JP2005182551A - Thin film integrated circuit, semiconductor circuit, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス基板上や、フレキシブル基板上に形成した半導体集積回路、及び、前記半導体集積回路を内蔵する半導体装置に関する。また、該半導体集積回路の作製方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit formed on a glass substrate or a flexible substrate, and a semiconductor device incorporating the semiconductor integrated circuit. The present invention also relates to a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit.
近年、磁気カードに代わる媒体としてICカードの普及が加速している。ICカードは、磁気カードと比較して、コストが高いものの、高いセキュリティを実現し、かつ、データ容量が多いという利点を持つことから、クレジットカードや住民カードとして採用が始まっている。ICカードには接触型/非接触型があり、非接触型は近接型/近傍型/遠隔型に分類されるが、データ転送速度と使い勝手の観点から、近接型/近傍型が注目を集めている。 In recent years, the spread of IC cards as a medium replacing magnetic cards is accelerating. Although the IC card is more expensive than the magnetic card, it has the advantages of high security and a large amount of data, so that it has been adopted as a credit card or a resident card. There are two types of IC cards: contact type / non-contact type, and non-contact type is classified as proximity type / neighbor type / remote type. From the viewpoint of data transfer speed and usability, proximity type / neighbor type attracts attention. Yes.
一方、流通物品の管理などの用途からICタグ(あるいはRFID)が普及している。これは、一言でいえば、荷札やバーコードの代替品であり、非接触型で書換え可能な不揮発性メモリが内蔵されたものが主流である。使い捨て用途への採用が進めば、非常に大きな市場が見込まれる分野である。 On the other hand, IC tags (or RFIDs) have become widespread for uses such as management of distribution items. In short, this is a substitute for a tag or bar code, and a non-contact type rewritable nonvolatile memory is mainly used. If it is adopted for disposable use, it is an area where a very large market is expected.
また、有価な証券類に微細なICチップを搭載し、不正利用を防ぐとともに、正規な管理元に取り戻せた場合には再利用が可能となる方法が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、ICカードは磁気カードと比較してコストが高く、また、ICタグもバーコードの代替品としてはコスト高である。その結果、付加価値が重要となる用途に限られ、普及を妨げる要因となっている。 However, the cost of an IC card is higher than that of a magnetic card, and the IC tag is also expensive as a barcode replacement. As a result, it is limited to applications where added value is important, and is a factor that hinders its spread.
集積回路には、書換え不可能な不揮発性メモリとして、例えばマスクROMを形成することが主要な選択肢と考えられる。しかしながら、ICに格納するデータには、チップ固有の識別番号などが含まれることから、データを決める工程に用いられるフォトマスクは使い捨てとなり、コスト上昇の問題を生じてしまう。 In the integrated circuit, for example, a mask ROM is considered as a main option as a non-rewritable nonvolatile memory. However, since the data stored in the IC includes a chip-specific identification number and the like, the photomask used in the process of determining the data is disposable, resulting in an increase in cost.
また、ICカードにおいてセキュリティ等の機能を備える場合は、CPUやある程度の容量を有するメモリが必要となり、ICカードに内蔵するICチップの面積が大きくなってしまう。ICチップは単結晶シリコン基板上に形成され、カード向けに薄くして使用されるため、耐衝撃性が低いという問題がある。従って、ICチップの面積が大きい場合には、ICカードの信頼性に重大な影響を及ぼしてしまう。 In addition, when the IC card has a function such as security, a CPU and a memory having a certain capacity are required, and the area of the IC chip built in the IC card becomes large. Since an IC chip is formed on a single crystal silicon substrate and is used thinly for a card, there is a problem that the impact resistance is low. Therefore, when the area of the IC chip is large, the reliability of the IC card is seriously affected.
また単結晶シリコン基板上に作製されるチップは厚いため製品や商品、特に紙幣等の紙、又は製品や商品に付すラベル自体に搭載する場合、表面に凹凸が生じてしまう。その結果、製品や商品のデザイン性が低下してしまった。 In addition, since the chip produced on the single crystal silicon substrate is thick, when it is mounted on a product or a product, particularly a paper such as a banknote, or a label attached to the product or the product itself, the surface is uneven. As a result, the design of products and products has been degraded.
そこで本発明は、コスト低減及びデザイン性向上を実現し、かつ耐衝撃性に優れた半導体集積回路、及び該半導体集積回路を有する半導体装置、及びそれらの作製方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that realizes cost reduction and design improvement and is excellent in impact resistance, a semiconductor device having the semiconductor integrated circuit, and a method for manufacturing the semiconductor device.
上記課題を解決するために、本発明はガラス基板上に集積回路を形成することを特徴とする。ガラス基板上に形成された集積回路を半導体集積回路と表記する。
本発明は、半導体集積回路を大判のガラス基板上に形成することで、一度に多量の半導体集積回路を作製することができ、コストを低減することができる。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that an integrated circuit is formed on a glass substrate. An integrated circuit formed on a glass substrate is referred to as a semiconductor integrated circuit.
In the present invention, by forming a semiconductor integrated circuit over a large glass substrate, a large amount of semiconductor integrated circuits can be manufactured at a time, and cost can be reduced.
また本発明は、ガラス基板上に形成された半導体集積回路を、可撓性を有する基板(以下、フレキシブル基板と表記する)に転写してもよい。その結果、耐衝撃性能に優れた半導体集積回路を実現することが可能となる。
ガラス基板及びフレキシブル基板のいずれを採用するかは、必要となるコストと耐衝撃性能に合わせて選択すれば良い。ガラス基板を採用する場合は転写に関わる工程が追加されないのでより低コストであり、フレキシブル基板を採用する場合は高い耐衝撃性能を実現できる。
In the present invention, a semiconductor integrated circuit formed over a glass substrate may be transferred to a flexible substrate (hereinafter referred to as a flexible substrate). As a result, it is possible to realize a semiconductor integrated circuit having excellent impact resistance.
Which of the glass substrate and the flexible substrate is used may be selected in accordance with the required cost and impact resistance. When a glass substrate is used, a process related to transfer is not added, so the cost is lower. When a flexible substrate is used, high impact resistance can be realized.
更に本発明は、ガラス基板上に形成された半導体集積回路を、対象物に直接転写してもよい。その結果、フレキシブル基板に関わるコストを削減することができる。 Further, in the present invention, a semiconductor integrated circuit formed on a glass substrate may be directly transferred to an object. As a result, the cost related to the flexible substrate can be reduced.
その後更に、ガラス基板を剥離してもよい。半導体集積回路において、ガラス基板が剥離された状態を薄膜集積回路と表記する。ガラス基板を剥離することにより、回路の薄膜化、軽量化、小型化を達成することができる。 Thereafter, the glass substrate may be further peeled off. In a semiconductor integrated circuit, a state where a glass substrate is peeled is referred to as a thin film integrated circuit. By peeling the glass substrate, the circuit can be made thinner, lighter, and smaller.
なお、本発明において、フレキシブル基板とは可撓性を有する基板を指し、代表的には、ステンレスに代表される金属や、プラスチック基板を指す。プラスチックとしては、例えば、極性基のついたポリノルボルネン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン (PEEK)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミドなどが挙げられる。 In the present invention, the flexible substrate refers to a flexible substrate, and typically refers to a metal typified by stainless steel or a plastic substrate. Examples of the plastic include polynorbornene having a polar group, polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), nylon, polyetheretherketone (PEEK), and polysulfone. (PSF), polyetherimide (PEI), polyarylate (PAR), polybutylene terephthalate (PBT), polyimide and the like.
本発明において、半導体集積回路又は薄膜集積回路に加えてアンテナを有し、無線等でデータの読出しを行う半導体装置をIDチップと表記する。IDチップは、タグに搭載し、データを格納し読み出す機能を有する、所謂電子タグとしての機能を有する。
またIDチップは、データを格納し読み出す機能に加えて、CPUを内蔵することでセキュリティ機能等を有する、いわゆるICカードとしての機能を有する。
またIDチップは、任意形状のシールやカード、又はラベルといった形態や容器に組み込まれた形態で使用してもよい。
このように本発明のIDチップにより、在庫、流通物品の認識や管理、決済処理、ID管理、履歴管理、位置管理等を行うことができる。
In the present invention, a semiconductor device having an antenna in addition to a semiconductor integrated circuit or a thin film integrated circuit and reading data wirelessly or the like is referred to as an ID chip. The ID chip is mounted on a tag and has a function as a so-called electronic tag having a function of storing and reading data.
In addition to the function of storing and reading data, the ID chip has a function as a so-called IC card having a security function by incorporating a CPU.
Further, the ID chip may be used in a form such as an arbitrarily shaped seal, card, or label or in a form incorporated in a container.
