JP2005229098A

JP2005229098A - 半導体装置及び半導体装置の作製方法

Info

Publication number: JP2005229098A
Application number: JP2004345436A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Jun Koyama; 潤小山; Mai Akiba; 麻衣秋葉
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】コストを抑え、機械的強度を高めることができ、より簡単なプロセスで形成することができ、なおかつ電波が遮蔽されるのを防ぐことができる、無線タグに代表される半導体装置の提供、及び半導体装置の作製方法の提供を課題とする。
【解決手段】本発明では、絶縁分離された薄膜の半導体膜を有するＴＦＴで形成された薄膜集積回路を半導体装置に用いる。そして該半導体装置は、対象物に直接貼り合わされても良いし、プラスチック、紙などのフレキシブルな支持体上に貼り合わされた状態で、さらに対象物に貼り合わされても良い。また本発明の半導体装置は、薄膜集積回路に加えアンテナを有した形態も取りうる。該アンテナにより、リーダライタと薄膜集積回路の間における信号の送受、またはリーダライタから薄膜集積回路への電源電圧の供給を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線での通信が可能な半導体装置及び該半導体装置の作製方法に関する。

無線で識別情報などのデータの送受信が可能な無線タグに代表される半導体装置は、様々な分野において実用化が進められており、新しい形態の通信情報端末としてさらなる市場の拡大が見込まれている。無線タグはＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＩＣタグとも呼ばれており、現在実用化されている無線タグは、アンテナと、半導体基板を用いて形成されたＩＣチップとを有しているものが多い。

アンテナが受信した交流の信号は、無線タグ内においてダイオードなどの整流素子により整流化された後、後段の回路に送られる。この整流化に用いられるダイオードは、一般的にトランジスタで形成されることが多い。また、無線タグからの信号は、無線タグ内においてアンテナに印加する電圧を制御することで生じるアンテナのインピーダンスの変化により読み取ることができる。アンテナに印加する電圧を制御に用いるスイッチング素子にも、トランジスタが用いられる。

これらのダイオードやスイッチング素子として用いられるトランジスタを半導体基板で形成している場合、交流の信号の極性によっては、ｐ型の接地領域と該トランジスタのドレイン領域の間に大電流が流れてしまうという問題があった。図１２を用いて、その具体的なメカニズムについて説明する。

図１２に、単結晶の基板に形成されたトランジスタの構成を示す。半導体基板のｐ型の接地領域７００１に形成されたトランジスタ７００２は、ソース領域またはドレイン領域として機能するｎ型の領域７００３、７００４を有している。そして半導体基板のｐ型の接地領域７００１はグラウンドに落とされており、ｎ型の領域７００３がアンテナ７００５と電気的に接続されていると仮定する。この場合、ｎ型の領域７００３とｐ型の接地領域７００１との接触は整流性を有しており、７００６で示す寄生のダイオードが形成されることになる。

そのため、アンテナ７００５からｎ型の領域７００３に与えられる電位がグラウンドの電位よりも高い場合、ｎ型の領域７００３からｐ型の接地領域７００１へ電流は流れにくいが、アンテナ７００５からｎ型の領域７００３に与えられる電位がグラウンドの電位よりも低い場合、ｐ型の接地領域７００１からｎ型の領域７００３へ電流が供給されやすい。よって該電流により、トランジスタ７００２は劣化、場合によっては破壊されやすいという問題を有している。

下記特許文献１には、上記問題を解決するために、ＭＯＳＦＥＴの周りに高抵抗を介してバイアスを印加したガードバンドを設ける構成について記載されている。
特開２０００−２９９４４０号公報

しかし特許文献１の場合、ガードバンドを設けることにより高集積化が妨げられ、チップサイズの増大は避けられない。そのため半導体基板は、面積あたりのコストがガラス基板に比べて高いので、チップサイズの増大はそのままチップ１枚当たりのコスト増大に繋がってしまう。

また無線タグは、用途によって紙、プラスチックなどのフレキシブルな素材に取り付けられることも想定されるが、半導体基板は上述した素材に比べると機械的強度が低い。無線タグ自体の面積を縮小化することで、機械的強度をある程度向上させることはできるが、この場合、回路規模やアンテナの利得の確保が難しくなってしまう。特にアンテナの利得が低下すると通信距離が短くなり、無線タグの用途が制限されるので好ましくない。従ってＩＣチップの回路規模やアンテナの利得の確保を重要視すると、やみくもに無線タグの面積を縮小化することはできず、機械的強度の向上にも限界が生じる。

さらに半導体基板を用いて形成されたＩＣチップの場合、半導体基板が導体として機能し電波を遮蔽するので、送信されてくる電波の方向によっては信号が減衰しやすいという問題もあった。

本発明は上述した問題に鑑み、コストを抑え、機械的強度を高めることができ、より簡単なプロセスで形成することができ、なおかつ電波が遮蔽されるのを防ぐことができる、無線タグに代表される半導体装置の提供、及び半導体装置の作製方法の提供を課題とする。

本発明では、絶縁分離された薄膜の半導体膜を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）で形成された集積回路（以下、薄膜集積回路）を半導体装置に用いる。さらに、この半導体装置は無線タグ（無線チップともよぶ）等に用いられる。該半導体装置は、対象物に直接貼り合わされても良いし、プラスチック、紙などのフレキシブルな支持体上に貼り合わされた状態で、さらに対象物に貼り合わされても良い。また本発明の半導体装置は、薄膜集積回路に加えアンテナを有した形態も取りうる。該アンテナにより、リーダライタと薄膜集積回路の間における信号の送受、またはリーダライタから薄膜集積回路への電源電圧の供給を行なうことができる。

なおアンテナは、薄膜集積回路と共に形成し、薄膜集積回路と共に対象物またはフレキシブルな支持体に貼り合わせても良いし、薄膜集積回路とは別個に形成し、薄膜集積回路と共に対象物またはフレキシブルな支持体に貼り合わせても良い。或いは、対象物またはフレキシブルな支持体に予めアンテナを形成しておき、該アンテナと電気的に接続するように薄膜集積回路を対象物またはフレキシブルな支持体に貼り合わせても良い。

薄膜集積回路の貼り合わせは、耐熱性の高い基板と薄膜集積回路の間に金属酸化膜を設け、該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して薄膜集積回路を剥離し、貼り合わせる方法、耐熱性の高い基板と薄膜集積回路の間に水素を含む非晶質珪素膜を設け、レーザ光の照射またはエッチングにより該非晶質珪素膜を除去することで基板と薄膜集積回路とを剥離し、貼り合わせる方法、薄膜集積回路が形成された耐熱性の高い基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで薄膜集積回路を基板から切り離し、貼り合わせる方法等、様々な方法を用いることができる。

なお本発明の半導体装置は、薄膜集積回路の剥離の際に除去される基板を、含んでいても良い。

また、別途作製された薄膜集積回路どうしを貼り合わせることで、薄膜集積回路を積層し、回路規模やメモリの容量を大きくするようにしても良い。薄膜集積回路は半導体基板で作製したＩＣチップに比べて飛躍的に薄いので、複数の薄膜集積回路を積層させても無線タグの機械的強度をある程度維持することができる。積層した薄膜集積回路どうしの接続は、フリップチップ法、ＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）法、ワイヤボンディング法などの、公知の接続方法を用いることができる。

