JP2008035694A - 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するRFID等の半導体装置に関する。また、非接触で通信を行う半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device such as an RFID formed on a glass substrate or a flexible substrate. The present invention also relates to a semiconductor device that performs non-contact communication.
近年、電磁界または電波等の無線通信を利用した個体識別技術が注目を集めている。特に、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置として、RFID(Radio Frequency Identification)タグを利用した個体識別技術が注目を集めている。RFIDタグ(以下、単にRFIDという)は、IC(Integrated Circuit)タグ、RFタグ、無線タグ、電子タグ、ICチップ、無線チップとも呼ばれる。RFIDを用いた個体識別技術は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めており、個人認証への応用も期待されている。 In recent years, individual identification technology using wireless communication such as electromagnetic fields or radio waves has attracted attention. In particular, as a semiconductor device that communicates data by wireless communication, an individual identification technique using an RFID (Radio Frequency Identification) tag has attracted attention. An RFID tag (hereinafter simply referred to as RFID) is also called an IC (Integrated Circuit) tag, an RF tag, a wireless tag, an electronic tag, an IC chip, or a wireless chip. Individual identification technology using RFID has begun to be used for production and management of individual objects, and is expected to be applied to personal authentication.
RFIDには、それ自体に電源を持たず、外部からの電波または電磁波の電力を利用して駆動することが可能なものが存在する。このようなRFIDは、外部からの電波や電磁波等の信号から整流器を用いて直流電圧を生成し、さらにレギュレーター等の調整器を介して一定値以下に降下された電圧を用いて動作する(例えば、非特許文献1)。
このような従来のRFIDの回路構成を図17に示す。図17に示すRFIDは、アンテナ1001と、整流回路1002と、レギュレータ回路1003と、その他クロック生成回路や論理回路等をはじめとするRFIDを構成する回路群1004とを有する。なお、RFIDを動作させる際、回路群1004が有する各回路の全てに一定以下の安定した直流電圧を供給するには、レギュレータ回路1003の占有面積は大きくなり、その設計も困難を要した。
FIG. 17 shows a circuit configuration of such a conventional RFID. The RFID illustrated in FIG. 17 includes an
RFIDとリーダ/ライタ間の通信はクロックで制御される。すなわち、クロック周波数が動作中に変動するとリーダ/ライタからRFIDへのコマンドやデータをRFIDは正しく解釈することが出来ない。また、クロック周波数が動作中に変動すると、RFIDからリーダ/ライタへの応答がリーダ/ライタ側で正しく解釈できない。 Communication between the RFID and the reader / writer is controlled by a clock. That is, if the clock frequency fluctuates during operation, the RFID cannot correctly interpret commands and data from the reader / writer to the RFID. If the clock frequency fluctuates during operation, the response from the RFID to the reader / writer cannot be correctly interpreted on the reader / writer side.
上記クロックは無線信号から作られる。RFIDの回路を構成するトランジスタが、無線信号の搬送波の周波数で十分追従するならば、RFIDの回路によって直接搬送波を分周するなどしてクロックを生成する。RFIDの回路を構成するトランジスタが、無線信号の搬送波の周波数で十分に動作しない場合は、RFIDの回路で自己発振して、無線信号に同期させるなどの方法でクロックを生成する。なお、RFIDの回路で自己発振する場合、発振回路の電源はRFIDで生成された電源電位である。そこで、電源電位が変化しないようにレギュレータ回路が用いられ、電源電位を任意の電位に変換している。 The clock is generated from a radio signal. If the transistors constituting the RFID circuit sufficiently follow the frequency of the carrier wave of the radio signal, a clock is generated by directly dividing the carrier wave by the RFID circuit. When the transistors included in the RFID circuit do not operate sufficiently at the frequency of the carrier wave of the radio signal, a clock is generated by a method such as self-oscillation in the RFID circuit and synchronization with the radio signal. Note that when the RFID circuit self-oscillates, the power supply of the oscillation circuit is a power supply potential generated by the RFID. Therefore, a regulator circuit is used so that the power supply potential does not change, and the power supply potential is converted into an arbitrary potential.
ところで、クロックで同期した論理回路はクロックの電位が変化するときに、一斉に論理回路内の状態が変化するので電源電位の変化を起こし易い。本明細書において、電源ノイズとは回路動作によって回路に電源を供給する電源電位が変化することを言う。レギュレータ回路の出力を電源電位とする回路の消費電力が大きければ、レギュレータ回路は電源ノイズを抑えるために大きな電力を変化させなければならず、レギュレータ回路の設計はさらに難しさを要する。 By the way, a logic circuit synchronized with a clock easily changes its power supply potential because the state in the logic circuit changes all at once when the clock potential changes. In this specification, power supply noise means that a power supply potential for supplying power to a circuit changes due to circuit operation. If the power consumption of a circuit that uses the output of the regulator circuit as a power supply potential is large, the regulator circuit must change a large amount of power in order to suppress power supply noise, and the design of the regulator circuit becomes more difficult.
上記問題を鑑み、本発明ではクロック生成回路等の任意の安定な電源電位が必要な回路に安定した電源を供給しつつ、なおかつ設計が容易なレギュレータ回路を搭載したRFID等の半導体装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device such as an RFID equipped with a regulator circuit that is easy to design while supplying a stable power supply to a circuit that requires an arbitrary stable power supply potential such as a clock generation circuit. This is the issue.
半導体装置を構成する回路を任意の安定な電源電位が必要か否かによって分類し、任意の安定な電源電位が必要な回路を第1の回路とし、前記第1の回路以外の回路を第2の回路とする。アンテナより受信した無線信号からアンテナ及び整流回路を用いて生成された電源電位を前記第1の回路にはレギュレータを介して供給する。すなわち、レギュレータ回路の出力を少なくとも任意の安定な電源電位が必要な第1の回路に電源電位として供給し、任意の電源電位が必要な回路以外の回路すなわち第2の回路には整流回路で生成した電源電位を供給することを特徴とする。 The circuits constituting the semiconductor device are classified according to whether or not an arbitrary stable power supply potential is necessary, a circuit that requires an arbitrary stable power supply potential is defined as a first circuit, and a circuit other than the first circuit is defined as a second circuit. Circuit. A power supply potential generated by using an antenna and a rectifier circuit from a radio signal received from the antenna is supplied to the first circuit via a regulator. That is, the output of the regulator circuit is supplied as a power supply potential to at least a first circuit that requires an arbitrary stable power supply potential, and a circuit other than a circuit that requires an arbitrary power supply potential, that is, a second circuit is generated by a rectifier circuit The power supply potential is supplied.
このような構成とすることで、従来のレギュレータ回路構成より小さいレイアウト面積で、なおかつ容易にレギュレータ回路を設計することができる。また、レギュレータ回路内の消費電力を小さくすることができる。 With such a configuration, the regulator circuit can be easily designed with a layout area smaller than that of the conventional regulator circuit configuration. Further, power consumption in the regulator circuit can be reduced.
本発明の一は、信号を送受信するアンテナと、整流回路と、レギュレータ回路と、第1の回路と、前記第1の回路と信号を授受する第2の回路とを有し、前記第1の回路は、任意の安定な電位を必要とする回路であり、前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位は、前記第1の回路及び前記第2の回路に供給され、前記第1の回路には、前記レギュレータ回路を介して前記電源電位が供給されることを特徴とする半導体装置である。 One aspect of the present invention includes an antenna that transmits and receives signals, a rectifier circuit, a regulator circuit, a first circuit, and a second circuit that transmits and receives signals to and from the first circuit. The circuit is a circuit that requires an arbitrary stable potential, and the power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the first circuit and the second circuit, and the first circuit The semiconductor device is characterized in that the power supply potential is supplied through the regulator circuit.
本発明の一は、信号を送受信するアンテナと、整流回路と、第1のレギュレータ回路と、第2のレギュレータ回路と、第1の回路と、前記第1の回路と信号を授受する第2の回路とを有し、前記第1の回路は、任意の安定な電位を必要とする回路であり、前記第1の回路には、前記第1のレギュレータ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給され、前記第2の回路には、前記第2のレギュレータ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給されることを特徴とする半導体装置である。 According to one aspect of the present invention, an antenna that transmits and receives a signal, a rectifier circuit, a first regulator circuit, a second regulator circuit, a first circuit, and a second circuit that exchanges signals with the first circuit. The first circuit is a circuit that requires an arbitrary stable potential, and the first circuit includes the antenna and the rectifier circuit through the first regulator circuit. In the semiconductor device, the generated power supply potential is supplied, and the power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the second circuit through the second regulator circuit. is there.
なお、前記第1のレギュレータ回路と前記第2のレギュレータ回路は同じ回路構成であっても異なる回路構成であってもよい。また、回路構成が同じである場合に前記第1のレギュレータ回路と前記第2のレギュレータ回路を構成する素子のサイズは同じであっても異なっても良い。たとえ、回路構成や素子サイズが同じであっても、負荷を異ならせることで従来よりレギュレータ回路の設計を容易にすることができる。この場合、前記第2のレギュレータ回路より前記第1のレギュレータ回路の安定度を良く設計することとする。 The first regulator circuit and the second regulator circuit may have the same circuit configuration or different circuit configurations. Further, when the circuit configuration is the same, the sizes of the elements constituting the first regulator circuit and the second regulator circuit may be the same or different. Even if the circuit configuration and the element size are the same, the regulator circuit can be more easily designed by changing the load. In this case, the stability of the first regulator circuit is designed better than that of the second regulator circuit.
