JP5159053B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置に関する。半導体装置とは、トランジスタを含むものである。

近年、非接触でデータの送信と受信を行うことが可能な半導体装置の開発が進められている。このような半導体装置は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、ＲＦチップ、ＲＦタグ、ＩＣチップ、ＩＣタグ、ＩＣラベル、無線チップ、無線タグ、電子チップ、電子タグ、無線プロセッサ、無線メモリ等と呼ばれ（例えば、特許文献１参照）、既に一部の分野において、導入が開始されている。
特開２００４−２８２０５０号公報

非接触でデータの送信と受信を行うことが可能な半導体装置は、アンテナを用いており、トランジスタとアンテナの両者が設けられた基板を用いる場合と、トランジスタが設けられた第１の基板とアンテナが設けられた第２の基板を用いる場合の２つに大別される。この２つのタイプは、多くの場合において、周波数帯で使い分けされる。また、このような半導体装置において、通信距離を長くするためには、アンテナの占有面積を大きくする必要がある。従って、アンテナの占有面積を大きくするためには、トランジスタが設けられた第１の基板とアンテナが設けられた第２の基板を用いる場合が多い。

トランジスタを有する積層体と、導電層が設けられた基板を用いる場合、積層体と基板とを貼り合わせ、かつ、積層体が含む第１の導電層と、基板上の第２の導電層とを電気的に接続させる必要がある。そこで本発明は、トランジスタを有する積層体が含む第１の導電層と、基板上の第２の導電層との間の電気的な接続を確実に行うことができる半導体装置の提供を課題とする。

本発明の半導体装置は、トランジスタを有する積層体が含む第１の導電層（例えば、トランジスタが含むゲート電極と同じ層に設けられた導電層、トランジスタのソース又はドレインに接続されたソース配線又はドレイン配線と同じ層に設けられた導電層、ソース配線又はドレイン配線に接続された配線と同じ層に設けられた導電層等）と、基板上に設けられた第２の導電層（例えば、アンテナや接続配線として機能する導電層）とを、電気的に接続させる導電層を設ける。そのため、第１の導電層と第２の導電層の間の電気的な接続を確実に行うことができる。

また、第１の導電層と第２の導電層とを電気的に接続させる導電層は、第１の導電層と第２の導電層とを貫通するように設ける。そのため、トランジスタを有する積層体と、第２の導電層が設けられた基板との貼り合わせ（固定）を強固にすることができる。以下に、本発明の半導体装置の詳しい構成について説明する。

本発明の半導体装置は、薄膜集積回路と、薄膜集積回路に接続された第１の端子部と、基板上に設けられた第１の導電層と、第１の導電層に接続された第２の端子部と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第２の導電層とを有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。また、第１の端子部、第２の端子部及び第２の導電層は、薄膜集積回路と重ならないように設けられている。

本発明の半導体装置は、第１の基板の一方の面上に設けられた薄膜集積回路と、薄膜集積回路に接続された第１の端子部と、第２の基板の一方の面上に設けられた第１の導電層と、第１の導電層に接続された第２の端子部と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の基板、第１の端子部、第２の端子部及び第２の基板を貫通するように設けられた第２の導電層とを有する。第１の基板の一方の面と第２の基板の一方の面は、対向するように設けられ、第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。また、第１の端子部、第２の端子部及び第２の導電層は、薄膜集積回路と重ならないように設けられている。

第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させる第２の導電層は、熱または電気の伝導率が比較的大きな物質（例えば、金属）からなる。第２の導電層は、細く延びた線の形をしており、線状の導体（導電体）、針状の導体（導電体）、棒状の導体（導電体）とよぶことができる。第２の導電層は、具体的には、繊条（金属の細い糸、例えばフィラメント）、針（例えば、「コ」の字形の綴じ針）、針金、釘である。第２の導電層の断面の形状は、四角形状、楕円形状、円形状等であり、その形状は特に制約されない。

また、第２の導電層の大きさは特に制約されず、第２の導電層を設ける箇所によって、適宜決定される。また、第２の導電層は、複数の端子部の間に設けられており、複数の端子部を電気的に接続させる。

また、第２の導電層は、トランジスタを有する積層体が含む第１の端子部と、導電層が設けられた基板が含む第２の端子部を貫通するように設けられる。そのため、トランジスタを有する積層体と基板との貼り合わせ（固定）を強固にすることができる。

本発明の半導体装置は、半導体層、第１の絶縁層（ゲート絶縁層）及び第１の導電層（ゲート電極）を含むトランジスタと、トランジスタ上に設けられた第２の絶縁層と、第２の絶縁層に設けられた開口部を介して、トランジスタのソース又はドレインに接続された第２の導電層（ソース配線又はドレイン配線）と、第１の導電層又は第２の導電層と同じ層に設けられた第３の導電層（第１の端子部に相当）とを有する。

また、上記の構成に加えて、第２の絶縁層と第２の導電層上に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層上に設けられた第４の導電層と、第４の導電層と同じ層に設けられた第５の導電層（第２の端子部に相当）と、第３の絶縁層と第４の導電層上に設けられた基板と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第６の導電層を有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。なお、上記構成の半導体装置において、第３の絶縁層を異方性導電層に置換してもよい。

または、上記の構成に加えて、第２の絶縁層と第２の導電層上に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層上に設けられた第４の絶縁層と、第４の絶縁層上に設けられた第４の導電層と、第４の導電層と同じ層に設けられた第５の導電層（第２の端子部に相当）と、第４の絶縁層と第４の導電層上に設けられた基板と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第６の導電層を有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。なお、上記構成の半導体装置において、第４の絶縁層を異方性導電層に置換してもよい。

または、上記の構成に加えて、第２の絶縁層と第２の導電層上に選択的に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層に設けられた開口部を介して、第３の導電層に接するバンプと、第３の絶縁層上に設けられた第４の導電層と、第４の導電層と同じ層に設けられ、バンプに接する第５の導電層（第２の端子部に相当）と、第３の絶縁層と第４の導電層上に設けられた基板と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第６の導電層を有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。

または、上記の構成に加えて、第２の絶縁層と第２の導電層上に選択的に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層に設けられた開口部を介して、第３の導電層に接するバンプと、第３の絶縁層とバンプ上に設けられた異方性導電層と、異方性導電層上に設けられた第４の導電層と、第４の導電層と同じ層に設けられ、バンプに接する第５の導電層（第２の端子部に相当）と、異方性導電層と第４の導電層上に設けられた基板と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第６の導電層を有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。

または、上記の構成に加えて、第２の絶縁層と第２の導電層上に選択的に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層に設けられた開口部を介して、第３の導電層に接する第１のバンプと、第３の絶縁層上に、選択的に設けられた第４の絶縁層と、第４の絶縁層に設けられた開口部を介して、第１のバンプに接する第２のバンプと、第４の絶縁層上に設けられた第４の導電層と、第４の導電層と同じ層に設けられ、第２のバンプに接する第５の導電層（第２の端子部に相当）と、第４の絶縁層と第４の導電層上に設けられた基板と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第６の導電層を有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。