本発明の半導体装置では、絶縁分離されたＴＦＴを用いて薄膜集積回路を形成するので、半導体基板に形成されたトランジスタとは異なり、基板との間に寄生のダイオードが形成されにくい。従って、ソース領域またはドレイン領域与えられた交流の信号の電位によって、ドレイン領域に大量の電流が流れ込むことがなく、劣化または破壊が起こりにくい。

また半導体装置を対象物に直接貼り合わせたり、フレキシブルな支持体上に貼り合わせたりすることで、対象物の形状に無線タグの形状を合わせることが可能になり、用途範囲を大幅に広げることができる。

また本発明の半導体装置を利用した無線チップは、半導体基板を用いた従来の無線チップほど面積を小さくせずとも、高い機械的強度を得ることができる。よって、アンテナの利得の確保が容易になり、通信距離を長くしやすく、無線チップの用途範囲をより広げることができる。

また一般的に無線タグで用いられている電波の周波数は、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚが多く、該周波数の電波を検波できるように無線タグを形成することが、汎用性を高める上で非常に重要である。

また本発明の無線タグでは、半導体基板を用いて形成されたＩＣチップよりも、薄膜集積回路において電波が遮蔽されにくく、電波の遮蔽により信号が減衰するのを防ぐことができるというメリットを有している。よってＩＣチップの場合に比べて、アンテナ径を抑えることができる。

そして、半導体基板を用いずに済むので、無線タグのコストを大幅に低くすることができる。例えば、直径１２インチのシリコン基板を用いた場合と、７３０×９２０ｍｍ²のガラス基板を用いた場合とを比較する。前者のシリコン基板の面積は約７３０００ｍｍ²であるが、後者のガラス基板の面積は約６７２０００ｍｍ²であり、ガラス基板はシリコン基板の約９．２倍に相当する。後者のガラス基板の面積は約６７２０００ｍｍ²では、基板の分断により消費される面積を無視すると、１ｍｍ四方の無線タグが約６７２０００個形成できる計算になり、該個数はシリコン基板の約９．２倍の数に相当する。そして無線タグの量産化を行なうための設備投資は、７３０×９２０ｍｍ²のガラス基板を用いた場合の方が直径１２インチのシリコン基板を用いた場合よりも工程数が少なくて済むため、額を３分の１で済ませることができる。さらに本発明では、薄膜集積回路を剥離した後、ガラス基板を再び利用できる。よって、破損したガラス基板を補填したり、ガラス基板の表面を清浄化したりする費用を踏まえても、シリコン基板を用いる場合より大幅にコストを抑えることができる。また剥離前であって、まだ基板上に薄膜集積回路が形成されている状態の無線タグも、本発明の範疇に含まれる。この剥離前の状態で商品として出荷する場合、ガラス基板の値段は材料費として無線タグの値段に及ぼす影響が大きい。しかし７３０×９２０ｍｍ²のガラス基板の値段は、直径１２インチのシリコン基板の半分程度で済む。

従って、７３０×９２０ｍｍ²のガラス基板を用いた場合、直径１２インチのシリコン基板を用いた場合よりも、無線タグの値段を約３０分の１程度に抑えることができることがわかる。無線タグは、使い捨てを前提とした用途も期待されているので、コストを大幅に低くすることができる本発明の無線タグは上記用途に非常に有用である。

本発明の無線タグは、アンテナから得られた交流の信号を用いて動作する薄膜集積回路を有している。また本発明の無線タグは、上記薄膜集積回路に加えて、アンテナを有していても良い。この場合、アンテナは該薄膜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。また薄膜集積回路は対象物に直接貼り合わせても良いし、フレキシブルな支持体に貼り合わせた状態で対象物に貼り合わせても良い。図１を用いて、本発明の無線タグの構成について説明する。

図１（Ａ）は、薄膜集積回路１０１とアンテナ１０２とを共に形成し、対象物１０３に直接貼り合わせている様子を示す。図１（Ａ）に示す形態の場合、薄膜集積回路１０１及びアンテナ１０２の作製工程を簡略化することができ、なおかつ貼り合わせも一度で済ませることができる。

なお図１（Ａ）では、対象物１０３に薄膜集積回路１０１とアンテナ１０２とを直接貼り合わせる形態を示しているが、フレキシブルな支持体に貼り合わされた薄膜集積回路１０１とアンテナ１０２とを、さらに対象物１０３に貼り合わせるようにしても良い。この場合、無線タグの対象物への貼り合わせがより簡便になり、無線タグの汎用性を高めることができる。

図１（Ｂ）は、薄膜集積回路１１１とアンテナ１１２とを別個に形成し、共に対象物１１３に貼り合わせている様子を示す。なお図１（Ｂ）では、アンテナ１１２をフレキシブルな支持体１１４に形成した状態で、さらに対象物１１３に貼り合わせている。アンテナ１１２は別途形成しておいてフレキシブルな支持体１１４に貼り合わせるようにしても良いし、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支持体１１４上に形成しておいても良い。

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。

図１（Ｂ）では、薄膜集積回路１１１をアンテナ１１２と積層するように貼り合わせているが、本発明はこの構成に限定されない。薄膜集積回路１１１は対象物１１３上においてアンテナ１１２と並べるように貼り合わせても良い。この場合、薄膜集積回路１１１とアンテナ１１２との電気的な接続は、貼り合わせた後に別途配線を形成することで行なっても良いし、予め対象物１１３上に形成されている配線を用いて行なっても良い。

また薄膜集積回路１１１とアンテナ１１２の積層する順序も、図１（Ｂ）に示した形態に限定されない。薄膜集積回路１１１と対象物１１３の間にアンテナ１１２が設けられるように並べる必要はなく、アンテナ１１２と対象物１１３の間に薄膜集積回路１１１が設けられるようにしても良い。

さらに図１（Ｂ）では、アンテナ１１２のみを支持体１１４に貼り合わせているが、本発明はこの形態に限定されない。例えば薄膜集積回路１１１を支持体に貼り合わせても良い。そしてアンテナ１１２とともに、薄膜集積回路１１１を支持体に貼り合わせた状態で、さらに対象物１１３に貼り合わせても良い。

また図１（Ｂ）において、別途形成されたアンテナ１１２と薄膜集積回路１１１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１１３に貼り合わせるようにしても良い。この場合、無線タグの対象物への貼り合わせがより簡便になり、無線タグの汎用性を高めることができる。

図１（Ｃ）では、アンテナ１２２を予め対象物１２３上に形成しておく様子を示す。アンテナ１２２は、別途形成しておいて対象物１２３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１２３上に形成しておいても良い。そしてアンテナ１２２が形成された対象物１２３上に、薄膜集積回路１２１を貼り合わせるようにする。なお薄膜集積回路１２１は、アンテナ１２２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１２２と重ねて貼り合わせても良い。

また薄膜集積回路１２１は、別途用意した支持体上に形成した状態で、対象物１２３上に貼り合わせるようにしても良い。この場合、無線タグの対象物への貼り合わせがより簡便になり、無線タグの汎用性を高めることができる。

なおフレキシブルな支持体を用いる場合、アンテナまたは薄膜集積回路が支持体に囲まれるまたは挟まれるように、無線タグを形成することができる。図２を用いて、折り畳まれた支持体を用いて形成された、無線タグの構成について説明する。

