体器件9210来使用它。还可在动物或人体上提供半导体器件9210。电器是指液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(也简称为TV、TV接收机或电视接收机)、蜂窝电话等等。
通过将本发明的半导体器件9210装设在印刷电路板上，将其附着在项目表面，或通过将其嵌入在项目中来将其固定在该项目上。例如，通过将半导体器件9210嵌入在纸中来将其固定在书上，或通过将其嵌入在有机树脂中来将其固定在由有机树脂制成的包装盒上。因为本发明的半导体器件9210实现了尺寸紧凑、薄和重量轻，所以它在被固定在项目上之后不会有损该项目的设计。并且，通过在纸币、硬币、证券、持票人债券、证书等上提供半导体器件9210，就可提供认证功能，并且通过利用此认证功能，就可避免伪造。此外，通过在包装盒、记录介质、个人所有物、食物、衣物、生活用品、电器等上提供本发明的半导体器件，就可实现检查系统等的效率的提高。
参考附图来说明装设了本发明的半导体器件9210的电器的一种模式。此处的示例示出具有外壳2700和2706；面板2701；罩壳2702；印刷线路板2703；操作按钮2704；以及电池2705的蜂窝电话(见图14)。面板被可脱卸地装在罩壳2702中，而罩壳2702被装配到印刷线路板2703。取决于装入面板2701的电器，罩壳2702的形状和大小可适当改变。在印刷线路板2703上，装设了多个封装的半导体器件，并且作为其中之一，可使用本发明的半导体器件9210。被设置在印刷线路板2703上的本发明的半导体器件具有控制器、中央处理单元(CPU)、存储器、电源电路、音频处理电路、发送/接收电路等多种功能。
面板2701经由连接薄膜2708被连接到印刷线路板2703。上述面板2701、罩壳2702和印刷线路板2703与操作按钮2704和电池2705一起被装在外壳2700和2706内部。将面板2701中所包括的像素区2709定位成使其从为外壳2700提供的开放窗口可视。
注意，对于外壳2700和2706，示出蜂窝电话的外形；但是，根据此实施例的电器根据其功能或用途可变换为各种模式。
如上所述，本发明的半导体器件的特征在于尺寸紧凑、薄且重量轻。通过这些特征，可有效地利用电器的外壳2700和2706内部的有限空间。此外，还可缩小电器的尺寸。
在此实施例中，在图16中描述当通过对本发明的存储元件施加电压来写入数据时的电压-电流特性。
此实施例中所制造的样本包括一种存储元件，它是通过在衬底上构造绝缘层，在绝缘层上构造第一传导层，在第一传导层上构造有机化合物层，并在有机化合物层上构造第二传导层来构造的。
在此实施例中，衬底是使用玻璃衬底；第一传导层是使用通过喷镀法构造的厚度为100nm的钛层；有机化合物层是使用通过蒸发法构造的厚度为100nm的4-氰基-4’-n-正辛氧基联苯；而第二传导层是使用通过蒸发法构造的厚度为200nm的铝层。并且，该存储元件的第一传导层和第二传导层的重叠的顶面形状是正方形的，并且单边的长度为10μm。此时作为写入方法，执行电压从0V每0.01V地升压，并在每个电压测量样本电流值的扫描测量。此外，每个电压的施加时间是100毫秒。
图16中示出此实施例中所使用的样本的写入特性。横轴是写入电压，而纵轴表示写入电流值。点线90所围的图示出在写入之前，所施加的电压与所对应的存储元件电流值，而点线91所围的图示出在写入之后，所施加的电压与所对应的存储元件电流值。显然，在大约1.5V处能够进行写入。换言之，因为能用低电压来进行写入，所以包括此实施例中所描述的存储元件的半导体器件可降低功耗。并且，因为能用低电压来进行写入，所以在诸如RFID标签等能够无线地发送/接收信息的半导体器件中，即使是用基于从天线输入的交变信号而生成的电能也能够进行数据写入、擦除和重写。
在此实施例中，在图17中描述通过对本发明的存储元件施加电压而写入数据时的电压-电流特性。
此实施例中所制造的样本包括一种存储元件，它通过在衬底上构造绝缘层，在绝缘层上构造第一传导层，在第一传导层上构造有机化合物层，并在有机化合物层上构造第二传导层来构造。
在此实施例中，衬底是使用玻璃衬底；第一传导层是使用通过喷镀法构造的厚度为100nm的钛层；有机化合物层是使用通过蒸发法构造的厚度为100nm的苯甲酸4-氰基-4’-n-正辛氧基苯酯；而第二传导层是使用通过蒸发法构造的厚度为200nm的铝层。并且，该存储元件的第一传导层和第二传导层的重叠的顶面形状是正方形的，并且单边的长度为10μm。此时作为写入方法，执行电压从0V每0.01V地升压，并在每个电压测量样本电流值的扫描测量。此外，每个电压的施加时间是100毫秒。
图17中示出此实施例中所使用的样本的写入特性。横轴是写入电压，而纵轴表示写入电流值。点线92所围的图示出在写入之前，所施加的电压与所对应的存储元件电流值，而点线93所围的图示出在写入之后，所施加的电压与所对应的存储元件的电流值。显然，在大约2V处能够进行写入。换言之，因为能用低电压来进行写入，所以包括此实施例中所描述的存储元件的半导体器件可降低功耗。并且，因为能用低电压来进行写入，所以在例如无线芯片等能够无线地发送/接收信息的半导体器件中，即使是用基于从天线输入的交变信号而生成的电能也能够进行数据写入、擦除和重写。
本申请是基于2005年4月28日提交的日本专利申请第2005-132816号，其全部内容通过引用而被包含与此。
权利要求
1.一种存储器件，包括存储元件，其中，所述存储元件包括一对传导层和插入在所述一对传导层之间的有机化合物，其中，所述有机化合物具有液晶特性，以及其中，数据是通过对所述一对传导层施加电压并加热所述有机化合物，以引起所述有机化合物从第一相到第二相的相变来记录的。
2.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于其中，所述有机化合物在第一温度范围内处于各向同性相，在第二温度范围内处于近晶相，而在第三温度范围内处于结晶相，其中，所述第一温度范围高于所述第二温度范围，并且其中，所述第二温度范围高于所述第三温度范围。
3.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，在加热所述有机化合物以处于所述第一相，然后迅速冷却所述有机化合物之后，对所述一对传导层施加电压。