本発明の一は、信号を送受信するアンテナと、整流回路と、レギュレータ回路と、電圧リミッタ回路と、第1の回路と、前記第1の回路と信号を授受する第2の回路とを有し、前記第1の回路は、任意の安定な電位を必要とする回路であり、前記第1の回路には、前記レギュレータ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給され、前記第2の回路には、前記電圧リミッタ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給されることを特徴とする半導体装置である。 One aspect of the present invention includes an antenna that transmits and receives signals, a rectifier circuit, a regulator circuit, a voltage limiter circuit, a first circuit, and a second circuit that exchanges signals with the first circuit. The first circuit is a circuit that requires an arbitrary stable potential, and the power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the first circuit via the regulator circuit. In the semiconductor device, the second circuit is supplied with a power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit through the voltage limiter circuit.
上記構成において、前記第1の回路はクロック生成回路が挙げられるが、これに限られない。例えば、センサーの電位をADコンバータ回路で検出する場合、ADコンバータ回路の電源電位の変動は正確なセンサーの電位の読み取りを妨げるため、前記ADコンバータ回路は任意の安定な電源電位が必要な回路であり第1の回路と言える。このように、第1の回路は任意の安定な電源電位が必要な回路である。また、第2の回路とは、例えば無線信号を解釈し応答するための論理回路である。 In the above configuration, the first circuit is a clock generation circuit, but is not limited thereto. For example, when the sensor potential is detected by an AD converter circuit, fluctuations in the power supply potential of the AD converter circuit hinder accurate reading of the sensor potential. Therefore, the AD converter circuit is a circuit that requires an arbitrary stable power supply potential. It can be said that there is a first circuit. Thus, the first circuit is a circuit that requires an arbitrary stable power supply potential. The second circuit is a logic circuit for interpreting and responding to a radio signal, for example.
前記第1の回路と前記第2の回路との信号の授受は、レベルシフタ回路を介して行われていても良い。 The exchange of signals between the first circuit and the second circuit may be performed via a level shifter circuit.
また、RFIDは書き換え可能な内蔵ROMを持っていても良い。なお、内蔵ROMにおいても、任意の電位が必要である回路は第1の回路に属し、当該第1の回路以外の回路は第2の回路に属する。 The RFID may have a rewritable built-in ROM. Note that in the built-in ROM, a circuit that requires an arbitrary potential belongs to the first circuit, and circuits other than the first circuit belong to the second circuit.
なお、RFIDはアンテナで受信した信号から電源を作るだけではなく無線信号も取り出す。無線信号を取り出すようなアナログ回路において整流回路で作られた電源電位を使ってもよい。しかし、本発明では整流回路で作られた電位を電源として利用する回路、即ち第1の回路及び第2の回路は、一部の素子に限らず、多くの素子を対象とする方がより効果的である。 Note that RFID not only generates a power source from a signal received by an antenna, but also extracts a radio signal. A power supply potential generated by a rectifier circuit may be used in an analog circuit that extracts a radio signal. However, in the present invention, the circuit using the potential generated by the rectifier circuit as a power source, that is, the first circuit and the second circuit are not limited to a part of the elements, but more effective when targeting a large number of elements. Is.
本明細書では、RFIDで生成され、回路に供給される電位差において、低い方の電位を基準としてグランドと呼び、高い方の電位を基準に対する電源と呼ぶことにする。グランドは各回路で共通であると仮定し、電源について本発明を説明するが、逆に電位差の高い方を各回路共通の基準として本発明を適用してもよい。また、寄生抵抗によって電源線の電位は場所によって異なることがあるが、トランジスタや容量素子によって分離されていない電源線は1種類の電源とみなす。 In this specification, in a potential difference generated by an RFID and supplied to a circuit, a lower potential is referred to as a ground, and a higher potential is referred to as a power supply with respect to the reference. It is assumed that the ground is common to each circuit, and the present invention will be described with respect to the power supply. Conversely, the present invention may be applied with a higher potential difference as a reference common to each circuit. Further, although the potential of the power supply line may vary depending on the location due to parasitic resistance, a power supply line that is not separated by a transistor or a capacitor is regarded as one type of power supply.
また、本発明において、トランジスタは特に限定されない。非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ZnOやa−InGaZnOなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ等を適用することができる。また、トランジスタが配置されている基板の種類についても特に限定されず、例えば、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができる。 In the present invention, the transistor is not particularly limited. Thin film transistors (TFTs) using non-single crystal semiconductor films typified by amorphous silicon and polycrystalline silicon, transistors formed using semiconductor substrates and SOI substrates, MOS transistors, junction transistors, bipolar transistors, ZnO Or a transistor using a compound semiconductor such as a-InGaZnO, a transistor using an organic semiconductor, or a carbon nanotube can be used. There is no particular limitation on the kind of the substrate on which the transistor is provided, and for example, a single crystal substrate, an SOI substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used.
なお、上記において、レギュレータ回路が有する2種類の機能を利用している。第1の機能は任意の電位を出力することであり、第2の機能は出力電位を安定化することである。RFIDにおける電源電位の変動のうち、第1の変動をRFIDとリーダ/ライタの位置関係や無線信号によってリーダ/ライタから供給される電力が変動することに起因する電源電位の変動とし、第2の変動をRFIDが有する回路等で発生する電源ノイズとする。上記構成のように第1の回路と第2の回路に分けることにより、第1の回路に電源を供給する第1のレギュレータ回路では第1の変動を抑えるために第1の機能を用い、第1の回路で発生した電源ノイズすなわち第2の変動を抑えるために第2の機能を用いる。 In the above description, two types of functions of the regulator circuit are used. The first function is to output an arbitrary potential, and the second function is to stabilize the output potential. Among the power supply potential fluctuations in the RFID, the first fluctuation is the power supply potential fluctuation caused by the positional relationship between the RFID and the reader / writer and the power supplied from the reader / writer due to the radio signal. The fluctuation is defined as power supply noise generated in a circuit or the like included in the RFID. By dividing the first circuit and the second circuit as described above, the first regulator that supplies power to the first circuit uses the first function to suppress the first fluctuation, The second function is used in order to suppress the power supply noise generated in the first circuit, that is, the second fluctuation.
また、第1の回路と第2の回路に分けることにより、第2の回路で発生した第2の変動に対して第1のレギュレータ回路の設計では第2の機能を考慮する必要はない。よって、第1のレギュレータ回路の設計は、容易なものとなる。 Further, by dividing the circuit into the first circuit and the second circuit, it is not necessary to consider the second function in the design of the first regulator circuit with respect to the second variation generated in the second circuit. Therefore, the design of the first regulator circuit is easy.
また、第2の回路の電源電位は第1の回路に比べ電源電位の安定性を有する必要はないため、第1の変動があってもよく、第2のレギュレータ回路はあってもなくても良い。 In addition, since the power supply potential of the second circuit does not need to have stability of the power supply potential as compared with the first circuit, there may be a first fluctuation and the second regulator circuit may or may not be present. good.
そのため、第2のレギュレータ回路においても、第1の変動を抑えるために第1の機能、及び第2の回路で発生した第2の変動を抑えるために第2の機能を利用しているが、その設計は第1のレギュレータ回路よりも複雑な設計をする必要が無い。すなわち第2のレギュレータ回路は第1のレギュレータ回路と比べてトランジスタのサイズを小さくしたり、レイアウト面積を小さくしたりできる。また、レギュレータ回路内の消費電力を下げることができる。 Therefore, the second regulator circuit also uses the first function to suppress the first fluctuation and the second function to suppress the second fluctuation generated in the second circuit. The design need not be more complicated than the first regulator circuit. That is, the second regulator circuit can reduce the size of the transistor and the layout area as compared with the first regulator circuit. Further, power consumption in the regulator circuit can be reduced.
本発明を用いることにより、レイアウト面積が小さい、設計が容易なレギュレータ回路を有するRFID、無線チップ等の半導体装置を提供することができる。また、半導体装置内で発生したノイズが回路動作に与える影響を低減することができ、信頼性の高い半導体装置とすることができる。 By using the present invention, a semiconductor device such as an RFID or a wireless chip having a regulator circuit with a small layout area and easy design can be provided. In addition, the influence of noise generated in the semiconductor device on circuit operation can be reduced, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、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全図において、同一部分又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. However, 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 this embodiment mode. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
(実施の形態1)
図1に本発明のRFIDの構成をブロック図で示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the RFID of the present invention.