図２（Ａ）は、アンテナ２０１が形成されたフレキシブルな支持体２０２の上面図であり、２０３で示す破線が折目に相当する。アンテナ２０１は、別途形成して支持体２０２上に貼り合わせても良いし、直接支持体２０２上に、フォトリソグラフィ法、印刷法、蒸着法、液滴吐出法などを用いて形成しても良い。また破線２０４で囲まれた領域に、薄膜集積回路２０５を貼り合わせる。薄膜集積回路２０５を貼り合わせる領域は、折目２０３と重ならないようにする。貼り合わせにより、アンテナ２０１が有する接続端子２０６と、薄膜集積回路２０５が有する接続端子２０７とを、電気的に接続させることができる。

図２（Ｂ）に、図２（Ａ）に示した支持体２０２を、破線で示した折目２０３に沿って折り曲げている様子を示す。支持体２０２は、アンテナ２０１と薄膜集積回路２０５が内側になるような方向に折り曲げる。上記構成によって、アンテナ２０１と薄膜集積回路２０５とが表に露出されないようにすることができるので、無線タグの機械的強度を高めることができる。

なお折り曲げることで、アンテナ２０１どうしの重なった部分が接触しないように、絶縁性を有する樹脂等でアンテナ２０１及び薄膜集積回路２０５を覆っておいても良い。

また支持体２０２の厚さによっては、破線で示す折目２０３の近傍２０８において、折り曲げに際し支持体２０２が圧縮され、アンテナ２０１が断線する恐れがある。そこでアンテナ２０１の断線を防ぐために、図２（Ｃ）に示すように支持体２０２の内側に、破線で示す折目２０３に沿って窪み２０９を形成しておいても良い。上記窪み２０９を形成することで、折り曲げに際し支持体２０２が圧縮するのを防ぐことができ、よってアンテナ２０１が断線するような事態を避けることができる。

また図２（Ｄ）に示すように、折目２２０において、アンテナ２２１の一部を並列に接続された複数の配線で形成し、断線を防止しても良い。或いは、図２（Ｅ）に示すように、折目２３０において、アンテナ２３１の一部において幅を太く形成し、断線を防止しても良い。

なお断線を防ぐために、アンテナが折目を横断する箇所は、極力減らす方が望ましい。或いは、断線を防ぐために、アンテナが折目を横断しないようにしても良い。支持体３０１上において、アンテナ３０２が折目３０３に対し一方の側にのみ存在している例を、図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）の場合、アンテナ３０２が折目３０３を横断していないので、折目における断線の発生を回避することができる。接続端子３０４において、アンテナ３０２と薄膜集積回路とが電気的に接続される。

本発明では、半導体基板を用いて形成されたＩＣチップよりも、薄膜集積回路において電波が遮蔽されにくい。よって、図２に示すように、薄膜集積回路がアンテナ２０１に挟まれる、或いは囲まれるように形成されていても、ＩＣチップの場合に比べて電波の遮蔽により信号が減衰するのを防ぐことができる。従ってＩＣチップに比べて、アンテナ２０１の占める面積を抑えやすい。

また図２では、支持体を折り曲げることで、一方が閉じた形状の無線タグを形成する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。図３（Ｂ）に示すように本発明の無線タグは、支持体３１１の２方が閉じた形状であっても良いし、３方が閉じた袋状であっても良い。さらに薄膜集積回路を支持体に貼り合わせた後に、４方を全部閉じるようにしても良い。

また図２では、アンテナ２０１が破線２０３で示す折目を横断している形態を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。図３（Ｃ）に示すように、折目を境に分離している２つのアンテナ３２１、３２２を、折り曲げの際に電気的に接続し、１つのアンテナとして用いるようにしても良い。図３（Ｃ）では、接続端子３２３において、アンテナ３２１と薄膜集積回路とが電気的に接続される。また接続端子３２４と接続端子３２５とが、支持体３２６の折り曲げの際に電気的に接続される。

なお図３（Ｃ）に示す形態の場合、接続端子３２４、３２５は接続させたいが、アンテナ３２１、３２２のうち、折り曲げの際に重なった接続端子３２４、３２５以外の部分は電気的に絶縁させる必要がある。図４（Ａ）に示すように、接続端子３２４、３２５と重なるように導電性の樹脂或を塗布し、それ以外の領域には絶縁性の樹脂３２９を塗布しても良い。上記構成により、アンテナ３２１、３２２のうち接続端子３２４、３２５のみを電気的に接続させることができる。なお本発明において、接続端子どうしの接続は、導電性の樹脂を用いる方法に限定されない。例えば、ハンダなどを用いても良いし、接続端子の表面にソルダーボールを形成しておいても良い。

或いは、薄膜集積回路に用いられている絶縁膜で、アンテナ３２１、３２２のうち折り曲げの際に重なる部分を電気的に絶縁させるようにしても良い。図４（Ｂ）に、薄膜集積回路３３０が有する絶縁膜で、アンテナ３２１を覆っている例を示す。ただし、薄膜集積回路３３０が有する絶縁膜は、接続端子３２４、３２５が露出するように形成する。この場合、薄膜集積回路３３０が有する絶縁膜の膜厚を考慮し、接続端子３２４、３２５の電気的な接続をより確実なものとするために、接続端子３２４、３２５と重なるように導電性の樹脂を塗布しても良い。

なお図３（Ｃ）の場合、支持体を折り畳むことで２つのアンテナを接続しているが、２つのアンテナは、独立した２つの支持体にそれぞれ形成されていても良い。図３（Ｄ）に、２つのアンテナ３４１、３４２が、それぞれ支持体３４３、３４４上に形成されている例を示す。２つの支持体３４３、３４４を重ね合わせることで、２つのアンテナ３４１、３４２の接続端子３４６、３４７を電気的に接続することが可能である。ただし図３（Ｄ）に示した形態の場合も、図３（Ｃ）の場合と同様に、接続端子３４６、３４７は接続させたいが、アンテナ３４１、３４２のうち、接続端子３４６、３４７以外で重なった部分は電気的に絶縁させる必要がある。よって、図４に示すように、導電性の樹脂と絶縁性の樹脂とを選択的に塗り分けたり、薄膜集積回路が有する絶縁膜を用いたりしても良い。

次に図５を用いて、本発明の無線タグの、機能的な構成の一形態について説明する。

４００はアンテナ、４０１は薄膜集積回路に相当する。アンテナ４００は、アンテナコイル４０２と、アンテナコイル４０２内で形成される容量素子４０３とを有する。また薄膜集積回路４０１は、復調回路４０９、変調回路４０４、整流回路４０５、マイクロプロセッサ４０６、メモリ４０７、負荷をアンテナ４００に与えるためのスイッチ４０８とを有している。なおメモリ４０７は１つに限定されず、複数であっても良い。

リーダライタから電波として送られてきた信号は、アンテナコイル４０２において電磁誘導により交流の電気信号に変換される。復調回路４０９では該交流の電気信号を復調し、後段のマイクロプロセッサ４０６に送信する。また整流回路４０５では、交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、後段のマイクロプロセッサ４０６に供給する。

マイクロプロセッサ４０６では、入力された信号に従って各種演算処理を行なう。メモリ４０７にはマイクロプロセッサ４０６において用いられるプログラム、データなどが記憶されている他、演算処理時の作業エリアとしても用いることができる。そしてマイクロプロセッサ４０６から変調回路４０４に送られた信号は、交流の電気信号に変調される。スイッチ４０８は、変調回路４０４からの交流の電気信号に従って、アンテナコイル４０２に負荷を加えることができる。リーダライタは、アンテナコイル４０２に加えられた負荷を電波で受け取ることで、結果的にマイクロプロセッサ４０６からの信号を読み取ることができる。

