CN1873997A - 半导体器件及用于制造半导体器件的方法 - Google Patents
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Abstract
在电极形成于有机层的上面时，由于在形成电极的过程中有机层会受到温度的影响，所以温度受到限制。因此，存在着不能形成所期望的电极以及元件的小型化受到约束的问题。本发明提供了一种有机存储器元件的结构，在该结构中，两个电极设置同一层上面作为存储器元件的两个端子，且含有有机化合物的层设于这两个电极之间。通过缩小这两个电极之间的距离，可在低电压进行写入。此外，简化了存储器元件的结构，并且能够减小存储器元件的面积。
Description
(1)技术领域
本发明涉及半导体器件，尤其是涉及通过使用适用于存储电路的有机化合物能够存储数据的半导体器件。
在本说明书中，半导体器件一般是指能够通过利用半导体特性进行工作的器件，电光器件、半导体电路和电子装置都是半导体器件。
(2)背景技术
存储器元件通常具有在电介质层上面和下面将两个电极设为存储器元件的两个端子的结构。
在专利文件1(日本专利公开号：2002-26277)中，提出了一种存储器元件，其中在有机层上面和下面将两个电极设为两个端子，施加电压以造成短路，并且通过设置初始状态为“0”和导电状态为“1”来存储信息，还提出了用于驱动存储器器件的一种方法。
作为以半导体器件方式所提供的存储器电路，包括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。其中，DRAM和SRAM是易失性存储电路，即当关闭电源时数据即被擦除；因此，每当开启电源时都需要写入数据。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，并且不能进行其它写入。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。
另一方面，在使用有机化合物作为电介质物质的存储器电路中，通过在一对上、下电极之间提供有机化合物可形成存储器元件。但是，当在有机层上形成电极时，由于有机层依赖于形成电极的温度会受到影响，所以温度受到限制。由于这种温度的限制，形成方法也受到限制。因此，会产生不能形成所期望的电极的问题，且元件的小型化受到约束。在有机层上形成电极产生的问题需要从约束元件小型化方面来解决。
此外，在有机存储器的情况下，其中在有机层上面和下面将一对电极设置为两个端子，由于这对电极是分别设置在上面和下面的，这就需要用多个步骤来形成一对电极。因此，存在制造工艺变得复杂的问题。该复杂的制造工艺是需要从制造成本方面来解决的问题。
(3)发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是克服元件小型化和复杂的制造工艺的限制。本发明的另一个目的是提供一种非易失存储器器件和包括该存储器器件的半导体器件，在存储器器件中，除了在制造过程中，数据也能够被另外写入，并能够防止由于重新写入引起的伪造等，此外，本发明还有一个目的是提供高度可靠和价格便宜的非易失存储器器件和半导体器件。
考虑到上述问题，本发明提供了一种存储器元件，在该存储器元件中，起到存储器元件两个端子作用的第一导电层和第二导电层设置在同一绝缘膜上面。
此外，在本发明中，会有对存储器元件的两个端子之间施加电压并通过电极的短路水平地导通一对电极的情况，这通过有机层的变化来产生。此外，电压是平行于基板表面施加给有机层的，并且使一对电极导通。
根据本说明书揭示的本发明的结构1，在图1A、1B和1C示出了它的一个例子，该半导体器件包括沿第一方向延伸的字线、覆盖该字线的绝缘膜、在绝缘膜中到达该字线的开口、在绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线、在绝缘膜上面通过开口与字线电气连接的电极、以及在绝缘膜上面的、在电极端面和与电极端面相对的位线端面之间的含有有机化合物的层，其中电极、位线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，在结构1中，利用相同的材料和在相同的腔室中形成电极(也称为字线电极)和位线。
要注意的是，开口(也称为接触孔)的开口区域(沿着相对于基板表面的水平面所取的区域)从开口上端部分侧朝开口底面侧减小。
此外，在该结构1中，含有有机化合物的层设置在电极、位线和设置在绝缘膜上的一对绝缘材料之间，该含有有机化合物的层由一对绝缘材料、电极和位线所包围。该对绝缘材料被设置成控制含有有机化合物的层形成的位置，也被称为隔离壁。此外，该对绝缘材料设置在一个存储器元件和相邻的存储器元件之间的区域中。
含有有机化合物的层至少可与电极一个端面的一部分和与该电极一个端面相对的位线端面的一部分相接触。
此外，在结构1中，作为图5A和9A中示出的例子，含有有机化合物的层覆盖了电极的端面和上端部分以及与电极的端面相对的位线的端面和上端部分。
此外，不限于部分地构成一对绝缘材料，并如图2A和2B所示，在整个表面上形成绝缘膜之后，通过去除一部分绝缘膜可形成隔离壁。根据本发明的结构2，半导体器件包括沿第一方向延伸的字线、覆盖该字线的第一绝缘膜、在第一绝缘膜中到达该字线的第一开口、在第一绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线、在第一绝缘膜上面通过第一开口与字线电气连接的电极、包括到达电极的一个端面和与电极一个端面相对的位线端面的第二开口、并覆盖电极的其它端面的第二绝缘膜、以及在第一绝缘膜上面的、在电极端面和与电极端面相对的位线端面之间的含有有机化合物的层，其中电极、位线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，也可采用这种结构，在该结构中与字线相连接的电极没有形成在第一绝缘膜上，如图3A和3B中所示，根据本发明的结构3，该半导体器件包括沿第一方向延伸的字线、覆盖该字线的第一绝缘膜、在第一绝缘膜中到达该字线的第一开口、在第一绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线、包括设置在内部的第一开口、到达位线的一个端面的第二开口并覆盖位线的另一个端面的第二绝缘膜、以及在第一绝缘膜上面覆盖位线的一个端面和第一开口的、含有有机化合物的层，其中字线、位线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，也可将含有有机化合物的层设置成覆盖位线的两个端面和字线电极的两个端面，而不提供隔离壁，如图4A和12A中所示出的例子，根据本发明的结构4，该半导体器件包括沿第一方向延伸的字线、覆盖该字线的绝缘膜、在绝缘膜中到达该字线的开口、在绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线、在绝缘膜上面通过开口与字线电气连接的电极、以及在绝缘膜上面覆盖电极、位线和开口的含有有机化合物的层，其中电极、位线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，含有有机化合物的层也可形成为覆盖设置在第一绝缘膜上面的开口的端面，如图8A和11A中所示出的例子，根据本发明的结构5，该半导体器件包括沿第一方向延伸的字线、覆盖该字线的绝缘膜、在绝缘膜中到达该字线的开口、在绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线、以及在绝缘膜上面覆盖位线的一个端面和开口的含有有机化合物的层，其中字线、位线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，也可选择性地形成含有有机化合物的层而不设置隔离壁，如图6A和10A中所示出的例子，根据本发明的结构6，该半导体器件包括沿第一方向延伸的字线、覆盖该字线的绝缘膜、在绝缘膜中到达该字线的开口、在绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线、在绝缘膜上面通过开口与字线电气连接的电极、以及在绝缘膜上面覆盖电极的一个端面、位线的一个端面和开口的含有有机化合物的层，其中电极、位线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，在结构1到6中的任一个，电极的端面和与电极的端面相对的位线的端面具有楔形。在该说明书中，楔形不意味着电极(或引线)的上端部分突出，即悬垂形状。
获得结构1的制造过程是本发明的一个方面，根据与制造方法有关的本发明的结构，用于制造半导体器件的方法包括以下步骤：在具有绝缘表面的基板上面形成沿第一方向延伸的字线、形成覆盖该字线的绝缘膜、在绝缘膜中形成达到字线的接触孔、在绝缘膜上面形成导电膜、通过刻蚀导电膜在绝缘膜上面形成沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线和覆盖接触孔并与字线电气连接的电极、以及在绝缘膜上面形成在电极端面和与电极端面相对的位线端面之间的含有有机化合物的层。
