CN101582438A - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种包含非易失性的、并能够附加地写入的存储电路和易于制造的天线的半导体器件及其制造方法。此外，本发明的另一个目的在于，防止无线芯片的信息的未授权的重写和无线芯片自身的伪造物，并能够保证无线芯片的安全性。考虑到上述情况，本发明提供一种其信息由无线通信信号进行识别的IC标签，且IC标签中的存储器(该存储器不能重复写入)的信息可以利用光学读出装置进行识别。本发明的IC标签中的存储器具有其信息可以利用光学读出装置进行识别的识别表面。

Description

半导体器件
(本申请是申请号为200580041109.9、发明名称为“半导体器件”的中国专利申请的分案申请。)
技术领域
本发明涉及一种包含天线和存储器的集成电路，用于识别和管理货物、商品、及人。具体地，本发明涉及一种诸如无线IC标签与相关物品的无线IC标签。
背景技术
条形码可以作为用于识别货物的对象。将条形码利用苯胺印刷法(一种使用由橡胶或柔性合成树脂构成的凸版的印刷方法)、平版印刷、凹版印刷等直接印刷在货物上；或在附着到货物上之前、首先印刷在标签上。通过使用条形码，条形码的数据(商品的价格或名称)可以由光学读出装置、也称为条形码读出器读出。根据数据，可以进行售出量、存货、配送的管理。但是，条形码在信息与功能方面存在问题，例如，位数少而且安全性难以保证。
近年来，已经开始了通过在货物上安装能够无线地发送与接收数据的半导体器件，典型地，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RFID(射频识别))以代替条形码来进行货物的管理、配送的简单有效化、商品的信息管理的尝试。但是无线芯片的不便之处在于，需要与具有天线的读出/写入器进行通信，以获取无线芯片的信息；而没有读出/写入器就不能获知该信息。同样，也引起安全性上的问题，如担心可能引起对无线芯片的信息的未授权的重写，或担心无线芯片本身就是伪造的。另外，问题还在于，如果IC标签因为某种原因而被损坏，则信息本身可能丢失或不能读出。
发明内容
近年来，通过在半导体衬底上设置集成电路和天线而能够无线地发送或接收数据的半导体器件得到了发展。传统的无线芯片不包含存储器。因此、只能判断是否是无线芯片。
具有高功能与高附加价值的半导体器件可以通过设置存储电路(也简称为存储器)作为集成在半导体衬底上的电路而提供。
本发明的一个目的在于，提供一种包含非易失性的、并可附加地写入的存储电路和易于制造的天线的半导体器件，并提供该半导体器件的制造方法。此外，本发明的另一个目的在于，防止未授权的无线芯片的信息重写并防止及该无线芯片自身的伪造，并保证无线芯片的安全性。
当将无线芯片用于商店等时，由人眼辨别的信息标签或商标也与无线芯片一起贴在商品上。但是、由于无线芯片和签名或标签是分别贴合的，因此当无线芯片损坏、或无线芯片和信息标签或商标未粘住、或由其他的代替时，各个信息很容易变得互不相同。
考虑到上述情况，本发明提供一种其信息由无线通信信号识别、而且IC标签中的存储器(不能重写的存储器)的信息也由光学读出装置识别的IC标签。本发明的IC标签中的存储器，具有识别表面，信息可以通过光学读出装置利用该识别表面来进行识别。
在通常的使用半导体器件的存储器中，信息利用电信号读出，而不使用光学读出装置。已知的存储器电路是例如DRAM、SRAM、FeRAM、掩模RAM、EPROM、EEPROM、闪存等。其中，由于DRAM和SRAM为数据断电而被擦除的易失性存储电路，因此数据需要在每次上电时重写。而FeRAM是非易失性存储电路。由于FeRAM使用包含铁电体层的电容元件，因此其制造步骤增加。掩模ROM虽然具有简单的结构，但其数据需要在制造过程中进行写入，而且不能多次写入数据。EPROM、EEPROM以及闪存虽然是非易失性存储电路，但其问题在于，它们的制造步骤数量因使用包含两个栅电极的元件而增加。
在本发明中，并未使用半导体衬底。相反，使用TFT来形成包括存储器的各种电路。当使用TFT时，制造成本与半导体衬底的情况相比显著下降。此外，由于TFT能够形成在IC标签的基底材料上，因此与半导体衬底的情况相比，附着性更好。当使用半导体衬底时，基底材料、天线、IC芯片的相互连接并粘合是困难的。其缺陷在于，当使用半导体衬底的IC标签时，连接部分与粘合部分在IC标签受外力弯曲时很容易断裂。而当使用TFT时，能够提供对IC因外力而造成的弯曲的抵抗性高的IC标签。另外，IC标签的总厚度与半导体衬底相比也能够减小。
本发明的IC标签包含天线、其信息可以利用光学读出装置读出的存储器、将天线和存储器相互连接的导电电路。天线产生感应电动势，以提供将数据写入存储器并从存储器读出所存储的数据的工作电源。
根据本发明，信息可以通过使用不同类型的识别装置，如无线通信信号读出装置、光学读出装置进行核对，并检测该信息是否相互一致，因此能够减小读出的错误。如果不使用光学读出装置，当信息是否写入到存储器中是可见时，写入了信息的IC标签与未写入信息的IC标签可以轻易地识别。
存储器的识别表面可以显示字母、数字、和条形码等。注意，存储器的识别表面不是显示器。当将信息写入到存储器中时，识别表面的一部分的光学特性被改变为利用反射的照射光显示图形。因此，当使用如CCD等的成像装置作为光学读出装置时，图形图像可以由CCD获取，以通过分析该图像来识别并读出存储器的信息。
IC标签与用于写入和读出数据的装置(读出/写入器)的头部相接触或与之相隔规定的间隙，所述用于写入和读出的装置与信息终端装置(如个人计算机)相连接。根据基于来自读出/写入器的天线的信息的规定频率的无线电波，IC标签的天线利用与该天线相连接的电路产生用于产生写入信号与读出信号的感应电动势。然后，利用由感应电动势产生的写入信号将数据写入到存储器中；而利用由感应电动势产生的读出信号而读出存储于存储器中的数据。
虽然读出/写入器既可以写入又可以读出，但是在本发明中，为了防止伪造和未授权的使用，在位线与字线之间的材料层由相变不可逆的有机或无机材料构成，因此，对存储器的写入只能进行一次。用于本发明的存储器(存储元件)材料层的有机或无机材料产生相变以改变其电阻与光学特性。在写入信息之前和之后在存储器(存储元件)的两个电极之间的材料的光学特性从不透明的非晶状态变化到透明的结晶状态。
可以用于存储器的两个电极之间的材料层、而且相变不可逆的无机材料，是只能从非晶状态改变到结晶状态的无机材料，如包含从碲(Te)、氧化碲(TeOx)、锑(Sb)、铋(Bi)中选择的多种材料。
可选地，对于在存储器(存储元件)的两个电极之间的材料层，可以使用有机材料与无机材料的混合层。例如，包含金属氧化物(如氧化钼、氧化钒、氧化钌、氧化钴和氧化铜)和有机化合物的材料层可以用作该材料层，或作为在两个电极之间的层积层中的一层。
注意，信息既可以在将IC标签粘合到货物上之前、也可以在将IC标签粘合到货物上之后写入到IC标签。
当光学地将信息数据写入到存储器中时，利用使用不同于写入数据的光的波长的光照射具有识别表面的存储器并使用传感器检测反射光而读出存储器的信息数据。