なお、図５に示す無線タグは、本発明の一形態を示したのに過ぎず、本発明は上記構成に限定されない。信号の伝送方式は、図５に示したような電磁結合方式に限定されず、電磁誘導方式、マイクロ波方式やその他の伝送方式を用いていても良い。また例えばＧＰＳなどの機能を有していても良い。

次に、本発明の無線タグの作製方法について、図６、図７を用いて説明する。なお図６、図７では、耐熱性の高い基板と薄膜集積回路の間に金属酸化膜を設け、該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して薄膜集積回路を剥離し、別途用意したフレキシブルな支持体に薄膜集積回路を貼り合わせる例について説明する。また図６、図７では、半導体素子として絶縁分離されたＴＦＴを例示するが、薄膜集積回路に含まれる半導体素子はこれに限定されず、あらゆる回路素子を用いることができる。例えば、ＴＦＴの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げられる。

まず図６（Ａ）に示すように、スパッタ法を用いて第１の基板５００上に金属膜５０１を成膜する。ここでは金属膜５０１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。なお図６（Ａ）では第１の基板５００上に直接金属膜５０１を成膜するが、例えば酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁膜で第１の基板５００を覆ってから、金属膜５０１を成膜するようにしても良い。

そして金属膜５０１の成膜後、大気に曝すことなく絶縁膜を構成する酸化物膜５０２を、積層するように成膜する。ここでは酸化物膜５０２として酸化珪素膜を膜厚１５０ｎｍ〜３００ｎｍとなるように成膜する。なお、スパッタ法を用いる場合、第１の基板５００の端面にも成膜が施される。そのため、後の工程における剥離の際に、酸化物膜５０２が第１の基板５００側に残ってしまうのを防ぐために、端面に成膜された金属膜５０１と酸化物膜５０２とをＯ₂アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。

また酸化物膜５０２の成膜の際に、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、プレスパッタを行なう。プレスパッタはＡｒを１０ｓｃｃｍ、Ｏ₂をそれぞれ３０ｓｃｃｍの流量とし、第１の基板５００の温度を２７０℃、成膜パワーを３ｋＷの平行状態に保って行なう。プレスパッタにより、金属膜５０１と酸化物膜５０２の間に極薄い数ｎｍ（ここでは３ｎｍ）程度の金属酸化膜５０３が形成される。金属酸化膜５０３は、金属膜５０１の表面が酸化することで形成される。よって図６（Ａ）では、金属酸化膜５０３は酸化タングステンで形成される。

なお図６（Ａ）では、プレスパッタにより金属酸化膜５０３を形成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば酸素、または酸素にＡｒ等の不活性ガスを添加し、プラズマにより意図的に金属膜５０１の表面を酸化し、金属酸化膜５０３を形成するようにしても良い。

次に酸化物膜５０２を成膜した後、ＰＣＶＤ法を用いて絶縁膜を構成する下地膜５０４を成膜する。ここでは下地膜５０４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５０４を成膜した後、大気に曝さずに半導体膜５０５を形成する。半導体膜５０５の膜厚は２０〜２００ｎｍ（好ましくは４０〜１７０ｎｍ）とする。なお半導体膜５０５は、非晶質半導体であっても良いし、微結晶半導体（セミアモルファス半導体を含む）であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。

なお半導体膜５０５は、公知の技術により結晶化しても良い。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。或いは特開平７−１３０６５２号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法を用いることもできる。

図６（Ａ）ではレーザ結晶化により、半導体膜５０５を結晶化する例を示す。レーザ結晶化の前に、レーザに対する半導体膜の耐性を高めるために、５００℃、１時間の熱アニールを該半導体膜５０５に対して行なう。この加熱処理によって、金属酸化膜５０３の脆性が高められ、後の第１の基板５００の剥離が行ない易くなる。結晶化により、金属酸化膜５０３が粒界において割れやすくなり、脆性を高めることができる。図６（Ａ）の場合、金属酸化膜５０３の結晶化は４２０℃〜５５０℃、０．５〜５時間程度の加熱処理が望ましい。

そして連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜５０５に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度とし、照射する。

また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を１０ＭＨｚ以上とし、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行なっても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数帯を用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０〜３０μｍ、走査方向に対して垂直な方向における幅が１〜５μｍ程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくともＴＦＴのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。

なおレーザ結晶化は、連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしても良いし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしても良い。

なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。

上述した半導体膜５０５へのレーザ光の照射により、結晶性がより高められた半導体膜が形成される。なお、なお予め多結晶半導体である半導体膜５０５、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などで形成するようにしても良い。

また図６（Ａ）では半導体膜を結晶化しているが、結晶化せずに非晶質珪素膜を用い、後述のプロセスに進んでも良い。また微結晶半導体を用いていても良い。非晶質半導体、微結晶半導体（セミアモルファス半導体を含む）を用いたＴＦＴは、多結晶半導体を用いたＴＦＴよりも作製工程が少ない分、コスト、歩留まりを高くすることができるというメリットを有している。この場合、金属酸化膜５０３の脆性を高めるための加熱処理を別途行なうようにする。

なおセミアモルファス半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体中に分散させて存在せしめることが可能である。セミアモルファス半導体は、そのラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしており、またＸ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。ここでは便宜上、このような半導体をセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）と呼ぶ。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なセミアモルファス半導体が得られる。

次に、図６（Ｂ）に示すように半導体膜５０５パターニングし、島状の半導体膜５０７、５０８を形成し、該島状の半導体膜５０７、５０８を用いてＴＦＴに代表される各種の半導体素子を形成する。なお図６（Ｂ）では、下地膜５０４と島状の半導体膜５０７、５０８とが接しているが、半導体素子によっては、下地膜５０４と島状の半導体膜５０７、５０８との間に、電極や絶縁膜等が形成されていても良い。例えば半導体素子の１つであるボトムゲート型のＴＦＴの場合、下地膜５０４と島状の半導体膜５０７、５０８との間に、ゲート電極とゲート絶縁膜が形成される。

図６、図７では、島状の半導体膜５０７、５０８を用いてトップゲート型のＴＦＴ５０９、５１０を形成する（図６（Ｃ））。具体的には、島状の半導体膜５０７、５０８を覆うようにゲート絶縁膜５１１を形成し、ゲート絶縁膜５１１上に導電膜を成膜し、パターニングすることで、ゲート電極を形成する。そして、ゲート電極や、あるいはレジストを成膜しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜５０７、５０８にｎ型を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはＬＤＤ領域等を形成する。なおここではＴＦＴ５０９、５１０を共にｎ型とするが、ｐ型のＴＦＴの場合は、ｐ型の導電性を付与する不純物を添加する。上記一連の工程によってＴＦＴ５０９、５１０を形成することができる。

なお、ゲート絶縁膜５１１を形成した後、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、島状の半導体膜５０７、５０８を水素化する工程を行なっても良い。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。この水素化の工程により、熱的に励起された水素によりダングリングボンドを終端することができる。また、後の工程において可撓性を有する支持体上に半導体素子を貼り合わせた後、支持体を曲げることにより半導体膜中に欠陥が形成されたとしても、水素化により半導体膜中の水素の濃度を、１×１０¹⁹〜５×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³とすることで、半導体膜に含まれている水素によって該欠陥を終端させることができる。また該欠陥を終端させるために、半導体膜中にハロゲンを含ませておいても良い。

