JP2006310831A - Semiconductor device and driving method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive semiconductor device, a manufacturing method thereof, and a driving method thereof, through provision of a semiconductor device including a memory with a simple structure. <P>SOLUTION: A memory has a layer including an organic compound as a dielectric. By applying a voltage to a pair of electrodes, state change accompanied by abrupt change in volume (such as bubble generation) is generated between the pair of electrodes. Acting force based on the state change promotes short-circuiting between the pair of electrodes. Specifically, a bubble generating area is provided in a memory element to generate a bubble between a first conductive layer and a second conductive layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、データの記憶やデータの送受信が可能な半導体装置、その作製方法、及びその駆動方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device capable of storing data and transmitting / receiving data, a manufacturing method thereof, and a driving method thereof.

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。   Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.

近年、電磁波又は電波を利用して、非接触でデータを送受信する半導体装置の開発が進められており、これらの半導体装置は、RF(Radio Frequency)タグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダ等と呼ばれる。現在実用化されている半導体装置は、半導体基板を用いた回路(IC(Integrated Circuit)チップとも呼ばれる)とアンテナとを有するものが殆どであり、当該ICチップにはメモリや制御回路が作り込まれている。   In recent years, development of semiconductor devices that transmit and receive data in a non-contact manner using electromagnetic waves or radio waves has been promoted, and these semiconductor devices are called RF (Radio Frequency) tags, wireless tags, electronic tags, transponders, and the like. . Most semiconductor devices currently in practical use have a circuit using a semiconductor substrate (also called an IC (Integrated Circuit) chip) and an antenna, and a memory and a control circuit are built in the IC chip. ing.

非接触でデータの送受信が可能な半導体装置は、鉄道乗車カードや電子マネーカードなどの一部では普及しているが、さらなる普及のためには、安価な半導体装置を提供することが急務の課題であった。上記の実情を鑑み、本発明は、単純な構造のメモリを含む半導体装置を提供して、安価な半導体装置及びその作製方法の提供を課題とする。 Semiconductor devices that can send and receive data without contact are in widespread use in some areas such as railway boarding cards and electronic money cards, but it is an urgent issue to provide inexpensive semiconductor devices for further spread. Met. In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a semiconductor device including a memory having a simple structure, and to provide an inexpensive semiconductor device and a manufacturing method thereof.

本発明は、有機化合物を含む層を誘電体として有するメモリとし、一対の電極間に電圧を印加することによって、一対の電極間に急峻な体積変化(気泡発生など)を伴う状態変化を生じさせる。この状態変化に基づく作用力によって、一対の電極間での短絡を助長させることを特徴とする。 The present invention provides a memory having a layer containing an organic compound as a dielectric, and applying a voltage between a pair of electrodes causes a state change accompanied by a steep volume change (such as bubble generation) between the pair of electrodes. . A short circuit between a pair of electrodes is promoted by an action force based on this state change.

本明細書で開示する発明の構成は、第1の方向に延びた複数のビット線と、前記第1の方向と垂直な第2の方向に延びた複数のワード線と、記憶素子とを有し、前記記憶素子は、前記ビット線を構成する第1の導電層と、有機化合物を含む層と、前記ワード線を構成する第2の導電層との積層構造からなり、前記記憶素子は、気泡発生領域を有し、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に気泡を発生させることを特徴とする半導体装置である。   The configuration of the invention disclosed in this specification includes a plurality of bit lines extending in a first direction, a plurality of word lines extending in a second direction perpendicular to the first direction, and a storage element. The memory element has a stacked structure of a first conductive layer constituting the bit line, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer constituting the word line, and the memory element includes: A semiconductor device having a bubble generation region and generating bubbles between the first conductive layer and the second conductive layer.

なお、気泡発生領域は、記憶素子を構成する第1の導電層の一部、有機化合物を含む層の一部、または第2の導電層の一部とすればよい。例えば、有機メモリの第1の導電層材料として、熱で気泡が発生しやすい導電材料を用いればよい。また、第1の導電層に窒素やアルゴンなどの不活性元素をドーピングしてもよい。スパッタ法を用いて第1の導電層を形成する際に、窒素やアルゴンなどの不活性元素を含む雰囲気中で成膜し、第1の導電層内に不活性元素を含ませてもよい。   Note that the bubble generation region may be a part of the first conductive layer, a part of the layer containing an organic compound, or a part of the second conductive layer included in the memory element. For example, a conductive material that easily generates bubbles due to heat may be used as the first conductive layer material of the organic memory. The first conductive layer may be doped with an inert element such as nitrogen or argon. When the first conductive layer is formed by a sputtering method, the first conductive layer may be formed in an atmosphere containing an inert element such as nitrogen or argon, and the inert element may be included in the first conductive layer.

また、有機化合物を含む層の一部を気泡発生領域とする場合、有機メモリの誘電体として、一対の電極間に電圧を印加することで生じるジュール熱などにより気泡が発生しやすい材料を用いればよい。例えば、電子が供給されると分解してガスが発生する有機物、代表的にはカルボン酸塩(安息香酸アンモニウム、テトラブチルアンモニウムアセテートなど)を用いることができる。また、塗布法を用いて有機化合物を含む層を形成した場合、塗布工程で気化しやすい溶媒を用いるため、一対の電極間に電圧を印加することで生じるジュール熱などにより気泡が発生しやすくなる。 When a part of the layer containing an organic compound is used as a bubble generation region, a material that easily generates bubbles due to Joule heat generated by applying a voltage between a pair of electrodes is used as a dielectric of an organic memory. Good. For example, an organic substance that decomposes when an electron is supplied to generate gas, typically a carboxylate (such as ammonium benzoate or tetrabutylammonium acetate) can be used. In addition, when a layer containing an organic compound is formed using a coating method, a solvent that is easily vaporized is used in the coating process, so that bubbles are easily generated due to Joule heat generated by applying a voltage between a pair of electrodes. .

また、有機化合物を含む層の溶融時の流動性が大きくなれば気泡が発生しやすくなる。従って、有機化合物を含む層には、電圧印加時に溶融しやすくなるようにガラス転移温度の低い材料を用いることが望ましく、本発明の他の構成は、第1の方向に延びた複数のビット線と、前記第1の方向と垂直な第2の方向に延びた複数のワード線と、記憶素子とを有し、前記記憶素子は、前記ビット線を構成する第1の導電層と、有機化合物を含む層と、前記ワード線を構成する第2の導電層との積層構造からなり、前記有機化合物を含む層は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下、好ましくは50℃以上100℃以下である有機化合物を含むことを特徴とする半導体装置である。有機化合物のガラス転移温度が50℃未満であれば、有機メモリの初期特性が不安定となりやすく、外部(メモリの周辺に設けられる集積回路、IC、パネル、バッテリーなど)からの発熱の影響を受ける恐れがある。また、有機化合物のガラス転移温度が200℃よりも高い場合、高い電圧値または長い時間で電圧を印加しなければ、溶融しにくいため、流動性が小さく、気泡が発生しにくくなる。 Moreover, if the fluidity at the time of melting of the layer containing the organic compound is increased, bubbles are likely to be generated. Accordingly, it is desirable to use a material having a low glass transition temperature for the layer containing an organic compound so that the layer can be easily melted when a voltage is applied. Another structure of the present invention is a plurality of bit lines extending in the first direction. And a plurality of word lines extending in a second direction perpendicular to the first direction, and a storage element, the storage element including a first conductive layer constituting the bit line, an organic compound And the organic compound containing layer has a glass transition temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. A semiconductor device characterized by containing an organic compound. If the glass transition temperature of the organic compound is less than 50 ° C., the initial characteristics of the organic memory are likely to be unstable and affected by heat generated from the outside (an integrated circuit, IC, panel, battery, etc. provided around the memory). There is a fear. In addition, when the glass transition temperature of the organic compound is higher than 200 ° C., it is difficult to melt unless a voltage is applied at a high voltage value or for a long time, so that the fluidity is small and bubbles are hardly generated.

また、蒸着法を用いて有機化合物を含む層を形成する際に、窒素やアルゴンなどの不活性元素を含む雰囲気中で成膜し、窒素やアルゴンなどの不活性元素を層内に含ませてもよい。特に、蒸着法で形成された有機化合物を含む層は、ガラス転移温度が200℃以下と低く、100℃〜300℃の加熱温度で液化や、気化させることができる。 In addition, when forming a layer containing an organic compound by vapor deposition, a film is formed in an atmosphere containing an inert element such as nitrogen or argon, and the inert element such as nitrogen or argon is included in the layer. Also good. In particular, a layer containing an organic compound formed by an evaporation method has a glass transition temperature as low as 200 ° C. or lower, and can be liquefied or vaporized at a heating temperature of 100 ° C. to 300 ° C.

また、有機メモリの第2の導電層材料として、熱で気泡が発生しやすい導電材料を用いてもよい。蒸着法を用いて第2の導電層を形成する際に、窒素やアルゴンなどの不活性元素を含む雰囲気中で成膜し、第2の導電層内に不活性元素を含ませてもよい。 Further, as the second conductive layer material of the organic memory, a conductive material that easily generates bubbles due to heat may be used. When the second conductive layer is formed using a vapor deposition method, a film may be formed in an atmosphere containing an inert element such as nitrogen or argon, and the inert element may be included in the second conductive layer.

また、上記各構成において、前記半導体装置は、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に電圧を印加して前記気泡発生領域から気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層とを短絡させて記憶素子にデータの書き込みを行うことを助長することを特徴の一つとしている。気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間隔に部分的にバラツキを生じさせ、他の領域よりも間隔が狭くなった箇所に電圧がより集中することとなるため、短絡が生じやすくなる。また、電圧を印加して発生した気泡が集合した場合、その集合した領域には、電圧がかかりにくくなることも短絡を助長させる原因の一つである。   In each of the above configurations, the semiconductor device generates a bubble from the bubble generation region by applying a voltage between the first conductive layer and the second conductive layer, and a pressure based on the generation of the bubble. Thus, one of the features is that the first conductive layer and the second conductive layer are short-circuited to facilitate data writing to the memory element. Due to the pressure based on the generation of bubbles, the gap between the first conductive layer and the second conductive layer is partially varied, and the voltage is more concentrated at a location where the gap is narrower than other regions. Therefore, a short circuit is likely to occur. In addition, when bubbles generated by applying a voltage are gathered, it is difficult to apply a voltage to the gathered region.

また、上記各構成において、前記半導体装置は、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に発生する熱によって前記気泡発生領域から気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間隔を部分的に変位させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することを特徴の一つとしている。   In each of the above structures, the semiconductor device generates bubbles from the bubble generation region by heat generated between the first conductive layer and the second conductive layer, and generates pressure by pressure based on the generation of bubbles. One feature is to facilitate writing to the memory element by partially displacing the distance between the first conductive layer and the second conductive layer.

また、電圧の印加時に起こる体積収縮等のため、微小な気泡(1μm〜10μm)が形成される。この気泡を通じて有機化合物を含む層の上下の金属配線を短絡させてもよい。 In addition, minute bubbles (1 μm to 10 μm) are formed due to volume shrinkage that occurs when a voltage is applied. You may short-circuit the metal wiring of the upper and lower sides of the layer containing an organic compound through this bubble.

また、電圧の印加前に予め気泡を形成しておき、この気泡を通じて上下の金属配線を短絡させてもよく、本発明の他の構成は、第1の方向に延びた複数のビット線と、前記第1の方向と垂直な第2の方向に延びた複数のワード線と、記憶素子を備えたメモリセルとを有し、前記記憶素子は、前記ビット線を構成する第1の導電層と、有機化合物を含む層と、前記ワード線を構成する第2の導電層との積層構造からなり、前記記憶素子は、第1の導電層と第2の導電層との間に気泡を有することを特徴とする半導体装置である。 In addition, bubbles may be formed in advance before voltage application, and upper and lower metal wirings may be short-circuited through the bubbles. Another configuration of the present invention includes a plurality of bit lines extending in the first direction, A plurality of word lines extending in a second direction perpendicular to the first direction; and a memory cell including a memory element, wherein the memory element includes a first conductive layer constituting the bit line; And a layered structure of a layer containing an organic compound and a second conductive layer constituting the word line, and the memory element has bubbles between the first conductive layer and the second conductive layer. A semiconductor device characterized by the above.

