JP4836466B2 - Semiconductor device - Google Patents

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本発明は、無線通信など非接触手段により、メモリ回路に必要な情報を記憶させ、或いは情報を読み取ることのできるICチップ(以下「IDチップ」ともいう。)として用いる半導体装置に関する。特に、ガラス、プラスチックなどの絶縁基板上に形成されたIDチップとして用いる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device used as an IC chip (hereinafter also referred to as “ID chip”) capable of storing necessary information in a memory circuit or reading information by non-contact means such as wireless communication. In particular, the present invention relates to a semiconductor device used as an ID chip formed on an insulating substrate such as glass or plastic.

コンピュータ技術の発展や、画像認識技術の向上によって、バーコードなどの媒体を用いた情報認識が広く普及し、商品データの認識などに用いられている。今後はさらに多量の情報認識が実施されると予想される。その一方、バーコードによる情報読み取りなどではバーコードリーダーがバーコードとの接触を必要とする、またバーコードに記録される情報量があまり多くできないという欠点があり、非接触の情報認識および媒体の記憶容量増大が望まれている。   Due to the development of computer technology and the improvement of image recognition technology, information recognition using a medium such as a barcode has become widespread and used for product data recognition and the like. In the future, it is expected that more information will be recognized. On the other hand, there is a drawback that the barcode reader needs to be in contact with the barcode and the amount of information recorded on the barcode cannot be increased so much in the case of reading information by barcode. An increase in storage capacity is desired.

このような要望から、近年ICを用いたIDチップが開発されている。IDチップとはICチップ内のメモリ回路に必要な情報を記憶し、非接触手段、一般的には無線手段を用いて内部の情報を読み取るものである。このようなIDチップの実用化によって、商品流通などの簡素化、低コスト化、高いセキュリティの確保が可能になるものと期待されている。   Due to such demands, ID chips using ICs have been developed in recent years. The ID chip stores necessary information in a memory circuit in the IC chip, and reads internal information using non-contact means, generally wireless means. The practical use of such an ID chip is expected to simplify product distribution, reduce costs, and ensure high security.

IDチップを用いた個体認証システムの概要について図4を用いて説明する。図4はバッグの個体情報を非接触で得ることを目的とした固体認証システムの概要を示す図である。特定の固体情報を記憶したIDチップ401はバッグ404に貼り付けられている、もしくは埋め込まれている。このIDチップ401に対して質問器(リードライタともいう)403のアンテナユニット402より電磁波が発信される。その電磁波を受けるとIDチップ401はそのIDチップが持っている個体情報をアンテナユニット402に対して送り返す。アンテナユニット402は送り返された個体情報を質問器403に送り、質問器403は個体情報の判別をおこなう。このようにして、バッグ404の情報を質問器403は得ることが可能になる。また、このシステムを用いることによって物流管理、集計、偽造品の除去などが可能になる。   An outline of an individual authentication system using an ID chip will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an outline of a solid authentication system for the purpose of obtaining the individual information of the bag without contact. An ID chip 401 that stores specific solid information is attached to or embedded in a bag 404. An electromagnetic wave is transmitted to the ID chip 401 from an antenna unit 402 of an interrogator (also referred to as a lead dryer) 403. When receiving the electromagnetic wave, the ID chip 401 sends back individual information held by the ID chip to the antenna unit 402. The antenna unit 402 sends the returned individual information to the interrogator 403, and the interrogator 403 determines the individual information. In this way, the interrogator 403 can obtain information on the bag 404. Further, by using this system, it is possible to carry out logistics management, aggregation, removal of counterfeit products, and the like.

このようなIDチップの技術としては例えば図2に示すようなものがある。IDチップに用いる半導体装置200はアンテナ回路201、整流回路202、安定化電源回路203、アンプ208、復調回路213、論理回路209、メモリコントロール回路212、メモリ回路211、論理回路207、アンプ206、変調回路205によって構成される。また、アンテナ回路201はアンテナコイル301、同調容量302によって構成される(図3(A))。また、整流回路202はダイオード303、304、平滑容量305によって構成される(図3(B))。   An example of such ID chip technology is shown in FIG. The semiconductor device 200 used for the ID chip includes an antenna circuit 201, a rectifier circuit 202, a stabilized power supply circuit 203, an amplifier 208, a demodulation circuit 213, a logic circuit 209, a memory control circuit 212, a memory circuit 211, a logic circuit 207, an amplifier 206, and a modulation. The circuit 205 is configured. The antenna circuit 201 includes an antenna coil 301 and a tuning capacitor 302 (FIG. 3A). The rectifier circuit 202 includes diodes 303 and 304 and a smoothing capacitor 305 (FIG. 3B).

このようなIDチップの動作を以下に説明する。アンテナ回路201で受信した交流信号はダイオード303、304によって半波整流され、平滑容量305によって平滑される。この平滑された電圧は多数のリップルを含んでいるため、安定化電源回路203で安定化され、安定化された後の電圧を復調回路213、アンプ206、論理回路207、アンプ208、論理回路209、メモリ回路211、メモリコントロール回路212に供給する。一方、アンテナ回路201で受信された信号はアンプ208を介して、クロック信号として、論理回路209に入力される。また、アンテナから入力された信号は復調回路213で復調され、データとして論理回路209に入力される。   The operation of such an ID chip will be described below. The AC signal received by the antenna circuit 201 is half-wave rectified by the diodes 303 and 304 and smoothed by the smoothing capacitor 305. Since the smoothed voltage includes a large number of ripples, it is stabilized by the stabilized power supply circuit 203, and the stabilized voltage is converted into the demodulating circuit 213, the amplifier 206, the logic circuit 207, the amplifier 208, and the logic circuit 209. , And supplied to the memory circuit 211 and the memory control circuit 212. On the other hand, a signal received by the antenna circuit 201 is input to the logic circuit 209 through the amplifier 208 as a clock signal. The signal input from the antenna is demodulated by the demodulation circuit 213 and input to the logic circuit 209 as data.

論理回路209において、入力されたデータはデコードされる。質問器がデータを変形ミラー符号、NRZ−L符号などでエンコードして送信するため、それを論理回路209はデコードする。デコードされたデータは、メモリコントロール回路212に送られ、それに従いメモリ回路211に記憶された記憶データが読み出される。メモリ回路211は電源が切れても保持できる不揮発性メモリ回路である必要があり、マスクROMなどが使用される。記憶される内容は、例えば16バイトのデータ(図12(A)参照)であり、IDチップの系列を示すファミリーコード4バイト、アプリケーションコード4バイト、使用者が設定するユーザーコード4バイトが2種類となっている。   In the logic circuit 209, the input data is decoded. Since the interrogator encodes the data with a modified mirror code, an NRZ-L code, or the like and transmits it, the logic circuit 209 decodes it. The decoded data is sent to the memory control circuit 212, and the stored data stored in the memory circuit 211 is read out accordingly. The memory circuit 211 needs to be a nonvolatile memory circuit that can be retained even when the power is turned off, and a mask ROM or the like is used. The stored content is, for example, 16-byte data (see FIG. 12A), and the family code is 4 bytes indicating the ID chip series, the application code is 4 bytes, and the user code is 4 bytes set by the user. It has become.

送受信される信号は、125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHzなどがあり、それぞれISO規格などが設定される。また、送受信の際の変調・復調方式も規格化されている。このようなIDチップの例として例えば特許文献1などがある。
特開2001−250393号公報
Signals to be transmitted and received include 125 kHz, 13.56 MHz, 915 MHz, 2.45 GHz, and the like, and ISO standards are set for each. Also, modulation / demodulation schemes for transmission and reception are standardized. An example of such an ID chip is, for example, Patent Document 1.
JP 2001-250393 A

以上に述べた、従来のIDチップ用半導体装置は、以下のような課題があった。メモリ回路にマスクROMを用いた場合、チップ製造時以外では書き込みおこなうことができない。従って、チップ製造時以外にデータの書き込みを行うことが可能なIDチップが求められている。
またメモリ回路にEEPROMを用いた場合、ユーザーが自由に内容を書き換えられる反面、本来のユーザー以外の人が、認証用として書き換えられるべきでない情報を書き換えることが可能になり、偽造をおこなうことも可能である。従って、そのような偽造を防止するため1回のみの書き込みが可能なIDチップが求められている。
The conventional ID chip semiconductor device described above has the following problems. When a mask ROM is used for the memory circuit, writing cannot be performed except during chip manufacture. Accordingly, there is a need for an ID chip capable of writing data other than during chip manufacture.
When an EEPROM is used for the memory circuit, the user can freely rewrite the contents, but it is possible for a person other than the original user to rewrite information that should not be rewritten for authentication, and forgery can also be performed. It is. Therefore, an ID chip that can be written only once is required to prevent such forgery.

そこで本発明は、IDチップに用いる半導体装置において、一回のみ書き換え可能なIDチップとして用いる半導体装置を提供することを課題とする。また、チップ製造時以外にデータの書き込みを行うことが可能なIDチップとして用いる半導体装置を提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device used as an ID chip that can be rewritten only once in a semiconductor device used for an ID chip. It is another object of the present invention to provide a semiconductor device used as an ID chip capable of writing data other than during chip manufacture.

本発明は、絶縁基板上に変調回路と、復調回路と、論理回路と、メモリ回路とを有し、変調回路および復調回路にはアンテナ回路が電気的に接続され、復調回路には前記論理回路が接続され、メモリ回路は論理回路の出力信号を記憶し、メモリ回路はヒューズ素子を用いたヒューズメモリ回路であることを特徴とする。   The present invention includes a modulation circuit, a demodulation circuit, a logic circuit, and a memory circuit on an insulating substrate, an antenna circuit is electrically connected to the modulation circuit and the demodulation circuit, and the logic circuit is connected to the demodulation circuit Are connected, the memory circuit stores an output signal of the logic circuit, and the memory circuit is a fuse memory circuit using a fuse element.

また、その半導体装置において、ヒューズメモリ回路は1回のみの書き込みが可能である制御回路を有することを特徴とする。   In the semiconductor device, the fuse memory circuit includes a control circuit capable of writing only once.

また、本発明は、絶縁基板上に変調回路と、復調回路と、論理回路と、メモリ回路とを有し、変調回路および復調回路にはアンテナ回路が電気的に接続され、復調回路には論理回路が接続され、メモリ回路は論理回路の出力信号を記憶し、メモリ回路はヒューズ素子を用いたヒューズメモリ回路であり、論理回路は前記メモリ回路に記憶されたデータによってメモリ回路の書き込みの可否を制御することを特徴とする。   Further, the present invention includes a modulation circuit, a demodulation circuit, a logic circuit, and a memory circuit over an insulating substrate, and an antenna circuit is electrically connected to the modulation circuit and the demodulation circuit, and the demodulation circuit has a logic The circuit is connected, the memory circuit stores the output signal of the logic circuit, the memory circuit is a fuse memory circuit using a fuse element, and the logic circuit determines whether or not the memory circuit can be written by the data stored in the memory circuit. It is characterized by controlling.

また、その半導体装置において、ヒューズメモリ回路を構成するヒューズ素子は金属配線を溶断することにより記憶動作を行うことを特徴とする。   In the semiconductor device, the fuse element constituting the fuse memory circuit performs a memory operation by fusing a metal wiring.

また、その半導体装置において、ヒューズメモリ回路を構成するヒューズ素子は半導体薄膜を溶断することにより、記憶動作を行うことを特徴とする。   In the semiconductor device, the fuse element constituting the fuse memory circuit performs a storage operation by fusing the semiconductor thin film.

また、その半導体装置において、ヒューズメモリ回路を構成するヒューズ素子は絶縁膜を短絡することにより、記憶動作をおこなうことを特徴とする。   In the semiconductor device, the fuse element constituting the fuse memory circuit performs a memory operation by short-circuiting an insulating film.

また、その半導体装置において、ヒューズメモリ回路が記憶動作を行う場合の電源は前記アンテナ回路から出力される信号を整流および昇圧することにより得るものであることを特徴とする。   In the semiconductor device, a power source for the memory operation of the fuse memory circuit is obtained by rectifying and boosting a signal output from the antenna circuit.

また、その半導体装置において、ヒューズメモリ回路が記憶動作を行う場合の電源は外部高圧電源より得るものであることを特徴とする。   In the semiconductor device, the power source when the fuse memory circuit performs the storage operation is obtained from an external high-voltage power source.

また、その半導体装置において、変調回路と、前記復調回路と、前記論理回路と、前記メモリ回路とのうち、少なくとも一つは薄膜トランジスタ(以下「TFT(Thin Film Transistor)」ともいう。)で構成されていることを特徴とする。 In the semiconductor device, at least one of the modulation circuit, the demodulation circuit, the logic circuit, and the memory circuit includes a thin film transistor (hereinafter also referred to as a “TFT (Thin Film Transistor)”). It is characterized by.

また、その半導体装置において、アンテナ回路および変調回路と、復調回路と、論理回路と、メモリ回路とがそれぞれ同一の絶縁基板上に一体形成されている、もしくは、変調回路と、復調回路と、論理回路と、メモリ回路とがそれぞれ同一の絶縁基板上に一体形成され、アンテナ回路は別の絶縁基板上に形成されていることを特徴とする。 In the semiconductor device, the antenna circuit, the modulation circuit, the demodulation circuit, the logic circuit, and the memory circuit are each formed over the same insulating substrate, or the modulation circuit, the demodulation circuit, and the logic circuit The circuit and the memory circuit are each integrally formed on the same insulating substrate, and the antenna circuit is formed on another insulating substrate.

また、その半導体装置において、絶縁基板はガラス、プラスチック、フィルム状の絶縁体から選ばれた一つであることを特徴とする。 In the semiconductor device, the insulating substrate is one selected from glass, plastic, and a film-like insulator.

また、その半導体装置において、アンテナ回路は前変調回路と、復調回路と、論理回路と、メモリ回路とのうち、少なくとも一つの上方で形成されていることを特徴とする。 In the semiconductor device, the antenna circuit is formed above at least one of the pre-modulation circuit, the demodulation circuit, the logic circuit, and the memory circuit.

また、その半導体装置において、アンテナ回路に入る信号は無線信号であることを特徴とする。 In the semiconductor device, a signal entering the antenna circuit is a radio signal.

本発明において、IDチップとは個体認識に用いる半導体チップのことであり、ICタグ、無線タグ、RFID、ICカード、トランスポンダなどに使用されるものとする。   In the present invention, an ID chip is a semiconductor chip used for individual recognition, and is used for an IC tag, a wireless tag, an RFID, an IC card, a transponder, and the like.

以上に述べたように、本発明を用いることによって、IDチップの中のメモリ回路に情報を1回のみ書き込むことが可能になる。このようにして、IDチップのデータ偽造を防止することができ、セキュリティを確保したIDチップとして用いる半導体装置を構成することができる。また、チップ製造時以外にデータの書き込みを行うことが可能なIDチップとして用いる半導体装置を提供することができる。   As described above, by using the present invention, information can be written only once into the memory circuit in the ID chip. In this way, data forgery of the ID chip can be prevented, and a semiconductor device used as an ID chip that ensures security can be configured. Further, it is possible to provide a semiconductor device used as an ID chip capable of writing data other than during chip manufacture.

以下、本発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode. Note that in the drawings described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.

IDチップに用いる半導体装置100はアンテナ回路101、整流回路102、安定電源回路103、昇圧電源回路104、変調回路105、アンプ106、論理回路107、アンプ108、論理回路109、レベルシフト回路110、ヒューズメモリ回路111、ヒューズメモリコントロール回路112、復調回路113によって構成される(図1参照)。また、アンテナ回路101は従来例、図3(A)に示したものと同様である。整流回路102は従来例、図3(B)に示したものと同様である。本実施の形態において、アンテナ回路101は半導体装置100上に構成されているが、これに限定されずアンテナ回路101を半導体装置100の外部に接続しても良い。   The semiconductor device 100 used for the ID chip includes an antenna circuit 101, a rectifier circuit 102, a stable power supply circuit 103, a boost power supply circuit 104, a modulation circuit 105, an amplifier 106, a logic circuit 107, an amplifier 108, a logic circuit 109, a level shift circuit 110, and a fuse. The memory circuit 111, the fuse memory control circuit 112, and the demodulation circuit 113 are configured (see FIG. 1). The antenna circuit 101 is the same as the conventional example shown in FIG. The rectifier circuit 102 is the same as the conventional example shown in FIG. In this embodiment mode, the antenna circuit 101 is formed over the semiconductor device 100, but the present invention is not limited to this, and the antenna circuit 101 may be connected to the outside of the semiconductor device 100.

このようなIDチップの動作を以下に説明する。アンテナ回路101で受信した交流信号は整流回路102によって整流され、平滑される。この平滑された電圧は多数のリップルを含んでいるため、安定電源回路103で安定化され、安定化された後の電圧を昇圧電源回路104、アンプ106、論理回路107、アンプ108、論理回路109に供給する。   The operation of such an ID chip will be described below. The AC signal received by the antenna circuit 101 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 102. Since the smoothed voltage includes a large number of ripples, the smoothed voltage is stabilized by the stable power supply circuit 103, and the stabilized voltage is converted into the boosted power supply circuit 104, the amplifier 106, the logic circuit 107, the amplifier 108, and the logic circuit 109. To supply.

ヒューズメモリ回路111に書き込みを行う場合は、昇圧電源回路104によって安定電源回路103の出力電圧を昇圧し、昇圧された電圧を用いてヒューズメモリ回路111に書き込みを行う。昇圧電源回路104はチャージポンプ回路などが用いられるがチャージポンプ回路には限定されない。昇圧電源回路104を駆動するためのクロック信号はアンテナ回路101から入力された交流信号を用いて生成しても良いし、半導体装置100の中に発振回路を設けて発生させても良い。   When writing to the fuse memory circuit 111, the boost power supply circuit 104 boosts the output voltage of the stable power supply circuit 103, and writing is performed to the fuse memory circuit 111 using the boosted voltage. The boosting power supply circuit 104 is a charge pump circuit or the like, but is not limited to a charge pump circuit. A clock signal for driving the boosting power supply circuit 104 may be generated using an AC signal input from the antenna circuit 101, or may be generated by providing an oscillation circuit in the semiconductor device 100.

アンテナ回路101から入力された信号は論理回路109で論理演算された後、レベルシフト回路110に入力される。レベルシフト回路110は昇圧電源回路104によって昇圧された電圧で動作し、論理回路109の信号振幅を増幅する役割を有する。また、論理回路109はヒューズメモリコントロール回路112に対して、書き込みの有無、アドレスなどを指定する。ヒューズメモリ回路111はヒューズメモリコントロール回路112、レベルシフト回路110の指示によって、データ書き込みをおこなう。   A signal input from the antenna circuit 101 is logically calculated by the logic circuit 109 and then input to the level shift circuit 110. The level shift circuit 110 operates with a voltage boosted by the boost power supply circuit 104 and amplifies the signal amplitude of the logic circuit 109. In addition, the logic circuit 109 designates the presence / absence of writing, an address, and the like to the fuse memory control circuit 112. The fuse memory circuit 111 writes data according to instructions from the fuse memory control circuit 112 and the level shift circuit 110.

