JP4781159B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、電磁波を介して無線で通信を行う無線チップに関する。   The present invention relates to a wireless chip that performs wireless communication via electromagnetic waves.

近年、情報を電子回路に記憶する無線チップ、無線チップが記憶する情報を読み書きするリーダライタ、および、読み取った情報の処理やリーダライタの制御等を行う上位システムで構成される自動認識技術の開発および導入が行われている(図2参照)。無線チップ201は、RFIDタグ、ICタグ、無線タグ等、様々な名称で呼ばれるが、特定の呼称は存在しないため、本明細書においては無線チップと記載する。無線チップ201は基本的に無電池方式で、リーダライタ202から放射される電磁波により誘電動作し、リーダライタ202と無線通信を行う。また、上位システムとしては一般的にコンピュータ203が使用され、シリアルポートやUSB(Universal Serial Bus)ポート204等を介してリーダと通信を行う。この自動認識技術は、物品の製造や物流、小売りに至るまでを総合的に管理することができるとして期待されており、そのためにも安価で通信性がよく、さらに小型な無線チップの開発が進められている。   In recent years, development of automatic recognition technology consisting of a wireless chip that stores information in an electronic circuit, a reader / writer that reads and writes information stored in the wireless chip, and a host system that processes the read information and controls the reader / writer And introduction has been carried out (see FIG. 2). The wireless chip 201 is called by various names such as an RFID tag, an IC tag, and a wireless tag, but since there is no specific name, it is described as a wireless chip in this specification. The wireless chip 201 is basically a battery-free system, performs a dielectric operation by electromagnetic waves emitted from the reader / writer 202, and performs wireless communication with the reader / writer 202. A computer 203 is generally used as a host system, and communicates with a reader via a serial port, a USB (Universal Serial Bus) port 204, or the like. This automatic recognition technology is expected to be able to comprehensively manage everything from the manufacture of goods to physical distribution and retailing. For this reason, the development of inexpensive, high-communication, and even smaller wireless chips is underway. It has been.

その一例として、特許文献1においては、誘電率および透磁率の異なる2種以上の樹脂基板を複数用いることで、小型で電気特性に優れた積層電子部品が考えられている。
特開2004−6897号公報
As an example, Patent Document 1 considers a multilayer electronic component having a small size and excellent electrical characteristics by using a plurality of two or more types of resin substrates having different dielectric constants and magnetic permeability.
JP 2004-6897 A

上記特許文献で例示した電子部品以外にも、小型で安価な無線チップの開発が進められ、市場では当該無線チップを用いた自動認識技術の導入が行われている。これらの技術が物品の製造、物流、そして、小売りに至るまで利用されるようになると、無線チップは、最終的に、消費者の手元へと届くことになる。最終消費者は不特定の多数であり、その中には無線チップおよび自動認識技術に関する知識を全く持たない人々がいるため、例えば皮膚の負傷や人が誤飲するといった予測しがたい事故が発生する危険性が生じることになる。さらに、小売りに利用されるということは、大量の無線チップが利用されることとなり、廃棄処理方法や、リサイクルに関する問題が生じる。   In addition to the electronic components exemplified in the above-mentioned patent document, development of a small and inexpensive wireless chip is underway, and automatic recognition technology using the wireless chip is introduced in the market. As these technologies are used throughout the manufacturing, distribution and retailing of goods, the wireless chip will eventually reach the consumer. The end consumer is an unspecified number of people, some of whom have no knowledge of wireless chips and automatic recognition technology, resulting in unforeseen accidents such as skin injuries or accidental swallowing The danger of doing will arise. Furthermore, the fact that it is used for retailing means that a large amount of wireless chips are used, resulting in a disposal method and a problem related to recycling.

本発明は上記問題を解決するために、小型で通信性が高く、安価な無線チップでありながら、最終消費者の安全性を確保することのできる無線チップ、および、その使用方法を提供することを課題とする。さらには、製造、物流、および、小売りの管理に利用された後にもリサイクルが可能な無線チップを提供することを課題とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a wireless chip capable of ensuring the safety of the end consumer while being a small, highly communicable and inexpensive wireless chip, and a method of using the wireless chip. Is an issue. It is another object of the present invention to provide a wireless chip that can be recycled even after being used for manufacturing, physical distribution, and retail management.

上記課題を解決するために、本発明では以下の手段を講ずる。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following measures.

本発明の無線チップは、アンテナと、アンテナと電気的に接続された半導体素子を有する層とを有し、前記アンテナは、第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層とに挟持される誘電体層を有し、誘電体層は球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体、円盤状、または、円柱状もしくは多角柱状で、かつ、その外形端部は曲面を有する形状を有することを特徴とする。   The wireless chip of the present invention includes an antenna and a layer including a semiconductor element electrically connected to the antenna. The antenna includes a first conductive layer, a second conductive layer, and the first conductive layer. A dielectric layer sandwiched between the layer and the second conductive layer, and the dielectric layer is spherical, oval, meteorite-like ellipsoidal sphere, rugby ball-like ellipsoidal sphere, disk, or cylindrical or polygonal column And the outer shape end part has the shape which has a curved surface, It is characterized by the above-mentioned.

上記無線チップにおいて、アンテナおよび前記半導体素子を有する層は、導電性粒子を有する樹脂層を介して電気的に接続されている。   In the wireless chip, the layer including the antenna and the semiconductor element is electrically connected through a resin layer including conductive particles.

本発明の無線チップは、半導体素子を有する層と、半導体素子を有する層と電気的に接続された受動素子を有する層と、受動素子を有する層と電気的に接続されたアンテナとを有し、前記アンテナは、第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層とに挟持される誘電体層を有し、誘電体層は球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体、円盤状、または円柱状もしくは多角柱状で、かつ、その外形端部は曲面を有する形状を有することを特徴とする。 The wireless chip of the present invention includes a layer having a semiconductor element, a layer having a passive element electrically connected to the layer having the semiconductor element, and an antenna electrically connected to the layer having the passive element. The antenna includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a dielectric layer sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer. It has a shape, a meteorite-like ellipsoidal sphere, a rugby ball-like ellipsoidal sphere, a disc shape, a columnar shape or a polygonal column shape, and its outer end has a curved surface.

上記無線チップにおいて、受動素子を有する層は、インダクタ、コンデンサ、及び抵抗の少なくとも一つ以上からなる受動素子を有し、前記受動素子を有する層および前記半導体素子を有する層は、導電性粒子を有する樹脂層を介して電気的に接続されている。   In the wireless chip, the layer including the passive element includes a passive element including at least one of an inductor, a capacitor, and a resistor. The layer including the passive element and the layer including the semiconductor element include conductive particles. It is electrically connected through a resin layer.

また、本発明の無線チップが有するアンテナは、放射電極として機能する第1の導電層、接地体として機能する第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層とに狭持される誘電体層を有する。   The antenna included in the wireless chip of the present invention includes a first conductive layer that functions as a radiation electrode, a second conductive layer that functions as a grounding body, and the first conductive layer and the second conductive layer. It has a sandwiched dielectric layer.

また、本発明の無線チップが有する半導体素子を有する層は、半導体基板上または絶縁性基板上に形成されている。当該絶縁性基板は可撓性を有する基板を使用することもできる。さらに、絶縁性を有する基板上に作製された半導体素子は、無機半導体層もしくは有機半導体層を有する。そして、当該半導体素子を有する層の膜厚は、1μm以上5μm以下であることが好ましい。   In addition, the layer including the semiconductor element included in the wireless chip of the present invention is formed over a semiconductor substrate or an insulating substrate. As the insulating substrate, a flexible substrate can be used. Further, the semiconductor element manufactured over the insulating substrate has an inorganic semiconductor layer or an organic semiconductor layer. And it is preferable that the film thickness of the layer which has the said semiconductor element is 1 micrometer or more and 5 micrometers or less.

また、本発明の無線チップは、高周波回路を有することを特徴とする無線チップ。   The wireless chip of the present invention includes a high-frequency circuit.

また、本発明の無線チップにおいて、アンテナを構成する誘電体層は、アルミナ、ガラス、フォルステライト、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛、二オブ酸リチウム、及びチタン酸ジルコン鉛から選ばれる一つ又は複数で形成される。さらに、当該誘電体層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリブタジエン樹脂、BTレジン、ビニルベンジル、及びポリフマレートから選ばれる一つ又は複数で形成することもできる。   In the wireless chip of the present invention, the dielectric layer constituting the antenna includes alumina, glass, forsterite, barium titanate, lead titanate, strontium titanate, lead zirconate, lithium diobate, and zircon titanate. It is formed of one or more selected from lead. Further, the dielectric layer can be formed of one or more selected from epoxy resin, phenol resin, polybutadiene resin, BT resin, vinyl benzyl, and polyfumarate.

本発明の無線チップは、樹脂またはDLCによってコーティングされることで、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体、円盤状、または、円柱状もしくは多角柱状で、かつ、その外形端部は曲面を有する形状を有する。   The wireless chip of the present invention is coated with resin or DLC so that it has a spherical shape, an oval shape, a meteorite-like elliptical sphere, a rugby ball-like elliptical sphere, a disc shape, or a cylindrical shape or a polygonal column shape, and its outer edge. The part has a shape having a curved surface.

本発明は、誘電率の高い誘電体もしくは磁性体を用いてアンテナを作製することによって、小型で通信性が高く、安価な無線チップを提供することができる。   In the present invention, an antenna is manufactured using a dielectric or magnetic material having a high dielectric constant, whereby a small, high-communication, and inexpensive wireless chip can be provided.

また、本発明は無線チップの外形を作る誘電層の外形が平面および曲面のみを有することで角をなくし、接触しても負傷等が生じない安全性の高い無線チップを提供することができる。   In addition, the present invention can provide a highly safe wireless chip in which the outer shape of the dielectric layer that forms the outer shape of the wireless chip has only a flat surface and a curved surface, thereby eliminating corners and causing no injury or the like even when touched.

また、本発明の無線チップは、最外面を樹脂やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等でコーティングし、曲面を有する形状に整形することで、誤飲が起こったとしても人体に悪影響を与えることのない安全性の高い無線チップを提供することができる。また、無線チップの最外面をコーティングすることで物理的な強度が高くなり、何度も繰り返して利用できるリサイクル可能な無線チップを提供することができる。   The wireless chip of the present invention is coated with resin, DLC (diamond-like carbon), etc. on the outermost surface, and shaped into a shape having a curved surface, so that even if accidental ingestion occurs, the human body is not adversely affected. A wireless chip with high safety can be provided. Further, by coating the outermost surface of the wireless chip, the physical strength is increased, and a recyclable wireless chip that can be used repeatedly can be provided.

さらには、無線タグを商品に付着する場合に、紙やプラスチック、布等で包装する、または、袋や箱、マスコット等に内蔵することで、最外面を安全性の高い素材および形状にし、消費者が無線タグを認識しやすい大きさおよび形状にすることで、安全に無線チップを使用することができる。   Furthermore, when attaching a wireless tag to a product, wrap it with paper, plastic, cloth, etc., or incorporate it in a bag, box, mascot, etc. to make the outermost surface a highly safe material and shape and consume it. By making the wireless tag easy to recognize the wireless tag, the wireless chip can be used safely.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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からである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態および実施例の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description. It will be readily understood by those skilled in the art that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments and examples. Note that in describing the structure of the present invention with reference to the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals in different drawings.

(実施の形態1)
図2(A)に示すように、本発明の無線チップ201は、リーダライタ202と無線通信を行う。当該無線チップ201は、一般的に、通信を行うための電磁波を介してリーダライタ202から電力供給を受けて動作する。そして、リーダライタ202から送信されるデータを受信し、その正否を判定し、データが正しい場合には記憶しているデータをリーダライタ202に返信する。さらには、リーダライタ202からの命令を受けて、データの記憶および消去を行う。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 2A, the wireless chip 201 of the present invention performs wireless communication with the reader / writer 202. The wireless chip 201 generally operates by receiving power supply from the reader / writer 202 via electromagnetic waves for communication. Then, the data transmitted from the reader / writer 202 is received, whether the data is correct or not is determined, and if the data is correct, the stored data is returned to the reader / writer 202. Further, in response to an instruction from the reader / writer 202, data is stored and erased.

図1(A)、(B)には、上記構成を有する本発明の無線チップを示す。図1(A)は、無線チップ外観の一例を示す斜視図であり、図1(B)は、無線チップの断面図である。   1A and 1B show a wireless chip of the present invention having the above structure. FIG. 1A is a perspective view illustrating an example of an appearance of a wireless chip, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the wireless chip.

図1(A)に例を示すように、本発明の無線チップは、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する。詳細には、円柱形の上面および底面と側面とが交わる角を、研磨する等によって面取りを行い、平面および曲面のみを有する形状に成形している。そのほかにも、図23(A)乃至(C)に示されるように、四角柱等の多角柱状に形成し、上面および底面と側面とが交わる角や側面と側面が交わる角を面取りすることによって角のない形状を成形してもよい。さらには、球形、卵形(図23(D))、碁石状楕円球体(図23(E))、ラグビーボール状楕円球体(図23(F))または円盤状(図23(G))、等に成形しても良い。   As shown in FIG. 1A as an example, the wireless chip of the present invention has a cylindrical shape, and its outer end has a curved surface. More specifically, chamfering is performed by polishing the cylindrical upper surface and the angle at which the bottom surface and the side surface intersect to form a shape having only a flat surface and a curved surface. In addition, as shown in FIGS. 23 (A) to (C), it is formed in a polygonal column shape such as a quadrangular column, and by chamfering the corner where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect, and the corner where the side surface and the side surface intersect. A shape without corners may be formed. Furthermore, spherical shape, oval shape (FIG. 23 (D)), meteorite-like elliptical sphere (FIG. 23 (E)), rugby ball-like elliptical sphere (FIG. 23 (F)) or disk shape (FIG. 23 (G)), You may shape | mold to.

また、図1(B)に示すように、本発明の無線チップは、アンテナ101および半導体素子を有する層102を有する。アンテナ101は、2つの平行な導電層(第1の導電層103、第2の導電層104)が誘電体層106を挟んで形成する平面アンテナである。そして、無線チップがリーダライタとの無線通信を行うため、電磁波の送受信を行う。半導体素子を有する層は、トランジスタや容量、ダイオード等を有する複数の回路で構成される。そして、リーダライタから受信したデータの処理や記憶等の情報処理を行う。   In addition, as illustrated in FIG. 1B, the wireless chip of the present invention includes an antenna 101 and a layer 102 having a semiconductor element. The antenna 101 is a planar antenna formed by two parallel conductive layers (a first conductive layer 103 and a second conductive layer 104) with a dielectric layer 106 interposed therebetween. The wireless chip transmits and receives electromagnetic waves in order to perform wireless communication with the reader / writer. The layer having a semiconductor element includes a plurality of circuits including transistors, capacitors, diodes, and the like. Then, information processing such as processing and storage of data received from the reader / writer is performed.

図2(B)に、上記機能を有する本発明の無線チップの回路構成例を示す。   FIG. 2B shows a circuit configuration example of a wireless chip of the present invention having the above function.

本発明の無線チップ201は、アンテナ211、半導体素子を有する層212、通信回路部213、演算処理回路部214、電源回路部215、メモリ部216、復調回路217および変調回路218を有する。アンテナ211および半導体素子を有する層212は、図1(B)で説明したアンテナ101および半導体素子を有する層102と同じものを指している。   A wireless chip 201 of the present invention includes an antenna 211, a layer 212 having semiconductor elements, a communication circuit portion 213, an arithmetic processing circuit portion 214, a power supply circuit portion 215, a memory portion 216, a demodulation circuit 217, and a modulation circuit 218. The antenna 211 and the layer 212 including a semiconductor element are the same as the layer 101 including the antenna 101 and the semiconductor element described with reference to FIG.

アンテナは、リーダライタから放射される電磁波を受信し、交流の誘導電圧を発生させる。当該誘導電圧は、無線チップ201の駆動電力となるほか、リーダライタ202からのデータを含んでいる。   The antenna receives electromagnetic waves radiated from the reader / writer, and generates an alternating induced voltage. The induced voltage includes data from the reader / writer 202 as well as driving power for the wireless chip 201.

リーダライタと無線チップが無線通信のために利用する電磁波の周波数帯は、30kHz〜135kHzまでの長波帯、6〜60MHz(代表的には13.56MHz)の短波帯、400〜950MHzの超短波帯、2〜25GHzのマイクロ波帯などがある。アンテナは、通信に利用する電磁波の周波数に応じて適宜設計することができる。また、アンテナは、リーダライタとの通信を行うためのアンテナと、駆動電力を供給するためのアンテナを分離して設けることもできる。   The frequency band of electromagnetic waves used for wireless communication by the reader / writer and the wireless chip is a long wave band of 30 kHz to 135 kHz, a short wave band of 6 to 60 MHz (typically 13.56 MHz), an ultra short wave band of 400 to 950 MHz, There is a microwave band of 2 to 25 GHz. The antenna can be appropriately designed according to the frequency of the electromagnetic wave used for communication. Further, the antenna can be provided separately from an antenna for communicating with the reader / writer and an antenna for supplying driving power.

半導体素子を有する層212は、例えば、演算処理回路部、メモリ、通信回路部、電源回路部、等を有する。   The layer 212 including a semiconductor element includes, for example, an arithmetic processing circuit portion, a memory, a communication circuit portion, a power supply circuit portion, and the like.

通信回路部は、復調回路および変調回路を含む。復調回路は、アンテナが受信したリーダライタからのデータを復調し、演算処理回路部に出力する。変調回路は、メモリが記憶するデータを変調し、リーダライタへ送信する。演算処理回路部は、復調されたリーダライタからのデータが正しいか否かを判定する、または、メモリからデータを読み出して変調回路に出力させる、等の動作を行う。   The communication circuit unit includes a demodulation circuit and a modulation circuit. The demodulation circuit demodulates the data from the reader / writer received by the antenna and outputs it to the arithmetic processing circuit unit. The modulation circuit modulates data stored in the memory and transmits the data to the reader / writer. The arithmetic processing circuit unit performs an operation such as determining whether the demodulated data from the reader / writer is correct or reading the data from the memory and outputting the data to the modulation circuit.

メモリは、無線チップ固有の情報を有する。したがって、追記型(ライトワンス型)の不揮発性メモリ、書き換え可能な不揮発性メモリ、または、揮発性メモリ、等を有する。電源回路部は、アンテナに発生した誘導電圧から、一定の電圧を生成し、当該一定の電圧を駆動電圧として各回路に供給する。また、電源回路部は、他の回路が必要とする周波数のクロック信号を生成するための、クロック生成回路等を有することもできる。   The memory has information specific to the wireless chip. Therefore, a write-once (write-once) nonvolatile memory, a rewritable nonvolatile memory, a volatile memory, or the like is included. The power supply circuit unit generates a constant voltage from the induced voltage generated in the antenna, and supplies the constant voltage to each circuit as a drive voltage. The power supply circuit portion can also include a clock generation circuit for generating a clock signal having a frequency required by another circuit.

次に、本発明の無線チップの作製方法について、アンテナを形成する方法、半導体素子を有する層を形成する方法、および、アンテナと半導体素子を有する層とを接続する方法の順に説明する。   Next, a method for manufacturing a wireless chip of the present invention will be described in the order of a method for forming an antenna, a method for forming a layer having a semiconductor element, and a method for connecting the antenna and a layer having a semiconductor element.

図1(B)に示すように、無線チップを構成するアンテナ101は、半導体素子を有する層102よりも大きくて厚く、本発明の無線チップは、このアンテナ101によってその形状がほぼ決定される。当該アンテナ101は、第1の導電層103および第2の導電層104が誘電体層106を挟む構成を有し、前記誘電体層106がアンテナ101の形状をほぼ決定している。したがって、当該誘電体層106の形状を、前記したように円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する形状に作製することで、本発明の無線チップの形状を決定することができる。   As shown in FIG. 1B, the antenna 101 included in the wireless chip is larger and thicker than the layer 102 having a semiconductor element, and the shape of the wireless chip of the present invention is almost determined by the antenna 101. The antenna 101 has a structure in which a first conductive layer 103 and a second conductive layer 104 sandwich a dielectric layer 106, and the dielectric layer 106 substantially determines the shape of the antenna 101. Therefore, the shape of the wireless chip of the present invention can be determined by forming the dielectric layer 106 into a shape having a columnar shape as described above and having a curved end at the outer end. it can.

また、当該アンテナ101は、放射電極として機能する第1の導電層103および接地体として機能する第2の導電層104が、誘電体層106を挟む形で構成される。第1の導電層103から半導体素子を有する層への給電は、給電体層105を設ける構成とすることができる。さらには、給電点を設けて給電を行う構成とすることも可能である。本実施の形態では、給電体層105を設ける構成のアンテナ101について説明する。   In addition, the antenna 101 includes a first conductive layer 103 that functions as a radiation electrode and a second conductive layer 104 that functions as a grounding body with a dielectric layer 106 interposed therebetween. Power can be supplied from the first conductive layer 103 to the layer including a semiconductor element by providing a power supply layer 105. Furthermore, it is possible to provide a power supply by providing a power supply point. In this embodiment, an antenna 101 having a structure in which the power feeding layer 105 is provided is described.

上記アンテナ101は、誘電体または磁性体等を用いて誘電体層106を形成し、誘電体層表面に導電層103、104を導電性を有する物質を用いて形成する。   In the antenna 101, a dielectric layer 106 is formed using a dielectric material or a magnetic material, and conductive layers 103 and 104 are formed on the surface of the dielectric layer using a conductive material.

誘電体層106を形成する方法の例としては、図3(A)に示すように、円柱形の誘電体層301を形成する。(本発明は円柱状のみに限定されず、多角柱状に形成することもできる。)そして、図3(B)に示すように、上面および底面と側面とが交わる角を、研磨等により面取りを行うことで、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する形状の誘電体層302を作製する。   As an example of a method for forming the dielectric layer 106, a cylindrical dielectric layer 301 is formed as shown in FIG. (The present invention is not limited to a cylindrical shape, and can be formed in a polygonal column shape.) And, as shown in FIG. 3 (B), the corners where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect are chamfered by polishing or the like. By performing this process, a dielectric layer 302 having a columnar shape and a curved end surface is produced.

しかしながら、本発明の無線チップを構成するアンテナの誘電体層は、上記作製方法に限定されず、鋳型等を用いて、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する形状に作製することもできる。さらには、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状、等に作製しても良い。   However, the dielectric layer of the antenna that constitutes the wireless chip of the present invention is not limited to the above-described manufacturing method, and has a cylindrical shape using a mold or the like, and its outer end is formed into a shape having a curved surface. You can also Further, it may be formed in a spherical shape, an oval shape, a meteorite-like elliptical sphere, a rugby ball-like elliptical sphere, or a disc shape.

誘電体層106は、誘電率の高いセラミックや有機樹脂およびそれらの混合物等を用いて作製する。セラミックの代表例としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ガラス、フォルステライト等が挙げられる。さらには、チタンバリウムネオジウム系セラミックス、チタンバリウムスズ系セラミックス、鉛カルシウム系セラミックス、二酸化チタン系セラミックス、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸カルシウム系セラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種類以上を混合して用いてもよい。なお、ここで二酸化チタン系セラミックスとは、二酸化チタンのみを含有するもののほか、他の少量の添加物を含有するものも含み、二酸化チタンの結晶構造が保持されているものを言う。またほかのセラミックスも同様である。   The dielectric layer 106 is manufactured using ceramic, organic resin, a mixture thereof, or the like with a high dielectric constant. Typical examples of the ceramic include silica, alumina, zirconia, glass, forsterite and the like. Furthermore, titanium barium neodymium ceramics, titanium barium tin ceramics, lead calcium ceramics, titanium dioxide ceramics, barium titanate ceramics, lead titanate ceramics, strontium titanate ceramics, calcium titanate ceramics, titanium Examples thereof include bismuth acid ceramics and magnesium titanate ceramics. These may be used singly or in combination of two or more. Here, the titanium dioxide-based ceramics refers to those containing the titanium dioxide crystal structure, including those containing only titanium dioxide and those containing a small amount of other additives. The same applies to other ceramics.