電圧の印加前に予め気泡を形成しておけば、電圧の印加時に前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に発生する熱によって、さらに気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間隔を変位させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することができる。 If bubbles are formed in advance before the voltage is applied, bubbles are further generated by the heat generated between the first conductive layer and the second conductive layer when the voltage is applied. The pressure based on the memory element can facilitate writing by changing the distance between the first conductive layer and the second conductive layer.

上記構成において、前記気泡は、前記第1の導電層の一部と前記第2の導電層の一部と重なっており、前記第1の導電層の一部と前記第2の導電層の一部との間隔は、他の部分より大きいことを特徴とする半導体装置である。 In the above structure, the bubble overlaps part of the first conductive layer and part of the second conductive layer, and one part of the first conductive layer and one part of the second conductive layer are overlapped. The semiconductor device is characterized in that the distance from the part is larger than the other part.

本発明の一つの特徴は第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層を有する記憶素子に電圧を印加し、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層とを短絡させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することを特徴とする半導体装置の駆動方法である。 One feature of the present invention is that a voltage is applied to a memory element including a stack of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer, and the first conductive layer and the second conductive layer are applied. A bubble is generated between the conductive layer, and the writing based on the generation of the bubble facilitates the writing of the memory element by short-circuiting the first conductive layer and the second conductive layer. This is a method for driving a semiconductor device.

本発明の一つの特徴は第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層を有する記憶素子に電圧を印加し、記憶素子に熱を発生させ、記憶素子に発生する熱によって前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間隔を変位させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することを特徴とする半導体装置の駆動方法である。 One feature of the present invention is that voltage is applied to a memory element including a stack of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer, heat is generated in the memory element, and the memory element Bubbles are generated between the first conductive layer and the second conductive layer by the generated heat, and the space between the first conductive layer and the second conductive layer is generated by pressure based on the generation of the bubbles. This is a method for driving a semiconductor device, which facilitates writing data to the memory element by displacing the memory element.

上記各構成において、前記有機化合物を含む層は、ガラス転移温度が50℃〜200℃である有機化合物を含むことを特徴とする半導体装置の駆動方法である。 Each of the above structures is a method for driving a semiconductor device, wherein the layer containing an organic compound contains an organic compound having a glass transition temperature of 50 ° C. to 200 ° C.

本発明により、単純な構造のメモリを含む半導体装置を提供し、安価な半導体装置を提供することができる。また、本発明により低消費電力でメモリセルへの書き込みを行うことが可能である。   According to the present invention, a semiconductor device including a memory with a simple structure can be provided, and an inexpensive semiconductor device can be provided. In addition, according to the present invention, writing into a memory cell can be performed with low power consumption.

本発明の実施形態について、以下に図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細をさまざまに変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and it is easy for those skilled in the art to make various changes in form and details without departing from the spirit and scope of the present invention. Understood. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode. Note that in the drawings described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の半導体装置の一例、具体的には、有機化合物層を含んだ記憶素子(以下、有機メモリとも記す)の断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a semiconductor device of the present invention, specifically, a memory element including an organic compound layer (hereinafter also referred to as an organic memory).

図1(A)中、絶縁表面を有する基板10上に設けられた2つの記憶素子の断面図を示している。図1(A)は、書き込み前の様子を示している。 FIG. 1A shows a cross-sectional view of two memory elements provided over a substrate 10 having an insulating surface. FIG. 1A shows a state before writing.

絶縁表面を有する基板10上には、第1の記憶素子のビット線を構成する第1の導電層11a、第2の記憶素子のビット線を構成する第1の導電層11bが設けられている。第1の導電層11a、11bとしては、熱で気泡が発生しやすい導電材料を用いればよい。   On a substrate 10 having an insulating surface, a first conductive layer 11a constituting a bit line of a first memory element and a first conductive layer 11b constituting a bit line of a second memory element are provided. . As the first conductive layers 11a and 11b, a conductive material that easily generates bubbles due to heat may be used.

また、第1の導電層の周縁部を覆うように絶縁物12を設ける。絶縁物12は隣合う記憶素子との境界に配置され、第1の導電層11a、11bの周縁を囲むように覆っている。絶縁物12としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する無機材料等の単層構造またはこれらの積層構造を用いることができる。他にも、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料等により、単層又は積層構造で絶縁物12を形成する。また、無機材料と有機材料を積層させて設けてもよい。   In addition, an insulator 12 is provided so as to cover the peripheral edge portion of the first conductive layer. The insulator 12 is disposed at the boundary with the adjacent memory element and covers the periphery of the first conductive layers 11a and 11b. As the insulator 12, an inorganic material having oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like A single-layer structure such as these or a stacked structure thereof can be used. In addition, the insulator 12 is formed with a single layer or a stacked structure using an organic material such as polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, acrylic, or epoxy. Alternatively, an inorganic material and an organic material may be stacked.

また、第2の導電層14は、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、炭素(C)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。なお、第2の導電層14は、一対の電極間へ電圧印加を行った時に発生した気泡が通過しない材料とすることが好ましい。   The second conductive layer 14 includes gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), One element selected from cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), carbon (C), aluminum (Al), manganese (Mn), titanium (Ti), tantalum (Ta), or the like A single layer or a laminated structure made of an alloy containing a plurality of can be used. The second conductive layer 14 is preferably made of a material that does not allow bubbles generated when a voltage is applied between the pair of electrodes.

また、第1の導電層11a、11bと第2の導電層14の間には有機化合物を含む層(第1の記憶素子の有機化合物を含む層13aと、第2の記憶素子の有機化合物を含む層13b)を設けている。有機化合物を含む層13a、13bは、導電性を有する有機化合物材料からなる層を単層または積層構造で設ける。導電性を有する有機化合物材料の具体例としては、キャリア輸送性を有する材料を用いることができる。有機化合物を含む層13a、13bは、熱により気泡が発生しやすい材料を用いればよい。 Further, a layer containing an organic compound (a layer 13a containing an organic compound of the first memory element and an organic compound of the second memory element) is interposed between the first conductive layers 11a and 11b and the second conductive layer 14. A layer 13b) is provided. As the layers 13a and 13b containing an organic compound, a layer made of an organic compound material having conductivity is provided in a single layer or a stacked structure. As a specific example of the organic compound material having conductivity, a material having carrier transportability can be used. The layers 13a and 13b containing an organic compound may be made of a material that easily generates bubbles due to heat.

これら2つの記憶素子の一方、即ち第1の記憶素子に電圧を印加してデータの書き込みを行った後の断面図を図1(B)に示す。   A cross-sectional view after data is written by applying a voltage to one of the two memory elements, that is, the first memory element is illustrated in FIG.

第1の記憶素子の第1の導電層11aと第2の導電層14とに、ある一定の電圧値を越える電圧を印加すると、ジュール熱などによって有機化合物を含む層13aが溶融し、流動化しやすくなる。また、電圧の印加によるジュール熱によって気泡16が発生、または電圧印加に伴う衝撃による層間の界面付近の一部剥離が生じ、気泡16や一部剥離の発生に基づく圧力によって、第1の導電層11aと第2の導電層14との間隔にバラツキが生じる。そして、他の領域よりも間隔が狭くなった箇所に電圧がより集中することとなるため、短絡箇所15が形成される。また、電圧印加に伴う衝撃により、第1の導電層が変形し、部分的に隆起する場合もあり、隆起部の周辺に気泡や一部剥離が生じることもある。   When a voltage exceeding a certain voltage value is applied to the first conductive layer 11a and the second conductive layer 14 of the first memory element, the layer 13a containing the organic compound is melted and fluidized by Joule heat or the like. It becomes easy. Further, bubbles 16 are generated by Joule heat due to the application of a voltage, or partial peeling occurs near the interface between layers due to an impact accompanying voltage application, and the first conductive layer is generated by pressure based on the generation of the bubbles 16 and partial peeling. There is a variation in the distance between 11a and the second conductive layer. And since a voltage will concentrate more on the location where the space | interval became narrower than the other area | region, the short circuit location 15 is formed. In addition, the first conductive layer may be deformed and partially bulged by an impact due to voltage application, and bubbles or partial peeling may occur around the bulged portion.

こうして、第1の記憶素子の導電性が変化するので、初期状態と導電性変化後とに対応した2つの値を記憶させることができる。   Thus, since the conductivity of the first memory element changes, two values corresponding to the initial state and after the conductivity change can be stored.

また、記憶素子に気泡発生領域を設けるいくつかの例を以下に示す。   Some examples in which a bubble generation region is provided in the memory element are shown below.

記憶素子を形成する際、蒸着法で雰囲気に不活性ガスなどを含ませて成膜し、記憶素子の有機化合物を含む層23aを形成する。第1の導電層21aと第2の導電層24aとに電圧を印加して、主に有機化合物を含む層23aから層内の様々なガス成分が集合して気泡26を形成している様子を図2(A)に示す。この場合、記憶素子の気泡発生領域は、有機化合物を含む層23aの第1の導電層21aと第2の導電層24aに挟まれた部分と言える。なお、絶縁表面を有する基板20上に第1の導電層21aは形成され、第1の導電層21aの周縁部は隔壁22で覆われている。   When forming the memory element, a film is formed by depositing an inert gas or the like in the atmosphere by an evaporation method to form a layer 23a containing the organic compound of the memory element. Voltage is applied to the first conductive layer 21a and the second conductive layer 24a, and various gas components in the layer mainly gather from the layer 23a containing an organic compound to form bubbles 26. As shown in FIG. In this case, the bubble generation region of the memory element can be said to be a portion sandwiched between the first conductive layer 21a and the second conductive layer 24a of the layer 23a containing an organic compound. Note that the first conductive layer 21 a is formed over the substrate 20 having an insulating surface, and the peripheral edge portion of the first conductive layer 21 a is covered with the partition wall 22.

また、他の一例として、記憶素子を形成する際、スパッタ法で雰囲気に不活性ガスなどを含ませて成膜し、記憶素子の第1の導電層21bを形成する。第1の導電層21bと第2の導電層24bとの間に電圧を印加して、主に第1の導電層21bから様々なガス成分が集合して気泡26を形成している様子を図2(B)に示す。この場合、記憶素子の気泡発生領域は、第1の導電層21bと言える。   As another example, when the memory element is formed, the first conductive layer 21b of the memory element is formed by sputtering and forming an atmosphere containing an inert gas or the like. A state in which a voltage is applied between the first conductive layer 21b and the second conductive layer 24b, and various gas components are gathered mainly from the first conductive layer 21b to form bubbles 26. 2 (B). In this case, the bubble generation region of the memory element can be said to be the first conductive layer 21b.

また、他の一例として、記憶素子を形成する際、スパッタ法で雰囲気に不活性ガスなどを含ませて成膜し、記憶素子の第1の導電層21cを形成し、蒸着法で雰囲気に不活性ガスなどを含ませて成膜し、記憶素子の第2の導電層24cを形成する。第1の導電層21cと第2の導電層24cとの間に電圧を印加して、第1の導電層21c及び第2の導電層24cから様々なガス成分が集合して気泡26を形成している様子を図2(C)に示す。この場合、記憶素子の気泡発生領域は、第1の導電層21cと第2の導電層24cの両方と言える。   As another example, when forming a memory element, a film is formed by adding an inert gas or the like to the atmosphere by a sputtering method, the first conductive layer 21c of the memory element is formed, and the atmosphere is not generated by an evaporation method. A second conductive layer 24c of the memory element is formed by forming a film containing an active gas or the like. By applying a voltage between the first conductive layer 21c and the second conductive layer 24c, various gas components gather from the first conductive layer 21c and the second conductive layer 24c to form bubbles 26. FIG. 2 (C) shows the state. In this case, the bubble generation region of the memory element can be said to be both the first conductive layer 21c and the second conductive layer 24c.