ヒューズメモリ回路111に記憶されたデータを質問器が呼び出す場合は以下のように動作する。アンテナ回路101で受信した交流信号は整流回路102によって整流され、平滑される。この平滑された電圧は多数のリップルを含んでいるため、安定電源回路103で安定化され、安定化された後の電圧を昇圧電源回路104、アンプ106、論理回路107、アンプ108、論理回路109に供給する。一方、アンテナ回路101で受信された交流信号はアンプ108を通して論理回路109に入力され、論理演算がおこなわれる。そして、論理回路109の信号を用いて、ヒューズメモリコントロール回路112を制御し、ヒューズメモリ回路111に記憶されているデータを呼び出す。つぎにヒューズメモリ回路111に記憶されたデータを論理回路107で加工し、その出力で変調回路105を動作させる。データの加工はISO14443、ISO15693、ISO18000などの規格に定められた方式に従い加工されるが、質問器との整合性が確保されれば、上記規格以外であってもかまわない。   When the interrogator calls the data stored in the fuse memory circuit 111, the operation is as follows. The AC signal received by the antenna circuit 101 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 102. Since the smoothed voltage includes a large number of ripples, the smoothed voltage is stabilized by the stable power supply circuit 103, and the stabilized voltage is converted into the boosted power supply circuit 104, the amplifier 106, the logic circuit 107, the amplifier 108, and the logic circuit 109. To supply. On the other hand, the AC signal received by the antenna circuit 101 is input to the logic circuit 109 through the amplifier 108, and a logic operation is performed. Then, the fuse memory control circuit 112 is controlled using the signal of the logic circuit 109 to call up the data stored in the fuse memory circuit 111. Next, the data stored in the fuse memory circuit 111 is processed by the logic circuit 107, and the modulation circuit 105 is operated by the output. The data is processed according to a method defined in standards such as ISO 14443, ISO 15693, ISO 18000, etc., but other standards may be used as long as consistency with the interrogator is ensured.

変調回路105が動作すると、アンテナ回路101のインピーダンスが変化する。これによって、アンテナ回路101で反射される質問器の信号に変化が生じる。この変化を質問器が読み取ることによって半導体装置100のヒューズメモリ回路111に記憶されたデータを知ることが可能になる。このような変調方式を負荷変調方式という。   When the modulation circuit 105 operates, the impedance of the antenna circuit 101 changes. This causes a change in the interrogator signal reflected by the antenna circuit 101. By reading this change, the interrogator can know the data stored in the fuse memory circuit 111 of the semiconductor device 100. Such a modulation method is called a load modulation method.

以下、ヒューズメモリ回路の動作について、図5を用いて説明をおこなう。図5に示すヒューズメモリ回路は説明簡略化のため、6ビットのメモリ回路としているが、6ビットに限定されるものではない。
ヒューズメモリ回路は列デコーダー501、行デコーダー502、昇圧電源回路503、アンプ504、N型トランジスタ505〜510、ヒューズ素子511〜516、ビット線517〜519、ワード線520、521、列スイッチ522〜524、スイッチ525、526、出力配線527、メモリ負荷抵抗528、出力端子529、電源1、電源2によって構成される(図5)。電源1はハイ電位を設定するものであり、電源2はロウ電位を設定するものである。ただしトランジスタ505〜510をP型トランジスタとする場合においては、電源1はロウ電位を設定し、電源2はハイ電位を設定する。以下の説明ではトランジスタ505〜510はN型とする。
また、トランジスタ505とヒューズ素子511によって構成されるメモリセル500を代表として説明をおこなう。
Hereinafter, the operation of the fuse memory circuit will be described with reference to FIG. The fuse memory circuit shown in FIG. 5 is a 6-bit memory circuit for simplification of description, but is not limited to 6 bits.
The fuse memory circuit includes a column decoder 501, a row decoder 502, a boost power supply circuit 503, an amplifier 504, N-type transistors 505 to 510, fuse elements 511 to 516, bit lines 517 to 519, word lines 520 and 521, column switches 522 to 524. , Switches 525 and 526, output wiring 527, memory load resistor 528, output terminal 529, power source 1 and power source 2 (FIG. 5). The power source 1 is for setting a high potential, and the power source 2 is for setting a low potential. However, when the transistors 505 to 510 are P-type transistors, the power source 1 sets a low potential and the power source 2 sets a high potential. In the following description, the transistors 505 to 510 are N-type.
Further, the memory cell 500 including the transistor 505 and the fuse element 511 will be described as a representative.

まず、初期時の読み出しをおこなう場合について説明をおこなう。ヒューズ素子511〜516は、初期状態において、電気配線として機能するため、トランジスタ505、508はビット線517と接続され、トランジスタ506、509はビット線518、トランジスタ507、510はビット線519と接続されている。
ここで、例えばメモリセル500のデータを読み出す場合は、行デコーダー502を動作させ、ワード線520をアクティブとする、それによってトランジスタ505〜507はオンとなる。次に、列デコーダー501を動作させ、列スイッチ522をオンさせる、それによってビット線517と出力配線527が接続される。さらにスイッチ526をオンさせ、出力配線527とメモリ負荷抵抗528、アンプ504を接続する。このとき、スイッチ525はオフとする。
First, the case of performing initial reading will be described. Since the fuse elements 511 to 516 function as electric wirings in the initial state, the transistors 505 and 508 are connected to the bit line 517, the transistors 506 and 509 are connected to the bit line 518, and the transistors 507 and 510 are connected to the bit line 519. ing.
Here, for example, when reading data from the memory cell 500, the row decoder 502 is operated to activate the word line 520, whereby the transistors 505 to 507 are turned on. Next, the column decoder 501 is operated to turn on the column switch 522, whereby the bit line 517 and the output wiring 527 are connected. Further, the switch 526 is turned on to connect the output wiring 527, the memory load resistor 528, and the amplifier 504. At this time, the switch 525 is turned off.

トランジスタ505がオンすると、電流は電源1よりメモリ負荷抵抗528、スイッチ526、出力配線527、列スイッチ522、ビット線517、ヒューズ素子511、トランジスタ505、電源2に流れる。このとき、メモリ負荷抵抗528に電位降下が発生し、トランジスタ505のオン抵抗がメモリ負荷抵抗528の抵抗値より十分小さければ、アンプ504の入力電位はロウとなる。初期において、メモリセルは全て同じであるから、どのトランジスタをオンさせても、出力はロウとなる。   When the transistor 505 is turned on, current flows from the power source 1 to the memory load resistor 528, the switch 526, the output wiring 527, the column switch 522, the bit line 517, the fuse element 511, the transistor 505, and the power source 2. At this time, if a potential drop occurs in the memory load resistor 528 and the on-resistance of the transistor 505 is sufficiently smaller than the resistance value of the memory load resistor 528, the input potential of the amplifier 504 becomes low. Since the memory cells are all the same in the initial stage, the output is low regardless of which transistor is turned on.

次に、メモリセル500の出力をハイにする場合を考える。
ここで、例えばメモリセル500のデータを読み出す場合は、行デコーダー502を動作させ、ワード線520をアクティブとする、それによってトランジスタ505〜507はオンとなる。次に、列デコーダー501を動作させ、スイッチ522をオンさせる、それによってビット線517と出力配線527が接続される。さらにスイッチ526をオンさせ、出力配線527とメモリ負荷抵抗528、アンプ504を接続する。このとき、スイッチ525はオフとする。
トランジスタ505がオンしてもメモリセル500の出力がハイになるためには、ヒューズ素子511が切断され、オープン状態になっている必要がある。このとき、メモリ負荷抵抗528に流れる電流は微小なリーク電流などを除けば存在せず、アンプ504の入力電圧は電源1の電位と同じになり、出力端子529にはハイが出力される。このとき、スイッチ525はオフであるとする。
Next, consider a case where the output of the memory cell 500 is set to high.
Here, for example, when reading data from the memory cell 500, the row decoder 502 is operated to activate the word line 520, whereby the transistors 505 to 507 are turned on. Next, the column decoder 501 is operated to turn on the switch 522, whereby the bit line 517 and the output wiring 527 are connected. Further, the switch 526 is turned on to connect the output wiring 527, the memory load resistor 528, and the amplifier 504. At this time, the switch 525 is turned off.
In order for the output of the memory cell 500 to be high even when the transistor 505 is turned on, the fuse element 511 needs to be cut and opened. At this time, the current flowing through the memory load resistor 528 does not exist except for a minute leak current, the input voltage of the amplifier 504 becomes the same as the potential of the power supply 1, and a high is output to the output terminal 529. At this time, the switch 525 is assumed to be off.

次に、メモリセル500にハイが出力されるような書き込みをする場合を考える。まず、行デコーダー502を動作させ、ワード線520をアクティブとする、それによってトランジスタ505〜507はオンとなる。次に、列デコーダー501を動作させ、スイッチ522をオンさせる、それによってビット線517と出力配線527が接続される。このとき、スイッチ525はオンとし、スイッチ526はオフとする。スイッチ525がオンすると、出力配線527は昇圧電源回路503に接続され、高電圧が印加される。ヒューズ素子511は列スイッチ522を介して出力配線527に接続され、且つ、トランジスタ505がオンしているため、ヒューズ素子511の両端には高電圧が印加され、流れる電流によってヒューズ素子511は溶断する。
このようにして、ハイ書き込みをおこなうメモリセルのヒューズ素子を溶断することにより、不揮発性のメモリ回路を実現することができる。
Next, a case where writing is performed so that high is output to the memory cell 500 is considered. First, the row decoder 502 is operated to activate the word line 520, whereby the transistors 505 to 507 are turned on. Next, the column decoder 501 is operated to turn on the switch 522, whereby the bit line 517 and the output wiring 527 are connected. At this time, the switch 525 is turned on and the switch 526 is turned off. When the switch 525 is turned on, the output wiring 527 is connected to the boost power supply circuit 503, and a high voltage is applied. Since the fuse element 511 is connected to the output wiring 527 via the column switch 522 and the transistor 505 is on, a high voltage is applied to both ends of the fuse element 511, and the fuse element 511 is blown by the flowing current. .
In this way, a non-volatile memory circuit can be realized by fusing the fuse element of the memory cell that performs high writing.

次に1回のみの書き込みをおこなう実施形態について説明をおこなう。本実施の形態では図12(B)に示すように、本来メモリ回路が必要とするメモリエリア(図12(B)では16バイト)のあとに、書き込み状態を示すビットを追加している。この部分に書き込みがされたかどうかを示すデータを記憶する。   Next, an embodiment in which writing is performed only once will be described. In this embodiment mode, as shown in FIG. 12B, a bit indicating the write state is added after the memory area (16 bytes in FIG. 12B) that is originally required by the memory circuit. Data indicating whether or not writing has been performed in this portion is stored.

次にその動作について図13を用いて説明する。図13は論理回路109の内部ブロックを示す。論理回路109はデコード回路1301、ディレイ回路1302、スイッチ1303、揮発性メモリ回路1304より構成されている。初期時においては、図12(B)に示した書き込み記憶ビットには、書き込みがされていない状態を示している。これをここではロウが記憶されているとする。(説明上、ロウ記憶とするがハイ記憶でもよい)。アンテナ回路101より信号が入力され、安定化電源が立ち上がるとヒューズメモリ回路111はこの値を論理回路109内部の揮発性メモリ回路1304に出力する。そして揮発性メモリ回路1304はこの値を記憶する。この揮発性メモリ回路1304はDRAM、SRAM、レジスタなど記憶ができれば回路構成は問わない。   Next, the operation will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows an internal block of the logic circuit 109. The logic circuit 109 includes a decode circuit 1301, a delay circuit 1302, a switch 1303, and a volatile memory circuit 1304. At the initial time, the write storage bit shown in FIG. 12B shows a state in which no write is performed. Here, it is assumed that a row is stored. (For the sake of explanation, low memory is used, but high memory may be used). When a signal is input from the antenna circuit 101 and the stabilized power supply is started, the fuse memory circuit 111 outputs this value to the volatile memory circuit 1304 in the logic circuit 109. The volatile memory circuit 1304 stores this value. The volatile memory circuit 1304 may have any circuit configuration as long as it can store DRAM, SRAM, registers, and the like.

一方、復調回路113から入力された信号はデコード回路1301でデコードされ、ディレイ回路1302を経て、スイッチ1303に入力される。スイッチ1303は揮発性メモリ回路1304によって制御され、揮発性メモリ回路1304のデータが上記に示したようにロウであれば、スイッチ1303をオンするように動作する。スイッチ1303がオンしている場合、信号はレベルシフト回路110に出力され、レベルシフト回路110を介して、ヒューズメモリ回路111に書き込みがおこなわれる。書き込みが終了すると、図12(B)に示す書き込み記憶ビットにハイが記憶される(初期値がハイの場合にはロウを記憶)。ディレイ回路1302は安定化電源が立ち上がり、スイッチ1303の状態が確定する前に、データがスイッチ1303を通過して、レベルシフト回路110に出力されないようにするためのものであり、ディレイ回路以外の手段を用いて、スイッチの確定前の誤動作防止をおこなってもよい。   On the other hand, the signal input from the demodulation circuit 113 is decoded by the decoding circuit 1301, and then input to the switch 1303 through the delay circuit 1302. The switch 1303 is controlled by the volatile memory circuit 1304, and operates to turn on the switch 1303 if the data in the volatile memory circuit 1304 is low as described above. When the switch 1303 is on, the signal is output to the level shift circuit 110, and writing is performed in the fuse memory circuit 111 via the level shift circuit 110. When writing is completed, high is stored in the write storage bit shown in FIG. 12B (low is stored when the initial value is high). The delay circuit 1302 is for preventing data from passing through the switch 1303 and being output to the level shift circuit 110 before the stabilized power supply rises and the state of the switch 1303 is determined. May be used to prevent malfunction before the switch is determined.

図12(B)に示す書き込み記憶ビットにハイが記憶されると、揮発性メモリ回路1304はスイッチ1303をオフにするように動作をおこなう。このようにして、1回目以降のデータはスイッチ1303を通過することができないため、メモリ回路への書き込みは1回に限定される。   When high is stored in the write storage bit illustrated in FIG. 12B, the volatile memory circuit 1304 operates to turn off the switch 1303. In this way, since the first and subsequent data cannot pass through the switch 1303, writing to the memory circuit is limited to one time.

次に図13とは異なる1回書き込みの実施形態を図14を用いて説明する。図14は論理回路109の内部ブロックを示す。論理回路109はデコード回路1401、ディレイ回路1402、スイッチ1403、ヒューズメモリ回路1404より構成されている。図12(B)に示した書き込み記憶ビットはヒューズメモリ回路1404に記憶され、初期状態では、書き込みがされていない状態を示している。これをここではロウが記憶されているとする。(説明上、ロウ記憶とするがハイ記憶でもよい)。アンテナ回路より信号が入力され、安定化電源が立ち上がるとデコード回路1401、ディレイ回路1402、スイッチ1403を介して、データはレベルシフト回路へ送られる。レベルシフト回路でレベルシフトされた後、書き込みを表すデータはヒューズメモリ回路1404に送られ、記憶される。   Next, a one-time writing embodiment different from FIG. 13 will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows an internal block of the logic circuit 109. The logic circuit 109 includes a decode circuit 1401, a delay circuit 1402, a switch 1403, and a fuse memory circuit 1404. The write storage bit shown in FIG. 12B is stored in the fuse memory circuit 1404, and in the initial state, the write is not performed. Here, it is assumed that a row is stored. (For the sake of explanation, low memory is used, but high memory may be used). When a signal is input from the antenna circuit and the stabilized power supply rises, the data is sent to the level shift circuit via the decode circuit 1401, the delay circuit 1402, and the switch 1403. After level shifting by the level shift circuit, data representing writing is sent to the fuse memory circuit 1404 and stored therein.

一方、復調回路113から入力された信号はデコード回路1401でデコードされ、ディレイ回路1402を経て、スイッチ1403に入力される。スイッチ1403はヒューズメモリ回路1404によって制御され、ヒューズメモリ回路1404のデータが上記に示したようにロウであれば、スイッチ1403をオンするように動作する。スイッチ1403がオンしている場合、信号はレベルシフト回路に出力され、レベルシフト回路を介して、ヒューズメモリ回路1404に書き込みがおこなわれる。書き込みが終了すると、図12(B)に示す書き込み記憶ビット(ヒューズメモリ回路1404)にハイが記憶される(初期値がハイの場合にはロウを記憶)。ディレイ回路1402は安定化電源が立ち上がり、スイッチ1403の状態が確定する前に、データがスイッチ1403を通過して、レベルシフト回路に出力されないようにするためのものであり、ディレイ回路以外の手段を用いて、スイッチの確定前の誤動作防止をおこなってもよい。   On the other hand, the signal input from the demodulation circuit 113 is decoded by the decoding circuit 1401, and input to the switch 1403 through the delay circuit 1402. The switch 1403 is controlled by the fuse memory circuit 1404. When the data in the fuse memory circuit 1404 is low as described above, the switch 1403 operates to turn on the switch 1403. When the switch 1403 is on, a signal is output to the level shift circuit, and writing is performed to the fuse memory circuit 1404 via the level shift circuit. When writing is completed, high is stored in the write storage bit (fuse memory circuit 1404) shown in FIG. 12B (if the initial value is high, low is stored). The delay circuit 1402 is for preventing data from passing through the switch 1403 and being output to the level shift circuit before the stabilized power supply is turned on and the state of the switch 1403 is determined. It may be used to prevent malfunction before the switch is determined.

図12(B)に示す書き込み記憶ビットにハイが記憶されると、ヒューズメモリ回路1404はスイッチ1403をオフにするように動作をおこなう。このようにして、1回目以降のデータはスイッチ1403を通過することができないため、メモリ回路への書き込みは1回に限定される。   When high is stored in the write storage bit shown in FIG. 12B, the fuse memory circuit 1404 operates to turn off the switch 1403. In this way, since the first and subsequent data cannot pass through the switch 1403, writing to the memory circuit is limited to one time.

ヒューズ素子の例について図6(A)を用いて説明する。図6(A)に示すヒューズ素子は、一般的な電気ヒューズと同様に金属配線を溶断するものである。配線材料は薄膜トランジスタ(以下TFT)を構成するゲート電極材料やソース電極又はドレイン電極材料を使用することができる。少ない発熱で溶断が可能になるように配線幅はできるだけ細い方がよく、1μm以下であることが望ましい。   An example of the fuse element will be described with reference to FIG. The fuse element shown in FIG. 6A melts the metal wiring in the same manner as a general electric fuse. As the wiring material, a gate electrode material, a source electrode, or a drain electrode material constituting a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) can be used. The wiring width should be as narrow as possible so that fusing is possible with little heat generation, and is desirably 1 μm or less.

次に、TFTの島状領域をヒューズ素子として使用したものについて図6(B)を用いて説明する。図6(B)に示すヒューズ素子は、電流を多く流すため、N型またはP型の不純物を多量に添加し、その抵抗値を低く抑えることが望ましい。少ない発熱で溶断が可能になるように配線幅はできるだけ細い方がよく、1μm以下であることが望ましい。   Next, a case where an island region of a TFT is used as a fuse element will be described with reference to FIG. In the fuse element shown in FIG. 6B, since a large amount of current flows, it is desirable to add a large amount of N-type or P-type impurities and to keep the resistance value low. The wiring width should be as narrow as possible so that fusing is possible with little heat generation, and is desirably 1 μm or less.

