JP5144313B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は無線通信によりデータの交信(受信、送信)が可能な半導体装置に関する。
近年、無線通信を利用した個体識別技術(以下、無線通信システムという)が注目を集めている。特に、RFIDタグ(ICタグ、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる)は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めている。また、個人認証への応用も期待されている。
前記無線通信システムとは、通信器(質問器、リーダ/ライタ、インテロゲータなどとも呼ばれる)等の電力供給源兼送受信器または送受信器と、RFIDタグ等の送受信器(以下、RFIDタグ)との間での無線信号にてデータのやりとりを行うシステムのことである。
無線通信システムにおいて、通信器とRFIDタグ間の通信距離を伸ばすために、通信器からRFIDタグへの電力供給効率を高める研究開発が盛んに行われている。
一般的に、電力は放射される地点から観測地点までの距離の二乗に反比例する。つまり、通信器とRFIDタグの距離(以下、通信距離という)が遠いほど、RFIDタグが受信する電力は小さく、通信距離が近いほど、RFIDタグが受信する電力は大きくなる。
通信距離が遠く、RFIDタグが受信する電力が小さい場合において、正常な通信を行うための手段の一つに、RFIDタグの消費電力低減がある。そして、RFIDタグの消費電力低減のために、低電圧で駆動するトランジスタを用いることが多くなってきている。
一方で、通信距離が近く、RFIDタグが受信する電力が大きい場合において、正常な通信を行うための手段の一つに、特許文献1がある。
特開2002−368647号公報
特許文献1においては、レギュレータ等の出力電位をアンテナの両端と接続した可変抵抗に入力し、RFIDタグのインピーダンスを変化させて、受信する電力が大きくてもRFIDタグ内の素子を破壊することなく正常な通信が行えるようにしている。
前記可変抵抗等のスイッチング素子を用いると、スイッチング素子の持つ容量により、交流信号がレギュレータ等で生成した定電圧に影響を与える。そして、定電圧が変動してしまう。以下において、前記可変抵抗等のスイッチング素子の持つ容量により、交流信号が定電圧に影響を与え、定電圧が変動してしまう現象を交流信号の透過という。
交流信号の透過が生じると、本来は定電位である電圧が変動してしまい、その電圧で駆動しているRFIDタグ内の回路が誤動作、あるいは、全く動作しない等の動作不良を引き起こしてしまう。
上記の実情を鑑み、無線通信によりデータの交信(受信、送信)が可能な半導体装置において、交流信号の透過による誤動作等を抑制することを課題とする。
本発明は前述した課題を解決するために、以下の構成を有する半導体装置を提供する。
本発明の半導体装置は、レギュレータ、定電圧回路およびリミッタ回路等の定電圧を生成する回路と、生成された定電圧が入力される回路(以下、フィードバック回路)の間に、フィルタを設けることを特徴とする。
前記フィードバック回路とは、生成された定電圧が入力することで、半導体装置のインピーダンスを変えることができる回路のことをいう。例えば、可変抵抗および可変容量等の素子でもよいし、半導体装置のインピーダンスを変えることができる回路や素子であればどんなものでも良い。
無線通信によりデータの交信(受信、送信)が可能な半導体装置において、上記レギュレータ、定電圧回路およびリミッタ回路等の定電圧を生成する回路と、生成された定電圧が入力される回路(以下、フィードバック回路)の間に、フィルタを設ける。フィルタを設けることで、交流信号の透過を抑制することができる。そして、定電圧が変動し難くなり、誤動作、あるいは、全く動作しない等の動作不良を抑制することができる。
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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うることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
また、本発明において、接続されているとは電気的に接続されていることと同義である。したがって、素子1と素子2が接続されている場合、素子1と素子2の間に別の素子などが配置されていてもよい。
(実施の形態1)
実施の形態1では、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置の構成について説明する。
図1に示すように、半導体装置201は、入力回路204、定電圧を生成する回路205、フィードバック回路206、フィルタ207および回路部208を有する。
入力回路204は、入力した交流信号を整流し、直流電圧を生成する役割を有する。回路構成は、入力した信号を整流し、直流電圧を生成する役割を有する回路であればどんな回路でもよい。例えば、半波整流回路、全波整流回路等の整流回路と容量素子、コイルなどの素子を組み合わせた回路構成がある。
定電圧を生成する回路205は、入力回路204が生成した直流電圧以下の定電圧を生成する役割を有する。回路構成は、電圧や電流または両方により生成した電圧を一定に保つことができる回路であればどのような回路でもよい。
フィードバック回路206は、定電圧を生成する回路205で生成された定電圧により、半導体装置201のインピーダンスを変化させて、受信する電波が強くても、大きな電源が生成されないようにする役割を有する。回路構成は、半導体装置201のインピーダンスを変化させる役割を有する回路であればどんな回路でもよい。例えば、1個のトランジスタを用いたスイッチング素子と抵抗素子を組み合わせた回路構成がある。
フィルタ207は、定電圧を生成する回路205とフィードバック回路206の間に設けられ、フィードバック回路206の動作時に、交流信号の透過を抑制する役割を有する。
前記フィルタ207の回路構成は、例えば、抵抗素子と容量素子を直列に接続した構成がある。抵抗素子の抵抗値と容量素子の容量値の積を調整することで、交流信号の透過を抑制したい交流信号の周波数を調整することができる。
抵抗素子と容量素子を直列に接続した場合、周波数をfc、容量値をC、抵抗値をRとすると、fc<1/(2πCR)と表される。この計算式は、1/(2πCR)よりも小さい周波数を通しやすく、1/(2πCR)よりも大きい周波数は通しにくいことを表している。そして、この計算式を用いて、交流信号の透過を抑制したい交流信号の周波数から、容量値C、抵抗値Rを見積もることが出来る。
例えば、1MHzより大きい周波数を通しにくくするには、上述の計算式から、CRを1.6×10−7よりも小さくすればよい。例えば、C=16pF、R=10kΩとすればよい。
上記構成により、本発明の半導体装置は、交流信号の透過を抑制することができる。そして、定電圧が変動し難くなり、誤動作、あるいは、全く動作しない等の動作不良を抑制することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2では、RFIDタグで本発明の半導体装置を使用した際の構成および動作について説明する。
はじめに、構成について説明する。
無線通信システムの概略図を図3に示す。無線通信システムは、主に、通信器3010、通信器3010に電気的に接続されたアンテナユニット3020、RFIDタグ300、通信器を制御する制御用端末3030から構成される。
RFIDタグ300の回路構成を図2に示す。RFIDタグ300は、アンテナ301及び半導体集積回路313を有する。なお本発明のRFIDタグ300は必ずしもアンテナ301を有していなくとも良い。半導体集積回路313は、本発明の半導体装置の構成要素である入力回路440、定電圧を生成する回路450、フィードバック回路460、フィルタ470および回路部360を有する。そして、回路部360は、リセット回路340、復調回路350、クロック生成回路370、コード抽出回路380、コード判定回路390、変調回路400、信号出力制御回路410、CRC(Cyclic Redundancy Check)回路420およびメモリ430を有する。