また、上記3つの例に限定されず、記憶素子に気泡発生領域を設けることができる。   Further, the present invention is not limited to the above three examples, and a bubble generation region can be provided in the memory element.

また、図3に有機メモリ(2mm×2mm四方のサイズ)の一対の電極間に電圧を印加して、実際に一対の電極間に気泡が形成された箇所の断面TEM写真を示す。図3には、直径7μm〜8μmのサイズの気泡が形成され、第2の導電層が押し上げられた箇所と、有機化合物を含む層の膜厚が減少している箇所とを観察することができる。電圧印加前は均一な膜厚であった有機化合物を含む層が電圧印加後で大きく変化しており、一対の電極間隔が変位している。なお、図3には短絡箇所が示されていないが、この有機メモリは、短絡している。 Further, FIG. 3 shows a cross-sectional TEM photograph of a portion where bubbles are actually formed between a pair of electrodes when a voltage is applied between the pair of electrodes of the organic memory (2 mm × 2 mm square size). In FIG. 3, it is possible to observe a portion where bubbles having a diameter of 7 μm to 8 μm are formed, the portion where the second conductive layer is pushed up, and the portion where the film thickness of the layer containing the organic compound is reduced. . The layer containing an organic compound having a uniform film thickness before voltage application has changed greatly after voltage application, and the distance between the pair of electrodes is displaced. In addition, although the short circuit location is not shown by FIG. 3, this organic memory is short-circuited.

図3に示した有機メモリの積層構造は、第1の導電層として、スパッタ法で得られた膜厚110nmの透明導電層を用いた。有機メモリの透明導電層として、ITO(酸化インジウムスズ)、またはITSO(ITOに酸化珪素が2〜10重量%含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で得られる酸化珪素を含む酸化インジウムスズ)を用いる。ITSOの他、酸化珪素を含み酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透光性酸化物導電膜(IZO)などの透明導電膜を用いても良い。ここでは、この透明導電層は、Siを微量に含むITO(ITSO)を用いている。また、第2の導電層として、蒸着法で得られた膜厚270nmのアルミニウム膜を用いている。また、第1の導電層と第2の導電層との間に設ける有機化合物を含む層として、蒸着法で得られた膜厚35nmのTPD(4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル)を用いている。なお、TPDのガラス転移温度Tは60℃である。 In the stacked structure of the organic memory shown in FIG. 3, a transparent conductive layer having a thickness of 110 nm obtained by sputtering is used as the first conductive layer. As the transparent conductive layer of the organic memory, ITO (indium tin oxide) or ITSO (indium tin oxide containing silicon oxide obtained by sputtering using a target containing 2 to 10% by weight of silicon oxide in ITO) is used. . In addition to ITSO, a transparent conductive film such as a light-transmitting oxide conductive film (IZO) in which silicon oxide is included and indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO) may be used. Here, this transparent conductive layer uses ITO (ITSO) containing a small amount of Si. Further, as the second conductive layer, an aluminum film having a thickness of 270 nm obtained by an evaporation method is used. Further, as a layer containing an organic compound provided between the first conductive layer and the second conductive layer, TPD (4,4′-bis [N- (3-methyl Phenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl). The glass transition temperature T g of the TPD is 60 ° C..

また、気泡の形成された周辺箇所に対してX線マイクロアナライザー(EDX)のスペクトル測定を行った。気泡の形成された周辺箇所のEDX測定位置を図11に示すTEM写真の中に示す。図11に示した位置(6箇所)でのEDXのスペクトル測定の結果を図12に示す。   Moreover, the spectrum measurement of the X-ray microanalyzer (EDX) was performed with respect to the peripheral location in which the bubble was formed. The EDX measurement position of the peripheral part where the bubble is formed is shown in the TEM photograph shown in FIG. FIG. 12 shows the results of EDX spectrum measurement at the positions (six locations) shown in FIG.

ここでのEDXのスペクトル測定は、測定箇所に電子線(200keV)を照射して出てきた2次X線を測定している。それぞれのスペクトルでCuのピークが見られるが、コロジオン膜をつけているメッシュがCuでできているためである。メッシュ部分に電子線を照射しているわけではないが、照射電子線の一部がサンプルに当たった際に散乱され、それがメッシュ部分に当たることでCuの特性X線が観測されたものと見なしている。リファレンスとして示したコロジオン膜に対する第7のスペクトルにもCuが観測されていることからも、Cuのピークは本質的でないと判断できる。また、CやGaも現れているスペクトルがあるが、コンタミネーション、FIB入射イオンであるため観測される可能性がある。 In this EDX spectrum measurement, secondary X-rays emitted by irradiating the measurement site with an electron beam (200 keV) are measured. A Cu peak is observed in each spectrum because the mesh having the collodion film is made of Cu. Although the mesh portion is not irradiated with an electron beam, it is considered that a part of the irradiated electron beam is scattered when it hits the sample, and the Cu characteristic X-ray is observed when it hits the mesh portion. ing. Since Cu is also observed in the seventh spectrum for the collodion film shown as a reference, it can be determined that the peak of Cu is not essential. Moreover, although there is a spectrum in which C and Ga also appear, it may be observed because of contamination and FIB incident ions.

第1のスペクトルは、ガラス基板に対する測定結果であり、第2のスペクトルは、Siを微量に含むITO(第1の導電層)に対する測定結果であり、第3のスペクトルはTPDに対する測定結果である。また、第5のスペクトルは、アルミニウム(第2の導電層)に対する測定結果であり、第6のスペクトルは、FIB加工の際に蒸着したカーボンコート層に対する測定結果であり、第7のスペクトルは、リファレンスとして示したコロジオン膜に対するデータである。 The first spectrum is the measurement result for the glass substrate, the second spectrum is the measurement result for ITO (first conductive layer) containing a small amount of Si, and the third spectrum is the measurement result for TPD. . The fifth spectrum is a measurement result for aluminum (second conductive layer), the sixth spectrum is a measurement result for a carbon coat layer deposited during FIB processing, and the seventh spectrum is It is the data for the collodion film shown as a reference.

気泡の部分に対する測定結果は、第4のスペクトルであり、示されているスペクトル成分はCuとCである。Cuに関しては上述のようにメッシュによるものである。第4スペクトルのスペクトル成分として検出されたCは、TPDにおけるスペクトルにおけるCのピークよりもかなり小さく、リファレンスのコロジオン膜に対するスペクトルと同程度である。 The measurement result for the bubble portion is the fourth spectrum, and the spectral components shown are Cu and C. As described above, Cu is a mesh. The C detected as the spectral component of the fourth spectrum is much smaller than the peak of C in the spectrum in TPD and is comparable to the spectrum for the reference collodion film.

従って、これらのTEM観察とEDX測定の結果から、気泡の部分には、物質が存在しないことを確認できた。 Therefore, from the results of TEM observation and EDX measurement, it was confirmed that no substance was present in the bubble portion.

(実施の形態2)
図4(A)に示したのは本発明の記憶装置の一構成例であり、メモリセル421がマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ422、カラムデコーダ426aと読み出し回路426bとセレクタ426cを有するビット線駆動回路426、ロウデコーダ424aとレベルシフタ424bを有するワード線駆動回路424、書き込み回路等を有し外部と信号のやりとりを行うインターフェース423を有している。なお、ここで示す記憶装置416の構成はあくまで一例であり、センスアンプ、出力回路、バッファ等の他の回路を有していてもよいし、書き込み回路をビット線駆動回路に設けてもよい。
(Embodiment 2)
FIG. 4A shows an example of a structure of the memory device of the present invention. A bit line including a memory cell array 422 in which memory cells 421 are provided in a matrix, a column decoder 426a, a reading circuit 426b, and a selector 426c. A driver circuit 426, a word line driver circuit 424 having a row decoder 424a and a level shifter 424b, and an interface 423 having a write circuit and the like for exchanging signals with the outside. Note that the structure of the memory device 416 shown here is merely an example, and other circuits such as a sense amplifier, an output circuit, and a buffer may be included, and a write circuit may be provided in the bit line driver circuit.

メモリセル421は、ワード線Wy(1≦y≦n)を構成する第1の導電層と、ビット線Bx(1≦x≦m)を構成する第2の導電層と、有機化合物を含む層とを有する。有機化合物を含む層は、第1の導電層と第2の導電層の間に単層または積層して設けられている。X方向に延在するワード線Wyと、Y方向に延在するビット線Bxは、互いに交差しており、一つの交差部分で一つの記憶素子を構成している。本明細書では、交差部分を記憶素子と呼び、ワード線とビット線とで囲まれた領域(記憶素子を含む領域)をメモリセルと呼ぶ。また、隣り合う記憶素子との間には、各第1の導電層の周縁を覆うように絶縁材料からなる隔壁が設けられている。   The memory cell 421 includes a first conductive layer constituting the word line Wy (1 ≦ y ≦ n), a second conductive layer constituting the bit line Bx (1 ≦ x ≦ m), and a layer containing an organic compound And have. The layer containing an organic compound is provided as a single layer or a stacked layer between the first conductive layer and the second conductive layer. The word line Wy extending in the X direction and the bit line Bx extending in the Y direction intersect with each other, and a single storage element is formed at one intersection. In this specification, a crossing portion is referred to as a memory element, and a region surrounded by word lines and bit lines (a region including the memory element) is referred to as a memory cell. In addition, a partition made of an insulating material is provided between adjacent storage elements so as to cover the periphery of each first conductive layer.

なお、第1の導電層と第2の導電層の材料には導電性の高い元素や化合物等を用いる。望ましくは、熱で気泡が発生しやすい導電材料を用いればよい。例えば、酸素含有量が17wt%〜18wt%であるITOターゲットを用いたスパッタ法で、酸素を含む雰囲気中で成膜し、第1の導電層内に18wt%以上の酸素を含ませてもよい。酸素を含む雰囲気中に代えて、窒素や、アルゴンなどの不活性元素を含む雰囲気中で成膜し、第1の導電層内に不活性元素を含ませてもよい。   Note that a highly conductive element, compound, or the like is used as a material for the first conductive layer and the second conductive layer. Desirably, a conductive material that easily generates bubbles due to heat may be used. For example, a sputtering method using an ITO target having an oxygen content of 17 wt% to 18 wt% may be formed in an atmosphere containing oxygen, and 18 wt% or more of oxygen may be included in the first conductive layer. . Instead of the atmosphere containing oxygen, a film may be formed in an atmosphere containing an inert element such as nitrogen or argon, and the first conductive layer may contain the inert element.

また、第1の導電層と第2の導電層の間に設けられた有機化合物を含む層は、電気的作用により導電性が変化する有機化合物、無機絶縁物、又は有機化合物と無機化合物とが混合してなる層である。 In addition, the layer including an organic compound provided between the first conductive layer and the second conductive layer includes an organic compound, an inorganic insulator, or an organic compound and an inorganic compound whose conductivity is changed by an electric action. It is a layer formed by mixing.

本実施の形態において、メモリセルへのデータの書き込みは電気的作用を加えることによって行う。上記構成を有するメモリセルは電圧印加前後で導電性が変化するので、「初期状態」と「導電性変化後」とに対応した2つの値を記憶させることができる。 In this embodiment mode, data is written to the memory cell by applying an electrical action. Since the conductivity of the memory cell having the above structure changes before and after voltage application, two values corresponding to “initial state” and “after conductivity change” can be stored.

