JP5721777B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
関する。
おり、薄型化技術や小型化製品の使用範囲が急速に広まっている。これらの薄型化された
各種装置はある程度フレキシブルなため湾曲したものに設置して使用することが可能であ
る。
の基材、例えばプラスチックフィルムなどに転写して半導体装置を作製する技術が提案さ
れている。
許文献1には剥離層となる酸化珪素層をウェットエッチングで除去して剥離する技術が記
載されている。また、特許文献2には剥離層となるシリコン層をドライエッチングで除去
して剥離する技術が記載されている。
には、基板に金属層(Ti、Al、Ta、W、Mo、Cu、Cr、Nd、Fe、Ni、C
o、Ru、Rh、Pd、Os、Ir)を形成し、その上に酸化物層を積層形成する際、該
金属層の酸化金属層を金属層と酸化物層との界面に形成し、この酸化金属層を利用して後
の工程で剥離を行う技術が記載されている。
媒体に埋め込み、曲げや集中荷重を改善した半導体装置が開示されている。
合、チップの大きさが小さいとアンテナサイズが小さくなり通信距離が短くなる問題があ
る。また、紙またはフィルム媒体に設けられたアンテナをチップに接続して半導体装置を
作製する場合、チップの大きさが小さいと、接続不良が生じる。
ことが考えられるが、チップの面積が大きくなると、プラスチックフィルムなどに転写さ
れ作製された半導体装置は、外部からの局所的な押圧で、亀裂が入り、動作不良となる。
例えば、筆記用具で半導体装置表面のプラスチックシートまたは紙に文字を記入する際、
半導体装置に筆圧がかかってしまい、半導体装置が破壊される問題がある。また、ロール
トゥロール法を用いて半導体装置を作製する場合、ロールに挟まれる領域において線状の
圧力がかかり、半導体装置が破壊される問題があった。
る。また、外部からの局所的押圧による非破壊の信頼性が高い半導体装置を歩留まり高く
作製する方法を提供する。
化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着するこ
とにより、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体及び素子
層が固着された半導体装置を作製することを特徴とする。
導体層を用いて形成された半導体素子を有する素子層を形成し、素子層上に、有機化合物
または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することによ
り、素子層上に有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された封止層を形
成し、剥離層から素子層を剥離して半導体装置を作製することを特徴とする。
る素子層と、素子層に接し且つ局所的な押圧を緩和させる封止層とを有する半導体装置で
ある。なお、有機樹脂は、素子層及び繊維体を固着すると共に、繊維体に含浸される。
る素子層と、有機化合物または無機化合物の繊維を用いた繊維体と、素子層及び繊維体を
固着する有機樹脂とを有する半導体装置である。なお、有機樹脂は、素子層及び繊維体を
固着すると共に、繊維体に含浸される。
る素子層と、有機化合物または無機化合物の繊維を用いた繊維体及び繊維体に含浸される
有機樹脂を含む封止層とを有する半導体装置である。
の厚さは厚さ10μm以上100μm以下であることが好ましい。このような厚さにする
ことにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
である。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率が高い繊維である。またはヤング率
が高い繊維である。
しても、当該圧力が繊維体全体に分散し、半導体装置の一部が延伸することを防ぐことが
できる。即ち、一部の延伸に伴う配線、半導体素子等の破壊を防止することが可能である
。
装置を作製することができる。
の異なる形態で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱すること
なくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従っ
て、本実施の形態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。なお、実施
の形態及び実施例を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分
には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態では、局所的押圧(点圧、線圧等)によっても破損しにくく、信頼性の高
い半導体装置について、図1、図8及び図9を用いて示す。
素子層上に、有機化合物または無機化合物の繊維体及び繊維体に含浸される有機樹脂を含
む封止層が形成されていることを特徴とする。
膜トランジスタ、ダイオード、不揮発性記憶素子等の能動素子、抵抗素子、容量素子等の
受動素子がある。また、非単結晶半導体層としては、結晶性半導体層、非晶質半導体層、
微結晶半導体層等がある。また、半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲ
ルマニウム化合物等がある。また、半導体として、金属酸化物を用いることが可能であり
、代表的には酸化亜鉛や亜鉛ガリウムインジウムの酸化物等がある。また、半導体として
は、有機半導体材料を用いることが可能である。素子層の厚さとしては、1μm以上10
μm以下、さらには1μm以上5μm以下が好ましい。このような厚さにすることにより
、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。また、半導体装置の上面の
面積は、4mm2以上、さらには9mm2以上が好ましい。
1の一表面に、繊維体113が有機樹脂114によって固着されている。ここでは、素子
層51に固着される繊維体113及び有機樹脂114をまとめて封止層120と示す。ま
た封止層120は、素子層に形成される半導体素子を覆うように設けられる。このような
半導体装置50の代表例として、他の装置の制御やデータの計算・加工を行なうマイクロ
プロセッサ(MPU)がある。MPUは、CPU、メインメモリ、コントローラ、インタ
ーフェース、I/Oポート等を有し、これらを薄膜トランジスタ、抵抗素子、容量素子、
配線等で構成することができる。
を有する素子層61の一表面に、繊維体113が有機樹脂114によって固着されている
。記憶素子としては、フローティングゲートまたは電荷蓄積層を有する不揮発性記憶素子
、薄膜トランジスタ及びそれに接続される容量素子、薄膜トランジスタ及びそれに接続さ
れる強誘電層を有する容量素子、一対の電極の間に有機化合物層が挟まれる有機メモリ素
子等がある。また、このような記憶素子を有する半導体装置としては、DRAM(Dyn
amic Random Access Memory)、SRAM(Static R
andom Access Memory)、FeRAM(Ferroelectric
Random Access Memory)、マスクROM(Read Only
Memory)、EPROM(Electrically Programmable
Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Er
asable and Programmable Read Only Memory