図1に示すRFIDは、アンテナ101と、整流回路102と、レギュレータ回路103と、第1の回路104と、レベルシフタ回路105と、第2の回路106とを有する。アンテナ101及び整流回路102は、第1の回路104と第2の回路106に要する電源電位を、アンテナ101より受信するリーダ/ライタからの電波または電磁波、即ち無線信号(通信信号とも言う)から生成する。実際には、アンテナ101から信号を抽出し、第2の回路106で処理し、第2の回路106で処理した結果をアンテナ101からリーダ/ライタに送信する。
The RFID illustrated in FIG. 1 includes an
第1の回路104はクロック生成回路のように任意の安定な電源電位が必要な回路であり、第2の回路106は任意の安定な電源電位が必要な回路以外の回路、即ち第1の回路104以外の回路を示す。第2の回路106は、例えば無線信号を解釈し応答するための論理回路である。例えば、第2の回路が有するトランジスタが、1Vから10V程度でも破壊せずに動作するのであれば、第2の回路の電源電位は1Vから10V程度までの電源電位で構わない。
The
次に、RFIDの動作と共に第1の回路104及び第2の回路106の具体例について図3を用いて説明する。ただし、第1の回路及び第2の回路は、これに限定されない。
Next, specific examples of the
RFID300は、アンテナ回路301によって受信された通信信号が信号処理回路302における復調回路305に入力される。通常、通信信号は13.56MHz、915MHzなどの搬送波をASK変調、PSK変調などの処理をおこなって送られてくる。図3においては、通信信号として搬送波が915MHzの例について示す。図3において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは通信信号からクロックを生成する。クロック生成回路306は内部に発振回路を有し、発振信号を通信信号に同期させ、クロックとして論理回路307に供給する。また、変調された通信信号は復調回路305で復調される。復調後の信号も論理回路307に送られ解析される。論理回路307で解析された信号はメモリコントロール回路308に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路308はメモリ回路309を制御し、メモリ回路309に記憶されたデータを取り出し、論理回路310に送る。論理回路310に送られた信号は論理回路310でエンコード処理されたのちアンプ311で増幅され、その信号によって変調回路312は搬送波に変調をかける。一方、整流回路303に入った搬送波は整流された後、本発明の電源構成に従って電源電位として復調回路305、クロック生成回路306、論理回路307、メモリコントロール回路308、メモリ回路309、論理回路310、アンプ311、変調回路312などに供給される。このようにしてRFID300は動作する。
In the
なお、通信信号より生成された電源電位が供給される復調回路305、論理回路307、メモリコントロール回路308、メモリ回路309、論理回路310、アンプ311、変調回路312等は無線信号を解釈し応答するための回路であり、任意の安定な電源電位が必要な回路以外の回路、即ち第2の回路に相当する。なお、論理回路は、クロック周波数と回路を構成するトランジスタの特性にもよるが、最低電源電位が1V程度から最高電源電位はトランジスタが破壊しなければ10V程度でも動作する。
Note that the
一方、信号を処理するために必要となるクロックを生成するクロック生成回路306は供給される電源電位によりクロック周波数が変化してしまうため、任意の安定な電源電位が必要な回路、即ち第1の回路に相当する。上述のようにこのような第1の回路には、アンテナ回路301より受信された通信信号より整流回路303及びレギュレータ回路を介して生成された安定な電源電位がクロック生成回路に供給される。
On the other hand, since the clock frequency of the
なお、第1の回路はクロック生成回路に限られない。例えば、センサーの電位をADコンバータ回路で検出する場合、ADコンバータ回路の電源電位の変動は正確なセンサーの電位の読み取りを妨げるため、前記ADコンバータ回路は任意の安定な電源電位が必要な回路、即ち第1の回路と言える。このように、第1の回路は任意の安定な電源電位が必要な回路を指す。 Note that the first circuit is not limited to the clock generation circuit. For example, when the sensor potential is detected by an AD converter circuit, fluctuations in the power supply potential of the AD converter circuit hinder accurate reading of the sensor potential. Therefore, the AD converter circuit is a circuit that requires an arbitrary stable power supply potential. That is, it can be said to be a first circuit. Thus, the first circuit refers to a circuit that requires an arbitrary stable power supply potential.
レベルシフタ回路105は第1の回路104と第2の回路106に入力される電源電位が異なる場合に第1の回路104から出力された信号を第2の回路106で受け取ることが出来るように信号振幅を変更したり、逆に第2の回路106から出力された信号を第1の回路104で受け取ることが出来るように信号振幅を変更したりする。両者の電源電位の差によっては、レベルシフタ回路105は省略可能な場合もある。
The
なお、レベルシフタ回路105は、レベルコンバータ回路、レベル変換回路とも言う。本発明においてレベルシフタ回路105には一般に知られている専用回路を用いれば良い。また、場合によっては、NMOS回路のインバータのようにN型トランジスタと抵抗だけで構成することもできる。もちろん、P型についても同様にP型トランジスタと抵抗でレベルシフタ回路を構成することができる。また、第1の回路104と、第2の回路106の電源電位の差によっては、CMOS回路の場合N型とP型の特性のバランスを考慮すればレベルシフタ回路105をインバータ回路でも構成できる。すなわち、第1の回路104または第2の回路106が有する論理回路を構成する、インバータ回路やNAND回路でもレベルシフタ回路と同様の機能を成し得るため、特に専用のレベルシフタ回路を用いなくても第1の回路104と、第2の回路106の間で信号をやり取りすることもできる。
The
なお、図1において、線107は電源電位が整流回路102からレギュレータ回路103を介して第1の回路104に供給され、線108は電源電位が整流回路102から第2の回路106に供給されることを示す。また、線109と線110は第1の回路104と第2の回路106の間でやり取りされる信号と、信号振幅を変更するためのレベルシフタ回路105へ電源電位が供給されることを示す。レベルシフタ回路105の電源は、レベルシフタ回路105の回路構成によって第1の回路104に供給される同様の電源電位と第2の回路106に供給される同様の電源電位の両方もしくはいずれか一方を使うことができる。そのため、レベルシフタ回路105は第1の回路104及び第2の回路106の両方もしくはいずれか一方に含まれるが、図1においては信号振幅を変更する必要があることを強調して示すため、第1の回路104及び第2の回路106とは別に表した。
Note that in FIG. 1, the power supply potential of the
また、レギュレータ回路103が出力する電源電位は第2の回路106の電源としては使用されないため、第2の回路106で消費される電力や第2の回路106で発生する電源ノイズはレギュレータ回路103の出力側の設計においては考慮する必要は無い。第2の回路106はレギュレータ回路103の入力側には影響するので全く考慮する必要が無いわけではないが、レギュレータ回路を介して第2の回路106へも電源電位を供給していた従来の場合に比べレギュレータ回路103の設計ははるかに容易になる。
Further, since the power supply potential output from the
なお、レギュレータ回路103の入力端子と第2の回路106の電源端子を分けるために整流回路102を複数にしてそれぞれの電源電位としてもよい。また、アンテナを複数設けても良く、このような構成とすることで、第1の回路104及び第2の回路106に供給する電源電位をそれぞれ異なるアンテナ及び整流回路を用いて独立に生成することも出来る。
Note that in order to separate the input terminal of the
次に、レギュレータ回路103の一構成例を図4に示す。図4に示すレギュレータ回路は抵抗402、ツェナーダイオード403、オペアンプ404、抵抗406、抵抗407、トランジスタ408とを有する。なお、ここではトランジスタ408は、P型トランジスタを用いて場合について説明する。
Next, one configuration example of the
図1における整流回路102で生成された電源電位はレギュレータ回路の端子401に供給される。抵抗402は電流源の役割を持ち、ツェナーダイオード403で基準となる電位を生成する。得られた基準電位はオペアンプ404の反転入力端子に入力される。なお、ツェナーダイオード403を用いない場合には電源電位に依存しない基準となる電位を生成するためにトランジスタのしきい値電圧を用いた回路などで電位を生成すれば良い。また、端子405はレギュレータ回路の出力端子であり、抵抗406と抵抗407を用いて出力電位を分圧して、オペアンプ404の非反転入力端子へ入力される。また、オペアンプ404の出力端子はP型トランジスタ408のゲート端子へ接続され、端子401から端子405へ流れる電流を制御する。なお、トランジスタ408はN型であっても良く、その場合、オペアンプ404の反転入力端子と非反転端子は逆に接続される。
The power supply potential generated by the
レギュレータ回路において、端子405を電源電位とする回路の消費電流が増え、端子405の電位が下がると、オペアンプ404の非反転入力端子の電位が下がる。オペアンプ404の非反転入力端子の電位が下がると、オペアンプ404の出力端子の電位も下がり、トランジスタ408を介して端子401から端子405へ流れる電流が増える。このようにレギュレータ回路は、端子405の電位が下がると、端子401から端子405へ流れる電流が増え、下がった端子405の電位を元に戻すというフィードバック回路になっている。
In the regulator circuit, when the current consumption of the circuit using the terminal 405 as a power supply potential increases and the potential of the terminal 405 decreases, the potential of the non-inverting input terminal of the
本発明では、レギュレータ回路の出力端子から得られる電源電位を第1の回路104のみに供給するため、第2の回路にも供給していた従来に比べ、端子405の電位を電源電位とする回路の消費電流が小さくなる。そのため、トランジスタ408を介して端子401から端子405へ流れる電流値を小さくすることができる。よって、レギュレータ回路の設計を容易にすることが可能となる。なお、トランジスタ408の発熱も抑制することができる。
In the present invention, since the power supply potential obtained from the output terminal of the regulator circuit is supplied only to the
また、本発明においては第1の回路104において電源ノイズが発生しにくい。即ちレギュレータ回路の出力端子405を電源とする回路が従来の構成より少ない。従って電源ノイズによる瞬間的な電源変動を抑制するために端子401から端子405へ流す電流は瞬間的に大きく出来るような回路にする必要がない。たとえ、発生したとしても端子401から端子405へ流す電流を瞬間的に大きくする量は従来の電流差より小さくてよい。よって、レギュレータ回路の回路構成を複雑にしたり、トランジスタ408のチャネル幅を大きくする必要がなく、レギュレータ回路をさらに小さいものとすることができる。
In the present invention, power supply noise hardly occurs in the
なお、本発明においてレギュレータ回路は上記に限らず、リニア・レギュレータ、シリーズ・レギュレータ、シャント・レギュレータ、スイッチング・レギュレータと呼ばれる回路構成や一般に知られている回路構成等を用いることができる。なかでも、従来のレギュレータ回路構成よりレイアウト面積が小さく、レギュレータ回路内の消費電力が小さい回路構成を選択することができる。 In the present invention, the regulator circuit is not limited to the above, and a circuit configuration called a linear regulator, a series regulator, a shunt regulator, a switching regulator, a generally known circuit configuration, or the like can be used. In particular, it is possible to select a circuit configuration that has a smaller layout area than the conventional regulator circuit configuration and consumes less power in the regulator circuit.