当仅使用无线通信信号时，信息可以集中地读出并存储到信息终端装置中。为了防止伪造和未授权的使用，信息在分配时至少可以核对两次，具体地，在将信息写入到IC标签之后、和将信息从IC标签最终读出时。
本说明书所公开的本发明的结构，是包括具有包括多个存储单元的存储单元阵列的存储器、控制存储器的电路、和天线的结构；其中，存储单元阵列具有在第一方向上延伸的位线、在与第一方向垂直的第二方向上延伸的字线、在位线与字线之间的相变不可逆的材料层，位线与字线中的一个或全部具有透光性，并且存储器包括具有识别表面，利用该识别表面由光学读出装置读出将所记录的信息读出。
除了上述结构，还具有用于将通过利用无线信号读出在存储器中记录的数据而获得的第一数据与通过利用光学读出装置从存储器的识别表面读出数据而获得的第二数据进行核对的核对装置。通过使用核对装置，能够减少读出时的错误。
读出装置并不限于光学读出装置和无线信号读出装置。除了上述之外，还有另一种结构，包括：具有包含多个存储单元的存储单元阵列的存储器；控制存储器的电路；和天线；其中，存储单元阵列具有在第一方向上延伸的位线、在垂直于第一方向的第二方向上的字线、和在位线与字线之间的相变不可逆的材料层，位线与字线中的一个或全部具有透光性，并且存储器具有由多个不同的读出装置读出的、一种重新编码的数据。
在上述的每个结构中，材料层的相利用光照射从第一状态变为第二状态，因此，位线与字线之间的电阻改变。通过应用上述具有此类特征的结构，对存储器的写入可以只进行一次，以防止伪造和未授权的使用。
在上述每个结构中，材料层的相利用光照射从第一状态变为第二状态，而且变化可以在识别表面上读出。通过应用上述具有此特征的结构，是否将信息写入到了存储器中是易于判断的。
在上述每个结构中，用于控制存储器的电路包括薄膜晶体管。通过应用上述具有此类特征的结构，能够制造具有高抗弯曲性的半导体。薄膜晶体管可以使用如并五苯等的有机材料形成。
在上述每个结构中，半导体器件包含与天线相连接的电路和包含薄膜晶体管的电路。通过应用上述具有这类特征的结构，用于控制存储器的电路和与天线相连接的电路可以利用相同的工艺制造。
在上述每个结构中，用于控制半导体器件的电路和与天线相连接的电路形成在公共基底材料上。通过应用具有此类特征的上述结构，可以进行使用大型衬底的批量生产以降低单价。
在上述每个结构中，由基底材料和密封材料密封半导体器件，而且基底材料或密封材料中的一个或两个具有透光性。可选地，半导体器件可以用具有透光性的层积膜密封。
在每个上述结构中，将半导体器件插入到基底材料与密封材料之间，基底材料和密封材料包括树脂。
根据本发明，能够实现包含利用光学作用和电学作用写入数据、且数据由光学读出装置和电信号读出装置读出的存储器的半导体器件。
此外，根据本发明，能够防止IC标签的伪造，而且能够促进其安全性。在根据本发明的半导体器件中的存储电路是非易失性的，并可用于附加数据。因此能够防止由于重写数据的伪造。另外，新的数据可以附加地写入。即、本发明能够提供一种具有不能被重写的存储元件的半导体器件。
附图说明
图1A～1F示出本发明的半导体器件的俯视图与剖面图。
图2A～2B示出本发明的半导体器件的俯视图与剖面图。
图3示出本发明的半导体器件的等价电路图。
图4示出本发明的半导体器件的方框图。
图5A～5C示出本发明的半导体器件中的存储器部分的俯视图与剖面图。
图6A和6B示出本发明的半导体器件中的存储器部分的等价电路图。
图7示出本发明的激光照射装置的示意图。
图8示出施加了电压的存储元件部分的照片。
图9示出施加电压前后的存储元件的反射光谱的曲线图。
图10示出存储元件的电流-电压特性的曲线图。
图11示出存储元件的电流-电压特性的曲线图。
图12示出施加电压之后的存储元件的剖面图的TEM照片。
图13示出施加电压之后的存储元件的剖面图的TEM照片。
图14示出存储元件特性的电流-电压特性的曲线图。
图15A～15F示出电子装置的例子。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行描述。
第1实施方式
图1A和1B示出本发明的可以不接触地发送和接收数据的半导体器件的例子。图1A示出本发明的半导体器件的俯视图，图1B示出图1A的侧面示意图。
图1中示出的本发明的半导体器件具有将多个电路(存储器部分与数据发送和接收部分)集成在一个基底材料101上的结构。将存储器部分与数据发送和接收部分相邻地放置，因此可以减小噪音的叠加以及电路间的交互作用。存储器部分至少包含具有识别表面的存储单元阵列103a、译码电路104和105、选择电路106、读出和写入电路107。数据发送和接收部分至少包含天线102和与天线相连接的集成电路108。天线可以在形成集成电路的布线的相同步骤中利用印刷法或光刻法形成。
译码电路104和105、选择电路106、读出和写入电路107、和与天线相连接的集成电路108由TFT构成，并可以在公共基底材料上使用相同的步骤制造。
图1A示出在数据写入之前半导体器件的顶视图。在具有识别表面的存储单元阵列103a中，整个识别表面具有平坦的表面。
写入数据的操作参照图1C和1D进行说明。当如图1A所示，以光照射半导体器件而向存储单元阵列写入数据时，所照射的部分被改变，存储单元阵列103a变为如图1C所示的、包含具有规定设计图形109的识别表面的存储单元阵列103b。
图1D示出利用光学作用写入数据的半导体器件的侧面图。如图1D所示，利用用于将光照射到存储器的写入装置(写入器)110和用于控制写入装置110的控制装置111，用光有选择地照射存储单元阵列，来获得具有图形109的识别表面。
存储单元阵列具有包含配置为矩阵状的存储元件的存储单元。存储元件具有用于形成位线的第一导电层、用于形成字线的第二导电层、和形成在第一导电层与第二导电层之间的有机化合物层。在TFT和存储元件设置于一个区域内并配置为矩阵状的情况下，存储单元指存储元件和TFT。当只有存储元件设置在一个区域内并配置为矩阵状的情况下，存储单元仅指存储元件。
当有机化合物层用如激光等光通过具有透光性的第二导电层照射时，由激光照射引起有机化合物层的相变或损坏，因此存储元件的光特性或电阻发生改变。例如，假设没有以激光照射的存储元件具有数据“0”，可以利用激光照射存储元件而改变光特性或电阻以将数据“1”写入到存储元件中。
例如，通过调整用于有机化合物层的材料或激光的密度，可以利用激光照射将非晶状态的且不具有透光性的有机化合物层，改变为结晶状态的并具有透光性的材料。可选地，数据可以通过以激光照射有机化合物层以使其绝缘化而写入。
当使用以通过吸收光而产生酸的化合物(光致产酸剂)掺杂的共轭聚合体作为有机化合物层时，导电性仅在被激光照射的部分增加，而没有被激光照射的部分不具有导电性。据此、利用以激光照射到所选择的有机化合物层来改变存储元件电阻的现象而写入数据。例如，假设未被激光照射的存储元件具有数据“0”，选择的存储元件以激光照射以增加写入数据“1”时的导电性。
代替用于利用光照射写入数据的写入装置110，可以使用用于利用电信号写入数据的写入装置112。此时，天线102利用通过电信号写入数据的写入装置112和用于控制写入装置112的控制装置113发送和/或接收数据，以获得具有规定设计图形的识别表面。当图形可用人眼观察时，能够对是否写入数据进行判断。可选地，可以对图形进行编码，使其如同条形码一样易于光学读出。