また、有機樹脂としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂の代表例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂の代表例としては、液晶ポリマー、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、BTレジン、ビニルベンジル樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。さらには、複数の有機樹脂材料を混合して用いてもよい。   Further, as the organic resin, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used. Typical examples of thermosetting resins include epoxy resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, polyimide resins, polyphenylene ether resins, bismaleimide triazine resins, polyfumarate resins, polybutadiene resins, polyvinyl benzyl ether compound resins, and the like. Can be mentioned. As a representative example of the thermoplastic resin, a resin material such as a liquid crystal polymer, an aromatic polyester resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyethylene terephthalate resin, a polybutylene terephthalate resin, a BT resin, a vinylbenzyl resin, or a fluororesin can be used. Furthermore, a plurality of organic resin materials may be mixed and used.

誘電体層106がセラミックと有機樹脂の混合物で形成される場合、粒子状のセラミックの粒子を有機樹脂に分散させて形成することが好ましい。このとき、誘電体層に対して粒子状のセラミックの含有量は、20体積%以上60体積%以下が好ましい。また、セラミックの粒径は1〜50μmが好ましい。また、誘電体層106の誘電率は2.6〜150、好ましくは、2.6〜40であることが望ましい。誘電率の高い強誘電体材料を用いることで、アンテナの容積を小さくすることが可能である。   In the case where the dielectric layer 106 is formed of a mixture of ceramic and organic resin, it is preferable to form by dispersing particulate ceramic particles in the organic resin. At this time, the content of the particulate ceramic with respect to the dielectric layer is preferably 20% by volume or more and 60% by volume or less. The ceramic particle size is preferably 1 to 50 μm. The dielectric constant of the dielectric layer 106 is 2.6 to 150, preferably 2.6 to 40. By using a ferroelectric material having a high dielectric constant, the volume of the antenna can be reduced.

アンテナを構成する誘電体層106は、上記例に挙げたセラミックおよび有機樹脂に限定されるものではなく、形成性、加工性、接着性等を考慮し、目的に応じた材料の中から選択して用いることができる。   The dielectric layer 106 constituting the antenna is not limited to the ceramics and organic resins mentioned in the above example, and is selected from materials according to the purpose in consideration of formability, workability, adhesiveness, and the like. Can be used.

次に、図3(C)に示すように、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する形状の誘電体層302の表面に、2つの導電層103、104および給電体層105を形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, two conductive layers 103 and 104 and a power supply layer are formed on the surface of the dielectric layer 302 having a columnar shape and an outer end portion having a curved surface. 105 is formed.

2つの導電層103、104および給電体層105は、導電性を有する物質を用いて、印刷法、メッキ法等により、誘電体層302の表面に作製することができる。   The two conductive layers 103 and 104 and the power feeding layer 105 can be formed on the surface of the dielectric layer 302 by a printing method, a plating method, or the like using a conductive material.

また、誘電体層302の全面に、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて、導電性を有する層を形成し、当該導電性を有する層をエッチングにより所望の形状に加工することで、2つの導電層103、104および給電体層105を形成することもできる。   In addition, a conductive layer is formed on the entire surface of the dielectric layer 302 by using an evaporation method, a sputtering method, or the like, and the conductive layer is processed into a desired shape by etching. The layers 103 and 104 and the power feeding layer 105 can also be formed.

2つの導電層103、104および給電体層105の材料である導電性を有する物質の例としては、金、銀、銅、パラジウム、白金、アルミニウム等の金属、又は合金等を用いることができる。   As an example of a conductive substance that is a material of the two conductive layers 103 and 104 and the power supply layer 105, a metal such as gold, silver, copper, palladium, platinum, or aluminum, an alloy, or the like can be used.

上記のように作製した第2の導電層104および給電体層105は、半導体素子を有する層102と電気的に接続される。詳細には、第2の導電層104は、半導体素子を有する層の接地電位を与える部分に接続され、給電体層105は、図2(B)で説明した電源回路部および通信回路部等に接続される。したがって、上記アンテナは、半導体素子を有する層102と接続しやすい形状にすることが望ましい。   The second conductive layer 104 and the power feeding layer 105 manufactured as described above are electrically connected to the layer 102 having a semiconductor element. Specifically, the second conductive layer 104 is connected to a portion that provides the ground potential of the layer including the semiconductor element, and the power feeding layer 105 is connected to the power supply circuit portion and the communication circuit portion described with reference to FIG. Connected. Therefore, it is preferable that the antenna be shaped to be easily connected to the layer 102 having a semiconductor element.

また、アンテナの大きさは、数mm×数mm〜数十mm×数十mmに収まることが好ましい。代表的には、7mm×7mm〜12mm×12mm程度である。また、アンテナの厚さは、1mm〜15mm程度であり、代表的には1.5mm〜5mmであることが望ましい。このアンテナの大きさが、無線チップの大きさを決定する。     The size of the antenna is preferably within a range of several mm × several mm to several tens mm × several tens mm. Typically, it is about 7 mm × 7 mm to 12 mm × 12 mm. The thickness of the antenna is about 1 mm to 15 mm, typically 1.5 mm to 5 mm. The size of this antenna determines the size of the wireless chip.

次に、半導体素子を有する層の作製方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a layer having a semiconductor element is described.

本発明の無線チップを構成する半導体素子を有する層は、半導体素子で構成される複数の回路、および、半導体素子と記憶素子とで構成されるメモリを有する。したがって、本実施の形態では、半導体素子および記憶素子の作製方法について説明する。   The layer including a semiconductor element included in the wireless chip of the present invention includes a plurality of circuits including a semiconductor element and a memory including a semiconductor element and a memory element. Therefore, in this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor element and a memory element will be described.

さらにここでは、薄くて小さく、上記に作製したアンテナに貼り付けることができる半導体素子を有する層を形成するため、ガラス等の絶縁基板上に、半導体の薄膜を利用して作製する半導体素子、および、有機化合物を用いた記憶素子を有する有機メモリを作製する方法を説明する。   Further, here, a semiconductor element manufactured using a thin film of a semiconductor on an insulating substrate such as glass in order to form a layer having a semiconductor element that is thin and small and can be attached to the antenna manufactured above, and A method for manufacturing an organic memory having a memory element using an organic compound will be described.

有機メモリとは、一対の導電層間に有機化合物を有する層、または、有機化合物と無機化合物との混合層を挟んで設けた構成の記憶素子を有するメモリをいう。メモリを構成するデコーダ等は公知の技術を利用してもよい。また、メモリを構成するメモリセルは、当該記憶素子のみで構成する、または、トランジスタと当該記憶素子とで構成することができる。本明細書においては、上記有機化合物を有する層、または、有機化合物と無機化合物との混合層を総称して、有機化合物層と記載する。   An organic memory refers to a memory including a memory element having a structure in which a layer having an organic compound or a mixed layer of an organic compound and an inorganic compound is interposed between a pair of conductive layers. A known technique may be used for the decoder constituting the memory. In addition, a memory cell included in the memory can be formed using only the memory element, or can be formed using a transistor and the memory element. In this specification, the layer having the organic compound or the mixed layer of the organic compound and the inorganic compound is collectively referred to as an organic compound layer.

記憶素子が有する有機化合物層は、光や熱、電気的作用を加えることによって結晶状態や導電性等が変化する物質を用いて作製する。当該構成の記憶素子は、上記光や熱、電気的作用を加えることによって有機化合物層が変化した状態、および、作用を加えずに変化しない状態、によって2値状態を記憶する。この記憶素子は、構造が単純で容易に、薄く作製することができる。   The organic compound layer included in the memory element is manufactured using a substance whose crystal state, conductivity, and the like change by applying light, heat, or electrical action. The memory element having the above configuration stores a binary state depending on a state in which the organic compound layer is changed by applying the light, heat, and electric action, and a state in which the organic compound layer is not changed without applying the action. This memory element has a simple structure and can be easily made thin.

まず、絶縁基板401上に剥離層402を形成する(図4(A)参照)。絶縁基板401としては、ガラス、石英、シリコン、金属等の基板を用いることができる。剥離層402は、金属や珪素などの元素や化合物を、基板全面、もしくは、部分的に形成する。なお、本実施の形態では、絶縁基板401上に形成した半導体素子を有する層を剥離してアンテナに貼り付けるために剥離層402を形成する。しかしながら、絶縁基板401上に作製した半導体素子を有する層を絶縁基板401ごとアンテナに貼り付ける場合は、剥離層402を形成しなくてもよい。次に、剥離層402を覆うように絶縁層403を形成する。絶縁層403は、珪素酸化物や珪素窒化物等で形成する。次に、絶縁層403上に半導体層404を形成し、レーザ結晶化や、金属触媒を用いた熱結晶化等により、当該半導体層を結晶化させ、その後、所望の形状に加工する。次に、半導体層を覆うようにゲート絶縁層405を形成する。ゲート絶縁層405は、珪素酸化物や珪素窒化物等で形成する。当該ゲート絶縁層405は、高密度プラズマCVD装置で成膜することによって、膜厚が薄く高い絶縁性を有する絶縁層を形成することが可能である。   First, the separation layer 402 is formed over the insulating substrate 401 (see FIG. 4A). As the insulating substrate 401, a substrate such as glass, quartz, silicon, or metal can be used. The peeling layer 402 is formed by partially or partially forming an element or a compound such as metal or silicon over the entire surface of the substrate. Note that in this embodiment mode, the separation layer 402 is formed in order to separate the layer including the semiconductor element formed over the insulating substrate 401 and attach it to the antenna. However, in the case where the layer including a semiconductor element manufactured over the insulating substrate 401 is attached to the antenna together with the insulating substrate 401, the separation layer 402 is not necessarily formed. Next, an insulating layer 403 is formed so as to cover the separation layer 402. The insulating layer 403 is formed using silicon oxide, silicon nitride, or the like. Next, a semiconductor layer 404 is formed over the insulating layer 403, and the semiconductor layer is crystallized by laser crystallization, thermal crystallization using a metal catalyst, or the like, and then processed into a desired shape. Next, a gate insulating layer 405 is formed so as to cover the semiconductor layer. The gate insulating layer 405 is formed using silicon oxide, silicon nitride, or the like. The gate insulating layer 405 can be formed with a high-density plasma CVD apparatus so that an insulating layer with a small thickness and high insulating properties can be formed.

次に、ゲート電極層406を形成する。ゲート電極層406は、導電性を持つ元素や化合物で導電層を形成し、所望の形状に加工する。フォトリソグラフィ法により加工を行う場合、レジストマスクをプラズマ等でエッチングすると、ゲート電極幅を短くし、トランジスタの性能を高めることができる。図4(A)はゲート電極層を積層構造に形成した場合を示す。次に、半導体層404に不純物元素を添加してn型不純物領域407、および、p型不純物領域408を形成する。不純物領域は、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、燐や砒素、ボロン等の不純物元素を添加することで形成する。次に、窒素化合物等により絶縁層を形成し、当該絶縁層を垂直方向の異方性エッチングすることで、ゲート電極の側面に接する絶縁層409(サイドウォール)を形成する(図4(B)参照)。次に、n型不純物領域を有する半導体層に不純物を添加し、サイドウォール409直下の第1のn型不純物領域410と、第1のn型不純物領域410よりも高い不純物濃度を有する第2のn型不純物領域411とを形成する。上記の工程により、n型トランジスタ412とp型トランジスタ413とが形成される。   Next, the gate electrode layer 406 is formed. The gate electrode layer 406 is formed into a desired shape by forming a conductive layer using a conductive element or compound. In the case where processing is performed by a photolithography method, when the resist mask is etched with plasma or the like, the gate electrode width can be shortened and the performance of the transistor can be improved. FIG. 4A shows the case where the gate electrode layer is formed in a stacked structure. Next, an impurity element is added to the semiconductor layer 404 to form an n-type impurity region 407 and a p-type impurity region 408. The impurity region is formed by forming a resist mask by photolithography and adding an impurity element such as phosphorus, arsenic, or boron. Next, an insulating layer is formed using a nitrogen compound or the like, and the insulating layer is subjected to anisotropic etching in the vertical direction, whereby an insulating layer 409 (side wall) in contact with the side surface of the gate electrode is formed (FIG. 4B). reference). Next, an impurity is added to the semiconductor layer having the n-type impurity region, and the first n-type impurity region 410 immediately below the sidewall 409 and the second impurity concentration higher than that of the first n-type impurity region 410 are added. An n-type impurity region 411 is formed. Through the above steps, an n-type transistor 412 and a p-type transistor 413 are formed.

続いて、トランジスタ412、413を覆うように絶縁層414を形成する(図4(C)参照)。絶縁層414は、絶縁性を有する無機化合物や、有機化合物等により形成する。図4(C)においては、絶縁層414を積層構造で形成したものを示す。次に、第2のn型不純物領域411と、p型不純物領域408とを露出させるコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを充填するように、導電層415を形成し、当該導電層415を所望の形状に加工する。導電層415は、導電性を有する金属元素や化合物等で形成する。次に、導電層415を覆うように、絶縁層416を形成する。絶縁層416は、絶縁性を有する無機化合物、または、有機化合物等で形成する。   Next, an insulating layer 414 is formed so as to cover the transistors 412 and 413 (see FIG. 4C). The insulating layer 414 is formed using an insulating inorganic compound, an organic compound, or the like. FIG. 4C illustrates the insulating layer 414 formed with a stacked structure. Next, a contact hole exposing the second n-type impurity region 411 and the p-type impurity region 408 is formed, a conductive layer 415 is formed so as to fill the contact hole, and the conductive layer 415 is formed as desired. To the shape of The conductive layer 415 is formed using a conductive metal element, compound, or the like. Next, an insulating layer 416 is formed so as to cover the conductive layer 415. The insulating layer 416 is formed using an insulating inorganic compound, an organic compound, or the like.

次に、記憶素子の形成を図5(A)に示す。まず、導電層415を露出させるコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを充填するように、第1の導電層417を形成する。第1の導電層417は、導電性を有する金属元素や化合物等で形成し、記憶素子を構成する第1の導電層となる。次に、第1の導電層417を覆うように、絶縁層418を形成する。絶縁層418は隣り合う記憶素子同士を電気的に分離させるため、高い絶縁性を有する無機化合物、または、有機化合物等で形成する。次に、第1の導電層417を露出させるコンタクトホールを形成する。そして、第1の導電層417上に、アンテナを接続するための配線419を形成する。次に、第1の導電層417と接するように、有機化合物層420を形成し、その後、導電層421を形成する。有機化合物層420は、電気的作用を加えることにより電気特性が変化する有機化合物を用いて形成する。導電層421は、導電性を有する金属元素や、化合物等で形成し、記憶素子を構成する第2の導電層となる。次に、保護層422を形成する。保護層422は、絶縁性を有する化合物、樹脂等により形成する。   Next, the formation of the memory element is shown in FIG. First, a contact hole that exposes the conductive layer 415 is formed, and a first conductive layer 417 is formed so as to fill the contact hole. The first conductive layer 417 is formed of a conductive metal element, compound, or the like, and serves as a first conductive layer that forms a memory element. Next, an insulating layer 418 is formed so as to cover the first conductive layer 417. The insulating layer 418 is formed using an inorganic compound, an organic compound, or the like having high insulating properties in order to electrically isolate adjacent memory elements. Next, a contact hole that exposes the first conductive layer 417 is formed. Then, a wiring 419 for connecting an antenna is formed over the first conductive layer 417. Next, the organic compound layer 420 is formed so as to be in contact with the first conductive layer 417, and then the conductive layer 421 is formed. The organic compound layer 420 is formed using an organic compound whose electrical characteristics change by applying an electrical action. The conductive layer 421 is formed using a conductive metal element, a compound, or the like, and serves as a second conductive layer included in the memory element. Next, the protective layer 422 is formed. The protective layer 422 is formed using an insulating compound, resin, or the like.

図5(B)には、上記と異なる構成の記憶素子を示す。当該記憶素子は、図5(A)においてトランジスタと記憶素子とを接続するために形成された導電層415を、記憶素子の第1の導電層として用いる。まず、第2のn型不純物領域411と、p型不純物領域408とを露出させるコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを充填するように、導電層415を形成し、当該導電層415を所望の形状に加工する。導電層415は、記憶素子を構成する第1の導電層となる。次に、導電層415と接するように、有機化合物層420を形成し、その後、導電層421を形成する。有機化合物層420は、電気的作用を加えることにより電気特性が変化する有機化合物を用いて形成する。導電層421は、導電性を有する金属元素や、化合物等で形成し、記憶素子を構成する第2の導電層となる。次に、保護層422を形成する。保護層422は、絶縁性を有する化合物、樹脂等により形成する。このようにコンタクトホールに記憶素子を形成することで、半導体装置の小型化、薄型化を図ることができる。また、第1の導電層417や絶縁層418が不要となるため製造工程を削減し、低コスト化されたメモリを提供することができる。   FIG. 5B illustrates a memory element having a structure different from the above. In the memory element, the conductive layer 415 formed for connecting the transistor and the memory element in FIG. 5A is used as the first conductive layer of the memory element. First, a contact hole that exposes the second n-type impurity region 411 and the p-type impurity region 408 is formed, a conductive layer 415 is formed so as to fill the contact hole, and the conductive layer 415 is formed in a desired shape. Process into shape. The conductive layer 415 serves as a first conductive layer included in the memory element. Next, the organic compound layer 420 is formed so as to be in contact with the conductive layer 415, and then the conductive layer 421 is formed. The organic compound layer 420 is formed using an organic compound whose electrical characteristics change by applying an electrical action. The conductive layer 421 is formed using a conductive metal element, a compound, or the like, and serves as a second conductive layer included in the memory element. Next, the protective layer 422 is formed. The protective layer 422 is formed using an insulating compound, resin, or the like. By forming the memory element in the contact hole in this manner, the semiconductor device can be reduced in size and thickness. In addition, since the first conductive layer 417 and the insulating layer 418 are not necessary, a manufacturing process can be reduced and a memory with reduced cost can be provided.

絶縁層、導電層、素子を形成する各々の層は、単一材料の単層構造、もしくは、複数の材料の積層構造で形成することができる。   Each layer forming the insulating layer, the conductive layer, and the element can be formed using a single-layer structure of a single material or a stacked structure of a plurality of materials.

上記の工程により作製した半導体素子が有する半導体層は、非晶質半導体、微結晶半導体、マイクロクリスタル半導体、多結晶半導体、有機半導体等のいずれの半導体を用いてもよい。良好な特性の半導体素子を得るためには、200度から600度の温度(好適には350度から500度)で結晶化した結晶質半導体層(低温ポリシリコン層)や、600度以上の温度で結晶化した結晶質半導体層(高温ポリシリコン層)を用いることができる。さらに良好な特性の半導体素子を得るためには、金属元素を触媒として結晶化した半導体層や、レーザ照射法により結晶化した半導体層を用いるとよい。また、プラズマCVD法により、SiHとFの混合ガス、SiHとHの混合ガス等を用いて形成した半導体層や、前記半導体層にレーザ照射を行ったものを用いるとよい。また、回路内の半導体素子の半導体層は、キャリアの流れる方向(チャネル長方向)と平行に延びる結晶粒界を有するように形成するとよい。このような活性層は、連続発振レーザ(CWLCと略記することができる)や、10MHz以上、好ましくは60〜100MHzで動作するパルスレーザで形成することができる。また、半導体層の厚さは、20nm〜200nm、好ましくは50nm〜150nmとするとよい。また、半導体層(特にチャネル形成領域)には、1×1019atoms/cm〜1×1022atoms/cmの濃度、好適には1×1019atoms/cm〜5×1020atoms/cmの濃度で、水素又はハロゲン元素を添加することで、欠陥が少なく、クラックが生じにくい活性層を得ることができる。 Any semiconductor such as an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, an organic semiconductor, or the like may be used for a semiconductor layer included in the semiconductor element manufactured through the above steps. In order to obtain a semiconductor element having good characteristics, a crystalline semiconductor layer (low-temperature polysilicon layer) crystallized at a temperature of 200 to 600 degrees (preferably 350 to 500 degrees), or a temperature of 600 degrees or more. A crystalline semiconductor layer (high-temperature polysilicon layer) crystallized in (1) can be used. In order to obtain a semiconductor element with better characteristics, a semiconductor layer crystallized using a metal element as a catalyst or a semiconductor layer crystallized by a laser irradiation method may be used. Alternatively, a semiconductor layer formed by a plasma CVD method using a mixed gas of SiH 4 and F 2, a mixed gas of SiH 4 and H 2 , or the like, or a semiconductor layer that is irradiated with laser light may be used. The semiconductor layer of the semiconductor element in the circuit is preferably formed so as to have a crystal grain boundary extending in parallel with the carrier flow direction (channel length direction). Such an active layer can be formed using a continuous wave laser (which can be abbreviated as CWLC) or a pulse laser operating at 10 MHz or higher, preferably 60 to 100 MHz. The thickness of the semiconductor layer is 20 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 150 nm. The semiconductor layer (particularly the channel formation region) has a concentration of 1 × 10 19 atoms / cm 3 to 1 × 10 22 atoms / cm 3 , preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 to 5 × 10 20 atoms. By adding hydrogen or a halogen element at a concentration of / cm 3 , it is possible to obtain an active layer with fewer defects and less cracking.

上記のように作製したトランジスタは、S値(サブスレッシュホールド値)が0.35V/dec以下、好ましくは0.09〜0.25V/decを有する。また、移動度は、10cm/Vs以上の特性を有するとよい。さらに、当該トランジスタは、電源電圧が3〜5Vで動作するリングオシレータで、1MHz以上、好適には10MHz以上の特性を有することが望ましい。また、本実施例に示されたトランジスタは、基板上に半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層を順に積層を積層させる構造を取るが、この例には限定されず、例えば、ゲート電極層、絶縁膜、半導体層を順に積層させる構造を取ることも可能である。また、本実施の形態においてn型のトランジスタは、第1のn型不純物領域と第2のn型不純物領域を有するが、この例には限定されず、不純物領域における不純物濃度が一様であっても良い。 The transistor manufactured as described above has an S value (subthreshold value) of 0.35 V / dec or less, preferably 0.09 to 0.25 V / dec. Further, the mobility may have a characteristic of 10 cm 2 / Vs or higher. Further, the transistor is a ring oscillator that operates at a power supply voltage of 3 to 5 V, and desirably has a characteristic of 1 MHz or more, preferably 10 MHz or more. In addition, the transistor described in this embodiment has a structure in which a semiconductor layer, a gate insulating layer, and a gate electrode layer are sequentially stacked over a substrate. However, the present invention is not limited to this example. For example, the gate electrode layer, It is also possible to adopt a structure in which an insulating film and a semiconductor layer are sequentially stacked. In this embodiment mode, an n-type transistor includes a first n-type impurity region and a second n-type impurity region. However, the present invention is not limited to this example, and the impurity concentration in the impurity region is uniform. May be.

