CN111684467A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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新井秀幸
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Abstract

能够提高对于半导体装置自物品上剥离的安全性，并能够省略向物品粘贴半导体装置的作业。一种半导体装置(10)，具备从由半导体芯片(2)、薄膜晶体管(3)、天线(4)以及布线(5)构成的组中选择的一个以上的构成要素，其中，所述一个以上的构成要素直接固着于物品(S)的表面。一种半导体装置(10)的制造方法，该半导体装置(10)具备从由半导体芯片(2)、薄膜晶体管(3)、天线(4)以及布线(5)构成的组中选择的一个以上的构成要素，该半导体装置(10)的制造方法包括下面的步骤(P1)和步骤(Q1)中的至少一个步骤：步骤(P1)，将所述半导体芯片直接安装于物品的表面；以及步骤(Q1)，将从由所述薄膜晶体管、所述天线以及所述布线构成的组中选择的一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于物品的表面。

Description

半导体装置及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种RFID(radio frequency identification：射频识别)标签以及IC(integrated circuits：集成电路)标签等半导体装置(特别是无线通信半导体装置)及其制造方法。
背景技术
RFID标签及IC标签等无线通信半导体装置即使离外部读取器装置较远，但只要处于来自外部读取器装置的电波可到达的范围(例如数毫米～数十米)内，则也能够仅通过刷一下外部读取器装置来成批地读取多个无线通信半导体装置的信息。因此，无线通信半导体装置在便利店及超级市场等零售业、服装业、运输业以及出版业(图书馆)等中对于流通管理(物流管理)、生产管理、库存管理、场所管理、历史记录管理等是非常有用的。
无线通信半导体装置典型地包括安装在电路基板上的包括硅芯片等在内的IC芯片以及天线。IC芯片典型地具有对天线接收的接收波进行处理的无线电路部、存储无线电路部中的接收信号等的存储器部、生成驱动电力的电源电路部以及用于使存储器部存储接收信号等的控制电路部等(专利文献1～2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4761779号
专利文献2：日本特开2006-24087号公报
专利文献3：日本实用新型注册第3129548号
发明内容
然而，本公开的发明人等发现了下面那样的新问题：如图5所示，以往的半导体装置(特别是无线通信半导体装置)500是通过粘着层600粘贴于物品S来使用的，因此存在自然剥离或者被人为剥离的危险。另外，半导体装置(特别是无线通信半导体装置)的粘贴是由人或机器人等进行的，因此是非常复杂的作业。
在专利文献3中，公开了在处方笺上形成天线并将标签主体通过粘接剂层接合于天线表面的技术，但是在这种技术中，也使用粘接剂层，因此标签主体的接合(粘贴)仍然是复杂的作业。
本公开的目的在于提供一种能够提高对于半导体装置(例如无线通信半导体装置)自物品上剥离的安全性并能够去除(省略)向物品粘贴半导体装置的作业的半导体装置及其制造方法。
本公开的一个方式是一种半导体装置，具备半导体芯片和天线，其中，所述半导体芯片和所述天线直接固着于物品的表面，并且所述半导体芯片和所述天线在各自的厚度方向上从所述物品的所述表面露出各自的高度尺寸的二分之一以上。
本公开的其它一个方式是一种半导体装置，具备薄膜晶体管和天线，其中，所述薄膜晶体管和所述天线直接固着于物品的表面。
本公开的其它一个方式是一种半导体装置，在基底层上具备半导体芯片和薄膜晶体管中的至少一者以及天线，其中，所述半导体芯片和所述薄膜晶体管中的至少一者以及所述天线直接固着于所述基底层的表面，所述基底层直接固着于物品的表面。
本公开的又一其它的一个方式是一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置具备从由半导体芯片、薄膜晶体管、天线以及布线构成的组中选择的一个以上的构成要素，所述半导体装置的制造方法包括下面的步骤P1和步骤Q1中的至少一个步骤：
步骤P1，将所述半导体芯片直接安装于物品的表面；以及
步骤Q1，将从由所述薄膜晶体管、所述天线以及所述布线构成的组中选择的所述一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于物品的表面。
本公开的又一其它的一个方式是一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置在基底层上具备从由半导体芯片、薄膜晶体管、天线以及布线构成的组中选择的一个以上的构成要素，所述半导体装置的制造方法包括下面的步骤O、以及步骤P2和步骤Q2中的至少一个步骤：
步骤O，将所述基底层直接形成于物品的表面；
步骤P2，将所述半导体芯片直接安装于所述基底层的表面；以及
步骤Q2，将从由所述薄膜晶体管、所述天线以及所述布线构成的组中选择的所述一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于所述基底层的表面。
在本公开的半导体装置(例如无线通信半导体装置)中，能够提高对于半导体装置自物品上剥离的安全性，并能够去除(省略)向物品粘贴半导体装置的作业。
附图说明
图1是示出本公开所涉及的半导体装置的结构的一例的示意性截面图。