上記とは異なるヒューズ素子をもつヒューズメモリ回路の実施例について図7に示す。図7に示すヒューズ素子は、容量を用いたヒューズ素子であり、初期状態では容量となっており、直流的はオープン状態になっている。書き込みをされた後では、両端が短絡された状態になる。これは、絶縁膜の両側に電極を設けたヒューズ素子の両電極に高電圧を印加し、絶縁膜を破壊して短絡するものである。このようなヒューズ素子をアンチヒューズ素子と呼ぶこともある。ここでは、初期オープンであり、その後ショートになる素子もヒューズと呼ぶ。   An embodiment of a fuse memory circuit having a fuse element different from the above is shown in FIG. The fuse element shown in FIG. 7 is a fuse element using a capacitor. The fuse element is a capacitor in an initial state, and is in a DC state in an open state. After writing, both ends are short-circuited. In this method, a high voltage is applied to both electrodes of a fuse element in which electrodes are provided on both sides of the insulating film, and the insulating film is destroyed and short-circuited. Such a fuse element is sometimes called an antifuse element. Here, an element that is initially open and then short-circuited is also called a fuse.

以下、ヒューズメモリ回路の動作について、図7を用いて説明する。図7のヒューズメモリ回路は説明簡略化のため、6ビットのメモリ回路としているが、6ビットに限定されるものではない。ヒューズメモリ回路は列デコーダー701、行デコーダー702、昇圧電源回路703、アンプ704、N型トランジスタ705〜710、ヒューズ素子711〜716、ビット線717〜719、ワード線720、721、列スイッチ722〜724、スイッチ725、726、出力配線727、負荷抵抗728、出力端子729、電源1、電源2によって構成される(図7参照)。電源1はハイ電位を設定する電位であり、電源2はロウ電位を設定する電位である。ただしトランジスタ705〜710をP型トランジスタとする場合においては、電源1はロウ電位を設定し、電源2はハイ電位を設定する。以下の説明ではトランジスタ705〜710はN型とする。
また、トランジスタ705とヒューズ素子711によって構成されるメモリセル700を代表として説明をおこなう。
Hereinafter, the operation of the fuse memory circuit will be described with reference to FIG. The fuse memory circuit of FIG. 7 is a 6-bit memory circuit for simplicity of explanation, but is not limited to 6 bits. The fuse memory circuit includes a column decoder 701, a row decoder 702, a boost power supply circuit 703, an amplifier 704, N-type transistors 705 to 710, fuse elements 711 to 716, bit lines 717 to 719, word lines 720 and 721, and column switches 722 to 724. , Switches 725 and 726, output wiring 727, load resistor 728, output terminal 729, power source 1 and power source 2 (see FIG. 7). The power source 1 is a potential for setting a high potential, and the power source 2 is a potential for setting a low potential. However, when the transistors 705 to 710 are P-type transistors, the power source 1 sets a low potential and the power source 2 sets a high potential. In the following description, the transistors 705 to 710 are N-type.
Further, the memory cell 700 including the transistor 705 and the fuse element 711 will be described as a representative.

まず、初期時の読み出しをおこなう場合について説明をおこなう。ヒューズ素子711〜716は、初期状態において、容量素子として機能するため、トランジスタ705、708とビット線717は直流的に接続されず、トランジスタ706、709とビット線718は直流的に接続されず、トランジスタ707、710とビット線719は直流的に接続されていない。
ここで、例えばメモリセル700のデータを読み出す場合は、行デコーダー702を動作させ、ワード線720をアクティブとする、それによってトランジスタ705〜707はオンとなる。次に、列デコーダー701を動作させ、列スイッチ722をオンさせる、それによってビット線717と出力配線727が接続される。さらにスイッチ726をオンさせ、出力配線727と負荷抵抗728、アンプ704を接続する。このとき、スイッチ725はオフとする。
First, the case of performing initial reading will be described. Since the fuse elements 711 to 716 function as capacitive elements in the initial state, the transistors 705 and 708 and the bit line 717 are not connected in a direct current, and the transistors 706 and 709 and the bit line 718 are not connected in a direct current. The transistors 707 and 710 and the bit line 719 are not connected in a direct current manner.
Here, for example, when reading data from the memory cell 700, the row decoder 702 is operated to activate the word line 720, whereby the transistors 705 to 707 are turned on. Next, the column decoder 701 is operated to turn on the column switch 722, whereby the bit line 717 and the output wiring 727 are connected. Further, the switch 726 is turned on to connect the output wiring 727, the load resistor 728, and the amplifier 704. At this time, the switch 725 is turned off.

トランジスタ705がオンしてもトランジスタ705とビット線717は直流的に接続されていないため、トランジスタ705には電流が流れない。従って負荷抵抗728にも電流は流れず、アンプ704の入力電位はハイとなる。初期において、メモリセルは全て同じであるから、どのトランジスタをオンさせても、出力はハイとなる。   Even when the transistor 705 is turned on, no current flows through the transistor 705 because the transistor 705 and the bit line 717 are not DC-connected. Therefore, no current flows through the load resistor 728, and the input potential of the amplifier 704 becomes high. Since the memory cells are all the same in the initial stage, the output becomes high regardless of which transistor is turned on.

次に、メモリセル700の出力をロウにする場合を考える。
ここで、例えばメモリセル700のデータを読み出す場合は、行デコーダー702を動作させ、ワード線720をアクティブとする、それによってトランジスタ705〜707はオンとなる。次に、列デコーダー701を動作させ、列スイッチ722をオンさせる、それによってビット線717と出力配線727が接続される。さらにスイッチ726をオンさせ、出力配線727と負荷抵抗728、アンプ704を接続する。このとき、スイッチ725はオフとする。
トランジスタ705がオンしてもメモリセル700の出力がロウになるためには、ヒューズ素子711が直流的に導通している必要がある。ヒューズ素子711が直流的に導通していれば、電流は電源1から負荷抵抗728、スイッチ726、出力配線727、列スイッチ722、ビット線717、ヒューズ素子711、トランジスタ705を介して電源2に流れる。この電流による電位降下によって、メモリセル700の出力はロウになる。従って、アンプ704の入力電圧は電源2の電位と同じになり、出力端子729にはロウが出力される。このとき、スイッチ725はオフであるとする。
Next, consider a case where the output of the memory cell 700 is set to low.
Here, for example, when reading data from the memory cell 700, the row decoder 702 is operated to activate the word line 720, whereby the transistors 705 to 707 are turned on. Next, the column decoder 701 is operated to turn on the column switch 722, whereby the bit line 717 and the output wiring 727 are connected. Further, the switch 726 is turned on to connect the output wiring 727, the load resistor 728, and the amplifier 704. At this time, the switch 725 is turned off.
In order for the output of the memory cell 700 to become low even when the transistor 705 is turned on, the fuse element 711 needs to be DC-conductive. If the fuse element 711 is DC-connected, current flows from the power source 1 to the power source 2 via the load resistor 728, switch 726, output wiring 727, column switch 722, bit line 717, fuse element 711, and transistor 705. . Due to the potential drop due to this current, the output of the memory cell 700 becomes low. Accordingly, the input voltage of the amplifier 704 becomes the same as the potential of the power supply 2, and low is output to the output terminal 729. At this time, the switch 725 is assumed to be off.

次に、メモリセル700にロウが出力されるような書き込みをする場合を考える。まず、行デコーダー702を動作させ、ワード線720をアクティブとする、それによってトランジスタ705〜707はオンとなる。次に、列デコーダー701を動作させ、列スイッチ722をオンさせる、それによってビット線717と出力配線727が接続される。このとき、スイッチ725はオンとし、スイッチ726はオフとする。スイッチ725がオンすると、出力配線727は昇圧電源回路703に接続され、高電圧が印加される。ヒューズ素子711は列スイッチ722を介して出力配線727に接続され、且つ、トランジスタ705がオンしているため、ヒューズ素子711の両端には高電圧が印加され、流れる電流によってヒューズ素子711は短絡する。
このようにして、ロウ書き込みをおこなうメモリセルのヒューズ素子を短絡することにより、不揮発性のメモリ回路を実現することができる。
Next, consider a case where writing is performed such that a row is output to the memory cell 700. First, the row decoder 702 is operated to activate the word line 720, whereby the transistors 705 to 707 are turned on. Next, the column decoder 701 is operated to turn on the column switch 722, whereby the bit line 717 and the output wiring 727 are connected. At this time, the switch 725 is turned on and the switch 726 is turned off. When the switch 725 is turned on, the output wiring 727 is connected to the boost power supply circuit 703 and a high voltage is applied. Since the fuse element 711 is connected to the output wiring 727 via the column switch 722 and the transistor 705 is turned on, a high voltage is applied to both ends of the fuse element 711 and the fuse element 711 is short-circuited by the flowing current. .
In this manner, a nonvolatile memory circuit can be realized by short-circuiting the fuse element of the memory cell that performs row writing.

次に、容量をショートする方式のヒューズ素子について、図8の断面図を用いて説明する。第1の導電層801と第2の導電層803の間に薄い絶縁膜802を挟んでいる。第1の導電層801と第2の導電層803とに間に高電圧を印加することにより、絶縁膜802を破壊し、第1の導電層801と第2の導電層803を短絡させることができる。   Next, a fuse element that shorts the capacitance will be described with reference to a cross-sectional view of FIG. A thin insulating film 802 is sandwiched between the first conductive layer 801 and the second conductive layer 803. By applying a high voltage between the first conductive layer 801 and the second conductive layer 803, the insulating film 802 can be destroyed and the first conductive layer 801 and the second conductive layer 803 can be short-circuited. it can.

アンテナからの入力信号を整流、安定化、昇圧して高電圧を発生させるのではなく、外部高圧電源903を用いることによって、ヒューズメモリにデータを書き込む場合の例について図9を用いて説明する。図9に示す例は、図5に示す抵抗を溶断する方式のものであるが、図7に示す容量を短絡させるような方式を用いても良い。このような外部高圧電源903を用いて書き込みをおこなうのは、チップの検査時にデータを書き込んでしまう場合適している。一般にLSIのデスト装置には高電圧電源が準備されているので、その電源を用いて書き込みをおこなうことが可能である。チップの電気的検査が終了後、パッド930に検査用プローブを介して外部高圧電源903を接続し、書き込みをおこなうことが可能である。以下その動作を説明する。
ヒューズメモリ回路は列デコーダー901、行デコーダー902、外部高圧電源903、アンプ904、N型トランジスタ905〜910、ヒューズ素子911〜916、ビット線917〜919、ワード線920、921、列スイッチ922〜924、スイッチ925、926、出力配線927、メモリ負荷抵抗928、出力端子929、電源1、電源2によって構成される(図9参照)。電源1はハイ電位を設定するものであり、電源2はロウ電位を設定するものである。ただしトランジスタ905〜910をP型トランジスタとする場合においては、電源1はロウ電位を設定し、電源2はハイ電位を設定する。以下の説明ではトランジスタ905〜910はN型とする。
また、トランジスタ905とヒューズ素子911によって構成されるメモリセル900を代表として説明をおこなう。
An example in which data is written to the fuse memory by using the external high-voltage power supply 903 instead of generating a high voltage by rectifying, stabilizing, and boosting the input signal from the antenna will be described with reference to FIG. The example shown in FIG. 9 is a method of fusing the resistance shown in FIG. 5, but a method of short-circuiting the capacitor shown in FIG. 7 may be used. Writing using such an external high-voltage power supply 903 is suitable for writing data during chip inspection. Generally, a high-voltage power supply is prepared for an LSI destroy apparatus, and writing can be performed using the power supply. After the electrical inspection of the chip is completed, the external high voltage power supply 903 can be connected to the pad 930 via an inspection probe to perform writing. The operation will be described below.
The fuse memory circuit includes a column decoder 901, a row decoder 902, an external high voltage power supply 903, an amplifier 904, N-type transistors 905 to 910, fuse elements 911 to 916, bit lines 917 to 919, word lines 920 and 921, and column switches 922 to 924. , Switches 925 and 926, output wiring 927, memory load resistor 928, output terminal 929, power source 1 and power source 2 (see FIG. 9). The power source 1 is for setting a high potential, and the power source 2 is for setting a low potential. However, when the transistors 905 to 910 are P-type transistors, the power supply 1 sets a low potential, and the power supply 2 sets a high potential. In the following description, the transistors 905 to 910 are N-type.
Further, the memory cell 900 including the transistor 905 and the fuse element 911 will be described as a representative.

まず、初期時の読み出しをおこなう場合について説明をおこなう。ヒューズ素子911〜916は、初期状態において、電気配線として機能するため、トランジスタ905、908はビット線917と接続され、トランジスタ906、909はビット線918、トランジスタ907、910はビット線919と接続されている。
ここで、例えばメモリセル900のデータを読み出す場合は、行デコーダー902を動作させ、ワード線920をアクティブとする、それによってトランジスタ905〜907はオンとなる。次に、列デコーダー901を動作させ、列スイッチ922をオンさせる、それによってビット線917と出力配線927が接続される。さらにスイッチ926をオンさせ、出力配線927とメモリ負荷抵抗928、アンプ904を接続する。このとき、スイッチ925はオフとする。
First, the case of performing initial reading will be described. Since the fuse elements 911 to 916 function as electric wirings in the initial state, the transistors 905 and 908 are connected to the bit line 917, the transistors 906 and 909 are connected to the bit line 918, and the transistors 907 and 910 are connected to the bit line 919. ing.
Here, for example, when reading data from the memory cell 900, the row decoder 902 is operated to activate the word line 920, whereby the transistors 905 to 907 are turned on. Next, the column decoder 901 is operated to turn on the column switch 922, whereby the bit line 917 and the output wiring 927 are connected. Further, the switch 926 is turned on to connect the output wiring 927, the memory load resistor 928, and the amplifier 904. At this time, the switch 925 is turned off.

トランジスタ905がオンすると、電流は電源1より抵抗928、スイッチ926、出力配線927、列スイッチ922、ビット線917、ヒューズ素子911、トランジスタ905、電源2に流れる。このとき、抵抗928に電位降下が発生し、トランジスタ905のオン抵抗が抵抗928の抵抗値より十分小さければ、アンプ904の入力電位はロウとなる。初期において、メモリセルは全て同じであるから、どのトランジスタをオンさせても、出力はロウとなる。   When the transistor 905 is turned on, current flows from the power source 1 to the resistor 928, the switch 926, the output wiring 927, the column switch 922, the bit line 917, the fuse element 911, the transistor 905, and the power source 2. At this time, when a potential drop occurs in the resistor 928 and the on-resistance of the transistor 905 is sufficiently smaller than the resistance value of the resistor 928, the input potential of the amplifier 904 becomes low. Since the memory cells are all the same in the initial stage, the output is low regardless of which transistor is turned on.

次に、メモリセル900の出力をハイにする場合を考える。
ここで、例えばメモリセル900のデータを読み出す場合は、行デコーダー902を動作させ、ワード線920をアクティブとする、それによってトランジスタ905〜907はオンとなる。次に、列デコーダー901を動作させ、列スイッチ922をオンさせる、それによってビット線917と出力配線927が接続される。さらにスイッチ926をオンさせ、出力配線927と抵抗928、アンプ904を接続する。このとき、スイッチ925はオフとする。
トランジスタ905がオンしてもメモリセル900の出力がハイになるためには、ヒューズ素子911が切断され、オープン状態になっている必要がある。このとき、抵抗928に流れる電流は微小なリーク電流などを除けば存在せず、アンプ904の入力電圧は電源1の電位と同じになり、出力端子929にはハイが出力される。このとき、スイッチ925はオフであるとする。
Next, consider a case where the output of the memory cell 900 is set to high.
Here, for example, when reading data from the memory cell 900, the row decoder 902 is operated to activate the word line 920, whereby the transistors 905 to 907 are turned on. Next, the column decoder 901 is operated to turn on the column switch 922, whereby the bit line 917 and the output wiring 927 are connected. Further, the switch 926 is turned on, and the output wiring 927, the resistor 928, and the amplifier 904 are connected. At this time, the switch 925 is turned off.
In order for the output of the memory cell 900 to be high even when the transistor 905 is turned on, the fuse element 911 needs to be cut and opened. At this time, the current flowing through the resistor 928 does not exist except for a minute leak current, the input voltage of the amplifier 904 becomes the same as the potential of the power supply 1, and high is output to the output terminal 929. At this time, the switch 925 is assumed to be off.

次に、メモリセル900にハイが出力されるような書き込みをする場合を考える。まず、行デコーダー902を動作させ、ワード線920をアクティブとする、それによってトランジスタ905〜907はオンとなる。次に、列デコーダー901を動作させ、列スイッチ922をオンさせる、それによってビット線917と出力配線927が接続される。このとき、スイッチ925はオンとし、スイッチ926はオフとする。スイッチ925がオンすると、出力配線927はパッド930を介して、外部高圧電源903に接続され、高電圧が印加される。ヒューズ素子911は列スイッチ922を介して出力配線927に接続され、且つ、トランジスタ905がオンしているため、ヒューズ素子911の両端には高電圧が印加され、流れる電流によってヒューズ素子911は溶断する。
このようにして、ハイ書き込みをおこなうメモリセルのヒューズ素子を溶断することにより、不揮発性のメモリ回路を実現することができる。
Next, consider a case where writing is performed such that a high is output to the memory cell 900. First, the row decoder 902 is operated to activate the word line 920, whereby the transistors 905 to 907 are turned on. Next, the column decoder 901 is operated to turn on the column switch 922, whereby the bit line 917 and the output wiring 927 are connected. At this time, the switch 925 is turned on and the switch 926 is turned off. When the switch 925 is turned on, the output wiring 927 is connected to the external high voltage power source 903 via the pad 930, and a high voltage is applied. Since the fuse element 911 is connected to the output wiring 927 via the column switch 922 and the transistor 905 is on, a high voltage is applied to both ends of the fuse element 911, and the fuse element 911 is blown by the flowing current. .
In this way, a non-volatile memory circuit can be realized by fusing the fuse element of the memory cell that performs high writing.

安定化電源回路の例について図20を用いて説明する。安定化電源回路は基準電圧回路とバッファアンプで構成される。基準電圧回路は抵抗2201、ダイオード接続のトランジスタ2202、2203によって構成され、トランジスタのVGS2つ分の基準電圧を発生させる。バッファアンプはトランジスタ2205、2206で構成される差動回路、トランジスタ2207、2208によって構成されるカレントミラー回路、電流供給用抵抗2204、トランジスタ2209、抵抗2210によって構成されるソース接地アンプより構成される。   An example of a stabilized power supply circuit will be described with reference to FIG. The stabilized power supply circuit includes a reference voltage circuit and a buffer amplifier. The reference voltage circuit includes a resistor 2201 and diode-connected transistors 2202 and 2203, and generates a reference voltage corresponding to two VGS of the transistors. The buffer amplifier is composed of a differential circuit composed of transistors 2205 and 2206, a current mirror circuit composed of transistors 2207 and 2208, a current supply resistor 2204, a transistor 2209, and a common source amplifier composed of a resistor 2210.