)、フラッシュメモリ等の記憶装置がある。ここでは、記憶素子62としてフローティン
グゲート電極63を有する不揮発性記憶素子を示す。
bを有する素子層71の一表面に、繊維体113が有機樹脂114によって固着されてい
る。ダイオードとしては、アモルファスシリコンを用いたダイオード、結晶性珪素層を用
いたダイオード等がある。また、このようなダイオードを有する半導体装置としては、光
センサ、太陽電池等がある。ここでは、ダイオード72として、アモルファスシリコンを
用いたダイオードを示す。
素子層81、及び薄膜トランジスタ52aまたは52bに電気的に接続するアンテナ83
の一表面に、繊維体113が有機樹脂114によって固着されている。このような半導体
装置の代表例としては、無線で情報を送受信することが可能なIDタグ、ICタグ、RF
(Radio Frequency)タグ、無線タグ、電子タグ、RFID(Radio
Frequency Identification)タグ、ICカード、IDカード
等(以下、RFIDと示す。)がある。また、本発明の半導体装置は、薄膜トランジスタ
等で構成される集積回路部とアンテナを封止したインレットや、当該インレットをシール
状やカード状にしたものを含む。また、半導体装置80の上面の面積を、4mm2以上、
さらには9mm2以上とすることで、アンテナの面積を大きく形成することが可能である
ため、通信機との通信距離の長いRFIDとすることができる。
13が有機樹脂によって固着されていてもよい。即ち、素子層の両表面に封止層を有し、
素子層に形成される半導体素子を両面から覆うように対向する一対の封止層が設けられて
もよい。図1(E)に示す半導体装置90では、図1(A)に示す半導体装置の素子層5
1の一方の面に封止層120aを有し、素子層51の他表面に封止層120bを有する。
このときの封止層120a、120bは同じ材質の繊維体及び有機樹脂で形成されている
ことが反り低減の為には好ましいが、表裏を判別して使用する用途の場合には必ずしも同
じ材質である必要性はない。このように繊維体に含浸される有機樹脂が固着されることに
より、素子層の両面が繊維体により支持されるため、半導体装置の反りを減少させること
が可能であり、後のラミネートフィルムやシール等へ当該半導体装置を搭載することが容
易となる。
の高強度繊維を用いた織布または不織布であり、素子層全面を覆う。高強度繊維としては
、具体的には引張弾性率が高い繊維である。または、ヤング率が高い繊維である。高強度
繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド
系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾ
ール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維である。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラ
ス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維を用いることができる。なお、繊維体11
3は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。また、複数種類の上記高強度繊維で
形成されてもよい。
って製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織
布で構成されてもよい。織布の場合、平織り、綾織り、繻子織り等適宜用いることができ
る。
波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした糸束を用い
てもよい。開繊加工をした糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を削減すること
が可能であり、糸束の断面が楕円形または平板状となる。また、糸束として低撚糸を用い
ることで、糸束が扁平化しやすく、糸束の断面形状が楕円形状または平板形状となる。こ
のように、断面が楕円形または平板状の糸束を用いることで、繊維体113の厚さを薄く
することが可能である。このため、構造体115の厚さを薄くすることが可能であり、薄
型の半導体装置を作製することができる。糸束幅は4μm以上400μm以下、好ましく
は4μm以上200μm以下において本発明の効果を確認しており、原理上は更に細くて
もよい。また、糸束の厚さは、4μm以上20μm以下において本発明の効果を確認して
おり、原理上は更に薄くても良く、その幅及び厚さは繊維の材料に依存する。
織布で示されている。また、薄膜トランジスタ52a、52bが繊維体113の糸束より
も大きいが、薄膜トランジスタ52a、52bの大きさが繊維体113の糸束よりも小さ
い場合もある。
をあけた緯糸113bが織られている。このような繊維体には、経糸113a及び緯糸1
13bが存在しない領域(バスケットホール113cという)を有する。このような繊維
体113は、有機樹脂が繊維体に含浸される割合が高まり、繊維体113及び素子層の密
着性を高めることができる。
が高く、バスケットホール113cの割合が低いものでもよい。代表的には、バスケット
ホール113cの大きさが、局所的に押圧される面積より小さいことが好ましい。代表的
には一辺が0.01mm以上0.2mm以下の矩形であることが好ましい。繊維体113
のバスケットホール113cの面積がこのように小さいと、先端の細い部材(代表的には
、ペンや鉛筆等の筆記用具)により押圧されても、当該圧力を繊維体113全体で吸収す
ることが可能である。
。例えば、糸束表面を活性化させるためのコロナ放電処理、プラズマ放電処理等がある。
また、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤を用いた表面処理がある。
不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシア
ネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、ポリフェニレンオキシド樹脂
、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を用
いることで、熱処理により繊維体を素子層に固着することが可能である。なお、有機樹脂
114はガラス転移温度が高いほど、局所的押圧に対して破壊しにくいため好ましい。
μmが好ましい。このような厚さの構造体を用いることで、薄型で湾曲することが可能な
半導体装置を作製することができる。
ラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、アルミナ等がある。また、高
熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金属粒子がある。高熱伝導性フィラーが有機樹脂
または糸束内に含まれることにより素子層での発熱を外部に放出しやすくなるため、半導
体装置の蓄熱を抑制することが可能であり、半導体装置の破壊を低減することができる。
は緯糸の方向と、封止層120bの繊維体の経糸または緯糸の方向とが30°以上60°
以下、好ましくは40°以上50°以下ずれていてもよい。この場合、素子層の表裏に設
けられる繊維体の引っ張り方向が表裏で異なるため、局所的押圧の際の延伸が等方性的に
なる。このため、局所的押圧による破壊をさらに低減することができる。
る半導体素子を含む素子層41が接着材42a、42bを用いてフィルム43a、43b
