JP5204998B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置に関する。特に無線通信における信号に依存せずにクロックを発生するクロック発生回路を内部に具備する半導体装置に関する。および当該半導体装置を備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor device capable of communicating data by wireless communication. In particular, the present invention relates to a semiconductor device including therein a clock generation circuit that generates a clock without depending on a signal in wireless communication. The present invention also relates to an electronic device including the semiconductor device.
近年、ユビキタス情報社会と言われるように、いつ、どのような状態でも情報ネットワークにアクセスできる環境整備が行われてきた。このような環境の中、個々の対象物にID(個体識別番号)を与えることで、その対象物の履歴を明確にし、生産、管理等に役立てるといった個体認識技術が注目されている。その中でも、RFIDタグ(ICタグ、RFタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる)等の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置を用いたRFID(Radio Frequency Identification)技術が利用され始めている。 In recent years, as described in the ubiquitous information society, an environment where an information network can be accessed in any state has been developed. In such an environment, attention has been given to an individual recognition technique in which an ID (individual identification number) is given to each individual object, thereby clarifying the history of the object and making use of it for production, management, and the like. Among these, RFID (Radio Frequency Identification) technology using a semiconductor device capable of communicating data by wireless communication such as an RFID tag (also referred to as an IC tag, an RF tag, a wireless tag, or an electronic tag) is beginning to be used.
無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置の一般的な構成について図2を参照して説明する。無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置201は、アンテナ202及び半導体集積回路211を有する。半導体集積回路211は、高周波回路203、電源回路204、リセット回路205、クロック発生回路206、データ復調回路207、データ変調回路208、制御回路209及びメモリ回路210等の回路ブロックを有する。アンテナ202により、無線信号が受信される。無線信号は、高周波回路203を介して電源回路204に送られ、電源が生成される。この電源は半導体集積回路211を構成する複数の回路に供給される。一方で、高周波回路203を介してデータ復調回路207で復調された信号と、高周波回路203を介してリセット回路205を通った信号は、制御回路209に送られる。そして、制御回路209に送られた信号は制御回路209によって解析される。解析された信号に従って、メモリ回路210内に記憶されている情報が出力される。メモリ回路210から出力された情報は制御回路209を通って符号化される。さらに、符号化された信号はデータ変調回路208を通って、アンテナ202により無線信号に載せられて送信される。
A general structure of a semiconductor device capable of data communication by wireless communication will be described with reference to FIG. A
図2において示した回路ブロックのうち、クロック発生回路206、制御回路209、及びメモリ回路210はディジタル信号が入出力される。この中で、クロック発生回路206は上記制御回路209が正しく動作するための基準信号を作成するブロックであり、その役割は重要である。このようなクロック発生回路206には、一般的にはPLL(Phase Locked Loop)回路が用いられている。PLL回路の具体例としては、例えば特許文献1、特許文献2に記載されているものをはじめとして、様々な方式の回路が開発されている。
以下、図3に従来のPLLの基本的な構成を示す。図に示すPLL回路は、位相比較器301、ループ・フィルタ302(Loop Filter、以下LF)、電圧制御発振器303(以下、VCO(Voltage Controlled Oscillator)とも呼ぶ。)、及び分周器304を有する。図3においてPLL回路は、PLL回路に入力される可変の周波数の信号(図3のINPUTに対応)を帰還信号にして、供給される信号との位相比較を行う。そして、PLL回路は、供給される信号と帰還信号が一定の位相になるよう負帰還により調整を行う。図3において、位相比較器301は、外部から入力される信号Fsと分周器304から入力される信号Fo/Nとの位相差を検出する。ループ・フィルタ302は、位相比較器301から供給される信号から交流成分を取り除いた信号Vinを生成する。また、電圧制御発振器303は、ループ・フィルタ302から入力される信号Vinに基づき、信号Foを出力する。また、分周器304は、電圧制御発振器303から入力される信号FoをN分の1に分周した信号Fo/Nを出力する。
FIG. 3 shows a basic configuration of a conventional PLL. The PLL circuit shown in the figure includes a
この場合、PLL回路は外部からの可変の周波数の信号Fsを受信している場合は、受信信号と位相比較を行っているため安定して同期したクロックを生成する。しかし、外部からの可変の周波数の信号Fsを受信していない場合、PLL回路はPLL回路自身が出力するクロックにより自己発振を保たなければならない。 In this case, when receiving a signal Fs having a variable frequency from the outside, the PLL circuit performs a phase comparison with the received signal and generates a stably synchronized clock. However, when the signal Fs having a variable frequency from the outside is not received, the PLL circuit must maintain self-oscillation by the clock output from the PLL circuit itself.
これに対し、図2におけるクロック発生回路206に入力する復調信号は、論理値”ハイ”に相当する電圧レベル(以下、Hレベルともいう)と”ロー”に相当する電圧レベル(以下、Lレベルともいう)の期間が、無線通信の規格に則って時系列で並ぶシリアルデータとなっている。このような復調信号を従来のPLL回路に入力するということは、上記の図3に関する説明における「信号Fsを受信していない場合」に相当する期間があるということを意味する。
On the other hand, the demodulated signal input to the
図4は、図2中のクロック発生回路206に従来のPLL回路を用いた場合での、負帰還による調整が行われる期間と、自己発振している期間を示すものである。波形401はPLL回路に入力する復調信号であり、波形402はPLL回路内の分周器から出力される帰還信号を示す。期間403が負帰還による調整が行われる期間であり、期間404が自己発振している期間を示す。
FIG. 4 shows a period in which adjustment by negative feedback is performed and a period in which self-oscillation occurs when a conventional PLL circuit is used as the
図4に示すように負帰還がかからない期間が存在することで、PLL回路が不安定な状態になり、一定の安定したクロックを生成できなくなり、クロックの周波数が変動し通信に不具合が生じていた。その結果、図2に示す半導体装置を構成するディジタル回路部が誤動作してしまうことがあった。 As shown in FIG. 4, the presence of a period during which no negative feedback is applied causes the PLL circuit to be in an unstable state, so that a constant and stable clock cannot be generated, and the frequency of the clock fluctuates, resulting in a communication failure. . As a result, the digital circuit portion constituting the semiconductor device shown in FIG. 2 may malfunction.
上述の不具合に加えて、無線通信によるデータの交信をするための半導体装置における外部からの可変の周波数が高いと、半導体装置内部におけるクロック発生回路において安定したクロック信号を出力するためのデューティー比50%の基準クロックが得られないこともある。 In addition to the above-described problems, when the variable frequency from the outside in the semiconductor device for communicating data by wireless communication is high, the duty ratio 50 for outputting a stable clock signal in the clock generation circuit inside the semiconductor device. % Reference clock may not be obtained.
本発明においては上述の実情を鑑み、無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置において、復調信号を基に生成したクロックを利用するために引き起こされる誤動作や応答しない等の動作不良を防止することを課題とする。 In the present invention, in view of the above situation, in a semiconductor device capable of communicating data by wireless communication, it is possible to prevent malfunction such as malfunction or non-response caused by using a clock generated based on a demodulated signal. Is an issue.
本発明は前述した課題を解決するために、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置において、復調信号に依存せずに自己発振するリングオシレータと、リングオシレータの出力信号を適切な範囲の周波数に調整する分周器を設けることを特徴とする。以下、本発明の具体的な構成について示す。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a ring oscillator that self-oscillates without depending on a demodulated signal in a semiconductor device that communicates data by wireless communication, and sets the output signal of the ring oscillator to a frequency in an appropriate range. A frequency divider to be adjusted is provided. Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described.
本発明の半導体装置の一は、無線信号を受信するためのアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した無線信号により電源を生成する電源回路と、電源が供給されるクロック発生回路と、を有し、クロック発生回路は、一定周期の信号を発振するためのリングオシレータと、リングオシレータより出力された信号を分周するための分周器と、を有する構成とする。 One of the semiconductor devices of the present invention includes an antenna circuit for receiving a radio signal, a power supply circuit that generates power by the radio signal received by the antenna circuit, and a clock generation circuit to which power is supplied, The clock generation circuit includes a ring oscillator for oscillating a signal having a constant period, and a frequency divider for dividing the signal output from the ring oscillator.
また別の本発明の半導体装置の一は、無線信号を受信するためのアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した無線信号により電源を生成する電源回路と、電源が供給されるクロック発生回路と、を有し、クロック発生回路は、一定周期の信号を発振するためのリングオシレータと、リングオシレータより出力された信号を分周するための分周器と、を有し、リングオシレータの各段には当該リングオシレータの発振周波数を制御するための容量素子が接続されている構成とする。 Another semiconductor device of the present invention includes an antenna circuit for receiving a radio signal, a power supply circuit that generates power from the radio signal received by the antenna circuit, and a clock generation circuit to which power is supplied. The clock generator circuit includes a ring oscillator for oscillating a signal having a fixed period, and a frequency divider for dividing the signal output from the ring oscillator. Each stage of the ring oscillator includes A capacitor element for controlling the oscillation frequency of the ring oscillator is connected.
なお本発明において、容量素子はMOSトランジスタのゲート容量を用いた素子であってもよい。 In the present invention, the capacitive element may be an element using the gate capacitance of a MOS transistor.
なお本発明において、容量素子は、可変容量素子であってもよい。 In the present invention, the capacitive element may be a variable capacitive element.
なお本発明において、リングオシレータ及び分周器を構成するトランジスタは、薄膜トランジスタであってもよい。 In the present invention, the transistors constituting the ring oscillator and the frequency divider may be thin film transistors.
なお本発明において、リングオシレータ及び分周器を構成するトランジスタは単結晶基板上に形成されたトランジスタであってもよい。 Note that in the present invention, the transistors forming the ring oscillator and the frequency divider may be transistors formed on a single crystal substrate.
なお、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場合と直接接続されている場合とを含むものとする。したがって、本発明が開示する構成において、所定の接続関係に加え、その間に電気的な接続を可能とする他の素子(例えば、スイッチやトランジスタや容量素子やインダクタや抵抗素子やダイオードなど)が配置されていてもよい。あるいは、間に他の素子を挟まずに、直接接続されて、配置されていてもよい。なお、電気的な接続を可能とする他の素子を間に介さずに接続されていて、直接接続されている場合のみを含む場合には、直接接続されている、と記載するものとする。なお、電気的に接続されている、と記載する場合は、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。 Note that the term “connected” in the present invention includes a case where they are electrically connected and a case where they are directly connected. Therefore, in the configuration disclosed by the present invention, in addition to a predetermined connection relationship, other elements (for example, a switch, a transistor, a capacitor, an inductor, a resistor, a diode, etc.) that can be electrically connected are arranged. May be. Alternatively, they may be arranged directly connected without interposing another element therebetween. In addition, it shall be described as being connected directly when including only the case where it is connected without interposing other elements enabling electrical connection between them. Note that the description of being electrically connected includes the case of being electrically connected and the case of being directly connected.
なお、本発明において、トランジスタは、様々な形態のトランジスタを適用させることが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ZnO、a−InGaZnOなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、トランジスタは様々な基板を用いて形成することができ、基板の種類は、特定のものに限定されることはない。従って例えば、基板として、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることが出来る。また、ある基板でトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを移動させて、別の基板に配置するようにしてもよい。 Note that in the present invention, various types of transistors can be used as a transistor. Thus, there is no limitation on the type of applicable transistor. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a non-single-crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, a MOS transistor, a junction transistor, or a bipolar transistor Alternatively, a transistor using a compound semiconductor such as ZnO or a-InGaZnO, a transistor using an organic semiconductor or a carbon nanotube, or another transistor can be used. Note that the non-single-crystal semiconductor film may contain hydrogen or halogen. Further, the transistor can be formed using various substrates, and the type of the substrate is not limited to a specific one. Therefore, for example, a single crystal substrate, an SOI substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a paper substrate, a cellophane substrate, a stone substrate, a stainless steel substrate, a substrate having stainless steel foil, or the like can be used as the substrate. . Alternatively, a transistor may be formed using a certain substrate, and then the transistor may be moved to another substrate and placed on another substrate.
