CN104638009A - 半导体器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件及其制造方法。本发明的目的在于以高成品率地制作半导体器件，该半导体器件在挠性基板上设置有包括含有有机化合物的层的元件。本发明是一种半导体器件的制作方法，包括如下步骤：在基板上形成剥离层；在剥离层上形成无机化合物层、第一导电层、以及含有有机化合物的层，并且形成与含有有机化合物的层以及无机化合物层接触的第二导电层，以形成元件形成层；以及在第二导电层上贴合具有挠性的第一基板，然后剥离剥离层和元件形成层。
Description
本申请是申请日为2006年8月31日、申请号为200610129024.2、发明名称为“半导体器件及其制造方法”的发明专利申请的的分案(申请日为2006年8月31日、申请号为201210123886.X、发明名称为“半导体器件及其制造方法”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种半导体器件及其制作方法，所述半导体器件在具有挠性的基板上设置有包括含有有机化合物的层的元件。
背景技术
需要以低成本制作半导体器件，近年来，将含有有机化合物的层用于控制电路和存储电路等的晶体管、存储器、以及太阳能电池等的元件的开发在盛行(例如专利文献1)。
人们期待将这样的半导体器件应用到各种场合，所述半导体器件具有使用如上所述的含有有机化合物的层的晶体管、存储器、以及太阳能电池等的元件，并且追求其小型化和轻量化，而尝试着使用挠性塑料薄膜。
由于塑料薄膜的耐热性低，所以不得不降低工艺的最高温度。由此，使用塑料薄膜的半导体器件通过使用金属掩模的蒸镀法或溅射法而制作。
此外，塑料薄膜的耐热性低，结果，现状是在塑料薄膜上不可能制作电特性如在玻璃基板上制作的晶体管那样优异的晶体管。
于是，提出了一种技术方案，其中将使用光刻步骤形成在玻璃基板上的微细的元件从基板剥离，然后将它贴合在其他基材上，例如塑料薄膜等上(参见专利文献2)。
[专利文献1]日本专利申请公开2004-47791号
[专利文献2]日本专利申请公开2003-174153号
然而，在通过使用金属掩模的蒸镀法或溅射法来制作半导体器件的情况下，需要对准金属掩模的定位的步骤。因此，存在因定位的对准不良而产品的成品率降低的问题。
此外，在通过使用金属掩模的蒸镀法或溅射法制作半导体器件的情况下，考虑定位的错位而进行元件设计。由此，不容易制作具有微细结构的晶体管、存储器、以及太阳能电池等，从而不容易实现半导体器件的小型化、轻量化、以及高性能化。
再者，在使用如专利文献2所示的剥离步骤来剥离包括含有有机化合物的层的元件的情况下，具体地，如图21所示那样在基板101上形成剥离层102，在剥离层102上形成无机绝缘物层103，在无机绝缘物层103上形成第一电极层104，在第一电极层104上形成含有有机化合物的层105，在含有有机化合物的层105上形成第二电极层106，当剥离包括含有有机化合物的层的元件151以及具有元件151的层157的时候，存在含有有机化合物的层105和第二电极层106之间会剥离的问题。
这是因为含有有机化合物的层105和第二电极层106的附着力低的缘故。具体地，含有有机化合物的层105由于起到有机半导体的作用，从而该层由具有载流子传输性的材料形成。具有载流子传输性的材料一般没有亚胺基、氰基、羟基等的极性取代基。结果，含有有机化合物的层105和第二电极层106的附着性非常小，从而在剥离步骤中在含有有机化合物的层105和第二电极层106之间会剥离。
结果，不容易以高成品率制作在塑料薄膜上设置有包括含有有机化合物的层的元件的半导体器件。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于以高成品率制作半导体器件，该半导体器件在具有挠性的基板上设置有包括含有有机化合物的层的元件。
本发明的技术要点是，当从基板的上面来看时，在具有剥离层的基板上形成附着性低的区域，并且以围绕其外缘的方式形成附着性高的区域。此外，在附着性低的区域的截面中，例如包含不具有亚胺基、氰基、羟基等的极性取代基的有机化合物的层和无机化合物层相接触，而在附着性高的区域的截面中，多个无机化合物层相接触。如图13A示出了一例，附着性高的区域503可以围绕附着性低的区域502的外缘。此外，如图13B示出了一例，以围绕附着性低的区域502的外缘的方式不连续地形成附着性高的区域503也可以。此外，如图13C示出了一例，矩形的附着性高的区域503还可以对应于附着性低的区域502的各边而形成。应予说明，附着性高的区域可以形成各种各样的形状，诸如矩形、圆形、椭圆形、曲线形等。
此外，本发明的技术要点如下：在具有剥离层501的基板上形成元件形成层，所述元件形成层中形成有附着性低的区域502以及以围绕其外缘的方式形成有附着性高的区域503，然后在剥离层分离基板和元件形成层，并且贴合在具有挠性的基板上。
此外，本发明之一是一种半导体器件的制作方法，其特征在于，在基板上形成剥离层；在剥离层上形成无机化合物层、第一导电层、以及含有有机化合物的层，形成与含有有机化合物的层和无机化合物层接触的第二导电层，以形成元件形成层；在将具有挠性的第一基板贴合在第二导电层上之后在剥离层分离基板和元件形成层。
此外，本发明之一是一种半导体器件，其特征在于，具有挠性的基板、无机化合物层、含有有机化合物的层、以及在与含有有机化合物的层接触的同时与无机化合物层接触的导电层。
应予说明，无机化合物层为绝缘物层或导电层。此外，无机化合物层还可以用作层间绝缘层或连接层。
含有有机化合物的层和与含有有机化合物的层接触的导电层构成存储元件或发光元件的一部分。
此外，本发明包括下列各项。
本发明之一是一种半导体器件的制作方法，其特征在于：在基板上形成剥离层；在剥离层上形成无机化合物层、第一导电层、以及含有有机化合物的层，形成与含有有机化合物的层以及无机化合物的层接触的第二导电层，以形成元件形成层；在将具有挠性的第一基板贴合在第二导电层上之后在剥离层分离基板和元件形成层。
本发明之一是一种半导体器件的制作方法，其特征在于，在基板上形成剥离层；之后在剥离层上形成无机绝缘物层，在无机绝缘物层上形成第一电极层，在第一电极层和无机绝缘物层的一部分上形成含有有机化合物的层，形成与含有有机化合物的层以及无机绝缘物层接触的第二电极层，以形成元件形成层；在将具有挠性的第一基板贴合在第二电极层上之后在剥离层分离基板和元件形成层。
本发明之一是一种半导体器件的制作方法，其特征在于，在基板上形成剥离层；之后在剥离层上形成绝缘层，在绝缘层上形成第一电极层，形成覆盖第一电极层的端部的无机绝缘物层，在无机绝缘物层的一部分和第一电极层的暴露部分上形成含有有机化合物的层，形成与含有有机化合物的层和无机绝缘物层接触的第二电极层，以形成元件形成层；在将具有挠性的第一基板贴合在第二电极层上之后在剥离层分离基板和元件形成层。
本发明之一是一种半导体器件的制作方法，其特征在于，在基板上形成剥离层；之后在剥离层上形成无机绝缘物层，在无机绝缘物层上形成第一电极层，在第一电极层上形成有机绝缘物层，选择性地蚀刻有机绝缘物层暴露第一电极层的一部分和无机绝缘物层的一部分，在有机绝缘物层的一部分和第一电极层的暴露部分上形成含有有机化合物的层，形成与含有有机化合物的层和无机绝缘物层接触的第二电极层，以形成元件形成层；在将具有挠性的第一基板贴合在第二电极层上之后在剥离层分离基板和元件形成层。
本发明之一是一种半导体器件的制作方法，其特征在于，在基板上形成剥离层；之后在剥离层上形成绝缘层，在绝缘层上形成第一电极层和导电层，在第一电极层和导电层上形成有机绝缘物层，选择性地蚀刻有机绝缘物层暴露第一电极层的一部分和导电层的一部分，在有机绝缘物层的一部分和第一电极层的暴露部分上形成含有有机化合物的层，形成与含有有机化合物的层和导电层接触的第二电极层，以形成元件形成层；在将具有挠性的第一基板贴合在第二电极层上之后在剥离层将绝缘层从基板剥离。
应予说明，也可以在剥离元件形成层和剥离层之后将具有挠性的第二基板贴合到元件形成层上。
本发明之一是半导体器件，其特征在于，形成在具有挠性的第一基板上的无机绝缘物层；形成在无机绝缘物层上的第一电极层；形成在无机绝缘物层的一部分和第一电极层上的含有有机化合物的层；与含有有机化合物的层和无机绝缘物层接触的第二电极层；以及形成在第二电极层上的具有挠性的第二基板。
本发明之一是一种半导体器件，其特征在于，形成在具有挠性的第一基板上的绝缘层；形成在绝缘层上的第一电极层；覆盖第一电极层的端部的无机绝缘物层；形成在无机绝缘物层的一部分和第一电极层上的含有有机化合物的层；与含有有机化合物的层和无机绝缘物层接触的第二电极层；以及形成在第二电极层上的具有挠性的第二基板。
本发明之一是一种半导体器件，其特征在于，形成在具有挠性的第一基板上的绝缘层；形成在绝缘层上的第一电极层和导电层；覆盖第一电极层和导电层的端部的有机绝缘物层；形成在有机绝缘物层上和第一电极层上的含有有机化合物的层；与含有有机化合物的层和导电层接触的第二电极层；以及形成在第二电极层上的具有挠性的第二基板。
应予说明，第一电极层、含有有机化合物的层、以及第二电极层为构成存储元件、发光元件、光电转换元件、太阳能电池或晶体管的一部分。
在本发明中，与含有有机化合物的层和导电层的附着性相比，无机化合物层和导电层的附着性高，所以在剥离步骤中不容易在无机化合物层和导电层的界面剥离。因此，通过从上面看形成附着性低的区域并且以围绕其外缘的方式形成附着性高的区域，可以防止在导电层和含有有机化合物的层的界面剥离。此外，可以以高成品率剥离形成在基板上的包括含有有机化合物的层的元件，典型的是具有存储元件、发光元件、光电转换元件、太阳能电池或晶体管的层。再者，可以以高成品率制作将包括含有有机化合物的层的元件设置在具有挠性的基板上的半导体器件。
此外，在本发明的半导体器件中，无机化合物层和导电层夹着含有有机化合物的层和有机绝缘层的同时，无机化合物层和导电层具有多个彼此接触的区域。因此，含有有机化合物的层和有机绝缘层的暴露于空气的区域减少，水分和氧等不容易侵入到这些区域中，可以减少半导体器件的劣化。
此外，可以得到将包括含有有机化合物的层的元件设置在具有挠性的基板上的半导体器件，从而可以得到轻量且能实现薄型化的半导体器件。
附图说明
图1为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图2为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图3为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图4为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图5为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图6为说明可以应用于本发明的存储元件的结构的截面图；
图7为说明可以应用于本发明的存储元件的结构的截面图；
图8为说明可以应用于本发明的光电转换元件的结构的截面图；
图9为说明可以应用于本发明的有机薄膜晶体管的截面图；
图10为说明本发明的半导体器件的图；