有機化合物層の材料は、電気的作用、光学的作用又は熱的作用等により、その性質や状態が変化する材料を用いる。例えば、電圧を印加することにより有機化合物の性質や状態が変化し、記憶素子を構成する第1の導電層と第2の導電層とが短絡する材料を用いる。したがって、有機化合物層の厚さは、5nmから100nm、好ましくは10nmから60nmとする。このような有機化合物層は、下記に挙げる無機材料又は有機化合物材料を用いることができ、蒸着法、スピンコーティング法、液滴吐出法等により形成することができる。   As the material of the organic compound layer, a material whose property or state is changed by an electric action, an optical action, a thermal action, or the like is used. For example, a material that changes the property or state of the organic compound by applying a voltage and short-circuits the first conductive layer and the second conductive layer included in the memory element is used. Therefore, the thickness of the organic compound layer is 5 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 60 nm. Such an organic compound layer can use an inorganic material or an organic compound material described below, and can be formed by an evaporation method, a spin coating method, a droplet discharge method, or the like.

有機化合物層の材料としては、例えば、4、4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:α−NPD)や4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称:TPD)や4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニル−アミノ]−トリフェニルアミン(略称:MTDATA)や4,4’−ビス(N−(4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物、ポリビニルカルバゾール(略称:PVK)やフタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン化合物等を用いることができる。これら材料は、正孔輸送性の高い物質である。 As a material for the organic compound layer, for example, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: α-NPD) or 4,4′-bis [N— (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -triphenylamine (abbreviation: MTDATA) and 4,4′-bis (N- (4- (N , N-di-m-tolylamino) phenyl) -N-phenylamino) biphenyl (abbreviation: DNTPD) and other aromatic amine-based compounds (that is, having a benzene ring-nitrogen bond), polyvinylcarbazole (abbreviation: PVK) ) Or phthalo Cyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), or vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), and can be used phthalocyanine compounds such as. These materials are substances having a high hole transporting property.

また、他にも有機化合物層の材料として、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料や、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。これら材料は、電子輸送性が高い物質である。 As other materials for the organic compound layer, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq3), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq3), bis (10-hydroxybenzo [ h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq2), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc., a material comprising a metal complex having a quinoline skeleton or benzoquinoline skeleton And bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2), bis [2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2) Materials such as metal complexes with oxazole and thiazole ligands such as Can. These materials are substances having a high electron transporting property.

さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等の化合物等を用いることができる。   In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- ( 4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2, Compounds such as 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and the like can be used.

また有機化合物層は単層構造であっても、積層構造であってもよい。積層構造の場合、上記材料から選び、積層構造することができる。また上記有機化合物材料と、発光材料とを積層してもよい。発光材料として、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−t−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−イル)エテニル]−4H−ピラン、ペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−イル)エテニル]ベンゼン、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6、クマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)や9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(略称:TBP)等がある。 The organic compound layer may have a single layer structure or a laminated structure. In the case of a laminated structure, a laminated structure can be selected from the above materials. Further, the organic compound material and the light emitting material may be stacked. As a light-emitting material, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-yl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCJT), 4 -Dicyanomethylene-2-t-butyl-6- [2- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-yl) ethenyl] -4H-pyran, perifuranthene, 2,5-dicyano-1 , 4-bis [(10-methoxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-yl) ethenyl] benzene, N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd), coumarin 6, coumarin 545T , Tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,9′-bianthryl, 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA) and 9,10-bis (2-naphthyl) a Intracene (abbreviation: DNA), 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene (abbreviation: TBP), and the like.

また、上記発光材料を分散してなる層を用いてもよい。発光材料分散してなる層において、母体となる材料としては、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)等のアントラセン誘導体、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等のカルバゾール誘導体、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ピリジナト]亜鉛(略称:Znpp2)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:ZnBOX)などの金属錯体等を用いることができる。また、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等を用いることができる。 Alternatively, a layer in which the light emitting material is dispersed may be used. In the layer in which the light emitting material is dispersed, the base material includes an anthracene derivative such as 9,10-di (2-naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 4,4′- Carbazole derivatives such as di (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) pyridinato] zinc (abbreviation: Znpp2), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzoxa Zolato] metal complexes such as zinc (abbreviation: ZnBOX) can be used. In addition, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato- Aluminum (abbreviation: BAlq) or the like can be used.

このような有機化合物材料は、熱的作用等によりその性質を変化させるため、ガラス転移温度(Tg)が50℃から300℃、好ましくは80℃から120℃であるとよい。   Such an organic compound material has a glass transition temperature (Tg) of 50 ° C. to 300 ° C., preferably 80 ° C. to 120 ° C., in order to change its properties by thermal action or the like.

また、有機化合物材料や発光材料に金属酸化物を混在させた材料を用いてもよい。なお金属酸化物を混在させた材料とは、上記有機化合物材料又は発光材料と、金属酸化物とが混合した状態、又は積層された状態を含む。具体的には複数の蒸着源を用いた共蒸着法により形成された状態を指す。このような材料を有機無機複合材料と呼ぶことができる。   Alternatively, a material in which a metal oxide is mixed in an organic compound material or a light emitting material may be used. Note that the material in which the metal oxide is mixed includes a state in which the organic compound material or the light-emitting material and the metal oxide are mixed or stacked. Specifically, it refers to a state formed by a co-evaporation method using a plurality of evaporation sources. Such a material can be called an organic-inorganic composite material.

例えば正孔輸送性の高い物質と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物にはバナジウム酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、レニウム酸化物、タングステン酸化物、ルテニウム酸化物、チタン酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物を用いると好ましい。   For example, when a metal oxide is mixed with a substance having a high hole transporting property, the metal oxide includes vanadium oxide, molybdenum oxide, niobium oxide, rhenium oxide, tungsten oxide, ruthenium oxide, titanium oxide. It is preferable to use an oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, or tantalum oxide.

また電子輸送性の高い物質と、金属酸化物を混在させる場合、当該金属酸化物にはリチウム酸化物、カルシウム酸化物、ナトリウム酸化物、カリウム酸化物、マグネシウム酸化物を用いると好ましい。   In the case where a substance having a high electron transporting property and a metal oxide are mixed, it is preferable to use lithium oxide, calcium oxide, sodium oxide, potassium oxide, or magnesium oxide as the metal oxide.

有機化合物層には、電気的作用、光学的作用又は熱的作用により、その性質が変化する材料を用いればよいため、例えば光を吸収することによって酸を発生する化合物(光酸発生剤)をドープした共役高分子を用いることもできる。共役高分子として、ポリアセチレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンエチニレン類等を用いることができる。また、光酸発生剤としては、アリールスルホニウム塩、アリールヨードニウム塩、o−ニトロベンジルトシレート、アリールスルホン酸p−ニトロベンジルエステル、スルホニルアセトフェノン類、Fe−アレン錯体PF6塩等を用いることができる。   For the organic compound layer, a material whose properties are changed by an electric action, an optical action, or a thermal action may be used. For example, a compound that generates an acid by absorbing light (photo acid generator) is used. Doped conjugated polymers can also be used. As the conjugated polymer, polyacetylenes, polyphenylene vinylenes, polythiophenes, polyanilines, polyphenylene ethynylenes, and the like can be used. As the photoacid generator, arylsulfonium salts, aryliodonium salts, o-nitrobenzyl tosylate, arylsulfonic acid p-nitrobenzyl esters, sulfonylacetophenones, Fe-allene complex PF6 salts and the like can be used.

また、記憶素子を構成する第1の導電層および第2の導電層は、導電性を有する材料から形成することができる。例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)もしくはシリコン(Si)の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜等から形成することができる。またインジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材料を用いることができる。さらに、保護層422の材料として、無機材料は、酸化珪素、窒化珪素を用いることができる。有機材料はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。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、フルオロ基を用いてもよい。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。ポリシラザンは、珪素(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される。これらの材料を用いて保護層を作製することによって、平坦性を高め、不純物元素の侵入を防止することができる。   In addition, the first conductive layer and the second conductive layer included in the memory element can be formed from a conductive material. For example, it can be formed of a film made of aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or silicon (Si), or an alloy film using these elements. Alternatively, a light-transmitting material such as indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide, or indium oxide containing zinc oxide can be used. Further, as the material for the protective layer 422, silicon oxide or silicon nitride can be used as the inorganic material. As the organic material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist, benzocyclobutene, siloxane, or polysilazane can be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Polysilazane is formed using a polymer material having a bond of silicon (Si) and nitrogen (N) as a starting material. By forming a protective layer using these materials, planarity can be improved and intrusion of impurity elements can be prevented.

また、半導体素子および記憶素子は複数の層に渡って設けられていてもよい。多層構造で作製する場合は、層間での寄生容量を低減するために、層間絶縁膜の材料に低誘電率材料を用いるとよい。例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料などが挙げられる。多層構造において寄生容量を低減すれば、小面積化、動作の高速化、低消費電力化を実現することができる。また、アルカリ金属の汚染を防ぐための保護層を設けることで、信頼性を向上することができる。当該保護層は、窒化アルミニウム、窒化珪素膜等の無機材料により、回路内の半導体素子を包むように、または、回路全体を包むように設けるとよい。   Further, the semiconductor element and the memory element may be provided over a plurality of layers. In the case of manufacturing with a multilayer structure, a low dielectric constant material is preferably used as a material for the interlayer insulating film in order to reduce parasitic capacitance between layers. Examples thereof include resin materials such as epoxy resins and acrylic resins, and compound materials made by polymerization of siloxane polymers. If parasitic capacitance is reduced in a multi-layer structure, it is possible to reduce the area, increase the operation speed, and reduce power consumption. In addition, reliability can be improved by providing a protective layer for preventing alkali metal contamination. The protective layer may be provided with an inorganic material such as aluminum nitride or a silicon nitride film so as to wrap the semiconductor element in the circuit or to wrap the entire circuit.

次に、上記のように構成した半導体素子および記憶素子を、絶縁基板401から剥離し、アンテナに張り付ける方法について説明する。   Next, a method of peeling the semiconductor element and the memory element configured as described above from the insulating substrate 401 and attaching them to the antenna will be described.

まず、剥離層402が露出するように開口部427を形成し、当該開口部427にエッチング剤を導入し、剥離層402を部分的に除去する(図6(A)参照)。次に、絶縁基板401上面方向から第1の可撓性を有する基板429(例えばプラスチックフィルム)を接着する。そして、剥離層402を境に、半導体素子および記憶素子を有する層428を、絶縁基板401から剥離する。このようにして、半導体素子および記憶素子を有する層428は、第1の可撓性を有する基板429側へ移し取ることができる。このとき、半導体素子および記憶素子を有する層に、剥離層の材料が残っていてもよい。次に、半導体素子および記憶素子を有する層428が、絶縁基板401と接していた側に第2の可撓性を有する基板430(例えば薄いプラスチックフィルム)を接着する(図6(B)参照)。そして、第1の可撓性を有する基板429を取り去ることで、アンテナを接続するための配線419を露出させる(図6(C)参照)。   First, an opening 427 is formed so that the peeling layer 402 is exposed, an etchant is introduced into the opening 427, and the peeling layer 402 is partially removed (see FIG. 6A). Next, a first flexible substrate 429 (eg, a plastic film) is bonded from the upper surface direction of the insulating substrate 401. Then, the layer 428 including a semiconductor element and a memory element is separated from the insulating substrate 401 with the separation layer 402 as a boundary. In this manner, the layer 428 including a semiconductor element and a memory element can be transferred to the first flexible substrate 429 side. At this time, the material of the separation layer may remain in the layer including the semiconductor element and the memory element. Next, the second flexible substrate 430 (eg, a thin plastic film) is bonded to the side where the layer 428 including the semiconductor element and the memory element is in contact with the insulating substrate 401 (see FIG. 6B). . Then, the wiring 419 for connecting the antenna is exposed by removing the first flexible substrate 429 (see FIG. 6C).

このとき、半導体素子および記憶素子を有する層428の厚さは5μm以下、好ましくは、1μm〜3μmであることが望ましい。また、半導体素子を有する層を、曲面を有するアンテナに張り付ける場合は、半導体素子のキャリアの流れる方向(チャネル長方向)は、貼り付ける位置において、曲面となす角が最小となる接線と平行にすると、半導体素子への影響を少なくすることができる。   At this time, the thickness of the layer 428 including a semiconductor element and a memory element is 5 μm or less, preferably 1 μm to 3 μm. In addition, when a layer having a semiconductor element is attached to an antenna having a curved surface, the carrier flow direction (channel length direction) of the semiconductor element is parallel to the tangential line that makes the angle formed by the curved surface at the attachment position minimum. Then, the influence on the semiconductor element can be reduced.

このようにして作製された、第2の可撓性を有する基板430上に形成されている半導体素子を有する層が、図1で示される半導体素子を有する層102である。   A layer having a semiconductor element formed over the second flexible substrate 430 thus manufactured is the layer 102 having a semiconductor element shown in FIG.

次に、図3(D)に示すように、上記工程によって作製されたアンテナ101および半導体素子を有する層102を、電気的に接続するように貼り合わせる。貼り合わせには、異方性導電接着剤を用いることが好ましい。詳細には、アンテナの第2の導電層104が、半導体素子を有する層の接地電位を与える部分に接続され、給電体層105が、図2(B)を用いて説明した、電源回路部および通信回路部等に接続されるように接着する。   Next, as illustrated in FIG. 3D, the antenna 101 and the layer 102 having a semiconductor element which are manufactured through the above steps are attached to be electrically connected. It is preferable to use an anisotropic conductive adhesive for bonding. Specifically, the second conductive layer 104 of the antenna is connected to a portion that provides the ground potential of the layer including the semiconductor element, and the power supply layer 105 includes the power supply circuit portion described with reference to FIG. Adhesive so as to be connected to a communication circuit unit or the like.

本発明は、小型で通信性が高く、安価な無線チップを提供することができる。さらに、本発明の無線チップは、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する。詳細には、円柱形の上面および底面と側面とが交わる角を、研磨する等によって面取りを行い、平面および曲面のみを有する形状に成形している。そのほかにも、四角柱等の多角柱状に形成し、上面および底面と側面とが交わる角や側面と側面が交わる角を面取りすることによって角のない形状を成形してもよい。さらには、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状、等に成形することで角をなくし、接触しても負傷等が生じない安全性の高い無線チップを提供することができる。   The present invention can provide a wireless chip that is small in size, has high communication properties, and is inexpensive. Furthermore, the wireless chip of the present invention has a cylindrical shape, and its outer end has a curved surface. More specifically, chamfering is performed by polishing the cylindrical upper surface and the angle at which the bottom surface and the side surface intersect to form a shape having only a flat surface and a curved surface. In addition, it may be formed in a polygonal column shape such as a quadrangular column, and a cornerless shape may be formed by chamfering a corner where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect, or a corner where the side surface and the side surface intersect. Furthermore, a highly safe wireless chip is provided which is formed into a spherical shape, an oval shape, a meteorite-like ellipsoidal sphere, a rugby ball-like ellipsoidal sphere or a disc shape, etc., so that corners are eliminated and no injuries or the like occur even when contacted. be able to.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で説明した機能を有する本発明の無線チップについて、異なる作製方法を説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, different manufacturing methods are described for the wireless chip of the present invention having the functions described in Embodiment Mode 1.

図7(A)に示すように、本実施の形態の無線チップは、半導体素子を有する層701およびアンテナ703を有する。半導体素子を有する層は、シリコン等の半導体基板上に、電界効果トランジスタ等の半導体素子を有する。また、アンテナは実施の形態1で説明したアンテナと同様でも良い。   As shown in FIG. 7A, the wireless chip of this embodiment includes a layer 701 including a semiconductor element and an antenna 703. The layer having a semiconductor element has a semiconductor element such as a field effect transistor on a semiconductor substrate such as silicon. The antenna may be the same as the antenna described in Embodiment 1.

本実施の形態における無線チップは、アンテナ703と半導体素子を有する層701が、導電層702a、702bによって接続される。具体的には、半導体素子を有する層701の表面に形成される接続端子704aと、アンテナの給電体層713とが、導電層702aで接続される。そして、半導体素子を有する層701表面に形成される接続端子704bと、アンテナの接地体として機能する導電層712とが、導電層702bにより接続される。また、アンテナ703と半導体素子を有する層701との接続部分は、アンダーフィル704で充填されてもよい。   In the wireless chip in this embodiment, the antenna 703 and the layer 701 including a semiconductor element are connected to each other by conductive layers 702a and 702b. Specifically, the connection terminal 704a formed on the surface of the layer 701 having a semiconductor element and the feeder layer 713 of the antenna are connected by the conductive layer 702a. Then, the connection terminal 704b formed on the surface of the layer 701 including the semiconductor element and the conductive layer 712 functioning as an antenna grounding body are connected by the conductive layer 702b. Further, a connection portion between the antenna 703 and the layer 701 having a semiconductor element may be filled with an underfill 704.

アンテナ703は、誘電体層710と、2つの導電層(第1の導電層711、第2の導電層712)および給電体層713を形成する。誘電体層710は、実施の形態1と同様に、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する。詳細には、円柱形の上面および底面と側面とが交わる角を、研磨する等によって面取りを行い、平面および曲面のみを有する形状に成形している。そのほかにも、四角柱等の多角柱状に形成し、上面および底面と側面とが交わる角や側面と側面が交わる角を面取りすることによって角のない形状を成形してもよい。さらには、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状、等に成形しても良い。   The antenna 703 forms a dielectric layer 710, two conductive layers (a first conductive layer 711 and a second conductive layer 712), and a power feeding layer 713. The dielectric layer 710 has a columnar shape as in the first embodiment, and its outer end has a curved surface. More specifically, chamfering is performed by polishing the cylindrical upper surface and the angle at which the bottom surface and the side surface intersect to form a shape having only a flat surface and a curved surface. In addition, it may be formed in a polygonal column shape such as a quadrangular column, and a cornerless shape may be formed by chamfering a corner where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect, or a corner where the side surface and the side surface intersect. Furthermore, it may be formed into a spherical shape, an oval shape, a meteorite-like elliptical sphere, a rugby ball-like elliptical sphere, or a disc shape.

そして、誘電体層の一表面に形成される第1の導電層711と、誘電体層を介して第1の導電層711に対向し、且つ誘電体層の他表面に形成される第2の導電層712と、給電体層713とを有する。第1の導電層711は、放射電極として機能する。また、第2の導電層712は接地体として機能する。給電体層713は、第1の導電層711と第2の導電層712と接触しないように設けられている。また、給電体層713を介して、アンテナから半導体素子を有する層、又は半導体素子を有する層からアンテナへ給電が行われる。なお、給電体層の代わりに給電点を用いて給電を行ってもよい。   A first conductive layer 711 formed on one surface of the dielectric layer and a second conductive layer 711 facing the first conductive layer 711 through the dielectric layer and formed on the other surface of the dielectric layer A conductive layer 712 and a power feeding layer 713 are included. The first conductive layer 711 functions as a radiation electrode. Further, the second conductive layer 712 functions as a grounding body. The power feeding layer 713 is provided so as not to contact the first conductive layer 711 and the second conductive layer 712. In addition, power is supplied from the antenna to the antenna or the layer having the semiconductor element to the antenna through the power feeding layer 713. Note that power may be supplied using a power supply point instead of the power supply layer.

ここで、アンテナ703の構造について説明する。アンテナの誘電体層710は、セラミック、有機樹脂、又はセラミックと有機樹脂の混合物等で形成することができる。セラミックの代表例としては、アルミナ、ガラス、フォルステライト等が挙げられる。さらには、複数のセラミックを混合して用いてもよい。また、高い誘電率を得るためには、誘電体層710を、強誘電体材料で形成することが好ましい。強誘電体材料の代表例としては、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸鉛(PbTiO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、ジルコン酸鉛(PbZrO)、二オブ酸リチウム(LiNbO)、チタン酸ジルコン鉛(PZT)等が挙げられる。さらには、複数の強誘電体材料を混合して用いてもよい。 Here, the structure of the antenna 703 will be described. The dielectric layer 710 of the antenna can be formed of ceramic, organic resin, a mixture of ceramic and organic resin, or the like. Representative examples of ceramics include alumina, glass, forsterite and the like. Furthermore, a plurality of ceramics may be mixed and used. In order to obtain a high dielectric constant, the dielectric layer 710 is preferably formed of a ferroelectric material. Representative examples of the ferroelectric material include barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lithium diobate (LiNbO 3 ). And lead zirconate titanate (PZT). Further, a plurality of ferroelectric materials may be mixed and used.

また、有機樹脂としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を適宜用いる。有機樹脂の代表例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリブタジエン樹脂、BTレジン、ビニルベンジル、ポリフマレート、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。さらには、複数の有機樹脂材料を混合して用いてもよい。   As the organic resin, a thermosetting resin or a thermoplastic resin is used as appropriate. As a typical example of the organic resin, a resin material such as an epoxy resin, a phenol resin, a polybutadiene resin, a BT resin, vinyl benzyl, polyfumarate, and a fluorine resin can be used. Furthermore, a plurality of organic resin materials may be mixed and used.

誘電体層710がセラミックと有機樹脂の混合物で形成される場合、粒子状のセラミックの粒子を有機樹脂に分散させて形成することが好ましい。このとき、誘電体層710に対して粒子状のセラミックの含有量は、20体積%以上60体積%以下が好ましい。また、セラミックの粒径は1〜50μmが好ましい。   In the case where the dielectric layer 710 is formed of a mixture of a ceramic and an organic resin, it is preferable to form by dispersing particulate ceramic particles in the organic resin. At this time, the content of the particulate ceramic with respect to the dielectric layer 710 is preferably 20% by volume or more and 60% by volume or less. The ceramic particle size is preferably 1 to 50 μm.

誘電体層710の誘電率は2.6〜150、好ましくは、2.6〜40であることが望ましい。非誘電率の高い強誘電体材料を用いることで、アンテナの容積を小さくすることが可能である。   The dielectric constant of the dielectric layer 710 is 2.6 to 150, preferably 2.6 to 40. By using a ferroelectric material having a high non-dielectric constant, the volume of the antenna can be reduced.

アンテナの第1の導電層711、第2の導電層712、給電体層713は、金、銀、銅、パラジウム、白金、アルミニウムから選ばれる金属、又は合金等を用いることができる。また、アンテナの第1の導電層711、第2の導電層712、給電体層713は、印刷法、メッキ法を用いて形成することができる。また、誘電体層に蒸着法、スパッタリング法で導電膜を成膜した後、一部分をエッチングして各導電層を形成することができる。   For the first conductive layer 711, the second conductive layer 712, and the power feeding layer 713 of the antenna, a metal selected from gold, silver, copper, palladium, platinum, aluminum, an alloy, or the like can be used. The first conductive layer 711, the second conductive layer 712, and the power feeding layer 713 of the antenna can be formed by a printing method or a plating method. In addition, after forming a conductive film on the dielectric layer by vapor deposition or sputtering, a part of the conductive layer can be etched to form each conductive layer.

次に、半導体素子を有する層701について、図8を用いて説明する。   Next, the layer 701 including a semiconductor element is described with reference to FIGS.

図8は半導体素子を有する層701の一部の断面図であり、基板800に素子分離領域801a〜801eが形成され、素子分離領域801a〜801eそれぞれの間に電界効果トランジスタ等の半導体素子802が形成される。   FIG. 8 is a cross-sectional view of a part of a layer 701 having a semiconductor element. Element isolation regions 801a to 801e are formed on a substrate 800, and a semiconductor element 802 such as a field effect transistor is provided between the element isolation regions 801a to 801e. It is formed.