第1の導電層と第2の導電層の間に設けられる有機化合物を含む層は、単層で設けてもよいし、複数の層を積層させて設けてもよい。第1の導電層と第2の導電層の間に設けられる有機化合物としては、正孔輸送性が高い有機化合物材料又は電子輸送性が高い有機化合物材料を用いることができる。有機化合物を含む層は、蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を用いて形成することができる。また、有機化合物と無機化合物とを含む混合層は、各々の材料を同時に成膜することにより形成することができ、抵抗加熱蒸着同士による共蒸着法、電子ビーム蒸着同士による共蒸着法、抵抗加熱蒸着と電子ビーム蒸着による共蒸着法、抵抗加熱蒸着とスパッタリングによる成膜、電子ビーム蒸着とスパッタリングによる成膜など、同種、異種の方法を組み合わせて形成することができる。 The layer including an organic compound provided between the first conductive layer and the second conductive layer may be provided as a single layer, or a plurality of layers may be stacked. As the organic compound provided between the first conductive layer and the second conductive layer, an organic compound material having a high hole-transport property or an organic compound material having a high electron-transport property can be used. The layer containing an organic compound can be formed by vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, CVD, or the like. Moreover, the mixed layer containing an organic compound and an inorganic compound can be formed by simultaneously forming the respective materials. The co-evaporation method using resistance heating evaporation, the co-evaporation method using electron beam evaporation, and resistance heating. It can be formed by a combination of the same or different methods such as co-evaporation by vapor deposition and electron beam vapor deposition, film formation by resistance heating vapor deposition and sputtering, and film formation by electron beam vapor deposition and sputtering.

正孔輸送性の高い有機化合物材料としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する化合物)の化合物やフタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。 As an organic compound material having a high hole-transport property, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD), 4,4′-bis [ N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD) or 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA) ), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) and 4,4′-bis (N- (4- (N, N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD) and other aromatic amine compounds (that is, compounds having a benzene ring-nitrogen bond) and phthalocyanines (abbreviations) : H 2 Pc), copper A phthalocyanine compound such as phthalocyanine (abbreviation: CuPc) or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc) can be used. The substances described here are mainly substances having a hole mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher.

電子輸送性の高い有機化合物材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。 As an organic compound material having a high electron-transport property, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [ h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc., and a metal complex having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton Materials can be used. In addition, bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) A material such as a metal complex having an oxazole-based or thiazole-based ligand such as 2 ) can also be used. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- ( 4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and the like can be used. The substances mentioned here are mainly substances having an electron mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher.

ここで、電圧印加前後での記憶素子の導電性の変化について説明する。 Here, a change in conductivity of the memory element before and after voltage application will be described.

第1の導電層と第2の導電層の間に電圧が印加されると、電流が流れて熱が発生する。第1の導電層と第2の導電層の間に設けられた有機化合物を含む層は、その有機化合物を含む層を構成する材料のガラス転移温度まで温度が上昇すると、流動性を有するようになる。材料の流動性が大きくなれば、第1の導電層と第2の導電層との間隔が変化しやすくなる。 When a voltage is applied between the first conductive layer and the second conductive layer, a current flows and heat is generated. The layer containing an organic compound provided between the first conductive layer and the second conductive layer has fluidity when the temperature rises to the glass transition temperature of the material constituting the layer containing the organic compound. Become. If the fluidity of the material increases, the distance between the first conductive layer and the second conductive layer is likely to change.

電圧が印加されると、第1の導電層内、または有機化合物を含む層内から気泡が発生することなどによって、一対の電極間に急峻な体積変化を伴う状態変化を生じる。この状態変化に基づく作用力によって、一対の電極間での短絡を助長させる。また、電圧印加に伴う衝撃による層間の界面付近の一部剥離が生じる場合もある。よって、電圧印加前後での記憶素子の導電性が変化する。   When a voltage is applied, bubbles are generated from the first conductive layer or the layer containing an organic compound, thereby causing a state change accompanied by a sharp volume change between the pair of electrodes. The action force based on this state change promotes a short circuit between the pair of electrodes. In some cases, partial peeling near the interface between layers may occur due to an impact caused by voltage application. Therefore, the conductivity of the memory element before and after voltage application changes.

この結果、低消費電力でメモリセルへの書き込みを行うことが可能である。 As a result, writing into the memory cell can be performed with low power consumption.

続いて、記憶素子からデータの読み出しを行う際の動作について説明する(図4(B)参照。)。ここでは、読み出し回路426bは、抵抗素子446とセンスアンプ447を含む構成とする。但し、読み出し回路426bの構成は上記構成に制約されず、どのような構成を有していてもよい。   Next, an operation for reading data from the memory element is described (see FIG. 4B). Here, the reading circuit 426b includes a resistance element 446 and a sense amplifier 447. However, the structure of the reading circuit 426b is not limited to the above structure, and may have any structure.

データの読み出しは、第1の導電層と第2の導電層の間に電圧を印加して、記憶素子の電気抵抗を読み取ることにより行う。例えば、上述したように、電気的作用によりデータの書き込みを行う場合、電気的作用を加えていないときの抵抗値Ra1と、電気的作用を加えて2つの導電膜間をショートしたときの抵抗値Rb1は、Ra1>Rb1を満たす。このような抵抗値の相違を電気的に読み取ることにより、データの読み出しを行う。   Data is read by applying a voltage between the first conductive layer and the second conductive layer and reading the electrical resistance of the memory element. For example, as described above, when data is written by an electrical action, the resistance value Ra1 when no electrical action is applied and the resistance value when a short circuit between two conductive films is applied by applying an electrical action. Rb1 satisfies Ra1> Rb1. Data is read by electrically reading such a difference in resistance value.

例えば、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイ422から、x列目y行目に配置された一つのメモリセル421のデータの読み出しを行う場合、まず、ロウデコーダ424a、カラムデコーダ426a、セレクタ426cにより、x列目のビット線Bxと、y行目のワード線Wyを選択する。そうすると、メモリセル421が含む絶縁層と、抵抗素子446とは、直列に接続された状態となる。このように、直列に接続された2つの抵抗素子の両端に電圧が印加されると、ノードαの電位は、記憶素子(有機化合物を含む層)の抵抗値Ra又はRbに従って、抵抗分割された電位となる。そして、ノードαの電位は、センスアンプ447に供給され、当該センスアンプ447において、「0」と「1」のどちらの情報を有しているかを判別される。その後、センスアンプ447において判別された「0」と「1」の情報を含む信号が外部に供給される。   For example, when reading data from one memory cell 421 arranged in the xth column and the yth row from a memory cell array 422 including a plurality of memory cells, first, the row decoder 424a, the column decoder 426a, and the selector 426c The bit line Bx in the x column and the word line Wy in the y row are selected. Then, the insulating layer included in the memory cell 421 and the resistance element 446 are connected in series. Thus, when a voltage is applied across the two resistance elements connected in series, the potential of the node α is resistance-divided according to the resistance value Ra or Rb of the memory element (layer containing the organic compound). It becomes a potential. The potential of the node α is supplied to the sense amplifier 447, and the sense amplifier 447 determines whether it has information “0” or “1”. Thereafter, a signal including information of “0” and “1” determined by the sense amplifier 447 is supplied to the outside.

上記の方法によると、記憶素子の電気抵抗の状態は、抵抗値の相違と抵抗分割を利用して、電圧値で読み取っている。しかしながら、電流値を比較する方法でもよい。これは、例えば、第1の導電層と第2の導電層の間に電気的作用を加えていないときの電流値Ia1と、電気的作用を加えて2つの導電膜間をショートしたときの抵抗値Ib1は、Ia1<Ib1を満たすことを利用するものである。 According to the above method, the state of the electrical resistance of the memory element is read as a voltage value using the difference in resistance value and resistance division. However, a method of comparing current values may be used. This is because, for example, the current value Ia1 when no electrical action is applied between the first conductive layer and the second conductive layer, and the resistance when the electrical action is shorted between the two conductive films. The value Ib1 uses that Ia1 <Ib1 is satisfied.

上記構成を有する記憶素子および当該記憶素子を備えた半導体装置は、不揮発性メモリであるため、データを保持するための電池を内蔵する必要がなく、小型、薄型、軽量の半導体装置の提供することができる。   Since a memory element having the above structure and a semiconductor device including the memory element are nonvolatile memories, a small, thin, and lightweight semiconductor device is provided without the need to incorporate a battery for holding data. Can do.

なお、本実施の形態では、記憶回路の構成が単純であるパッシブマトリクス型の記憶素子および当該記憶素子を備えた半導体装置を例に挙げて説明を行ったが、アクティブマトリクス型の記憶回路を有する場合であっても、同様にデータの書き込みまたは読み出しを行うことができる。   Note that in this embodiment, a passive matrix memory element with a simple structure of a memory circuit and a semiconductor device including the memory element are described as examples; however, an active matrix memory circuit is provided. Even in this case, data can be written or read in the same manner.

また、本実施の形態は、実施の形態1と自由に組み合わせることが可能である。 Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態2とは異なる構成を有する記憶装置について説明する。具体的には、記憶装置の構成がアクティブマトリクス型の場合に関して示す。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a memory device having a structure different from that in Embodiment 2 is described. Specifically, a case where the structure of the memory device is an active matrix type will be described.

図5(A)に示したのは本実施の形態で示す記憶装置の一構成例であり、メモリセル521がマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ522、カラムデコーダ526aと読み出し回路526bとセレクタ526cを有するビット線駆動回路526、ロウデコーダ524aとレベルシフタ524bを有するワード線駆動回路524、書き込み回路等を有し外部とのやりとりを行うインターフェース523を有している。なお、ここで示す記憶装置516の構成はあくまで一例であり、センスアンプ、出力回路、バッファ等の他の回路を有していてもよいし、書き込み回路をビット線駆動回路に設けてもよい。   FIG. 5A illustrates an example of a structure of the memory device described in this embodiment. A memory cell array 522 in which memory cells 521 are provided in a matrix, a column decoder 526a, a reading circuit 526b, and a selector 526c are included. A bit line driving circuit 526 having a word line driving circuit 524 having a row decoder 524a and a level shifter 524b, an interface 523 having a writing circuit and the like and performing exchange with the outside. Note that the structure of the memory device 516 here is just an example, and other circuits such as a sense amplifier, an output circuit, and a buffer may be included, and a write circuit may be provided in the bit line driver circuit.

メモリセル521は、ワード線Wy(1≦y≦n)を構成する第1の配線と、ビット線Bx(1≦x≦m)を構成する第2の配線と、トランジスタ540と、記憶素子541と、メモリセル521とを有する。記憶素子541は、一対の導電層の間に、絶縁層(有機化合物を含む層)が挟まれた構造を有する。   The memory cell 521 includes a first wiring configuring a word line Wy (1 ≦ y ≦ n), a second wiring configuring a bit line Bx (1 ≦ x ≦ m), a transistor 540, and a memory element 541. And a memory cell 521. The memory element 541 has a structure in which an insulating layer (a layer containing an organic compound) is sandwiched between a pair of conductive layers.

図5(A)のブロック図に対応するメモリセルアレイ522の上面図を図5(B)に示す。   A top view of the memory cell array 522 corresponding to the block diagram of FIG. 5A is shown in FIG.

メモリセルアレイ522は、第1の方向に延びた第1の配線505a、505bと、第1の方向と垂直な第2の方向に延びた第2の配線502とがマトリクス状に設けられている。また、第1の配線はトランジスタ540a及びトランジスタ540bのソース電極又はドレイン電極に接続されており、第2の配線はトランジスタ540a及びトランジスタ540bのゲート電極に接続されている。さらに、第1の配線と接続されていないトランジスタ540a及びトランジスタ540bのソース電極またはドレイン電極に、それぞれ第1の導電層506a及び第1の導電層506bが接続され、それぞれ第1の導電層506a及び第1の導電層506bと有機化合物を含む層512と第2の導電層513との積層構造によって記憶素子541a、記憶素子541bが設けられている。隣接する各々のメモリセル521の間に隔壁(絶縁層)507を設けて、第1の導電層と隔壁507上に有機化合物を含む層512および第2の導電層513を積層して設けている。 In the memory cell array 522, first wirings 505a and 505b extending in a first direction and second wirings 502 extending in a second direction perpendicular to the first direction are provided in a matrix. The first wiring is connected to the source or drain electrode of the transistors 540a and 540b, and the second wiring is connected to the gate electrodes of the transistors 540a and 540b. Further, the first conductive layer 506a and the first conductive layer 506b are connected to the source electrode or the drain electrode of the transistor 540a and the transistor 540b which are not connected to the first wiring, respectively. A memory element 541a and a memory element 541b are provided by a stacked structure of the first conductive layer 506b, the layer 512 containing an organic compound, and the second conductive layer 513. A partition wall (insulating layer) 507 is provided between each adjacent memory cell 521, and a layer 512 containing an organic compound and a second conductive layer 513 are stacked over the first conductive layer and the partition wall 507. .