图2A是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的物品的准备步骤的示意性简图。
图2B是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的基底层的制造步骤的示意性简图。
图2C是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的半导体芯片的安装步骤的示意性简图。
图2D是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的天线和布线的形成步骤的示意性简图。
图2E是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的保护膜的形成步骤的示意性简图。
图2F是示出本公开所涉及的半导体装置的结构的其它的一例的示意性简图。
图3A是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的物品的准备步骤的示意性截面图。
图3B是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的基底层的制造步骤的示意性截面图。
图3C是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的半导体芯片的安装步骤的示意性截面图。
图3D是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的天线和布线的形成步骤的示意性截面图。
图3E是用于说明本公开所涉及的半导体装置的制造方法中的保护膜的形成步骤的示意性截面图。
图3F是示出本公开所涉及的半导体装置的结构的其它的一例的示意性截面图。
图4A是示出本公开所涉及的半导体装置的结构的又一其它的一例的示意性简图。
图4B是示出本公开所涉及的半导体装置的结构的又一其它的一例的示意性截面图。
图5是示出现有技术中的半导体装置的结构的示意性截面图。
具体实施方式
本公开的半导体装置可以是包括半导体的所有装置，例如也可以是RFID标签及IC标签等无线通信半导体装置。在本说明书中，半导体装置中的特别是无线通信半导体装置有时称为“无线通信装置”。
下面，使用附图详细地说明本公开的半导体装置。在附图中，相同的标记所表示的部件或构件只要没有特别记载，则除了形状不同以外都是指相同的部件或构件。
[半导体装置]
如图1所示，本公开的半导体装置10(例如无线通信装置)直接固着于物品S的表面。所谓半导体装置10“直接固着于物品S的表面”，是指半导体装置10以与物品S之间既不存在以往的半导体装置中使用的电路基板(在图5中用501表示)也不存在粘着层(在图5中用600表示)的方式进行了固着。即，本公开的半导体装置10是直接固着于物品S的表面的半导体装置，并且是与物品S之间既不存在电路基板(以往的半导体装置所具有的电路基板)也不存在粘着层(用于将以往的半导体装置粘贴于物品的粘着层)的半导体装置。本公开的半导体装置不包括电路基板且不使用粘着层而直接形成于物品的表面或在物品的表面制造出。因此，本公开的半导体装置实现了省空间化(或小型化)，更进一步地降低了制造成本。另外，天线形成的自由度提高。本公开的半导体装置具有与物品成一体不可分的结构。此外，所谓“固着”，是指进行结合或接合。
本公开的半导体装置中不包括的电路基板(在图5中用501表示)是将在以往的半导体装置中构成半导体装置的半导体芯片、薄膜晶体管(TFT)、天线或布线等构成要素进行安装、配置、定位或保持后将半导体装置作为一个产品或商品而能够流通和交易的片状或板状的构成要素。因而，一个半导体装置中的电路基板通常是一个连续的电路基板，而且具有能够在该电路基板上保持构成该一个半导体装置的半导体芯片、TFT、天线或布线等所有构成要素的尺寸。在以往的半导体装置中，作为电路基板，使用了聚酯树脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂(例如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂)、聚苯硫醚树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等聚合物基板、玻璃基板、纸基板或陶瓷基板。以往的半导体装置的电路基板的厚度通常为0.1μm以上且2mm以下，优选为0.1mm以上且2mm以下。
在本公开的半导体装置10中不使用的粘着层(在图5中用600表示)是为了将以往的半导体装置粘贴于物品而使用的由粘结剂形成的层。
固着本公开的半导体装置的物品既可以是任何产品，或者也可以是在制造这种产品的过程中得到的中间物。像这样，本公开的半导体装置固着于产品或产品的中间物，因此能够在产品的一系列的制造工序中进行该固着，并且本公开的半导体装置具有与物品成一体不可分的结构。因此，能够提高对于半导体装置自物品上剥离的安全性，并能够去除(省略)向物品粘贴半导体装置的作业。作为物品，列举以往以来粘贴半导体装置(例如无线通信装置)的所有产品或产品的中间物。详细地说，作为粘贴本公开的半导体装置(例如无线通信装置)的产品，列举能够在市场中流通的成品、例如工具、医疗器具、奢侈品、容器。通过将本公开的半导体装置直接固着于能够在市场中流通的成品的表面，能够在产品完成之后赋予半导体装置的功能。另外，对于自行车等出租物品、零售商品的包装、服装产品的标签等也能够应用本公开的半导体装置(例如无线通信装置)。
