JP2015156220A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
う半導体装置に関する。
ータの交信を行う半導体装置として、RFID(Radio Frequency Id
entification)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、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる。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。
の情報を含んだ電磁波を送信することが可能なアクティブタイプ(能動タイプ)のRFI
Dと、外部から受信した電磁波の電力を利用して駆動するパッシブタイプ(受動タイプ)
のRFIDとの二つのタイプに分けることができる(アクティブタイプに関しては特許文
献1、パッシブタイプに関しては特許文献2を参照)。このうち、アクティブタイプのR
FIDにおいては、RFIDを駆動するための電力を供給する電源を内蔵しており、電源
として電池を備えて構成されている。また、パッシブタイプにおいては、RFIDを駆動
するための電力を外部からの電磁波(搬送波)を利用して作りだし、電池を備えることの
ない構成を実現している。
する。図31に示すアクティブタイプのRFID3100では、アンテナ回路3101に
よって受信した通信信号が信号処理回路3102における復調回路3105、アンプ31
06に入力される。通常、通信信号は13.56MHz、915MHzなどのキャリアに
ASK変調、PSK変調などの処理がされて送られてくる。図31においては、通信信号
として13.56MHzの例について示す。図31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13.56MHzのキャリアをクロックに
用いている。アンプ3106は、13.56MHzのキャリアを増幅し、クロックとして
論理回路3107に供給する。また、ASK変調やPSK変調された通信信号は復調回路
3105で復調される。復調後の信号も論理回路3107に送られ解析される。論理回路
3107で解析された信号は、メモリコントロール回路3108に送られ、メモリコント
ロール回路3108によりメモリ回路3109が制御され、メモリ回路3109に記憶さ
れたデータが論理回路3110に送られる。論理回路3110でエンコード処理されたの
ちアンプ3111で増幅され、その信号によって、変調回路3112はキャリアに変調を
かける。図31に示したRFIDを駆動する電力は、信号処理回路の外に設けられる電池
3103によって電源回路3104を介して供給される。そして電源回路3104はアン
プ3106、復調回路3105、論理回路3107、メモリコントロール回路3108、
メモリ回路3109、論理回路3110、アンプ3111、変調回路3112などに電力
を供給する。このようにしてアクティブタイプのRFIDは動作する。
する。図32に示すパッシブタイプのRFID3200では、アンテナ回路3201によ
って受信された通信信号が信号処理回路3202における復調回路3205、アンプ32
06に入力される。通常、通信信号は13.56MHz、915MHzなどのキャリアに
ASK変調、PSK変調などの処理がされて送られてくる。図32においては、通信信号
として13.56MHzの例について示す。図32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13.56MHzのキャリアをクロックに
用いている。アンプ3206は13.56MHzのキャリアを増幅し、クロックとして論
理回路3207に供給する。またASK変調やPSK変調された通信信号は復調回路32
05で復調される。復調後の信号も論理回路3207に送られ解析される。論理回路32
07で解析された信号はメモリコントロール回路3208に送られ、メモリコントロール
回路3208によりメモリ回路3209が制御され、メモリ回路3209に記憶されたデ
ータが論理回路3210に送られる。論理回路3210でエンコード処理されたのちアン
プ3211で増幅され、その信号によって、変調回路3212はキャリアに変調をかける
。一方、整流回路3203に入った通信信号は整流され、電源回路3204に入力される
。電源回路3204はアンプ3206、復調回路3205、論理回路3207、メモリコ
ントロール回路3208、メモリ回路3209、論理回路3210、アンプ3211、変
調回路3212などに電力を供給する。このようにしてパッシブタイプのRFIDは動作
する。
IDを有する半導体装置の場合、個体情報の送受信、送受信に必要な電波の強度設定に応
じて、電池は経時的に消耗していき、最終的には個体情報の送受信に必要な電力を発生で
きなくなるといった問題があった。このため、駆動用の電池を備えたアクティブタイプの
RFIDを有する半導体装置を使用し続けるためには、電池の残存容量の確認や電池の交
換をする作業が発生するという問題があった。
用して作りだすパッシブタイプのRFIDを有する半導体装置の場合、長距離からの信号
の送受信、送受信に必要な電磁波を送信するための電力の確保が難しく、良好な送受信状
態を実現することが難しいといった問題があった。このため、駆動するための電源を外部
からの電磁波(搬送波)を利用して作りだすパッシブタイプのRFIDを有する半導体装
置を使用するためには、外部からの電磁波の供給が十分である場合(例えば、電源供給手
段であるリーダ/ライタのアンテナから近距離に設けられた場合)に限られるという問題
があった。
劣化に伴う電池の交換作業をすることなく、個体情報を送受信することができ、且つ駆動
するための電源を外部からの電磁波が十分でない場合であっても供給でき、良好な個体情
報の送受信状態を維持するRFIDを有する半導体装置を提供することを課題とする。
としてバッテリー(2次電池ともいう)を設けることを特徴とする。そして本発明は、当
該バッテリーに電力を供給する手段として、外部との個体情報の送受信をするアンテナと
は別に、バッテリーへの充電を無線で行うためのアンテナを設けることを特徴とする。以
下、本発明の具体的な構成について示す。
ナ回路及び第2のアンテナ回路と、信号処理回路に接続されたバッテリーとを有し、第1
のアンテナ回路は、信号処理回路に記憶されたデータを送信するための信号を受信するも
のであり、第2のアンテナ回路は、バッテリーに充電するための信号を受信するものであ
り、第1のアンテナ回路が受信する信号と第2のアンテナ回路が受信する信号の波長が異
なる構成とする。
回路に記憶されたデータを送信するための信号のやりとりをリーダ/ライタを介して行い
、第2のアンテナ回路はバッテリーに充電するための信号を外部の無線信号から受信する
ものであることを特徴としている。なお、外部の無線信号としては、空間に存在する電磁
波であればどのようなものを受信してもよく、例えば、携帯電話の中継局の電波(800
〜900MHz帯、1.5GHz、1.9〜2.1GHz帯等)、携帯電話から発振され
る電波、電波時計の電波(40kHz等)、家庭用の交流電源のノイズ(60Hz等)等
を受信することができる。
アンテナ回路及び第2のアンテナ回路と、信号処理回路に接続されたバッテリーと、ブー
スターアンテナとを有し、第1のアンテナ回路は、ブースターアンテナを介して信号処理
回路に記憶されたデータを送信するための信号をリーダ/ライタから受信するものであり
、第2のアンテナ回路は、バッテリーに充電するための信号を外部の無線信号から受信す
るものであり、第1のアンテナ回路が受信する信号と第2のアンテナ回路が受信する信号
の波長が異なる構成とする。
アンテナ回路と、複数の第2のアンテナ回路と、信号処理回路に接続されたバッテリーと
、ブースターアンテナとを有し、第1のアンテナ回路は、信号処理回路に記憶されたデー
タを送信するための信号をリーダ/ライタから受信するものであり、第2のアンテナ回路
は、ブースターアンテナを介してバッテリーに充電するための信号を外部の無線信号から
受信するものであり、第1のアンテナ回路が受信する信号と第2のアンテナ回路が受信す
る信号の波長が異なる構成とする。
の信号処理回路に接続された第1のアンテナ回路と、第2の信号処理回路に接続された第
2のアンテナ回路と、第1の信号処理回路と第2の信号処理回路に接続されたバッテリー
とを有し、第1のアンテナ回路は、第1の信号処理回路に記憶されたデータを送信するた
めの信号を受信するものであり、第2のアンテナ回路は、バッテリーに充電するための信
号を受信するものであり、第1のアンテナ回路が受信する信号と第2のアンテナ回路が受
信する信号の波長が異なる構成とする。
号処理回路に記憶されたデータを送信するための信号をリーダ/ライタを介して行い、第
2のアンテナ回路はバッテリーに充電するための信号を外部の無線信号から受信するもの
であることを特徴としている。なお、外部の無線信号としては、空間に存在する電磁波で
あればどのようなものを受信してもよく、例えば、携帯電話の中継局の電波(800〜9
00MHz帯、1.5GHz、1.9〜2.1GHz帯等)、携帯電話から発信される電
波、電波時計の電波(40kHz等)、家庭用の交流電源のノイズ(60Hz等)等を受
信することができる。
の信号処理回路に接続された第1のアンテナ回路と、第2の信号処理回路に接続された第
2のアンテナ回路と、第1の信号処理回路と第2の信号処理回路に接続されたバッテリー
と、ブースターアンテナとを有し、第1のアンテナ回路は、ブースターアンテナを介して
第1の信号処理回路に記憶されたデータを送信するための信号をリーダ/ライタから受信
するものであり、第2のアンテナ回路は、バッテリーに充電するための信号を外部の無線
信号から受信するものであり、第1のアンテナ回路が受信する信号と第2のアンテナ回路
が受信する信号の波長が異なる構成とする。
の信号処理回路に接続された第1のアンテナ回路と、第2の信号処理回路に接続された複
数の第2のアンテナ回路と、第1の信号処理回路と第2の信号処理回路に接続されたバッ
テリーと、ブースターアンテナとを有し、第1のアンテナ回路は、第1の信号処理回路に
記憶されたデータを送信するための信号をリーダ/ライタから受信するものであり、第2
のアンテナ回路は、ブースターアンテナを介してバッテリーに充電するための信号を外部
の無線信号から受信するものであり、第1のアンテナ回路が受信する信号と第2のアンテ
ナ回路が受信する信号の波長が異なる構成とする。
給する構成であってもよい。
は、電磁誘導方式により信号を受信するものであってもよい。
有機ラジカル電池またはコンデンサである構成であってもよい。
されている場合とを含むものとする。したがって、本発明が開示する構成において、所定
の接続関係に加え、その間に電気的な接続を可能とする他の素子(例えば、スイッチやト
ランジスタや容量素子やインダクタや抵抗素子やダイオードなど)が配置されていてもよ
い。あるいは、間に他の素子を挟まずに、直接接続されて、配置されていてもよい。なお
、電気的な接続を可能とする他の素子を間に介さずに接続されていて、直接接続されてい
る場合のみを含む場合であって、電気的に接続されている場合を含まない場合には、直接
接続されている、と記載するものとする。なお、電気的に接続されている、と記載する場
合は、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。
が出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、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(TF
T)、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、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、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素
またはハロゲンが含まれていてもよい。また、トランジスタが配置されている基板の種類
は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定されることはない。従って例えば
、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロフ
ァン基板、石材基板などに配置することが出来る。また、ある基板でトランジスタを形成
し、その後、別の基板にトランジスタを移動させて、別の基板上に配置するようにしても
よい。
が2本以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構造にすること
により、オフ電流の低減、トランジスタの耐圧の向上による信頼性の向上や、飽和領域で
動作する時にドレインとソース間電圧が変化しても、ドレインとソース間電流があまり変
化せず、フラットな特性にすることができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置
されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすること
により、チャネル領域が増えるため、電流値の増大や、空乏層ができやすくなってS値を
小さくすることができる。また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造でもよ
いし、チャネルの下にゲート電極が配置されている構造でもよいし、正スタガ構造であっ
てもよいし、逆スタガ構造でもよいし、チャネル領域が複数の領域に分かれていてもよい
し、並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよい。また、チャネル(も
しくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル(もしく
はその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっている構造にすることにより、チャネ
ルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、LDD
領域があってもよい。LDD領域を設けることにより、オフ電流の低減、トランジスタの
耐圧の向上による信頼性の向上や、飽和領域で動作する時にドレインとソース間電圧が変