As described above, the ID chip of the present invention can perform inventory, distribution item recognition and management, settlement processing, ID management, history management, location management, and the like.
IDチップにおいて、アンテナは半導体集積回路又は薄膜集積回路と共に形成されていてもよいし、半導体集積回路又は薄膜集積回路上の入出力端子を介してアンテナに接続される形態であってもよい。また、アンテナを内蔵しない接触型であってもよいし、接触型、非接触型の両方の機能を備えていてもよい。 In the ID chip, the antenna may be formed together with a semiconductor integrated circuit or a thin film integrated circuit, or may be connected to the antenna via an input / output terminal on the semiconductor integrated circuit or the thin film integrated circuit. Moreover, the contact type which does not incorporate an antenna may be sufficient, and the function of both a contact type and a non-contact type may be provided.
特に本発明は、フラッシュメモリ等によるプロセスコスト上昇、あるいは、マスクROM形成時のフォトマスクの使い捨てによるマスクコスト上昇を回避するために、回路構成やレイアウトが共通であって、かつ同じ製造工程を用いても製造するたびにランダムな固定データが格納されるような書き換え不可能な不揮発性メモリをIDチップに内蔵することを最大の特徴とする。 In particular, the present invention uses the same manufacturing process and circuit configuration and layout in order to avoid an increase in process cost due to flash memory or the like, or an increase in mask cost due to the disposable use of a photomask when forming a mask ROM. However, the biggest feature is that a non-rewritable non-volatile memory in which random fixed data is stored every time it is manufactured is built in the ID chip.
具体的には、製造するTFTの特性ばらつきを利用することでそのようなメモリを実現する。なお、TFTの特性ばらつきとしては、TFTの活性層を構成する多結晶半導体膜のグレインパタンに起因するばらつきや、プロセスに起因する種々のばらつき(膜厚、膜質、不純物濃度など)が挙げられる。本発明において、回路構成やレイアウトが共通であって、かつ同じ製造工程を用いても製造するたびにランダムな固定データが格納されるような不揮発性メモリを、乱数ROMと呼ぶことにする。 Specifically, such a memory is realized by utilizing variation in characteristics of TFTs to be manufactured. Note that variations in TFT characteristics include variations due to the grain pattern of the polycrystalline semiconductor film constituting the active layer of the TFT and various variations due to the process (film thickness, film quality, impurity concentration, etc.). In the present invention, a non-volatile memory having a common circuit configuration and layout and storing random fixed data every time it is manufactured using the same manufacturing process will be referred to as a random number ROM.
従って、乱数ROMにおいてデータを確定する回路部分を構成するTFTの活性層として、多結晶半導体膜を用いることが好ましい。なお、乱数ROMは通常のTFTによって構成されるため、IDチップを構成する他の集積回路を作製する場合と同様の作製工程によって作製することができ、乱数ROM作製に伴うプロセスコストの上昇はない。 Therefore, it is preferable to use a polycrystalline semiconductor film as an active layer of a TFT constituting a circuit portion for determining data in a random number ROM. Note that since the random number ROM is composed of normal TFTs, the random number ROM can be manufactured by the same manufacturing process as that for manufacturing other integrated circuits constituting the ID chip, and there is no increase in process cost associated with the manufacturing of the random number ROM. .
このような乱数ROMをIDチップに内蔵することで、乱数ROMに格納されたデータをIDチップ固有のデータ(識別番号など)とすることができる。その結果、フラッシュメモリを作製する場合と比較してプロセスコストを抑えることができ、かつ、マスクROMによってチップ毎に固有なデータを作製する場合と比較してマスクコストを抑えることができることから、低コストのIDチップを実現することが可能となる。 By incorporating such a random number ROM in the ID chip, the data stored in the random number ROM can be used as data unique to the ID chip (such as an identification number). As a result, the process cost can be reduced as compared with the case of manufacturing a flash memory, and the mask cost can be suppressed as compared with the case where data unique to each chip is manufactured by a mask ROM. A cost ID chip can be realized.
なお、乱数ROMを用いることによる他の効果として、高いセキュリティを挙げることができる。乱数ROMは全て同一の回路レイアウトと製造工程によって作製されるため、電気的なデータ読み出し以外の方法で、データの内容を読み取ることは困難である。一方、マスクROMを用いた場合には、回路レイアウトを解析することで、識別番号を解読される恐れがある。 In addition, high security can be mentioned as another effect by using random number ROM. Since all random number ROMs are produced by the same circuit layout and manufacturing process, it is difficult to read the contents of data by a method other than electrical data reading. On the other hand, when a mask ROM is used, the identification number may be decoded by analyzing the circuit layout.
本発明は、従来の高価なシリコン基板上ではなく、大判のガラス基板上に半導体集積回路を作製する事でコスト低減を実現する。また、IDチップの用途に応じて、ガラス基板上に作製された半導体集積回路を、フレキシブル基板上に転写することによって、耐衝撃性に優れたIDチップを提供することができる。 The present invention realizes cost reduction by manufacturing a semiconductor integrated circuit on a large glass substrate instead of a conventional expensive silicon substrate. Further, by transferring a semiconductor integrated circuit manufactured on a glass substrate onto a flexible substrate depending on the use of the ID chip, an ID chip having excellent impact resistance can be provided.
また本発明は、TFTの特性ばらつきを利用した乱数ROMを用いてIDチップにチップ固有のデータ(識別番号など)を格納することで、マスクROMやフラッシュメモリを用いてチップ毎に固有なデータを格納する場合と比較して、マスクコストやプロセスコストを抑えることができ、低コストのIDチップを提供することが可能となる。 The present invention also stores chip-specific data (such as an identification number) in an ID chip using a random number ROM that utilizes variations in TFT characteristics, so that data specific to each chip can be stored using a mask ROM or flash memory. Compared with the case of storing, mask costs and process costs can be suppressed, and a low-cost ID chip can be provided.
また、乱数ROM内のデータは、マスクROMと異なり、電気的な読み出し以外の方法で解読することが困難であることから、高いセキュリティが確保される。 In addition, unlike the mask ROM, the data in the random number ROM is difficult to decrypt by a method other than electrical reading, so that high security is ensured.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を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、本実施の形態及び本実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、実施の形態を説明するための図において、一つの図の中における同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
It should be noted that the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments and the examples.
Note that in the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions in one drawing are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
本発明の特徴は、第1に、IDチップを構成する半導体集積回路をガラス基板上もしくはフレキシブル基板上に形成することであり、第2に、乱数ROMを有することである。第1の特徴は、ガラス基板上に薄膜トランジスタを形成する技術と、ガラス基板上に形成した半導体集積回路をフレキシブル基板上に転写する技術によって実施することが可能である。その詳細については実施例4で説明する。以下では、第2の特徴に関わる形態について説明する。 The first feature of the present invention is that a semiconductor integrated circuit constituting an ID chip is formed on a glass substrate or a flexible substrate, and secondly, a random number ROM is provided. The first feature can be implemented by a technique for forming a thin film transistor on a glass substrate and a technique for transferring a semiconductor integrated circuit formed on the glass substrate onto a flexible substrate. Details thereof will be described in a fourth embodiment. Below, the form in connection with a 2nd characteristic is demonstrated.
本発明のIDチップの簡単な構成例として、図1のようなブロック図を挙げることができる。図1に示すのは、アンテナを内蔵した非接触型のIDチップであり、識別番号等の固定データを読み出す機能を有する。 As a simple configuration example of the ID chip of the present invention, a block diagram as shown in FIG. 1 can be given. FIG. 1 shows a contactless ID chip with a built-in antenna, which has a function of reading fixed data such as an identification number.
なお、IDチップの機能が識別番号等の固定データを読出し程度に限定される場合であっても、不足する機能をインターネットなどのネットワーク技術を利用して補完することで、様々な用途に応用することが可能である。 Even if the function of the ID chip is limited to reading fixed data such as an identification number, it can be applied to various applications by supplementing the lacking function using network technology such as the Internet. It is possible.
同図において、IDチップ101は、アンテナ102、RF回路103、電源/クロック信号/リセット信号発生回路104、データ復調/変調回路105、制御回路106、マスクROM107、乱数ROM108によって構成される。
In FIG. 1, an ID chip 101 includes an antenna 102, an
図1に示した集積回路は全てガラス基板上、もしくはフレキシブル基板上に形成されている。アンテナ102は集積回路を形成する基板上に形成されていてもよいし、集積回路を形成する基板の外部にあり、入出力端子を介して集積回路と接続されるものであってもよい。 All the integrated circuits shown in FIG. 1 are formed on a glass substrate or a flexible substrate. The antenna 102 may be formed on a substrate forming an integrated circuit, or may be outside the substrate forming the integrated circuit and connected to the integrated circuit via an input / output terminal.