または、上記の構成に加えて、第２の絶縁層と第２の導電層上に選択的に設けられた第３の絶縁層と、第３の絶縁層に設けられた開口部を介して、第３の導電層に接する第１のバンプと、第３の絶縁層と第１のバンプ上に設けられた異方性導電層と、異方性導電層上に設けられた第２のバンプと、異方性導電層上に設けられた第４の導電層と、第４の導電層と同じ層に設けられた第５の導電層（第２の端子部に相当）と、異方性導電層と第４の導電層上に設けられた基板と、第１の端子部と第２の端子部を電気的に接続させると共に、第１の端子部、第２の端子部及び基板を貫通するように設けられた第６の導電層を有する。第１の端子部と第２の端子部は、重なるように設けられている。

上記の構成の半導体装置において、第４、５の導電層は、アンテナとして機能する。また、バンプ（突起電極とも言う）は、金、銀又は銅を含む材料を用いる。好適には、抵抗値の低い銀を含む材料を用いるとよい。

第１の端子部と第２の端子部を接続させる第６の導電層は、熱または電気の伝導率が比較的大きな物質からなる。第６の導電層は、細く延びた線の形をしている。

また、第１の端子部と第２の端子部を貫通する導電層を設けることにより、半導体装置に帯電した静電気を放電させ、半導体装置が含む半導体素子に対する劣化や破壊を防止することができる。つまり、第１の端子部と第２の端子部を貫通する導電層を設けることにより、半導体装置に対する静電破壊を防止することができる。

本発明により、トランジスタを有する積層体が含む第１の導電層と、基板上に設けられた第２の導電層との電気的な接続を確実に行うことができる。また、トランジスタを有する積層体と、第２の導電層が設けられた基板との貼り合わせ（固定）を強固にすることができる。また、第１の導電層と第２の導電層の間の抵抗値を低くし、消費電力を低減することができる。

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得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、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、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
（実施の形態１）

本発明の半導体装置の構成について、図２３、２４を参照して説明する。図２３（Ｃ）は図２３（Ａ）の上面図の点Ａから点Ｂ、図２３（Ｄ）は図２３（Ｂ）の上面図の点Ａから点Ｂ、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）の点Ａから点Ｂの断面図である。

基板２００の一方の面上には、導電層２０１、２０２が設けられている（図２３（Ａ）（Ｃ）参照）。導電層２０１、２０２は、アンテナや接続用の配線として用いられる。端子部２０３は導電層２０１の端の部分であり、端子部２０４は導電層２０２の端の部分である。

基板２０５の一方の面上には、薄膜集積回路２０８が設けられている（図２３（Ｂ）（Ｄ）参照）。また、基板２０５の一方の面上には、薄膜集積回路２０８に接続された端子部２０６、２０７が設けられている。薄膜集積回路２０８は、複数のトランジスタを有する。端子部２０６、２０７は、薄膜集積回路２０８が含むトランジスタのゲート電極と同じ層の導電層、又は、ソース配線とドレイン配線と同じ層の導電層、ソース配線とドレイン配線に接続された配線と同じ層の導電層等により形成されている。

端子部２０６、２０７は、薄膜集積回路２０８が含む複数のトランジスタのいずれかに電気的に接続されている。

基板２００と基板２０５は、基板２００の一方の面と、基板２０５の一方の面とが対向するように設けられる（図２４（Ａ）（Ｂ）参照）。このとき、端子部２０３と端子部２０６は、重なるように配置される。また、端子部２０４と端子部２０７も重なるように配置される。そして、基板２００、端子部２０３、端子部２０６及び基板２０５を貫通するような導電層２０９が設けられる。また、基板２００、端子部２０４、端子部２０７及び基板２０５を貫通するような導電層２１０が設けられる。このとき、導電層２０９、２１０は、薄膜集積回路２０８に重ならないように設けられる。

導電層２０９、２１０を設けることにより、端子部２０３と端子部２０６、端子部２０４と端子部２０７を電気的に接続させることができる。また、導電層２０９、２１０を設けることにより、基板２００と基板２０５との貼り合わせを強固にすることができる。

なお、基板２０５から、薄膜集積回路２０８を含む積層体を分離してもよい。そうすると、小型化、薄型化、軽量化を実現することができる。また、上記の構成では、基板２０５の一方の面上のみに薄膜集積回路２０８が設けられているが、本発明はこの形態に制約されない。基板２００の一方の面上にも薄膜集積回路を設けてもよい。
（実施の形態２）

本発明の半導体装置の構成について説明するために、半導体装置の作製方法について、図１〜４の断面図と図５、６の上面図を参照して説明する。なお、図１（Ｂ）は図５（Ａ）、図２（Ａ）は図５（Ｂ）（Ｃ）、図２（Ｂ）は図５（Ｄ）の上面図の点Ａから点Ｂの断面図である。また、図２（Ｃ）は図６（Ａ）、図３（Ｂ）は図６（Ｂ）、図４は図６（Ｃ）、図６（Ｄ）の上面図の点Ａから点Ｂの断面図である。

まず、基板１０の一方の面上に、絶縁層１１を形成する（図１（Ａ）参照）。次に、絶縁層１１上に剥離層１２を形成する。次に、剥離層１２上に絶縁層１３を形成する。

基板１０は、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板、石英基板等である。好適には、基板１０として、ガラス基板やプラスチック基板を用いるとよい。ガラス基板やプラスチック基板は、１辺が１メートル以上のものを作成することが容易であり、また、四角形状等の所望の形状のものを作成することが容易であるからである。そのため、例えば、四角形状で、１辺が１メートル以上のガラス基板やプラスチック基板を用いると、生産性を大幅に向上させることができる。このような利点は、円形で、最大で直径が３０センチ程度のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。

絶縁層１１、１３として、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素の酸化物、珪素の窒化物、窒素を含む珪素の酸化物、酸素を含む珪素の窒化物などを形成する。絶縁層１１は、基板１０からの不純物元素が上層に侵入してしまうことを防止する役目を担う。絶縁層１１は、必要がなければ、形成しなくてもよい。

剥離層１２として、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。珪素を含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。

剥離層１２が単層構造の場合、好ましくは、タングステン、モリブデン、タングステンとモリブデンの混合物、タングステンの酸化物、タングステンの酸化窒化物、タングステンの窒化酸化物、モリブデンの酸化物、モリブデンの酸化窒化物、モリブデンの窒化酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物、タングステンとモリブデンの混合物の窒化酸化物のいずれかを含む層を形成する。

剥離層１２が積層構造の場合、好ましくは、１層目として、タングステン、モリブデン、タングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、２層目として、タングステンの酸化物、モリブデンの酸化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化物、タングステンの酸化窒化物、モリブデンの酸化窒化物、タングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物を形成する。