化しても、ドレインとソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることができ
る。
プを用いることができ、様々な基板上に形成させることができる。したがって、回路の全
てが、ガラス基板上に形成されていてもよいし、プラスチック基板に形成されていてもよ
いし、単結晶基板に形成されていてもよいし、SOI基板上に形成されていてもよいし、
どのような基板上に形成されていてもよい。回路の全てが形成されていることにより、部
品点数を減らしてコストを低減し、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させる
ことができる。あるいは、回路の一部が、ある基板に形成されており、回路の別の一部が
、別の基板に形成されていてもよい。つまり、回路の全てが同じ基板上に形成されていな
くてもよい。例えば、回路の一部は、ガラス基板上にトランジスタを用いて形成し、回路
の別の一部は、単結晶基板上に形成し、そのICチップをCOG(Chip On Gl
ass)で接続してガラス基板上に配置してもよい。あるいは、そのICチップをTAB
(Tape Auto Bonding)やプリント基板を用いてガラス基板と接続して
もよい。このように、回路の一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点数を減
らしてコストを低減し、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させることができ
る。また、駆動電圧が高い部分や駆動周波数が高い部分は、消費電力が大きくなってしま
うので、そのような部分は同じ基板に形成しないようにすれば、消費電力の向上を防ぐこ
とができる。
を指すものとする。
に、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止すること
ができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに無線で電力を供給するためのア
ンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、半導体装
置を駆動するための電源を外部からの電磁波の電力を利用してバッテリーを充電すること
ができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池
の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて
、半導体装置を駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、当該半導
体装置が動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすこと
ができる。
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、以下に説明する本
発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
(実施の形態1)
る。なお、本実施の形態では、半導体装置をRFIDタグ(以下、単に「RFID」とも
記す)として利用する場合について説明する。
01、第2のアンテナ回路102、信号処理回路103、及びバッテリー104によって
構成されている。信号処理回路103は、第1の整流回路105、電源回路106、第2
の整流回路107、復調回路108、アンプ109、論理回路110、メモリコントロー
ル回路111、メモリ回路112、論理回路113、アンプ114、変調回路115によ
って構成されている。
202aを受信(又はリーダ/ライタ201へ電波を送信)し、第2のアンテナ回路10
2が外部の電波202bを受信する場合について示している。図2において、第1のアン
テナ回路101で受信した電波202aは、第1の整流回路105を介して電源回路10
6に入力されると同時に、電波202aに含まれるデータが復調回路108等により抽出
される。また、第2のアンテナ回路102で受信した電波202bは、第2の整流回路1
07を介してバッテリー104に入力される。
波202bがバッテリー104に入力されることによって、バッテリー104の充電が行
われる。また、バッテリー104に充電された電力は、電源回路106を介して信号処理
回路103に設けられた回路に供給される構成となっている。つまり、バッテリー104
を無線で充電する構成となっている。また、第1のアンテナ回路101で受信し第1の整
流回路105を介して入力された電波202aが、RFID100を駆動する電力として
電源回路106を介して信号処理回路103の回路に供給される。
のアンテナ回路102で受信する電波として、外部の電波202b(以下、「無線信号」
とも記す)を利用することを特徴としている。無線信号は、例えば、携帯電話の中継局の
電波(800〜900MHz帯、1.5GHz、1.9〜2.1GHz帯等)、携帯電話
から発振される電波、電波時計の電波(40kHz等)、家庭用の交流電源のノイズ(6
0Hz等)、他のリーダ/ライタ(RFID100と直接やりとりを行わないリーダ/ラ
イタ)から無作為に生じている電波等を利用することができる。また、第2のアンテナ回
路102は、それぞれ長さや形状の異なるアンテナを用いた複数のアンテナ回路を設ける
ことによって、バッテリー104の充電として波長が異なる複数の無線信号を利用するこ
とができる。
を充電するための充電器等を別途必要としないため、電池の交換作業が不要となり、より
低コストでRFIDを設けることができる。また、第2のアンテナ回路102のアンテナ
の形状は、これらの無線信号を受信しやすい長さや形状で設ける。また、波長が異なる無
線信号を複数受信する場合には、長さや形状の異なるアンテナを含む複数のアンテナ回路
を設けることが好ましい。
に示すようにアンテナ401、共振容量402により構成することができ、アンテナ40
1及び共振容量402を併せてアンテナ回路403とよぶことがある。また、第1の整流
回路105と第2の整流回路107は、第1のアンテナ回路101及び第2のアンテナ回
路102が受信する電磁波により誘導される交流信号を直流信号に変換する回路であれば
よい。例えば、図4(B)に示すように、ダイオード404、ダイオード405、平滑容
量406によって整流回路407を構成すればよい。
まり、RFID100における第1のアンテナ回路101に適用する信号の伝送方式は、
電磁結合方式、電磁誘導方式又はマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、
実施者が適宜使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状の
アンテナを設ければよい。
帯)を適用する場合には、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとし
て機能する導電膜を輪状(例えば、ループアンテナ)、らせん状(例えば、スパイラルア
ンテナ)に形成する。
、2.45GHz帯等)を適用する場合には、信号の伝送に用いる電波の波長を考慮して
アンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよく、アンテナとして機能
する導電膜を例えば、線状(例えば、ダイポールアンテナ)、平坦な形状(例えば、パッ
チアンテナ)等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は
線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた
形状で設けてもよい。
回路102に設けるアンテナの形状の一例を示す。例えば、図3(A)に示すように信号
処理回路が設けられたチップ302の周りにアンテナ303を配した構造を取っても良い
。また、図3(B)に示すように信号処理回路が設けられたチップ302上に細いアンテ
ナ303を設けた構造をとってもよい。また、図3(C)に示すように信号処理回路が設
けられたチップ302に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ303の形
状をとってもよい。また、図3(D)に示すように信号処理回路が設けられたチップ30
2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303での
形状をとってもよい。また、図3(E)に示すように、信号処理回路が設けられたチップ
302に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ303の形状をとってもよい。第1のアン
テナ回路101及び第2のアンテナ回路102にマイクロ波方式を適用する場合はこれら
の形状のアンテナを組み合わせて用いることができる。
いては特に限定されない。例えば、アンテナ303とチップ302をワイヤボンディング
接続やバンプ接続を用いて接続する、あるいはチップの一部を電極にしてアンテナ303
に貼り付けるという方法を取ってもよい。この方式ではACF(anisotropic
conductive film;異方性導電性フィルム)を用いてチップ302をア
ンテナ303に貼り付けることができる。また、アンテナに必要な長さは受信に用いる周
波数によって適正な長さが異なる。そのため、波長の整数分の1の長さにし、例えば周波
数が2.45GHzの場合は約60mm(1/2波長)、約30mm(1/4波長)とす
れば良い。
各回路に供給する。具体的には、第1のアンテナ回路101で受信し第1の整流回路10
5で整流化されて得られた電力を一定の値に制御し、信号処理回路103の各回路が動作
するために必要な電力の供給を行う。また、バッテリー104に充電された電力を一定の
値に制御して、信号処理回路103の各回路が動作するために必要な電力の供給を行う。
RFID100の第1のアンテナ回路101を介して十分な電力が得られない場合であっ
ても、バッテリー104に充電された電力により信号処理回路103の各回路が駆動する
ために必要な電力の供給が行われる。
圧回路とバッファアンプで構成される。基準電圧回路は抵抗1001、ダイオード接続の
トランジスタ1002、1003によって構成され、トランジスタのVgs2つ分に相当
する基準電圧を発生させる。バッファアンプはトランジスタ1005、1006で構成さ
れる差動回路、トランジスタ1007、1008によって構成されるカレントミラー回路
、電流供給用抵抗1004、トランジスタ1009、抵抗1010によって構成されるソ
ース接地アンプより構成される。
009に流れる電流が少なくなり、また、出力端子より流れる電流が小さいときはトラン
ジスタ1009に流れる電流が多くなり、抵抗1010に流れる電流はほぼ一定となるよ
うに動作する。また出力端子の電位は基準電圧回路とほぼ同じ値となる。ここでは基準電
圧回路とバッファアンプを有する電源回路を示したが、本発明に用いる電源回路は図6に
限定されず、他の形式の回路であっても良い。
とができる電池のことをいう。すなわち、バッテリーは電力の消費に伴い使用時間が減少
するが、消費されて減少した電力を充電することにより使用時間を延ばすことができる電
池をいう。なおバッテリーとしては、リチウムイオン電池、リチウム二次電池、ニッケル
水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池
、銀亜鉛電池などの二次電池が適用可能であるが、これには限定されない。また、大容量
のコンデンサなどを適用してもよい。特に、リチウムイオン電池やリチウム二次電池は充
放電容量が大きいため、本実施の形態に係る半導体装置に備えるバッテリーに適用するこ
とで小型化を図ることができる。
む際の動作を以下に説明する。第1のアンテナ回路101で受信した信号は、第1の整流
回路105により、半波整流され、そして平滑化される。第1の整流回路105により半
波整流、平滑化された電圧は電源回路106に入力される。そして電源回路は、安定化さ
れた後の電圧をアンプ109、論理回路110、メモリコントロール回路111、メモリ
回路112、論理回路113、アンプ114、変調回路115に供給する。
号として、論理回路110に入力される。さらに、第1のアンテナ回路101から入力さ
れた信号は復調回路108で復調され、データとして論理回路110に入力される。
がデータを変形ミラー符号、NRZ−L符号などでエンコードして送信するため、それを
論理回路110はデコードする。デコードされたデータは、メモリコントロール回路11
1に送られ、それに従いメモリ回路112にデータが書き込まれる。メモリ回路112は
電源が切れても保持できる不揮発性メモリ回路である必要があり、マスクROMなどが使
用される。
をリーダ/ライタ201が読み出す場合は以下のように動作する。第1のアンテナ回路1
01で受信した信号は、第1の整流回路105により、半波整流され、そして平滑化され
る。第1の整流回路105により半波整流、平滑化された電圧は電源回路106に入力さ
れる。そして電源回路は、安定化された後の電圧をアンプ109、論理回路110、メモ
リコントロール回路111、メモリ回路112、論理回路113、アンプ114、変調回
路115に供給する。
路110に入力され、論理演算が行われる。そして、論理回路110からの信号を用いて
、メモリコントロール回路111を制御し、メモリ回路112に記憶されているデータを
呼び出す。次にメモリ回路112から呼び出されたデータを論理回路113で加工し、ア
ンプ114で増幅の後、変調回路115を動作させる。データの加工はISO14443
、ISO15693、ISO18000などの規格に定められた方式に従い加工されるが
、リーダ/ライタとの整合性が確保されれば、上記規格以外であってもかまわない。
。これによって、第1のアンテナ回路101で反射されるリーダ/ライタ201の信号に
変化が生じる。この変化をリーダ/ライタが読み取ることによってRFID100のメモ
リ回路112に記憶されたデータを知ることが可能になる。このような変調方式を負荷変
調方式という。
させることが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって
、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、a−InGaZn