また、第2の導電層513上に保護層514を有している。また、トランジスタ540a、トランジスタ540bとして、薄膜トランジスタ(TFT)を用いている。図5(B)中の鎖線A−Bで切断した断面図を図6に示す。なお、図6において、図5(A)や図5(B)と同一の箇所には同一の符号を用いることとする。 In addition, the protective layer 514 is provided over the second conductive layer 513. Thin film transistors (TFTs) are used as the transistors 540a and 540b. FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along the chain line AB in FIG. In FIG. 6, the same reference numerals are used for the same portions as those in FIGS. 5A and 5B.

図6の記憶装置は、絶縁表面を有する基板500上に設けられており、第1の下地絶縁層501a、第2の下地絶縁層501b、ゲート絶縁層508、第1の層間絶縁層509、第2の層間絶縁層511が設けられている。また、基板500上にトランジスタ540aを構成する半導体層504a、ゲート電極層502a、ソース電極層又はドレイン電極層を兼ねる配線505aを有している。また、基板500上にトランジスタ540bを構成する半導体層504b、ゲート電極層502b、ソース電極層又はドレイン電極層を兼ねる配線505bを有している。 The memory device in FIG. 6 is provided over a substrate 500 having an insulating surface, and includes a first base insulating layer 501a, a second base insulating layer 501b, a gate insulating layer 508, a first interlayer insulating layer 509, a first interlayer insulating layer 509, Two interlayer insulating layers 511 are provided. In addition, the semiconductor layer 504a included in the transistor 540a, the gate electrode layer 502a, and a wiring 505a serving also as a source or drain electrode layer are provided over the substrate 500. In addition, a semiconductor layer 504b included in the transistor 540b, a gate electrode layer 502b, and a wiring 505b serving also as a source electrode layer or a drain electrode layer are provided over the substrate 500.

なお、ここではトップゲート型TFTの例として説明したが、TFT構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型(逆スタガ型)TFTや順スタガ型TFTに適用することが可能である。また、シングルゲート構造のトランジスタに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型トランジスタ、例えばダブルゲート型トランジスタとしてもよい。   Here, the example of the top gate type TFT has been described, but the present invention can be applied regardless of the TFT structure. For example, the invention can be applied to a bottom gate type (reverse stagger type) TFT or a forward stagger type TFT. Is possible. Further, the invention is not limited to a single-gate transistor, and may be a multi-gate transistor having a plurality of channel formation regions, for example, a double-gate transistor.

また、本発明は図6のTFT構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域(またはソース領域)との間にLDD領域を有する低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をLDD領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるGOLD(Gate−drain Overlapped LDD)構造としてもよい。   In addition, the present invention is not limited to the TFT structure of FIG. 6, and if necessary, a lightly doped drain (LDD) structure having an LDD region between a channel formation region and a drain region (or source region). Also good. In this structure, a region to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region formed by adding an impurity element at a high concentration, and this region is referred to as an LDD region. I'm calling. Further, a so-called GOLD (Gate-Drain Overlapped LDD) structure in which an LDD region is disposed so as to overlap with a gate electrode through a gate insulating film may be employed.

また、ここでは、トランジスタ540a、540bとして、ガラス基板上に設けた薄膜トランジスタの例を示したが、特に限定されず、トランジスタ540a、540bとして、Si等の半導体基板上に形成された電界効果トランジスタ(FET)を用いることもできる。また、基板としてSOI基板を用いて、その上に素子形成層を設けてもよい。この場合、SOI基板はウェハの貼り合わせによる方法や酸素イオンをSi基板内に打ち込むことにより内部に絶縁層を形成するSIMOXと呼ばれる方法を用いて形成すればよい。   Here, an example of a thin film transistor provided over a glass substrate as the transistors 540a and 540b is shown; however, the transistor 540a and 540b is not particularly limited, and a field effect transistor formed over a semiconductor substrate such as Si as the transistors 540a and 540b ( FET) can also be used. Alternatively, an SOI substrate may be used as a substrate, and an element formation layer may be provided thereover. In this case, the SOI substrate may be formed by using a method of bonding wafers or a method called SIMOX in which an insulating layer is formed inside by implanting oxygen ions into the Si substrate.

また、本実施の形態は、実施の形態2と同様にデータの書き込みまたは読み出しを行うことができる。 Further, in this embodiment mode, data can be written or read as in Embodiment Mode 2.

ここで、アクティブマトリクス型デバイスの場合において、電気的作用により記憶素子部のデータを読み出す場合に関して図7(A)、図7(B)に具体例を挙げて説明する。 Here, in the case of an active matrix device, a case where data in a memory element portion is read by an electrical action will be described with reference to specific examples in FIGS. 7A and 7B.

ここでは、図7(B)に示す構成とした場合の例に説明する。読み出し回路526bは、抵抗素子とセンスアンプ547を含む構成とする。但し、読み出し回路526bの構成は上記構成に制約されず、どのような構成を有していてもよい。 Here, an example in the case of the configuration shown in FIG. 7B will be described. The reading circuit 526b includes a resistance element and a sense amplifier 547. However, the structure of the reading circuit 526b is not limited to the above structure, and may have any structure.

データの読み出しは、第1の導電層と第2の導電層の間に電圧を印加して、記憶素子の電気抵抗を読み取ることにより行う。例えば、上述したように、電気的作用によりデータの書き込みを行う場合、電気的作用を加えていないときの抵抗値Ra1と、電気的作用を加えて2つの導電膜間をショートしたときの抵抗値Rb1は、Ra1>Rb1を満たす。このような抵抗値の相違を電気的に読み取ることにより、データの読み出しを行う。   Data is read by applying a voltage between the first conductive layer and the second conductive layer and reading the electrical resistance of the memory element. For example, as described above, when data is written by an electrical action, the resistance value Ra1 when no electrical action is applied and the resistance value when a short circuit between two conductive films is applied by applying an electrical action. Rb1 satisfies Ra1> Rb1. Data is read by electrically reading such a difference in resistance value.

例えば、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイ522から、x列目y行目に配置された一つのメモリセル521のデータの読み出しを行う場合、まず、ロウデコーダ524a、カラムデコーダ526a、セレクタ526cにより、x列目のビット線Bxと、y行目のワード線Wyを選択する。そうすると、メモリセル521が含む絶縁層と、抵抗素子とは、直列に接続された状態となる。このように、直列に接続された2つの抵抗素子の両端に電圧が印加されると、ノードαの電位は、記憶素子(有機化合物を含む層)の抵抗値Ra又はRbに従って、抵抗分割された電位となる。そして、ノードαの電位は、センスアンプ547に供給され、当該センスアンプ547において、「0」と「1」のどちらの情報を有しているかを判別される。その後、センスアンプ547において判別された「0」と「1」の情報を含む信号が外部に供給される。   For example, when reading data from one memory cell 521 arranged in the xth column and the yth row from a memory cell array 522 including a plurality of memory cells, first, the row decoder 524a, the column decoder 526a, and the selector 526c The bit line Bx in the x column and the word line Wy in the y row are selected. Then, the insulating layer included in the memory cell 521 and the resistance element are connected in series. Thus, when a voltage is applied across the two resistance elements connected in series, the potential of the node α is resistance-divided according to the resistance value Ra or Rb of the memory element (layer containing the organic compound). It becomes a potential. Then, the potential of the node α is supplied to the sense amplifier 547, and it is determined whether the sense amplifier 547 has information “0” or “1”. Thereafter, a signal including information of “0” and “1” determined by the sense amplifier 547 is supplied to the outside.

図7(A)は、記憶素子部に「0」のデータの書き込みを行った記憶素子部の電流電圧特性551と、「1」のデータの書き込みを行った記憶素子部電流電圧特性552と、抵抗素子の電流電圧特性553を示しており、ここでは抵抗素子としてトランジスタ546を用いた場合を示す。また、データを読み出す際の動作電圧として、第1の導電層506aと第2の導電層513の間に3Vを印加した場合について説明する。   FIG. 7A illustrates a current-voltage characteristic 551 of a memory element portion in which data “0” is written in the memory element portion, a current-voltage characteristic 552 of memory element portion in which data “1” is written, A current-voltage characteristic 553 of the resistance element is shown, and here, a case where a transistor 546 is used as the resistance element is shown. A case where 3 V is applied between the first conductive layer 506a and the second conductive layer 513 as an operation voltage when reading data is described.

図7(A)において、「0」のデータの書き込みが行われた記憶素子部を有するメモリセルでは、記憶素子部の電流電圧特性551とトランジスタの電流電圧特性553との交点554が動作点となり、このときのノードαの電位はV1(V)となる。ノードαの電位はセンスアンプ547に供給され、当該センスアンプ547において、上記メモリセルが記憶するデータは、「0」と判別される。   In FIG. 7A, in a memory cell having a memory element portion where data of “0” is written, an intersection 554 between the current-voltage characteristic 551 of the memory element portion and the current-voltage characteristic 553 of the transistor serves as an operating point. At this time, the potential of the node α is V1 (V). The potential of the node α is supplied to the sense amplifier 547, and the data stored in the memory cell is determined to be “0” in the sense amplifier 547.

一方、「1」のデータの書き込みが行われた記憶素子部を有するメモリセルでは、記憶素子部の電流電圧特性552とトランジスタの電流電圧特性553との交点555が動作点となり、このときのノードαの電位はV2(V)(V1>V2)となる。ノードαの電位はセンスアンプ547に供給され、当該センスアンプ547において、上記メモリセルが記憶するデータは、「1」と判別される。   On the other hand, in a memory cell having a memory element portion in which data of “1” is written, the intersection 555 between the current-voltage characteristic 552 of the memory element portion and the current-voltage characteristic 553 of the transistor serves as an operating point. The potential of α is V2 (V) (V1> V2). The potential of the node α is supplied to the sense amplifier 547, and the data stored in the memory cell is determined as “1” in the sense amplifier 547.

このように、記憶素子部541の抵抗値に従って、抵抗分割された電位を読み取ることによって、メモリセルに記憶されたデータを判別することができる。   As described above, the data stored in the memory cell can be determined by reading the resistance-divided potential according to the resistance value of the memory element portion 541.

また、本実施の形態は、実施の形態1または実施の形態2と自由に組み合わせることが可能である。 Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1 or Embodiment Mode 2.

(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態で示す記憶装置を有する半導体装置の一例に関して図面を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example of a semiconductor device including the memory device described in the above embodiment will be described with reference to drawings.

本実施の形態で示す半導体装置は、非接触でデータの読み出しと書き込みが可能であることを特徴としており、データの伝送形式は、一対のコイルを対向に配置して相互誘導によって交信を行う電磁結合方式、誘導電磁波によって交信する電磁誘導方式、電波を利用して交信する電波方式の3つに大別されるが、いずれの方式を用いてもよい。また、データの伝送に用いるアンテナは2通りの設け方があり、1つは複数の素子および記憶素子が設けられた基板上にアンテナを設ける場合、もう1つは複数の素子および記憶素子が設けられた基板に端子部を設け、当該端子部に別の基板に設けられたアンテナを接続して設ける場合がある。   The semiconductor device described in this embodiment is characterized in that data can be read and written in a non-contact manner. A data transmission format is an electromagnetic which performs communication by mutual induction with a pair of coils arranged opposite to each other. There are roughly divided into a coupling system, an electromagnetic induction system that communicates by induced electromagnetic waves, and a radio system that communicates using radio waves, but any system may be used. In addition, there are two types of antennas used for data transmission. When one antenna is provided on a substrate on which a plurality of elements and memory elements are provided, the other is provided with a plurality of elements and memory elements. In some cases, a terminal portion is provided over the substrate, and an antenna provided over another substrate is connected to the terminal portion.