なお、剥離層１２として、タングステンとタングステンの酸化物の積層構造を形成する場合、まず、剥離層１２としてタングステンを含む層を形成し、その上層の絶縁層１３として、珪素の酸化物を含む層を形成することにより、タングステンを含む層と珪素の酸化物を含む層との間に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。これは、タングステンの窒化物、タングステンの酸化窒化物、タングステンの酸化窒化物窒化酸化物を含む層等を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後、その上層に珪素の窒化物を含む層、酸素を含む窒化珪素層、窒素を含む酸化珪素層を形成するとよい。

次に、絶縁層１３上に複数のトランジスタ１４を形成する。本実施の形態では、複数のトランジスタ１４として、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形成する。複数のトランジスタ１４の各々は、半導体層５０、ゲート絶縁層（単に絶縁層ともいう）５１、ゲート（ゲート電極ともいう）である導電層５２を有する。半導体層５０は、ソース又はドレインとして機能する不純物領域５３、５５、チャネル形成領域５４を有する。不純物領域５３、５５には、Ｎ型又はＰ型を付与する不純物元素を添加する。具体的には、Ｎ型を付与する不純物元素（例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ））、Ｐ型を付与する不純物元素（例えばボロン（Ｂ））が添加されている。不純物領域５５はＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域である。なお、複数のトランジスタ１４の各々は、半導体層５０上にゲート絶縁層５１が設けられ、ゲート絶縁層５１上に導電層５２が設けられたトップゲート型、導電層５２上にゲート絶縁層５１が設けられ、ゲート絶縁層５１上に半導体層５０が設けられたボトムゲート型のどちらのタイプでもよい。

なお、図示する構成では、複数のトランジスタ１４のみを形成しているが、本発明はこの構成に制約されない。基板１０上に設けられる素子は、半導体装置の用途によって適宜調整するとよい。例えば、半導体装置が非接触でデータの送信と受信を行う機能を有する場合、基板１０上に複数のトランジスタのみ、又は基板１０上に複数のトランジスタとアンテナとして機能する導電層を形成するとよい。また、半導体装置がデータを記憶する機能を有する場合、基板１０上に複数のトランジスタと記憶素子（例えば、トランジスタ、メモリトランジスタ等）も形成するとよい。また、半導体装置が回路を制御する機能や信号を生成する機能等を有する場合（例えば、ＣＰＵ、信号生成回路等）、基板１０上にトランジスタを形成するとよい。また、上記以外にも、必要に応じて、抵抗素子や容量素子などの他の素子を形成するとよい。

次に、複数のトランジスタ１４上に絶縁層１５〜１７を形成する。絶縁層１５〜１７は、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ（スピン オン グラス）法、液滴吐出法等を用いて、珪素の酸化物、珪素の窒化物、ポリイミド、アクリル、シロキサン等を用いて形成する。シロキサンとは、例えば、シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に、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）、フルオロ基、又は、少なくとも水素を含む有機基とフルオロ基を用いたものである。なお、上記の構成では、複数のトランジスタ１４上に３層の絶縁層（絶縁層１５〜１７）を形成しているが、本発明はこの構成に制約されない。複数のトランジスタ１４上に設けられる絶縁層の数は特に制約されない。

次に、絶縁層１５〜１７に開口部を形成して、複数のトランジスタ１４の各々のソース（ソース領域ともいう）又はドレイン（ドレイン領域ともいう）に接続された導電層２０〜２５を形成する。導電層２０〜２５は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。導電層２０〜２５は、ソース配線又はドレイン配線として機能する。また、導電層２０、２５は、端子部としても機能する。

次に、絶縁層１７と導電層２０〜２５上に、絶縁層２８を形成する（図１（Ｂ）、図５（Ａ）参照）。絶縁層２８は、絶縁性の樹脂により、５〜２００μｍ、好適には１５〜３５μｍの厚さで形成する。絶縁性の樹脂とは、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などである。また、絶縁層２８は、スクリーン印刷法、液滴吐出法（例えば、インクジェット法）、フォトリソグラフィ法等を用いて、均一に形成する。これらの方法のうち、好適には、スクリーン印刷法を用いるとよい。スクリーン印刷法は、処理時間が短く、装置が安価であるからである。

次に、少なくとも、剥離層１２の一部が露出するような開口部２９を形成する（図２（Ａ）、図５（Ｂ）（Ｃ）参照）。この工程は、フォトリソグラフィ法、レーザービームの照射等により行うが、処理時間が短い点から、レーザービームの照射により行うとよい。レーザービームは、基板１０、絶縁層１１、剥離層１２、絶縁層１３、１５〜１７、２８に対して照射される。また、レーザービームは、絶縁層２８の表面から照射される。開口部２９は、少なくとも、剥離層１２の一部が露出するように形成される。そのため、少なくとも、絶縁層１３、１５〜１７、２８には、開口部２９が設けられる。図２（Ａ）、５（Ｂ）図示する構成では、レーザービームが、基板１０にまで達した場合を示す。また、図５（Ｃ）では基板１０を６つに分割した場合を示す。

レーザーは、レーザー媒質、励起源、共振器により構成されている。レーザーは、媒質により分類すると、気体レーザー、液体レーザー、固体レーザーがあり、発振の特徴により分類すると、自由電子レーザー、半導体レーザー、Ｘ線レーザーがあるが、本発明では、いずれのレーザーを用いてもよい。なお、好ましくは、気体レーザー又は固体レーザーを用いるとよく、さらに好ましくは固体レーザーを用いるとよい。

気体レーザーは、ヘリウムネオンレーザー、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー、アルゴンイオンレーザーがある。エキシマレーザーは、希ガスエキシマレーザー、希ガスハライドエキシマレーザーがある。希ガスエキシマレーザーは、アルゴン、クリプトン、キセノンの３種類の励起分子による発振がある。アルゴンイオンレーザーは、希ガスイオンレーザー、金属蒸気イオンレーザーがある。

液体レーザーは、無機液体レーザー、有機キレートレーザー、色素レーザーがある。無機液体レーザーと有機キレートレーザーは、固体レーザーに利用されているネオジムなどの希土類イオンをレーザー媒質として利用する。

固体レーザーが用いるレーザー媒質は、固体の母体に、レーザー作用をする活性種がドープされたものである。固体の母体とは、結晶又はガラスである。結晶とは、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）、ＹＬＦ、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、サファイア、ルビー、アレキサンドライドである。また、レーザー作用をする活性種とは、例えば、３価のイオン（Ｃｒ^３＋、Ｎｄ^３＋、Ｙｂ^３＋、Ｔｍ^３＋、Ｈｏ^３＋、Ｅｒ^３＋、Ｔｉ^３＋）である。

なお、本発明に用いるレーザーには、連続発振型のレーザービームやパルス発振型のレーザービームを用いることができる。なお、レーザービームの照射条件、例えば、周波数、パワー密度、エネルギー密度、ビームプロファイル等は、複数のトランジスタ１４を含む積層体の厚さなどを考慮して適宜調整する。