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができる。特定の構成に限定されない。例えば、ゲート本数が2本以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構造にすることにより、オフ電流の低減や、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を良くすることや、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすること、ができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値を大きくし、空乏層ができやすくなってS値を小さくすることができる。また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造でもよいし、チャネルの下にゲート電極が配置されている構造でもよいし、正スタガ構造であってもよいし、逆スタガ構造でもよいし、チャネル領域が複数の領域に分かれていてもよいし、並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよい。また、チャネル(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なってない構造にすることにより、チャネルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、LDD領域があってもよい。LDD領域を設けることにより、オフ電流の低減や、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を良くすることや、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすること、ができる。 Note that the structure of the transistor can take a variety of forms. It is not limited to a specific configuration. For example, a multi-gate structure having two or more gates may be used. The multi-gate structure reduces off-current, improves the breakdown voltage of the transistor to improve reliability, and even when the drain-source voltage changes when operating in the saturation region. The current does not change so much and it can be made flat. Alternatively, a structure in which gate electrodes are arranged above and below the channel may be employed. By adopting a structure in which the gate electrodes are arranged above and below the channel, the channel region increases, so that the current value can be increased, a depletion layer can be easily formed, and the S value can be decreased. Further, a structure in which a gate electrode is disposed above a channel, a structure in which a gate electrode is disposed below a channel, a normal staggered structure, or an inverted staggered structure may be employed. The channel region may be divided into a plurality of regions, may be connected in parallel, or may be connected in series. In addition, a source electrode or a drain electrode may overlap with the channel (or a part thereof). By adopting a structure in which the source electrode and the drain electrode do not overlap with the channel (or part thereof), it is possible to prevent electric charges from being accumulated in part of the channel and unstable operation. There may also be an LDD region. By providing an LDD region, the off-current can be reduced, the breakdown voltage of the transistor can be improved to improve reliability, and the drain-source voltage can be changed even when the drain-source voltage changes when operating in the saturation region. The current does not change so much, and it can be made flat.
なお、トランジスタとは、それぞれ、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本発明においては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第1端子、第2端子と表記する場合がある。 Note that a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source, and has a channel region between the drain region and the source region. Here, since the source and the drain vary depending on the structure and operating conditions of the transistor, it is difficult to limit which is the source or the drain. Therefore, in the present invention, a region functioning as a source and a drain may not be called a source or a drain. In that case, as an example, there are cases where they are referred to as a first terminal and a second terminal, respectively.
なお、ゲートとは、ゲート電極とゲート配線(ゲート線とも言う)とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ゲート電極とは、チャネル領域やLDD(Lightly Doped Drain)領域などを形成する半導体と、ゲート絶縁膜を介してオーバーラップしている部分の導電膜のことを言う。 Note that a gate refers to the whole or part of a gate electrode and a gate wiring (also referred to as a gate line). A gate electrode refers to a conductive film which overlaps with a semiconductor that forms a channel region, an LDD (Lightly Doped Drain) region, and the like with a gate insulating film interposed therebetween.
なお、ソースとは、ソース領域とソース電極とソース配線(ソース線またはソース信号線とも言う)とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ソース領域とは、P型不純物(ボロンやガリウムなど)やN型不純物(リンやヒ素など)が多く含まれる半導体領域のことを言う。従って、少しだけP型不純物やN型不純物が含まれる領域、いわゆる、LDD(Lightly Doped Drain)領域は、ソース領域には含まれない。ソース電極とは、ソース領域とは別の材料で形成され、ソース領域と電気的に接続されて配置されている部分の導電層のことを言う。ただし、ソース電極は、ソース領域も含んでソース電極と呼ぶこともある。ソース配線とは、各画素のソース電極の間の接続や、ソース電極と別の配線とを接続するための配線のことを言う。 Note that a source refers to the whole or part of a source region, a source electrode, and a source wiring (also referred to as a source line or a source signal line). The source region refers to a semiconductor region containing a large amount of P-type impurities (such as boron and gallium) and N-type impurities (such as phosphorus and arsenic). Therefore, a region containing a little P-type impurity or N-type impurity, that is, a so-called LDD (Lightly Doped Drain) region is not included in the source region. A source electrode refers to a portion of a conductive layer which is formed using a material different from that of a source region and is electrically connected to the source region. However, the source electrode may be referred to as a source electrode including the source region. The source wiring is a connection between the source electrodes of each pixel or a wiring for connecting the source electrode and another wiring.
しかしながら、ソース電極としても機能し、ソース配線としても機能するような部分も存在する。そのような領域は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。つまり、ソース電極とソース配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例えば、延伸して配置されているソース配線とオーバーラップしてソース領域がある場合、その領域はソース配線として機能しているが、ソース電極としても機能していることになる。よって、そのような領域は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。 However, there is a portion that functions as a source electrode and also functions as a source wiring. Such a region may be called a source electrode or a source wiring. That is, there is a region where the source electrode and the source wiring cannot be clearly distinguished. For example, when there is a source region that overlaps with an extended source wiring, the region functions as a source wiring, but also functions as a source electrode. Therefore, such a region may be called a source electrode or a source wiring.
また、ソース電極と同じ材料で形成され、ソース電極とつながっている領域や、ソース電極とソース電極とを接続する部分も、ソース電極と呼んでも良い。また、ソース領域とオーバーラップしている部分も、ソース電極と呼んでも良い。同様に、ソース配線と同じ材料で形成され、ソース配線とつながっている領域も、ソース配線と呼んでも良い。このような領域は、厳密な意味では、別のソース電極と接続させる機能を有していたりすることがない場合がある。しかし、ソース電極やソース配線と同じ材料で形成され、ソース電極やソース配線とつながっている領域がある。よって、そのような領域もソース電極やソース配線と呼んでも良い。 A region formed of the same material as the source electrode and connected to the source electrode, or a portion connecting the source electrode and the source electrode may also be referred to as a source electrode. A portion overlapping with the source region may also be called a source electrode. Similarly, a region formed of the same material as the source wiring and connected to the source wiring may be called a source wiring. In a strict sense, such a region may not have a function of connecting to another source electrode. However, there is a region formed of the same material as the source electrode and the source wiring and connected to the source electrode and the source wiring. Therefore, such a region may also be called a source electrode or a source wiring.
また、例えば、ソース電極とソース配線とを接続してさせている部分の導電膜も、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。 Further, for example, a conductive film in a portion where the source electrode and the source wiring are connected to each other may be referred to as a source electrode or a source wiring.
なお、ソース端子とは、ソース領域や、ソース電極や、ソース電極と電気的に接続されている領域について、その一部分のことを言う。 Note that a source terminal refers to a part of a source region, a source electrode, or a region electrically connected to the source electrode.
なお、ドレインについては、ソースと同様である。 The drain is the same as the source.
なお、本発明において、半導体装置とは半導体素子(トランジスタやダイオードなど)を含む回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般でもよい。 Note that in the present invention, a semiconductor device refers to a device having a circuit including a semiconductor element (such as a transistor or a diode). In addition, any device that can function by utilizing semiconductor characteristics may be used.
なお、本発明において、ある物の上に形成されている、あるいは、〜上に形成されている、というように、〜の上に、あるいは、〜上に、という記載については、ある物に直接接していることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、間に別のものが挟まっている場合も含むものとする。従って例えば、層Aの上に(もしくは層A上に)、層Bが形成されている、という場合は、層Aに直接接して層Bが形成されている場合と、層Aに直接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、それに直接接して層Bが形成されている場合とを含むものとする。また、〜の上方に、という記載についても同様であり、ある物に直接接していることに限定されず、間に別のものが挟まっている場合も含むものとする。従って例えば、層Aの上方に、層Bが形成されている、という場合は、層Aに直接接して層Bが形成されている場合と、層Aに直接接して別の層(例えば層Cや層Dなど)が形成されていて、それに直接接して層Bが形成されている場合とを含むものとする。なお、〜の下に、あるいは、〜の下方に、の場合についても、同様であり、直接接している場合と、接していない場合とを含むこととする。 In addition, in the present invention, it is formed on a certain object, or is formed on, such that the description on “on” or “on” is directly applied to a certain object. It is not limited to touching. This includes cases where they are not in direct contact, that is, cases where another object is sandwiched between them. Therefore, for example, when the layer B is formed on the layer A (or on the layer A), the layer B is formed in direct contact with the layer A, and the layer B is formed in direct contact with the layer A. It includes the case where another layer (for example, layer C or layer D) is formed and layer B is formed in direct contact therewith. The same applies to the description of “above”, and it is not limited to being in direct contact with a certain object, and includes a case where another object is sandwiched therebetween. Therefore, for example, when the layer B is formed above the layer A, the layer B is formed in direct contact with the layer A, and another layer (for example, the layer C is formed in direct contact with the layer A). And layer D) are formed, and the layer B is formed in direct contact therewith. It should be noted that the same applies to the case of below or below, and includes the case of direct contact and the case of no contact.
本発明により、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置において、周波数の精度が高いクロック信号をもってディジタル回路部を駆動することができる。そのため、無線信号によりデータの交信を行う半導体装置において、誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、半導体装置内におけるメモリ回路に記憶された情報を正確に送信可能な半導体装置を得ることができる。 According to the present invention, in a semiconductor device that performs data communication by wireless communication, a digital circuit portion can be driven with a clock signal with high frequency accuracy. Therefore, in a semiconductor device that communicates data using a radio signal, it is possible to prevent a malfunction such as malfunction or no response, and to obtain a semiconductor device that can accurately transmit information stored in a memory circuit in the semiconductor device. .
本発明の実施の形態及び実施例について、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。従って、本発明は以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
Embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments and examples below.
(Embodiment 1)
本発明の半導体装置の一構成例について、図1に示すブロック図を用いて説明する。なお本実施の形態においては、半導体装置を無線通信によりデータの交信が可能なRFIDチップ(以下、単に「RFID」という)として利用する場合について説明する。 One structural example of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to a block diagram shown in FIG. Note that in this embodiment, a case where a semiconductor device is used as an RFID chip (hereinafter simply referred to as “RFID”) capable of data communication by wireless communication will be described.
図1の半導体装置101は、アンテナ102及び半導体集積回路111によって構成される。また、図1において半導体集積回路111は、高周波回路103、電源回路104、リセット回路105、クロック発生回路106、データ復調回路107、データ変調回路108、制御回路109及びメモリ回路110等の回路ブロックを有する。クロック発生回路106は、リングオシレータ112、分周器113によって構成される。
A
なお、半導体集積回路111は、アクティブタイプのRFID、パッシブタイプのRFIDであってもよい。本実施の形態においては、パッシブタイプのRFIDであるものとして説明をするが、これに限定されない。アクティブタイプのRFIDであれば電源回路に電力を供給するための電池を設ける構成をとればよい。
Note that the semiconductor integrated
なお電池としては、厚さ1μm〜数μmのシート状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばリチウム電池、好ましくはゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池等を用いることで、小型化が可能である。 As the battery, it is preferable to use a battery formed in a sheet shape having a thickness of 1 μm to several μm. For example, a lithium battery, preferably a lithium polymer battery using a gel electrolyte, a lithium ion battery, or the like, Miniaturization is possible.