ここでは、複数の素子および記憶素子が設けられた基板上にアンテナを設ける場合の半導体装置の一構成例を、図8を用いて説明する。   Here, a structural example of a semiconductor device in the case where an antenna is provided over a substrate provided with a plurality of elements and memory elements will be described with reference to FIGS.

図8はアクティブマトリクス型で構成される記憶装置を有する半導体装置を示しており、基板300上にトランジスタ310a、310bを有するトランジスタ部330、トランジスタ320a、トランジスタ320bを有するトランジスタ部340、絶縁層301a、301b、308、309、311、316,314を含む素子形成層335が設けられ、素子形成層335の上方に記憶素子部325とアンテナとして機能する導電層343が設けられている。   FIG. 8 illustrates a semiconductor device having a memory device formed of an active matrix type. A transistor portion 330 including transistors 310a and 310b over a substrate 300, a transistor portion 340 including transistors 320a and 320b, an insulating layer 301a, An element formation layer 335 including 301b, 308, 309, 311, 316, and 314 is provided, and a storage element portion 325 and a conductive layer 343 functioning as an antenna are provided above the element formation layer 335.

なお、ここでは素子形成層335の上方に記憶素子部325またはアンテナとして機能する導電層343を設けた場合を示しているが、この構成に限られず記憶素子部325またはアンテナとして機能する導電層343を、素子形成層335の下方や同一の層に設けることも可能である。   Note that here, the case where the memory element portion 325 or the conductive layer 343 functioning as an antenna is provided above the element formation layer 335 is shown; however, the structure is not limited thereto, and the memory element portion 325 or the conductive layer 343 functioning as an antenna is provided. Can be provided below the element formation layer 335 or in the same layer.

記憶素子部325は、記憶素子315a、315bで構成され、記憶素子315aは第1の導電層306a上に、隔壁(絶縁層)307a、隔壁(絶縁層)307b、絶縁層312及び第2の導電層313が積層して構成され、記憶素子315bは、第1の導電層306b上に、隔壁(絶縁層)307b、隔壁(絶縁層)307c、絶縁層312及び第2の導電層313が積層して設けられている。また、第2の導電層313を覆って保護膜として機能する絶縁層314が形成されている。   The memory element portion 325 includes memory elements 315a and 315b. The memory element 315a has a partition wall (insulating layer) 307a, a partition wall (insulating layer) 307b, an insulating layer 312 and a second conductive layer on the first conductive layer 306a. The memory element 315b includes a partition wall (insulating layer) 307b, a partition wall (insulating layer) 307c, an insulating layer 312 and a second conductive layer 313 which are stacked over the first conductive layer 306b. Is provided. In addition, an insulating layer 314 that covers the second conductive layer 313 and functions as a protective film is formed.

また、記憶素子315aは、第1の導電層306aを有し、第1の導電層306aはトランジスタ310aのソース電極層又はドレイン電極層に接続されている。また、記憶素子315bは、第1の導電層306bを有し、第1の導電層306bはトランジスタ310bのソース電極層又はドレイン電極層に接続されている。すなわち、各記憶素子はそれぞれひとつのトランジスタに接続されている。また、絶縁層312が第1の導電層306a、306bおよび隔壁(絶縁層)307a、307b、307cを覆うように全面に形成されているが、各メモリセルに選択的に形成されていてもよい。なお、記憶素子315a、315bは上記実施の形態で示した材料または作製方法を用いて形成することができる。 In addition, the memory element 315a includes a first conductive layer 306a, and the first conductive layer 306a is connected to the source electrode layer or the drain electrode layer of the transistor 310a. In addition, the memory element 315b includes a first conductive layer 306b, and the first conductive layer 306b is connected to a source electrode layer or a drain electrode layer of the transistor 310b. That is, each storage element is connected to one transistor. In addition, although the insulating layer 312 is formed over the entire surface so as to cover the first conductive layers 306a and 306b and the partition walls (insulating layers) 307a, 307b, and 307c, the insulating layer 312 may be selectively formed in each memory cell. . Note that the memory elements 315a and 315b can be formed using any of the materials and manufacturing methods described in the above embodiment modes.

また、記憶素子315aにおいて、第1の導電層306aと絶縁層312との間、または絶縁層312と第2の導電層313との間に整流性を有する素子を設けてもよい。整流性を有する素子も上述した材料を用いることが可能である。なお、記憶素子315bにおいても同様である。   In the memory element 315a, an element having a rectifying property may be provided between the first conductive layer 306a and the insulating layer 312 or between the insulating layer 312 and the second conductive layer 313. The above-described materials can also be used for the rectifying element. The same applies to the memory element 315b.

ここでは、アンテナとして機能する導電層342、343は第2の導電層313と同一の層で形成された導電層341上に設けられている。なお、第2の導電層313と同一の層でアンテナとして機能する導電層を形成してもよい。   Here, the conductive layers 342 and 343 functioning as antennas are provided over a conductive layer 341 formed using the same layer as the second conductive layer 313. Note that a conductive layer functioning as an antenna may be formed using the same layer as the second conductive layer 313.

アンテナとして機能する導電層343の材料としては、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、コバルト(Co)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金等を用いることができる。また、アンテナとして機能する導電層343の形成方法は、蒸着、スパッタ、CVD法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の各種印刷法または液滴吐出法等を用いることができる。   As a material of the conductive layer 343 functioning as an antenna, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), cobalt (Co), copper (Cu), aluminum (Al ), Manganese (Mn), titanium (Ti), or the like, or an alloy containing a plurality of such elements can be used. As a method for forming the conductive layer 343 functioning as an antenna, various printing methods such as vapor deposition, sputtering, CVD, screen printing, and gravure printing, a droplet discharge method, or the like can be used.

素子形成層335に含まれるトランジスタ310a、310b、310c、310dは、pチャネル型TFT、nチャネル型TFTまたはこれらを組み合わせたCMOSで設けることができる。また、トランジスタ310a、310b、310c、310dに含まれる半導体層の構造もどのようなものを用いてもよく、例えば不純物領域(ソース領域、ドレイン領域、LDD領域を含む)を形成してもよいし、pチャネル型またはnチャネル型のどちらで形成してもよい。また、ゲート電極の側面と接するように絶縁層(サイドウォール)を形成してもよいし、ソース、ドレイン領域とゲート電極の一方または両方にシリサイド層を形成してもよい。シリサイド層の材料としては、ニッケル、タングステン、モリブデン、コバルト、白金等を用いることができる。   The transistors 310a, 310b, 310c, and 310d included in the element formation layer 335 can be provided using a p-channel TFT, an n-channel TFT, or a combination of these. Further, any structure of the semiconductor layer included in the transistors 310a, 310b, 310c, and 310d may be used. For example, an impurity region (including a source region, a drain region, and an LDD region) may be formed. The p channel type or the n channel type may be used. Further, an insulating layer (side wall) may be formed so as to be in contact with the side surface of the gate electrode, or a silicide layer may be formed on one or both of the source and drain regions and the gate electrode. As a material for the silicide layer, nickel, tungsten, molybdenum, cobalt, platinum, or the like can be used.

また、素子形成層335に含まれるトランジスタ310a、310b、310c、310dは、当該トランジスタを構成する半導体層を有機化合物で形成する有機トランジスタで設けてもよい。この場合、基板300としてプラスチック等の可撓性を有する基板上に、印刷法や液滴吐出法等を用いて有機トランジスタからなる素子形成層335を形成することができる。印刷法や液滴吐出法等を用いて形成することによってより低コストで半導体装置を作製することが可能となる。   Alternatively, the transistors 310a, 310b, 310c, and 310d included in the element formation layer 335 may be organic transistors in which a semiconductor layer included in the transistor is formed using an organic compound. In this case, the element formation layer 335 including an organic transistor can be formed using a printing method, a droplet discharge method, or the like over a flexible substrate such as plastic as the substrate 300. By using a printing method, a droplet discharge method, or the like, a semiconductor device can be manufactured at lower cost.

また、素子形成層335、記憶素子315a、315b、アンテナとして機能する導電層343は、上述したように蒸着、スパッタ法、CVD法、印刷法または液滴吐出法等を用いて形成することができる。なお、各場所によって異なる方法を用いて形成してもかまわない。例えば、高速動作が必要とされるトランジスタは基板上にSi等からなる半導体層を形成した後に熱処理により結晶化させて設け、その後、素子形成層の上方にスイッチング素子として機能するトランジスタを印刷法や液滴吐出法を用いて有機トランジスタとして設けることができる。   The element formation layer 335, the memory elements 315a and 315b, and the conductive layer 343 functioning as an antenna can be formed by vapor deposition, sputtering, CVD, printing, droplet discharge, or the like as described above. . Note that a different method may be used depending on each place. For example, a transistor that requires high-speed operation is provided by forming a semiconductor layer made of Si or the like on a substrate and then crystallizing it by heat treatment, and then forming a transistor that functions as a switching element above the element formation layer by a printing method or An organic transistor can be provided by a droplet discharge method.

なお、トランジスタに接続するセンサを設けてもよい。センサとしては、温度、湿度、照度、ガス(気体)、重力、圧力、音(振動)、加速度、その他の特性を物理的又は化学的手段により検出する素子が挙げられる。センサは、代表的には抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオードなどの半導体素子で形成される。 Note that a sensor connected to the transistor may be provided. Examples of the sensor include an element that detects temperature, humidity, illuminance, gas (gas), gravity, pressure, sound (vibration), acceleration, and other characteristics by physical or chemical means. The sensor is typically formed of a semiconductor element such as a resistance element, a capacitive coupling element, an inductive coupling element, a photovoltaic element, a photoelectric conversion element, a thermoelectric element, a transistor, a thermistor, or a diode.

また、剥離技術を用いて可撓性を有する基板への転写を行ってもよい。その場合、ガラス基板などの第1の基板上に剥離層または分離層を設けた後、TFTおよびメモリを作製する。そして、剥離層の層内または界面において剥離を生じさせる、或いは分離層を除去して第1の基板からTFTおよびメモリを剥離させる。そして、剥離したTFTおよびメモリを可撓性を有する基板である第2の基板に転写すればよい。   Alternatively, transfer to a flexible substrate may be performed using a peeling technique. In that case, after a release layer or a separation layer is provided over a first substrate such as a glass substrate, a TFT and a memory are manufactured. Then, peeling occurs in the layer of the peeling layer or at the interface, or the separation layer is removed and the TFT and the memory are peeled from the first substrate. Then, the peeled TFT and memory may be transferred to a second substrate which is a flexible substrate.

また、本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、または実施の形態3と自由に組み合わせることが可能である。 Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, or Embodiment Mode 3.

(実施の形態5)
本実施形態の半導体装置の構成について、図9Aを参照して説明する。図9Aに示すように、本発明の半導体装置620は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路611、クロック発生回路612、データ復調/変調回路613、他の回路を制御する制御回路614、インターフェイス回路615、記憶回路616、データバス617、アンテナ(アンテナコイル)618、センサ621、センサ回路622を有する。
(Embodiment 5)
The configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. 9A. As shown in FIG. 9A, a semiconductor device 620 of the present invention has a function of communicating data without contact, and controls to control a power supply circuit 611, a clock generation circuit 612, a data demodulation / modulation circuit 613, and other circuits. The circuit includes a circuit 614, an interface circuit 615, a memory circuit 616, a data bus 617, an antenna (antenna coil) 618, a sensor 621, and a sensor circuit 622.

