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CN100468740C - 半导体器件及其驱动方法 - Google Patents

半导体器件及其驱动方法 Download PDF

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CN100468740C CN200580010159.0A CN200580010159A CN100468740C CN 100468740 C CN100468740 C CN 100468740C CN 200580010159 A CN200580010159 A CN 200580010159A CN 100468740 C CN100468740 C CN 100468740C
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Abstract

本发明提供包含简单结构的存储器以提供便宜半导体器件的半导体器件及其驱动方法。本方明的半导体器件包括包含具有多个存储单元的存储单元阵列的相变存储器，控制该相变存储器的控制电路，和天线。该存储单元阵列包含多个在第一方向上延伸的位线和在垂直第一方向的第二方向上延伸的字线。多个存储单元中的每一个包含提供在位线和字线之间的相变层。在具有前述结构的半导体器件中，形成位线的传导层和形成字线的传导层中的一个或者两个透光。

Description

半导体器件及其驱动方法
技术领域
本发明涉及能传输和接收数据的半导体器件及其驱动方法。
背景技术
近年来，开发了使用电磁波不接触地传输和接收数据的半导体器件。将这种半导体器件称作RF(无线频率)标签，无线标签，电子标签，转发器等等。当前实际使用的大部分半导体器件具有每一个使用半导体衬底(也称之为IC(集成电路)芯片)的电路和天线。该IC芯片包含存储器和控制电路。
发明内容
虽然将可以不接触传输和接收数据的半导体器件用于一些铁路道口和电子货币卡，但是主要任务是为进一步普及提供便宜的半导体器件。考虑前述，本发明提供包含简单结构的存储器以提供便宜半导体器件的半导体器件及其驱动方法。
本发明的半导体器件包括包含具有多个存储单元的存储单元阵列的相变存储器，控制该相变存储器的控制电路，和天线。该存储单元阵列包括多个在第一方向上延伸的位线和在垂直该第一方向的第二方向上延伸的字线。多个存储单元中的每一个包括提供在该位线和该字线之间的相变层。在具有前述结构的半导体器件中，形成该位线的传导层(conductive layer)和形成该字线的传导层中的一个或者两个透光。
该相变层包含在晶态和非晶态之间可逆转化的材料。例如，该材料包含从锗(Ge)，碲(Te)，锑(Sb)，硫(S)，碲氧化物(TeOx)，锡(Sn)，金(Au)，镓(Ga)，硒(Se)，铟(In)，铊(Tl)，钴(Co)，和银(Ag)中选择的一种或者多种元素。
该相变层包含在第一晶态和第二晶态之间可逆转化的材料。例如，该材料包含从银(Ag)，锌(Zn)，铜(Cu)，铝(Al)，镍(Ni)，铟(In)，锑(Sb)，硒(Se)和碲(Te)中选择的一个或者多个元素。
该相变层包含仅从非晶态变到晶态的材料。例如，该材料包含从碲(Te)，碲氧化物(TeOx)，钯(Pd)，锑(Sb)，硒(Se)，和铋(Bi)中选择的一种或者多种元素。
本发明的半导体器件包括从DRAM(动态随机存取存储器)，SRAM(静态随机存取存储器)，FeRAM(铁电随机存取存储器)，掩膜ROM(只读存储器)，PROM(可编程只读存储器)，EPROM(电可编程只读存储器)，EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)，和闪存中选择的一种或多种存储器。
本发明的半导体器件包括从电源电路，时钟产生电路，数据解调/调制电路，和接口电路中选择的一种或多种电路。
在具有前述结构的半导体器件中，在玻璃衬底上提供该相变存储器和控制电路。而且，在柔性衬底上提供该相变存储器和控制电路。该控制电路包括薄膜晶体管。
具有前述结构的半导体器件的驱动方法是通过在该位线和字线之间施加电压改变该相变层的相位而写入数据，并且通过在该位线和字线之间施加电压读出该相变层的相态而读出数据。