なお、ここでは図示しないが、図1においてアンテナ102は、リーダ/ライタからの信号の受信、及びリーダ/ライタへの信号の送信を行う。よって、本発明の半導体装置を用いた無線通信システムでは、半導体装置101と公知の構成のリーダ/ライタ、リーダ/ライタに接続されたアンテナ、及びリーダ/ライタを制御する制御用端末を用いることができる。
Although not shown here, the
なお、図1において、アンテナ102は、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、及び八木アンテナのいずれのアンテナも用いることができる。また、アンテナ102において無線信号を送受信する方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式、及び電波方式のいずれであってもよい。
In FIG. 1, the
なお、半導体装置101とリーダ/ライタに接続されたアンテナとの通信方式は、単方向通信または双方向通信であって、空間分割多重化方式、偏波面分割多重化方式、周波数分割多重化方式、時分割多重化方式、符号分割多重化方式、直交周波数分割多重化方式のいずれも用いることができる。
Note that the communication method between the
なお、無線信号は、搬送波を変調した信号である。搬送波の変調は、アナログ変調またはディジタル変調であって、振幅変調、位相変調、周波数変調、及びスペクトラム拡散のいずれであってもよい。 The radio signal is a signal obtained by modulating a carrier wave. The modulation of the carrier wave is analog modulation or digital modulation, and may be any of amplitude modulation, phase modulation, frequency modulation, and spread spectrum.
なお、搬送波の周波数は、サブミリ波である300GHz〜3THz、ミリ波である30GHz〜300GHz、マイクロ波である3GHz〜30GHz、極超短波である300MHz〜3GHz、超短波である30MHz〜300MHz、短波である3MHz〜30MHz、中波である300KHz〜3MHz、長波である30KHz〜300KHz、及び超長波である3KHz〜30KHzのいずれの周波数も用いることができる。 In addition, the frequency of the carrier wave is 300 GHz to 3 THz which is a submillimeter wave, 30 GHz to 300 GHz which is a millimeter wave, 3 GHz to 30 GHz which is a microwave, 300 MHz to 3 GHz which is an ultrashort wave, 30 MHz to 300 MHz which is an ultrashort wave, and 3 MHz which is a short wave. Any frequency of ˜30 MHz, medium wave of 300 KHz to 3 MHz, long wave of 30 KHz to 300 KHz, and super long wave of 3 KHz to 30 KHz can be used.
次に、図1に示す半導体装置101の動作について説明する。アンテナ102により受信された無線信号は高周波回路103を介して各回路ブロックに送られる。高周波回路103を介して電源回路104に送られた信号から電源が生成される。この電源は、クロック発生回路106をはじめ半導体集積回路111を構成する複数の回路に供給される。
Next, the operation of the
なお、半導体集積回路111に設けるトランジスタは、様々な形態のトランジスタを適用することが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ZnO、a−InGaZnOなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、半導体集積回路111は様々な基板用いて形成することができ、特定のものに限定されることはない。従って例えば、基板として、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板などを用いることが出来る。また、ある基板に半導体集積回路111を形成し、その後、別の基板に半導体集積回路111を移動させて、別の基板に配置するようにしてもよい。
Note that various types of transistors can be used as a transistor provided in the semiconductor integrated
次に本発明における図1のリングオシレータ112の構成について説明する。リングオシレータ112は、電源の供給により自己発振し、一定周波数の方形波を出力する。分周器113は、リングオシレータ112の出力信号を受け取り、分周することで適切な周波数のクロック信号を生成する。
Next, the configuration of the ring oscillator 112 of FIG. 1 in the present invention will be described. The ring oscillator 112 self-oscillates by supplying power and outputs a square wave having a constant frequency. The
図5にリングオシレータの具体的な構成について示す。リングオシレータ501は、Nチャネル型トランジスタ502とPチャネル型トランジスタ503が直列に接続され、この2つのトランジスタのゲートが接続されているインバータ構成を含み、このインバータを1単位としてこれを複数含んだ構成である。複数のインバータは後段の入力端子と前段の出力端子が接続され、最終段の出力端子が初段の入力端子に接続されたループ構造をしている。なお、リングオシレータにおけるループ内のインバータの数について、発振回路から信号を発振するためには、奇数個のインバータで構成される必要がある。なお図5においてリングオシレータ501は、5段構成(5単位)であるが、勿論これに限定されるものでない。リングオシレータより得られる発振信号の周波数は、個々のインバータの特性と、電源電圧値と、段数により決まる。従って、リングオシレータに含まれるインバータの段数は、これらの要素を総合的に勘案した上で決定するものである。
FIG. 5 shows a specific configuration of the ring oscillator. The
また図6に分周器の具体的な構成について示す。分周器は主に複数個のフリップフロップ601より構成される。フリップフロップ601は、インバータ回路602、NAND回路603〜609、インバータ回路610、611を有する。また、フリップフロップ601は、4つの入力端子(図面ではin1、in2、in3、in4と表記)と2つの出力端子(図面ではout1、out2と表記)を有する。フリップフロップ601は、合わせて3つのラッチを有し、それぞれNAND回路604とNAND回路605、NAND回路606とNAND回路607、NAND回路608とNAND回路609からなる。そして、入力端子in1からセット信号が入力され、入力端子in2からデータ信号が入力され、入力端子in3からクロック信号が入力され、入力端子in4からリセット信号が入力されると、出力端子out1からデータ信号を出力し、出力端子out2からデータ信号を出力する。なお、上記の構成は、スタティックなフリップフロップ回路であるが、本発明はこの構成に制約されず、例えば、アナログスイッチ等を用いた準スタティックなフリップフロップ回路を用いてもよい。
FIG. 6 shows a specific configuration of the frequency divider. The frequency divider is mainly composed of a plurality of flip-
なお分周器は、非同期式の単純なリプルカウンタでもよいし、同期式カウンタでもよい。必要に応じて、リセット機構を備えていてもよいし、分周比をプログラマブルにすることも可能である。このようにして安定したクロックが生成され、図1における制御回路109等のディジタル回路部に供給されることで、復調信号の解析や符号化処理等が正常に実行される。
The frequency divider may be an asynchronous simple ripple counter or a synchronous counter. If necessary, a reset mechanism may be provided, and the frequency division ratio may be programmable. In this way, a stable clock is generated and supplied to a digital circuit unit such as the
次に、図5で示したリングオシレータ及び図6で示した分周器に入出力される信号のタイミングチャートについて、図7を用いて説明する。 Next, a timing chart of signals inputted to and outputted from the ring oscillator shown in FIG. 5 and the frequency divider shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG.
波形701は復調信号であり、論理”0”と”1”が無線通信の規格に従って時系列に並んでいることを表現している。期間702は、復調信号内において1ビット分のデータを表現するのに割り当てられている長さであり、一定である。波形703はリングオシレータから出力される方形波信号であり、復調信号とは関係なく一定の周波数で発振していることを示している。波形704は分周器を構成するカウンタの値をディジタル的に表現したものである。復調信号の波形701の立ち下がりでリセットされ、次の立ち下がりを検出するまで、波形703に同期してカウントアップしている。波形705は出力するクロック信号であり、波形704の値に従ってトグル動作を行っている。なおこの例ではリングオシレータの出力信号を4分周したものをクロック信号としているが、分周比は要求仕様に従って決定するものであり、これに限定されない。
A
以上により、本発明におけるクロック生成回路においては、リーダ/ライタからの復調信号を基にすることなく、安定したクロック信号を得ることができる。もちろん、得られる発振周波数は、分周比の設定で変更可能である。 As described above, in the clock generation circuit according to the present invention, a stable clock signal can be obtained without using the demodulated signal from the reader / writer. Of course, the oscillation frequency obtained can be changed by setting the frequency division ratio.
また図1における電源回路の例として、図8に回路図を示す。電源回路はカレントミラー回路、ソース接地増幅回路、ダイオード接続されたトランジスタ等を含み、トランジスタ801〜811と抵抗812からなる。
As an example of the power supply circuit in FIG. 1, a circuit diagram is shown in FIG. The power supply circuit includes a current mirror circuit, a source grounded amplifier circuit, a diode-connected transistor, and the like, and includes
電源回路内に含まれるアナログ回路でフィードバックループを形成しており、負荷の変動で出力端子813より流れる電流が変化しても出力電位を一定に保つように働く。なおここでは典型的な電源回路を示したが、本発明に用いる電源回路は図8に限定されず、他の形式の回路であっても良い。
A feedback loop is formed by an analog circuit included in the power supply circuit, and works to keep the output potential constant even when the current flowing from the
また図1におけるメモリ回路110としては、ダイナミック型メモリ(DRAM)、スタティック型メモリ(SRAM)、強誘電体メモリ(FeRAM)、マスクROM、揮発性メモリ(EPROM)、不揮発性メモリ(EEPROM)、を用いることができる。但し、ダイナミック型メモリを用いる場合には、定期的なリフレッシュ機能を付加する必要がある。 1 includes a dynamic memory (DRAM), a static memory (SRAM), a ferroelectric memory (FeRAM), a mask ROM, a volatile memory (EPROM), and a nonvolatile memory (EEPROM). Can be used. However, when a dynamic memory is used, it is necessary to add a periodic refresh function.
上記構成により、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は、従来の半導体装置よりも誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる。 With the above structure, the semiconductor device capable of communicating data by wireless communication according to the present invention prevents malfunctions such as malfunction and non-response than conventional semiconductor devices, and accurately transmits information stored in the memory circuit. be able to.
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施例、実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態2)
Note that this embodiment mode can be freely combined with any of the other embodiments and embodiment modes in this specification.
(Embodiment 2)
本実施の形態2では、上記実施の形態と異なるリングオシレータの構成について説明する。 In the second embodiment, a configuration of a ring oscillator different from the above embodiment will be described.
図9は、図1に示す実施の形態1におけるリングオシレータを構成するインバータの各段に、負荷となる容量を加えた場合の回路図を示している。 FIG. 9 shows a circuit diagram in the case where a capacitor serving as a load is added to each stage of the inverter constituting the ring oscillator in the first embodiment shown in FIG.