固着本公开的半导体装置的物品可以具有任何形状。特别地，固着本公开的半导体装置的物品S的表面在图1等中具有平面形状，但是也可以具有三维形状。在本公开的半导体装置为无线通信装置且固着该半导体装置的物品S的表面具有三维形状的情况下，能够使天线三维化，从而能够减轻天线的指向性的影响，并能够在所有方向上整体提高天线的接收灵敏度。平面形状的天线一般难以读取到(接收到)来自横向(该平面的面内方向)的电波，但是三维形状的天线能够比较容易地实现读取到(接收到)来自所有方向的电波。所谓三维形状，是指立体结构物所具有的表面的形状，例如也可以是曲面形状等非平面形状。
如图1所示，本公开的半导体装置10具备从由半导体芯片2、薄膜晶体管(TFT)3、天线4或布线5等构成的组中选择的一个以上的构成要素(下面有时称为半导体芯片等)。在图1中，“3、4、5”是指也可以为TFT 3、天线4或布线5的意思。本公开的半导体装置10通常如图1所示那样还具备保护膜6。图1是示出本公开的半导体装置的结构的一例的示意性截面图。
在本公开中，半导体装置10具备的所有构成要素直接固着于物品S的表面。所有的构成要素详细而言如上述那样以与物品S之间即不存在电路基板也不存在粘着层的方式进行固着。关于固着，可以将构成要素通过印刷法、涂布法或真空成膜法等直接形成于物品S的表面，从而通过利用分子间力等将印刷物、涂层物或成膜物与该表面结合来实现固着。作为其它方法，还可以通过将构成要素利用粘接剂等粘接在物品S的表面，从而通过利用粘接剂产生的粘接力等将构成要素与该表面结合来实现固着。从进一步提高对于半导体装置自物品上剥离的安全性的观点出发，除半导体芯片2以外的构成要素(例如TFT 3、天线4以及布线5)的固着通过利用分子间力等的结合来实现，且半导体芯片2的固着通过利用粘接力等的结合来实现。
详细地说，例如在半导体装置10包括半导体芯片2的情况下，该半导体芯片2直接安装于物品S的表面，结果是，虽然与物品S之间存在用于安装的粘接层21(参照图3C)但是以既不存在电路基板也不存在粘着层的方式结合或接合于物品S的表面。所谓“安装”，是指将预先制造好或获得的半导体芯片通过粘接剂结合。“粘接层”是由在半导体芯片的安装中以往以来使用的粘接剂形成的层。粘接剂通常使用橡胶系粘接剂、环氧系树脂、热熔粘接剂等。
在本公开的半导体装置中，半导体芯片直接安装于物品的表面。如果进一步补充，所谓“安装”，是指半导体芯片以从物品的表面露出半导体芯片的高度尺寸的1/2以上的方式结合在物品的表面。例如，不包括半导体芯片被嵌入物品的方式(埋设)。
另外，例如在半导体装置10包括TFT 3的情况下，该TFT 3直接形成于物品S的表面，结果是，与物品S之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接结合或接合于物品S的表面。
另外，例如在半导体装置10包括天线4的情况下，该天线4直接形成于物品S的表面，结果是，与物品S之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接结合或接合于物品S的表面。
另外，例如在半导体装置10包括布线5的情况下，该布线5直接形成于物品S的表面，结果是，与物品S之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接结合或接合于物品S的表面。
本公开的半导体装置10也可以如图2F和图3F所示那样在基底层1上具有半导体芯片2等。例如，本公开的半导体装置10可以在构成该半导体装置的半导体芯片2等的物品S的一侧具有基底层1来作为构成要素之一。特别是在物品S的表面由金属形成的情况下，本公开的半导体装置10优选为在基底层1上具有半导体芯片2等。本公开的半导体装置10通常如图1所示那样还具备保护膜6。图2F和图3F分别是示出本公开的半导体装置的结构的其它的例子的示意性简图和示意性截面图。
在半导体装置10如图2E和图3E所示那样与物品S之间具有基底层1的情况下，该基底层1直接形成于物品S的表面，结果是，与物品S之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接固着(即，结合或接合)于物品S表面。在该情况下，取代物品S的表面，而是在基底层1的表面上，半导体装置所具有的半导体芯片2等分别实现了上述的“固着”。
在半导体装置10如图2E和图3E所示那样与物品S之间具有基底层1的实施方式中，详细地说，例如在半导体装置10包括半导体芯片2的情况下，该半导体芯片2直接安装于基底层1的表面，结果是，与基底层之间虽然存在用于安装的粘接层21但是以既不存在电路基板也不存在粘着层的方式结合或接合于基底层1的表面。
在本公开的半导体装置中，优选的是，半导体芯片在半导体芯片的厚度方向上超过半导体芯片的高度尺寸(厚度尺寸)的1/2未从基底层的表面露出(即，下沉1/2以上)。另一方面，优选的是，天线在天线的厚度方向上天线的高度尺寸(厚度尺寸)的1/2以上(50％～100％)从基底层的表面露出。通过减小半导体芯片与基底层的高度差，能够不发生断线而容易地印刷天线。
另外，也可以设为如下的结构：不存在粘接剂21，基底层1还作为粘接剂发挥功能，从而半导体芯片2直接固着于物品S的表面。此外，在该情况下，还能够认定为，基底层1的在半导体芯片2侧的区域为粘接剂，基底层1的与半导体芯片2相反一侧的区域为基底层。
另外，例如在半导体装置10包括TFT 3(在图2E和图3E中省略)的情况下，该TFT 3直接形成于基底层1的表面，结果是，与基底层1之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接结合和/或接合于基底层1的表面。
另外，例如在半导体装置10包括天线4的情况下，该天线4直接形成于基底层1的表面，结果是，与基底层1之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接结合和/或接合于基底层1的表面。