可选地，用于利用发射光写入数据的写入装置110和用于利用电信号写入数据的写入装置112可以用于向存储器写入相同的数据，以防止在写入时的错误。
虽然图1C示出了具有图形的识别表面，但是该图形并不必由人眼识别。图形可以是可以利用光学读出装置使用具有规定波长的光读出的图形。
接下来，参照图1E和1F对读出数据的操作进行说明。
通过在第一导电层与第二导电层之间施加电压，使用用于读出存储元件电阻值的电信号读出装置115和用于利用光照射读出图形的光学读出装置114读出数据。两个读出装置可以同时或单独读出数据。作为光学读出装置114，可以使用如图像扫描器和CCD照相机等成像单元。对于电信号读出器115，可以使用具有天线的读出/写入器。
当利用光学作用或电学作用将数据写入到存储器中时，导致存储元件的光透明度与没有施加光学作用或电学作用的存储元件的光透明度具有不同的值。由光学特性不同而产生的图形被光学地读出，据此可以将数据读出。
如果存储器的图形在可见光下可被识别，则是否将数据写入到了存储元件中可以由人眼辨别。在通常的存储元件中，数据不能由光学读出装置或人眼识别。
当数据通过光学作用或电学作用写入到存储器中时，导致存储元件的电阻值与没有施加光学作用或电学作用的存储元件的电阻值不同。在电阻值上的差异能够光学地读出，因此能够读出数据。
利用两种读出装置读出的数据由核对装置116进行核对。结果被传送到信息终端117，并进行识别。根据本发明，能够减少读出的错误。注意，信息终端117和核对装置116可以利用布线编码相互连接，或者它们可以通过无线通信来交换数据。
写入装置(写入器)和读出装置(读出器)可以使用具有所谓读出/写入器结构的一个装置代替。
当部分图形是人眼可见的时，不需要贴合显示标签和商标。
在本发明中，由于存储器和天线设置在公共衬底上，不用担心引起脱落或由其他的存储器或天线代替。另外，存储器和天线相互电连接，因此它们不会轻易分离。此外，存储器由暴露在如氧气的空气中易于改变的有机化合物材料构成，因此、即使为了伪造而将存储器拆开时，用于存储器的有机化合物材料也不能容易地辨别。因此能够防止伪造。
第2实施方式
本发明的半导体器件具有包括集成多个电路、并且将包含多个薄膜晶体管的层与包含多个存储元件的层顺序层积的结构。此外，本发明的半导体器件具有包含作为天线的导电层的密封膜。作为天线的密封膜与包含多个存储元件的层的边缘相重叠。
图2A示出根据本发明的半导体器件的俯视图。存储器部分至少包含具有识别表面的存储单元阵列203、译码电路204和205、选择电路206、和读出和写入电路207。数据发送和接受部分至少包含与天线相连接的集成电路208。电路设置在公共基底材料上，而天线202设置在密封膜上，并通过导电颗粒连接到集成电路208上。
参照图2B，对本发明的半导体器件的剖面视图的例子进行说明。图3示出图2A或2B的等价电路图。
在基底材料上，形成了将TFT配置为矩阵状的存储器部分。在存储器部分周围形成的集成电路也由如TFT等的半导体元件构成。图2B示出常用的CMOS电路(n沟道TFT 211a和p沟道TFT 211b互补地组合)。CMOS电路包含具有至少一个n沟道TFT和一个p沟道TFT的电路(如反相器电路、与非电路、与电路、或非电路、或电路、移位寄存器电路、采样电路、D/A转换电路、A/D转换电路、锁存电路、缓冲器电路)。CMOS电路通过布线212c与其他的电路相连接。
TFT 210a、210b、211b每个具有第一层间绝缘膜214。形成第二绝缘层215以覆盖每个TFT并在第二导电层上形成多个存储元件。图2B示出未写入数据的存储元件和写入了数据的存储元件。
在存储部分中配置为矩阵状的存储元件221具有构成位线Bx(1≤x≤m)的第一导电层212a、构成字线Wy((1≤y≤n)的第二导电层214a、和在第一导电层与第二导电层之间形成的有机化合物层213a。隔离层216形成在相邻的有机化合物层213a之间。第一导电层212a与第二导电层214a构成条纹状，以使第一导电层212a和第二导电层214a相互交叉。
图2B示出通过光学作用写入数据的存储元件。在利用光学作用写入数据时，第一导电层212a和第二导电层214a中的一个或两个需要具有透光性。具有透光性的导电层由透光导电材料构成，如氧化铟锡(ITO)；或由不具有透光性但具有能够透光的厚度的导电材料构成。
当数据利用光学作用写入时，写入数据前的存储元件的有机化合物层213b的透光性在写入数据之后不同于有机化合物层213a的透光性，并且将该差异作为图形显示在存储元件阵列203的识别表面上。
构成位线的第一导电层212b与构成字线的第二导电层214b间的电短路状态可以表示写入了数据的存储元件的状态。为了电短路一对电极，p沟道TFT 210b优选具有多栅结构，以防止p沟道TFT 210b预先短路。
为了提高可靠性，存储元件和电路可以用保护膜覆盖。
存储元件和电路利用具有粘合层217的密封板218密封。天线202预先印刷在密封板218上，天线202与形成于基底材料201上的布线相连接以使天线与布线导通。天线202的一部分可以重叠在与天线相连接的集成电路208上。
当数据利用光学作用写入或读出时，至少在写入或读出数据的一侧的材料具有透光性。例如，当数据利用光学作用从密封板一侧写入或读出时，密封板、粘合层217、第二导电层214a和214b由透光材料构成。而当数据利用透光性从基底材料一侧写入或读出时，基底材料、第一层间绝缘层、第二层间绝缘层、第一导电层由透光材料构成。
在具有上述结构的半导体器件中，存储元件221具有简单的结构，即有机化合物层形成在一对导电层(第一导电层和第二导电层)之间。因此半导体器件可以容易地制造，并且可以提供便宜的半导体器件或其制造方法。另外，本发明的半导体器件的高集成度是容易的，而且能够提供具有大容量的半导体器件及其制造方法。
存在利用对包含多个存储元件的层使用激光的光学作用写入数据的情况。此时，形成包含多个存储元件的层，使其不覆盖衬底上的导电层。
本发明的半导体器件具有包含多个存储元件的层层积于包含多个具有以单晶半导体层作为沟道区的场效应晶体管的层上的结构。通过应用上述结构，能够提供小的半导体器件。
另外，本发明的半导体器件包含利用光学作用或电学作用写入数据的存储电路。存储电路是非易失性的，数据能够附加地写入。因此，虽然数据能够附加地写入，但由于数据不能重写，因此能够防止伪造。据此，能够实现高性能和高附加价值的半导体器件，并能够提供其制造方法。
另外，此处将顶部栅极型TFT作为例子进行了阐述，但本发明可以应用之处并不限于这种TFT结构。例如，本发明能够应用于底部栅极型(反交错)TFT和交错TFT。
本发明并不限于图2B所示的TFT结构。如果需要，可以使用在沟道形成区域与漏区(或源区)之间设置LDD区的轻掺杂漏区(LDD)结构。在该LDD结构中，将以低浓度添加了杂质元素的区域设置在沟道形成区域与以高浓度添加了杂质元素的源区或漏区之间。以低浓度添加了杂质元素的区域称为LDD区。还能够采用LDD区隔着栅绝缘膜以与栅极重叠的所谓的GOLD(栅-漏重叠的LDD)结构。
本实施方式可以自由地与第1实施方式组合。