次に、図2および図3を用いて、動作について説明する。
通信器3010に電気的に接続されたアンテナユニット3020から無線信号が送信される。無線信号には通信器3010からRFIDタグ300への命令が含まれている。そして、無線信号はRFIDタグ300が有するアンテナ301により受信される。
アンテナ301により受信された無線信号は、電気信号である交流信号として入力回路440に送られる。入力回路440は整流回路および容量を有する。受信された無線信号は整流回路を通ることで整流され、さらに、容量により平滑される。そして、直流電圧(以下VIN)が生成される。
前記VINを生成する際に容量を用いているが、コイル、コイルと容量の両方を用いても良い。入力回路440は、整流された信号から直流電圧を生成することができれば、どのような構成でも良い。
前記VINは定電圧を生成する回路450に送られ、定電圧を生成する回路450において定電圧(以下VDD)が生成される。生成されたVDDが、各回路ブロックに供給される。なお、本実施の形態において、低電源電位(VSS)は共通である。
前記生成された定電圧VDDはフィルタ470を通りフィードバック回路460に入力する。フィードバック回路460が動作し、交流信号が透過しても、フィルタ470により透過した交流信号は通しにくくなる。したがって、交流信号による定電圧VDDの変動は抑制される。
また、アンテナ301より受信された無線信号は交流信号として復調回路350にも送られる。復調回路350において、当該信号は整流され、復調される。
前記復調回路350の後にアナログアンプを設けて、復調された信号を増幅してもよい。復調された信号を増幅することで、信号波形が整形される。信号波形が鈍っていると、信号の遅延が大きくなってしまい、動作が不安定になる場合があるが、信号波形が整形されていれば、信号の遅延が小さく、安定動作が可能となる。
さらに、アンテナ301により受信された無線信号は交流信号としてクロック生成回路370にも送られる。クロック生成回路370は交流信号を分周し、基本クロック信号を発生させる回路である。クロック生成回路370にて生成された基本クロック信号は各回路ブロックに送られ、各回路ブロック内の信号のラッチおよび選択、時間のカウント等に用いられる。
前記復調された信号および前記基本クロック信号は、コード抽出回路380に送られる。コード抽出回路380では、前記復調された信号から、前記通信器3010からRFIDタグ300へ送られた命令を抽出する。また、コード抽出回路380では、コード判定回路390を制御する信号も生成している。
前記コード抽出回路380において抽出された命令は、コード判定回路390に送られる。コード判定回路390では、前記通信器3010からどのような命令が送られてきたのかを判別する。また、CRC回路420、メモリ430、信号出力制御回路410を制御する。
こうして、前記通信器3010からどのような命令が送られてきたのかを判別し、判別された命令により、CRC回路420、メモリ430、信号出力制御回路410を動作させる。そして、メモリ430に記憶または書き込まれたID番号等の固有データを含んだ信号を出力する。または、メモリ430にデータを記録する。
また、信号出力制御回路410は、メモリ430に記憶または書き込まれたID番号等の固有データを含んだ信号を、ISO等の規格に則った符号化方式で符号化した信号に変える。そして、符号化された信号にしたがって、変調回路400により、アンテナ301が受信している無線信号に変調をかける。
変調をかけられた信号は、通信器3010に電気的に接続されたアンテナユニット3020で受信される。そして、受信された信号は通信器3010で解析され、本発明の半導体装置を使用したRFIDタグ300のID番号等の固有データを認識することができる。
上記構成により、本発明の半導体装置は、交流信号の透過を抑制することができる。そして、定電圧VDDが変動し難くなり、誤動作、あるいは、全く動作しない等の動作不良を抑制することができる。
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態3)
実施の形態3では、本発明の半導体装置の回路構成について説明する。
図4に回路構成を示す。半導体装置233は、入力回路224、定電圧を生成する回路225、フィードバック回路226、フィルタ227および回路部228を有する。
半導体装置233の2つの入力端子+Vおよび−Vは、それぞれ、アンテナ等の無線信号を受信する素子の+端子および−端子に電気的に接続されている。
なお、−V端子と+V端子とに与えられる電圧は交流である。以下、+V端子に与えられる電圧が−V端子に与えられる電圧よりも高い場合を例に挙げて、半導体装置233の具体的な構成について説明する。
入力回路224は、第一の容量素子220、第一のトランジスタ221、第二のトランジスタ222および第二の容量素子223を有する。第一の容量素子220の一端は+V端子、他端は第一のトランジスタ221のゲート端子およびソース端子に接続されている。第一のトランジスタ221はゲート端子とソース端子が接続されており、ダイオードとして機能する。また、第一のトランジスタ221のドレイン端子は第二の容量素子223の一端と接続されている。第二のトランジスタ222は第一のトランジスタ221と同様に、ゲート端子とソース端子が接続されており、ダイオードとして機能する。また、第二のトランジスタ222のドレイン端子は第一のトランジスタ221のゲート端子およびソース端子に接続されている。さらに、第二のトランジスタ222のゲート端子およびソース端子は第二の容量素子223の他端と接続されている。なお、第二の容量素子223の他端は−V端子とも接続されている。第一の容量素子220、第一のトランジスタ221および第二のトランジスタ222で半波2倍圧整流回路を構成している。
フィルタ227は、第一の抵抗素子230および第三の容量素子229を有する。第一の抵抗素子230の一端は第三の容量素子229の一端および定電圧を生成する回路225の出力に、他端はフィードバック回路226内の第三のトランジスタ231のゲート端子に接続されている。第三の容量素子229の他端は−V端子に接続されている。図4においては、第三の容量素子229は−V端子と第一の抵抗素子230の一端と接続されているが、−V端子と第一の抵抗素子230の他端に接続されていてもよい。
フィードバック回路226は、第三のトランジスタ231および第二の抵抗素子232を有する。第三のトランジスタ231のソース端子は−V端子、ゲート端子はフィルタ227内の第一の抵抗素子230の他端、ドレイン端子は第二の抵抗素子232の一端に接続されている。第二の抵抗素子232の他端は、入力回路224の第一の容量素子220の他端、および、第一のトランジスタ221のゲート端子およびソース端子に接続されている。
図4のフィードバック回路226は、第三のトランジスタ231および第二の抵抗素子232を有する例を示しているが、第二の抵抗素子232が容量素子であってもよいし、ダイオードであってもよい。半導体装置233のインピーダンスを変化させる回路であればどんな回路でもよい。
なお、+V端子に与えられる電圧が−V端子に与えられる電圧よりも低い場合、第一のトランジスタ221、第二のトランジスタ222、第三のトランジスタ231がそれぞれ有するソース端子とドレイン端子とは、入れ替わる。
半導体装置233の動作について簡単に説明する。アンテナが受信した無線信号は交流信号として入力回路224に入力される。入力回路224に入力された交流信号は、前記半波2倍圧整流回路により整流され、交流信号の半波長の振幅のおよそ2倍の振幅の信号を生成する。そして、生成された信号は第二の容量素子223により平滑され、直流電圧(以下、VIN)となる。