可选地，通过辐射光透过该第一传导层或者该第二传导层来改变该相变层的相位而写入数据，同时通过在该位线和字线之间施加电压读出该相变层的相态而读出数据。
根据具有前述结构的本发明，通过提供包含简单结构的相变存储器的半导体器件，可提供便宜的半导体器件及其驱动方法。
虽然通过实施例模式以及参考附图的实施例全面地描述本发明，但是可理解到各种变化或修改对本领域技术人员都是显而易见的。因此，除非这种变化或者修改脱离了本发明的范围，否则它们都应解释为包含其中。注意到省略通过相同附图标记表示的实施例模式中的相同部分及其详细描述。
本发明的半导体器件20具有不接触地传递数据的功能以及包含电源电路11，时钟产生电路12，数据解调/调制电路13，用于控制其它电路的控制电路14，接口电路15，存储器16，数据总线17，和天线(天线线圈)18(参见图1A)。该电源电路11基于从天线18输入的AC电信号产生各种功率以供给该半导体器件中的每一个电路。该时钟产生电路12基于从天线18输入的AC电信号产生各种时钟信号以供给该半导体器件中的每一个电路。该数据解调/调制电路13具有解调/调制数据以与读出器/写入器19通信。该控制电路14具有控制相变存储器16的功能。天线18具有发送和接收电磁波的功能。具体地，天线18将电磁波转换为AC电信号。同样，通过数据解调/调制电路13天线增加负载调制。读出器/写入器19控制与半导体器件的通信和控制及其数据相关的处理。注意到该半导体器件并不限于前述结构而可以另外具有别的单元如电源电压的限制器电路以及解码硬件。
存储器16包括相变存储器。该相位存储器16可仅包括相变存储器和具有其它结构的存储器。该相变存储器利用记录薄膜的相变。通过光(光学作用)或者电作用产生该记录薄膜的相变。
所提供与相变存储器不同的具有其它结构的存储器是，例如，DRAM、SRAM、FeRAM、掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM、和闪存中一种或多种。
接着，描述该相变存储器的结构(参见图1B)。该相变存储器包括其中以矩阵方式提供存储单元21的存储单元阵列22，解码器23和24，选择器25，和读/写电路26。
该存储单元21包括形成位线Bx(1＝x＝m)的第一传导层，形成字线Wy(1＝y＝n)的第二传导层，和相变层。在该第一传导层和第二传导层之间提供该相变层。在图1B中，用代表电阻的电路符号来表示第一传导层，第二传导层和相变层的堆叠。
接着，描述该存储单元阵列22的顶部结构和截面结构(参见图2A和2B)。该存储单元阵列22包括在第一方向上延伸的传导层27，在垂直该第一方向的第二方向上延伸的第二传导层28，和相变层29。该第一传导层27和第二传导层28形成为互相交叉的条纹。在相邻的相变层29之间提供绝缘层33。提供用作保护层的绝缘层34以与第二传导层28接触。
衬底30由玻璃衬底，柔性衬底、石英衬底、硅衬底、金属衬底、不锈衬底、及类似物形成。该柔性衬底是可柔软地弯曲的衬底，比如由聚碳酸酯、多芳基化合物、和聚醚砜形成的塑料衬底。使用公知的传导材料比如铝(Al)、铜(Cu)、和银(Ag)形成该第一传导层27和第二传导层28。
在光学地写入数据的情况下，该第一传导层27和第二传导层28的一个或者两个透光。透光的传导层由透明的传导材料比如铟锡氧化物(ITO)形成或者当使用不透明的传导材料时由足够薄以透光而形成。
该相变层29由在晶态和非晶态之间可逆转化的材料形成。可选地，该相变层29由在第一晶态和第二晶态之间可逆转化的材料形成。否则，该相变层29由仅从非晶态变到晶态的材料形成。当使用可逆材料时，数据可以读和写。当使用不可逆材料时，数据只能读。按照这种方式，根据该相变存储器的应用材料的种类可用作只读存储器或者读/写存储器。因此，根据该半导体器的应用恰当选择用于该相变层29的材料。
在晶态和非晶态之间可逆转化的材料是包含选自锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、硫(S)、碲氧化物(TeOx)、锡(Sn)、金(Au)、镓(Ga)、硒(Se)、铟(In)、铊(Tl)、钴(Co)、和银(Ag)中的多个元素的材料、它是基于，比如Ge-Te-Sb-S、Te-TeO2-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Te-Sn、Sn-Se-Te、Sb-Se-Te、Sb-Se、Ga-Se-Te、Ga-Se-Te-Ge、In-Se、In-Se-Tl-Co、Ge-Sb-Te、In-Se-Te、和Ag-In-Sb-Te的材料。