第3实施方式
图4示出根据本发明的半导体器件的方框图。
如图4所示，以虚线包围的半导体器件20可以不接触地交换数据。半导体器件20具有电源电路11、时钟产生电路12、数据解调/调制电路13、用于控制其它电路的控制电路14、接口电路15、存储电路16、数据总线17和天线(天线线圈)18。
电源电路11是根据从天线18产生的交流信号来产生提供给半导体器件20内的每个电路的电流和电压的电路。时钟产生电路12是用于根据从天线18输入的交流信号来产生提供给半导体器件20内的每个电路的各种时钟信号的电路。数据解调/调制电路13具有将与电读出/写入器19a交换的数据进行解调/调制的功能。控制电路14具有控制存储电路16的功能。天线18具有发送/接收电磁场或无线电波的功能。电学读出/写入器19a具有与半导体器件通信、控制半导体器件、以及处理数据的功能。注意，半导体器件的结构并不仅限于上述结构，可以包含如电源电压的限幅电路或处理编码的硬件等其它部件。
存储电路16包含具有一对导电层和设置在该一对导电层之间的有机化合物层的存储元件。在有机化合物层被插在导电层之间的存储元件中，数据可以利用光学读出/写入器19b进行读出。
通过利用核对装置21核对利用光学读出/写入器19b和电学读出/写入器19a读出的数据，能够防止在写入和读出时的错误。
数据可以利用光学读出/写入器19b和电学读出/写入器19a写入到存储电路中。
存储电路16可以仅包含具有一对导电层和插在一对导电层之间的有机化合物层的存储元件，或包含具有其它结构的存储电路。其它结构是从掩模ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)中选择的一种或多种存储电路。
虽然图4示出电学读出/写入器19a和光学读出/写入器19b，但识别装置并不仅限于上述，也可以使用不同类型的识别装置。可选地，可以使用三个或更多的识别装置。
本实施方式可以自由地与第1实施方式和第2实施方式进行组合。
具有上述结构的本发明，将在下述例子中进行更详细的说明。
实施例1
根据本发明的半导体器件的结构与操作，参照附图6A和6B进行说明。本发明的半导体器件包含存储部分和天线部分。存储部分包含存储单元被配置为矩阵状的存储单元阵列522、译码电路523和524、选择电路525、和读出与写入电路526。存储单元包含存储元件530。不接触地发送与接收数据的天线部分包含天线502和与天线相连接的集成电路520。
接下来，将对实际制造的存储单元阵列522的俯视结构和剖面结构进行说明(图5A和5C)。
存储元件530包含用于构成位线Bx(1≤x≤m)的第一导电层527、用于形成字线Wy((1≤y≤n)的第二导电层528、和设置在第一导电层527与第二导电层528之间的有机化合物层529(图5A)。由第一导电层527、有机化合物层529和第二导电层528构成的层积体对应于存储元件530。绝缘层533形成在相邻的有机化合物层529之间。绝缘层534形成在多个存储元件530上。用于形成位线Bx的第一导电层527在第一方向上延伸，用于形成字线Wy的第二导电层528在与第一方向垂直的第二方向上延伸。即、第一导电层527和第二导电层528构成条纹形状，以使第一导电层527和第二导电层528相互交叉。
在本例中，数据利用光学作用写入到存储元件530中。因此，第一导电层527和第二导电层528中的一个或两个需要具有透光性。具有透光性的导电层由如氧化铟锡(ITO)等的透光导电材料构成，或由不具有透光性、但具有能够透光的厚度的导电材料构成。
包含在存储元件中的有机化合物层529能够由具有高空穴传输特性的材料构成，可以使用如芳香胺基(即包含苯环-氮键)化合物，如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-胺]联苯(缩写：α-NPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]-联苯(缩写：TPD)、4，4’，4”-三(N，N-二苯基-胺)三苯胺(缩写：TDATA)、4，4’4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]-三苯胺(缩写：MTDATA)、或4，4’-二(N-((4-N，N-二-间-甲苯基胺)苯基)-N-苯基胺)联苯(缩写：DNTPD)；或酞菁染料化合物，如酞菁染料(缩写：H2Pc)、铜酞菁染料(缩写：CuPc)、或氧钒酞菁染料(缩写：VOPc)。
另外，可以使用具有高电子传输特性的材料作为包含在存储元件中的有机化合物层529所用的有机化合物材料。例如，可以使用由金属络合物或具有喹啉骨架或苯喹啉骨架的材料构成，如三(8-羟基喹啉)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写：Almq3)、二(10-羟基苯[h]-羟基喹啉)铍(缩写：BeBq2)、或二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-羟基苯酚-铝(缩写：BAlq)，或如具有噁唑基或三噻唑配合基的金属络合物的材料，如二[2-(2-羟基苯)-羟基苯并唑]锌(缩写：Zn(BOX)2)、或二[2-(2-羟基苯)-羟基噻唑]锌(缩写：Zn(BTZ)2)。
另外，除了金属络合物，还可以使用化合物等，如2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(缩写：PBD)、1，3-二[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-二苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙烷基苯基)-5-(4-二苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲罗林(缩写：BPhen)，或浴铜灵(缩写：BCP)。
作为用于包含在存储元件中的有机化合物层529的其它的有机化合物材料，可以使用如4-双氰亚甲基-2-甲基-6[2-(1，1，7，7-四甲基-9-久洛尼定基)-乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCJT)、4-双氰亚甲基-2-叔丁基-6[2-(1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-基)-乙烯基]-4H-吡喃，periflanthene，2，5-氰-1，4-二-[2-(10-含甲氧基-1，1，7，7-四甲基久洛尼定基-9-基)-乙烯基]苯、N，N’-二甲基喹吖酮(缩写：DMQd)、香豆素545T，三(8-羟基喹啉)铝(缩写：Alq3)、9，9’-bianthlyl、9，10-联苯蒽(缩写：DPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、2，5，8，11-四-叔丁基二萘嵌苯(缩写：TBP)等。如9，10-二(2-萘基)-2-四-叔丁基蒽(缩写：t-BuDNA)的蒽衍生物、如4，4’-二(N-咔唑基)-联苯(缩写：CBP)的咔唑衍生物、如二[2-(2-羟苯基)羟基嘧啶]锌(缩写：Znpp2)或二[2-(2-羟苯基)苯并唑]锌(缩写：ZnBOX)等金属络合物可以作为在形成扩散了上述有机材料的层时的基底材料。可选地，可以使用三(8-羟基喹啉)铝(缩写：Alq3)、9，10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚-铝(缩写：BAlq)等。