生成されたVINは定電圧を生成する回路225に入力され、VIN以下で、かつ、より安定した定電圧(以下、VDD)が生成される。回路構成は、電圧や電流または両方により生成した電圧を一定に保つことができる回路であればどのような回路でもよい。例えば、レギュレータ回路などがある。
そして、生成されたVDDが回路部228に供給される。また、VDDは定電圧を生成する回路225とフィードバック回路226の間に設けられたフィルタ227を通る。
生成されたVDDがフィードバック回路226内の第三のトランジスタ231の閾値電圧を超えると、第三のトランジスタ231は導通(トランジスタがONして電流が流れる状態)する。そして、交流信号が入力する入力回路224内の第一の容量素子220の他端、第一のトランジスタ221のゲート端子およびソース端子、および、第二のトランジスタ222のドレイン端子から、第二の抵抗素子232および第三のトランジスタ231を通って電流が流れ、半導体装置233のインピーダンスを変えることができる。しかし、同時に交流信号の透過が起こる。
交流信号は透過するが、フィルタ227により、透過した交流信号は通しにくくなっており、VDDは変動しにくくなっている。そして、VDDが回路部228に供給される。
上記構成のフィルタ227のように一つの抵抗素子と一つの容量素子を接続した場合、周波数をfc、容量値をC、抵抗値をRとすると、fc<1/(2πCR)と表される。この計算式は、1/(2πCR)よりも小さい周波数を通しやすく、1/(2πCR)よりも大きい周波数は通しにくいことを表している。そして、この計算式を用いて、交流信号の透過を抑制したい交流信号の周波数から、容量値C、抵抗値Rを見積もることが出来る。
例えば、1MHzより大きい周波数を通しにくくするには、上述の計算式から、CRを1.6×10−7よりも小さくすればよい。例えば、C=16pF、R=10kΩとすればよい。
上記構成では、トランジスタはすべてN型を使用しているが、P型のトランジスタを用いても良い。
上記構成により、本発明の半導体装置は、交流信号の透過を抑制することができる。そして、定電圧が変動し難くなり、誤動作、あるいは、全く動作しない等の動作不良を抑制することができる。
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態4)
実施の形態4では、本発明の半導体装置内のフィルタ回路の別の例について説明する。
図5に回路構成を示す。半導体装置333は、入力回路324、定電圧を生成する回路325、フィードバック回路326、フィルタ327および回路部328を有する。
半導体装置333の2つの入力端子+Vおよび−Vは、それぞれ、アンテナ等の無線信号を受信する素子の+端子および−端子に電気的に接続されている。
なお、−V端子と+V端子とに与えられる電圧は交流である。以下、+V端子に与えられる電圧が−V端子に与えられる電圧よりも高い場合を例に挙げて、半導体装置333の具体的な構成について説明する。
入力回路324は、第一の容量素子320、第一のトランジスタ321、第二のトランジスタ322および第二の容量素子323を有する。第一の容量素子320の一端は+V端子、他端は第一のトランジスタ321のゲート端子およびソース端子に接続されている。第一のトランジスタ321はゲート端子とソース端子が接続されており、ダイオードとして機能する。また、第一のトランジスタ321のドレイン端子は第二の容量素子323の一端と接続されている。第二のトランジスタ322は第一のトランジスタ321と同様に、ゲート端子とソース端子が接続されており、ダイオードとして機能する。また、第二のトランジスタ322のドレイン端子は第一のトランジスタ321のゲート端子およびソース端子に接続されている。さらに、第二のトランジスタ322のゲート端子およびソース端子は第二の容量素子323の他端と接続されている。なお、第二の容量素子323の他端は−V端子とも接続されている。第一の容量素子320、第一のトランジスタ321および第二のトランジスタ322で半波2倍圧整流回路を構成している。
フィルタ327は、第一のインダクタ素子330および第三の容量素子329を有する。第一のインダクタ素子330の一端は第三の容量素子329の一端および定電圧を生成する回路325の出力に、他端はフィードバック回路326内の第三のトランジスタ331のゲート端子に接続されている。第三の容量素子329の他端は−V端子に接続されている。図5においては、第三の容量素子329は−V端子と第一のインダクタ素子330の一端と接続されているが、−V端子と第一のインダクタ素子330の他端に接続されていてもよい。
フィードバック回路326は、第三のトランジスタ331および第二の抵抗素子332を有する。第三のトランジスタ331のソース端子は−V端子、ゲート端子はフィルタ327内の第一のインダクタ素子330の他端、ドレイン端子は第二の抵抗素子332の一端に接続されている。第二の抵抗素子332の他端は、入力回路324の第一の容量素子320の他端、および、第一のトランジスタ321のゲート端子およびソース端子に接続されている。
図5のフィードバック回路326は、第三のトランジスタ331および第二の抵抗素子332を有する例を示しているが、第二の抵抗素子332が容量素子であってもよいし、ダイオードであってもよい。半導体装置333のインピーダンスを変化させる回路であればどんな回路でもよい。
なお、+V端子に与えられる電圧が−V端子に与えられる電圧よりも低い場合、第一のトランジスタ321、第二のトランジスタ322、第三のトランジスタ331がそれぞれ有するソース端子とドレイン端子とは、入れ替わる。
半導体装置333の動作について簡単に説明する。アンテナが受信した無線信号は交流信号として入力回路324に入力される。入力回路324に入力された交流信号は、前記半波2倍圧整流回路により整流され、交流信号の半波長の振幅のおよそ2倍の振幅の信号を生成する。そして、生成された信号は第二の容量素子323により平滑され、直流電圧(以下、VIN)となる。
生成されたVINは定電圧を生成する回路325に入力され、VIN以下で、かつ、より安定した定電圧(以下、VDD)が生成される。回路構成は、電圧や電流または両方により生成した電圧を一定に保つことができる回路であればどのような回路でもよい。例えば、レギュレータ回路などがある。
そして、生成されたVDDが回路部328に供給される。また、VDDは定電圧を生成する回路325とフィードバック回路326の間に設けられたフィルタ327を通る。
生成されたVDDがフィードバック回路326内の第三のトランジスタ331の閾値電圧を超えると、第三のトランジスタ331は導通(トランジスタがONして電流が流れる状態)する。そして、交流信号が入力する入力回路324内の第一の容量素子320の他端、第一のトランジスタ321のゲート端子およびソース端子、および、第二のトランジスタ322のドレイン端子から、第二の抵抗素子332および第三のトランジスタ331を通って電流が流れ、半導体装置333のインピーダンスを変えることができる。しかし、同時に交流信号の透過が起こる。
交流信号は透過するが、フィルタ327により、透過した交流信号は通しにくくなっており、VDDは変動しにくくなっている。そして、VDDが回路部328に供給される。
上記構成のフィルタ327のように一つのインダクタ素子と一つの容量素子を接続した場合、周波数をfc、インダクタンスをL、容量値をCとすると、fc<1/(2π(LC)1/2)と表される。この計算式は、1/(2π(LC)1/2)よりも小さい周波数fcを通しやすく、1/(2π(LC)1/2)よりも大きい周波数は通しにくいことを表している。そして、この計算式を用いて、交流信号の透過を抑制したい交流信号の周波数から、インダクタンスL、容量値Cを見積もることが出来る。なお、公称インピーダンスをRとすると、R=(L/C)1/2と表される。
例えば、1MHzより大きい周波数を通しにくくしたければ、上述の計算式から、LCを1.38×10−16よりも小さくすればよい。例えば、L=3μH、C=46pF、Rを約256Ωとすればよい。