なお、上記のレーザービームを照射する工程では、アブレーション加工を用いることを特徴としている。アブレーション加工とは、レーザービームを照射した部分に生じる現象、つまり、レーザービームが照射されて該レーザービームを吸収した部分の分子結合が切断されて、光分解し、気化して蒸発する現象を用いた加工である。つまり、本発明では、レーザービームを照射して、基板１０、絶縁層１１、剥離層１２、絶縁層１３、１５〜１７、２８のある部分の分子結合を切断し、光分解し、気化して蒸発させることにより、開口部２９を形成している。

また、レーザーは、紫外領域である１〜３８０ｎｍの波長の固体レーザーを用いるとよい。好ましくは、１〜３８０ｎｍの波長のＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーを用いるとよい。その理由は、１〜３８０ｎｍの波長のＮｄ：ＹＶＯ_４レーザーは、他の高波長側のレーザーに比べ、基板に光が吸収されやすく、アブレーション加工が可能であるからである。また、加工部の周辺に影響を与えず、加工性がよいからである。

次に、絶縁層２８上に、絶縁層３５を形成する（図２（Ｂ）、図５（Ｄ）参照）。絶縁層３５は、絶縁材料を用いて形成する。また、絶縁層３５は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、酢酸ビニル樹脂系接着剤、ビニル共重合樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、ゴム系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等の接着剤を用いて形成する。また、絶縁層３５は、接着剤中に導電性フィラーが設けられた異方性導電材料を用いて形成する。接着剤中に導電性フィラーが設けられた材料は、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）とよばれる。絶縁層３５は、スクリーン印刷法、液滴吐出法、フォトリソグラフィ法等を用いて、均一に形成する。

次に、アンテナ（アンテナとして機能する導電層）４０、容量素子４１が設けられた基板３６を準備する（図２（Ｃ）、図６（Ａ）参照）。アンテナ４０、容量素子４１の各々は、スクリーン印刷法、液滴吐出法、フォトリソグラフィ法、スパッタ法、ＣＶＤ法などを用いて形成する。図２（Ｃ）には、アンテナ４０の一部である導電層３３、３４を図示する。導電層３３、３４は、アンテナの一部であり、かつ、端子部である。

次に、絶縁層３５上に、導電層３３、３４が設けられた基板３６を設置する（図３（Ａ）参照）。このとき、導電層３３と導電層２０の一部、導電層３４と導電層２５の一部が重なるように、基板３６を設置する。導電層２０の一部と、導電層２５の一部は、端子部である。

続いて、必要があれば、絶縁層３５と基板３６とを接着する。この際、フリップチップボンダー、ダイボンダー、ＡＣＦ貼り付け機、圧着機等により、加圧処理と加熱処理の一方又は両方を行うことにより、接着される。

次に、基板３６を用いて、基板１０から、複数のトランジスタ１４を含む積層体を分離する（図３（Ｂ）、図６（Ｂ）参照）。なお、基板１０からの、複数のトランジスタ１４を含む積層体の分離は、剥離層１２の内部、又は剥離層１２と絶縁層１３を境界として行われる。図示する構成では、分離は、剥離層１２と絶縁層１３を境界として行われた場合を示す。なお、この工程では、基板１０からの積層体の分離を、基板３６を用いて行うことを特徴としている。上記特徴により、容易にかつ短時間で行うことができる。

次に、絶縁層１３、１５、１６、１７、導電層２０、絶縁層２８、３５、導電層３３、基板３６を貫通するように、導電層１８を設ける（図４、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）参照）。また、絶縁層１３、１５、１６、１７、導電層２５、絶縁層２８、３５、導電層３４、基板３６を貫通するように、導電層１９を設ける。導電層１８、１９は、ステンレス鋼線材を伸線したもの、ナマシ鉄線を亜鉛メッキし、常温で伸線したもの等を用いる。また、導電層１８、１９を設ける手段として、例えば、「コ」の字形の綴じ針を対象物へ挿入し、内側へ折り曲げることで、紙などを綴り合せる道具（綴じ針を対象物に挿入し、綴じ針の先端を折り曲げて、対象物同士を固定する道具、例えば、紙綴器、綴込器、ステープラー）を用いるとよい。また、紙などを縫い合わせる機械（例えば、ミシン）を用いるとよい。

導電層１８、１９は、複数の薄膜トランジスタ１４（複数のトランジスタ１４）とは重ならないように設けられている。また、導電層１８、１９は、「コ」の字形に設けられている。そのため、複数のトランジスタ１４を含む積層体と基板３６との貼り合わせ（固定）を強固にすることができる。

導電層１８、１９を設けることにより、導電層２０と導電層３３、導電層２５と導電層３４とを電気的に接続させることができる。また、導電層１８、１９を設けることにより、複数のトランジスタ１４を含む積層体と、導電層３３、３４が設けられた基板３６との貼り合わせ（固定）を強固に行うことができる。また、導電層１８、１９を設けることにより、導電層２０と導電層３３、導電層２５と導電層３４の間の抵抗値を低くし、消費電力を低減することができる。

また、複数のトランジスタ１４を含む積層体を物品（例えば、紙幣等）に固定する場合がある。そのような場合、絶縁層１３、１５、１６、１７、導電層２０、絶縁層２８、３５、導電層３３、基板３６だけではなく、物品も貫通するように、導電層１８、１９を設けるとよい。そうすると、複数のトランジスタ１４を含む積層体と物品とを固定することができる。

上記に挙げた利点のうち、消費電力を低減することができるという利点は、非接触でデータの送信と受信を行うことが可能な半導体装置にとって、有用な利点である。これは、非接触でデータの送信と受信を行うことが可能な半導体装置は、アンテナから供給される交流の電気信号を用いて電源を生成するため、電源の安定化が難しく、消費電力を極力抑制することが必要であるためである。仮に、消費電力が増加すると、強力な電磁波を入力する必要があるため、リーダ／ライタの消費電力の増加、他の装置や人体への悪影響などの不具合が生じてしまうことがあり、また、半導体装置とリーダ／ライタとの通信距離に制約が生じてしまうことがあるためである。

なお、上記構成の半導体装置（図４参照）において、複数のトランジスタ１４を含む積層体を、基板によりさらに封止してもよい（図７（Ａ）参照）。具体的には、基板３６と絶縁層１３の一方又は両方の表面に、新たに、基板を設けてもよい。図示する構成では、基板３６の表面に基板３７を設け、絶縁層１３の表面に基板３８を設けることにより、複数のトランジスタ１４を含む積層体を、基板３７、３８により封止している。基板３７、３８により封止することにより、強度を向上させることができる。なお、図示する構成では、基板３７、３８による封止後、導電層１８、１９を設けているが、本発明はこの構成に制約されない。基板３７、３８により封止する前に、導電層１８、１９を設けてもよい。

基板（基体、フィルム、テープとよぶこともできる）３７、３８の各々は、可撓性を有する基板である。基板３７、３８の各々は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリルニトリル、ブタジエン、スチレンの三つが重合した樹脂）、メタクリル樹脂（アクリルともいう）、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリメチルペンテン、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレタン等の材料、繊維質の材料（例えば紙）からなる。フィルムは、単層のフィルムでもよいし、複数のフィルムが積層したフィルムでもよい。また、その表面には、接着層が設けられていてもよい。接着層は、接着剤を含む層である。