另外，作为包含在存储元件中的有机化合物层529的其它材料，可以使用以聚苯乙烯磺酸(缩写：PSS)掺杂的聚乙烯dioxythipophene(缩写：PEDOT)、聚苯胺(缩写：PAni)、聚乙烯基咔唑(缩写：PVK)等。
另外，可以使用其电阻可以利用光学作用或电学作用改变的材料。例如，可以使用以通过吸收光产生酸的化合物(光致产酸剂)掺杂的共轭聚合物。对于共轭聚合物，可以使用聚乙炔、聚亚苯基-亚乙烯基、聚噻吩、聚苯胺、聚亚苯基ethinylenes，等。作为光致产酸剂，能够使用芳基锍盐、芳基碘鎓盐、o-硝基苯甲基磺酰、芳基磺酸基酸p-硝基苯酯、磺酰乙酰苯、Fe-芳烃合成物PF6盐等。
接下来，对具有上述结构的存储电路的写入数据的操作进行说明。数据利用光学作用写入。利用激光照射器件532，用从具有透光性的导电层(第二导电层528)一侧照射的激光照射有机化合物层529，以写入数据。
激光可以照射整个存储单元521，或可以有选择地照射存储单元521。例如，当所形成的有机化合物层529为非晶态时，有机化合物层529不用激光照射，以将其保持在非晶状态，而有机化合物层529不用激光照射以改变为结晶状态(图5B(2))。即、数据可以利用有选择地进行激光照射而写入。当有机化合物层有选择地以激光照射时，优选适用脉冲振荡激光照射装置。
更具体地，包含在被选择的存储元件530中的有机化合物层529被有选择地用激光照射，以破坏或结晶化有机化合物层529。所破坏或结晶化的有机化合物层529改变了光特性。在结晶化有机化合物层的情况下，其导电性增加，其电阻值与其它存储元件的电阻值相比显著减小。另一方面，被破坏的有机化合物层被绝缘化，因此其电阻值与其他存储元件的电阻值相比显著增加。利用存储元件530的光学特性或电阻值因激光照射而改变的现象而写入数据。例如，当假设未用激光照射的存储元件具有数据“0”时，在写入数据“1”时，以激光照射存储元件以改变其光特性或电阻值。
当使用以通过吸收光产生酸的化合物(光致产酸剂)掺杂的共轭聚合物作为有机化合物层529时，当有机化合物层被激光照射时，被激光照射的部分的导电性增加，而没有被激光照射的部分不具有导电性。这样，利用通过使用激光而选择性地照射有机化合物层529来改变存储元件530的电阻值的现象而写入数据。例如，当假设不用激光照射的存储元件具有数据“0”时，存储元件被有选择地以激光照射，以提高写入数据“1”时的导电性。
作为不同于上述结构的结构，可以在第一导电层527与有机化合物层529之间设置整流元件(图5C)。整流元件指栅电极与漏电极相连接的晶体管或二极管。这里，设置了包含半导体层544和545的PN结二极管。半导体层544或545中的一个为n型半导体，而另一个为p型半导体。这样，通过设置整流二极管，由于电流只在一个方向上流过，因此可以减少错误，增加读出余量。注意，在设置二极管时，该二极管不限于PN结二极管。可以使用具有其他结构的二极管，如PIN结二极管或雪崩二极管。
接下来，参照图6A和6B，对电学地读出数据的操作进行说明。这里，读出与写入电路526具有电阻元件546和读出放大器547。但读出与写入电路526的结构并不限于上述结构，可以具有任意的结构。
数据可以利用在第一导电层527与第二导电层528之间施加电压以读出存储元件530的电阻值而读出。例如，如上所述，当数据利用激光照射有机化合物层529而写入时，数据通过电学地读出施加了光学作用的存储元件和未施加光学作用的存储元件之间的电阻值的差而读出。
类似地，当以通过吸收光而产生酸的化合物(光致产酸剂)掺杂的共轭聚合物作为有机化合物层529时，数据利用电学地读出施加了光学作用的存储元件与未施加光学作用的存储元件之间的电阻值的差而读出。
当从在存储单元阵列522的多个存储元件530中选择的、配置在第x行和第y列的存储元件530读出数据时，首先利用译码电路523和524、和选择电路525来选择第x行的位线Bx和第y列的字线Wy。然后，存储元件530和电阻元件546串联连接。当存储元件530被看作电阻元件时，电压施加在两个串连连接的电阻元件的端部，节点α的电势是根据存储元件530的电阻而被电阻分压了的电势。节点α的电势被施加于读出放大器547上。在读出放大器547中，所包含的无论是信息“0”还是信息“1”都进行判断。然后、由读出放大器547所判断的具有信息“0”或“1”的信号被传送到外部部分。
根据上述方法，通过利用电阻值的差和电阻分压，存储元件530的信息以其电压值而被读出。读出也可以通过比较电流值而进行。此时，读出利用施加了电学作用的存储元件530与未施加电学作用的存储元件530之间的差而进行。这样，数据可以通过读出电流的差而读出。
作为与上述结构不同的结构，可以在第一导电层527与有机化合物层529之间设置整流元件。该整流元件指栅极与漏极相连接的晶体管或二极管。由于电流仅在一个方向内流过，因此通过提供整流二极管，能够减小错误，增加读出余量。注意，当设置二极管时，二极管并不限于PN结二极管。可以使用具有其它结构的二极管，如PIN结二极管或雪崩二极管。
对利用光学作用读出数据的操作进行说明。如第1实施方式所述，将根据本发明的存储元件配置为矩阵状，并包含一个或两个具有透光性的一对电极、和识别有机化合物层529的识别表面。有机化合物层529的透光性利用写入数据而改变，利用写入了数据的存储元件与未写入数据的存储元件而在识别表面上形成图形。数据利用由光学读出装置取得图形并分析数据而读出。
这样，在本例中的半导体器件中，数据既可以利用光学读出装置也可以利用电读出装置读出，在读出中的错误可以利用核对由光学读出装置和电读出装置读出的数据而减小。
在本例的半导体器件中，数据既可以利用光学写入装置、也可以利用电学写入装置写入，可以减小在写入时的错误。
此外，包含在本发明的半导体器件的存储电路包含具有有机化合物层被设置在一对导电层之间的简单结构的存储元件，因此其制造过程简单，并能够提供便宜的半导体器件及其制造方法。本发明的半导体器件很容易实现高集成度，因此能够提供包含具有大容量的存储电路的半导体器件及其制造方法。
另外，在包含在本发明的半导体器件中的存储电路中，数据利用光学作用或电学作用而写入，存储电路是非易失性的，而且数据可以附加地写入。根据上述特征，能够防止伪造，能够提供可附加地写入的、并能够保证安全性的半导体器件。因此，可以提供实现高性能与高附加价值的半导体器件及其制造方法。
本例能够自由地与第1～3实施方式组合。
实施例2
在本例中，参照图7，对用于利用光学作用将数据写入到存储电路中的激光照射装置进行说明。