出力端子より流れる電流が大きいときはトランジスタ2209に流れる電流が少なくなり、また、出力端子より流れる電流が小さいときはトランジスタ2209に流れる電流が多くなり、抵抗2210に流れる電流はほぼ一定となるように動作する。また出力端子の電位は基準電圧回路とほぼ同じ値となる。ここでは基準電圧回路とバッファアンプよりなる安定化電源回路を示しているが、本発明に用いる安定化電源回路は上記にこだわらず、他の形式の回路であっても良い。   When the current flowing from the output terminal is large, the current flowing through the transistor 2209 decreases, and when the current flowing from the output terminal is small, the current flowing through the transistor 2209 increases, so that the current flowing through the resistor 2210 is substantially constant. Operate. Further, the potential of the output terminal is almost the same value as that of the reference voltage circuit. Although a stabilized power supply circuit including a reference voltage circuit and a buffer amplifier is shown here, the stabilized power supply circuit used in the present invention is not limited to the above, and may be another type of circuit.

絶縁基板上に実施の形態で示した記憶素子、およびデコーダー、セレクタ、書き込み回路、読み出し回路などの論理回路部に用いるTFTを同時に作製する方法について図15を用いて説明する。なお、本実施例では半導体素子として、フローティングゲートを有するnチャネル型の記憶素子、nチャネル型TFT、pチャネル型TFTを例に挙げて示すが、本発明においてメモリ部および論理回路部に含まれる半導体素子はこれに限定されない。また、この作製方法は一例であって、絶縁基板上での作製方法を限定するものではない。   A method for simultaneously manufacturing the memory element described in Embodiment Mode and TFTs used for logic circuit portions such as a decoder, a selector, a writing circuit, and a reading circuit over an insulating substrate will be described with reference to FIGS. Note that, in this embodiment, an n-channel memory element having a floating gate, an n-channel TFT, and a p-channel TFT are shown as examples of the semiconductor element, but are included in the memory portion and the logic circuit portion in the present invention. The semiconductor element is not limited to this. Further, this manufacturing method is an example, and the manufacturing method over an insulating substrate is not limited.

まず、ガラス基板3000上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜3001及び3002を形成する。例えば、下地膜3001として酸化窒化シリコン膜を10〜200nm、下地膜3002として酸化窒化水素化シリコン膜を50〜200nmの厚さに順に積層形成する。   First, base films 3001 and 3002 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film are formed over a glass substrate 3000. For example, a silicon oxynitride film is formed as a base film 3001 with a thickness of 10 to 200 nm, and a silicon oxynitride silicon film is stacked as a base film 3002 with a thickness of 50 to 200 nm.

島状半導体層3003〜3005は、非晶質構造を有する半導体膜を公知のレーザ結晶化法や熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体層3003〜3005の厚さは25〜80nmの厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。   The island-shaped semiconductor layers 3003 to 3005 are formed using a crystalline semiconductor film in which a semiconductor film having an amorphous structure is formed using a known laser crystallization method or thermal crystallization method. The island-like semiconductor layers 3003 to 3005 are formed to a thickness of 25 to 80 nm. There is no limitation on the material of the crystalline semiconductor film, but the crystalline semiconductor film is preferably formed of silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy.

ここで、記憶素子に用いるTFTの半導体層3003のソース領域またはドレイン領域の片側に電荷を引き抜くためのオーバーラップ領域を設ける為の処理を行ってもよい。   Here, treatment for providing an overlap region for extracting charge on one side of the source region or the drain region of the semiconductor layer 3003 of the TFT used for the memory element may be performed.

次いで、島状半導体層3003〜3005を覆うゲート絶縁膜3006を形成する。ゲート絶縁膜3006はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを10〜80nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。特に、OTPタイプの不揮発性メモリではホットエレクトロン注入による書き込みと電荷保持が重要であるから、ゲート絶縁膜はトンネル電流の流れにくい40〜80nmとすることが好ましい。   Next, a gate insulating film 3006 is formed to cover the island-shaped semiconductor layers 3003 to 3005. The gate insulating film 3006 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 80 nm by using a plasma CVD method or a sputtering method. In particular, in an OTP type non-volatile memory, writing by hot electron injection and charge retention are important. Therefore, it is preferable that the gate insulating film has a thickness of 40 to 80 nm in which a tunnel current does not easily flow.

そして、ゲート絶縁膜3006上に第1の導電層3007〜3009を形成し、後にフローティングゲート電極となる領域と通常のTFTのゲート電極となる領域を含む領域を除いて、エッチングにより除去する。   Then, first conductive layers 3007 to 3009 are formed over the gate insulating film 3006 and removed by etching except for a region which later becomes a floating gate electrode and a region which becomes a gate electrode of a normal TFT.

次いで、第2のゲート絶縁膜3010を形成する。第2のゲート絶縁膜3010はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを10〜80nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。第2のゲート絶縁膜3010は、記憶素子の存在する領域を除いて、エッチングにより除去する。   Next, a second gate insulating film 3010 is formed. The second gate insulating film 3010 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 80 nm by using a plasma CVD method or a sputtering method. The second gate insulating film 3010 is removed by etching except for a region where the memory element exists.

続いて第2の導電層3011〜3013を形成し、積層された第1の導電層3007、第2のゲート絶縁膜3010、第2の導電層3011(記憶素子)あるいは、積層された第1の導電層3008、第2の導電層3012と積層された第1の導電層3009、第2の導電層3013(通常のTFT)を一括でエッチングを行い、記憶素子のフローティングゲート電極、コントロールゲート電極、および通常のTFTのゲート電極を形成する。   Subsequently, second conductive layers 3011 to 3013 are formed, and the first conductive layer 3007, the second gate insulating film 3010, the second conductive layer 3011 (memory element), or the first stacked layers are stacked. The conductive layer 3008, the first conductive layer 3009 stacked with the second conductive layer 3012, and the second conductive layer 3013 (ordinary TFT) are etched at once, so that a floating gate electrode, a control gate electrode, Then, a gate electrode of a normal TFT is formed.

本実施例では、第1の導電層3007〜3009をTaNで50〜100nmの厚さに形成し、第2の導電層3011〜3013をWで100〜300nmの厚さに形成したが、導電層の材料は特に限定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cuなどから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成しても良い。   In this embodiment, the first conductive layers 3007 to 3009 are formed of TaN to a thickness of 50 to 100 nm, and the second conductive layers 3011 to 3013 are formed of W to a thickness of 100 to 300 nm. These materials are not particularly limited, and any of these materials may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, or the like, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component.

続いて、記憶素子に用いるTFTにn型を付与するドーピングを行い、第1の不純物領域3014、3015を形成する。次に論理回路部で用いるpチャネル型TFTにp型を付与するドーピングを行い、第2の不純物領域3016、3017を形成する。続いて論理回路部で用いるnチャネル型TFTのLDD領域を形成するために、n型を付与するドーピングを行い、第3の不純物領域3018、3019を形成する。その後、サイドウォール3020、3021を形成して、論理回路部で用いるnチャネル型TFTにn型を付与するドーピングを行い第4の不純物領域3022、3023を形成する。これらのドーピング方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。以上までの工程でそれぞれの島状半導体層に不純物領域が形成される。   Subsequently, doping which imparts n-type to the TFT used for the memory element is performed to form first impurity regions 3014 and 3015. Next, doping for imparting p-type conductivity is performed on the p-channel TFT used in the logic circuit portion, so that second impurity regions 3016 and 3017 are formed. Subsequently, in order to form an LDD region of an n-channel TFT used in the logic circuit portion, doping for imparting n-type is performed, and third impurity regions 3018 and 3019 are formed. After that, sidewalls 3020 and 3021 are formed, and doping to impart n-type to the n-channel TFT used in the logic circuit portion is performed to form fourth impurity regions 3022 and 3023. These doping methods may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. Through the above steps, impurity regions are formed in each island-like semiconductor layer.

次に、それぞれの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。   Next, a step of activating the impurity element added to each island-like semiconductor layer is performed. This step is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. In addition, a laser annealing method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. Further, a heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to perform a step of hydrogenating the island-shaped semiconductor layer. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.

次いで、第1の層間絶縁膜3024を酸化窒化シリコン膜で形成する。第1の層間絶縁膜3024の膜厚は、ゲート絶縁膜3006と同程度の10〜80nmとする。続いてアクリルなどの有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜3025を形成する。また、第2の層間絶縁膜3025として有機絶縁物材料の代わりに無機材料を用いることもできる。無機材料としては無機SiO2やプラズマCVD法で作製したSiO2(PCVD‐SiO2)、SOG(Spin on Glass;塗布珪素酸化膜)等が用いられる。2つの層間絶縁膜を形成した後にコンタクトホールを形成するためのエッチング工程を行う。 Next, a first interlayer insulating film 3024 is formed using a silicon oxynitride film. The thickness of the first interlayer insulating film 3024 is 10 to 80 nm, which is about the same as that of the gate insulating film 3006. Subsequently, a second interlayer insulating film 3025 made of an organic insulating material such as acrylic is formed. Alternatively, an inorganic material can be used for the second interlayer insulating film 3025 instead of the organic insulating material. As the inorganic material, inorganic SiO 2 , SiO 2 (PCVD-SiO 2 ) produced by a plasma CVD method, SOG (Spin on Glass; coated silicon oxide film), or the like is used. After forming the two interlayer insulating films, an etching process for forming a contact hole is performed.

そして、メモリ部において島状半導体層のソース領域、ドレイン領域とコンタクトをとる電極3026、3027を形成する。また、論理回路部においても同様に、電極3028〜3030を形成する。   Then, electrodes 3026 and 3027 are formed in contact with the source and drain regions of the island-like semiconductor layer in the memory portion. Similarly, the electrodes 3028 to 3030 are formed in the logic circuit portion.

以上のようにして、フローティングゲートを有するnチャネル型の記憶素子を有するメモリ部と、LDD構造のnチャネル型TFTおよびシングルドレイン構造のpチャネル型TFTを有する論理回路部と、を同一の基板上に形成することができる(図15参照)。   As described above, a memory portion having an n-channel memory element having a floating gate and a logic circuit portion having an n-channel TFT having an LDD structure and a p-channel TFT having a single drain structure are formed on the same substrate. (See FIG. 15).

本実施例では、メモリ部および論理回路部を形成し、フレキシブル基板へ転写するまでの作製方法について図16、図17を用いて説明する。なお、本実施例では半導体素子として、フローティングゲートを有するnチャネル型の記憶素子、nチャネル型TFT、およびpチャネル型TFTを例に挙げて示すが、本発明においてメモリ部および論理回路部に含まれる半導体素子はこれに限定されない。また、この作製方法は一例であって、絶縁基板上での作製方法を限定するものではない。   In this embodiment, a manufacturing method from formation of a memory portion and a logic circuit portion to transfer to a flexible substrate will be described with reference to FIGS. Note that in this embodiment, an n-channel memory element having a floating gate, an n-channel TFT, and a p-channel TFT are shown as examples of the semiconductor element. However, in the present invention, the semiconductor element is included in the memory portion and the logic circuit portion. The semiconductor element to be used is not limited to this. Further, this manufacturing method is an example, and the manufacturing method over an insulating substrate is not limited.

絶縁基板3000上に剥離層4000を形成する。剥離層4000は、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、微結晶シリコン(セミアモルファスシリコンを含む)等、シリコンを主成分とする層を用いることができる。剥離層4000は、スパッタ法、プラズマCVD法等を用いて形成することができる。本実施例では、膜厚500nm程度の非晶質シリコンをスパッタ法で形成し、剥離層4000として用いる。続いて実施例2に示した作業工程に従い、図15に示すようなメモリ部、論理回路部を形成する。   A peeling layer 4000 is formed over the insulating substrate 3000. As the separation layer 4000, a layer containing silicon as its main component such as amorphous silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, or microcrystalline silicon (including semi-amorphous silicon) can be used. The peeling layer 4000 can be formed by a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. In this embodiment, amorphous silicon having a thickness of about 500 nm is formed by a sputtering method and used as the peeling layer 4000. Subsequently, according to the work process shown in the second embodiment, a memory part and a logic circuit part as shown in FIG. 15 are formed.

次に、第2の層間絶縁膜3025上に第3の層間絶縁膜4001を形成し、パッド4002〜4005を形成する。パッド4002〜4005は、Ag、Au、Cu、Pd、Cr、Mo、Ti、Ta、W、Alなどの金属、金属化合物を1つまたは複数有する導電材料を用いることができる。   Next, a third interlayer insulating film 4001 is formed over the second interlayer insulating film 3025, and pads 4002 to 4005 are formed. For the pads 4002 to 4005, a conductive material having one or more metals such as Ag, Au, Cu, Pd, Cr, Mo, Ti, Ta, W, and Al, or a metal compound can be used.

そしてパッド4002〜4005を覆うように、第3の層間絶縁膜4001上に保護層4006を形成する。保護層4006は、後に剥離層4000をエッチングにより除去する際に、パッド4002〜4005を保護することができる材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層4006を形成することができる(図16(A))。   Then, a protective layer 4006 is formed over the third interlayer insulating film 4001 so as to cover the pads 4002 to 4005. The protective layer 4006 is formed using a material that can protect the pads 4002 to 4005 when the peeling layer 4000 is later removed by etching. For example, the protective layer 4006 can be formed by applying an epoxy resin, an acrylate resin, or a silicon resin soluble in water or alcohols over the entire surface (FIG. 16A).

次に、剥離層4000を分離するための溝4007を形成する(図16(B)参照)。溝4007は、剥離層4000が露出する程度であれば良い。溝4007の形成は、エッチング、ダイシング、スクライビングなどを用いることができる。   Next, a groove 4007 for separating the separation layer 4000 is formed (see FIG. 16B). The groove 4007 may be formed so long as the peeling layer 4000 is exposed. The groove 4007 can be formed by etching, dicing, scribing, or the like.

次に、剥離層4000をエッチングにより除去する(図17(A)参照)。本実施例では、エッチングガスとしてハロゲン化フッ素を用い、該ガスを溝4007から導入する。本実施例では、例えばClF3(三フッ化塩素)を用い、温度:350℃、流量:300sccm、気圧:8×102Pa(6Torr)、時間:3時間の条件で行う。また、ClF3ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ClF3等のハロゲン化フッ素を用いることで、剥離層4000が選択的にエッチングされ、絶縁基板3000を剥離することができる。なおハロゲン化フッ素は、気体であっても液体であってもどちらでも良い。 Next, the peeling layer 4000 is removed by etching (see FIG. 17A). In this embodiment, fluorine halide is used as an etching gas, and the gas is introduced from the groove 4007. In this embodiment, for example, ClF 3 (chlorine trifluoride) is used, and the temperature is 350 ° C., the flow rate is 300 sccm, the atmospheric pressure is 8 × 10 2 Pa (6 Torr), and the time is 3 hours. Alternatively, a gas in which nitrogen is mixed with ClF 3 gas may be used. By using halogenated fluorine such as ClF 3 , the peeling layer 4000 is selectively etched, and the insulating substrate 3000 can be peeled off. The halogenated fluorine may be a gas or a liquid.

次に、剥離されたメモリ部および論理回路部を、接着剤4008を用いて支持体4009に貼り合わせる(図17(B)参照)。接着剤4008は、支持体4009と下地膜3001とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤4008は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。   Next, the peeled memory portion and logic circuit portion are attached to a support body 4009 with an adhesive 4008 (see FIG. 17B). As the adhesive 4008, a material capable of bonding the support body 4009 and the base film 3001 is used. As the adhesive 4008, various curable adhesives such as a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic adhesive can be used.

支持体4009として、フレキシブルな紙またはプラスチックなどの有機材料を用いることができる。または支持体4009として、フレキシブル無機材料を用いていても良い。支持体4009は集積回路において発生した熱を拡散させるために、2〜30W/mK程度の高い熱伝導率を有するのが望ましい。   As the support 4009, an organic material such as flexible paper or plastic can be used. Alternatively, a flexible inorganic material may be used as the support body 4009. The support 4009 preferably has a high thermal conductivity of about 2 to 30 W / mK in order to diffuse the heat generated in the integrated circuit.

なおメモリ部および論理回路部の集積回路を絶縁基板3000から剥離する方法は、本実施例で示したように珪素膜のエッチングを用いる方法に限定されず、他の様々な方法を用いることができる。例えば、耐熱性の高い基板と集積回路の間に金属酸化膜を設け、該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して集積回路を剥離することができる。また例えば、剥離層をレーザ光の照射により破壊し、集積回路を基板から剥離することもできる。また例えば、集積回路が形成された基板を機械的に削除または溶液やガスによるエッチングで除去することで、集積回路を基板から剥離することもできる。   Note that the method of peeling the integrated circuit of the memory portion and the logic circuit portion from the insulating substrate 3000 is not limited to the method using etching of the silicon film as shown in this embodiment, and various other methods can be used. . For example, a metal oxide film can be provided between a substrate having high heat resistance and an integrated circuit, and the integrated circuit can be peeled by weakening the metal oxide film by crystallization. For example, the integrated layer can be peeled from the substrate by breaking the peeling layer by laser light irradiation. Further, for example, the integrated circuit can be peeled from the substrate by mechanically removing the substrate on which the integrated circuit is formed or removing the substrate by etching with a solution or gas.

また対象物の表面が曲面を有しており、それにより該曲面貼り合わされたIDチップの支持体が、錐面、柱面など母線の移動によって描かれる曲面を有するように曲がってしまう場合、該母線の方向とTFTのキャリアが移動する方向とを揃えておくことが望ましい。上記構成により、支持体が曲がっても、それによってTFTの特性に影響が出るのを抑えることができる。また、島状の半導体膜が集積回路内において占める面積の割合を、1〜30%とすることで、支持体が曲がっても、それによってTFTの特性に影響が出るのをより抑えることができる。本実施例は、上記の実施の形態や他の実施例と組み合わせて用いることが可能である。   In addition, when the surface of the object has a curved surface, and the ID chip support bonded to the curved surface is bent so as to have a curved surface drawn by the movement of the generatrix such as a cone surface or a column surface, It is desirable to align the direction of the bus and the direction in which the TFT carrier moves. With the above configuration, even if the support is bent, it can be suppressed that the characteristics of the TFT are affected thereby. In addition, by setting the ratio of the area occupied by the island-shaped semiconductor film in the integrated circuit to 1 to 30%, it is possible to further suppress the influence of the TFT characteristics even if the support is bent. . This embodiment can be used in combination with the above embodiment mode and other embodiments.

