半導体装置及び電子機器
【課題】可撓性を有する基板上に有機化合物を含む層を有する素子が設けられた半導体装置を歩留まり高く作製することを課題とする。
【解決手段】基板上に剥離層を形成し、剥離層上に、無機化合物層、第１の導電層、及び有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機化合物層に接する第２の導電層を形成して素子形成層を形成し、第２の導電層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、剥離層と素子形成層とを剥す半導体装置の作製方法である。
【解決手段】基板上に剥離層を形成し、剥離層上に、無機化合物層、第１の導電層、及び有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機化合物層に接する第２の導電層を形成して素子形成層を形成し、第２の導電層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、剥離層と素子形成層とを剥す半導体装置の作製方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する基板上に有機化合物を含む層を有する素子を備えた半導体装
置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は低コストで作製することが要求されており、近年、制御回路や記憶回路等
に有機化合物を含む層を用いたトランジスタ、メモリ、太陽電池等の素子の開発が盛んに
行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このような有機化合物を含む層を用いたトランジスタ、メモリ、太陽電池等の素子を有
する半導体装置を利用したアプリケーションは様々なものが期待されており、小型、軽量
化を追及し、フレキシブルなプラスチックフィルムを用いることが試みられている。
【０００４】
プラスチックフィルムの耐熱性は低いため、プロセスの最高温度を低くせざるを得ない
。このため、プラスチックフィルムを用いた半導体装置は、メタルマスクを用いた蒸着法
やスパッタリング法を用いて作製される。
【０００５】
また、プラスチックフィルムは耐熱性が低いため、結果的にガラス基板上に形成する時
ほど良好な電気特性のトランジスタを形成できないのが現状である。
【０００６】
そこで、ガラス基板上にフォトリソグラフィ工程を用いて形成した微細な素子を基板か
ら剥離し、他の基材、例えばプラスチックフィルムなどに貼り付ける技術が提案されてい
る（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４７７９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて半導体装置を
作製する場合、メタルマスクのアライメントの位置合わせ工程が必要である。このため、
アライメントの位置あわせの不具合から製品の歩留まりが低下するという問題がある。
【０００９】
また、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて半導体装置を作製する
場合、アライメントのずれを考慮して素子設計を行う。このため、微細な構造のトランジ
スタ、メモリ、太陽電池等を作製することが困難であり、半導体装置の小型化、軽量化、
高性能化が困難である。
【００１０】
さらに、特許文献２に示されるような剥離工程を用いて、有機化合物を含む層を有する
素子を剥離する場合、具体的には図２１に示すように基板１０１上に剥離層１０２を形成
し、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極
層１０４を形成し、第１の電極層１０４上に有機化合物を含む層１０５を形成し、有機化
合物を含む層１０５上に第２の電極層１０６を形成して、有機化合物を含む層を有する素
子１５１、及び素子１５１を有する層１５７を剥離する場合、有機化合物を含む層１０５
と第２の電極層１０６の間で剥れるという問題がある。
【００１１】
これは、有機化合物を含む層１０５及び第２の電極層１０６の密着力が低いためである
。具体的には、有機化合物を含む層１０５は有機半導体として機能するので、キャリア輸
送性を有する材料を用いて形成する。キャリア輸送性を有する材料は、一般的にイミド基
、シアノ基、水酸基などの極性置換基を有さない。その結果、有機化合物を含む層１０５
及び第２の電極層１０６の密着性が非常に小さくなってしまい、剥離工程において有機化
合物を含む層１０５と第２の電極層１０６との間で剥れてしまう。
【００１２】
この結果、プラスチックフィルム上に有機化合物を含む層を有する素子が設けられた半
導体装置を歩留まり高く作製することが困難である。
【００１３】
上記問題を鑑み、本発明は、可撓性を有する基板上に有機化合物を含む層を有する素子
が設けられた半導体装置を歩留まり高く作製することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、剥離層を有する基板上に、基板を上面からみて密着性が低い領域、及びその外
縁を囲むように密着性が高い領域を形成することを要旨とする。また、密着性が低い領域
の断面においては、例えばイミド基、シアノ基、水酸基などの極性置換基を有さない有機
化合物を含む層と無機化合物層が接しており、密着性が高い領域の断面においては、複数
の無機化合物層が接している。密着性の高い領域５０３は、図１３（Ａ）で一例を示すよ
うに、密着性の低い領域５０２の外縁を囲んでも良い。また、図１３（Ｂ）で一例を示す
ように、密着性の低い領域５０２の外縁を囲むように、密着性の高い領域５０３が非連続
的に形成されていてもよい。また、図１３（Ｃ）で一例を示すように、密着性の低い領域
５０２の各辺に対応するように、矩形状の密着性の高い領域５０３が形成されていてもよ
い。なお、密着性の高い領域は、矩形状、円状、楕円状、曲線状等様々な形状とすること
が可能である。
【００１５】
また、本発明は、剥離層５０１を有する基板上に、密着性が低い領域５０２及びその外
縁を囲むように密着性が高い領域５０３が形成される素子形成層を形成した後、基板及び
素子形成層を剥離層において分離し、可撓性を有する基板に貼りあわせることを要旨とす
る。
【００１６】
なお、密着性が低い領域とは代表的には有機化合物を含む層及び第２の電極層が接する
領域であり、密着性が高い領域とは代表的には、第２の電極層及び無機化合物層が接する
領域である。また、密着性が高い領域とは代表的には第２の電極層及び導電層が接する領
域である。
【００１７】
また、本発明の一は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に、無機化合物層、第１の導
電層、及び有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機化合物層に接する
第２の導電層を形成して素子形成層を形成し、第２の導電層上に第１の可撓性を有する基
板を貼りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層において分離することを特徴とする半
導体装置の作製方法である。
【００１８】
また、本発明の一は、可撓性を有する基板と、無機化合物層と、有機化合物を含む層と
、有機化合物を含む層に接すると共に、無機化合物層に接する導電層を有する半導体装置
であることを特徴とする。
【００１９】
なお、無機化合物層は、絶縁物層、または導電層である。また無機化合物層の代わりに
金属層を用いても良い。また、無機化合物層は、層間絶縁層、または接続層として機能し
てもよい。
【００２０】
有機化合物を含む層、及び有機化合物を含む層に接する導電層は、記憶素子、又は発光
素子の一部を構成する。
【００２１】
また、本発明は以下を包含する。
【００２２】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に、無機化合物層、第１の導電層、
及び有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機化合物層に接する第２の
導電層を形成して素子形成層を形成し、第２の導電層上に第１の可撓性を有する基板を貼
りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層において分離することを特徴とする半導体装
置の作製方法である。
【００２３】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に無機絶縁物層を形成し、無機
絶縁物層上に第１の電極層を形成し、第１の電極層及び無機絶縁物層の一部上に有機化合
物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機絶縁物層に接する第２の電極層を形成
して素子形成層を形成し、第２の電極層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後
、基板及び素子形成層を剥離層において分離することを特徴とする半導体装置の作製方法
である。
【００２４】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に
第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を覆う無機絶縁物層を形成し、無機絶縁物層
の一部及び第１の電極層の露出部に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及
び無機絶縁物層に接する第２の電極層を形成して素子形成層を形成し、第２の電極層上に
第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層において分離
することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２５】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に無機絶縁物層を形成し、無機
絶縁物層上に第１の電極層を形成し、第１の電極層上に有機絶縁物層を形成し、有機絶縁
物層を選択的にエッチングして第１の電極層の一部及び無機絶縁物層の一部を露出し、有
機絶縁物層の一部及び第１の電極層の露出部に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物
を含む層及び無機絶縁物層に接する第２の電極層を形成して素子形成層を形成し、第２の
電極層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層に
おいて分離することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２６】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に
第１の電極層及び導電層を形成し、第１の電極層及び導電層上に有機絶縁物層を形成し、
有機絶縁物層を選択的にエッチングして第１の電極層の一部及び導電層の一部を露出し、
有機絶縁物層の一部及び第１の電極層の露出部に有機化合物を含む層を形成し、有機化合
物を含む層及び導電層に接する第２の電極層を形成して素子形成層を形成し、第２の電極
層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、基板から絶縁層を剥離層において剥
すことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２７】
なお、素子形成層と剥離層とを剥離した後、素子形成層に第２の可撓性を有する基板を
貼りあわせてもよい。
【００２８】
本発明の一は、第１の可撓性を有する基板上に形成される無機絶縁物層と、無機絶縁物
層上に形成される第１の電極層と、無機絶縁物層の一部及び第１の電極層上に形成される
有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層及び無機絶縁物層に接する第２の電極層と、
第２の電極層上に形成される第２の可撓性を有する基板を有することを特徴とする半導体
装置である。
【００２９】
本発明の一は、第１の可撓性を有する基板上に形成される絶縁層と、絶縁層上に形成さ
れる第１の電極層と、第１の電極層の端部を覆う無機絶縁物層と、無機絶縁物層の一部及
び第１の電極層上に形成される有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層及び無機絶縁
物層に接する第２の電極層と、第２の電極層上に形成される第２の可撓性を有する基板と
を有することを特徴とする半導体装置である。
【００３０】
本発明の一は、第１の可撓性を有する基板上に形成される絶縁層と、絶縁層上に形成さ
れる第１の電極層及び導電層と、第１の電極層及び導電層の端部を覆う有機絶縁物層と、
有機絶縁物層上及び第１の電極層上に形成される有機化合物を含む層と、有機化合物を含
む層及び導電層に接する第２の電極層と、第２の電極層上に形成される第２の可撓性を有
する基板とを有することを特徴とする半導体装置である。
【００３１】
なお、第１の電極層、有機化合物を含む層、及び第２の電極層は、記憶素子、発光素子
、光電変換素子、太陽電池、又はトランジスタを構成する一部である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明において、無機化合物層と導電層との密着性は、有機化合物を含む層と導電層と
の密着性と比較して高いため、剥離工程において無機化合物層と導電層の界面で剥れにく
い。このため、上面からみて密着性が低い領域、及びその外縁を囲むように密着性が高い
領域を形成することにより導電層と有機化合物を含む層との界面における剥離を防止する
ことが可能である。また、基板上に形成された有機化合物を含む層を有する素子、代表的
には記憶素子、発光素子、光電変換素子、太陽電池、又はトランジスタを有する層を歩留
まり高く剥離することが可能である。更には、可撓性を有する基板上に有機化合物を含む
層を有する素子を設けた半導体装置を歩留まり高く作製することが可能である。
【００３３】
また、本発明の半導体装置は、無機化合物層及び導電層が有機化合物を含む層や有機絶
縁層を挟むともに、無機化合物層及び導電層が接する領域を多く有する。このため、有機
化合物を含む層や有機絶縁層が外気に曝される領域が低減し、これらの領域に水分、酸素
等が侵入しにくくなり、半導体装置の劣化を低減することが可能である。
【００３４】
また、可撓性を有する基板に有機化合物を含む層を有する素子が設けられた半導体装置を
得ることが可能であるため、軽量で薄型化が可能な半導体装置を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図６】本発明に適用可能な記憶素子の構造を説明する断面図である。
【図７】本発明に適用可能な発光素子の構造を説明する断面図である。
【図８】本発明に適用可能な光電変換素子の構造を説明する断面図である。
【図９】本発明に適用可能な有機薄膜トランジスタの構造を説明する断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１１】本発明の半導体装置を説明する上面図及び断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図１４】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１５】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１６】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１７】本発明の半導体装置の使用形態について説明する図である。
【図１８】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１９】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図２０】本発明の半導体装置を説明する展開図である。
【図２１】従来の半導体装置を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は以下の説明に限定
されず、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様々に変更
し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形
態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成に
おいて、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００３７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、一対の電極間に設けられた有機化合物を含む層を有する素子、及び
当該素子を有する素子形成層を、歩留まり高く、剥離する方法について図１を用いて説明
する。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように、基板１０１上に剥離層１０２を形成し、剥離層１０２上に無
機絶縁物層１０３を形成する。次に、無機絶縁物層上に第１の電極層１０４を形成し、第
１の電極層１０４及び無機絶縁物層１０３上に有機化合物を含む層１０５を形成する。図
１（Ａ）において、領域１００は、無機絶縁物層１０３が露出された領域である。なお、
有機化合物を含む層１０５は、無機絶縁物層１０３の一部が開口部から露出されるように
メタルマスクを用いて開口部を有する形状に形成される。又は、第１の電極層１０４及び
無機絶縁物層１０３の表面上に有機化合物を含む層１０５を形成した後、一部をエッチン
グして、無機絶縁物層１０３の一部を露出させる。
【００３９】
基板１０１としては、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶
縁層を形成したもの、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用
いる。上記に挙げた基板１０１には、大きさや形状に制約がないため、例えば、基板１０
１として、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向
上させることができる。この利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大
きな優位点である。
【００４０】
剥離層１０２は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、タン
グステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ル
テニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリ
ジウム（Ｉｒ）、及び珪素（Ｓｉ）の中から選択された元素、又は元素を主成分とする合
金材料、又は元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層は複数の層を積層させて
形成する。珪素を含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい
。ここでは、なお、塗布法は、溶液を被処理物上に吐出させて成膜する方法であり、例え
ばスピンコーティング法や液滴吐出法を含む。また、液滴吐出法とは微粒子を含む組成物
の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状のパターンを形成する方法である。
【００４１】
剥離層１０２が単層構造の場合、好ましくは、タングステン、モリブデン、又はタングス
テンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは酸
化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステン
とモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングス
テンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
【００４２】
剥離層１０２が積層構造の場合、好ましくは、１層目としてタングステン、モリブデン、
又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステン
、モリブデン、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、タングステン、モリブ
デン、又はタングステンとモリブデンの混合物の窒化物、タングステン、モリブデン、又
はタングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物、又はタングステン、モリブデン、又
はタングステンとモリブデンの混合物の窒化酸化物を含む層を形成する。
【００４３】
剥離層１０２として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造
を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層
を形成することで、タングステンを含む層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を
含む層が形成されることを活用してもよい。さらには、タングステンを含む層の表面を、
熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタン
グステンの酸化物を含む層を形成してもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化
物及び窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後
、その上層に窒化珪素層、酸化窒化珪素層、又は窒化酸化珪素層を形成するとよい。
【００４４】
タングステンの酸化物は、ＷＯｘで表される。ｘは２以上３以下の範囲内にあり、ｘが２
の場合（ＷＯ２）、ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）
、ｘが３の場合（ＷＯ３）などがある。
【００４５】
また、上記の工程によると、基板１０１に接するように剥離層１０２を形成しているが、
本発明はこの工程に制約されない。基板１０１に接するように下地となる絶縁層を形成し
、その絶縁層に接するように剥離層１０２を設けてもよい。
【００４６】
無機絶縁物層１０３は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により
、無機化合物を用いて単層又は多層で形成する。無機化合物の代表例としては、珪素酸化
物又は珪素窒化物が挙げられる。珪素酸化物の代表例としては、酸化珪素、酸化窒化珪素
、窒化酸化珪素等が該当する。珪素窒化物の代表例としては、窒化珪素、酸化窒化珪素、
窒化酸化珪素等が該当する。
【００４７】
さらには、無機絶縁物層１０３を積層構造としても良い。例えば、無機化合物を用いて積
層してもよく、代表的には、酸化珪素、窒化酸化珪素、及び酸化窒化珪素を積層して形成
しても良い。
【００４８】
第１の電極層１０４は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法、電解メ
ッキ法、無電解メッキ法等を用い、導電性の高い金属、合金、化合物等からなる単層また
は多層構造を用いて形成することができる。代表的には、仕事関数の大きい（具体的には
４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や、仕事関数の小さ
い（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物など
を用いることが可能である。
【００４９】
仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物の代表例とし
ては、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す）、または珪素を含有したインジウム錫
酸化物、２〜２０ａｔｏｍｉｃ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む酸化インジウム等が挙げら
れる。また、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、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）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ
）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ））等を用いることも可能であ
る。
【００５０】
仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、導電性化合物の代表例とし
ては、元素周期表の１族または２族に属する金属、即ちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃ
ｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、アルミニウム（Ａｌ）およびこれらのいずれかを含
む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希
土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。
【００５１】
なお、第１の電極層１０４又は第２の電極層１０６に、有機化合物を含む層に対して正孔
を注入する電極、すなわち陽極を用いる場合には、仕事関数の大きな材料を用いるのが好
ましい。逆に有機化合物を含む層に対して電子を注入する電極、すなわち陰極を用いる場
合には、仕事関数の小さい材料を用いることが好ましい。
【００５２】
有機化合物を含む層１０５は、蒸着法、電子ビーム蒸着法、塗布法等を用いて形成する
ことができる。上記作製方法を用いて有機化合物を含む層１０５を形成する場合、無機絶
縁物層１０３の一部を露出する領域１００を有する形状に有機化合物を含む層１０５を形
成する。また、無機絶縁物層１０３及び第１の電極層１０４表面上に有機化合物を含む層
１０５を形成した後、選択的にエッチングして無機絶縁物層１０３の一部を露出する領域
１００を形成してもよい。
【００５３】
ここでは、５０〜２００ｎｍのチタン膜をスパッタリング法により成膜した後、フォトリ
ソグラフィ法により所望の形状にエッチングして第１の電極層１０４を形成する。次に、
蒸着法によりＮＰＢで形成される有機化合物を含む層を形成する。
【００５４】
次に、図１（Ｂ）に示すように、無機絶縁物層１０３及び有機化合物を含む層１０５上に
第２の電極層１０６を形成する。この結果、無機絶縁物層１０３に第２の電極層１０６が
接する領域１１０を形成することができる。また、第１の電極層１０４、有機化合物を含
む層１０５、及び第２の電極層１０６により、有機化合物を含む層を有する素子１５１を
形成することができる。第２の電極層１０６は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法
、塗布法等を用いて形成することができる。なお、第１の電極層１０４に仕事関数の大き
な材料を用いる場合、第２の電極層１０６は仕事関数の小さい材料を用いることが好まし
い。また、第１の電極層１０４に仕事関数の小さい材料を用いる場合、第２の電極層１０
６は仕事関数の大きな材料を用いることが好ましい。
【００５５】
ここでは、蒸着法によりアルミニウムを蒸着して第２の電極層１０６を形成する。
【００５６】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１０６までの積層物を素子形成層
１５２という。
【００５７】
ここで、有機化合物を含む層を有する素子１５１のより具体的な構造について図６を用い
て以下に示す。なお、図６（Ａ）の２０５は図１の１０５に対応し、図６（Ｂ）の２０５
と２０１の積層は１０５に対応し、図６（Ｃ）の２０５と２０２の積層は図１の１０５に
対応し、図６（Ｄ）の２０５と２０３の積層は図１の１０５に対応し、図６（Ｅ）の２０
５と２４５と２４４の積層は図１の１０５に対応する。
【００５８】
図６（Ａ）に示すように、第１の電極層１０４及び第２の電極層１０６に印加された電圧
により、結晶状態や導電性、形状が変化するように有機化合物を含む層２０５を形成する
ことで、有機化合物を含む層を有する素子１５１は記憶素子として機能する。なお、有機
化合物を含む層２０５は、単層で設けてもよいし、異なる有機化合物で形成された層複数
を積層して設けてもよい。
【００５９】
有機化合物を含む層２０５の厚さは、第１の電極層１０４及び第２の電極層１０６への電
圧印加により記憶素子の電気抵抗が変化する厚さが好ましい。有機化合物を含む層１０５
の代表的な膜厚は、５ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから６０ｎｍ、更に好ま
しくは５〜３０ｎｍである。
【００６０】
有機化合物を含む層２０５は、正孔輸送性を有する有機化合物又は電子輸送性を有する有
機化合物を用いて形成することができる。
【００６１】
正孔輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、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）の他、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：ＴＤＡ
ＴＡ）、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）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−
トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’
−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：Ｔ