で封止される。このような半導体装置に局所的な押圧44を加える。
フィルム43a、43bがそれぞれ延伸してしまい、押圧部において曲率半径の小さな湾
曲が生じてしまう。この結果、素子層41を構成する半導体素子、配線等に亀裂が生じて
しまい、半導体装置が破壊されてしまう。
層51の片面または両面には有機樹脂を含有する繊維体からなる封止層が設けられる。繊
維体は高強度繊維で形成されており、高強度繊維は、引張弾性率が高い、またはヤング率
が高い。このため、点圧や線圧等の局所的な押圧44がかかっても高強度繊維は延伸せず
、押圧された力が繊維体全体に分散され、半導体装置全体で湾曲するようになる。この結
果、局所的な押圧が加えられても、半導体装置で生じる湾曲は曲率半径の大きなものとな
り、素子層51を構成する半導体素子、配線等に亀裂が生じず、半導体装置の破壊を低減
することができる。
。このため、素子層51の面積を大きくすることが可能である。このため、半導体装置を
作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のRFIDの場合、ア
ンテナのサイズを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いRFIDを作
製することができる。
チャネル形成領域を有する半導体層53a、53b、ゲート絶縁層54、並びにゲート電
極55a、55bで構成される。
m以上70nm以下の非単結晶半導体で形成される層であり、非単結晶半導体層としては
、結晶性半導体層、非晶質半導体層、微結晶半導体層等がある。また、半導体としては、
シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム化合物等がある。特に、瞬間熱アニール
(RTA)又はファーネスアニール炉を用いた熱処理により結晶化させた結晶性半導体、
加熱処理とレーザビームの照射を組み合わせて結晶化させた結晶性半導体を適用すること
が好ましい。加熱処理においては、シリコン半導体の結晶化を助長する作用のあるニッケ
ルなどの金属元素を用いた結晶化法を適用することができる。
の照射若しくは繰り返し周波数が10MHz以上であって、パルス幅が1ナノ秒以下、好
ましくは1乃至100ピコ秒である高繰返周波数超短パルス光を照射することによって、
結晶性半導体が溶融した溶融帯を、当該レーザビームの照射方向に連続的に移動させなが
ら結晶化を行うことができる。このような結晶化法により、大粒径であって、結晶粒界が
一方向に延びる結晶性半導体を得ることができる。
以下の酸化珪素及び酸化窒化珪素などの無機絶縁物で形成する。
導体で形成することができる。金属を用いる場合は、タングステン(W)、モリブデン(
Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)などを用いることが
できる。また、金属を窒化させた金属窒化物を用いることができる。或いは、当該金属窒
化物からなる第1層と当該金属から成る第2層とを積層させた構造としても良い。このと
き第1層を金属窒化物とすることで、バリアメタルとすることができる。すなわち、第2
層の金属が、ゲート絶縁層やその下層の半導体層に拡散することを防ぐことができる。ま
た、積層構造とする場合には、第1層の端部が第2層の端部より外側に突き出した形状と
しても良い。
わせて構成される薄膜トランジスタ52a、52bは、シングルドレイン構造、LDD(
低濃度ドレイン)構造、ゲートオーバーラップドレイン構造など各種構造を適用すること
ができる。ここでは、シングルドレイン構造の薄膜トランジスタを示す。さらには、等価
的には、同電位のゲート電圧が印加される複数のトランジスタが直列に接続された形とな
るマルチゲート構造、半導体層の上下をゲート電極で挟むデュアルゲート構造、絶縁層5
6上にゲート電極が形成され、ゲート電極上にゲート絶縁層、半導体層が形成される逆ス
タガ型薄膜トランジスタ等を適用することができる。
58a、58bは、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)の積層構造、モリブデン(M
o)とアルミニウム(Al)との積層構造など、アルミニウム(Al)のような低抵抗材
料と、チタン(Ti)やモリブデン(Mo)などの高融点金属材料を用いたバリアメタル
との組み合わせで形成することが好ましい。
ンジスタを用いることが可能である。金属酸化物の代表例には酸化亜鉛や亜鉛ガリウムイ
ンジウムの酸化物等がある。
グゲート電極63、コントロール絶縁層65、コントロールゲート電極63aで構成され
る不揮発性記憶素子である。
しくは酸化珪素と窒化珪素の積層構造を減圧CVD法やプラズマCVD法などで形成する
ことができる。また、プラズマ処理により半導体層を酸化又は窒化することによりトンネ
ル酸化層を形成することができる。さらには、プラズマCVD法により形成した酸化珪素
をプラズマ処理により酸化又は窒化してもよい。当該プラズマ処理して形成した絶縁層は
、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れている。
ることができる。また、フローティングゲート電極の代わりに、窒化珪素、窒化ゲルマニ
ウム等で形成された電荷蓄積層を用いてもよい。
一層若しくは複数層を、減圧CVD法やプラズマCVD法などで形成する。第2の絶縁層
22の厚さは1nm〜20nm、好ましくは5〜10nmで形成する。
、及び第2の電極74で構成されている。受光部は、非晶質または結晶質のシリコンを有
する半導体層で形成することができる。この代表例としては、シリコン層、シリコンゲル
マニウム層、炭化シリコン層、又はこれらのPN接合層、PIN接合層が挙げられる。
i)、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を有する液滴やペーストを液滴吐出法
(インクジェット法、ディスペンス法など)により吐出し、乾燥焼成して形成する。液滴
吐出法によりアンテナを形成することで、工程数の削減が可能であり、それに伴うコスト
削減が可能である。
いる場合、アンテナ83の材料としては、粒径が数nmから数十μmの導電性粒子を有機
樹脂に溶解または分散させた導電性ペーストを選択的に印刷する。導電性粒子としては、
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、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形
成にあたり、導電性のペーストを印刷した後に焼成することが好ましい。
ッキ法、スパッタリング法等を用いて、導電性材料により形成することができる。
.56MHz帯)を適用する。磁束密度の変化による電磁誘導を利用する場合、アンテナ
の上面形状を輪状(例えば、ループアンテナ)、らせん状(例えば、スパイラルアンテナ
)に形成することができる。
60〜960MHz帯)、2.45GHz帯等)を適用することもできる。その場合には
、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナの長さ等の形状を適宜設定すれば
よい。
)に一例を示す。例えば、アンテナの上面形状を線状(例えば、ダイポールアンテナ(図
9(A)参照))、平坦な形状(例えば、パッチアンテナ(図9(B)参照))またはリ
ボン型の形状(図9(C)、(D)参照)等に形成することができる。また、アンテナと
して機能する導電層の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状
またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
す半導体装置の作製方法を示す。
本実施の形態では、外部からの局所的圧力がかかっても破損しにくい半導体装置を歩留ま
り高く作製する方法を、図3を用いて示す。
離層101上に非単結晶半導体層を用いて形成される半導体素子を含む素子層102及び
アンテナ112を形成する。次に、素子層102及びアンテナ112上に、繊維体に有機
樹脂が含浸された構造体115を設ける。
度に耐えうる基板を用いることが好ましく、代表的にはガラス基板、石英基板、セラミッ
ク基板、絶縁層が少なくとも一表面に形成された金属基板、有機樹脂基板等を用いること
ができる。ここでは、絶縁表面を有する基板100としてガラス基板を用いる。なお、素
子層102の厚さとしては、1μm以上10μm以下、さらには1μm以上5μm以下が
好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製す
ることができる。
さ30nm〜200nmのタングステン(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)、及び珪素(Si)の中から選択された元
素、又は元素を主成分とする合金材料、又は元素を主成分とする化合物からなる層を、単
層または複数の層を積層させて形成する。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。なお、ここでは、塗布法は、溶液を被処理物上に吐出さ
せて成膜する方法であり、例えばスピンコーティング法や液滴吐出法を含む。また、液滴
吐出法とは微粒子を含む組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状のパターンを形
成する方法である。
ステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。又は、タングステンの酸化物若しくは
酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステ
ンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タング
ステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する
。
して金属酸化物層を形成する。代表的には、1層目の金属層として、タングステン、モリ
ブデン、又は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、モリブデン、又は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
、モリブデン、又はタングステンとモリブデンの混合物の窒化物、タングステン、モリブ
デン、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化窒化物、又はタングステン、モリブ
デン、又はタングステンとモリブデンの混合物の窒化酸化物を含む層を形成する。
成する場合、金属層としてタングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成され
る絶縁層を形成することで、タングステンを含む層と絶縁層との界面に、金属酸化物層と
して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。さらには、金属
層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等
を行って金属酸化物層を形成してもよい。
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。
を形成しているが、本発明はこの工程に制約されない。絶縁表面を有する基板100に接
するように下地となる絶縁層を形成し、その絶縁層に接するように剥離層101を設けて
もよい。ここでは、剥離層101として厚さ30nm〜70nmのタングステン層をスパ
ッタリング法により形成する。
1で示す薄膜トランジスタ52a、52bと同様の構造を有する薄膜トランジスタ105
a、105bを示す。
しては、バッファ層として機能する絶縁層103、下地層として機能する絶縁層104、
薄膜トランジスタ105a、105b、薄膜トランジスタ105a、105bを覆う絶縁
層106、絶縁層106を覆う絶縁層107、絶縁層106、107を介して薄膜トラン
ジスタの半導体層のソース領域及びドレイン領域に接続する導電層108、109、導電
層108、109及び絶縁層107の一部を覆う絶縁層111、絶縁層111を介して導
電層109に接続するアンテナ112を示す。
バッファ層として機能する絶縁層103の界面での剥離が容易となるように、または後の
剥離工程において半導体素子や配線に亀裂やダメージが入るのを防ぐために設ける。バッ
ファ層として機能する絶縁層103としては、スパッタリング法やプラズマCVD法、塗
布法、印刷法等により、無機化合物を用いて単層又は多層で形成する。無機化合物の代表
例としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等がある。なお、バッフ
ァ層として機能する絶縁層103に、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素等を用いる
ことにより、外部から後に形成される素子層へ水分や、酸素等の気体が浸入することを防
止することができる。バッファ層として機能する絶縁層103の厚さは10nm以上10
00nm以下、さらには100nm以上700nm以下が好ましい。ここでは、厚さ50
0nm〜700nmの酸化窒化珪素層をプラズマCVD法により形成する。
形成方法及び材料を適宜用いることができる。さらには、下地層として機能する絶縁層1
04を積層構造としても良い。例えば、無機化合物を用いて積層してもよく、代表的には
、酸化珪素、窒化酸化珪素、及び酸化窒化珪素を積層して形成しても良い。下地層として
機能する絶縁層104の厚さは10nm以上200nm以下、さらには50nm以上15
0nm以下が好ましい。ここでは、厚さ30〜70nmの窒化酸化珪素層をプラズマCV
D法により形成し、その上に厚さ80〜120nmの酸化窒化珪素層をプラズマCVD法
により形成する。なお、バッファ層として機能する絶縁層103を有する場合、敢えて下
地層として機能する絶縁層104を形成しなくとも良い。
る。絶縁層106、107は、バッファ層として機能する絶縁層103と同様の形成方法
及び材料を用いることができる。なお、ここでは、絶縁層106、107の積層構造とし
たが、単層または2層以上の積層構造とすることができる。ここでは、絶縁層106とし
て、厚さ30〜70nmの酸化窒化珪素層をプラズマCVD法により形成する。また、絶
縁層107として、厚さ80〜120nmの窒化酸化珪素層をプラズマCVD法で形成し
た後、厚さ500〜700nmの酸化窒化珪素層をプラズマCVD法により形成する。
同様に形成することができる。ここでは、厚さ80〜120nmのチタン層、厚さ250
〜350nmのアルミニウム層、及び厚さ80〜120nmのチタン層を順に積層形成し
た後、フォトリソグラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチ
ングして、導電層108、109を形成する。
、窒化炭素等の保護層を設けてもよい。保護層を設けることにより、外部から薄膜トラン