剥離プロセスを用いて、フレキシブルなIDタグを構成する場合の例について図21を用いて説明する。IDタグはフレキシブル保護層2301、2303、および剥離プロセスを用いて形成されたIDチップ2302より構成される。本実施例において、アンテナ2304はIDチップ2302上ではなく、保護層2303上に形成され、IDチップ2302に電気的に接続されている。図21(A)では保護層2303上にのみ形成されているが、保護層2301上にもアンテナを形成しても良い。アンテナは銀、銅、またはそれらでメッキされた金属であることが望ましい。IDチップ2302とアンテナとの接続は異方性導電膜を用い、UV処理をおこない接続をおこなうが、接続方法はこれに限定されない。   An example in the case of forming a flexible ID tag using a peeling process will be described with reference to FIG. The ID tag includes flexible protective layers 2301 and 2303 and an ID chip 2302 formed using a peeling process. In this embodiment, the antenna 2304 is formed not on the ID chip 2302 but on the protective layer 2303 and is electrically connected to the ID chip 2302. In FIG. 21A, the antenna is formed only over the protective layer 2303; however, an antenna may also be formed over the protective layer 2301. The antenna is preferably silver, copper, or a metal plated with them. The ID chip 2302 and the antenna are connected using an anisotropic conductive film and subjected to UV treatment, but the connection method is not limited to this.

図21(B)は図21(A)の断面を示したものである。IDチップ2302の厚さは5μm以下であり、望ましくは0.1μm〜3μmの厚さを有する。また保護層2301、2303の厚さは、保護層2301、2303を重ねたときの厚さをdとしたとき、(d/2)±30μmとなっていることが望ましく、とくに(d/2)±10μmであれば最良である。保護層2301、2303の厚さは10μm〜200μmであることが望ましい。IDチップ2302の面積は5mm角以下であり、望ましくは0.3mm角〜4mm角の面積を有する。   FIG. 21B shows a cross section of FIG. The ID chip 2302 has a thickness of 5 μm or less, and preferably has a thickness of 0.1 μm to 3 μm. Further, the thickness of the protective layers 2301 and 2303 is preferably (d / 2) ± 30 μm, where d is the thickness when the protective layers 2301 and 2303 are overlapped, and in particular, (d / 2) ± 10 μm is the best. The thickness of the protective layers 2301 and 2303 is desirably 10 μm to 200 μm. The area of the ID chip 2302 is 5 mm square or less, and desirably has an area of 0.3 mm square to 4 mm square.

保護層2301、2303は有機樹脂材料で形成され折り曲げに対して強い構造をもっている。剥離プロセスを用いたIDチップ2302自体も単結晶半導体に比べて、折り曲げに対して強いため、保護層2301、2303と密着させることが可能である。このような保護層2301、2303で囲われたIDチップ2302をさらに他の個体物の表面または内部に配置しても良い。また、紙の中に埋め込んでも良い。 The protective layers 2301 and 2303 are formed of an organic resin material and have a strong structure against bending. Since the ID chip 2302 itself using a peeling process is more resistant to bending than a single crystal semiconductor, the ID chip 2302 can be closely attached to the protective layers 2301 and 2303. The ID chip 2302 surrounded by the protective layers 2301 and 2303 may be arranged on the surface or inside of another individual object. It may also be embedded in paper.

IDチップを曲面にはる場合、つまり、IDチップが弧を描いている方向と垂直にTFTを配置した例について図19を用いて説明する。図19のIDチップが含むTFTは、電流が流れる方向、すなわち、ドレイン電極〜ゲート電極〜ソース電極の位置は直線状にあり、応力の影響が少なくなるような配置となっている。このような配置をおこなうことによって、TFT特性の変動を抑えることができる。また、TFTを構成する結晶は電流の流れる方向にそろっており、これらをCWLCなどで形成することによって、S値を0.35V/dec以下、(好ましくは0.09〜0.25V/dec)、移動度を100cm2/Vs以上にすることができる。
このようなTFTを用いて19段リングオシレータを構成した場合において、電源電圧3〜5Vにおいて、その発振周波数は1MH以上、好ましくは100MHz以上の特性を有する。電源電圧3〜5Vにおいて、インバータ1段あたりの遅延時間は26ns、好ましくは0.26ns以下を有する。
In the case where the ID chip is curved, that is, an example in which TFTs are arranged perpendicular to the direction in which the ID chip draws an arc is described with reference to FIG. The TFT included in the ID chip in FIG. 19 is arranged so that the current flows, that is, the positions of the drain electrode, the gate electrode, and the source electrode are linear, and the influence of stress is reduced. By performing such an arrangement, variation in TFT characteristics can be suppressed. Further, the crystals constituting the TFT are aligned in the direction in which the current flows. By forming them with CWLC or the like, the S value is 0.35 V / dec or less (preferably 0.09 to 0.25 V / dec). The mobility can be 100 cm 2 / Vs or higher.
When a 19-stage ring oscillator is configured using such TFTs, the oscillation frequency is 1 MHz or higher, preferably 100 MHz or higher, at a power supply voltage of 3 to 5 V. At a power supply voltage of 3 to 5 V, the delay time per inverter stage is 26 ns, preferably 0.26 ns or less.

また、応力に対して、TFTなどのアクティブ素子を破壊させないためには、TFTなどのアクティブ素子の活性領域(シリコンアイランド部分)の面積が全体の面積に占める割合は、5%〜50%であることが望ましい。
TFTなどのアクティブ素子の存在しない領域には下地絶縁材料、層間絶縁材料および配線材料が主として設けられている。TFTの活性領域以外の面積は全体の面積の60%以上であることが望ましい。
アクティブ素子の活性領域の厚さは20nm〜200nm、代表的には40〜170nm、好ましくは45〜55nm、145〜155nmを有する。
Further, in order not to destroy active elements such as TFTs due to stress, the ratio of the area of the active region (silicon island portion) of the active elements such as TFTs to the entire area is 5% to 50%. It is desirable.
In a region where there is no active element such as a TFT, a base insulating material, an interlayer insulating material, and a wiring material are mainly provided. The area other than the active region of the TFT is desirably 60% or more of the entire area.
The active region has a thickness of 20 to 200 nm, typically 40 to 170 nm, preferably 45 to 55 nm, and 145 to 155 nm.

本実施例では本発明を用いた回路に外付けのアンテナをつけた例について図10、図11を用いて説明する。   In this embodiment, an example in which an external antenna is attached to a circuit using the present invention will be described with reference to FIGS.

図10(A)は回路の周りを一面のアンテナで覆ったものである。基板1000状にアンテナ1001を構成し、本発明を用いた回路1002を接続する。図面では回路1002の周りをアンテナ1001で覆う構成になっているが、全面をアンテナで覆い、その上に電極を構成した回路1002を貼り付けるような構造を取っても良い。   FIG. 10A shows the circuit covered with a single antenna. An antenna 1001 is formed in a substrate 1000 shape, and a circuit 1002 using the present invention is connected. In the drawing, the periphery of the circuit 1002 is covered with the antenna 1001; however, a structure in which the entire surface is covered with the antenna and the circuit 1002 including the electrodes is attached thereon may be employed.

図10(B)は細いアンテナを回路の周りを回るように配置したものである。基板1003上にアンテナ1004を構成し、本発明を用いた回路1005を接続する。なお、アンテナの配線は一例であってこれに限定するものではない。   FIG. 10B shows a thin antenna arranged around the circuit. An antenna 1004 is formed over a substrate 1003 and a circuit 1005 using the present invention is connected. The wiring of the antenna is an example and is not limited to this.

図10(C)は高周波数のアンテナである。基板1006上にアンテナ1007を構成し、本発明を用いた回路1008を接続する。   FIG. 10C illustrates a high frequency antenna. An antenna 1007 is formed over a substrate 1006, and a circuit 1008 using the present invention is connected.

図10(D)は180度無指向性(どの方向からでも同じく受信可能)なアンテナである。基板1009上にアンテナ1010を構成し、本発明を用いた回路1011を接続する。   FIG. 10D illustrates an antenna that is 180 degrees omnidirectional (same reception is possible from any direction). An antenna 1010 is formed over a substrate 1009 and a circuit 1011 using the present invention is connected.

図10(E)は棒状に長く伸ばしたアンテナである。基板1012上にアンテナ1013を構成し、本発明を用いた回路1014を接続する。   FIG. 10E shows an antenna elongated in a rod shape. An antenna 1013 is formed over a substrate 1012, and a circuit 1014 using the present invention is connected.

本発明を用いた回路とこれらのアンテナへの接続は公知の方法で行うことができる。例えばアンテナと回路をワイヤボンディング接続やバンプ接続を用いて接続する、あるいはチップ化した回路の一面を電極にしてアンテナに貼り付けるという方法を取ってもよい。この方式ではACF(anisotropic conductive film;異方性導電性フィルム)を用いて貼り付けることができる。   The circuit using the present invention and connection to these antennas can be made by a known method. For example, the antenna and the circuit may be connected using wire bonding connection or bump connection, or one surface of the circuit formed as a chip may be attached to the antenna as an electrode. In this method, it can be attached using an ACF (anisotropy conductive film).

アンテナに必要な長さは受信に用いる周波数によって適正な長さが異なる。一般には波長の整数分の1の長さにすると良いとされる。例えば周波数が2.45GHzの場合は約60mm(1/2波長)、約30mm(1/4波長)とすれば良い。   The length required for the antenna differs depending on the frequency used for reception. In general, the length is preferably an integral number of a wavelength. For example, when the frequency is 2.45 GHz, it may be about 60 mm (1/2 wavelength) and about 30 mm (1/4 wavelength).

また、本発明の回路上に基板を取りつけ、さらにその上にアンテナを構成してもよい。図11(A)〜(C)にその一例として回路上に基板を取りつけ、らせん状のアンテナを配置したものの上面図および断面図を示す。   Moreover, a board | substrate may be attached on the circuit of this invention, and also an antenna may be comprised on it. As an example, FIGS. 11A to 11C are a top view and a cross-sectional view of a substrate in which a substrate is mounted on a circuit and a spiral antenna is disposed.

なお、本実施例に示した例はごく一例であり、アンテナの形状を限定するものではない。あらゆる形状のアンテナについて本発明は実施することが可能である。この実施例は実施形態および上記の実施例1〜7のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。   Note that the example shown in this embodiment is just an example, and does not limit the shape of the antenna. The present invention can be implemented with any shape of antenna. This example can be realized by using a configuration including any combination of the embodiment and the above Examples 1 to 7.

本実施例では、図22〜24を参照して、TFTを含む薄膜集積回路装置の具体的な作製方法について説明する。ここでは、簡単のため、n型TFTとp型TFTを用いたCPUとメモリ部分の断面構造を示すことによって、その作製方法について説明する。   In this embodiment, a specific method for manufacturing a thin film integrated circuit device including a TFT will be described with reference to FIGS. Here, for the sake of simplicity, a manufacturing method will be described by showing a cross-sectional structure of a CPU and a memory portion using n-type TFTs and p-type TFTs.

まず、基板60上に、剥離層61を形成する(図22(A))。ここでは、ガラス基板(例えば、コーニング社製1737基板)上に、50nm(500Å)の膜厚のa−Si膜(非晶質シリコン膜)を減圧CVD法により形成した。なお、基板としては、ガラス基板の他にも、石英基板、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、シリコンウエハ基板、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。   First, the separation layer 61 is formed over the substrate 60 (FIG. 22A). Here, an a-Si film (amorphous silicon film) having a thickness of 50 nm (500 mm) was formed on a glass substrate (for example, a 1737 substrate manufactured by Corning) by a low pressure CVD method. As the substrate, in addition to a glass substrate, a quartz substrate, a substrate formed of an insulating material such as alumina, a silicon wafer substrate, a plastic substrate having heat resistance that can withstand a processing temperature in a later process, or the like can be used. .

また、剥離層としては、非晶質シリコンの他に、多結晶シリコン、単結晶シリコン、SAS(セミアモルファスシリコン(微結晶シリコン、マイクロクリスタルシリコンともいう。))等、シリコンを主成分とする膜を用いることが望ましいが、これらに限定されるものではない。剥離層は、減圧CVD法の他にも、プラズマCVD法、スパッタ法等によって形成しても良い。また、リンなどの不純物をドープした膜を用いてもよい。また、剥離層の膜厚は、50〜60nmとするのが望ましい。SASに関しては、30〜50nmとしてもよい。   As the separation layer, a film containing silicon as a main component, such as polycrystalline silicon, single crystal silicon, and SAS (semi-amorphous silicon (also referred to as microcrystalline silicon or microcrystalline silicon)) in addition to amorphous silicon. Although it is desirable to use, it is not limited to these. The peeling layer may be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, or the like in addition to the low pressure CVD method. Alternatively, a film doped with an impurity such as phosphorus may be used. Further, the thickness of the release layer is desirably 50 to 60 nm. Regarding SAS, it is good also as 30-50 nm.

次に、剥離層61上に、保護膜55(下地膜、下地絶縁膜と呼ぶこともある。)を形成する(図22(A))。ここでは、膜厚100nmのSiON膜\膜厚50nmのSiNO膜\膜厚100nmのSiON膜の3層構造としたが、材質、膜厚、積層数は、これに限定されるものではない。例えば、下層のSiON膜に代えて、膜厚0.5〜3μmのシロキサン等の耐熱性樹脂をスピンコート法、スリットコーター法、液滴吐出法などによって形成しても良い。また、窒化珪素膜(SiN、Si34等)を用いてもよい。また、それぞれの膜厚は、0.05〜3μmとするのが望ましく、その範囲から自由に選択することができる。 Next, a protective film 55 (also referred to as a base film or a base insulating film) is formed over the separation layer 61 (FIG. 22A). Here, a three-layer structure of a SiON film with a thickness of 100 nm / a SiNO film with a thickness of 50 nm / a SiON film with a thickness of 100 nm is used. However, the material, the film thickness, and the number of stacked layers are not limited thereto. For example, instead of the lower SiON film, a heat-resistant resin such as siloxane having a film thickness of 0.5 to 3 μm may be formed by a spin coat method, a slit coater method, a droplet discharge method, or the like. Further, a silicon nitride film (SiN, Si 3 N 4 or the like) may be used. Each film thickness is preferably 0.05 to 3 μm, and can be freely selected from the range.

ここで、酸化珪素膜は、SiH4とO2、TEOS(テトラエトキシシラン)とO2等の混合ガスを用い、熱CVD、プラズマCVD、常圧CVD、バイアスECRCVD等の方法によって形成することができる。また、窒化珪素膜は、代表的には、SiH4とNH3の混合ガスを用い、プラズマCVDによって形成することができる。また、SiON膜又はSiNO膜は、代表的には、SiH4とN2Oの混合ガスを用い、プラズマCVDによって形成することができる。 Here, the silicon oxide film can be formed by a method such as thermal CVD, plasma CVD, atmospheric pressure CVD, or bias ECRCVD using a mixed gas of SiH 4 and O 2 , TEOS (tetraethoxysilane) and O 2, or the like. it can. The silicon nitride film can be typically formed by plasma CVD using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 . The SiON film or SiNO film can be typically formed by plasma CVD using a mixed gas of SiH 4 and N 2 O.

なお、剥離層61及び島状半導体膜57として、a−Si等の珪素を主成分とする材料を用いる場合には、それらに接する保護膜としては、密着性確保の点から、SiOxNyを用いてもよい。   In addition, when using the material which has silicon as main components, such as a-Si, as the peeling layer 61 and the island-like semiconductor film 57, SiOxNy is used as a protective film which touches them from the point of ensuring adhesiveness. Also good.

次に、保護膜55上に、薄膜集積回路装置のCPUやメモリを構成する薄膜トランジスタ(TFT)を形成する。なお、TFT以外にも、有機TFT、薄膜ダイオード等の薄膜能動素子を形成することもできる。   Next, a thin film transistor (TFT) constituting a CPU and a memory of the thin film integrated circuit device is formed on the protective film 55. In addition to TFTs, thin film active elements such as organic TFTs and thin film diodes can also be formed.

TFTの作製方法として、まず、保護膜55上に、島状半導体膜57を形成する(図22(B))。島状半導体膜57は、アモルファス半導体、結晶性半導体、又はセミアモルファス半導体で形成する。いずれも、シリコン、シリコン・ゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする半導体膜を用いることができる。   As a method for manufacturing a TFT, first, an island-shaped semiconductor film 57 is formed over the protective film 55 (FIG. 22B). The island-shaped semiconductor film 57 is formed using an amorphous semiconductor, a crystalline semiconductor, or a semi-amorphous semiconductor. In any case, a semiconductor film containing silicon, silicon germanium (SiGe), or the like as a main component can be used.

ここでは、70nmの膜厚のアモルファスシリコンを形成し、さらにその表面をニッケルを含む溶液で処理した。さらに、500〜750℃の熱結晶化工程によって結晶質シリコン半導体膜を得、レーザー結晶化を行って結晶性の改善を施した。また、成膜方法としては、プラズマCVD法、スパッタ法、LPCVD法などを用いても良い。結晶化方法としては、レーザー結晶化法、熱結晶化法、他の触媒(Fe,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,Cu,Au等)を用いた熱結晶化、あるいはそれらを交互に複数回行っても良い。   Here, amorphous silicon having a thickness of 70 nm was formed, and the surface thereof was further treated with a solution containing nickel. Further, a crystalline silicon semiconductor film was obtained by a thermal crystallization process at 500 to 750 ° C., and crystallinity was improved by laser crystallization. Further, as a film formation method, a plasma CVD method, a sputtering method, an LPCVD method, or the like may be used. As the crystallization method, laser crystallization method, thermal crystallization method, thermal crystallization using other catalysts (Fe, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Au, etc.), or alternating them You may go multiple times.

また、非晶質構造を有する半導体膜の結晶化処理としては、連続発振のレーザーを用いても良く、結晶化に際し大粒径の結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザーを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波を適用するのが好ましい(この場合の結晶化をCWLCという。)。代表的には、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を適用すればよい。連続発振のレーザーを用いる場合には、出力10Wの連続発振のYVO4レーザーから射出されたレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にYVO4結晶又はGdVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザー光に成形して、被処理体に照射する。このときのパワー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/s程度の速度でレーザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。 In addition, a continuous wave laser may be used for the crystallization treatment of the semiconductor film having an amorphous structure, and a solid laser capable of continuous oscillation is used in order to obtain a crystal having a large particle size upon crystallization. It is preferable to apply the second to fourth harmonics of the fundamental wave (the crystallization in this case is referred to as CWLC). Typically, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) may be applied. In the case of using a continuous wave laser, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser having an output of 10 W is converted into a harmonic by a non-linear optical element. There is also a method in which a YVO 4 crystal or GdVO 4 crystal and a non-linear optical element are placed in a resonator to emit harmonics. Preferably, the laser beam is shaped into a rectangular or elliptical shape on the irradiation surface by an optical system, and the object to be processed is irradiated. In this case, a power density of about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation may be performed by moving the semiconductor film relative to the laser light at a speed of about 10 to 2000 cm / s.

また、パルス発振のレーザを用いる場合、通常、数十Hz〜数百Hzの周波数帯を用いるが、それよりも著しく高い10MHz以上の発振周波数を有するパルス発振レーザを用いてもよい(この場合の結晶化をMHzLCという。)。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十nsec〜数百nsecと言われているため、上記高周波数帯を用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。よって、従来のパルス発振のレーザを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が10〜30μm、走査方向に対して垂直な方向における幅が1〜5μm程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくともTFTのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。   In the case of using a pulsed laser, a frequency band of several tens Hz to several hundreds Hz is usually used, but a pulsed laser having an oscillation frequency of 10 MHz or higher that is significantly higher than that may be used (in this case) Crystallization is referred to as MHzLC). It is said that the time from when the semiconductor film is irradiated with laser light by pulse oscillation until the semiconductor film is completely solidified is said to be several tens of nanoseconds to several hundreds of nanoseconds. The laser light of the next pulse can be irradiated after being melted by the laser light and solidifying. Therefore, unlike the case of using a conventional pulsed laser, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that a semiconductor film having crystal grains continuously grown in the scanning direction is formed. Is done. Specifically, a set of crystal grains having a width of 10 to 30 μm in the scanning direction of the included crystal grains and a width of about 1 to 5 μm in a direction perpendicular to the scanning direction can be formed. By forming single crystal grains extending long along the scanning direction, it is possible to form a semiconductor film having almost no crystal grain boundaries in at least the channel direction of the TFT.