ＰＤ）、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：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−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）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニ
リル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、４，４’，４’’−トリ
（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これ
らに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ
、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＤＮＴＰＤ、ＢＢＰＢ、ＴＣＴＡなどに代表される芳香族ア
ミン化合物は、正孔を発生しやすく、有機化合物として好適な化合物群である。ここに述
べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
【００６２】
電子輸送性を有する有機化合物としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（
略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌ
ｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：Ｂｅ
Ｂｑ２）、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）２）、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）２）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
２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【００６３】
また、図６（Ｂ）に示すように、記憶素子において、第１の電極層１０４及び有機化合
物を含む層２０５の間に絶縁層２０１を形成してもよい。
【００６４】
絶縁層２０１は、トンネル効果により第１の電極層または第２の電極層から有機化合物を
含む層へ、正孔又は電子の電荷を注入する層である。絶縁層２０１は、所定の電圧におい
て、トンネル効果により有機化合物を含む層２０５へ電荷を注入することが可能な厚さで
形成する。絶縁層２０１の代表的な厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以
上２ｎｍ以下の絶縁層である。絶縁層２０１の膜厚は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下と極めて薄
いため、絶縁層２０１においてトンネル効果が生じ、有機化合物を含む層２０５への電荷
注入性が高まる。このため、絶縁層２０１は、厚さが４ｎｍより厚くなると、絶縁層２０
１におけるトンネル効果が生じず、有機化合物を含む層２０５への電荷注入が困難となり
、記憶素子の書き込み時の印加電圧が上昇する。また、絶縁層２０１の膜厚は、１ｎｍ以
上４ｎｍ以下と極めて薄いため、スループットが向上する。
【００６５】
絶縁層２０１は、熱的及び化学的に安定な無機化合物または有機化合物で形成する。
【００６６】
絶縁層２０１を形成する無機化合物の代表例としては、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒ
ｂ２Ｏ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、
ＲｆＯ２、ＴａＯ２、ＴｃＯ２、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＰｄＯ、Ａｇ２Ｏ、Ａ
ｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３ 、Ｂｉ２Ｏ３等に代表される絶縁性を有する酸化物が挙げられる
。
【００６７】
また、絶縁層２０１を形成する無機化合物の代表例としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、Ｃ
ｓＦ、ＢｅＦ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＡｇＦ、ＭｎＦ
３等に代表される絶縁性を有するフッ化物、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、Ｂ
ｅＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＡｌＣｌ３、ＳｎＣｌ４、ＡｇＣｌ、ＺｎＣｌ２、
ＴｉＣｌ４、ＴｉＣｌ３、ＺｒＣｌ４、ＦｅＣｌ３、ＰｄＣｌ２、ＳｂＣｌ３、ＳｂＣｌ
２、ＳｒＣｌ２、ＴｌＣｌ３、ＣｕＣｌ、ＣｕＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＲｕＣｌ２等に代表
される絶縁性を有する塩化物、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＡｇＢｒ、ＢａＢｒ２、ＬｉＢｒ等に
代表される絶縁性を有する臭化物、ＮａＩ、ＫＩ、ＢａＩ２、ＴｌＩ３、ＡｇＩ、ＴｉＩ
４、ＣａＩ２、ＳｉＩ４、ＣｓＩ等に代表される絶縁性を有するヨウ化物が挙げられる。
【００６８】
また、絶縁層２０１を形成する無機化合物の代表例としては、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３
、Ｎａ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＭｎＣＯ３、Ｆｅ
ＣＯ３、ＣｏＣＯ３、ＮｉＣＯ３、ＣｕＣＯ３、Ａｇ２ＣＯ３、ＺｎＣＯ３等に代表され
る絶縁性を有する炭酸塩、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、ＭｇＳＯ４、Ｃａ
ＳＯ４、ＳｒＳＯ４、ＢａＳＯ４、Ｔｉ２（ＳＯ４）３、Ｚｒ（ＳＯ４）２、ＭｎＳＯ４
、ＦｅＳＯ４、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、ＣｏＳＯ４、Ｃｏ２（ＳＯ４）３、ＮｉＳＯ４、Ｃ
ｕＳＯ４、Ａｇ２ＳＯ４、ＺｎＳＯ４、Ａｌ２（ＳＯ４）３、Ｉｎ２（ＳＯ４）３、Ｓｎ
ＳＯ４、Ｓｎ（ＳＯ４）２、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、Ｂｉ２（ＳＯ４）３等に代表される絶
縁性を有する硫酸塩、ＬｉＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｃａ（Ｎ
Ｏ３）２、Ｓｒ（ＮＯ３）２、Ｂａ（ＮＯ３）２、Ｔｉ（ＮＯ３）４、Ｚｒ（ＮＯ３）４
、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｆｅ（ＮＯ３）２、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ｃｏ（ＮＯ３）２、Ｎｉ（
ＮＯ３）２、Ｃｕ（ＮＯ３）２、ＡｇＮＯ３、Ｚｎ（ＮＯ３）２、Ａｌ（ＮＯ３）３、Ｉ
ｎ（ＮＯ３）３、Ｓｎ（ＮＯ３）２等に代表される絶縁性を有する硝酸塩、ＡｌＮ、Ｓｉ
Ｎ等に代表される絶縁性を有する窒化物が挙げられる。なお、これらの無機化合物の組成
は、厳密な整数比である必要はなく、ずれていても良い。
【００６９】
なお、絶縁層２０１を無機化合物で形成する場合、絶縁層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以
下が好ましい。絶縁層の膜厚が３ｎｍ以上になると、書き込み時の印加電圧が上昇する。
【００７０】
絶縁層２０１を形成する有機化合物の代表例としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミ
ド、ベンゾシクロブテン、ポリエステル、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等に代表される有機
樹脂が挙げられる。
【００７１】
絶縁層２０１の形成方法としては、蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶ
Ｄ法等を用いることができる。スピンコート法、ゾル−ゲル法、印刷法または液滴吐出法
等を用いることができる。
【００７２】
また、図６（Ｃ）に示すように、凹凸を有する連続的な絶縁層２０２を用いてもよい。
但し、絶縁層の凸部における厚さは１ｎｍ以上４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以上４ｎｍ
以下、凹部における厚さは、０．１ｎｍ以上２ｎｍ未満、好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ未
満であることが好ましい。
【００７３】
また、図６（Ｄ）に示すように、第１の電極層１０４上に分散された非連続な絶縁層２
０３であってもよい。非連続な絶縁層２０３は、島状、縞状、網目状等の形状を有しても
よい。
【００７４】
更には、絶縁層２０１〜２０３の代わりに、絶縁性粒子を設けてもよい。このときの絶
縁性粒子は、粒径は０．１ｎｍ以上４ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以上４ｎｍ以下であるこ
とが好ましい。
【００７５】
さらには、有機化合物を含む層２０５及び第２の電極層１０６の間に、上記絶縁層２０
１〜２０３または絶縁性粒子を設けてもよい。
【００７６】
第１の電極層１０４及び有機化合物を含む層２０５の間、または有機化合物を含む層２
０５及び第２の電極層１０６の間に、厚さが４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下の絶縁層
を設けることにより、当該絶縁層にトンネル電流が流れるため、記憶素子の書き込み時の
印加電圧及び電流値のばらつきを低減することが可能である。また、第１の電極層１０４
及び有機化合物を含む層２０５の間、または有機化合物を含む層２０５及び第２の電極層
１０６の間に、厚さが４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下の絶縁層を設けることにより、
トンネル効果による電荷注入性が上昇し、有機化合物を含む層２０５の膜厚を厚くするこ
とが可能であり、初期状態でのショートを防止することが可能である。この結果、記憶装
置及び半導体装置の信頼性を向上させることが可能である。
【００７７】
また、上記構成とは異なる構成として、第１の電極層１０４有機化合物を含む層２０５の
間、もしくは第２の電極層１０６と有機化合物を含む層２０５の間に、整流作用を有する
素子を設けてもよい（図６（Ｅ））。整流作用を有する素子とは、代表的には、ショット
キーダイオード、ＰＮ接合を有するダイオード、ＰＩＮ接合を有するダイオード、あるい
はゲート電極とドレイン電極を接続したトランジスタである。もちろん、他の構成のダイ
オードでも構わない。ここでは、第１の電極層１０４と有機化合物を含む層２０５の間に
、半導体層２４４、２４５を含むＰＮ接合ダイオード２１１を設けた場合を示す。半導体
層２４４、２４５のうち、一方は一方はＮ型半導体であり、他方はＰ型半導体である。こ
のように整流作用を有する素子を設けることにより、メモリセルの選択性を向上し、読み
出しや書き込みの動作マージンを向上させることができる。
【００７８】
また、有機化合物を含む層１０５を発光機能を担う層で形成することで、有機化合物を含
む層を有する素子１５１は発光素子として機能する。この場合、有機化合物を含む層１０
５を発光性の有機化合物を用いて形成する。
【００７９】
発光性の有機化合物としては、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略
称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペ
リレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペ
リレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１
２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［ｐ−（ジメ
チルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）
−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称
：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチ
リル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’
，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２］（ピコリナト）イリジウム（略称
：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピ
リジナト−Ｎ，Ｃ２｝（ピコリナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉ
ｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ
）３）、（アセチルアセトナート）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウ
ム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２−（２
’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ
））、（アセチルアセトナート）ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム
（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２−（２’−
ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａ
ｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【００８０】
また、図７（Ａ）の１７１〜１７５で表される多層は図１の１０５に対応し、図７（Ｂ
）の１７３、１７６、１７７で表される多層は図１の１０５に対応する。また、図７（Ａ
）に示すように、第１の電極層１０４上に正孔注入材料で形成される正孔注入層１７１、
正孔輸送性材料で形成される正孔輸送層１７２、発光性の有機化合物で形成される発光層
１７３、電子輸送性材料で形成される電子輸送層１７４、電子注入性材料で形成される電
子注入層１７５、及び第２の電極層１０６を積層することにより発光素子として機能する
素子１５１を形成してもよい。
【００８１】
ここで、正孔輸送性材料は、図６（Ａ）の有機化合物を含む層２０５で列挙した正孔輸送
性材料を適宜用いることが出来る。
【００８２】
正孔注入性材料は、フタロシアニン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（略称：Ｈ
２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯ
Ｐｃ）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材
料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシ
チオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）やポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることも
できる。また、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化ニッケル
（ＮｉＯｘ）などの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機絶
縁体の超薄膜も有効である。また、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：ＭＴＤＡ
ＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビ
フェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、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：ＤＮＴ
ＰＤ）などの芳香族アミン系化合物も用いることができる。さらに、それら芳香族アミン
系化合物に対してアクセプタ性を示す物質を添加してもよく、具体的にはＶＯＰｃにアク
セプタである２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメ
タン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）を添加したものや、ＮＰＢにアクセプタであるＭｏＯｘを
添加したものを用いてもよい。
【００８３】
ここで、電子輸送性材料は、図６（Ａ）の有機化合物を含む層２０５で列挙した電子輸送
性材料を適宜用いることが出来る。
【００８４】
電子注入材料としては、上述した電子輸送性材料の他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ
金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアル
カリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセ
トネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ））や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）な
どのアルカリ金属錯体も有効である。さらに、上述した電子輸送性材料と、Ｍｇ、Ｌｉ、
Ｃｓ等の仕事関数の小さい金属とを共蒸着等により混合した材料を使用することもできる
。
【００８５】
また、図７（Ｂ）に示すように、第１の電極層１０４、有機化合物及び有機化合物に対し
て電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層１７６、発光層１７３、有機化
合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１７
７、及び第２の電極層１０６を積層することにより発光素子として機能する素子１５１を
形成してもよい。
【００８６】
有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送
層１７６は、有機化合物としては上記した正孔輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する
。また、無機化合物としては、有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であ
ってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１
２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸
化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の
中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが
多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、
酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【００８７】
有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送
層１７７は、有機化合物としては上記した電子輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する
。また、無機化合物としては、有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であっても
よく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカ
リ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、
希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸
化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、
窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム
、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で
扱いやすいため、好適である。
【００８８】
有機化合物及び無機化合物で形成される電子輸送層又は正孔輸送層は、電子注入・輸送特
性が優れているため、第１の電極層１０４、第２の電極層１０６共に、ほとんど仕事関数
の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。また駆動電圧を低減するこ
とが可能である。
【００８９】
また、有機化合物を含む層１０５を光電流を発生する層で形成することで、有機化合物を
含む層を有する素子１５１は光電変換素子または太陽電池として機能する。この場合、有
機化合物を含む層１０５を電荷発生層及び電荷受容層の接合層となるように形成する。
【００９０】
また、図８（Ａ）の１６１と１６２の積層は図１の１０５に対応し、図８（Ｂ）の１６
１と１６３の積層は図１の１０５に対応し、図８（Ｃ）の１６２と１６４の積層は図１の
１０５に対応し、図８（Ｄ）の１６３と１６４の積層は図１の１０５に対応する。図８（
Ａ）に示すように、光電変換素子および太陽電池は、第１の電極層１０４と、電荷発生層
１６１と、電荷受容層１６２と、第２の電極層１０６とを順次設けてなる積層構造である
。
【００９１】
第１の電極層１０４又は第２の電極層１０６は、透光性を有する導電材料で形成する。
また、電荷発生層１６１及び電荷受容層１６２は、それぞれ上記する正孔輸送性を有する
有機化合物及び電子輸送性を有する有機化合物を適宜選択して形成すればよい。また、電
子輸送性の有機化合物として、ペリレン誘導体、ナフタレン誘導体、キノン類、メチルビ
オロゲン、フラーレン、或いはルテニウムや白金、チタン等を含む有機金属化合物等を用
いても良い。ここでは、電荷発生層１６１として正孔輸送性を有する化合物を用いて形成
し、電荷受容層１６２として、電子輸送性を有する化合物を用いて形成する。
【００９２】
また、図８（Ｂ）に示すように、電荷受容層１６２の代わりに、電子輸送性を有する有機
化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１
６３を用いて形成してもよい。電子輸送層１６３は、図７（Ｂ）で示す電子輸送性の有機
化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１
７７に示す化合物を適宜選択して形成することができる。
【００９３】
また、図８（Ｃ）に示すように、電荷発生層１６１の代わりに、正孔輸送性を有する有機
化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される電子発生層１
６４を用いて形成してもよい。電子発生層１６４は、図７（Ｂ）で示す電子輸送性の有機
化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層１
７６に示す化合物を適宜選択して形成することができる。
【００９４】
さらには、図８（Ｄ）に示すように、電荷発生層１６１の代わりに正孔輸送性を有する有
機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される電子発生層
１６４を、電荷受容層１６２の代わりに電子輸送性を有する有機化合物及び有機化合物に
対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１６３を形成してもよい。
【００９５】
接合された電荷発生層及び電荷受容層となるように有機化合物を含む層を形成すること
により、電荷発生層で生じた電子及び正孔を、光電流となる電子キャリア及び正孔キャリ
アとすることが可能である。この結果、光エネルギーから電気エネルギーへの変換するこ
とが可能な太陽電池及び光電変換装置を作製することが可能である。
【００９６】
また、電荷発生層又は電荷受容層に有機化合物と無機化合物を用いて形成すると、電子及
び正孔の生成効率を向上させることが可能である。この結果、エネルギー変換効率の高い
光電変換素子および太陽電池を実現することができる。
【００９７】
また、有機化合物を含む層を有する素子１５１として、能動領域が有機化合物を含む層で
形成される薄膜トランジスタ（有機半導体トランジスタと示す。）を形成してもよい。
【００９８】
ここで、有機半導体トランジスタの構造について、図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明す
る。図９（Ａ）は、スタガ型の有機半導体トランジスタを適用する一例を示している。基
板１０１上に剥離層１０２及び無機絶縁物層１０３が設けられ、無機絶縁物層１０３上に
有機化合物を含む層を有する素子１５１として有機半導体トランジスタが設けられている
。有機半導体トランジスタは、ゲート電極１４０２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層
１４０３、ゲート電極及びゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３と重畳する半導体
層１４０４、半導体層１４０４に接続する配線１４０５が形成されている。なお、半導体
層１４０４は、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３と配線１４０５に接する。
【００９９】
ゲート電極１４０２は、第１の電極層１０４と同様の材料及び手法により、形成すること
ができる。また、液滴吐出法を用い、乾燥・焼成してゲート電極１４０２を形成すること
ができる。また、無機絶縁物層１０３上に、微粒子を含むペーストを印刷法により印刷し
、乾燥・焼成してゲート電極１４０２を形成することができる。微粒子の代表例としては
、金、銅、金と銀の合金、金と銅の合金、銀と銅の合金、金と銀と銅の合金のいずれかを
主成分とする微粒子でもよい。また、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物
を主成分とする微粒子でもよい。
【０１００】
ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３は、無機絶縁物層１０３と同様の材料及び手
法により形成することができる。また、有機化合物を用いて形成することができる。
【０１０１】
有機半導体トランジスタの半導体層１４０４の材料としては、多環芳香族化合物、共役二
重結合系化合物、フタロシアニン、電荷移動型錯体等が挙げられる。例えばアントラセン
、テトラセン、ペンタセン、６Ｔ（ヘキサチオフェン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジ
メタン）、ＰＴＣＤＡ（ペリレンカルボン酸無水化物）、ＮＴＣＤＡ（ナフタレンカルボ
ン酸無水化物）などを用いることができる。また、有機半導体トランジスタの半導体層１
４０４の材料としては、有機高分子化合物等のπ共役系高分子、カーボンナノチューブ、
ポリビニルピリジン、フタロシアニン金属錯体等が挙げられる。特に骨格が共役二重結合
から構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、
ポリチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ（３アルキルチオフェン）、ポリパラフェ
ニレン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。
【０１０２】
また、有機半導体トランジスタの半導体層１４０４の形成方法としては、基板に膜厚の
均一な膜が形成できる方法を用いればよい。厚さは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好まし
くは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましい。具体的な方法としては、蒸着法、電子ビー
ム蒸着法等を用いることができる。
【０１０３】
また、図９（Ｂ）に示すように、ゲート電極１４０２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁
層１４０３、配線１４０５、ゲート電極及びゲート絶縁膜として機能する絶縁層に重畳す
る半導体層１４０４が形成されていてもよい。また、配線１４０５は、ゲート絶縁膜とし
て機能する絶縁層及び半導体層１４０４に接する。
【０１０４】
次に、図１（Ｃ）に示すように、第２の電極層１０６上に絶縁層１０７を形成する。次に
、絶縁層１０７表面に基板１０８を貼りあわせる。
【０１０５】
絶縁層１０７は、塗布法を用いて組成物を塗布し、乾燥加熱して形成することが好まし
い。このような絶縁層１０７としては、後の剥離工程での保護層として設けるため、表面
の凹凸の少ない絶縁層であることが好ましい。このような絶縁層は、塗布法により形成す
ることができる。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法等の薄膜形成方法により形成した後
、ＣＭＰ法により表面を研磨して絶縁層１０７を形成してもよい。塗布法を用いて形成さ
れた絶縁層１０７は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂
、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリエーテ
ル、ポリウレタン、ポリアミド（ナイロン）、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の
有機化合物、シリカガラスに代表されるシロキサンポリマー系材料を出発材料として形成
された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン
ポリマー、又はアルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水
素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーに代表さ
れる珪素に結合される水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シ
ロキサンポリマーで形成される。また、上記の薄膜形成方法により絶縁膜を成膜した後、
ＣＭＰ法により表面を研磨して形成される絶縁層は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化
珪素、窒化珪素等で形成される。
【０１０６】
基板１０８としては、可撓性を有する基板を用いることが好ましく、薄くて軽いものが
好ましい。代表的には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレン
ナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ポリプロピレン、ポリプロピレンサ
ルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、ポリフタールアミド等からなる基板を用いる
ことができる。また、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミ
ド、無機蒸着フィルム、紙等）と接着性有機樹脂フィルム（アクリル系有機樹脂、エポキ
シ系有機樹脂等）との積層フィルムなどを用いることもできる。上記基板を用いる場合、
図示しないが、絶縁層１０７と基板１０８との間に接着層を設けて、絶縁層１０７及び基
板１０８を貼りあわせる。
【０１０７】
又、基板１０８として、熱圧着により、被処理体とラミネート処理が行われる接着層を
有するフィルム（ラミネートフィルム（ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフ
ッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる））を用いてもよい。ラミネートフィルムは、ベー
スとなるフィルムの表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層（接着層では
ない）を加熱処理によって溶かし、加圧により接着することで、被処理体にフィルムを接
着することが可能である。この場合は、絶縁層１０７及び基板１０８の間に接着層を別途
設ける必要は無い。
【０１０８】
ここでは、絶縁層１０７は、塗布法により組成物を塗布し、乾燥焼成してエポキシ樹脂
を用いて形成する。次に、絶縁層１０７表面にラミネートフィルムを熱圧着して基板１０
８を絶縁層１０７上に貼りあわせる。
【０１０９】
次に、図１（Ｄ）に示すように、剥離層１０２と無機絶縁物層１０３の間を剥離する。
ここでは、無機絶縁物層１０３と第２の電極層１０６とが接している。無機絶縁物層１０
３と第２の電極層１０６との密着性が高いため、剥離工程において有機化合物を含む層１
０５及び第２の電極層１０６の界面では剥離しにくくなり、剥離層１０２及び無機絶縁物
層１０３で剥離する。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、基板と素子形成層の間に剥離層及び絶縁層を形成し、剥
離層及び絶縁層の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、当
該素子形成層を物理的に剥離する方法を用いたがこれに限られない。（１）基板と素子形
成層の間に水素を含む非晶質珪素膜を設け、レーザ光の照射により非晶質珪素膜の水素ガ
スを放出させて基板を剥離する方法、（２）基板と素子形成層の間に剥離層及び絶縁層を
形成し、剥離層及び絶縁層の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱
化し、剥離層の一部を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスにより
エッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化膜において物理的に剥離する方法、（３
）素子形成層が形成された基板のみを機械的に削除する、又は溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、
ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法、（４）耐熱性の高い
基板とトランジスタを有する層の間に剥離層として金属層及び金属酸化物層を設け、当該
金属酸化物層を結晶化により脆弱化し、金属層の一部を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ
３等のフッ化ハロゲンガスによりエッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化物層に
おいて物理的に剥離する方法等を適宜用いることが出来る。
【０１１１】
次に、図１（Ｅ）に示すように、無機絶縁物層１０３表面に基板１０９を貼り付ける
。基板１０９は、基板１０８と同様のものを適宜用いることが可能である。ここでは、ラ
ミネートフィルムを熱圧着して基板１０９を無機絶縁物層１０３上に貼りあわせる。
【０１１２】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１１３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と異なる素子形成層を剥離する方法を図２を用いて説
明する。本実施の形態は、実施の形態１と比較して、第１の電極層の端部を覆う絶縁層（
隔壁）を有する点が異なる。
【０１１４】
図２（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極層
１０４を形成する。
【０１１５】
次に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層（隔壁）１１１を形成する。本実施の形
態では、絶縁層１１１を、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化アルミニウム等の無
機絶縁物を用い、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の薄膜形成方法を用いて形成する。ここ
では、薄膜形成方法を用いて絶縁膜を形成した後、第１の電極層１０４の一部が露出する
ように絶縁膜を選択的にエッチングして絶縁層１１１を形成する。
【０１１６】
なお、絶縁層１１１は、断面形状が３０度〜７５度、好ましくは３５〜６０度の傾斜角
度を有するようにエッチングされることが好ましい。このような傾斜角度を有することに
より、後に形成される有機化合物を含む層の断面被覆率が高まり、段切れを防止すると共
に、歩留まりを向上させることが可能である。
【０１１７】
次に、絶縁層１１１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有機
化合物を含む層１１２を形成する。なお、有機化合物を含む層１１２は、絶縁層１１１の
一部が露出するように形成する。即ち、絶縁層１１１の露出部１１４を形成する。
【０１１８】
次に、図２（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１１２及び絶縁層１１１の露出部
１１４に、実施の形態１と同様に第２の電極層１１３を形成する。この結果、絶縁層１１
１に第２の電極層１１３が接する領域１１５を形成することができる。絶縁層１１１に第
２の電極層１１３が接する領域１１５においては、絶縁層１１１と第２の電極層１１３と
の密着性が高いため、剥離工程において有機化合物を含む層１１２及び第２の電極層１１
３の界面では剥離しにくくなり、剥離層１０２及び無機絶縁物層１０３で剥離することが
可能である。
【０１１９】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１１３までの積層物を素子形成層
１５３という。
【０１２０】
以下、図２（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図２（Ｄ）に示
す剥離工程、及び図２（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様であ
るためここでは省略する。
【０１２１】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１２２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１と異なる素子形成層を剥離する方法を図３を用いて説
明する。本実施の形態は、実施の形態２と比較して、第１の電極層の端部を覆う絶縁層（
隔壁）を有機化合物で形成した点が異なる。
【０１２３】
図３（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極層
１０４を形成する。
【０１２４】
次に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層（隔壁）１２１を形成する。本実施の形
態では、絶縁層１２１を、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリエ
ーテル、ポリウレタン、ポリアミド（ナイロン）、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂
等の非感光性有機化合物を用い、塗布法、印刷法、液滴吐出法を用いて形成する。なお、
絶縁層１２１を形成する有機化合物は、イミド基、シアノ基、水酸基などの極性置換基を
有する。塗布法を用いて絶縁層１２１を形成する場合、組成物を吐出し、乾燥及び焼成し
て絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて
絶縁膜を選択的にエッチングして、第１の電極層１０４の一部、及び無機絶縁物層１０３
の一部を露出するように絶縁膜を除去して絶縁層１２１を形成する。印刷法や液滴吐出法
を用いて絶縁層１２１を形成する場合、組成物を第１の電極層１０４の端部を覆い、且つ
無機絶縁物層１０３の一部を露出するように塗布し、乾燥及び焼成を行って絶縁層１２１
を形成する。
【０１２５】
ここでは、塗布法を用いて絶縁膜を形成した後、第１の電極層１０４の一部、及び無機
絶縁物層１０３の一部が露出するように絶縁膜の一部をドライエッチングで除去して絶縁
層１２１を形成する。即ち、無機絶縁物層１０３の露出部１２０を形成するように絶縁層
１２１を形成する。
【０１２６】
なお、絶縁層１２１は、実施の形態２に示す絶縁層１１１と同様に、断面形状が３０度
〜７５度、好ましくは３５〜６０度の傾斜角度を有するようにエッチングされることが好
ましい。
【０１２７】
次に、絶縁層１２１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有機
化合物を含む層１２２を形成する。
【０１２８】
次に、図３（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１２２、絶縁層１２１、及び無機
絶縁物層１０３の露出部１２０に、実施の形態１と同様に第２の電極層１２３を形成する
。この結果、無機絶縁物層１０３に第２の電極層１２３が接する領域１２４を形成するこ
とができる。無機絶縁物層１０３に第２の電極層１２３が接する領域１２４においては、
無機絶縁物層１０３と第２の電極層１２３との密着性が高いため、剥離工程において有機
化合物を含む層１２２と第２の電極層１２３との界面では剥離しにくくなり、剥離層１０
２及び無機絶縁物層１０３で剥離することが可能である。
【０１２９】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１２３までの積層物を素子形成層
１５４という。
【０１３０】
以下、図３（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図３（Ｄ）に
示す剥離工程、及び図３（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様で
あるためここでは省略する。
【０１３１】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１３２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態３と異なる構成の素子形成層を剥離する
方法を図４を用いて説明する。本本実施の形態は、実施の形態３と比較して、第１の電極
層の端部を覆う絶縁層（隔壁）を、感光性を有する有機化合物で形成した点が異なる。
【０１３３】
図４（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極層
１０４を形成する。
【０１３４】
次に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層（隔壁）１３１を形成する。本実施の形
態では、絶縁層１３１を、アクリル、ポリイミド、スチレン、塩化ビニル、ジアゾ樹脂、
アジド化合物、ノボラック樹脂、ポリケイ皮酸ビニル等のポジ型またはネガ型の感光性材
料を用いて形成する。なお、感光性材料に増感剤が添加されても良い。絶縁層１３１は、
塗布法、印刷法、液滴吐出法を用いて形成する。塗布法を用いて絶縁層１３１を形成する
場合、組成物を吐出し、乾燥及び焼成して絶縁膜を形成した後、第１の電極層１０４の一
部、及び無機絶縁物層１０３の一部を露出するように絶縁膜を露光し現像して絶縁膜の一
部を除去した後、焼成して絶縁層１３１を形成する。感光性を有する有機化合物を露光し
現像して形成した絶縁層１３１は、上端部が曲率を有する絶縁層となる。このため、後に
形成される有機化合物を含む層の段切れを防止することが可能であり、歩留まりを向上さ
せることが可能である。
【０１３５】
ここでは、塗布法を用いて感光性アクリルを含む組成物を塗布し、乾燥してアクリルで
形成される絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により絶縁膜を露光、現像した
後焼成して、第１の電極層１０４の一部、及び無機絶縁物層１０３の一部が露出するよう
に絶縁層１３１を形成する。即ち、無機絶縁物層１０３の露出部１３０を形成する。
【０１３６】
なお、絶縁層１３１は、実施の形態２に示す絶縁層１１１と同様に、断面形状が３０度
〜７５度、好ましくは３５〜６０度の傾斜角度を有するようにエッチングされることが好
ましい。
【０１３７】
次に、絶縁層１３１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有機
化合物を含む層１３２を形成する。
【０１３８】
次に、図４（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１３２、絶縁層１３１、及び無機
絶縁物層１０３の露出部に、実施の形態１と同様に第２の電極層１３３を形成する。この
結果、無機絶縁物層１０３に第２の電極層１３３が接する領域１３４を形成することがで
きる。無機絶縁物層１０３に第２の電極層１３３が接する領域１３４においては、無機絶
縁物層１０３と第２の電極層１３３との密着性が高いため、剥離工程において有機化合物
を含む層１３２及び第２の電極層１３３の界面では剥離しにくくなり、剥離層１０２及び
無機絶縁物層１０３で剥離することが可能である。
【０１３９】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１３３までの積層物を素子形成層
１５５という。
【０１４０】
以下、図４（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図４（Ｄ）に
示す剥離工程、及び図４（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様で
あるためここでは省略する。
【０１４１】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１４２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態４と異なる構成の素子形成層を剥離す
る方法を図５を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態２又は３と比較して、第２
の電極層が、第１の電極層と同様に形成される導電層と接する点が異なる。
【０１４３】
図５（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に導電層を形成
した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて導電層を選択的
にエッチングして第１の電極層１０４及び導電層１８１を形成する。
【０１４４】
次に、実施の形態２と同様に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層１２１を形成す
る。次に、絶縁層１２１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有
機化合物を含む層１２２を形成する。なお、有機化合物を含む層１２２は、導電層１８１
の一部が露出するように形成する。なお、導電層１８１の露出部を１８２と示す。
【０１４５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１２２及び第１の導電層１８１の
露出部１８２に接するように、実施の形態１と同様に第２の電極層１２３を形成する。こ
の結果、導電層１８１に第２の電極層１２３が接する領域１８４を形成することができる
。導電層１８１に第２の電極層１２３が接する領域１８４においては、導電層１８１と第
２の電極層１２３との密着性が高いため、剥離工程において有機化合物を含む層１２２及
び第２の電極層１２３の界面では剥離されにくくなり、剥離層１０２及び無機絶縁物層１
０３で剥離することが可能である。
【０１４６】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１２３までの積層物を素子形成層
１５６という。
【０１４７】
以下、図５（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図５（Ｄ）に
示す剥離工程、及び図５（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様で
あるためここでは省略する。
【０１４８】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【実施例１】
【０１４９】
本実施例では、有機化合物を含む層を有する素子として記憶素子を有する半導体装置、代
表的には記憶装置について説明する。
【０１５０】
図１０（Ａ）に示したのは本実施例で示す半導体装置の一構成例であり、メモリセル３
００がマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ２２、デコーダ２３、２４、セレクタ
２５、読み出し／書き込み回路２６を有する。なお、ここで示す記憶回路１６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。
【０１５１】
デコーダ２３、２４、セレクタ２５、読み出し／書き込み回路２６、インターフェース等
は、記憶素子と同様に薄膜トランジスタを用いて基板上に形成することができる。また、
ＩＣチップとして外付けしても良い。
【０１５２】
メモリセル３００は、ビット線Ｂｘ（１≦ｘ≦ｍ）に接続される第１の導電層と、ワー
ド線Ｗｙ（１≦ｙ≦ｎ）に接続される第２の導電層と、第１の導電層に接する有機化合物
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
たは積層で設けられている。
【０１５３】
メモリセルアレイ２２の上面構造と断面構造の一例に関して図１１に示す。なお、図１
１（Ａ）はメモリセルアレイ２２の上面構造を示しており、図１１（Ａ）におけるＡ−Ｂ
間の断面構造、及びＣ−Ｄ間の断面構造がそれぞれ図１１（Ｂ）及び図（Ｃ）に対応して
いる。なお、図１１（Ａ）において、破線３１４で囲まれる領域は、第１の有機絶縁物層
３０６及び第２の有機絶縁物層３１０が形成される領域である。基板３３２、３３４、有
機絶縁物層３０６、３１０、３３１は省略している。
【０１５４】
メモリセルアレイ２２には、ビット線３０４ａ〜３０４ｇ、及び第２の電極層３１２ａ〜
３１２ｇが形成されており、ビット線及びワード線の交点にメモリセルが形成されており
、メモリセルにはそれぞれ第１の導電層、有機化合物を含む層、及び第２のワード線（第
２の電極層）によって記憶素子が形成される。以下、ビット線３０４ｅ及び第２の電極層
３１２ｄの交点に形成されるメモリセル３００ａ、ビット線３０４ｄ及び第２の電極層３
１２ａの交点に形成されるメモリセル３００ｂについて説明する（図１１（Ａ）参照）。
【０１５５】
メモリセル３００ａは、記憶素子３０５ａを有する（図１１（Ｂ）参照。）。記憶素子３
０５ａは、基板３３４上に、第１の方向に延びたビット線３０４ｅに接続する第１の電極
層３０７と、第１の電極層３０７を覆う有機化合物を含む層３１１と、第１の方向と垂直
な第２の方向に延びた第２の電極層３１２ｄとを有する。また、メモリセルアレイの周辺
部では絶縁層３０３及び第２の電極層３１２ｄが接する領域３１３が形成される。なお、
データの書き込み前において、有機化合物を含む層３１１は、第１の電極層３０７及び第
２の電極層３１２ｄの間の距離を一定に保っている。また、ここでは、第２の電極層３１
２ｄを覆うように、保護膜として機能する絶縁層を設けてもよい。
【０１５６】
また、図１１（Ｃ）に示すように、メモリセル３００ｂは、記憶素子３０５ｂを有する。
記憶素子３０５ｂは、第１の方向に延びたビット線に接続する第１の電極層３２４と、第
１の電極層３２４を覆う有機化合物を含む層３１１と、第１の方向と垂直な第２の方向に
延びた第２の電極層３１２ａとを有する。また、メモリセルアレイの周辺部において絶縁
層３０３と第２の電極層３１２ａとが接する領域３２５、３２６が形成される。
【０１５７】
また、第２の電極層３１２ａ〜３１２ｇ上には、表面の凹凸を緩和するための絶縁層３３
１が形成され、絶縁層３３１上に基板３３２が貼りあわせられている。ここでは、基板３
３２として、プラスチックフィルムが用いられている。
【０１５８】
なお、図１１（Ｂ）において、有機化合物を含む層３１１は複数の第１の電極層にまた
がって形成された例を示しているが、各メモリセルのみに有機化合物を含む層３１１を選
択的に設けてもよい。この場合、メタルマスクを用いた蒸着法により形成することができ
る。また、液滴吐出法等を用いて有機化合物を吐出し焼成して選択的に有機化合物を含む
層を設けることにより材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【０１５９】
ビット線３０４ａ〜３０４ｇ、第１の電極層３０７、３２４、及び第２の電極層３１２
ａ〜３１２ｇの材料や形成方法は、上記実施の形態１で示した第１の電極及び第２の電極
の材料および形成方法のいずれかを用いて同様に行うことができる。
【０１６０】
また、有機化合物を含む層３１１は、上記実施の形態１で示した有機化合物を含む層１
０５と同様の材料および形成方法を用いて設けることができる。
【０１６１】
また、基板３３２、３３４としては、実施の形態１で示した基板１０８、１０９で示し
た可撓性基板、ラミネートフィルム、繊維質な材料からなる紙等を用いることで、半導体
装置の小型、薄型、軽量化を図ることが可能である。
【０１６２】
次に、パッシブマトリクス型の半導体装置の作製方法について、図１２を用いて説明する
。
【０１６３】
図１２（Ａ）は、パッシブマトリクス型の半導体装置のメモリセルアレイの断面図であ
る。なお、ビット線駆動回路、ワード線駆動回路、インターフェース等の周辺回路は省略
している。
【０１６４】
図１２（Ａ）に示すように、基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３０２を形成し、剥
離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。ここでは、剥離層３０２として、膜厚３０ｎｍ
のタングステン層をスパッタリング法により形成し、絶縁層３０３として１００ｎｍの酸
化珪素層、５０ｎｍの窒化酸化珪素層、及び１００ｎｍの酸化窒化珪素層をＣＶＤ法によ
り形成する。次に、絶縁層３０３上に、６６ｎｍの非晶質珪素膜をＣＶＤ法により成膜し
た後、５００℃１時間及び５５０℃４時間の加熱処理を行い、非晶質珪素膜を結晶化して
結晶性珪素膜を形成すると共に、剥離層３０２及び絶縁層３０３の界面において、金属酸
化物、ここでは酸化タングステン層を形成する。なお、剥離層３０２及び絶縁層３０３の
界面において、金属酸化物を形成することで、後の剥離工程で剥離しやすくなる。
【０１６５】
次に、結晶性珪素膜を除去した後、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇを形成する。ここでは
、６０ｎｍのチタン層、４０ｎｍの窒化チタン層、３００ｎｍのアルミニウム層、６０ｎ
ｍのチタン層、及び４０ｎｍ窒化チタン層をスパッタリング法により積層して形成した後
、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチングし
てビット線３０４ｅ〜３０４ｇを形成する。ここでは、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇに低
抵抗材料のアルミニウムを用いて形成することが好ましい。
【０１６６】
次に、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇ上に第１の有機絶縁物層３０６を形成する。ここで
は、ポリイミドを塗布し露光、現像して絶縁層３０３及びビット線３０４ｅ〜３０４ｇの
一部を露出した後、３００℃で３０分焼成して第１の有機絶縁物層３０６を形成する。
【０１６７】
次に、第１の有機絶縁物層３０６と、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇの露出部との上に第
１の電極層３０７〜３０９を形成する。スパッタリング法により厚さ１００ｎｍのチタン
膜を成膜した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的
にエッチングして第１の電極層３０７〜３０９を形成する。ここでは、第１の電極層の膜
厚分布の均一性を高めることがこのましい。
【０１６８】
次に、第１の絶縁層及び第１の電極層３０７〜３０９上に第２の有機絶縁物層３１０を
形成する。ここでは、第１の有機絶縁物層と同様に感光性ポリイミドを用いて第２の有機
絶縁物層３１０を形成する。加熱によりビット線３０４ｅ〜３０４ｇの表面に凹凸が形成
されたとしても、第２の有機絶縁物層３１０を介してビット線３０４ｅ〜３０４ｇに接続
される第１の電極層３０７〜３０９上に、有機化合物を含む層を形成することができる。
有機化合物を含む層の膜厚が薄くとも、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇの表面の凹凸の関与
を低減することが可能であるため、書き込み前における記憶素子のショートを防止するこ
とができる。
【０１６９】
次に、第１の電極層３０７〜３０９及び第２の有機絶縁物層３１０上に有機化合物を含
む層３１１を形成する。ここでは、有機化合物を含む層３１１としては、メタルマスクを
用いて厚さ１０ｎｍのＮＰＢを蒸着する。
【０１７０】
次に、有機化合物を含む層３１１及び絶縁層３０３上に第２の電極層３１２ｄを形成す
る。
【０１７１】
ここでは、絶縁層３０３と第２の電極層３１２ｄが接する領域３１３が形成されるように
第２の電極層３１２ｄを形成する。絶縁層３０３と第２の電極層３１２ｄが接する領域で
は、絶縁層３０３と第２の電極層３１２ｄの密着性が高いため、後の剥離工程において、
歩留まり高く剥離層及び絶縁層を剥離することが可能である。
【０１７２】
次に、第２の電極層３１２ｄ上に絶縁層３３１を形成した後、絶縁層３３１上に接着層
を有する基板３３２を貼り合わせる。ここでは、絶縁層３３１として、エポキシ樹脂を用
いて形成する。
【０１７３】
次に、基板３０１の表面に接着層を有する基板を貼りあわせた後、１２０〜１５０度に加
熱して基板３３２の接着層を可塑化させて、基板３３２を絶縁層３３１に接着させる。
【０１７４】
次に、基板３０１を平坦部表面上に配置し、基板３３２表面に粘着層を有するローラー
（図示せず）を圧着させ、図１２（Ｂ）に示すように、剥離層３０２及び絶縁層３０３の
界面で剥離する。
【０１７５】
次に図１２（Ｃ）に示すように、絶縁層３０３表面に接着層を有する基板３３４、ここ
ではプラスチックフィルムを貼りあわせ、１２０〜１５０度に加熱して基板３３４の接着
層を可塑化させて、基板３３４を絶縁層３０３表面に接着させる。
【０１７６】
以上の工程により、プラスチックフィルム上に設けられたパッシブマトリクス型の半導
体装置を作製することが出来る。なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適
用することができる。
【０１７７】
次に、記憶素子にデータの書き込みを行う際の動作について説明する。ここでは。電気的
作用、代表的には電圧の印加によりデータの書き込みを行う場合について説明する（図１
０（Ａ）参照）。なお、書き込みはメモリセルの電気特性を変化させることで行うが、メ
モリセルの初期状態（電気的作用を加えていない状態）をデータ「０」、電気特性を変化
させた状態を「１」とする。
【０１７８】
メモリセル３００にデータ「１」を書き込む場合、まず、デコーダ２３、２４およびセレ