上記構成では、トランジスタはすべてN型を使用しているが、P型のトランジスタを用いても良い。
上記構成により、本発明の半導体装置は、交流信号の透過を抑制することができる。そして、定電圧が変動し難くなり、誤動作、あるいは、全く動作しない等の動作不良を抑制することができる。
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例1では、本発明の半導体装置を作製する工程について図6及び図7を用いて説明する。
はじめに、図2で示したRFIDタグ300におけるアンテナ301の構成例を図6(A)乃至図6(D)に示す。アンテナ301は2通りの設け方があり、一方(以下、第1のアンテナ設置法という)を図6(A)及び図6(C)に示す。もう一方(以下、第2のアンテナ設置法という)を図6(B)及び図6(D)に示す。図6(C)は図6(A)のA〜A’の断面図に相当し、図6(D)は図6(B)のB〜B’の断面図に相当する。
第1のアンテナ設置法では、複数の素子(以下、素子群601と呼ぶ)が設けられた基板600にアンテナ301を設ける(図6(A)及び図6(C)参照)。素子群601によって、本発明の半導体装置のアンテナ以外の回路が構成される。素子群601は複数の薄膜トランジスタを有する。図示する構成では、アンテナ301として機能する導電膜は、素子群601の有する薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線666と同じ層に設けられている。しかしながら、アンテナ301として機能する導電膜は、素子群601の有する薄膜トランジスタのゲート電極664と同じ層に設けてもよいし、素子群601を覆うように更に絶縁膜を設け当該絶縁膜上に設けてもよい。
第2のアンテナ設置法では、素子群601が設けられた基板600に端子部602を設ける。そして、当該端子部602に接続するように、基板600とは別の基板610上に設けられたアンテナ301を接続する(図6(B)及び図6(D)参照)。図示する構成では、素子群601の有する薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線666の一部を端子部602として用いる。そして、端子部602に接続するように、基板600と、アンテナ301が設けられた基板610とを貼り合わせている。基板600と基板610の間には、導電性粒子603と樹脂604が設けられている。導電性粒子603によって、アンテナ301と端子部602とは電気的に接続されている。
次に、素子群601の構成及び作製方法について説明する。素子群601は、大面積の基板上に複数形成し、その後、分断することで完成させれば、安価なものを提供することができる。基板600としては、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いても良い。基板の表面を、CMP法などの研磨により平坦化しておいても良い。また、ガラス基板、石英基板や、半導体基板を研磨して薄くした基板を用いてもよい。
基板600に設けられている下地膜661としては、酸化珪素や、窒化珪素または窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。下地膜661によって、基板600に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が半導体層662に拡散し薄膜トランジスタの特性に悪影響をおよぼすのを防ぐことができる。図6では、下地膜661を単層の構造としているが、2層あるいはそれ以上の複数層で形成してもよい。なお、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、下地膜661を必ずしも設ける必要はない。
なお、高密度プラズマによって基板600の表面を直接処理して下地膜661を形成してもよい。高密度プラズマは、マイクロ波、例えば2.45GHzを使うことによって生成される。なお、高密度プラズマとしては電子密度が1011〜1013/cmかつ電子温度が2eV以下、イオンエネルギーが5eV以下であるものを用いる。このように低電子温度が特徴である高密度プラズマは、活性種の運動エネルギーが低いため、従来のプラズマ処理に比べプラズマダメージが少なく欠陥が少ない膜を形成することができる。プラズマの生成はラジアルスロットアンテナを用いたマイクロ波励起のプラズマ処理装置を用いることができる。マイクロ波を発生するアンテナから基板600までの距離を20〜80mm(好ましくは20〜60mm)とする。
窒化性雰囲気、例えば、窒素(N)と希ガス(He(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)の少なくとも一つを含む)雰囲気下、または窒素と水素(H)と希ガス雰囲気下、またはアンモニア(NH)と希ガス雰囲気下において、上記高密度プラズマ処理を行うことによって、基板600表面を窒化することができる。基板600としてガラスや石英、シリコンウエハ等を用いた場合、基板600の表面に形成された窒化物層は窒化珪素を主成分とするので、基板600側から拡散してくる不純物のブロッキング層として利用することができる。この窒化物層の上に酸化珪素膜または酸窒化珪素膜をプラズマCVD法で形成して下地膜661としても良い。
また、酸化珪素や酸窒化珪素などからなる下地膜661の表面に対し同様な高密度プラズマ処理を行うことにより、その表面及び表面から1〜10nmの深さを、窒化処理をすることができる。このきわめて薄い窒化珪素の層は、ブロッキング層として機能し、且つその上に形成する半導体層662へ与える応力の影響が少ないので好ましい。
半導体層662としては、所望の形状に加工(パターニング)された結晶性半導体膜や非晶質半導体膜を用いることができる。また、有機半導体膜を用いてもよい。結晶性半導体膜は非晶質半導体膜を結晶化して得ることができる。結晶化方法としては、レーザ結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法等を用いることができる。半導体層662は、チャネル形成領域662aと、導電型を付与する不純物元素が添加された一対の不純物領域662bとを有する。なお、チャネル形成領域662aと一対の不純物領域662bとの間に、不純物領域662bよりも低濃度で前記不純物元素が添加された低濃度不純物領域662cを有する構成を示したがこれに限定されない。低濃度不純物領域662cを設けない構成であってもよい。
薄膜トランジスタのチャネル形成領域662aにおいて、導電型を付与する不純物元素が添加されていてもよい。こうして、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
第1の絶縁層663としては、酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用い、単層または複数の膜を積層させて形成することができる。この場合において、第1の絶縁層663の表面を酸化雰囲気又は窒化雰囲気で高密度プラズマによって処理し、酸化又は窒化処理して緻密化しても良い。高密度プラズマは、前述と同様に、マイクロ波、例えば2.45GHzを使うことによって生成される。なお、高密度プラズマとしては電子密度が1011〜1013/cmかつ電子温度が2eV以下、イオンエネルギーが5eV以下であるものを用いる。プラズマの生成はラジアルスロットアンテナを用いたマイクロ波励起のプラズマ処理装置を用いることができる。また、高密度プラズマを発生させる装置において、マイクロ波を発生するアンテナから基板600までの距離を20〜80mm(好ましくは20〜60mm)とする。
なお、第1の絶縁層663を成膜する前に、半導体層662の表面に対して上記高密度プラズマ処理を行って、半導体層の表面を酸化又は窒化処理してもよい。このとき、基板600の温度を300〜450℃とし、酸化雰囲気又は窒化雰囲気で処理することにより、その上に堆積する第1の絶縁層663と良好な界面を形成することができる。