O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、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体
膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、信号処理回路1102が形成さ
れている基板の種類は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定されることは
ない。従って例えば、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基
板、紙基板、セロファン基板、石材基板などに形成することが出来る。また、ある基板に
信号処理回路1102を形成し、その後、別の基板に信号処理回路1102を移動させて
、別の基板上に配置するようにしてもよい。
作を以下に説明する。第2のアンテナ回路102で受信した外部の無線信号は、第2の整
流回路107により、半波整流され、そして平滑化される。第2の整流回路107により
半波整流、平滑化された電圧は、バッテリー104に一旦保持される。バッテリー104
に保持された電力は、電源回路106に供給する電力として用いられる。なお、第1のア
ンテナ回路より供給される信号について、受信することはできるものの、リーダ/ライタ
に送信するための電力が不足している場合に、バッテリーより電力を供給するか否かを判
定する回路を設ける構成であってもよい。
のアンテナ回路101に設けるアンテナの形状をコイル状とし、第2のアンテナ回路10
2として長さや形状の異なるアンテナを含む複数のアンテナ回路を設ける場合について説
明する。
、第2のアンテナ回路、信号処理回路、バッテリーが、基板上に積層、または並列に配し
たレイアウトを取り得る。また、信号処理回路においては、第1のアンテナ回路に付随す
る回路、第2のアンテナ回路に付随する回路で分けて記すことができ、以下の説明では、
第1のアンテナ回路に付随する回路については第1の信号処理回路とし、第2のアンテナ
回路に付随する回路ついては第2の信号処理回路と記す。なお、第1の信号処理回路は、
図1における信号処理回路103のうち少なくとも第1の整流回路105、電源回路10
6、復調回路108、アンプ109、論理回路110、メモリコントロール回路111、
メモリ回路112、論理回路113、アンプ114、変調回路115を含んでいる。一方
、第2の信号処理回路は、図1における信号処理回路103のうち少なくとも第2の整流
回路107を含んでいる。
アンテナ回路705a、705bと、第1の信号処理回路及び第2の信号処理回路を有す
るチップ702と、バッテリー703とを有している。なお、第1のアンテナ回路704
と第1の信号処理回路は接続されており、第2のアンテナ回路705a、705bと第2
の信号処理回路は接続されている。
信号処理回路における第1の整流回路を介して電源回路に入力されて電力に生成されると
同時に、電波に含まれる信号が復調回路等により抽出される。また、バッテリー703と
チップ702に形成された第2の信号処理回路は接続されており、複数の第2のアンテナ
回路705a、705bで受信した電波は、第2の信号処理回路における整流回路を介し
てバッテリー703に入力される。
信し、外部の無線信号707を第2のアンテナ回路705a、705bで受信している例
を示している。つまり、RFIDは、第1のアンテナ回路704を介してリーダ/ライタ
706とデータの送受信を行い、第2のアンテナ回路705a、705bを介してバッテ
リー703の充電を行う。
接続しており、バッテリー703から適宜第1の信号処理回路における電源回路に電力が
供給される。バッテリー703と第1の信号処理回路又は第2の信号処理回路との接続に
ついては特に限定されず、例えば、バッテリー703と第1の信号処理回路又は第2の信
号処理回路をワイヤボンディング接続やバンプ接続を用いて接続することができる。また
、他にも、第1の信号処理回路又は第2の信号処理回路の一部を電極にしてバッテリー7
03との接続端子と貼り合わせて設けることもでき、この場合異方性導電フィルム等を用
いて貼り合わせることができる。
5におけるリーダ/ライタ706は、受信部501、送信部502、制御部503、イン
ターフェース部504、アンテナ回路505によって構成されている。制御部503は、
インターフェース部504を介した上位装置506の制御により、データ処理命令、デー
タ処理結果について、受信部501、送信部502を制御する。送信部502はRFID
100に送信するデータ処理命令を変調し、アンテナ回路505から電磁波として出力す
る。また受信部501は、アンテナ回路505で受信された信号を復調し、データ処理結
果として制御部503に出力する。
信部501及び送信部502に接続され、LC並列共振回路を構成するアンテナ507及
び共振容量508を有する。アンテナ回路505は、受信時に、RFID100により出
力された信号によってアンテナ回路505に誘導される起電力を電気的信号として受信す
る。また、送信時には、アンテナ回路505に誘導電流を供給し、アンテナ回路505よ
りRFID100に信号を送信する。
アンテナの長さや形状は図7に示した構造に限られない。ここでは、第2のアンテナ回路
705a、705bのアンテナとして、長さの異なる線状のアンテナ(ダイポールアンテ
ナ)を設けた例を示したが、例えば、ダイポールアンテナとコイル状のアンテナを組み合
わせて用いてもよいし、ダイポールアンテナとパッチアンテナを組み合わせて用いてもよ
い。このように、バッテリー703の充電に用いられるアンテナとして、長さや形状の異
なるものを複数設けることによって、様々な波長の無線信号を受信することができるため
、充電効率を向上させることができる。特に、パッチアンテナとダイポールアンテナ等の
形状の異なるアンテナを組み合わせて設けることによって(例えば、パッチアンテナの周
囲に折り返しダイポールアンテナを設ける)、限られたスペースを有効に活用することが
可能となる。もちろん、本実施の形態で示すRFIDは、複数の第2のアンテナ回路70
5a、705bを設けた例を示したが、これに限られず、1つのアンテナ回路又は3つ以
上のアンテナ回路を設けた構成としてもよい。
路704も図7に示した構造に限られず、上述したように適用する伝送方式により様々な
長さや形状のアンテナを用いることができる。
波数は、125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHzなどがあり、
それぞれISO規格などが設定される。勿論、第1のアンテナ回路704とリーダ/ライ
タ706間で送受信される信号の周波数はこれに限定されず、例えばサブミリ波である3
00GHz〜3THz、ミリ波である30GHz〜300GHz、マイクロ波である3G
Hz〜30GHz、極超短波である300MHz〜3GHz、超短波である30MHz〜
300MHz、短波である3MHz〜30MHz、中波である300KHz〜3MHz、
長波である30KHz〜300KHz、及び超長波である3KHz〜30KHzのいずれ
の周波数も用いることができる。また、第1のアンテナ回路704とリーダ/ライタ70
6間で送受信される信号は、搬送波を変調した信号である。搬送波の変調方式は、アナロ
グ変調であってもデジタル変調であってよく、振幅変調、位相変調、周波数変調、及びス
ペクトラム拡散のいずれであってもよい。望ましくは、振幅変調、または、周波数変調に
するとよい。
テナ回路705a、705b、第1の信号処理回路及び第2の信号処理回路を有するチッ
プ702及びバッテリー703を設けた例を示したが、本実施の形態で示すRFIDは、
図7に示した構造に限られない。
た基板701aと、チップ702bと複数の第2のアンテナ回路705a、705b及び
バッテリー703が設けられた基板701bとを重畳的に設けた構成としてもよい。チッ
プ702aには第1の信号処理回路が設けられており、チップ702bには第2の信号処
理回路が設けられている。
けられた第1の信号処理回路における第1の整流回路を介して電源回路に入力されて電力
に生成されると同時に、電波に含まれる信号が復調回路等により抽出される。また、第2
のアンテナ回路705a、705bで受信した電波は、チップ702bに設けられた第2
の信号処理回路における第2の整流回路を介してバッテリー703に入力される。
接続し、第2のアンテナ回路705a、705bはチップ702bに設けられた第2の信
号処理回路と接続している。バッテリー703は、チップ702aに設けられた第1の信
号処理回路と、チップ702bに設けられた第2の信号処理回路とそれぞれ電気的に接続
するように設けられている。
ては特に限定されず、例えば、バッテリー703と第1の信号処理回路又は第2の信号処
理回路をワイヤボンディング接続やバンプ接続を用いて接続することができる。また、他
にも、第1の信号処理回路又は第2の信号処理回路の一部を電極にしてバッテリー703
との接続端子と貼り合わせて設けることもでき、この場合異方性導電フィルム等を用いて
貼り合わせることができる。
リーの充電に用いるチップ及びアンテナとを別々の基板に形成した後、当該基板を貼り合
わせて設けることによって、アンテナやバッテリーの形状を大きく形成することができる
。
理回路と同時に設けることができる。例えば、10μm〜100μm程度に薄膜化したリ
チウムイオン2次電池を第1の信号処理回路又は第2の信号処理回路と同時に形成しても
よい。また、第1の信号処理回路又は第2の信号処理回路と同時に薄膜のキャパシターを
形成してバッテリー703としてもよい。また、図7、図8ではバッテリー703を第2
のアンテナ回路705aと重なるように設けているが、他にも第1のアンテナ回路704
と重なるように設けてもよいし(図9(A))、第1のアンテナ回路704、第2のアン
テナ回路705a、705bのいずれにも重ならないように設けてもよい。
に貼り合わせて設けてもよい。例えば、図9(B)、(C)に示すように、バッテリー7
03を第1の信号処理回路及び第2の信号処理回路が形成されたチップ702と貼り合わ
せて設ける。この場合、基板の表面(チップ702が形成された面)又は裏面に貼り合わ
せることができる。この場合、チップ702に含まれる第1の信号処理回路、第2の信号
処理回路とバッテリー703とがそれぞれ電気的に接続するように貼り合わせる。例えば
、チップ702に電気的に接続するバンプ等の接続端子711を設け、バッテリーの接続
端子712と電気的に接続されるように設ける。貼り合わせとしては、異方性導電フィル
ム等を用いることができる。
リー703が設けられた基板701に第1の信号処理回路又は第2の信号処理回路が形成
されたチップ702を貼り合わせて設けてもよい(図10(A))。また、第1のアンテ
ナ回路704、第2のアンテナ回路705a、705bが設けられた基板701上に第1
の信号処理回路又は第2の信号処理回路が形成されたチップ702とバッテリー703を
貼り合わせて設けてもよい(図10(B))。この場合、チップ702に含まれる第1の
信号処理回路、第2の信号処理回路とバッテリー703とがそれぞれ電気的に接続し、第
1の信号処理回路と第1のアンテナ回路704、第2の信号処理回路と第2のアンテナ回
路705a、705bが電気的に接続するように貼り合わせる。貼り合わせとしては、上
述したように、チップ702、バッテリー703又は第1のアンテナ回路704、第2の
アンテナ回路705a、705bに電気的に接続するバンプ等の接続端子を設け、当該接
続端子を電気的に接続して設ける。
組み合わせて設けることができるため、生産性を向上させることができる。
徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にする
ための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリー
に電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、
充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部の無線信号を利用
してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのよう
な電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続
けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保
持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの
通信距離を伸ばすことができる。
とが可能である。
(実施の形態2)
ブースターアンテナ回路(以下、ブースターアンテナという)を設けた構成に関して、図
面を参照して説明する。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態1
と同じ部分は同じ符号を用いて示す場合がある。
イタからの信号を受信し信号処理回路にデータを出力するアンテナ(以下、第1のチップ
アンテナまたは第1のアンテナ回路という)や、バッテリーを充電するために無線信号を
受信するアンテナ(以下、第2のチップアンテナまたは第2のアンテナ回路という)より
も、サイズの大きいアンテナをいう。ブースターアンテナは、使用する周波数帯域で共振
させ、第1のチップアンテナ又は第2のチップアンテナと磁界結合させることで、リーダ
/ライタとの信号の送受信又は無線信号の受信を効率よく行うことができるものをいう。
さらに、ブースターアンテナは磁界を介して第1のチップアンテナ又は第2のチップアン
テナと結合しているため、直接チップアンテナ及び信号処理回路と接続する必要が無いと
いう利点を有している。
ロック図を用いて説明する。
2、ブースターアンテナ1201、信号処理回路103及びバッテリー104により構成
されている。信号処理回路103は、第1の整流回路105、電源回路106、第2の整
流回路107、復調回路108、アンプ109、論理回路110、メモリコントロール回
路111、メモリ回路112、論理回路113、アンプ114、変調回路115によって
構成される。
ライタ201と信号の送受信を行い、第2のアンテナ回路102が外部の無線信号を受信
する場合について示している。図13において、ブースターアンテナ1201がリーダ/