RF回路103はアンテナ102よりアナログ信号を受信すると共に、データ変調回路より受け取ったアナログ信号をアンテナ102から出力する回路である。電源/クロック信号/リセット信号発生回路104は受信信号をもとに定電源、リセット信号及びクロック信号を発生する回路であり、データ復調/変調回路105は受信信号からデータを抽出すると共に、制御回路106から受け取ったデジタル信号をアンテナ102へ出力するアナログ信号に変換する回路である。
The
一方、制御回路106はマスクROM107及び乱数ROM108を制御し、復調した受信信号に従ってデータ読み出しを行う。具体的には、マスクROM107や乱数ROM108のアドレス信号やイネーブル信号を生成して、データの読み出しを行い、読み出したデータをデータ変調回路に送る。
On the other hand, the
乱数ROM108は、回路構成やレイアウトが共通であって、かつ同じ製造工程を用いても製造するたびにランダムな固定データが格納されるメモリ回路であり、IDチップごとに固有なデータ(識別番号など)を格納するROMとして使用することができる。以下、図2、図3を用いて乱数ROMの形態について説明する。
The
図2(A)に示すのは乱数ROMの代表的な構成例である。同図において、乱数ROMは、デコーダ201、メモリセルアレイ202、及び読み出し回路203からなる。デコーダ201はアドレス信号を受け取って対応するアドレスのワード線を選択する。メモリセルアレイ202は、メモリセル204がマトリクス状に配置されてなり、同じ行のメモリセルは同一のワード線に接続され、同じ列のメモリセルは同一のビット線に接続される。メモリセルはワード線を介して選択され、ビット線を介してデータ読み出しが行われる。読み出し回路203はビット線を入力し、ビット線電位を増幅してデータの読み出しを行う。 FIG. 2A shows a typical configuration example of a random number ROM. In FIG. 2, the random number ROM includes a decoder 201, a memory cell array 202, and a read circuit 203. The decoder 201 receives the address signal and selects the word line of the corresponding address. The memory cell array 202 includes memory cells 204 arranged in a matrix. Memory cells in the same row are connected to the same word line, and memory cells in the same column are connected to the same bit line. A memory cell is selected through a word line, and data is read out through a bit line. The reading circuit 203 inputs a bit line, amplifies the bit line potential, and reads data.
図2(B)に示すのは、乱数メモリを構成するメモリセルの例である。メモリセルは1つのTFT205から構成され、TFTのソース電極およびドレイン電極の一方はビット線に、残る一方とゲート電極はワード線に接続されている。このメモリセルは、ワード線にTFT205のしきい値電圧Vthよりも高い電圧Vwordが印加されると、ビット線に(Vword−Vth)の電位を充電する。TFTのしきい値電圧はグレインパタンやプロセスばらつきに起因するばらつきを有するため、そのばらつきをδVthとすると、図2(C)に示すような分布に従ったアナログ電位がビット線に充電されることになる。その結果、本メモリセルはTFTのしきい値電圧のばらつきに基づいたランダムな電位を出力する。
FIG. 2B shows an example of a memory cell constituting a random number memory. The memory cell is composed of one
図3に示すのは読み出し回路の構成例であり、メモリセル一列分に対応する読み出し回路を示す。読み出し回路301は参照用メモリセル302、差動増幅回路303、ラッチ回路304によって構成される。ワード線が選択されるとメモリセル305によってビット線に電位Vbitが充電される。一方、参照用メモリセル302からは参照電位Vrefが出力され、この2つの電位が差動増幅回路303によって比較増幅され、ラッチ回路304に格納される。
FIG. 3 shows a configuration example of the read circuit, and shows a read circuit corresponding to one column of memory cells. The read circuit 301 includes a reference memory cell 302, a differential amplifier circuit 303, and a
なお、参照電位Vrefは、メモリセルによって充電されるビット線電位の平均値に近いことが好ましい。そうすることで、各メモリセル列においても、ほぼ1/2の確率でメモリセルのデータが0もしくは1に割り当てられ、一様な乱数が発生する。例えば、参照用メモリセルを構成するTFTのチャネル幅を大きくすることで実現することができる。 Note that the reference potential Vref is preferably close to the average value of the bit line potential charged by the memory cell. By doing so, also in each memory cell column, the memory cell data is assigned to 0 or 1 with a probability of almost ½, and a uniform random number is generated. For example, this can be realized by increasing the channel width of the TFT constituting the reference memory cell.
以上のようにして、参照用メモリセル302を構成するTFTのしきい値電圧と選択されたメモリセル305を構成するTFTのしきい値電圧の差に基づいて、1ビットの乱数が決定しラッチ回路304に格納される。より正確には、乱数は差動増幅回路303を構成するTFTのばらつきも含めて決定されるが、いずれにせよ、TFTの特性ばらつきによって乱数が決まる。こうして、同じ製造工程を用いてもランダムな固定データを格納する乱数ROMを構成することができる。
As described above, a 1-bit random number is determined and latched based on the difference between the threshold voltage of the TFT constituting the reference memory cell 302 and the threshold voltage of the TFT constituting the selected
なお、上述した乱数ROMは、通常のTFT作製技術を用いることで作製することが可能であり、他の集積回路を製造するプロセスと同じプロセスで作製することが可能である。従って、本乱数ROMの作製に伴うプロセスコストの上昇はなく、フラッシュメモリを作製する場合と比較してプロセスコストを低く抑えることが可能である。 Note that the random number ROM described above can be manufactured by using a normal TFT manufacturing technique, and can be manufactured by the same process as that for manufacturing other integrated circuits. Therefore, there is no increase in the process cost associated with the production of the random number ROM, and the process cost can be kept low compared with the case of producing a flash memory.
なお、乱数メモリ回路に格納される値はランダムであるから、異なるIDチップにおいて同一のIDが格納される確率は0ではない。しかしながら、例えば、128ビット程度の容量を考えても、存在し得る乱数は2128個あり、乱数一致する確率は実質的に0となるため、問題にはならない。 Since the value stored in the random number memory circuit is random, the probability that the same ID is stored in different ID chips is not zero. However, even if a capacity of, for example, about 128 bits is considered, there are 2 128 random numbers that can exist, and the probability of matching the random numbers is substantially 0, so this is not a problem.
上記のような乱数ROMを用い、そのデータをIDチップに固有のデータ(識別番号など)として使用することで、マスクROMを製造する場合のフォトマスクの使い捨てを回避し、かつ、プロセスコストの上昇を伴わない、低コストのIDチップを作製することが可能となる。 By using the random number ROM as described above and using that data as data (identification number etc.) unique to the ID chip, it is possible to avoid disposable photomasks and increase process costs when manufacturing mask ROMs. It is possible to manufacture a low-cost ID chip without accompanying.
以下に本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.
本実施例では、図2、図3に示した例とは異なる乱数ROMの構成例について、図5を用いて説明する。図2、図3では、各メモリセルを参照用メモリセルと比較することによってデータの判定を行う乱数ROMを示したが、本実施例では、隣り合うメモリセル間の電位比較によってデータの判定を行う乱数ROMの構成例を示す。 In this embodiment, a configuration example of a random number ROM different from the examples shown in FIGS. 2 and 3 will be described with reference to FIG. 2 and 3, the random number ROM that performs data determination by comparing each memory cell with the reference memory cell is shown. However, in this embodiment, data determination is performed by comparing potentials between adjacent memory cells. The structural example of random number ROM to perform is shown.
図5には、メモリセルアレイ506と読み出し回路501のうち、1ビット乱数の読み出しに関わる部分のみを示す。メモリセルアレイ503内のメモリセル504、及び505が選択されると、各メモリセルを構成するTFTのしきい値電圧を反映した電位が対応するビット線に充電される。差動増幅回路502は両ビット線の電位差を増幅し、ラッチ回路503にデータを格納する。 FIG. 5 shows only a portion related to reading of a 1-bit random number in the memory cell array 506 and the reading circuit 501. When the memory cells 504 and 505 in the memory cell array 503 are selected, a potential reflecting the threshold voltage of the TFT constituting each memory cell is charged to the corresponding bit line. The differential amplifier circuit 502 amplifies the potential difference between both bit lines and stores data in the latch circuit 503.