任意の安定な電源電位が必要な第1の回路104に含まれるクロック生成回路はクロックが他の信号より論理反転が多い。論理反転とは任意のしきい値より信号電位が高い状態から任意のしきい値より信号電位が低い状態に変化、または逆に低い状態から高い状態に変化することである。クロック生成回路にCMOS回路を用いた場合、変化時に消費電流が大きくなることから、クロック生成回路は同じ素子数で構成される他の論理回路より消費電流が大きいことが多い。一方、図1の構成において整流回路102が出力する電源電位と、整流回路102の出力をレギュレータ回路103に入力してレギュレータ回路103から出力された電源電位では、レギュレータ回路103を介した電源電位の方が一般に低い電位になる。すなわち、クロック生成回路は他の論理回路より動作周波数が高いが、電源電位は低い。消費電力を下げるためには回路全体の電源電位を下げることが望ましい。しかし、回路全体の電源電位を下げられない場合は回路の一部の電源電位を下げることで少しでも消費電力を下げる。回路の一部の電源電位を下げる場合、同じ素子数から構成される回路ならば、動作周波数が高い回路の電源電位を下げることは効率が良い。従って、本発明の図1の構成においてクロック生成回路が第1の回路に含まれることは消費電力を下げるために効率が良い。
The clock generation circuit included in the
なお、本発明は消費電力を下げるための多電源回路や特定回路のための昇圧回路による多電源とは異なり、電源電位に差をつけることが目的ではない。むしろ第1の回路104と第2の回路106とで電源電位の電位差が無ければ、上述したように第1の回路104と第2の回路106との間をやりとりする信号にレベルシフタ回路を設ける必要が無く、レベルシフタ回路105における電力消費、レイアウト面積や信号遅延が無いという効果があり、望ましい。
Note that the present invention is not intended to make a difference in power supply potential, unlike a multi-power supply circuit using a multi-power supply circuit for reducing power consumption or a booster circuit for a specific circuit. Rather, if there is no power supply potential difference between the
以上のように、第1の回路104のみに電源を供給する第1のレギュレータ回路103の負荷は、第1の回路104及び第2の回路106の両方に電源電位を供給する従来のレギュレータ回路の負荷より小さい。レギュレータ回路103の負荷が小さければ、レギュレータ回路103の設計は容易になる。また、出力の電位変動を抑えるために変化させる電力は小さくてよいので、トランジスタのサイズを小さくしたり、回路構成を変更したりしてレイアウト面積を縮小することが出来る。さらに、第2の回路106で発生した電源ノイズは第1の回路104の電源電位に影響を与えにくい。従来の回路構成では第1の回路104と第2の回路106に相当する回路は電源を共有していたため、第2の回路106に相当する回路で発生した電源ノイズが第1の回路104に相当する回路の電源電位を下げ、回路動作に悪影響を与える可能性があった。本発明においても第1の回路で電源ノイズが発生すれば回路動作に悪影響を与える可能性は必ずしもないとは言い難いが、慎重に設計するのは前記第1の回路だけでよいし、前記第1の回路の電源電位を供給するレギュレータ回路は負荷が小さくなった分だけ第1の回路における電源ノイズが起こりにくくなるように設計することが出来る。また、レギュレータ回路内での消費電力を削減したりすることも可能になる。逆に、レイアウト面積やレギュレータ回路内での消費電力を維持したまま、レギュレータ回路の出力電位をさらに安定化させることも出来る。
As described above, the load of the
また、第2の回路106にレギュレータ回路を使用せずに整流回路102で生成した電源電位をそのまま用いることにより、該レギュレータ回路が占有するはずであったレイアウト面積を削減したり、該レギュレータ回路内で消費するはずだった電力を削減したりできる。
Further, by using the power supply potential generated by the
以上のことから、レイアウト面積が小さい、設計が容易なレギュレータ回路を有する半導体装置を提供することができる。 As described above, a semiconductor device having a regulator circuit with a small layout area and easy design can be provided.
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1とは別の形態を示す構成について図2を用いて説明する。なお、図2に示すRFIDは図1に示したRFIDにレギュレータ回路201を追加した構成であり、アンテナ101と、整流回路102と、レギュレータ回路103と、第1の回路104と、レベルシフタ回路105と、第2の回路106と、レギュレータ回路201を有する。なお、図1と同様のものについては同じ符号を用い、その説明は省略する。また、レギュレータ回路103とレギュレータ回路201を区別するため、それぞれ第1のレギュレータ回路、第2のレギュレータ回路と記す。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a structure which is different from that in Embodiment 1 is described with reference to FIG. 2 has a configuration in which a
図2において、レギュレータ回路201により、第2の回路106の電源電位が高くなりすぎることを防ぐ。第2の回路106の電源電位が高すぎる状態とは、第2の回路106を構成するトランジスタが破壊するような電圧がかかる状態、またはレベルシフタ回路105で信号振幅を変更できなくなるほど第1の回路104と第2の回路106の電源電位の差が大きくなる状態を指す。よって、第2のレギュレータ回路201を追加することでより信頼性の高いRFIDを得ることが可能となる。
In FIG. 2, the
第2のレギュレータ回路201の出力電位は定まっていたほうが好ましいが、レギュレータ回路201が目的とする出力電位は、第1のレギュレータ回路103の出力電位と異なり、定まっている必要は無い。そのため、前記第2のレギュレータ回路201は、第1のレギュレータ回路103と同じ電源電位を供給することを目的とする回路でもよいし、異なる電源電位を供給する回路であっても良い。このように、第2のレギュレータ回路201は第1のレギュレータ回路103ほどの機能を必要としない。例えば、第1の回路104に発振回路が含まれ、発振回路の発振周波数が電源電位に依存し、10MHz±1MHzで発振するために2V±0.2Vの電源が必要だとする場合、10MHz±1MHzの発振を得るためには第1のレギュレータ回路103の出力電位は2V±0.2Vでなければならない。一方、第2のレギュレータ回路201の出力電位はばらつきが±10%以内で良いとすれば、2V±0.2Vに限らず3V±0.3Vでも4V±0.4Vでもよい。また、第1のレギュレータ回路103が出力する電源電位の変動を例えば5%以内とするとき、前記第2のレギュレータ回路201が出力する電源電位の変動は10%以内とするように第1のレギュレータ回路103ほどの安定性がなくても良い。よって、第2のレギュレータ回路201は、第1のレギュレータ回路103に比べ、レギュレータ回路が有するトランジスタを小さくすることで、レイアウト面積を小さく、容易な設計で作製することができる。また、レギュレータ回路内の消費電力も小さい。
Although it is preferable that the output potential of the
また、製造工程でデバイスにばらつきがあるなかで、例えば第1のレギュレータ回路103の出力電圧は任意の安定な値とするために、複雑な補正回路を追加したり、後工程でデバイスの特性に合わせてレーザーで配線を切断するなどの補正を加えられるようにレイアウトしておいたりする場合があるが、第2のレギュレータ回路201ではこのような複雑な補正回路や切断用のレイアウトが必要ない。よって、第2の回路106に第2のレギュレータ回路201で生成した電源電位を用いる場合、第2のレギュレータ回路201は第1のレギュレータ回路103ほどの機能を必要しないため、第1のレギュレータ回路103と比べレイアウト面積を縮小したり、レギュレータ回路内での消費電力を削減したりするなど、設計を容易にすることも出来る。
In addition, there are variations in devices in the manufacturing process. For example, in order to set the output voltage of the
よって、レイアウト面積が小さい、設計が容易なレギュレータ回路を有する半導体装置を提供することができる。 Therefore, a semiconductor device having a regulator circuit with a small layout area and easy design can be provided.
なお、第2のレギュレータ回路201は、電圧リミッタ回路で置き換えてもよい。電圧リミッタ回路は電源電位が任意の値を超えたら電源からグランドへ流れる電流が変化することで電源電位を制限する回路である。例えば、ショットキー・バリア型、PIN型、PN型などのダイオードの他、ダイオード接続されているトランジスタを利用することができる。
Note that the
また、本実施形態は本明細書中の他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。 Further, this embodiment mode can be combined with any of the other embodiment modes in this specification as appropriate.