図9において、リングオシレータ901は、Nチャネル型トランジスタ902とPチャネル型トランジスタ903が直列に接続され、この2つのトランジスタのゲートが接続されているインバータ構成と、インバータの出力端子にNチャネル型のMOSトランジスタ904とPチャネル型のMOSトランジスタ905のゲート端子が接続されている負荷構成、とを含み、このインバータと負荷の組み合わせを1単位として、これを複数含んだ構成である。複数のインバータは後段の入力端子と前段の出力端子が接続され、最終段の出力端子が初段の入力端子に接続されたループ構造をしている。このループ内のインバータの数について、発振回路から信号を発振するためには、奇数個のインバータで構成される必要がある。なお図9においてリングオシレータ901は、5段構成(5単位)であるが、これに限定されるものでない。リングオシレータより得られる発振信号の周波数は、個々のインバータの特性と、電源電圧値と、段数により決まる。従って、リングオシレータに含まれるインバータの段数は、これらの要素を総合的に勘案した上で決定するものである。
In FIG. 9, a
上記実施の形態1で示した図4のリングオシレータの構成と異なる点としては、インバータをループ状に直列接続した基本構成に加え、MOSトランジスタのソース端子とドレイン端子を接続してゲート端子との間で容量を形成したMOSトランジスタ904、MOSトランジスタ905を各段に追加した点にある。
The difference from the configuration of the ring oscillator of FIG. 4 shown in the first embodiment is that, in addition to the basic configuration in which inverters are connected in series in a loop shape, the source terminal and drain terminal of a MOS transistor are connected to form a gate terminal. The point is that a
図9において図4と異なる構成として加えられたMOSトランジスタ904、MOSトランジスタ905におけるMOS容量は、チャネルが形成されたときにはゲート端子とチャネル間で大きな容量が形成される。本実施の形態では、それを各段のインバータに対する負荷として利用する。
In FIG. 9, MOS capacitors in the
図9において図1と異なる構成として加えられたMOSトランジスタ904、MOSトランジスタ905におけるMOS容量のうち、一方の端子をリングオシレータのノードに接続し、もう一方の端子906、端子907に加える電圧を制御することで、負荷となる容量を増減させることができる。その結果、インバータの信号伝搬遅延を増減させることができる。
9, one of the MOS capacitors in the
なお、本実施の形態においてはMOS容量に限らず、容量が変化する素子を接続し、リングオシレータの発振周波数を変化させることができればなんでもよく、可変容量素子を接続する構成であってもよい。MOS容量の代わりに可変容量素子を設けた構成についての図を図10に示す。図10において、図9と異なる点は、MOS容量を得るためのMOSトランジスタ904,MOSトランジスタ905に代わり、可変容量素子5001が設けられた点にある。可変容量素子5001は、可変容量素子の一方の端子5002より入力される電圧により容量を可変する素子である。
In the present embodiment, not limited to the MOS capacitor, any element can be used as long as it can connect an element whose capacity changes and change the oscillation frequency of the ring oscillator. FIG. 10 is a diagram showing a configuration in which a variable capacitor is provided instead of the MOS capacitor. 10 is different from FIG. 9 in that a
なお図9に示すようにリングオシレータを構成するインバータの各段にMOS容量を接続すること、または図10に示すようにリングオシレータを構成するインバータの各段に可変容量素子を接続することで、リングオシレータの発振周波数を複数の段階に増減させることが可能である。このような構成にすることで、リングオシレータの発振周波数を制御することが可能となり、回路を構成する各要素の特性バラツキの影響をキャンセルすることができる。 In addition, by connecting a MOS capacitor to each stage of the inverter constituting the ring oscillator as shown in FIG. 9, or by connecting a variable capacitance element to each stage of the inverter constituting the ring oscillator as shown in FIG. It is possible to increase or decrease the oscillation frequency of the ring oscillator in a plurality of stages. By adopting such a configuration, it becomes possible to control the oscillation frequency of the ring oscillator, and the influence of the characteristic variation of each element constituting the circuit can be canceled.
すなわち、本実施形態のリングオシレータの構成を取ることにより、実施の形態1で示した構成の効果である、誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することに加え、発振周波数を制御することができる半導体装置を提供することができる。
That is, by adopting the configuration of the ring oscillator of this embodiment, it is possible to prevent malfunctions such as malfunction and no response, which are the effects of the configuration shown in
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施例、実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。 Note that this embodiment mode can be freely combined with any of the other embodiments and embodiment modes in this specification.
近年、超小型ICチップと、無線通信用のアンテナを組み合わせた小型の半導体装置(以下、無線チップという)が脚光を浴びている。無線チップは、無線通信装置(以下、リーダ/ライタという)を使った通信信号(動作磁界)の送受信により、データを書き込むことや、データを読み出すことができる。 In recent years, a small semiconductor device (hereinafter referred to as a wireless chip) combining an ultra-small IC chip and an antenna for wireless communication has attracted attention. The wireless chip can write and read data by transmitting and receiving a communication signal (operation magnetic field) using a wireless communication device (hereinafter referred to as a reader / writer).
無線チップの応用分野として、例えば、流通業界における商品管理が挙げられる。現在では、バーコードなどを利用した商品管理が主流であるが、バーコードは光学的に読み取るため、遮蔽物があるとデータを読み取れない。一方、無線チップでは、無線でデータを読み取るため、遮蔽物があっても読み取れる。従って、商品管理の効率化、低コスト化などが期待されている。その他、乗車券、航空旅客券、料金の自動精算など、広範な応用が期待されている。 As an application field of the wireless chip, for example, merchandise management in the distribution industry can be cited. At present, merchandise management using bar codes and the like is the mainstream, but since bar codes are optically read, data cannot be read if there is a shield. On the other hand, since the wireless chip reads data wirelessly, it can be read even if there is a shielding object. Accordingly, it is expected to improve the efficiency of product management and cost reduction. In addition, a wide range of applications such as boarding tickets, air passenger tickets, and automatic payment of fare are expected.
無線チップの応用分野が広がりつつある中で、より高機能な無線チップに対する要求も高まっている。例えば、送受信データを暗号化することで、第三者へのデータ漏洩の防止が期待される。これには、復号化/暗号化の処理をハードウェア的に処理する方式と、ソフトウェア的に処理する方式と、ハードウェア及びソフトウェアを併用する方式と、が考えられる。ハードウェア的に処理する方式では、復号化/暗号化を行う専用回路で演算回路を構成する。ソフトウェア的に処理する方式では、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)と大規模メモリとで演算回路を構成し、復号化/暗号化プログラムをCPUで実行する。ハードウェア及びソフトウェアを併用する方式では、専用回路と、CPUと、メモリと、で演算回路を構成し、専用回路で復号化/暗号化の演算処理の一部分を行い、残りの演算処理のプログラムをCPUで実行する。いずれも無線チップに大容量のメモリを搭載することが要求される。本発明を適用することにより、クロック信号の発生に伴う誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる。 As the application field of wireless chips is expanding, the demand for higher-performance wireless chips is also increasing. For example, it is expected to prevent data leakage to a third party by encrypting transmission / reception data. For this, a method of processing the decryption / encryption process by hardware, a method of processing by software, and a method of using both hardware and software are conceivable. In the method of processing in hardware, an arithmetic circuit is configured by a dedicated circuit that performs decryption / encryption. In the method of processing in software, an arithmetic circuit is constituted by a CPU (Central Processing Unit) and a large-scale memory, and a decryption / encryption program is executed by the CPU. In the method using both hardware and software, the dedicated circuit, CPU, and memory constitute an arithmetic circuit, and the dedicated circuit performs a part of the decryption / encryption arithmetic processing, and the remaining arithmetic processing program is executed. Run on the CPU. In any case, it is required to mount a large-capacity memory on the wireless chip. By applying the present invention, it is possible to prevent malfunction caused by generation of a clock signal and malfunction such as no response, and to accurately transmit information stored in the memory circuit.
本実施例では、本発明における半導体装置の例として、暗号処理機能を有する無線チップについて図22、図23を用いて説明する。図22は、無線チップのブロック図であり、図23は無線チップのレイアウト図である。 In this embodiment, as an example of a semiconductor device in the present invention, a wireless chip having a cryptographic processing function will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a block diagram of the wireless chip, and FIG. 23 is a layout diagram of the wireless chip.
まず、図22を用いて無線チップのブロック構成を説明する。図22において、無線チップ1001は、CPU1002と、ROM1003と、RAM1004と、コントローラ1005と、からなる演算回路1006と、アンテナ1007と、共振回路1008と、電源回路1009と、リセット回路1010と、クロック生成回路1011と、復調回路1012と、変調回路1013と、電源管理回路1014と、からなるアナログ部1015と、から構成される。コントローラ1005は、CPUインターフェース(CPUIF)1016と、制御レジスタ1017と、コード抽出回路1018と、符号化回路1019と、から構成される。なお、図22では、説明の簡単化のため、通信信号を受信信号1020と、送信信号1021とに分けて示したが、実際には、両者は一体とされた信号であり、無線チップ1001及びリーダ/ライタの間で同時に送受信される。受信信号1020は、アンテナ1007と共振回路1008とで受信された後、復調回路1012により復調される。また、送信信号1021は、変調回路1013により変調された後、アンテナ1007より送信される。
First, the block configuration of the wireless chip will be described with reference to FIG. In FIG. 22, a wireless chip 1001 includes an arithmetic circuit 1006 including a
図22において、通信信号により形成される磁界中に無線チップ1001を置くと、アンテナ1007と共振回路1008により、誘導起電力を生じる。誘導起電力は、電源回路1009における電気容量により保持され、また電気容量によって電位が安定化され、無線チップ1001の各回路に電源電圧として供給される。リセット回路1010は、無線チップ1001全体の初期リセット信号を生成する。例えば、電源電圧の上昇に遅延して立ち上がる信号をリセット信号として生成する。クロック生成回路1011は、電源管理回路1014より生成される制御信号に応じて、クロック信号の周波数とデューティー比を変更する。復調回路1012は、ASK方式の受信信号1020の振幅の変動を”0”/”1”の受信データ1022として検出する。復調回路1012は、例えばローパスフィルターとする。さらに、変調回路1013は、送信データをASK方式の送信信号1021の振幅を変動させて送信する。例えば、送信データ1023が”0”の場合、共振回路1008の共振点を変化させ、通信信号の振幅を変化させる。電源管理回路1014は、電源回路1009より演算回路1006に供給される電源電圧または演算回路1006における消費電流を監視し、クロック生成回路1011において、クロック信号の周波数とデューティー比を変更するための制御信号を生成する。
In FIG. 22, when the wireless chip 1001 is placed in a magnetic field formed by a communication signal, an induced electromotive force is generated by the antenna 1007 and the resonance circuit 1008. The induced electromotive force is held by the electric capacity in the power supply circuit 1009, the potential is stabilized by the electric capacity, and is supplied to each circuit of the wireless chip 1001 as a power supply voltage. The reset circuit 1010 generates an initial reset signal for the entire wireless chip 1001. For example, a signal that rises after a rise in the power supply voltage is generated as a reset signal. The
本実施例における無線チップの動作を説明する。まず、リーダ/ライタより無線チップ1001が暗号文データを含む受信信号1020受信する。受信信号1020は、復調回路1012で復調された後、コード抽出回路1018で制御コマンドや暗号文のデータなどに分解され、制御レジスタ1017に格納される。ここで、制御コマンドは、無線チップ1001の応答を指定するデータである。例えば、固有ID番号の送信、動作停止、暗号解読などを指定する。ここでは、暗号解読の制御コマンドを受信したとする。
The operation of the wireless chip in this embodiment will be described. First, the wireless chip 1001 receives a
続いて、演算回路1006において、CPU1002が、ROM1003に格納された暗号解読プログラムにしたがって、ROM1003にあらかじめ格納された秘密鍵1024を用いて暗号文を解読(復号)する。復号された暗号文(復号文)は、制御レジスタ1017に格納される。この際、RAM1004をデータ格納領域として用いる。なお、CPU1002は、CPUインターフェース1016を介してROM1003、RAM1004、制御レジスタ1017にアクセスする。CPUインターフェース1016は、CPU1002が要求するアドレスより、ROM1003、RAM1004、制御レジスタ1017のいずれかに対するアクセス信号を生成する機能を有している。
Subsequently, in the arithmetic circuit 1006, the
最後に、符号化回路1019において、復号文から送信データ1023を生成し、変調回路1013で変調し、アンテナ1007より送信信号1021をリーダ/ライタに送信する。
Finally, in the encoding circuit 1019,
なお、本実施例では、演算方式として、ソフトウェア的に処理する方式、すなわち、CPUと大規模メモリとで演算回路を構成し、プログラムをCPUで実行する方式について説明したが、目的に応じて最適な演算方式を選び、当該方式に基づいて構成することも可能である。例えば、演算方式として、他にも、演算をハードウェア的に処理する方式と、ハードウェア及びソフトウェアを併用する方式と、が考えられる。ハードウェア的に処理する方式では、専用回路で演算回路を構成すれば良い。ハードウェア及びソフトウェアを併用する方式では、専用回路と、CPUと、メモリと、で演算回路を構成し、専用回路で演算処理の一部分を行い、残りの演算処理のプログラムをCPUで実行すれば良い。 In this embodiment, as a calculation method, a method of processing by software, that is, a method of configuring a calculation circuit with a CPU and a large-scale memory and executing a program by the CPU has been described. It is also possible to select an appropriate calculation method and configure based on the method. For example, as a calculation method, other methods such as a method of processing the operation in hardware and a method of using both hardware and software are conceivable. In the method of processing in hardware, an arithmetic circuit may be configured with a dedicated circuit. In the method using both hardware and software, a dedicated circuit, a CPU, and a memory constitute an arithmetic circuit, a part of the arithmetic processing is performed by the dedicated circuit, and the remaining arithmetic processing program is executed by the CPU. .