本実施例の乱数ROMの構成は、図2に示した乱数ROMと比して、比較するメモリセルが隣り合う位置にあるために、場所に依存するようなプロセスばらつきの影響を受けにくいという特徴がある。その結果、グレインパタンに基づく特性ばらつきなど、分布の偏りの少ない、良質乱数が得られる。一方、図2に示したタイプは、プロセスによっては偏った乱数が発生する可能性があるものの、面積的に有利な回路構成である。 Compared with the random number ROM shown in FIG. 2, the configuration of the random number ROM according to the present embodiment is less susceptible to process variations that depend on the location because the memory cells to be compared are adjacent to each other. There is. As a result, it is possible to obtain high-quality random numbers with little distribution unevenness such as characteristic variations based on grain patterns. On the other hand, the type shown in FIG. 2 is a circuit configuration that is advantageous in terms of area, although random random numbers may be generated depending on the process.
IDチップは、認証番号等の固定データを読み出す機能だけであれば、小容量のデータで十分である。例えば、128ビットもあれば、IDチップ固有の識別番号として十分である。そのような場合には、乱数ROMを構成するメモリセルをマトリクス状に配置するのではなく、シフトレジスタの初期値を与えるような構成とすることも可能である。 If the ID chip has only a function of reading fixed data such as an authentication number, a small amount of data is sufficient. For example, 128 bits is sufficient as an identification number unique to the ID chip. In such a case, it is possible to adopt a configuration in which the initial value of the shift register is given instead of arranging the memory cells constituting the random number ROM in a matrix.
そのような例を、図4を用いて説明する。図4(A)にはブロック図、図4(B)にはその一部分を抽出した回路図、図4(C)にはタイミングチャートをそれぞれ示す。図4(A)において、シフトレジスタ401はクロック信号、ロード信号を入力とし、乱数ROM402はロード信号とアドレス信号を入力とする。同図に示した回路は、ロード信号により乱数ROMからシフトレジスタ401へ乱数データをロードした後、クロック信号に従ってシフトレジスタ401から乱数データをシリアルに出力する。
Such an example will be described with reference to FIG. 4A is a block diagram, FIG. 4B is a circuit diagram obtained by extracting a part thereof, and FIG. 4C is a timing chart. In FIG. 4A, a shift register 401 receives a clock signal and a load signal, and a
図4(B)は、図4(A)に示したブロック図において乱数1ビットに関わるの回路構成例を示したものである。同図には、クロックドインバータを用いたシフトレジスタ401と、これを構成するフリップフロップ403の両端に、選択TFT404、405を介して接続される、メモリセル406、407が示されている。
FIG. 4B shows an example of a circuit configuration related to 1 bit of the random number in the block diagram shown in FIG. In the figure, a shift register 401 using a clocked inverter and
図4(C)にはタイミングチャートが示されている。まずクロック信号を停止した状態で、シフトレジスタ401に乱数ROM402から初期値をロードする。ロード信号がアサートされるとシフトレジスタ401の電源電位が接地されレジスタに格納された情報が消去されると共に、メモリセル406、407からはランダムな電位がビット線B1,B2に読み出されて、選択TFTを介して、フリップフロップ403の両端P1,P2に与えられる。その後、ロード信号がデアサートされると、選択トランジスタがオフになりレジスタとメモリセルは切り離される。同時に、フリップフロップ403にはメモリセル406、407によって充電されたアナログ電位を初期値としたデータが格納され、シフトレジスタ401への乱数のロードが完了する。その後、クロック信号を動作させることにより、チップに固有なデータがシリアルに出力される。
FIG. 4C shows a timing chart. First, with the clock signal stopped, the initial value is loaded from the
以上のようにして、IDチップに固有なデータを格納し、これを読み出す機能を有する簡単な回路を実現することができる。 As described above, it is possible to realize a simple circuit having a function of storing and reading data unique to the ID chip.
本発明は、CPU等を含むロジック部を有する高機能IDチップとして使用することも可能である。図6にそのような構成例を示す。同図において、IDチップ601は、アンテナ602、RF回路603、電源/クロック信号/リセット信号発生回路604、データ復調/変調回路605、およびロジック部606によって構成されている。ロジック部606はさらに制御回路607、CPU608、プログラムROM609、ワークRAM610、乱数ROM611によって構成されている。
The present invention can also be used as a high-performance ID chip having a logic unit including a CPU or the like. FIG. 6 shows an example of such a configuration. In the figure, an ID chip 601 includes an antenna 602, an RF circuit 603, a power / clock signal / reset signal generation circuit 604, a data demodulation /
図6に示した集積回路は全てガラス基板上、もしくはフレキシブル基板上に形成されている。アンテナ602は集積回路を形成する基板上に形成されていてもよいし、集積回路を形成する基板の外部にあり、入出力端子を介して集積回路と接続されるものであってもよい。 The integrated circuit shown in FIG. 6 is all formed on a glass substrate or a flexible substrate. The antenna 602 may be formed on a substrate forming an integrated circuit, or may be outside the substrate forming the integrated circuit and connected to the integrated circuit through an input / output terminal.
図6に示したIDチップは、単にIDチップに付与された識別番号を読み出す機能に限らず、CPU608がプログラムROM609に格納されたプログラムを実行し処理を行うことで、様々な機能を有しうる。
The ID chip shown in FIG. 6 is not limited to the function of simply reading the identification number assigned to the ID chip, and the
代表的には、セキュリティ機能であり、例えばパスワードの照合を行ったり、メモリをセグメントに分け、セグメント毎にアクセス権限を制御するなどの処理を行うことが可能である。また、暗号化/復号化処理などを行うことも可能である。暗号化/復号化処理は処理速度向上のために専用ハードウェアを設けてもよい。 Typically, it is a security function, and it is possible to perform processing such as password verification, memory divided into segments, and access authority controlled for each segment. It is also possible to perform encryption / decryption processing. For the encryption / decryption processing, dedicated hardware may be provided to improve the processing speed.
なお、このような複雑な集積回路を単結晶シリコン基板を用いて実現する場合には、回路面積が大きくなり、耐衝撃性能が問題となる。この点、本発明ではフレキシブル基板上に形成することによって、多少回路面積が大きくなっても高い耐衝撃性能を有するIDチップを実現することができる。 Note that in the case where such a complicated integrated circuit is realized using a single crystal silicon substrate, the circuit area becomes large and impact resistance performance becomes a problem. In this respect, in the present invention, an ID chip having a high impact resistance can be realized even if the circuit area is somewhat increased by forming it on a flexible substrate.
なお、本実施例は、その他の実施例と組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment can be implemented in combination with other embodiments.
本実施例は、ガラス基板上に半導体素子を形成した後、プラスチック基板に転写する工程について説明する。ガラス基板上に半導体素子を形成する工程は公知の方法を用いれば良く、簡単な説明にとどめる。本実施例では半導体素子として2つのTFTを例に挙げて示すが、ダイオード、抵抗素子、容量素子等を形成する場合も同様である。 In this embodiment, a process of forming a semiconductor element on a glass substrate and then transferring it to a plastic substrate will be described. A known method may be used for forming the semiconductor element on the glass substrate, and only a simple description will be given. In this embodiment, two TFTs are shown as an example of a semiconductor element, but the same applies when a diode, a resistance element, a capacitor element, or the like is formed.
まず図7(A)に示すように、スパッタ法を用いて第1の基板700上に金属膜701を成膜する。ここでは金属膜701にタングステンを用い、膜厚を10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nmとする。金属膜501の成膜後、大気に曝すことなく酸化物膜702を積層するように成膜する。ここでは酸化物膜702として酸化珪素膜を膜厚150nm〜300nmとなるように成膜する。
First, as illustrated in FIG. 7A, a
酸化物膜702の成膜の際には、スパッタの前段階としてターゲットと基板との間をシャッターで遮断してプラズマを発生させる、プレスパッタを行う。プレスパッタにより、金属膜701と酸化物膜702の間に極薄い数nm程度の金属酸化膜703が形成される。本実施例では、金属酸化膜703は酸化タングステンで形成される。
When the
次に、PCVD法を用いて下地膜704を成膜する。ここでは下地膜704として、酸化窒化珪素膜を膜厚100nm程度となるように成膜する。そして下地膜704を成膜した後、半導体膜705を形成する。半導体膜705は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。その後、レーザ結晶化法や熱結晶化法によって良質の多結晶半導体膜を形成する。なお、本発明において、乱数ROMに格納されるデータは、多結晶半導体膜のグレインパタンに起因するTFTの特性ばらつきが重要になる。特に乱数ROMのメモリセルを構成するTFTにおいて、結晶粒径がチャネル長と同程度の大きさである場合に、特性ばらつきが大きくなり好ましい。
Next, a
本実施例では、多結晶半導体膜を用いてトップゲート型のTFT706、707を形成する(図7(B))。
絶縁表面を有する基板上に、必要に応じて下地膜を形成し、半導体膜を成膜する。その後、レーザー光を用いて半導体膜の結晶化を行う。
In this embodiment,
A base film is formed on a substrate having an insulating surface as necessary, and a semiconductor film is formed. Thereafter, the semiconductor film is crystallized using laser light.