在与制造方法有关的本发明的结构中，位线端面和电极端面在刻蚀导电膜的过程中可形成为具有楔形的形状。
此外，可以用与结构1相反的顺序来设置位线和字线，如图7A中所示出的例子，根据本发明的结构7，该半导体器件包括沿第一方向延伸的位线、覆盖该位线的绝缘膜、在绝缘膜中到达该位线的开口、在绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的字线、在绝缘膜上面通过开口与位线电气连接的电极、以及覆盖绝缘膜上面的电极、字线和开口的含有有机化合物的层，其中电极、字线和含有有机化合物的层构成一个存储器元件，并且设有多个存储器元件。
此外，在结构7中，电极的端面和与电极端面相对的位线的端面具有楔形。
获得结构7的制造工艺是本发明的一个方面，根据与制造方法有关的本发明的结构，制造半导体器件的方法包括以下步骤：在具有绝缘表面的基板上面形成沿第一方向延伸的位线、形成覆盖该位线的绝缘膜、在绝缘膜中形成达到位线的接触孔、在绝缘膜上面形成导电膜、通过刻蚀导电膜在绝缘膜上面形成沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的字线和覆盖接触孔并与字线电气连接的电极、以及在绝缘膜上面形成在电极端面和与电极端面相对的位线端面之间的含有有机化合物的层。
在与制造方法有关的本发明的结构中，位线的端面和电极的端面在刻蚀导电膜的过程中形成为具有楔形的形状。
利用本发明，可获得诸如元件的小型化和简化的制造工艺之类的有利效果。
此外，根据本发明的存储器器件和半导体器件包括具有简单结构的存储器元件，在该结构中，有机层放置在同一绝缘层上面的一对电极之间，因而，可提供价格便宜的存储器器件和半导体器件。
(4)附图说明
图1A和1C根据本发明(实施例方式1)半导体器件的横截面视图，而图1B是根据本发明(实施例方式1)半导体器件的俯视图；
图2A与2B分别是根据本发明(实施例方式1)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图3A与3B分别是根据本发明(实施例方式2)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图4A与4B分别是根据本发明(实施例方式3)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图5A与5B分别是根据本发明(实施例方式4)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图6A与6B分别是根据本发明(实施例方式5)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图7A与7B分别是根据本发明(实施例方式6)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图8A与8B分别是根据本发明(实施例方式7)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图9A与9B分别是根据本发明(实施例方式8)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图10A与10B分别是根据本发明(实施例方式9)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图11A与11B分别是根据本发明(实施例方式10)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图12A与12B分别是根据本发明(实施例方式11)半导体器件的横截面视图和俯视图；
图13A和13B分别为说明在根据本发明(实施例方式1)的存储器器件中所包括的写入电路的示意图；
图14为说明在根据本发明(实施例方式1)的存储器器件中所包括的读出电路的示意图；
图15为说明根据本发明(实施例方式2)的半导体器件的结构实例的示意图；
图16A到16F分别为说明根据本发明(实施例方式3)的半导体器件的使用方式的视图；以及
图17是说明具有根据本发明(实施例方式3)半导体器件的电子设备的视图。
(5)具体实施方式
下文中，将参照附图来描述本发明的实施例方式。然而，本领域技术人员容易理解的是，在不背离本发明的目的和范围的情况下，可用各种方式修改在此公开的方式和细节。因此，不可将本发明解释为受限于下文所给出的实施例方式的描述。通过实施例方式的附图，组件或具有相同功能的组件用相同的标号来表示，并且将不做进一步说明。
(实施例方式1)
在这个实施例中，将参照附图说明在根据本发明的半导体器件中包括的存储元件的结构。更具体地说，将示出设有多个存储器元件的存储器电路的结构是无源矩阵型的情况。
图1A示出了包括多个根据本发明的存储器元件的存储器单元阵列的一部分横截面结构。图1B是上部结构，和沿着对应于图1A的点划线A-B所获得的横截面。此外，图1C示出了沿着图1B中的点划线C-D所获得的横截面结构。
在图1A中，字线102设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层103a和103b设置在字线102上面。第一绝缘层103a和103b具有0.8到1.5μm的膜厚，它在基板表面上延伸。
第一绝缘层103a和103b通过使用相同的材料形成，其中设有到达字线102的开口(接触孔)。设有字线电极104以覆盖该开口。此外，该字线电极104设置在第一绝缘层103a和103b上面，字线电极104通过开口与字线102电气连接。在图1A中，字线电极104和位线101设置在同一层中，即，在第一绝缘层103a上面。
字线102是用于从存储器单元阵列中选择一行的的控制信号线。在存储器单元阵列中，多个存储器单元以矩阵排列。一个存储器单元排列在字线102和位线101的交叉点的附近，并且，通过增加与进行读出或写入的地址相对应的字线的电压，就可进行读出或写入。
此外，位线101是用于从存储器阵列取出数据的信号线。与施加了电压的字线102相连接的存储器单元通过将存储在存储器元件中的数据输出到位线101，就可读出数据。
此外，包含有机化合物的层105设置在字线电极104和位线101之间。本发明的存储器元件由包含有机化合物的层105、字线电极104和位线101构成，字线电极104和位线101以与基板表面成水平的方向夹着包含有机化合物的层105。含有有机化合物的层105通过使用由电行动来改变结晶条件、导电率和形状的物质来形成，典型的是，是由有机化合物、无机化合物或有机化合物和无机化合物的混合物形成的层。
具有上述结构的存储器元件能够存储与“初始状态”和“导电率改变之后的状态”相对应的两个数值，因为其导电率是由电行动来改变的。要注意的是，电行动是指将电压施加给位线(位线电极)和字线电极以使电流流过包含有机化合物的层。
这里，将说明在施加电压之前和之后的存储器元件导电率的变化。
当在位线101的端面和字线电极104的端面之间施加电压时，包含有机化合物的层105的特性发生改变，存储元件的导电率变得更高。此外，当在位线101的端面和字线电极104的端面之间施加电压时，位线101和字线电极104有时会短路。此外，当在位线101的端面和字线电极104的端面之间施加电压时，还有一种情况，即导致在含有有机化合物的层105中的电介质击穿并获得电导率。这是因为电场趋向于集中在电极的端面，而在有机层中容易产生电介质击穿。在任何情况下，都可存储与“初始状态”和“导电率改变之后的状态”相对应的两个数值，因为通过电行动改变了电导率。
作为可在含有有机化合物的层105中包括的有机化合物，且可通过来自外部的电行动来改变其导电率，可使用高空穴传输特性的有机化合物或具有高电子传输特性的化合物。
作为具有高空穴传输特性的有机化合物，可使用芳香胺基(即，包括苯环状氮键)化合物，如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯(缩写：α-NPD)、4，4’-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]联苯(缩写：TPD)、4，4’，4”-三[N，N-联苯-氨基]-三苯胺(缩写为TDATA)、4，4’，4”-三[N(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]三苯胺(缩写：MTDATA)或者4，4’-二(N-(4-(N，N-双-间-甲苯基氨基)苯基)-N-苯基氨基)联苯(缩写：DNTPD)，或者诸如酞菁(缩写：H2Pc)、铜酞菁(CuPc)或者氧钒酞菁(缩写：VOPc)之类的酞菁基化合物。在此描述的物质主要为空穴迁移率为10-6cm2/Vs或更大的物质。然而，也可使用除上述物质之外的其它物质，只要该物质的空穴传输特性比电子传输特性高。