電源回路611は、アンテナ618から入力された交流信号を基に、半導体装置620の内部の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。クロック発生回路612は、アンテナ618から入力された交流信号を基に、半導体装置620の内部の各回路に供給する各種クロック信号を生成する回路である。データ復調/変調回路613は、リーダライタ619と交信するデータを復調/変調する機能を有する。制御回路614は、記憶回路616を制御する機能を有する。アンテナ618は、電磁波或いは電波の送受信を行う機能を有する。リーダライタ619は、半導体装置との交信、制御及びそのデータに関する処理を制御する。なお、半導体装置は上記構成に制約されず、例えば、電源電圧のリミッタ回路や暗号処理専用ハードウエアといった他の要素を追加した構成であってもよい。 The power supply circuit 611 is a circuit that generates various power supplies to be supplied to each circuit inside the semiconductor device 620 based on the AC signal input from the antenna 618. The clock generation circuit 612 is a circuit that generates various clock signals to be supplied to each circuit inside the semiconductor device 620 based on the AC signal input from the antenna 618. The data demodulation / modulation circuit 613 has a function of demodulating / modulating data communicated with the reader / writer 619. The control circuit 614 has a function of controlling the memory circuit 616. The antenna 618 has a function of transmitting and receiving electromagnetic waves or radio waves. The reader / writer 619 controls communication with the semiconductor device, control, and processing related to the data. The semiconductor device is not limited to the above-described configuration, and may be a configuration in which other elements such as a power supply voltage limiter circuit and hardware dedicated to cryptographic processing are added.

記憶回路616は、外部からの電気的作用または光が照射されることにより変化する絶縁層が一対の導電層間に挟まれた記憶素子を有することを特徴とする。なお、記憶回路616は、一対の導電層間に絶縁層が挟まれた記憶素子のみを有していてもよいし、他の構成の記憶回路を有していてもよい。他の構成の記憶回路とは、例えば、DRAM、SRAM、マスクROM、PROM、EPROM、EEPROM及びフラッシュメモリから選択される1つ又は複数に相当する。 The memory circuit 616 includes a memory element in which an insulating layer that is changed by an external electric action or light irradiation is sandwiched between a pair of conductive layers. Note that the memory circuit 616 may include only a memory element in which an insulating layer is sandwiched between a pair of conductive layers, or may include a memory circuit having another structure. The memory circuit having another configuration corresponds to one or more selected from, for example, DRAM, SRAM, mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM, and flash memory.

センサ623aは抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオードなどの半導体素子で形成される。センサ回路623bはインピーダンス、リアクタンス、インダクタンス、電圧又は電流の変化を検出し、アナログ/デジタル変換(A/D変換)して制御回路614に信号を出力する。 The sensor 623a is formed of a semiconductor element such as a resistance element, a capacitive coupling element, an inductive coupling element, a photovoltaic element, a photoelectric conversion element, a thermoelectric element, a transistor, a thermistor, or a diode. The sensor circuit 623b detects a change in impedance, reactance, inductance, voltage, or current, performs analog / digital conversion (A / D conversion), and outputs a signal to the control circuit 614.

次に、本発明の半導体装置を実装した電子機器の一態様について図面を参照して説明する。ここで例示する電子機器は携帯電話機であり、筐体700、706、パネル701、ハウジング702、プリント配線基板703、操作ボタン704、バッテリ705を有する(図9(B)参照)。パネル701はハウジング702に脱着自在に組み込まれ、ハウジング702はプリント配線基板703に嵌着される。ハウジング702はパネル701が組み込まれる電子機器に合わせて、形状や寸法が適宜変更される。プリント配線基板703には、パッケージングされた複数の半導体装置が実装されており、このうちの1つとして、本発明の半導体装置を用いることができる。プリント配線基板703に実装される複数の半導体装置は、コントローラ、中央処理ユニット(CPU、Central Processing Unit)、メモリ、電源回路、音声処理回路、送受信回路等のいずれかの機能を有する。 Next, one mode of an electronic device in which the semiconductor device of the present invention is mounted will be described with reference to the drawings. An electronic device illustrated here is a mobile phone, which includes housings 700 and 706, a panel 701, a housing 702, a printed wiring board 703, operation buttons 704, and a battery 705 (see FIG. 9B). The panel 701 is detachably incorporated in the housing 702, and the housing 702 is fitted to the printed wiring board 703. The shape and size of the housing 702 are changed as appropriate in accordance with the electronic device in which the panel 701 is incorporated. A plurality of packaged semiconductor devices are mounted on the printed wiring board 703, and the semiconductor device of the present invention can be used as one of them. The plurality of semiconductor devices mounted on the printed wiring board 703 have any of functions of a controller, a central processing unit (CPU), a memory, a power supply circuit, a sound processing circuit, a transmission / reception circuit, and the like.

パネル701は、接続フィルム708を介して、プリント配線基板703に固定して接続される。上記のパネル701、ハウジング702、プリント配線基板703は、操作ボタン704やバッテリ705と共に、筐体700、706の内部に収納される。パネル701が含む画素領域709は、筐体700に設けられた開口窓から視認できるように配置されている。 The panel 701 is fixedly connected to the printed wiring board 703 via the connection film 708. The panel 701, the housing 702, and the printed wiring board 703 are housed in the housings 700 and 706 together with the operation buttons 704 and the battery 705. A pixel region 709 included in the panel 701 is arranged so as to be visible from an opening window provided in the housing 700.

上記の通り、本発明の半導体装置は、小型、薄型、軽量であることを特徴としており、上記特徴により、電子機器の筐体700、706内部の限られた空間を有効に利用することができる。 As described above, the semiconductor device of the present invention is characterized in that it is small, thin, and lightweight. With the above characteristics, the limited space inside the casings 700 and 706 of the electronic device can be used effectively. .

また、本発明の半導体装置は、外部からの電気的作用により変化する絶縁層(即ち、一対の電極間に挟まれた有機化合物を含む層)が一対の導電層間に挟まれた単純な構造の記憶素子を有するため、安価な半導体装置を用いた電子機器を提供することができる。また、本発明の半導体装置は高集積化が容易なため、大容量の記憶回路を有する半導体装置を用いた電子機器を提供することができる。 The semiconductor device of the present invention has a simple structure in which an insulating layer (that is, a layer containing an organic compound sandwiched between a pair of electrodes) that is changed by an external electric action is sandwiched between a pair of conductive layers. Since the memory element is included, an electronic device using an inexpensive semiconductor device can be provided. In addition, since the semiconductor device of the present invention can be easily integrated, an electronic device using the semiconductor device including a large-capacity memory circuit can be provided.

なお、筐体700、706は、携帯電話機の外観形状を一例として示したものであり、本実施の形態に係る電子機器は、その機能や用途に応じて様々な態様に変容しうる。 Note that the housings 700 and 706 are examples of the appearance of a mobile phone, and the electronic device according to this embodiment can be changed into various modes depending on functions and uses.

また、本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、または実施の形態4と自由に組み合わせることが可能である。 Further, this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, or Embodiment Mode 4.

(実施の形態6)
本発明により無線チップとして機能する半導体装置を形成することができる。無線チップの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図10(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図10(C)参照)、記録媒体(DVDソフトやビデオテープ等、図10(B)参照)、乗物類(自転車等、図10(D)参照)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札(図10(E)、図10(F)参照)等の物品に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ)及び携帯電話等を指す。
(Embodiment 6)
According to the present invention, a semiconductor device functioning as a wireless chip can be formed. Applications of wireless chips are wide-ranging. For example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates (driver's license, resident's card, etc., see FIG. 10A), packaging containers (wrapping paper, Bottle, etc., see FIG. 10C), recording medium (DVD software, video tape, etc., see FIG. 10B), vehicles (bicycle, etc., see FIG. 10D), personal items (bags, glasses, etc.) ), Foods, plants, animals, human bodies, clothing, daily necessities, electronic devices, etc. and goods such as luggage tags (see FIGS. 10E and 10F) for use. be able to. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions, television receivers, television receivers), mobile phones, and the like.

本発明の半導体装置910は、プリント基板に実装したり、表面に貼ったり、埋め込んだりして、物品に固定される。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりして、各物品に固定される。本発明の半導体装置910は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明の半導体装置910を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に本発明の半導体装置を設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。 The semiconductor device 910 of the present invention is fixed to an article by being mounted on a printed board, pasted on a surface, or embedded. For example, a book is embedded in paper, and a package made of an organic resin is embedded in the organic resin, and is fixed to each article. Since the semiconductor device 910 of the present invention realizes a small size, a thin shape, and a light weight, the design of the article itself is not impaired even after being fixed to the article. Further, by providing the semiconductor device 910 of the present invention to bills, coins, securities, bearer bonds, certificates, etc., an authentication function can be provided, and forgery can be prevented by utilizing this authentication function. Can do. In addition, by providing the semiconductor device of the present invention in packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., the efficiency of a system such as an inspection system can be improved.

また、本実施の形態は、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、または実施の形態5と自由に組み合わせることが可能である。 This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1, Embodiment Mode 2, Embodiment Mode 3, Embodiment Mode 4, or Embodiment Mode 5.