ライタ201からの信号を受信し、第1のアンテナ回路101との磁界結合により、リー
ダ/ライタ201から送信された信号が第1の整流回路105を介して電源回路106に
入力され、かつ復調回路108及びアンプ109に入力される。また図13において、第
2のアンテナ回路102で受信する信号は第2の整流回路107を介してバッテリー10
4に入力され、バッテリー104より適宜電源回路106に電力が供給される。図13に
示した構成とすることにより、リーダ/ライタ201とRFID100間の信号の送受信
の通信距離を伸ばすことができるため、データの送受信をより確実にすることができる。
スターアンテナ1201が同調する周波数の帯域を異ならせることにより他のアンテナと
磁界結合させることもできる。
外部の無線信号を受信し、第1のアンテナ回路101がリーダ/ライタ201と情報の送
受信を行う場合について示している。図14において、ブースターアンテナ1201が外
部の無線信号202を受信し、第2のアンテナ回路102との磁界結合により、無線信号
202が第2の整流回路107を介してバッテリー104に電力として充電される。そし
てバッテリー104から電源回路106に電力が供給される。また、第1のアンテナ回路
101で受信する信号は、第1の整流回路105を介して電源回路106に入力され、か
つ復調回路108及びアンプ109に入力される。図14に示した構成とすることにより
、RFID100が無線信号202を受信しやすくなり、バッテリー104への充電をよ
り確実にすることができる。
201と第1のアンテナ回路101及び第2のアンテナ回路102と磁界結合させること
もできる。
してリーダ/ライタ201と信号の送受信を行い、第2のアンテナ回路102がブースタ
ーアンテナ1201bを介して外部の無線信号を受信する場合について示している。ブー
スターアンテナ1201aがリーダ/ライタ201からの信号を受信し、第1のアンテナ
回路101との磁界結合により、リーダ/ライタ201から送信された信号が第1の整流
回路105を介して電源回路106に入力され、かつ復調回路108及びアンプ109に
入力される。また、ブースターアンテナ1201bが外部の無線信号202を受信し、第
2のアンテナ回路102との磁界結合により、無線信号202が第2の整流回路107を
介してバッテリー104に電力として充電される。
施の形態1で示した構成と同様であり、図4(B)に示すように、ダイオード404、ダ
イオード405、平滑容量406によって整流回路407を構成すればよい。
のアンテナの形状については、特に限定されない。例えば実施の形態1で説明した図3の
形状のアンテナを採用することができる。但し、ブースターアンテナはその機能上、磁界
結合するアンテナ回路より大きな形状のアンテナを採用することが好ましい。また、第1
のアンテナ回路101、第2のアンテナ回路102及びブースターアンテナは、実施の形
態1で説明した図4(A)のように、アンテナ401、共振容量402によって構成され
るものとして説明し、アンテナ401及び共振容量402を併せてアンテナ回路403と
する。
3と共に同じ基板上に積層して設ける構成としても良いし、外付けのアンテナとして設け
られるものであってもよい。
ナ回路、第2のアンテナ回路、及びブースターアンテナの位置関係並びにアンテナの形状
について示す。図16において、基板701にコイル状の第1のアンテナ回路704と複
数の第2のアンテナ回路705a、705bを設け、基板721上にブースターアンテナ
722を設け、基板701と基板721とを貼り合わせて設けることができる。
ーダ/ライタ706から発生した交流磁界がコイル状のブースターアンテナ722を貫き
、電磁誘導によりコイル状のブースターアンテナ722の端子間(アンテナの一端と他端
の間)に起電力が発生する。コイル状のブースターアンテナ722において電磁誘導によ
る起電力が発生すると共にブースターアンテナ722自体から交流磁界が発生する。そし
て、ブースターアンテナ722から発生する交流磁界がコイル状の第1のアンテナ回路7
04を貫き、電磁誘導により第1のアンテナ回路704の端子間(アンテナの一端と他端
の間)に起電力が発生する。当該起電力によりリーダ/ライタ706と第1のアンテナ回
路704とでデータの送受信が行われる。
ブースターアンテナ722が設けられた基板701aと、第2の信号処理回路を含むチッ
プ702b、複数の第2のアンテナ回路705a、705b及びバッテリー703が設け
られた基板701bとを重畳的に設けた構成を示している。
ーダ/ライタ706から発生した交流磁界がコイル状のブースターアンテナ722を貫き
、電磁誘導によりコイル状のブースターアンテナ722の端子間(アンテナの一端と他端
の間)に起電力が発生する。コイル状のブースターアンテナ722において電磁誘導によ
る起電力が発生すると共にブースターアンテナ722自体から交流磁界が発生する。そし
て、ブースターアンテナ722から発生する交流磁界がコイル状の第1のアンテナ回路7
04を貫き、電磁誘導により第1のアンテナ回路704の端子間(アンテナの一端と他端
の間)に起電力が発生する。当該起電力によりリーダ/ライタ706と第1のアンテナ回
路704とでデータの送受信が行われる。
2をそれぞれ貼り合わせて設けてもよい。例えば、図18に示すように、第1のアンテナ
回路704、第2のアンテナ回路705a、705b、第1の信号処理回路及び第2の信
号処理回路を含むチップ702が設けられた基板701上に、バッテリー703とブース
ターアンテナ722が設けられた基板721を貼り合わせて設ける。この場合、基板70
1の表面(チップ702が形成された面)にバッテリー703を貼り合わせ、ブースター
アンテナ722が設けられた基板721を基板701の裏面に貼り合わせた例を示してい
る。
リーの充電に用いるチップ及びアンテナとを別々の基板に形成した後、当該基板を貼り合
わせて設けることによって、アンテナやバッテリーの形状を大きく形成することができる
。
ーアンテナの配置は、アンテナの位置を互いに交流磁界がアンテナコイルを貫くように設
計すれば良く、図17に示すように大きく面積を確保したブースターアンテナの内側に第
1のアンテナ回路または第2のアンテナ回路を配置することにより、効率的な配置をする
ことができるため、バッテリー等の面積を大きく取ることやアンテナの巻き数を増やすこ
とができ好適である。
徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にする
ための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリー
に電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、
充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部の無線通信を利用
してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのよう
な電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続
けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力をバッテリー内に保持す
ることにより、RFIDが通信を行うための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通
信距離を伸ばすことができる。
ンテナを有することを特徴とする。そのため、RFIDとリーダ/ライタ間のデータの送
受信、及びRFIDの、外部の無線信号の受信に対して、より確実に通信を行うことが可
能となる。
とが可能である。
(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半導体装置の作製方法の一例に関して、図
面を参照して説明する。
離層1903を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜1904と半導体膜1905
(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1902、剥離層1
903、絶縁膜1904および半導体膜1905は、連続して形成することができる。
はステンレス基板など)、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(PNT)、ポリエーテルサルフィン(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1903は、絶縁膜1902を介して基板190
1の全面に設けているが、必要に応じて、基板1901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。
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1902、1904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1902は、基板1901から剥離層1903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1
904は基板1901、剥離層1903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1902、1904を形成することによって、基板1901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1903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1901として
石英を用いるような場合には絶縁膜1902、1904を省略してもよい。
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
雰囲気化またはN2O雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化または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(W
O2)、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。
より、25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで形成する。
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
1905の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッ
チングして、結晶化した結晶質半導体膜1905a〜1905fを形成し、当該半導体膜
1905a〜1905fを覆うようにゲート絶縁膜1906を形成する。
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1906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。
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(55
0℃、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質半導体膜1905a〜1905f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。
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。
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、A
r、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。
m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。
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。
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1905
a〜1905f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 Tr
ansistor)を得ることができる。
。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。
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1905a〜1905fの
上方にゲート電極1907を形成する。ここでは、ゲート電極1907として、第1の導
電膜1907aと第2の導電膜1907bの積層構造で設けた例を示している。
5a〜1905f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1905a〜1905fに選択的に
導入し、n型を示す不純物領域1908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1905c、1905eに導入し、p型を示す不純物領域1909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1907の側面に接する絶縁膜1910(サイドウォールとも
よばれる)を形成する。絶縁膜1910は、LDD(Lightly Doped dr
ain)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。
1907および絶縁膜1910をマスクとして用いて、半導体膜1905a、1905b
、1905d、1905f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1911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1905
a、1905b、1905d、1905fに選択的に導入し、不純物領域1908より高
濃度のn型を示す不純物領域1911を形成する。
0a、1900b、1900d、1900fとpチャネル型薄膜トランジスタ1900c