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態で示したRFID等の半導体装置の作製方法の一例に関して、部分断面図を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of a method for manufacturing a semiconductor device such as an RFID described in the above embodiment will be described with reference to partial cross-sectional views.
まず、図5(A)に示すように、基板501の一表面に絶縁膜502を介して剥離層503を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜504と半導体膜505(例えば、非晶質珪素を含む膜)を積層して形成する。なお、絶縁膜502、剥離層503、絶縁膜504および半導体膜505は、連続して形成することができる。
First, as shown in FIG. 5A, a
なお、基板501は、ガラス基板、石英基板、金属基板(例えばステンレス基板など)、セラミック基板、Si基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、アクリルなどの基板を選択することもできる。なお、本工程では、剥離層503は、絶縁膜502を介して基板501の全面に設けているが、必要に応じて、基板501の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。
The
また、絶縁膜502、絶縁膜504は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜502、504を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜502は、基板501から剥離層503又はその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜504は基板501、剥離層503からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜502、504を形成することによって、基板501からNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、剥離層503から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板501として石英を用いるような場合には絶縁膜502、504を省略してもよい。
The insulating
また、剥離層503は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選択された元素または当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマCVD法等の各種CVD法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気下またはN2O雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気下またはN2O雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。例えば、金属膜としてスパッタ法やCVD法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。また、この場合、タングステンの酸化物は、WOxで表され、Xは2〜3であり、Xが2の場合(WO2)、Xが2.5の場合(W2O5)、Xが2.75の場合(W4O11)、Xが3の場合(WO3)などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたXの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。他にも、例えば、金属膜(例えば、タングステン)を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化珪素(SiO2)等の絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物(例えば、タングステン上にタングステン酸化物)を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば上述した高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。
For the
また、半導体膜505は、スパッタリング法、LPCVD法、プラズマCVD法等により、25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで形成する。
The
次に、半導体膜505にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により半導体膜505の結晶化を行ってもよい。その後、図5(B)に示すように、得られた半導体膜を所望の形状にエッチングして、結晶化した半導体膜505a〜505fを形成し、当該半導体膜505a〜505fを覆うようにゲート絶縁膜506を形成する。
Next, the
なお、ゲート絶縁膜506は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜506を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成してもよい。
Note that the
半導体膜505a〜505fの作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマCVD法を用いて、膜厚50〜60nmの非晶質半導体膜を形成する。次に、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理(500℃、1時間)と、熱結晶化の処理(550℃、4時間)を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、レーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって結晶化された半導体膜505a〜505fを形成する。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行ってもよい。
An example of a manufacturing process of the
なお、結晶化に用いるレーザー発振器としては、連続発振型のレーザービーム(CWレーザービーム)やパルス発振型のレーザービーム(パルスレーザービーム)を用いることができる。ここで用いることができるレーザービームは、Arレーザー、Krレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のYAG、YVO4、フォルステライト(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4に、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザー、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から発振されるものを用いることができる。このようなレーザービームの基本波、及びこれらの基本波の第2高調波から第4高調波のレーザービームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は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程度として照射する。なお、単結晶のYAG、YVO4、フォルステライト(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4に、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、Arイオンレーザー、またはTi:サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Qスイッチ動作やモード同期などを行うことによって10MHz以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。10MHz以上の発振周波数でレーザービームを発振させると、半導体膜がレーザーによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、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ため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。 Note that as a laser oscillator used for crystallization, a continuous wave laser beam (CW laser beam) or a pulsed laser beam (pulse laser beam) can be used. The laser beam that can be used here is a gas laser such as Ar laser, Kr laser, or excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants Lasers oscillated from one or more of laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser or gold vapor laser as a medium can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonics of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. In this case, a laser power density is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec. Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta as a medium, a laser, Ar ion laser, or Ti: sapphire laser with one or more added as a medium should be continuously oscillated It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When a laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or higher, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.
また、ゲート絶縁膜506は、半導体膜505a〜505fに対し前述の高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、He、Ar、Kr、Xeなどの希ガスと、酸素、酸化窒素(NO2)、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスを導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波の導入により行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル(OHラジカルを含む場合もある)や窒素ラジカル(NHラジカルを含む場合もある)によって、半導体膜の表面を酸化又は窒化することができる。
Alternatively, the
このような高密度プラズマを用いた処理により、1〜20nm、代表的には5〜10nmの絶縁膜が半導体膜に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁膜と半導体膜との界面準位密度はきわめて低くすることができる。このような、高密度プラズマ処理は、半導体膜(結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン)を直接酸化(若しくは窒化)するため、形成される絶縁膜の厚さは理想的には、ばらつきをきわめて小さくすることができる。加えて、結晶性シリコンの結晶粒界でも酸化が強くされることがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で半導体膜の表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。 By such treatment using high-density plasma, an insulating film with a thickness of 1 to 20 nm, typically 5 to 10 nm, is formed over the semiconductor film. Since the reaction in this case is a solid-phase reaction, the interface state density between the insulating film and the semiconductor film can be extremely low. Such high-density plasma treatment directly oxidizes (or nitrides) a semiconductor film (crystalline silicon or polycrystalline silicon), so that the thickness of the formed insulating film ideally has extremely small variation. can do. In addition, since oxidation is not strengthened even at the crystal grain boundaries of crystalline silicon, a very favorable state is obtained. That is, the surface of the semiconductor film is solid-phase oxidized by the high-density plasma treatment shown here, thereby forming an insulating film with good uniformity and low interface state density without causing an abnormal oxidation reaction at the grain boundaries. can do.
なお、ゲート絶縁膜506は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用いても良いし、それにプラズマや熱反応を利用したCVD法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を堆積し、積層させても良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁膜をゲート絶縁膜の一部又は全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。
Note that the
また、半導体膜に対し、連続発振レーザー若しくは10MHz以上の周波数で発振するレーザービームを照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体膜505a〜505fは、そのビームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向(チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向)に合わせてトランジスタを配置し、上記ゲート絶縁層を組み合わせることで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を得ることができる。
In addition, the
次に、ゲート絶縁膜506上に、第1の導電膜と第2の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第1の導電膜は、CVD法やスパッタリング法等により、20〜100nmの厚さで形成する。第2の導電膜は、100〜400nmの厚さで形成する。第1の導電膜と第2の導電膜は、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成する。第1の導電膜と第2の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第1の導電膜と第2の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、2層構造ではなく、3層構造の場合は、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。
Next, a first conductive film and a second conductive film are stacked over the
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜505a〜505fの上方にゲート電極507を形成する。ここでは、ゲート電極507として、第1の導電膜507aと第2の導電膜507bの積層構造で設けた例を示している。
Next, a mask made of a resist is formed by photolithography, and an etching process for forming a gate electrode and a gate line is performed, so that the
次に、図5(C)に示すように、ゲート電極507をマスクとして半導体膜505a〜505fに、イオンドープ法またはイオン注入法により、n型を付与する不純物元素を低濃度に添加し、その後、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを選択的に形成して、p型を付与する不純物元素を高濃度に添加する。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を用い、1×1015〜1×1019/cm3の濃度で含まれるように半導体膜505a〜505fに選択的に導入し、n型を示す不純物領域508を形成する。また、p型を付与する不純物元素としてボロン(B)を用い、1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように選択的に半導体膜505c、505eに導入し、p型を示す不純物領域509を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 5C, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the
続いて、ゲート絶縁膜506とゲート電極507を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物等の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極507の側面に接する絶縁膜510(サイドウォールともよばれる)を形成する。絶縁膜510は、LDD(Lightly Doped Drain)領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。
Subsequently, an insulating film is formed so as to cover the
続いて、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極507および絶縁膜510をマスクとして用いて、半導体膜505a、505b、505d、505fにn型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、n型を示す不純物領域511を形成する。ここでは、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を用い、1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜505a、505b、505d、505fに選択的に導入し、不純物領域508より高濃度のn型を示す不純物領域511を形成する。
Subsequently, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the
以上の工程により、図5(D)に示すように、nチャネル型薄膜トランジスタ500a、500b、500d、500fとpチャネル型薄膜トランジスタ500c、500eが形成される。なお、これら薄膜トランジスタ500a〜500fは、本発明のRFID等の半導体装置を構成する薄膜トランジスタである。
Through the above steps, n-channel
なお、nチャネル型薄膜トランジスタ500aは、ゲート電極507と重なる半導体膜505aの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極507及び絶縁膜510と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域511が形成され、絶縁膜510と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域511の間に低濃度不純物領域(LDD領域)が形成されている。また、nチャネル型薄膜トランジスタ500b、500d、500fも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域511が形成されている。
Note that in the n-channel
また、pチャネル型薄膜トランジスタ500cは、ゲート電極507と重なる半導体膜505cの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極507と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域509が形成されている。また、pチャネル型薄膜トランジスタ500eも同様にチャネル形成領域及び不純物領域509が形成されている。なお、ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタ500c、500eには、LDD領域を設けていないが、pチャネル型薄膜トランジスタにLDD領域を設けてもよいし、nチャネル型薄膜トランジスタにLDD領域を設けない構成としてもよい。
In the p-channel