クタ２５によってメモリセル３００を選択する。具体的には、デコーダ２４によって、メ
モリセル３００に接続されるワード線Ｗ３に所定の電圧Ｖ２を印加する。また、デコーダ
２３とセレクタ２５によって、メモリセル３００に接続されるビット線Ｂ３を読み出し／
書き込み回路２６に接続する。そして、読み出し／書き込み回路２６からビット線Ｂ３へ
書き込み電圧Ｖ１を出力する。こうして、当該メモリセル３００を構成する第１の電極層
と第２の電極層の間に電圧Ｖｗ＝Ｖ１−Ｖ２を印加する。電圧Ｖｗを適切に選ぶことで、
当該電極層間に設けられた有機化合物を含む層を物理的もしくは電気的に変化させ、デー
タ「１」の書き込みを行う。具体的には、読み出し動作電圧を印加したときに、データ「
１」の状態の第１の電極層と第２の電極層の間の電気抵抗が、データ「０」の状態の第１
の電極層と第２の電極層の間の電気抵抗と比して、大幅に小さくなるように有機化合物を
含む層を物理的もしくは電気的に変化させるとよい。電圧Ｖｗは５〜１５Ｖ、あるいは−
１５〜−５Ｖとし、例えば、（Ｖ１、Ｖ２）＝（０Ｖ、５〜１５Ｖ）、あるいは（３〜５
Ｖ、−１２〜−２Ｖ）の範囲から適宜選ぶことができる。
【０１７９】
なお、非選択のワード線および非選択のビット線には、接続されるメモリセルにデータ「
１」が書き込まれないよう制御する。例えば、非選択のワード線および非選択のビット線
を浮遊状態とすればよい。また、メモリセルを構成する第１の電極層と第２の電極層とは
、ダイオード特性など、選択性を確保できる特性を満たすように相関する必要がある。
【０１８０】
一方、メモリセル３００にデータ「０」を書き込む場合は、メモリセル３００には電気的
作用を加えなければよい。回路動作上は、例えば、「１」を書き込む場合と同様に、デコ
ーダ２３、２４およびセレクタ２５によってメモリセル３００を選択するが、読み出し／
書き込み回路２６からビット線Ｂ３への出力電位を、選択されたワード線Ｗ３の電位ある
いは非選択ワード線の電位と同程度とし、メモリセル３００を構成する第１の電極層と第
２の電極層の間に、メモリセル３００の電気特性を変化させない程度の電圧（例えば−５
〜５Ｖ）を印加すればよい。
【０１８１】
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１０（Ａ）
〜（Ｃ）参照）。データの読み出しは、メモリセルを構成する第１の電極層と第２の電極
層の間の電気特性が、データ「０」を有するメモリセルとデータ「１」を有するメモリセ
ルとで異なることを利用して行う。例えば、データ「０」を有するメモリセルを構成する
第１の導電層と第２の導電層の間の実効的な電気抵抗（以下、単にメモリセルの電気抵抗
と呼ぶ）が、読み出し電圧においてＲ０、データ「１」を有するメモリセルの電気抵抗を
、読み出し電圧においてＲ１とし、電気抵抗の差を利用して読み出す方法を説明する。な
お、Ｒ１＜Ｒ０とする。読み出し／書き込み回路は、読み出し部分の構成として、例えば
、図１０（Ｂ）に示す抵抗素子４６と差動増幅器４７を用いた回路２６を考えることがで
きる。抵抗素子４６は抵抗値Ｒｒを有し、Ｒ１＜Ｒｒ＜Ｒ０であるとする。抵抗素子４６
の代わりにトランジスタ４８を用いても良いし、差動増幅器の代わりにクロックトインバ
ータ４９を用いることも可能である（図１０（Ｃ））。クロックトインバータ４９には、
読み出しを行うときに”Ｈｉｇｈ”、行わないときに”Ｌｏｗ”となる、信号φ又は反転
信号φが入力される。勿論、回路構成は図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に限定されない。
【０１８２】
メモリセル３００からデータの読み出しを行う場合、まず、デコーダ２３、２４およびセ
レクタ２５によってメモリセル３００を選択する。具体的には、デコーダ２４によって、
メモリセル３００に接続されるワード線Ｗｙに所定の電圧Ｖｙを印加する。また、デコー
ダ２３とセレクタ２５によって、メモリセル３００に接続されるビット線Ｂｘを読み出し
／書き込み回路２６の端子Ｐに接続する。その結果、端子Ｐの電位Ｖｐは、ＶｙとＶ０が
抵抗素子４６（抵抗値Ｒｒ）とメモリセル３００（抵抗値Ｒ０もしくはＲ１）による抵抗
分割によって決定される値となる。従って、メモリセル３００がデータ「０」を有する場
合には、Ｖｐ０＝Ｖｙ＋（Ｖ０−Ｖｙ）×Ｒ０／（Ｒ０＋Ｒｒ）となる。また、メモリセ
ル３００がデータ「１」を有する場合には、Ｖｐ１＝Ｖｙ＋（Ｖ０−Ｖｙ）×Ｒ１／（Ｒ
１＋Ｒｒ）となる。その結果、図１０（Ｂ）では、ＶｒｅｆをＶｐ０とＶｐ１の間となる
ように選択することで、図１０（Ｃ）では、クロックトインバータの変化点をＶｐ０とＶ
ｐ１の間となるように選択することで、出力電位Ｖｏｕｔが、データ「０」／「１」に応
じて、Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ（もしくはＨｉｇｈ／Ｌｏｗ）が出力され、読み出しを行うこと
ができる。
【０１８３】
例えば、差動増幅器をＶｄｄ＝３Ｖで動作させ、Ｖｙ＝０Ｖ、Ｖ０＝３Ｖ、Ｖｒｅｆ＝１
．５Ｖとする。仮に、Ｒ０／Ｒｒ＝Ｒｒ／Ｒ１＝９とすると、メモリセルのデータが「０
」の場合、Ｖｐ０＝２．７ＶとなりＶｏｕｔは”Ｈｉｇｈ”が出力され、メモリセルのデ
ータが「１」の場合、Ｖｐ１＝０．３ＶとなりＶｏｕｔは”Ｌｏｗ”が出力される。こう
して、メモリセルの読み出しを行うことができる。
【０１８４】
上記の方法によると、有機化合物を含む層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。勿論、読み出し方法は、この方法に限定されない
。例えば、電気抵抗の差を利用する以外に、電流値の差を利用して読み出しても構わない
。また、メモリセルの電気特性が、データ「０」と「１」とで、しきい値電圧が異なるダ
イオード特性を有する場合には、しきい値電圧の差を利用して読み出しても構わない。
【０１８５】
なお、記憶素子の第１の電極層及び第２の電極層に電圧を印加する場合、記憶素子と直列
に抵抗を接続することが好ましい。抵抗は、記憶素子の５％以下の抵抗値を有することが
好ましい。この結果、短絡した記憶素子において、過剰な電流が流れることを防止するこ
とが可能であり、過剰な電流に伴う素子破壊を防止することが可能である。
【０１８６】
また、無機絶縁物層１０３上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けてその上にメモリセ
ル３００又はメモリセルアレイ２２を設けてもよいし、絶縁性を有する基板の代わりにＳ
ｉ等の半導体基板やＳＯＩ基板を用いて基板上に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成
しその上にメモリセル３００又はメモリセルアレイ２２を設けてもよい。
【０１８７】
本発明を用いることによって、記憶素子の有機化合物を含む層で剥離せず、剥離層の界面
において剥離を行うことが可能である。このため、耐熱性を有する基板上に形成した記憶
素子を有する層を剥離し、可撓性を有する基板上に設けることが可能である。また、本実
施例の記憶素子を有する半導体装置は、チップ製造時以外にデータの書き込み（追記）が
可能であり、また書き換えができないため、書き換えによる偽造を防止すること可能であ
る。また、本発明の半導体装置は、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた単純
な構造の記憶素子を有するため、安価な半導体装置を提供することができる。
【実施例２】
【０１８８】
本実施例では、有機化合物を含む層を有する素子として有機薄膜トランジスタを有する半
導体装置の作製方法について説明する。
【０１８９】
図１４（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３
０２を形成し、剥離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。次に、絶縁層３０３上に非晶
質珪素膜を形成し、加熱して結晶性珪素膜を形成すると共に、剥離層３０２及び絶縁層３
０３の界面に金属酸化物層を形成する。剥離層３０２及び絶縁層３０３の界面に金属酸化
物層を形成することで、後の剥離工程において、剥離しやすくすることができる。この後
、結晶性珪素膜を除去する。次に、絶縁層３０３上に第１の電極層３５１及び導電層３５
２を形成する。ここでは、スパッタリング法により、アルミニウム層を形成した後、フォ
トリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いてアルミニウム層を選択的にエ
ッチングして第１の電極層３５１及び導電層３５２を形成する。なお、第１の電極層３５
１は、ゲート電極として機能する。また、第１の電極層３５１及び導電層３５２は接続さ
れていない。
【０１９０】
次に、第１の電極層３５１及び導電層３５２上に絶縁層３５３を形成する。ここでは、絶
縁層３５３は、ポリイミドを用いて形成する。なお、絶縁層３５３は、導電層３５２の一
部を露出するように形成される。図１４（Ａ）において、３５５は露出された絶縁層３５
３である。また、絶縁層３５３はゲート絶縁層として機能する。
【０１９１】
次に、第１の電極層３５１及び絶縁層３５３の重畳部の上に有機化合物を含む層３５４を
蒸着法により形成する。ここでは、メタルマスクを用いてペンタセンを蒸着して有機化合
物を含む層３５４を形成する。
【０１９２】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、導電層３５２の露出部３５５、絶縁層３５３、及び有
機化合物を含む層３５４上に第２の電極層３５６を形成する。ここでは、蒸着法により金
を用いて第２の電極層３５６を形成する。このとき、導電層３５２及び第２の電極層３５
６が接する領域３５８が形成される。導電層３５２及び第２の電極層３５６が接する領域
３５８では密着性が高いため、後の剥離工程において有機化合物を含む層３５４及び第２
の電極層３５６の間で剥離することなく、剥離層３０２及び絶縁層３０３で剥離すること
が可能で有る。また、第２の電極層３５６は、ソース電極（ソース配線）、ドレイン電極
（ドレイン配線）として機能する。次に、絶縁層３５３、有機化合物を含む層３５４、第
２の電極層３５６上に保護層３５７を形成する。
【０１９３】
以下、図１４（Ｃ）に示す絶縁層３３１の形成、基板３３２の貼りあわせ、図１４（Ｄ
）に示す剥離工程、及び図１４（Ｅ）に示す基板３３４の貼りあわせは、実施例１と同様
であるためここでは省略する。
【０１９４】
なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適用することができる。
【実施例３】
【０１９５】
本実施例では、有機化合物を含む層を有する素子として有機太陽電池を有する半導体装置
の作製方法について説明する。
【０１９６】
図１５（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３
０２を形成し、剥離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。
【０１９７】
次に、絶縁層３０３上に非晶質珪素膜を形成し、加熱して結晶性珪素膜を形成すると共に
、剥離層３０２及び絶縁層３０３の界面に金属酸化物層を形成する。この後、結晶性珪素
膜を除去する。次に、絶縁層３０３上に第１の電極層３４１を形成する。ここでは、スパ
ッタリング法により、ＩＴＯ膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレ
ジストマスクを用いてＩＴＯ膜を選択的にエッチングして第１の電極層３４１を形成する
。
【０１９８】
次に、第１の電極層３４１上に絶縁層３４２を形成する。ここでは、絶縁層３４２は、ポ
リイミドを用いて形成する。なお、絶縁層３４２は、電極層３４１の一部を露出するよう
に形成される。図１５（Ａ）において、３４４は露出された絶縁層３０３である。
【０１９９】
次に、第１の電極層３４１及び絶縁層３４２の一部上に有機化合物を含む層３４３をメタ
ルマスクを用いた蒸着法により形成する。ここでは、有機化合物を含む層３４３を、正孔
輸送性の有機化合物と無機化合物を有する第１の層と、電子輸送性の有機化合物を有する
第２の層とを積層して形成する。正孔輸送性の有機化合物と無機化合物を有する第１の層
は、三酸化モリブデンＭｏＯ３と芳香族アミンであるＮＰＢを、モル比１：１で共蒸着し
て形成する。電子輸送性の有機化合物を有する第２の層は、フラーレン（Ｃ６０）を蒸着
して形成する。
【０２００】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、絶縁層３０３の露出部３４４、絶縁層３４２、及び有
機化合物を含む層３４３上に第２の電極層３４５を形成する。ここでは、蒸着法によりア
ルミニウムを用いて第２の電極層３４５を形成する。このとき、絶縁層３０３及び第２の
電極層３４５が接する領域３４６が形成される。絶縁層３０３及び第２の電極層３４５が
接する領域３４６では密着性が高いため、後の剥離工程において有機化合物を含む層３４
３及び第２の電極層３４５の間で剥離されることなく、剥離層３０２及び絶縁層３０３で
剥離することが可能で有る。
【０２０１】
以下、図１５（Ｃ）に示す絶縁層３３１の形成、基板３３２の貼りあわせ、図１５（Ｄ
）に示す剥離工程、及び図１５（Ｅ）に示す基板３３４の貼りあわせは、実施例１と同様
であるためここでは省略する。
【０２０２】
なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適用することができる。
【０２０３】
本実施例の太陽電池を、バッテリーとして、各種照明機器、照明設備、家庭用各種照明器
具、屋外灯、街路灯、無人公共設備、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、ナビゲーショ
ンシステム、携帯オーディオ機器、ハンディＡＶ機器、デジタルカメラ、フィルムカメラ
、インスタントカメラ等のカメラ、電卓、腕時計、壁掛け時計などの時計に設けることが
できる。なお、腕時計にバッテリーを設ける場合文字盤の下に設けることでデザイン性を
高めることができる。
【実施例４】
【０２０４】
ここで、本発明の半導体装置の構成について、図１６を参照して説明する。図１６（Ａ）
に示すように、本発明の半導体装置２０は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源
回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の回路を制御する制御
回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、アンテナ１８を有する
。
【０２０５】
また、図１６（Ｂ）に示すように、本発明の半導体装置２０は、非接触でデータを交信す
る機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の
回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、ア
ンテナ１８の他、中央処理ユニット５１を有しても良い。
【０２０６】
また、図１６（Ｃ）に示すように、本発明の半導体装置２０は、非接触でデータを交信す
る機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の
回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、ア
ンテナ１８、中央処理ユニット５１の他、検出素子５３、検出制御回路５４からなる検出
部５２を有しても良い。
【０２０７】
本実施例の半導体装置は、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路
１３、他の回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バ
ス１７、アンテナ１８、中央処理ユニット５１の他、検出素子５３、検出制御回路５４か
らなる検出部５２等を構成することで、小型で多機能を有する半導体装置を形成すること
が可能である。
【０２０８】
電源回路１１は、アンテナ１８から入力された交流信号を基に、半導体装置２０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。また、電源回路１１に実施の形態１
乃至実施の形態５に示す太陽電池から選択される１つ又は複数を有してもよい。クロック
発生回路１２は、アンテナ１８から入力された交流信号を基に、半導体装置２０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１３は
、リーダライタ１９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１４は、
記憶回路１６を制御する機能を有する。アンテナ１８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１９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。
【０２０９】
記憶回路１６は、実施の形態１乃至実施の形態５に示す記憶素子から選択される１つ又
は複数を有する。有機化合物を含む層を有する記憶素子は、小型化、薄膜化および大容量
化を同時に実現することができるため、記憶回路１６を有機化合物を含む層を有する記憶
素子で設けることにより、半導体装置の小型化、軽量化を達成することができる。
【０２１０】
検出部５２は、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度、気体成分、液体成分
、その他の特性を物理的又は化学的手段により検出することができる。また、検出部５２
は、物理量または化学量を検出する検出素子５３と当該検出素子５３で検出された物理量
または化学量を電気信号等の適切な信号に変換する検出制御回路５４とを有している。検
出素子５３としては、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、ダイオード等で形成することができ、
実施の形態１乃至実施の形態５に示す光電変換素子から選択される１つ又は複数を有する
。なお、検出部５２は複数設けてもよく、この場合、複数の物理量または化学量を同時に
検出することが可能である。
【０２１１】
また、ここでいう物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度等を指
し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体成分等の化学物質等を指す。化学量
としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質（例えば、血液中に含まれ
る血糖値等）等の有機化合物も含まれる。特に、化学量を検出しようとする場合には、必
然的にある特定の物質を選択的に検出することになるため、あらかじめ検出素子５３に検
出したい物質と選択的に反応する物質を設けておく。例えば、生体物質の検出を行う場合
には、検出素子５３に検出させたい生体物質と選択的に反応する酵素、抗体分子または微
生物細胞等を高分子等に固定化して設けておくことが好ましい。
【０２１２】
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
フ゜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１７（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図１
７（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図１７（Ｂ）参照）、乗物
類（自転車等、図１７（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１７（Ｅ）、図１７（
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。
【０２１３】
本発明の半導体装置２０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２０
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２０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。
【実施例５】
【０２１４】
本実施例では、発光素子を有する半導体装置の作製工程について説明する。
【０２１５】
図１８（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３
０２を形成し、剥離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。次に、絶縁層３０３上に非晶
質珪素膜を形成し、加熱して結晶性珪素膜を形成すると共に、剥離層３０２及び絶縁層３
０３の界面に金属酸化物層を形成する。この後、結晶性珪素膜を除去する。次に、絶縁層
３０３上に第１の電極層３６１を形成する。ここでは、スパッタリング法により、ＩＴＯ
膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いてＩＴＯ
膜を選択的にエッチングして第１の電極層３６１を形成する。
【０２１６】
次に、第１の電極層３６１上に絶縁層３６２を形成する。ここでは、絶縁層３６２は、感
光性ポリイミドを用いて形成する。なお、絶縁層３６２は、電極層３６１の一部を露出す
るように形成する。図１８（Ａ）において、３６４は露出された絶縁層３０３の領域であ
る。
【０２１７】
次に、第１の電極層３６１及び絶縁層３６２の一部上に有機化合物を含む層３６３をメタ
ルマスクを用いた蒸着法により形成する。ここでは、有機化合物を含む層３６３を、発光
性を有する有機化合物で形成する。また、有機化合物を含む層３６３を赤色の発光性の有
機化合物、青色の発光性の有機化合物、及び緑色の発光性の有機化合物を用いて、それぞ
れ赤色の発光性の画素、青色の発光性の画素、及び緑色の発光性の画素を形成する。
【０２１８】
ここでは、赤色の発光性の有機化合物を含む層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを
１０ｎｍ、ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（
アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））が添加されたＮＰＢ
を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。
【０２１９】
また、緑色の発光性の有機化合物を含む層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０
ｎｍ、クマリン５４５Ｔ（Ｃ５４５Ｔ）が添加されたＡｌｑ３を４０ｎｍ、Ａｌｑ３を６
０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。
【０２２０】
また、青色の発光性の有機化合物を含む層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０
ｎｍ、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）が添加
された、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略
称：ＣｚＰＡ）を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する
。
【０２２１】
さらには、白色の発光性の有機化合物を用いて白色の発光性の画素を形成してもよい。白
色の発光性の画素を設けることにより、消費電力を削減することが可能である。
【０２２２】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層３６３、絶縁層３６２、及び絶縁
層３０３上に第２の電極層３６５を形成する。ここでは、膜厚２００ｎｍのＡｌ膜を蒸着
法により形成する。このとき、無機化合物で形成される絶縁層３０３及び第２の電極層３
６５が接する領域３６６が形成される。絶縁層３０３及び第２の電極層３６５が接する領
域３６６では密着性が高いため、後の剥離工程において有機化合物を含む層３６３及び第
２の電極層３６５の間で剥離することなく、剥離層３０２及び絶縁層３０３で剥離するこ
とが可能で有る。
【０２２３】
次に、図１８（Ｃ）に示すように、第２の電極層３６５上に保護層３６７を形成する。
保護層は、発光素子や絶縁層３６２に水分や酸素等が侵入することを防ぐためのものであ
る。保護層３６７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、
窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、または酸化
アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、その他
の絶縁性材料を用いて形成することが好ましい。
【０２２４】
以下、図１８（Ｃ）に示す絶縁層３３１の形成、基板３３２の貼りあわせ、図１８（Ｄ
）に示す剥離工程、及び図１８（Ｅ）に示す基板３３４の貼りあわせは、実施例１と同様
であるためここでは省略する。
【０２２５】
以上の工程により、プラスチックフィルム上に設けられたパッシブマトリクス型発光素
子を有する半導体装置を作製することが出来る。
【０２２６】
なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適用することができる。
【実施例６】
【０２２７】
次に、実施例５で示すＥＬ表示パネルにＦＰＣや、駆動用の駆動ＩＣを実装する例につ
いて説明する。ここでは、ＴＦＴで形成されるチップ状の駆動用回路を駆動ＩＣという。
【０２２８】
図１９に示した構造は、狭額縁化させた小型サイズ（例えば対角１．５インチ）で好適な
ＣＯＧ方式を採用した例である。
【０２２９】
図１９において、基板１０１０上に駆動ＩＣ１０１１が実装され、駆動ＩＣの先に配置さ
れた端子部１０１８にＦＰＣ１０１９を実装している。実装される駆動ＩＣ１０１１は、
生産性を向上させる観点から、一辺が３００ｍｍから１０００ｍｍの矩形状の基板上に複
数個作り込むとよい。つまり、基板上に駆動回路部と入出力端子を一つのユニットとする
回路パターンを複数形成し、最後に分割して駆動ＩＣを個別に取り出せばよい。駆動ＩＣ
の長辺の長さは、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が１５〜８０ｍｍ、
短辺が１〜６ｍｍの矩形状に形成してもよい。
【０２３０】
駆動ＩＣのＩＣチップに対する外形寸法の優位性は長辺の長さにあり、長辺が１５〜８０
ｍｍで形成された駆動ＩＣを用いると、ＩＣチップを用いる場合と比較して実装するチッ
プ数を削減することが可能であり、製造上の歩留まりを向上させることができる。また、
ガラス基板上に駆動ＩＣを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので
生産性を損なうことが少ない。これは、円形のシリコンウエハからＩＣチップを取り出す
場合と比較すると、大きな優位点である。
【０２３１】
また、ＴＡＢ方式を採用してもよく、その場合は、複数のテープを貼り付けて、該テープ
に駆動ＩＣを実装すればよい。ＣＯＧ方式の場合と同様に、単数のテープに単数の駆動Ｉ
Ｃを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、駆動ＩＣを固定するための金属片
等を一緒に貼り付けるとよい。
【０２３２】
また、画素部１０１２と駆動ＩＣ１０１１の間に設けられた接続領域１０１７は、発光素
子の第２の電極層を下層の配線とコンタクトさせるために設けている。
【０２３３】
また、封止基板１０１４は、画素部１０１２を囲むシール材１０１５、およびシール材に
囲まれた充填材料によって基板１０１０に固定されている。
【０２３４】
なお、駆動ＩＣの代わりに、Ｓｉチップで形成されるＩＣチップを用いてもよい。
【０２３５】
以上の様に、本発明を実施する、即ち実施例５の発光素子の構成を用いて、様々な電子
機器を完成させることができる。
【実施例７】
【０２３６】
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２７００、２７０６、パネル２７０
１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３、操作ボタン２７０４、バッテリー
２７０５を有する（図２０参照）。パネル２７０１はハウジング２７０２に脱着自在に組
み込まれ、ハウジング２７０２はプリント配線基板２７０３に嵌着される。ハウジング２
７０２はパネル２７０１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２７０３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２７１０を用いることができる。プ
リント配線基板２７０３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。
【０２３７】
パネル２７０１は、接続フィルム２７０８を介して、プリント配線基板２７０３と接続さ
れる。上記のパネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３は、操作
ボタン２７０４やバッテリー２７０５と共に、筐体２７００、２７０６の内部に収納され
る。パネル２７０１が含む画素領域２７０９は、筐体２７００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。パネル２７０１に実施例５及び６で示すような半導体装
置を用いることができる。
【０２３８】
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２７００、２７０６内部の限られた空間を有効に利用する
ことができる。
【０２３９】
なお、筐体２７００、２７０６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
、本実施例に係る電子機器は、その機能や用途に応じて様々な態様に変容しうる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する基板上に有機化合物を含む層を有する素子を備えた半導体装