、1900eが形成される。
体膜1905aの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極1907及び絶縁膜1
910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1911が
形成され、絶縁膜1910と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域1911
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1900b、1900d、1900f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1911が形成されている。
体膜1905cの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極1907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1909が形成されている。ま
た、pチャネル型薄膜トランジスタ1900eも同様にチャネル形成領域及び不純物領域
1909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1900c
、1900e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LD
D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。
07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1900a〜薄膜トランジスタ1900fのソース領域又はドレイン領域を形成する
不純物領域1909、1911と電気的に接続する導電膜1913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1912aとして窒化酸化珪素
膜で形成し、2層目の絶縁膜1912bとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜
1913は、半導体膜1905a〜1905fのソース電極又はドレイン電極を形成する
。
2b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
。
)、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1913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(TiN)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
1913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。
に、半導体膜1905a、1905fのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜1
913とそれぞれ電気的に接続する導電膜1915a、1915bを形成する。また、半
導体膜1905b、1905eのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜1913
とそれぞれ電気的に接続する導電膜1916a、1916bを形成する。なお、導電膜1
915a、1915bと導電膜1916a、1916bは同一の材料で同時に形成しても
よい。導電膜1915a、1915bと導電膜1916a、1916bは、上述した導電
膜1913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。
機能する導電膜1917a、1917bが電気的に接続されるように形成する。ここでは
、アンテナとして機能する導電膜1917aと1917bの一方が上記実施の形態で示し
た第1のアンテナ回路のアンテナに相当し、他方が第2のアンテナ回路のアンテナに相当
する。例えば、導電膜1917aが第1のアンテナ回路のアンテナであり、導電膜191
7bが第2のアンテナ回路のアンテナであるとすると、薄膜トランジスタ1900a〜薄
膜トランジスタ1900cが上記実施の形態で示した第1の信号処理回路として機能し、
薄膜トランジスタ1900d〜薄膜トランジスタ1900fが上記実施の形態で示した第
2の信号処理回路として機能する。
化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiN
xOy)(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
。
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(A
g)、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。
7b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(P
t)、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、珪素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。
に含まれるバッテリーと電気的に接続される配線として機能しうる。また、アンテナとし
て機能する導電膜1917a、1917bを形成する際に、導電膜1915a、1915
bに電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜をバッテリーに接続する配
線として利用してもよい。なお図20(B)における導電膜1917a、1917bは、
上記実施の形態1で示した第1のアンテナ回路、及び第2のアンテナ回路に対応する。
1918を形成した後、薄膜トランジスタ1900a〜薄膜トランジスタ1900f、導
電膜1917a、1917b等を含む層(以下、「素子形成層1919」と記す)を基板
1901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1900a〜薄膜トランジスタ1900f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1901から素子形成層1919を剥離することができる
。また、基板1901から素子形成層1919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1903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19
19は、基板1901から剥離された状態となる。なお、剥離層1903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1903の除去を
行った後にも、基板1901上に素子形成層1919を保持しておくことが可能となる。
また、素子形成層1919が剥離された基板1901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。
(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。
919に開口部を形成した後に、当該素子形成層1919の一方の面(絶縁膜1918の
露出した面)に第1のシート材1920を貼り合わせた後、基板1901から素子形成層
1919を剥離する。
た面)に、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1921を貼り合
わせる。第1のシート材1920、第2のシート材1921として、ホットメルトフィル
ム等を用いることができる。
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)、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。
リーとの接続は、基板1901から素子形成層1919を剥離する前(図20(B)又は
図20(C)の段階)に行ってもよいし、基板1901から素子形成層1919を剥離し
た後(図21(A)の段階)に行ってもよいし、素子形成層1919を第1のシート材及
び第2のシート材で封止した後(図21(B)の段階)に行ってもよい。以下に、素子形
成層1919とバッテリーを接続して形成する一例を図22、図23を用いて説明する。
に導電膜1915a、1915bにそれぞれ電気的に接続する導電膜1931a、193
1bを形成する。続けて、導電膜1917a、1917b、導電膜1931a、1931
bを覆うように絶縁膜1918を形成した後、導電膜1931a、1931bの表面が露
出するように開口部1932a、1932bを形成する。その後、図22(A)に示すよ
うに、レーザー光の照射により素子形成層1919に開口部を形成した後に、当該素子形
成層1919の一方の面(絶縁膜1918の露出した面)に第1のシート材1920を貼
り合わせた後、基板1901から素子形成層1919を剥離する。
た面)に、第2のシート材1921を貼り合わせた後、素子形成層1919を第1のシー
ト材1920から剥離する。従って、ここでは第1のシート材1920として粘着力が弱
いものを用いる。続けて、開口部1932a、1932bを介して導電膜1931a、1
931bとそれぞれ電気的に接続する導電膜1934a、1934bを選択的に形成する
。
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。
a、1934bを形成する例を示しているが、導電膜1934a、1934bを形成した
後に基板1901から素子形成層1919の剥離を行ってもよい。
形成層1919を素子ごとに分断する。分断は、レーザー照射装置、ダイシング装置、ス
クライブ装置等を用いることができる。ここでは、レーザー光を照射することによって1
枚の基板に形成された複数の素子を各々分断する。
接続する。ここでは、素子形成層1919に設けられた導電膜1934a、1934bと
基板1935上に設けられたバッテリーの接続端子となる導電膜1936a、1936b
とをそれぞれ接続する。ここで、導電膜1934aと導電膜1936aとの接続、又は導
電膜1934bと導電膜1936bとの接続は、異方導電性フィルム(ACF(Anis
otropic Conductive Film))や異方導電性ペースト(ACP(
Anisotropic Conductive Paste))等の接着性を有する材
料を介して圧着させることにより電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性
を有する樹脂1937に含まれる導電性粒子1938を用いて接続する例を示している。
また、他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田
接合等を用いて接続を行うことも可能である。
に複数の素子を形成し、当該素子を分断後にバッテリーと接続することによって、一枚の
基板に作り込める素子の数を増やすことができるため、半導体装置をより低コストで作製
することが可能となる。
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、又はSi等
の半導体基板を用いてMOS型のトランジスタを形成した後に当該半導体基板を研磨する
ことによって、半導体装置の薄膜化、小型化を行うことができる。
とが可能である。
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置及びその作製方法の一例に関し
て図面を参照して説明する。
離層2403を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜2404と導電膜2405を
積層して形成する。なお、絶縁膜2402、剥離層2403、絶縁膜2404および導電
膜2405は、連続して形成することができる。
、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(P
d)、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。
上記実施の形態で説明した基板1901、絶縁膜1902、剥離層1903、絶縁膜19
04のいずれかの材料を用いて形成することができる。
405a〜2405eを形成し、当該導電膜2405a〜2405eを覆うように絶縁膜
2406、2407を積層して形成する。
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2406として窒化酸化シリコンを用い、絶縁膜2407として酸化窒化シリコン
を用いて形成することができる。また、ここでは、絶縁膜を2層積層させて設けた例を示
しているが、絶縁膜2406又は絶縁膜2407の一方のみ設けてもよいし、3層以上の
絶縁膜を積層させて設けてもよい。
導体膜2408a〜2408dを形成する。ここでは、絶縁膜2407上にスパッタリン
グ法、LPCVD法、プラズマCVD法等により、非晶質半導体膜(例えば、非晶質珪素
膜)を25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで形成し、当該非晶質半
導体膜を結晶化した後に選択的にエッチングして半導体膜2408a〜2408dを形成
する。半導体膜の材料や結晶化方法等は上記実施の形態で示した方法を用いることができ
る。また、絶縁膜2406、絶縁膜2407及び非晶質半導体膜は、連続して形成するこ
とができる。
合には、絶縁膜2407上に非晶質半導体膜を形成する前に、絶縁膜2407に平坦化処
理を行い当該絶縁膜2407の表面を平らにしておくことが好ましい。平坦化処理として
は、CMP法等の研磨処理を用いることができる。CMP法等の研磨処理を行うことによ
り、図24(A)に示すように表面が平坦化された絶縁膜2407上に半導体膜を形成す
ることができるため、半導体膜2408a〜2408dを用いて素子を形成する際に当該
素子の特性へ及ぼす影響を低減することができる。
ト絶縁膜2409を形成し、半導体膜2408a〜2408cの上方にゲート電極241
0を選択的に形成した後、当該ゲート電極2410をマスクとして、半導体膜2408a