レーザー光は、連続発振型のレーザー(CWレーザー)やパルス発振型のレーザー(パルスレーザー)を用いることができる。レーザーとしては、Arレーザー、Krレーザー、エキシマレーザー、YAGレーザー、Y2O3レーザー、YVO4レーザー、YLFレーザー、YalO3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ti:サファイヤレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種を用いることができる。またレーザーのビーム形状は、線状とすると好ましく、長軸の長さは200〜350μmとすればよい。またさらにレーザーは、半導体膜に対して入射角θ(0<θ<90度)を持たせてもよい。 As the laser light, a continuous wave laser (CW laser) or a pulsed laser (pulse laser) can be used. Lasers include Ar laser, Kr laser, excimer laser, YAG laser, Y 2 O 3 laser, YVO 4 laser, YLF laser, YalO 3 laser, glass laser, ruby laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, copper vapor One or a plurality of lasers or gold vapor lasers can be used. The beam shape of the laser is preferably linear, and the length of the long axis may be 200 to 350 μm. Further, the laser may have an incident angle θ (0 <θ <90 degrees) with respect to the semiconductor film.
なお連続発振の基本波のレーザー光と連続発振の高調波のレーザー光とを照射するようにしてもよいし、連続発振の基本波のレーザー光とパルス発振の高調波のレーザー光とを照射するようにしてもよい。 Note that continuous wave fundamental laser light and continuous wave harmonic laser light may be emitted, or continuous wave fundamental laser light and pulsed harmonic laser light are emitted. You may do it.
また周波数を10MHz以上としてレーザーを発振してもよい。高周波発振レーザーにより連続発振型レーザーと同様に結晶性の高い半導体膜を得ることが出来る。 The laser may be oscillated with a frequency of 10 MHz or more. A semiconductor film with high crystallinity can be obtained by a high-frequency oscillation laser as in the case of a continuous wave laser.
またレーザー光の代わりに加熱炉を用いて結晶化しても良い。この場合、結晶化を促進する金属元素、例えばNiを添加することにより低温で結晶化することができる。 Further, crystallization may be performed using a heating furnace instead of laser light. In this case, crystallization can be performed at a low temperature by adding a metal element that promotes crystallization, such as Ni.
また石英基板を用いる場合、直接結晶性半導体膜を形成することができる。また原料ガスによっては、ガラス基板上に直接結晶性半導体膜を形成することもできる。この場合、GeF4、又はF2等のフッ素系ガスと、SiH4、又はSi2H6等のシラン系ガスとを用い、熱又はプラズマを利用して直接被形成面に、結晶性半導体膜を形成する。 When a quartz substrate is used, a crystalline semiconductor film can be formed directly. Depending on the source gas, a crystalline semiconductor film can be formed directly on the glass substrate. In this case, a crystalline semiconductor film is directly formed on the surface to be formed using heat or plasma using a fluorine-based gas such as GeF 4 or F 2 and a silane-based gas such as SiH 4 or Si 2 H 6. Form.
その後パターニングにより島状の半導体膜の形成、ゲート絶縁膜708の成膜、ゲート電極層の成膜及びパターニングによるゲート電極709、710の形成、不純物添加によるソース領域、ドレイン領域、LDD領域等の形成、第1層間絶縁膜711の成膜、コンタクトホール形成、配線712〜715の形成を順次行う。さらに必要に応じて、第2層間絶縁膜716の成膜、コンタクトホール形成、パッド717形成を行う。パッド717は、非接触型IDチップのアンテナ接続用端子、又は接触型IDチップの入出力端子として用いられる。
Thereafter, an island-shaped semiconductor film is formed by patterning, a
次に、第2の層間絶縁膜716及びパッド717上に保護層718を形成する。保護層718は、後に第2の基板を張り合わせたり剥離したりする際に、第2の層間絶縁膜716及びパッド717の表面を保護することができ、なおかつ第2の基板の剥離後に除去することが可能な材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコーン系の樹脂を全面に塗布し、焼成することで保護層718を形成することができる(図7(C))。
Next, a
次に、金属酸化膜703を結晶化させる。結晶化により、金属酸化膜703が粒界において割れやすくなり、後の剥離を行い易くなる。本実施例では、400℃〜550℃、0.5〜5時間程度加熱処理を行い、結晶化を行った。
Next, the
次に、金属酸化膜703と酸化物膜702の間の密着性、または金属酸化膜703と金属膜701の間の密着性を部分的に低下させ、剥離開始のきっかけとなる部分を形成する処理を行う。具体的には、剥離しようとする領域の周縁に沿って金属酸化膜703にレーザ光を部分的に照射したり、或いは、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力を加えて金属酸化膜703の層内または界面近傍の一部に損傷を与えたりする。
Next, treatment for partially reducing the adhesion between the
次いで、両面テープ719を用い、保護層718に第2の基板720を貼り付け、さらに両面テープ721を用い、第1の基板700に第3の基板722を貼り付ける。第3の基板722は、後の剥離工程で第1の基板700が破損することを防ぐ。第2の基板720および第3の基板722としては、第1の基板700よりも剛性の高い基板、例えば石英基板、半導体基板を用いることが好ましい。
Next, the
次いで、金属膜701と酸化物膜702とを物理的に引き剥がす。引き剥がしは、先の工程において、金属酸化膜703の金属膜701または酸化物膜702に対する密着性が部分的に低下した領域から開始する。そして第2の基板720側に半導体素子(ここではTFT706、707)が、第3の基板722側に第1の基板700及び金属膜701が、それぞれ張り付いたまま分離する。剥離後の状態を図7(D)に示す。
Next, the
次に、接着剤724でフレキシブル基板723と酸化物層702とを接着する(図8(A))。フレキシブル基板723としては、ステンレスに代表される金属や、プラスチック基板等の公知の材料を用いることができる。また、接着剤724としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。
Next, the
次に図8(B)に示すように、保護層718から両面テープ719と第2の基板720を順に、または同時に剥がす。そして図8(C)に示すように保護層718を除去する。ここでは保護層718に水溶性の樹脂が使われているので、水に溶かして除去する。
Next, as shown in FIG. 8B, the double-
以上のようにして、ガラス基板上に半導体素子を形成し、さらに必要に応じてフレキシブル基板に転写することで、本発明のIDチップに内蔵する半導体集積回路を作製することができる。 As described above, by forming a semiconductor element on a glass substrate and further transferring it to a flexible substrate as necessary, a semiconductor integrated circuit incorporated in the ID chip of the present invention can be manufactured.
なお、本実施例は、その他の実施例に示した形態に対しても適用することが可能である。 This embodiment can also be applied to the modes shown in other embodiments.
本発明の応用例について図9を用いて説明する。本発明のIDチップを構成する半導体集積回路は、ガラス基板上で作製され、ガラス基板上からの転写技術を用いてフレキシブル基板上あるいは対象物に直接貼り合わせてもよい。この場合には、IDチップは、ガラス基板から剥離された薄膜集積回路を有する構成となる。以下、薄膜集積回路を用いて説明する。 An application example of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor integrated circuit constituting the ID chip of the present invention may be manufactured on a glass substrate and bonded directly to a flexible substrate or an object using a transfer technique from the glass substrate. In this case, the ID chip has a thin film integrated circuit peeled from the glass substrate. Hereinafter, description will be made using a thin film integrated circuit.
また、半導体集積回路又は薄膜集積回路はアンテナから受信した信号を用いて動作するが、アンテナは該半導体集積回路と共に形成しても良いし、別個に形成しても良い。 A semiconductor integrated circuit or a thin film integrated circuit operates using a signal received from an antenna, but the antenna may be formed together with the semiconductor integrated circuit or separately.
図9(A)は、薄膜集積回路901とアンテナ902とを共に形成し、対象物903に直接貼り合わせている様子を示す。図9(A)に示す形態の場合、アンテナと薄膜集積回路の接続は既に完了しているため貼り合わせの精度はそれほど必要なく、かつ一度の貼り合わせで済ませることができるという利点を有する。
FIG. 9A illustrates a state where the thin film integrated
なお図9(A)では、対象物903に薄膜集積回路901とアンテナ902とを直接貼り合わせる形態を示しているが、フレキシブル基板上の薄膜集積回路901とアンテナ902とを、対象物903に貼り合わせるようにしても良い。この場合、ICタグの対象物への貼り合わせがより簡便になり、ICタグの汎用性を高めることができる。
Note that FIG. 9A illustrates a mode in which the thin film integrated
図9(B)は、薄膜集積回路911とアンテナ912とを別個に形成し、共に対象物913に貼り合わせている様子を示す。なお図9(B)では、アンテナ912をフレキシブル基板914に形成した状態で、さらに対象物913に貼り合わせている。アンテナ912は別途形成しておいてフレキシブル基板914上に転写しても良いし、直接、スクリーン印刷法、オフセット印刷法に代表される印刷法、液滴吐出法、蒸着法、フォトリソグラフィ法などを用いてフレキシブル基板914上に形成しても良い。
FIG. 9B illustrates a state in which the thin film integrated
なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出して所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。 The droplet discharge method means a method of forming a predetermined pattern by discharging droplets containing a predetermined composition from the pores, and includes an ink jet method and the like in its category.