另外，例如在半导体装置10包括布线5(在图2E和图3E中省略)的情况下，该布线5直接形成于基底层1的表面，结果是，与基底层1之间既不存在电路基板也不存在粘着层而直接结合或接合于基底层1的表面。
本公开的半导体装置10可以具有的基底层1是用于使物品的表面状态最佳化的层。由此，能够使半导体装置10固着于任何物品。所谓最佳化，是指可靠地避免半导体装置10中的构成要素与物品电导通、可靠地避免从物品向半导体装置10渗透水分、能够将半导体芯片2粘接于物品、以及能够形成天线4和布线5中的至少一方。基底层1只要具有所谓的电绝缘性即可，没有特别限定，例如既可以为聚合物层等有机层，或者也可以为玻璃层或陶瓷层等无机层。基底层1通常为聚合物层。所谓电绝缘性，例如是指电阻率为108Ωm以上，优选为108Ωm～1017Ωm。作为构成聚合物层的聚合物，例如可以为从由聚酯树脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)、聚酰亚胺树脂、聚烯烃树脂(例如聚乙烯树脂、聚丙烯树脂)、聚苯硫醚树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、氟树脂等构成的组中选择的至少一种树脂材料。优选氟树脂。
基底层1的厚度没有特别限定，根据本公开的半导体装置的用途(例如无线通信装置的安装对象的种类)适当决定即可。基底层1的厚度例如可以为0.1μm以上，优选为10μm以上。基底层1的厚度的上限没有特别限定，该厚度通常小于100μm，优选为50μm以下。
半导体芯片2是安装于物品S或基底层1的半导体元件，是也被称为半导体集成电路的电子器件。半导体芯片2主要使用硅芯片、化合物半导体等无机系半导体芯片。半导体芯片只要是能够构成后述的无线电路部、存储器部、电源电路部以及控制电路部等构件的半导体器件即可，不特别限定，例如可以是能够在市场中以最小单位流通和获得的构成要素。关于半导体芯片2，每一个半导体装置使用一个以上的半导体芯片2，通常使用一个半导体芯片2。
在本公开的半导体装置中，半导体芯片优选为在半导体芯片的厚度方向上半导体芯片的高度尺寸(厚度尺寸)的1/2以上从物品的表面露出。天线也优选为在天线的厚度方向上天线的高度尺寸(厚度尺寸)的1/2以上从物品的表面露出。通过将半导体芯片、天线以在物品的表面露出的状态进行安装，不需要预先确保配置半导体芯片、天线的场所，能够安装于物品的空闲空间。
在图1中，半导体芯片2在其厚度方向(与沿着半导体芯片2的短边的方向平行的方向)上露出1/2以上(50％～100％)。同样地，天线4在其厚度方向(与天线4的短边平行的方向)上露出1/2以上。
在本公开的半导体装置中，半导体芯片可以为被封装好的已封装半导体芯片，也可以是未被封装的半导体裸芯片。其中，如果是半导体裸芯片，则有利于半导体装置的小型化和薄型化。
半导体芯片(特别是硅芯片)2以面朝上的方式(状态)配置，即以焊盘朝上的方式配置。在此，所谓“上”，是指将半导体芯片载置于设为大致水平面的物品表面或基底层表面时的“上方向”。载置例如是使半导体芯片的最大面积的面为底面的载置。通过以面朝上的方式配置，来在形成天线或TFT以及布线时以将半导体芯片的焊盘与布线连接的方式一并形成，由此能够使制造工序简化。
TFT 3是通过控制栅电极的电位来使电力从源电极流向漏电极的开关，只要是能够构成后述的无线电路部、存储器部、电源电路部以及控制电路部等构件的半导体薄膜器件即可，不特别限定。TFT可以是公知的任何TFT，例如，可以是源电极与漏电极之间的沟道部(层)由有机系半导体材料构成的有机TFT，或者也可以是沟道部(层)由无机系半导体材料构成的无机TFT。有机TFT例如可以为高分子材料(例如聚噻吩或其衍生物)、低分子材料(例如并五苯或可溶性并五苯)，除此以外，还可以为纳米碳材料(例如碳纳米管、SiGe纳米线、富勒烯、改性富勒烯)、无机有机混合材料(例如(C6H5C2H4NH3)与SnI4的复合物系)等。无机TFT例如可以为非晶硅系TFT、多晶硅系TFT等硅系TFT。
TFT(特别是有机TFT)3的结构可以是公知的任何结构，例如可以是所谓的底栅-底接触型、顶栅-底接触型、底栅-顶接触型以及顶栅-顶接触型等。从制造成本的进一步降低以及TFT的制造容易性的进一步提高的观点出发，TFT优选为底栅-顶接触型有机TFT。
从制造成本的进一步降低以及TFT的制造容易性的进一步提高的观点出发，TFT 3优选为印刷部件。所谓TFT 3为印刷部件，是指TFT 3是通过后述的印刷法制造出的部件。
从对于半导体装置自物品上剥离的安全性的进一步提高、制造成本的进一步降低以及TFT的制造容易性的进一步提高的观点出发，TFT 3优选为有机TFT。这是因为，有机TFT如后述那样能够通过印刷法(特别是喷墨印刷法)以更简单的结构容易地制造，并能够进一步提高安全性能。
关于TFT 3，有时每一个半导体装置(特别是无线通信装置)使用一个以上的TFT3。在本公开的半导体装置(特别是无线通信装置)具有后述的保护膜6的情况下，所有的TFT3均通过形成于保护膜6下(即，物品S或基底层1与保护膜6之间)的布线5来与半导体芯片2电连接。
天线4只要是能够接收来自外部读取器装置的电波并且能够将基于半导体装置(特别是无线通信装置)中保存的信息、数据的电波发送到外部读取器装置即可，不特别限定。天线4的种类通常根据电波的频率来决定，例如可以是环形天线、螺旋天线、偶极天线、贴片天线或将偶极天线弯折得到的天线。特别是，在电波的频率为860MHz～2450MHz的情况下，优选为偶极天线。
天线4的厚度没有特别限定，例如可以为50nm以上，通常为10nm～100μm。
天线4的尺寸没有特别限定。例如在是将偶极天线弯折得到的天线的情况下，长边方向上的全长通常为10mm～200mm，优选为50mm～100mm，作为一例，例如为70mm，与长边方向垂直的宽度方向上的全长通常为5mm～50mm，优选为5mm～20mm，作为一例，例如为9.5mm。