半導体素子802は、単結晶半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜803、ゲート絶縁膜上に形成されるゲート電極804、単結晶半導体基板におけるソース領域及びドレイン領域805a、805b、ゲート電極上に形成される層間絶縁層811、ソース領域及びドレイン領域805a、805bに接続されるソース配線及びドレイン配線809a、809bを有する。なお、ゲート電極804及びゲート絶縁膜803の側壁に形成されるサイドウォール807a、807bや、単結晶半導体基板においてサイドウォール807a、807bに覆われる低濃度不純物領域806a、806bを有してもよい。   The semiconductor element 802 is formed over a gate insulating film 803 formed over a single crystal semiconductor substrate, a gate electrode 804 formed over the gate insulating film, source and drain regions 805a and 805b in the single crystal semiconductor substrate, and over the gate electrode. An interlayer insulating layer 811, and source and drain wirings 809a and 809b connected to the source and drain regions 805a and 805b. Note that sidewalls 807a and 807b formed on the sidewalls of the gate electrode 804 and the gate insulating film 803, or low-concentration impurity regions 806a and 806b covered with the sidewalls 807a and 807b in the single crystal semiconductor substrate may be provided.

基板800は、単結晶半導体基板又は化合物半導体基板であり、代表的には、n型またはp型の単結晶シリコン基板、GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイヤ基板、又はZnSe基板等が挙げられる。また、SOI基板(Silicon On Insulator)を用いこともできる。本実施形態では、基板800として、n型単結晶シリコン基板を用いる。   The substrate 800 is a single crystal semiconductor substrate or a compound semiconductor substrate, and is typically an n-type or p-type single crystal silicon substrate, a GaAs substrate, an InP substrate, a GaN substrate, a SiC substrate, a sapphire substrate, a ZnSe substrate, or the like. Is mentioned. An SOI substrate (Silicon On Insulator) can also be used. In this embodiment, an n-type single crystal silicon substrate is used as the substrate 800.

素子分離領域801a〜801eは、公知の選択酸化法(LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法)又はトレンチ分離法等を適宜用いて形成することができる。ここでは、素子分離領域801a〜801eとしては、トレンチ分離法により酸化珪素層が形成される。   The element isolation regions 801a to 801e can be formed by appropriately using a known selective oxidation method (LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method) or a trench isolation method. Here, as the element isolation regions 801a to 801e, silicon oxide layers are formed by a trench isolation method.

ゲート絶縁膜803は、単結晶半導体基板を熱酸化して形成される。ゲート電極804は、厚さ100〜300nmの多結晶シリコン層や、多結晶シリコン層上にタングステンシリサイド層、モリブデンシリサイド層、コバルトシリサイド層等のシリサイド層を設けた積層構造とすることができる。更には、多結晶シリコン層上に窒化タングステン層及びタングステン層を積層して形成しても良い。   The gate insulating film 803 is formed by thermally oxidizing a single crystal semiconductor substrate. The gate electrode 804 can have a stacked structure in which a polycrystalline silicon layer with a thickness of 100 to 300 nm or a silicide layer such as a tungsten silicide layer, a molybdenum silicide layer, or a cobalt silicide layer is provided over the polycrystalline silicon layer. Further, a tungsten nitride layer and a tungsten layer may be stacked over the polycrystalline silicon layer.

ソース領域及びドレイン領域805a、805bは、pウェル領域にリンが添加されたn+領域やnウェル領域にボロンが添加されたp+領域を用いることができる。また、低濃度不純物領域806a、806bは、pウェル領域にリンが添加されたn−領域やウェル領域にボロンが添加されたp−領域を用いることができる。ここでは、n型単結晶シリコン基板を用いているため、ボロンを基板に添加してp+領域からなるソース領域及びドレイン領域、p−領域からなる低濃度不純物領域が形成される。なお、ソース領域及びドレイン領域805a、805bに、マンガンシリサイド、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイド等のシリサイドを有しても良い。シリサイドをソース領域及びドレイン領域表面に有することにより、ソース配線御及びドレイン配線とソース領域及びドレイン領域との接続抵抗を下げることが可能である。   As the source and drain regions 805a and 805b, an n + region in which phosphorus is added to the p well region and a p + region in which boron is added to the n well region can be used. As the low-concentration impurity regions 806a and 806b, an n− region in which phosphorus is added to the p well region or a p− region in which boron is added to the well region can be used. Here, since an n-type single crystal silicon substrate is used, boron is added to the substrate to form a source region and a drain region made of a p + region, and a low concentration impurity region made of a p− region. Note that the source and drain regions 805a and 805b may include silicide such as manganese silicide, tungsten silicide, titanium silicide, cobalt silicide, or nickel silicide. By having silicide on the surface of the source region and the drain region, it is possible to reduce the connection resistance between the source wiring and the drain wiring and the source region and the drain region.

サイドウォール807a、807bは、基板上にCVD法により酸化珪素で形成される絶縁層を形成し、該絶縁層をRIE(Reactive ion etching:反応性イオンエッチング)法により異方性エッチングすることで形成できる。   The sidewalls 807a and 807b are formed by forming an insulating layer made of silicon oxide on a substrate by a CVD method and anisotropically etching the insulating layer by a RIE (Reactive Ion Etching) method. it can.

層間絶縁層808は、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンなどの無機絶縁材料、又はアクリル樹脂及びポリイミド樹脂などの有機絶縁材料で形成する。スピン塗布やロールコーターなど塗布法を用いる場合には、有機溶媒中に溶かされた絶縁膜材料を塗布した後、熱処理により絶縁層を形成される酸化シリコンを用いることもできる。ここでは、層間絶縁層808は酸化珪素を用いて形成する。   The interlayer insulating layer 808 is formed using an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon oxynitride, or an organic insulating material such as an acrylic resin or a polyimide resin. When a coating method such as spin coating or roll coater is used, silicon oxide in which an insulating layer is formed by heat treatment after coating an insulating film material dissolved in an organic solvent can also be used. Here, the interlayer insulating layer 808 is formed using silicon oxide.

ソース配線及びドレイン配線809a、809bは、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)の積層構造、モリブデン(Mo)とアルミニウム(Al)との積層構造など、アルミニウム(Al)のような低抵抗材料と、チタン(Ti)やモリブデン(Mo)などの高融点金属材料を用いたバリアメタルとの組み合わせで形成することが好ましい。   The source and drain wirings 809a and 809b are formed of a low resistance material such as aluminum (Al) such as a laminated structure of titanium (Ti) and aluminum (Al), a laminated structure of molybdenum (Mo) and aluminum (Al), and the like. It is preferably formed by a combination with a barrier metal using a refractory metal material such as titanium (Ti) or molybdenum (Mo).

なお、半導体素子を有する層701は、電界効果トランジスタの他に抵抗素子、コンデンサ等の半導体素子を有する。   Note that the layer 701 including a semiconductor element includes a semiconductor element such as a resistor or a capacitor in addition to the field effect transistor.

また、層間絶縁層808及びソース配線及びドレイン配線809a、809b上に層間絶縁層811が形成される。層間絶縁層811は層間絶縁層808と同様に形成される。また、層間絶縁層808上には、半導体素子802に接続する接続端子812、813を有する。   Further, an interlayer insulating layer 811 is formed over the interlayer insulating layer 808 and the source and drain wirings 809a and 809b. The interlayer insulating layer 811 is formed in the same manner as the interlayer insulating layer 808. Further, connection terminals 812 and 813 connected to the semiconductor element 802 are provided over the interlayer insulating layer 808.

また、接続端子812、813の一部及び層間絶縁層811を覆う絶縁層814が形成されてもよい。層間絶縁層811は、保護層として機能するため、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等で形成されることが好ましい。   Further, an insulating layer 814 that covers part of the connection terminals 812 and 813 and the interlayer insulating layer 811 may be formed. The interlayer insulating layer 811 functions as a protective layer, and is preferably formed using silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, silicon oxynitride, DLC (diamond-like carbon), or the like.

アンテナ703と半導体素子を有する層701とを接続する導電層702a、702bは、バンプ、導電性ペースト、異方性導電接着剤、異方性導電膜等で形成される。また、パンプ及び導電性ペーストを用いてもよい。さらには、バンプ及び異方性導電接着剤、バンプ及び異方性導電膜を用いてもよい。これらの場合、バンプ及び導電性粒子により、導電層と接続端子が接続される。   The conductive layers 702a and 702b that connect the antenna 703 and the layer 701 having a semiconductor element are formed using a bump, a conductive paste, an anisotropic conductive adhesive, an anisotropic conductive film, or the like. Further, a pump and a conductive paste may be used. Furthermore, bumps and anisotropic conductive adhesives, bumps and anisotropic conductive films may be used. In these cases, the conductive layer and the connection terminal are connected by the bump and the conductive particles.

異方性導電膜及び異方性導電接着剤は、粒径数nm〜数μm程度の導電性粒子が分散された接着性の有機樹脂であり、有機樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、導電性粒子は、金、銀、銅、パラジウム、又は白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される。また、これらの元素の多層構造を有する粒子でも良い。更には、樹脂で形成された粒子の表面に、金、銀、銅、パラジウム、又は白金から選ばれた一金属、若しくは複数の金属で形成される薄膜がコーティングされた導電性粒子を用いてもよい。   An anisotropic conductive film and an anisotropic conductive adhesive are adhesive organic resins in which conductive particles having a particle size of several nm to several μm are dispersed, and examples of the organic resins include epoxy resins and phenol resins. . The conductive particles are formed of one element or a plurality of elements selected from gold, silver, copper, palladium, or platinum. Moreover, the particle | grains which have the multilayer structure of these elements may be sufficient. Furthermore, even if it uses the electroconductive particle by which the surface of the particle | grains formed with resin was coated with the thin film formed with one metal selected from gold | metal | money, silver, copper, palladium, or platinum, or several metals. Good.

アンダーフィル704は、半導体素子を有する層701とアンテナ703の接続部の補強や外部からの水分の浸入保護等の機能を有するものであり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等を用いて形成される。   The underfill 704 functions to reinforce the connection between the layer 701 having a semiconductor element and the antenna 703 and to prevent moisture from entering, and is formed using an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide resin, or the like. The

また、本発明の無線チップは、図7(B)に示すような構成を有することもできる。   In addition, the wireless chip of the present invention can have a structure as shown in FIG.

図7(B)に示される無線チップが有するアンテナは、誘電体層710を形成した後、半導体素子を有する層701を挿入するための穴をあける。次に、誘電体層710の表面に、第1の導電層711を形成する。そして、半導体素子を有する層701を挿入し、第2の導電層712および給電体層713を形成する。   In the antenna included in the wireless chip illustrated in FIG. 7B, after the dielectric layer 710 is formed, a hole for inserting the layer 701 including a semiconductor element is formed. Next, a first conductive layer 711 is formed on the surface of the dielectric layer 710. Then, a layer 701 including a semiconductor element is inserted, and a second conductive layer 712 and a power feeding layer 713 are formed.

ここで、半導体素子を有する層701表面に形成される接続端子704aとアンテナの給電体層713とが導電層702aで接続する。そして、半導体素子を有する層701表面に形成される接続端子704bと、アンテナの接地体として機能する導電層712とが導電層702bにより接続されるようにする。また、アンテナ703と半導体素子を有する層701との接続部分は、アンダーフィル704で充填されてもよい。   Here, the connection terminal 704a formed on the surface of the layer 701 having a semiconductor element and the feeder layer 713 of the antenna are connected by the conductive layer 702a. Then, the connection terminal 704b formed on the surface of the layer 701 including the semiconductor element and the conductive layer 712 functioning as an antenna grounding body are connected by the conductive layer 702b. Further, a connection portion between the antenna 703 and the layer 701 having a semiconductor element may be filled with an underfill 704.

本発明の無線チップは、上記作製方法に限定されない。しかしながら、上記のように、アンテナが有する誘電体層710内部に半導体素子を有する層701を入れるように形成することで、外形に凹凸がなく、平面および曲面のみを有する形状となるため、安全性を向上することができる。   The wireless chip of the present invention is not limited to the above manufacturing method. However, as described above, by forming the dielectric layer 710 included in the antenna so that the layer 701 including the semiconductor element is placed, the outer shape is not uneven, and the surface has only a flat surface and a curved surface. Can be improved.

本発明は、小型で通信性が高く、安価な無線チップを提供することができる。さらに、本発明の無線チップは、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する。詳細には、円柱形の上面および底面と側面とが交わる角を、研磨する等によって面取りを行い、平面および曲面のみを有する形状に成形している。そのほかにも、四角柱等の多角柱状に形成し、上面および底面と側面とが交わる角や側面と側面が交わる角を面取りすることによって角のない形状を成形してもよい。さらには、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状、等に成形することで角をなくし、接触しても負傷等が生じない安全性の高い無線チップを提供することができる。   The present invention can provide a wireless chip that is small, has high communication performance, and is inexpensive. Furthermore, the wireless chip of the present invention has a cylindrical shape, and its outer end has a curved surface. More specifically, chamfering is performed by polishing the cylindrical upper surface and the angle at which the bottom surface and the side surface intersect to form a shape having only a flat surface and a curved surface. In addition, it may be formed in a polygonal column shape such as a quadrangular column, and a cornerless shape may be formed by chamfering a corner where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect, or a corner where the side surface and the side surface intersect. Furthermore, a highly safe wireless chip is provided which is formed into a spherical shape, an oval shape, a meteorite-like ellipsoidal sphere, a rugby ball-like ellipsoidal sphere or a disc shape, etc., so that corners are eliminated and no injuries or the like occur even when contacted. be able to.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2で説明した半導体素子を有する層を構成する半導体素子について、異なる材料を用いて作製する工程を説明する。本実施の形態においては、有機物半導体層を有する半導体素子を絶縁性基板上形成することで半導体素子を有する層を作製する例を示す。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, a process for manufacturing a semiconductor element included in the layer including the semiconductor element described in Embodiment Modes 1 and 2 using a different material will be described. In this embodiment mode, an example of forming a layer having a semiconductor element by forming a semiconductor element having an organic semiconductor layer over an insulating substrate will be described.

例えば、可撓性を有する基板は、ガラス基板等の非可撓性基板と比較して耐熱温度が低い。このため、可撓性を有する基板上に半導体素子を作製する場合、有機半導体を用いて形成することが好ましい。有機半導体を用いて形成される半導体素子を有する層は、可撓性を有する基板上に半導体素子が形成され、半導体素子を覆う絶縁層が形成されている。また、半導体素子を有する層の表面には、半導体素子の配線に接続する接続端子が形成されている。   For example, a flexible substrate has a lower heat resistant temperature than an inflexible substrate such as a glass substrate. For this reason, when a semiconductor element is formed over a flexible substrate, it is preferably formed using an organic semiconductor. In the layer having a semiconductor element formed using an organic semiconductor, the semiconductor element is formed over a flexible substrate, and an insulating layer covering the semiconductor element is formed. In addition, a connection terminal connected to the wiring of the semiconductor element is formed on the surface of the layer having the semiconductor element.

ここで、有機半導体を用いる半導体素子の構造について、図9を参照して説明する。図9(A)は、スタガ型のトランジスタを適用する一例を示している。可撓性を有する基板901上に半導体素子900が設けられている。半導体素子900は、ゲート電極902、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層903、ゲート電極及びゲート絶縁膜として機能する絶縁層と重なって存在する半導体層904、半導体層904に接続する配線905、906が形成されている。なお、半導体層は、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層903と配線905、906に接する。   Here, a structure of a semiconductor element using an organic semiconductor will be described with reference to FIG. FIG. 9A illustrates an example of applying a staggered transistor. A semiconductor element 900 is provided over a flexible substrate 901. The semiconductor element 900 includes a gate electrode 902, an insulating layer 903 that functions as a gate insulating film, a semiconductor layer 904 that overlaps with the insulating layer that functions as a gate electrode and a gate insulating film, and wirings 905 and 906 that are connected to the semiconductor layer 904. Is formed. Note that the semiconductor layer is in contact with the insulating layer 903 functioning as a gate insulating film and the wirings 905 and 906.

ゲート電極902は、例えば、微粒子を含む組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状のパターンを形成する方法(以下、本明細書では液滴吐出法という)を用い、乾燥・焼成してゲート電極902を形成することができる。また、可撓性を有する基板上に、微粒子を含むペーストを印刷法により印刷し、乾燥・焼成してゲート電極902を形成することができる。微粒子の代表例としては、金、銅、金と銀の合金、金と銅の合金、銀と銅の合金、金と銀と銅の合金のいずれかを主成分とする微粒子でもよい。また、インジウム錫酸化物(ITO)などの導電性酸化物を主成分とする微粒子でもよい。   The gate electrode 902 is formed by, for example, using a method of forming a pattern with a predetermined shape by discharging a droplet of a composition containing fine particles from a minute hole (hereinafter referred to as a droplet discharge method in this specification). The gate electrode 902 can be formed by baking. Alternatively, the gate electrode 902 can be formed by printing a paste containing fine particles over a flexible substrate by a printing method, drying, and baking. As typical examples of the fine particles, fine particles mainly containing any of gold, copper, an alloy of gold and silver, an alloy of gold and copper, an alloy of silver and copper, and an alloy of gold, silver, and copper may be used. Further, fine particles mainly containing a conductive oxide such as indium tin oxide (ITO) may be used.

ゲート絶縁膜として機能する絶縁層903は、図3を用いて説明したゲート絶縁層405と同様の材料及び手法により形成することができる。但し、有機溶媒中に溶かされた絶縁膜材料をスピン塗布法やロールコーター法などにより、塗布した後、熱処理により絶縁層を形成する場合、熱処理温度が可撓性を有する基板の耐熱温度より低い温度で行う。   The insulating layer 903 functioning as a gate insulating film can be formed using a material and a method similar to those of the gate insulating layer 405 described with reference to FIGS. However, when an insulating layer is formed by heat treatment after applying an insulating film material dissolved in an organic solvent by a spin coating method or a roll coater method, the heat treatment temperature is lower than the heat resistance temperature of the flexible substrate. Do at temperature.

半導体層904は、多環芳香族化合物、共役二重結合系化合物、フタロシアニン、電荷移動型錯体等が挙げられる。例えばアントラセン、テトラセン、ペンタセン、6T(ヘキサチオフェン)、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)、PTCDA(ペリレンカルボン酸無水化物)、NTCDA(ナフタレンカルボン酸無水化物)などを用いることができる。また、具体的な有機高分子化合物材料は、π共役系高分子、カーボンナノチューブ、ポリビニルピリジン、フタロシアニン金属錯体等が挙げられる。特に骨格が共役二重結合から構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ(3アルキルチオフェン)、ポリパラフェニレン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。   Examples of the semiconductor layer 904 include polycyclic aromatic compounds, conjugated double bond compounds, phthalocyanines, and charge transfer complexes. For example, anthracene, tetracene, pentacene, 6T (hexathiophene), TCNQ (tetracyanoquinodimethane), PTCDA (perylene carboxylic acid anhydride), NTCDA (naphthalene carboxylic acid anhydride) and the like can be used. Specific organic polymer compound materials include π-conjugated polymers, carbon nanotubes, polyvinyl pyridine, phthalocyanine metal complexes, and the like. In particular, when a polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythienylene, polythiophene derivative, poly (3 alkylthiophene), polyparaphenylene derivative or polyparaphenylene vinylene derivative is used, which is a π-conjugated polymer whose skeleton is composed of conjugated double bonds preferable.

また、有機半導体膜の成膜方法としては、基板に膜厚の均一な膜が形成できる方法を用いればよい。膜厚は1nm以上1000nm以下、好ましくは10nm以上100nm以下が望ましい。具体的な方法としては、蒸着法、スピンコーティング法、バーコート法、溶液キャスト法、ディップ法、スクリーン印刷法、ロールコーター法又は液滴吐出法を用いることができる。   As a method for forming the organic semiconductor film, a method that can form a film with a uniform thickness on the substrate may be used. The film thickness is 1 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 100 nm. As a specific method, an evaporation method, a spin coating method, a bar coating method, a solution casting method, a dip method, a screen printing method, a roll coater method, or a droplet discharge method can be used.

配線905、906は、ゲート電極902と同様の材料及び手法により形成することが可能である。   The wirings 905 and 906 can be formed using a material and a method similar to those of the gate electrode 902.

図9(B)は、コプレナー型のトランジスタを適用する一例を示している。可撓性を有する基板901上に半導体素子900が設けられている。半導体素子900は、ゲート電極902、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層903、配線905、906、ゲート電極及びゲート絶縁層として機能する絶縁層に重畳する半導体層904が形成されている。また、配線905、906は、ゲート絶縁層として機能する絶縁層及び半導体層に接する。   FIG. 9B illustrates an example in which a coplanar transistor is used. A semiconductor element 900 is provided over a flexible substrate 901. In the semiconductor element 900, a gate electrode 902, an insulating layer 903 that functions as a gate insulating film, wirings 905 and 906, and a semiconductor layer 904 that overlaps with the insulating layer that functions as a gate electrode and a gate insulating layer are formed. The wirings 905 and 906 are in contact with an insulating layer and a semiconductor layer that function as gate insulating layers.

上記のように、可撓性を有する基板に有機半導体層を用いて半導体素子を形成することで、非常に薄い半導体素子を有する層を形成することができる。そして、実施の形態1および実施の形態2で示したアンテナを作製し、図2(D)に示すように、アンテナと半導体素子を有する層とを、電気的に導通するように(例えば異方性導電膜等を用いて)貼り付けることで、外形に凹凸のない無線チップを形成することが可能である。   As described above, by forming a semiconductor element using an organic semiconductor layer over a flexible substrate, a layer having a very thin semiconductor element can be formed. Then, the antenna described in any of Embodiments 1 and 2 is manufactured, and as illustrated in FIG. 2D, the antenna and the layer including the semiconductor element are electrically connected (for example, anisotropic) By attaching (using a conductive conductive film or the like), it is possible to form a wireless chip with no irregularities in the outer shape.

本発明は、小型で通信性が高く、安価な無線チップを提供することができる。さらに、本発明の無線チップは、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する。詳細には、円柱形の上面および底面と側面とが交わる角を、研磨する等によって面取りを行い、平面および曲面のみを有する形状に成形している。そのほかにも、四角柱等の多角柱状に形成し、上面および底面と側面とが交わる角や側面と側面が交わる角を面取りすることによって角のない形状を成形してもよい。さらには、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状、等にすることで角をなくし、接触しても負傷等が生じない安全性の高い無線チップを提供することができる。   The present invention can provide a wireless chip that is small, has high communication performance, and is inexpensive. Furthermore, the wireless chip of the present invention has a cylindrical shape, and its outer end has a curved surface. More specifically, chamfering is performed by polishing the cylindrical upper surface and the angle at which the bottom surface and the side surface intersect to form a shape having only a flat surface and a curved surface. In addition, it may be formed in a polygonal column shape such as a quadrangular column, and a cornerless shape may be formed by chamfering a corner where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect, or a corner where the side surface and the side surface intersect. Furthermore, providing a highly safe wireless chip that eliminates corners by causing a spherical shape, oval shape, meteorite-like elliptical sphere, rugby ball-like elliptical sphere, or disk shape, etc., and does not cause injury even if touched. Can do.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態1から実施の形態3とは異なり、樹脂等を用いてコーティングした無線チップについて、図10を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a wireless chip coated with a resin or the like will be described with reference to FIGS. 10A and 10B unlike Embodiment Modes 1 to 3 described above.

例えば、誘電体層の加工性や作製コストを考慮して、平面、および/または、曲面のみを有する形状の無線チップが作製できない場合、不特定の形状に作製した無線チップを、樹脂等の保護層でコーティングすることができる。図10(A)には、樹脂等の保護層1002でコーティングした無線チップ1001を示す。   For example, if a wireless chip having a flat surface and / or a curved surface cannot be manufactured in consideration of workability and manufacturing cost of the dielectric layer, the wireless chip manufactured in an unspecified shape is protected with a resin or the like. Can be coated with layers. FIG. 10A illustrates a wireless chip 1001 coated with a protective layer 1002 such as a resin.