なお、薄膜集積回路911とアンテナ912とは、図9(B)に示すように積層するように貼り合わせてもよいし、並べるように貼り合わせても良い。また薄膜集積回路911とアンテナ912の積層する順序も、図9(B)に示した形態に限定されない。
Note that the thin film integrated
また図9(B)において、別途形成されたアンテナ912と薄膜集積回路911とを同じ支持体上に貼り合わせ、その状態でさらに対象物913に貼り合わせるようにしても良い。この場合、ICタグの対象物への貼り合わせがより簡便になり、ICタグの汎用性を高めることができる。
In FIG. 9B, the separately formed
図9(C)では、アンテナ122を予め対象物123上に形成しておく例を示す。アンテナ922は、別途形成しておいて対象物923上に貼り合わせるようにしても良いし、直接印刷法、液滴吐出法、蒸着法、フォトリソグラフィ法などを用いて対象物923上に形成しておいても良い。そしてアンテナ922が形成された対象物923上に、薄膜集積回路921を直接、もしくはこれをフレキシブル基板上に形成した状態で、貼り合わせるようにする。なお薄膜集積回路921は、アンテナ922と並べるように貼り合わせても良いし、積層するようにアンテナ922と重ねて貼り合わせても良い。
FIG. 9C illustrates an example in which the antenna 122 is formed over the object 123 in advance. The
なお、本実施例は、その他の実施例に示したと組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment can be implemented in combination with any of the other embodiments.
本実施例では、本発明のIDチップに内蔵される薄膜集積回路の製造方法、特に半導体集積回路を基板から剥離する工程について説明する。薄膜トランジスタ等、その他の構成は、上記実施例と同様であるため同一番号を付し、説明を省略する。 In this embodiment, a method for manufacturing a thin film integrated circuit incorporated in an ID chip of the present invention, particularly a step of peeling a semiconductor integrated circuit from a substrate will be described. Since other structures such as a thin film transistor are the same as those in the above embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
図12(A)に示すように、基板700上に剥離層720を形成し、前記剥離層上に下地膜704を介して薄膜集積回路を有する複数のIDチップを形成する。
As shown in FIG. 12A, a
基板としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、シリコンウエハ基板、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。この場合、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)(x、y=1、2・・・)等、基板側から不純物などの拡散を防止するための下地絶縁膜を形成しておいてもよい。また、ステンレスなどの金属または半導体基板などの表面に酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜を形成した基板なども用いることができる。 As the substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a substrate formed of an insulating material such as alumina, a silicon wafer substrate, a plastic substrate having heat resistance that can withstand a processing temperature in a subsequent process, or the like can be used. In this case, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) (x, y = 1, 2,...) For example, a base insulating film for preventing diffusion of impurities from the substrate side may be formed. In addition, a substrate in which an insulating film such as silicon oxide or silicon nitride is formed on the surface of a metal such as stainless steel or a semiconductor substrate can also be used.
剥離層(ピールオフ・レイヤー)は、基板と薄膜集積回路の間に設けられる層であり、後に該剥離層を除去することにより、基板と薄膜集積回路を分離することができる。剥離層としては、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、SAS(セミアモルファスシリコン(微結晶シリコンともいう。))等、シリコン(Si、珪素)を主成分とする層を用いることができる。 The peeling layer (peel off layer) is a layer provided between the substrate and the thin film integrated circuit, and the substrate and the thin film integrated circuit can be separated later by removing the peeling layer. As the separation layer, a layer mainly containing silicon (Si, silicon) such as amorphous silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, or SAS (semi-amorphous silicon (also referred to as microcrystalline silicon)) is used. it can.
ClF3(三フッ化塩素)等のハロゲン化フッ素は、珪素を選択的にエッチングするという特性があるため、剥離層としてシリコン(Si、珪素)を主成分とする層を用いることにより、ClF3を含む気体又は液体によって前記剥離層を容易に除去することができる。 Since halogenated fluorine such as ClF 3 (chlorine trifluoride) has a characteristic of selectively etching silicon, by using a layer mainly composed of silicon (Si, silicon) as a peeling layer, ClF 3 The release layer can be easily removed with a gas or liquid containing.
下地膜は、剥離層と薄膜集積回路の間に設けられるものであり、ClF3等のハロゲン化フッ素によるエッチングから、薄膜集積回路を保護する役割を有するものである。ここで、ClF3等のハロゲン化フッ素は、珪素を選択的にエッチングするという特性がある反面、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸窒化珪素(SiOxNy又はSiNxOy)はほとんどエッチングされない。したがって、時間の経過ととも剥離層はエッチングされてゆくが、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素からなる下地膜はほとんどエッチングされないため、薄膜集積回路への損傷を防止することができる。 The base film is provided between the peeling layer and the thin film integrated circuit, and has a role of protecting the thin film integrated circuit from etching with fluorine halide such as ClF 3 . Here, fluorine halide such as ClF 3 has a characteristic of selectively etching silicon, but silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), and silicon oxynitride (SiOxNy or SiNxOy) are hardly etched. Accordingly, the peeling layer is etched with time, but the base film made of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride is hardly etched, so that damage to the thin film integrated circuit can be prevented.
なお、ClF3等のハロゲン化フッ素によってエッチングされる材料を剥離層として用い、一方、エッチングされない材料を下地膜として用いるという条件に従うならば、剥離層及び下地膜の組合せは、上記材料に限定されるものではなく、適宜選択することができる。 Note that the combination of the release layer and the base film is limited to the above materials, provided that a material that is etched by halogenated fluorine such as ClF 3 is used as the release layer and a material that is not etched is used as the base film. It is not a thing and can be selected suitably.
図12(B)に示すように、複数のIDチップの境界に溝721を形成する。
As shown in FIG. 12B, a
薄膜集積回路の境界をなす溝の形成は、ダイシング、スクライビング又はマスクを利用したエッチング等によって行うことができる。ダイシングの場合には、ダイシング装置(ダイサー;dicer)を用いるブレードダイシング法が一般的である。ブレード(blade)とは、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ砥石で、その幅は約30〜50μmであり、このブレードを高速回転させることにより、薄膜集積回路を分離する。また、スクライビングの場合には、ダイヤモンドスクライビング法とレーザースクライビング法等がある。また、エッチングの場合には、露光、現像工程によりマスクパターンを形成し、ドライエッチング、ウエットエッチング等により素子分離を行うことができる。ドライエッチングにおいては、大気圧プラズマ法を用いてもよい。 The groove forming the boundary of the thin film integrated circuit can be formed by dicing, scribing, etching using a mask, or the like. In the case of dicing, a blade dicing method using a dicing apparatus (dicer) is generally used. The blade is a grindstone in which diamond abrasive grains are embedded, and has a width of about 30 to 50 μm, and the thin film integrated circuit is separated by rotating the blade at a high speed. In the case of scribing, there are a diamond scribing method and a laser scribing method. In the case of etching, a mask pattern can be formed by exposure and development processes, and element isolation can be performed by dry etching, wet etching, or the like. In dry etching, an atmospheric pressure plasma method may be used.
図12(C)に示すように、溝にハロゲン化フッ素を含む気体又は液体722を導入し、剥離層を除去する。 As shown in FIG. 12C, a gas or liquid 722 containing fluorine halide is introduced into the groove, and the peeling layer is removed.
また、ハロゲン化フッ素としては、上記ClF3等に窒素を混合したガスを用いてもよい。また、ClF3は、反応空間の温度によっては液体の場合もあり(沸点11.75℃)、その際にはウエットエッチングを採用することもできる。なお、ClF3は、塩素を200℃以上でフッ素と反応させることにより、Cl2(g)+3F2(g)→2ClF3(g)の過程を経て生成することができる。なお、上記剥離層をエッチングし、上記下地膜をエッチングしないようなエッチャントであれば、ClF3に限定されるものでなく、またハロゲン化フッ素に限定されるものでもない。 Further, as the halogenated fluorine, a gas in which nitrogen is mixed with the above ClF 3 or the like may be used. Further, ClF 3 may be a liquid (boiling point: 11.75 ° C.) depending on the temperature of the reaction space, and wet etching can be employed at that time. Note that ClF 3 can be produced through a process of Cl 2 (g) + 3F 2 (g) → 2ClF 3 (g) by reacting chlorine with fluorine at 200 ° C. or higher. An etchant that etches the release layer and does not etch the underlying film is not limited to ClF 3 and is not limited to fluorine halide.