窒化雰囲気としては、窒素(N)と希ガス(He(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)の少なくとも一つを含む)雰囲気下、または窒素と水素(H)と希ガス雰囲気下、またはアンモニア(NH)と希ガス雰囲気を用いることができる。酸化雰囲気としては、酸素(O)と希ガス雰囲気下、または酸素と水素(H)と希ガス雰囲気下、または一酸化二窒素(NO)と希ガス雰囲気を用いることができる。
ゲート電極664としては、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Ti(チタン)、Mo(モリブデン)、Al(アルミニウム)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Nd(ネオジム)から選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金若しくは化合物からなる単層または積層構造を用いることができる。図6では、2層構造のゲート電極664を示した。
薄膜トランジスタは、半導体層662と、ゲート電極664と、半導体層662とゲート電極664との間のゲート絶縁膜として機能する第1の絶縁層663とによって構成される。本実施例では、薄膜トランジスタをトップゲート型のトランジスタとして示したが、半導体層の下方にゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタであっても良いし、半導体層の上下にゲート電極を有するデュアルゲート型のトランジスタであっても良い。
第2の絶縁層667は窒化珪素膜などイオン性不純物をブロッキングするバリア性の絶縁膜であることが望ましい。第2の絶縁層667は窒化珪素または酸窒化珪素で形成する。この第2の絶縁層667は、半導体層662の汚染を防ぐ保護膜としての機能を有している。第2の絶縁層667を堆積した後に、水素ガスを導入して前述のような高密度プラズマ処理をすることで、第2の絶縁層667の水素化を行っても良い。または、アンモニア(NH)ガスを導入して、第2の絶縁層667の窒化と水素化を行っても良い。または、酸素、一酸化二窒素(NO)ガスなどと水素ガスを導入して、酸化窒化処理と水素化処理を行っても良い。この方法により、窒化処理、酸化処理若しくは酸化窒化処理を行うことにより第2の絶縁層667の表面を緻密化することができる。こうして第2の絶縁層667の保護膜としての機能を強化することができる。第2の絶縁層667に導入された水素は、その後400〜450℃の熱処理をすることにより放出されて、半導体層662の水素化をすることができる。なお当該水素化処理は、第1の絶縁層663を用いた水素化処理と組み合わせてもよい。
第3の絶縁層665としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜の単層または積層構造を用いることができる。無機絶縁膜としては、CVD法により形成された酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法により形成された酸化珪素膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。
また、第3の絶縁層665として、珪素(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される材料を用いることもできる。この材料の置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
配線666としては、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Pt(白金)、Cu(銅)、Ta(タンタル)、Au(金)、Mn(マンガン)から選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。図では、単層構造の例を示した。図6(A)及び図6(C)に示した構成では、配線666は、薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線となると共に、アンテナ301となる。図6(B)及び図6(D)に示した構成では、配線666は、薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線となると共に、端子部602となる。
なお、アンテナ301は、Au、Ag、Cuなどのナノ粒子を含む導電性ペーストを用いて、液滴吐出法により形成することもできる。液滴吐出法は、インクジェット法やディスペンサ方式等の液滴を吐出してパターンを形成する方式の総称であり、材料の利用効率の向上等の利点を有する。
図6(A)及び図6(C)に示した構成では、配線666上に第4の絶縁層668を形成する。第4の絶縁層668としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜の単層または積層構造を用いることができる。第4の絶縁層668はアンテナ301の保護層として機能する。
また、素子群601は基板600に形成されたもの(図7(A)参照)をそのまま使用してもよいが、基板600の素子群601を剥離し(図7(B)参照)、当該素子群601をフレキシブル基板701に貼り合わせてもよい(図7(C)参照)。フレキシブル基板701は、可撓性を有し、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチック基板またはセラミック基板等を用いることができる。
基板600からの素子群601の剥離は、(A)あらかじめ基板600と素子群601との間に剥離層を設けておいて、剥離層をエッチング剤により除去することで行う方法か、(B)剥離層をエッチング剤により部分的に除去し、その後、基板600と素子群601とを物理的に剥離する方法か、(C)素子群601が形成された耐熱性の高い基板600を機械的に削除又は溶液やガスによるエッチングで除去することで、当該素子群601を切り離す方法を用いることができる。なお、物理的手段によって剥離されるとは、外部からストレスが与えられて剥離されることを指し、例えば、ノズルから吹き付けられるガスの風圧や超音波等からストレスを与えられて剥離することである。
上記図7(A)や図7(B)のより具体例な方法としては、耐熱性の高い基板600と素子群601の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、当該素子群601を剥離する方法や、耐熱性の高い基板600と素子群601の間に水素を含む非晶質珪素膜を設け、レーザ−光の照射またはエッチングにより当該非晶質珪素膜を除去することで、当該素子群601を剥離する方法を用いることができる。
また、剥離した素子群601のフレキシブル基板701への貼り付けは、市販の接着剤を用いればよく、例えば、エポキシ樹脂系接着剤や樹脂添加剤等の接着材を用いればよい。
素子群601をアンテナが形成されたフレキシブル基板701に貼り合わせ当該アンテナとの電気的接続をとると、厚さが薄く、軽く、落下しても割れにくい半導体装置が完成する(図7(C)参照)。安価なフレキシブル基板701を用いると、安価な半導体装置を提供することができる。さらに、フレキシブル基板701は可撓性を有するため、曲面や異形の形状上に貼り合わせることが可能となり、多種多様の用途が実現する。例えば、薬の瓶のような曲面上に、本発明の半導体装置の一形態である無線タグ720を密着して貼り合わせることができる(図7(D)参照)。さらに、基板600を再利用すれば、低コストで半導体装置を作製することができる。
なお本実施例では薄膜トランジスタを例に挙げて説明しているが、本発明はこの構成に限定されない。薄膜トランジスタの他に、単結晶シリコンを用いて形成されたトランジスタ、SOIを用いて形成されたトランジスタなども用いることができる。また、有機半導体を用いたトランジスタであっても良いし、カーボンナノチューブを用いたトランジスタであってもよい。