無線チップ1001を樹脂等の保護層1002でコーティングすることで、卵形、球形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状等の形状に作製するに形成することができる。または、鋳型による形成や研磨による面取り等の方法を用いて、円柱状(もしくは多角柱状)を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する形状に形成することも可能である。   By coating the wireless chip 1001 with a protective layer 1002 such as a resin, an oval shape, a spherical shape, a meteorite-like oval sphere, a rugby ball-like oval sphere, or a disc shape can be formed. Alternatively, it is possible to form a columnar shape (or a polygonal column shape) using a method such as forming with a mold or chamfering by polishing, and having a curved end at the outer end.

本発明の無線チップは電磁波を介して無線でリーダライタと通信を行うため、通信を阻害しない物質で作製される保護層によって、無線タグをコーティングすることが可能である。   Since the wireless chip of the present invention communicates with a reader / writer wirelessly via electromagnetic waves, the wireless tag can be coated with a protective layer made of a substance that does not inhibit communication.

図10(B)、(C)には樹脂等の保護層でコーティングを行った無線チップの断面図を示す。図10(B)示すように、無線チップ1001を樹脂等の保護層1003で直接コーティングすることができる。さらには、図10(C)に示すように、保護層1004をカプセル状に形成して無線チップ1001を内蔵し、保護層1004と無線チップ1001との間には充填剤1005をおくこともできる。   10B and 10C are cross-sectional views of wireless chips coated with a protective layer such as a resin. As shown in FIG. 10B, the wireless chip 1001 can be directly coated with a protective layer 1003 such as a resin. Further, as shown in FIG. 10C, a protective layer 1004 can be formed in a capsule shape to incorporate a wireless chip 1001, and a filler 1005 can be placed between the protective layer 1004 and the wireless chip 1001. .

無線チップをコーティングするための保護層の例としては、有機樹脂、無機樹脂およびダイヤモンドライクカーボン(DLC)等が挙げられる。また、保護層が窒化珪素、酸化珪素、窒酸化珪素、酸窒化珪素、又は窒化炭素等を含むことによって、半導体素子の機能を低下させるアルカリ金属から、半導体素子を有する層を保護することができる。   Examples of the protective layer for coating the wireless chip include organic resins, inorganic resins, diamond-like carbon (DLC), and the like. In addition, when the protective layer includes silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon oxynitride, carbon nitride, or the like, the layer including the semiconductor element can be protected from an alkali metal that degrades the function of the semiconductor element. .

上記のような無線タグをコーティングして外形を形成する方法は、実施の形態2で示したように半導体素子を有する層をシリコンウエハで作製するために厚みがあり、無線タグの形状がアンテナの誘電体層のみで決まらない場合や、誘電体層の形状を成形するよりも、無線タグをコーティングした方が安価に作製できる場合等に用いることができる。   The method for forming the outer shape by coating the wireless tag as described above has a thickness because a layer having a semiconductor element is formed using a silicon wafer as shown in Embodiment Mode 2, and the shape of the wireless tag is that of an antenna. It can be used when it is not determined only by the dielectric layer, or when the wireless tag can be manufactured at a lower cost than when the shape of the dielectric layer is formed.

また、本発明のように無線チップの最外面を樹脂やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等でコーティングし、曲面を有する形状に整形することで、誤飲が起こったとしても人体に悪影響を与えることのない安全性の高い無線チップを提供することができる。   In addition, as in the present invention, the outermost surface of the wireless chip is coated with resin, DLC (diamond-like carbon), etc., and shaped into a curved surface, which may adversely affect the human body even if accidental ingestion occurs. A highly secure wireless chip can be provided.

さらには、無線チップの最外面をコーティングすることで物理的な強度が高くなり、何度も繰り返して利用できるリサイクル可能な無線チップを提供することができる。   Further, by coating the outermost surface of the wireless chip, it is possible to provide a recyclable wireless chip that has high physical strength and can be used over and over again.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態5)
本実施の形態では、無線チップの使用方法について、図11を用いて説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a method for using a wireless chip is described with reference to FIGS.

本発明の無線チップのように小型で安価に作製することが可能な無線チップは、物品に装着して小売りの管理を行うことが可能である。このように、大量の無線チップが小売りにまで利用されるようになると、最終的に無線チップは、消費者の手元へと届くことになる。最終消費者は不特定の多数であり、その中には無線チップおよび自動認識技術に関する知識を全く持たない人々がいるため、例えば負傷や誤飲といった予測しがたい事故が発生する危険性が生じることになる。さらに、使用後の無線チップの廃棄処理方法や、リサイクルに関する問題が生じる。   A wireless chip such as the wireless chip of the present invention that is small and can be manufactured at low cost can be attached to an article and managed for retail sale. As described above, when a large amount of wireless chips are used for retailing, the wireless chips finally reach the consumer. The end consumer is an unspecified number, some of whom have no knowledge of wireless chips and automatic recognition technology, creating the risk of unpredictable accidents such as injury or accidental ingestion It will be. In addition, there are problems related to the disposal method of the used wireless chip and recycling.

本発明はこれらの問題を解決するため、使用者や消費者が意識することができる安全な外観、大きさであり、かつ邪魔にならない大きさの箱、袋、包装用紙、マスコット等に無線チップを包装または内蔵してから物品に装着し、それらの無線チップを用いて物品の管理を行う方法を提供する。   In order to solve these problems, the present invention provides a wireless chip in a box, bag, wrapping paper, mascot, etc. that has a safe appearance and size that can be recognized by users and consumers and that does not get in the way. A method is provided in which a product is packaged or built in and then attached to an article, and the article is managed using the wireless chip.

例えば図11(A)に示すように、無線チップを袋1101に入れてペットボトル等の物品1102に装着することができる。図のように商品に引っかける構造を有する袋に無線チップをいれれば、小売業者は無線チップを容易に商品に装着することができる。さらに、当該袋は一目でそれと分かる大きさを有しているために装着していない物品を一目で確認することが可能であり、消費者も無線チップが入っていることを認識することができる。   For example, as shown in FIG. 11A, a wireless chip can be put in a bag 1101 and attached to an article 1102 such as a plastic bottle. If a wireless chip is put in a bag having a structure that is hooked on a product as shown in the figure, the retailer can easily attach the wireless chip to the product. In addition, since the bag has a size that can be recognized at a glance, it is possible to confirm at a glance an article that is not worn, and a consumer can also recognize that a wireless chip is contained. .

また、図11(B)に示すように、無線チップを包装紙1103で包装してから野菜等の物品1104に装着することができる。図のように、無線チップを包装することで、野菜等の商品を束ねるときに無線チップを装着しやすくなる。また、消費者も料理を行うときに無線チップを確実に取り外してから利用することが可能になる。   In addition, as illustrated in FIG. 11B, the wireless chip can be mounted on an article 1104 such as a vegetable after being wrapped with wrapping paper 1103. As shown in the figure, by wrapping the wireless chip, it is easy to attach the wireless chip when bundling products such as vegetables. In addition, the consumer can use the wireless chip after reliably removing the wireless chip when cooking.

さらには、図11(C)に示すように、例えば高級なカバンなどを販売する場合には、無線チップをマスコット1105等に内蔵してから物品1106に装着することもできる。図のように、無線チップをかわいらしいマスコット等に内蔵することで、商品のイメージアップにつながる可能性がある。さらには、マスコットに内蔵されていることで大切に扱い、無線チップをリサイクル使用することも可能になる。   Further, as shown in FIG. 11C, for example, when selling a high-quality bag or the like, the wireless chip can be mounted in the article 1106 after being built in the mascot 1105 or the like. As shown in the figure, incorporating a wireless chip in a cute mascot or the like may lead to a product image enhancement. Furthermore, since it is built in the mascot, it can be handled with care and the wireless chip can be recycled.

上記のように無線チップを利用することによって、小売り販売を行う無線チップの利用者、および、物品を購入する消費者は、無線チップをそれと意識することが可能になる。また、包装または内蔵する物の最外面を安全な素材を用いることによって、思わぬ事故を回避することができるようになる。また、廃棄物として分別収集も可能になる。   By using the wireless chip as described above, the user of the wireless chip that performs retail sales and the consumer who purchases the goods can be aware of the wireless chip. Moreover, an unexpected accident can be avoided by using a safe material for the outermost surface of the packaged or built-in object. In addition, separate collection as waste becomes possible.

さらには、タグを内蔵している包装、袋等を小売店内で回収することも容易になり、無線チップをリサイクル使用することも可能になる。包装もしくは内蔵することで無線チップが劣化するのを防ぐことができる。さらに、包装および内蔵しているものを取り替えることによって無線チップをリサイクル使用することができる。   Furthermore, it becomes easy to collect packaging, bags, and the like containing the tag in the retail store, and the wireless chip can be recycled. It is possible to prevent the wireless chip from being deteriorated by packaging or incorporating it. Further, the wireless chip can be recycled by replacing the package and the built-in one.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の無線チップを構成するアンテナの種類について、図12を用いて説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, types of antennas included in the wireless chip of the present invention are described with reference to FIGS.

まず、図12(A)〜(D)に示すアンテナの誘電体層1201、1211、1221、1241を形成する。上記誘電体層は、円柱状を有し、かつ、その外形端部は曲面を有する。詳細には、円柱形の上面および底面と側面とが交わる角を、研磨する等によって面取りを行い、平面および曲面のみを有する形状に成形している。そのほかにも、四角柱等の多角柱状に形成し、上面および底面と側面とが交わる角や側面と側面が交わる角を面取りすることによって角のない形状を成形してもよい。さらには、球形、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体または円盤状、等に成形しても良い。図12では、円柱状に形成し、その後面取りを行って角をなくした誘電体層を例にとって図示する。しかしながら本発明はこれに限定されない。   First, dielectric layers 1201, 1211, 1221, and 1241 of the antenna shown in FIGS. 12A to 12D are formed. The dielectric layer has a columnar shape, and the outer end thereof has a curved surface. More specifically, chamfering is performed by polishing the cylindrical upper surface and the angle at which the bottom surface and the side surface intersect to form a shape having only a flat surface and a curved surface. In addition, it may be formed in a polygonal column shape such as a quadrangular column, and a cornerless shape may be formed by chamfering a corner where the top surface, the bottom surface and the side surface intersect, or a corner where the side surface and the side surface intersect. Furthermore, it may be formed into a spherical shape, an oval shape, a meteorite-like elliptical sphere, a rugby ball-like elliptical sphere, or a disc shape. In FIG. 12, a dielectric layer formed in a cylindrical shape and then chamfered to eliminate corners is illustrated as an example. However, the present invention is not limited to this.

まず、図12(A)に示すアンテナは、放射電極として機能する第1の導電層1202と、誘電体層1201と、接地体として機能する第2の導電層1203と、給電点1204と、第1の導電層、誘電体層、及び第2の導電層に設けられたスルーホールに形成され、給電点に接続する給電体を有する。なお、給電体は、給電点において第1の導電層と接続するが、第2の導電層とは接続しない。放射電極として機能する第1の導電層1202が、円形であり、且つ点対称となる2つの領域1205を面取りすることで、円偏波されている電磁波を受信することができる。また、第1の導電層1202が円形の場合、アンテナは直偏波のアンテナとなる。   First, the antenna illustrated in FIG. 12A includes a first conductive layer 1202 that functions as a radiation electrode, a dielectric layer 1201, a second conductive layer 1203 that functions as a grounding body, a feeding point 1204, The power supply body is formed in a through hole provided in the first conductive layer, the dielectric layer, and the second conductive layer, and connected to the power supply point. Note that the power supply body is connected to the first conductive layer at the power supply point, but is not connected to the second conductive layer. The first conductive layer 1202 functioning as a radiation electrode is circular and chamfers two regions 1205 that are point-symmetric so that an electromagnetic wave that is circularly polarized can be received. In the case where the first conductive layer 1202 is circular, the antenna is a linearly polarized antenna.

次に、図12(B)に示すアンテナは、放射電極として機能する第1の導電層1212と、誘電体層1211と、接地体として機能する第2の導電層1213と、給電点1214と、第1の導電層、誘電体層、及び第2の導電層に設けられたスルーホールに形成され、給電点に接続する給電体を有する。なお、給電体は、給電点において第1の導電層と接続するが、第2の導電層とは接続しない。放射電極として機能する第1の導電層1212は、矩形であり、且つ点対称となる2つの角部1215を面取りすることで円偏波のアンテナとなる。また、第1の導電層1212が矩形の場合、アンテナは直偏波のアンテナとなる。   Next, an antenna illustrated in FIG. 12B includes a first conductive layer 1212 that functions as a radiation electrode, a dielectric layer 1211, a second conductive layer 1213 that functions as a grounding body, a feeding point 1214, A power supply body is formed in a through hole provided in the first conductive layer, the dielectric layer, and the second conductive layer, and connected to a power supply point. Note that the power supply body is connected to the first conductive layer at the power supply point, but is not connected to the second conductive layer. The first conductive layer 1212 that functions as a radiation electrode is rectangular and becomes a circularly polarized antenna by chamfering two corners 1215 that are point-symmetric. In addition, when the first conductive layer 1212 is rectangular, the antenna is a direct-polarized antenna.

また、図12(C)に示すアンテナは、放射電極として機能する第1の導電層1222と、誘電体層1221と、接地体として機能する第2の導電層1223と、給電体層1224とを有する。放射電極として機能する第1の導電層1222は、矩形であり、且つ点対称となる2つの角部1225を面取りすることで円偏波のアンテナとして利用できる。放射電極として機能する第1の導電層1222と給電体層1224とは、ギャップを介して容量的に結合されている。また、給電体層1224は誘電体層の側面に形成でき、表面実装が可能である。   In addition, the antenna illustrated in FIG. 12C includes a first conductive layer 1222 that functions as a radiation electrode, a dielectric layer 1221, a second conductive layer 1223 that functions as a grounding body, and a power feeding layer 1224. Have. The first conductive layer 1222 functioning as a radiation electrode is rectangular and can be used as a circularly polarized antenna by chamfering two corners 1225 that are point-symmetric. The first conductive layer 1222 functioning as a radiation electrode and the power feeder layer 1224 are capacitively coupled through a gap. In addition, the power feeding layer 1224 can be formed on the side surface of the dielectric layer and can be surface-mounted.

図12(A)〜図12(C)に示すアンテナは、誘電体層の一方の面に接地体として機能する第2の導電層が設けられているため、第1の導電層側に指向性を有し、第1の導電層側に電波を放射する。   In the antenna shown in FIGS. 12A to 12C, since the second conductive layer functioning as a grounding body is provided on one surface of the dielectric layer, directivity is provided on the first conductive layer side. And radiates radio waves to the first conductive layer side.

また、図12(D)に示すアンテナは、放射電極として機能する第1の導電層1242と、誘電体層1241と、接地体として機能する第2の導電層1243と、給電体層1244とを有する。また、第1の導電層1242において、対角線上に直交スリット1245が形成されている。すなわち、十字の切欠きが設けられている。このため、誘電体層1241が十字に露出している。放射電極として機能する第1の導電層1242と給電体層1244とは、ギャップを介して容量的に結合されている。   12D includes a first conductive layer 1242 functioning as a radiation electrode, a dielectric layer 1241, a second conductive layer 1243 functioning as a grounding body, and a power feeding layer 1244. Have. In the first conductive layer 1242, orthogonal slits 1245 are formed on the diagonal lines. That is, a cross notch is provided. Therefore, the dielectric layer 1241 is exposed in a cross shape. The first conductive layer 1242 functioning as a radiation electrode and the power feeding layer 1244 are capacitively coupled through a gap.

特に、円偏波のアンテナを用いることで、GPS(Global Positioning System(1.5GHz))、衛星デジタル放送(2.6GHz)等の衛星送受信、無線LAN(Local Area Network)(2.4GHz、5.2GHz)、携帯情報機器向けの無線通信(2.4GHz)、UWB(Ultra Wide Band:超広帯域無線)(3〜10GHz)等のPAN(パーソナルエリアネットワーク)の送受信、第3世代のデータ通信、パケット通信の送受信を行うことができる。   In particular, by using a circularly polarized antenna, satellite transmission / reception such as GPS (Global Positioning System (1.5 GHz)) and satellite digital broadcasting (2.6 GHz), wireless LAN (Local Area Network) (2.4 GHz, 5 GHz) .2 GHz), wireless communication for portable information devices (2.4 GHz), transmission / reception of PAN (Personal Area Network) such as UWB (Ultra Wide Band) (3-10 GHz), third generation data communication, Packet communication can be transmitted and received.

また、本発明の無線チップは、図12に示すアンテナ以外にも公知のアンテナを用いて構成することも可能である。   Further, the wireless chip of the present invention can be configured using a known antenna other than the antenna shown in FIG.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の無線チップの回路構成例について、図13を用いて説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an example of a circuit configuration of the wireless chip of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の無線チップ20は、リーダライタと無線通信を行う。当該無線チップ20は、図13(A)に示すように、電源回路11、クロック発生回路12、データ復調/変調回路13、他の回路を制御する制御回路14、インターフェイス回路15、記憶回路16、バス17、アンテナ18を有する。   The wireless chip 20 of the present invention performs wireless communication with a reader / writer. As shown in FIG. 13A, the wireless chip 20 includes a power supply circuit 11, a clock generation circuit 12, a data demodulation / modulation circuit 13, a control circuit 14 for controlling other circuits, an interface circuit 15, a storage circuit 16, A bus 17 and an antenna 18 are provided.

また、図13(B)に示すように、本発明の無線チップ20は、電源回路11、クロック発生回路12、データ復調/変調回路13、他の回路を制御する制御回路14、インターフェイス回路15、記憶回路16、バス17、アンテナ18の他、中央処理ユニット21を有しても良い。   As shown in FIG. 13B, the wireless chip 20 of the present invention includes a power supply circuit 11, a clock generation circuit 12, a data demodulation / modulation circuit 13, a control circuit 14 for controlling other circuits, an interface circuit 15, In addition to the memory circuit 16, the bus 17, and the antenna 18, a central processing unit 21 may be included.

また、図13(C)に示すように、電源回路11、クロック発生回路12、データ復調/変調回路13、他の回路を制御する制御回路14、インターフェイス回路15、記憶回路16、バス17、アンテナ18、中央処理ユニット21の他、検出素子31、検出回路32からなる検出部30を有しても良い。ここで、中央処理ユニット21とは、CPUや演算処理回路等を含み。検出素子31とは、物理量や物質の濃度等を測定するためのセンサを含んでいる。   Further, as shown in FIG. 13C, a power supply circuit 11, a clock generation circuit 12, a data demodulation / modulation circuit 13, a control circuit 14 for controlling other circuits, an interface circuit 15, a storage circuit 16, a bus 17, an antenna 18. In addition to the central processing unit 21, a detection unit 30 including a detection element 31 and a detection circuit 32 may be included. Here, the central processing unit 21 includes a CPU, an arithmetic processing circuit, and the like. The detection element 31 includes a sensor for measuring a physical quantity, a substance concentration, and the like.

本実施の形態の無線チップは、前記実施の形態1から実施の形態3で説明した半導体素子を有する層に、電源回路11、クロック発生回路12、データ復調/変調回路13、他の回路を制御する制御回路14、インターフェイス回路15、記憶回路16、バス17、中央処理ユニット21の他、検出素子31、検出回路32からなる検出部30等を構成することで、小型で多機能を有する無線チップを形成することが可能である。   The wireless chip of this embodiment controls the power supply circuit 11, the clock generation circuit 12, the data demodulation / modulation circuit 13, and other circuits in the layer having the semiconductor elements described in the first to third embodiments. The wireless chip having a small size and multiple functions is configured by configuring the control circuit 14, the interface circuit 15, the memory circuit 16, the bus 17, the central processing unit 21, and the detection unit 30 including the detection element 31 and the detection circuit 32. Can be formed.

電源回路11は、アンテナ18から入力された交流信号を基に、無線チップ20の内部の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。クロック発生回路12は、アンテナ18から入力された交流信号を基に、無線チップ20の内部の各回路に供給する各種クロック信号を生成する回路である。データ復調/変調回路13は、リーダライタ19と交信するデータを復調/変調する機能を有する。他の回路を制御する制御回路14は、記憶回路16を制御する機能を有する。アンテナ18は、電磁波の送受信を行う機能を有する。リーダライタ19は、無線チップとの交信、制御及びそのデータに関する処理を制御する。なお、無線チップは上記構成に制約されず、例えば、電源電圧のリミッタ回路や暗号処理専用ハードウエアといった他の要素を追加した構成であってもよい。   The power supply circuit 11 is a circuit that generates various power supplies to be supplied to each circuit inside the wireless chip 20 based on the AC signal input from the antenna 18. The clock generation circuit 12 is a circuit that generates various clock signals to be supplied to each circuit inside the wireless chip 20 based on the AC signal input from the antenna 18. The data demodulation / modulation circuit 13 has a function of demodulating / modulating data communicated with the reader / writer 19. The control circuit 14 that controls other circuits has a function of controlling the memory circuit 16. The antenna 18 has a function of transmitting and receiving electromagnetic waves. The reader / writer 19 controls communication with the wireless chip, control, and processing related to the data. Note that the wireless chip is not limited to the above-described configuration, and may be a configuration in which other elements such as a power supply voltage limiter circuit and cryptographic processing dedicated hardware are added.

記憶回路16は、DRAM、SRAM、FeRAM、マスクROM、PROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、及び有機メモリから選択される1つ又は複数を有する。   The memory circuit 16 has one or more selected from DRAM, SRAM, FeRAM, mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flash memory, and organic memory.

なお、有機メモリとは、一対の電極間に有機化合物を有する層を挟んで設けたものをいう。また、有機メモリとは、一対の電極間に有機化合物と無機化合物との混合層設けたものをいう。有機化合物の代表例としては、電気的作用や光が照射されることにより、結晶状態や導電性、形状が変化する物質を用いる。代表的には、光を吸収することによって酸を発生する化合物(光酸発生剤)をドープした共役高分子、正孔輸送性が高い有機化合物、又は電子輸送性が高い有機化合物を用いることができる。   Note that an organic memory is a memory in which a layer having an organic compound is interposed between a pair of electrodes. An organic memory is a memory in which a mixed layer of an organic compound and an inorganic compound is provided between a pair of electrodes. As a typical example of an organic compound, a substance whose crystal state, conductivity, and shape change when irradiated with an electric action or light is used. Typically, a conjugated polymer doped with a compound that generates acid by absorbing light (a photoacid generator), an organic compound with a high hole-transport property, or an organic compound with a high electron-transport property is used. it can.

また、一対の電極間に有機化合物と無機化合物との混合層を設ける場合には、正孔輸送性の高い有機化合物と電子を受け取りやすい無機化合物とを混合させることが好ましい。また、電子輸送性の高い有機化合物と電子を与えやすい無機化合物とを混合させることが好ましい。このような構成とすることによって、本来内在的なキャリアをほとんど有さない有機化合物に多くのホールキャリアや電子キャリアが発生し、極めて優れたホール注入性・輸送性や電子注入性・輸送性を示す。   In the case where a mixed layer of an organic compound and an inorganic compound is provided between a pair of electrodes, it is preferable to mix an organic compound having a high hole-transport property and an inorganic compound that easily receives electrons. In addition, it is preferable to mix an organic compound having a high electron transporting property and an inorganic compound that easily gives electrons. By adopting such a configuration, many hole carriers and electron carriers are generated in organic compounds that have essentially no inherent carriers, and extremely excellent hole injection properties / transport properties and electron injection properties / transport properties are achieved. Show.