なおＴＦＴの作製方法は上述した構成に限定されない。

次にＴＦＴ５０９、５１０を覆って、第１の層間絶縁膜５１４を成膜する。そして、ゲート絶縁膜５１１及び第１の層間絶縁膜５１４にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介してＴＦＴ５０９、５１０と接続する配線５１５〜５１８を、第１の層間絶縁膜５１４に接するように形成する。

次に、配線５１５〜５１８を覆うように、第１の層間絶縁膜５１４上に第２の層間絶縁膜５１９を成膜する。そして、第２の層間絶縁膜５１９にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介して配線５１８と接続する接続端子５２０を、第２の層間絶縁膜５１９に接するように形成する。なお、第１の層間絶縁膜５１４、第２の層間絶縁膜５１９として、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む絶縁膜（以下、シロキサン系絶縁膜と呼ぶ）等を用いることができる。シロキサン系絶縁膜は、置換基に水素の他、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１種を有していても良い。シロキサン系材料を出発材料として形成された上記絶縁膜は、金などの融点の高い材料を用いたワイヤが接触しても耐えうる程度に耐熱性が高いので、ワイヤボンディング法に有利である。

次に図６（Ｄ）に示すように、支持体として機能するフレキシブルな第２の基板５２３上に、アンテナ５２２を形成する。なおアンテナ５２２は接続端子５２４を有している。アンテナ５２２は印刷法、フォトリソグラフィ法、蒸着法または液滴吐出法を用いて形成することができる。なお液滴吐出法を用いてアンテナ５２２を形成する場合、該アンテナ５２２の密着性が高まるような処理を、第２の基板５２３の表面に施すことが望ましい。

なおフレキシブルな第２の基板５２３は、例えばプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板は、極性基のついたポリノルボルネンからなるＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ製）を用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、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、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。第２の基板５２３は薄膜集積回路において発生した熱を拡散させるために、２〜３０Ｗ／ｍＫ程度の高い熱伝導率を有するのが望ましい。

密着性を高めることができる方法として、具体的には、例えば触媒作用により導電膜または絶縁膜の密着性を高めることができる金属または金属化合物を第２の基板５２３の表面に付着させる方法、形成される導電膜または絶縁膜との密着性が高い有機系の絶縁膜、金属、金属化合物を第２の基板５２３の表面に付着させる方法、第２の基板５２３の表面に大気圧下または減圧下においてプラズマ処理を施し、表面改質を行なう方法などが挙げられる。また、上記導電膜または絶縁膜との密着性が高い金属として、チタン、チタン酸化物の他、３ｄ遷移元素であるＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎなどが挙げられる。また金属化合物として、上述した金属の酸化物、窒化物、酸窒化物などが挙げられる。上記有機系の絶縁膜として、例えばポリイミド、シロキサン系絶縁膜等が挙げられる。シロキサン系絶縁膜は、置換基に水素の他、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１種を有していても良い。

なお、第２の基板５２３に付着させる金属または金属化合物が導電性を有する場合、アンテナ５２２の正常な動作が妨げられないように、そのシート抵抗を制御する。具体的には、導電性を有する金属または金属化合物の平均の厚さを、例えば１〜１０ｎｍとなるように制御したり、該金属または金属化合物を酸化により部分的に、または全体的に絶縁化したりすれば良い。或いは、密着性を高めたい領域以外は、付着した金属または金属化合物をエッチングにより選択的に除去しても良い。また金属または金属化合物を、予め基板の全面に付着させるのではなく、液滴吐出法、印刷法、ゾル−ゲル法などを用いて特定の領域にのみ選択的に付着させても良い。なお金属または金属化合物は、第２の基板５２３の表面において完全に連続した膜状である必要はなく、ある程度分散した状態であっても良い。

本実施の形態では、光触媒反応により密着性を高めることができるＺｎＯまたはＴｉＯ₂などの光触媒を第２の基板５２３の表面に付着させる。具体的には、ＺｎＯまたはＴｉＯ₂を溶媒に分散させ、第２の基板５２３の表面に撒布したり、Ｚｎの化合物またはＴｉの化合物を第２の基板５２３の表面に付着させた後、酸化させたり、ゾル−ゲル法を用いたりすることで、結果的にＺｎＯまたはＴｉＯ₂を第２の基板５２３の表面に付着させることができる。

次に密着性を高めるための前処理が施された第２の基板５２３の表面上に、液滴吐出法または各種印刷法を用いて、アンテナ５２２を形成する。具体的に、アンテナ５２２には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどの金属、金属化合物を１つまたは複数有する導電材料を用いることができる。なお、分散剤により凝集を抑え、溶液に分散させることができるならば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌなどの金属、金属化合物を１つまたは複数有する導電材料を用いることも可能である。また液滴吐出法または各種印刷法による導電材料の成膜を複数回行なうことで、複数の導電膜が積層されたゲート電極を形成することも可能である。また例えば、ＣｕをＡｇでコートした導電粒子なども用いることが可能である。

液滴吐出法を用いる場合、有機系または無機系の溶媒に該導電材料を分散させたものを、ノズルから滴下した後、室温において乾燥または焼成することで、形成することができる。例えば第２の基板５２３としてポリカーボネートを用いる場合、テトラデカンにＡｇを分散させた溶液を滴下し、２００℃程度で１ｍｉｎ〜５０ｈｒ焼成することで溶媒を除去し、アンテナ５２２を形成する。なおＡｇは、Ａｕを用いる場合よりもコストを抑えることができ、なおかつＣｕを用いる場合よりも環境基準をよりクリアしやすいため、アンテナ５２２に用いるのに好ましい。有機系の溶媒を用いる場合、上記焼成を酸素雰囲気下で行なうことで、効率的に溶媒を除去することができ、アンテナ５２２の抵抗をより下げることができる。

また、該導電材料を分散させた溶液を吐出した後、該吐出された導電材料を焼成前にプレスすることで、アンテナ５２２内の該導電材料の密度を高め、なおかつ膜厚を制御することができる。従って、アンテナ５２２の可撓性を高め、なおかつ抵抗をより低下させることができる。

なお、液滴吐出法を用いた場合、パターンの精度は、液滴１ドットあたりの吐出量、該溶液の表面張力、液滴が滴下される第２の基板５２３の表面の撥水性などに依存する。そのため、所望するパターンの精度に合わせて、これらの条件を最適化することが望ましい。

次に、図６（Ｄ）に示すように、アンテナ５２２の接続端子５２４と、図６（Ｃ）に示した薄膜集積回路の接続端子５２０とを電気的に接続させる。具体的には、接続端子５２０と接続端子５２４とが電気的に接続されるように、第１の基板５００と第２の基板５２３とを異方性導電樹脂５２５で貼り合わせる。

なお図６（Ｄ）では、第１の基板５００と第２の基板５２３とを異方性導電樹脂５２５で貼り合わせているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、アンテナ５２２の接続端子５２４と、薄膜集積回路の接続端子５２０とが重なる領域においてのみ異方性導電樹脂を用いて貼り合わせ、その他の領域においては絶縁性を有する樹脂などで貼り合わせるようにしても良い。