次に、図23を用いて、無線チップのレイアウト構成について説明する。なお、図23において、図22に相当する部分には、同一の番号を付し、説明を省略する。 Next, the layout configuration of the wireless chip will be described with reference to FIG. Note that, in FIG. 23, parts corresponding to those in FIG.
図23において、FPCパッド1107は、FPC(Flexible Print Circuit)を無線チップ1001に貼る時に用いる電極パッド群であり、アンテナバンプ1108は、アンテナ(図示せず)を貼り付ける電極パッドである。なお、アンテナを貼り付ける際には、アンテナバンプ1108に過度の圧力が印加される可能性がある。したがって、アンテナバンプ1108の下には、トランジスタなど、回路を構成する部品を配置しないことが望ましい。
In FIG. 23, an FPC pad 1107 is an electrode pad group used when an FPC (Flexible Print Circuit) is attached to the wireless chip 1001, and an
FPCパッド1107は、主に不良解析時に用いると有効である。無線チップでは、電源電圧を通信信号から得るため、例えば、アンテナや電源回路で不良が発生している場合、演算回路が全く動作しない。このため、不良解析が著しく困難となる。しかし、FPCより、FPCパッド1107を介して無線チップ1001に電源電圧を供給し、また、アンテナより供給される電気信号の代わりに、任意の電気信号を入力することで、演算回路を動作させることが可能になる。したがって、不良解析が効率的に行える。 The FPC pad 1107 is effective when used mainly for failure analysis. In the wireless chip, since the power supply voltage is obtained from the communication signal, for example, when a failure occurs in the antenna or the power supply circuit, the arithmetic circuit does not operate at all. For this reason, failure analysis becomes extremely difficult. However, the power supply voltage is supplied from the FPC to the wireless chip 1001 via the FPC pad 1107, and the arithmetic circuit is operated by inputting an arbitrary electric signal instead of the electric signal supplied from the antenna. Is possible. Therefore, failure analysis can be performed efficiently.
さらに、FPCパッド1107を、プローバーを使った測定が可能な配置にすると更に有効である。すなわち、FPCパッド1107において、電極パッドを、プローバーの針のピッチに合わせて配置することで、プローバーによる測定が可能となる。プローバーを用いることで、不良解析時に、FPCを貼り付ける工程数を減らすことができる。また、基板上に複数の無線チップを形成した状態でも測定できるので、個々の無線チップに分断する工程数も減らすことができる。また、量産時に、アンテナを貼り付ける工程の直前に、無線チップの良品検査を行うことが可能である。したがって、工程の早い段階で不良品を選別できるので、生産コストを削減することができる。 Furthermore, it is more effective to arrange the FPC pad 1107 so that measurement using a prober is possible. In other words, by arranging the electrode pads on the FPC pad 1107 in accordance with the pitch of the prober needle, measurement by the prober becomes possible. By using a prober, it is possible to reduce the number of steps for attaching an FPC during failure analysis. In addition, since measurement can be performed even when a plurality of wireless chips are formed on the substrate, the number of steps to be divided into individual wireless chips can be reduced. In addition, it is possible to perform a non-defective inspection of the wireless chip immediately before the step of attaching the antenna during mass production. Accordingly, defective products can be selected at an early stage of the process, so that production costs can be reduced.
なお、本実施例は、上記実施の形態の記載と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち本発明を適用することにより、クロック信号の発生に伴う誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる半導体装置を提供することができる。 Note that this example can be freely combined with the description of the above embodiment modes. In other words, by applying the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of preventing malfunction caused by generation of a clock signal or malfunction and not responding and transmitting information stored in the memory circuit accurately. .
本実施例では、上記実施例で示した無線チップの作製方法を説明する。本発明に係る無線チップを構成する各回路を薄膜トランジスタで作製することができる。本実施例では、無線チップを構成する回路を薄膜トランジスタで形成し、薄膜トランジスタの製造に使用した基板から、可撓性(フレキシブル)基板に回路を転載し、フレキシブルな無線チップを製造する方法を示す。 In this embodiment, a method for manufacturing the wireless chip described in the above embodiment will be described. Each circuit included in the wireless chip according to the present invention can be manufactured using a thin film transistor. In this embodiment, a method for manufacturing a flexible wireless chip by forming a circuit included in a wireless chip with a thin film transistor and transferring the circuit from a substrate used for manufacturing the thin film transistor to a flexible substrate will be described.
本実施例では、無線チップを構成する回路として、インバータなどを構成するpチャネル型TFT(「pch−TFT」とも表記する。)及びnチャネル型TFT(「Nch−TFT」とも表記する。)、並びに薄膜トランジスタ上のアンテナを代表的に示す。以下、図11〜図13に図示する断面図を用いて、無線チップの作製方法を説明する。 In this embodiment, as a circuit forming a wireless chip, a p-channel TFT (also referred to as “pch-TFT”) and an n-channel TFT (also referred to as “Nch-TFT”) that constitute an inverter or the like, In addition, an antenna over a thin film transistor is typically shown. Hereinafter, a method for manufacturing a wireless chip will be described with reference to cross-sectional views illustrated in FIGS.
まず、基板1301の一表面に絶縁膜1302を介して剥離層1303を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜1304と半導体膜1305(例えば、非晶質珪素を含む膜)を積層して形成する(図11(A)参照)。なお、絶縁膜1302、剥離層1303、絶縁膜1304および非晶質半導体膜1305は、連続して形成することができる。
First, a
基板1301は、ガラス基板、石英基板、金属基板(例えばステンレス基板など)、セラミック基板、Si基板等の半導体基板、など、から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、アクリルなどの基板を選択することもできる。なお、本工程では、剥離層1303は、絶縁膜1302を介して基板1301の全面に設けているが、必要に応じて、基板1301の全面に剥離層1303を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。
The
絶縁膜1302、絶縁膜1304は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜1302、1304を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜1302は、基板1301から剥離層1303又はその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜1304は基板1301、剥離層1303からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜1302、1304を形成することによって、基板1301からNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、剥離層1303から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板1301として石英を用いるような場合には絶縁膜1302、1304を省略してもよい。
The insulating
剥離層1303は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選択された元素または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマCVD法等の各種CVD法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気化またはN2O雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化またはN2O雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。例えば、金属膜としてスパッタ法やCVD法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。また、この場合、タングステンの酸化物は、WOxで表され、Xは2〜3であり、Xが2の場合(WO2)、Xが2.5の場合(W2O5)、Xが2.75の場合(W4O11)、Xが3の場合(WO3)などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたXの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。他にも、例えば、金属膜(例えば、タングステン)を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化珪素(SiO2)等の絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物(例えば、タングステン上にタングステン酸化物)を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば上述した高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。
For the
非晶質半導体膜1305は、スパッタリング法、LPCVD法、プラズマCVD法等により、25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで形成する。
The
次に、非晶質半導体膜1305にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により非晶質半導体膜1305の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、結晶質半導体膜1305a〜1305fを形成し、当該半導体膜1305a〜1305fを覆うようにゲート絶縁膜1306を形成する(図11(B)参照)。
Next, crystallization is performed by irradiating the
ゲート絶縁膜1306は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜1306を2層構造とする場合、第1層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第1層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第2層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成してもよい。
The
結晶質半導体膜1305a〜1305fの作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマCVD法を用いて、膜厚50〜60nmの非晶質半導体膜を形成する。次に、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理(500℃、1時間)と、熱結晶化の処理(550℃、4時間)を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、レーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって結晶質半導体膜1305a〜1305fを形成する。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行ってもよい。
An example of a manufacturing process of the
結晶化に用いるレーザー発振器としては、連続発振型のレーザービーム(CWレーザービーム)やパルス発振型のレーザービーム(パルスレーザービーム)を用いることができる。ここで用いることができるレーザービームは、Arレーザー、Krレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のYAG、YVO4、フォルステライト(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4に、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ti:サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものが挙げられる。このようなレーザービームの基本波、及びこれらの基本波の第2高調波から第4高調波のレーザービームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVO4レーザー(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。なお、単結晶のYAG、YVO4、フォルステライト(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4に、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、Arイオンレーザー、またはTi:サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Qスイッチ動作やモード同期などを行うことによって10MHz以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。10MHz以上の発振周波数でレーザービームを発振させると、半導体膜がレーザーによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。 As a laser oscillator used for crystallization, a continuous wave laser beam (CW laser beam) or a pulsed laser beam (pulse laser beam) can be used. The laser beam that can be used here is a gas laser such as Ar laser, Kr laser, or excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants Examples of the medium include lasers, glass lasers, ruby lasers, alexandrite lasers, Ti: sapphire lasers, copper vapor lasers, and gold vapor lasers that are oscillated from one or more types. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonics of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. In this case, a laser power density is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec. Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta as a medium, a laser, Ar ion laser, or Ti: sapphire laser with one or more added as a medium should be continuously oscillated It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When a laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or higher, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.
また、ゲート絶縁膜1306は、半導体膜1305a〜1305fに対し前述の高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、He、Ar、Kr、Xeなどの希ガスと、酸素、酸化窒素(NO2)、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスを導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波の導入により行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル(OHラジカルを含む場合もある)や窒素ラジカル(NHラジカルを含む場合もある)によって、半導体膜の表面を酸化又は窒化することができる。
Alternatively, the
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の絶縁膜が半導体膜に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁膜と半導体膜との界面準位密度はきわめて低くすることができる。このような、高密度プラズマ処理は、半導体膜(結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン)を直接酸化(若しくは窒化)するため、形成される絶縁膜の厚さは理想的には、ばらつきをきわめて小さくすることができる。加えて、結晶性シリコンの結晶粒界でも酸化が強くされることがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で半導体膜の表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。 By such treatment using high-density plasma, an insulating film with a thickness of 1 to 20 nm, typically 5 to 10 nm, is formed over the semiconductor film. Since the reaction in this case is a solid-phase reaction, the interface state density between the insulating film and the semiconductor film can be extremely low. Such high-density plasma treatment directly oxidizes (or nitrides) a semiconductor film (crystalline silicon or polycrystalline silicon), so that the thickness of the formed insulating film ideally has extremely small variation. can do. In addition, since oxidation is not strengthened even at the crystal grain boundaries of crystalline silicon, a very favorable state is obtained. That is, the surface of the semiconductor film is solid-phase oxidized by the high-density plasma treatment shown here, thereby forming an insulating film with good uniformity and low interface state density without causing an abnormal oxidation reaction at the grain boundaries. can do.