从对于半导体装置自物品上剥离的安全性的进一步提高、制造成本的进一步降低以及天线的制造容易性的进一步提高的观点出发，天线4优选为印刷部件。所谓天线4为印刷部件，是指天线4是通过后述的印刷法制造出的部件。
天线4只要由具有导电性的材料构成即可，不特别限定，例如可以由银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。
布线5是用于将半导体芯片2、TFT 3以及天线4相互电连接的布线。详细地说，布线5通常还包括将半导体芯片2与天线4电连接的布线(图1中未图示)、或将TFT 3与天线4电连接的布线(图1中未图示)。
布线5的厚度没有特别限定，例如可以为50nm以上，通常为10nm～100μm。
从制造成本的进一步降低以及布线的制造容易性的进一步提高的观点出发，布线5优选为印刷部件。所谓布线5为印刷部件，是指布线5是通过后述的印刷法制造出的部件。
布线5只要由具有导电性的材料构成即可，不特别限定，例如可以由银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料构成。
保护膜6形成为在物品S或基底层1的形成半导体芯片2等的面侧至少覆盖半导体芯片2等，以对半导体芯片2等进行保护和密封。在图1、图2E以及图3E中，为了对其它构件进行说明而将保护膜6表示为透明的，但是不限定于此，也可以是不透明的。
作为构成保护膜6的材料，只要能够保护半导体芯片2等免受空气中的水分影响即可，不特别限定，例如能够列举环氧树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、丙烯酸类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、聚苯醚(PPE)树脂、氟树脂、或它们的复合物等。优选氟树脂。
保护膜6的厚度没有特别限定，优选为约0.1μm～约5μm的范围，更优选为约0.5μm～约2μm的范围，例如为1μm左右。
从制造成本的进一步降低以及保护膜的制造容易性的进一步提高的观点出发，保护膜6优选为印刷部件。所谓保护膜6为印刷部件，是指保护膜6是通过后述的印刷法制造出的部件。
[半导体装置的制造方法]
例如，在本公开所涉及的半导体装置10具备从由半导体芯片2、TFT 3、天线4以及布线5构成的组中选择的一个以上的构成要素的情况下，该半导体装置10能够通过包括下面的步骤P1和Q1中的至少一个步骤的方法进行制造：
步骤P1，将半导体芯片2直接安装于物品S的表面；以及
步骤Q1，将从由TFT 3、天线4以及布线5构成的组中选择的一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于物品S的表面。
在半导体装置10不具备半导体芯片2的情况下，不需要实施步骤P1。
在半导体装置10不具备TFT 3、天线4以及布线5的情况下，不需要实施步骤Q1。
在半导体装置10具备从由半导体芯片2、TFT 3、天线4以及布线5构成的组中选择的一个以上的构成要素的情况下，关于步骤P1和步骤Q1的实施顺序，只要能够制造出本公开的半导体装置即可，不特别限定。例如，既可以在步骤P1之后实施步骤Q1，也可以在实施步骤Q1的中途进行步骤P1，之后进行步骤Q1的剩余处理，或者还可以在步骤Q1之后实施步骤P1。特别是，在半导体装置10具备半导体芯片2和TFT 3的情况下，在从对于半导体装置自物品上剥离的安全性的进一步提高、制造成本的进一步降低以及制造容易性的进一步提高的观点出发比较优选的半导体装置的制造方法中，在步骤Q1中通过印刷法形成TFT 3之后，在步骤P1中安装半导体芯片2，根据期望在步骤Q1中通过印刷法形成天线4和布线5。
另外，例如，在本公开所涉及的半导体装置10在基底层1上具备从由半导体芯片2、TFT 3、天线4以及布线5构成的组中选择的一个以上的构成要素的情况下，该半导体装置10能够通过包括下面的步骤O、以及步骤P2和Q2中的至少一个步骤的方法进行制造：
步骤O，将基底层1直接形成于物品S的表面；
步骤P2，将半导体芯片2直接安装于基底层1的表面；以及
步骤Q2，将从由TFT 3、天线4以及布线5构成的组中选择的一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于基底层1的表面。
在半导体装置10在基底层1上不具备半导体芯片2的情况下，不需要实施步骤P2。
在半导体装置10在基底层1上不具备TFT 3、天线4以及布线5的情况下，不需要实施步骤Q2。
在半导体装置10在基底层1上具备从由半导体芯片2、TFT 3、天线4以及布线5构成的组中选择的一个以上的构成要素的情况下，关于步骤O、步骤P2以及步骤Q2的实施顺序，只要能够制造出本公开的半导体装置即可，不特别限定。详细地说，在实施步骤O之后，实施步骤P2和步骤Q2。关于步骤P2和步骤Q2的实施顺序，例如既可以在步骤P2之后实施步骤Q2，也可以在实施步骤Q2的中途进行步骤P2，之后进行步骤Q2的剩余处理，或者还可以在步骤Q2之后实施步骤P2。特别是，在半导体装置10在基底层1上具备半导体芯片2和TFT 3的情况下，从对于半导体装置自物品上剥离的安全性的进一步提高、制造成本的进一步降低以及制造容易性的进一步提高的观点出发，如下面那样形成。即，在实施步骤O并且在步骤Q2中通过印刷法形成TFT 3之后，在步骤P2中安装半导体芯片2，根据期望在步骤Q2中通过印刷法形成天线4和布线5。
下面，对上述优选的半导体装置的制造方法进行说明。
半导体装置的制造方法包括以下步骤：
步骤R，根据期望，首先将基底层1直接形成于物品S的表面；
步骤S，通过印刷法来在物品S或基底层1形成TFT 3；