ジスタへ水分が浸入することを抑制することが可能であり、薄膜トランジスタ及び半導体
装置の電気的特性の信頼性を高めることができる。
用いて形成する。なお、絶縁層111は後に形成されるアンテナの下地層である。このた
め、絶縁層111の表面は平坦であることが好ましい。このため、絶縁層111は、有機
樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し、乾燥焼成して形成することが好ましい。また
、感光性樹脂を希釈した組成物を用いて絶縁層111を形成することで、従来のフォトリ
ソグラフィー工程で形成したレジストマスクを用いてエッチングする工程よりも工程数が
減るため、歩留まりが高くなる。ここでは、感光性ポリイミド樹脂を有機溶剤で希釈した
組成物を塗布し乾燥し、フォトマスクを用いて露光した後、未硬化部を除去し焼成して絶
縁層111を形成する。
形成する。
設ける。このような構造体115は、プリプレグとも呼ばれる。プリプレグは、具体的に
は繊維体にマトリックス樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を含浸させた後、乾燥して有機
溶剤を揮発させてマトリックス樹脂を半硬化させたものである。構造体115の厚さは、
10μm以上100μm以下、さらには10μm以上30μm以下が好ましい。このよう
な厚さの構造体を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製すること
ができる。
硬化する。なお、有機樹脂114が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却すること
により可塑化した有機樹脂を硬化する。
脂114が均一に広がり硬化する。この結果、図3(B)に示すように、繊維体113に
含浸し、かつ素子層102及びアンテナ112の片面に固着される有機樹脂121となる
。なお、素子層102及びアンテナ112の片面に固着された有機樹脂121及び繊維体
113を実施の形態1と同様、まとめて封止層120と示す。構造体115を圧着する工
程は、大気圧下または減圧下で行う。
、封止層120、素子層及び剥離層101にレーザビーム122を照射して、図3(C)
に示すような溝123を形成してもよい。溝123を形成するために照射するレーザビー
ムとしては、剥離層101、素子層102、または封止層120を構成する層のいずれか
が吸収する波長を有するレーザビームが好ましく、代表的には、紫外領域、可視領域、又
は赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射する。
F、XeCl等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF、
CO2等の気体レーザ発振器、YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3など
の結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶、ガラス
、ルビー等の固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の
半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、その固体レーザ発振器においては基本
波〜第5高調波を適宜適用するのが好ましい。
ァ層として機能する絶縁層103の界面において、剥離層101が形成される絶縁表面を
有する基板100と、素子層の一部124とを物理的手段により剥離する。物理的手段と
は、力学的手段または機械的手段を指し、何らかの力学的エネルギー(機械的エネルギー
)を加える手段を指しており、その手段は、代表的には機械的な力を加えること(例えば
人間の手や把治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理)である
。このとき、封止層120表面に光または熱により剥離可能な粘着シートを設けると、さ
らに剥離が容易となる。
03の界面に液体を浸透させて剥離層101から素子層102を剥離してもよい。この場
合、溝123にのみ液体を滴下してもよいし、または絶縁表面を有する基板100、素子
層102、アンテナ112、及び封止層120全体を液体に浸して、溝123から剥離層
101及び素子層102の界面に液体を浸透させても良い。
物理的手段により、素子層の一部124を剥離する方法を用いたがこれに限られない。絶
縁表面を有する基板100に透光性を有する基板を用い、剥離層に水素を含む非晶質珪素
層を用い、図3(B)のレーザビーム122の代わりに、絶縁表面を有する基板100側
から剥離層101にレーザビームを照射して、非晶質珪素層に含まれる水素を気化させて
、絶縁表面を有する基板100と剥離層との間で剥離する方法を用いることができる。
有する基板100を機械的に研磨し除去する方法や、絶縁表面を有する基板100をフッ
化水素酸等の溶液を用いて溶解して絶縁表面を有する基板100を除去する方法を用いる
ことができる。この場合、剥離層を用いなくともよい。
導入し、剥離層をフッ化ガスでエッチングし除去して、絶縁表面を有する基板100から
素子層の一部124を剥離する方法を用いることができる。
導入し、剥離層の一部をフッ化ガスでエッチングし除去した後、有機樹脂121に粘着部
材を貼りあわせて、絶縁表面を有する基板100から素子層の一部124を物理的手段に
より剥離する方法を用いることができる。
断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装
置を作製することができる。
縁層103側にも封止層を形成してもよい。封止層を形成する場合は、図1(A)と同様
にバッファ層として機能する絶縁層103上に構造体を設け、構造体を加熱し圧着して、
構造体の有機樹脂を可塑化または硬化する。有機樹脂が可塑性の場合、この後、室温に冷
却することにより可塑化した有機樹脂も硬化する。この結果、図3(E)に示すように、
繊維体113に含浸し、かつバッファ層として機能する絶縁層に形成される有機樹脂12
1からなる封止層125を形成することができる。即ち、素子層102の両面に封止層1
20、125が設けられる半導体装置を作製することができる。
断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装
置を作製することができる。分断する際は、ダイシング、スクライビング、はさみやナイ
フなどの刃物を有する裁断機、又はレーザーカット法等により選択的に分断することがで
きる。
する素子層と、繊維体とが有機樹脂で固着されている。繊維体は、局所的な押圧による圧
力を繊維全体へ分散するため、局所的に圧力がかかりにくい。このため、半導体装置を構
成する配線や半導体素子が延伸されず、半導体装置が破壊されにくい。また、素子層に高
強度繊維からなる繊維体が固着されているため、剥離工程においても、素子層が延伸しに
くい。即ち、素子層に形成される半導体素子、配線等が延伸することを低減することがで
きる。このため、歩留まりを向上させることができる。
ため、素子層の面積を大きくすることが可能である。このため、半導体装置を作製する工
程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のRFIDの場合、アンテナのサ
イズを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いRFIDを作製すること
ができる。