基板３７、３８の各々の表面は、二酸化珪素（シリカ）の粉末により、コーティングされていてもよい。コーティングにより、高温で高湿度の環境下においても防水性を保つことができる。また、その表面は、インジウム錫酸化物等の導電性材料によりコーティングされていてもよい。コーティングした材料が静電気をチャージし、薄膜集積回路を静電気から保護することができる。また、その表面は、炭素を主成分とする材料（例えば、ダイヤモンドライクカーボン）によりコーティングされていてもよい。コーティングにより強度が増し、半導体装置の劣化や破壊を抑制することができる。また、基板３７、３８は、基材の材料（例えば樹脂）と、二酸化珪素や導電性材料や炭素を主成分とする材料とを混ぜ合わせた材料により形成してもよい。

基板３７、３８による複数のトランジスタ１４を含む積層体の封止は、基板３７、３８の各々の表面の層、又は基板３７、３８の各々の表面の接着層を加熱処理によって溶かすことにより行われる。また必要に応じて、加圧処理が行われる。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）において、導電層２０、３３と、導電層２５、３４の間に、導電層１８、１９がそれぞれ設けられているが、本発明はこの構成に制約されない。導電層２０〜２５上に絶縁層６０を設け、絶縁層６０に設けられた開口部を介して、導電層２０、２５に接続された導電層５８、５９を設けてもよい。そして、導電層５８、３３と、導電層５９、３４の間に、導電層１８、１９をそれぞれ設けてもよい。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）では、導電層２０、２５と、導電層３３、３４の間に、２層の絶縁層（絶縁層２８、３５）が設けられているが、本発明はこの構成に制約されない。導電層２０、２５と、導電層３３、３４の間に、１層の絶縁層（絶縁層２６）のみを設けてもよい（図８（Ａ）参照）。なお、絶縁層２６は、絶縁材料、接着性を有する材料、異方性導電材料等から形成される。このように、１層の絶縁層のみを設けることにより、工程数を削減し、作成費用の低減を実現することができる。また、薄型化を実現することができる。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）では、導電層２０、２５と、導電層３３、３４とが、それぞれ電気的に接続されるように、導電層１８、１９が設けられている。導電層２０、２５は、トランジスタのソース電極又はドレイン電極に接続されるソース配線又はドレイン配線、又は、ソース配線又はドレイン配線と同じ層に設けられた導電層である。しかしながら、本発明はこの構成に制約されない。導電層２０、２５ではなく、トランジスタのゲート電極と同じ層に設けられた導電層３１、３２を用いてもよい。そして、導電層３１、３２と、導電層３３、３４とが、電気的に接続されるように、導電層１８、１９を設けてもよい。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）では、導電層１８、１９の各々の貫通孔（孔、穴、開口部ともいう）は、２つ設けられているが、本発明はこの構成に制約されない。導電層１８、１９の貫通孔を２つ以上設けてもよい（図８（Ｂ）参照）。貫通孔を２つ以上設けるためには、紙などを縫い合わせる機械（例えば、ミシン）を用いるとよい。また、導電層１８、１９として、柔軟性のあるものを用いるとよい。貫通孔を２つ以上設けることにより、複数のトランジスタ１４を含む積層体と、導電層３３、３４が設けられた基板３６との貼り合わせ（固定）を強固にすることができる。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）とは異なり、絶縁層２８、３５を選択的に設け、導電層２０と導電層３３の間にバンプ６５を設けてもよい（図９（Ａ）参照）。また、導電層２５と導電層３４の間にバンプ６６を設けてもよい。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）とは異なり、絶縁層２８を選択的に設け、かつ、絶縁層３５を、導電性粒子７３を含む樹脂層７４に置換してもよい。そして、導電層２０と導電層３３の間に、バンプ６５と樹脂層７４を設けてもよい（図９（Ｂ）参照）。また、導電層２５と導電層３４の間に、バンプ６６と樹脂層７４を設けてもよい。なお、導電性粒子７３を含む樹脂層７４とは、異方性導電層である。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）とは異なり、絶縁層２８、３５を選択的に設け、導電層２０と導電層３３の間に、バンプ６８、６９を設けてもよい（図１０（Ａ）参照）。また、導電層２５と導電層３４の間に、バンプ７０、７１を設けてもよい。

また、上記構成の半導体装置（図７（Ａ）参照）とは異なり、絶縁層２８を選択的に設け、かつ、絶縁層３５を、導電性粒子７３を含む樹脂層７４に置換してもよい。そして、導電層２０と導電層３３の間に、バンプ６８、導電性粒子７３を含む樹脂層７４、バンプ６９を設けてもよい（図１０（Ｂ）参照）。また、導電層２５と導電層３４の間に、バンプ７０、樹脂層７４、バンプ７１を設けてもよい。

バンプは、金、銀、銅のいずれかを用いるが、好適には、抵抗値の低い銀を用いるとよい。
（実施の形態３）

上記の実施の形態では、基板１０から、複数のトランジスタ１４を含む積層体を分離しているが（図３（Ｂ）参照）、本発明はこの形態に制約されない。

導電層２０〜２５を形成した後に（図１（Ａ））、必要に応じて、導電層２０〜２５上に保護を目的とした層を形成し、その後、基板１０の他方の面を、研削装置を用いて研削してもよい。好適には、基板１０の厚さが１００μｍ以下になるまで研削する。研削装置は、例えば、研削盤、砥ぎ磨く石である。

続いて、研削した基板１０の他方の面を、研磨装置を用いて研磨してもよい。好適には、基板１０の厚さが５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下になるまで研磨する。研磨装置は、例えば、研磨パッド、研磨砥粒（例えば酸化セリウム等）である。研削工程と研磨工程の後は、必要に応じて、ゴミを除去するための洗浄工程、乾燥工程の一方又は両方を行う。

また、研磨後の基板１０の厚さは、研削工程と研磨工程に必要な時間、後に行う切断工程に必要な時間、半導体装置の用途、その用途に必要な強度などを考慮して、適宜決めるとよい。例えば、研削工程と研磨工程の時間を短くすることにより生産性を向上させる場合は、研磨後の基板１０の厚さは５０μｍ程度にするとよい。また、後に行う切断工程に必要な時間を短くすることにより生産性を向上させる場合、研磨後の基板１０の厚さは、２０μｍ以下、より好適には５μｍ以下とするとよい。また、半導体装置を薄い物品に貼り付けたり、埋め込んだりする場合、研磨後の基板１０の厚さは２０μｍ以下、より好適には５μｍ以下とするとよい。