その後図12(D)に示すように、時間の経過ととも剥離層はエッチングされ、最終的に基板800を剥離することができる。一方、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素等や、耐熱性樹脂からなる下地膜や、層間絶縁膜はほとんどエッチングされないため、薄膜集積回路への損傷を防止することができる。なお、剥離した基板700は再利用することができ、コスト削減に繋がる。再利用する場合、上記ダイシングやスクライビング等において、基板に傷が生成されないように制御するのが望ましい。しかし、傷が生成された場合であっても、有機樹脂や無機膜を塗布法又は液滴吐出法(インクジェット法等)によって形成し、平坦化処理を行ってもよい。
After that, as shown in FIG. 12D, the peeling layer is etched with time, so that the
なお、薄膜集積回路をハロゲン化フッ素等によるエッチングから保護するために、薄膜集積回路上に保護層718を形成することは好ましい。特に、減圧CVD法のようにハロゲン化フッ素ガスを加熱してエッチングを行う場合には、耐熱性有機樹脂や、耐熱性無機膜を用いるのが望ましい。耐熱性有機樹脂の代表的なものとして、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む材料、若しくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも一種を有する材料があり、所謂シロキサン系樹脂などとも呼ばれる。
Note that a
また本実施例において、複数の薄膜集積回路の上方に、接着剤を介してジグ(治具)を形成し、溝にハロゲン化フッ素を含む気体又は液体を導入してもよい。 In this embodiment, a jig (jig) may be formed above the plurality of thin film integrated circuits with an adhesive, and a gas or liquid containing fluorine halide may be introduced into the groove.
ジグとは、剥離層を除去した後に薄膜集積回路がバラバラに分離しないように、一時的に薄膜集積回路を固定するための支持基板を指す。ジグは、一つのチップ又は薄膜集積回路を構成する薄膜集積回路毎、又は複数の薄膜集積回路が水平方向若しくは高さ方向に集積されてできた素子毎に形成する。ジグの形状としては、後にハロゲン化フッ素を含む気体又は液体の導入を容易にするために、突起部を設けた櫛状の構造とするのが望ましいが、平坦なジグを用いても構わない。また、ジグとしては、ハロゲン化フッ素によって冒されない酸化珪素を主成分とするガラス基板、石英基板、ステンレス(SUS)基板等を用いることができるが、ハロゲン化フッ素によって冒されない材料であれば、これらに限定されるものではない。 The jig refers to a support substrate for temporarily fixing the thin film integrated circuit so that the thin film integrated circuit is not separated apart after the peeling layer is removed. The jig is formed for each thin film integrated circuit constituting a single chip or thin film integrated circuit, or for each element formed by integrating a plurality of thin film integrated circuits in the horizontal direction or the height direction. The shape of the jig is preferably a comb-like structure provided with protrusions in order to facilitate the introduction of a gas or liquid containing halogenated fluorine later, but a flat jig may be used. Moreover, as a jig, a glass substrate, a quartz substrate, a stainless steel (SUS) substrate, etc., mainly composed of silicon oxide that is not affected by halogenated fluorine can be used. It is not limited to.
また、ジグと薄膜集積回路との間には、仮接着するための接着剤が設けられている。接着剤としては、UV光照射によって接着力(粘着力)が低下又は喪失する材料を用いることができる。あるいは、3M社製のポストイット(登録商標)製品や、ムーア社製ノートスティックス(登録商標)製品等に用いられる再剥離再接着可能な接着剤を用いても構わない。勿論、ジグを簡単に取り外すことができる材料であれば、これらに限定されるものではない。 In addition, an adhesive for temporary bonding is provided between the jig and the thin film integrated circuit. As the adhesive, a material whose adhesive strength (adhesive strength) is reduced or lost by UV light irradiation can be used. Alternatively, a re-peelable and re-adhesive adhesive used for 3M Post-it (registered trademark) products, Moore Note Sticks (registered trademark) products, or the like may be used. Of course, the material is not limited to these as long as the material allows the jig to be easily removed.
また本実施例において、薄膜集積回路上に耐熱性を有する絶縁膜を形成し、複数の薄膜集積回路の境界に溝を形成してもよい。 In this embodiment, an insulating film having heat resistance may be formed on the thin film integrated circuit, and a groove may be formed at the boundary between the plurality of thin film integrated circuits.
耐熱性を有する絶縁膜としては、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む材料、若しくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも一種を有する材料、すなわちシロキサン系樹脂等の耐熱性有機樹脂や、耐熱性の無機材料を用いることができる。 As the insulating film having heat resistance, a skeleton structure is formed by a bond of silicon and oxygen, and a material containing at least hydrogen as a substituent, or at least one of fluorine, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon as a substituent. A material having heat resistance, that is, a heat-resistant organic resin such as a siloxane resin, or a heat-resistant inorganic material can be used.
本実施例のような剥離方法は、複数の薄膜集積回路が形成された基板にストレスを与え、基板を物理的に剥離する物理的方法と比較すると、複数の薄膜集積回路が形成された基板から該薄膜集積回路を素子分離する際に、ハロゲン化フッ素を用いた化学的方法を採用しているため、素子分離を確実に行うことができ好ましい。 The peeling method as in this embodiment applies stress to a substrate on which a plurality of thin film integrated circuits are formed, and is compared with a physical method in which the substrate is physically peeled off from a substrate on which a plurality of thin film integrated circuits are formed. When the thin film integrated circuit is separated, a chemical method using a halogenated fluorine is employed, which is preferable because element separation can be reliably performed.
また基板として、ステンレスなどの金属または半導体基板などの表面に酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜を形成した基板なども用いることができることは上述した通りである。例えば図15(A)に示すように、Siウェハ900を覆って、熱酸化等により酸化膜、つまり酸化珪素膜901を形成し、これを基板として使用することができる。その後同様に、図15(B)に示すように、溝にハロゲン化フッ素を含む気体又は液体822を導入し、剥離層を除去する。そして図15(C)に示すように、最終的に基板800を剥離することができる。
As described above, as described above, a substrate such as a metal such as stainless steel or a semiconductor substrate on which an insulating film such as silicon oxide or silicon nitride is formed can be used. For example, as shown in FIG. 15A, an
なお、本実施例は、その他の実施例に示したと組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment can be implemented in combination with any of the other embodiments.
本実施例では、本発明のIDチップの完成図について説明する。なお本実施例では、半導体集積回路を搭載するIDチップについて説明するが、基板を剥離した薄膜集積回路を搭載しても構わない。 In this embodiment, a completed drawing of the ID chip of the present invention will be described. In this embodiment, an ID chip on which a semiconductor integrated circuit is mounted will be described. However, a thin film integrated circuit from which a substrate is peeled may be mounted.
図13(A)に示すように、基板800上の半導体集積回路等を有する領域(半導体集積回路領域)850を形成する。半導体集積回路等の作製方法は、上記実施例を参照することができる。
半導体集積回路領域上に絶縁膜852を介してアンテナ851を形成する。アンテナは、例えば液滴吐出法により形成することができる。絶縁膜852は、例えば上記実施例で説明した保護膜813を用いることができる。
アンテナは半導体集積回路と接続する必要がある。そのため例えば、絶縁膜にコンタクトホールを形成し、アンテナに設けられる接続端子部と、半導体集積回路が有するパッドとを接続する。このとき、導電性樹脂を介して接続してもよい。
As shown in FIG. 13A, a region (semiconductor integrated circuit region) 850 including a semiconductor integrated circuit or the like over the
An
The antenna needs to be connected to the semiconductor integrated circuit. Therefore, for example, a contact hole is formed in the insulating film, and a connection terminal portion provided in the antenna is connected to a pad included in the semiconductor integrated circuit. At this time, you may connect via a conductive resin.
その後図13(B)に示すように、半導体集積回路及びアンテナを覆うように保護膜として機能する絶縁膜853を形成する。絶縁膜853は、有機材料又は無機材料を用いることができる。その結果、半導体集積回路を外部から保護することができ、持ち運びが容易な形態としてIDチップを完成することができる。またさらに絶縁膜853で覆うことにより、半導体集積回路の機能を補助することも出来うる。
After that, as illustrated in FIG. 13B, an insulating
図14(A)には、図13(B)におけるA−Bの断面図を示す。
基板800上に設けられた半導体集積回路850、半導体集積回路上に設けられた絶縁膜852、絶縁膜上に設けられたアンテナ851、アンテナを覆うように設けられた保護膜として機能する絶縁膜854が順に形成され、これらを覆って絶縁膜853を設ける。
上述のように絶縁膜にコンタクトホールを形成し、アンテナに設けられる接続端子部と、半導体集積回路が有するパッドとを接続することにより、アンテナと半導体集積回路とは接続することができる(図示しない)。
FIG. 14A is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG.