在以上描述的材料中，例如Ge-Te-Sb-S表示包含四种元素:锗(Ge)、碲(Te)，锑(Sb)、以及硫(S)的材料，并且不具体限定这四种材料的成分比。同样，Ge-Te-Sb-S有时也指Ge-Te-Sb-S-基的材料或者锗-碲-锑-硫-基的材料。
在第一晶态和第二晶态之间可逆转化的材料是包含选自银(Ag)、锌(Zn)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铟(In)、锑(Sb)、硒(Se)、和碲(Te)中的多个元素的材料，例如，Ag-Zn、Cu-Al-Ni、In-Sb、In-Sb-Se、和In-Sb-Te。在这种材料的情况下，相位在两种不同晶态之间变化。
仅从非晶态变到晶态的材料是包含选自碲(Te)、碲氧化物(TeOx)、钯(Pd)、锑(Sb)、硒(Se)、和铋(Bi)中的多个元素的材料，具体地是包含选自碲(Te)、碲氧化物(TeOx)、钯(Pd)、锑硒(SbxSey)、和铋碲(BixTey)中的多个元素的材料。例如，可使用Te-TeO2、Te-TeO2-Pd、Sb2Se3/Bi2Te3。
在上述材料中，Sb2Se3/Bi2Te3表示包含Sb2Se3的层和包含Bi2Te3的层的堆叠。
作为与以上所提到的不同结构，在该第一传导层27和相变层29之间提供整流元件(参见图2D)。该整流元件表示其栅电极和漏电极连接到一起的晶体管，或者二极管。此处，提供包括半导体层44和45的PN结二极管。半导体层44和45之一是N-型半导体，同时另一个是P-型半导体。按照这种方式，通过提供整流二极管，电流仅向一个方向流动，由此减少了误差并改进读裕度。当提供二极管时，与PN结二极管相同也可使用具有其它结构的二极管如PIN结二极管和雪崩二极管。
如上所述，该相变存储器具有在一对传导层之间提供相变层的简单结构。因此，其成形步骤简单，并能提供便宜的半导体器件。同样，该相变存储器是非易失性存储器，于是不需要包含用于保存数据的电池并可提供紧凑的，较薄的以及轻质量的半导体器件。而且，通过将不可逆材料用于该相变层29，因此不可以重新编程数据。相应地，可以防止伪造并提供确保安全性的半导体器件。
接着，描述将数据写入该相变存储器的操作。通过光学地或者电学地执行数据写入。首先，描述电学数据写入(参见图1B)。在此情况下，解码器23，24和选择器25选择一个存储器单元21，然后使用读/写电路26将数据写入该存储单元21。具体地，在第一传导层27和第二传导层28之间施加电压以改变相变层29的相位，由此写入数据。
接着，描述光学数据写入(参见图2B和2C)。在此情况下，从透光的传导层(此处是第二传导层28)一侧使用激光照射装置32用激光照射该相变层29。受到激光照射，该相变层29结晶地改变其相位。按照这种方式，利用激光照射通过使用该相变层29的相变写数据。
例如当写数据“1”时，用激光照射该相变层29以加热到结晶温度或更高，然后缓慢冷却至结晶。另一方面，当写数据“0”时，用激光照射该相变层29以加热到熔点或者更高以熔融，然后快速淬火以获得非晶态。
通过取决于存储单元21的μm量级直径的激光照射获得该相变层29的相变。例如，当直径为1μm的激光束以10m/sec的速度穿过时，用激光照射包括在一个存储单元21中的相变层100纳秒。为在短至100纳秒的时间内改变相位，优选地将激光功率设定为10mW并优选将功率密度设定为10kW/mm2。
对所有存储单元21或者选择地执相变层29的激光照射。例如，在刚刚形成的该相变层29处于非晶态的情况下，由于没有受到激光照射而保持非晶态一旦受到激光照射其变为晶态(参见图2C)。也就是说，数据也可通过选择性激光照射写入。按照这种方式，当选择性照射激光时，优选使用脉冲振荡激光辐射装置。
如上所述，根据通过激光照射写数据的本发明的结构，可容易地大量制造半导体器件。因此，可提供廉价的半导体器件。