次に、導電層２０〜２５上に、絶縁層２８を形成する（図１（Ｂ）参照）。続いて、開口部２９は形成せず、絶縁層２８上に、絶縁層３５を形成する（図２（Ｂ）参照）。次に、導電層３３、３４が設けられた基板３６を準備する。次に、絶縁層３５上に、導電層３３、３４が設けられた基板３６を設置する。続いて、導電層２０と導電層３３、導電層２５と導電層３４とが電気的に接続されるような導電層１８、１９を設ける（図２２参照）。導電層１８、１９は、導電層２０、３３と、導電層２５、３４が貫通するように設けられる。このように、基板１０を複数のトランジスタ１４を含む積層体から分離せず、基板１０を残しておいてもよい。基板１０を残しておくことにより、有害な気体の侵入、水の侵入、不純物元素の侵入を抑制することができる。従って、劣化や破壊を抑制し、信頼性を向上させることができる。

なお、上記の実施の形態２における基板１０を分離する工程を、本実施の形態のような基板１０を研削研磨する工程に置換してもよい。基板１０を研削研磨することで、バリア性を向上させることができる。
（実施の形態４）

上記の実施の形態では、基板１０を複数のトランジスタ１４を含む積層体から分離し（図３（Ｂ）参照）、次に、導電層１８、１９を設けているが（図４参照）、本発明はこの形態に制約されない。基板１０を複数のトランジスタ１４を含む積層体から分離し（図３（Ｂ）参照）、次に、絶縁層１３の表面に、基板４２と複数のトランジスタ４３を含む積層体４４を設けてもよい（図１１（Ａ）参照）。そして、必要に応じて、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行うことにより、絶縁層１３と絶縁層４５を接着させてもよい。絶縁層４５は、接着剤又は異方性導電材料からなる。

続いて、基板３６を用いて、基板４２を複数のトランジスタ４３を含む積層体４６から分離してもよい（図１１（Ｂ）参照）。図示する構成では、剥離層４７と絶縁層４８を境界として、基板４２を積層体４６から分離している。次に、導電層３３、２０、５６を貫通するような導電層１８と、導電層３４、２５、５７を貫通するような導電層１９を設けてもよい（図１２参照）。

上記構成により、複数のトランジスタを積層した半導体装置を提供することができる。複数のトランジスタを積層することにより、１つの半導体装置に設けるトランジスタの個数を多くすることができるため、高機能化を実現した半導体装置を提供することができる。

導電層が設けられた基板について、図１３を参照して説明する。導電層が設けられた基板は、例えば、以下の２つのようなものがある。導電層は、アンテナや接続配線として機能する。

１つは、基板３６上に導電層３３、３４が設けられたものである（図１３（Ａ）参照）。基板３６は、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）などから形成されている。導電層３３、３４は、銅、銀などにより形成されている。また、導電層３３、３４の露出している部分は、酸化防止のため金などによりメッキが施されている。

もう１つは、基板３６上に、導電層３３、３４、保護層３９が設けられたものである（図１３（Ｂ）参照）。保護層３９としては、基板と絶縁性の樹脂の一方又は両方が設けられている。基板はポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）である。絶縁性の樹脂は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、合成ゴム系樹脂等である。

なお、基板３６上の導電層３３、３４をアンテナとして機能させる場合、導電層３３、３４の形状は特に制約されない。形状としては、例えば、ダイポール、輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状、直方体で平坦なもの（例えば、パッチアンテナ）などがある。また、導電層３３、３４を形成する材料も特に制約されない。材料には、例えば、金、銀、銅等を用いればよく、そのうち、抵抗値が低い銀を用いるとよい。また、その作製方法も特に制約されず、スパッタリング法、ＣＶＤ法、スクリーン印刷法、液滴吐出法（例えばインクジェット法）、ディスペンサ法等を用いるとよい。

なお、アンテナを、直接、金属の表面に貼り付けると、金属の表面を通る磁束によって、金属にうず電流が発生する。このようなうず電流は、リーダ／ライタの磁界に対して、逆向きに発生してしまう。そこで、アンテナと導電層の間に、高い透磁率で高周波損失の少ないフェライトや金属薄膜シートを挟み、うず電流の発生を防止するとよい。

なお、上記の実施の形態では、導電層が設けられた基板を用いているが、そのような導電層が設けられた基板としては、上記の２つのどちらを用いてもよい。

本発明の半導体装置の構成について、図１４を参照して説明する。本発明の半導体装置１００は、演算処理回路１０１、記憶回路１０３、アンテナ１０４、電源回路１０９、復調回路１１０、変調回路１１１を有する。半導体装置１００は、アンテナ１０４と電源回路１０９を必須の構成要素としており、他の要素は、半導体装置１００の用途に従って、適宜設けられる。

演算処理回路１０１は、復調回路１１０から入力される信号に基づき、命令の解析、記憶回路１０３の制御、外部に送信するデータの変調回路１１１への出力などを行う。

記憶回路１０３は、記憶素子を含む回路と、データの書き込みやデータの読み出しを制御する制御回路を有する。記憶回路１０３には、少なくとも、半導体装置自体の識別番号が記憶されている。識別番号は、他の半導体装置と区別するために用いられる。また、記憶回路１０３は、有機メモリ、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びフラッシュメモリから選択された一種又は複数種を有する。有機メモリは、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた構造を有する。有機メモリは、構造が単純であるため、作成工程を簡略化することができ、費用を削減することができる。また、構造が単純であるために、積層体の面積を小型化することが容易であり、大容量化を容易に実現することができる。また、不揮発性であり、電池を内蔵する必要がないという長所がある。従って、記憶回路１０３として、有機メモリを用いることが好ましい。

アンテナ１０４は、リーダ／ライタ１１２から供給された搬送波を、交流の電気信号に変換する。また、変調回路１１１により、負荷変調が加えられる。電源回路１０９は、アンテナ１０４が変換した交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、各回路に電源電圧を供給する。

復調回路１１０は、アンテナ１０４が変換した交流の電気信号を復調し、復調した信号を、演算処理回路１０１に供給する。変調回路１１１は、演算処理回路１０１から供給される信号に基づき、アンテナ１０４に負荷変調を加える。

リーダ／ライタ１１２は、アンテナ１０４に加えられた負荷変調を、搬送波として受信する。また、リーダ／ライタ１１２は、搬送波を半導体装置１００に送信する。なお、搬送波とは、リーダ／ライタ１１２が発する電磁波である。

本発明の半導体装置１２５は、非接触でデータの送信と受信ができるという機能を活用することにより、様々な物品、様々なシステムに用いることができる。物品とは、例えば、鍵（図１５（Ａ）参照）、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等）、書籍類、容器類（シャーレ等、図１５（Ｂ）参照）、装身具（鞄や眼鏡等、図１５（Ｃ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図１５（Ｄ）参照）、記録媒体（ディスクやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、食品類、衣類、生活用品類、電子機器（液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置、携帯端末等）等である。本発明の半導体装置は、上記のような様々な形状の物品の表面に貼り付けたり、埋め込んだりして、固定される。