在把有机化合物和无机化合物的混和层设为含有有机化合物的层的情况下，较佳的是，混和具有高空穴传输特性的有机化合物和易于接收电子的无机化合物。根据上述结构，在本来几乎没有固有载流子的有机化合物中产生了许多空穴载流子，并且呈现出非常好的空穴注入特性和传输特性。结果，含有有机化合物的层能够获得良好的导电率。
作为容易接收电子的无机化合物，可采用周期表中属于族4到族12中的任何一种过渡金属的金属氧化物、金属氮化物或金属氧氮化物。具体地说，可采用诸如氧化钛(TiOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化矾(VOx)、氧化钼(MoOx)、氧化钨(WOx)、氧化钽(WOx)、氧化铪(HfOx)、氧化铌(NbOx)、氧化钴(Cox)、氧化铼(ReOx)、氧化钌(RuOx)、氧化锌(ZnOx)、氧化镍(NiOx)、氧化铜(CuOx)等。尽管给出了氧化物在此作为特定的例子，当然也可使用它们的氮化物和氧氮化物。
作为具有高电子传输特性的有机化合物，可采用具有喹啉主链或苯并喹啉主链等的金属络合物，如三(8-喹啉根)合铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉根)合铝(缩写：Almq3)、二(10-羟基苯并[h]-喹啉根)合铍(BeBq2)，或二(2-甲基-8-喹啉根)-4-苯基苯酚根-合铝(BAlq)。此外，可采用具有唑基或噻唑基的配体，如二[2-(2-羟基苯基)苯并唑根]合锌(缩写为：Zn(BOX)2)或二[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑根]合锌(缩写为：Zn(BTZ)2)。此外，除了金属络合物，可采用2-(4-联苯基)-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-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(缩写为：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写为BPhen)、浴铜灵(bathocuproin)(缩写为BCP)等。在此描述的物质主要为电子迁移率为10-6cm2/Vs或更大的物质。然而，也可使用除上述物质之外的其它物质，只要该物质的电子传输特性比空穴传输特性高。
在提供有机化合物和无机化合物的混和层的情况下，较佳的是，混和具有高电子传输特性的有机化合物和易于贡献出电子的无机化合物。根据上述结构，在本来几乎没有固有载流子的有机化合物中产生了许多电子载流子，并且呈现出非常好的电子注入特性和传输特性。结果，含有有机化合物的层能够获得良好的导电率。
作为容易贡献出电子的无机化合物，可采用碱性金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、碱性金属氮化物、碱土金属氮化物或稀土金属氮化物。具体地说，可使用氧化锂(LiOx)、氧化锶(SrOx)、氧化钡(BaOx)、氧化铒(ErOx)、氧化钠(NaOx)、氮化锂(LiNx)、氮化镁(MgNx)、氮化钙、氮化钇(YNx)、氮化镧(LaNx)等。
此外，作为无机化合物，可用任何无机化合物，只要该无机化合物易于从有机化合物接收电子或该无机化合物易于把电子贡献给有机化合物，除氧化铝(AlOx)、)、氧化镓(GaOx)、氧化硅(SiOx)、氧化锗(GeOx)、氧化铟锡(ITO)等，可使用各种金属氧化物、金属氮化物或金属氧氮化物。
此外，在含有有机化合物的层105由金属氧化物或金属氮化物的化合物和具有高空穴传输特性的化合物构成的情况下，可进一步添加具有大的空间阻碍(没有平面结构而是空间结构)的化合物。作为具有大的空间阻碍的化合物，优选5，6，11，12-四苯基并四苯(缩写：rubrene)。或者，可使用六苯基苯、叔丁基苝、9，10-二(苯基)蒽、香豆素545T等。此外，树体结构(dendrimer)也是有效的。
此外，在由具有高电子传输特性的有机化合物构成的层和由具有高空穴传输特性的有机化合物构成的层之间设有发光物质，诸如4-二氰基亚甲基-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)、4-二氰基乙烯-2-叔丁基-6-[2-(1，1，7，7-四甲基-9-久洛尼定基)乙烯基]-4H-吡喃、periflanthene、2，5-二氰基-1，4-二[2-(10-甲氧基-1，1，7，7-四甲基-9-久洛尼定基)乙烯基]苯、N，N’-二甲基喹吖二酮(缩写：DMQd)、香豆素6、香豆素545T，三(8-喹啉根)合铝(缩写：Alq3)、9，9’-联蒽、9，10-联苯蒽(缩写：DPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)或2，5，8，11-四叔丁基苝等。
含有有机化合物的层105可由蒸发法、电子束蒸发法、溅射法、CVD法等形成。含有有机化合物和无机化合物的混和层可通过在同一时间沉积每种材料来形成，并且能够通过组合相同类型的方法和不同类型的方法来形成，诸如采用热阻蒸发的协同蒸发、采用电子束蒸发的协同蒸发、采用热阻蒸发和电子束蒸发的协同蒸发、采用热阻蒸发和电子束蒸发的协同蒸发、采用热阻蒸发和溅射的沉积或采用电子束蒸发和溅射的沉积。
此外，作为用于形成含有有机化合物的层105的另一种方法，可使用旋涂法、溶胶—凝胶法、印刷法、微滴排放法等，或者也可使用上述方法和这些方法的组合。
含有有机化合物的层105具有这样的膜厚，使得存储器元件的导电率可由来自外部的电行动来改变。含有有机化合物的层105的典型膜厚为5到100nm，优选10到60nm。
如图1A所示，含有有机化合物的层105与字线电极104的一个端面(楔形端面)相接触。此外，与同含有有机化合物的层105相接触的字线电极104的端面相对的位线101的端面，也和含有有机化合物的层105相接触。
此外，如图1B和1C所示，可将第二绝缘层106a和106b设置成把含有有机化合物的层105置于它们之间。第二绝缘层106a和106b具有0.1μm到0.5μm膜厚，并在基板表面上延伸。由于用于含有有机化合物的层105的有机材料被字线电极104、位线101以及第二绝缘层106a和106b所围绕，如图1B中所示，所以也可使用具有高流动性的材料。
在图1B中，含有有机化合物的层105的上部形状为矩形，但是也可是正方形、椭圆形或圆形而没有特定限制。用沉积法能方便地控制含有有机化合物的层105的形状。例如，当在电阻加热蒸发法或电子束蒸发法的情况下使用具有矩形开口的蒸发掩膜时，可获得具有矩形形状的含有有机化合物的层105。用这种方式，当为每个存储单元分开形成含有有机化合物的层105时，可降低相邻存储单元间在水平方向上的电场影响。
为了减少制造步骤的数量，较佳的是用相同的步骤形成字线电极104和位线101。此外，为了用高精度控制字线电极104和位线101之间的距离，较佳的是使用相同的光掩膜对字线电极104和位线101图形化。
在同一绝缘层上面形成的字线电极104和位线101之间的距离期望为0.1到0.05μm，优选在与基板表面成水平的长度为0.01μm或更小。通过使字线电极104和位线101之间的距离变窄，可以较低的电压进行写入。换言之，可用低功耗进行写入。
用蒸发法、溅射法、CVD法、印刷法、电镀法、化学喷镀法、微滴排放法等可形成字线102、位线101和字线电极104。本发明在将具有低容限温度极限的材料用作含有有机化合物的层105的材料的情况下尤其有效。在本发明中，由于字线102、位线101和字线电极104在含有有机化合物的层105之前形成，因此具有形成要使用的引线的方法以及沉积温度不受特定限制而是可使用各种方法的优点。
通过使用高导电率的元素、化合物等可形成字线102、位线101和字线电极104。通常，可采用包括元素或含有多种元素的合金的结构，元素可从金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、碳(C)、铝(Al)、锰(Mn)、钛(Ti)、钽(Ta)等中选取。作为含有多种元素的合金，例如，可采用含有Al或Ti的合金、含有Al、Ti和C的合金、含有Al和Ni的合金、含有Al和C的合金、含有Al、Ni和C的合金、含有Al和Mo的合金等。
此外，通过使用互不相同的材料可形成字线102、位线101和字线电极104。另外，字线102、位线101和字线电极104的引线也可由互不相同的材料构成。
在图形化的过程中，通过适当调节刻蚀条件，可形成具有楔形端面的位线101和字线电极104。当用相同的步骤形成位线101和字线电极104时，位线101和字线电极104的楔形形状相同。楔形形状是指电极端面的横截面是倾斜的。位线101和字线电极104的端面优选10°或更大且小于85°的倾斜角，优选相对于基板表面等于或大于60°和等于或小于80°。