激光照射器件1001包含：在照射激光时进行各种控制的计算机1002；用于激光照射的激光振荡器1003；激光振荡器1003的电源1004；用于衰减激光的光学系统1005；用于调节激光密度的声-光调制器1006；包含用于缩小激光截面的棱镜和用于改变光学路径的反射镜等的光学系统1007；具有X轴台架与Y轴台架的移动装置1009；用于转换从计算机1002输出的控制数据的D/A转换器1010；用于根据从D/A转换器输出的模拟电压来控制声-光调制器1006的驱动器1011；输出用于驱动移动器件1009的驱动信号的驱动器1012；和用于将所照射在目标上的激光进行聚焦的聚焦装置1013(图7)。能够振荡紫外线、可见光、或红外线的激光振荡器可以用作激光振荡器1003。受激准分子激光振荡器，如KrF、ArF、XeCl、Xe；气态激光振荡器，如He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF；使用诸如以Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Tm掺杂的YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3的晶体的液态激光振荡器；或半导体激光振荡器，如GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP，可以作为激光振荡器。
接下来，对具有上述结构的激光照射装置1001的操作进行说明。当移动装置1009安装有衬底1014时，计算机1002利用未图示的照相机检测将要照射激光的存储元件的位置。然后，计算机1002根据所检测的数据产生用于移动移动装置1009的移动数据。之后，计算机1002通过驱动器1011来控制从声-光调制器1006所照射的光量，因此从激光振荡器1003所照射的激光由光学系统1005衰减。然后，对光量进行控制，以利用声-光调制器1006获得规定的光量。另一方面，利用光系统1007改变从声-光调制器1006输出的激光的束斑的光路与形状，且激光由透镜会聚。从而使衬底1014被激光照射。此时，对移动装置1009进行控制，以根据由计算机1002所产生的移动数据在X方向与Y方向上移动。其结果，用激光照射规定的位置，将激光的光能量密度转换为热能。这样，设置在衬底1014上的存储元件有选择地被激光照射。注意，激光照射是通过移动移动装置1009而进行的，但是可以通过调整光学系统1007而使激光在X方向与Y方向上移动。
在根据本发明的半导体器件中，数据可以使用具有上述结构的激光照射器件而容易地写入，于是可以在短时间内大量写入数据。
本实施例可以自由地与第1～3实施方式和实施例组合。
实施例3
在本例中，对在衬底上形成存储元件的测试结果和当数据利用光学作用写入到存储元件时光特性的改变进行了研究。
存储元件是通过在衬底上依次层积第一导电层、包含金属氧化物和有机化合物的层、有机化合物层、第二导电层构成的元件。
作为金属氧化物，优选可以使用对空穴传输材料显示电子接受特性的材料，或对电子传输材料显示电子施主特性的材料。作为金属氧化物的例子，除了氧化钼、氧化钒、氧化钌、氧化钴、氧化铜等外，还可以使用氧化锂、氧化钙、氧化镁、氧化钠等，也可以使用碱金属氧化物，碱土金属氧化物等。金属氧化物优选从空穴传输材料和电子传输材料中选择。
在包含金属氧化物和有机化合物的层中，空穴传输材料或电子传输材料优选地可以作为有机化合物材料。这里，空穴传输材料指具有比电子传输特性更高的空穴传输特性的材料，电子传输材料指具有比空穴传输特性更高的电子传输特性的材料。在包含金属氧化物和有机化合物材料的层中，当金属氧化物从空穴传输材料接受电子时，有机化合物材料优选为空穴传输材料。在包含金属氧化物和有机化合物的层中，当金属氧化物对电子传输材料显示电子施主特性时，有机化合物材料优选指电子传输材料。
在本例中，第一导电层由包含氧化硅和氧化铟锡的透明导电薄膜构成。包含金属氧化物和有机化合物材料的层，由MoOx和4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基胺]联苯(缩写：NPB)以1∶1的摩尔比率构成。包含金属氧化物和有机化合物材料的层具有80nm的厚度。在包含金属氧化物和有机化合物材料的层上形成的有机化合物层，由4，4’-二{N-[4-(N，N-二-间-甲苯基胺)苯]-N-苯胺}联苯(缩写：DNTPD)构成，并具有50nm的厚度。第二导电层由铝构成。
将上述的多个存储元件配置为矩阵状，以形成存储单元阵列。存储电路包括存储单元阵列、译码电路、选择电路、读出与写入电路。存储元件中的一个由译码电路和选择电路所选择。将规定的电压施加到所选择的存储元件上，以流过大的电流，从而将存储元件中的一对导电层短路。所短路的存储元件的电阻值显著小于未施加电压的存储元件的电阻值。例如，当假设要施加电学作用的存储元件具有数据“0”时，利用施加电压到所选择的存储元件上以流过大的电流，从而使存储元件短路以写入数据“1”。
当将规定的电压施加到存储元件的第一导电层和第二导电层时，发生电介质击穿，一对导电层被短路从而改变了光学特性。图8是部分短路了的存储元件的放大照片。如图8所示，存储元件的一部分被脱色，脱色的部分为短路电路。
图9示出测量的反射光谱，以发现存储元件施加电流前后的不同。如图9所示，施加了电流的脱色部分的中心具有施加电流前的反射率的一半或更小的反射率。另外，施加了电流的脱色部分的周围部分具有比施加电流前的反射率小的反射率。
这样，可以假设没有脱色的存储元件具有数据“0”，而脱色的存储元件假设具有数据“1”。数据由光学读出装置、如图像扫描仪和CCD照相机进行识别。可以用人眼观测数据是否写入到了存储元件中。
在本例中，数据利用施加规定电压使存储元件短路而写入到存储元件中，但是本发明并不仅限于此。例如，当由激光照射存储元件而引起插入在一对导电层之间的有机化合物层的电介质击穿时，将数据写入到存储元件中。
本例可以自由地与第1～3实施方式与实施例1和2组合。
实施例4
在本例中，对当存储元件在衬底上形成而且数据利用电学作用写入的电流电压特性的测量结果进行说明。存储元件通过在衬底上依次层积第一导电层、第一有机化合物层、第二有机化合物层、第二导电层而形成。第一导电层由氧化硅和氧化铟锡(该材料缩写为NITO)构成，第一有机化合物层由4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]-联苯(该材料缩写为TPD)构成，第二导电层由铝构成。第一有机化合物层具有10nm的厚度，第二有机化合物层具有50nm的厚度。
首先，参照图10，对存储元件利用电学作用写入数据前、后的电流-电压特性测试结果进行说明。在图10中，横轴表示电压值，纵轴表示电流值，曲线261表示利用光学作用写入数据前的存储元件的电流-电压特性，曲线262表示利用光学作用写入数据后的存储元件的电流-电压特性。图10示出在存储单元写入数据前、后的电流-电压特性的显著改变。例如，当施加1V电压时，写入数据前的电流值为4.8×10-5mA，而写入数据后的电流值为1.1×102mA；因此在写入数据前、后电流值变化为7个数量级。如上所述，存储元件的电阻值在写入数据前、后发生改变，在以电压值或电流值读出该存储元件的电阻值的改变的情况下，存储元件可以作为存储电路使用。