また、システムとは、物流・在庫管理システム、認証システム、流通システム、生産履歴システム、書籍管理システム等であり、本発明の半導体装置を用いることにより、システムの高機能化、多機能化、高付加価値化を図ることができる。例えば、本発明の半導体装置を身分証明証の内部に設けておき、かつ、建物の入り口などに、リーダ／ライタ１２１を設けておく（図１５（Ｅ）参照）。リーダ／ライタ１２１は、各人が所有する身分証明証内の認証番号を読み取り、その読み取った認証番号に関する情報を、コンピュータ１２２に供給する。コンピュータ１２２では、リーダ／ライタ１２１から供給された情報に基づき、入室又は退室を許可するか否かを判断する。このように、本発明の半導体装置を用いることにより、利便性を向上させた入退室管理システムを提供することができる。

本発明の半導体装置が含むトランジスタの作製方法について、図１６〜１８を参照して説明する。まず、基板５５１上に絶縁層５５２を形成する（図１６（Ａ）参照）。次に、絶縁層５５２上に絶縁層５５３を形成する。次に、絶縁層５５３上に、半導体層５５４を形成する。次に、半導体層５５４上にゲート絶縁層５５５を形成する。

半導体層５５４は、例えば、以下の作製工程を経て形成する。まず、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により非晶質半導体層を形成する。続いて、非晶質半導体層をレーザー結晶化法、ＲＴＡ法（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）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、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザー結晶化法を組み合わせた方法等により結晶化して、結晶質半導体層を形成する。その後、得られた結晶質半導体層を所望の形状にパターニング（パターン加工）して形成する。

好ましくは、半導体層５５４は、熱処理を伴った結晶化法と、連続発振レーザー若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービームを照射する結晶化法とを組み合わせて形成するとよい。連続発振レーザー若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービームを照射することで、結晶化された半導体層５５４の表面を平坦なものとすることができる。また、半導体層５５４の表面を平坦化することにより、ゲート絶縁層５５５を薄膜化することができる。また、ゲート絶縁層５５５の耐圧を向上させることができる。

また、ゲート絶縁層５５５は、半導体層５５４に対し、プラズマ処理を行うことにより、表面を酸化又は窒化することで形成してもよい。例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスを導入したプラズマ処理で形成してもよい。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波の導入により行うことが好ましい。マイクロ波の導入により行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができるからである。そして、この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体層５５４の表面を酸化又は窒化することにより、ゲート絶縁層５５５を形成することができる。つまり、このような高密度プラズマを用いた処理により、１〜２０ｎｍ、代表的には５〜１０ｎｍの絶縁層が半導体層５５４の表面に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁層と半導体層５５４との界面準位密度はきわめて低くすることができる。

このような、高密度プラズマ処理は、半導体層（結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン）を直接酸化（若しくは窒化）するため、該半導体層の表面に形成されるゲート絶縁層の厚さのばらつきをきわめて小さくすることができる。また、結晶性シリコンの結晶粒界において、異常に酸化反応をさせることがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で、半導体層５５４の表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低いゲート絶縁層５５５を形成することができる。

なお、ゲート絶縁層５５５は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁層のみを用いてもよいし、それに加えて、プラズマや熱反応を利用したＣＶＤ法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁層を堆積し、積層させても良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁層をゲート絶縁層５５５の一部又は全部に含むトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。

また、連続発振レーザー若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービームを照射しながら、一方向に走査して結晶化させた半導体層５５４には、そのビームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向（チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向）に合わせてトランジスタの活性層を配置し、かつ、ゲート絶縁層の作製方法に上記の方法を採用することにより、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高いトランジスタを得ることができる。

なお、絶縁層５５２、５５３、半導体層５５４、ゲート絶縁層５５５等は、プラズマ処理を用いて形成する場合がある。このようなプラズマ処理は、電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上であり、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下で行うことが好ましい。より詳しくは、電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上１×１０^１３ｃｍ^−３以下で、プラズマの電子温度が０．５ｅＶ以上１．５ｅＶ以下で行うことが好ましい。

プラズマの電子密度が高密度であり、被処理物（例えば、絶縁層５５２、５５３、半導体層５５４、ゲート絶縁層５５５等）付近での電子温度が低いと、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が１×１０^１１ｃｍ^−３以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化物または窒化物は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により形成された薄膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が１．５ｅＶ以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも１００度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。

次に、ゲート絶縁層５５５上に、導電層５０１、導電層５０３を積層して形成する。導電層５０１、導電層５０３の各々は、タングステン、クロム、タンタル、窒化タンタル、モリブデン等の金属や前記金属を主成分とする合金もしくは化合物を用いて形成する。なお、導電層５０１と導電層５０３は、互いに異なる材料を用いて形成する。具体的には、後に行うエッチング工程において、エッチングレートに差が生じる材料を用いて形成する。

次に、導電層５０３上に、レジストからなるマスク５０６を形成する。マスク５０６は、遮光膜と半透膜を含む露光マスクを用いて形成される。このマスクの具体的な構成については後述する。

次に、マスク５０６を用いて、導電層５０３をエッチングして、マスク５０７と導電層５０４を形成する（図１６（Ｂ）参照）。マスク５０６は、電界で加速されたイオンによりスパッタされ、２つのマスク５０７に分割され、かつ、離れて配置される。次に、マスク５０７と導電層５０４を用いて、導電層５０１をエッチングして、導電層５０２を形成する（図１６（Ｃ）参照）。

次に、マスク５０７と導電層５０４を選択的にエッチングして、マスク５０８と導電層５０５を形成する（図１６（Ｄ）参照）。マスク５０８は、電界で加速されたイオンによりスパッタされ、サイズが縮小される。この工程では、基板側に印加するバイアス電圧を調節することにより、導電層５０２がエッチングされないようにする。

次に、半導体層５５４に、一導電型を付与する不純物元素を添加して、第１の濃度の不純物領域５０９、５１６、５１７を形成する（図１７（Ａ）参照）。この際、導電層、５０５を用いて、自己整合的に、半導体層５５４に不純物元素を添加する。

次に、半導体層５５４に、一導電型を付与する不純物元素を添加して、第２の濃度の不純物領域５１０、５１１を形成する（図１７（Ｂ）参照）。なお、導電層５０５と重なる半導体層５５４には、一導電型を付与する不純物元素が添加されない。従って、導電層５０５と重なる半導体層５５４は、チャネル形成領域として機能する。以上の工程を経て、薄膜トランジスタ５２０が完成する。

次に、薄膜トランジスタ５２０を覆うように、絶縁層５１２、５１３を形成する（図１７（Ｃ）参照）。次に、絶縁層５１２、５１３に設けられた開口部を介して、第２の濃度の不純物領域５１０、５１１に接続された導電層５１４、５１５を形成する。