ゲート絶縁膜は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用いても良いし、それにプラズマや熱反応を利用したCVD法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を堆積し、積層させても良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁膜をゲート絶縁膜の一部又は全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。 As the gate insulating film, only an insulating film formed by high-density plasma treatment may be used, or an insulating film such as silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride is deposited by a CVD method using plasma or thermal reaction. , May be laminated. In any case, a transistor formed by including an insulating film formed by high-density plasma in part or all of the gate insulating film can reduce variation in characteristics.
また、半導体膜に対し、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て得られた半導体膜1305a〜1305fは、そのビームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向(チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向)に合わせてトランジスタを配置し、上記ゲート絶縁膜を組み合わせることで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い薄膜トランジスタ(TFT)を得ることができる。
Further, the
次に、ゲート絶縁膜1306上に、第1の導電膜と第2の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第1の導電膜は、CVD法やスパッタリング法等により、20〜100nmの厚さで形成する。第2の導電膜は、100〜400nmの厚さで形成する。第1の導電膜と第2の導電膜は、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成する。第1の導電膜と第2の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第1の導電膜と第2の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、2層構造ではなく、3層構造の場合は、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。
Next, a first conductive film and a second conductive film are stacked over the
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜1305a〜1305fの上方にゲート電極1307を形成する。ここでは、ゲート電極1307として、第1の導電膜1307aと第2の導電膜1307bの積層構造で設けた例を示している。
Next, a resist mask is formed using a photolithography method, and an etching process for forming a gate electrode and a gate line is performed, so that a
次に、ゲート電極1307をマスクとして半導体膜1305a〜1305fに、イオンドープ法またはイオン注入法により、n型を付与する不純物元素を低濃度に添加し、その後、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを選択的に形成して、p型を付与する不純物元素を高濃度に添加する。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を用い、1×1015〜1×1019/cm3の濃度で含まれるように半導体膜1305a〜1305fに選択的に導入し、n型を示す不純物領域1308を形成する。また、p型を付与する不純物元素としてボロン(B)を用い、1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように選択的に半導体膜1305c、1305eに導入し、p型を示す不純物領域1309を形成する(図11(C)参照)。
Next, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the
続いて、ゲート絶縁膜1306とゲート電極1307を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物などの無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極1307の側面に接する絶縁膜1310(サイドウォールともよばれる)を形成する。絶縁膜1310は、LDD(Lightly Doped Drain)領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。
Subsequently, an insulating film is formed so as to cover the
続いて、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極1307および絶縁膜1310をマスクとして用いて、半導体膜1305a、1305b、1305d、1305fにn型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、n型を示す不純物領域1311を形成する。ここでは、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を用い、1×1019〜1×1020/cm3の濃度で含まれるように半導体膜1305a、1305b、1305d、1305fに選択的に導入し、不純物領域1308より高濃度のn型を示す不純物領域1311を形成する。
Subsequently, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the
以上の工程により、nチャネル型薄膜トランジスタ1300a、1300b、1300d、1300fとpチャネル型薄膜トランジスタ1300c、1300eが形成される(図11(D)参照)。
Through the above steps, n-channel
nチャネル型薄膜トランジスタ1300aは、ゲート電極1307と重なる半導体膜1305aの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極1307及び絶縁膜1310と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域1311が形成され、絶縁膜1310と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域1311の間に低濃度不純物領域(LDD領域)が形成されている。また、nチャネル型薄膜トランジスタ1300b、1300d、1300fも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域1311が形成されている。
In the n-channel
pチャネル型薄膜トランジスタ1300cは、ゲート電極1307と重なる半導体膜1305cの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極1307と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域1309が形成されている。また、pチャネル型薄膜トランジスタ1300eも同様にチャネル形成領域及び不純物領域1309が形成されている。なお、ここでは、pチャネル型薄膜トランジスタ1300c、1300eには、LDD領域を設けていないが、pチャネル型薄膜トランジスタにLDD領域を設けてもよいし、nチャネル型薄膜トランジスタにLDD領域を設けない構成としてもよい。
In the p-channel
次に、半導体膜1305a〜1305f、ゲート電極1307等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ1300a〜1300fのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域1309、1311と電気的に接続する導電膜1313を形成する(図12(A)参照)。絶縁膜は、CVD方、スパッタ法、SOG法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を2層で設け、1層目の絶縁膜1312aとして窒化酸化珪素膜で形成し、2層目の絶縁膜1312bとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜1313は、薄膜トランジスタ1300a〜1300fのソース電極又はドレイン電極を形成しうる。
Next, an insulating film is formed as a single layer or a stacked layer so as to cover the
なお、絶縁膜1312a、1312bを形成する前、または絶縁膜1312a、1312bのうちの1つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはRTA法などを適用するとよい。
Note that before the insulating
導電膜1313は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜1313は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜1313を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
The
次に、導電膜1313を覆うように、絶縁膜1314を形成し、当該絶縁膜1314上に、薄膜トランジスタ1300a、1300fのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜1313とそれぞれ電気的に接続する導電膜1315a、1315bを形成する。また、薄膜トランジスタ1300b、1300eのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜1313と電気的に接続する導電膜1316を形成する。なお、導電膜1315a、1315bと導電膜1316は同一の材料で同時に形成してもよい。導電膜1315a、1315bと導電膜1316は、上述した導電膜1313で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。
Next, an insulating
続いて、導電膜1316にアンテナとして機能する導電膜1317が電気的に接続されるように形成する(図12(B)参照)。
Next, a
絶縁膜1314は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
The insulating
導電膜1317は、CVD法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、白金(Pt)ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
The
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜1317を形成する場合には、粒径が数nmから数十μmの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)およびチタン(Ti)等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、珪素樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子(例えば粒径1nm以上100nm以下)を用いる場合、150〜300℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径20μm以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーのはんだは、低コストであるといった利点を有している。
For example, when the
また、導電膜1315a、1315bは、後の工程において本発明の半導体装置に含まれるバッテリーと電気的に接続される配線として機能しうる。また、アンテナとして機能する導電膜1317を形成する際に、導電膜1315a、1315bに電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜をバッテリーに接続する配線として利用してもよい。
In addition, the
次に、導電膜1317を覆うように絶縁膜1318を形成した後、薄膜トランジスタ1300a〜1300f、導電膜1317等を含む層(以下、「素子形成層1319」と記す)を基板1301から剥離する。ここでは、レーザー光(例えばUV光)を照射することによって、薄膜トランジスタ1300a〜1300fを避けた領域に開口部を形成後(図12(C)参照)、物理的な力を用いて基板1301から素子形成層1319を剥離することができる。また、基板1301から素子形成層1319を剥離する前に、形成した開口部にエッチング剤を導入して、剥離層1303を選択的に除去してもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素(ClF3)を使用する。そうすると、素子形成層1319は、基板1301から剥離された状態となる。なお、剥離層1303は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層1303の除去を行った後にも、基板1301上に素子形成層1319を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層1319が剥離された基板1301を再利用することによって、コストの削減をすることができる。
Next, after an insulating
絶縁膜1318は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。
The insulating
本実施例では、レーザー光の照射により素子形成層1319に開口部を形成した後に、当該素子形成層1319の一方の面(絶縁膜1318の露出した面)に第1のシート材1320を貼り合わせた基板1301から素子形成層1319を剥離する(図13(A)参照)。
In this embodiment, after an opening is formed in the
次に、素子形成層1319の他方の面(剥離により露出した面)に、第2のシート材1321を貼り合わせた後、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第1のシート材1320を貼り合わせる(図13(B)参照)。第1のシート材1320、第2のシート材1321として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
Next, the
また、第1のシート材1320、第2のシート材1321として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム(以下、帯電防止フィルムと記す)を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物(ITO)、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および4級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布することによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。
In addition, as the
なお、本実施例は、上記実施の形態の記載と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち本発明を適用することにより、クロック信号の発生に伴う誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる半導体装置を提供することができる。 Note that this example can be freely combined with the description of the above embodiment modes. In other words, by applying the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of preventing malfunction caused by generation of a clock signal or malfunction and not responding and transmitting information stored in the memory circuit accurately. .
本実施例では、上記実施例とは異なる無線チップの作製方法について説明する。本発明におけるトランジスタは上記実施例で説明した絶縁基板に形成された薄膜トランジスタの他、単結晶基板に形成されたMOSトランジスタで構成することもできる。 In this embodiment, a method for manufacturing a wireless chip, which is different from that in the above embodiment, will be described. The transistor in the present invention can be composed of a MOS transistor formed on a single crystal substrate in addition to the thin film transistor formed on the insulating substrate described in the above embodiment.
本実施例では、無線チップを構成する回路として、インバータなどを構成するpチャネル型TFT(「Pch−TFT」とも表記する。)及びnチャネル型TFT(「Nch−TFT」とも表記する。)を代表的に示す。以下、図13〜図16に図示する断面図を用いて、無線チップの作製方法を説明する。 In this embodiment, a p-channel TFT (also referred to as “Pch-TFT”) and an n-channel TFT (also referred to as “Nch-TFT”) that constitute an inverter or the like are used as circuits constituting the wireless chip. Representatively shown. Hereinafter, a method for manufacturing a wireless chip will be described with reference to cross-sectional views illustrated in FIGS.
まず、半導体基板2300に素子を分離した領域2304、2306(以下、領域2304、2306とも記す)を形成する(図14(A)参照)。半導体基板2300に設けられた領域2304、2306は、それぞれ絶縁膜2302(フィールド酸化膜ともいう)によって分離されている。また、ここでは、半導体基板2300としてn型の導電型を有する単結晶Si基板を用い、半導体基板2300の領域2306にpウェル2307を設けた例を示している。
First,
また、基板2300は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon On Insulator)基板等を用いることができる。
The
素子分離領域2304、2306は、選択酸化法(LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法)又はトレンチ分離法等を適宜用いることができる。
For the
また、半導体基板2300の領域2306に形成されたpウェルは、半導体基板2300にp型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって形成することができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。
The p-well formed in the
なお、本実施例では、半導体基板2300としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域2304には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域2304にnウェルを形成してもよい。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域2304にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域2306には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
Note that in this embodiment, since a semiconductor substrate having n-type conductivity is used as the
次に、領域2304、2306を覆うように絶縁膜2332、2334をそれぞれ形成する(図14(B)参照)。
Next, insulating
絶縁膜2332、2334は、例えば、熱処理を行い半導体基板2300に設けられた領域2304、2306の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜(酸化窒化珪素膜)との積層構造で形成してもよい。
The insulating
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜2332、2334を形成してもよい。例えば、半導体基板2300に設けられた領域2304、2306の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜2332、2334として酸化珪素(SiOx)膜又は窒化珪素(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域2304、2306の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域2304、2306の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に(酸窒化珪素膜)が形成され、絶縁膜2332、2334は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域2304、2306の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。
In addition, as described above, the insulating
また、半導体基板2300の領域2304、2306に形成された絶縁膜2332、2334は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。
In addition, the insulating
次に、領域2304、2306の上方に形成された絶縁膜2332、2334を覆うように導電膜を形成する(図14(C)参照)。ここでは、導電膜として、導電膜2336と導電膜2338を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。
Next, a conductive film is formed so as to cover the insulating
導電膜2336、2338としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。
The
ここでは、導電膜2336として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜2338としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜2336として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜2338として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。
Here, the
次に、積層して設けられた導電膜2336、2338を選択的にエッチングして除去することによって、領域2304、2306の上方の一部に導電膜2336、2338を残存させ、それぞれゲート電極2340、2342を形成する(図15(A)参照)。
Next, the
次に、領域2304を覆うようにレジストマスク2348を選択的に形成し、当該レジストマスク2348、ゲート電極2342をマスクとして領域2306に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図15(B)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、リン(P)を用いる。
Next, a resist
図15(B)においては、不純物元素を導入することによって、領域2306にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2352とチャネル形成領域2350が形成される。
In FIG. 15B, an
次に、領域2306を覆うようにレジストマスク2366を選択的に形成し、当該レジストマスク2366、ゲート電極2340をマスクとして領域2304に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図15(C)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、図15(C)で領域2306に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素(例えば、ボロン(B))を導入する。その結果、領域2304にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2370とチャネル形成領域2368を形成される。
Next, a resist
次に、絶縁膜2332、2334、ゲート電極2340、2342を覆うように第2の絶縁膜2372を形成し、当該第2の絶縁膜2372上に領域2304、2306にそれぞれ形成された不純物領域2352、2370と電気的に接続する配線2374を形成する(図16参照)。
Next, a second
第2の絶縁膜2372は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
The second
配線2374は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。配線2374は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、配線2374を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
The
なお本発明の半導体装置を構成するトランジスタの構造は図示した構造に限定されるものではないことを付記する。例えば、逆スタガ構造、フィンFET構造等の構造のトランジスタの構造を取り得る。フィンFET構造であることでトランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができるため好適である。 Note that the structure of the transistor constituting the semiconductor device of the present invention is not limited to the illustrated structure. For example, a transistor structure such as an inverted stagger structure or a fin FET structure can be employed. The fin FET structure is preferable because the short channel effect accompanying the miniaturization of the transistor size can be suppressed.