本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例では、本発明の半導体装置をフレキシブルな構成にした例について説明する。説明には図8を用いる。図8(A)において、半導体装置は、フレキシブルな保護層801と、アンテナ802を含むフレキシブルな保護層803と、剥離プロセスや基板の薄膜化により形成された素子群804とを有する。素子群804は、実施例1で素子群601として示した構成と同様の構成とすることができる。保護層803上に形成されたアンテナ802は、素子群804と電気的に接続する。図8では、アンテナ802は保護層803上にのみ形成されているが、本発明はこの構成に制約されず、アンテナ802を保護層801上にも形成してもよい。なお、素子群804と、保護層801及び保護層803との間には、窒化珪素膜等からなるバリア膜を形成するとよい。そうすると、素子群804が汚染されることなく、信頼性を向上させた半導体装置を提供することができる。
アンテナ802は、Ag、Cu、またはそれらでメッキされた金属で形成することができる。素子群804とアンテナ802とは、異方性導電膜を用い、紫外線処理又は超音波処理を行うことで接続することができる。なお、素子群804とアンテナ802とは、導電性ペースト等を用いて接着してもよい。
保護層801及び保護層803によって素子群804を挟むことによって半導体装置が完成する(図8(A)中、矢印参照)。
こうして形成された半導体装置の断面構造を図8(B)に示す。挟まれた素子群804の厚さは、5μm以下、好ましくは0.1μm〜3μmの厚さを有するように形成するとよい。また、保護層801及び保護層803を重ねたときの厚さをdとしたとき、保護層801及び保護層803の厚さは、好ましくは(d/2)±30μm、さらに好ましくは(d/2)±10μmとする。また、保護層801及び保護層803の厚さは10μm〜200μmであることが望ましい。さらに、素子群804の面積は10mm角(100mm)以下であり、望ましくは0.3mm角〜4mm角(0.09mm〜16mm)の面積とするとよい。
保護層801及び保護層803は、有機樹脂材料で形成されているため、折り曲げに対して強い特性を有する。また、剥離プロセスや基板の薄膜化により形成した素子群804自体も、単結晶半導体に比べて、折り曲げに対して強い特性を有する。そして、素子群804と、保護層801及び保護層803とは空隙がないように、密着させることができるため、完成した半導体装置自体も折り曲げに対して強い特性を有する。このような保護層801及び保護層803で囲われた素子群804は、他の個体物の表面または内部に配置しても良いし、紙の中に埋め込んでも良い。
素子群804を有する半導体装置を、曲面を有する基板に貼る場合について説明する。説明には図8(C)を用いる。図面では、素子群804から選択された1つのトランジスタ881を図示する。トランジスタ881は、ゲート電極807の電位に応じて、ソース及びドレインの一方805からソース及びドレインの他方806に電流を流す。トランジスタ881の電流が流れる方向(キャリアの移動方向)と、基板880が弧を描く方向が直交するように、トランジスタ881は配置される。このような配置にすれば、基板880が折り曲げられて弧を描いても、トランジスタ881に与えられる応力の影響が少なく、素子群804が含むトランジスタ881の特性の変動を抑制することができる。
本実施例は、上記実施の形態または上記実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実施例では、半導体装置201を構成する回路が有するトランジスタの構成例を示す。トランジスタは単結晶基板に形成されるMOSトランジスタの他、薄膜トランジスタ(TFT)で構成することもできる。図9はこれらの回路を構成するトランジスタの断面構造を示す図である。図9は、Nチャネル型のトランジスタ2001、Nチャネル型のトランジスタ2002、容量素子2004、抵抗素子2005、Pチャネル型のトランジスタ2003が示されている。各トランジスタは半導体層305、絶縁層308、ゲート電極309を備えている。ゲート電極309は、第1導電層303と第2導電層302の積層構造で形成されている。また、図10(A)〜(E)は、図9で示すトランジスタ、容量素子、抵抗素子に対応する上面図であり、合わせて参照することができる。
図9において、Nチャネル型のトランジスタ2001は、チャネル長方向(キャリアの流れる方向)において、チャネル領域の両側に低濃度ドレイン(LDD)領域とも呼ばれ、配線304とコンタクトを形成するソース領域及びドレイン領域を形成する不純物領域306の不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域307が半導体層305に形成されている。不純物領域306と不純物領域307には、Nチャネル型のトランジスタ2001を構成する場合、N型を付与する不純物としてリンなどが添加されている。LDD領域はホットエレクトロン劣化や短チャネル効果を抑制する手段として形成される。
図10(A)で示すように、Nチャネル型のトランジスタ2001のゲート電極309において、第1導電層303は第2導電層302の両側に広がって形成されている。この場合において、第1導電層303の膜厚は第2導電層302の膜厚よりも薄く形成されている。第1導電層303の厚さは、10〜100kVの電界で加速されたイオン種を通過させることが可能な厚さに形成されている。不純物領域307はゲート電極309の第1導電層303と重なるように形成されている。すなわち、ゲート電極309とオーバーラップするLDD領域を形成している。この構造は、ゲート電極309において、第2導電層302をマスクとして第1導電層303を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的に不純物領域307を形成している。すなわち、ゲート電極とオーバーラップするLDD領域を自己整合的に形成している。
両側にLDD領域を有するトランジスタは、図4における入力回路224内の半波2倍圧整流回路を構成する第一のトランジスタ221や第二のトランジスタ222等の整流用トランジスタや、論理回路に用いられるトランスミッションゲート(アナログスイッチとも呼ぶ)を構成するトランジスタに適用される。これらのトランジスタは、ソース電極及びドレイン電極に正負両方の電圧が印加されるため、チャネル領域の両側にLDD領域を設けることが好ましい。
図9において、Nチャネル型のトランジスタ2002は、ゲート電極の片側に不純物領域306の不純物濃度よりも低濃度に不純物元素がドープされた不純物領域307が半導体層305に形成されている。図10(B)で示すように、Nチャネル型のトランジスタ2002のゲート電極309において、第1導電層303は、第2導電層302の片側に広がって形成されている。この場合も同様に、第2導電層302をマスクとして、第1導電層303を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的にLDD領域を形成することができる。
片側にLDD領域を有するトランジスタは、ソース電極及びドレイン電極間に正電圧のみ、もしくは負電圧のみが印加されるトランジスタに適用すればよい。具体的には、インバータ回路、NAND回路、NOR回路、ラッチ回路といった論理ゲートを構成するトランジスタや、センスアンプ、図4における定電圧を生成する回路225、VCO(Voltage Controlled Oscillator)といったアナログ回路を構成するトランジスタに適用すればよい。