4.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是近晶相。
5.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是结晶相。
6.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是结晶相。
7.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是近晶相。
8.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是各向同性相。
9.如权利要求1所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是各向同性相。
10.一种具有如权利要求1所述的存储器件的半导体器件。
11.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，还包括起到天线功能的传导层、连接到所述一对传导层中的至少一个的第一晶体管、以及连接到所述起到天线功能的传导层的第二晶体管。
12.一种存储器件，包括存储单元阵列，其中所述存储元件以矩阵形式排列；以及写入电路，其中，每个所述存储元件都具有一对传导层和插入在所述一对传导层之间的有机化合物，其中，所述有机化合物具有液晶特性，其中，数据是通过对所述一对传导层施加第一电压并加热所述有机化合物，以引起所述有机化合物从第一相到第二相的相变来记录的，以及其中，所述第一电压是由所述写入电路施加的。
13.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，还包括擦除电路，其中，数据是通过对所述一对传导层施加第二电压并加热所述有机化合物，以引起所述有机化合物从所述第二相到所述第一相的相变来擦除的，以及其中，所述第二电压是由所述擦除电路施加的。
14.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，还包括擦除电路，其中，数据是通过对所述一对传导层施加第二电压并加热所述有机化合物，然后停止加热并且冷却所述有机化合物，以引起所述有机化合物从所述第二相到所述第一相的相变来擦除的，以及其中，所述第二电压是由所述擦除电路施加的。
15.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于其中，所述有机化合物在第一温度范围内处于各向同性相，在第二温度范围内处于近晶相，而在第三温度范围内处于结晶相，其中，所述第一温度范围高于所述第二温度范围，以及其中，所述第二温度范围高于所述第三温度范围。
16.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，在加热所述有机化合物以处于所述第一相，然后迅速冷却所述有机化合物之后，对所述一对传导层施加电压。
17.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是近晶相。
18.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是结晶相。
19.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是结晶相。
20.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是近晶相。
21.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是各向同性相。
22.如权利要求12所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是各向同性相。
23.一种具有如权利要求12所述的存储器件的半导体器件。
24.如权利要求23所述的半导体器件，其特征在于，还包括起到天线功能的传导层、连接到所述一对传导层中的至少一个的第一晶体管、以及连接到所述起到天线功能的传导层的第二晶体管。
25.一种存储器件，包括存储单元阵列，其中，所述存储单元以矩阵形式排列；以及写入电路，其中，每个所述存储单元都具有晶体管和存储元件，其中，所述存储元件具有一对传导层、以及插入在所述一对传导层之间的有机化合物，其中，所述有机化合物具有液晶特性，其中，数据是通过对所述一对传导层施加第一电压并加热所述有机化合物，以引起所述有机化合物从第一相到第二相的相变来记录的，以及其中，所述第一电压是由所述写入电路施加的。
26.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，还包括擦除电路，其中，数据是通过对所述一对传导层施加第二电压并加热所述有机化合物，以引起所述有机化合物从所述第二相到所述第一相的相变来擦除的，以及其中，所述第二电压是由所述擦除电路施加的。
27.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，还包括擦除电路，其中，数据是通过对所述一对传导层施加第二电压并加热所述有机化合物，然后停止加热并且冷却所述有机化合物，以引起所述有机化合物从所述第二相到所述第一相的相变来擦除的，以及其中，所述第二电压是由所述擦除电路施加的。
28.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，其中，所述有机化合物在第一温度范围内处于各向同性相，在第二温度范围内处于近晶相，而在第三温度范围内处于结晶相，其中，所述第一温度范围高于所述第二温度范围，以及其中，所述第二温度范围高于所述第三温度范围。
29.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，在加热所述有机化合物以处于所述第一相，然后迅速冷却所述有机化合物之后，对所述一对传导层施加所述第一电压。
30.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是近晶相。
31.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是结晶相。