なお、保護膜55の一部に耐熱性有機樹脂であるシロキサンを用いた場合には、上記結晶化の際に、半導体膜中から熱が漏れることを防止することができ、効率よく結晶化を行うことができる。   Note that when siloxane which is a heat-resistant organic resin is used as a part of the protective film 55, heat can be prevented from leaking from the semiconductor film during the crystallization, and crystallization can be efficiently performed. It can be carried out.

上記の方法によって結晶性シリコン半導体膜を得る。なお、結晶は、ソース、チャネル、ドレイン方向にそろっていることが望ましい。また、結晶層の厚さは、20〜200nm(代表的には40〜170nm、さらに好ましくは、50〜150nm)となるようにするのがよい。その後、半導体膜上に酸化膜を介して、金属触媒をゲッタリングするためのアモルファスシリコン膜を成膜し、500〜750℃の熱処理によってゲッタリング処理を行った。さらに、TFT素子としての閾値を制御するために、結晶性シリコン半導体膜に対し、1013/cm2オーダーのドーズ量のホウ素イオンを注入した。その後、レジストをマスクとしてエッチングを行うことにより、島状半導体膜57を形成した。 A crystalline silicon semiconductor film is obtained by the above method. Note that the crystals are preferably aligned in the source, channel, and drain directions. The thickness of the crystal layer is preferably 20 to 200 nm (typically 40 to 170 nm, more preferably 50 to 150 nm). Thereafter, an amorphous silicon film for gettering the metal catalyst was formed on the semiconductor film via an oxide film, and gettering treatment was performed by heat treatment at 500 to 750 ° C. Furthermore, in order to control the threshold value as the TFT element, boron ions having a dose of the order of 10 13 / cm 2 were implanted into the crystalline silicon semiconductor film. Thereafter, the island-shaped semiconductor film 57 was formed by etching using the resist as a mask.

なお、結晶性半導体膜を形成するにあたっては、ジシラン(Si26)とフッ化ゲルマニウム(GeF4)を原料ガスとして、LPCVD(減圧CVD)法によって、多結晶半導体膜を直接形成することによっても、結晶性半導体膜を得ることができる。ガス流量比は、Si26/GeF4=20/0.9、成膜温度は400〜500℃、キャリアガスとしてHe又はArを用いたが、これに限定されるものではない。 In forming a crystalline semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film is directly formed by LPCVD (low pressure CVD) using disilane (Si 2 H 6 ) and germanium fluoride (GeF 4 ) as source gases. Also, a crystalline semiconductor film can be obtained. The gas flow ratio is Si 2 H 6 / GeF 4 = 20 / 0.9, the film forming temperature is 400 to 500 ° C., and He or Ar is used as the carrier gas, but the present invention is not limited to this.

なお、TFT内の特にチャネル領域には、1×1019〜1×1022cm-3、好ましくは1×1019〜5×1020cm-3の水素又はハロゲンが添加されているのがよい。SASに関しては、1×1019〜2×1021cm-3とするのが望ましい。いずれにしても、ICチップに用いられる単結晶に含まれる水素又はハロゲンの含有量よりも多く含有させておくことが望ましい。これにより、TFT部に局部クラックが生じても、水素又はハロゲンによってターミネート(終端)されうる。 Note that hydrogen or halogen of 1 × 10 19 to 1 × 10 22 cm −3 , preferably 1 × 10 19 to 5 × 10 20 cm −3 is preferably added to the channel region in the TFT. . Regarding the SAS, it is desirable to set it to 1 × 10 19 to 2 × 10 21 cm −3 . In any case, it is desirable to contain more than the content of hydrogen or halogen contained in the single crystal used for the IC chip. Thereby, even if a local crack occurs in the TFT portion, it can be terminated (terminated) by hydrogen or halogen.

次に、島状半導体膜57上にゲート絶縁膜58を形成する(図22(B))。ゲート絶縁膜58はプラズマCVD法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素又は酸化窒化珪素を含む膜を、単層で、又は積層させて形成することが好ましい。積層する場合には、例えば、基板側から酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の3層構造とするのがよい。   Next, a gate insulating film 58 is formed over the island-shaped semiconductor film 57 (FIG. 22B). The gate insulating film 58 is preferably formed using a thin film formation method such as a plasma CVD method or a sputtering method, and a film containing silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, or silicon oxynitride is formed as a single layer or a stacked layer. . In the case of stacking, for example, a three-layer structure of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxide film is preferable from the substrate side.

次に、ゲート電極56を形成する(図22(C))。ここでは、SiとW(タングステン)をスパッタ法により積層形成した後に、レジスト62をマスクとしてエッチングを行うことにより、ゲート電極56を形成した。勿論、ゲート電極56の材料、構造、作製方法は、これに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、n型不純物がドーピングされたSiとNiSi(ニッケルシリサイド)との積層構造や、TaN(窒化タンタル)とW(タングステン)の積層構造としてもよい。また、種々の導電材料を用いて単層で形成しても良い。   Next, the gate electrode 56 is formed (FIG. 22C). Here, after the Si and W (tungsten) layers are formed by sputtering, the gate electrode 56 is formed by etching using the resist 62 as a mask. Of course, the material, structure, and manufacturing method of the gate electrode 56 are not limited to this, and can be selected as appropriate. For example, a stacked structure of Si and NiSi (nickel silicide) doped with an n-type impurity or a stacked structure of TaN (tantalum nitride) and W (tungsten) may be used. Alternatively, a single layer may be formed using various conductive materials.

また、レジストマスクの代わりに、SiOx等のマスクを用いてもよい。この場合、SiOx、SiON等のマスク(ハードマスクと呼ばれる。)をパターニング形成工程が加わるが、エッチング時におけるマスクの膜減りがレジストよりも少ないため、所望の幅のゲート電極層を形成することができる。また、レジスト62を用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極56を形成しても良い。   In place of the resist mask, a mask such as SiOx may be used. In this case, a patterning process is added to a mask (referred to as a hard mask) made of SiOx, SiON, or the like. However, since the film thickness of the mask during etching is less than that of the resist, a gate electrode layer having a desired width may be formed. it can. Alternatively, the gate electrode 56 may be selectively formed by using a droplet discharge method without using the resist 62.

導電材料としては、導電膜の機能に応じて種々の材料を選択することができる。また、ゲート電極とアンテナとを同時に形成する場合には、それらの機能を考慮して材料を選択すればよい。   As the conductive material, various materials can be selected depending on the function of the conductive film. In the case where the gate electrode and the antenna are formed at the same time, materials may be selected in consideration of their functions.

なお、ゲート電極をエッチング形成する際のエッチングガスとしては、CF4、Cl2、O2の混合ガスやCl2ガスを用いたが、これに限定されるものではない。 Note that although a mixed gas of CF 4 , Cl 2 , and O 2 or Cl 2 gas is used as an etching gas for forming the gate electrode by etching, it is not limited to this.

次に、p型TFT70、72となる部分をレジスト63で覆い、ゲート電極をマスクとして、n型TFT69、71の島状半導体膜中に、n型を付与する不純物元素64(代表的にはP(リン)又はAs(砒素))を低濃度にドープする(第1のドーピング工程、図22(D))。第1のドーピング工程の条件は、ドーズ量:1×1013〜6×1013/cm2、加速電圧:50〜70keVとしたが、これに限定されるものではない。この第1のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜58を介してスルードープがなされ、一対の低濃度不純物領域65が形成される。なお、第1のドーピング工程は、p型TFT領域をレジストで覆わずに、全面に行っても良い。 Next, the portions to become the p-type TFTs 70 and 72 are covered with a resist 63, and the gate electrode is used as a mask, and the impurity element 64 (typically P-type) imparting n-type is formed in the island-shaped semiconductor films of the n-type TFTs 69 and 71. (Phosphorus) or As (arsenic)) is doped at a low concentration (first doping step, FIG. 22D). The conditions of the first doping step are a dose of 1 × 10 13 to 6 × 10 13 / cm 2 and an acceleration voltage of 50 to 70 keV, but are not limited thereto. Through the first doping process, through doping is performed through the gate insulating film 58, and a pair of low-concentration impurity regions 65 is formed. The first doping step may be performed on the entire surface without covering the p-type TFT region with the resist.

次に、レジスト63をアッシング等により除去した後、n型TFT領域を覆うレジスト66を新たに形成し、ゲート電極をマスクとして、p型TFT70、72の島状半導体膜中に、p型を付与する不純物元素67(代表的にはB(ホウ素))を高濃度にドープする(第2のドーピング工程、図22(E))。第2のドーピング工程の条件は、ドーズ量:1×1016〜3×1016/cm2、加速電圧:20〜40keVとしたがこれに限定されるものではない。この第2のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜58を介してスルードープがなされ、一対のp型の高濃度不純物領域68が形成される。 Next, after removing the resist 63 by ashing or the like, a resist 66 covering the n-type TFT region is newly formed, and p-type is imparted to the island-like semiconductor films of the p-type TFTs 70 and 72 using the gate electrode as a mask. The impurity element 67 (typically B (boron)) to be doped is doped at a high concentration (second doping step, FIG. 22E). The conditions of the second doping step are a dose of 1 × 10 16 to 3 × 10 16 / cm 2 and an acceleration voltage of 20 to 40 keV, but are not limited thereto. Through this second doping step, through doping is performed through the gate insulating film 58, and a pair of p-type high concentration impurity regions 68 are formed.

次に、レジスト66をアッシング等により除去した後、基板表面に、絶縁膜75を形成した(図23(A))。ここでは、膜厚100nmのSiO2膜をプラズマCVD法によって形成した。その後、エッチバック法により、絶縁膜75、ゲート絶縁膜58をエッチング除去し、サイドウォール(側壁)76を自己整合的(セルフアライン)に形成した(図23(B))。エッチングガスとしては、CHF3とHeの混合ガスを用いた。なお、サイドウォールを形成する工程は、これらに限定されるものではない。 Next, after removing the resist 66 by ashing or the like, an insulating film 75 was formed on the substrate surface (FIG. 23A). Here, a SiO 2 film having a thickness of 100 nm was formed by a plasma CVD method. Thereafter, the insulating film 75 and the gate insulating film 58 were etched away by an etch-back method, and sidewalls (sidewalls) 76 were formed in a self-aligned manner (FIG. 23B). As the etching gas, a mixed gas of CHF 3 and He was used. Note that the step of forming the sidewall is not limited to these.

なお、絶縁膜75形成時に基板の裏面にも絶縁膜が形成された場合には、基板全面を覆うレジストをマスクとして、裏面の絶縁膜をエッチング除去する(裏面処理)。   If an insulating film is also formed on the back surface of the substrate when the insulating film 75 is formed, the insulating film on the back surface is removed by etching using a resist covering the entire surface of the substrate as a mask (back surface processing).

なお、サイドウォール76の形成方法は上記に限定されるものではない。例えば、図24に示した方法を用いることができる。図24(A)は、絶縁膜75を二層又はそれ以上の積層構造とした例を示している。絶縁膜75としては、例えば、膜厚100nmのSiON(酸窒化珪素)膜と、膜厚200nmのLTO膜(Low Temperature Oxide、低温酸化膜)の2層構造とした。ここでは、SiON膜は、プラズマCVD法で形成し、LTO膜としは、SiO2膜を減圧CVD法で形成した。その後、エッチバックを行うことにより、L字状と円弧状からなるサイドウォール76が形成される。 The method for forming the sidewall 76 is not limited to the above. For example, the method shown in FIG. 24 can be used. FIG. 24A illustrates an example in which the insulating film 75 has a two-layer structure or more. The insulating film 75 has a two-layer structure of, for example, a 100 nm thick SiON (silicon oxynitride) film and a 200 nm thick LTO film (Low Temperature Oxide). Here, the SiON film was formed by the plasma CVD method, and the SiO 2 film was formed by the low pressure CVD method as the LTO film. After that, by performing etch back, the sidewall 76 having an L shape and an arc shape is formed.

また、図24(B)は、エッチバック時に、ゲート絶縁膜58を残すようにエッチングを行った例を示している。この場合の絶縁膜75は、単層構造でも積層構造でも良い。   FIG. 24B shows an example in which etching is performed so as to leave the gate insulating film 58 during etch back. In this case, the insulating film 75 may have a single layer structure or a laminated structure.

上記サイドウォールは、後に高濃度のn型不純物をドーピングし、サイドウォール76の下部に低濃度不純物領域又はノンドープのオフセット領域を形成する際のマスクとして機能するものであるが、上述したサイドウォールのいずれの形成方法においても、形成したい低濃度不純物領域又はオフセット領域の幅によって、エッチバックの条件を適宜変更すればよい。   The sidewall functions as a mask when a high concentration n-type impurity is doped later to form a low concentration impurity region or a non-doped offset region below the sidewall 76. In any of the formation methods, the etch-back conditions may be changed as appropriate depending on the width of the low-concentration impurity region or offset region to be formed.

次に、p型TFT領域を覆うレジスト77を新たに形成し、ゲート電極56及びサイドウォール76をマスクとして、n型を付与する不純物元素78(代表的にはP又はAs)を高濃度にドープする(第3のドーピング工程、図23(C))。第3のドーピング工程の条件は、ドーズ量:1×1013〜5×1015/cm2、加速電圧:60〜100keVとして行う。この第3のドーピング工程によって、一対のn型の高濃度不純物領域79が形成される。 Next, a resist 77 covering the p-type TFT region is newly formed, and an n-type impurity element 78 (typically P or As) is doped at a high concentration using the gate electrode 56 and the sidewall 76 as a mask. (Third doping step, FIG. 23C). The conditions of the third doping step are a dose amount: 1 × 10 13 to 5 × 10 15 / cm 2 and an acceleration voltage: 60 to 100 keV. By this third doping step, a pair of n-type high concentration impurity regions 79 are formed.

なお、レジスト77をアッシング等により除去した後、不純物領域の熱活性化を行っても良い。例えば、50nmのSiON膜を成膜した後、550℃、4時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行えばよい。また、水素を含むSiNx膜を、100nmの膜厚に形成した後、410℃、1時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行うことにより、結晶性半導体膜の欠陥を改善することができる。これは、例えば、結晶性シリコン中に存在するダングリングボンドを終端させるものであり、水素化処理工程などと呼ばれる。さらに、この後、TFTを保護するキャップ絶縁膜として、膜厚600nmのSiON膜を形成する。なお、水素化処理工程は、該SiON膜形成後に行っても良い。この場合、SiNx膜、SiON膜は連続成膜することができる。このように、TFT上には、SiON、SiNx、SiONの3層の絶縁膜が形成されることになるが、その構造や材料はこれらに限定されるものではない。また、これらの絶縁膜は、TFTを保護する機能をも有しているため、できるだけ形成しておくのが望ましい。   Note that after removing the resist 77 by ashing or the like, the impurity region may be thermally activated. For example, after a 50 nm SiON film is formed, heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours. In addition, after the SiNx film containing hydrogen is formed to a thickness of 100 nm, defects in the crystalline semiconductor film can be improved by performing heat treatment at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. This terminates dangling bonds existing in, for example, crystalline silicon, and is called a hydrogenation process. Thereafter, a SiON film having a film thickness of 600 nm is formed as a cap insulating film for protecting the TFT. Note that the hydrogenation process may be performed after the formation of the SiON film. In this case, the SiNx film and the SiON film can be continuously formed. Thus, a three-layer insulating film of SiON, SiNx, and SiON is formed on the TFT, but the structure and material are not limited to these. In addition, these insulating films have a function of protecting the TFT, so that it is desirable to form them as much as possible.

次に、TFT上に、層間膜53を形成する(図23(D))。層間膜53としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミドや、シロキサン等の耐熱性有機樹脂を用いることができる。形成方法としては、その材料に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を採用することができる。また、無機材料を用いてもよく、その際には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、アルミナ膜等を用いることができる。なお、これらの絶縁膜を積層させて、層間膜53を形成しても良い。   Next, an interlayer film 53 is formed over the TFT (FIG. 23D). As the interlayer film 53, a heat-resistant organic resin such as polyimide, acrylic, polyamide, or siloxane can be used. Depending on the material, spin coating, dipping, spray coating, droplet discharge methods (inkjet method, screen printing, offset printing, etc.), doctor knife, roll coater, curtain coater, knife coater, etc. are adopted as the forming method. be able to. In addition, an inorganic material may be used. In that case, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, PSG (phosphorus glass), BPSG (phosphorus boron glass), an alumina film, or the like can be used. Note that the interlayer film 53 may be formed by stacking these insulating films.

さらに、層間膜53上に、保護膜54を形成しても良い。保護膜54としては、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)或いは窒化炭素(CN)等の炭素を有する膜、又は、酸化珪素膜、窒化珪素膜或いは窒化酸化珪素膜等を用いることができる。形成方法としては、プラズマCVD法や、大気圧プラズマ等を用いることができる。あるいは、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の感光性又は非感光性の有機材料や、シロキサン等の耐熱性有機樹脂を用いてもよい。   Further, a protective film 54 may be formed on the interlayer film 53. As the protective film 54, a film containing carbon such as DLC (diamond-like carbon) or carbon nitride (CN), a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, or the like can be used. As a formation method, a plasma CVD method, an atmospheric pressure plasma, or the like can be used. Alternatively, a photosensitive or non-photosensitive organic material such as polyimide, acrylic, polyamide, resist, or benzocyclobutene, or a heat-resistant organic resin such as siloxane may be used.

なお、層間膜53又は保護膜54と、後に形成される配線を構成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、これらの膜の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、層間膜53又は保護膜54中にフィラーを混入させておいても良い。   In order to prevent the film from peeling or cracking of these films due to the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the interlayer film 53 or the protective film 54 and a conductive material or the like constituting the wiring to be formed later, A filler may be mixed in the film 53 or the protective film 54.

次に、レジストを形成した後、エッチングによりコンタクトホールを開孔し、TFT同士を接続する配線51及び外部アンテナと接続するための接続配線21を形成する(図23(D))。コンタクトホール開孔時のエッチングに用いられるガスは、CHF3とHeの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。また、配線51と接続配線21は同一材料を用いて同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。ここでは、TFTと接続される配線51は、Ti、TiN、Al−Si、Ti、TiNの5層構造とし、スパッタ法によって形成した後、パターニング形成した。 Next, after forming a resist, a contact hole is formed by etching, and a wiring 51 for connecting TFTs and a connection wiring 21 for connecting to an external antenna are formed (FIG. 23D). A gas used for etching when opening the contact hole is a mixed gas of CHF 3 and He, but is not limited to this. Moreover, the wiring 51 and the connection wiring 21 may be formed simultaneously using the same material, or may be formed separately. Here, the wiring 51 connected to the TFT has a five-layer structure of Ti, TiN, Al—Si, Ti, and TiN, and is formed by sputtering and then patterned.