图11分别为说明本发明的半导体器件的俯视图和截面图；
图12为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图13为说明本发明的半导体器件的俯视图；
图14为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图15为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图16为说明本发明的半导体器件的图；
图17为说明本发明的半导体器件的使用方式的图；
图18为说明本发明的半导体器件的制作步骤的截面图；
图19为说明本发明的半导体器件的俯视图；
图20为说明本发明的半导体器件的展开图；
图21为说明以往的半导体器件的截面图。
具体实施方式
参见附图对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明不局限于以下说明，所属领域的普通人员可以很容易理解：其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。应予说明，在以下说明的本发明的结构中，在不同的附图中指相同部分的符号相同。
实施方式1
在本实施方式中，使用图1说明以高成品率剥离在一对电极之间设置有含有有机化合物的层的元件以及包括该元件的元件形成层的方法。
如图1A所示，在基板101上形成剥离层102，并且在剥离层102上形成无机绝缘物层103。接着，在无机绝缘物层上形成第一电极层104，在第一电极层104和无机绝缘物层103上形成含有有机化合物的层105。在图1A中，区域100为暴露无机绝缘物层103的区域。另外，使用金属掩模将含有有机化合物的层105形成为具有开口部分的图形以使无机绝缘物层103的一部分在开口部分暴露。或者，在第一电极层104和无机绝缘物层103的表面上形成含有有机化合物的层105，然后蚀刻其一部分，以使无机绝缘物层103的一部分暴露。
作为基板101，使用玻璃基板、石英基板、金属基板或不锈钢基板的一个表面上形成有绝缘层的基板、具有可耐受本步骤的处理温度的耐热性的塑料基板等。对于上面举出的基板101的尺寸和形状没有限制，从而例如使用一边长为1米或更长并且为矩形的基板作为基板101，就可以格外提高生产率。与在使用圆形的硅基板的情况相比，这是很大的优点。
剥离层102是通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等将由选自钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、以及硅(Si)中的元素、以上述元素为主要成分的合金材料、或以上述元素为主要成分的化合物材料构成的层单独或层叠多个层形成的。含有硅的层的结晶结构可以为非晶、微晶、多晶中的任何一种。这里，涂敷法为将溶液排出在被处理物上而形成膜的方法，例如包括旋转涂敷法和液滴喷射法。此外，液滴喷射法为将含有微粒子的组合物的液滴从微细的孔喷射而形成具有预定形状的图形的方法。
在剥离层102为单层结构的情况下，优选形成含有钨、钼或钨和钼混合物的层。或者，形成含有钨的氧化物或氧氮化物的层、含有钼的氧化物或氧氮化物的层、或含有钨和钼的混合物的氧化物或氧氮化物的层。在此钨和钼的混合物例如相当于钨和钼的合金。
在剥离层102为叠层结构的情况下，优选形成含有钨、钼或钨和钼混合物的层作为第一层，并且形成含有以下化合物中的任何一种的层作为第二层：钨、钼或钨和钼的混合物的氧化物；钨、钼或钨和钼的混合物的氮化物；钨、钼或钨和钼的混合物的氧氮化物；或钨、钼或钨和钼的混合物的氮氧化物。
在作为剥离层102形成含有钨的层和含有钨的氧化物的层的叠层结构的情况下，可以利用如下现象：通过形成含有钨的层，并且在其上层形成由氧化物形成的绝缘层时，在钨层和绝缘层的界面形成含有钨的氧化物的层。再者，还可以对含有钨的层的表面进行热氧化处理、氧等离子体处理、使用臭氧水等氧化能力强的溶液的处理等形成含有钨的氧化物的层。当形成含有钨的氮化物、氧氮化物以及氮氧化物的层时也同样，可以在形成含有钨的层之后，在其上层形成氮化硅层、氧氮化硅层或氮氧化硅层。
以WOx表示钨的氧化物。x在2以上3以下的范围内，有如下情况：x为2(WO2)、x为2.5(W2O5)、x为2.75(W4O11)、以及x为3(WO3)等。
此外，根据上述步骤，虽然与基板101接触地形成剥离层102，然而本发明不局限于该步骤。还可以与基板101接触地形成成为基底的绝缘层，并且与该绝缘层接触地提供剥离层102。
无机绝缘物层103通过溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法等使用无机化合物以单层或多层形成。作为无机化合物的代表例子，可以举出硅氧化物或硅氮化物。作为硅氧化物的代表例子，有氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。作为硅氮化物的代表例子，有氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。
再者，无机绝缘物层103也可以为叠层结构。例如，可以使用无机化合物层叠，典型地可以层叠氧化硅、氮氧化硅、以及氧氮化硅而形成。
第一电极层104可以通过使用溅射法、等离子体CVD法、涂敷法、印刷法、电镀法、化学镀法等并且使用由导电性高的金属、合金、化合物等构成的单层或多层结构形成。典型的，可以使用功函数高(具体地4.0eV或者更高)的金属、合金、导电化合物或者这些材料的混合物；或功函数低(具体地3.8eV或者更低)的金属、合金、导电化合物或者这些材料的混合物；等等。
作为功函数高(具体地4.0eV或者更高)的金属、合金和导电化合物的典型例子，可以给出铟锡氧化物(以后称作ITO)、含硅的铟锡氧化物、包含2至20原子％的氧化锌(ZnO)的氧化铟等。另外，还可以使用钛(Ti)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或者金属材料的氮化物(诸如氮化钛(TiN)、氮化钨(WN)或者氮化钼(MoN))等。
作为功函数低(具体地3.8eV或者更低)的金属、合金和导电化合物的典型例子，可以给出属于元素周期表中的第1族或者第2族的金属，即诸如锂(Li)或者铯(Cs)等碱金属；诸如镁(Mg)、钙(Ca)或者锶(Sr)等碱土金属；铝(Al)；包含上述中的任何金属的合金(诸如MgAg或者AlLi)；诸如铕(Eu)或者镱(Yb)等稀土金属；包含稀土金属的合金等。
其中，在将向含有有机化合物的层注入空穴的电极即阳极用作第一电极层104或第二电极层106的情况下，优选使用功函数高的材料。与此相反，在将向含有有机化合物的层注入电子的电极即阴极用作第一电极层104或第二电极层106的情况下，优选使用功函数低的材料。
含有有机化合物的层105可以使用蒸镀法、电子束蒸镀法、涂敷法等形成。在使用上述制作方法形成含有有机化合物的层105的情况下，形成含有有机化合物的层105，并将它形成为具有使无机绝缘物层103的一部分暴露的区域100的形状。此外，还可以在将含有有机化合物的层105形成在无机绝缘物层103和第一电极层104的表面上之后，将它选择性地蚀刻，以形成使无机绝缘物层103的一部分暴露的区域100。
这里，在通过溅射方法形成50至200nm的钛膜之后，通过光刻法将该钛膜蚀刻得所要求的形状来形成第一电极层104。接着，通过蒸镀法形成由NPB形成的含有有机化合物的层。
接着，如图1B所示，在无机绝缘物层103和含有有机化合物的层105上形成第二电极层106。结果，可以形成第二电极层106接触于无机绝缘物层103的区域110。此外，可以由第一电极层104、含有有机化合物的层105、以及第二电极层106形成包括含有有机化合物的层的元件151。第二电极层106可以使用蒸镀法、溅射法、CVD法、印刷法或涂敷法等形成。注意，在使用功函数高的材料作为第一电极层104的情况下，优选使用功函数低的材料作为第二电极层106。此外，在使用功函数低的材料作为第一电极层104的情况下，优选使用功函数高的材料作为第二电极层106。
这里，通过蒸镀法蒸镀铝来形成第二电极层106。
注意，这里从无机绝缘物层103到第二电极层106的叠层物称作元件形成层152。
在此，使用图6A至6E示出包括含有有机化合物的层的元件151的更具体的结构。其中，图6A中的205对应于105，图6B中的205和201的叠层对应于105，图6C中的205和202的叠层对应于105，图6D中的205和203的叠层对应于105，图6E中的205、245和244的叠层对应于105。
如图6A所示，通过将含有有机化合物的层205形成为因施加到第一电极层104和第二电极层106的电压而改变其结晶状态、导电性、以及形状的层，包括含有有机化合物的层的元件151起到存储元件的作用。注意，含有有机化合物的层205可以设为单层，也可以设为层叠多层由不同的有机化合物形成的层。
含有有机化合物的层205的厚度优选为因对第一电极层和第二电极层的电压施加，存储元件的电阻改变的厚度。含有有机化合物的层205的代表膜厚度为5至100nm，优选为10至60nm，更优选为10至30nm。
可以使用具有空穴传输性的有机化合物或者具有电子传输性的有机化合物来形成含有有机化合物的层205。
作为具有空穴传输性的有机化合物，例如除了酞菁(缩写：H2Pc)、铜酞菁(缩写：CuPc)或钒氧酞菁(缩写：VOPc)之外，还可以举出4,4’,4”-三(N,N-二苯基-氨基)三苯胺(缩写：TDATA)、4,4’,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]三苯胺(缩写：MTDATA)、1,3,5-三[N,N-二(m-甲苯基)氨基]苯基(缩写：m-MTDAB)、N,N’-二苯基-N,N’-双(3-甲基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-二胺(缩写：TPD)、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：NPB)、4,4’-双{N-[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯基氨基}联苯(缩写：DNTPD)、4，4’-双[N-(4-联苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：BBPB)、以及4，4’，4”-三(N-咔唑基)三苯胺(缩写：TCTA)等，但是不局限于这些。此外，在上述的化合物中以TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、DNTPD、BBPB、TCTA等典型的芳香胺化合物容易产生空穴，是作为有机化合物合适的化合物组。这里提到的物质是主要具有10-6cm2/Vs或更大的空穴迁移率的物质。