本実施の形態では、実施の形態2と比較して、さらに破壊されにくい半導体装置の作製方
法を図4を用いて説明する。
101を形成し、剥離層101上に非単結晶半導体層を用いて形成される半導体素子を含
む素子層102及びアンテナ112を形成する。次に、素子層102及びアンテナ112
上に構造体115を設け、構造体115上に保護フィルム131を設ける。
の代表例としては、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹
脂、ポリエチレン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール
樹脂、ガラス樹脂等がある。
に局所的な押圧による破壊を抑制することができる。具体的には、構造体115の繊維体
113において、経糸束及び緯糸束が分布しないバスケットホールの面積が、局所的圧力
がかけられる面積より大きい場合、バスケットホールに局所的に荷重されると、当該圧力
が構造体115の繊維体113で吸収されず、直接素子層102及びアンテナ112にか
かってしまう。この結果、素子層102及びアンテナ112が延伸し、半導体素子または
配線が破壊されてしまう。
ことで、局所的な荷重を保護フィルム131全体で吸収するため、局所的な押圧による破
壊の少ない半導体装置となる。
、封止層120を形成する。また、封止層の有機樹脂121は保護フィルム131を素子
層102及びアンテナ112に固着する。即ち、封止層120は、繊維体113及び保護
フィルム131を素子層102及びアンテナ112に固着している。また、封止層120
に含まれる有機樹脂121は繊維体113中に含浸される。
から素子層の一部124を剥離する。ここでは、実施の形態1と同様に、レーザビームを
素子層102及び剥離層101に照射し溝を形成した後、剥離層101及びバッファ層と
して機能する絶縁層103の界面に形成される金属酸化物層において、物理的手段により
剥離する。
を設け、構造体上に保護フィルムを設け、加熱し圧着して封止層125及び保護フィルム
141を素子層の一部124のバッファ層として機能する絶縁層103に固着する。
及びアンテナ112と構造体115との間に保護フィルム131を設け加熱圧着してもよ
い。また、図4(D)において、保護フィルム141が熱可塑性材料の場合、バッファ層
として機能する絶縁層と封止層125の間に保護フィルム141を設け加熱圧着してもよ
い。当該構造においても、局所的押圧による荷重を保護フィルム及び構造体で分散させる
ことが可能であり、破壊を低減することができる。
断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装
置を作製することができる。
素子層の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、
素子層の面積を大きくすることが可能である。このため、半導体装置を作製する工程が容
易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のRFIDの場合、アンテナのサイズを
増大させることが可能である。このため、通信距離の長いRFIDを作製することができ
る。
本実施の形態では、素子層にアンテナが形成されず、別の基板に設けられたアンテナを
素子層に接続した半導体装置の作製方法について、図5及び図6を用いて説明する。
層101を形成し、剥離層101上に非単結晶半導体層を用いて形成される半導体素子を
含む素子層151を形成する。次に、素子層151上に繊維体113に有機樹脂114が
含浸された構造体を設ける。
る絶縁層103を形成し、バッファ層として機能する絶縁層103上に下地層として機能
する絶縁層104を形成し、絶縁層104上に薄膜トランジスタ105a、105bを形
成する。薄膜トランジスタ105a、105b上に絶縁層106、107を形成し、絶縁
層106、107を貫いて薄膜トランジスタ105a、105bの半導体層のソース領域
及びドレイン領域に接続する導電層108を形成し、この後に形成する電極パッド152
に接続する導電層109を形成する。なお、電極パッド152は導電層109ならびに導
電層108を介して半導体層のソースあるいはドレイン領域と電気的に接続している。導
電層108、109、絶縁層107上に絶縁層111を形成し、絶縁層111を貫いて導
電層109と接続する電極パッド152を形成する。
151の片面に有機樹脂121及び繊維体113からなる封止層120を形成する。
レーザビームを封止層120側から電極パット152へ照射して、封止層120の一部を
除去する。なお、当該手法以外にも、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて封止層1
20の一部を除去し電極パット152の一部を露出してもよい。
続端子161は、印刷法、液滴吐出法等で形成することができる。接続端子161の材料
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。
剥離する。ここでは、実施の形態1と同様に、レーザビームを素子層及び剥離層101に
照射して、素子層151に溝を形成する。次に、当該溝に液体を供給した後、剥離層10
1及びバッファ層として機能する絶縁層103の界面において、物理的手段により剥離す
る。
172が形成された基板171とを接着材174にて接着する。このとき、素子層151
に形成された接続端子161とアンテナ172とを異方性導電接着材173を用いて電気
的に接続する。
を含有する接着性樹脂であり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、導
電性粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、炭素、または白金から選ばれた一元素
、若しくは複数の元素で形成される。また、これらの元素の多層構造を有する粒子でも良
い。更には、樹脂で形成された粒子の表面に、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、また
は白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される薄膜が形成された導電性粒
子を用いてもよい。さらには、導電性粒子として、CNT(カーボンナノチューブ)を用
いてもよい。
適宜用いることができる。
ば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエ
チレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ナイロン、ポリエーテルエ
ーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(PEI)、
ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などを用いることが
できる。
層103表面に構造体を設け、加熱し圧着して封止層125をバッファ層として機能する
絶縁層103上に形成する。
0、素子層151、及び封止層125を封止するようにフィルム175を設けてもよい。
フィルムとしては、アンテナ172が形成された基板171と同様のフィルムを用いるこ
とができる。
72が形成される基板171を素子層151上の封止層120に接着した形態を示したが
、これの代わりに、図5(B)に示すように、接続端子161を形成した後、封止層12
0と、アンテナ172が形成される基板171とを接着すると共に、アンテナ172と接