なお、Al層において、Siを混入させることにより、配線パターニング時のレジストベークにおけるヒロックの発生を防止することができる。また、Siの代わりに、0.5%程度のCuを混入させても良い。また、TiやTiNでAl−Si層をサンドイッチすることにより、耐ヒロック性がさらに向上する。なお、パターニング時には、SiON等からなる上記ハードマスクを用いるのが望ましい。なお、配線の材料や、形成方法はこれらに限定されるものではなく、前述したゲート電極に用いられる材料を採用しても良い。   In addition, by mixing Si in the Al layer, generation of hillocks in resist baking during wiring patterning can be prevented. Further, instead of Si, about 0.5% Cu may be mixed. Further, the hillock resistance is further improved by sandwiching the Al—Si layer with Ti or TiN. In the patterning, it is desirable to use the hard mask made of SiON or the like. Note that the wiring material and the formation method are not limited to these, and the material used for the gate electrode described above may be employed.

なお、本実施例では、CPU73、メモリ74等を構成するTFT領域とアンテナと接続する端子部80のみを一体形成する場合について示したが、TFT領域とアンテナとを一体形成する場合にも、本実施例を適用できる。この場合には、層間膜53又は保護膜54上にアンテナを形成し、さらに、別の保護膜で覆うと良い。アンテナの導電材料としては、Ag、Au、Al、Cu、Zn、Sn、Ni、Cr、Fe、Co若しくはTi、又はそれらを含む合金を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、配線とアンテナで材料が異なっていても良い。なお、配線及びアンテナは、展性、延性に富む金属材料を有するように形成し、更に好ましくは膜厚を厚くして変形による応力に耐えるようにするのが望ましい。   In the present embodiment, the case where only the TFT region constituting the CPU 73, the memory 74, etc. and the terminal portion 80 connected to the antenna are integrally formed has been shown. Embodiments can be applied. In this case, an antenna is preferably formed on the interlayer film 53 or the protective film 54 and further covered with another protective film. As the conductive material of the antenna, Ag, Au, Al, Cu, Zn, Sn, Ni, Cr, Fe, Co, or Ti, or an alloy containing them can be used, but is not limited thereto. Further, the material may be different between the wiring and the antenna. Note that the wiring and the antenna are preferably formed so as to have a metal material having excellent malleability and ductility, and more preferably, the wiring and the antenna are made thick to withstand stress due to deformation.

また、形成方法としては、スパッタ法によって全面成膜した後、レジストマスクを用いてパターニングを行ってもよいし、液滴吐出法によってノズルから選択的に形成しても良い。なお、ここでいう液滴吐出法には、インクジェット法のみならず、オフセット印刷法やスクリーン印刷等も含まれる。配線とアンテナは、同時に形成しても良いし、一方を先に形成した後に、他方が乗り上げるように形成しても良い。   As a formation method, after forming a film on the entire surface by a sputtering method, patterning may be performed using a resist mask, or selective formation from a nozzle may be performed by a droplet discharge method. Note that the droplet discharge method here includes not only an inkjet method but also an offset printing method and a screen printing. The wiring and the antenna may be formed at the same time, or may be formed so that the other rides on after forming one first.

以上の工程を経て、TFTからなる薄膜集積回路装置が完成する。なお、本実施例では、トップゲート構造としたが、ボトムゲート構造(逆スタガ構造)としてもよい。なお、TFTのような薄膜能動素子部(アクティブエレメント)の存在しない領域には、下地絶縁膜材料、層間絶縁膜材料、配線材料が主として設けられているが、該領域は、薄膜集積回路装置全体の50%以上、好ましくは70〜95%を占めていることが望ましい。これにより、IDチップを曲げやすくし、IDラベル等の完成品の取り扱いが容易となる。この場合、TFT部を含むアクティブエレメントの島状半導体領域(アイランド)は、薄膜集積回路装置全体の1〜30%、好ましくは、5〜15%を占めているのがよい。   Through the above steps, a thin film integrated circuit device composed of TFTs is completed. Although the top gate structure is used in this embodiment, a bottom gate structure (reverse stagger structure) may be used. Note that a base insulating film material, an interlayer insulating film material, and a wiring material are mainly provided in a region where a thin film active element portion (active element) such as a TFT does not exist, and this region is the entire thin film integrated circuit device. It is desirable to occupy 50% or more, preferably 70 to 95%. This makes it easy to bend the ID chip and facilitates handling of finished products such as ID labels. In this case, the island-shaped semiconductor region (island) of the active element including the TFT portion occupies 1 to 30%, preferably 5 to 15% of the entire thin film integrated circuit device.

また、図23(I)に示すように、薄膜集積回路装置におけるTFTの半導体層から下部の保護層までの距離(tunder)と、半導体層から上部の層間膜(保護層が形成されている場合には該保護層)までの距離(tover)が、等しく又は概略等しくなるように、上下の保護層又は層間膜の厚さを調整するのが望ましい。このようにして、半導体層を薄膜集積回路装置の中央に配置せしめることで、半導体層への応力を緩和することができ、クラックの発生を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 23I , the distance (t under ) from the semiconductor layer of the TFT to the lower protective layer and the upper interlayer film (the protective layer is formed from the semiconductor layer) in the thin film integrated circuit device. In some cases, it is desirable to adjust the thicknesses of the upper and lower protective layers or interlayer films so that the distance (t over ) to the protective layer is equal or approximately equal. In this manner, by placing the semiconductor layer in the center of the thin film integrated circuit device, the stress on the semiconductor layer can be relaxed and the occurrence of cracks can be prevented.

本発明の半導体装置は、ICカード、ICタグ、RFID、トランスポンダ、紙幣、有価証券、パスポート、電子機器、バッグ及び衣類に用いることができる。本実施例では、ICカード、IDタグおよびIDチップなどの例について図18を用いて説明する。   The semiconductor device of the present invention can be used for IC cards, IC tags, RFIDs, transponders, banknotes, securities, passports, electronic devices, bags, and clothes. In this embodiment, an example of an IC card, an ID tag, an ID chip, and the like will be described with reference to FIG.

図18(A)はICカードであり、個人の識別用のほかに内蔵された回路のメモリが書き換え可能であることを利用して現金を使わずに代金の決済が可能なクレジットカード、あるいは電子マネーといったような使い方もできる。ICカード2000の中に本発明を用いた回路部2001を組み込んでいる。   FIG. 18A shows an IC card, which can be used for credit card payment without using cash by using the fact that the memory of the built-in circuit can be rewritten in addition to personal identification, or electronic You can use it like money. A circuit unit 2001 using the present invention is incorporated in an IC card 2000.

図18(B)はIDタグであり、個人の識別用のほかに、小型化可能であることから特定の場所での入場管理などに用いることができる。IDタグ2010の中に本発明を用いた回路部2011を組み込んでいる。   FIG. 18B shows an ID tag, which can be used for admission management in a specific place because it can be miniaturized in addition to personal identification. A circuit portion 2011 using the present invention is incorporated in the ID tag 2010.

図18(C)はスーパーマーケットなどの小売店で商品を扱う際の商品管理を行うためのIDチップ2022を商品に貼付した例である。本発明はIDチップ2022内の回路に適用される。このようにIDチップを用いることにより、在庫管理が容易になるだけではなく、万引きなどの被害を防ぐことも可能である。図面ではIDチップ2022が剥がれ落ちてしまうことを防ぐために接着を兼ねた保護膜2021を用いているが、IDチップ2022を接着剤を用いて直接貼付するような構造を取っていてもよい。また、商品に貼付する構造上、実施例2で挙げたフレキシブル基板を用いて作製すると好ましい。   FIG. 18C shows an example in which an ID chip 2022 for managing a product when a product is handled at a retail store such as a supermarket is attached to the product. The present invention is applied to a circuit in the ID chip 2022. By using the ID chip in this way, not only inventory management becomes easy, but also damage such as shoplifting can be prevented. In the drawing, the protective film 2021 that also serves as an adhesive is used to prevent the ID chip 2022 from peeling off, but the ID chip 2022 may be directly attached using an adhesive. Moreover, it is preferable to produce using the flexible substrate mentioned in Example 2 on the structure attached to goods.

図18(D)は商品製造時に識別用のIDチップを組み込んだ例である。図面では例としてディスプレイの筐体2030にIDチップ2031を組み込まれている。本発明はIDチップ2031内の回路に適用される。このような構造を取ることにより製造メーカーの識別、商品の流通管理などを容易に行うことができる。なお、図面ではディスプレイの筐体を例として取り上げているが、本発明はこれに限定されることはなく、さまざまな電子機器、物品に対して適用することが可能である。   FIG. 18D shows an example in which an ID chip for identification is incorporated at the time of product manufacture. In the drawing, an ID chip 2031 is incorporated in a display housing 2030 as an example. The present invention is applied to a circuit in the ID chip 2031. By adopting such a structure, it is possible to easily identify the manufacturer and manage the distribution of goods. Note that although the case of a display is taken as an example in the drawings, the present invention is not limited to this and can be applied to various electronic devices and articles.

図18(E)は物品搬送用の荷札である。図面では荷札2040内にIDチップ2041が組み込まれている。本発明はIDチップ2041内の回路に適用される。このような構造を取ることにより搬送先の選別や商品の流通管理などを容易に行うことができる。なお、図面では物品を縛るひも状のものにくくりつけるような構造を取っているが、本発明はこれに限定されることはなく、シール材のようなものを用いて物品に直接貼付するような構造を取ってもよい。   FIG. 18E shows an article transport tag. In the drawing, an ID chip 2041 is incorporated in a tag 2040. The present invention is applied to a circuit in the ID chip 2041. By adopting such a structure, it is possible to easily carry out transport destination selection, merchandise distribution management, and the like. In the drawings, the structure is such that a string-like object that binds the article is attached, but the present invention is not limited to this, and it is directly attached to the article using something like a sealing material. You may take a simple structure.

図18(F)は本2050にIDチップ2052が組み込まれたものである。本発明はIDチップ2052内の回路に適用される。このような構造を取ることにより書店における流通管理や図書館などでの貸し出し処理などを容易に行うことができる。図面ではIDチップ2052が剥がれ落ちてしまうことを防ぐために接着を兼ねた保護膜2051を用いているが、IDチップ2052を接着剤を用いて直接貼付するような構造を取る、または本2050の表紙に埋め込む構造を取っていてもよい。   FIG. 18F shows an example in which an ID chip 2052 is incorporated in the book 2050. The present invention is applied to a circuit in the ID chip 2052. By adopting such a structure, distribution management at a bookstore or lending processing at a library or the like can be easily performed. In the drawing, a protective film 2051 that also serves as an adhesive is used to prevent the ID chip 2052 from peeling off, but a structure in which the ID chip 2052 is directly attached using an adhesive or a cover of this book 2050 is used. You may take the structure embedded in.

図18(G)は紙幣2060にIDチップ2061が組み込まれたものである。本発明はIDチップ2061内の回路に適用される。このような構造を取ることにより偽札の流通を阻止することが容易に行える。なお、紙幣の性質上ID2061チップが剥がれ落ちるのを防ぐために紙幣2060に埋め込むような構造を取るとより好ましい。本発明は紙幣に限らず、有価証券、パスポートなど紙を材質にしたものに適用可能である。   FIG. 18G illustrates an example in which an ID chip 2061 is incorporated into a banknote 2060. The present invention is applied to a circuit in the ID chip 2061. By adopting such a structure, it is possible to easily prevent the circulation of counterfeit bills. Note that it is more preferable to adopt a structure in which the ID2061 chip is embedded in the banknote 2060 in order to prevent the ID2061 chip from peeling off due to the nature of the banknote. The present invention is not limited to banknotes, and can be applied to papers such as securities and passports.

図18(H)は靴2070にIDチップ2072が組み込まれたものである。本発明はRFIDチップ2072内の回路に適用される。このような構造を取ることにより製造メーカーの識別、商品の流通管理などを容易に行うことができる。図面ではIDチップ2072が剥がれ落ちてしまうことを防ぐために接着を兼ねた保護膜2071を用いているが、IDチップ2072を接着剤を用いて直接貼付するような構造を取る、または靴2070に埋め込む構造を取っていてもよい。本発明は靴に限らず、バッグ、衣類など身に付けるものに適用可能である。   FIG. 18H shows an shoe in which an ID chip 2072 is incorporated into a shoe 2070. The present invention is applied to a circuit in the RFID chip 2072. By adopting such a structure, it is possible to easily identify the manufacturer and manage the distribution of goods. In the drawing, a protective film 2071 that also serves as an adhesive is used to prevent the ID chip 2072 from peeling off. However, the ID chip 2072 is directly attached using an adhesive or embedded in a shoe 2070. The structure may be taken. The present invention is applicable not only to shoes but also to items worn on bags, clothes, and the like.

セキュリティ確保を目的として、多様な物品へIDチップを実装する場合を説明する。セキュリティ確保とは、盗難防止又は偽造防止の面から捉えることができる。   A case will be described in which an ID chip is mounted on various articles for the purpose of ensuring security. Ensuring security can be understood from the aspect of preventing theft or forgery.

盗難防止の例として、バッグにIDチップを実装する場合を説明する。図25に示すように、バッグ2501にIDチップ2502を実装する。例えば、バッグ2501の底又は側面の一部等にIDチップ2502を実装することができる。IDチップ2502は非常に薄型で小さいため、バッグ2501のデザイン性を低下させずに実装することができる。加えてIDチップ2502は透光性を有し、盗難者はID2502チップが実装されているかを判断しにくい。そのため、盗難者によってIDチップ2502が取り外される恐れがない。   As an example of theft prevention, a case where an ID chip is mounted on a bag will be described. As shown in FIG. 25, an ID chip 2502 is mounted on a bag 2501. For example, the ID chip 2502 can be mounted on a part of the bottom or side surface of the bag 2501. Since the ID chip 2502 is very thin and small, it can be mounted without deteriorating the design of the bag 2501. In addition, the ID chip 2502 has translucency, and it is difficult for a thief to determine whether the ID 2502 chip is mounted. Therefore, there is no possibility that the ID chip 2502 is removed by the theft.

このようなIDチップ実装バッグが盗難された場合、例えばGPS(Global Positioning System)を用いてバッグの現在位置に関する情報を得ることができる。なおGPSとは、GPS用の衛星から送られる信号をとらえてその時間差を求め、これをもとに測位するシステムである。   When such an ID chip mounting bag is stolen, information on the current position of the bag can be obtained using, for example, GPS (Global Positioning System). GPS is a system that captures a signal sent from a GPS satellite, obtains a time difference thereof, and performs positioning based on the time difference.

また盗難された物品以外にも忘れ物や落とし物を、GPSを用いて現在位置に関する情報を得ることができる。 Further, in addition to the stolen article, it is possible to obtain information on the current position of forgotten or lost items using GPS.

またバッグ以外にも、自動車、自転車等の乗物、時計やアクセサリーにIDチップを実装することができる。   In addition to bags, ID chips can be mounted on vehicles such as automobiles and bicycles, watches and accessories.

次に偽造防止の例として、パスポートや免許証等にIDチップを実装する場合を説明する。   Next, as an example of forgery prevention, a case where an ID chip is mounted on a passport or a license will be described.

図26(A)に、IDチップを実装したパスポート2601を示す。図26(A)ではIDチップ2602がパスポート2601の表紙に実装されているが、その他のページに実装してもよく、IDチップ2602は透光性を有するため表面に実装してもよい。またIDチップ2602を表紙等の材料で挟み込むようにし、表紙の内部に実装することも可能である。   FIG. 26A shows a passport 2601 on which an ID chip is mounted. In FIG. 26A, the ID chip 2602 is mounted on the cover of the passport 2601; however, the ID chip 2602 may be mounted on another page. The ID chip 2602 may be mounted on the surface because it has translucency. Further, the ID chip 2602 may be sandwiched between materials such as a cover and mounted inside the cover.

図26(B)には、IDチップを実装した免許証2603を示す。図26(B)では、IDチップ2604が免許証2603の内部に実装されている。またIDチップ2604は透光性を有するため、免許証2603の印刷面上に設けても構わない。例えば。IDチップ2604は免許証2603の印字面上に実装し、フィルムで覆うことができる。またIDチップ2604を免許証2603の材料で挟み込むようにし、内部に実装することも可能である。   FIG. 26B shows a license 2603 mounted with an ID chip. In FIG. 26B, the ID chip 2604 is mounted inside the license 2603. Further, since the ID chip 2604 has a light-transmitting property, the ID chip 2604 may be provided on the printing surface of the license 2603. For example. The ID chip 2604 can be mounted on the printing surface of the license 2603 and covered with a film. Further, the ID chip 2604 can be sandwiched between the materials of the license 2603 and mounted inside.

以上のような物品にIDチップを実装することにより、偽造を防止することができる。また上述したバッグにIDチップを実装し、偽造を防止することもできる。加えて非常に薄型で小さいIDチップを用いるため、パスポートや免許証等のデザイン性を損ねることがない。さらにIDチップは透光性を有するため、表面に実装しても構わない。   Forgery can be prevented by mounting the ID chip on the article as described above. Further, forgery can be prevented by mounting an ID chip on the above-described bag. In addition, since a very thin and small ID chip is used, the design such as a passport and a license is not impaired. Furthermore, since the ID chip has translucency, it may be mounted on the surface.

またIDチップにより、パスポートや免許証等の管理を簡便に行うことができる。さらにパスポートや免許証等に直接情報を記入することなく、IDチップに保存することができるため、プライバシーを守ることができる。   The ID chip can easily manage passports and licenses. Furthermore, since information can be stored in the ID chip without directly entering information in a passport or a license, privacy can be protected.

安全管理を行うため、食料品等の商品へIDFチップを実装する場合を図27を用いて説明する。IDチップ2703を実装したラベル2702と、当該ラベル2702が貼られた肉のパック2701を示す。IDチップ2703はラベル2702の表面に実装していてもよいし、ラベル2702内部に実装してもよい。また野菜等の生鮮食品の場合、生鮮食品を覆うラップにIDチップを実装してもよい。   A case where an IDF chip is mounted on a commodity such as food for safety management will be described with reference to FIG. A label 2702 on which an ID chip 2703 is mounted and a meat pack 2701 to which the label 2702 is attached are shown. The ID chip 2703 may be mounted on the surface of the label 2702 or may be mounted inside the label 2702. In the case of fresh food such as vegetables, an ID chip may be mounted on a wrap that covers the fresh food.

IDチップ2703には、商品の生産地、生産者、加工年月日、賞味期限等の商品に関する基本事項、更には商品を用いた調理例等の応用事項を記録することができる。このような基本事項は、書き換える必要がないためMROM等の書き換え不能なメモリを用いて記録するとよい。またこのような応用事項は、EEROM等の書き換え、消去可能なメモリを用いて記録するとよい。   The ID chip 2703 can record basic items related to the product such as the product production location, producer, processing date, expiration date, and application items such as cooking examples using the product. Such basic matters do not need to be rewritten, and are preferably recorded using a non-rewritable memory such as MROM. Such application items may be recorded using a rewritable and erasable memory such as EEROM.