接着，描述该相变存储器的读数据操作(参见图1B和9)。此处，该读/写电路26包括电阻器46和读出放大器47。然而，该读/写电路26的结构并不限于前述的一个而可具有任意结构。
通过在第一传导层27和第二传导层29之间施加电压读出该相变存储器的相位状态来执行数据读取。具体地，在非晶态该相变层29的电阻值Ra和在晶态该相变层29的电阻值Rb满足Ra>Rb。通过电读取电阻值之间的这种差值，读取数据。例如，当读取设置在包含于存储单元阵列22中的多个存储单元21之间的第y行第x列中的存储单元21的数据时，解码器23，24和选择器25选择第x列的位线Bx和第y行的字线Wy。
然后，串联包括在存储单元21中的相变层和电阻器46。按照这种方式，当电压施加到串联的该两个电阻的两端时，节点a的电势成为由根据相变层29的电阻值Ra和Rb的电阻之比获得的电势。将节点a的电势提供给读出放大器47，然后其决定包含“0”和“1”中哪个数据。在此之后，输出由读出放大器47确定的包含数据“0”或者“1”的信号。
根据前述方法，通过利用电阻器比和电阻器之间的差的电压值读出该相变层的相位状态。然而，也可通过使用该相变层29处于非晶态的电流值Ia和该相变层处于晶态的电流值Ib满足Ia>Ib来比较电流值。
附图说明
图1A和1B是表示本发明的半导体器件及其驱动方法的图。
图2A到2D是表示本发明的半导体器件及其驱动方法的图。
图3A和3B是表示本发明的半导体器件的图。
图4A到4D是表示制造本发明的半导体器件步骤的实例图。
图5A和5D是表示本发明的半导体器件的图。
图6A到6C是表示本发明的半导体器件的图。
图7A到7H是表示本发明的半导体器件的应用的图。
图8A和8B是表示本发明的半导体器件的应用的图。
图9是表示本发明的半导体器件及其驱动方法的图。
图10A和10B是表示本发明的半导体器件的图。
具体实施方式
[实施例1]
光学地或电学地执行包含在本发明半导体器件20中的相变存储器的数据写入。当光学地写数据时，多个半导体器件20形成于柔性衬底31上并通过激光照射装置32用激光照射，由此可以容易地连续写数据。而且，通过使用这种制造工艺，可容易地大量生产半导体器件20(参见图3A)。因此，提供廉价的半导体器件20。
当加热到熔融温度或者更高而熔化时该相变存储器的相变层成为第一状态(例如，非晶态)，以及当加热到结晶温度或者更高时该相变存储器的相变层成为第二状态(例如，晶态)。也就是说，通过使用不同加热温度的热处理执行数据写。因此，也可使用不同加热温度的制造工艺。例如，滚轴51包含其中形成多个半导体器件的柔性衬底31(参见图3B)。然后，通过加热装置52使用不同温度的热处理将数据写入该半导体器件。通过控制装置53控制该加热装置52。
[实施例2]
根据本发明的半导体器件，数据可以不接触地进行读写。主要的数据传输方法是对置提供一对线圈并且数据通过相互感应通信的电磁耦合方法，以及数据通过感应电磁场通信的电磁感应方法，以及数据通过电波通信的电波方法，可采用这些方法中的任意一个。在两种方式中提供用于传输数据的天线18。一种式是在其上形成多个元件(element)的衬底36之上提供天线18(参见图4A和4C)以及另一种提供天线18的方式是连接到在其上形成多个元件的衬底36的终端部分37(参见图4B和4D)。此处，将在衬底36之上提供的多个元件称为元件组(element group)35。
在先前结构的情况下(图4A和4C)，在衬底36上提供该元件组35和用作天线18的传导层。在所示结构中，在与第二传导层28相同的层中提供用作天线18的传导层。然而，本发明并不限于前述结构并且天线18可提供在与第一传导层27相同的层中。可选地，提供绝缘膜以覆盖元件组35并且可在该绝缘膜上提供该天线18。
在后一结构情况下(图4B和4D)，在衬底36上提供元件组35和终端部分37。在所示结构中，将在与第二传导层28相同的层中提供的传导层用作终端部分37。然后，附着其上提供天线18的衬底38以便连接到终端部分37。在衬底36和衬底38之间提供传导颗粒39和树脂40。
注意到将包含传导颗粒39和树脂40的材料称为各向异性传导材料。
可通过在较大衬底上形成多个元件组35然后将其分开来提供便宜的元件组35。此时使用的衬底是玻璃衬底、柔性衬底及类似物。