作为具有电子传输性的有机化合物，可以使用由具有喹啉骨架或者苯并喹啉骨架的金属配合物等制成的材料，诸如三(8-羟基喹啉)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉)铍(缩写：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚-铝(缩写：BAlq)等。另外，除了上述以外还可以使用具有唑基或者噻唑基的配体的金属配合物等的材料，诸如双[2-(2-羟苯基)苯并唑]锌(缩写：Zn(BOX)2)或者双[2-(2-羟苯基)苯并噻唑]锌(缩写：Zn(BTZ)2)等。另外，除了金属配合物之外，可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(bathophenanthrol ine，缩写：BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(bathocuproin，缩写：BCP)等。这里提到的物质是主要具有为10－6cm2/Vs或者更大的电子迁移率的物质。
此外，如图6B所示，在存储元件中，也可以在第一电极层104和含有有机化合物的层205之间形成绝缘层201。
绝缘层201为这样一种层，即利用隧道效应将空穴或电子的电荷从第一电极层或第二电极层注入到含有有机化合物的层。绝缘层201形成为如下厚度，即在规定电压下可以利用隧道效应将电荷注入到含有有机化合物的层205。绝缘层201的代表性厚度为1nm以上、4nm以下，优选为1nm以上、2nm以下。由于绝缘层201的厚度为1nm以上、4nm以下，极薄，所以在绝缘层201发生隧道效应，从而向含有有机化合物的层205的电荷注入性提高。因此，如果绝缘层201的厚度大于4nm，在绝缘层201中不发生隧道效应，难以向含有有机化合物的层205注入电荷，从而当进行对存储元件的写入时的施加电压上升。此外，由于绝缘层201的膜厚度很薄为1nm以上、4nm以下，从而处理量提高。
绝缘层201由具有热稳定性和化学稳定性的无机化合物或有机化合物形成。
作为形成绝缘层201的无机化合物的代表例子，可以举出以Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、Sc2O3、ZrO2、HfO2、RfO2、TaO2、TcO2、MnO2、Fe2O3、CoO、PdO、Ag2O、Al2O3、Ga2O3、以及Bi2O3等为代表的具有绝缘性的氧化物。
此外，作为形成绝缘层201的无机化合物的代表例子，可以举出以LiF、NaF、KF、CsF、BeF2、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、AlF3、AgF、以及MnF3等为代表的具有绝缘性的氟化物；以LiCl、NaCl、KCl、CsCl、BeCl2、CaCl2、BaCl2、AlCl3、SnCl4、AgCl、ZnCl2、TiCl4、TiCl3、ZrCl4、FeCl3、PdCl2、SbCl3、SbCl2、SrCl2、TlCl3、CuCl、CuCl2、MnCl2、以及RuCl2等为代表的具有绝缘性的氯化物；以KBr、CsBr、AgBr、BaBr2、以及LiBr等为典型的具有绝缘性的溴化物；以及以NaI、KI、BaI2、TlI3、AgI、TiI4、CaI2、SiI4、以及CsI等为代表的具有绝缘性的碘化物。
此外，作为形成绝缘层201的无机化合物的代表例子，可以举出以Li2CO3、K2CO3、Na2CO3、MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3、MnCO3、FeCO3、CoCO3、NiCO3、CuCO3、Ag2CO3、以及ZnCO3等为代表的具有绝缘性的碳酸盐；以Li2SO4、K2SO4、Na2SO4、MgSO4、CaSO4、SrSO4、BaSO4、Ti2(SO4)3、Zr(SO4)2、MnSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4、Co2(SO4)3、NiSO4、CuSO4、Ag2SO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、In2(SO4)3、SnSO4、Sn(SO4)2、Sb2(SO4)3、以及Bi2(SO4)3等为代表的具有绝缘性的硫酸盐；以LiNO3、KNO3、NaNO3、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2、Ti(NO3)4、Zr(NO3)4、Mn(NO3)2、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3、Zn(NO3)2、Al(NO3)3、In(NO3)3、以及Sn(NO3)2等为代表的具有绝缘性的硝酸盐；以AlN、SiN等为代表的具有绝缘性的氮化物。注意，这些无机化合物的组成不必为严格的整数比，不成整数比也可以。
注意，在由无机化合物形成绝缘层201的情况下，绝缘层的膜厚度优选为1nm以上、2nm以下。当绝缘层的膜厚度为3nm或更厚时，写入时的施加电压上升。
作为形成绝缘层201的有机化合物的代表例子，可以举出以聚酰亚胺、丙烯酸类、聚酰胺、苯并环丁烯、聚酯、酚醛清漆树脂(novolacres in)、密胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂、呋喃树脂、以及邻苯二甲酸二烯丙酯树脂等为代表的有机树脂。
作为绝缘层201的形成方法，可以使用蒸镀法、电子束蒸镀法、溅射法或CVD法等。还可以使用旋转涂敷法、溶胶-凝胶法、印刷法或液滴喷射法等。
此外，如图6C所示，还可以使用具有凹凸并且具有连续性的绝缘层202。但是，绝缘层的凸部的厚度为1nm以上、4nm以下，优选为2至4nm，而凹部的厚度为0.1至低于2nm，优选为1至低于2nm。
此外，如图6D所示，绝缘层203可以分散在第一电极层104上并且具有非连续性。具有非连续性的绝缘层203还可以具有岛状、条纹状或网格状等形状。
另外，还可以提供绝缘粒子而代替绝缘层201至203。此时的绝缘粒子优选具有0.1～4nm的粒径，更优选具有1nm以上、4nm以下的粒径。
另外，还可以在含有有机化合物的层205和第二电极层106之间提供上述绝缘层201～203或绝缘粒子。
通过将厚度为4nm或更薄，优选为2nm或更薄的绝缘层提供在第一电极层104和含有有机化合物的层205之间或者在含有有机化合物的层205和第二电极层106之间，隧道电流流过该绝缘层，从而可以减少对存储元件进行写入时的施加电压和电流值的不均匀性。此外，通过将厚度为4nm或更薄，优选为2nm或更薄的绝缘层提供在第一电极层104和含有有机化合物的层205之间或者在含有有机化合物的层205和第二电极层106之间，因隧道效应，电荷注入性上升，从而可以增加含有有机化合物的层的膜厚度，并且可以防止在起始状态下发生短路。结果，可以提高存储器件和半导体器件的可靠性。
此外，作为与上述不同的结构，还可以在第一电极层104和含有有机化合物的层205之间或者在第二电极层106和含有有机化合物的层205之间提供具有整流作用的元件(图6E)。作为具有整流作用的元件，典型的是肖特基二极管、具有PN结的二极管、具有PIN结的二极管、或者连接栅极和漏极的晶体管。当然，还可以为具有其他结构的二极管。这里示出了在第一电极层104和含有有机化合物的层205之间提供包括半导体层244和245的PN结二极管211的场合。半导体层244和245中，一方是N型半导体，而另一方是P型半导体。通过这样设置具有整流作用的元件，可以提高存储单元的选择性，并且可以提高读出和写入的工作裕度。
此外，通过由含有有机化合物的层105形成具有发光功能的层，具有含有有机化合物的层的元件151起到发光元件的作用。在此情况下，含有有机化合物的层105由具有发光性的有机化合物形成。
作为具有发光性的有机化合物，可以举出如下有机化合物：例如，9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)、4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(缩写：DPVBi)、香豆素30、香豆素6、香豆素545、香豆素545T、二萘嵌苯、红荧烯(rubrene)、periflanthene、2,5,8,11-四(叔丁基)二萘嵌苯(缩写：TBP)、9,10-二苯基蒽(缩写：DPA)、5，12-二苯基并四苯、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCM1)、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛尼定(julol idin)-9-基)乙烯基]-4H-吡喃(缩写：DCM2)、以及4-(二氰基亚甲基)-2，6-双[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃(缩写：BisDCM)等。此外，还可以使用能够发射磷光的化合物，诸如双[2-(4’，6’-二氟苯基)吡啶合-N,C2](吡啶甲酸)铱(缩写：FIrpic)、双{2-[3’,5’-双(三氟甲基)苯基]吡啶合-N,C2}(吡啶甲酸)铱(缩写：Ir(CF3ppy)2(pic))、三(2-苯基吡啶合-N,C2)铱(缩写：Ir(ppy)3)、(乙酰丙酮)双(2-苯基吡啶合-N,C2)铱(缩写：Ir(ppy)2(acac))、(乙酰丙酮)双[2-(2′-噻吩基)吡啶合-N,C3]铱(缩写：Ir(thp)2(acac))、(乙酰丙酮)双(2-苯基喹啉合－N,C2)铱(缩写：Ir(pq)2(acac))、以及(乙酰丙酮)双[2-(2′-苯并噻吩基)吡啶合-N,C3]铱(缩写：Ir(btp)2(acac))等。
图7A中的171至175的叠层对应于105，图7B中的173、176和177的叠层对应于105。此外，如图7A所示，还可以形成用作发光元件的元件151，其中在第一电极层104上层叠由空穴注入材料形成的空穴注入层171、由空穴传输材料形成的空穴传输层172、由具有发光性的有机化合物形成的发光层173、由电子传输材料形成的电子传输层174、由电子注入材料形成的电子注入层175、以及第二电极层106。
这里，可以将作为图6A中的含有有机化合物的层205中例举的空穴传输材料适当地用作空穴传输材料。
作为空穴注入材料，酞菁衍生物是有效的，而可以使用酞菁(缩写：H2-Pc)、铜酞菁(缩写：CuPc)、钒氧酞菁(缩写：VOPc)等。此外，也有对导电高分子化合物进行了化学掺杂的材料，还可以使用掺杂有聚苯乙烯磺酸(缩写：PSS)的聚亚乙基二氧噻吩(缩写：PEDOT)或聚苯胺(缩写：PAni)等。此外，氧化钼(MoOx)、氧化钒(VOx)或氧化镍(NiOx)等无机半导体的薄膜、或者氧化铝(Al2O3)等无机绝缘体的超薄膜也是有效的。此外，也可以使用4,4’,4”-三(N,N-二苯基-氨基)-三苯胺(缩写：TDATA)、4,4’,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(缩写：MTDATA)、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-1，1’-联苯-4，4’-二胺(缩写：TPD)、4,4’-双{N-[4-(N,N-二-间-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基}联苯(缩写：DNTPD)等芳香胺化合物。再者，也可以将呈现受主性的物质添加在上述芳香胺化合物中，具体地，也可以使用掺杂有作为受主的2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷(缩写：F4-TCNQ)的VOPc、掺杂有作为受主的MoOx的NPB。