図9において、容量素子2004は、第1導電層303と半導体層305とで絶縁層308を挟んで形成されている。容量素子2004を形成する半導体層305には、不純物領域310と不純物領域311を備えている。不純物領域311は、半導体層305において第1導電層303と重なる位置に形成される。また、不純物領域310は配線304とコンタクトを形成する。不純物領域311は、第1導電層303を通して一導電型の不純物を添加することができるので、不純物領域310と不純物領域311に含まれる不純物濃度は同じにすることもできるし、異ならせることも可能である。いずれにしても、容量素子2004において、半導体層305は電極として機能させるので、一導電型の不純物を添加して低抵抗化しておくことが好ましい。また、第1導電層303は、図10(C)に示すように、第2導電層302を補助的な電極として利用することにより、電極として十分に機能させることができる。このように、第1導電層303と第2導電層302を組み合わせた複合的な電極構造とすることにより、容量素子2004を自己整合的に形成することができる。
容量素子2004は、図4の入力回路224内の第一の容量素子220、第二の容量素子223およびフィルタ227内の第三の容量素子229、あるいは、図2のアンテナ301が有する共振容量として用いることができる。特に、共振容量は、容量素子の2端子間に正負両方の電圧が印加されるため、2端子間の電圧の正負によらず容量として機能することが必要である。前記共振容量とは、リーダライタに接続されたアンテナから発信する無線信号の周波数と共振をとるために、アンテナ301と共振回路を構成する容量である。
図9、図10(D)において、抵抗素子2005は、第1導電層303によって形成されている。第1導電層303は30〜150nm程度の厚さに形成されるので、その幅や長さを適宜設定して抵抗素子を構成することができる。
抵抗素子は、図4のフィルタ227内の第一の抵抗素子230や、フィードバック回路226内の第二の抵抗素子232として用いることができる。また、VCOなどで電流を制御する場合の負荷としても用いられる場合がある。抵抗素子は、高濃度に不純物元素を含む半導体層や、膜厚の薄い金属層によって構成すればよい。抵抗値が膜厚、膜質、不純物濃度、活性化率などに依存する半導体層に対して、金属層は、膜厚、膜質で抵抗値が決定するため、ばらつきが小さく好ましい。
図9において、Pチャネル型のトランジスタ2003は、半導体層305に不純物領域312を備えている。この不純物領域312は、配線304と層間絶縁膜20を通してコンタクトを形成するソース領域及びドレイン領域として機能する。ゲート電極309の構成は第1導電層303と第2導電層302が重畳した構成となっている(図10(E)も参照)。Pチャネル型のトランジスタ2003はLDD領域を設けないシングルドレイン構造のトランジスタである。Pチャネル型のトランジスタ2003を形成する場合、不純物領域312にはP型を付与する不純物として硼素などが添加される。一方、不純物領域312にリンを添加すればシングルドレイン構造のnチャネル型トランジスタとすることもできる。
半導体層305及び絶縁層308の一方若しくは双方に対して、高密度プラズマ処理によって酸化又は窒化処理しても良い。この処理は、実施例1で示した手法と同様にすることができる。
上記処理によって、半導体層305と絶縁層308の界面の欠陥準位を低減することができる。絶縁層308対してこの処理を行うことにより、この絶縁層の緻密化を図ることができる。すなわち、荷電欠陥の生成を抑えトランジスタのしきい値電圧の変動を抑えることができる。また、トランジスタを3V以下の電圧で駆動させる場合には、このプラズマ処理により酸化若しくは窒化された絶縁層を絶縁層308として適用することができる。また、トランジスタの駆動電圧が3V以上の場合には、このプラズマ処理で半導体層305の表面に形成した絶縁層とCVD法(プラズマCVD法若しくは熱CVD法)で堆積した絶縁層とを組み合わせて絶縁層308を形成することができる。また、同様に、この絶縁層は、容量素子2004の誘電体層としても利用することができる。この場合、このプラズマ処理で形成された絶縁層は、1〜10nmの厚さで形成され、緻密な膜であるので、大きな電荷容量を持つ容量素子を形成することができる。
図9及び図10を参照して説明したように、膜厚の異なる導電層を組み合わせることにより、さまざまな構成の素子を形成することができる。第1導電層のみが形成される領域と、第1導電層と第2導電層が積層されている領域は、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて形成することができる。すなわち、フォトリソグラフィー工程において、フォトレジストを露光する際に、フォトマスクの透過光量を調節して、現像されるレジストマスクの厚さを異ならせる。この場合、フォトマスクまたはレチクルに解像度限界以下のスリットを設けて上記厚さの異なるレジストを形成してもよい。また、現像後に約200℃のベークを行ってフォトレジスト材料で形成されるマスクパターンを変形させてもよい。
また、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いることにより、第1導電層のみが形成される領域と、第1導電層と第2導電層が積層されている領域を連続して形成することができる。図10(A)に示すように、第1導電層のみが形成される領域を半導体層上に選択的に形成することができる。このような領域は、半導体層上において有効であるが、それ以外の領域(ゲート電極と連続する配線領域)では必要がない。このフォトマスク若しくはレチクルを用いることにより、配線部分は、第1導電層のみの領域を作らないで済むので、配線密度を高めることができる。
図9及び図10の場合には、第1導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタルまたはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物を30〜50nmの厚さで形成する。また、第2導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタルまたはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物で300〜600nmの厚さに形成する。例えば、第1導電層と第2導電層をそれぞれ異なる導電材料を用い、後に行うエッチング工程でエッチングレートの差が生じるようにする。一例として、第1導電層として窒化タンタルを用い、第2導電層としてタングステン膜を用いることができる。
本実施例では、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて、電極構造の異なるトランジスタ、容量素子、抵抗素子を、同じパターニング工程によって作り分けることができることを示している。これにより、回路の特性に応じて、形態の異なる素子を、工程を増やすことなく作り込み、集積化することができる。
本実施例は、上記実施の形態または上記実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本実例では、本発明の半導体装置201を用いたRFIDタグ300の用途について図11及び図12を用いて説明する。RFIDタグ300は、例えば、紙幣、硬貨、有価証券、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図12(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図12(B)参照)、DVDソフトやCDやビデオテープ等の記録媒体(図12(C)参照)、車やバイクや自転車等の乗物類(図12(D)参照)、鞄や眼鏡等の身の回り品(図12(E)参照)、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(単にテレビまたはテレビ受像器とも呼ぶ)および携帯電話機等を指す。