可在多个层上提供包括在元件组35中的多个晶体管。也就是说，它们可分别形成在多个层之上。当在多个层上形成元件组35时，使用层间绝缘膜。优选地，该层间绝缘膜由树脂材料，如环氧树脂和丙烯树脂，树脂材料如光传输聚酰亚胺树脂树脂，共聚硅氧烷聚合体形成的复合材料及类似物，含有水均聚物和水共聚物的材料，以及无机材料形成。
对于硅氧烷复合材料，该材料包括硅骨架和氧粘结剂和至少氢作为取代基，或者包含氟化物、烷基群、和芳烃中至少一个的作为取代基的材料。
对于该层间绝缘膜，优选将具有低介电常数的材料用作减小在层之间产生的寄生电容。该寄生电容减小，即可实现高速操作也可获得低功耗。
包括在元件组35中的多个晶体管具有由非晶半导体，微晶半导体，多晶半导体，有机半导体和类似物中的任何一个形成的有源层，然而，优选使用由金属元素如催化剂结晶的有源层和为获得具有有利特性的晶体管由激光照射结晶的半导体。进一步，优选使用由通过利用SiH4/F2气体或者SiH4/H2气体(氩气)的等离子体CVD形成的半导体层作为有源层以及激光照射的半导体层。
包括在元件组35中的多个晶体管由在温度为200到600℃(优选地是350到500℃)结晶的结晶半导体层(低温多晶硅层)和在温度为600℃或者更高下结晶的结晶半导体层(高温多晶硅层)形成。当在衬底上形成高温多晶硅层时，由于玻璃衬底对热敏感所以优选使用石英衬底。
优选以浓度1×1019到1×1022原子/cm3(优选地浓度为1×1019到5×1020原子/cm3)将氢或卤素杂质元素添加到包括在元件组35中的晶体管的有源层(特别在沟道形成区)中。然后，可获得具有很少缺陷并且几乎不产生破裂的有源层。
优选提供阻止如碱性金属的污染物的阻挡膜以便包裹包括在元件组35中的晶体管或元件组35本身。然后，可提供没有受到污染其可靠性得到改进的元件组35。对于该阻挡膜，可使用氮化硅膜，氮氧化硅膜，氧氮化硅膜或者类似物。
优选地包括在元件组35中的晶体管的有源层的厚度是20到200nm，更为优选为40到170nm，以及甚至更优选为45到55nm和145到155nm，并且最优选为50到150nm。然后，可提供即使当其弯曲时也几乎不产生破裂的元件组35。
优选地形成晶体，该晶体形成包括在元件组35中的晶体管的有源层以包含与载流流动方向(沟道长度方向)平行延伸的晶界。优选使用连续振荡激光(简称为CWLC)或者以10MHz或者更高，或优选地60到100MHz频率工作的脉冲激光形成这种有源层。
优选地包括在元件组35中的晶体管具有0.35V/decade(优选地0.09到0.25V/decade)的S-值(亚阈值)，以及10cm2/Vs或更大的迁移率。这种特性可通过使用连续振荡激光或者以10MHz或者更高频率的脉冲激光形成有源层来获得这种特性。
该元件组35具有由环形振荡器测量得到的1MHz(优选地10MHz或者更高)或者更高的特性(在3到5V)。可选地，每个栅的频率特性优选100kHz或者更高，并优选1MHz或更高(在3到5V)。
也就是说，该元件组35在该环形振荡器的栅的每级具有1μs或者更少(优选100纳秒或更小)的延迟时间(在3到5V)。
优选地该天线18由使用含有金、银、铜和类似物的纳米颗粒的传导胶糊的微滴释放(droplet discharging)方法形成。该微滴释放方法是通过释放微滴形成图案的方法比如喷墨方法和散发方法的通用术语。该微滴释放方法在很多方面具有优势以便可有效地使用材料。
实际上可使用其上形成元件组35的衬底42，但是在衬底42上的元件组35可剥离(参见图5A)并附着到柔性衬底43(参见图5B)。
从衬底42剥离元件组35通过方法(1):在高热阻衬底42和元件组35之间提供金属氧化物薄膜；并通过晶化减弱该金属氧化物薄膜，方法(2):在高热阻衬底42和元件组35之间提供含有氢的非晶硅薄膜，并通过激光照射或蚀刻除去该非晶硅薄膜，或者方法(3):机械地或者通过使用溶液或如ClF3的气体蚀刻去除其上形成元件组35的高热阻衬底42。使用工业粘合剂如环氧树脂粘合剂和使用树脂添加剂的粘合剂将剥离的元件组35附着到柔性衬底43。
同样，通过在衬底42和元件组35之间预先提供剥离层并使用蚀刻剂去处剥离层，或者使用蚀刻剂部分地去除该剥离层然后物理地剥离该元件组35和衬底42，可从衬底42剥离该元件组35。注意到物理地剥离表示着通过外部应力剥离。该外部应力对应于从喷嘴吹出的风压力，超声波，或者类似物。