続端子161を異方性導電接着材で電気的に接続する。この後、剥離層101から、素子
層151を剥離してもよい。さらに、図6(B)に示すように、バッファ層として機能す
る絶縁層に封止層125を形成し、図6(C)に示すようにフィルム175でアンテナ1
72が形成される基板171、封止層120、素子層151、及び封止層125を封止し
てもよい。
された半導体装置を示したが、素子層151の両面にそれぞれアンテナが形成された基板
を接着してもよい。その形態を、図7を用いて以下に示す。
80の一方の面に設けられた封止層120とが接着材174で接着される。また、素子層
180の他方の面には封止層125が設けられる。なお、素子層180には、薄膜トラン
ジスタ105a、105bの半導体層のソース領域及びドレイン領域に接続する導電層1
08と同様に形成された配線181が絶縁層107上に形成される。なお、配線181と
して、絶縁層106上にゲート電極55a、55bと同時に配線を形成してもよい。
の一部に開口部を形成する。ここでは、封止層125側から配線181にレーザビーム1
82を照射して開口部を形成し、配線181を一部露出される。
。接続端子183は、接続端子161と同様に形成することができる。
1を接着材194を用いて接着すると共に、接続端子183及びアンテナ192を異方性
導電接着材193で電気的に接続する。
このような構造は、UHF帯の電波受信可能なRFIDのように、対称構造のアンテナを
有する半導体装置に適用すると、半導体装置の大きさを小さくすることが可能であるため
、好ましい。
0及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出すことによって得てもよい。このよ
うな工程により、複数の半導体装置を作製することができる。
する素子層と、繊維体とが有機樹脂で固着されている。繊維体は、局所的な押圧による圧
力を繊維全体へ分散するため、局所的に圧力がかかりにくい。このため、半導体装置を構
成する配線や半導体素子が延伸されず、半導体装置が破壊されにくい。また、素子層に高
強度繊維からなる繊維体が固着されているため、剥離工程においても、素子層が延伸しに
くい。即ち、素子層に形成される半導体素子、配線等が延伸することを低減することがで
きる。このため、歩留まりを向上させることができる。
のため、素子層の面積を大きくすることが可能である。このため、外部アンテナを素子層
に接続する際、接続面積を大きくすることが可能となり、半導体装置を作製する工程が容
易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のRFIDの場合、アンテナのサイズを
増大させることが可能である。このため、通信距離の長いRFIDを作製することができ
る。
本実施の形態では、実施の形態1乃至4で示す非単結晶半導体層を用いて形成される半
導体素子を含む素子層がプリント基板に接続された半導体装置について、図10を用いて
説明する。
は、フレキシブルプリント基板に実施の形態1乃至4に示す非単結晶半導体層を用いて形
成される半導体素子を含む素子層が設けられている。例えば、ポリエステル、ポリイミド
等で形成されるベースフィルム251上に、銅、金、銀、アルミニウム等で形成される配
線252が設けられる。また、配線252上に絶縁層を介して、実施の形態1乃至4に示
す非単結晶半導体層を用いて形成される半導体素子を含む素子層及び封止層の積層体25
3a、253bが設けられている。また、配線252及び積層体253a、253bは、
封止層のコンタクトホールに形成される接続端子を介して接続されている。ベースフィル
ム251、配線252、及び積層体253a、253bは、保護フィルム254で覆われ
ている。また、半導体装置250の端部においては、保護フィルム254の一部が切除さ
れ、コネクタ等の外部回路と配線252が露出されている。
固着させることができる。
線構造であってもよい。また、複数の配線で積層体253a、253bが挟まれていても
よい。このように配線を多層にすることで、実装密度を高めることが可能である。
は、プリント基板に、実施の形態1乃至4に示す非単結晶半導体層を用いて形成される半
導体素子を含む素子層が設けられている。例えば、コア層261の一方の面に実施の形態
1乃至4に示す非単結晶半導体層を用いて形成される半導体素子を含む素子層262が設
けられている。また、コア層261と、実施の形態1乃至4に示す非単結晶半導体層を用
いて形成される半導体素子を含む素子層262に含まれる半導体素子または配線が、封止
層263を貫通するビア264で接続される。
66に形成されるビア267によって、コア層261、素子層262に形成される半導体
素子及び配線等が、半導体装置260表面に形成される導体パターン268と接続される
。
を導電性ペーストやワイヤー等の実装部材272で実装してもよい。
導体素子を含む層を有する。また、繊維体を用いたプリプレグを用いて素子層をプリント
基板内に設ける。このため、局所的荷重(点圧、線圧等)がかかっても、繊維体で圧力が
分散されるため、実装工程や湾曲による破壊を低減することができる。また、高集積化が
可能である。
本実施の形態では、局所的荷重(点圧、線圧等)による破壊を低減することが可能な導電
層を有する基板を作製する例を示す。
に示す。
上に剥離層101を形成し、剥離層101上にバッファ層として機能する絶縁層103を
形成し、絶縁層103上にアンテナとして機能する導電層904を形成する。
及び作製方法を適宜用いることができる。
含浸された構造体115を設ける。
浸される有機樹脂121を含む封止層が導電層904及び絶縁層103の片面に形成され
る。なお、導電層904及び絶縁層103の片面に固着された有機樹脂121及び繊維体
113を実施の形態1と同様、まとめて封止層120と示す。構造体115を圧着する工
程は、大気圧下または減圧下で行う。ここで、絶縁層103及び封止層120を積層体1
26とする。
を有する基板100から、絶縁層103を分離する。
る。次に、図11(D)に示すように、導電層904に接続する接続端子905a、90
5bを形成する。接続端子905a、905bは実施の形態4に示す接続端子161と同
様に形成することができる。なお、絶縁層103の一部を除去して接続端子905a、9
05bを形成する代わりに、封止層120の一部を除去して接続端子905a、905b
を形成してもよい。
。なお、当該アンテナに素子基板を接続しRFIDを作製することができる。その方法に
ついて、以下に示す。
材料を用いて圧着することで素子基板の端子部と導電層904との電気的な導通をとる。
層体を分断し、アンテナとして機能する導電層904を有する複数の積層体を形成した後
、当該導電層904に素子基板を接続してもよい。
例を示したが、特に限定されず、絶縁層103とほぼ同じ面積の素子基板を設けてもよい
し、絶縁層103よりも大きな面積の素子基板を設けてもよい。
による破壊が少ない半導体装置を作製することができる。
れた構造体を絶縁層103に固着させてもよい。
本実施の形態では、本発明の半導体装置の構成及び応用例を示す。ここでは、半導体装置
の代表例として、RFID及び記憶装置について説明する。
する。図12に、RFID501のブロック回路図を示す。
で、交信信号周波数は13.56MHzである。また、受信はデータ読み出し命令のみ対
応し、送信のデータ伝送レートは約13kHzであり、データ符号化形式はマンチェスタ
コードを用いている。
成される。電源部460は、整流回路462と保持容量463を有する。また、電源部4