图1A示出了其中位线101设于字线102的上面的例子，然而，形成顺序不受特定限制，字线也可设于位线之上。当字线设于位线的上面时，采用了一种结构，在该结构中设置了通过在第一绝缘层中的开口与位线电气连接的位线电极，并且含有有机化合物的层设置在位线电极和字线之间。
在图1A、1B和1C中示出的存储器元件具有一种结构，在该结构中电压以与基板表面成水平的方向施加给含有有机化合物的层105，通过使字线电极104和位线101之间的距离变窄可缩小存储器元件的面积。
在下文中，说明了用于制造图1A、1B和1C中示出的存储器元件的方法的一个例子。
首先，在基板平面上面形成字线102。
随后，第一绝缘膜形成在字线102上面。然后，通过使用光刻法等有选择地刻蚀第一绝缘膜，形成到达字线102的开口。在沿着包括和平行于字线的平面所取的横截面中，在一端的绝缘膜称为第一绝缘层103a，而在另一端的绝缘膜称为第二绝缘层103b。要注意的是，当使用印刷法或微滴排放法时，可不用刻蚀来形成第一绝缘层103a和103b。
然后，用溅射法形成导电膜，并且通过使用光刻法等有选择地刻蚀导电膜以在第一绝缘层103a上面形成位线101及在第一绝缘层103a和103b上面形成字线电极104。因为在随后的步骤要滴注含有有机化合物的材料溶液，所以期望位线101和字线电极104较厚。
接下来，形成第二绝缘膜，并通过使用光刻法等有选择地刻蚀第二绝缘膜以形成第二绝缘层106a和106b。第二绝缘层106a和106b中的每一个与位线101的一个端面和与位线101的一个端面相对的字线电极104的端面相接触。可将第二绝缘层106a和106b设置成在其之间放置在随后的步骤要滴注含有有机化合物的材料溶液的位置。要注意的是，当使用印刷法或微滴排放法时，可不用刻蚀来形成第二绝缘层106a和106b。
然后，通过使用微滴排放法，将含有有机化合物的材料溶液滴注到由位线101、字线电极104和第二绝缘层106a和106b所包围的区域。滴注含有有机化合物的材料溶液以至少填充位线101和字线电极104之间的空间。由于被位线101、字线电极104和第二绝缘层106a和106b所围绕，所滴注的含有有机化合物的材料溶液可被固定。然后，进行烘焙以形成含有有机化合物的层105。
最后，形成保护层107以覆盖位线101、字线电极104、第一绝缘层103a和103b、第二绝缘层106a和106b和含有有机化合物的层105。若无需要，不需要提供保护层107。保护层107是通过使用蒸发法、电子束蒸发法、溅射法、CVD法、旋涂法、溶胶—凝胶法、印刷法和微滴排放法等形成的绝缘膜。较佳的是，在形成保护层107时不损坏含有有机化合物的层105。
在图1A、1B和1C中示出的、如上所述获得的存储器元件中，可同时形成将含有有机化合物的层105放置在中间的字线电极104和位线101，如此可减少步骤。
图2A和2B示出了与图1A、1B和1C的存储器元件部分不同的存储器元件的实例。图2A是存储器元件的横截面视图，而图2B是与图2A相对应的俯视图。
在图2A中，类似于图1A，字线202设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层203a和203b设置在字线202上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层203a和203b，其中设有到达字线202的开口(接触孔)。字线电极204被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线202电气连接的字线电极204设置在第一绝缘层203a和203b上面。字线电极204和位线201设置在同一层上，即在第一绝缘层203a上面。
此外，设有第二绝缘层206，它覆盖了除字线电极204的端面和与字线电极204的端面相对的位线201的端面之外的区域。
图2A中示出的存储器元件具有第二绝缘层206与图1A的第二绝缘层106a和106b相比面积更大的结构。
含有有机化合物的层205被第二绝缘层206包围。换言之，通过调节第二绝缘层206的膜厚可固定含有有机化合物的层205。因此，在图2A中，可将位线201和字线电极204形成得比图1A示出的存储元件中的更薄。当位线201和字线电极204形成得更薄时，可缩短沉积时间和刻蚀时间。
此外，当用微滴排放法将材料溶液滴注在被第二绝缘层205包围的区域时，具有相对高流动性的材料溶液也都可保持在所滴注的部分内。
此外，如图2B所示，可用第二绝缘层206平整由到达字线202的开口所产生的凹入部分。
另外，在图2A示出的存储器元件中，也可设置保护层来覆盖第二绝缘层206和含有有机化合物的层205。
图2A也示出了位线201设于字线202上方的例子，然而，形成顺序不受特定限制，字线也可设于位线之上。当字线设于位线的上面时，采用了一种结构，在该结构中设置了通过第一绝缘层的开口与位线电气连接的位线电极，并且将含有有机化合物的层设置在位线电极和字线之间。
(实施例方式2)
在该实施例方式中，图3A和3B示出了与图1A、1B和1C中示出的存储器元件部分不同的存储器元件。图3A是该存储器元件的横截面视图，而图3B是与图3A相对应的俯视图。
在图3A中，与图1A相类似，字线302设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层303a和303b设置在字线302上面。通过使用相同材料可形成第一绝缘层303a和303b，其中设有到达字线302的开口(接触孔)。位线301设置在第一绝缘层303a上面。
在图3A中，没有设置图1A中所示的字线电极104。因此，可进一步简化该元件的结构，并也能够减小存储器单元的尺寸。在图3A中，设有含有有机化合物层305以覆盖到达字线302的开口和位线301的端面，该端面靠近开口。含有有机化合物的层305被第二绝缘层306包围。
第二绝缘层306覆盖了除位线301的端面之外的区域，该端面靠近开口。
要注意的是，由第一绝缘层303a和303b包围的开口区域(沿着对基板表面的水平面所取的区域)从开口上端部分侧朝开口底面侧减小。
位线301和开口底面之间的距离期望为0.1到0.05μm，优选在与基板表面成水平的长度为0.01μm或更小。当电压施加在位线301和字线302之间时，电流通过含有有机化合物的层305沿着第一绝缘层303a侧壁的曲面流动。
另外，在图3A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖第二绝缘层306和含有有机化合物的层305。
图3A也示出了位线301设置在字线302的上面的例子，然而，形成顺序不受特定限制，也可在位线上面设置字线。
该实施例方式可与实施例方式1任意组合。
(实施例方式3)
在该实施例方式中，图4A和4B示出了与图1A、1B和1C所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图4A是该存储器元件的横截面视图，而图4B是与图4A相对应的俯视图。
在图4A中，类似于图1A，字线402设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层403a和403b设置在字线402上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层403a和403b，其中设有到达字线402的开口(接触孔)。字线电极404被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线402电气连接的字线电极404设置在第一绝缘层403a和403b上面。字线电极404和位线401设置在同一层上，即在第一绝缘层403a上面。
在图4A示出的存储器元件中，含有有机化合物的层405覆盖字线电极404的两个端面和位线401的两个端面。
此外，如图4B所示，含有有机化合物的层405形成为带形(也称为线形)。另外，可形成第二绝缘层以固定含有有机化合物的层405。在这种情况下，第二绝缘层也用平行于含有有机化合物层405的带形(也称为线形)来形成。
图4B示出了含有有机化合物的层405的宽度比字线电极404的宽度窄的例子，但是，它不受特定限制，含有有机化合物的层405的宽度也可比字线电极404的宽度宽。
在图4A和4B中示出的存储器元件具有这种结构，即其中含有有机化合物的层405具有不同于图1A中示出的含有有机化合物的层105的上部形状。在图4A和4B中示出的存储器元件具有这种结构，即其中可使含有有机化合物的层405的宽度更宽，从而可使在形成含有有机化合物的层405的过程中，未对准的容限范围更宽。
此外，在图4A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线401、字线电极404、第一绝缘层403a和403b以及含有有机化合物的层405。