当使用上述存储元件作为存储电路时，在每次进行数据的读出操作时将规定的电压(足够保持存储元件不短路的电压)施加到存储元件上，然后读出电阻值。这样，即使在重复进行读出操作时、即重复施加规定电压时，要求上述存储元件也具有不变的电流-电压特性。读出数据后的存储元件的电流-电压测量结果，参照图11进行说明。在该测量中，在每次进行读出数据操作时测量存储元件的电流-电压特性。数据的读出操作进行一共5次，因此有机存储元件的电流-电压特性一共测量5次。对2个存储元件、即电阻值通过利用电学作用写入数据而改变的存储元件，和电阻值不改变的存储元件进行电流-电压特性的测量。
在图11中，横轴表示电压值，纵轴表示电流值，曲线271表示电阻值通过利用电学作用写入数据而改变了的有机存储元件的电流-电压特性，曲线272表示电阻值未改变的存储元件的电流-电压特性。如曲线271所示，电阻值未改变的存储元件的电流-电压特性表现出良好的再现性，尤其在大于等于1V的电压下。类似地，如曲线272所示，通过写入数据改变了电阻值的存储元件的电流-电压特性表现出良好的再现性，尤其在大于等于1V的电压下。从上述结果可知，即使在重复进行多次读出数据操作之后，电流-电压特性也不改变。因此，上述存储元件可以用作存储电路。
在要写入数据的存储元件中，与写入数据前相比，有机化合物层的膜厚度被部分地改变。膜厚度的改变可以利用光学读出装置观测。
有机化合物层是单层结构的存储元件的膜厚度的变化的测试结果如下所述。
通过在具有厚度为140nm的基底绝缘膜的衬底上依次层积第一导电层(底部电极)、有机化合物层、和第二导电层(顶部电极)构成存储元件。第一导电层由氧化硅和氧化铟锡的化合物构成，有机化合物层由4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-胺]联苯(TPD)构成，第二导电层由铝构成。形成的底部电极具有105nm的厚度，形成的顶部电极具有270nm的厚度。形成的有机化合物层(TPD)具有50nm的厚度。元件的尺寸为2mm×2mm。
在通过施加电压将数据写入到有机化合物为单层的存储元件之后，在存储元件表面形成不平坦。在写入数据后，最初具有50nm厚的TPD，在TPD的最厚部分具有90nm的厚度，而在TPD的最薄部分具有15nm的厚度。图12示出在TPD的最厚部分的剖面的TEM照片，图13示出在TPD的最薄部分的剖面的TEM照片。如上所述，存储元件中的有机化合物层的薄膜厚度在写入数据前、后部分地发生了改变。
本例可以自由地与第1～3实施方式和实施例1～3组合。
实施例5
在本例中，对利用电学作用，通过使存储元件部分短路而对在衬底上形成的存储元件部分写入数据的结果进行说明。
存储元件部分由在衬底上依次层积第一导电层、有机化合物层(将有机化合物材料和无机化合物材料构成的混合层与由有机化合物材料构成的层层积形成的层)、和第二导电层构成(该结构以下称为元件结构1)。第一导电层由氧化硅和氧化铟锡的化合物构成。有机化合物层由层积由有机化合物材料与无机化合物材料构成的混合层和由有机化合物材料构成的层层积而构成。有机化合物材料与无机化合物材料的混合层是通过共同蒸镀α-NPD和MoO3构成的。由有机化合物材料构成的层由TPD构成。第二导电层由铝构成。
接下来，作为与具有上述结构的存储元件相比较的目标，通过在衬底上依次层积第一导电层、由有机化合物材料构成的层、和第二导电层而构成元件(该结构以下指元件结构2)。第一导电层由氧化硅和氧化铟锡的化合物构成。由有机化合物材料构成的层是由TPD构成的层，第二导电层由铝构成。即、结构2是与结构1相同的结构，除了未设置由有机化合物材料与无机化合物材料构成的层以外。
图14示出每个具有元件结构1和2的存储元件部分，在利用电学作用、通过使存储元件短路而写入数据前、后的电流-电压特性测试结果。在图14中，横轴表示电压值(V)，纵轴表示电流密度(mA/cm2)。在图14中，曲线281a表示在利用电学作用使存储元件部分短路而写入数据之前，具有元件结构1的存储元件的电流-电压特性；曲线281b表示在利用电学作用使存储元件部分短路而写入数据之后，具有元件结构1的存储元件的电流-电压特性。曲线282a表示在利用电学作用使存储元件部分短路而写入数据之前，具有元件结构2的存储元件的电流-电压特性；曲线282b表示在利用电学作用使存储元件部分短路而写入数据之后，具有元件结构2的存储元件的电流-电压特性。
图14示出具有元件结构1和2的存储元件在存储元件部分短路前、后的电流-电压特性的显著变化。例如，具有元件结构1和2的存储元件部分在元件部分短路前的电流值，在施加1V电压时分别为1.6×10-4mA/cm2和2.4×10-4mA/cm2；而在存储元件部分短路之后，在施加1V电压时分别为2.5×102mA/cm2和4.3×102mA/cm2；因此，在存储元件部分短路前、后，电流值改变6个数量级。即、具有元件结构1和2的存储元件的电阻值，在存储元件部分的短路之后，与存储元件部分的短路之前的电阻值相比，显著变低。
如上所述，有机存储元件部分的电阻值在存储元件部分的短路前、后发生变化；当存储元件部分的电阻值的改变是以电压值或电流值来读出时，具有元件结构1和2的存储元件部分可以作为存储电路使用。
根据图14，具有元件结构1和2的存储元件部分的短路的电压分别为9.6V和18.2V。具有元件结构1的存储元件部分可以在比具有元件结构2的存储元件部分更低的电压下短路。即、通过使用在由有机化合物材料构成的层上层积由有机化合物材料和无机化合物材料构成的混合层构成的结构，能够降低用于写入数据的存储元件短路所需要的驱动电压。其结果，通过在由有机化合物材料构成的层上层积由有机化合物材料和无机化合物材料构成的混合层，能够同时获得厚的膜厚和低功耗。
本例可以自由地与第1～3实施方式和例1～4组合。
实施例6
本发明的半导体器件的应用范围很广。例如，作为本发明的半导体器件20的一个方式的无线标签，能够用于纸币、硬币、证券、证书、无记名债券、包装容器、书、存储媒介、个人物品、交通工具、食品、健康产品、日用品、药品、电子设备等。
纸币和硬币是在市场上流通的货币，包含能够在特定区域(现金凭证)内与货币相同方式使用的种类和纪念币等。证券包括支票、凭证、本票等(图15A)。如图15A所示，支票2001包含具有识别表面2003的无线标签2002。通过利用无线通信信息读出装置与光学系统读出装置来提供核对信息的功能和检测信息是否相互一致的识别功能，能够防止伪造。
证书包括驾驶证、身份证等(图15B)。如图15B所示，驾驶证2011包含具有识别表面2013的无线标签2012。通过利用无线通信信号读出装置与光系统读出装置来提供核对信息的功能和检测信息是否相互一致的识别功能，能够防止伪造。
无记名债券包括邮票、商品券、各种礼券等(图15C)。如图15C所示，商品券2021包含具有识别表面2023的无线标签2022。通过应用利用无线通信信号读出装置与光系统读出装置来提供核对信息的功能和检测信息是否相互一致的识别功能，能够防止伪造。
包装容器包括盒饭的包装纸、塑料瓶、硬纸盒等(图15D)。如图15D所示，盒饭等的包装盒2031包含具有识别表面2033的无线标签2032。通过写入数据到识别表面2033，可以可见地检查价格。通过应用利用无线通信信号读出装置与光系统读出装置来提供核对信息的功能和检测信息是否相互一致的识别功能，能够防止伪造。