また食料品の安全管理を行うためには、加工前の動植物の状態を知り得ることが重要である。そのため、動植物内にIDチップを埋め込み、リーダ装置によって動植物に関する情報を取得するとよい。動植物に関する情報とは、飼育地、飼料、飼育者、伝染病の感染の有無等である。   In addition, it is important to be able to know the state of animals and plants before processing in order to carry out food safety management. Therefore, it is preferable to embed an ID chip in animals and plants and acquire information on animals and plants by a reader device. Information on animals and plants includes breeding grounds, feed, breeders, presence of infectious diseases, and the like.

またIDチップに、商品の値段が記録されていれば、従来のバーコードを用いる方式よりも、簡便、短時間に商品の精算を行うことが可能となる。すなわち、IDチップが実装された複数の商品を一挙に精算することができる。但し、このように複数のIDチップを読み取る場合、アンチコリジョン機能をリーダ装置に搭載する必要がある。   Further, if the price of the product is recorded on the ID chip, the product can be settled more easily and in a shorter time than the method using the conventional barcode. That is, it is possible to settle a plurality of products on which the ID chip is mounted all at once. However, when reading a plurality of ID chips in this way, it is necessary to mount an anti-collision function in the reader device.

さらにIDチップの通信距離によっては、レジスターと商品との距離が遠くても、商品の精算を可能とすることができる。またIDチップは万引き防止にも役立つ。   Furthermore, depending on the communication distance of the ID chip, the product can be settled even if the distance between the register and the product is long. ID chips also help prevent shoplifting.

さらにIDチップは、バーコード、磁気テープ等のその他の情報媒体と併用することもできる。例えば、IDチップには書き換え不要な基本事項を記録し、バーコードには更新すべき情報、例えば値引き価格や特価情報を記録するとよい。バーコードはIDチップと異なり、情報の修正を簡便に行うことができるからである。   Furthermore, the ID chip can be used in combination with other information media such as a barcode and a magnetic tape. For example, basic items that do not need to be rewritten are recorded on the ID chip, and information to be updated, such as discount prices and special price information, may be recorded on the barcode. This is because, unlike an ID chip, a bar code can easily correct information.

このようにIDチップを実装することにより、消費者へ提供できる情報を増大させることができるため、消費者は安心して商品を購入することができる。   By mounting the ID chip in this way, information that can be provided to the consumer can be increased, so that the consumer can purchase the product with peace of mind.

物流管理を行うため、ビール瓶等の商品へIDチップを実装する場合を説明する。図28(A)に示すように、ビール瓶にIDチップ2802を実装する。例えば、ラベル2801を用いてIDチップ2802を実装することができる。   A case will be described in which an ID chip is mounted on a product such as a beer bottle for distribution management. As shown in FIG. 28A, an ID chip 2802 is mounted on a beer bottle. For example, the ID chip 2802 can be mounted using the label 2801.

IDチップには、製造日、製造場所、使用材料等の基本事項を記録する。このような基本事項は、書き換える必要がないためMROM等の書き換え不能なメモリを用いて記録するとよい。加えてIDチップには、各ビール瓶の配送先、配送日時等の個別事項を記録する。例えば、図28(B)に示すように、各ビール瓶2803がベルトコンベア2806により流れ、ライタ装置2805を通過するときに、ラベル2804に内蔵されたIDチップ2807に各配送先、配送日時を記録することができる。このような個別事項は、EEROM等の書き換え、消去可能なメモリを用いて記録するとよい。   In the ID chip, basic items such as the date of manufacture, the place of manufacture, and the materials used are recorded. Such basic matters do not need to be rewritten, and are preferably recorded using a non-rewritable memory such as MROM. In addition, individual items such as the delivery destination and delivery date and time of each beer bottle are recorded in the ID chip. For example, as shown in FIG. 28B, when each beer bottle 2803 flows by the belt conveyor 2806 and passes through the writer device 2805, each delivery destination and delivery date and time are recorded on the ID chip 2807 built in the label 2804. be able to. Such individual items may be recorded using a rewritable and erasable memory such as EEROM.

また配達先から購入された商品情報がネットワークを通じて物流管理センターへ送信されると、この商品情報に基づき、ライタ装置又は当該ライタ装置を制御するパーソナルコンピュータ等が配送先や配送日時を算出し、IDチップへ記録するようなシステムを構築するとよい。 When product information purchased from a delivery destination is transmitted to the distribution management center through the network, based on this product information, the writer device or a personal computer that controls the writer device calculates the delivery destination and delivery date and time. A system that records on a chip should be constructed.

また配達はケース毎に行われるため、ケース毎、又は複数のケース毎にIDチップを実装し、個別事項を記録することもできる。   Since delivery is performed for each case, an ID chip can be mounted for each case or for each of a plurality of cases, and individual items can be recorded.

このような複数の配達先が記録されうる飲料品は、IDチップを実装することにより、手作業で行う入力にかかる時間を削減でき、それに起因した入力ミスを低減することができる。加えて物流管理の分野において最もコストのかかる人件費用を削減することができる。従って、IDチップを実装したことにより、ミスの少ない、低コストな物流管理を行うことができる。   By installing an ID chip in such a beverage product in which a plurality of delivery destinations can be recorded, the time required for manual input can be reduced, and input errors caused by the time can be reduced. In addition, labor costs that are the most expensive in the field of logistics management can be reduced. Therefore, by mounting the ID chip, it is possible to carry out low-cost logistics management with few mistakes.

さらに配達先において、ビールに合う食料品や、ビールを使った料理法等の応用事項を記録してもよい。その結果、食料品等の宣伝を兼ねることができ、消費者の購買意欲を高めることができる。このような応用事項は、EEROM等の書き換え、消去可能なメモリを用いて記録するとよい。このようにIDチップを実装することにより、消費者へ提供できる情報を増大させることができるため、消費者は安心して商品を購入することができる。   Furthermore, application items such as foods suitable for beer and cooking methods using beer may be recorded at the delivery destination. As a result, it can serve as an advertisement for foods and the like, and the consumer's willingness to purchase can be enhanced. Such application items may be recorded using a rewritable and erasable memory such as EEROM. By mounting the ID chip in this way, information that can be provided to the consumer can be increased, so that the consumer can purchase the product with peace of mind.

製造管理を行うため、IDチップを実装した製造品と、当該IDチップの情報に基づき制御される製造装置(製造ロボット)について説明する。   In order to perform manufacturing management, a manufactured product on which an ID chip is mounted and a manufacturing apparatus (manufacturing robot) controlled based on information on the ID chip will be described.

現在、オリジナル商品を生産する場面が多くみられ、このような場合、生産ラインでは当該商品のオリジナル情報に基づくように生産する。例えば、ドアの塗装色を自由に選択することができる自動車の生産ラインにおいては、自動車の一部にIDFチップを実装し、当該IDチップからの情報に基づき、塗装装置を制御する。そしてオリジナルな自動車を生産することができる。
IDチップを実装する結果、事前に生産ラインに投入される自動車の順序や同色を有する数を調整する必要がない。強いては、自動車の順序や数それに合わせるように塗装装置を制御するプログラムを設定しなくてすむ。すなわち製造装置は、自動車に実装されたIDチップの情報に基づき、個別に動作することができる。
Currently, there are many scenes in which original products are produced. In such a case, production is performed on the production line based on the original information of the products. For example, in an automobile production line where the paint color of a door can be freely selected, an IDF chip is mounted on a part of the automobile, and the coating apparatus is controlled based on information from the ID chip. And you can produce an original car.
As a result of mounting the ID chip, it is not necessary to adjust the order of the cars to be put on the production line or the number having the same color in advance. For this reason, it is not necessary to set a program for controlling the painting apparatus to match the order and number of cars. That is, the manufacturing apparatus can operate individually based on the information of the ID chip mounted on the automobile.

このようにIDチップは様々な場所で使用することができる。そしてIDチップに記録された情報により、製造に関する固有情報を得ることができ、当該情報に基づき製造装置を制御することができる。   Thus, the ID chip can be used in various places. And the specific information regarding manufacture can be obtained from the information recorded on the ID chip, and the manufacturing apparatus can be controlled based on the information.

次に、本発明のIDチップを用いたICカードを、電子マネーとして利用する形態について説明する。図29に、ICカード2901を用いて、決済をおこなっている様子を示す。ICカード2901は、本発明のIDチップ2902を有している。ICカード2901の利用の際には、レジスター2903、リーダ/ライタ2904を用いる。IDチップ2902には、ICカード2901に入金されている金額の情報が保持されており、リーダ/ライタ2904は該金額の情報を非接触で読み取り、レジスター2903に送信することができる。レジスター2903では、ICカード2901に入金されている金額が、決済する金額以上であることを確認し、決済を行なう。そしてリーダ/ライタ2904に決済後の残額の情報を送信する。リーダ/ライタ2904は該残額の情報を、ICカード2901のIDチップ2902に書き込むことができる。   Next, a mode in which an IC card using the ID chip of the present invention is used as electronic money will be described. FIG. 29 shows a state in which payment is performed using an IC card 2901. The IC card 2901 has the ID chip 2902 of the present invention. When the IC card 2901 is used, a register 2903 and a reader / writer 2904 are used. The ID chip 2902 holds information on the amount deposited in the IC card 2901, and the reader / writer 2904 can read the amount information without contact and send it to the register 2903. The register 2903 confirms that the amount deposited in the IC card 2901 is equal to or greater than the amount to be settled, and performs settlement. Then, information on the remaining amount after settlement is transmitted to the reader / writer 2904. The reader / writer 2904 can write the remaining amount information into the ID chip 2902 of the IC card 2901.

なおリーダ/ライタ2904に、暗証番号などを入力することができるキー2905を付加し、第三者によってICカード2901を用いた決済が無断で行なわれるのを制限できるようにしても良い。
なお、本実施例に示した例はごく一例であり、これらの用途に限定するものではないことを付記する。
Note that a key 2905 for inputting a password or the like may be added to the reader / writer 2904 so that a third party can be prevented from making a settlement using the IC card 2901 without permission.
It should be noted that the examples shown in the present embodiment are only examples and are not limited to these applications.

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる物品の固体認識用のチップとして適用することが可能である。また、本実施例は実施形態、実施例1〜10のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。   As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied as a solid recognition chip for any article. In addition, the present embodiment can be realized by using a configuration including any combination of the embodiment and Examples 1 to 10.

本発明の半導体装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration of a semiconductor device of the present invention. 従来の半導体装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the conventional semiconductor device. RFタグシステムの概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of RF tag system. ヒューズメモリの回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of a fuse memory. ヒューズ素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of a fuse element. ヒューズメモリの回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of a fuse memory. 容量型ヒューズ素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of a capacitive fuse element. ヒューズメモリの回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of a fuse memory. 本発明のアンテナの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the antenna of this invention. 本発明のアンテナの実施例を示す図。The figure which shows the Example of the antenna of this invention. メモリ回路に記憶されるデータの例を示す図。The figure which shows the example of the data memorize | stored in a memory circuit. 本発明の論理回路のブロック図。1 is a block diagram of a logic circuit of the present invention. 本発明の論理回路のブロック図。1 is a block diagram of a logic circuit of the present invention. 本発明の工程断面図。Process sectional drawing of this invention. 本発明の工程断面図。Process sectional drawing of this invention. 本発明の工程断面図。Process sectional drawing of this invention. 本発明の応用例を示す図。The figure which shows the application example of this invention. 本発明におけるTFTの配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of TFT in this invention. 本発明の安定電源回路の例を示す図。The figure which shows the example of the stable power supply circuit of this invention. 本発明の半導体装置と保護層を組み合わせた図。The figure which combined the semiconductor device and protective layer of this invention. 本発明の工程断面図。Process sectional drawing of this invention. 本発明の工程断面図。Process sectional drawing of this invention. 本発明の工程断面図。Process sectional drawing of this invention. 本発明を用いたバッグを示す図。The figure which shows the bag using this invention. 本発明を用いた証明書を示す図。The figure which shows the certificate using this invention. 本発明を用いた食料品管理を説明する図。The figure explaining the foodstuff management using this invention. 本発明を用いた物流管理を説明する図。The figure explaining the physical distribution management using this invention. 本発明を用いたICカード決済を説明する図。The figure explaining IC card settlement using the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体装置
101 アンテナ回路
102 整流回路
103 安定電源回路
104 昇圧電源回路
105 変調回路
106 アンプ
107 論理回路
108 アンプ
109 論理回路
110 レベルシフト回路
111 ヒューズメモリ回路
112 ヒューズメモリコントロール回路
113 復調回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor device 101 Antenna circuit 102 Rectifier circuit 103 Stable power supply circuit 104 Boost power supply circuit 105 Modulation circuit 106 Amplifier 107 Logic circuit 108 Amplifier 109 Logic circuit 110 Level shift circuit 111 Fuse memory circuit 112 Fuse memory control circuit 113 Demodulation circuit

Claims (10)

アンテナ回路、変調回路、復調回路、論理回路及びメモリ回路を有し、
前記アンテナ回路は、前記変調回路と前記復調回路に電気的に接続され、
前記復調回路は、前記論理回路に電気的に接続され、
前記論理回路は、前記メモリ回路に電気的に接続され、
前記メモリ回路は、ヒューズ素子を含み、前記論理回路から出力される信号を記憶し、
前記論理回路は、スイッチと、揮発性メモリ回路とを有し、
前記メモリ回路の書き込み記憶ビットの初期値が前記揮発性メモリ回路に入力されると、前記揮発性メモリ回路は、前記初期値を記憶するとともに前記スイッチをオンする信号を出力し、
前記復調回路から入力された信号により、前記スイッチを介して前記メモリ回路にデータの書き込みが行われ、前記メモリ回路への書き込みが終了して前記書き込み記憶ビットが前記初期値とは異なる値に書き換えられ、前記書き込み記憶ビットの書き換え後の値が前記揮発性メモリ回路に入力されると、前記揮発性メモリ回路は、前記書き換え後の値を記憶するとともに前記スイッチをオフする信号を出力することを特徴とする半導体装置。
An antenna circuit, a modulation circuit, a demodulation circuit, a logic circuit, and a memory circuit;
The antenna circuit is electrically connected to the modulation circuit and the demodulation circuit,
The demodulation circuit is electrically connected to the logic circuit;
The logic circuit is electrically connected to the memory circuit;
The memory circuit includes a fuse element, stores a signal output from the logic circuit ,
The logic circuit includes a switch and a volatile memory circuit,
When an initial value of a write storage bit of the memory circuit is input to the volatile memory circuit, the volatile memory circuit stores the initial value and outputs a signal for turning on the switch,
Data is written to the memory circuit through the switch by a signal input from the demodulation circuit, and writing to the memory circuit is completed and the write storage bit is rewritten to a value different from the initial value. When the rewritten value of the write storage bit is input to the volatile memory circuit, the volatile memory circuit stores the rewritten value and outputs a signal for turning off the switch. A featured semiconductor device.
アンテナ回路、変調回路、復調回路、論理回路及びメモリ回路を有し、
前記アンテナ回路は、前記変調回路と前記復調回路に電気的に接続され、
前記復調回路は、前記論理回路に電気的に接続され、
前記論理回路は、前記メモリ回路に電気的に接続され、
前記メモリ回路は、ヒューズ素子を含み、前記論理回路から出力される信号を記憶し、
前記論理回路は、スイッチと、ヒューズメモリ回路とを有し、
前記ヒューズメモリ回路の書き込み記憶ビットが初期値では、前記ヒューズメモリ回路は、前記スイッチをオンする信号を出力し、
前記復調回路から入力された信号により、前記スイッチを介して前記メモリ回路にデータの書き込みが行われ、前記メモリ回路への書き込みが終了して前記書き込み記憶ビットが前記初期値とは異なる値に書き換えられると、前記ヒューズメモリ回路は、前記スイッチをオフする信号を出力することを特徴とする半導体装置。
An antenna circuit, a modulation circuit, a demodulation circuit, a logic circuit, and a memory circuit;
The antenna circuit is electrically connected to the modulation circuit and the demodulation circuit,
The demodulation circuit is electrically connected to the logic circuit;
The logic circuit is electrically connected to the memory circuit;
The memory circuit includes a fuse element, stores a signal output from the logic circuit,
The logic circuit includes a switch and a fuse memory circuit,
When the write storage bit of the fuse memory circuit is an initial value, the fuse memory circuit outputs a signal for turning on the switch,
Data is written to the memory circuit through the switch by a signal input from the demodulation circuit, and writing to the memory circuit is completed and the write storage bit is rewritten to a value different from the initial value. Then, the fuse memory circuit outputs a signal for turning off the switch .
請求項1又は請求項2において、In claim 1 or claim 2,
前記論理回路は、デコード回路と、ディレイ回路とを有し、The logic circuit includes a decode circuit and a delay circuit,
前記復調回路から入力された信号は、前記デコード回路でデコードされ、前記ディレイ回路を経て、前記スイッチに入力されることを特徴とする半導体装置。A signal inputted from the demodulating circuit is decoded by the decoding circuit, passed through the delay circuit, and inputted to the switch.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記ヒューズ素子を溶断することにより、記憶動作が行われることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A semiconductor device wherein a memory operation is performed by fusing the fuse element.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記ヒューズ素子は金属配線を有し、前記金属配線を溶断することにより記憶動作が行われることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fuse element has a metal wiring, and a memory operation is performed by fusing the metal wiring.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記ヒューズ素子は半導体薄膜を有し、前記半導体薄膜を溶断することにより、記憶動作が行われることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The fuse element has a semiconductor thin film, and a memory operation is performed by fusing the semiconductor thin film.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記ヒューズ素子は第1の導電層、第2の導電層、及び前記第1の導電層と前記第2の導電層の間の絶縁膜を有し、
前記第1の導電層と前記第2の導電層を短絡させることにより、記憶動作が行われることを特徴とする半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The fuse element has a first conductive layer, a second conductive layer, and an insulating film between the first conductive layer and the second conductive layer,
A semiconductor device, wherein a memory operation is performed by short-circuiting the first conductive layer and the second conductive layer.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記変調回路、前記復調回路、前記メモリ回路及び前記論理回路のうち、少なくとも一つは薄膜トランジスタで構成されることを特徴とした半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7 ,
At least one of the modulation circuit, the demodulation circuit, the memory circuit, and the logic circuit includes a thin film transistor.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
前記アンテナ回路、前記変調回路、前記復調回路、前記論理回路及び前記メモリ回路は、同一の絶縁基板上に設けられることを特徴とした半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8 ,
The semiconductor device, wherein the antenna circuit, the modulation circuit, the demodulation circuit, the logic circuit, and the memory circuit are provided over the same insulating substrate.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
前記変調回路、前記復調回路、前記論理回路及び前記メモリ回路は、第1の絶縁基板上に一体形成され、
前記アンテナ回路は第2の絶縁基板上に設けられることを特徴とした半導体装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8 ,
The modulation circuit, the demodulation circuit, the logic circuit, and the memory circuit are integrally formed on a first insulating substrate,
The semiconductor device is characterized in that the antenna circuit is provided on a second insulating substrate.
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