RFIDタグ300は、物品の表面に貼り付けたり、物品に埋め込んだりして物品に固定することができる。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等にRFIDタグ300を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等にRFIDタグ300を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類にRFIDタグ300を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物に無線タグを埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等を容易に識別することが可能となる。
以上のように、本発明の半導体装置201は物品(生き物を含む)であればどのようなものにでも設けて使用することができる。
半導体装置201は、無線通信によるデータの送受信が可能である点、様々な形状に加工可能である点、選択する周波数によっては、指向性が広く、認識範囲が広い点等の様々な利点を有する。
次に、半導体装置201を用いた無線通信システムの一形態について、図11を用いて説明する。表示部821を含む携帯端末の側面には、リーダ/ライタ820が設けられ、物品822の側面には半導体装置201を用いたRFIDタグ300が設けられる(図11(A)参照)。物品822が含む半導体装置201を用いたRFIDタグ300にリーダ/ライタ820をかざすと、表示部821に物品822の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴、商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また別のシステムとして、物品826をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダ/ライタ824と半導体装置201を用いたRFIDタグ300とを用いて、物品826の検品を行うことができる(図11(B)参照)。このように、システムに本発明の半導体装置201を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現したシステムを提供することができる。
本実施例は、上記実施の形態または上記実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
本発明の実施の形態1を説明する図。 本発明の実施の形態2を説明する図。 本発明の実施の形態2を説明する図。 本発明の実施の形態3を説明する図。 本発明の実施の形態4を説明する図。 本発明の実施例1を説明する図。 本発明の実施例1を説明する図。 本発明の実施例2を説明する図。 本発明の実施例3を説明する図。 本発明の実施例3を説明する図。 本発明の実施例4を説明する図。 本発明の実施例4を説明する図。
符号の説明
201 半導体装置
204 入力回路
205 定電圧を生成する回路
206 フィードバック回路
207 フィルタ
208 回路部
220 第一の容量素子
221 第一のトランジスタ
222 第二のトランジスタ
223 第二の容量素子
224 入力回路
225 定電圧を生成する回路
226 フィードバック回路
227 フィルタ
228 回路部
229 第三の容量素子
230 第一の抵抗素子
231 第三のトランジスタ
232 第二の抵抗素子
233 半導体装置
300 RFIDタグ
301 アンテナ
302 第2導電層
303 第1導電層
304 配線
305 半導体層
306 不純物領域
307 不純物領域
308 絶縁層
309 ゲート電極
310 不純物領域
311 不純物領域
312 不純物領域
313 半導体集積回路
320 第一の容量素子
321 第一のトランジスタ
322 第二のトランジスタ
323 第二の容量素子
324 入力回路
325 定電圧を生成する回路
326 フィードバック回路
327 フィルタ
328 回路部
329 第三の容量素子
330 第一のインダクタ素子
331 第三のトランジスタ
332 第二の抵抗素子
333 半導体装置
340 リセット回路
350 復調回路
360 回路部
370 クロック生成回路
380 コード抽出回路
390 コード判定回路
400 変調回路
410 信号出力制御回路
420 CRC回路
430 メモリ
440 入力回路
450 定電圧を生成する回路
460 フィードバック回路
470 フィルタ
600 基板
601 素子群
602 端子部
603 導電性粒子
604 樹脂
610 基板
661 下地膜
662 半導体層
662a チャネル形成領域
662b 不純物領域
662c 低濃度不純物領域
663 第1の絶縁層
664 ゲート電極
665 第3の絶縁層
666 配線
667 第2の絶縁層
668 第4の絶縁層
701 フレキシブル基板
720 無線タグ
801 保護層
802 アンテナ
803 保護層
804 素子群
805 ソース及びドレインの一方
806 ソース及びドレインの他方
807 ゲート電極
820 リーダ/ライタ
821 表示部
822 物品
824 リーダ/ライタ
826 物品
880 基板
881 トランジスタ
2001 トランジスタ
2002 トランジスタ
2003 トランジスタ
2004 容量素子
2005 抵抗素子
3010 通信器
3020 アンテナユニット
3030 制御用端末

Claims (5)

  1. 定電圧を生成する回路と、フィルタと、フィードバック回路と、回路部と、を有し、
    前記定電圧を生成する回路の出力は、前記フィルタを介して前記フィードバック回路の入力に電気的に接続され
    前記定電圧を生成する回路の出力は、前記回路部の入力に電気的に接続され、
    前記回路部の入力は、前記フィルタを介して前記フィードバック回路の入力に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1において、
    交流信号から直流電圧を生成する入力回路を有し、
    前記入力回路の出力は、前記定電圧を生成する回路の入力に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1又は請求項2において、
    前記フィルタは、容量素子と、第1の抵抗素子又はインダクタ素子から構成される第1の素子と、を有し、
    前記フィードバック回路は、トランジスタと、第2の抵抗素子から構成される第2の素子と、を有し、
    前記定電圧を生成する回路の出力は、前記第1の素子の一端及び前記容量素子の一端に電気的に接続され、
    前記トランジスタのゲートは、前記第1の素子の他端に電気的に接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2の素子の一端に電気的に接続され、
    前記トランジスタのソース又はドレインの他方及び前記容量素子の他端は、共通の配線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項において、
    アンテナを有し、
    前記アンテナの一端は、前記第2の素子の一端に電気的に接続されており
    前記アンテナの他端は、前記配線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1乃至請求項のいずれか一項において、
    複数のトランジスタを有する素子群と、前記素子群が貼り付けられた曲面を有する基板と、を有し、
    前記定電圧を生成する回路と前記フィルタと前記フィードバック回路とは、前記素子群を用いて形成されており、
    前記複数のトランジスタのキャリアの移動方向が前記曲面が弧を描く方向と直交するように、前記素子群が前記基板に貼り付けられていることを特徴とする半導体装置。
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