次に、図6(A)に示すように、半導体膜505a〜505f、ゲート電極507等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ500a〜500fのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域509、511と電気的に接続する導電膜513を形成する。絶縁膜は、CVD法、スパッタリング法、SOG法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を2層で設け、1層目の絶縁膜512aとして窒化酸化珪素膜で形成し、2層目の絶縁膜512bとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜513は、薄膜トランジスタ500a〜500fのソース電極又はドレイン電極を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 6A, an insulating film is formed as a single layer or a stacked layer so as to cover the
なお、絶縁膜512a、512bを形成する前、または絶縁膜512a、512bのうちの1つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはRTA法などを適用するとよい。
Note that before the insulating
また、導電膜513は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜513は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜513を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
The
次に、導電膜513を覆うように、絶縁膜514を形成し、当該絶縁膜514上に、薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜513と電気的に接続する導電膜515を形成する。なお、図6(B)では、薄膜トランジスタ500aのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜513と電気的に接続された導電膜515が図示されている。導電膜515は、上述した導電膜513で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。
Next, an insulating
続いて、図6(B)に示すように、導電膜515にアンテナとして機能する導電膜516が電気的に接続されるように形成する。
Next, as illustrated in FIG. 6B, a
なお、絶縁膜514は、CVD法やスパッタ法等により、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)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、アリール基)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
Note that the insulating
また、導電膜516は、CVD法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
The
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜516を形成する場合には、粒径が数nmから数十μmの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)およびチタン(Ti)等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下)を用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径20μm以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。
For example, when the
次に、図6(C)に示すように、導電膜516を覆うように絶縁膜517を形成した後、薄膜トランジスタ500a〜500f、導電膜516等を含む層(以下、「素子形成層518」と記す)を基板501から剥離する。ここでは、レーザー光(例えばUV光)を照射することによって、薄膜トランジスタ500a〜500fを避けた領域に開口部を形成後、物理的な力を用いて基板501から素子形成層518を剥離することができる。また、基板501から素子形成層518を剥離する前に、形成した開口部にエッチング剤を導入して、剥離層503を選択的に除去してもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素(ClF3)を使用する。そうすると、素子形成層518は、基板501から剥離された状態となる。なお、剥離層503は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層503の除去を行った後にも、基板501上に素子形成層518を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層518が剥離された基板501を再利用することによって、コストの削減をすることができる。
Next, as illustrated in FIG. 6C, after an
絶縁膜517は、CVD法やスパッタ法等により、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)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。
The insulating
本実施の形態では、図7(A)に示すように、レーザー光の照射により素子形成層518に開口部を形成した後に、当該素子形成層518の一方の面(絶縁膜517の露出した面)に第1のシート材519を貼り合わせた後、基板501から素子形成層518を剥離する。
In this embodiment mode, as illustrated in FIG. 7A, after an opening is formed in the element formation layer 518 by laser light irradiation, one surface of the element formation layer 518 (an exposed surface of the insulating film 517). ), The element formation layer 518 is peeled from the
次に、図7(B)に示すように、素子形成層518の他方の面(剥離により露出した面)に、第2のシート材520を貼り合わせた後、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第2のシート材520を貼り合わせる。第1のシート材519、第2のシート材520として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
Next, as illustrated in FIG. 7B, after the
また、第1のシート材519、第2のシート材520として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム(以下、帯電防止フィルムと記す)を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および4級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布したりすることによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。
In addition, as the
以上の工程により、本発明の半導体装置を作製することができる。なお、本実施の形態では、アンテナを薄膜トランジスタと同じ基板上に形成してい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。薄膜トランジスタを有する層が形成される第1の基板と、アンテナとして機能する導電層が形成される第2の基板とを導電性粒子を含む樹脂により貼り合わせることで、薄膜トランジスタとアンテナとを電気的に接続してもよい。 Through the above steps, the semiconductor device of the present invention can be manufactured. Note that although an example in which the antenna is formed over the same substrate as the thin film transistor is described in this embodiment mode, the present invention is not limited to this structure. The thin film transistor and the antenna are electrically connected to each other by bonding a first substrate over which a layer having a thin film transistor is formed and a second substrate over which a conductive layer functioning as an antenna is formed using a resin containing conductive particles. You may connect.
また、アンテナの形状については、特に上記に限定されない。RFID等の半導体装置を構成するアンテナ以外の回路を、例えば回路801とすると図8(A)のように基板上の回路801の周りにアンテナ802を一面に配した構造を取っても良い。また、図8(B)のように基板上の回路801に接続されたコイル状のアンテナ802でもよい。また、図8(C)のように基板上の回路801に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ802の形状をとってもよい。また、図8(D)のように基板上の回路801に対して、180度無指向性(どの方向からでも同じく受信可能)なアンテナ802での形状をとってもよい。また、図8(E)のように、基板上の回路801に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ802の形状をとってもよい。アンテナに必要な長さは受信に用いる周波数によって異なる。例えば周波数が2.45GHzの場合は、半波長ダイポールアンテナを設けるなら約60mm(1/2波長)、モノポールアンテナを設けるなら約30mm(1/4波長)とすれば良い。
Further, the shape of the antenna is not particularly limited to the above. If a circuit other than an antenna constituting a semiconductor device such as an RFID is a
また、上記では基板上に薄膜トランジスタ等の素子を形成した後に剥離する工程を示したが、剥離を行わずそのまま製品としてもよい。また、ガラス基板上に薄膜トランジスタ等の素子を設けた後に、当該ガラス基板を素子が設けられた面と反対側から研磨することにより半導体装置の薄膜化、小型化を行うことができる。 Moreover, although the process which peeled after forming elements, such as a thin film transistor, on the board | substrate was shown above, it is good also as a product as it is, without peeling. Further, after an element such as a thin film transistor is provided over a glass substrate, the semiconductor substrate can be thinned and miniaturized by polishing the glass substrate from the side opposite to the surface on which the element is provided.
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載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 in this specification.
(実施の形態4)
本実施形態では、上記実施形態とは異なる本発明の半導体装置が有するトランジスタの作製方法について説明する。本発明の半導体装置におけるトランジスタは上記実施形態で説明した絶縁基板上の薄膜トランジスタの他、単結晶基板上のMOSトランジスタで構成することもできる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for manufacturing a transistor included in the semiconductor device of the present invention, which is different from that in the above embodiment, will be described. The transistor in the semiconductor device of the present invention can be formed of a MOS transistor on a single crystal substrate in addition to the thin film transistor on the insulating substrate described in the above embodiment.
本実施形態では、RFID等の半導体装置が有するトランジスタの作製方法の一例に関して、図9乃至図11に示す部分断面図を用いて説明する。 In this embodiment, an example of a method for manufacturing a transistor included in a semiconductor device such as an RFID will be described with reference to partial cross-sectional views in FIGS.
まず、半導体基板900に素子を分離した領域902、903(以下、領域902、903とも記す)を形成する(図9(A)参照)。半導体基板900に設けられた領域902、903は、それぞれ絶縁膜901(フィールド酸化膜ともいう)によって分離されている。なお、ここでは、半導体基板900としてn型の導電型を有する単結晶Si基板を用い、半導体基板900の領域903にpウェル904を設けた例を示している。
First,
基板900は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon on Insulator)基板等を用いることができる。
The
素子分離領域902、903は、選択酸化法(LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法)又はトレンチ分離法等を適宜用いることができる。
For the
また、半導体基板900の領域903に形成されたpウェルは、半導体基板900にp型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって形成することができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。
The p well formed in the
なお、本実施形態では、半導体基板900としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域902には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域902にnウェルを形成してもよい。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域902にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域903には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
Note that in this embodiment, since a semiconductor substrate having n-type conductivity is used as the
次に、図9(B)に示すように領域902、903を覆うように絶縁膜905、906をそれぞれ形成する。
Next, as illustrated in FIG. 9B, insulating
絶縁膜905、906は、例えば、熱処理を行い半導体基板900に設けられた領域902、903の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化珪素膜)との積層構造で形成してもよい。
The insulating
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜905、906を形成してもよい。例えば、半導体基板900に設けられた領域902、903の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜905、906として酸化珪素(SiOx)膜又は窒化珪素(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域902、903の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域902、903の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に酸窒化珪素膜が形成され、絶縁膜905、906は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域902、903の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。
In addition, as described above, the insulating
なお、絶縁膜905、906は、後に完成されるトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。
Note that the insulating
次に、図9(C)に示すように領域902、903の上方に形成された絶縁膜905、906を覆うように導電膜を形成する。ここでは、導電膜として、導電膜907と導電膜908を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。
Next, as illustrated in FIG. 9C, a conductive film is formed so as to cover the insulating
導電膜907、908としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。
The
ここでは、導電膜907として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜908としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜907として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜908として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。
Here, the
次に、積層して設けられた導電膜907、908を選択的にエッチングして除去することによって、領域902、903の上方の一部に導電膜907、908を残存させ、図10(A)に示すようにそれぞれゲート電極909、910を形成する。
Next, the
次に、領域902を覆うようにレジストマスク911を選択的に形成し、当該レジストマスク911、ゲート電極910をマスクとして領域903に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図10(B)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、リン(P)を用いる。
Next, a resist
不純物元素を導入することによって、図10(B)に示すように領域903にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域912とチャネル形成領域913が形成される。
By introducing the impurity element, an
次に、図10(C)に示すように領域903を覆うようにレジストマスク914を選択的に形成し、当該レジストマスク914、ゲート電極909をマスクとして領域902に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、図10(C)で領域903に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素(例えば、ボロン(B))を導入する。その結果、領域902にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域915とチャネル形成領域916が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 10C, a resist
次に、図16に示すように絶縁膜905、906、ゲート電極909、910を覆うように第2の絶縁膜917を形成し、当該第2の絶縁膜917上に領域902、903にそれぞれ形成された不純物領域912、915と電気的に接続する配線918を形成する。
Next, as shown in FIG. 16, a second
第2の絶縁膜917は、CVD法やスパッタ法等により、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)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
The second
配線918は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。配線918は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、配線918を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
The
なお、トランジスタの構造は上記の構造に限定されるものではく、例えば、逆スタガ構造、フィンFET構造等でも良い。なお、フィンFET構造では、トランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができる。 Note that the structure of the transistor is not limited to the above structure, and may be, for example, an inverted stagger structure, a fin FET structure, or the like. Note that in the fin FET structure, the short channel effect accompanying the miniaturization of the transistor size can be suppressed.