〜2408dに不純物元素を添加し不純物領域2411を形成する。不純物元素としては
、n型又はp型を付与する不純物元素を添加する。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であるリン(P)を1×1019〜1×1020/cm3の濃
度で含まれるように半導体膜2408a〜2408dに導入し、n型を示す不純物領域2
411を形成する。なお、これに限られず、p型を付与する不純物元素を添加してp型を
示す不純物領域を形成してもよいし、n型及びp型を付与する不純物元素を選択的に半導
体膜2408a〜2408dに導入してもよい。
0a〜2400cと容量として機能する素子2400dが形成される。
408aの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極2410と重ならない領域に
当該チャネル領域と隣接してソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2411
が形成されている。また、nチャネル型薄膜トランジスタ2400b、2400cも同様
にチャネル形成領域及びソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2411が形
成されている。
入された不純物領域2411との積層構造によって容量が形成されている。
示したが、pチャネル薄膜トランジスタを設けてもよいし、上記実施の形態で示したよう
に、ゲート電極2410の側面に接して絶縁膜を設けnチャネル型薄膜トランジスタ24
00a〜2400cの半導体膜に低濃度不純物領域(LDD領域)を設けた構成とするこ
とも可能である。
電膜2405a〜2405cを大きく形成した(薄膜トランジスタ2400a〜2400
cのチャネル形成領域及び不純物領域2411と重なるように導電膜2405a〜240
5cを形成した)例を示しているが、これに限られない。例えば、図27(B)に示すよ
うに、薄膜トランジスタ2400a〜2400cの不純物領域2411の一部及びチャネ
ル形成領域全面と重なるように導電膜2405a〜2405cを設けてもよいし、不純物
領域2411の一部及びチャネル形成領域の一部と重なるように導電膜2405a〜24
05cを設けてもよいし、チャネル形成領域の一部とだけ重なるように導電膜2405a
〜2405cを設けてもよい。このように設ける場合には、特にCMP等の研磨処理を行
い絶縁膜2407の平坦化することが好ましい。
の防止、ESD(Electrostatic Discharge:静電破壊)の防止
、ショートチャネル効果の抑制、しきい値制御等を行うことも可能となる。また、配線2
405eを上層に形成する配線として設けることによって、工程の削減などを行うことも
可能となる。
膜トランジスタ2400a〜2400cのチャネル形成領域や不純物領域と重なるように
設けられた導電膜によりチャネル形成領域や不純物領域での撓みを抑制することができる
ため薄膜トランジスタ2400a〜2400cも破損の防止を図ることができる。特に、
図27(B)に示すように、ゲート電極の半導体膜を挟んだ反対側に位置する導電膜24
05a〜2405cを半導体膜のサイズより大きく設ける構成を取りうることによって、
トランジスタにおける半導体層の物理的な強度が増すことにより、トランジスタに物理的
な力が加わることに伴うトランジスタの破損を防止することができる。
しくは電荷の拡散領域となり、局所的な電荷の蓄積を低減し、電界集中を緩和することが
できるためESDを防止することができる。
〜2400cにおいて、ドレインからソースへの影響を遮断することによって、チャネル
長が短くなっても、ショートチャネル効果を抑制することができる。つまり、薄膜トラン
ジスタ2400a〜2400cの微細化に伴って問題となる、チャネル長の減少によって
生じるショートチャネル効果(トランジスタのしきい値電圧Vthが急激にシフトし、サ
ブスレッショルド領域のドレイン電流の立ち上がりがなまるなどの現象)を抑制すること
ができる。
00a〜2400cのしきい値を制御することができる。
グラフである。理想的にはゲート電圧Vgが正の領域では、ドレイン電流Idが十分大き
く、ゲート電圧Vgが0以下では、ドレイン電流Idは0であることが望ましい。ところ
が実際にはドレイン電流Idはカーブ3404に示すようにゲート電圧Vgが0であって
も、ILだけの漏れ電流が流れる。個々のトランジスタの電流は小さいが、半導体装置に
は多くのトランジスタが設けられており、それらの漏れ電流をあわせると、小さなものに
はならない場合がある。このような漏れ電流は待機時の半導体装置の消費電力を増加させ
るもとになる。つまり、バッテリーに蓄えられた電力の消費を増大させるものとなってし
まう。
ずらすことによって、この漏れ電流を減らすことは可能である。しかし、その場合、Vg
が正の場合の電流も低下してしまい、回路の周波数特性を低下させるという問題があった
。
れゲート電極を設ける。つまり、トランジスタを断面からみたとき、半導体膜は第1のゲ
ート電極と第2のゲート電極の間に位置する。そして、第1のゲート電極に論理信号を、
第二のゲート電極にしきい値制御信号を加え、半導体装置を構成するトランジスタのしき
い値を第2のゲート電極の電位によって可変にする。本実施の形態においては、導電膜2
405a〜2405cをそれぞれ薄膜トランジスタ2400a〜2400cの第2のゲー
ト電極に用いることができる。
−Vg特性を示す。図34(A)では3種類のカーブ3401〜カーブ3403を示して
いるが、カーブ3402は第2のゲート電極に正の電圧を加えたときのカーブである。こ
のような場合にはカーブが左にシフトし、より電流が流れるようになる。またカーブ34
01は第2のゲート電極に0の電圧をかける場合である。このような場合は従来例と同じ
である。カーブ3403は第2のゲート電極に負の電圧を加えたときのカーブである。こ
のような場合にはカーブが右にシフトし、電流は流れにくくなり、漏れ電流も低減する。
このように本実施の形態に係る半導体装置にしきい値制御機能を設け、トランジスタのI
d−Vg特性のカーブをシフトさせることによって、漏れ電流を低減することが可能とな
る。
形成するアンテナ回路を同時に形成してもよい。導電膜2405a〜2405cとアンテ
ナ回路を同時に形成することにより工程を削減することができ、マスク数を削減すること
ができるため、好適である。また、導電膜2405a〜2405cで半導体膜間の配線を
兼ねることもできるため好適である。具体的に、ここでは配線2405eをアンテナとし
て機能する導電膜として形成してもよい。
400dを覆うように絶縁膜2412を形成し、当該絶縁膜2412上に薄膜トランジス
タ2400a〜2400cのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2411
と電気的に接続する導電膜2413を形成する。
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。
て形成することができる。
し、当該絶縁膜2414上に薄膜トランジスタ2400a〜2400cソース電極又はド
レイン電極を形成する導電膜2413とそれぞれ電気的に接続する導電膜2415a、2
415bを形成した後、当該導電膜2415a、2415bと電気的に接続するようにア
ンテナとして機能する導電膜2416a、2416bを形成する。なお図25(B)にお
ける導電膜2416a、2416bは、上記実施の形態1で示した第1のアンテナ回路、
及び第2のアンテナ回路に対応する。
膜トランジスタ2400a〜2400c、素子2400d、導電膜2416a、2416
b等を含む層(以下、「素子形成層720」と記す)を基板2401から剥離する。剥離
する方法は上記実施の形態で示したいずれかの方法を用いることができる。
口部を形成した後に、当該素子形成層720の一方の面(絶縁膜2417の露出した面)
に第1のシート材2418を貼り合わせた後、基板2401から素子形成層720を剥離
する。
面)に、第2のシート材2419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2419を貼り合わせる。第1のシート材2418、第2のシー
ト材2419として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
容量を形成する素子2400dをバッテリーとして用いることができる。また、素子24
00dとは別にバッテリーを設けてもよい。この場合、上記実施の形態で示した方法を用
いてバッテリーを設けることができる。
ンテナとして機能する導電膜を薄膜トランジスタ2400a〜2400cの下方に設けた
構造としてもよい。
す。ここでは、薄膜トランジスタ2400bのソース電極又はドレイン電極として機能す
る導電膜2413に電気的に接続するように導電膜2431aを設け、当該導電膜243
1aとバッテリーの接続配線を形成する導電膜2433aとの接続を素子形成層720の
下方(基板2401から素子形成層720を剥離して露出した面)で行っている例を示し
ている。また、ここでは、容量を形成する素子2400dの代わりに薄膜トランジスタを
設け、当該薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜241
3に電気的に接続するように導電膜2432aを設け、当該導電膜2431bとバッテリ
ーの接続配線を形成する導電膜2433aとの接続を素子形成層720の下方(基板24
01から素子形成層720を剥離して露出した面)で行っている例を示している。
400cの不純物領域2411を露出させためにゲート絶縁膜2409及び絶縁膜241
2に第1の開口部を形成すると同時に、絶縁膜2406、2407、ゲート絶縁膜240
9、絶縁膜2412に第2の開口部を形成し、当該第1の開口部を充填するように導電膜
2413を設け、第2の開口部を充填するように導電膜2431a、2431bを形成す
る。第1の開口部と第2の開口部は同時に形成することができ、第1の開口部を形成する
場合には半導体膜2408a〜2408cがストッパとして機能し、第2の開口部を形成
する際には剥離層2403がストッパとして機能する。その後、図28(A)の説明で、
上述したようにアンテナとして機能する導電膜2416a、2416bを形成した後、基
板2401から素子形成層720を剥離する。
出した面に形成された導電膜2431a、2431bと基板2432上に設けられたバッ
テリーの接続配線となる導電膜2433a、2433bとをそれぞれ接続する。ここでは
、導電膜2431aと導電膜2433aとの接続、又は導電膜2431bと導電膜243
3bとの接続は、異方導電性フィルム(ACF(Anisotropic Conduc
tive Film))や異方導電性ペースト(ACP(Anisotropic Co
nductive Paste))等の接着性を有する材料を介して圧着させることによ
り電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性を有する樹脂2434に含まれ
る導電性粒子2435を用いて接続する例を示している。また、他にも、銀ペースト、銅
ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて接続を行うこと
も可能である。
トランジスタ2400a〜2400cの下方に設けた構造としてもよい。バッテリー及び
アンテナとして機能する導電膜2416を薄膜トランジスタ2400a〜2400cの下
方に設けた例を図29に示す。
導電膜2413に電気的に接続するように導電膜2431cを設け、当該導電膜2431
cとアンテナとして機能する導電膜2416bとの接続を素子形成層720の下方(基板
2401から素子形成層720を剥離して露出した面)で行っている例を示している。ま
た、バッテリーも上記図28と同様に設けた例を示している。
400cの不純物領域2411を露出させためにゲート絶縁膜2409及び絶縁膜241
2に第1の開口部を形成すると同時に、図29(A)に示すように、絶縁膜2406、2
407、ゲート絶縁膜2409、絶縁膜2412に第2の開口部を形成し、当該第1の開
口部を充填するように導電膜2413を設け、第2の開口部を充填するように導電膜24
31a、2431b、2431cを形成する。第1の開口部と第2の開口部は同時に形成
することができ、第1の開口部を形成する場合には半導体膜2408a〜2408cがス
トッパとして機能し、第2の開口部を形成する際には剥離層2403がストッパとして機
能する。その後、図28(A)で上述したようにアンテナとして機能する導電膜2416
aを形成した後、基板2401から素子形成層720を剥離する。
露出した面に形成された導電膜2431a、2431bと基板2432上に設けられたバ
ッテリーの接続配線となる導電膜2433a、2433bとをそれぞれ接続する。また、
基板2401から剥離された素子形成層720の露出した面に形成された導電膜2431
cと基板2436上に設けられたアンテナとして機能する導電膜2416bとを接続する
。
ーやアンテナが大きい場合には、図28、図29に示したように、素子形成層とバッテリ
ー又はアンテナを貼り合わせて設けることが好ましい。素子より大きいバッテリーやアン
テナ用いる場合には、一枚の基板上に複数の素子を形成し、当該素子を分断した後にバッ
テリーやアンテナを素子と貼り合わせて設けることによって、半導体装置をより低コスト
で作製することが可能となる。
とが可能である。
本実施の形態では、上記実施の形態で示した半導体装置における第1のアンテナ、第2
のアンテナ、信号処理回路、バッテリー、及びブースターアンテナの接続構成に関して、
図面を参照して説明する。
電極9902、信号処理回路の下部電極9903、バッテリー9904、バッテリーの側
部電極9905、基板9906、アンテナ回路9907で構成されている。図11(A)
における信号処理回路9901は上下に電極を取る構造であり、バッテリーは側部に電極
を取る構造であり、アンテナ回路は上部に電極を取る構造である。また、バッテリー99
04、信号処理回路9901、アンテナ回路を有する基板9906は順に積層して配置さ
れているものである。
の呼称であり、実際の接続においては、その形状と図面を照らし合わせた上で各部の位置
を特定し接続すればよい。
ンテナ回路または第2のアンテナ回路のことをいう。また、アンテナ回路9907と信号