置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は低コストで作製することが要求されており、近年、制御回路や記憶回路等
に有機化合物を含む層を用いたトランジスタ、メモリ、太陽電池等の素子の開発が盛んに
行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このような有機化合物を含む層を用いたトランジスタ、メモリ、太陽電池等の素子を有
する半導体装置を利用したアプリケーションは様々なものが期待されており、小型、軽量
化を追及し、フレキシブルなプラスチックフィルムを用いることが試みられている。
【０００４】
プラスチックフィルムの耐熱性は低いため、プロセスの最高温度を低くせざるを得ない
。このため、プラスチックフィルムを用いた半導体装置は、メタルマスクを用いた蒸着法
やスパッタリング法を用いて作製される。
【０００５】
また、プラスチックフィルムは耐熱性が低いため、結果的にガラス基板上に形成する時
ほど良好な電気特性のトランジスタを形成できないのが現状である。
【０００６】
そこで、ガラス基板上にフォトリソグラフィ工程を用いて形成した微細な素子を基板か
ら剥離し、他の基材、例えばプラスチックフィルムなどに貼り付ける技術が提案されてい
る（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４７７９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて半導体装置を
作製する場合、メタルマスクのアライメントの位置合わせ工程が必要である。このため、
アライメントの位置あわせの不具合から製品の歩留まりが低下するという問題がある。
【０００９】
また、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて半導体装置を作製する
場合、アライメントのずれを考慮して素子設計を行う。このため、微細な構造のトランジ
スタ、メモリ、太陽電池等を作製することが困難であり、半導体装置の小型化、軽量化、
高性能化が困難である。
【００１０】
さらに、特許文献２に示されるような剥離工程を用いて、有機化合物を含む層を有する
素子を剥離する場合、具体的には図２１に示すように基板１０１上に剥離層１０２を形成
し、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極
層１０４を形成し、第１の電極層１０４上に有機化合物を含む層１０５を形成し、有機化
合物を含む層１０５上に第２の電極層１０６を形成して、有機化合物を含む層を有する素
子１５１、及び素子１５１を有する層１５７を剥離する場合、有機化合物を含む層１０５
と第２の電極層１０６の間で剥れるという問題がある。
【００１１】
これは、有機化合物を含む層１０５及び第２の電極層１０６の密着力が低いためである
。具体的には、有機化合物を含む層１０５は有機半導体として機能するので、キャリア輸
送性を有する材料を用いて形成する。キャリア輸送性を有する材料は、一般的にイミド基
、シアノ基、水酸基などの極性置換基を有さない。その結果、有機化合物を含む層１０５
及び第２の電極層１０６の密着性が非常に小さくなってしまい、剥離工程において有機化
合物を含む層１０５と第２の電極層１０６との間で剥れてしまう。
【００１２】
この結果、プラスチックフィルム上に有機化合物を含む層を有する素子が設けられた半
導体装置を歩留まり高く作製することが困難である。
【００１３】
上記問題を鑑み、本発明は、可撓性を有する基板上に有機化合物を含む層を有する素子
が設けられた半導体装置を歩留まり高く作製することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、剥離層を有する基板上に、基板を上面からみて密着性が低い領域、及びその外
縁を囲むように密着性が高い領域を形成することを要旨とする。また、密着性が低い領域
の断面においては、例えばイミド基、シアノ基、水酸基などの極性置換基を有さない有機
化合物を含む層と無機化合物層が接しており、密着性が高い領域の断面においては、複数
の無機化合物層が接している。密着性の高い領域５０３は、図１３（Ａ）で一例を示すよ
うに、密着性の低い領域５０２の外縁を囲んでも良い。また、図１３（Ｂ）で一例を示す
ように、密着性の低い領域５０２の外縁を囲むように、密着性の高い領域５０３が非連続
的に形成されていてもよい。また、図１３（Ｃ）で一例を示すように、密着性の低い領域
５０２の各辺に対応するように、矩形状の密着性の高い領域５０３が形成されていてもよ
い。なお、密着性の高い領域は、矩形状、円状、楕円状、曲線状等様々な形状とすること
が可能である。
【００１５】
また、本発明は、剥離層５０１を有する基板上に、密着性が低い領域５０２及びその外
縁を囲むように密着性が高い領域５０３が形成される素子形成層を形成した後、基板及び
素子形成層を剥離層において分離し、可撓性を有する基板に貼りあわせることを要旨とす
る。
【００１６】
なお、密着性が低い領域とは代表的には有機化合物を含む層及び第２の電極層が接する
領域であり、密着性が高い領域とは代表的には、第２の電極層及び無機化合物層が接する
領域である。また、密着性が高い領域とは代表的には第２の電極層及び導電層が接する領
域である。
【００１７】
また、本発明の一は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に、無機化合物層、第１の導
電層、及び有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機化合物層に接する
第２の導電層を形成して素子形成層を形成し、第２の導電層上に第１の可撓性を有する基
板を貼りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層において分離することを特徴とする半
導体装置の作製方法である。
【００１８】
また、本発明の一は、可撓性を有する基板と、無機化合物層と、有機化合物を含む層と
、有機化合物を含む層に接すると共に、無機化合物層に接する導電層を有する半導体装置
であることを特徴とする。
【００１９】
なお、無機化合物層は、絶縁物層、または導電層である。また無機化合物層の代わりに
金属層を用いても良い。また、無機化合物層は、層間絶縁層、または接続層として機能し
てもよい。
【００２０】
有機化合物を含む層、及び有機化合物を含む層に接する導電層は、記憶素子、又は発光
素子の一部を構成する。
【００２１】
また、本発明は以下を包含する。
【００２２】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に、無機化合物層、第１の導電層、
及び有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機化合物層に接する第２の
導電層を形成して素子形成層を形成し、第２の導電層上に第１の可撓性を有する基板を貼
りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層において分離することを特徴とする半導体装
置の作製方法である。
【００２３】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に無機絶縁物層を形成し、無機
絶縁物層上に第１の電極層を形成し、第１の電極層及び無機絶縁物層の一部上に有機化合
物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及び無機絶縁物層に接する第２の電極層を形成
して素子形成層を形成し、第２の電極層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後
、基板及び素子形成層を剥離層において分離することを特徴とする半導体装置の作製方法
である。
【００２４】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に
第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を覆う無機絶縁物層を形成し、無機絶縁物層
の一部及び第１の電極層の露出部に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層及
び無機絶縁物層に接する第２の電極層を形成して素子形成層を形成し、第２の電極層上に
第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層において分離
することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２５】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に無機絶縁物層を形成し、無機
絶縁物層上に第１の電極層を形成し、第１の電極層上に有機絶縁物層を形成し、有機絶縁
物層を選択的にエッチングして第１の電極層の一部及び無機絶縁物層の一部を露出し、有
機絶縁物層の一部及び第１の電極層の露出部に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物
を含む層及び無機絶縁物層に接する第２の電極層を形成して素子形成層を形成し、第２の
電極層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、基板及び素子形成層を剥離層に
おいて分離することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２６】
本発明の一は、基板上に剥離層を形成した後、剥離層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に
第１の電極層及び導電層を形成し、第１の電極層及び導電層上に有機絶縁物層を形成し、
有機絶縁物層を選択的にエッチングして第１の電極層の一部及び導電層の一部を露出し、
有機絶縁物層の一部及び第１の電極層の露出部に有機化合物を含む層を形成し、有機化合
物を含む層及び導電層に接する第２の電極層を形成して素子形成層を形成し、第２の電極
層上に第１の可撓性を有する基板を貼りあわせた後、基板から絶縁層を剥離層において剥
すことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２７】
なお、素子形成層と剥離層とを剥離した後、素子形成層に第２の可撓性を有する基板を
貼りあわせてもよい。
【００２８】
本発明の一は、第１の可撓性を有する基板上に形成される無機絶縁物層と、無機絶縁物
層上に形成される第１の電極層と、無機絶縁物層の一部及び第１の電極層上に形成される
有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層及び無機絶縁物層に接する第２の電極層と、
第２の電極層上に形成される第２の可撓性を有する基板を有することを特徴とする半導体
装置である。
【００２９】
本発明の一は、第１の可撓性を有する基板上に形成される絶縁層と、絶縁層上に形成さ
れる第１の電極層と、第１の電極層の端部を覆う無機絶縁物層と、無機絶縁物層の一部及
び第１の電極層上に形成される有機化合物を含む層と、有機化合物を含む層及び無機絶縁
物層に接する第２の電極層と、第２の電極層上に形成される第２の可撓性を有する基板と
を有することを特徴とする半導体装置である。
【００３０】
本発明の一は、第１の可撓性を有する基板上に形成される絶縁層と、絶縁層上に形成さ
れる第１の電極層及び導電層と、第１の電極層及び導電層の端部を覆う有機絶縁物層と、
有機絶縁物層上及び第１の電極層上に形成される有機化合物を含む層と、有機化合物を含
む層及び導電層に接する第２の電極層と、第２の電極層上に形成される第２の可撓性を有
する基板とを有することを特徴とする半導体装置である。
【００３１】
なお、第１の電極層、有機化合物を含む層、及び第２の電極層は、記憶素子、発光素子
、光電変換素子、太陽電池、又はトランジスタを構成する一部である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明において、無機化合物層と導電層との密着性は、有機化合物を含む層と導電層と
の密着性と比較して高いため、剥離工程において無機化合物層と導電層の界面で剥れにく
い。このため、上面からみて密着性が低い領域、及びその外縁を囲むように密着性が高い
領域を形成することにより導電層と有機化合物を含む層との界面における剥離を防止する
ことが可能である。また、基板上に形成された有機化合物を含む層を有する素子、代表的
には記憶素子、発光素子、光電変換素子、太陽電池、又はトランジスタを有する層を歩留
まり高く剥離することが可能である。更には、可撓性を有する基板上に有機化合物を含む
層を有する素子を設けた半導体装置を歩留まり高く作製することが可能である。
【００３３】
また、本発明の半導体装置は、無機化合物層及び導電層が有機化合物を含む層や有機絶
縁層を挟むともに、無機化合物層及び導電層が接する領域を多く有する。このため、有機
化合物を含む層や有機絶縁層が外気に曝される領域が低減し、これらの領域に水分、酸素
等が侵入しにくくなり、半導体装置の劣化を低減することが可能である。
【００３４】
また、可撓性を有する基板に有機化合物を含む層を有する素子が設けられた半導体装置を
得ることが可能であるため、軽量で薄型化が可能な半導体装置を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図６】本発明に適用可能な記憶素子の構造を説明する断面図である。
【図７】本発明に適用可能な発光素子の構造を説明する断面図である。
【図８】本発明に適用可能な光電変換素子の構造を説明する断面図である。
【図９】本発明に適用可能な有機薄膜トランジスタの構造を説明する断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１１】本発明の半導体装置を説明する上面図及び断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図１４】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１５】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１６】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１７】本発明の半導体装置の使用形態について説明する図である。
【図１８】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１９】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図２０】本発明の半導体装置を説明する展開図である。
【図２１】従来の半導体装置を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は以下の説明に限定
されず、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様々に変更
し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形
態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成に
おいて、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００３７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、一対の電極間に設けられた有機化合物を含む層を有する素子、及び
当該素子を有する素子形成層を、歩留まり高く、剥離する方法について図１を用いて説明
する。
【００３８】
図１（Ａ）に示すように、基板１０１上に剥離層１０２を形成し、剥離層１０２上に無
機絶縁物層１０３を形成する。次に、無機絶縁物層上に第１の電極層１０４を形成し、第
１の電極層１０４及び無機絶縁物層１０３上に有機化合物を含む層１０５を形成する。図
１（Ａ）において、領域１００は、無機絶縁物層１０３が露出された領域である。なお、
有機化合物を含む層１０５は、無機絶縁物層１０３の一部が開口部から露出されるように
メタルマスクを用いて開口部を有する形状に形成される。又は、第１の電極層１０４及び
無機絶縁物層１０３の表面上に有機化合物を含む層１０５を形成した後、一部をエッチン
グして、無機絶縁物層１０３の一部を露出させる。
【００３９】
基板１０１としては、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶
縁層を形成したもの、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用
いる。上記に挙げた基板１０１には、大きさや形状に制約がないため、例えば、基板１０
１として、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向
上させることができる。この利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大
きな優位点である。
【００４０】
剥離層１０２は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、タン
グステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ル
テニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリ
ジウム（Ｉｒ）、及び珪素（Ｓｉ）の中から選択された元素、又は元素を主成分とする合
金材料、又は元素を主成分とする化合物材料からなる層を、単層は複数の層を積層させて
形成する。珪素を含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい
。ここでは、なお、塗布法は、溶液を被処理物上に吐出させて成膜する方法であり、例え
ばスピンコーティング法や液滴吐出法を含む。また、液滴吐出法とは微粒子を含む組成物
の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状のパターンを形成する方法である。
【００４１】
剥離層１０２が単層構造の場合、好ましくは、タングステン、モリブデン、又はタングス
テンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは酸
化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステン
とモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングス
テンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
【００４２】
剥離層１０２が積層構造の場合、好ましくは、１層目としてタングステン、モリブデン、
又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステン
、モリブデン、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、タングステン、モリブ
デン、又はタングステンとモリブデンの混合物の窒化物、タングステン、モリブデン、又
はタングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物、又はタングステン、モリブデン、又
はタングステンとモリブデンの混合物の窒化酸化物を含む層を形成する。
【００４３】
剥離層１０２として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造
を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層
を形成することで、タングステンを含む層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を
含む層が形成されることを活用してもよい。さらには、タングステンを含む層の表面を、
熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタン
グステンの酸化物を含む層を形成してもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化
物及び窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後
、その上層に窒化珪素層、酸化窒化珪素層、又は窒化酸化珪素層を形成するとよい。
【００４４】
タングステンの酸化物は、ＷＯｘで表される。ｘは２以上３以下の範囲内にあり、ｘが２
の場合（ＷＯ２）、ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）
、ｘが３の場合（ＷＯ３）などがある。
【００４５】
また、上記の工程によると、基板１０１に接するように剥離層１０２を形成しているが、
本発明はこの工程に制約されない。基板１０１に接するように下地となる絶縁層を形成し
、その絶縁層に接するように剥離層１０２を設けてもよい。
【００４６】
無機絶縁物層１０３は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により
、無機化合物を用いて単層又は多層で形成する。無機化合物の代表例としては、珪素酸化
物又は珪素窒化物が挙げられる。珪素酸化物の代表例としては、酸化珪素、酸化窒化珪素
、窒化酸化珪素等が該当する。珪素窒化物の代表例としては、窒化珪素、酸化窒化珪素、
窒化酸化珪素等が該当する。
【００４７】
さらには、無機絶縁物層１０３を積層構造としても良い。例えば、無機化合物を用いて積
層してもよく、代表的には、酸化珪素、窒化酸化珪素、及び酸化窒化珪素を積層して形成
しても良い。
【００４８】
第１の電極層１０４は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法、電解メ
ッキ法、無電解メッキ法等を用い、導電性の高い金属、合金、化合物等からなる単層また
は多層構造を用いて形成することができる。代表的には、仕事関数の大きい（具体的には
４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や、仕事関数の小さ
い（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物など
を用いることが可能である。
【００４９】
仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物の代表例とし
ては、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す）、または珪素を含有したインジウム錫
酸化物、２〜２０ａｔｏｍｉｃ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む酸化インジウム等が挙げら
れる。また、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、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）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ
）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ））等を用いることも可能であ
る。
【００５０】
仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、導電性化合物の代表例とし
ては、元素周期表の１族または２族に属する金属、即ちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃ
ｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
ウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、アルミニウム（Ａｌ）およびこれらのいずれかを含
む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希
土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。
【００５１】
なお、第１の電極層１０４又は第２の電極層１０６に、有機化合物を含む層に対して正孔
を注入する電極、すなわち陽極を用いる場合には、仕事関数の大きな材料を用いるのが好
ましい。逆に有機化合物を含む層に対して電子を注入する電極、すなわち陰極を用いる場
合には、仕事関数の小さい材料を用いることが好ましい。
【００５２】
有機化合物を含む層１０５は、蒸着法、電子ビーム蒸着法、塗布法等を用いて形成する
ことができる。上記作製方法を用いて有機化合物を含む層１０５を形成する場合、無機絶
縁物層１０３の一部を露出する領域１００を有する形状に有機化合物を含む層１０５を形
成する。また、無機絶縁物層１０３及び第１の電極層１０４表面上に有機化合物を含む層
１０５を形成した後、選択的にエッチングして無機絶縁物層１０３の一部を露出する領域
１００を形成してもよい。
【００５３】
ここでは、５０〜２００ｎｍのチタン膜をスパッタリング法により成膜した後、フォトリ
ソグラフィ法により所望の形状にエッチングして第１の電極層１０４を形成する。次に、
蒸着法によりＮＰＢで形成される有機化合物を含む層を形成する。
【００５４】
次に、図１（Ｂ）に示すように、無機絶縁物層１０３及び有機化合物を含む層１０５上に
第２の電極層１０６を形成する。この結果、無機絶縁物層１０３に第２の電極層１０６が
接する領域１１０を形成することができる。また、第１の電極層１０４、有機化合物を含
む層１０５、及び第２の電極層１０６により、有機化合物を含む層を有する素子１５１を
形成することができる。第２の電極層１０６は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法
、塗布法等を用いて形成することができる。なお、第１の電極層１０４に仕事関数の大き
な材料を用いる場合、第２の電極層１０６は仕事関数の小さい材料を用いることが好まし
い。また、第１の電極層１０４に仕事関数の小さい材料を用いる場合、第２の電極層１０
６は仕事関数の大きな材料を用いることが好ましい。
【００５５】
ここでは、蒸着法によりアルミニウムを蒸着して第２の電極層１０６を形成する。
【００５６】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１０６までの積層物を素子形成層
１５２という。
【００５７】
ここで、有機化合物を含む層を有する素子１５１のより具体的な構造について図６を用い
て以下に示す。なお、図６（Ａ）の２０５は図１の１０５に対応し、図６（Ｂ）の２０５
と２０１の積層は１０５に対応し、図６（Ｃ）の２０５と２０２の積層は図１の１０５に
対応し、図６（Ｄ）の２０５と２０３の積層は図１の１０５に対応し、図６（Ｅ）の２０
５と２４５と２４４の積層は図１の１０５に対応する。
【００５８】
図６（Ａ）に示すように、第１の電極層１０４及び第２の電極層１０６に印加された電圧
により、結晶状態や導電性、形状が変化するように有機化合物を含む層２０５を形成する
ことで、有機化合物を含む層を有する素子１５１は記憶素子として機能する。なお、有機
化合物を含む層２０５は、単層で設けてもよいし、異なる有機化合物で形成された層複数
を積層して設けてもよい。
【００５９】
有機化合物を含む層２０５の厚さは、第１の電極層１０４及び第２の電極層１０６への電
圧印加により記憶素子の電気抵抗が変化する厚さが好ましい。有機化合物を含む層１０５
の代表的な膜厚は、５ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから６０ｎｍ、更に好ま
しくは５〜３０ｎｍである。
【００６０】
有機化合物を含む層２０５は、正孔輸送性を有する有機化合物又は電子輸送性を有する有
機化合物を用いて形成することができる。
【００６１】
正孔輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、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）の他、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：ＴＤＡ
ＴＡ）、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）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−
トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’
−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：Ｔ
ＰＤ）、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：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−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）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニ
リル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、４，４’，４’’−トリ
（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これ
らに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ
、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＤＮＴＰＤ、ＢＢＰＢ、ＴＣＴＡなどに代表される芳香族ア
ミン化合物は、正孔を発生しやすく、有機化合物として好適な化合物群である。ここに述
べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
【００６２】
電子輸送性を有する有機化合物としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（