電圧印加前後での本発明の記憶素子の様子を示す断面図。Sectional drawing which shows the mode of the memory element of this invention before and behind voltage application. 気泡の発生の様子を示す断面図。Sectional drawing which shows the mode of bubble generation. 気泡の形成箇所のTEM写真を示す図。The figure which shows the TEM photograph of the formation location of a bubble. パッシブマトリクス型の記憶装置を示す図及び読み出し回路を示す図。10A and 10B illustrate a passive matrix memory device and a reading circuit. アクティブマトリクス型の記憶装置を示す図。FIG. 11 illustrates an active matrix memory device. アクティブマトリクス型の記憶装置を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an active matrix memory device. 電流電圧特性を説明する図、及び読み出し回路を示す図。4A and 4B illustrate a current-voltage characteristic and a diagram illustrating a reading circuit. 本発明の半導体装置の断面図。Sectional drawing of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の構成例及びそれを有する電子機器を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a semiconductor device of the present invention and an electronic device having the structural example. 本発明の半導体装置の使用形態について説明する図。4A and 4B each illustrate a usage pattern of a semiconductor device of the invention. 気泡の形成箇所の一部拡大図と、EDXのスペクトル測定を行う箇所を示すTEM写真図。FIG. 4 is a partially enlarged view of a bubble forming portion and a TEM photograph showing a portion where EDX spectrum measurement is performed. EDXのスペクトル測定の結果を示す図。The figure which shows the result of the spectrum measurement of EDX.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
11a 第1の導電層
11b 第1の導電層
12 隔壁
13a 有機化合物を含む層
13b 有機化合物を含む層
14 第2の導電層
15 短絡箇所
16 気泡
20 絶縁表面を有する基板
21a 第1の導電層
21b 第1の導電層
21c 第1の導電層
22 隔壁
23a 有機化合物を含む層
23b 有機化合物を含む層
23c 有機化合物を含む層
24a 第2の導電層
24b 第2の導電層
24c 第2の導電層
26 気泡
300 基板
301a 絶縁層
301b 絶縁層
306a 第1の導電層
306b 第1の導電層
307a 隔壁(絶縁層)
307b 隔壁(絶縁層)
307c 隔壁(絶縁層)
308 絶縁層
309 絶縁層
310a トランジスタ
310b トランジスタ
311 絶縁層
312 絶縁層
313 第2の導電層
314 絶縁層
315a 記憶素子
315b 記憶素子
316 絶縁層
320a トランジスタ
320b トランジスタ
330 トランジスタ部
340 トランジスタ部
341 導電層
342 導電層
343 導電層
416 記憶装置
421 メモリセル
422 メモリセルアレイ
423 インターフェース
424 ワード線駆動回路
424a ロウデコーダ
424b レベルシフタ
426 ビット線駆動回路
426a カラムデコーダ
426b 読み出し回路
426c セレクタ
446 抵抗素子
447 センスアンプ
500 絶縁表面を有する基板
501a 第1の下地絶縁層
501b 第2の下地絶縁層
502 第2の配線
502a ゲート電極層
502b ゲート電極層
504a 半導体層
504b 半導体層
505a 第1の配線
505b 第1の配線
506a 第1の導電層
506b 第1の導電層
507 隔壁(絶縁層)
508 ゲート絶縁層
509 第1の層間絶縁層
511 第2の層間絶縁層
512 有機化合物を含む層
513 第2の導電層
514 保護層
516 記憶装置
521 メモリセル
522 メモリセルアレイ
523 インターフェース
524 ワード線駆動回路
524a ロウデコーダ
524b レベルシフタ
526 ビット線駆動回路
526a カラムデコーダ
526b 読み出し回路
526c セレクタ
540 トランジスタ
540a トランジスタ
540b トランジスタ
541 記憶素子
541a 記憶素子
541b 記憶素子
546 トランジスタ
547 センスアンプ
551 電流電圧特性
552 記憶素子部電流電圧特性
553 電流電圧特性
554 交点
555 交点
611 電源回路
612 クロック発生回路
613 データ復調/変調回路
614 制御回路
615 インターフェイス回路
616 記憶回路
617 データバス
618 アンテナ(アンテナコイル)
619 リーダライタ
620 半導体装置
621 センサ
622 センサ回路
700 筐体
701 パネル
702 ハウジング
703 プリント配線基板
704 操作ボタン
705 バッテリ
706 筐体
708 接続フィルム
709 画素領域
910 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11a 1st conductive layer 11b 1st conductive layer 12 Partition 13a Layer 13b containing an organic compound 14b Layer containing an organic compound 14 Second conductive layer 15 Short-circuit place 16 Bubble 20 Substrate 21a having an insulating surface First conductive Layer 21b first conductive layer 21c first conductive layer 22 partition wall 23a layer 23b containing organic compound layer 23b layer containing organic compound layer 24a layer containing organic compound second conductive layer 24b second conductive layer 24c second conductive layer Layer 26 Bubble 300 Substrate 301a Insulating layer 301b Insulating layer 306a First conductive layer 306b First conductive layer 307a Partition (insulating layer)
307b Partition wall (insulating layer)
307c Partition wall (insulating layer)
308 Insulating layer 309 Insulating layer 310a Transistor 310b Transistor 311 Insulating layer 312 Insulating layer 313 Second conductive layer 314 Insulating layer 315a Memory element 315b Memory element 316 Insulating layer 320a Transistor 320b Transistor 330 Transistor part 340 Transistor part 341 Conductive layer 342 Conductive layer 343 Conductive layer 416 Memory device 421 Memory cell 422 Memory cell array 423 Interface 424 Word line driver circuit 424a Row decoder 424b Level shifter 426 Bit line driver circuit 426a Column decoder 426b Read circuit 426c Selector 446 Resistance element 447 Sense amplifier 500 Substrate 501a having an insulating surface First base insulating layer 501b Second base insulating layer 502 Second wiring 502a Gate electrode layer 502 The gate electrode layer 504a semiconductor layer 504b semiconductor layer 505a first wiring 505b first wiring 506a first conductive layer 506b first conductive layer 507 partition wall (insulating layer)
508 Gate insulating layer 509 First interlayer insulating layer 511 Second interlayer insulating layer 512 Layer containing organic compound 513 Second conductive layer 514 Protective layer 516 Memory device 521 Memory cell 522 Memory cell array 523 Interface 524 Word line driver circuit 524a Row decoder 524b Level shifter 526 Bit line drive circuit 526a Column decoder 526b Read circuit 526c Selector 540 Transistor 540a Transistor 540b Transistor 541 Memory element 541a Memory element 541b Memory element 546 Transistor 547 Sense amplifier 551 Current voltage characteristic 552 Memory element part current voltage characteristic 553 Current Voltage characteristics 554 Intersection 555 Intersection 611 Power supply circuit 612 Clock generation circuit 613 Data demodulation / modulation circuit 614 Control circuit 615 IN Over interface circuit 616 memory circuit 617 data bus 618 antenna (antenna coil)
619 Reader / writer 620 Semiconductor device 621 Sensor 622 Sensor circuit 700 Case 701 Panel 702 Housing 703 Printed wiring board 704 Operation button 705 Battery 706 Case 708 Connection film 709 Pixel region 910 Semiconductor device

Claims (14)

記憶素子を複数備え、
前記記憶素子は、第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層構造からなり、
前記記憶素子は、気泡発生領域を有することを特徴とする半導体装置。
A plurality of storage elements,
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer,
The semiconductor device, wherein the memory element has a bubble generation region.
記憶素子を複数備え、
前記記憶素子は、第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層構造からなり、
前記記憶素子は、気泡発生領域を有し、前記気泡発生領域は、少なくとも第1の導電層の一部を含むことを特徴とする半導体装置。
A plurality of storage elements,
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer,
The memory element has a bubble generation region, and the bubble generation region includes at least part of the first conductive layer.
記憶素子を複数備え、
前記記憶素子は、第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層構造からなり、
前記記憶素子は、気泡発生領域を有し、前記気泡発生領域は、少なくとも前記有機化合物を含む層の一部を含むことを特徴とする半導体装置。
A plurality of storage elements,
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer,
The memory element has a bubble generation region, and the bubble generation region includes at least part of a layer including the organic compound.
記憶素子を複数備え、
前記記憶素子は、第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層構造からなり、
前記記憶素子は、気泡発生領域を有し、前記気泡発生領域は、少なくとも第2の導電層の一部を含むことを特徴とする半導体装置。
A plurality of storage elements,
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer,
The memory device has a bubble generation region, and the bubble generation region includes at least part of the second conductive layer.
請求項1乃至4のいずれか一において、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に電圧を印加して前記気泡発生領域から前記第1の導電層と前記第2の導電層とに気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層とを短絡させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することを特徴とする半導体装置。 5. The method according to claim 1, wherein a voltage is applied between the first conductive layer and the second conductive layer, and the first conductive layer and the second conductive layer are formed from the bubble generation region. Forming a bubble in a layer, and writing to the memory element is facilitated by short-circuiting the first conductive layer and the second conductive layer by pressure based on the generation of the bubble apparatus. 請求項1乃至4のいずれか一において、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に発生する熱によって前記気泡発生領域から前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に気泡を発生させ、気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間隔を部分的に変位させて記憶素子にデータの書き込みを行うことを助長することを特徴とする半導体装置。 5. The first conductive layer and the second conductive layer according to claim 1, wherein the first conductive layer and the second conductive layer are formed from the bubble generation region by heat generated between the first conductive layer and the second conductive layer. And writing data to the memory element by partially displacing the gap between the first conductive layer and the second conductive layer by a pressure based on the generation of the bubble. A semiconductor device characterized by being promoted. 請求項1乃至6のいずれか一において、前記有機化合物を含む層は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下である有機化合物を含むことを特徴とする半導体装置。 7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the layer including an organic compound includes an organic compound having a glass transition temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. 請求項1乃至7のいずれか一において、前記半導体装置は、さらに第1の方向に延びた複数のビット線と前記第1の方向と垂直な第2の方向に延びた複数のワード線とを有し、
前記第1の導電層は、前記ビット線と電気的に接続し、前記第2の導電層は、前記ワード線と電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a plurality of bit lines extending in a first direction and a plurality of word lines extending in a second direction perpendicular to the first direction. Have
The semiconductor device, wherein the first conductive layer is electrically connected to the bit line, and the second conductive layer is electrically connected to the word line.
第1の方向に延びた複数のビット線と、前記第1の方向と垂直な第2の方向に延びた複数のワード線と、記憶素子とを有し、
前記記憶素子は、前記ビット線を構成する第1の導電層と、有機化合物を含む層と、前記ワード線を構成する第2の導電層との積層構造からなり、
前記有機化合物を含む層は、ガラス転移温度が50℃以上200℃以下である有機化合物を含むことを特徴とする半導体装置。
A plurality of bit lines extending in a first direction; a plurality of word lines extending in a second direction perpendicular to the first direction; and a storage element;
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer constituting the bit line, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer constituting the word line,
The layer containing an organic compound contains an organic compound having a glass transition temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
第1の方向に延びた複数のビット線と、前記第1の方向と垂直な第2の方向に延びた複数のワード線と、記憶素子とを有し、
前記記憶素子は、前記ビット線を構成する第1の導電層と、有機化合物を含む層と、前記ワード線を構成する第2の導電層との積層構造からなり、
前記記憶素子は、第1の導電層と第2の導電層との間に少なくとも一つの気泡を有することを特徴とする半導体装置。
A plurality of bit lines extending in a first direction; a plurality of word lines extending in a second direction perpendicular to the first direction; and a storage element;
The memory element has a stacked structure of a first conductive layer constituting the bit line, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer constituting the word line,
The memory device has at least one bubble between a first conductive layer and a second conductive layer.
請求項10において、前記気泡は、前記第1の導電層の一部と前記第2の導電層の一部と重なっており、
前記第1の導電層の一部と前記第2の導電層の一部との間隔は、他の部分より大きいことを特徴とする半導体装置。
In Claim 10, the bubble is overlapped with a part of the first conductive layer and a part of the second conductive layer,
The semiconductor device is characterized in that a distance between a part of the first conductive layer and a part of the second conductive layer is larger than other parts.
第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層を有する記憶素子に電圧を印加し、
前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に気泡を発生させ、
気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層とを短絡させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
A voltage is applied to a memory element having a stack of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer,
Generating bubbles between the first conductive layer and the second conductive layer;
A driving method of a semiconductor device, wherein writing of a memory element is facilitated by short-circuiting the first conductive layer and the second conductive layer by pressure based on generation of bubbles.
第1の導電層と、有機化合物を含む層と、第2の導電層との積層を有する記憶素子に電圧を印加し、記憶素子に熱を発生させ、
記憶素子に発生する熱によって前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に気泡を発生させ、
気泡の発生に基づく圧力によって、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間隔を変位させて記憶素子の書き込みを行うことを助長することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
A voltage is applied to a memory element having a stack of a first conductive layer, a layer containing an organic compound, and a second conductive layer, heat is generated in the memory element,
Bubbles are generated between the first conductive layer and the second conductive layer by heat generated in the memory element;
A driving method of a semiconductor device, characterized in that writing to a memory element is facilitated by displacing a distance between the first conductive layer and the second conductive layer by pressure based on generation of bubbles.
請求項12または請求項13において、前記有機化合物を含む層は、ガラス転移温度が50℃〜200℃である有機化合物を含むことを特徴とする半導体装置の駆動方法。 14. The method for driving a semiconductor device according to claim 12, wherein the layer including an organic compound includes an organic compound having a glass transition temperature of 50 ° C. to 200 ° C.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009141144A (en) * 2007-12-06 2009-06-25 Sharp Corp Semiconductor memory device, and methods of manufacturing and driving the same
JP2010028105A (en) * 2008-06-20 2010-02-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Memory element, and method for manufacturing memory element

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251518A (en) * 1998-03-02 1999-09-17 Seiko Epson Corp Three-dimensional device
US6288437B1 (en) * 1999-02-26 2001-09-11 Micron Technology, Inc. Antifuse structures methods and applications
JP2003273322A (en) * 2002-03-01 2003-09-26 Hewlett Packard Co <Hp> Flexible hybrid memory element
JP2004304180A (en) * 2003-03-19 2004-10-28 Dainippon Printing Co Ltd Organic bistable element, organic bistable memory using it, and their driving methods
US20050006640A1 (en) * 2003-06-26 2005-01-13 Jackson Warren B. Polymer-based memory element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251518A (en) * 1998-03-02 1999-09-17 Seiko Epson Corp Three-dimensional device
US6288437B1 (en) * 1999-02-26 2001-09-11 Micron Technology, Inc. Antifuse structures methods and applications
JP2003273322A (en) * 2002-03-01 2003-09-26 Hewlett Packard Co <Hp> Flexible hybrid memory element
JP2004304180A (en) * 2003-03-19 2004-10-28 Dainippon Printing Co Ltd Organic bistable element, organic bistable memory using it, and their driving methods
US20050006640A1 (en) * 2003-06-26 2005-01-13 Jackson Warren B. Polymer-based memory element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009141144A (en) * 2007-12-06 2009-06-25 Sharp Corp Semiconductor memory device, and methods of manufacturing and driving the same
JP2010028105A (en) * 2008-06-20 2010-02-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Memory element, and method for manufacturing memory element

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