次に、金属酸化膜５０３と酸化物膜５０２の間の密着性、または金属酸化膜５０３と金属膜５０１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なう。具体的には、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５０３の層内または界面近傍の一部に損傷を与える。図７（Ａ）では、ダイヤモンドペンなどの硬い針を金属酸化膜５０３の端部近傍に垂直に押しつけ、そのまま荷重をかけた状態で金属酸化膜５０３に沿って動かす。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し込み量を０．１ｍｍ〜２ｍｍとし、圧力をかけて動かせばよい。このように、剥離を行なう前に、剥離が開始されるきっかけとなるような、密着性の低下した部分を形成することで、後の剥離工程における不良を低減させることができ、歩留まり向上につながる。

次いで、金属膜５０１と酸化物膜５０２とを物理的に引き剥がし、第１の基板５００を剥離する。引き剥がしは、先の工程において、金属酸化膜５０３の金属膜５０１または酸化物膜５０２に対する密着性が部分的に低下した領域から開始する。

引き剥がしによって、金属膜５０１と金属酸化膜５０３の間で分離する部分と、酸化物膜５０２と金属酸化膜５０３の間で分離する部分と、金属酸化膜５０３自体が双方に分離する部分とが生じる。そして第２の基板５２３側に半導体素子（ここではＴＦＴ５０９、５１０）が貼り付くように分離する。引き剥がしは比較的小さな力（例えば、人間の力、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等）で行なうことができる。剥離後の状態を図７（Ａ）に示す。

なお第１の基板５００の剛性が低い場合、剥離する際に第１の基板５００が破損したり、半導体素子に負担がかかったりする可能性がある。この場合、別途用意した第３の基板で第１の基板５００を補強するようにしても良い。具体的には、両面テープ、接着剤などを用い、第１の基板５００に第３の基板を貼り付ける。第３の基板としては、第１の基板５００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。

次に図７（Ｂ）に示すように、部分的に金属酸化膜５０３が付着している酸化物膜５０２を覆うように、保護層５３０を形成する。保護層５３０により、ＴＦＴ５０９、５１０などの半導体素子を保護することができる。保護層５３０には、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系絶縁膜を用いることができる。さらに好ましくは、銀、ニッケル、アルミニウム、窒化アルミニウムからなる粉末、またはフィラーを含ませて、保護層５３０に高い熱伝導性を備えていることが好ましい。熱伝導性を高めることで薄膜集積回路に用いられるＴＦＴ５０９、５１０などの半導体素子から発生した熱を、効率よく放熱することができる。

また保護層５３０として接着剤を用い、さらに別途用意した基板でＴＦＴ５０９、５１０などの半導体素子を覆うようにしても良い。この場合、第２の基板５２３と保護層５３０により貼り合わされた基板との間に、ＴＦＴ５０９、５１０などの半導体素子を用いた薄膜集積回路が挟まれることになる。接着剤は、例えば反応硬化型接着剤、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。

なお図６、図７では、金属膜５０１としてタングステンを用いているが、本発明において金属膜はこの材料に限定されない。その表面に金属酸化膜５０３が形成され、該金属酸化膜５０３を結晶化することで基板を引き剥がすことができるような金属を含む材料であれば良い。例えば、ＴｉＮ、ＷＮ、Ｍｏ等を用いることができる。またＷを含めたこれら金属の合金を金属膜として用いる場合、その組成比によって結晶化の際の加熱処理の最適な温度が異なる。よって組成比を調整することで、半導体素子の作製工程にとって妨げとならない温度で加熱処理を行なうことができ、半導体素子のプロセスの選択肢が制限されにくい。

上記作製方法によって、トータルの膜厚０．３μｍ以上３μｍ以下、代表的には２μｍ程度の飛躍的に薄い薄膜集積回路を形成することができる。またプラスチック基板に代表されるフレキシブルな基板を用いることで、厚さを抑えつつ、無線タグの機械的強度を高めることができる。なお薄膜集積回路の厚さは、半導体素子自体の厚さのみならず、金属酸化膜と半導体素子との間に設けた絶縁膜の厚さと、半導体素子を形成した後に覆う層間絶縁膜の厚さとを含め、支持体として機能する第２の基板５２３、保護層５３０、異方性導電樹脂５２５及びアンテナ５２２の厚さは含めないものとする。薄膜集積回路の占める面積を、５ｍｍ四方以下、より望ましくは０．３ｍｍ四方〜４ｍｍ四方程度とすることができる。

なお薄膜集積回路を、第２の基板５２３上に積層された保護層５３０、異方性導電樹脂５２５及びアンテナ５２２の、トータルの膜厚の中央部に位置させることで、薄膜集積回路の機械的強度を高めることができる。具体的には、保護層５３０、薄膜集積回路、異方性導電樹脂５２５及びアンテナ５２２のトータルの厚さをｄとすると、第２の基板５２３と、薄膜集積回路の厚さ方向における中心との距離ｘが、以下の数１に記載の式を満たすように、保護層５３０、異方性導電樹脂５２５及びアンテナ５２２の厚さを制御することが望ましい。

なお、ＴＦＴ５０９、５１０を第１の層間絶縁膜５１４で覆う前に、別途、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜でＴＦＴ５０９、５１０を覆うようにしても良い。上記構成により、ＴＦＴ５０９、５１０が下地膜５０４と上記窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜とで覆われるため、Ｎａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体素子に用いられている半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのをより防ぐことができる。

また無線タグの可撓性を確保するために、酸化物膜５０２及び金属酸化膜５０３に接する保護層５３０に有機樹脂を用いる場合、下地膜５０４として窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜を用いることで、有機樹脂から酸化物膜５０２を通ってＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が半導体膜中に拡散するのを防ぐことができる。

なお無線タグに用いられる半導体膜や絶縁膜等に、シリアルナンバーを刻印しておけば、例えばＲＯＭに画像データを記憶させる前のＩＣカードが、盗難等により第三者に不正に渡ったとしても、シリアルナンバーからその流通のルートをある程度割り出すことが可能である。この場合、復元不可能な程度に半導体装置を分解しないと消せないような位置に、シリアルナンバーを刻印しておくとより効果的である。

なお図６、図７では、フレキシブルな支持体に薄膜集積回路を貼り合わせる例について説明したが、薄膜集積回路を対象物に直接貼り合わせるようにしても良い。

また図６、図７では、別個形成されたアンテナと薄膜集積回路を貼り合わせる際に接続している例について示しているが、本発明はこの構成に限定されない。アンテナと薄膜集積回路を同一の基板上に形成し、共に支持体または対象物に貼り合わせるようにしても良い。図８（Ａ）に、ＴＦＴ６０１、６０２のソース領域またはドレイン領域に接続された配線６０３〜６０６と、アンテナ６０７とを、同じ１つの導電膜から形成した例を示す。また図８（Ｂ）に、ＴＦＴ６１１、６１２のゲート電極と、アンテナ６１３とを、同じ１つの導電膜から形成した例を示す。図８（Ａ）、図８（Ｂ）の場合、作製工程を増やすことなく薄膜集積回路とアンテナを同時に形成することができ、剥離及び貼り合わせの工程が一度で済ませることができる。