また、本実施形態は本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせても良い。 Further, this embodiment mode may be freely combined with the description of other embodiment modes in this specification.
(実施の形態5)
本実施形態では、上記実施形態とは異なる本発明の半導体装置が有するトランジスタの作製方法について説明する。本発明の半導体装置におけるトランジスタは上記実施形態で説明した単結晶基板上のMOSトランジスタとは異なる作製方法で設けられたMOSトランジスタで構成することもできる。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a method for manufacturing a transistor included in the semiconductor device of the present invention, which is different from that in the above embodiment, will be described. The transistor in the semiconductor device of the present invention can be formed using a MOS transistor provided by a different manufacturing method from the MOS transistor over the single crystal substrate described in the above embodiment.
本実施形態では、RFID等の半導体装置が有するトランジスタの作製方法の一例に関して、図12乃至図15に示す部分断面図を用いて説明する。 In this embodiment, an example of a method for manufacturing a transistor included in a semiconductor device such as an RFID will be described with reference to partial cross-sectional views in FIGS.
まず、図12(A)に示すように基板1200上に絶縁膜を形成する。ここでは、n型の導電型を有する単結晶Siを基板1200として用い、当該基板1200上に絶縁膜1201と絶縁膜1202を形成する。例えば、基板1200に熱処理を行うことにより絶縁膜1201として酸化珪素(SiOx)を形成し、当該絶縁膜1201上にCVD法を用いて窒化珪素(SiNx)を成膜する。
First, an insulating film is formed over the
また、基板1200は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon on Insulator)基板等を用いることができる。
Further, the
また、絶縁膜1202は、絶縁膜1201を形成した後に高密度プラズマ処理により当該絶縁膜1201を窒化することにより設けてもよい。なお、基板1200上に設ける絶縁膜は単層又は3層以上の積層構造で設けてもよい。
Alternatively, the insulating
次に、図12(B)に示すように絶縁膜1202上に選択的にレジストマスク1203のパターンを形成し、当該レジストマスク1203をマスクとして選択的にエッチングを行うことによって、基板1200に選択的に凹部1204を形成する。基板1200、絶縁膜1201、1202のエッチングとしては、プラズマを利用したドライエッチングにより行うことができる。
Next, as illustrated in FIG. 12B, a resist
次に、図12(C)に示すようにレジストマスク1203のパターンを除去した後、基板1200に形成された凹部1204を充填するように絶縁膜1205を形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, after the pattern of the resist
絶縁膜1205は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。ここでは、絶縁膜1205として、常圧CVD法または減圧CVD法によりTEOS(テトラエトキシシラン)ガスを用いて酸化珪素膜を形成する。
The insulating
次に、図13(A)に示すように研削処理、研磨処理又はCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことによって、基板1200の表面を露出させる。ここでは、基板1200の表面を露出させることにより、基板1200の凹部1204に形成された絶縁膜1206間に領域1207、1208が設けられる。なお、絶縁膜1206は、基板1200の表面に形成された絶縁膜1205が研削処理、研磨処理又はCMP処理により除去されることにより得られたものである。続いて、p型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって、領域1208にpウェル1209を形成する。
Next, as shown in FIG. 13A, a surface of the
p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロン(B)を領域1208に導入する。
As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, boron (B) is introduced into the
なお、本実施形態では、基板1200としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域1207には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域1207にnウェルを形成してもよい。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。
Note that in this embodiment, since a semiconductor substrate having an n-type conductivity type is used as the
一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域1207にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域1208には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
On the other hand, when a semiconductor substrate having p-type conductivity is used, an n-type impurity element is introduced into the
次に、図13(B)に示すように基板1200の領域1207、1208の表面上に絶縁膜1210、1211をそれぞれ形成する。
Next, as illustrated in FIG. 13B, insulating
絶縁膜1210、1211は、例えば、熱処理を行い基板1200に設けられた領域1207、1208の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で絶縁膜1210、1211を形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化珪素膜)との積層構造で形成してもよい。
As the insulating
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜1210、1211を形成してもよい。例えば、基板1200に設けられた領域1207、1208の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜1210、1211として酸化珪素(SiOx)膜又は窒化珪素(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域1207、1208の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域1207、1208の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に酸窒化珪素膜が形成され、絶縁膜1210、1211は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域1207、1208の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。
In addition, as described above, the insulating
なお、基板1200の領域1207、1208に形成された絶縁膜1210、1211は、後に完成されるトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。
Note that the insulating
次に、図13(C)に示すように基板1200に設けられた領域1207、1208の上方に形成された絶縁膜1210、1211を覆うように導電膜を形成する。ここでは、導電膜として、導電膜1212と導電膜1213を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。
Next, as illustrated in FIG. 13C, a conductive film is formed so as to cover the insulating
導電膜1212、1213としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。
The
ここでは、導電膜1212として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜1213としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜1212として、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜1213として、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。
Here, the
次に、図14(A)に示すように積層して設けられた導電膜1212、1213を選択的にエッチングして除去することによって、基板1200の領域1207、1208の上方の一部に導電膜1212、1213を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜1214、1215を形成する。また、ここでは、基板1200において、導電膜1214、1215と重ならない領域1207、1208の表面が露出するようにする。
Next, as shown in FIG. 14A, the
具体的には、基板1200の領域1207において、導電膜1214の下方に形成された絶縁膜1210のうち当該導電膜1214と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜1214と絶縁膜1210の端部が概略一致するように形成する。また、領域1208において、導電膜1215の下方に形成された絶縁膜1211のうち当該導電膜1215と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜1215と絶縁膜1211の端部が概略一致するように形成する。
Specifically, in a
この場合、導電膜1214、1215の形成と同時に重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよいし、導電膜1214、1215を形成後残存したレジストマスク又は当該導電膜1214、1215をマスクとして重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよい。
In this case, an insulating film or the like that does not overlap with the formation of the
次に、図14(B)に示すように基板1200の領域1207、1208に不純物元素を選択的に導入する。ここでは、領域1208に導電膜1215をマスクとしてn型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入し、不純物領域1217を形成する。一方、領域1207には導電膜1214をマスクとしてp型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入し、不純物領域1216を形成する。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 14B, an impurity element is selectively introduced into the
次に、導電膜1214、1215の側面に接するサイドウォール1218を形成する。具体的には、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。そして、当該絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、導電膜1214、1215の側面に接するように形成することができる。なお、サイドウォール1218は、LDD(Lightly Doped drain)領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。また、ここでは、サイドウォール1218は、導電膜1214、1215の下方に形成された絶縁膜や浮遊ゲート電極の側面にも接するように形成されている。
Next, sidewalls 1218 in contact with the side surfaces of the
続いて、当該サイドウォール1218、導電膜1214、1215をマスクとして基板1200の領域1207、1208に不純物元素を導入することによって、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域を形成する(図14(C)参照)。ここでは、基板1200の領域1208にサイドウォール1218と導電膜1215をマスクとして高濃度のn型を付与する不純物元素を導入し、領域1207にサイドウォール1218と導電膜1214をマスクとして高濃度のp型を付与する不純物元素を導入する。
Subsequently, an impurity element functioning as a source region or a drain region is formed by introducing an impurity element into the
その結果、基板1200の領域1207には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域1220と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域1221と、チャネル形成領域1222が形成される。また、基板1200の領域1208には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域1223と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域1224と、チャネル形成領域1225が形成される。
As a result, an
なお、本実施形態では、導電膜1214、1215と重ならない基板1200の領域1207、1208を露出させた状態で不純物元素の導入を行っている。従って、基板1200の領域1207、1208にそれぞれ形成されるチャネル形成領域1222、1225は導電膜1214、1215と自己整合的に形成することができる。
Note that in this embodiment, the impurity element is introduced in a state where the
次に、図15(A)に示すように基板1200の領域1207、1208上に設けられた絶縁膜や導電膜等を覆うように第2の絶縁膜1226を形成し、当該絶縁膜1226に開口部1227を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 15A, a second
第2の絶縁膜1226は、CVD法やスパッタ法等により、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)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
The second
次に、図15(B)に示すようにCVD法を用いて開口部1227に導電膜1228を形成し、当該導電膜1228と電気的に接続するように絶縁膜1226上に導電膜1229a〜1229dを選択的に形成する。
Next, as illustrated in FIG. 15B, a
導電膜1228、1229a〜1229dは、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜1228、1229a〜1229dは、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜1228を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。ここでは、導電膜1228はCVD法によりタングステン(W)を選択成長することにより形成することができる。
The
以上の工程により、基板1200の領域1207に形成されたp型のトランジスタと、領域1208に形成されたn型のトランジスタとを具備する半導体装置を得ることができる。
Through the above steps, a semiconductor device including a p-type transistor formed in the
なお、トランジスタの構造は上記の構造に限定されるものではく、例えば、逆スタガ構造、フィンFET構造等でも良い。なお、フィンFET構造では、トランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができる。 Note that the structure of the transistor is not limited to the above structure, and may be, for example, an inverted stagger structure, a fin FET structure, or the like. Note that in the fin FET structure, the short channel effect accompanying the miniaturization of the transistor size can be suppressed.