如上所述，通过将元件组35附着到衬底43，可提供薄的、轻质的、以及当掉下来时不容易破裂的半导体器件。同时，该柔性衬底43具有柔性，因此，它可附着于弯曲的或奇形怪状的表面之上，这实现了多种应用。例如，作为本发明半导体器件20的一种模式的无线标签可紧密地附着到弯曲表面如药瓶(参见图5C和5D)。而且，通过重复利用该衬底42，可提供廉价的半导体器件。结合在前实施例模式和实施例可自由地实现本实施例。
[实施例3]
在此实施例中，对使用剥离工艺形成柔性无线标签的情况进行描述(参见图6A)。无线标签包括柔性保护层2301，包括天线2304的柔性保护层2303，以及由剥离工艺形成的元件组2302。在保护层2303之上形成的天线2304电连接到元件组2302。在所示结构中，仅在保护层2303之上形成天线2304，然而，本发明并不限于此结构以及也可在保护层2301之上形成天线2304。要注意到优选在元件组2302和保护层2301和2303之间形成氮化硅薄膜形成的阻挡膜。然后，可提供不会污染元件组2302而其可靠性得到改进的无线标签。
优选地天线2304由银、铜、或者由其电镀的金属形成。使用各向异性传导膜通过执行UV处理或者超声波处理连接元件组2302和天线2304，然而，本发明并不限于此方法而可使用各种方法。
优选地将元件组2302夹在保护层2301和2303之间形成以便厚度为5μm或更少，或者优选厚度为0.1到3μm(其剖面结构见图6B)。当堆叠保护层2301和2303的厚度为d时，保护层2301和2303中的每一个的厚度优选地是(d/2)±30μm，并且更优选地(d/2)±10μm。优选地保护层2301和2303中的每一个的厚度是10μm到200μm。而且，元件组2302可具有5mm平方(25mm2)或者更小的面积，并且优选地0.3到4mm平方(0.09mm2到16mm2)。
因为保护层2301和2303每一个都由有机树脂材料形成，它们具有高度抗弯曲性。自身通过剥离工艺形成的元件组2302相比于单个结晶半导体对于弯曲也具有高度抗弯曲性。元件组2302和保护层2301和2303可彼此紧密附着而没有任何空间，因此完整的无线标签自身也具有高度抗弯曲性。被这种保护层2301和2303所围绕的元件组2302可设置在别的物体之上或之内或者也可植入纸内。
现在描述通过将剥离工艺形成的元件组附着到弯曲衬底的情况(参见图6C)。在附图中，显示了通过剥离工艺形成的选自元件组的一个晶体管。该晶体管在电流方向线性形成。换句话说，设置该晶体管以便电流方向和衬底弧形方向成为彼此垂直。即，线性形成漏电极2305，栅电极2307，源电极2306。然后，垂直设置电流方向和衬底弧形方向。对这样的设置，当衬底弧形弯曲时施加的应力不会影响太大并可抑制包含在元件组中的晶体管的特性变化。
为防止有源元件如晶体管由于该应力而破裂，优选地将有源元件的有源区形成为占据整个衬底面积的5到50％(优选地5到30％)。在没有提供有源元件如TFT的区域中，主要提供基底绝缘薄膜材料，层间绝缘薄膜材料和布线材料。优选地除了有源区如晶体管以外的区域为整个衬底面积的60％或更多。因此，可提供容易弯曲的高度集成的半导体器件。可结合在前的实施例模式和实施例自由实现本实施例。
[实施例4]
本发明的半导体器件的应用范围是广阔的。例如，作为本发明的半导体器件20的一个模式的无线标签可用于票据、硬币、证券、证书、债券、包装箱、书、存储介质、个人物品、车辆、杂货、衣物、保健品、日用品、医药、电子设备和类似物。
票据和硬币是在市场中流通的钱，包括可在专门领域中如同钱一样使用的东西(现金优惠券)，纪念币和类似物。证券包括支票，证书，期票和类似物(参见图7A)。该证书包括驾驶证，居住卡和类似物(参见图7B)。债券包括邮票，各种礼券和类似物(参见图7C)。包装箱包括包装午饭的包装纸，塑料盒和类似物(参见图7D)。书包括杂志，字典和类似物(参见图7E)。存储介质对应于DVD软件，录像带和类似物(参见图7F)。运载工具对应于有轮车辆如自行车，船舶和类似物(参见图7G)。个人财物对应于包、眼镜、和类似物(参见图7H)。杂货对应于食物、蔬菜、和类似物。衣物对应于衣服，鞋子和类似物。保健品对应于医用装置，卫生用具和类似物。日用品对应于家具，灯具和类似物。医药对应于药品，农业化学品和类似物。电子设备对应于液晶显示器，EL显示器，电视机(电视接收机，薄电视接收机，薄电视)，便携式电话和类似物。