略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌ
ｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：Ｂｅ
Ｂｑ２）、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）２）、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）２）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
２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【００６３】
また、図６（Ｂ）に示すように、記憶素子において、第１の電極層１０４及び有機化合
物を含む層２０５の間に絶縁層２０１を形成してもよい。
【００６４】
絶縁層２０１は、トンネル効果により第１の電極層または第２の電極層から有機化合物を
含む層へ、正孔又は電子の電荷を注入する層である。絶縁層２０１は、所定の電圧におい
て、トンネル効果により有機化合物を含む層２０５へ電荷を注入することが可能な厚さで
形成する。絶縁層２０１の代表的な厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以
上２ｎｍ以下の絶縁層である。絶縁層２０１の膜厚は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下と極めて薄
いため、絶縁層２０１においてトンネル効果が生じ、有機化合物を含む層２０５への電荷
注入性が高まる。このため、絶縁層２０１は、厚さが４ｎｍより厚くなると、絶縁層２０
１におけるトンネル効果が生じず、有機化合物を含む層２０５への電荷注入が困難となり
、記憶素子の書き込み時の印加電圧が上昇する。また、絶縁層２０１の膜厚は、１ｎｍ以
上４ｎｍ以下と極めて薄いため、スループットが向上する。
【００６５】
絶縁層２０１は、熱的及び化学的に安定な無機化合物または有機化合物で形成する。
【００６６】
絶縁層２０１を形成する無機化合物の代表例としては、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒ
ｂ２Ｏ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、
ＲｆＯ２、ＴａＯ２、ＴｃＯ２、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＰｄＯ、Ａｇ２Ｏ、Ａ
ｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３ 、Ｂｉ２Ｏ３等に代表される絶縁性を有する酸化物が挙げられる
。
【００６７】
また、絶縁層２０１を形成する無機化合物の代表例としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、Ｃ
ｓＦ、ＢｅＦ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＡｇＦ、ＭｎＦ
３等に代表される絶縁性を有するフッ化物、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、Ｂ
ｅＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＡｌＣｌ３、ＳｎＣｌ４、ＡｇＣｌ、ＺｎＣｌ２、
ＴｉＣｌ４、ＴｉＣｌ３、ＺｒＣｌ４、ＦｅＣｌ３、ＰｄＣｌ２、ＳｂＣｌ３、ＳｂＣｌ
２、ＳｒＣｌ２、ＴｌＣｌ３、ＣｕＣｌ、ＣｕＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＲｕＣｌ２等に代表
される絶縁性を有する塩化物、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＡｇＢｒ、ＢａＢｒ２、ＬｉＢｒ等に
代表される絶縁性を有する臭化物、ＮａＩ、ＫＩ、ＢａＩ２、ＴｌＩ３、ＡｇＩ、ＴｉＩ
４、ＣａＩ２、ＳｉＩ４、ＣｓＩ等に代表される絶縁性を有するヨウ化物が挙げられる。
【００６８】
また、絶縁層２０１を形成する無機化合物の代表例としては、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３
、Ｎａ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＭｎＣＯ３、Ｆｅ
ＣＯ３、ＣｏＣＯ３、ＮｉＣＯ３、ＣｕＣＯ３、Ａｇ２ＣＯ３、ＺｎＣＯ３等に代表され
る絶縁性を有する炭酸塩、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、ＭｇＳＯ４、Ｃａ
ＳＯ４、ＳｒＳＯ４、ＢａＳＯ４、Ｔｉ２（ＳＯ４）３、Ｚｒ（ＳＯ４）２、ＭｎＳＯ４
、ＦｅＳＯ４、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、ＣｏＳＯ４、Ｃｏ２（ＳＯ４）３、ＮｉＳＯ４、Ｃ
ｕＳＯ４、Ａｇ２ＳＯ４、ＺｎＳＯ４、Ａｌ２（ＳＯ４）３、Ｉｎ２（ＳＯ４）３、Ｓｎ
ＳＯ４、Ｓｎ（ＳＯ４）２、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、Ｂｉ２（ＳＯ４）３等に代表される絶
縁性を有する硫酸塩、ＬｉＮＯ３、ＫＮＯ３、ＮａＮＯ３、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｃａ（Ｎ
Ｏ３）２、Ｓｒ（ＮＯ３）２、Ｂａ（ＮＯ３）２、Ｔｉ（ＮＯ３）４、Ｚｒ（ＮＯ３）４
、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｆｅ（ＮＯ３）２、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ｃｏ（ＮＯ３）２、Ｎｉ（
ＮＯ３）２、Ｃｕ（ＮＯ３）２、ＡｇＮＯ３、Ｚｎ（ＮＯ３）２、Ａｌ（ＮＯ３）３、Ｉ
ｎ（ＮＯ３）３、Ｓｎ（ＮＯ３）２等に代表される絶縁性を有する硝酸塩、ＡｌＮ、Ｓｉ
Ｎ等に代表される絶縁性を有する窒化物が挙げられる。なお、これらの無機化合物の組成
は、厳密な整数比である必要はなく、ずれていても良い。
【００６９】
なお、絶縁層２０１を無機化合物で形成する場合、絶縁層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以
下が好ましい。絶縁層の膜厚が３ｎｍ以上になると、書き込み時の印加電圧が上昇する。
【００７０】
絶縁層２０１を形成する有機化合物の代表例としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミ
ド、ベンゾシクロブテン、ポリエステル、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等に代表される有機
樹脂が挙げられる。
【００７１】
絶縁層２０１の形成方法としては、蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶ
Ｄ法等を用いることができる。スピンコート法、ゾル−ゲル法、印刷法または液滴吐出法
等を用いることができる。
【００７２】
また、図６（Ｃ）に示すように、凹凸を有する連続的な絶縁層２０２を用いてもよい。
但し、絶縁層の凸部における厚さは１ｎｍ以上４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以上４ｎｍ
以下、凹部における厚さは、０．１ｎｍ以上２ｎｍ未満、好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ未
満であることが好ましい。
【００７３】
また、図６（Ｄ）に示すように、第１の電極層１０４上に分散された非連続な絶縁層２
０３であってもよい。非連続な絶縁層２０３は、島状、縞状、網目状等の形状を有しても
よい。
【００７４】
更には、絶縁層２０１〜２０３の代わりに、絶縁性粒子を設けてもよい。このときの絶
縁性粒子は、粒径は０．１ｎｍ以上４ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以上４ｎｍ以下であるこ
とが好ましい。
【００７５】
さらには、有機化合物を含む層２０５及び第２の電極層１０６の間に、上記絶縁層２０
１〜２０３または絶縁性粒子を設けてもよい。
【００７６】
第１の電極層１０４及び有機化合物を含む層２０５の間、または有機化合物を含む層２
０５及び第２の電極層１０６の間に、厚さが４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下の絶縁層
を設けることにより、当該絶縁層にトンネル電流が流れるため、記憶素子の書き込み時の
印加電圧及び電流値のばらつきを低減することが可能である。また、第１の電極層１０４
及び有機化合物を含む層２０５の間、または有機化合物を含む層２０５及び第２の電極層
１０６の間に、厚さが４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下の絶縁層を設けることにより、
トンネル効果による電荷注入性が上昇し、有機化合物を含む層２０５の膜厚を厚くするこ
とが可能であり、初期状態でのショートを防止することが可能である。この結果、記憶装
置及び半導体装置の信頼性を向上させることが可能である。
【００７７】
また、上記構成とは異なる構成として、第１の電極層１０４有機化合物を含む層２０５の
間、もしくは第２の電極層１０６と有機化合物を含む層２０５の間に、整流作用を有する
素子を設けてもよい（図６（Ｅ））。整流作用を有する素子とは、代表的には、ショット
キーダイオード、ＰＮ接合を有するダイオード、ＰＩＮ接合を有するダイオード、あるい
はゲート電極とドレイン電極を接続したトランジスタである。もちろん、他の構成のダイ
オードでも構わない。ここでは、第１の電極層１０４と有機化合物を含む層２０５の間に
、半導体層２４４、２４５を含むＰＮ接合ダイオード２１１を設けた場合を示す。半導体
層２４４、２４５のうち、一方は一方はＮ型半導体であり、他方はＰ型半導体である。こ
のように整流作用を有する素子を設けることにより、メモリセルの選択性を向上し、読み
出しや書き込みの動作マージンを向上させることができる。
【００７８】
また、有機化合物を含む層１０５を発光機能を担う層で形成することで、有機化合物を含
む層を有する素子１５１は発光素子として機能する。この場合、有機化合物を含む層１０
５を発光性の有機化合物を用いて形成する。
【００７９】
発光性の有機化合物としては、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（
略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略
称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペ
リレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペ
リレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１
２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［ｐ−（ジメ
チルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）
−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称
：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチ
リル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’
，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２］（ピコリナト）イリジウム（略称
：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピ
リジナト−Ｎ，Ｃ２｝（ピコリナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉ
ｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ
）３）、（アセチルアセトナート）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウ
ム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２−（２
’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ
））、（アセチルアセトナート）ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム
（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナート）ビス［２−（２’−
ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａ
ｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【００８０】
また、図７（Ａ）の１７１〜１７５で表される多層は図１の１０５に対応し、図７（Ｂ
）の１７３、１７６、１７７で表される多層は図１の１０５に対応する。また、図７（Ａ
）に示すように、第１の電極層１０４上に正孔注入材料で形成される正孔注入層１７１、
正孔輸送性材料で形成される正孔輸送層１７２、発光性の有機化合物で形成される発光層
１７３、電子輸送性材料で形成される電子輸送層１７４、電子注入性材料で形成される電
子注入層１７５、及び第２の電極層１０６を積層することにより発光素子として機能する
素子１５１を形成してもよい。
【００８１】
ここで、正孔輸送性材料は、図６（Ａ）の有機化合物を含む層２０５で列挙した正孔輸送
性材料を適宜用いることが出来る。
【００８２】
正孔注入性材料は、フタロシアニン系の化合物が有効であり、フタロシアニン（略称：Ｈ
２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯ
Ｐｃ）等を用いることができる。また、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材
料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシ
チオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）やポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることも
できる。また、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化ニッケル
（ＮｉＯｘ）などの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機絶
縁体の超薄膜も有効である。また、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：ＭＴＤＡ
ＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビ
フェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、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：ＤＮＴ
ＰＤ）などの芳香族アミン系化合物も用いることができる。さらに、それら芳香族アミン
系化合物に対してアクセプタ性を示す物質を添加してもよく、具体的にはＶＯＰｃにアク
セプタである２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメ
タン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）を添加したものや、ＮＰＢにアクセプタであるＭｏＯｘを
添加したものを用いてもよい。
【００８３】
ここで、電子輸送性材料は、図６（Ａ）の有機化合物を含む層２０５で列挙した電子輸送
性材料を適宜用いることが出来る。
【００８４】
電子注入材料としては、上述した電子輸送性材料の他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ
金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアル
カリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセ
トネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ））や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）な
どのアルカリ金属錯体も有効である。さらに、上述した電子輸送性材料と、Ｍｇ、Ｌｉ、
Ｃｓ等の仕事関数の小さい金属とを共蒸着等により混合した材料を使用することもできる
。
【００８５】
また、図７（Ｂ）に示すように、第１の電極層１０４、有機化合物及び有機化合物に対し
て電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層１７６、発光層１７３、有機化
合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１７
７、及び第２の電極層１０６を積層することにより発光素子として機能する素子１５１を
形成してもよい。
【００８６】
有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送
層１７６は、有機化合物としては上記した正孔輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する
。また、無機化合物としては、有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であ
ってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１
２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸
化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の
中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが
多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、
酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【００８７】
有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送
層１７７は、有機化合物としては上記した電子輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する
。また、無機化合物としては、有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であっても
よく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカ
リ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、
希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸
化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、
窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム
、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で
扱いやすいため、好適である。
【００８８】
有機化合物及び無機化合物で形成される電子輸送層又は正孔輸送層は、電子注入・輸送特
性が優れているため、第１の電極層１０４、第２の電極層１０６共に、ほとんど仕事関数
の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。また駆動電圧を低減するこ
とが可能である。
【００８９】
また、有機化合物を含む層１０５を光電流を発生する層で形成することで、有機化合物を
含む層を有する素子１５１は光電変換素子または太陽電池として機能する。この場合、有
機化合物を含む層１０５を電荷発生層及び電荷受容層の接合層となるように形成する。
【００９０】
また、図８（Ａ）の１６１と１６２の積層は図１の１０５に対応し、図８（Ｂ）の１６
１と１６３の積層は図１の１０５に対応し、図８（Ｃ）の１６２と１６４の積層は図１の
１０５に対応し、図８（Ｄ）の１６３と１６４の積層は図１の１０５に対応する。図８（
Ａ）に示すように、光電変換素子および太陽電池は、第１の電極層１０４と、電荷発生層
１６１と、電荷受容層１６２と、第２の電極層１０６とを順次設けてなる積層構造である
。
【００９１】
第１の電極層１０４又は第２の電極層１０６は、透光性を有する導電材料で形成する。
また、電荷発生層１６１及び電荷受容層１６２は、それぞれ上記する正孔輸送性を有する
有機化合物及び電子輸送性を有する有機化合物を適宜選択して形成すればよい。また、電
子輸送性の有機化合物として、ペリレン誘導体、ナフタレン誘導体、キノン類、メチルビ
オロゲン、フラーレン、或いはルテニウムや白金、チタン等を含む有機金属化合物等を用
いても良い。ここでは、電荷発生層１６１として正孔輸送性を有する化合物を用いて形成
し、電荷受容層１６２として、電子輸送性を有する化合物を用いて形成する。
【００９２】
また、図８（Ｂ）に示すように、電荷受容層１６２の代わりに、電子輸送性を有する有機
化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１
６３を用いて形成してもよい。電子輸送層１６３は、図７（Ｂ）で示す電子輸送性の有機
化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１
７７に示す化合物を適宜選択して形成することができる。
【００９３】
また、図８（Ｃ）に示すように、電荷発生層１６１の代わりに、正孔輸送性を有する有機
化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される電子発生層１
６４を用いて形成してもよい。電子発生層１６４は、図７（Ｂ）で示す電子輸送性の有機
化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層１
７６に示す化合物を適宜選択して形成することができる。
【００９４】
さらには、図８（Ｄ）に示すように、電荷発生層１６１の代わりに正孔輸送性を有する有
機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される電子発生層
１６４を、電荷受容層１６２の代わりに電子輸送性を有する有機化合物及び有機化合物に
対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層１６３を形成してもよい。
【００９５】
接合された電荷発生層及び電荷受容層となるように有機化合物を含む層を形成すること
により、電荷発生層で生じた電子及び正孔を、光電流となる電子キャリア及び正孔キャリ
アとすることが可能である。この結果、光エネルギーから電気エネルギーへの変換するこ
とが可能な太陽電池及び光電変換装置を作製することが可能である。
【００９６】
また、電荷発生層又は電荷受容層に有機化合物と無機化合物を用いて形成すると、電子及
び正孔の生成効率を向上させることが可能である。この結果、エネルギー変換効率の高い
光電変換素子および太陽電池を実現することができる。
【００９７】
また、有機化合物を含む層を有する素子１５１として、能動領域が有機化合物を含む層で
形成される薄膜トランジスタ（有機半導体トランジスタと示す。）を形成してもよい。
【００９８】
ここで、有機半導体トランジスタの構造について、図９（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明す
る。図９（Ａ）は、スタガ型の有機半導体トランジスタを適用する一例を示している。基
板１０１上に剥離層１０２及び無機絶縁物層１０３が設けられ、無機絶縁物層１０３上に
有機化合物を含む層を有する素子１５１として有機半導体トランジスタが設けられている
。有機半導体トランジスタは、ゲート電極１４０２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層
１４０３、ゲート電極及びゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３と重畳する半導体
層１４０４、半導体層１４０４に接続する配線１４０５が形成されている。なお、半導体
層１４０４は、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３と配線１４０５に接する。
【００９９】
ゲート電極１４０２は、第１の電極層１０４と同様の材料及び手法により、形成すること
ができる。また、液滴吐出法を用い、乾燥・焼成してゲート電極１４０２を形成すること
ができる。また、無機絶縁物層１０３上に、微粒子を含むペーストを印刷法により印刷し
、乾燥・焼成してゲート電極１４０２を形成することができる。微粒子の代表例としては
、金、銅、金と銀の合金、金と銅の合金、銀と銅の合金、金と銀と銅の合金のいずれかを
主成分とする微粒子でもよい。また、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物
を主成分とする微粒子でもよい。
【０１００】
ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３は、無機絶縁物層１０３と同様の材料及び手
法により形成することができる。また、有機化合物を用いて形成することができる。
【０１０１】
有機半導体トランジスタの半導体層１４０４の材料としては、多環芳香族化合物、共役二
重結合系化合物、フタロシアニン、電荷移動型錯体等が挙げられる。例えばアントラセン
、テトラセン、ペンタセン、６Ｔ（ヘキサチオフェン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジ
メタン）、ＰＴＣＤＡ（ペリレンカルボン酸無水化物）、ＮＴＣＤＡ（ナフタレンカルボ
ン酸無水化物）などを用いることができる。また、有機半導体トランジスタの半導体層１
４０４の材料としては、有機高分子化合物等のπ共役系高分子、カーボンナノチューブ、
ポリビニルピリジン、フタロシアニン金属錯体等が挙げられる。特に骨格が共役二重結合
から構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、
ポリチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ（３アルキルチオフェン）、ポリパラフェ
ニレン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。
【０１０２】
また、有機半導体トランジスタの半導体層１４０４の形成方法としては、基板に膜厚の
均一な膜が形成できる方法を用いればよい。厚さは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好まし
くは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましい。具体的な方法としては、蒸着法、電子ビー
ム蒸着法等を用いることができる。
【０１０３】
また、図９（Ｂ）に示すように、ゲート電極１４０２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁
層１４０３、配線１４０５、ゲート電極及びゲート絶縁膜として機能する絶縁層に重畳す
る半導体層１４０４が形成されていてもよい。また、配線１４０５は、ゲート絶縁膜とし
て機能する絶縁層及び半導体層１４０４に接する。
【０１０４】
次に、図１（Ｃ）に示すように、第２の電極層１０６上に絶縁層１０７を形成する。次に
、絶縁層１０７表面に基板１０８を貼りあわせる。
【０１０５】
絶縁層１０７は、塗布法を用いて組成物を塗布し、乾燥加熱して形成することが好まし
い。このような絶縁層１０７としては、後の剥離工程での保護層として設けるため、表面
の凹凸の少ない絶縁層であることが好ましい。このような絶縁層は、塗布法により形成す
ることができる。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法等の薄膜形成方法により形成した後
、ＣＭＰ法により表面を研磨して絶縁層１０７を形成してもよい。塗布法を用いて形成さ
れた絶縁層１０７は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂
、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリエーテ
ル、ポリウレタン、ポリアミド（ナイロン）、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の
有機化合物、シリカガラスに代表されるシロキサンポリマー系材料を出発材料として形成
された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン
ポリマー、又はアルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水
素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーに代表さ
れる珪素に結合される水素がメチルやフェニルのような有機基によって置換された有機シ
ロキサンポリマーで形成される。また、上記の薄膜形成方法により絶縁膜を成膜した後、
ＣＭＰ法により表面を研磨して形成される絶縁層は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化
珪素、窒化珪素等で形成される。
【０１０６】