有機メモリは、小型化、薄膜化および大容量化を同時に実現することができるため、記憶回路16を有機メモリで設けることにより、無線チップの小型化、軽量化を達成することができる。   Since the organic memory can simultaneously achieve downsizing, thinning, and large capacity, the wireless chip can be reduced in size and weight by providing the memory circuit 16 as an organic memory.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態8)
本発明の無線チップの一実施の形態を図14に示す。図14は無線チップの断面図である。本実施の形態では、半導体素子を有する層と、受動素子と、アンテナとが、異方性導電接着材や導電層等で固着された無線チップの構造について説明する。
(Embodiment 8)
One embodiment of the wireless chip of the present invention is shown in FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of the wireless chip. In this embodiment, a structure of a wireless chip in which a layer including a semiconductor element, a passive element, and an antenna are fixed with an anisotropic conductive adhesive, a conductive layer, or the like will be described.

実施の形態1から実施の形態3に示すように、半導体素子を有する層1401を形成する。半導体素子を有する層1401と受動素子1420が異方性導電接着材1410で固着される。ここでは、受動素子1420を、第1の受動素子1430及び第2の受動素子1440で示す。また、半導体素子を有する層1401の表面に露出された配線1402と受動素子1420の第1の配線1421とが異方性導電接着材中の導電性粒子で電気的に接続される。   As shown in Embodiment Modes 1 to 3, a layer 1401 including a semiconductor element is formed. A layer 1401 having a semiconductor element and a passive element 1420 are fixed with an anisotropic conductive adhesive 1410. Here, the passive element 1420 is indicated by a first passive element 1430 and a second passive element 1440. In addition, the wiring 1402 exposed on the surface of the layer 1401 having a semiconductor element and the first wiring 1421 of the passive element 1420 are electrically connected by conductive particles in the anisotropic conductive adhesive.

また、受動素子1420とアンテナ1460とは、導電層1450、1451で固着される。アンテナ1460の給電体層1463及び受動素子1420の第2の配線1422、アンテナの接地体として機能する第2の導電層1462及び受動素子の第3の配線1423は、それぞれ導電層1450、1451で電気的に接続される。導電層1450、1451は、導電性ペーストを硬化して形成する。導電性ペーストを硬化した導電層の代表例としては、スズ(Sn)、銀(Ag)、ビスマス(Bi)、銅(Cu)、インジウム(In)、ニッケル(Ni)、アンチモン(Sb)、亜鉛(Zn)の複数を含む合金があげられる。また、導電層1450、1451の代わりに異方性導電接着材を用いることも可能である。   In addition, the passive element 1420 and the antenna 1460 are fixed to each other with conductive layers 1450 and 1451. The power supply layer 1463 of the antenna 1460 and the second wiring 1422 of the passive element 1420, the second conductive layer 1462 functioning as the antenna grounding body, and the third wiring 1423 of the passive element are electrically connected by conductive layers 1450 and 1451, respectively. Connected. The conductive layers 1450 and 1451 are formed by curing a conductive paste. Typical examples of the conductive layer obtained by curing the conductive paste include tin (Sn), silver (Ag), bismuth (Bi), copper (Cu), indium (In), nickel (Ni), antimony (Sb), and zinc. An alloy containing a plurality of (Zn) is mentioned. An anisotropic conductive adhesive can be used instead of the conductive layers 1450 and 1451.

また、第1の受動素子1430は、絶縁層1431〜1434とその間に設けられた導電層1441〜1443とで、キャパシタ、インダクタ、抵抗のいずれか一つ以上が構成される。第2の受動素子1440も同様に、絶縁層1434〜1437とその間に設けられた導電層1444〜1446とで、キャパシタ、インダクタ、抵抗のいずれか一つ以上が構成される。   In addition, the first passive element 1430 includes insulating layers 1431 to 1434 and conductive layers 1441 to 1443 provided therebetween, and any one or more of a capacitor, an inductor, and a resistor is formed. Similarly, in the second passive element 1440, the insulating layers 1434 to 1437 and the conductive layers 1444 to 1446 provided therebetween constitute at least one of a capacitor, an inductor, and a resistor.

第1の受動素子1430または第2の受動素子1440の絶縁層1431〜1437の誘電率は2.6〜40が好ましい。導電層1441〜1446は、金、銀、銅、アルミニウムなど導電率の高い金属、またはこれらいずれか複数で形成される合金を用いる。   The dielectric constant of the insulating layers 1431 to 1437 of the first passive element 1430 or the second passive element 1440 is preferably 2.6 to 40. For the conductive layers 1441 to 1446, a metal having high conductivity such as gold, silver, copper, or aluminum, or an alloy formed of any one of these metals is used.

第1の受動素子1430、第2の受動素子1440の形成方法を以下に示す。酸化アルミニウムと酸化珪素を有するセラミックを膜厚10〜150μmにシート状としたもの(いわゆるグリーンシート)に、金、銀、銅、アルミニウムなど導電率の高い金属、またこれらいずれか複数で形成される合金を印刷法により印刷し導電層を形成する。なお、必要であればグリーンシートにスルーホールを形成し、該スルーホールに導電性ペーストを充填してプラグを形成してもよい。また、グリーンシートは、実施の形態1または実施の形態2で示すアンテナ1460の誘電体層1461を形成するセラミック、有機樹脂等を適宜混合して形成してもよい。このような導電層が印刷されたグリーンシートを複数積み重ねて熱圧着し、所定の大きさに加工し、800〜1300度で加熱して絶縁層と導電層を焼成して、第1の受動素子1430、第2の受動素子1440を形成することができる。   A method for forming the first passive element 1430 and the second passive element 1440 is described below. It is formed of a ceramic having aluminum oxide and silicon oxide in a sheet form with a film thickness of 10 to 150 μm (so-called green sheet), a metal having high conductivity such as gold, silver, copper, aluminum, or any one of these. The alloy is printed by a printing method to form a conductive layer. If necessary, a through hole may be formed in the green sheet, and a conductive paste may be filled in the through hole to form a plug. The green sheet may be formed by appropriately mixing ceramic, organic resin, or the like that forms the dielectric layer 1461 of the antenna 1460 described in Embodiment 1 or 2. A plurality of green sheets printed with such a conductive layer are stacked and thermocompression bonded, processed to a predetermined size, heated at 800 to 1300 degrees to fire the insulating layer and the conductive layer, and the first passive element 1430, a second passive element 1440 can be formed.

コンデンサ、インダクタ、抵抗、配線等の受動素子を複数組み合わせることで、高周波回路を構成するディプレクサ、及びローパスフィルタを含むアンテナフロントエンドモジュール、並びにアイソレータ、カプラ、減衰器、及びパワーアンプを含むアイソレータパワーアンプモジュール、VCO(電圧制御発振器)、バンドバスフィルタ(BPF)、積層フィルター、バルントランス、誘電体フィルター、カプラ、共振器等を構成することが可能である。ここで、高周波回路とは、数百MHzから数十GHzの周波数で動作する回路としている。   By combining multiple passive elements such as capacitors, inductors, resistors, wiring, etc., an antenna front-end module including a diplexer and a low-pass filter constituting a high-frequency circuit, and an isolator power amplifier including an isolator, a coupler, an attenuator, and a power amplifier A module, a VCO (voltage controlled oscillator), a band-pass filter (BPF), a multilayer filter, a balun transformer, a dielectric filter, a coupler, a resonator, and the like can be configured. Here, the high-frequency circuit is a circuit that operates at a frequency of several hundred MHz to several tens GHz.

また、半導体素子を有する層及び受動素子により、高周波回路である電源回路、クロック発生回路、及びデータ復調/変調回路や他の回路を制御する制御回路、インターフェイス回路、記憶回路、中央処理ユニット、検出素子、検出制御回路等を構成する。   In addition, the control circuit, interface circuit, storage circuit, central processing unit, and detection circuit that control the power supply circuit, clock generation circuit, data demodulation / modulation circuit and other circuits that are high frequency circuits by the layer having the semiconductor element and the passive element An element, a detection control circuit, and the like are configured.

また、実施の形態1と同様に、半導体素子を有する層1401は、有機樹脂層を介して可撓性を有する基板に固着されていてもよい。   Similarly to Embodiment Mode 1, the layer 1401 including a semiconductor element may be fixed to a flexible substrate with an organic resin layer interposed therebetween.

本実施の形態の無線チップは、絶縁層及び導電膜を積層することで形成される受動素子と半導体素子を用いて形成された集積回路からなる。このため、適した機能を有する素子で各回路を高集積化される。本発明の無線チップを配線基板に実装することで、実装部品数を削減することが可能であるため、配線基板面積の縮小及びそれを有する電子機器の小型化が可能である。   The wireless chip of this embodiment includes an integrated circuit formed using a passive element and a semiconductor element which are formed by stacking an insulating layer and a conductive film. Therefore, each circuit is highly integrated with an element having a suitable function. By mounting the wireless chip of the present invention on a wiring board, the number of mounted components can be reduced, so that the wiring board area can be reduced and an electronic device having the wiring board can be downsized.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本実施例では、半導体素子を形成する方法について例を挙げて説明する。   In this embodiment, a method for forming a semiconductor element will be described with an example.

本発明の無線チップを構成する半導体素子を有する層の一例を図15に示す。なお、図15において、図15(B)は図15(A)のa−b間の断面図に相当し、図15(C)は図15(A)のc−d間の断面図に相当する。   An example of a layer having a semiconductor element which forms the wireless chip of the present invention is shown in FIG. 15B corresponds to a cross-sectional view taken along line ab in FIG. 15A, and FIG. 15C corresponds to a cross-sectional view taken along line cd in FIG. 15A. To do.

図15に示す半導体素子を有する層は、基板1501上に絶縁膜1502を介して設けられた半導体膜1503a、1503bと、当該半導体膜1503a、1503b上にゲート絶縁膜1504を介して設けられたゲート電極1505と、ゲート電極を覆って設けられた絶縁膜1506、1507と、半導体膜1503a、1503bのソース領域またはドレイン領域と電気的に接続し且つ絶縁膜1507上に設けられた導電膜1508とを有している。なお、図15においては、半導体膜1503aの一部をチャネル領域として用いたn型の薄膜トランジスタ1510aと半導体膜1503bの一部をチャネル領域として用いたp型の薄膜トランジスタ1510bとを設けた場合を示しているが、この構成に限られない。例えば、図15では、n型の薄膜トランジスタ1510aにLDD領域を設け、p型の薄膜トランジスタ1510bにはLDD領域を設けていないが、両方に設けた構成としてもよいし両方に設けない構成とすることも可能である。   15 includes semiconductor films 1503a and 1503b provided over a substrate 1501 with an insulating film 1502 interposed therebetween, and a gate provided over the semiconductor films 1503a and 1503b with a gate insulating film 1504 interposed therebetween. An electrode 1505, insulating films 1506 and 1507 provided so as to cover the gate electrode, and a conductive film 1508 which is electrically connected to the source region or the drain region of the semiconductor films 1503a and 1503b and is provided over the insulating film 1507 Have. Note that FIG. 15 illustrates the case where an n-type thin film transistor 1510a using part of the semiconductor film 1503a as a channel region and a p-type thin film transistor 1510b using part of the semiconductor film 1503b as a channel region are shown. However, it is not limited to this configuration. For example, in FIG. 15, an n-type thin film transistor 1510 a is provided with an LDD region and a p-type thin film transistor 1510 b is not provided with an LDD region, but may be provided in both or may not be provided in both. Is possible.

基板1501は、バリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板またはステンレスを含む金属基板等を用いることができる。他にも、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)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることも可能である。可撓性を有する基板を用いることによって、折り曲げが可能である半導体素子を有する層を作製することが可能となる。また、このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板1501として、例えば、1辺が1メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。   As the substrate 1501, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a ceramic substrate, a metal substrate including stainless steel, or the like can be used. In addition, it is also possible to use a substrate made of a plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or polyethersulfone (PES), or a flexible synthetic resin such as acrylic. is there. By using a flexible substrate, a layer having a semiconductor element that can be bent can be manufactured. In addition, since there is no significant limitation on the area and shape of such a substrate, if the substrate 1501 is, for example, a rectangular shape having a side of 1 meter or more and a rectangular shape, the productivity is remarkably increased. Can be improved. Such an advantage is a great advantage compared to the case of using a circular silicon substrate.

絶縁膜1502は、下地膜として機能し、基板1501からNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜1503a、1503b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ために設ける。絶縁膜1502としては、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の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。例えば、絶縁膜1502を2層構造で設ける場合、1層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜で設け、2層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設けるとよい。また、絶縁膜1502を3層構造で設ける場合、1層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設け、2層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を設け、3層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を設けるとよい。   The insulating film 1502 functions as a base film and is provided to prevent alkali metal such as Na or alkaline earth metal from the substrate 1501 from diffusing into the semiconductor films 1503a and 1503b and adversely affecting the characteristics of the semiconductor element. As the insulating film 1502, an insulating film containing oxygen or nitrogen, such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), or the like It is possible to provide a single layer structure or a stacked structure of these. For example, in the case where the insulating film 1502 is provided with a two-layer structure, a silicon nitride oxide film may be provided as a first insulating film and a silicon oxynitride film may be provided as a second insulating film. In the case where the insulating film 1502 is provided with a three-layer structure, a silicon oxynitride film is provided as a first insulating film, a silicon nitride oxide film is provided as a second insulating film, and an oxynitriding film is used as a third insulating film. A silicon film may be provided.

半導体膜1503a、1503bは、非晶質(アモルファス)半導体またはセミアモルファス半導体(SAS)で形成することができる。また多結晶半導体膜を用いていても良い。SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、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領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶領域を観測することができ、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが520cm−1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素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。未結合手(ダングリングボンド)を終端化するために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。SASは、珪素を有する気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪素を有する気体としては、SiH、その他にもSi、SiHCl、SiHCl、SiCl、SiFなどを用いることが可能である。またGeFを混合させても良い。この珪素を有する気体をH、または、HとHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈してもよい。希釈率は2〜1000倍の範囲。圧力は0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHz。基板加熱温度は300℃以下でよい。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は1×1020cm−1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019/cm以下、好ましくは1×1019/cm以下とする。ここでは、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(例えばSiGe1−x等)で非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜をレーザ結晶化法、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などの公知の結晶化法により結晶化させる。 The semiconductor films 1503a and 1503b can be formed using an amorphous semiconductor or a semi-amorphous semiconductor (SAS). A polycrystalline semiconductor film may also be used. SAS is a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy and has a short-range order and a lattice. It includes a crystalline region with strain. A crystal region of 0.5 to 20 nm can be observed in at least a part of the film, and when silicon is a main component, the Raman spectrum is shifted to a lower wave number side than 520 cm −1. Yes. In X-ray diffraction, diffraction peaks of (111) and (220) that are derived from the silicon crystal lattice are observed. In order to terminate dangling bonds (dangling bonds), hydrogen or halogen is contained at least 1 atomic% or more. SAS is formed by glow discharge decomposition (plasma CVD) of a gas containing silicon. As a gas containing silicon, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, and the like can be used. Further, GeF 4 may be mixed. This silicon-containing gas may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. The dilution rate is in the range of 2 to 1000 times. The pressure is in the range of 0.1 Pa to 133 Pa, and the power supply frequency is 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature may be 300 ° C. or less. As an impurity element in the film, impurities of atmospheric components such as oxygen, nitrogen, and carbon are desirably 1 × 10 20 cm −1 or less, and in particular, the oxygen concentration is 5 × 10 19 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 19 / cm 3 or less. Here, an amorphous semiconductor film is formed from a material (eg, Si x Ge 1-x ) containing silicon (Si) as a main component using a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like). The amorphous semiconductor film is crystallized by a known crystallization method such as a laser crystallization method, a thermal crystallization method using an RTA or furnace annealing furnace, or a thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization.

ゲート絶縁膜1504は、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の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。   The gate insulating film 1504 is an insulating film containing oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y). It is possible to provide a single layer structure or a stacked structure of these.

絶縁膜1506は、公知の手段(スパッタ法やプラズマCVD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)等の炭素を含む膜の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。   The insulating film 1506 is formed by a known means (a sputtering method, a plasma CVD method, or the like) using silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) ( It can be provided with a single layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen such as x> y) or a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), or a laminated structure thereof.

絶縁膜1507は、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)等の炭素を含む膜はもちろん、その他にもエポキシ、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やシロキサン樹脂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、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。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。なお、図15における半導体素子を有する層において、絶縁膜1506を設けずにゲート電極1505を覆うように直接絶縁膜1507を設けることも可能である。   The insulating film 1507 is an insulating film containing oxygen or nitrogen, such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y). In addition to a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), it may be provided in a single layer or laminated structure made of an organic material such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, acrylic, or siloxane resin. it can. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group can also be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Note that in the layer having a semiconductor element in FIG. 15, the insulating film 1507 can be provided directly so as to cover the gate electrode 1505 without providing the insulating film 1506.

導電膜1508としては、Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mnから選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。例えば、当該元素を複数含む合金からなる導電膜として、例えばCとTiを含有したAl合金、Niを含有したAl合金、CとNiを含有したAl合金、CとMnを含有したAl合金等を用いることができる。また、積層構造で設ける場合、AlとTiを積層させることによって設けることができる。   As the conductive film 1508, a single layer or a stacked structure including one kind of element selected from Al, Ni, C, W, Mo, Ti, Pt, Cu, Ta, Au, and Mn or an alloy containing a plurality of such elements is used. be able to. For example, as a conductive film made of an alloy containing a plurality of the elements, for example, an Al alloy containing C and Ti, an Al alloy containing Ni, an Al alloy containing C and Ni, an Al alloy containing C and Mn, etc. Can be used. Moreover, when providing with a laminated structure, it can provide by laminating | stacking Al and Ti.

また、図15において、n型の薄膜トランジスタ1510aはゲート電極1505の側壁に接してサイドウォールを有し、半導体膜1503aにn型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域およびサイドウォールの下方に設けられたLDD領域が形成されている。また、p型の薄膜トランジスタ1510bはゲート電極1505の側壁に接してサイドウォールを有し、半導体膜1503bにp型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域およびドレイン領域が形成されている。   In FIG. 15, an n-type thin film transistor 1510a has a sidewall in contact with the sidewall of the gate electrode 1505, and a source region and a drain in which an impurity imparting n-type conductivity is selectively added to the semiconductor film 1503a. An LDD region provided below the region and the sidewall is formed. The p-type thin film transistor 1510b has a sidewall in contact with the sidewall of the gate electrode 1505, and a source region and a drain region to which an impurity imparting p-type conductivity is selectively added are formed in the semiconductor film 1503b. ing.

なお、本発明の無線チップを構成する半導体素子を有する層では、上記基板1501、絶縁膜1502、半導体膜1503aおよび1503b、ゲート絶縁膜1504、絶縁膜1506または絶縁膜1507のうち少なくともいずれか一層に、プラズマ処理を用いて酸化または窒化を行うことにより半導体膜または絶縁膜を酸化または窒化する。このように、プラズマ処理を用いて半導体膜または絶縁膜を酸化または窒化することによって、当該半導体膜または絶縁膜の表面を改質し、CVD法やスパッタ法により形成した絶縁膜と比較してより緻密な絶縁膜を形成することができるため、ピンホール等の欠陥を抑制し半導体素子を有する層の特性等を向上させることが可能となる。   Note that the layer having a semiconductor element included in the wireless chip of the present invention includes at least one of the substrate 1501, the insulating film 1502, the semiconductor films 1503a and 1503b, the gate insulating film 1504, the insulating film 1506, and the insulating film 1507. Then, the semiconductor film or the insulating film is oxidized or nitrided by performing oxidation or nitridation using plasma treatment. In this manner, the surface of the semiconductor film or the insulating film is modified by oxidizing or nitriding the semiconductor film or the insulating film using plasma treatment, and compared with an insulating film formed by a CVD method or a sputtering method. Since a dense insulating film can be formed, defects such as pinholes can be suppressed and characteristics of a layer including a semiconductor element can be improved.

以下に図面を参照して、プラズマ処理を用いて半導体素子を有する層を作製する方法を説明する。具体的には、プラズマ処理を用いて、基板1501、絶縁膜1502、半導体膜1503aおよび1503b、ゲート絶縁膜1504、絶縁膜1506または絶縁膜1507を酸化または窒化させて半導体素子を有する層を作製する場合について説明する。   A method for manufacturing a layer having a semiconductor element by using plasma treatment will be described below with reference to the drawings. Specifically, a layer having a semiconductor element is manufactured by oxidizing or nitriding the substrate 1501, the insulating film 1502, the semiconductor films 1503a and 1503b, the gate insulating film 1504, the insulating film 1506, or the insulating film 1507 using plasma treatment. The case will be described.

ここでは、上記図15における半導体膜1503aおよび1503bまたはゲート絶縁膜1504にプラズマ処理を行い、当該半導体膜1503aおよび1503bまたはゲート絶縁膜1504を酸化または窒化することによって半導体素子を有する層を作製する方法について図面を参照して説明する。   Here, a method of manufacturing a layer having a semiconductor element by performing plasma treatment on the semiconductor films 1503a and 1503b or the gate insulating film 1504 in FIG. 15 and oxidizing or nitriding the semiconductor films 1503a and 1503b or the gate insulating film 1504 is performed. Will be described with reference to the drawings.

はじめに、基板上に設けられた島状の半導体膜において、当該島状の半導体膜の端部を直角に近い形状で設ける場合について示す。   First, the case where an island-shaped semiconductor film provided over a substrate is provided with an end portion of the island-shaped semiconductor film having a shape close to a right angle is described.

まず、基板1501上に島状の半導体膜1503a、1503bを形成する(図16(A−1)及び(A−2))。島状の半導体膜1503a、1503bは、基板1501上にあらかじめ形成された絶縁膜1502上に公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(例えばSiGe1−x等)等を用いて非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜を結晶化させ、半導体膜を選択的にエッチングすることにより設けることができる。なお、非晶質半導体膜の結晶化は、レーザ結晶化法、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またはこれら方法を組み合わせた方法等の公知の結晶化法により行うことができる。なお、図16では、島状の半導体膜1503a、1503bの端部を直角に近い形状(θ=85〜100°)で設ける。 First, island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are formed over the substrate 1501 (FIGS. 16A-1 and 16A-2). The island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are mainly composed of silicon (Si) by using a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like) over an insulating film 1502 formed in advance on the substrate 1501. An amorphous semiconductor film can be formed using a material (eg, Si x Ge 1-x or the like), the amorphous semiconductor film can be crystallized, and the semiconductor film can be selectively etched. The crystallization of the amorphous semiconductor film may be performed by laser crystallization, thermal crystallization using an RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization, or a combination of these methods. It can carry out by the well-known crystallization method. Note that in FIG. 16, the end portions of the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are provided in a shape close to a right angle (θ = 85 to 100 °).