処理回路9901の接続は、アンテナ回路における端子部において接続が行われる。
接続を図示して説明するが、実際の各構成間の接続数はこれに限定されるものではなく、
複数箇所で本実施の形態で示す接続を行うものとして説明する。
で示した図22(B)で示したトランジスタの上部に電気的に接続を取る構成、また上記
実施の形態で示した図29(B)で示したトランジスタの下部に電気的に接続を取る構成
をとればよい。また側面を介して上部電極と下部電極との接続を取る側部電極ついては、
スパッタリング法、めっき等を用いて形成すればよい。
面において、信号処理回路9901、信号処理回路の上部電極9912、信号処理回路の
側部電極9913、バッテリー9904、バッテリーの側部電極9905、基板9906
、アンテナ回路9907で構成されている。図11(B)における信号処理回路9901
はバッテリー側に接続される電極を上部電極と、バッテリー側の電極より信号処理回路の
側面に沿って基板側に回り込んだ側部電極の2カ所の電極を取る構造であり、バッテリー
は側部に電極を取る構造であり、アンテナ回路は上部に電極を取る構造である。また、バ
ッテリー9904、信号処理回路9901、アンテナ回路を有する基板9906は順に積
層して配置されているものである。
に示す図面において、信号処理回路9901、信号処理回路の上部電極9902、バッテ
リー9904、バッテリーの側部電極9905、基板9906、ブースターアンテナ99
09で構成されている。図11(C)における信号処理回路9901はバッテリー側に接
続される電極が上部電極を取る構造であり、バッテリーは側部に電極を取る構造であり、
ブースターアンテナは上部に電極を取る構造である。また、バッテリー9904、信号処
理回路9901、ブースターアンテナを有する基板9906は順に積層して配置されてい
るものである。
施の形態で説明した第1のアンテナ回路及び第2のアンテナ回路は、信号処理回路と共に
設けられているものとする。
)に示す図面において、信号処理回路9901、信号処理回路の上部電極9902、信号
処理回路の下部電極9903、バッテリー9904、バッテリーの下部電極9915、基
板9906、アンテナ回路9907で構成されている。図11(D)における信号処理回
路9901は上下に電極を取る構造であり、バッテリーは下部に電極を取る構造であり、
アンテナ回路は上部に電極を取る構造である。また、バッテリー9904、信号処理回路
9901、アンテナ回路を有する基板9906は順に積層して配置されているものである
。
)に示す図面において、信号処理回路9901、信号処理回路の上部電極9912、信号
処理回路の側部電極9913、バッテリー9904、バッテリーの下部電極9915、基
板9906、アンテナ回路9907で構成されている。図11(E)における信号処理回
路9901はバッテリー側に接続される電極を上部電極と、バッテリー側の電極より信号
処理回路の側面に沿って基板側に回り込んだ側部電極の2カ所の電極を取る構造であり、
バッテリーは下部に電極を取る構造であり、アンテナ回路は上部に電極を取る構造である
。また、バッテリー9904、信号処理回路9901、アンテナ回路を有する基板990
6は順に積層して配置されているものである。
)に示す図面において、信号処理回路9901、信号処理回路の上部電極9902、バッ
テリー9904、バッテリーの下部電極9915、基板9908、ブースターアンテナ9
909で構成されている。図11(F)における信号処理回路9901はバッテリー側に
接続される電極が上部電極を取る構造であり、バッテリーは下部に電極を取る構造であり
、ブースターアンテナは上部に電極を取る構造である。また、バッテリー9904、信号
処理回路9901、ブースターアンテナを有する基板9908は順に積層して配置されて
いるものである。
は異なり、上記実施の形態で説明した第1のアンテナ回路及び第2のアンテナ回路は、信
号処理回路と共に設けられているものとする。
、ブースターアンテナに関する接続については、多くの態様を取り得る。図11に示した
各構成を取ることにより、アンテナ回路、信号処理回路、バッテリーに関して直接接続を
取ることができるため、基板外周部に配線を延伸して接続を行う必要がない。またアンテ
ナ回路、信号処理回路、バッテリーのサイズを適宜調節すれば、RFIDを有する半導体
装置の小型化を行うこともでき、好適である。
とが可能である。
本実施の形態においては、本発明の半導体装置の充電方法の一例について説明する。
9301を追加した構成である(図41)。充放電制御回路9301は、バッテリー10
4の充電及び放電のタイミングを制御する。
てもよい。つまり、バッテリー104の電圧を信号処理回路103の電源として使用して
いるか否かに関わらず、第2の整流回路107から出力される電力をバッテリー104に
供給し、充電を行うことを可能とする。
ため、バッテリー104の電圧が規定の電圧に達した場合にバッテリー104への充電を
停止する機能を有していてもよい。
いて簡単に説明する。
2のアンテナ回路102で受信した信号を第2の整流回路107で整流し、電力を得る(
STEP9402)。第2の整流回路107から出力される電力は充放電制御回路930
1に供給される。そして、バッテリー104の電圧が規定した電圧より小さいかを充放電
制御回路9301は判別する(STEP9403)。そして、規定した電圧より小さいと
きには、充放電制御回路9301は第2の整流回路107から出力される電力を一定時間
バッテリー104に供給してバッテリーを充電する(STEP9404)。規定した電圧
以上のとき(STEP9403及びSTEP9404を繰り返して規定した電圧以上にな
った場合を含む)には充放電制御回路9301は第2の整流回路107から出力される電
力をバッテリー104に供給しない(STEP9405)。第2のアンテナ回路102で
信号が受信される度これらの動作が行われる。
ったら、充放電制御回路9301によって、バッテリー104への充電を可能とし、バッ
テリー104の電圧が規定の電圧になったらバッテリー104への充電を停止する機能を
有していてもよい。
いて簡単に説明する。
2のアンテナ回路102で受信した信号を第2の整流回路107で整流し、電力を得る(
STEP9502)。第2の整流回路107から出力される電力は充放電制御回路930
1に供給される。そして、バッテリー104の電圧が規定した電圧V1より小さいかを充
放電制御回路9301は判別する(STEP9503)。そして、規定した電圧V1より
小さいときには、充放電制御回路9301は第2の整流回路107から出力される電力を
バッテリー104に供給してバッテリーの電圧が規定した電圧V2(なおV2>V1とす
る)になるまで充電する(STEP9504)。規定した電圧V1以上のとき(STEP
9504によりバッテリー104の電圧が電圧V1以上になった場合を含む)には充放電
制御回路9301は第2の整流回路107から出力される電力をバッテリー104に供給
しない(STEP9505)。第2のアンテナ回路102で信号が受信される度これらの
動作が行われる。
、第1のアンテナ回路101で信号が受信されていないときには、充放電制御回路930
1は、バッテリー104への充電を可能にし、第1のアンテナ回路101で信号を受信す
ると、充放電制御回路9301はバッテリー104への充電を停止し、バッテリー104
からの放電を可能とする。
いて簡単に説明する。
2のアンテナ回路102で受信した信号を第2の整流回路107で整流し、電力を得る(
STEP9602)。第2の整流回路107から出力される電力は充放電制御回路930
1に供給される。そして、第1のアンテナ回路101が信号を受信中のときには例えば論
理回路110からその情報を伝達する信号が充放電制御回路9301に入力される(ST
EP9603)。そして、充放電制御回路9301は第2の整流回路107からバッテリ
ー104への電力の供給を停止する(STEP9604)。第1のアンテナ回路101が
信号を受信中でないときには、充放電制御回路9301は第2の整流回路107から出力
される電力をバッテリー104に供給してバッテリー104の電圧を規定の電圧まで充電
する(STEP9605及びSTEP9606)。規定の電圧になったら充放電制御回路
9301は第2の整流回路107から出力される電力をバッテリー104に供給しない(
STEP9604)。第2のアンテナ回路102で信号が受信される度これらの動作が行
われる。
い、第1のアンテナ回路101から信号を送信した後、バッテリー104の消費電力分を
バッテリー104へ充電可能とするような機能を充放電制御回路9301が有していても
よい。
いて簡単に説明する。
1のアンテナ回路101で受信した信号を信号処理回路103で信号処理し、第1のアン
テナ回路101から信号を送信する(STEP9702)。その後、充放電制御回路93
01は、第2のアンテナ回路102で受信した信号から得られる電力をバッテリー104
に供給し、バッテリーの電圧を規定の電圧まで充電する(STEP9703)。つまり、
第1のアンテナ回路101で信号を送信する度、規定の電圧まで充電することにより、消
費した電力分を充電することができる。
機能を設けていても良い。
4が劣化するのを防止する機能を有していてもよい。
とが可能である。
本実施の形態では、アンテナ回路で受信した信号に同期させてバッテリーから出力され
る電圧を昇圧し、電源電圧を生成する本実施の形態に係る半導体装置の構成について説明
する。
を昇圧する。そして、その昇圧した電圧を、不揮発性メモリへ書き込むデータの振幅を大
きくするためのレベルシフタ回路の電源に用いている。
102と、バッテリー9114と、を有する。
ば、いわゆる、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、八木アンテナ、パッチアンテナ又
は微小アンテナなどの形状をとることができる。信号処理回路に含まれるトランジスタを
形成する基板上にアンテナも形成する場合には、好ましくは、アンテナ形状を微小ループ
アンテナや、微小ダイポールアンテナなどの形状のアンテナとするとよい。
も良い。例えば、アンテナ形状がループアンテナのとき、アンテナを構成するアンテナコ
イルと、コンデンサとにより共振回路を形成していてもよい。
、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛
電池などの二次電池が適用可能であるが、これには限定されない。また大容量のコンデン
サなどを適用してもよい。特に、リチウムイオン電池やリチウム二次電池は充放電容量が
大きいため、本実施の形態に係る半導体装置に備えるバッテリーに適用することで小型化
を図ることができる。なお、リチウムイオン電池の活物質や電解質をスパッタリング法に
より形成することにより、バッテリー9114を信号処理回路9102が形成された基板
上に形成してもよいし、アンテナ回路9101が形成された基板上に形成されていてもよ
い。信号処理回路9102やアンテナ回路9101が形成された基板上にバッテリー91
14を形成することにより、歩留まりが向上する。金属リチウム電池は、正極活物質にリ
チウムイオン含有遷移金属酸化物、金属酸化物、金属硫化物、鉄系化合物、導電性ポリマ
ー若しくは有機イオウ系化合物等を用い、負極活物質にリチウム(合金)、電解質に有機
系電解液若しくはポリマー電解質などを用いることでより充放電容量の大きなバッテリー
9114とすることができる。
5と、論理回路9106と、メモリコントロール回路9107と、メモリ回路9108と
、論理回路9109と、変調回路9110と、レベルシフタ回路9111と、昇圧回路9
112と、スイッチ9113と、を有している。メモリ回路9108には、不揮発性メモ
リを適用することができる。
そして、整流回路9103から出力される電圧は、電源回路9104に供給される。電源
回路9104では、所望の電圧が生成される。そして、電源回路9104から信号処理回
路9102の様々な回路の電源となる電圧を供給する。
路9101によって受信された通信信号が復調回路9105に入力される。通常、通信信
号は13.56MHz、915MHzなどのキャリアをASK変調、PSK変調などの処
理をおこなって送られてくる。
調された通信信号は、アンテナ回路9101で受信され、復調回路9105で復調される
。復調後の信号は論理回路9106に送られ解析される。論理回路9106で解析された
信号はメモリコントロール回路9107に送られ、メモリコントロール回路9107によ
りメモリ回路9108が制御される。
の読み出し命令を含む場合には、メモリコントロール回路9107は、メモリ回路910
8に記憶されたデータを取り出し、そしてデータを論理回路9109に送る。論理回路9
109に送られたデータは、論理回路9109でエンコード処理されたのち、その信号に
よって、変調回路9110はキャリアに変調をかける。
ータの書き込み命令を含む場合には、メモリコントロール回路9107は、スイッチ91
13をオンにする。すると、バッテリー9114から昇圧回路9112に電圧が供給され
、供給された電圧は昇圧回路9112によって昇圧される。そして、レベルシフタ回路9
111は、メモリコントロール回路9107から入力されるメモリ回路9108に書き込
むデータを、昇圧回路9112によって昇圧された電圧を用いてレベルシフトする。レベ
ルシフトされ、振幅の大きくなったデータをメモリ回路9108に書き込む。
定されるものではなく、125KHz、UHF帯周波数、2.45GHzその他の周波数
においても実現することが可能である。また、ブロック構成についても図35に示した以
外の構成でも実現は可能である。
とが可能である。
本実施の形態では、アンテナ回路で受信した信号に同期させてバッテリーから出力され
る電圧を用いることで、遠方への送信を可能とする本実施の形態に係る半導体装置の構成
について説明する。
場合には変調回路によって変調された信号をアンテナ回路に供給し、送信距離が遠い場合
には変調回路によって変調された信号をアンプにより増幅してアンテナ回路に供給する。
そして、アンプの電源にはバッテリーの電圧を用いる。
回路9202と、バッテリー9215とを有する。
ば、いわゆる、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、八木アンテナ、パッチアンテナ又
は微小アンテナなどの形状をとることができる。信号処理回路に含まれるトランジスタを
形成する基板上にアンテナも形成する場合には、好ましくは、アンテナ形状を微小ループ