なお、本実施例は、上記実施の形態の記載と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち本発明を適用することにより、クロック信号の発生に伴う誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる半導体装置を提供することができる。 Note that this example can be freely combined with the description of the above embodiment modes. In other words, by applying the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of preventing malfunction caused by generation of a clock signal or malfunction and not responding and transmitting information stored in the memory circuit accurately. .
本実施例では、上記実施例とは異なる無線チップの作製方法について説明する。本発明におけるトランジスタは上記実施例で説明した単結晶基板に形成されたMOSトランジスタとは異なる作製方法で設けられたMOSトランジスタで構成することもできる。 In this embodiment, a method for manufacturing a wireless chip, which is different from that in the above embodiment, will be described. The transistor in the present invention can also be constituted by a MOS transistor provided by a different manufacturing method from the MOS transistor formed on the single crystal substrate described in the above embodiment.
本実施例では、無線チップを構成する回路として、インバータなどを構成するpチャネル型TFT(「pch−TFT」とも表記する。)及びnチャネル型TFT(「Nch−TFT」とも表記する。)を代表的に示す。以下、図17〜図20に図示する断面図を用いて、無線チップの作製方法を説明する。 In this embodiment, a p-channel TFT (also referred to as “pch-TFT”) and an n-channel TFT (also referred to as “Nch-TFT”) that constitute an inverter or the like are used as circuits constituting the wireless chip. Representatively shown. Hereinafter, a method for manufacturing a wireless chip will be described with reference to cross-sectional views illustrated in FIGS.
まず、基板2600上に絶縁膜を形成する。ここでは、n型の導電型を有する単結晶Siを基板2600として用い、当該基板2600上に絶縁膜2602と絶縁膜2604を形成する(図17(A)参照)。例えば、基板2600に熱処理を行うことにより絶縁膜2602として酸化珪素(SiOx)を形成し、当該絶縁膜2602上にCVD法を用いて窒化珪素(SiNx)を成膜する。
First, an insulating film is formed over the
また、基板2600は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon on Insulator)基板等を用いることができる。
The
また、絶縁膜2604は、絶縁膜2602を形成した後に高密度プラズマ処理により当該絶縁膜2602を窒化することにより設けてもよい。なお、基板2600上に設ける絶縁膜は単層又は3層以上の積層構造で設けてもよい。
The insulating
次に、絶縁膜2604上に選択的にレジストマスク2606のパターンを形成し、当該レジストマスク2606をマスクとして選択的にエッチングを行うことによって、基板2600に選択的に凹部2608を形成する(図17(B)参照)。基板2600、絶縁膜2602、2604のエッチングとしては、プラズマを利用したドライエッチングにより行うことができる。
Next, a pattern of a resist
次に、レジストマスク2606のパターンを除去した後、基板2600に形成された凹部2608を充填するように絶縁膜2610を形成する(図17(C)参照)。
Next, after the pattern of the resist
絶縁膜2610は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。ここでは、絶縁膜2610として、常圧CVD法または減圧CVD法によりTEOS(テトラエチルオルソシリケート)ガスを用いて酸化珪素膜を形成する。
The insulating
次に、研削処理、研磨処理又はCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことによって、基板2600の表面を露出させる。ここでは、基板2600の表面を露出させることにより、基板2600の凹部2608に形成された絶縁膜2611間に領域2612、2613が設けられる。なお、絶縁膜2611は、基板2600の表面に形成された絶縁膜2610が研削処理、研磨処理又はCMP処理により除去されることにより得られたものである。続いて、p型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって、基板2600の領域2613、2614にpウェル2615を形成する(図18(A)参照)。
Next, the surface of the
p型を示す不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロン(B)を領域2613、2614に導入する。
As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, boron (B) is introduced into the
なお、本実施例では、基板2600としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域2612には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域2612にnウェルを形成してもよい。n型を示す不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。
Note that in this embodiment, since a semiconductor substrate having n-type conductivity is used as the
一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域2612にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域2613、2614には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
On the other hand, in the case where a semiconductor substrate having p-type conductivity is used, an n-type impurity element is introduced into the
次に、基板2600の領域2612、2613の表面上に絶縁膜2632、2634をそれぞれ形成する(図18(B)参照)。
Next, insulating
絶縁膜2632、2634は、例えば、熱処理を行い基板2600に設けられた領域2612、2613の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で絶縁膜2632、2634を形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化珪素膜)との積層構造で形成してもよい。
For example, the insulating
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜2632、2634を形成してもよい。例えば、基板2600に設けられた領域2612、2613の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜2632、2634として酸化珪素(SiOx)膜又は窒化珪素(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域2612、2613の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域2612、2613の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に(酸窒化珪素膜)が形成され、絶縁膜2632、2634は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域2612、2613の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。
In addition, as described above, the insulating
なお、基板2600の領域2612、2613に形成された絶縁膜2632、2634は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。
Note that the insulating
次に、基板2600に設けられた領域2612、2613の上方に形成された絶縁膜2632、2634を覆うように導電膜を形成する(図18(C)参照)。ここでは、導電膜として、導電膜2636と導電膜2638を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。
Next, a conductive film is formed so as to cover the insulating
導電膜2636、2638としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。
The
ここでは、導電膜2636として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜2638としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜2636として、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜2638として、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。
Here, the
次に、積層して設けられた導電膜2636、2638を選択的にエッチングして除去することによって、基板2600の領域2612、2613の上方の一部に導電膜2636、2638を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜2640、2642を形成する(図19(A)参照)。また、ここでは、基板2600において、導電膜2640、2642と重ならない領域2612、2613の表面が露出するようにする。
Next, the
具体的には、基板2600の領域2612において、導電膜2640の下方に形成された絶縁膜2632のうち当該導電膜2640と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜2640と絶縁膜2632の端部が概略一致するように形成する。また、基板2600の領域2614において、導電膜2642の下方に形成された絶縁膜2634のうち当該導電膜2642と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜2642と絶縁膜2634の端部が概略一致するように形成する。
Specifically, in the
この場合、導電膜2640、2642の形成と同時に重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよいし、導電膜2640、2642を形成後残存したレジストマスク又は当該導電膜2640、2642をマスクとして重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよい。
In this case, an insulating film or the like which does not overlap with the formation of the
次に、基板2600の領域2612、2613に不純物元素を選択的に導入する(図19(B)参照)。ここでは、領域2613に導電膜2642をマスクとしてn型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入し、領域2612に導電膜2640をマスクとしてp型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入する。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)やヒ素(As)等を用いることができる。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)やアルミニウム(Al)やガリウム(Ga)等を用いることができる。
Next, an impurity element is selectively introduced into the
次に、導電膜2640、2642の側面に接するサイドウォール2654を形成する。具体的には、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物などの無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。そして、当該絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、導電膜2640、2642の側面に接するように形成することができる。なお、サイドウォール2654は、LDD(Lightly Doped Drain)領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。また、ここでは、サイドウォール2654は、導電膜2640、2642の下方に形成された絶縁膜やゲート電極の側面にも接するように形成されている。
Next, sidewalls 2654 that are in contact with the side surfaces of the
続いて、当該サイドウォール2654、導電膜2640、2642をマスクとして基板2600の領域2612、2613に不純物元素を導入することによって、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域を形成する(図19(C)参照)。ここでは、基板2600の領域2613にサイドウォール2654と導電膜2642をマスクとして高濃度のn型を付与する不純物元素を導入し、領域2612にサイドウォール2654と導電膜2640をマスクとして高濃度のp型を付与する不純物元素を導入する。
Subsequently, an impurity element functioning as a source region or a drain region is formed by introducing an impurity element into the
その結果、基板2600の領域2612には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2658と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域2660と、チャネル形成領域2656が形成される。また、基板2600の領域2613には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2664と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域2666と、チャネル形成領域2662が形成される。
As a result, an
なお、本実施例では、導電膜2640、2642と重ならない基板2600の領域2612、2613を露出させた状態で不純物元素の導入を行っている。従って、基板2600の領域2612、2613にそれぞれ形成されるチャネル形成領域2656、2662は導電膜2640、2642と自己整合的に形成することができる。
Note that in this embodiment, the impurity element is introduced in a state where the
次に、基板2600の領域2612、2613上に設けられた絶縁膜や導電膜等を覆うように第2の絶縁膜2677を形成し、当該絶縁膜2677に開口部2678を形成する(図20(A)参照)。
Next, a second
第2の絶縁膜2677は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
The second
次に、CVD法を用いて開口部2678に導電膜2680を形成し、当該導電膜2680と電気的に接続するように絶縁膜2677上に導電膜2682a〜2682dを選択的に形成する(図20(B)参照)。
Next, a
導電膜2680、2682a〜2682dは、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、炭素(C)、シリコン(Si)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜2680、2682a〜2682dは、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン(Al−Si)膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜2680を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。ここでは、導電膜2680はCVD法によりタングステン(W)を選択成長することにより形成することができる。
The
以上の工程により、基板2600の領域2612に形成されたp型のトランジスタと、領域2613に形成されたn型のトランジスタとを具備する半導体装置を得ることができる。
Through the above steps, a semiconductor device including a p-type transistor formed in the
なお本発明の半導体装置を構成するトランジスタの構造は図示した構造に限定されるものではないことを付記する。例えば、逆スタガ構造、フィンFET構造等の構造のトランジスタの構造を取り得る。フィンFET構造であることでトランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができるため好適である。 Note that the structure of the transistor constituting the semiconductor device of the present invention is not limited to the illustrated structure. For example, a transistor structure such as an inverted stagger structure or a fin FET structure can be employed. The fin FET structure is preferable because the short channel effect accompanying the miniaturization of the transistor size can be suppressed.