书包括书籍等(图15E)。如图15E所示，书籍2041包含具有识别表面2043的无线标签2042。通过应用利用无线通信信号读出装置与光系统读出装置来提供核对信息的功能和检测信息是否相互一致的识别功能，能够防止读出错误。
存储媒介包括DVD软件、录像带等(图15F)。如图15F所示，DVD盒2051包含具有识别表面2053的无线标签2052。通过应用利用无线通信信号读出装置与光系统读出装置来提供核对信息的功能和检测信息是否相互一致的识别功能，能够防止读出错误。
个人物品包含书包、眼镜等。交通工具指轮式交通工具，如自形成、船等。食品指食物、饮料等。衣服指衣物、鞋等。健康产品指医疗器械、健康用具等。日常日用品之家具、照明设备等。药品指药物、农药等。电子设备指液晶显示器、EL显示器、电视机(电视接收机，薄型电视接收机)、移动电话等。
通过为包装容器、存储媒介、个人物品、食品、衣服、日用品、电子设备等设置本发明的半导体器件，能够提高其检查系统的有效性。
本发明的半导体器件包含具有将有机化合物层设置在一对导电层之间的简单结构的存储元件。因此、能够提供使用便宜的半导体器件的电子设备。此外，根据本发明的半导体器件的高集成度是容易的，因此能够提供使用包含具有大容量存储电路的半导体器件的电子设备。
另外，在包含在本发明的半导体器件的存储电路中，数据可以利用光学作用或电学作用写入，并且能够由无线通信信号读出装置与光系统器件读出。存储电路为非易失性的，并且数据可以附加地写入。因此，虽然数据能够附加地写入，但由于数据不能重写，因此能够防止伪造。据此，能够提供实现具有高性能与高附加价值的半导体器件的电子设备。
本例能自由地与第1～3实施方式和实施例1～5组合。
工业可用性
通过将本发明应用于如货物和人等的物品以及配送系统的管理，可以获得具有相当可靠的安全性和高有效性的用于识别的无线标签系统。

Claims (14)

1.一种半导体器件，包括：
具有包含多个存储单元的存储单元阵列的存储器；
所述多个存储单元中的每个包括：
薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上的第一导电层；
在所述第一导电层之上的材料层；以及
在所述材料层之上的第二导电层；
集成电路；以及
与所述集成电路电连接的天线，
其中，所述材料层的相变不可逆地发生，
所述天线与所述集成电路重叠，并且
所述存储器具有信息，该信息由光学读出装置读出。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述材料层的相通过光照射而从第一状态改变到第二状态，从而使位线与字线之间的电阻发生改变。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述半导体器件由基底材料和密封材料密封，所述基底材料和所述密封材料中的至少一个具有透光性。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述半导体器件置于基底材料与密封材料之间，所述基底材料和所述密封材料包括树脂。
5.一种半导体器件，包括：
具有包含多个存储单元的存储单元阵列的存储器；
所述多个存储单元中的每个包括：
薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上的第一导电层；
在所述第一导电层之上的材料层；以及
在所述材料层之上的第二导电层；
集成电路；以及
与所述集成电路电连接的天线，
其中，所述第一导电层在第一方向上延伸，所述第二导电层在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸，
所述材料层的相变不可逆地发生，
所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一个具有透光性，
所述天线与所述集成电路重叠，并且
所述存储器具有识别表面，利用该识别表面由光学读出装置读出所记录的信息。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，还包括核对装置，用于将使用无线信号读出记录在所述存储器中的数据而得到的第一数据与通过使用光学读出装置从所述存储器的所述识别表面读出数据而得到的第二数据进行核对。
7.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，
所述材料层的相通过光照射而从第一状态改变到第二状态，并且该相变可以在所述识别表面被读出。
8.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，
所述材料层的相通过光照射而从第一状态改变到第二状态，从而使位线与字线之间的电阻发生改变。
9.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，
所述半导体器件由基底材料和密封材料密封，所述基底材料和所述密封材料中的至少一个具有透光性。
10.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，
所述半导体器件置于基底材料与密封材料之间，所述基底材料和所述密封材料包括树脂。
11.一种半导体器件，包括：
具有包含多个存储单元的存储单元阵列的存储器；
所述多个存储单元中的每个包括：
薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上的第一导电层；
在所述第一导电层之上的材料层；以及
在所述材料层之上的第二导电层；
集成电路；以及
与所述集成电路电连接的天线，
其中，所述第一导电层在第一方向上延伸，所述第二导电层在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸，
所述材料层的相变不可逆地发生，
所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一个具有透光性，
所述天线与所述集成电路重叠，并且
所述存储器具有一个记录数据，该记录数据多个不同的读出装置读出。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，
所述材料层的相通过光照射而从第一状态改变到第二状态，从而使位线与字线之间的电阻发生改变。
13.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，
所述半导体器件由基底材料和密封材料密封，所述基底材料和所述密封材料中的至少一个具有透光性。
14.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，
所述半导体器件置于基底材料与密封材料之间，所述基底材料和所述密封材料包括树脂。
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