次に、プラズマ処理を行い半導体膜1503a、1503bを酸化または窒化することによって、当該半導体膜1503a、1503bの表面にそれぞれ酸化膜または窒化膜1521a、1521b(以下、絶縁膜1521a、絶縁膜1521bとも記す)を形成する(図16(B−1)及び(B−2))。例えば、半導体膜1503a、1503bとしてSiを用いた場合、絶縁膜1521aおよび絶縁膜1521bとして、酸化珪素(SiOx)または窒化珪素(SiNx)が形成される。また、プラズマ処理により半導体膜1503a、1503bを酸化させた後に、再度プラズマ処理を行うことによって窒化させてもよい。この場合、半導体膜1503a、1503bに接して酸化珪素(SiOx)が形成され、当該酸化珪素の表面に窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)が形成される。なお、プラズマ処理により半導体膜を酸化する場合には、酸素雰囲気下(例えば、酸素(O)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または酸素と水素(H)と希ガス雰囲気下または一酸化二窒素と希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。一方、プラズマ処理により半導体膜を窒化する場合には、窒素雰囲気下(例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下または窒素と水素と希ガス雰囲気下またはNHと希ガス雰囲気下)でプラズマ処理を行う。希ガスとしては、例えばArを用いることができる。また、ArとKrを混合したガスを用いてもよい。そのため、絶縁膜1521a、1521bは、プラズマ処理に用いた希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)を含んでおり、Arを用いた場合には絶縁膜1521a、1521bにArが含まれている。 Next, plasma treatment is performed to oxidize or nitride the semiconductor films 1503a and 1503b, whereby oxide or nitride films 1521a and 1521b (hereinafter also referred to as insulating films 1521a and 1521b) are formed on the surfaces of the semiconductor films 1503a and 1503b, respectively. ) (FIGS. 16B-1 and 16B-2). For example, when Si is used for the semiconductor films 1503a and 1503b, silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) is formed as the insulating films 1521a and 1521b. Alternatively, the semiconductor films 1503a and 1503b may be oxidized by plasma treatment and then nitrided by performing plasma treatment again. In this case, silicon oxide (SiOx) is formed in contact with the semiconductor films 1503a and 1503b, and silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) is formed on the surface of the silicon oxide. Note that in the case where the semiconductor film is oxidized by plasma treatment, an oxygen atmosphere (eg, oxygen (O 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere or oxygen is used. Plasma treatment is performed under an atmosphere of hydrogen (H 2 ) and a rare gas or dinitrogen monoxide and a rare gas. On the other hand, in the case of nitriding a semiconductor film by plasma treatment, in a nitrogen atmosphere (for example, nitrogen (N 2 ) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere or nitrogen Plasma treatment is performed under a hydrogen and rare gas atmosphere or a NH 3 and rare gas atmosphere. As the rare gas, for example, Ar can be used. A gas in which Ar and Kr are mixed may be used. Therefore, the insulating films 1521a and 1521b include a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) used for plasma treatment. When Ar is used, the insulating films 1521a and 1521b are used. Contains Ar.

また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下であり、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板1501上に形成された被処理物(ここでは、半導体膜1503a、1503b)付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点温度よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。なお、以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。 In addition, the plasma treatment is performed in the above gas atmosphere at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and 1 × 10 13 cm −3 or less and an electron temperature of plasma of 0.5 eV or more and 1.5 eV or less. . Since the electron density of plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed (here, the semiconductor films 1503a and 1503b) formed on the substrate 1501 is low, damage to the object to be processed is prevented. Can do. In addition, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or more, an oxide or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an irradiation object using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature that is 100 degrees or more lower than the strain point temperature of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. Note that a high frequency such as a microwave (2.45 GHz) can be used as a frequency for forming plasma. Note that the plasma treatment is performed using the above conditions unless otherwise specified.

次に、絶縁膜1521a、1521bを覆うようにゲート絶縁膜1504を形成する(図16(C−1)及び(C−2))。ゲート絶縁膜1504は、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いて、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の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。例えば、半導体膜1503a、1503bとしてSiを用い、プラズマ処理により当該Siを酸化させることによって当該半導体膜1503a、1503b表面に絶縁膜1521a、1521bとして酸化珪素を形成した場合、当該絶縁膜1521a、1521b上にゲート絶縁膜として酸化珪素(SiOx)を形成する。また、上記図16(B−1)及び(B−2)において、プラズマ処理により半導体膜1503a、1503bを酸化または窒化することによって形成された絶縁膜1521a、1521bの膜厚が十分である場合には、当該絶縁膜1521a、1521bをゲート絶縁膜として用いることも可能である。   Next, a gate insulating film 1504 is formed so as to cover the insulating films 1521a and 1521b (FIGS. 16C-1 and 16C-2). The gate insulating film 1504 is formed using known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like) using silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or nitride. A single-layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiNxOy) (x> y) or a stacked structure thereof can be used. For example, in the case where Si is used as the semiconductor films 1503a and 1503b and silicon is oxidized by plasma treatment to form silicon oxide as the insulating films 1521a and 1521b on the surfaces of the semiconductor films 1503a and 1503b, over the insulating films 1521a and 1521b Then, silicon oxide (SiOx) is formed as a gate insulating film. In FIGS. 16B-1 and 16B-2, the insulating films 1521a and 1521b formed by oxidizing or nitriding the semiconductor films 1503a and 1503b by plasma treatment are sufficient. The insulating films 1521a and 1521b can also be used as gate insulating films.

次に、ゲート絶縁膜1504上にゲート電極1505等を形成することによって、島状の半導体膜1503a、1503bをチャネル領域として用いたn型の薄膜トランジスタ1510a、p型の薄膜トランジスタ1510bを有する半導体素子を有する層を作製することができる(図16(D−1)及び(D−2))。   Next, by forming a gate electrode 1505 or the like over the gate insulating film 1504, a semiconductor element including an n-type thin film transistor 1510a and a p-type thin film transistor 1510b using the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b as channel regions is provided. A layer can be manufactured (FIGS. 16D-1 and 16D-2).

このように、半導体膜1503a、1503b上にゲート絶縁膜1504を設ける前に、プラズマ処理により半導体膜1503a、1503bの表面を酸化または窒化することによって、チャネル領域の端部1551a、1551b等におけるゲート絶縁膜1504の被覆不良に起因するゲート電極と半導体膜のショート等を防止することができる。つまり、島状の半導体膜の端部が直角に近い形状(θ=85〜100°)を有する場合には、CVD法やスパッタ法等により半導体膜を覆うようにゲート絶縁膜を形成した際に、半導体膜の端部においてゲート絶縁膜の段切れ等による被覆不良の問題が生じる恐れがあるが、あらかじめ半導体膜の表面にプラズマ処理を用いて酸化または窒化しておくことによって、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良等を防止することが可能となる。   As described above, before the gate insulating film 1504 is provided over the semiconductor films 1503a and 1503b, the surface of the semiconductor films 1503a and 1503b is oxidized or nitrided by plasma treatment, so that the gate insulation in the end portions 1551a and 1551b of the channel region is obtained. A short-circuit between the gate electrode and the semiconductor film due to the coating failure of the film 1504 can be prevented. That is, when the end portion of the island-shaped semiconductor film has a shape close to a right angle (θ = 85 to 100 °), the gate insulating film is formed so as to cover the semiconductor film by a CVD method, a sputtering method, or the like. However, there is a possibility that the problem of poor coating due to step breakage of the gate insulating film may occur at the end of the semiconductor film. However, by oxidizing or nitriding the surface of the semiconductor film in advance using plasma treatment, the end of the semiconductor film It is possible to prevent a defective coating of the gate insulating film at the portion.

また、上記図16において、ゲート絶縁膜1504を形成した後にプラズマ処理を行うことによって、ゲート絶縁膜1504を酸化または窒化させてもよい。この場合、半導体膜1503a、1503bを覆うように形成されたゲート絶縁膜1504(図17(A−1)及び(A−2))にプラズマ処理を行い、ゲート絶縁膜1504を酸化または窒化することによって、ゲート絶縁膜1504の表面に酸化膜または窒化膜1523(以下、絶縁膜1523とも記す)を形成する(図17(B−1)及び(B−2))。プラズマ処理の条件は、上記図16(B−1)及び(B−2)と同様に行うことができる。また、絶縁膜1523は、プラズマ処理に用いた希ガスを含んでおり、例えばArを用いた場合には絶縁膜1523にArが含まれている。   In FIG. 16, the gate insulating film 1504 may be oxidized or nitrided by performing plasma treatment after the gate insulating film 1504 is formed. In this case, plasma treatment is performed on the gate insulating film 1504 (FIGS. 17A-1 and 17A-2) formed so as to cover the semiconductor films 1503a and 1503b, and the gate insulating film 1504 is oxidized or nitrided. Thus, an oxide film or a nitride film 1523 (hereinafter also referred to as an insulating film 1523) is formed on the surface of the gate insulating film 1504 (FIGS. 17B-1 and 17B-2). The conditions for the plasma treatment can be the same as those in FIGS. 16B-1 and 16B-2. The insulating film 1523 contains a rare gas used for the plasma treatment. For example, when Ar is used, the insulating film 1523 contains Ar.

また、図17(B−1)及び(B−2)において、一旦酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによりゲート絶縁膜1504を酸化させた後に、再度窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより窒化させてもよい。この場合、半導体膜1503a、1503b側に酸化珪素(SiOx)または酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)が形成され、ゲート電極1505に接して窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)が形成される。その後、絶縁膜1523上にゲート電極1505等を形成することによって、島状の半導体膜1503a、1503bをチャネル領域として用いたn型の薄膜トランジスタ1510a、p型の薄膜トランジスタ1510bを有する半導体素子を有する層を作製することができる(図17(C−1)及び(C−2))。   In FIGS. 17B-1 and 17B-2, the gate insulating film 1504 is once oxidized by performing plasma treatment in an oxygen atmosphere, and then nitrided by performing plasma treatment again in a nitrogen atmosphere. You may let them. In this case, silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) is formed on the semiconductor films 1503a and 1503b, and silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) is formed in contact with the gate electrode 1505. Is done. After that, by forming a gate electrode 1505 and the like over the insulating film 1523, a layer having a semiconductor element including an n-type thin film transistor 1510a and a p-type thin film transistor 1510b using the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b as channel regions is formed. It can produce (FIG. 17 (C-1) and (C-2)).

このように、ゲート絶縁膜にプラズマ処理を行うことにより、当該ゲート絶縁膜の表面を酸化または窒化することによって、ゲート絶縁膜の表面を改質し緻密な膜を形成することができる。プラズマ処理を行うことによって得られた絶縁膜は、CVD法やスパッタ法で形成された絶縁膜と比較して緻密でピンホール等の欠陥も少ないため、薄膜トランジスタの特性を向上させることができる。   In this manner, by performing plasma treatment on the gate insulating film, the surface of the gate insulating film is oxidized or nitrided, whereby the surface of the gate insulating film can be modified and a dense film can be formed. An insulating film obtained by performing plasma treatment is denser and has fewer defects such as pinholes than an insulating film formed by a CVD method or a sputtering method, so that characteristics of the thin film transistor can be improved.

なお、図17においては、あらかじめ半導体膜1503a、1503bにプラズマ処理を行うことによって、当該半導体膜1503a、1503bの表面を酸化または窒化させた場合を示したが、半導体膜1503a、1503bにプラズマ処理を行わずにゲート絶縁膜1504を形成した後にプラズマ処理を行う方法を用いてもよい。このように、ゲート電極を形成する前にプラズマ処理を行うことによって、半導体膜の端部においてゲート絶縁膜の段切れ等による被覆不良が生じた場合であっても、被覆不良により露出した半導体膜を酸化または窒化することができるため、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良に起因するゲート電極と半導体膜のショート等を防止することができる。   Note that FIG. 17 illustrates the case where the surfaces of the semiconductor films 1503a and 1503b are oxidized or nitrided by performing plasma treatment on the semiconductor films 1503a and 1503b in advance, but the semiconductor films 1503a and 1503b are subjected to plasma treatment. Alternatively, a method of performing plasma treatment after the gate insulating film 1504 is formed may be used. As described above, by performing the plasma treatment before forming the gate electrode, even if a coating failure occurs due to a step breakage of the gate insulating film at the end of the semiconductor film, the semiconductor film exposed due to the coating failure Therefore, short-circuit between the gate electrode and the semiconductor film due to poor coverage of the gate insulating film at the end of the semiconductor film can be prevented.

このように、島状の半導体膜の端部を直角に近い形状で設けた場合であっても、半導体膜またはゲート絶縁膜にプラズマ処理を行い、当該半導体膜またはゲート絶縁膜を酸化または窒化することによって、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良に起因するゲート電極と半導体膜のショート等を防止することができる。   In this manner, even when the end portion of the island-shaped semiconductor film is provided in a shape that is nearly perpendicular, plasma treatment is performed on the semiconductor film or the gate insulating film to oxidize or nitride the semiconductor film or the gate insulating film. As a result, a short circuit between the gate electrode and the semiconductor film due to poor coverage of the gate insulating film at the end of the semiconductor film can be prevented.

次に、基板上に設けられた島状の半導体膜において、当該島状の半導体膜の端部をテーパー形状(θ=30〜85°)で設ける場合について示す。   Next, in the island-shaped semiconductor film provided over the substrate, the case where the end portion of the island-shaped semiconductor film is provided in a tapered shape (θ = 30 to 85 °) is described.

まず、基板1501上に島状の半導体膜1503a、1503bを形成する(図18(A−1)及び(A−2))。島状の半導体膜1503a、1503bは、基板1501上にあらかじめ形成された絶縁膜1502上に公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(例えばSiGe1−x等)等を用いて非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜をレーザ結晶化法、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などの公知の結晶化法により結晶化させ、選択的に半導体膜をエッチングして除去することにより設けることができる。なお、図18では、島状の半導体膜の端部をテーパー形状(θ=30〜85°)で設ける。 First, island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are formed over the substrate 1501 (FIGS. 18A-1 and 18A-2). The island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are mainly composed of silicon (Si) by using a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like) over an insulating film 1502 formed in advance on the substrate 1501. An amorphous semiconductor film is formed using a material (for example, Si x Ge 1-x ) and the like, and the amorphous semiconductor film is subjected to laser crystallization, thermal crystallization using RTA or a furnace annealing furnace, crystallization The semiconductor film can be provided by being crystallized by a known crystallization method such as a thermal crystallization method using a metal element that promotes and selectively removing the semiconductor film by etching. Note that in FIG. 18, the end portion of the island-shaped semiconductor film is provided in a tapered shape (θ = 30 to 85 °).

次に、半導体膜1503a、1503bを覆うようにゲート絶縁膜1504を形成する(図18(B−1)及び(B−2))。ゲート絶縁膜1504は、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いて、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の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。   Next, a gate insulating film 1504 is formed so as to cover the semiconductor films 1503a and 1503b (FIGS. 18B-1 and 18B-2). The gate insulating film 1504 is formed using known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like) using silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or nitride. A single-layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiNxOy) (x> y) or a stacked structure thereof can be used.

次に、プラズマ処理を行いゲート絶縁膜1504を酸化または窒化することによって、当該ゲート絶縁膜1504の表面にそれぞれ酸化膜または窒化膜1524(以下、絶縁膜1524とも記す)を形成する(図18(C−1)及び(C−2))。なお、プラズマ処理の条件は上記と同様に行うことができる。例えば、ゲート絶縁膜1504として酸化珪素(SiOx)または酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)を用いた場合、酸素雰囲気下でプラズマ処理を行いゲート絶縁膜1504を酸化することによって、ゲート絶縁膜の表面にはCVD法やスパッタ法等により形成されたゲート絶縁膜と比較してピンホール等の欠陥の少ない緻密な膜を形成することができる。一方、窒素雰囲気下でプラズマ処理を行いゲート絶縁膜1504を窒化することによって、ゲート絶縁膜1504の表面に絶縁膜1524として窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)を設けることができる。また、一旦酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによりゲート絶縁膜1504を酸化させた後に、再度窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより窒化させてもよい。また、絶縁膜1524は、プラズマ処理に用いた希ガスを含んでおり、例えばArを用いた場合には絶縁膜1524中にArが含まれている。   Next, plasma treatment is performed to oxidize or nitride the gate insulating film 1504, thereby forming an oxide film or a nitride film 1524 (hereinafter also referred to as an insulating film 1524) on the surface of the gate insulating film 1504 (FIG. C-1) and (C-2)). The plasma treatment conditions can be the same as described above. For example, when silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) is used as the gate insulating film 1504, the gate insulating film 1504 is oxidized by performing plasma treatment in an oxygen atmosphere, whereby the gate insulating film A dense film with few defects such as pinholes can be formed on the surface of this film as compared with a gate insulating film formed by CVD or sputtering. On the other hand, by performing plasma treatment in a nitrogen atmosphere and nitriding the gate insulating film 1504, silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) can be provided as the insulating film 1524 on the surface of the gate insulating film 1504. Alternatively, the gate insulating film 1504 may be oxidized by once performing plasma treatment in an oxygen atmosphere, and then nitrided by performing plasma treatment again in a nitrogen atmosphere. The insulating film 1524 contains a rare gas used for plasma treatment. For example, when Ar is used, the insulating film 1524 contains Ar.

次に、ゲート絶縁膜1504上にゲート電極1505等を形成することによって、島状の半導体膜1503a、1503bをチャネル領域として用いたn型の薄膜トランジスタ1510a、p型の薄膜トランジスタ1510bを有する半導体素子を有する層を作製することができる(図18(D−1)及び(D−2))。   Next, by forming a gate electrode 1505 or the like over the gate insulating film 1504, a semiconductor element including an n-type thin film transistor 1510a and a p-type thin film transistor 1510b using the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b as channel regions is provided. A layer can be formed (FIGS. 18D-1 and 18D-2).

このように、ゲート絶縁膜にプラズマ処理を行うことにより、ゲート絶縁膜の表面に酸化膜または窒化膜からなる絶縁膜を設け、ゲート絶縁膜の表面の改質をすることができる。プラズマ処理を行うことによって酸化または窒化された絶縁膜は、CVD法やスパッタ法で形成されたゲート絶縁膜と比較して緻密でピンホール等の欠陥も少ないため、薄膜トランジスタの特性を向上させることができる。また、半導体膜の端部をテーパー形状とすることによって、半導体膜の端部におけるゲート絶縁膜の被覆不良に起因するゲート電極と半導体膜のショート等を抑制することができるが、ゲート絶縁膜を形成した後にプラズマ処理を行うことによって、より一層ゲート電極と半導体膜のショート等を防止することができる。   In this manner, by performing plasma treatment on the gate insulating film, an insulating film made of an oxide film or a nitride film can be provided on the surface of the gate insulating film, and the surface of the gate insulating film can be modified. An insulating film oxidized or nitrided by plasma treatment is denser and has fewer defects such as pinholes than a gate insulating film formed by a CVD method or a sputtering method, so that the characteristics of the thin film transistor can be improved. it can. In addition, by forming the end portion of the semiconductor film in a tapered shape, a short circuit between the gate electrode and the semiconductor film due to poor coverage of the gate insulating film at the end portion of the semiconductor film can be suppressed. By performing plasma treatment after the formation, a short circuit between the gate electrode and the semiconductor film can be further prevented.

次に、図18とは、異なる半導体素子を有する層の作製方法に関して図面を参照して説明する。具体的には、テーパー形状を有する半導体膜の端部に選択的にプラズマ処理を行う場合に関して示す。   Next, a method for manufacturing a layer having a semiconductor element different from that in FIG. 18 is described with reference to drawings. Specifically, a case where plasma treatment is selectively performed on an end portion of a semiconductor film having a tapered shape is described.

まず、基板1501上に島状の半導体膜1503a、1503bを形成する(図19(A−1)及び(A−2))。島状の半導体膜1503a、1503bは、基板1501上にあらかじめ形成された絶縁膜1502上に公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いてシリコン(Si)を主成分とする材料(例えばSiGe1−x等)等を用いて非晶質半導体膜を形成し、当該非晶質半導体膜を結晶化させ、レジスト1525a、1525bをマスクとして半導体膜を選択的にエッチングすることにより設けることができる。なお、非晶質半導体膜の結晶化は、レーザ結晶化法、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またはこれら方法を組み合わせた方法等の公知の結晶化法により行うことができる。 First, island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are formed over the substrate 1501 (FIGS. 19A-1 and 19A-2). The island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are mainly composed of silicon (Si) by using a known means (a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like) over an insulating film 1502 formed in advance on the substrate 1501. An amorphous semiconductor film is formed using a material (eg, Si x Ge 1-x or the like), the amorphous semiconductor film is crystallized, and the semiconductor film is selectively etched using the resists 1525a and 1525b as masks. Can be provided. The crystallization of the amorphous semiconductor film may be performed by laser crystallization, thermal crystallization using an RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization, or a combination of these methods. It can carry out by the well-known crystallization method.

次に、半導体膜のエッチングのために使用したレジスト1525a、1525bを除去する前に、プラズマ処理を行い島状の半導体膜1503a、1503bの端部を選択的に酸化または窒化することによって、当該半導体膜1503a、1503bの端部にそれぞれ酸化膜または窒化膜1526(以下、絶縁膜1526とも記す)を形成する(図19(B−1)及び(B−2))。プラズマ処理は、上述した条件下で行う。また、絶縁膜1526は、プラズマ処理に用いた希ガスを含んでいる。   Next, before removing the resists 1525a and 1525b used for etching the semiconductor film, plasma treatment is performed to selectively oxidize or nitride the end portions of the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b. An oxide film or a nitride film 1526 (hereinafter also referred to as an insulating film 1526) is formed on end portions of the films 1503a and 1503b (FIGS. 19B-1 and 19B-2). The plasma treatment is performed under the conditions described above. The insulating film 1526 contains a rare gas used for plasma treatment.

次に、半導体膜1503a、1503bを覆うようにゲート絶縁膜1504を形成する(図19(C−1)及び(C−2))。ゲート絶縁膜1504は、上記と同様に設けることができる。   Next, a gate insulating film 1504 is formed so as to cover the semiconductor films 1503a and 1503b (FIGS. 19C-1 and 19C-2). The gate insulating film 1504 can be provided in a manner similar to the above.

次に、ゲート絶縁膜1504上にゲート電極1505等を形成することによって、島状の半導体膜1503a、1503bをチャネル領域として用いたn型の薄膜トランジスタ1510a、p型の薄膜トランジスタ1510bを有する半導体素子を有する層を作製することができる(図19(D−1)及び(D−2))。   Next, by forming a gate electrode 1505 or the like over the gate insulating film 1504, a semiconductor element including an n-type thin film transistor 1510a and a p-type thin film transistor 1510b using the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b as channel regions is provided. A layer can be formed (FIGS. 19D-1 and 19D-2).

半導体膜1503a、1503bの端部をテーパー形状に設けた場合、半導体膜1503a、1503bの一部に形成されるチャネル領域の端部1552a、1552bもテーパー形状となり半導体膜の膜厚やゲート絶縁膜の膜厚が中央部分と比較して変化するため、薄膜トランジスタの特性に影響を及ぼす場合がある。そのため、ここではプラズマ処理によりチャネル領域の端部を選択的に酸化または窒化して、当該チャネル領域の端部となる半導体膜に絶縁膜を形成することによって、チャネル領域の端部に起因する薄膜トランジスタへの影響を低減することができる。   In the case where the end portions of the semiconductor films 1503a and 1503b are provided in a tapered shape, the end portions 1552a and 1552b of the channel regions formed in part of the semiconductor films 1503a and 1503b are also tapered and the thickness of the semiconductor film or the gate insulating film Since the film thickness changes as compared with the central portion, the characteristics of the thin film transistor may be affected. Therefore, here, a thin film transistor caused by an end portion of the channel region is formed by selectively oxidizing or nitriding the end portion of the channel region by plasma treatment and forming an insulating film in the semiconductor film which becomes the end portion of the channel region. The influence on can be reduced.