なお、本実施例は、上記実施の形態の記載と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち本発明を適用することにより、クロック信号の発生に伴う誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる半導体装置を提供することができる。 Note that this example can be freely combined with the description of the above embodiment modes. In other words, by applying the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of preventing malfunction caused by generation of a clock signal or malfunction and not responding and transmitting information stored in the memory circuit accurately. .
図21を用いて、上記実施例で説明した無線チップとして機能する半導体装置3000の使用方法を説明する。
A method of using the
無線チップの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図21(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図21(C)参照)、記録媒体(DVDソフトやビデオテープ等、図21(B)参照)、乗り物類(自転車等、図21(D)参照)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札(図21(E)、図21(F)参照)等の物品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、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ)及び携帯電話等を指す。 Applications of wireless chips are wide-ranging. For example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates (driver's license, resident's card, etc., see FIG. 21A), packaging containers (wrapping paper, Bottle, etc., see FIG. 21C), recording medium (DVD software, video tape, etc., see FIG. 21B), vehicles (bicycle, etc., see FIG. 21D), personal items (bags, glasses, etc.) ), Used for goods such as foods, plants, animals, human bodies, clothing, daily necessities, electronic devices, etc. and luggage tags (see FIGS. 21E and 21F). be able to. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions, television receivers, television receivers), mobile phones, and the like.
本発明の半導体装置3000は、本発明の記憶素子を有し、プリント基板に実装させたり、表面に貼ったり、埋め込んだりすることにより、物品に固定される。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して各物品に固定される。本発明の半導体装置3000は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明の半導体装置3000を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。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、電子機器等に本発明の半導体装置を取り付けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。
The
なお、本実施例は、上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち半導体装置に搭載されたメモリにおいて、各ビット線の選択的なプリチャージを行うことができる。換言すれば、メモリからのデータの読み出しに関係のないビット線のプリチャージをしないことにより、低消費電力のメモリを搭載した半導体装置を提供することができる。 Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode. That is, in the memory mounted on the semiconductor device, each bit line can be selectively precharged. In other words, a semiconductor device equipped with a memory with low power consumption can be provided by not precharging bit lines that are not related to reading data from the memory.
101 半導体装置
102 アンテナ
103 高周波回路
104 電源回路
105 リセット回路
106 クロック発生回路
107 データ復調回路
108 データ変調回路
109 制御回路
110 メモリ回路
111 半導体集積回路
112 リングオシレータ
113 分周器
201 半導体装置
202 アンテナ
203 高周波回路
204 電源回路
205 リセット回路
206 クロック発生回路
207 データ復調回路
208 データ変調回路
209 制御回路
210 メモリ回路
211 半導体集積回路
301 位相比較器
302 ループ・フィルタ
303 電圧制御発振器
304 分周器
401 波形
402 波形
403 期間
404 期間
501 リングオシレータ
502 Nチャネル型トランジスタ
503 Pチャネル型トランジスタ
601 フリップフロップ
602 インバータ回路
603 NAND回路
604 NAND回路
605 NAND回路
606 NAND回路
607 NAND回路
608 NAND回路
609 NAND回路
610 インバータ回路
701 波形
702 期間
703 波形
704 波形
705 波形
801 トランジスタ
812 抵抗
813 出力端子
901 リングオシレータ
902 Nチャネル型トランジスタ
903 Pチャネル型トランジスタ
904 MOSトランジスタ
905 MOSトランジスタ
906 端子
907 端子
1001 無線チップ
1002 CPU
1003 ROM
1004 RAM
1005 コントローラ
1006 演算回路
1007 アンテナ
1008 共振回路
1009 電源回路
1010 リセット回路
1011 クロック生成回路
1012 復調回路
1013 変調回路
1014 電源管理回路
1015 アナログ部
1016 CPUインターフェース
1017 制御レジスタ
1018 コード抽出回路
1019 符号化回路
1020 受信信号
1021 送信信号
1022 受信データ
1023 送信データ
1024 秘密鍵
1107 FPCパッド
1108 アンテナバンプ
1301 基板
1302 絶縁膜
1303 剥離層
1304 絶縁膜
1305 半導体膜
1306 ゲート絶縁膜
1307 ゲート電極
1308 不純物領域
1309 不純物領域
1310 絶縁膜
1311 不純物領域
1313 導電膜
1314 絶縁膜
1316 導電膜
1317 導電膜
1318 絶縁膜
1319 素子形成層
1320 シート材
1321 シート材
2300 基板
2302 絶縁膜
2304 領域
2306 領域
2307 pウェル
2332 絶縁膜
2336 導電膜
2338 導電膜
2340 ゲート電極
2342 ゲート電極
2348 レジストマスク
2350 チャネル形成領域
2352 不純物領域
2366 レジストマスク
2368 チャネル形成領域
2370 不純物領域
2372 絶縁膜
2374 配線
2600 基板
2602 絶縁膜
2604 絶縁膜
2606 レジストマスク
2608 凹部
2610 絶縁膜
2611 絶縁膜
2612 領域
2613 領域
2614 領域
2615 pウェル
2632 絶縁膜
2634 絶縁膜
2636 導電膜
2638 導電膜
2640 導電膜
2642 導電膜
2654 サイドウォール
2656 チャネル形成領域
2658 不純物領域
2660 低濃度不純物領域
2662 チャネル形成領域
2664 不純物領域
2666 低濃度不純物領域
2677 絶縁膜
2678 開口部
2680 導電膜
3000 半導体装置
5001 可変容量素子
5002 端子
1300a 薄膜トランジスタ
1300b 薄膜トランジスタ
1300c 薄膜トランジスタ
1300e 薄膜トランジスタ
1305a 半導体膜
1305c 半導体膜
1307a 導電膜
1307b 導電膜
1312a 絶縁膜
1312b 絶縁膜
1315a 導電膜
2682a 導電膜
DESCRIPTION OF
1003 ROM
1004 RAM
1005 Controller 1006 Arithmetic circuit 1007 Antenna 1008 Resonance circuit 1009 Power supply circuit 1010 Reset circuit 1011 Clock generation circuit 1012 Demodulation circuit 1013 Modulation circuit 1014 Power management circuit 1015 Analog unit 1016 CPU interface 1017 Control register 1018 Code extraction circuit 1019 Encoding circuit 1020 Receive signal 1021 Transmission signal 1022 Reception data 1023 Transmission data 1024 Secret key 1107 FPC pad 1108 Antenna bump 1301 Substrate 1302 Insulating film 1303 Release layer 1304 Insulating film 1305 Semiconductor film 1306 Gate insulating film 1307 Gate electrode 1308 Impurity region 1309 Impurity region 1310 Insulating film 1311 Impurity Region 1313 Conductive film 1314 Insulating film 1316 Conductive film 1317 Conductive Film 1318 Insulating film 1319 Element forming layer 1320 Sheet material 1321 Sheet material 2300 Substrate 2302 Insulating film 2304 Region 2306 Region 2307 p-well 2332 Insulating film 2336 Conductive film 2338 Conductive film 2340 Gate electrode 2342 Gate electrode 2348 Resist mask 2350 Channel formation region 2352 Impurity Region 2366 Resist mask 2368 Channel formation region 2370 Impurity region 2372 Insulating film 2374 Wiring 2600 Substrate 2602 Insulating film 2604 Insulating film 2606 Resist mask 2608 Recess 2610 Insulating film 2611 Insulating film 2612 Region 2613 Region 2614 Region 2615 P well 2632 Insulating film 2634 Insulating film 2636 conductive film 2638 conductive film 2640 conductive film 2642 conductive film 2654 sidewall 2656 channel Formation region 2658 Impurity region 2660 Low concentration impurity region 2662 Channel formation region 2664 Impurity region 2666 Low concentration impurity region 2677 Insulating film 2678 Opening 2680 Conductive film 3000 Semiconductor device 5001 Variable capacitor 5002 Terminal 1300a Thin film transistor 1300b Thin film transistor 1300c Thin film transistor 1300e Thin film transistor 1305a Semiconductor Film 1305c Semiconductor film 1307a Conductive film 1307b Conductive film 1312a Insulating film 1312b Insulating film 1315a Conductive film 2682a Conductive film
Claims (1)
前記アンテナ回路で受信した前記無線信号により電源を生成する電源回路と、
前記電源が供給されるクロック発生回路と、を有し、
前記クロック発生回路は、
一定周期の信号を発振するためのリングオシレータと、
前記リングオシレータより出力された信号を分周するための分周器と、を有し、
前記分周器から出力されたクロック信号が供給される制御回路を有し、
前記リングオシレータは前記電源回路から供給される電源によって前記クロック信号を発振することができ、
前記リングオシレータは、
奇数段のインバータと、複数の第1のNチャネル型のMOSトランジスタと、複数の第1のPチャネル型のMOSトランジスタとを有し、
前記奇数段のインバータのうち最終段のインバータの出力端子は、初段のインバータの入力端子と電気的に接続され、
前記最終段以外のインバータの出力端子は、後段のインバータの入力端子、前記第1のNチャネル型のMOSトランジスタのゲート、及び前記第1のPチャネル型のMOSトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記初段以外のインバータの入力端子は、前段のインバータの出力端子、前記第1のNチャネル型のMOSトランジスタのゲート、及び前記第1のPチャネル型のMOSトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記インバータは、第2のNチャネル型のMOSトランジスタ及び第2のPチャネル型のMOSトランジスタを有し、
前記第2のNチャネル型のMOSトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の電源線と電気的に接続され、
前記第2のPチャネル型のMOSトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の電源線と電気的に接続され、
前記第1のNチャネル型のMOSトランジスタのソースは、前記第1のNチャネル型のMOSトランジスタのドレインと、第1の端子と電気的に接続され、
前記第1のPチャネル型のMOSトランジスタのソースは、前記第1のPチャネル型のMOSトランジスタのドレインと、第2の端子と電気的に接続されることを特徴とすることを特徴とする半導体装置。 An antenna circuit for receiving a radio signal;
A power supply circuit that generates power by the wireless signal received by the antenna circuit;
A clock generation circuit to which the power is supplied,
The clock generation circuit includes:
A ring oscillator for oscillating a signal with a constant period;
A frequency divider for dividing the signal output from the ring oscillator;
A control circuit to which a clock signal output from the frequency divider is supplied;
The ring oscillator can oscillate the clock signal by power supplied from the power circuit,
The ring oscillator is
An odd number of inverters, a plurality of first N-channel MOS transistors, and a plurality of first P-channel MOS transistors,
The output terminal of the final stage inverter of an odd number of stages of inverters are connected the input terminal and electrically of the first-stage inverter,
The output terminals of the inverters other than the final stage are electrically connected to the input terminal of the subsequent inverter, the gate of the first N-channel MOS transistor, and the gate of the first P-channel MOS transistor. ,
The input terminals of the inverters other than the first stage are electrically connected to the output terminal of the previous stage inverter, the gate of the first N-channel type MOS transistor, and the gate of the first P-channel type MOS transistor,
It said inverter includes a MOS transistor and a second P-channel type MOS transistor of the second N-channel type,
One of the source and the drain of the second N-channel MOS transistor is electrically connected to the first power line,
One of a source and a drain of the second P-channel MOS transistor is electrically connected to a second power supply line,
The source of the first N-channel type MOS transistor has a drain of said first N-channel type MOS transistor is connected to the first terminal and electrically,
The source of the first P-channel type MOS transistor, a semiconductor characterized by comprising: the drain of said first P-channel type MOS transistor, to be connected to the second terminal and electrically apparatus.
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