アンテナや、微小ダイポールアンテナなどの形状のアンテナとするとよい。
良い。例えば、アンテナ形状がループアンテナのとき、アンテナを構成するアンテナコイ
ルと、コンデンサとにより共振回路を形成していてもよい。
、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛
電池などの二次電池が適用可能であるが、これには限定されない。また大容量のコンデン
サなどを適用してもよい。特に、リチウムイオン電池やリチウム二次電池は充放電容量が
大きいため、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置に備えるバッテリーに適用する
ことで小型化を図ることができる。なお、リチウムイオン電池の活物質や電解質をスパッ
タリング法により形成することにより、バッテリー9215を信号処理回路9202が形
成された基板上に形成してもよいし、アンテナ回路9201が形成された基板上に形成さ
れていてもよい。信号処理回路9202やアンテナ回路9201が形成された基板上にバ
ッテリー9215を形成することにより、歩留まりが向上する。金属リチウム電池は、正
極活物質にリチウムイオン含有遷移金属酸化物、金属酸化物、金属硫化物、鉄系化合物、
導電性ポリマー若しくは有機イオウ系化合物等を用い、負極活物質にリチウム(合金)、
電解質に有機系電解液若しくはポリマー電解質などを用いることでより充放電容量の大き
なバッテリー9215とすることができる。
5と、論理回路9206と、メモリコントロール回路9207と、メモリ回路9208と
、論理回路9209と、変調回路9210と、アンプ9211と、スイッチ9212と、
スイッチ9213と、スイッチ9214と、を有している。メモリ回路9208には、様
々なメモリを適用することができる。例えば、マスクROMや不揮発性メモリを適用する
ことができる。
そして、整流回路9203から出力される電圧は、電源回路9204に供給される。電源
回路9204では、所望の電圧が生成される。そして、電源回路9204から信号処理回
路9202の様々な回路の電源となる電圧を供給する。
。アンテナ回路9201によって受信された通信信号が復調回路9205に入力される。
通常、通信信号は13.56MHz、915MHzなどのキャリアをASK変調、PSK
変調などの処理をおこなって送られてくる。
調された通信信号は、アンテナ回路9201で受信され、復調回路9205で復調される
。復調後の信号は論理回路9206に送られ解析される。論理回路9206で解析された
信号はメモリコントロール回路9207に送られ、それに基づき、メモリコントロール回
路9207はメモリ回路9208を制御する。そして、メモリコントロール回路9207
は、メモリ回路9208に記憶されたデータを読み出し論理回路9209に送る。論理回
路9209に送られたデータは、論理回路9209でエンコード処理されたのち、その信
号によって、変調回路9210はキャリアに変調をかける。そして、送信距離が近い場合
には、変調をかけた信号はアンテナ回路9101に送られ、送信距離が遠い場合には、変
調をかけた信号はまずアンプ9211に送られ、信号が増幅されてから、アンテナ回路9
101に送られる。
れ、論理回路9206によりスイッチ9212、スイッチ9213及びスイッチ9214
が制御される。送信距離が近いと判断された場合には、スイッチ9213は変調回路92
10とアンテナ回路9201とを接続し、スイッチ9212及びスイッチ9214はオフ
にする。送信距離が遠いと判断された場合には、スイッチ9213は変調回路9210と
アンプ9211とを接続し、スイッチ9212及びスイッチ9214はオンにする。つま
り、送信距離が遠いと判断された場合には、アンプ9211は電源としてバッテリー92
15から出力される電圧を用いて、変調回路9210から出力された信号を増幅してアン
テナ回路9201に送る。
論理回路9206に送ってもよいし、復調回路9205によって復調された信号の大きさ
で判別してもよい。
とが可能である。
Dという)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。
ついて説明する。
る。ラベル台紙3001(セパレート紙)上に、RFID3002を内蔵した複数のID
ラベル3003が形成されている。IDラベル3003は、ボックス3004内に収納さ
れている。また、IDラベル3003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R
FID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。
る。IDタグ3011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、その商品が流通経路のどこで
盗難されたか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。
品の状態の一例である。上記IDカード3021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。
1には、RFID3032が埋め込まれており、その周囲は樹脂によって成形され、RF
ID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3031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RFID3032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。
した書籍3043を示している。本発明のRFID3042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30(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RFID3042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。
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。
及びペットボトル2702を示している。本発明に用いられるIDラベルは非常に薄いた
め、上記書籍等の物品にIDラベルを搭載しても、機能、デザイン性を損ねることがない
。更に、非接触型薄膜集積回路装置の場合、アンテナとをチップとを一体形成でき、曲面
を有する商品に直接転写することが容易になる。
状態を示している。また、図33(D)は、包装用フィルム類によって、野菜類2704
の生鮮食品を包装した一例を示している。また、なお、チップ2501を商品に貼り付け
た場合、剥がされる可能性があるが、包装用フィルム類によって商品をくるんだ場合、包
装用フィルム2703類を剥がすのは困難であるため、防犯対策上多少のメリットはある
。なお、上述した商品以外にも、あらゆる商品に、本発明に係るチップを利用することが
できる。
101 アンテナ回路
102 アンテナ回路
103 信号処理回路
104 バッテリー
105 整流回路
106 電源回路
107 整流回路
108 復調回路
109 アンプ
110 論理回路
111 メモリコントロール回路
112 メモリ回路
113 論理回路
114 アンプ
115 変調回路
201 リーダ/ライタ
202 無線信号
302 チップ
303 アンテナ
401 アンテナ
402 共振容量
403 アンテナ回路
404 ダイオード
405 ダイオード
406 平滑容量
407 整流回路
501 受信部
502 送信部
503 制御部
504 インターフェース部
505 アンテナ回路
506 上位装置
507 アンテナ
508 共振容量
701 基板
702 チップ
703 バッテリー
704 アンテナ回路
706 リーダ/ライタ
707 無線信号
711 接続端子
712 接続端子
720 素子形成層
721 基板
722 ブースターアンテナ
1001 抵抗
1002 トランジスタ
1004 電流供給用抵抗
1005 トランジスタ
1007 トランジスタ
1009 トランジスタ
1010 抵抗
1102 信号処理回路
1201 ブースターアンテナ
1201a ブースターアンテナ
1201b ブースターアンテナ
1901 基板
1902 絶縁膜
1903 剥離層
1904 絶縁膜
1905 半導体膜
1906 ゲート絶縁膜
1907 ゲート電極
1908 不純物領域
1909 不純物領域
1910 絶縁膜
1911 不純物領域
1913 導電膜
1914 絶縁膜
1918 絶縁膜
1919 素子形成層
1920 シート材
1921 シート材
1935 基板
1937 樹脂
1938 導電性粒子
202a 電波
202b 電波
2401 基板
2402 絶縁膜
2403 剥離層
2404 絶縁膜
2405 導電膜
2406 絶縁膜
2407 絶縁膜
2409 ゲート絶縁膜
2410 ゲート電極
2411 不純物領域
2412 絶縁膜
2413 導電膜
2414 絶縁膜
2416 導電膜
2417 絶縁膜
2418 シート材
2419 シート材
2432 基板
2434 樹脂
2435 導電性粒子
2436 基板
2501 チップ
2502 IDラベル
2701 書籍
2702 ペットボトル
2703 包装用フィルム
2704 野菜類
2705 果物類
3001 ラベル台紙
3002 RFID
3003 IDラベル
3004 ボックス
3011 IDタグ
3012 RFID
3021 IDカード
3022 RFID
3031 無記名債券
3032 RFID
3041 IDラベル
3042 RFID
3043 書籍
3100 RFID
3101 アンテナ回路
3102 信号処理回路
3103 電池
3104 電源回路
3105 復調回路
3106 アンプ
3107 論理回路
3108 メモリコントロール回路
3109 メモリ回路
3110 論理回路
3111 アンプ
3112 変調回路
3200 RFID
3201 アンテナ回路
3202 信号処理回路
3203 整流回路
3204 電源回路
3205 復調回路
3206 アンプ
3207 論理回路
3208 メモリコントロール回路
3209 メモリ回路
3210 論理回路
3211 アンプ
3212 変調回路
3401 カーブ
3402 カーブ
3403 カーブ
3404 カーブ
701a 基板
701b 基板
702a チップ
702b チップ
705a アンテナ回路
9100 半導体装置
9101 アンテナ回路
9102 信号処理回路
9103 整流回路
9104 電源回路
9105 復調回路
9106 論理回路
9107 メモリコントロール回路
9108 メモリ回路
9109 論理回路
9110 変調回路
9111 レベルシフタ回路
9112 昇圧回路
9113 スイッチ
9114 バッテリー
9200 半導体装置
9201 アンテナ回路
9202 信号処理回路
9203 整流回路
9204 電源回路
9205 復調回路
9206 論理回路
9207 メモリコントロール回路
9208 メモリ回路
9209 論理回路
9210 変調回路
9211 アンプ
9212 スイッチ
9213 スイッチ
9214 スイッチ
9215 バッテリー
9301 充放電制御回路
9901 信号処理回路
9902 上部電極
9903 下部電極
9904 バッテリー
9905 側部電極
9906 基板
9907 アンテナ回路
9908 基板
9909 ブースターアンテナ
9912 上部電極
9913 側部電極
9915 下部電極
1900a 薄膜トランジスタ
1900b 薄膜トランジスタ
1900c 薄膜トランジスタ
1900d 薄膜トランジスタ
1900e 薄膜トランジスタ
1900f 薄膜トランジスタ
1905a 半導体膜
1905b 半導体膜
1905c 半導体膜
1907a 導電膜
1907b 導電膜
1912a 絶縁膜
1912b 絶縁膜
1915a 導電膜
1916a 導電膜
1917a 導電膜
1917b 導電膜
1931a 導電膜
1932a 開口部
1934a 導電膜
1934b 導電膜
1936a 導電膜
1936b 導電膜
2400a 薄膜トランジスタ
2400b 薄膜トランジスタ
2400c 薄膜トランジスタ
2400d 素子
2405a 導電膜
2405d 導電膜
2405e 配線
2408a 半導体膜
2415a 導電膜
2416a 導電膜
2416b 導電膜
2431a 導電膜
2431b 導電膜
2431c 導電膜
2432a 導電膜
2433a 導電膜
2433b 導電膜
Claims (2)
- トランジスタと、リチウムイオン電池と、を有する半導体装置の作製方法であって、
基板上方に、第1の絶縁層を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上方に、前記トランジスタの第1のゲート電極となる第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上方に、第2の絶縁層を形成する工程と、
前記第2の絶縁層上方に、前記第1の導電層と重なる領域を有する半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上方に、第3の絶縁層を形成する工程と、
前記第3の絶縁層上方に、前記半導体層と重なる領域を有し、前記トランジスタの第2のゲート電極となる第2の導電層を形成する工程と、
前記第2の導電層上方に、第4の絶縁層を形成する工程と、
前記第4の絶縁層と、前記第3の絶縁層と、を貫通する、第1の開口部と、
前記第4の絶縁層と、前記第3の絶縁層と、前記第2の絶縁層と、前記第1の絶縁層と、を貫通する、第2の開口部と、を形成する工程と、
前記第1の開口部を充填するように第3の導電層を形成する工程と、
前記第2の開口部を充填するように第4の導電層を形成する工程と、
前記基板と、前記第1の絶縁層と、を分離する工程と、
異方性導電フィルム又は異方性導電ペーストを用いて、前記第4の導電層と、前記リチウムイオン電池と、を電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1において、
前記半導体層は、Inと、Gaと、Znと、Oと、を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
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