基板１０８としては、可撓性を有する基板を用いることが好ましく、薄くて軽いものが
好ましい。代表的には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレン
ナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ポリプロピレン、ポリプロピレンサ
ルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、ポリフタールアミド等からなる基板を用いる
ことができる。また、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミ
ド、無機蒸着フィルム、紙等）と接着性有機樹脂フィルム（アクリル系有機樹脂、エポキ
シ系有機樹脂等）との積層フィルムなどを用いることもできる。上記基板を用いる場合、
図示しないが、絶縁層１０７と基板１０８との間に接着層を設けて、絶縁層１０７及び基
板１０８を貼りあわせる。
【０１０７】
又、基板１０８として、熱圧着により、被処理体とラミネート処理が行われる接着層を
有するフィルム（ラミネートフィルム（ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフ
ッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる））を用いてもよい。ラミネートフィルムは、ベー
スとなるフィルムの表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層（接着層では
ない）を加熱処理によって溶かし、加圧により接着することで、被処理体にフィルムを接
着することが可能である。この場合は、絶縁層１０７及び基板１０８の間に接着層を別途
設ける必要は無い。
【０１０８】
ここでは、絶縁層１０７は、塗布法により組成物を塗布し、乾燥焼成してエポキシ樹脂
を用いて形成する。次に、絶縁層１０７表面にラミネートフィルムを熱圧着して基板１０
８を絶縁層１０７上に貼りあわせる。
【０１０９】
次に、図１（Ｄ）に示すように、剥離層１０２と無機絶縁物層１０３の間を剥離する。
ここでは、無機絶縁物層１０３と第２の電極層１０６とが接している。無機絶縁物層１０
３と第２の電極層１０６との密着性が高いため、剥離工程において有機化合物を含む層１
０５及び第２の電極層１０６の界面では剥離しにくくなり、剥離層１０２及び無機絶縁物
層１０３で剥離する。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、基板と素子形成層の間に剥離層及び絶縁層を形成し、剥
離層及び絶縁層の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、当
該素子形成層を物理的に剥離する方法を用いたがこれに限られない。（１）基板と素子形
成層の間に水素を含む非晶質珪素膜を設け、レーザ光の照射により非晶質珪素膜の水素ガ
スを放出させて基板を剥離する方法、（２）基板と素子形成層の間に剥離層及び絶縁層を
形成し、剥離層及び絶縁層の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱
化し、剥離層の一部を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスにより
エッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化膜において物理的に剥離する方法、（３
）素子形成層が形成された基板のみを機械的に削除する、又は溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、
ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法、（４）耐熱性の高い
基板とトランジスタを有する層の間に剥離層として金属層及び金属酸化物層を設け、当該
金属酸化物層を結晶化により脆弱化し、金属層の一部を溶液やＮＦ３、ＢｒＦ３、ＣｌＦ
３等のフッ化ハロゲンガスによりエッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化物層に
おいて物理的に剥離する方法等を適宜用いることが出来る。
【０１１１】
次に、図１（Ｅ）に示すように、無機絶縁物層１０３表面に基板１０９を貼り付ける
。基板１０９は、基板１０８と同様のものを適宜用いることが可能である。ここでは、ラ
ミネートフィルムを熱圧着して基板１０９を無機絶縁物層１０３上に貼りあわせる。
【０１１２】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１１３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と異なる素子形成層を剥離する方法を図２を用いて説
明する。本実施の形態は、実施の形態１と比較して、第１の電極層の端部を覆う絶縁層（
隔壁）を有する点が異なる。
【０１１４】
図２（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極層
１０４を形成する。
【０１１５】
次に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層（隔壁）１１１を形成する。本実施の形
態では、絶縁層１１１を、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化アルミニウム等の無
機絶縁物を用い、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の薄膜形成方法を用いて形成する。ここ
では、薄膜形成方法を用いて絶縁膜を形成した後、第１の電極層１０４の一部が露出する
ように絶縁膜を選択的にエッチングして絶縁層１１１を形成する。
【０１１６】
なお、絶縁層１１１は、断面形状が３０度〜７５度、好ましくは３５〜６０度の傾斜角
度を有するようにエッチングされることが好ましい。このような傾斜角度を有することに
より、後に形成される有機化合物を含む層の断面被覆率が高まり、段切れを防止すると共
に、歩留まりを向上させることが可能である。
【０１１７】
次に、絶縁層１１１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有機
化合物を含む層１１２を形成する。なお、有機化合物を含む層１１２は、絶縁層１１１の
一部が露出するように形成する。即ち、絶縁層１１１の露出部１１４を形成する。
【０１１８】
次に、図２（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１１２及び絶縁層１１１の露出部
１１４に、実施の形態１と同様に第２の電極層１１３を形成する。この結果、絶縁層１１
１に第２の電極層１１３が接する領域１１５を形成することができる。絶縁層１１１に第
２の電極層１１３が接する領域１１５においては、絶縁層１１１と第２の電極層１１３と
の密着性が高いため、剥離工程において有機化合物を含む層１１２及び第２の電極層１１
３の界面では剥離しにくくなり、剥離層１０２及び無機絶縁物層１０３で剥離することが
可能である。
【０１１９】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１１３までの積層物を素子形成層
１５３という。
【０１２０】
以下、図２（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図２（Ｄ）に示
す剥離工程、及び図２（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様であ
るためここでは省略する。
【０１２１】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１２２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１と異なる素子形成層を剥離する方法を図３を用いて説
明する。本実施の形態は、実施の形態２と比較して、第１の電極層の端部を覆う絶縁層（
隔壁）を有機化合物で形成した点が異なる。
【０１２３】
図３（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極層
１０４を形成する。
【０１２４】
次に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層（隔壁）１２１を形成する。本実施の形
態では、絶縁層１２１を、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリエ
ーテル、ポリウレタン、ポリアミド（ナイロン）、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂
等の非感光性有機化合物を用い、塗布法、印刷法、液滴吐出法を用いて形成する。なお、
絶縁層１２１を形成する有機化合物は、イミド基、シアノ基、水酸基などの極性置換基を
有する。塗布法を用いて絶縁層１２１を形成する場合、組成物を吐出し、乾燥及び焼成し
て絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて
絶縁膜を選択的にエッチングして、第１の電極層１０４の一部、及び無機絶縁物層１０３
の一部を露出するように絶縁膜を除去して絶縁層１２１を形成する。印刷法や液滴吐出法
を用いて絶縁層１２１を形成する場合、組成物を第１の電極層１０４の端部を覆い、且つ
無機絶縁物層１０３の一部を露出するように塗布し、乾燥及び焼成を行って絶縁層１２１
を形成する。
【０１２５】
ここでは、塗布法を用いて絶縁膜を形成した後、第１の電極層１０４の一部、及び無機
絶縁物層１０３の一部が露出するように絶縁膜の一部をドライエッチングで除去して絶縁
層１２１を形成する。即ち、無機絶縁物層１０３の露出部１２０を形成するように絶縁層
１２１を形成する。
【０１２６】
なお、絶縁層１２１は、実施の形態２に示す絶縁層１１１と同様に、断面形状が３０度
〜７５度、好ましくは３５〜６０度の傾斜角度を有するようにエッチングされることが好
ましい。
【０１２７】
次に、絶縁層１２１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有機
化合物を含む層１２２を形成する。
【０１２８】
次に、図３（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１２２、絶縁層１２１、及び無機
絶縁物層１０３の露出部１２０に、実施の形態１と同様に第２の電極層１２３を形成する
。この結果、無機絶縁物層１０３に第２の電極層１２３が接する領域１２４を形成するこ
とができる。無機絶縁物層１０３に第２の電極層１２３が接する領域１２４においては、
無機絶縁物層１０３と第２の電極層１２３との密着性が高いため、剥離工程において有機
化合物を含む層１２２と第２の電極層１２３との界面では剥離しにくくなり、剥離層１０
２及び無機絶縁物層１０３で剥離することが可能である。
【０１２９】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１２３までの積層物を素子形成層
１５４という。
【０１３０】
以下、図３（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図３（Ｄ）に
示す剥離工程、及び図３（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様で
あるためここでは省略する。
【０１３１】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１３２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態３と異なる構成の素子形成層を剥離する
方法を図４を用いて説明する。本本実施の形態は、実施の形態３と比較して、第１の電極
層の端部を覆う絶縁層（隔壁）を、感光性を有する有機化合物で形成した点が異なる。
【０１３３】
図４（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に第１の電極層
１０４を形成する。
【０１３４】
次に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層（隔壁）１３１を形成する。本実施の形
態では、絶縁層１３１を、アクリル、ポリイミド、スチレン、塩化ビニル、ジアゾ樹脂、
アジド化合物、ノボラック樹脂、ポリケイ皮酸ビニル等のポジ型またはネガ型の感光性材
料を用いて形成する。なお、感光性材料に増感剤が添加されても良い。絶縁層１３１は、
塗布法、印刷法、液滴吐出法を用いて形成する。塗布法を用いて絶縁層１３１を形成する
場合、組成物を吐出し、乾燥及び焼成して絶縁膜を形成した後、第１の電極層１０４の一
部、及び無機絶縁物層１０３の一部を露出するように絶縁膜を露光し現像して絶縁膜の一
部を除去した後、焼成して絶縁層１３１を形成する。感光性を有する有機化合物を露光し
現像して形成した絶縁層１３１は、上端部が曲率を有する絶縁層となる。このため、後に
形成される有機化合物を含む層の段切れを防止することが可能であり、歩留まりを向上さ
せることが可能である。
【０１３５】
ここでは、塗布法を用いて感光性アクリルを含む組成物を塗布し、乾燥してアクリルで
形成される絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により絶縁膜を露光、現像した
後焼成して、第１の電極層１０４の一部、及び無機絶縁物層１０３の一部が露出するよう
に絶縁層１３１を形成する。即ち、無機絶縁物層１０３の露出部１３０を形成する。
【０１３６】
なお、絶縁層１３１は、実施の形態２に示す絶縁層１１１と同様に、断面形状が３０度
〜７５度、好ましくは３５〜６０度の傾斜角度を有するようにエッチングされることが好
ましい。
【０１３７】
次に、絶縁層１３１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有機
化合物を含む層１３２を形成する。
【０１３８】
次に、図４（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１３２、絶縁層１３１、及び無機
絶縁物層１０３の露出部に、実施の形態１と同様に第２の電極層１３３を形成する。この
結果、無機絶縁物層１０３に第２の電極層１３３が接する領域１３４を形成することがで
きる。無機絶縁物層１０３に第２の電極層１３３が接する領域１３４においては、無機絶
縁物層１０３と第２の電極層１３３との密着性が高いため、剥離工程において有機化合物
を含む層１３２及び第２の電極層１３３の界面では剥離しにくくなり、剥離層１０２及び
無機絶縁物層１０３で剥離することが可能である。
【０１３９】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１３３までの積層物を素子形成層
１５５という。
【０１４０】
以下、図４（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図４（Ｄ）に
示す剥離工程、及び図４（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様で
あるためここでは省略する。
【０１４１】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【０１４２】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１乃至実施の形態４と異なる構成の素子形成層を剥離す
る方法を図５を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態２又は３と比較して、第２
の電極層が、第１の電極層と同様に形成される導電層と接する点が異なる。
【０１４３】
図５（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１０１上に剥離層１０２を形成し
、剥離層１０２上に無機絶縁物層１０３を形成し、無機絶縁物層１０３上に導電層を形成
した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて導電層を選択的
にエッチングして第１の電極層１０４及び導電層１８１を形成する。
【０１４４】
次に、実施の形態２と同様に、第１の電極層１０４の端部を覆う絶縁層１２１を形成す
る。次に、絶縁層１２１及び第１の電極層１０４の露出表面に、実施の形態１と同様に有
機化合物を含む層１２２を形成する。なお、有機化合物を含む層１２２は、導電層１８１
の一部が露出するように形成する。なお、導電層１８１の露出部を１８２と示す。
【０１４５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層１２２及び第１の導電層１８１の
露出部１８２に接するように、実施の形態１と同様に第２の電極層１２３を形成する。こ
の結果、導電層１８１に第２の電極層１２３が接する領域１８４を形成することができる
。導電層１８１に第２の電極層１２３が接する領域１８４においては、導電層１８１と第
２の電極層１２３との密着性が高いため、剥離工程において有機化合物を含む層１２２及
び第２の電極層１２３の界面では剥離されにくくなり、剥離層１０２及び無機絶縁物層１
０３で剥離することが可能である。
【０１４６】
なお、ここでは、無機絶縁物層１０３から第２の電極層１２３までの積層物を素子形成層
１５６という。
【０１４７】
以下、図５（Ｃ）に示す絶縁層１０７の形成、基板１０８の貼りあわせ、図５（Ｄ）に
示す剥離工程、及び図５（Ｅ）に示す基板１０９の貼りあわせは、実施の形態１と同様で
あるためここでは省略する。
【０１４８】
以上の工程により、剥離工程を用いて歩留まり高く可撓性を有する基板上に有機化合物
を含む層を有する素子を設けることができる。
【実施例１】
【０１４９】
本実施例では、有機化合物を含む層を有する素子として記憶素子を有する半導体装置、代
表的には記憶装置について説明する。
【０１５０】
図１０（Ａ）に示したのは本実施例で示す半導体装置の一構成例であり、メモリセル３
００がマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ２２、デコーダ２３、２４、セレクタ
２５、読み出し／書き込み回路２６を有する。なお、ここで示す記憶回路１６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。
【０１５１】
デコーダ２３、２４、セレクタ２５、読み出し／書き込み回路２６、インターフェース等
は、記憶素子と同様に薄膜トランジスタを用いて基板上に形成することができる。また、
ＩＣチップとして外付けしても良い。
【０１５２】
メモリセル３００は、ビット線Ｂｘ（１≦ｘ≦ｍ）に接続される第１の導電層と、ワー
ド線Ｗｙ（１≦ｙ≦ｎ）に接続される第２の導電層と、第１の導電層に接する有機化合物
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
たは積層で設けられている。
【０１５３】
メモリセルアレイ２２の上面構造と断面構造の一例に関して図１１に示す。なお、図１
１（Ａ）はメモリセルアレイ２２の上面構造を示しており、図１１（Ａ）におけるＡ−Ｂ
間の断面構造、及びＣ−Ｄ間の断面構造がそれぞれ図１１（Ｂ）及び図（Ｃ）に対応して
いる。なお、図１１（Ａ）において、破線３１４で囲まれる領域は、第１の有機絶縁物層
３０６及び第２の有機絶縁物層３１０が形成される領域である。基板３３２、３３４、有
機絶縁物層３０６、３１０、３３１は省略している。
【０１５４】
メモリセルアレイ２２には、ビット線３０４ａ〜３０４ｇ、及び第２の電極層３１２ａ〜
３１２ｇが形成されており、ビット線及びワード線の交点にメモリセルが形成されており
、メモリセルにはそれぞれ第１の導電層、有機化合物を含む層、及び第２のワード線（第
２の電極層）によって記憶素子が形成される。以下、ビット線３０４ｅ及び第２の電極層
３１２ｄの交点に形成されるメモリセル３００ａ、ビット線３０４ｄ及び第２の電極層３
１２ａの交点に形成されるメモリセル３００ｂについて説明する（図１１（Ａ）参照）。
【０１５５】
メモリセル３００ａは、記憶素子３０５ａを有する（図１１（Ｂ）参照。）。記憶素子３
０５ａは、基板３３４上に、第１の方向に延びたビット線３０４ｅに接続する第１の電極
層３０７と、第１の電極層３０７を覆う有機化合物を含む層３１１と、第１の方向と垂直
な第２の方向に延びた第２の電極層３１２ｄとを有する。また、メモリセルアレイの周辺
部では絶縁層３０３及び第２の電極層３１２ｄが接する領域３１３が形成される。なお、
データの書き込み前において、有機化合物を含む層３１１は、第１の電極層３０７及び第
２の電極層３１２ｄの間の距離を一定に保っている。また、ここでは、第２の電極層３１
２ｄを覆うように、保護膜として機能する絶縁層を設けてもよい。
【０１５６】
また、図１１（Ｃ）に示すように、メモリセル３００ｂは、記憶素子３０５ｂを有する。
記憶素子３０５ｂは、第１の方向に延びたビット線に接続する第１の電極層３２４と、第
１の電極層３２４を覆う有機化合物を含む層３１１と、第１の方向と垂直な第２の方向に
延びた第２の電極層３１２ａとを有する。また、メモリセルアレイの周辺部において絶縁
層３０３と第２の電極層３１２ａとが接する領域３２５、３２６が形成される。
【０１５７】
また、第２の電極層３１２ａ〜３１２ｇ上には、表面の凹凸を緩和するための絶縁層３３
１が形成され、絶縁層３３１上に基板３３２が貼りあわせられている。ここでは、基板３
３２として、プラスチックフィルムが用いられている。
【０１５８】
なお、図１１（Ｂ）において、有機化合物を含む層３１１は複数の第１の電極層にまた
がって形成された例を示しているが、各メモリセルのみに有機化合物を含む層３１１を選
択的に設けてもよい。この場合、メタルマスクを用いた蒸着法により形成することができ
る。また、液滴吐出法等を用いて有機化合物を吐出し焼成して選択的に有機化合物を含む
層を設けることにより材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【０１５９】
ビット線３０４ａ〜３０４ｇ、第１の電極層３０７、３２４、及び第２の電極層３１２
ａ〜３１２ｇの材料や形成方法は、上記実施の形態１で示した第１の電極及び第２の電極
の材料および形成方法のいずれかを用いて同様に行うことができる。
【０１６０】
また、有機化合物を含む層３１１は、上記実施の形態１で示した有機化合物を含む層１
０５と同様の材料および形成方法を用いて設けることができる。
【０１６１】
また、基板３３２、３３４としては、実施の形態１で示した基板１０８、１０９で示し
た可撓性基板、ラミネートフィルム、繊維質な材料からなる紙等を用いることで、半導体
装置の小型、薄型、軽量化を図ることが可能である。
【０１６２】
次に、パッシブマトリクス型の半導体装置の作製方法について、図１２を用いて説明する
。
【０１６３】
図１２（Ａ）は、パッシブマトリクス型の半導体装置のメモリセルアレイの断面図であ
る。なお、ビット線駆動回路、ワード線駆動回路、インターフェース等の周辺回路は省略
している。
【０１６４】
図１２（Ａ）に示すように、基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３０２を形成し、剥
離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。ここでは、剥離層３０２として、膜厚３０ｎｍ
のタングステン層をスパッタリング法により形成し、絶縁層３０３として１００ｎｍの酸
化珪素層、５０ｎｍの窒化酸化珪素層、及び１００ｎｍの酸化窒化珪素層をＣＶＤ法によ
り形成する。次に、絶縁層３０３上に、６６ｎｍの非晶質珪素膜をＣＶＤ法により成膜し
た後、５００℃１時間及び５５０℃４時間の加熱処理を行い、非晶質珪素膜を結晶化して
結晶性珪素膜を形成すると共に、剥離層３０２及び絶縁層３０３の界面において、金属酸
化物、ここでは酸化タングステン層を形成する。なお、剥離層３０２及び絶縁層３０３の
界面において、金属酸化物を形成することで、後の剥離工程で剥離しやすくなる。
【０１６５】
次に、結晶性珪素膜を除去した後、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇを形成する。ここでは
、６０ｎｍのチタン層、４０ｎｍの窒化チタン層、３００ｎｍのアルミニウム層、６０ｎ
ｍのチタン層、及び４０ｎｍ窒化チタン層をスパッタリング法により積層して形成した後
、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチングし
てビット線３０４ｅ〜３０４ｇを形成する。ここでは、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇに低
抵抗材料のアルミニウムを用いて形成することが好ましい。
【０１６６】
次に、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇ上に第１の有機絶縁物層３０６を形成する。ここで
は、ポリイミドを塗布し露光、現像して絶縁層３０３及びビット線３０４ｅ〜３０４ｇの
一部を露出した後、３００℃で３０分焼成して第１の有機絶縁物層３０６を形成する。
【０１６７】
次に、第１の有機絶縁物層３０６と、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇの露出部との上に第
１の電極層３０７〜３０９を形成する。スパッタリング法により厚さ１００ｎｍのチタン
膜を成膜した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いて選択的
にエッチングして第１の電極層３０７〜３０９を形成する。ここでは、第１の電極層の膜
厚分布の均一性を高めることがこのましい。
【０１６８】
次に、第１の絶縁層及び第１の電極層３０７〜３０９上に第２の有機絶縁物層３１０を
形成する。ここでは、第１の有機絶縁物層と同様に感光性ポリイミドを用いて第２の有機
絶縁物層３１０を形成する。加熱によりビット線３０４ｅ〜３０４ｇの表面に凹凸が形成
されたとしても、第２の有機絶縁物層３１０を介してビット線３０４ｅ〜３０４ｇに接続
される第１の電極層３０７〜３０９上に、有機化合物を含む層を形成することができる。
有機化合物を含む層の膜厚が薄くとも、ビット線３０４ｅ〜３０４ｇの表面の凹凸の関与
を低減することが可能であるため、書き込み前における記憶素子のショートを防止するこ
とができる。
【０１６９】
次に、第１の電極層３０７〜３０９及び第２の有機絶縁物層３１０上に有機化合物を含
む層３１１を形成する。ここでは、有機化合物を含む層３１１としては、メタルマスクを
用いて厚さ１０ｎｍのＮＰＢを蒸着する。
【０１７０】
次に、有機化合物を含む層３１１及び絶縁層３０３上に第２の電極層３１２ｄを形成す
る。
【０１７１】
ここでは、絶縁層３０３と第２の電極層３１２ｄが接する領域３１３が形成されるように
第２の電極層３１２ｄを形成する。絶縁層３０３と第２の電極層３１２ｄが接する領域で
は、絶縁層３０３と第２の電極層３１２ｄの密着性が高いため、後の剥離工程において、
歩留まり高く剥離層及び絶縁層を剥離することが可能である。
【０１７２】
次に、第２の電極層３１２ｄ上に絶縁層３３１を形成した後、絶縁層３３１上に接着層
を有する基板３３２を貼り合わせる。ここでは、絶縁層３３１として、エポキシ樹脂を用
いて形成する。
【０１７３】
次に、基板３０１の表面に接着層を有する基板を貼りあわせた後、１２０〜１５０度に加
熱して基板３３２の接着層を可塑化させて、基板３３２を絶縁層３３１に接着させる。
【０１７４】
次に、基板３０１を平坦部表面上に配置し、基板３３２表面に粘着層を有するローラー
（図示せず）を圧着させ、図１２（Ｂ）に示すように、剥離層３０２及び絶縁層３０３の
界面で剥離する。
【０１７５】
次に図１２（Ｃ）に示すように、絶縁層３０３表面に接着層を有する基板３３４、ここ
ではプラスチックフィルムを貼りあわせ、１２０〜１５０度に加熱して基板３３４の接着
層を可塑化させて、基板３３４を絶縁層３０３表面に接着させる。
【０１７６】
以上の工程により、プラスチックフィルム上に設けられたパッシブマトリクス型の半導
体装置を作製することが出来る。なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適
用することができる。
【０１７７】
次に、記憶素子にデータの書き込みを行う際の動作について説明する。ここでは。電気的
作用、代表的には電圧の印加によりデータの書き込みを行う場合について説明する（図１
０（Ａ）参照）。なお、書き込みはメモリセルの電気特性を変化させることで行うが、メ
モリセルの初期状態（電気的作用を加えていない状態）をデータ「０」、電気特性を変化
させた状態を「１」とする。
【０１７８】
メモリセル３００にデータ「１」を書き込む場合、まず、デコーダ２３、２４およびセレ
クタ２５によってメモリセル３００を選択する。具体的には、デコーダ２４によって、メ
モリセル３００に接続されるワード線Ｗ３に所定の電圧Ｖ２を印加する。また、デコーダ
２３とセレクタ２５によって、メモリセル３００に接続されるビット線Ｂ３を読み出し／
書き込み回路２６に接続する。そして、読み出し／書き込み回路２６からビット線Ｂ３へ
書き込み電圧Ｖ１を出力する。こうして、当該メモリセル３００を構成する第１の電極層
と第２の電極層の間に電圧Ｖｗ＝Ｖ１−Ｖ２を印加する。電圧Ｖｗを適切に選ぶことで、
当該電極層間に設けられた有機化合物を含む層を物理的もしくは電気的に変化させ、デー
タ「１」の書き込みを行う。具体的には、読み出し動作電圧を印加したときに、データ「
１」の状態の第１の電極層と第２の電極層の間の電気抵抗が、データ「０」の状態の第１
の電極層と第２の電極層の間の電気抵抗と比して、大幅に小さくなるように有機化合物を
含む層を物理的もしくは電気的に変化させるとよい。電圧Ｖｗは５〜１５Ｖ、あるいは−
１５〜−５Ｖとし、例えば、（Ｖ１、Ｖ２）＝（０Ｖ、５〜１５Ｖ）、あるいは（３〜５
Ｖ、−１２〜−２Ｖ）の範囲から適宜選ぶことができる。
【０１７９】
なお、非選択のワード線および非選択のビット線には、接続されるメモリセルにデータ「
１」が書き込まれないよう制御する。例えば、非選択のワード線および非選択のビット線
を浮遊状態とすればよい。また、メモリセルを構成する第１の電極層と第２の電極層とは
、ダイオード特性など、選択性を確保できる特性を満たすように相関する必要がある。
【０１８０】