这里，可以将作为图6A中的含有有机化合物的层205中例举的电子传输材料适当地用作电子传输材料。
作为电子注入材料，除了上述电子传输材料以外，经常使用绝缘体的超薄膜，例如LiF、CsF等碱金属卤化物、诸如CaF2的碱土类卤化物、Li2O等碱金属氧化物。此外，乙酰丙酮锂(缩写：Li(acac))或8-羟基喹啉-锂(缩写：Liq)等碱金属配合物也是有效的。再者，也可以使用通过共蒸镀等将上述电子传输材料和Mg、Li、Cs等功函数低的金属混合了的材料。
此外，可以如图7B所示那样形成用作发光元件的元件151，其中层叠有第一电极层104、由有机化合物和对于有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成的空穴传输层176、发光层173、由有机化合物和对于有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成的电子传输层177、以及第二电极层106。
由有机化合物和对于有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成空穴传输层176，作为有机化合物，适当地使用上述空穴传输性的有机化合物。此外，作为无机化合物，只要从有机化合物容易接受电子就可以使用任何无机化合物，可以使用各种的金属氧化物或金属氮化物。属于元素周期表中第4族至第12族的任何一种过渡金属氧化物因为容易显示电子接受性，是优选的。具体而言，可以举出氧化钛、氧化锆、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌或氧化锌等。此外，在上述金属氧化物中，因为具有高电子接受性的比较多，所以属于元素周期表中第4族至第8族的任何一个迁移金属氧化物是优选的一群。尤其是，氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼由于可以进行真空蒸镀，处理容易，所以是优选的。
由有机化合物和对于有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成电子传输层177，作为有机化合物，适当地使用上述电子传输性的有机化合物。此外，作为无机化合物，只要对有机化合物容易给予电子就可以使用任何无机化合物，可以使用各种的金属氧化物或金属氮化物。碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、碱金属氮化物、碱土金属氮化物、稀土金属氮化物因为容易显示电子给予性，是优选的。具体而言，可以举出氧化锂、氧化锶、氧化钡、氧化铒、氮化锂、氮化镁、氮化钙、氮化钇、氮化镧等。尤其是，氧化锂、氧化钡、氮化锂、氮化镁、氮化钙由于可以进行真空蒸镀而且处理容易，所以是优选的。
由有机化合物和无机化合物形成的电子传输层或空穴传输层由于电子注入特性和电子传输特性良好，所以第一电极层104和第二电极层106都可以几乎不受功函数的限制，采用各种各样的材料。此外，可以降低驱动电压。
此外，通过使用产生光电流的层形成含有有机化合物的层105，包括含有有机化合物的层的元件151起到光电转换元件或太阳能电池的作用。在此情况下，将含有有机化合物的层105形成为电荷产生层和电荷接受层的PN结层。
图8A中的161和162的叠层对应于105，图8B中的161和163的叠层对应于105，图8C中的162和164的叠层对应于105，以及图8D中的163和164的叠层对应于105。如图8A所示，光电转换元件和太阳能电池具有将第一电极层104、电荷产生层161、电荷接受层162、以及第二电极层106按顺序设置而成的叠层结构。
第一电极层104或第二电极层106由具有透光性的导电材料形成。此外，电荷产生层161和电荷接受层162分别适当的选择上述具有空穴传输性的有机化合物和具有电子传输性的有机化合物来形成即可。此外，作为电子传输性的有机化合物，可以使用二萘嵌苯衍生物、萘衍生物、醌类、甲基紫精、富勒烯、或含有钌、铂、钛等的有机金属化合物等。这里，使用具有空穴传输性的化合物形成电荷产生层161，而使用具有电子传输性的化合物形成电荷接受层162。
此外，如图8B所示，可以形成电子传输层163而代替电荷接受层162，所述电子传输层163由具有电子传输性的有机化合物和对于有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成。电子传输层163可以适当地选择示出于电子传输层177的化合物来形成，所述电子传输层177由图7B所示的具有电子传输性的有机化合物和对于有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成。
此外，如图8C所示，可以形成电子产生层164而代替电荷产生层161，所述电子产生层164由具有空穴传输性的有机化合物和对于有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成。电子产生层164可以适当地选择示出于空穴传输层176的化合物来形成，所述空穴传输层176由图7B所示的具有电子传输性的有机化合物和对于有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成。
再者，如图8D所示，可以形成由具有空穴传输性的有机化合物和对于有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成的电子产生层164而替代电荷产生层161、以及由具有电子传输性的有机化合物和对于有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成的电子传输层163而替代电荷接受层162。
通过将含有有机化合物的层形成为PN结的电荷产生层和电荷接受层，可以将产生在电荷产生层中的电子和空穴作为成为光电流的电子载流子和空穴载流子。结果，可以制作能够将光能转换为电能的太阳能电池和光电转换器件。
此外，通过使用有机化合物和无机化合物形成电荷产生层或电荷接受层，可以提高电子和空穴的生成效率。结果，可以实现高能量转换效率的光电转换元件和太阳能电池。
此外，作为包括含有有机化合物的层的元件151，也可以形成其有源区域(active region)由含有有机化合物的层形成的薄膜晶体管(称作有机半导体晶体管)。
这里，参照图9A和9B对有机半导体晶体管的结构进行说明。图9A表示应用交错型有机半导体晶体管的一个例子。在基板101上提供有剥离层102和无机绝缘物层103，并且在无机绝缘物层103上提供有有机半导体晶体管作为包括含有有机化合物的层的元件151。在有机半导体晶体管中，形成有栅极1402、用作栅绝缘膜的绝缘层1403、与栅极和用作栅绝缘膜的绝缘层1403重叠的半导体层1404、以及连接到半导体层1404的布线1405。注意，半导体层1404与用作栅绝缘膜的绝缘层1403和布线1405接触。
可以使用与第一电极层104相同的材料和方法来形成栅极1402。此外，可以使用液滴喷射法并进行干燥、焙烧来形成栅极1402。此外，可以通过印刷法在无机绝缘物层103上印刷包含微粒子的膏并进行干燥、焙烧来形成栅极1402。作为微粒子的典型例子，也可以举出以如下金属中的任何一个为主要成分的微粒子：金；铜；金和银的合金；金和铜的合金；银和铜的合金；以及金、银和铜的合金。此外，也可以使用以导电氧化物如铟锡氧化物(ITO)等为主要成分的微粒子。
可以使用与无机绝缘物层103相同的材料和方法来形成用作栅绝缘膜的绝缘层1403。此外，可以使用有机化合物来形成绝缘层1403。
作为有机半导体晶体管的半导体层1404的材料，可以举出多环芳香化合物、共轭双键类化合物、酞菁、电荷迁移型配合物等。例如，可以使用蒽、并四苯、并五苯、6T(六噻吩)、TCNQ(四氰基对醌二甲烷)、PTCDA(二萘嵌苯羧酸酐)、NTCDA(萘甲酸酐)等。此外，作为有机半导体晶体管的半导体层1404的材料，可以举出有机高分子化合物等的π共轭类高分子、碳纳米管、聚乙烯吡啶、酞菁金属配合物等。尤其是，优选使用作为骨架由共轭双键构成的π共轭类高分子的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚亚噻吩基(polythienylene)、聚噻吩衍生物、聚(3-烷基噻吩)、聚对苯撑衍生物或聚对苯撑亚乙烯基衍生物。
此外，作为有机半导体晶体管的半导体层1404的形成方法，使用在基板上可以形成厚度均匀的膜的方法即可。理想地，其厚度为1至1000nm，优选为10至100nm。作为具体方法，可以使用蒸镀法或电子束蒸镀法等。
此外，如图9B所示，可以形成栅极1402、用作栅绝缘膜的绝缘层1403、布线1405、以及与栅极和用作栅绝缘膜的绝缘层重叠的半导体层1404。此外，布线1405与用作栅绝缘膜的绝缘层以及半导体层1404接触。
接着，如图1C所示，在第二电极层106上形成绝缘层107。然后将基板108贴合在绝缘层107的表面上。
绝缘层107优选使用涂敷法涂布组合物，然后进行干燥和加热来形成。因为这种绝缘层107作为在之后的剥离步骤中的保护层被设置，所以绝缘层107优选为表面上的凹凸少的绝缘层。这种绝缘层可以通过涂敷法形成。此外，可以在通过CVD法或溅射法等的薄膜形成方法形成薄膜之后通过CMP法抛光其表面，以形成绝缘层107。使用涂敷法形成的绝缘层107由如下材料形成：丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、密胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚缩醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺(尼龙)、呋喃树脂、邻苯二酸二烯丙酯树脂等的有机化合物；以氧化硅玻璃为代表的，以硅氧烷基材料作为起始材料而形成的由硅、氧和氢制成的化合物中包括Si-O-Si键的无机硅氧烷聚合物；或以烷基硅氧烷聚合物、烷基倍半硅氧烷聚合物、氢化倍半硅氧烷聚合物、氢化烷基倍半硅氧烷聚合物为代表的有机硅氧烷聚合物，其中由有机基团如甲基或苯基取代与硅结合的氢。此外，在通过上述薄膜形成方法形成绝缘膜之后，通过CMP法抛光其表面而形成的绝缘层由氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅或氮化硅等形成。