图4A也示出了位线401设于字线402上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，也可在位线上方设置字线。
该实施例方式可与实施例方式1或2任意组合。
(实施例方式4)
在该实施例方式中，图5A和5B示出了与图1A、1B和1C所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图5A是该存储器元件的横截面视图，而图5B是与图5A相对应的俯视图。
在图5A中，类似于图1A，字线502设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层503a和503b设置在字线502上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层503a和503b，其中设有到达字线502的开口(接触孔)。字线电极504被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线502电气连接的字线电极504设置在第一绝缘层503a和503b上面。字线电极504和位线501设置在同一层上，即在第一绝缘层503a上面。
在图5A和5B中示出的存储器元件具有这样的结构，即其中含有有机化合物的层505具有不同于在图1A中示出的含有有机化合物的层105的横截面形状。图1A示出了其中含有有机化合物的层105只和字线电极104的端面相接触的例子，但是，在图5A中，含有有机化合物的层505与字线电极504的端面和一部分上表面(上端部分)相接触。
对含有有机化合物的层505而言，期望使用易于固化的材料。通过使用可易于固化的材料，不需要设置图1B中示出的第二绝缘层106a和106b。此外，通过使用可易于固化的材料，可使位线501和字线电极504比图1A中示出的位线101和字线电极104更薄。
另外，在图5A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线501、字线电极504、第一绝缘层503a和503b及含有有机化合物的层505。
图5A也示出了位线501设于字线502上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，并且字线可设置在位线的上方。
该实施例方式可与实施例方式1、2或3任意组合。
(实施例方式5)
在该实施例方式中，图6A和6B示出了与图1A、1B和1C所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图6A是存储器元件的横截面视图，而图6B是与图6A相对应的俯视图。
在图6A中，类似于图1A，字线602设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层603a和603b设置在字线602上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层603a和603b，其中设有到达字线602的开口(接触孔)。字线电极604被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线602电气连接的字线电极604设置在第一绝缘层603a和603b上面。字线电极604和位线601设置在同一层上，即在第一绝缘层603a上面。
在图6A和6B中示出的存储器元件具有这样的结构，即其中含有有机化合物的层605具有不同于在图1A中示出的含有有机化合物的层105的横截面形状。图1A示出了其中含有有机化合物的层105只和字线电极104的端面相接触的例子，但是，在图6A中，含有有机化合物的层605与字线电极604的端面和一部分上表面相接触。此外，含有有机化合物的层填充在开口中。
对含有有机化合物的层605而言，期望使用易于固化的材料。通过使用可易于固化的材料，不需要设置图1B中示出的第二绝缘层106a和106b。此外，通过使用可易于固化的材料，可使位线601和字线电极604比图1A中示出的位线101和字线电极104更薄。
另外，在图6A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线601、字线电极604、第一绝缘层603a和603b及含有有机化合物的层605。
图6A也示出了位线601设于字线602上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，并且字线可设置在位线的上方。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3或4任意组合。
(实施例方式6)
在该实施例方式中，图7A和7B示出了与图4A、4B所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图7A是该存储器元件的横截面视图，而图7B是与图7A相对应的俯视图。
在图7A和7B中示出的存储器元件示出了字线设于位线上方的例子。
在图7A中，位线702设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层703a和703b设置在位线702上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层703a和703b，其中设有到达字线702的开口(接触孔)。位线电极704被设置成覆盖开口。此外，通过开口与位线702电气连接的位线电极704设置在第一绝缘层703a和703b上面。位线电极704和字线701设置在同一层上，即在第一绝缘层703a上面。
此外，如图7B所示，含有有机化合物的层705形成为带形(也称为线形)。另外，可形成第二绝缘层以固定含有有机化合物的层705。在这种情况下，第二绝缘层也用平行于含有有机化合物层705的带形(也称为线形)来形成。
图7B示出了含有有机化合物的层705的宽度比字线电极704的宽度窄的例子，但是，它不受特定限制，含有有机化合物的层705的宽度也可比字线电极704的宽度宽。
在图7A和7B中示出的存储器元件具有这种结构，即其中可使含有有机化合物的层705的宽度更宽，由此可使在形成含有有机化合物的层705的过程中，未对准的容限范围更宽。
此外，在图7A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖字线701、位线电极704、第一绝缘层703a和703b以及含有有机化合物的层705。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3、4或5任意组合。
(实施例方式7)
在这个实施例方式中，图8A和8B示出了与图3A和3B中示出的存储器元件部分不同的存储器元件。图8A是该存储器元件的横截面视图，而图8B是与图8A相对应的俯视图。
在图8A中，与图1A相类似，字线802设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层803a和803b设置在字线802上面。通过使用相同材料可形成第一绝缘层803a和803b，其中设有到达字线802的开口(接触孔)。位线801设置在第一绝缘层803a上面。
在图8A中，设有含有有机化合物层805以覆盖到达字线802的开口和位线801的端面，该端面靠近开口。在图8A中，没有提供如图3A所示的第二绝缘层306。因此，可进一步简化元件结构，并能减少制造步骤数量。
要注意的是，由第一绝缘层803a和803b所包围的开口区域(沿着对基板表面的水平面所取的区域)从开口上端部分侧朝开口底面侧减小。
位线801和开口底面之间的距离期望为0.1到0.05μm，优选在与基板表面成水平的长度为0.01μm或更小。当电压施加在位线801和字线802之间时，电流通过含有有机化合物的层805沿着第一绝缘层803a侧壁的曲面流动。
另外，在图8A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线801、第一绝缘层803a和803b以及含有有机化合物的层805。
图8A也示出了位线801设置在字线802的上方的例子，然而，形成顺序不受特定限制，也可在位线上方设置字线。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3、4、5或6任意组合。
(实施例方式8)
在该实施例方式中，图9A和9B示出了与图5A和5B所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图9A是该存储器元件的横截面视图，而图9B是与图9A相对应的俯视图。