また図６、図７では、アンテナを印刷法または液滴吐出法を用いて形成する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。上述したようにフォトリソグラフィ法を用いても良いし、メタルマスクを用いた蒸着法で形成しても良い。図９に、フォトリソグラフィ法を用いてアンテナを形成した場合の、無線タグの一形態を断面図で示す。７０１はアンテナ７０２をパターニングするために用いたマスクに相当する。マスク７０１はパターニング後に除去しても良いが、作製工程の削減を図るために、図９に示すように敢えて残しておいても良い。ただし図９の場合、薄膜集積回路の接続端子７０３と、アンテナ７０２の接続端子７０４とを接続する際、接続端子７０３と接続端子７０４の端部とを、導電性の樹脂７０５で貼り合わせる、その他の領域は絶縁性を有する樹脂７０６で貼り合わせるようにする。

なお薄膜集積回路の貼り合わせは、図６、図７のように金属酸化膜を用いる方法に限定されない。例えば、耐熱性の高い基板と薄膜集積回路の間に水素を含む非晶質珪素膜を設け、レーザ光の照射またはエッチングにより該非晶質珪素膜を除去することで基板と薄膜集積回路とを剥離し、貼り合わせる方法、薄膜集積回路が形成された耐熱性の高い基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで薄膜集積回路を基板から切り離し、貼り合わせる方法等、様々な方法を用いることができる。

例えば、非晶質珪素膜をエッチングで除去する方法の場合、まず耐熱性を有する基板上に非晶質珪素膜を１μｍ程度の厚さで形成する。次に非晶質珪素膜上に下地膜として酸化珪素膜を１００ｎｍの膜厚で形成し、該下地膜上にＴＦＴなどの半導体素子を形成する。次に半導体素子を覆うように無機絶縁膜、有機樹脂膜、シロキサン系絶縁膜などで保護膜を形成した後、薄膜集積回路どうしを分離するように、半導体素子間をスクライブで分離する。なおこのスクライブは、基板まで分離する必要はなく、少なくとも下地膜が分離する程度の深さで行なう。次に非晶質珪素膜をＣｌＦ₃などのハロゲン化フッ素でエッチングし、除去する。ハロゲン化フッ素は、気体であっても液体であってもどちらでも良い。この場合、半導体素子をハロゲン化フッ素から保護するために、非晶質珪素膜と半導体素子との間に、窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜を形成しておくのが望ましい。これら窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜を形成しておくことで、Ｎａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体素子に用いられている半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐこともできる。上記工程により、薄膜集積回路を基板から剥離することができる。剥離された薄膜集積回路は、フレキシブルな支持体または対象物に直接貼り合わせることができる。

また対象物の表面が曲面を有しており、それにより該曲面貼り合わされた無線タグの支持体が、錐面、柱面など母線の移動によって描かれる曲面を有するように曲がってしまう場合、該母線の方向とＴＦＴのキャリアが移動する方向とを揃えておくことが望ましい。上記構成により、支持体が曲がっても、それによってＴＦＴの特性に影響が出るのを抑えることができる。また、島状の半導体膜が薄膜集積回路内において占める面積の割合を、５〜３０％とすることで、支持体が曲がっても、それによってＴＦＴの特性に影響が出るのをより抑えることができる。

本実施例では、大型の基板を用いて複数の無線タグを形成する例について説明する。

図１０（Ａ）に、支持体として機能する、大型のフレキシブルな基板９０１上に、無線タグに用いられる複数のアンテナ９０２が形成されている様子を示す。そして図１０（Ａ）では、フレキシブルな基板９０１上に、複数の薄膜集積回路９０３を同時に貼り合わせている。貼り合わせる際に、アンテナ９０２と薄膜集積回路９０３とを電気的に接続させるようにする。

図１０（Ｂ）に基板９０１上に複数の薄膜集積回路９０３が貼り合わされた様子を示す。なお図１０（Ｂ）では、アンテナ９０２と薄膜集積回路９０３とを並べるように配置しているが、本発明はこの構成に限定されない。アンテナ９０２と薄膜集積回路９０３とを重ね合わせるように積層しても良い。

そして図１０（Ｃ）に示すように、破線９０４に沿ってスクライビイグまたはダイシングなどを行ない、無線タグを互いに切り離す。この状態で完成としても良いが、この後、無線タグを封止材で封止して完成としても良い。なお無線タグの切り離しには、レーザを用いても良い。

本実施例では、本発明の無線タグの利用について説明する。

本発明の無線タグは、様々な分野においての利用が可能である。例えば、商品のラベルに本発明の無線タグを付けておき、該無線タグを用いて商品の流通を管理するような利用の仕方も可能である。

図１１（Ａ）に示すように、シール１１０１などの裏面が粘着性を有する支持体に、本発明の無線タグ１１０２を形成する。そして該無線タグ１１０２を商品のラベル１１０３に貼り合わせる。次に図１１（Ｂ）に示すように、無線タグ１１０２が貼り合わされたラベル１１０３を、商品１１０４に装着する。

商品１１０４に関する識別情報は、ラベル１１０３に貼り合わされた無線タグ１１０２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。よって無線タグ１１０２により、流通の過程において、商品の管理が容易になる。

例えば、無線タグ１１０２内の薄膜集積回路が有するメモリとして、不揮発性メモリを用いている場合、商品１１０４の流通のプロセスを記録することができる。また商品の生産段階におけるプロセスを記録しておくことで、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容易になる。

なお本実施例では、本発明の無線タグの、利用の仕方をほんの一例示したに過ぎない。本発明の無線タグの利用の仕方は、図１１に示す形態に限定されず、あらゆる利用の仕方が可能である。

本発明の無線タグが有する薄膜集積回路の中に、データの書き換えができないＲＯＭなどのメモリを形成しておけば、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、本発明の無線タグを用いることは、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。

図１３（Ａ）に、本発明の無線タグ１３０２を有する小切手１３０１の一例を示す。図１３（Ａ）では、無線タグ１３０２が小切手１３０１の内部に取り付けられているが、表に露出させておいても良い。

図１３（Ｂ）に、本発明の無線タグ１３１２を有するパスポート１３１１の一例を示す。図１３（Ｂ）では、無線タグ１３１２がパスポート１３１１の表紙に取り付けられているが、パスポート１３１１が有する他のページに取り付けられていても良い。

また本発明の無線タグは安価、かつ小型であるため、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の場合、本発明の安価、かつ小型な無線タグは非常に有用である。図１３（Ｃ）に、本発明の無線タグ１３２２が取り付けられた表示ラベル１３２３と、該表示ラベル１３２３が貼られた肉のパック１３２１を示す。無線タグ１３２２は表示ラベル１３２３の表面に露出していても良いし、内部に取り付けられていても良い。無線タグ１３２２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、レジスター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。

また本発明の無線タグは、無線タグ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。また、ＩＣチップを用いた無線タグに比べて、機械的強度を高めることができる。よって本発明の無線タグは、本実施例で示した用途に限定されず、他の様々な用途に用いることができる。

本発明の無線タグの構成を示す図。折り畳まれた支持体を用いて形成された、本発明の無線タグの構成を示す図。本発明の無線タグに用いられるアンテナの構成を示す図。本発明の無線タグの構成を示す図。本発明の無線タグに用いられる薄膜集積回路の機能を示すブロック図。本発明の無線タグの作製方法を示す図。本発明の無線タグの作製方法を示す図。本発明の無線タグの構成を示す図。本発明の無線タグの構成を示す図。大型の支持体を用いた本発明の無線タグの作製方法を示す図。本発明の無線タグの、利用の仕方を示す図。半導体基板で形成されたＩＣチップを有する無線タグの問題点を説明するための図。本発明の無線タグの、利用の仕方を示す図。