作为基板108优选使用具有挠性的基板，并且优选为薄而轻的基板。典型地说，可以使用由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、聚丙烯、聚丙烯硫醚、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚砜或聚邻苯二甲酰胺等构成的基板。此外，还可以使用由纤维材料构成的纸、或基材薄膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸镀薄膜、纸等)和粘接性有机树脂薄膜(丙烯酸类有机树脂、环氧类有机树脂等)的叠层薄膜等。在使用上述基板的情况下，虽然没有示出于图上，但是在绝缘层107和基板108之间提供粘接层以贴合绝缘层107和基板108。
或者，作为基板108，可以使用具有粘接层的膜(层压膜(由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、氯乙烯等构成))，所述粘接层通过热压粘接与被处理物进行层压处理。层压膜通过加热处理使提供在成为基底的膜的表面上的粘接层或提供在其最外层的层(不是粘接层)熔化，并通过加压使它粘接，可以将薄膜粘接到被处理物上。在此情况下，无须在绝缘层107和基板108之间另外提供粘接层。
这里，通过涂敷法涂布组合物，使它干燥和焙烧，并且使用环氧树脂形成绝缘层107。接着，将层压膜热压焊接在绝缘层107的表面上，以基板108贴合在绝缘层107上。
接着，如图1D所示，在剥离层102和无机绝缘物层103之间剥离。这里，无机绝缘物层103和第二电极层106相接触。由于无机绝缘物层103和第二电极层106的附着性高，所以在剥离步骤中不容易在含有有机化合物的层105和第二电极层106的界面剥离，从而在剥离层102和无机绝缘物层103之间剥离。
注意，在本实施方式中采用了如下剥离方法：在基板和元件形成层之间形成剥离层和绝缘层，在剥离层和绝缘层之间提供金属氧化膜，通过结晶化使该金属氧化膜脆弱化，将该元件形成层物理地剥离。然而剥离方法不局限于此。可以适当地使用如下方法：(1)通过在基板和元件形成层之间提供含氢的非晶硅膜，并且通过激光束的照射使非晶硅膜的氢气放出，以剥离基板的方法；(2)在基板和元件形成层之间形成剥离层和绝缘层，在剥离层和绝缘层之间提供金属氧化膜，通过结晶化使该金属氧化膜脆弱化，使用溶液或NF3、BrF3、ClF3等氟化卤素气体进行蚀刻而去除剥离层的一部分，然后在被脆弱化了的金属氧化膜物理地剥离的方法；(3)仅仅将形成有元件形成层的基板机械地去除，或者使用溶液或NF3、BrF3、ClF3等氟化卤素气体进行蚀刻而去除的方法；(4)在耐热性高的基板和具有晶体管的层之间提供金属层和金属氧化物层作为剥离层，通过结晶化使该金属氧化物层脆弱化，使用溶液或NF3、BrF3、ClF3等的氟化卤气进行蚀刻而去除金属层的一部分，然后在被脆弱化了的金属氧化物层物理地剥离的方法；等等。
接着，如图1E所示，将基板109贴合在无机绝缘物层103的表面上。基板109可以适当地使用与基板108相同的基板。这里，热压粘接层压薄膜，将基板109贴合在无机绝缘物层103上。
通过以上步骤，可以通过使用剥离步骤以高成品率地在具有挠性的基板上提供包括含有有机化合物的层的元件。
实施方式2
在本实施方式中，使用图2A至2E说明剥离与实施方式1不同的元件形成层的方法。本实施方式与实施方式1相比，其不同之处在于本实施方式具有覆盖第一电极层的端部的绝缘层(隔壁)。
如图2A所示，类似于实施方式1，在基板101上形成剥离层102，在剥离层102上形成无机绝缘物层103，并且在无机绝缘物层103上形成第一电极层104。
接着，形成覆盖第一电极层104的端部的绝缘层(隔壁)111。在本实施方式中，使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮化铝等的无机绝缘物通过CVD法或溅射法等的薄膜形成方法形成绝缘层111。这里，在使用薄膜形成方法形成绝缘膜之后，选择性地蚀刻绝缘膜以使第一电极层104的一部分暴露，形成绝缘层111。
注意，绝缘层111优选蚀刻得其截面形状具有30至75°的倾斜角，优选具有35至60°的倾斜角。通过具有这样的倾斜角，之后被形成的含有有机化合物的层的截面覆盖率提高，从而防止产生台阶状破裂，同时可以提高成品率。
接着，与实施方式1相同地在绝缘层111和第一电极层104的暴露表面上形成含有有机化合物的层112。注意，使绝缘层111的一部分暴露地形成含有有机化合物的层112。亦即，形成绝缘层111的暴露部分114。
接着，如图2B所示，与实施方式1相同地在含有有机化合物的层112和绝缘层111的暴露部分114上形成第二电极层113。结果，可以在绝缘层111上形成与第二电极层113相接触的区域115。在第二电极层113与绝缘层111相接触的区域115中，由于绝缘层111和第二电极层113的附着性高，所以在剥离步骤中不容易在含有有机化合物的层112和第二电极层113的界面剥离，从而可以在剥离层102和无机绝缘物层103之间剥离。
注意，这里从无机绝缘物层103到第二电极层113的叠层物称作元件形成层153。
以图2C所示的形成绝缘层107的步骤、粘接基板108的步骤、图2D所示的剥离步骤、以及图2E所示的贴合基板109的步骤与实施方式1相同，所以在此省略对上述步骤的说明。
通过上述步骤，使用剥离步骤可以以高成品率地将包括含有有机化合物的层的元件提供在具有挠性的基板上。
实施方式3
在本实施方式中，使用图3A至3E说明剥离与实施方式1不同的元件形成层的方法。本实施方式与实施方式2相比，其不同之处在于本实施方式中覆盖第一电极层的端部的绝缘层(隔壁)由有机化合物形成。
如图3A所示，与实施方式1相同地在基板101上形成剥离层102，在剥离层102上形成无机绝缘物层103，以及在无机绝缘物层103上形成第一电极层104。
接着，形成覆盖第一电极层104的端部的绝缘层(隔壁)121。在本实施方式中，通过涂敷法、印刷法或液滴喷射法，并且使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、密胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚缩醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺(尼龙)、呋喃树脂或邻苯二甲酸二烯丙酯树脂等非感光性有机化合物形成绝缘层121。应予说明，形成绝缘层121的有机化合物具有酰亚胺基、氰基、羟基等的极性取代基。在使用涂敷法形成绝缘层121的情况下，在喷射组合物、对它进行干燥和焙烧，以形成绝缘膜之后，使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻绝缘膜，使第一电极层104的一部分和无机绝缘物层103的一部分暴露地去除绝缘膜，以形成绝缘层121。在使用印刷法或液滴喷射法形成绝缘层121的情况下，以覆盖第一电极层104的端部并且使无机绝缘物层103的一部分暴露的方式涂敷组合物，对它进行干燥和焙烧，以形成绝缘层121。
这里，在使用涂敷法形成绝缘膜之后，通过干蚀刻使第一电极层104的一部分和无机绝缘物层103的一部分暴露地去除绝缘膜的一部分，以形成绝缘层121。亦即，以形成无机绝缘物层103的暴露部分120的方式形成绝缘层121。
注意，与实施方式2所示的绝缘层111相同，绝缘层121优选被蚀刻得其截面形状具有30至75°的倾斜角，更优选具有35至60°的倾斜角。
接着，与实施方式1相同地在绝缘层121和第一电极层104的暴露表面上形成含有有机化合物的层122。
接着，如图3B所示，与实施方式1相同地在含有有机化合物的层122、绝缘层121、以及无机绝缘物层103的暴露部分120上形成第二电极层123。结果，可以形成第二电极层123与无机绝缘物层103相接触的区域124。在第二电极层123与无机绝缘物层103相接触的区域124中，由于无机绝缘物层103和第二电极层123的附着性高，所以在剥离步骤中不容易在含有有机化合物的层122和第二电极层123的界面剥离，从而可以在剥离层102和无机绝缘物层103剥离。
注意，这里，从无机绝缘物层103到第二电极层123的叠层物称作元件形成层154。
以下，图3C所示的形成绝缘层107的步骤、贴合基板108的步骤、图3D所示的剥离步骤、以及图3E所示的贴合基板109的步骤与实施方式1相同，所以在此省略对上述步骤的说明。
通过上述步骤，使用剥离步骤可以以高成品率地在具有挠性的基板上提供包括含有有机化合物的层的元件。
实施方式4
在本实施方式中，将使用图4A至4E说明剥离与实施方式1至实施方式3不同结构的元件形成层的方法。本实施方式与实施方式3相比，其不同之处在于本实施方式中的覆盖第一电极层的端部的绝缘层(隔壁)由具有感光性的有机化合物形成。
如图4A所示，与实施方式1相同地在基板101上形成剥离层102，在剥离层102上形成无机绝缘物层103，在无机绝缘物层103上形成第一电极层104。
接着，形成覆盖第一电极层104的端部的绝缘层(隔壁)131。在本实施方式中使用诸如丙烯酸、聚酰亚胺、苯乙烯、氯乙烯、偶氮树脂、叠氮化合物、酚醛清漆(novolac)树酯、聚肉桂酸乙烯酯等的正性或负性感光材料形成绝缘层131。注意，可以将敏化剂添加在感光性材料中。绝缘层131使用涂敷法、印刷法或液滴喷射法形成。在使用涂敷法形成绝缘层131的情况下，在喷射组合物，并使它干燥和焙烧，以形成绝缘膜之后，曝光绝缘膜并显影，去除绝缘膜的一部分，以使第一电极层104的一部分和无机绝缘物层103的一部分暴露，然后进行焙烧，以形成绝缘层131。将具有感光性的有机化合物曝光并显影而形成的绝缘层131成为其上端部分具有曲率的绝缘层。因此，可以防止之后形成的含有有机化合物的层的台阶状破裂，从而可以提高成品率。
这里，在使用涂敷法涂含有感光性丙烯酸类的组合物，并且使它干燥来形成由丙烯酸类形成的绝缘膜之后，通过光刻步骤曝光和显影绝缘膜，然后进行焙烧，形成绝缘层131以使第一电极层104的一部分和无机绝缘物层103的一部分暴露亦即，形成无机绝缘物层103的暴露部分130。
注意，与实施方式2所示的绝缘层111相同，绝缘层131优选被蚀刻得其截面形状具有30至75°的倾斜角，更优选具有35至60°的倾斜角。
接着，与实施方式1相同地在绝缘层131和第一电极层104的暴露表面上形成含有有机化合物的层132。
接着，如图4B所示，与实施方式1相同地在含有有机化合物的层132、绝缘层131、以及无机绝缘物层103的暴露部分上形成第二电极层133。结果，可以形成第二电极层133与无机绝缘物层103相接触的区域134。第二电极层133与无机绝缘物层103相接触的区域134中，由于无机绝缘物层103和第二电极层133的附着性高，所以在剥离步骤中不容易在含有有机化合物的层132和第二电极层133的界面剥离，从而可以在剥离层102和无机绝缘物层103之间剥离。
注意，这里，从无机绝缘物层103到第二电极层133的叠层物称作元件形成层155。
以下，图4C所示的形成绝缘层107的步骤、贴合基板108的步骤、图4D所示的剥离步骤、以及图4E所示的贴合基板109的步骤与实施方式1相同，所以在此省略其说明。
通过上述步骤，可以使用剥离步骤以高成品率地在具有挠性的基板上提供包括含有有机化合物的层的元件。
实施方式5
在本实施方式中，使用图5A至5E说明剥离与实施方式1至实施方式4不同结构的元件形成层的方法。本实施方式与实施方式2或3相比，其不同之处在于第二电极层接触导电层，该导电层是与第一电极层同样方式形成的。