通过提供无线标签给票据，硬币，证券，证书，债券和类似物，可防止遗忘。而且，通过提供无线标签给包装箱，书，存储介质，个人物品，杂货，日用品，电子设备和类似物，可用于检查系统和租贷店的系统。通过提供无线标签给运载工具，卫生品，医药和类似物，可防止遗忘或者偷盗并且对于药品还可防止药品错误。可通过将其附着到物体表面或者植入其中提供无线标签。例如，对于书该无线标签可植入纸中以及在有机树脂形成封装的情况下可植入有机树脂中。
通过应用无线标签于物体和流通系统的管理，可获得高功能系统。例如，在包括显示部分94的便携式终端的一侧提供读出器/写入器95，以及在产品97的一侧上作为本发明半导体器件的一种模式提供无线标签96(参见图8A)。在此情况下，通过将该无线标签96暴露给读出器/写入器95，产品97的数据如原材料，来源国，和流通历史纪录显示在显示部分94上。在传统技术中，产品97的数据全部描述在标签上，然而，通过提供无线标签96可提供更多数据。进一步，作为另一个例子，在传送带的侧面提供读出器/写入器95(参见图8B)。在此情况下，可容易地执行产品97的检查。可结合在前实施例模式和实施例自由地实现本实施例。
[实施例5]
参考图10A和10B描述本发明半导体器件的剖面结构。本发明半导体器件包括在衬底101之上提供的元件组102，相变存储器104和用作天线的传导层105。按照这种方式，在具有绝缘表面的衬底上集成形成元件组102，相变存储器104，以及用作天线的传导层105的半导体器件可形成为小尺寸，薄设计而且轻便。元件组102包括形成电源电路、时钟产生电路和类似物的多个元件如晶体管、电容和电阻。相变存储器104包括传导层111，相变层112，以及传导层113的多个堆叠。传导层111，相变层112，以及传导层113的堆叠有时称为存储元件114。
注意到图10A和10B表示作为元件组102的多个晶体管。在图10A中，元件组102包括控制相变存储器104的操作的CMOS电路103。在图10B中，元件组102包括晶体管106和107，其中每一个控制存储单元114的操作。

Claims (23)

1.一种半导体器件，包括:
相变存储器；
将电磁波转换为AC电信号的天线；以及
基于由天线提供的AC电信号产生电源电压的电源电路，
其中该相变存储器包括多个在第一方向上延伸的位线、在垂直于第一方向的第二方向上延伸的字线、以及在位线和字线之间提供的相变层。
2.一种半导体器件，包括:
相变存储器；
将电磁波转换为AC电信号的天线；以及
基于由天线提供的AC电信号产生电源电压的电源电路，
其中该相变存储器包括多个在第一方向上延伸的位线、在垂直于第一方向的第二方向上延伸的字线、以及在位线和字线之间提供的相变层；并且
其中该位线和该字线中至少一个透光。
3.根据权利要求1或2的半导体器件，其中在玻璃衬底上提供该相变存储器。
4.根据权利要求1或2的半导体器件，其中在柔性衬底上提供该相变存储器。
5.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该相变层包括在晶态和非晶态之间可逆转化的材料。
6.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该相变层包括在第一晶态和第二晶态之间可逆转化的材料。
7.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该相变层包括仅能从非晶态转化到晶态的材料。
8.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该相变层包括从锗(Ge)，碲(Te)、锑(Sb)、硫(S)、碲氧化物(TeOx)、锡(Sn)、金(Au)，镓(Ga)、硒(Se)、铟(In)、铊(Tl)、钴(Co)、和银(Ag)中选择的多个。
9.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该相变层包括从银(Ag)、锌(Zn)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铟(In)、锑(Sb)、硒(Se)和碲(Te)中选择的多个。