步骤T，在物品S或基底层1安装半导体芯片2；以及
步骤U，通过印刷法来在物品S或基底层1形成天线4和布线5。
半导体装置的制造方法通常还包括步骤V，在步骤V中，在物品S和基底层1中的至少一方安装或形成的半导体芯片2、TFT 3、天线4以及布线5上，通过印刷法形成保护膜6。
(步骤R)
在步骤R中，如图2A和图3A所示那样准备物品S之后，根据期望，如图2B和图3B所示那样在物品S上形成基底层1。图2A和图3A分别是用于说明本公开的半导体装置的制造方法中的物品的准备步骤的示意性简图和示意性截面图。图2B和图3B分别是用于说明本公开的半导体装置的制造方法中的基底层的制造步骤的示意性简图和示意性截面图。在图2B和图3B中形成了基底层1，但是并不是必须形成基底层1。
基底层1能够通过任何涂布技术进行制造。作为这种涂布技术，例如列举旋涂法、线棒涂布法、刷涂法、喷涂法、凹版辊涂法等涂布法；喷墨印刷法、丝网印刷法、凹版印刷法、凹版胶印法、反转胶印法、柔性印刷法等印刷法等。从制造成本的进一步降低以及基底层的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过涂布法制造基底层。在用于制造基底层的涂布法中使用的涂布液或在印刷法中使用的墨可以是将期望的基底层材料(聚合物)分散于溶剂中，或者也可以是将该聚合物溶解于溶剂中。在利用涂布法或印刷法制造基底层之后，通常进行溶剂的干燥。此时，也可以根据需要进行固化。干燥温度(固化温度)通常为150℃～250℃，优选为150℃～220℃，作为一例，例如为180℃。
(步骤S)
TFT 3是通过印刷法形成的，但是并非必须通过印刷法来形成，可以通过任何的薄膜形成技术来形成。作为印刷法，例如列举喷墨印刷法、丝网印刷法、凹版印刷法、凹版胶印法、反转胶印法、柔性印刷法等。作为薄膜形成技术，例如除了上述的印刷法以外，还列举溅射法、蒸镀法、离子镀法、等离子体CVD法等真空成膜法等。从制造成本的进一步降低以及TFT 3的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法(特别是喷墨法)形成TFT3。
下面，详细地说明通过印刷法形成TFT 3的方法。此外，对形成底栅-顶接触型有机TFT来作为TFT 3的方法进行说明，但是也可以通过公知的方法来形成其它的TFT。
TFT 3能够通过包括下面的步骤的方法来形成：
形成栅电极；
在栅电极上形成绝缘层；
在绝缘层上形成半导体层；以及
将源电极和漏电极形成为在俯视时半导体层配置于源电极与漏电极之间。
·栅电极形成步骤
栅电极形成于电路基板1上的规定位置。作为栅电极的材质，能够列举金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、镁(Mg)、钙(Ca)、铂(Pt)、钼(Mo)、铁(Fe)或锌(Zn)等金属材料、或者氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(ITO)、含氟氧化锡(FTO)、氧化钌(RuO2)、氧化铱(IrO2)、氧化铂(PtO2)等导电性氧化物等。
栅电极的形成方法没有特别限制，可以采用常规的电极形成法。从制造成本的进一步降低以及TFT 3的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法(特别是喷墨印刷法)形成栅电极。作为本实施方式，通过喷墨印刷法利用银纳米墨来形成银，由此形成栅电极。栅电极的厚度优选为约10nm～约100nm的范围，更优选为约15nm～约50nm的范围(例如约30nm)。在用于形成栅电极的印刷法中使用的墨是含有上述的金属材料或导电性氧化物等导电性材料的墨(例如银纳米墨)。用于形成栅电极的墨通常是导电性材料分散于溶剂中的墨。在栅电极形成之后，通常进行溶剂的干燥。干燥温度通常为100℃～200℃，优选为120℃～180℃，作为一例，例如为150℃。
·绝缘层形成步骤
绝缘层形成在栅电极上。绝缘层能够是树脂系或无机绝缘物系的绝缘膜。作为树脂系的绝缘膜，例如能够列举由环氧树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、聚苯醚(PPE)树脂、聚苯醚树脂(PPO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)树脂等形成的膜。另一方面，作为无机绝缘物系的绝缘膜，例如能够列举由钽氧化物(Ta2O5等)、铝氧化物(Al2O3等)、硅氧化物(SiO2等)、锆氧化物(ZrO2等)、钛氧化物(TiO2等)、钇氧化物(Y2O3等)、镧氧化物(La2O3等)、铪氧化物(HfO2等)等金属氧化物、这些金属的氮化物等形成的膜。能够列举由钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、钛酸钙(CaTiO3)等电介质形成的膜。优选的绝缘层为树脂系绝缘膜(特别是聚酰亚胺树脂膜)。
绝缘层的形成既可以通过印刷法进行，或者也可以使用真空蒸镀法、溅射法等。在形成树脂系绝缘膜的情况下，特别是在针对被形成位置涂布了使树脂材料在介质中混合得到的涂布剂(也可以为含有感光剂的抗蚀剂)之后进行干燥，并实施热处理使其固化，由此能够形成绝缘层。另一方面，在无机绝缘物系的情况下，能够通过使用掩模的薄膜形成法(溅射法等)等来形成绝缘层。从制造成本的进一步降低以及TFT 3的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法(特别是喷墨印刷法)形成绝缘层。作为本实施方式，通过喷墨印刷法利用聚酰亚胺溶液或分散液的墨来形成聚酰亚胺绝缘层。绝缘层的厚度优选为约0.1μm～约2μm的范围，更优选为约0.2μm～约1μm的范围(例如约0.3μm)。在通过印刷法形成绝缘层之后，通常进行溶剂的干燥。此时，也可以根据需要进行固化。干燥温度(固化温度)通常为150℃～250℃，优选为150℃～220℃，作为一例，例如为180℃。