在图9A中，类似于图9A，字线902设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层903a和903b设置在字线902上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层903a和903b，其中设有到达字线902的开口。字线电极904被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线902电气连接的字线电极904设置在第一绝缘层903a和903b上面。字线电极904和位线901设置在同一层上，即在第一绝缘层903a上面。
在图9A和9B中示出的存储器元件具有这样的结构，即其中含有有机化合物的层905具有不同于在图5A中示出的含有有机化合物的层505的横截面形状。在图9A中，含有有机化合物的层905具有与下方部分的凹和凸相一致的形状。
另外，在图9A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线901、字线电极904、第一绝缘层903a和903b和含有有机化合物的层905。
图9A也示出了位线901设于字线902上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，并且字线可设置在位线的上方。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3、4、5、6或7任意组合。
(实施例方式9)
在该实施例方式中，图10A和10B示出了与图6A和6B所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图10A是该存储器元件的横截面视图，而图10B是与图10A相对应的俯视图。
在图10A中，类似于图6A，字线1002设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层1003a和1003b设置在字线1002上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层1003a和1003b，其中设有到达字线1002的开口(接触孔)。字线电极1004被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线1002电气连接的字线电极1004设置在第一绝缘层1003a和1003b上面。字线电极1004和位线1001设置在同一层上，即在第一绝缘层1003a上面。
在图10A和10B中示出的存储器元件具有这样的结构，即其中含有有机化合物的层1005具有不同于在图6A中示出的含有有机化合物的层605的横截面形状。在图6A中，含有有机化合物的层1005填充在开口中。另一方面，在图10A中，含有有机化合物的层1005具有与下方部分的凹和凸相一致的形状。
另外，在图10A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线1001、字线电极1004、第一绝缘层1003a和1003b以及含有有机化合物的层1005。
图10A也示出了位线1001设于字线1002上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，并且字线可设置在位线的上方。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3、4、5、6、7或8任意组合。
(实施例方式10)
在该实施例方式中，图11A和11B示出了与图8A和8B所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图11A是该存储器元件的横截面视图，而图11B是与图11A相对应的俯视图。
在图11A中，类似于图8A，字线1102设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层1103a和1103b设置在字线1102上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层1103a和1103b，其中设有到达字线1102的开口(接触孔)。位线1101设置在第一绝缘层1103a上面。
在图11A中，设有含有有机化合物1105以覆盖到达字线1102的开口和位线1101的端面，该端面靠近开口。在图11A中，类似于图8A，没有提供第二绝缘层。因此，可进一步简化元件结构，并能减少制造步骤数量。
在图11A和11B中示出的存储器元件具有这样的结构，即其中含有有机化合物的层1105具有不同于在图8A中示出的含有有机化合物的层805的横截面形状。在图8A中，含有有机化合物的层805填充在开口中。另一方面，在图11A中，含有有机化合物的层1105具有与下方部分的凹和凸相一致形状。
另外，在图11A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线1101、第一绝缘层1103a和1103b以及含有有机化合物的层1105。
图11A也示出了位线1101设于字线1102上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，并且字线可设置在位线的上方。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3、4、5、6、7、8或9任意组合。
(实施例方式11)
在该实施例方式中，图12A和12B示出了与图4A和4B所示的存储器元件部分不同的存储器元件的例子。图12A是该存储器元件的横截面视图，而图12B是与图12A相对应的俯视图。
在图12A中，类似于图4A，字线1202设置在具有绝缘表面的基板上面，而第一绝缘层1203a和1203b设置在字线1202上面。通过使用相同的材料形成第一绝缘层1203a和1203b，其中设有到达字线1202的开口(接触孔)。字线电1204被设置成覆盖开口。此外，通过开口与字线1202电气连接的字线电极1204设置在第一绝缘层1203a和1203b上面。字线电极1204和位线1201设置在同一层上，即在第一绝缘层1203a上面。
在图12A示出的存储器元件中，含有有机化合物的层1205覆盖字线电极1204的两个端面和位线1201的两个端面。
此外，如图12B所示，含有有机化合物的层1205形成为带形。另外，可形成第二绝缘层以固定含有有机化合物的层1205。在这种情况下，第二绝缘层也用平行于含有有机化合物层1205的带形(也称为线形)来形成。
在图12A和12B中示出的存储器元件具有这种结构，即其中含有有机化合物的层1205具有不同于图4A中示出的含有有机化合物的层405的横截面形状。在图4A中，含有有机化合物的层405填充在开口中。另一方面，在图12A中，含有有机化合物的层1205具有与下方部分的凹和凸相一致的形状。
此外，在图12A示出的存储器元件中，也可设置保护层以覆盖位线1201、字线电极1204、第一绝缘层1203a和1203b以及含有有机化合物的层1205。
图12A也示出了位线1201设于字线1202上方的例子，但是，形成顺序不受特定限制，也可在位线上方设置字线。
该实施例方式可与实施例方式1、2、3、4、5、6、7、8、9或10任意组合。
参照下文示出的实施例，将更详细说明包括上面的结构的本发明。
(实施例1)
该实施例将说明存储器器件的结构和写入数据的方法，在存储器器件中设置了以实施例方式1至11中的任一个形成的多个存储器元件。
在图13A中，字线是Wn(1≤n≤y)，而位线是Bm(1≤m≤x)、
图13A示出了根据本发明的存储器器件的结构。根据本发明的存储器器件5008包括列解码器5001、行解码器5002、读出电路5004、写入电路5005、选择器5003和存储器单元阵列22。存储器单元阵列22包括多个存储器单元21。
每个存储器单元21都包括存储器元件80。
在本发明中，如实施例方式1所示，位线(第一导电层)和与字线相连接的字线电极(第二导电层)形成在同一平面上。存储器元件80包括字线电极、位线以及在字线电极和位线之间的含有有机化合物的层。
应当注意的是，在此示出的存储器器件5008的结构仅仅是一个例子，可包括诸如感测放大器、输出电路和缓冲器之类的其它电路，或可在位线驱动电路中设置写入电路。
列解码器5001接收地址信号以指定存储器单元阵列的列，并将信号供给所指定的列的选择器5003。选择器5003接收列解码器5001的信号，并选择指定的列的位线。行解码器5002接收地址信号以指定存储器单元阵列的行，并选择指定行的字线。依照上述操作，选择了与地址信号相对应的一个存储器单元21。读出电路5004读出所选择的存储器单元的数据，并放大和输出数据。写入电路5005产生写入所需的电压，并将该电压施加给所选择的存储器单元的存储元件以进行数据的写入。