10.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该相变层包括从碲(Te)，碲氧化物(TeOx)、钯(Pd)、锑(Sb)、硒(Se)、和铋(Bi)中选择的多个。
11.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该半导体器件包括从DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、FeRAM(铁电随机存取存储器)、掩膜ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、和闪存中选择的一种或多种。
12.根据权利要求1或2的半导体器件，其中该半导体器件包括时钟产生电路、数据解调/调制电路、以及接口电路中的一种或多种。
13.根据权利要求1或2的半导体器件，
其中该半导体器件包括控制该相变存储器的控制电路；并且
其中该控制电路包括薄膜晶体管。
14.一种半导体器件，包括:
在玻璃衬底上形成的相变存储器；
包括在该玻璃衬底上形成的薄膜晶体管的控制电路，其控制该相变存储器；
将电磁波转换为AC电信号的天线；以及
基于由天线提供的AC电信号产生电源电压的电源电路，
其中该相变存储器包括多个在第一方向上延伸的位线、在垂直于第一方向的第二方向上延伸的字线、以及在该位线和该字线之间提供的相变层。
15.一种半导体器件，包括:
在柔性衬底上形成的相变存储器；
包括在柔性衬底上形成的薄膜晶体管的控制电路，其控制该相变存储器；
将电磁波转换为AC电信号的天线；以及
基于由天线提供的AC电信号产生电源电压的电源电路，
其中相变存储器包括多个在第一方向上延伸的位线、在垂直于第一方向的第二方向上延伸的字线、以及在位线和字线之间提供的相变层。
16.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该相变层包括在晶态和非晶态之间可逆转化的材料。
17.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该相变层包括在第一晶态和第二晶态之间可逆转化的材料。
18.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该相变层包括仅能从非晶态转化到晶态的材料。
19.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该相变层包括从锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、硫(S)、碲氧化物(TeOx)、锡(Sn)、金(Au)、镓(Ga)、硒(Se)、铟(In)、铊(Tl)、钴(Co)、和银(Ag)中选择的多个。
20.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该相变层包括从银(Ag)，锌(Zn)，铜(Cu)，铝(Al)，镍(Ni)，铟(In)，锑(Sb)，硒(Se)和碲(Te)中选择的多个。
21.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该相变层包括从碲(Te)、碲氧化物(TeOx)、钯(Pd)、锑(Sb)、硒(Se)、和铋(Bi)中选择的多个。
22.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该半导体器件包括从DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、FeRAM(铁电随机存取存储器)、掩膜ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、和闪存中选择的一种或多种。
23.根据权利要求14或15的半导体器件，其中该半导体器件包括时钟产生电路、数据解调/调制电路、以及接口电路中的一种或多种。
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