A semiconductor integrated
The contact hole is formed in the insulating film as described above, and the antenna and the semiconductor integrated circuit can be connected by connecting the connection terminal portion provided in the antenna and the pad included in the semiconductor integrated circuit (not shown). ).
半導体集積回路上にアンテナを形成することにより、IDチップの小型化を達成することができる。 By forming the antenna on the semiconductor integrated circuit, the ID chip can be miniaturized.
また図13及び図14(A)以外の構成で、IDチップを完成することができる。 Further, the ID chip can be completed with a structure other than those shown in FIGS. 13 and 14A.
例えば図14(B)に示すように、絶縁膜853側にアンテナ851を設けてもよい。アンテナは、保護膜として機能する絶縁膜855に覆われており、半導体集積回路と接続する領域にコンタクトホールが設けられている。
また半導体集積回路側は、パッド812上に設けられた絶縁膜852において、アンテナと接続する領域にコンタクトホールが設けられている。そして、半導体集積回路が有するパッド812と、該アンテナ851とを導電性樹脂856を介して接続することができる。
For example, as illustrated in FIG. 14B, an
On the semiconductor integrated circuit side, a contact hole is provided in a region connected to the antenna in the insulating
このように絶縁膜853側にアンテナを形成し、半導体集積回路と別に形成することによって、歩留まりがよくなる。
Thus, by forming an antenna on the insulating
また図14(C)に示すように、半導体集積回路上に設けられるアンテナ851aと、絶縁膜853側に設けられるアンテナ851bとを合わせて形成してもよい。この場合、アンテナ851aを覆う絶縁膜854において、アンテナ851bと接続する領域にコンタクトホールが設けられ、アンテナ851bを覆う絶縁膜855において、アンテナ851aと接続する領域にコンタクトホールが設けられている。そして、アンテナ851aと、アンテナ851bとを、導電性樹脂856を介して接続することができる。
As shown in FIG. 14C, an
このようにアンテナを多くの領域に形成する構成により、高感度なIDチップを形成することができる。 With such a structure in which the antenna is formed in many regions, a highly sensitive ID chip can be formed.
以上のようにIDチップは多様な構成をとることができる。 As described above, the ID chip can have various configurations.
本実施例では、本発明のIDチップをICタグとして利用する例について説明する。 In this embodiment, an example in which the ID chip of the present invention is used as an IC tag will be described.
本発明のIDチップは、様々な分野に利用可能である。例えば、商品のラベルに本発明のIDチップを付けておき、該IDチップを用いて商品の流通を管理することが可能である。 The ID chip of the present invention can be used in various fields. For example, it is possible to attach the ID chip of the present invention to a product label and manage the distribution of the product using the ID chip.
図10(A)に示すように、シール1001などの裏面が粘着性を有する支持体に、ICタグ1002を形成する。そして該ICタグ1002を商品のラベル1003に貼り合わせる。次に図10(B)に示すように、ICタグ1002が貼り合わされたラベル1003を、商品1004に装着する。
As shown in FIG. 10A, an
商品1004に関する識別情報は、ラベル1003に貼り合わされたICタグ1002から、図11(C)に示すように無線で読み取ることが可能である。例えば、ICタグに内蔵された乱数ROMから固有の識別番号を読み出し、ネットワーク上で照合することでデータベース上の管理を行うことが可能である。データベースには、商品1004の流通プロセスの記録、生産段階におけるプロセスの記録が含まれ、これにより卸売業者、小売業者、消費者が、産地、生産者、製造年月日、加工方法などを把握することが可能となる。このようにして、流通過程における商品の管理を容易に行うことができる。
The identification information regarding the
なお本実施例では、本発明のIDチップの用途のほんの一例を示したに過ぎない。本発明のIDチップの用途は、図10に示す形態に限定されず、様々な形態をとることが可能である。 In this embodiment, only an example of the use of the ID chip of the present invention is shown. The application of the ID chip of the present invention is not limited to the form shown in FIG. 10, and can take various forms.
なお、本実施例は、実施例1〜7に示したと組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment can be implemented in combination with those shown in Embodiments 1 to 7.
本実施例では、本発明のIDチップの利用形態について説明する。 In this embodiment, a usage form of the ID chip of the present invention will be described.
図11(A)、(B)、(C)には、本発明のIDチップ1102を有する小切手1101、パスポート1111、表示ラベル1123が貼られた商品パック1121の例をそれぞれ示す。
FIGS. 11A, 11B, and 11C show examples of a
本発明のIDチップが内蔵するデータの書き換えができない乱数ROMのデータを識別番号として用いることによって、紙幣、小切手、戸籍謄本、住民票、トラベラーズチェック、パスポートなどの偽造を防止することができる。また例えば、産地、生産者などによって商品価値が大きく左右される食料品に、本発明のIDチップを用いることは、産地、生産者などの偽装を低いコストで防止するのに有用である。 Forgery of banknotes, checks, family register copies, resident cards, traveler's checks, passports, and the like can be prevented by using data in a random number ROM that cannot rewrite data contained in the ID chip of the present invention as an identification number. Further, for example, using the ID chip of the present invention for food products whose merchandise value is greatly influenced by the production area, producer, etc. is useful for preventing impersonation of the production area, producer, etc. at a low cost.
また本発明のIDチップは安価であるため、最終的に消費者によって使い捨てられるような用途に向いている。特に、数円、数十円単位の値段の差が売り上げに大きく影響する商品(例えば図11(C))の場合、本発明の安価なIDチップは非常に有用である。IDチップ1122に、商品の値段がデータとして書き込まれていれば、従来のバーコードを用いる方式よりも、レジスタと商品との距離が長くても商品の清算が可能になり、また万引きなどの防止にも役立つ。
Further, since the ID chip of the present invention is inexpensive, it is suitable for an application that is finally discarded by a consumer. In particular, in the case of a product (for example, FIG. 11C) in which the difference in price between several yen and several tens of yen greatly affects sales, the inexpensive ID chip of the present invention is very useful. If the price of the product is written as data on the
また本発明のIDチップは、可撓性を有し耐衝撃性に優れるため、IDチップを取り付ける対象物の形状に合わせて、その形状をある程度変化させることができる。よって本発明のIDチップは、単結晶シリコン基板上に形成された集積回路を用いては利用できないような様々な用途に対しても用いることができる。 Moreover, since the ID chip of the present invention has flexibility and excellent impact resistance, the shape can be changed to some extent in accordance with the shape of the object to which the ID chip is attached. Therefore, the ID chip of the present invention can be used for various applications that cannot be used by using an integrated circuit formed over a single crystal silicon substrate.
なお、本実施例は、実施例1〜7に示したと組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment can be implemented in combination with those shown in Embodiments 1 to 7.
Claims (8)
前記不揮発性メモリは、前記薄膜トランジスタの特性ばらつきに基づく固有なデータを格納し、
アンテナを接続することで、非接触で前記不揮発性メモリのデータを読出し可能であることを特徴とする薄膜集積回路。 A non-rewritable nonvolatile memory having a thin film transistor,
The nonvolatile memory stores unique data based on characteristic variations of the thin film transistor,
A thin film integrated circuit characterized in that data of the nonvolatile memory can be read out in a contactless manner by connecting an antenna.
前記不揮発性メモリは、前記薄膜トランジスタの特性ばらつきに基づく固有なデータを格納し、
非接触で前記不揮発性メモリのデータを読出し可能であることを特徴とする薄膜集積回路。 It has a non-rewritable non-volatile memory composed of thin film transistors and an antenna,
The nonvolatile memory stores unique data based on characteristic variations of the thin film transistor,
A thin film integrated circuit, wherein the data of the nonvolatile memory can be read without contact.
前記不揮発性メモリは、前記薄膜トランジスタの特性ばらつきに基づく固有なデータを格納し、
非接触で前記不揮発性メモリのデータを読出し可能であることを特徴とする半導体装置。 It has a non-rewritable nonvolatile memory composed of thin film transistors,
The nonvolatile memory stores unique data based on characteristic variations of the thin film transistor,
A semiconductor device, wherein the data in the nonvolatile memory can be read without contact.
A card or tag on which the semiconductor device according to any one of claims 5 to 7 is mounted.
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