图5A所示，与实施方式1相同地在基板101上形成剥离层102，在剥离层102上形成无机绝缘物层103，然后在无机绝缘物层103上形成导电层，然后使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻导电层，以形成第一电极层104和导电层181。
接着，与实施方式2相同地形成覆盖第一电极层104的端部的绝缘层121。然后与实施方式1相同地在绝缘层121和第一电极层104的暴露表面上形成含有有机化合物的层122。注意，以使导电层181的一部分暴露的方式形成含有有机化合物的层122。注意，将导电层181的暴露部分表示为182。
接着，如图5B所示，与实施方式1相同地形成第二电极层123，以使之与含有有机化合物的层122以及第一导电层181的暴露部分182接触。结果，可以形成第二电极层123与导电层181相接触的区域184。在第二电极层123与导电层181相接触的区域184中，由于导电层181和第二电极层123的附着性高，所以在剥离步骤中不容易在含有有机化合物的层122和第二电极层123的界面剥离，从而可以在剥离层102和无机绝缘物层103之间剥离。
应予说明，这里，从无机绝缘物层103到第二电极层123的叠层物称作元件形成层156。
以下，图5C所示的形成绝缘层107的步骤、贴合基板108的步骤、图5D所示的剥离步骤、以及图5E所示的贴合基板109的步骤与实施方式1相同，所以在此省略其说明。
通过上述步骤，可以使用剥离步骤以高成品率地在具有挠性的基板上形成包括含有有机化合物的层的元件。
实施例1
在本实施例中将说明具有存储元件作为包括含有有机化合物的层的元件的半导体器件，典型的是存储器件。
图10A表示本实施例所示的半导体器件的一个构成例子，其包括存储单元阵列22、解码器23和24、选择器25、读出/写入电路26，所述存储单元阵列22中以矩阵形状地设置有存储单元300。注意，在此所示的存储电路16的结构只是个例子，所以还可以具有读出放大器(sense amplifier)、输出电路、缓存器等其他电路，也可以将写入电路提供在位线(bit line)驱动电路中。
与存储元件相同，可以使用薄膜晶体管在基板上形成解码器23和24、选择器25、读出/写入电路26、以及接口等。此外，它们还可以以IC芯片从外部附加。
存储单元300具有连接到位线Bx(1≤x≤m)的第一导电层、连接到字线Wy(1≤y≤n)的第二导电层、以及与第一导电层接触的含有有机化合物的层。含有有机化合物的层以单层或叠层形成在第一导电层和第二导电层之间。
图11A至11C表示存储单元阵列22的俯视结构和截面结构的一个例子。其中，图11A表示存储单元阵列22的俯视结构，沿着图11A中的A-B间切断的截面结构和C-D间切断的截面结构分别相当于图11B和11C。在11A中，由虚线314围绕的区域为形成有第一有机绝缘物层306和第二有机绝缘物层310的区域。其中省略了基板332和334、有机绝缘物层306、310和331。
在存储单元阵列22中形成有位线304a至304g、以及第二电极层312a至312g，在位线和字线(word line)的交叉点形成有存储单元，并且在每个存储单元中由第一导电层、含有有机化合物的层、以及第二字线(第二电极层)形成存储元件。在下文中，将说明形成在位线304e和第二电极层312d的交叉点的存储单元300a、以及形成在位线304d和第二电极层312a的交叉点的存储单元300b(参照图11A)。
存储单元300a具有存储元件305a(参照图11B)。存储元件305a在基板334上具有与沿第一方向延伸的位线304e连接的第一电极层307；包括覆盖第一电极层307的含有有机化合物的层311；以及沿垂直于第一方向的第二方向延伸的第二电极层312d。此外，绝缘层303和第二电极层312d相接触的区域313形成在存储单元阵列的外围部分。应予说明，在写入数据之前，含有有机化合物的层311保持第一电极层307和第二电极层312d之间的距离为一定。而且，这里，可以提供用作保护膜的绝缘层覆盖第二电极层312d。
此外，如图11C所示，存储单元300b具有存储元件305b。存储元件305b具有与沿第一方向延伸的位线连接的第一电极层324；覆盖第一电极层324的含有有机化合物的层311；以及沿垂直于第一方向的第二方向延伸的第二电极层312a。此外，绝缘层303和第二电极层312a相接触的区域325、326形成在存储单元阵列的外围部分。
此外，在第二电极层312a至312g上形成用于缓和表面的凹凸的绝缘层331，并且基板332贴合在绝缘层331上。这里，作为基板332使用塑料薄膜。
注意，在图11B中示出了含有有机化合物的层311跨越多个第一电极层而被形成的例子，然而还可以将含有有机化合物的层311选择性地仅仅提供在每个存储单元中。在此情况下，可以通过使用金属掩模的蒸镀法而形成。此外，通过使用液滴喷射法等喷射有机化合物，焙烧，以选择性地提供含有有机化合物的层，而可以提高材料的利用效率。
作为位线304a至304g、第一电极层307和324、以及第二电极层312a至312g的材料和形成方法，可以使用上述实施方式1中所示的第一电极和第二电极的任何材料和形成方法，而同样地形成。
此外，可以使用与上述实施方式1所示的含有有机化合物的层105相同的材料和形成方法来提供含有有机化合物的层311。
此外，通过使用示出于实施方式1的基板108和109所示的挠性基板、层压薄膜、由纤维材料构成的纸等作为基板332和334，可以实现半导体装置的小型化、薄型化、以及轻量化。
接下来，用图12A至12C对无源矩阵型半导体器件的制作方法进行说明。
图12A为无源矩阵型半导体器件的存储单元阵列的截面图。注意，其中省略了位线驱动电路、字线驱动电路、以及接口等的外围电路。
如图12A所示，在基板301上形成厚度为30nm的剥离层302，并且在剥离层302上形成绝缘层303。这里，作为剥离层302，通过溅射法形成膜厚度为30nm的钨层，并且作为绝缘层303通过CVD法形成100nm的氧化硅层、50nm的氮氧化硅层、以及100nm的氧氮化硅层。接着，在通过CVD法将66nm的非晶硅膜形成在绝缘层303上之后，进行500℃一小时和550℃四小时的加热处理，使非晶硅膜结晶化，以形成结晶性硅膜。同时在剥离层302和绝缘层303的界面形成金属氧化物，在这里形成氧化钨层。应予说明，通过在剥离层302和绝缘层303的界面形成金属氧化物，在之后的剥离过程中容易剥离。
接着，在去除结晶硅膜之后，形成位线304e至304g。这里，在通过溅射法层叠形成60nm的钛层、40nm的氮化钛层、300nm的铝层、60nm的钛层、以及40nm的氮化钛层之后，使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻，以形成位线304e至304g。这里，优选使用低电阻材料的铝来形成位线304e至304g。
接着，在位线304e至304g上形成第一有机绝缘物层306。这里，在涂敷聚酰亚胺并使它曝光、显影，使绝缘层303和位线304e至304g的一部分暴露之后，于300℃焙烧30分钟，以形成第一有机绝缘物层306。
接着，在第一有机绝缘物层306和位线304e至304g的暴露部分上形成第一电极层307至309。在通过溅射法形成厚度为100nm的钛膜之后，使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻，以形成第一电极层307至309。这里，优选提高第一电极层的厚度分布的均匀性。
接着，在第一绝缘层和第一电极层307至309上形成第二有机绝缘物层310。这里，与第一有机绝缘物层相同，使用感光性聚酰亚胺来形成第二有机绝缘物层310。即使因加热在位线304e至304g的表面上形成凹凸，也可以在连接到位线304e至304g的第一电极层307至309上形成含有有机化合物的层，其中间夹有第二有机绝缘物层310。即使含有有机化合物的层的膜厚度薄，因为可以减少位线304e至304g的表面上的凹凸的干扰，可以防止存储元件在写入之前短路。
接着，在第一电极层307至309和第二有机绝缘物层310上形成含有有机化合物的层311。这里，作为含有有机化合物的层311，使用金属掩模蒸发淀积厚度为10nm的NPB。
接着，在含有有机化合物的层311和绝缘层303上形成第二电极层312d。
这里，形成第二电极层312d，以便形成绝缘层303和第二电极层312d相接触的区域313。在绝缘层303和第二电极层312d相接触的区域中，由于绝缘层303和第二电极层312d的附着性高，所以在之后的剥离步骤中可以将剥离层和绝缘层以高成品率剥离。
接着，在第二电极层312d上形成绝缘层331，然后将具有粘接层的基板332贴合在绝缘层331上。这里，使用环氧树脂作为绝缘层331。
接着，在将具有粘接层的基板贴合在基板301的表面上之后，将它加热到120至150℃使基板332的粘接层可塑化，以将基板332粘接到绝缘层331上。
接着，在平坦部分的表面上配置基板301，将具有粘合层的滚辊(未图示)压接在基板332的表面上，然后如图12B所示那样在剥离层302和绝缘层303的界面剥离。
接着，如图12C所示，将具有粘合层的基板334——这里是塑料薄膜——贴合在绝缘层303的表面上，将它加热到120至150℃使基板334的粘接层可塑化，以将基板334粘接在绝缘层303的表面上。
通过上述步骤，可以制作提供在塑料薄膜上的无源矩阵型半导体器件。注意，实施方式1至5都可以适用于本实施例。
接着，关于对存储元件进行数据写入时的动作进行说明。这里，对通过电作用，具体地，通过施加电压而写入数据的情况进行说明(参照图10A)。注意，通过改变存储单元的电特性来进行写入。存储单元的起始状态(没有施加电作用的状态)设为数据“0”，而改变了电特性的状态设为“1”。
在将数据“1”写入在存储单元300中的情况下，首先由解码器23和24、以及选择器25选择存储单元300。具体地，由解码器24将预定的电压V2施加到连接于存储单元300的字线W3。此外，由解码器23和选择器25将连接于存储单元300的位线B3连接到读出/写入电路26。然后，从读出/写入电路26向位线B3输出写入电压V1。由此，在构成该存储单元300的第一电极层和第二电极层之间施加电压Vw＝V1-V2。通过恰当地选择电压Vw，物理或电气地改变设置在该电极层之间的含有有机化合物的层，以写入数据“1”。具体地，优选物理或电气地改变含有有机化合物的层，以便当施加读出动作电压时，在数据“1”时的第一电极层和第二电极层之间的电阻大幅度地小于在数据“0”时的第一电极层和第二电极层之间的电阻。电压Vw设为5至15V或-15至-5V，例如可以从(V1、V2)＝(0V、5至15V)或(3至5V、-12至-2V)的范围适当地选择。
注意，要进行控制以不将数据“1”写入到连接到非选择的字线以及非选择的位线的存储单元。例如，使非选择的字线和非选择的位线处于浮置状态即可。此外，构成存储单元的第一电极层和第二电极层必须满足二极管特性等可以确保选择性的特性。