一方、メモリセル３００にデータ「０」を書き込む場合は、メモリセル３００には電気的
作用を加えなければよい。回路動作上は、例えば、「１」を書き込む場合と同様に、デコ
ーダ２３、２４およびセレクタ２５によってメモリセル３００を選択するが、読み出し／
書き込み回路２６からビット線Ｂ３への出力電位を、選択されたワード線Ｗ３の電位ある
いは非選択ワード線の電位と同程度とし、メモリセル３００を構成する第１の電極層と第
２の電極層の間に、メモリセル３００の電気特性を変化させない程度の電圧（例えば−５
〜５Ｖ）を印加すればよい。
【０１８１】
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１０（Ａ）
〜（Ｃ）参照）。データの読み出しは、メモリセルを構成する第１の電極層と第２の電極
層の間の電気特性が、データ「０」を有するメモリセルとデータ「１」を有するメモリセ
ルとで異なることを利用して行う。例えば、データ「０」を有するメモリセルを構成する
第１の導電層と第２の導電層の間の実効的な電気抵抗（以下、単にメモリセルの電気抵抗
と呼ぶ）が、読み出し電圧においてＲ０、データ「１」を有するメモリセルの電気抵抗を
、読み出し電圧においてＲ１とし、電気抵抗の差を利用して読み出す方法を説明する。な
お、Ｒ１＜Ｒ０とする。読み出し／書き込み回路は、読み出し部分の構成として、例えば
、図１０（Ｂ）に示す抵抗素子４６と差動増幅器４７を用いた回路２６を考えることがで
きる。抵抗素子４６は抵抗値Ｒｒを有し、Ｒ１＜Ｒｒ＜Ｒ０であるとする。抵抗素子４６
の代わりにトランジスタ４８を用いても良いし、差動増幅器の代わりにクロックトインバ
ータ４９を用いることも可能である（図１０（Ｃ））。クロックトインバータ４９には、
読み出しを行うときに”Ｈｉｇｈ”、行わないときに”Ｌｏｗ”となる、信号φ又は反転
信号φが入力される。勿論、回路構成は図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に限定されない。
【０１８２】
メモリセル３００からデータの読み出しを行う場合、まず、デコーダ２３、２４およびセ
レクタ２５によってメモリセル３００を選択する。具体的には、デコーダ２４によって、
メモリセル３００に接続されるワード線Ｗｙに所定の電圧Ｖｙを印加する。また、デコー
ダ２３とセレクタ２５によって、メモリセル３００に接続されるビット線Ｂｘを読み出し
／書き込み回路２６の端子Ｐに接続する。その結果、端子Ｐの電位Ｖｐは、ＶｙとＶ０が
抵抗素子４６（抵抗値Ｒｒ）とメモリセル３００（抵抗値Ｒ０もしくはＲ１）による抵抗
分割によって決定される値となる。従って、メモリセル３００がデータ「０」を有する場
合には、Ｖｐ０＝Ｖｙ＋（Ｖ０−Ｖｙ）×Ｒ０／（Ｒ０＋Ｒｒ）となる。また、メモリセ
ル３００がデータ「１」を有する場合には、Ｖｐ１＝Ｖｙ＋（Ｖ０−Ｖｙ）×Ｒ１／（Ｒ
１＋Ｒｒ）となる。その結果、図１０（Ｂ）では、ＶｒｅｆをＶｐ０とＶｐ１の間となる
ように選択することで、図１０（Ｃ）では、クロックトインバータの変化点をＶｐ０とＶ
ｐ１の間となるように選択することで、出力電位Ｖｏｕｔが、データ「０」／「１」に応
じて、Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ（もしくはＨｉｇｈ／Ｌｏｗ）が出力され、読み出しを行うこと
ができる。
【０１８３】
例えば、差動増幅器をＶｄｄ＝３Ｖで動作させ、Ｖｙ＝０Ｖ、Ｖ０＝３Ｖ、Ｖｒｅｆ＝１
．５Ｖとする。仮に、Ｒ０／Ｒｒ＝Ｒｒ／Ｒ１＝９とすると、メモリセルのデータが「０
」の場合、Ｖｐ０＝２．７ＶとなりＶｏｕｔは”Ｈｉｇｈ”が出力され、メモリセルのデ
ータが「１」の場合、Ｖｐ１＝０．３ＶとなりＶｏｕｔは”Ｌｏｗ”が出力される。こう
して、メモリセルの読み出しを行うことができる。
【０１８４】
上記の方法によると、有機化合物を含む層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。勿論、読み出し方法は、この方法に限定されない
。例えば、電気抵抗の差を利用する以外に、電流値の差を利用して読み出しても構わない
。また、メモリセルの電気特性が、データ「０」と「１」とで、しきい値電圧が異なるダ
イオード特性を有する場合には、しきい値電圧の差を利用して読み出しても構わない。
【０１８５】
なお、記憶素子の第１の電極層及び第２の電極層に電圧を印加する場合、記憶素子と直列
に抵抗を接続することが好ましい。抵抗は、記憶素子の５％以下の抵抗値を有することが
好ましい。この結果、短絡した記憶素子において、過剰な電流が流れることを防止するこ
とが可能であり、過剰な電流に伴う素子破壊を防止することが可能である。
【０１８６】
また、無機絶縁物層１０３上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けてその上にメモリセ
ル３００又はメモリセルアレイ２２を設けてもよいし、絶縁性を有する基板の代わりにＳ
ｉ等の半導体基板やＳＯＩ基板を用いて基板上に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成
しその上にメモリセル３００又はメモリセルアレイ２２を設けてもよい。
【０１８７】
本発明を用いることによって、記憶素子の有機化合物を含む層で剥離せず、剥離層の界面
において剥離を行うことが可能である。このため、耐熱性を有する基板上に形成した記憶
素子を有する層を剥離し、可撓性を有する基板上に設けることが可能である。また、本実
施例の記憶素子を有する半導体装置は、チップ製造時以外にデータの書き込み（追記）が
可能であり、また書き換えができないため、書き換えによる偽造を防止すること可能であ
る。また、本発明の半導体装置は、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた単純
な構造の記憶素子を有するため、安価な半導体装置を提供することができる。
【実施例２】
【０１８８】
本実施例では、有機化合物を含む層を有する素子として有機薄膜トランジスタを有する半
導体装置の作製方法について説明する。
【０１８９】
図１４（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３
０２を形成し、剥離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。次に、絶縁層３０３上に非晶
質珪素膜を形成し、加熱して結晶性珪素膜を形成すると共に、剥離層３０２及び絶縁層３
０３の界面に金属酸化物層を形成する。剥離層３０２及び絶縁層３０３の界面に金属酸化
物層を形成することで、後の剥離工程において、剥離しやすくすることができる。この後
、結晶性珪素膜を除去する。次に、絶縁層３０３上に第１の電極層３５１及び導電層３５
２を形成する。ここでは、スパッタリング法により、アルミニウム層を形成した後、フォ
トリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いてアルミニウム層を選択的にエ
ッチングして第１の電極層３５１及び導電層３５２を形成する。なお、第１の電極層３５
１は、ゲート電極として機能する。また、第１の電極層３５１及び導電層３５２は接続さ
れていない。
【０１９０】
次に、第１の電極層３５１及び導電層３５２上に絶縁層３５３を形成する。ここでは、絶
縁層３５３は、ポリイミドを用いて形成する。なお、絶縁層３５３は、導電層３５２の一
部を露出するように形成される。図１４（Ａ）において、３５５は露出された絶縁層３５
３である。また、絶縁層３５３はゲート絶縁層として機能する。
【０１９１】
次に、第１の電極層３５１及び絶縁層３５３の重畳部の上に有機化合物を含む層３５４を
蒸着法により形成する。ここでは、メタルマスクを用いてペンタセンを蒸着して有機化合
物を含む層３５４を形成する。
【０１９２】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、導電層３５２の露出部３５５、絶縁層３５３、及び有
機化合物を含む層３５４上に第２の電極層３５６を形成する。ここでは、蒸着法により金
を用いて第２の電極層３５６を形成する。このとき、導電層３５２及び第２の電極層３５
６が接する領域３５８が形成される。導電層３５２及び第２の電極層３５６が接する領域
３５８では密着性が高いため、後の剥離工程において有機化合物を含む層３５４及び第２
の電極層３５６の間で剥離することなく、剥離層３０２及び絶縁層３０３で剥離すること
が可能で有る。また、第２の電極層３５６は、ソース電極（ソース配線）、ドレイン電極
（ドレイン配線）として機能する。次に、絶縁層３５３、有機化合物を含む層３５４、第
２の電極層３５６上に保護層３５７を形成する。
【０１９３】
以下、図１４（Ｃ）に示す絶縁層３３１の形成、基板３３２の貼りあわせ、図１４（Ｄ
）に示す剥離工程、及び図１４（Ｅ）に示す基板３３４の貼りあわせは、実施例１と同様
であるためここでは省略する。
【０１９４】
なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適用することができる。
【実施例３】
【０１９５】
本実施例では、有機化合物を含む層を有する素子として有機太陽電池を有する半導体装置
の作製方法について説明する。
【０１９６】
図１５（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３
０２を形成し、剥離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。
【０１９７】
次に、絶縁層３０３上に非晶質珪素膜を形成し、加熱して結晶性珪素膜を形成すると共に
、剥離層３０２及び絶縁層３０３の界面に金属酸化物層を形成する。この後、結晶性珪素
膜を除去する。次に、絶縁層３０３上に第１の電極層３４１を形成する。ここでは、スパ
ッタリング法により、ＩＴＯ膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレ
ジストマスクを用いてＩＴＯ膜を選択的にエッチングして第１の電極層３４１を形成する
。
【０１９８】
次に、第１の電極層３４１上に絶縁層３４２を形成する。ここでは、絶縁層３４２は、ポ
リイミドを用いて形成する。なお、絶縁層３４２は、電極層３４１の一部を露出するよう
に形成される。図１５（Ａ）において、３４４は露出された絶縁層３０３である。
【０１９９】
次に、第１の電極層３４１及び絶縁層３４２の一部上に有機化合物を含む層３４３をメタ
ルマスクを用いた蒸着法により形成する。ここでは、有機化合物を含む層３４３を、正孔
輸送性の有機化合物と無機化合物を有する第１の層と、電子輸送性の有機化合物を有する
第２の層とを積層して形成する。正孔輸送性の有機化合物と無機化合物を有する第１の層
は、三酸化モリブデンＭｏＯ３と芳香族アミンであるＮＰＢを、モル比１：１で共蒸着し
て形成する。電子輸送性の有機化合物を有する第２の層は、フラーレン（Ｃ６０）を蒸着
して形成する。
【０２００】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、絶縁層３０３の露出部３４４、絶縁層３４２、及び有
機化合物を含む層３４３上に第２の電極層３４５を形成する。ここでは、蒸着法によりア
ルミニウムを用いて第２の電極層３４５を形成する。このとき、絶縁層３０３及び第２の
電極層３４５が接する領域３４６が形成される。絶縁層３０３及び第２の電極層３４５が
接する領域３４６では密着性が高いため、後の剥離工程において有機化合物を含む層３４
３及び第２の電極層３４５の間で剥離されることなく、剥離層３０２及び絶縁層３０３で
剥離することが可能で有る。
【０２０１】
以下、図１５（Ｃ）に示す絶縁層３３１の形成、基板３３２の貼りあわせ、図１５（Ｄ
）に示す剥離工程、及び図１５（Ｅ）に示す基板３３４の貼りあわせは、実施例１と同様
であるためここでは省略する。
【０２０２】
なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適用することができる。
【０２０３】
本実施例の太陽電池を、バッテリーとして、各種照明機器、照明設備、家庭用各種照明器
具、屋外灯、街路灯、無人公共設備、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、ナビゲーショ
ンシステム、携帯オーディオ機器、ハンディＡＶ機器、デジタルカメラ、フィルムカメラ
、インスタントカメラ等のカメラ、電卓、腕時計、壁掛け時計などの時計に設けることが
できる。なお、腕時計にバッテリーを設ける場合文字盤の下に設けることでデザイン性を
高めることができる。
【実施例４】
【０２０４】
ここで、本発明の半導体装置の構成について、図１６を参照して説明する。図１６（Ａ）
に示すように、本発明の半導体装置２０は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源
回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の回路を制御する制御
回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、アンテナ１８を有する
。
【０２０５】
また、図１６（Ｂ）に示すように、本発明の半導体装置２０は、非接触でデータを交信す
る機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の
回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、ア
ンテナ１８の他、中央処理ユニット５１を有しても良い。
【０２０６】
また、図１６（Ｃ）に示すように、本発明の半導体装置２０は、非接触でデータを交信す
る機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の
回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、ア
ンテナ１８、中央処理ユニット５１の他、検出素子５３、検出制御回路５４からなる検出
部５２を有しても良い。
【０２０７】
本実施例の半導体装置は、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路
１３、他の回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バ
ス１７、アンテナ１８、中央処理ユニット５１の他、検出素子５３、検出制御回路５４か
らなる検出部５２等を構成することで、小型で多機能を有する半導体装置を形成すること
が可能である。
【０２０８】
電源回路１１は、アンテナ１８から入力された交流信号を基に、半導体装置２０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。また、電源回路１１に実施の形態１
乃至実施の形態５に示す太陽電池から選択される１つ又は複数を有してもよい。クロック
発生回路１２は、アンテナ１８から入力された交流信号を基に、半導体装置２０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１３は
、リーダライタ１９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１４は、
記憶回路１６を制御する機能を有する。アンテナ１８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１９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。
【０２０９】
記憶回路１６は、実施の形態１乃至実施の形態５に示す記憶素子から選択される１つ又
は複数を有する。有機化合物を含む層を有する記憶素子は、小型化、薄膜化および大容量
化を同時に実現することができるため、記憶回路１６を有機化合物を含む層を有する記憶
素子で設けることにより、半導体装置の小型化、軽量化を達成することができる。
【０２１０】
検出部５２は、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度、気体成分、液体成分
、その他の特性を物理的又は化学的手段により検出することができる。また、検出部５２
は、物理量または化学量を検出する検出素子５３と当該検出素子５３で検出された物理量
または化学量を電気信号等の適切な信号に変換する検出制御回路５４とを有している。検
出素子５３としては、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、ダイオード等で形成することができ、
実施の形態１乃至実施の形態５に示す光電変換素子から選択される１つ又は複数を有する
。なお、検出部５２は複数設けてもよく、この場合、複数の物理量または化学量を同時に
検出することが可能である。
【０２１１】
また、ここでいう物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度等を指
し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体成分等の化学物質等を指す。化学量
としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質（例えば、血液中に含まれ
る血糖値等）等の有機化合物も含まれる。特に、化学量を検出しようとする場合には、必
然的にある特定の物質を選択的に検出することになるため、あらかじめ検出素子５３に検
出したい物質と選択的に反応する物質を設けておく。例えば、生体物質の検出を行う場合
には、検出素子５３に検出させたい生体物質と選択的に反応する酵素、抗体分子または微
生物細胞等を高分子等に固定化して設けておくことが好ましい。
【０２１２】
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
フ゜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１７（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図１
７（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図１７（Ｂ）参照）、乗物
類（自転車等、図１７（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１７（Ｅ）、図１７（
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。
【０２１３】
本発明の半導体装置２０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２０
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２０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。
【実施例５】
【０２１４】
本実施例では、発光素子を有する半導体装置の作製工程について説明する。
【０２１５】
図１８（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板３０１上に厚さ３０ｎｍの剥離層３
０２を形成し、剥離層３０２上に絶縁層３０３を形成する。次に、絶縁層３０３上に非晶
質珪素膜を形成し、加熱して結晶性珪素膜を形成すると共に、剥離層３０２及び絶縁層３
０３の界面に金属酸化物層を形成する。この後、結晶性珪素膜を除去する。次に、絶縁層
３０３上に第１の電極層３６１を形成する。ここでは、スパッタリング法により、ＩＴＯ
膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程により形成したレジストマスクを用いてＩＴＯ
膜を選択的にエッチングして第１の電極層３６１を形成する。
【０２１６】
次に、第１の電極層３６１上に絶縁層３６２を形成する。ここでは、絶縁層３６２は、感
光性ポリイミドを用いて形成する。なお、絶縁層３６２は、電極層３６１の一部を露出す
るように形成する。図１８（Ａ）において、３６４は露出された絶縁層３０３の領域であ
る。
【０２１７】
次に、第１の電極層３６１及び絶縁層３６２の一部上に有機化合物を含む層３６３をメタ
ルマスクを用いた蒸着法により形成する。ここでは、有機化合物を含む層３６３を、発光
性を有する有機化合物で形成する。また、有機化合物を含む層３６３を赤色の発光性の有
機化合物、青色の発光性の有機化合物、及び緑色の発光性の有機化合物を用いて、それぞ
れ赤色の発光性の画素、青色の発光性の画素、及び緑色の発光性の画素を形成する。
【０２１８】
ここでは、赤色の発光性の有機化合物を含む層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを
１０ｎｍ、ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（
アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））が添加されたＮＰＢ
を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。
【０２１９】
また、緑色の発光性の有機化合物を含む層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０
ｎｍ、クマリン５４５Ｔ（Ｃ５４５Ｔ）が添加されたＡｌｑ３を４０ｎｍ、Ａｌｑ３を６
０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。
【０２２０】
また、青色の発光性の有機化合物を含む層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０
ｎｍ、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）が添加
された、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略
称：ＣｚＰＡ）を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を６０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する
。
【０２２１】
さらには、白色の発光性の有機化合物を用いて白色の発光性の画素を形成してもよい。白
色の発光性の画素を設けることにより、消費電力を削減することが可能である。
【０２２２】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層３６３、絶縁層３６２、及び絶縁
層３０３上に第２の電極層３６５を形成する。ここでは、膜厚２００ｎｍのＡｌ膜を蒸着
法により形成する。このとき、無機化合物で形成される絶縁層３０３及び第２の電極層３
６５が接する領域３６６が形成される。絶縁層３０３及び第２の電極層３６５が接する領
域３６６では密着性が高いため、後の剥離工程において有機化合物を含む層３６３及び第
２の電極層３６５の間で剥離することなく、剥離層３０２及び絶縁層３０３で剥離するこ
とが可能で有る。
【０２２３】
次に、図１８（Ｃ）に示すように、第２の電極層３６５上に保護層３６７を形成する。
保護層は、発光素子や絶縁層３６２に水分や酸素等が侵入することを防ぐためのものであ
る。保護層３６７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、
窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、または酸化
アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、その他
の絶縁性材料を用いて形成することが好ましい。
【０２２４】
以下、図１８（Ｃ）に示す絶縁層３３１の形成、基板３３２の貼りあわせ、図１８（Ｄ
）に示す剥離工程、及び図１８（Ｅ）に示す基板３３４の貼りあわせは、実施例１と同様
であるためここでは省略する。
【０２２５】
以上の工程により、プラスチックフィルム上に設けられたパッシブマトリクス型発光素
子を有する半導体装置を作製することが出来る。
【０２２６】
なお、本実施例では実施の形態１乃至５のいずれをも適用することができる。
【実施例６】
【０２２７】
次に、実施例５で示すＥＬ表示パネルにＦＰＣや、駆動用の駆動ＩＣを実装する例につ
いて説明する。ここでは、ＴＦＴで形成されるチップ状の駆動用回路を駆動ＩＣという。
【０２２８】
図１９に示した構造は、狭額縁化させた小型サイズ（例えば対角１．５インチ）で好適な
ＣＯＧ方式を採用した例である。
【０２２９】
図１９において、基板１０１０上に駆動ＩＣ１０１１が実装され、駆動ＩＣの先に配置さ
れた端子部１０１８にＦＰＣ１０１９を実装している。実装される駆動ＩＣ１０１１は、
生産性を向上させる観点から、一辺が３００ｍｍから１０００ｍｍの矩形状の基板上に複
数個作り込むとよい。つまり、基板上に駆動回路部と入出力端子を一つのユニットとする
回路パターンを複数形成し、最後に分割して駆動ＩＣを個別に取り出せばよい。駆動ＩＣ
の長辺の長さは、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が１５〜８０ｍｍ、
短辺が１〜６ｍｍの矩形状に形成してもよい。
【０２３０】
駆動ＩＣのＩＣチップに対する外形寸法の優位性は長辺の長さにあり、長辺が１５〜８０
ｍｍで形成された駆動ＩＣを用いると、ＩＣチップを用いる場合と比較して実装するチッ
プ数を削減することが可能であり、製造上の歩留まりを向上させることができる。また、
ガラス基板上に駆動ＩＣを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので
生産性を損なうことが少ない。これは、円形のシリコンウエハからＩＣチップを取り出す
場合と比較すると、大きな優位点である。
【０２３１】
また、ＴＡＢ方式を採用してもよく、その場合は、複数のテープを貼り付けて、該テープ
に駆動ＩＣを実装すればよい。ＣＯＧ方式の場合と同様に、単数のテープに単数の駆動Ｉ
Ｃを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、駆動ＩＣを固定するための金属片
等を一緒に貼り付けるとよい。
【０２３２】
また、画素部１０１２と駆動ＩＣ１０１１の間に設けられた接続領域１０１７は、発光素
子の第２の電極層を下層の配線とコンタクトさせるために設けている。
【０２３３】
また、封止基板１０１４は、画素部１０１２を囲むシール材１０１５、およびシール材に
囲まれた充填材料によって基板１０１０に固定されている。
【０２３４】
なお、駆動ＩＣの代わりに、Ｓｉチップで形成されるＩＣチップを用いてもよい。
【０２３５】
以上の様に、本発明を実施する、即ち実施例５の発光素子の構成を用いて、様々な電子
機器を完成させることができる。
【実施例７】
【０２３６】
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２７００、２７０６、パネル２７０
１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３、操作ボタン２７０４、バッテリー
２７０５を有する（図２０参照）。パネル２７０１はハウジング２７０２に脱着自在に組
み込まれ、ハウジング２７０２はプリント配線基板２７０３に嵌着される。ハウジング２
７０２はパネル２７０１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２７０３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２７１０を用いることができる。プ
リント配線基板２７０３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。
【０２３７】
パネル２７０１は、接続フィルム２７０８を介して、プリント配線基板２７０３と接続さ
れる。上記のパネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３は、操作
ボタン２７０４やバッテリー２７０５と共に、筐体２７００、２７０６の内部に収納され
る。パネル２７０１が含む画素領域２７０９は、筐体２７００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。パネル２７０１に実施例５及び６で示すような半導体装
置を用いることができる。
【０２３８】
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２７００、２７０６内部の限られた空間を有効に利用する
ことができる。
【０２３９】
なお、筐体２７００、２７０６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
、本実施例に係る電子機器は、その機能や用途に応じて様々な態様に変容しうる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の無機絶縁物層と、
前記無機絶縁物層上の第１の電極層と、
前記無機絶縁物層上及び前記第１の電極層上の有機化合物を含む層と、
前記有機化合物を含む層上及び前記無機絶縁物層上に接する第２の電極層と、を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
基板上の無機絶縁物層と、
前記無機絶縁物層上の第１の電極層と、
前記無機絶縁物層上及び前記第１の電極層上の有機化合物を含む層と、
前記有機化合物を含む層上及び前記無機絶縁物層上に接する第２の電極層と、を有することを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８０９３５（Ｐ２０１３−８０９３５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５１９３２（Ｐ２０１２−２５１９３２）
【出願日】平成２４年１１月１６日（２０１２．１１．１６）
【分割の表示】特願２００６−２２３９６２（Ｐ２００６−２２３９６２）の分割
【原出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月１６日（２０１２．１１．１６）
【分割の表示】特願２００６−２２３９６２（Ｐ２００６−２２３９６２）の分割
【原出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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