符号の説明

１０１薄膜集積回路
１０２アンテナ
１０３対象物
１１１薄膜集積回路
１１２アンテナ
１１３対象物
１１４支持体
１２１薄膜集積回路
１２２アンテナ
１２３対象物
２０１アンテナ
２０２支持体
２０３折目
２０４破線
２０５薄膜集積回路
２０６接続端子
２０７接続端子
２０８近傍
２０９窪み
２２０折目
２２１アンテナ
２３０折目
２３１アンテナ
３０１支持体
３０２アンテナ
３０３折目
３０４接続端子
３１１支持体
３２１アンテナ
３２２アンテナ
３２３接続端子
３２４接続端子
３２５接続端子
３２６支持体
３２９樹脂
３３０薄膜集積回路
３４１アンテナ
３４２アンテナ
３４３支持体
３４４支持体
３４６接続端子
３４７接続端子
４００アンテナ
４０１薄膜集積回路
４０２アンテナコイル
４０３容量素子
４０４変調回路
４０５整流回路
４０６マイクロプロセッサ
４０７メモリ
４０８スイッチ
４０９復調回路
５００第１の基板
５０１金属膜
５０２酸化物膜
５０３金属酸化膜
５０４下地膜
５０５半導体膜
５０７半導体膜
５０８半導体膜
５０９ＴＦＴ
５１０ＴＦＴ
５１１ゲート絶縁膜
５１４第１の層間絶縁膜
５１５配線
５１６配線
５１７配線
５１８配線
５１９第２の層間絶縁膜
５２０接続端子
５２２アンテナ
５２３第２の基板
５２４接続端子
５２５異方性導電樹脂
６０１ＴＦＴ
６０２ＴＦＴ
６０３配線
６０４配線
６０５配線
６０６配線
６０７アンテナ
６１１ＴＦＴ
６１２ＴＦＴ
６１３アンテナ
７０１マスク
７０２アンテナ
７０３接続端子
７０４接続端子
７０５樹脂
７０６樹脂
９０１基板
９０２アンテナ
９０３薄膜集積回路
９０４破線
１１０１シール
１１０２無線タグ
１１０３商品のラベル
１１０４商品
７００１ｐ型の接地領域
７００２トランジスタ
７００３ｎ型の領域
７００４ｎ型の領域
７００５アンテナ
７００６寄生のダイオード
１３０１小切手
１３０２無線タグ
１３１１パスポート
１３１２無線タグ
１３２１肉のパック
１３２２無線タグ
１３２３表示ラベル

Claims

薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナと、可撓性を有する基板とを有し、
前記アンテナは前記基板上に形成されており、
前記薄膜集積回路は、前記アンテナと電気的に接続するように、前記基板に貼り合わされていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナとを有し、
前記アンテナは、第１の基板上に形成された後、前記第１の基板を除去することで前記第１の基板から剥離されており、
前記薄膜集積回路は、第２の基板上に形成された後、前記第２の基板を除去することで前記第２の基板から剥離されており、
前記薄膜集積回路は、前記アンテナと電気的に接続するように、なおかつ積層するように互いに貼り合わされていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナと、可撓性を有する基板とを有し、
前記アンテナは前記基板上に形成されており、
前記薄膜集積回路は、前記アンテナと電気的に接続するように、前記基板に貼り合わされており、
前記基板は、前記薄膜集積回路を間に挟むように折り畳まれていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナと、可撓性を有する袋状の基板とを有し、
前記アンテナは前記袋状の基板の内部に形成されており、
前記薄膜集積回路は、前記アンテナと電気的に接続するように、前記袋状の基板の内部に貼り合わされていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナと、可撓性を有する第１及び第２の基板とを有し、
前記アンテナは前記第１の基板上に形成されており、
前記薄膜集積回路は、前記アンテナと電気的に接続するように、前記第１の基板に貼り合わされており、
前記第２の基板は、前記アンテナ及び前記薄膜集積回路を間に挟むように、前記第１の基板と重なっていることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記アンテナは液滴吐出法を用いて形成されており、なおかつＡｇ、ＡｕまたはＣｕを用いていることを特徴とする半導体装置
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、第１及び第２のアンテナと、可撓性を有する第１及び第２の基板とを有し、
前記第１のアンテナは前記第１の基板上に形成されており、
前記第２のアンテナは前記第２の基板上に形成されており、
前記薄膜集積回路は、前記第１のアンテナと電気的に接続するように、前記第１の基板に貼り合わされており、
前記第２の基板は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとが電気的に接続されるように、なおかつ前記第１のアンテナと、前記第２のアンテナと、前記薄膜集積回路とを間に挟むように、前記第１の基板と重なっていることを特徴とする半導体装置。
請求項７において、
前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナは、液滴吐出法を用いて形成されており、なおかつＡｇ、ＡｕまたはＣｕを用いていることを特徴とする半導体装置
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路を有し、
前記薄膜集積回路は接続端子を有し、
前記薄膜集積回路は、アンテナによって前記接続端子に入力された交流の信号から直流の電源電圧を生成する整流回路と、前記交流の信号を復調して第１の信号を形成する復調回路と、前記第１の信号に従って演算処理を行ない、第２の信号を生成するマイクロプロセッサと、前記第２の信号を変調する変調回路と、前記変調された第２の信号に従って、前記アンテナにかかる負荷を変調するスイッチとを有することを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路を有し、
前記薄膜集積回路は接続端子を有し、
前記薄膜集積回路は、アンテナによって前記接続端子に入力された交流の信号から直流の電源電圧を生成する整流回路と、前記交流の信号を復調して第１の信号を形成する復調回路と、前記第１の信号に従って演算処理を行ない、第２の信号を生成するマイクロプロセッサと、前記第２の信号を変調する変調回路と、前記変調された第２の信号に従って、前記アンテナにかかる負荷を変調するスイッチとを有し、
前記薄膜集積回路は、基板上に形成された後、前記基板を除去することで前記基板から剥離されていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナと、可撓性を有する基板とを有し、
前記薄膜トランジスタが有するゲート電極または前記薄膜トランジスタに接続された配線と、前記アンテナとは、１つの導電膜から形成されており、
前記アンテナ及び前記薄膜集積回路は、前記基板に貼り合わされていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナとを有し、
前記薄膜トランジスタが有するゲート電極または前記薄膜トランジスタに接続された配線と、前記アンテナとは、１つの導電膜から形成されていることを特徴とする半導体装置。
薄膜トランジスタを用いた薄膜集積回路と、アンテナとを有し、
前記薄膜集積回路及び前記アンテナは、基板上に形成された後、前記基板を除去することで前記基板から剥離されていることを特徴とする半導体装置。
第１の基板上に薄膜集積回路を形成し、
可撓性を有する第２の基板上に、印刷法、液滴吐出法、フォトリソグラフィ法またはメタルマスクを用いた蒸着法によりアンテナを形成し、
前記薄膜集積回路が前記アンテナに電気的に接続されるように、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせた後、前記第１の基板を前記薄膜集積回路から剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。
第１の基板上に薄膜集積回路及びアンテナを形成し、
前記薄膜集積回路及び前記アンテナを間に挟むように、前記第１の基板と可撓性を有する第２の基板とを貼り合わせた後、前記第１の基板を前記薄膜集積回路から剥離することを特徴とする半導体装置の作製方法。