图13B示出了根据本发明的存储器器件的写入电路5005的结构。写入电路5005包括电压产生电路7001、时序控制电路7002、开关SW0和SW1，以及输出端Pw。电压产生电路7001由升压电路等构成，并产生写入所需的电压V1，该电压从输出端Pa输出。时序控制电路7002根据写入控制信号(称为WE)、数据信号(称为DATA)、时钟信号(称为CLK)等产生分别控制开关SW0和SW1的信号S0和S1，并且由输出端P0和P1分别输出信号。开关SW0控制接地的连接，而开关SW1控制与电压产生电路7001的输出端Pa的连接。利用这些开关能够转换来自写入电路的输出端Pw的输出电压Vw。
接下来，说明写入操作，其中存储元件的导电率不发生变化的初始状态称为“0”，而存储器元件的导电率发生变化的短路状态称为“1”。首先，输入信号WE变为Hi，已经接受到指定列的地址信号的列解码器5001给出信号到指定列的选择器5003，而选择器5003将指定列的位线连接到写入电路的输出端Pw。没有指定的位线处于非连接(也称为浮动)状态，而写入电路的输出电压Vw变成V1。类似地，已经接收到指定行的地址信号的行解码器5002把电压V2施加到指定行的字线V2，而将0V施加到没有被指定的字线。依照上述操作，选择了与地址信号相对应的一个存储器元件80。此时。把0V施加给字线电极。
同时，通过接收输入信号DATA＝Hi，电压产生电路7001能够产生电压V1并由输出端Pa输出电压。时序控制电路7002根据输入信号WE、DATA、CLK、电源电势(VDD)等能够产生分别控制开关SW0和SW1的信号，并且从输出端P0和P1分别输出信号。利用上述信号，开关SW0和SW1被转换，而写入电路5001能够从输出端Pw输出作为输出电压Vw的电压V1。
在选中的存储器元件中，利用上述操作，将电压V2施加给字线，电压V1施加给位线，而0V施加给字线电极。然后，含有有机化合物的层导通，并将位线的电压V1施加给存储器元件的位线(第一导电层)。结果，存储器元件的导电率被改变成短路状态，“1”被写入。
当输入信号WE转为Lo(禁止写入的低电压)，所有字线为0V，而所有位线(第一导电层)和字线电极(第二导电层)处于浮动状态。此时，时序控制电路产生Lo作为信号S0和S1，信号S0和S1从输出端P0和P1输出。输出端Pw处于浮动状态。依照上述操作，不执行写入。
随后，说明“0”的写入。当执行“0”的写入时，不改变存储器元件的导电率，并且也没有电压施加给存储器元件。换言之，通过保持初始状态就可实现“0”写入。首先，当输入信号变为“Hi”(使能写入的高电压)，同时和“1”的写入一样，已经接受到指定列的地址信号的列解码器5001给出信号到指定列的选择器5003，而选择器5003将指定列的位线连接到写入电路的输出端Pw。此时，没有指定的位线处于非连接(也称为浮动)状态。类似地，已经接收到指定行的地址信号的行解码器5002把电压V2施加到指定行的字线V2，而将0V施加到没有被指定的字线。利用上述操作，选择了与地址信号相对应的一个存储器元件80。此时。把0V施加给字线电极。
同时，通过接收输入信号DATA＝Lo，时序控制电路7002产生控制信号S0＝Hi和S1＝Lo，并且从输出端P0和P1分别输出控制信号。利用该信号，开关SW0和SW1被断开，而写入电路5001能够从输出端Pw输出作为输出电压Vw的0V。
在选中的存储器元件中，利用上述操作，将电压V2施加给字线，而0V施加给位线和字线电极。因此，电压没有施加给存储器元件，导电率不变化，于是，保持着初始状态“0”。
当输入信号WE转到Lo时，所有字线为0V，而所有位线和字线电极都处于浮动状态。同时，时序控制电路产生作为信号S0和S1的Lo，信号S0和S1分别由输出端P0和P1输出，并且输出端Pw处于浮动状态。
用这样的方式，就可进行“1”或“0”的写入。
然后，说明数据的读出。
在图14中，标号14表示字线，16表示位线。
图14示出了一个选中的单元18a和其它未选中的单元18b。与设置在地址(2，2)处的被选中的单元18a相连接的字线14设置在电势Vs(字选择电势)上，而位线16设置在电势0(位选择电势)上。因此，Vs-0＝Vs的正电场被施加给选中的单元18a。因此，当与选中单元18相连接的位线16的电流通过上述引线操作来检测时，存储器的状态可被确定为如上所述的“1”或“0”。
另外，可同时对一条字线14的多个存储器单元执行实际的读出操作，并可同时读出8位或16位的数据组。
该实施例可与实施例方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11任意组合。
(实施例2)
参照图15将说明本实施例的半导体的结构。如图15所示，根据本发明的半导体器件1520具有数据的不接触通信的功能，并包括电源电路1511、时钟产生电路1512、数据解调/调制电路1513、用于控制其它电路的控制电路1514、接口电路1515、存储器电路1516、数据总线1517、天线(天线线圈)1518、传感器1523a和传感器电路1523b。
电源电路1511基于从天线1518输入的AC信号产生要供给到半导体器件1520中的各个电路的各种电压或电流。时钟产生电路1512基于从天线1518输入的AC信号产生要供给到半导体器件1520中的各个电路的时钟信号。数据解调/调制电路1513具有解调/调制与读出器/写入器进行通信的数据的功能。控制电路1514具有控制存储器电路1516的功能。天线1518具有发射/接收电磁场或无线电波的功能。读出器/写入器与半导体器件进行通信并控制该半导体器件，以及控制其数据的处理。要注意的是，半导体器件不限于上述结构，例如，还可以设置诸如电源电压的限制器电路和专门用于加密处理的硬件。
存储器电路1516包括存储器元件，在该存储元件中，由来自外部的电行动及光辐射改变的绝缘层放置在一对导电层之间。要注意的是，存储器电路1516可只包括存储器元件，在该存储器元件中，绝缘层放置在一对导电层之间，或者存储器电路1516可包括具有不同结构的另一种存储器电路。具有不同结构的存储器电路与例如，DRAM、SRAM、FeRAM、掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM和闪存存储器中的一种或多种电路相对应。
传感器1523a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、温差电动势元件、晶体管、热敏电阻或二极管之类的半导体器件构成。传感器电路1523b检测阻抗、电抗、电感、电压或电流的变化，并执行模拟/数字转换(A/D转换)以将信号输出给控制电路1514。
该实施例可与实施例方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11、或
实施例1任意组合。
(实施例3)
依照本发明，可形成具有无线芯片功能的半导体器件。无线芯片可被广泛使用，并且可通过安装在诸如纸币、硬币、证券、持票人债券、证书(诸如驾驶证或居留证等；见图16A)、用于包装物体的容器(包装纸、瓶等；见图16C)、记录介质(DVD、录像带等；见图16B)、交通工具(自行车等，见图16D)、个人所有物(包、眼镜等)、食物、植物、动物、人体、衣物、生活用品、诸如电子设备等商品、以及行李的行李标签(见图16E和16F)等上面来使用它。电子设备是指液晶显示器件、EL显示器件、电视机(也简称为TV、TV接收机或电视接收机)、蜂窝电话等等。
可将本发明的半导体器件1520安装在印刷基板上，附着在表面，或将其嵌入来将其固定在该物体上。例如，可将半导体器件嵌入在书的纸中或嵌入在包装的有机树脂中以固定在每一物体上。对于根据本发明的半导体器件1520而言，因为实现了尺寸减小、形状更薄和重量更轻，所以它在被固定在物体上之后不会有损该物体本身的吸引人的设计。另外，通过在纸币、硬币、证券、持票人债券、证书等上提供根据本发明的半导体器件1520，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，通过在包装物体的容器、记录介质、个人所有物、食物、衣物、生活用品、电子设备等上提供根据本发明的半导体器件1520，诸如检查系统的系统会更加有效。
随后，参照附图来说明安装了根据本发明的半导体器件的电子设备的一个实例。在此示出的电子设备是蜂窝电话，它包括外壳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(见图17)。面板2701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上。关于罩壳2702，根据装入面板2701的电子设备，其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。被安装在印刷线路板2703上的多个半导体器件的每一个具有控制器、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。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设置成使其从外壳2700上设置的孔隙处可视。