·半导体层形成步骤
半导体层形成在绝缘层上。半导体层优选为有机半导体层。作为有机半导体的材料，优选为迁移率高的材料，例如能够列举并五苯。另外，不限定于此，作为本公开中能够使用的有机半导体材料，除了高分子材料(例如聚噻吩或其衍生物)、低分子材料(例如并五苯或可溶性并五苯)以外，还能够列举纳米碳材料(例如碳纳米管、SiGe纳米线、富勒烯、改性富勒烯)、无机有机混合材料(例如(C6H5C2H4NH3)与SnI4的复合物系)等。
半导体层的形成方法并不特别限定，只要能够在绝缘层上形成半导体层即可，可以使用任意的方法。在本公开的制造方法中，特别是从制造成本的进一步降低以及TFT 3的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法(特别是喷墨印刷法)形成半导体层。作为本实施方式，例如在形成高分子有机半导体层(例如聚3-己基噻吩(P3HT)等聚噻吩或其衍生物)的情况下，能够较佳地利用印刷法。更具体地进行说明，例如将P3HT溶液通过喷墨法喷射到绝缘膜上，然后使其干燥，由此能够形成半导体层。此外，在低分子有机半导体(例如并五苯)的情况下，也可以通过蒸镀工艺来形成有机半导体层。半导体层的厚度优选为约50nm～约150nm的范围，更优选为约80nm～约120nm的范围，例如为100nm左右。在通过印刷法形成半导体层之后，通常进行溶剂的干燥。干燥温度通常为150℃～250℃，优选为180℃～220℃，作为一例，例如为200℃。
·源电极和漏电极的形成步骤
源电极和漏电极形成为在俯视时半导体层配置于源电极与漏电极之间。所谓俯视时，是指在TFT的厚度方向上从上观察时的俯视图。在此，所谓“上”，是指在将TFT形成于设为大致水平面的电路基板表面时的“上方向”。详细地说，源电极和漏电极可以在半导体层上相互分离地形成，或者也可以在绝缘层上以与半导体层接触的方式形成。更详细地说，源电极和漏电极可以在半导体层上相互分离地形成。作为其它方法，源电极和漏电极可以以半导体层在绝缘层上配置于源电极与漏电极之间且半导体层与这些电极接触的方式，在绝缘层上相互分离地形成。
作为源电极和漏电极的材料，优选为具有良好的导电性的金属，例如能够使用银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料。源电极和漏电极的形成没有特别限制，可以采用常规的电极形成法。即，可以通过印刷法形成源电极和漏电极，或者也可以使用真空蒸镀法、溅射法等。从制造成本的进一步降低以及TFT 3的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法(特别是喷墨印刷法)形成源电极和漏电极。作为本实施方式，通过喷墨印刷法利用银纳米墨来使银成膜，由此形成源电极和漏电极。源电极和漏电极各自的厚度优选为约0.02μm～约10μm的范围，更优选为约0.03μm～约1μm的范围(例如约0.1μm)。在用于形成源电极和漏电极的印刷法中使用的墨是含有上述的金属材料的墨(例如银纳米墨)。用于形成源电极和漏电极的墨通常是金属材料分散于溶剂中的墨。在形成源电极和漏电极之后，通常进行溶剂的干燥。干燥温度通常为100℃～200℃，优选为120℃～180℃，作为一例，例如为150℃。
(步骤T)
在步骤T中，如图2C和图3C所示，在基底层1安装半导体芯片2。在不形成基底层1的情况下，在物品S安装半导体芯片2。作为半导体芯片(特别是硅芯片)，例如能够使用NXPSemiconductors(恩智浦半导体)公司、Impinj(英频杰)公司、Alien Technology(意联科技)公司等的销售品。粘接剂只要是在半导体芯片领域中在与基板的结合时以往以来一直使用的粘接剂即可。图2C和图3C分别是用于说明本公开的半导体装置的制造方法中的半导体芯片的安装步骤的示意性简图和示意性截面图。在图2C和图3C中形成了基底层1，但是并不是必须形成基底层1。
(步骤U)
在步骤U中，如图2D和图3D所示，通过印刷法在基底层1形成天线4和布线5(未图示)。在不形成基底层1的情况下，通过印刷法在物品S形成天线4和布线5。天线4和布线5是通过印刷法形成的，但是并非必须通过印刷法来形成，也可以与TFT 3同样地通过任何薄膜形成技术来形成。作为用于形成天线4和布线5的薄膜形成技术，例如列举与在TFT 3的形成方法的说明中例示的薄膜形成技术同样的薄膜形成技术。从对于半导体装置自物品上剥离的安全性的进一步提高、制造成本的进一步降低以及制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法(特别是喷墨印刷法)制造天线4和布线5。在用于形成天线4和布线5的印刷法中使用的墨是含有银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、不锈钢(SUS)等导电性材料的墨(例如银纳米墨)。用于形成天线4和布线5的墨通常为导电性材料分散于溶剂中的墨。在天线4和布线5形成后，通常进行溶剂的干燥。干燥温度通常为100℃～200℃，优选为120℃～180℃，作为一例，例如为150℃。图2D和图3D分别是用于说明本公开的半导体装置的制造方法中的天线及布线的形成步骤的示意性简图和示意性截面图。在图2D和图3D中形成了基底层1，但是并不是必须形成基底层1。
(步骤V)