また、本実施形態は本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせても良い。 Further, this embodiment mode may be freely combined with the description of other embodiment modes in this specification.
(実施の形態6)
本実施形態では、本発明のRFID等の半導体装置の用途について説明する。本発明の半導体装置は、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等)、包装用容器類(包装紙やボトル等)、記録媒体(DVDソフトやビデオテープ等)、乗物類(自転車等)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札等の物品に設ける、いわゆるIDラベル、IDタグ、IDカードとして使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ)及び携帯電話等を指す。なお、本発明の半導体装置が有するレギュレータ回路は、レイアウト面積が小さく、設計が容易であり、さらに半導体装置内で発生したノイズが回路動作に与える悪影響を低減することができる。よって、信頼性の高い半導体装置を物品等に設けることができる。
(Embodiment 6)
In this embodiment, the use of a semiconductor device such as an RFID according to the present invention will be described. The semiconductor device of the present invention includes, for example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificate documents (driver's license, resident's card, etc.), packaging containers (wrapping paper, bottles, etc.), recording media (DVD software) And videotapes), vehicles (bicycles, etc.), personal items (such as bags and glasses), foods, plants, animals, human bodies, clothing, daily necessities, electronic equipment, etc. and luggage tags It can be used as a so-called ID label, ID tag, or ID card provided on an article. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions, television receivers, television receivers), mobile phones, and the like. Note that the regulator circuit included in the semiconductor device of the present invention has a small layout area, is easy to design, and can reduce adverse effects of noise generated in the semiconductor device on circuit operation. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be provided in an article or the like.
本実施例では、本発明の応用例、及びそれらを付した商品の一例について図16を参照して説明する。 In this embodiment, an application example of the present invention and an example of a product to which they are attached will be described with reference to FIG.
図16(A)は、本発明に係るRFIDを有する半導体装置の完成品の状態の一例である。ラベル台紙1601(セパレート紙)上に、RFID1602を内蔵した複数のIDラベル1603が形成されている。IDラベル1603は、ボックス1604内に収納されている。また、IDラベル1603上には、その商品や役務に関する情報(商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製造者等)が記されており、一方、内蔵されているRFIDには、その商品(又は商品の種類)固有のIDナンバーが付されており、偽造や、商標権、特許権等の知的財産権侵害、不正競争等の不法行為を容易に把握することができる。また、RFID内には、商品の容器やラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の産地、販売地、品質、原材料、効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生産時期、使用時期、賞味期限、取扱説明、商品に関する知的財産情報等を入力しておくことができ、取引者や消費者は、簡易なリーダによって、それらの情報にアクセスすることができる。また、生産者側からは容易に書換え、消去等も可能であるが、取引者、消費者側からは書換え、消去等ができない仕組みになっている。
FIG. 16A illustrates an example of a state of a completed semiconductor device having an RFID according to the present invention. A plurality of
図16(B)は、RFID1612を内蔵したラベル状のIDタグ1611を示している。IDタグ1611を商品に備え付けることにより、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に、商品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように、IDタグを備えることにより、所謂トレーサビリティに優れた商品を流通させることができる。
FIG. 16B illustrates a label-
図16(C)は、本発明に係るRFID1622を内包したIDカード1621の完成品の状態の一例である。上記IDカード1621としては、キャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、電子乗車券、電子マネー、テレフォンカード、会員カード等のあらゆるカード類が含まれる。
FIG. 16C shows an example of a state of a completed product of the
図16(D)は、無記名債券1631の完成品の状態を示している。無記名債券1631には、RFID1632が埋め込まれており、その周囲は樹脂によって成形され、RFIDを保護している。ここで、該樹脂中にはフィラーが充填された構成となっている。無記名債券1631は、本発明に係るIDラベル、IDタグ、IDカードと同じ要領で作成することができる。なお、上記無記名債券類には、切手、切符、チケット、入場券、商品券、図書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが、勿論これらに限定されるものではない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明のRFID1632を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。
FIG. 16D shows a state of a completed product of the
図16(E)は、本発明に係るRFID1642を内包したIDラベル1641を貼付した書籍1643を示している。本発明のRFID1642は、表面に貼ったり、埋め込んだりして、物品に固定される。図16(E)に示すように、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりして、各物品に固定される。本発明のRFID1642は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。
FIG. 16E shows a
また、ここでは図示しないが、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に本発明のRFIDを設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。また乗物類にRFIDを設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物に無線タグを埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等を容易に識別することが可能となる。 Although not shown here, by providing the RFID of the present invention to packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc., the efficiency of the inspection system etc. can be improved. Can be planned. In addition, forgery and theft can be prevented by providing RFID for vehicles. In addition, by embedding in creatures such as animals, it is possible to easily identify individual creatures. For example, by burying a wireless tag in a living creature such as livestock, it is possible to easily identify the year of birth, sex, type, or the like.
以上、本発明のRFIDは物品(生き物を含む)であればどのようなものにでも設けて使用することができる。 As described above, the RFID of the present invention can be provided and used for any article (including living creatures).
また、本実施形態は本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせても良い。 Further, this embodiment mode may be freely combined with the description of other embodiment modes in this specification.
101 アンテナ
102 整流回路
103 レギュレータ回路
104 第1の回路
105 レベルシフタ回路
106 第2の回路
201 レギュレータ回路
300 RFID
301 アンテナ回路
302 信号処理回路
303 整流回路
305 復調回路
306 クロック生成回路
307 論理回路
308 メモリコントロール回路
309 メモリ回路
310 論理回路
311 アンプ
312 変調回路
401 端子
402 抵抗
403 ツェナーダイオード
404 オペアンプ
405 端子
406 抵抗
407 抵抗
408 トランジスタ
1001 アンテナ
1002 整流回路
1003 レギュレータ回路
1004 回路群
301 Antenna Circuit 302 Signal Processing Circuit 303
Claims (5)
前記第1の回路は、任意の安定な電位を必要とする回路であり、
前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位は、前記第1の回路及び前記第2の回路に供給され、
前記第1の回路には、前記レギュレータ回路を介して前記電源電位が供給されることを特徴とする半導体装置。 An antenna that transmits and receives signals, a rectifier circuit, a regulator circuit, a first circuit, and a second circuit that exchanges signals with the first circuit;
The first circuit is a circuit that requires an arbitrary stable potential;
The power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the first circuit and the second circuit,
The semiconductor device, wherein the power supply potential is supplied to the first circuit through the regulator circuit.
前記第1の回路は、任意の安定な電位を必要とする回路であり、
前記第1の回路には、前記第1のレギュレータ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給され、
前記第2の回路には、前記第2のレギュレータ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給されることを特徴とする半導体装置。 An antenna that transmits and receives signals, a rectifier circuit, a first regulator circuit, a second regulator circuit, a first circuit, and a second circuit that exchanges signals with the first circuit;
The first circuit is a circuit that requires an arbitrary stable potential;
The power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the first circuit via the first regulator circuit.
A power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the second circuit through the second regulator circuit.
前記第1の回路は、任意の安定な電位を必要とする回路であり、
前記第1の回路には、前記レギュレータ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給され、
前記第2の回路には、前記電圧リミッタ回路を介して前記アンテナ及び前記整流回路で生成された電源電位が供給されることを特徴とする半導体装置。 An antenna that transmits and receives signals, a rectifier circuit, a regulator circuit, a voltage limiter circuit, a first circuit, and a second circuit that exchanges signals with the first circuit;
The first circuit is a circuit that requires an arbitrary stable potential;
The power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the first circuit via the regulator circuit,
A power supply potential generated by the antenna and the rectifier circuit is supplied to the second circuit through the voltage limiter circuit.
前記第1の回路は、クロック生成回路を有することを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The semiconductor device, wherein the first circuit includes a clock generation circuit.
前記第1の回路と前記第2の回路との信号の授受は、レベルシフタ回路を介して行われることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The semiconductor device according to claim 1, wherein signal exchange between the first circuit and the second circuit is performed through a level shifter circuit.
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