如上所述，根据本发明的半导体器件具有体积小、形状薄和重量轻的特征。通过这些特征，可有效地利用电子设备的外壳2700和2706内部的有限空间。
此外，由于根据本发明的半导体器件包括具有简单结构的存储器元件，在该结构中，在一对导电层之间放置了用来自外部的电行动来改变的有机层，所以可提供使用便宜的半导体器件的电子设备。此外，由于能够容易地高度集成根据本发明的半导体器件，所以可提供使用具有大容量存储器电路的半导体器件的电子设备。
此外，包括在根据本发明的半导体器件中的存储器器件通过来自外部的电行动能够执行数据的写入，并且所具有的存储器器件具有非易失的特征，还能够执行附加的数据写入。利用该特征，可防止由于重新写入的伪造，并且可另外写入新的数据。因此，可提供使用达到了更高功能和更高附加值的半导体器件的电子设备。
要注意的是，外壳2700和2706作为蜂窝电话外观形状的一个例子示出，依照功能或其应用可将与该实施例有关的电子设备改变到各种模式。
该实施例可与实施例方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11、或
实施例1或2任意组合。
本申请基于2005年5月31日向日本专利局提出的序列号为2005-160352的日本专利申请，其全部内容通过引用包括在此。
Claims (20)
1.一种半导体器件，包括：
沿第一方向延伸的字线；
覆盖所述字线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中到达所述字线的开口；
在所述绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线；
在所述绝缘膜上面通过所述开口与所述字线电气连接的电极；
在所述绝缘膜上面、在所述电极的端面和与所述电极的端面相对的所述位
线的端面之间的含有有机化合物的层，以及
包括所述电极、所述位线和所述含有有机化合物的层的存储器元件。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述电极和所述位线由相同的导电层组成。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述含有有机化合物的层被一对绝缘材料、所述电极和所述位线包围。
4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述含有有机化合物的层覆盖了所述电极的端面和上端部分以及与所述电极的端面相对的所述位线的端面和上端部分。
5.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述电极的端面和与所述电极的端面相对的所述位线的端面具有楔形形状。
6、一种半导体器件，包括：
沿第一方向延伸的字线；
覆盖所述字线的第一绝缘膜；
在所述第一绝缘膜中到达所述字线的第一开口；
在所述第一绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线；
在所述第一绝缘膜上面通过所述第一开口与所述字线电气连接的电极；
第二绝缘膜，所述第二绝缘膜包括到达所述电极的一个端面和与所述电极的一个端面相对的所述位线的端面的第二开口、并覆盖所述电极的其它端面；
在所述第一绝缘膜上面、在所述电极端面和与所述电极端面相对的所述位线的端面之间的含有有机化合物的层，以及
包括所述电极、所述位线和所述含有有机化合物的层的存储器元件。
7.如权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述电极的端面和与所述电极的端面相对的所述位线的端面具有楔形形状。
8.一种半导体器件，包括：
沿第一方向延伸的字线；
覆盖所述字线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中到所述字线的开口；
在所述绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线；
在所述绝缘膜上面通过所述开口与所述字线电气连接的电极；
在所述绝缘膜上面覆盖所述电极、所述位线和所述开口的含有有机化合物的层，以及
包括所述电极、所述位线和所述含有有机化合物的层的存储器元件。
9.如权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述电极的端面和与所述电极的端面相对的位线的端面具有楔形形状。
10.一种半导体器件，包括：
沿第一方向延伸的字线；
覆盖所述字线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中到达所述字线的开口；
在所述绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线；
在所述绝缘膜上面覆盖所述位线的一个端面和所述开口的含有有机化合物的层，以及
包括所述字线、所述位线和所述含有有机化合物的层的存储器元件。
11.如权利要求10所述的半导体器件，还包括第二绝缘膜，所述第二绝缘膜包括设置在内部的第一开口和到达所述位线的一个端面的第二开口、并且覆盖所述位线的其它端面。
12.如权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述电极的端面和与所述电极的端面相对的所述位线的端面具有楔形形状。
13.一种半导体器件，包括：
沿第一方向延伸的字线；
覆盖所述字线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中到达所述字线的开口；
在所述绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线；
在所述绝缘膜上面通过所述开口与所述字线电气连接的电极；
在所述绝缘膜上面覆盖所述电极的一个端面、所述位线的一个端面和所述开口的含有有机化合物的层，以及
包括所述电极、所述位线和所述含有有机化合物的层的存储器元件。
14.如权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述电极的端面和与所述电极的端面相对的所述位线的端面具有楔形形状。
15.一种半导体器件，包括：
沿第一方向延伸的位线；
覆盖所述位线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中到达所述位线的开口；
在所述绝缘膜上面沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的字线；
在所述绝缘膜上面通过所述开口与所述位线电气连接的电极；
在所述绝缘膜上面覆盖所述电极、所述字线和所述开口的含有有机化合物的层，以及
包括所述电极、所述字线和所述含有有机化合物的层的存储器元件。
16.如权利要求15所述的半导体器件，其特征在于，所述电极的端面和与所述电极的端面相对的所述字线的端面具有楔形形状。
17.一种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
在具有绝缘表面的基板上面形成沿第一方向延伸的字线；
形成覆盖所述字线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中形成达到所述字线的接触孔；
在所述绝缘膜上面形成导电膜；
通过刻蚀所述导电膜在所述绝缘膜上面形成沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的位线和覆盖所述接触孔并与所述字线电气连接的电极，以及
在所述绝缘膜上面形成在所述电极的端面和与所述电极端面相对的所述位线的端面之间的含有有机化合物的层。
18.如权利要求17所述的制造半导体器件的方法，其特征在于，在刻蚀所述导电膜的过程中，所述位线的端面和所述电极的端面形成为具有楔形形状。
19.一种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤：
在具有绝缘表面的基板上面形成沿第一方向延伸的位线；
形成覆盖所述位线的绝缘膜；
在所述绝缘膜中形成到达所述位线的接触孔；
在所述绝缘膜上面形成导电膜；
通过刻蚀所述导电膜在所述绝缘膜上面形成沿着与所述第一方向交叉延伸的第二方向延伸的字线和覆盖所述接触孔并与所述位线电气连接的电极，以及
在所述绝缘膜上面形成在所述电极的端面和与所述电极端面相对的所述字线的端面之间的含有有机化合物的层。
20.如权利要求19所述的制造半导体器件的方法，其特征在于，在刻蚀所述导电膜的过程中，所述字线的端面和所述电极的端面形成为具有楔形形状。
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