なお、図19では、半導体膜1503a、1503bの端部に限ってプラズマ処理により酸化または窒化を行った例を示したが、もちろん上記図18で示したようにゲート絶縁膜1504にもプラズマ処理を行って酸化または窒化させることも可能である(図21(A−1)及び(A−2))。   Note that FIG. 19 shows an example in which oxidation or nitridation is performed by plasma treatment only on the end portions of the semiconductor films 1503a and 1503b. However, as shown in FIG. 18, the gate insulating film 1504 is also subjected to plasma treatment. It is also possible to perform oxidation or nitridation (FIGS. 21A-1 and 21A-2).

次に、上記とは異なる半導体素子を有する層の作製方法に関して図面を参照して説明する。具体的には、テーパー形状を有する半導体膜にプラズマ処理を行う場合に関して示す。   Next, a method for manufacturing a layer having a semiconductor element different from the above is described with reference to drawings. Specifically, a case where plasma treatment is performed on a semiconductor film having a tapered shape is described.

まず、基板1501上に上記と同様に島状の半導体膜1503a、1503bを形成する(図20(A−1)及び(A−2))。   First, island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b are formed over the substrate 1501 as described above (FIGS. 20A-1 and 20A-2).

次に、プラズマ処理を行い半導体膜1503a、1503bを酸化または窒化することによって、当該半導体膜1503a、1503bの表面にそれぞれ酸化膜または窒化膜1527a、1527b(以下、絶縁膜1527a、絶縁膜1527bとも記す)を形成する(図20(B−1)及び(B−2))。プラズマ処理は上述した条件下で同様に行うことができる。例えば、半導体膜1503a、1503bとしてSiを用いた場合、絶縁膜1527aおよび絶縁膜1527bとして、酸化珪素(SiOx)または窒化珪素(SiNx)が形成される。また、プラズマ処理により半導体膜1503a、1503bを酸化させた後に、再度プラズマ処理を行うことによって窒化させてもよい。この場合、半導体膜1503a、1503bに接して酸化珪素(SiOx)または酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)が形成され、当該酸化珪素の表面に窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)が形成される。そのため、絶縁膜1527a、1527bは、プラズマ処理に用いた希ガスを含んでいる。なお、プラズマ処理を行うことにより半導体膜1503a、1503bの端部も同時に酸化または窒化される。   Next, plasma treatment is performed to oxidize or nitride the semiconductor films 1503a and 1503b, whereby oxide or nitride films 1527a and 1527b (hereinafter also referred to as insulating films 1527a and 1527b) are formed on the surfaces of the semiconductor films 1503a and 1503b, respectively. (FIGS. 20B-1 and 20B-2). The plasma treatment can be similarly performed under the above-described conditions. For example, when Si is used for the semiconductor films 1503a and 1503b, silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx) is formed as the insulating films 1527a and 1527b. Alternatively, the semiconductor films 1503a and 1503b may be oxidized by plasma treatment and then nitrided by performing plasma treatment again. In this case, silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) is formed in contact with the semiconductor films 1503a and 1503b, and silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) is formed on the surface of the silicon oxide. It is formed. Therefore, the insulating films 1527a and 1527b contain a rare gas used for plasma treatment. Note that the end portions of the semiconductor films 1503a and 1503b are simultaneously oxidized or nitrided by performing the plasma treatment.

次に、絶縁膜1527a、1527bを覆うようにゲート絶縁膜1504を形成する(図20(C−1)及び(C−2))。ゲート絶縁膜1504は、公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)を用いて、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の単層構造、またはこれらの積層構造で設けることができる。例えば、半導体膜1503a、1503bとしてSiを用いてプラズマ処理により酸化させることによって、当該半導体膜1503a、1503b表面に絶縁膜1527a、1527bとして酸化珪素を形成した場合、当該絶縁膜1527a、1527b上にゲート絶縁膜として酸化珪素(SiOx)を形成する。   Next, a gate insulating film 1504 is formed so as to cover the insulating films 1527a and 1527b (FIGS. 20C-1 and 20C-2). The gate insulating film 1504 is formed using known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like) using silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), or nitride. A single-layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen such as silicon oxide (SiNxOy) (x> y) or a stacked structure thereof can be used. For example, when silicon oxide is formed as the insulating films 1527a and 1527b on the surfaces of the semiconductor films 1503a and 1503b by oxidizing the semiconductor films 1503a and 1503b by plasma treatment using Si, a gate is formed over the insulating films 1527a and 1527b. Silicon oxide (SiOx) is formed as an insulating film.

次に、ゲート絶縁膜1504上にゲート電極1505等を形成することによって、島状の半導体膜1503a、1503bをチャネル領域として用いたn型の薄膜トランジスタ1510a、p型の薄膜トランジスタ1510bを有する半導体素子を有する層を作製することができる(図20(D−1)及び(D−2))。   Next, by forming a gate electrode 1505 or the like over the gate insulating film 1504, a semiconductor element including an n-type thin film transistor 1510a and a p-type thin film transistor 1510b using the island-shaped semiconductor films 1503a and 1503b as channel regions is provided. A layer can be formed (FIGS. 20D-1 and 20D-2).

半導体膜の端部をテーパー形状に設けた場合、半導体膜の一部に形成されるチャネル領域の端部1553a、1553bもテーパー形状となるため、半導体素子の特性に影響を及ぼす場合がある。そのため、プラズマ処理により半導体膜を酸化または窒化することによって、結果的にチャネル領域の端部も酸化または窒化されるため半導体素子への影響を低減することができる。   In the case where the end portion of the semiconductor film is provided in a tapered shape, the end portions 1553a and 1553b of the channel region formed in part of the semiconductor film are also tapered, which may affect the characteristics of the semiconductor element. Therefore, by oxidizing or nitriding the semiconductor film by plasma treatment, as a result, the end portion of the channel region is also oxidized or nitrided, so that the influence on the semiconductor element can be reduced.

なお、図20では、半導体膜1503a、1503bに限ってプラズマ処理により酸化または窒化を行った例を示したが、もちろん上記図18で示したようにゲート絶縁膜1504にプラズマ処理を行って酸化または窒化させることも可能である(図21(B−1)及び(B−2))。この場合、一旦酸素雰囲気下でプラズマ処理を行うことによりゲート絶縁膜1504を酸化させた後に、再度窒素雰囲気下でプラズマ処理を行うことにより窒化させてもよい。この場合、半導体膜1503a、1503b型に酸化珪素(SiOx)または酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)が形成され、ゲート電極1505に接して窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)が形成される。   Note that although FIG. 20 illustrates an example in which oxidation or nitridation is performed by plasma treatment only on the semiconductor films 1503a and 1503b, it goes without saying that the gate insulating film 1504 is oxidized or oxidized by plasma treatment as shown in FIG. Nitridation is also possible (FIGS. 21B-1 and 21B-2). In this case, the gate insulating film 1504 may be oxidized by once performing plasma treatment in an oxygen atmosphere and then nitrided by performing plasma treatment again in a nitrogen atmosphere. In this case, silicon oxide (SiOx) or silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y) is formed in the semiconductor films 1503a and 1503b, and silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y) is formed in contact with the gate electrode 1505. Is done.

また、上述したようにプラズマ処理を行うことによって、半導体膜や絶縁膜に付着したゴミ等の不純物の除去を容易に行うことができる。一般的に、CVD法やスパッタ法等により形成された膜にはゴミ(パーティクルともいう)が付着していることがある。例えば、図22(A)に示すように、絶縁膜または導電膜または半導体膜等の膜1571上にCVD法やスパッタ法等により形成された絶縁膜1572上にゴミ1573が形成される場合がある。このような場合であっても、プラズマ処理を行い絶縁膜1572を酸化または窒化することによって、絶縁膜1572の表面に酸化膜または窒化膜1574(以下、絶縁膜1574ともいう)が形成される。絶縁膜1574は、ゴミ1573が存在しない部分のみならず、ゴミ1573の下側の部分にも回り込むように酸化または窒化されることによって、絶縁膜1574の体積が増加する。一方、ゴミ1573の表面もプラズマ処理によって酸化または窒化され絶縁膜1575が形成され、その結果ゴミ1573の体積も増加する(図22(B))。   Further, by performing plasma treatment as described above, impurities such as dust attached to the semiconductor film and the insulating film can be easily removed. In general, dust (also referred to as particles) may be attached to a film formed by a CVD method, a sputtering method, or the like. For example, as illustrated in FIG. 22A, dust 1573 may be formed over an insulating film 1572 formed by a CVD method, a sputtering method, or the like over a film 1571 such as an insulating film, a conductive film, or a semiconductor film. . Even in such a case, an oxide film or a nitride film 1574 (hereinafter also referred to as an insulating film 1574) is formed on the surface of the insulating film 1572 by performing plasma treatment to oxidize or nitride the insulating film 1572. The insulating film 1574 is oxidized or nitrided so as to go around not only the portion where the dust 1573 is not present but also the lower portion of the dust 1573, whereby the volume of the insulating film 1574 is increased. On the other hand, the surface of the dust 1573 is also oxidized or nitrided by plasma treatment to form an insulating film 1575. As a result, the volume of the dust 1573 increases (FIG. 22B).

このとき、ゴミ1573は、ブラシ洗浄等の簡単な洗浄により、絶縁膜1574の表面から容易に除去される状態になる。このように、プラズマ処理を行うことによって、当該絶縁膜または半導体膜に付着した微細なゴミであっても当該ゴミの除去が容易になる。なお、これはプラズマ処理を行うことによって得られる効果であり、本実施例のみならず、他の実施の形態においても同様のことがいえる。   At this time, the dust 1573 is easily removed from the surface of the insulating film 1574 by simple cleaning such as brush cleaning. In this manner, by performing plasma treatment, removal of dust is facilitated even if the dust is attached to the insulating film or the semiconductor film. This is an effect obtained by performing the plasma treatment, and the same can be said not only in this embodiment but also in other embodiments.

このように、プラズマ処理を行い半導体膜またはゲート絶縁膜を酸化または窒化して表面を改質することにより、緻密で膜質のよい絶縁膜を形成することができる。また、絶縁膜の表面に付着したゴミ等を洗浄によって、容易に除去することが可能となる。その結果、絶縁膜を薄く形成する場合であってもピンホール等の欠陥を防止し、薄膜トランジスタ等の半導体素子の微細化および高性能化を実現することが達成できる。   In this manner, by performing plasma treatment to oxidize or nitride the semiconductor film or the gate insulating film to modify the surface, a dense insulating film with good film quality can be formed. In addition, dust or the like attached to the surface of the insulating film can be easily removed by cleaning. As a result, even when the insulating film is formed thin, defects such as pinholes can be prevented, and miniaturization and high performance of semiconductor elements such as thin film transistors can be achieved.

なお、本実施例は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode.

本発明の無線チップの斜視図および断面図。FIG. 6 is a perspective view and a cross-sectional view of a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップの回路構成を説明するブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップを構成するアンテナの作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of an antenna included in a wireless chip of the present invention. 無線チップを構成する半導体素子の断面図。Sectional drawing of the semiconductor element which comprises a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子および記憶素子の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor element and a memory element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子および記憶素子の作製工程を説明する図。8A and 8B illustrate a manufacturing process of a semiconductor element and a memory element included in a wireless chip. 本発明の無線チップの断面図。1 is a cross-sectional view of a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップを構成する半導体素子の断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor element included in a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップを構成する半導体素子の断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor element included in a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップを説明する図。6A and 6B illustrate a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップの使用方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for using a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップを構成するアンテナを説明する図。6A and 6B illustrate an antenna included in a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップの回路構成を説明するブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a wireless chip of the present invention. 本発明の無線チップの断面図。1 is a cross-sectional view of a wireless chip of the present invention. 無線チップを構成する半導体素子の上面図および断面図。2A and 2B are a top view and a cross-sectional view of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成する半導体素子の作製工程を説明する断面図。9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor element included in a wireless chip. 無線チップを構成するアンテナの形状を示す図。FIG. 9 shows a shape of an antenna included in a wireless chip.

符号の説明Explanation of symbols

11 電源回路
12 クロック発生回路
13 データ復調/変調回路
14 他の回路を制御する制御回路
15 インターフェイス回路
16 記憶回路
17 バス
18 アンテナ
19 リーダライタ
20 無線チップ
21 中央処理ユニット
30 検出部
31 検出素子
32 検出回路
101 アンテナ
102 半導体素子を有する層
103 第1の導電層
104 第2の導電層
105 給電体層
106 誘電体層
201 無線チップ
202 リーダライタ
203 コンピュータ
204 USB(Universal Serial Bus)ポート
211 アンテナ
212 半導体素子を有する層
213 通信回路部
214 演算処理回路部
215 電源回路部
216 メモリ部
217 復調回路
218 変調回路
301 誘電体層
302 誘電体層
401 絶縁基板
402 剥離層
403 絶縁層
404 半導体層
405 ゲート絶縁層
406 ゲート電極層
407 n型不純物領域
408 p型不純物領域
409 絶縁層
410 第1のn型不純物領域
411 第2のn型不純物領域
412 n型トランジスタ
413 p型トランジスタ
414 絶縁層
415 導電層
416 絶縁層
417 第1の導電層
418 絶縁層
419 配線
420 有機化合物層
421 導電層
422 保護層
427 開口部
428 半導体素子および記憶素子を有する層
429 第1の可撓性を有する基板
430 第2の可撓性を有する基板
701 半導体素子を有する層
702a 導電層
702b 導電層
703 アンテナ
704 アンダーフィル
704a 接続端子
704b 接続端子
710 誘電体層
711 第1の導電層
712 第2の導電層
713 給電体層
800 基板
801a 素子分離領域
801b 素子分離領域
801c 素子分離領域
801d 素子分離領域
801e 素子分離領域
802 半導体素子
803 ゲート絶縁膜
804 ゲート電極
805a ドレイン領域
806a 低濃度不純物領域
807a サイドウォール
808 層間絶縁層
809a ドレイン配線
811 層間絶縁層
812 接続端子
813 接続端子
814 絶縁層
900 半導体素子
901 基板
902 ゲート電極
903 絶縁層
904 半導体層
905 配線
1001 無線チップ
1002 保護層
1003 保護層
1004 保護層
1005 充填剤
1101 袋
1102 物品
1103 包装紙
1104 物品
1105 マスコット
1106 物品
1201 誘電体層
1202 第1の導電層
1203 第2の導電層
1204 給電点
1205 領域
1211 誘電体層
1212 第1の導電層
1213 第2の導電層
1214 給電点
1215 角部
1221 誘電体層
1222 第1の導電層
1223 第2の導電層
1224 給電体層
1225 角部
1241 誘電体層
1242 第1の導電層
1243 第2の導電層
1244 給電体層
1245 直交スリット
1401 半導体素子を有する層
1402 配線
1410 異方性導電接着材
1420 受動素子
1421 第1の配線
1422 第2の配線
1423 第3の配線
1430 第1の受動素子
1431 絶縁層
1432 絶縁層
1433 絶縁層
1434 絶縁層
1440 第2の受動素子
1441 導電層
1442 導電層
1443 導電層
1444 導電層
1445 導電層
1446 導電層
1450 導電層
1451 導電層
1460 アンテナ
1461 誘電体層
1462 第2の導電層
1463 給電体層
1501 基板
1502 絶縁膜
1503a 半導体膜
1503b 半導体膜
1504 ゲート絶縁膜
1505 ゲート電極
1506 絶縁膜
1507 絶縁膜
1508 導電膜
1510a n型の薄膜トランジスタ
1510b p型の薄膜トランジスタ
1521a 絶縁膜
1521b 絶縁膜
1523 絶縁膜
1524 絶縁膜
1525a レジスト
1525b レジスト
1526 絶縁膜
1527a 絶縁膜
1527b 絶縁膜
1551a チャネル領域の端部
1551b チャネル領域の端部
1552a チャネル領域の端部
1552b チャネル領域の端部
1553a チャネル領域の端部
1553b チャネル領域の端部
1571 膜
1572 絶縁膜
1573 ゴミ
1574 絶縁膜
1575 絶縁膜
11 power supply circuit 12 clock generation circuit 13 data demodulation / modulation circuit 14 control circuit 15 for controlling other circuits 15 interface circuit 16 storage circuit 17 bus 18 antenna 19 reader / writer 20 wireless chip 21 central processing unit 30 detection unit 31 detection element 32 detection Circuit 101 Antenna 102 Layer 103 with Semiconductor Element First Conductive Layer 104 Second Conductive Layer 105 Feeder Layer 106 Dielectric Layer 201 Wireless Chip 202 Reader / Writer 203 Computer 204 USB (Universal Serial Bus) Port 211 Antenna 212 Semiconductor Element Layer 213 Communication circuit portion 214 Arithmetic processing circuit portion 215 Power supply circuit portion 216 Memory portion 217 Demodulation circuit 218 Modulation circuit 301 Dielectric layer 302 Dielectric layer 401 Insulating substrate 402 Release layer 403 Insulating layer 04 Semiconductor layer 405 Gate insulating layer 406 Gate electrode layer 407 n-type impurity region 408 p-type impurity region 409 insulating layer 410 first n-type impurity region 411 second n-type impurity region 412 n-type transistor 413 p-type transistor 414 insulating Layer 415 conductive layer 416 insulating layer 417 first conductive layer 418 insulating layer 419 wiring 420 organic compound layer 421 conductive layer 422 protective layer 427 opening 428 layer having semiconductor element and memory element 429 first flexible substrate 430 Second flexible substrate 701 Semiconductor element layer 702a Conductive layer 702b Conductive layer 703 Antenna 704 Underfill 704a Connection terminal 704b Connection terminal 710 Dielectric layer 711 First conductive layer 712 Second conductive layer 713 Feeder layer 800 Substrate 801a Element isolation region 01b element isolation region 801c element isolation region 801d element isolation region 801e element isolation region 802 semiconductor element 803 gate insulating film 804 gate electrode 805a drain region 806a low concentration impurity region 807a sidewall 808 interlayer insulating layer 809a drain wiring 811 interlayer insulating layer 812 connection Terminal 813 Connection terminal 814 Insulating layer 900 Semiconductor element 901 Substrate 902 Gate electrode 903 Insulating layer 904 Semiconductor layer 905 Wiring 1001 Wireless chip 1002 Protective layer 1003 Protective layer 1004 Protective layer 1005 Filler 1101 Bag 1102 Article 1103 Wrapping paper 1104 Article 1105 Mascot 1106 Article 1201 Dielectric layer 1202 First conductive layer 1203 Second conductive layer 1204 Feed point 1205 Region 1211 Dielectric layer 1212 First conductive layer 12 3 Second conductive layer 1214 Feed point 1215 Corner portion 1221 Dielectric layer 1222 First conductive layer 1223 Second conductive layer 1224 Feeder layer 1225 Corner portion 1241 Dielectric layer 1242 First conductive layer 1243 Second conductivity Layer 1244 Feeder layer 1245 Orthogonal slit 1401 Layer 1402 having semiconductor elements Wiring 1410 Anisotropic conductive adhesive 1420 Passive element 1421 First wiring 1422 Second wiring 1423 Third wiring 1430 First passive element 1431 Insulating layer 1432 Insulating layer 1433 Insulating layer 1434 Insulating layer 1440 Second passive element 1441 Conductive layer 1442 Conductive layer 1443 Conductive layer 1444 Conductive layer 1445 Conductive layer 1446 Conductive layer 1450 Conductive layer 1451 Conductive layer 1460 Antenna 1461 Dielectric layer 1462 Second conductive Layer 1463 Power supply layer 1501 Plate 1502 insulating film 1503a semiconductor film 1503b semiconductor film 1504 gate insulating film 1505 gate electrode 1506 insulating film 1507 insulating film 1508 conductive film 1510a n-type thin film transistor 1510b p-type thin film transistor 1521a insulating film 1521b insulating film 1523 insulating film 1524 insulating film 1525a resist 1525b Resist 1526 Insulating film 1527a Insulating film 1527b Insulating film 1551a End of channel region 1551b End of channel region 1552a End of channel region 1552b End of channel region 1553a End of channel region 1553b End of channel region 1571 Film 1572 Insulating film 1573 Dust 1574 Insulating film 1575 Insulating film

Claims (7)

半導体素子を有する層と、前記半導体素子を有する層と電気的に接続された受動素子を有する層と、前記受動素子を有する層と電気的に接続されたアンテナとを有し、
前記アンテナは、第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層とに挟持される誘電体層を有し、
前記受動素子を有する層および前記半導体素子を有する層は、導電性粒子を有する樹脂層を介して電気的に接続され、
前記誘電体層は、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体、又は円盤状、かつ、その外形端部は曲面を有する形状であることを特徴とする半導体装置。
A layer having a semiconductor element, a layer having a passive element electrically connected to the layer having the semiconductor element, and an antenna electrically connected to the layer having the passive element,
The antenna has a first conductive layer, a second conductive layer, and a dielectric layer sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer,
The layer having the passive element and the layer having the semiconductor element are electrically connected via a resin layer having conductive particles,
The dielectric layer, go stone shaped oval sphere, rugby ball-shaped oval sphere, or a disk shape, One or, wherein a the outer edge portion has a shape having a curved surface.
請求項1において、
前記受動素子を有する層は、インダクタ、コンデンサ、及び抵抗の少なくとも一つ以上からなる受動素子を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1,
The layer having a passive element includes a passive element including at least one of an inductor, a capacitor, and a resistor.
請求項1又は請求項2において、
前記半導体素子を有する層に形成された半導体素子は、有機半導体層を有することを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or claim 2,
The semiconductor device formed in the layer having the semiconductor element has an organic semiconductor layer.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記半導体素子を有する層は、トランジスタと、前記トランジスタを覆う絶縁層と、第3の導電層、有機化合物層及び第4の導電層を有する記憶素子とを有し、
前記絶縁層には、前記トランジスタのソース領域とドレイン領域とを露出させるコンタクトホールが形成されており、
前記第3の導電層は、前記コンタクトホールを介して前記トランジスタのソース領域又はドレイン領域の一方に接して設けられており、
前記有機化合物層は、前記コンタクトホール内で前記第3の導電層に接して設けられており、
前記第4の導電層は、前記コンタクトホール内で前記有機化合物層に接して設けられていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The layer including the semiconductor element includes a transistor, an insulating layer covering the transistor, and a memory element including a third conductive layer, an organic compound layer, and a fourth conductive layer.
In the insulating layer, a contact hole exposing the source region and the drain region of the transistor is formed,
The third conductive layer is provided in contact with one of a source region or a drain region of the transistor through the contact hole,
The organic compound layer is provided in contact with the third conductive layer in the contact hole,
The semiconductor device, wherein the fourth conductive layer is provided in contact with the organic compound layer in the contact hole.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記誘電体層は、アルミナ、ガラス、フォルステライト、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛、二オブ酸リチウム、及びチタン酸ジルコン鉛から選ばれる一つ又は複数で形成さ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 dielectric layer is formed of one or more selected from alumina, glass, forsterite, barium titanate, lead titanate, strontium titanate, lead zirconate, lithium diobate, and lead zirconate titanate. A semiconductor device.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記誘電体層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ビニルベンジル、及びポリフマレートから選ばれる一つ又は複数で形成されることを特徴とする半導体装置
In any one of Claims 1 thru | or 5,
It said dielectric layer is an epoxy resin, phenol resin, polybutadiene resin, and wherein a is formed at one or more selected from the vinylbenzyl, and polyfumarate.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記半導体装置は、樹脂またはダイヤモンドライクカーボンでなる保護層によってコーティングされ、前記半導体装置と前記保護層の間に充填剤が充填されていることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The semiconductor device is coated with a protective layer made of resin or diamond-like carbon, and a filler is filled between the semiconductor device and the protective layer.
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