另一方面，在将数据“0”写入在存储单元300中的情况下，对存储单元300不施加电作用即可。在电路动作上，例如与写入“1”时相同地由解码器23和24、以及选择器25选择存储单元300，然而，从读出/写入电路26到位线B3的输出电位设定为与被选择了的字线W3的电位或非选择字线的电位同等程度，在构成存储单元300的第一电极层和第二电极层之间施加不改变存储单元300的电特性的程度的电压(例如-5至5V)即可。
接下来，将说明当从存储元件读出数据时的动作(参照图10A至10C)。通过利用在具有数据“0”的存储单元和具有数据“1”的存储单元中，构成存储单元的第一电极层和第二电极层之间的电特性不同而读出数据。例如，将说明如下的读出方法：在读出电压下，在构成具有数据“0”的存储单元的第一导电层和第二导电层之间的有效电阻(以下只称作存储单元的电阻)设为R0，而在读出电压下的具有数据“1”的存储单元的电阻设为R1，并且利用电阻的差来读出。要注意的是，R1<R0。作为在读出/写入电路中的读出部分的结构，例如可以考虑到如图10B所示的电路26，该电路26中使用电阻元件46和差分放大器47。电阻元件46具有电阻值Rr，并且R1<Rr<R0。可以使用晶体管48代替电阻元件46，也可以使用时钟控制倒相器49代替差分放大器(图10C)。信号φ或反相信号φ被输入在时钟控制倒相器49中，所述信号φ或反相信号φ在读出时成为“HIGH”，而在不读出时成为“LOW”。当然，电路结构不局限于图10B和图10C。
在从存储单元300读出数据的情况下，首先由解码器23和24、以及选择器25选择存储单元300。具体地，由解码器24将预定的电压Vy施加到连接到存储单元300的字线Wy。此外，由解码器23和选择器25将连接到存储单元300的位线Bx连接到读出/写入电路26的终端P上。结果，端子P的电位Vp成为根据电阻元件46(电阻值Rr)和存储单元300(电阻值R0或R1)进行的电阻分压来决定Vy和V0的数值。由此，当存储单元300具有数据“0”时，Vp0＝Vy+(V0-Vy)×R0/(R0+Ry)。此外，当存储单元300具有数据“1”时，Vp1＝Vy+(V0-Vy)×R1/(R1+Rr)。结果，在图10B中通过以成为Vp0和Vp1之间地选择Vref，在图10C中以成为Vp0和Vp1之间地选择时钟控制倒相器的变化点，相应于数据“0”/“1”输出LOW/HIGH(或HIGH/LOW)作为输出电位Vout，以可以进行读出。
例如，以Vdd＝3V使运算放大器工作，并且Vy＝0V、V0＝3V、以及Vref＝1.5V。假设R0/Rr＝Rr/R1＝9，在存储单元的数据为“0”的情况下，Vp0＝2.7V，“HIGH”被输出作为Vout，而在存储单元的数据为“1”的情况下，Vp1＝0.3V，“LOW”被输出作为Vout。这样，可以进行对存储单元的读出。
通过上述方法，利用电阻值的差异和电阻分压以电压值读出含有有机化合物的层的电阻状态。当然，读出方法不局限于此。例如，除了利用电阻的差以外，还可以利用电流值的差而读出。此外，在存储单元的电特性具有当数据“0”时和数据“1”时的阈值电压不同的二极管特性的情况下，也可以利用阈值电压的差来读出。
注意，在向存储元件的第一电极层和第二电极层施加电压的情况下，优选的是电阻器串联连接到存储元件。该电阻器优选具有存储元件的5％或更低的电阻值。结果，在短路的存储元件中，可以防止过电流。这样，有可能防止由于过电流使得元件击穿。
此外，可以在无机绝缘层103上提供薄膜晶体管(TFT)，在其上提供存储单元300或存储单元阵列22。还可以通过使用Si等的半导体基板或SOI基板代替具有绝缘性的基板，在基板上形成场效应晶体管(FET)，并且在其上提供存储单元300或存储单元阵列22。
通过应用本发明，存储元件的含有有机化合物的层不剥离，而可以在剥离层的界面进行剥离。因此，可以剥离形成在具有耐热性的基板上的具有存储元件的层，并且将它提供在具有挠性的基板上。此外，根据本实施例的具有存储元件的半导体器件可以在制作芯片之外的时间写入(另外记录)数据，而且不能重写数据，从而可以防止由于重写的伪造。另外，由于本发明的半导体器件具有简单结构的存储元件，其中有机化合物层夹在一对导电层之间，从而可以提供廉价的半导体器件。
实施例2
在本实施例中，将说明半导体器件的制作方法，该半导体器件具有有机薄膜晶体管作为包括含有有机化合物的层的元件。
如图14A所示，与实施例1相同地在基板301上形成厚度为30nm的剥离层302，在剥离层302上形成绝缘层303。接着，在绝缘层303上形成非晶硅膜，并对它加热而形成结晶硅膜，同时在剥离层302和绝缘层303的界面形成金属氧化物层。通过在剥离层302和绝缘层303的界面形成金属氧化物层，在之后的剥离步骤中可以容易剥离。之后，去除结晶硅膜。接着，在绝缘层303上形成第一电极层351和导电层352。这里，在通过溅射法形成铝层之后，使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻铝层，以形成第一电极层351和导电层352。注意，第一电极层351起到栅极的作用。此外，第一电极层351和导电层352彼此没有连接。
接着，在第一电极层351和导电层352上形成绝缘层353。这里，使用聚酰亚胺形成绝缘层353。注意，使导电层352的一部分暴露地形成绝缘层353。在图14A中，355为绝缘层353的暴露部分。此外，绝缘层353起到栅绝缘层的作用。
接着，通过蒸镀法在第一电极层351和绝缘层353的重叠部分上形成含有有机化合物的层354。这里，使用金属掩模蒸镀并五苯来形成含有有机化合物的层354。
接着，如图14B所示，在导电层352的暴露部分355、绝缘层353、以及含有有机化合物的层354上形成第二电极层356。这里，通过蒸镀法使用金形成第二电极层356。此时，形成导电层352和第二电极层356相接触的区域358。由于导电层352和第二电极层356相接触的区域358的附着性高，从而在之后的剥离步骤中可以在剥离层302和绝缘层303之间剥离，而不在含有有机化合物的层354和第二电极层356之间剥离。此外，第二电极层356起到源极(源极布线)、漏极(漏极布线)的作用。接着，在绝缘层353、含有有机化合物的层354、以及第二电极层356上形成保护层357。
图14C所示的形成绝缘层331的步骤、贴合基板332的步骤、图14D所示的剥离步骤、以及图14E所示的贴合基板334的步骤与实施例1相同，所以在此省略其说明。
注意，实施方式1至5都可以适用于本实施例。
实施例3
在本实施例中，将说明半导体器件的制作方法，该半导体器件具有有机太阳能电池作为包括含有有机化合物的层的元件。
如图15A所示，与实施例1相同地在基板301上形成厚度为30nm的剥离层302，并且在剥离层302上形成绝缘层303。
接着，在绝缘层303上形成非晶硅膜，并使它加热而形成结晶硅膜，同时在剥离层302和绝缘层303的界面形成金属氧化物层。之后，去除结晶硅膜。接着，在绝缘层303上形成第一电极层341。这里，在通过溅射法形成ITO膜之后，使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻ITO膜，以形成第一电极层341。
接着，在第一电极层341上形成绝缘层342。这里，使用聚酰亚胺形成绝缘层342。注意，使电极层341的一部分暴露地形成绝缘层342。在图15A中，344为绝缘层303的暴露部分。
接着，通过使用金属掩模的蒸镀法在第一电极层341和绝缘层342的一部分上形成含有有机化合物的层343。这里，通过层叠第一层和第二层来形成含有有机化合物的层343，所述第一层具有空穴传输性的有机化合物和无机化合物，所述第二层具有电子传输性的有机化合物。通过将三氧化钼MoO3和作为芳香胺的NPB以1:1的摩尔比率共同沉积来形成具有空穴传输性的有机化合物和无机化合物的第一层。通过蒸镀富勒烯(C60)而形成具有电子传输性的有机化合物的第二层。
接着，如图15B所示，在绝缘层303的暴露部分344、绝缘层342、以及含有有机化合物的层343上形成第二电极层345。这里，通过蒸镀法用铝形成第二电极层345。此时，形成绝缘层303和第二电极层345相接触的区域346。由于在绝缘层303和第二电极层345相接触的区域346中附着性高，从而在之后的剥离步骤中可以在剥离层302和绝缘层303之间剥离，而不在含有有机化合物的层343和第二电极层345之间剥离。
图15C所示的形成绝缘层331的步骤、贴合基板332的步骤、图15D所示的剥离步骤、以及图15E所示的贴合基板334的步骤与实施例1相同，所以在此省略其说明。
注意，实施方式1至5都可以适用于本实施例。
根据本实施例的太阳能电池可以作为电池设置在各种照明机器、照明设备、家庭用各种照明器具、室外灯、街道灯、无人公共设备、个人计算机、游戏机、导航系统、便携式音响设备、便携式视听设备、诸如数字照相机、胶片照相机、以及一次成像照相机等影像拍摄装置、电子计算器、手表、以及挂钟等表中而作为电池。其中，在将电池设置在手表中的情况下，通过在表盘下提供，而可以提高外观性。
实施例4
这里，将参照图16A至16C，对本发明的半导体器件的结构进行说明。如图16A所示，本发明的半导体器件20具有以非接触的方式传递数据的功能，并且包括电源电路11、时钟发生电路12、数据解调/调制电路13、控制其他电路的控制电路14、接口电路15、存储电路16、总线17、以及天线18。
此外，如图16B所示，本发明的半导体器件20具有以非接触的方式传递数据的功能，并且除了电源电路11、时钟发生电路12、数据解调/调制电路13、控制其他电路的控制电路14、接口电路15、存储电路16、总线17、天线18以外，还可以包括中央处理单元51。
此外，如图16C所示，本发明的半导体器件20具有以非接触的方式传递数据的功能，并且除了电源电路11、时钟发生电路12、数据解调/调制电路13、控制其他电路的控制电路14、接口电路15、存储电路16、总线17、天线18、中央处理单元51以外，还可以包括由检测元件53和检测控制电路54构成的检测部分52。
根据本实施例的半导体器件通过除了电源电路11、时钟发生电路12、数据解调/调制电路13、控制其他电路的控制电路14、接口电路15、存储电路16、总线17、天线18、中央处理单元51以外还构成由检测元件53和检测控制电路54构成的检测部分52等，可以形成小型而且具有多功能的半导体器件。
电源电路11为这样一种电路，即基于从天线18输入的交流信号生成给予半导体器件20内部的各个电路的各种电源。此外，电源电路11也可以包括选自实施方式1至实施方式5所示的太阳能电池中的一个或多个。时钟发生电路12为这样一种电路，即基于从天线18输入的交流信号生成给予半导体器件20内部的各个电路的各种时钟信号。数据解调/调制电路13具有以下功能，即解调/调制与读取写入器19通讯的数据。控制电路14具有控制存储电路16的功能。天线18具有收发电磁波或电波的功能。读取写入器19对与半导体器件的通讯和控制、以及关于其数据的处理进行控制。注意，半导体器件不限制于上述结构，例如还可以为这样的结构，即添加了电源电压的限制电路或专用处理密码的硬件之类的其他结构。
存储电路16具有选自实施方式1至实施方式5所示的存储元件中的一个或多个。包括含有有机化合物的层的存储元件可以同时实现小型化、薄膜化、以及大容量化，从而通过提供包括含有有机化合物的层的存储元件作为存储电路16，可以达到半导体器件的小型化和轻量化。