上記の工程では、厚さが異なる複雑な形状のマスク５０６を用いて、導電層５０１、５０３をエッチングすることを特徴とする。マスク５０６を用いることにより、離れて配置されたマスク５０７を形成することができる。そして、２つのチャネル形成領域の間隔を狭くすることができる。具体的には、２つのチャネル形成領域の間隔を２μｍ未満とすることができる。従って、２つ以上のゲート電極を有するマルチゲート型の薄膜トランジスタを形成する場合に、その占有面積を縮小することができる。従って、高集積化を実現し、高精細な半導体装置を提供することができる。

次に、マスク５０６を形成する方法について、図１８を参照して説明する。図１８（Ａ）は、露光マスクの一部を拡大した上面図である。また、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）に対応する露光マスクの一部の断面図と、基板５５１を含む積層体の断面図である。

露光マスクは、透光性の基板５６０と、遮光膜５６１、５６２と、半透膜５６３を有する。遮光膜５６１、５６２は、クロム、タンタル、ＣｒＮｘ（ｘは正の整数）などの金属膜からなる。半透膜５６３は、露光波長に対して材料を適宜選択して形成され、例えば、ＴａＳｉｘＯｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＣｒＯｘＮｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＣｒＦｘＯｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＭｏＳｉｘＮｙ（ｘ、ｙは正の整数）、ＭｏＳｉｘＯｙ（ｘ、ｙは正の整数）を用いればよい。半透膜５６３は、補助パターンとして機能する。

上記の構成の露光マスクを用いて、レジストマスクの露光を行うと、露光されない領域５２１と露光された領域５２２とに大別される。この状態で、現像処理を行うと、露光された領域５２２のレジストが除去され、図１６（Ａ）に示すような形状のマスク５０６が形成される。

サンプルＡ、Ｂを用いた実験の結果について、図１９〜２１を参照して説明する。サンプルＡ、Ｂは、上面構造が同じであり、断面構造が異なる半導体装置である。図１９（Ａ）（Ｂ）はサンプルＡ、Ｂの上面図であり、図１９（Ｃ）はサンプルＡの断面図であり、図１９（Ｄ）はサンプルＢの断面図である。なお、図１９（Ｃ）（Ｄ）は、図１９（Ｂ）の上面図の点Ａと点Ｂまでの断面図である。図２０（Ａ）はサンプルＡ、Ｂの上面図であり、図２０（Ｂ）はサンプルＡの断面図であり、図２０（Ｃ）はサンプルＢの断面図である。また、図２０（Ｂ）（Ｃ）は、図２０（Ａ）の上面図の点Ａから点Ｂまでの断面図である。また、図２１（Ａ）は、サンプルＡ、Ｂの上面写真であり、図２１（Ｂ）はサンプルＡの写真であり、図２１（Ｃ）はサンプルＢの写真である。図２１（Ｂ）（Ｃ）は、図２１（Ａ）の中心部分を拡大した写真である。なお、図２１（Ａ）のサンプルＡ、Ｂの上面写真の概念図が図１９（Ｂ）である。また、図２１（Ｂ）のサンプルＡの上面写真と図２１（Ｃ）のサンプルＢの上面写真の概念図が図２０（Ａ）である。

最初に、アンテナとして機能する導電層８２、８３が設けられた基板８１を２つ準備した（図１９（Ａ）参照）。２つの基板８１のうち、１つはサンプルＡに用い、もう１つはサンプルＢに用いた。

サンプルＡでは、導電層８２、８３が設けられた基板８１上に、樹脂層８６、導電層８５及び絶縁層８４が積層された基板８７を貼り合わせた（図１９（Ｂ）（Ｃ）、図２１（Ａ）の写真参照）。このとき、導電層８２と導電層８３は、絶縁層８４と導電層８５を介して絶縁された状態にあり、導電層８２の端のノード９５と、導電層８３の端のノード９６の間の抵抗値は、１３００Ωであった。

サンプルＢでは、導電層８２、８３が設けられた基板８１上に、樹脂層８６、導電層８５、バンプ８８、８９及び絶縁層８４が積層された基板８７を貼り合わせた（図１９（Ｂ）（Ｄ）、図２１（Ａ）の写真参照）。このとき、導電層８２と導電層８３は、バンプ８８、導電層８５及びバンプ８９を介して電気的に接続された状態にあり、ノード９５とノード９６の間の抵抗値は、５．３Ωであった。

次に、サンプルＡに、基板８１、導電層８２、絶縁層８４、導電層８５、樹脂層８６及び基板８７を貫通する導電層９１を設けた（図２０（Ａ）（Ｂ）、図２１（Ｂ）の写真参照）。また、基板８１、導電層８３、絶縁層８４、導電層８５、樹脂層８６及び基板８７を貫通する導電層９２を設けた。導電層９１、９２を設ける際は、紙綴器を用いており、導電層９１、９２は、「コ」の字形の綴じ針である。そうすると、導電層８２、８３は、導電層９１、導電層８５及び導電層９２を介して電気的に接続された状態となり、このときのノード９５とノード９６の間の抵抗値は、０．４２Ωであった。このように、導電層９１、９２を設けたことにより、抵抗値が１３００Ωから０．４２Ωに大幅に低減した。

また、サンプルＢにも、基板８１、導電層８２、バンプ８８、導電層８５、樹脂層８６及び基板８７を貫通する導電層９３を設けた（図２０（Ａ）（Ｃ）、図２１（Ｃ）の写真参照）。また、基板８１、導電層８３、バンプ８９、導電層８５、樹脂層８６及び基板８７を貫通する導電層９４を設けた。導電層９３、９４を設ける際は、紙綴器を用いた。そうすると、導電層８２、８３は、導電層９３、導電層８５及び導電層９４を介して電気的に接続された状態となり、このときのノード９５とノード９６の間の抵抗値は、１．７１Ωであった。このように、導電層９３、９４を設けたことにより、抵抗値が５．３Ωから１．７１Ωに低減した。

上記の結果から、導電層を設けることにより、抵抗値を低減させることができることがわかる。抵抗値を低減させることができると、消費電力を低減することができる。

本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 アンテナとして機能する導電層が設けられた基板について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 トランジスタとその作製方法について説明する図。 トランジスタとその作製方法について説明する図。 トランジスタとその作製方法について説明する図。 実験の結果について説明する図。 実験の結果について説明する図。 実験の結果について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。 本発明の半導体装置について説明する図。

Claims (2)

1. 薄膜集積回路と、
   前記薄膜集積回路に接続された第１の端子部と、
   第２の端子部と、
   前記第２の端子部に接続された第１の導電層が設けられた基板と、
   前記第１の端子部、前記第２の端子部及び前記基板を貫通する第２の導電層と、を有し、
   前記第１の端子部と前記第２の端子部は、重なり、
   前記第１の端子部は、前記第２の導電層を介して、前記第２の端子部に電気的に接続されており、
   前記第２の導電層は、コの字形状の部分を有し、且つ、先端が内側に曲がっ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、
   前記薄膜集積回路は、少なくとも１つのトランジスタを有し、
   前記第１の端子部は、前記トランジスタに電気的に接続されており、
   前記第２の導電層は、前記トランジスタと重なっていないことを特徴とする半導体装置。
   

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