JP2012212893A - 半導体装置および無線タグ - Google Patents

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舜平 山崎
Jun Koyama
潤 小山
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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を提供する。
【解決手段】導電膜を内側にして可撓性基板を折り曲げることで、折り曲げ線の左右で別々に設けられた導電膜同士を電気的に接続させ、アンテナとして機能させる。
【選択図】図４

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（Ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉ
ｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）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７００
５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（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）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、２．４５
ＧＨｚ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。
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１
０１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１
１３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２
０５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３０
１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２０
１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３
２１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４０
２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Ａ
ｒ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：Ｙ
ＶＯ4レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５
ｎｍ）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１０〜２００
０ｃｍ／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、５
０８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ＴＦＴ５０
９、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、３０
０〜４５０℃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、１×１０
19〜５×１０21ａｔｏｍｓ／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５１
９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、２〜３
０Ｗ／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ＴｉＯ
2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Ｔｉ
Ｏ2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５２
０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５２
３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５０
２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、５１
０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５３
０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。
Figure 2012212893
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１１
０２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１３２
３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。
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
５０９ ＴＦＴ
５１０ ＴＦＴ
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
６０１ ＴＦＴ
６０２ ＴＦＴ
６０３ 配線
６０４ 配線
６０５ 配線
６０６ 配線
６０７ アンテナ
６１１ ＴＦＴ
６１２ ＴＦＴ
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
７００１ ｐ型の接地領域
７００２ トランジスタ
７００３ ｎ型の領域
７００４ ｎ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 (6)

  1. 第１の領域と第２の領域とを有する可撓性を有する基板と、
    前記基板上に設けられ、２つの接続端子を有する第１の導電膜と、２つの接続端子を有する第２の導電膜と、２つの接続端子を有する第３の導電膜と、
    トランジスタを有する集積回路とを有し、
    前記基板の前記第１の領域には、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜とが設けられ、
    前記基板の前記第２の領域には、前記第３の導電膜が設けられ、
    前記基板は、前記導電膜及び前記集積回路を内側にして、前記第１の領域と前記第２の領域とが重なるように折り曲げられ、
    前記第３の導電膜の一方の接続端子と前記第１の導電膜の一方の接続端子とは重なり、互いに電気的に接続し、
    前記第３の導電膜の他方の接続端子と前記第２の導電膜の一方の接続端子とが重なり、互いに電気的に接続し、
    前記第１の導電膜の他方の接続端子と前記第２の導電膜の他方の接続端子とが、前記集積回路と電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
  2. 第１の領域と第２の領域とを有する可撓性を有する基板と、
    前記基板上に設けられ、２つの接続端子を有する第１の導電膜と、２つの接続端子を有する第２の導電膜と、２つの接続端子を有する第３の導電膜と、
    トランジスタを有する集積回路とを有し、
    前記基板の前記第１の領域には、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜とが設けられ、
    前記基板の前記第２の領域には、前記第３の導電膜が設けられ、
    前記基板は、前記導電膜及び前記集積回路を内側にして、前記第１の領域と前記第２の領域とが重なるように折り曲げられ、
    前記集積回路は、前記第１の導電膜と前記第３の導電膜との間、または前記第２の導電膜と前記第３の導電膜との間に挟まれ、
    前記第３の導電膜の一方の接続端子と前記第１の導電膜の一方の接続端子とは重なり、互いに電気的に接続し、
    前記第３の導電膜の他方の接続端子と前記第２の導電膜の一方の接続端子とが重なり、互いに電気的に接続し、
    前記第１の導電膜の他方の接続端子と前記第２の導電膜の他方の接続端子とが、前記集積回路と電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
  3. 第１の領域と第２の領域とを有する可撓性を有する基板と、
    前記基板上に設けられ、第１の部分と第２の部分と第３の部分とを有するアンテナと、
    前記アンテナと電気的に接続するトランジスタを有する集積回路とを有し、
    前記基板の前記第１の領域には、前記アンテナの前記第１の部分と前記第２の部分とが設けられ、
    前記基板の前記第２の領域には、前記アンテナの前記第３の部分が設けられ、
    前記基板は、前記アンテナ及び前記集積回路を内側にして、前記第１の領域と前記第２の領域とが重なるように折り曲げられ、
    前記第３の部分の一部は、前記第１の部分の一部と重なり、
    前記第３の部分の一部は、前記第２の部分の一部と重なり、
    前記第１の部分と前記第２の部分とが前記集積回路と電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
  4. 第１の領域と第２の領域とを有する可撓性を有する基板と、
    前記基板上に設けられ、第１の部分と第２の部分と第３の部分とを有するアンテナと、
    前記アンテナと電気的に接続するトランジスタを有する集積回路とを有し、
    前記基板の前記第１の領域には、前記アンテナの前記第１の部分と前記第２の部分とが設けられ、
    前記基板の前記第２の領域には、前記アンテナの前記第３の部分が設けられ、
    前記基板は、前記アンテナ及び前記集積回路を内側にして、前記第１の領域と前記第２の領域とが重なるように折り曲げられ、
    前記集積回路は、前記第１の部分と前記第３の部分、または前記第２の部分と前記第３の部分との間に挟まれ、
    前記第３の部分の一部は、前記第１の部分の一部と重なり、
    前記第３の部分の一部は、前記第２の部分の一部と重なり、
    前記第１の部分と前記第２の部分とが前記集積回路と電気的に接続することを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項１または請求項２において、
    前記第１の導電膜と前記第３の導電膜、及び前記第２の導電膜と前記第３の導電膜は、それぞれ互いに重なる前記接続端子同士以外の部分では絶縁されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項の半導体装置を有することを特徴とする無線タグ。
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