32.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是结晶相。
33.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是近晶相。
34.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是各向同性相。
35.如权利要求25所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是各向同性相。
36.一种具有如权利要求25所述的存储器件的半导体器件。
37.如权利要求36所述的半导体器件，其特征在于，还包括起到天线功能的传导层、连接到所述一对传导层中的至少一个的第一晶体管、以及连接到所述起到天线功能的传导层的第二晶体管。
38.一种驱动包括存储元件的存储器件的方法，所述存储元件包括一对传导层以及插入在所述一对传导层之间的有机化合物，所述方法包括对所述一对传导层施加电压，以加热所述有机化合物；以及经由通过施加电压而引起的所述有机化合物从第一相到第二相的相变来记录数据，其中，所述有机化合物具有液晶特性。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，其中，所述有机化合物在第一温度范围内处于各向同性相，在第二温度范围内处于近晶相，而在第三温度范围内处于结晶相，其中，所述第一温度范围高于所述第二温度范围，以及其中，所述第二温度范围高于所述第三温度范围。
40.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是近晶相。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是结晶相。
42.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是结晶相。
43.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是近晶相。
44.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是各向同性相。
45.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是各向同性相。
46.一种驱动包括存储元件的存储器件的方法，所述存储元件包括一对传导层以及插入在所述一对传导层之间的有机化合物，所述方法包括对所述一对传导层施加第一电压，以将所述有机化合物加热到处于第一相；冷却所述有机化合物，以使所述有机化合物固定在所述第一相；对所述一对传导层施加第二电压，以将所述有机化合物加热到处于第二相；通过所述有机化合物从所述第一相到所述第二相的相变来记录数据；对所述一对传导层施加第三电压，并加热所述有机化合物以处于所述第一相；以及通过所述有机化合物从所述第二相到所述第一相的相变来擦除所述数据，其中，所述有机化合物具有液晶特性。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，其中，所述有机化合物在第一温度范围内处于各向同性相，在第二温度范围内处于近晶相，而在第三温度范围内处于结晶相，其中，所述第一温度范围高于所述第二温度范围，以及其中，所述第二温度范围高于所述第三温度范围。
48.如权利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是近晶相。
49.如权利要求46所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是各向同性相，且所述第二相是结晶相。
50.如权利要求46所述的存储器件，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是结晶相。
51.一种驱动包括存储元件的存储器件的方法，所述存储元件包括一对传导层以及插入在所述一对传导层之间的有机化合物，所述方法包括对所述一对传导层施加第一电压，以将处于第一相的所述有机化合物加热到处于第二相；冷却所述有机化合物，以使所述有机化合物固定在所述第二相；通过所述有机化合物从所述第一相到所述第二相的相变来记录数据；对所述一对传导层施加第二电压以加热所述有机化合物，来提高所述有机化合物的流动特性；停止加热并且冷却所述有机化合物以使其固定在所述第一相；以及通过所述有机化合物从所述第二相到所述第一相的相变来擦除数据，其中，所述有机化合物具有液晶特性。
52.如权利要求51所述的方法，其特征在于，其中，所述有机化合物在第一温度范围内处于各向同性相，在第二温度范围内处于近晶相，而在第三温度范围内处于结晶相，其中，所述第一温度范围高于所述第二温度范围，以及其中，所述第二温度范围高于所述第三温度范围。
53.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是近晶相。
54.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述第一相是结晶相，且所述第二相是各向同性相。
55.如权利要求51所述的方法，其特征在于，所述第一相是近晶相，且所述第二相是各向同性相。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种能够在除制造期间以外的时候写入和擦除数据的非易失性存储器件、以及具有该存储器件的半导体器件。并且，本发明的一个目的是提供一种尺寸紧凑且廉价的非易失性存储器件、以及具有该存储器件的半导体器件。本发明的存储器件具有一对传导层、以及插入在这对传导层之间的具有液晶特性的有机化合物。通过对这对传导层施加第一电压并加热该有机化合物，以引起该有机化合物从第一相到第二相的相变来在该存储器件中记录数据。
文档编号G11C11/56GK1866570SQ20061007990
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月27日 优先权日2005年4月28日
发明者大泽信晴 申请人:株式会社半导体能源研究所