检测部分52可以通过物理或化学方法检测温度、压力、流量、光、磁、声波、加速度、湿度、气体成分、液体成分、以及其他特性。此外，检测部分52具有检测元件53和检测控制电路54，所述检测元件53检测物理量或化学量，所述检测控制电路54将由所述检测元件53检测了的物理量或化学量变换为电信号等适当的信号。检测元件53可以由电阻元件、容量结合元件、电感耦合元件、光电动势元件、光电转换元件、热电动势元件、晶体管、热敏电阻器或二极管等形成，并且具有选自实施方式1至实施方式5所示的光电转换元件中的一个或多个。注意，可以提供多个检测部分52，在此情况下，可以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、声波、加速度、以及湿度等，而化学量是指如气体等的气体成分和如离子等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物质等(例如，血液中的血糖浓度等)有机化合物。特别地，在要检测化学量的情况下，由于很自然地要选择性地检测特定物质，所以在检测元件53中预先提供选择性地与待检测的物质起反应的物质。例如，在检测生物物质的情况下，优选通过将酶、抗体分子或微生物细胞等固定在高分子等中来提供在检测元件53中，所述酶、抗体分子或微生物细胞等选择性地与要检测的生物物质起反应。
根据本发明可以形成起到无线芯片功能的半导体器件。无线芯片的应用是很广泛的。例如，可通过在诸如纸币、硬币、有价证券、无记名债券、证书(驾驶证以及居留证等，参照图17A)；包装用容器(包装纸以及瓶子等，参照图17C)；记录介质(DVD软件以及录像带等，参照图17B)；交通工具(自行车等，参照图17D)；个人物品(手袋、眼镜等)、食品、植物、动物、人体、衣物、生活用品、电子器具等的商品、以及行李的行李标签(参照图17E和17F)等的物品上提供来使用。电子器具是指液晶显示器件、EL显示器件、电视器件(也简称为TV、TV接收机或电视接收机)、以及移动电话等。
通过将本发明的半导体器件20通过安装在印刷电路板上、粘贴在其表面上、或嵌入在其中，来固定在物品上。例如，通过将半导体器件20嵌入在纸中来固定在书上，或通过将其嵌入在有机树脂中来固定在由该有机树脂制成的包裹上，以固定在各个物品中。因为本发明的半导体器件20实现了小型化、薄型化、以及轻量化，甚至在将半导体装置20固定到物品中之后，也不会有损该物品的外观性。并且，通过在纸币、硬币、有价证券、无记名债券、证书等上提供本发明的半导体器件20，就可提供认证功能，并且通过利用此认证功能，就可防止伪造。此外，通过在包装用容器、记录介质、个人物品、食品、衣物、生活用品、以及电子器具等上提供本发明的半导体器件，就可实现检查系统等系统的效率的提高。
实施例5
在本实施例中，将说明具有发光元件的半导体器件的制作步骤。
如图18A所示，与实施例1相同地在基板301上形成厚度为30nm的剥离层302，并且在剥离层302上形成绝缘层303。接着，在绝缘层303上形成非晶硅膜，并使它加热而形成结晶硅膜，同时在剥离层302和绝缘层303的界面形成金属氧化物层。之后，去除结晶硅膜。接着，在绝缘层303上形成第一电极层361。这里，在通过溅射法形成ITO膜之后，使用通过光刻步骤形成的光刻胶掩模选择性地蚀刻ITO膜，形成第一电极层361。
接着，在第一电极层361上形成绝缘层362。这里，使用感光性聚酰亚胺形成绝缘层362。注意，使电极层361的一部分暴露地形成绝缘层362。在图18A中，364为绝缘层303的暴露部分。
接着，通过使用金属掩模的蒸镀法在第一电极层361和绝缘层362的一部分上形成含有有机化合物的层363。这里，含有有机化合物的层363由具有发光性的有机化合物形成。此外，使用红色发光性的有机化合物、蓝色发光性的有机化合物、以及绿色发光性的有机化合物作为含有有化合物的层363，而分别形成红色发光性的像素、蓝色发光性的像素、以及绿色发光性的像素。
这里，作为含有红色发光性的有机化合物的层，层叠形成50nm的DNTPD、10nm的NPB、30nm的添加有双[2,3-双(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(乙酰丙酮)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))的NPB、60nm的Alq3、以及1nm的LiF。
此外，作为含有绿色发光性的有机化合物的层，层叠形成50nm的DNTPD、10nm的NPB、40nm的添加有香豆素545T(C545T)的Alq3、60nm的Alq3、以及1nm的LiF。
此外，作为含有蓝色发光性的有机化合物的层，层叠形成50nm的DNTPD、10nm的NPB、30nm的添加有2,5,8,11-三(叔丁基)二萘嵌苯(缩写：TBP)的9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-二苯基蒽(缩写：CzPA)、60nm的Alq3、以及1nm的LiF。
再者，还可以使用白色发光性的有机化合物形成白色发光性的像素。通过设置白色发光性的像素，可以减少耗电量。
接着，如图18B所示，在含有有机化合物的层363、绝缘层362、以及绝缘层303上形成第二电极层365。这里，通过蒸镀法形成膜厚度为200nm的Al膜。此时，形成由无机化合物形成的绝缘层303和第二电极层365相接触的区域366。由于在绝缘层303和第二电极层365相接触的区域366中附着性高，所以在之后的剥离步骤中在剥离层302和绝缘层303之间剥离，而不在含有有机化合物的层363和第二电极层365之间剥离。
接着，如图18C所示那样在第二电极层365上形成保护层367。保护层是用于防止水分和氧等渗透到发光元件和绝缘层362中的层。保护层367优选使用等离子体CVD法或溅射法等的薄膜形成法由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧氮化铝、氧化铝、类金刚石碳(DLC)、含有氮的碳(CN)、或其他绝缘材料形成。
图18C所示的形成绝缘层331的步骤、贴合基板332的步骤、图18D所示的剥离步骤、以及图18E所示的贴合基板334的步骤与实施例1相同，从而在此省略其说明。
通过上述步骤，可以制作半导体器件，该半导体器件具有设置在塑料薄膜上的无源矩阵型发光元件。
注意，实施方式1至5都可以适用于本实施例。
实施例6
接着，将说明将FPC或用于驱动的驱动IC安装在实施例5所示的EL显示面板上的例子。这里，将由TFT形成的芯片状的驱动电路称作驱动IC。
图19中所示的结构为采用了COG模式的一个例子，其中框架被缩小而具有小尺寸(例如，对角为1.5英寸)，所以很优选。
在图19中，驱动IC 1011安装在基板1010上，FPC 1019安装于设置在驱动IC之前的的终端部分1018上。从提高生产率的方面考虑，待安装的多个驱动IC 1011优选制成在边长为300至1000mm矩形基板上。换言之，在基板上形成以驱动电路部分和输入/输出终端作为一个单元的多个电路图形，最后，可以分割而分别取出驱动IC。在考虑像素部分的一边的长度和像素间距下，驱动IC可以形成为矩形，其长边为15至80mm，短边为1至6mm。
对外部尺寸，驱动IC与IC芯片相比，在长边的长度上具有优势。与采用IC芯片的情况相比，当采用长边形成为15至80nm的驱动IC时，可以减少要安装的芯片数目，从而可以提高制作成品率。此外，当在玻璃基板上形成驱动IC时，由于对用作母体的基板的形状没有限制，所以生产率很少受损害。与将IC芯片从圆形硅晶片中取出的情况相比，这是一个很大的优点。
此外，还可以采用TAB模式。在采用TAB模式的情况下，多个带被粘附，并且将驱动IC安装在该带上即可。如在COG模式的情况中那样，在单个带上可以安装单个驱动IC。在此情况下，优选一起粘附用来固定驱动IC的金属片等，以便提高强度。
提供在像素部分1102和驱动IC 1011之间的连接区域1017是为了使发光元件的第二电极层连接到下层的布线而提供的。
此外，密封基板1014被围绕像素部分1012的密封剂1015和由密封剂围绕的填充材料固定在基板1010上。
注意，可以使用由Si芯片形成的IC芯片而代替驱动IC。
通过如上所述那样实施本发明，即使用实施例5的发光元件的结构，可以完成各种各样的电子器具。
实施例7
接下来，将参见附图说明安装了本发明的半导体器件的电子器具的一个方式。这里举例的电子器具为移动电话机，其包括壳体2700和2706、面板2701、框架2702、印刷线路板2703、操作按键2704、以及电池2705(参照图20)。面板2701以可自由装卸的方式组合在框架2702中，框架2702嵌入在印刷线路板2703上。框架2702根据组合有面板2701的电子器具适当地改变其形状和尺寸。在印刷线路板2703上安装有被封装了的多个半导体器件，作为其中一个可以使用本发明的半导体器件2710。安装在印刷线路板2703上的多个半导体器件具有控制器、中央处理单元(CPU；Central Processing Unit)、存储器、电源电路、声音处理电路、以及收发电路等中的任何一个功能。
面板2701通过连接薄膜2708与印刷线路板2703连接。上述的面板2701、框架2702、印刷线路板2703与操作键2704、电池2705一起安装在壳体2700和2706的内部。面板2701所包括的像素部分2709被布置成使其从壳体2700中提供的开孔窗口可见。实施例5和6所示的半导体器件可以用于面板2701。
如上所述，本发明的半导体器件小而薄且轻。因此，该半导体装置可以有效地利用电子设备的框体2700和2706内的有限空间。
注意，壳体2700和2706表示移动电话机的外观形状仅作为一个例子，根据本发明的电子器具可以按照其功能和用途而变换为各种各样的方式。
Claims (4)
1.一种半导体器件，包括：
基板；
在所述基板上的层；
第一导电层和第二导电层，该第一导电层和第二导电层提供在所述基板上的层上并与所述基板上的层接触；
在所述第一导电层上的含有有机化合物的层；和
在所述含有有机化合物的层上的第三导电层；
其中，第三导电层的一部分与第一导电层接触。
2.根据权利要求1的半导体器件，其中所述基板上的层是无机化合物层。
3.一种半导体器件，包括：
基板；
在所述基板上的无机化合物层；
在所述无机化合物层上的第一导电层；
在所述无机化合物层和第一导电层上的含有有机化合物的层；和
在所述含有有机化合物的层和无机化合物层上的第二导电层；
其中，在基板上提供含有有机化合物的层与第二导电层互相接触的第一部分，
其中，在基板上提供含有有机化合物的层与第二导电层互相接触的多个第二部分。
4.一种半导体器件，包括：
基板；
在所述基板上的无机化合物层；
在所述无机化合物层上的第一导电层；
在所述无机化合物层和第一导电层上的含有有机化合物的层；和
在所述含有有机化合物的层和无机化合物层上的第二导电层；
其中，在基板上提供含有有机化合物的层与第二导电层互相接触的第一部分，
其中，在基板上提供含有有机化合物的层与第二导电层相互接触的第二部分，且
其中，第二部分具有L形状。
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