在步骤V中，如图2E和图3E所示，在安装或形成于基底层1上的半导体芯片2、TFT 3(未图示)、天线4以及布线5(未图示)上，通过印刷法形成保护膜6。在不形成基底层1的情况下，在安装或形成于物品S上的半导体芯片2、TFT 3(未图示)、天线4以及布线5(未图示)上，通过印刷法形成保护膜6。图2E和图3E分别是用于说明本公开的半导体装置的制造方法中的保护膜形成步骤的示意性简图和示意性截面图。在图2E和图3E中形成了基底层1，但是并不是必须形成基底层1。
保护膜6的形成方法没有特别限定，例如能够通过在基底层1的说明中例示的所有涂布法和印刷法形成。从对于半导体装置自物品上剥离的安全性的进一步提高、制造成本的进一步降低以及布线的制造容易性的进一步提高的观点出发，优选通过印刷法制造保护膜。在用于制造保护膜的印刷法中使用的墨是含有期望的聚合物的墨。用于形成保护膜的墨可以是将该聚合物分散于溶剂中的墨，也可以是将该聚合物溶解于溶剂中的墨。在保护膜形成后，通常进行溶剂的干燥。此时，也可以根据需要进行固化。干燥温度(固化温度)通常为150℃～250℃，优选为150℃～220℃，作为一例，例如为180℃。
在本公开所涉及的半导体装置10中，在固着该半导体装置10的物品S的表面由金属构成的情况下，如图4A和图4B所示，能够将物品S(特别是其金属表面)用作天线。由此，在本公开的半导体装置为无线通信装置的情况下，该半导体装置的结构变得简单。在图4A和图4B中，天线4还作为用于与物品S的表面电连接的布线5发挥功能。即，物品S的表面与半导体装置10(特别是半导体芯片2)电连接。在图4A和图4B所示的半导体装置中，物品S的表面通过天线4(或布线5)而与半导体装置10(特别是半导体芯片2)电连接，除此以外与上述的本公开所涉及的半导体装置相同。图4A和图4B分别是示出本公开所涉及的半导体装置的结构的又一其它的一例的示意性和示意性截面图。
此外，在半导体装置10不具有半导体芯片的情况下，不进行上述的工序中的与半导体芯片有关的工序，这是不言而喻的。
产业上的可利用性
本公开的半导体装置作为无线通信装置是有用的。本公开的无线通信装置包括所谓的RFID标签和IC标签等，在便利店和超级市场等零售业、服装业、运输业以及出版业(图书馆)等中对于流通管理(物流管理)、生产管理、库存管理、场所管理、历史记录管理等是非常有用的。
附图标记说明
1：基底层；2：半导体芯片；21：粘接层；3：TFT；4：天线；5：布线；6：保护膜；10：半导体装置(例如无线通信装置)。

Claims (14)

1.一种半导体装置，具备半导体芯片和天线，其中，
所述半导体芯片和所述天线直接固着在物品的表面，并且所述半导体芯片和所述天线在各自的厚度方向上从所述物品的所述表面露出各自的高度尺寸的二分之一以上。
2.一种半导体装置，具备薄膜晶体管和天线，其中，
所述薄膜晶体管和所述天线直接固着于物品的表面。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述半导体装置还具备半导体芯片。
4.根据权利要求1或3所述的半导体装置，其中，
所述半导体芯片为硅芯片。
5.一种半导体装置，在基底层上具备半导体芯片和薄膜晶体管中的至少一者以及天线，其中，
所述半导体芯片和所述薄膜晶体管中的至少一者以及所述天线直接固着于所述基底层的表面，
所述基底层直接固着于物品的表面。
6.根据权利要求2～5中的任一项所述的半导体装置，其中，
所述薄膜晶体管为有机薄膜晶体管。
7.根据权利要求1、3～5中的任一项所述的半导体装置，其中，
所述半导体芯片为半导体裸芯片。
8.根据权利要求1或3所述的半导体装置，其中，
所述半导体芯片以面朝上的方式固着，
所述半导体装置还具备布线，
所述天线和所述布线为印刷部件。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的半导体装置，其中，
所述半导体装置为无线通信半导体装置，
所述半导体装置具备所述半导体芯片和所述薄膜晶体管中的至少一者、所述天线以及布线。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中，
固着所述半导体装置的所述物品的表面由金属构成，
所述物品的表面与所述半导体装置电连接，从而所述物品的表面作为所述天线来发挥功能。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的半导体装置，其中，
固着所述半导体装置的所述物品的表面具有三维形状。
12.一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置具备从由半导体芯片、薄膜晶体管、天线以及布线构成的组中选择的一个以上的构成要素，
所述半导体装置的制造方法包括下面的步骤P1和步骤Q1中的至少一个步骤：
步骤P1，将所述半导体芯片直接安装于物品的表面；以及
步骤Q1，将从由所述薄膜晶体管、所述天线以及所述布线构成的组中选择的所述一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于物品的表面。
13.一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置在基底层上具备从由半导体芯片、薄膜晶体管、天线以及布线构成的组中选择的一个以上的构成要素，
所述半导体装置的制造方法包括下面的步骤O、以及步骤P2和步骤Q2中的至少一个步骤：
步骤O，将所述基底层直接形成于物品的表面；
步骤P2，将所述半导体芯片直接安装于所述基底层的表面；以及
步骤Q2，将从由所述薄膜晶体管、所述天线以及所述布线构成的组中选择的所述一个以上的构成要素通过印刷法直接形成于所述基底层的表面。
14.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述物品为能够在市场中流通的成品。
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