60に、アンテナ411から受信した電力が過剰であった場合、内部回路を保護するため
の保護回路部(リミッタ回路部ともいう)と、保護回路部を動作させるかどうかを制御す
るための保護回路制御回路部とを設けてもよい。当該回路部を設けることにより、RFI
Dと通信機との通信距離が極端に短い状況等においてRFIDが大電力を受信することに
よって生じる不具合を防ぐことができ、RFIDの信頼性の向上を図ることができる。す
なわち、RFID内部の素子の劣化や、RFID自体を破壊することなく、RFIDを正
常に動作させることができる。
いればよく、例えば、情報を読み取るリーダや、読み取り機能及び書き込み機能を備えた
リーダ/ライタ等が挙げられる。また、読み取り機能と書き込み機能の一方又は両方を備
える携帯電話やコンピュータ等も含まれる。
保持容量463は、整流回路462で生成された直流電圧を平滑化する。電源部460に
おいて生成された直流電圧は電源電圧として、信号処理部461の各回路に供給される。
路466と、メモリコントローラ467、マスクROM468、符号化回路469、およ
び変調回路470を有する。
調された受信信号はクロック生成/補正回路465と認識/判定回路466に入力される
。
し、さらにそれを補正する機能を有する。例えば、クロック生成/補正回路465は、電
圧制御発振回路(以下VCO(Voltage Controlled Oscilla
tor)回路)を有し、VCO回路の出力を帰還信号にして、供給される信号との位相比
較し、入力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出力信号の調整を
行う。
し、判定する命令コードは、フレーム終了信号(EOF、end of frame)、
フレーム開始信号(SOF、start of frame)、フラグ、コマンドコード
、マスク長(mask length)、マスク値(mask value)等である。
また、認識/判定回路466は、送信エラーを識別する巡回冗長検査(CRC、cycl
ic redundancy check)機能も含む。
ROMからデータを読み出す。また、マスクROM468は、IDなどが記憶されている
。マスクROM468を搭載することで、複製や改ざんが不可能な読み取り専用のRFI
D501として構成される。このような読み取り専用のRFID501を紙に抄き込むこ
とで、偽造防止の紙を提供することができる。
ータを符号化する。符号化されたデータは変調回路470で変調される。変調回路470
で変調されたデータはアンテナ411から搬送波に重畳させて送信される。
媒体に使用できる。特に、本発明のRFIDは、偽造防止が要求されるあらゆる紙媒体に
使用することができる。例えば、紙幣、戸籍謄本、住民票、パスポート、免許証、身分証
、会員証、鑑定書、診察券、定期券、手形、小切手、貨物引換証、船貨証券、倉庫証券、
株券、債券、商品券、チケット、抵当証券などである。
体及びフィルム媒体に持たせることができるため、本発明のRFIDを商品ラベルなどに
適用することで、商品の管理の電子システム化や、商品の盗難の防止に利用できる。以下
、図13を用いて、本発明に係る紙の使用例を説明する。
1の一例である。無記名債券類511には、切手、切符、チケット、入場券、商品券、図
書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが、勿
論これらに限定されるものではない。また、図13(B)は、本発明に係るRFID50
1を抄き込んだ紙を使用した証書類512(例えば、住民票、戸籍謄本)の一例である。
レート紙)513上に、RFID501が抄き込まれた紙でラベル(IDシール)514
が形成されている。ラベル514は、ボックス515内に収納されている。ラベル514
上には、その商品や役務に関する情報(商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製
造者等)が印刷されている。さらに、RFID501には、その商品(又は商品の種類)
固有のIDナンバーが記憶されているため、偽造や、商標権、特許権等の知的財産権侵害
、不正競争等の不法行為を容易に把握することができる。RFID501には、商品の容
器やラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の産地、販売地、品質、原材料、
効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生産時期、使用時期、賞味期限、
取扱説明、商品に関する知的財産情報等を入力しておくことができる。そのため、取引者
や消費者は、簡易な通信機によって、それらの情報にアクセスすることができる。また、
生産者側からは容易に書換え、消去等も可能であるが、取引者、消費者側からは書換え、
消去等ができない仕組みになっている。
している。RFID501を抄き込んだ紙またはフィルムでタグ516を作製することで
、プラスチックの筐体を使用した従来のIDタグよりも安価に製造することができる。図
13(E)は、本発明のRFIDを表紙に用いた書籍517であり、表紙にRFID50
1が抄き込まれている。
に取り付けておくことで、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に、商
品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように、本
発明のRFIDをIDタグとして用いることで、商品の原材料や産地、製造や加工、流通
、販売などに至るまでの履歴管理や、追跡照会を可能にする。すなわち、商品のトレーサ
ビリティを可能にする。また、本発明により、商品のトレーサビリティ管理システムを従
来よりも低コストで導入をすることを可能する。
このため、本発明の半導体装置の一例であるRFIDを有する紙媒体及びフィルム媒体は
、貼り付けや設置等の処理において、湾曲させることが可能であり、処理効率が高まる。
また、本発明の半導体装置の一例であるRFIDを有する紙媒体及びフィルム媒体に筆記
用具で情報を記入することが可能であるため、用途範囲が広がる。
は記憶装置の代表例として不揮発性記憶装置を用いて示す。
体記憶装置は、メモリセルアレイ552と周辺回路554が同一の素子層上に形成されて
いる。メモリセルアレイ552は、実施の形態1で示すような不揮発性記憶素子を有して
いる。周辺回路554の構成は以下の通りである。
4が、メモリセルアレイ552の周囲に設けられている。アドレスは、アドレスバッファ
556を介してコントロール回路558に送られ、内部ロウアドレス信号及び内部カラム
アドレス信号がそれぞれロウデコーダ562及びカラムデコーダ564に転送される。
ロール回路558により動作モードに応じて制御される昇圧回路560が設けられている
。昇圧回路560の出力はロウデコーダ562やカラムデコーダ564を介して、ワード
線やビット線に供給される。センスアンプ566はカラムデコーダ564から出力された
データが入力される。センスアンプ566により読み出されたデータは、データバッファ
568に保持され、コントロール回路558からの制御により、データがランダムアクセ
スされ、データ入出力バッファ570を介して出力されるようになっている。書き込みデ
ータは、データ入出力バッファ570を介してデータバッファ568に一旦保持され、コ
ントロール回路558の制御によりカラムデコーダ564に転送される。
とは異なる電位を用いる必要がある。そのため、少なくともメモリセルアレイ552と周
辺回路554の間は、電気的に絶縁分離されていることが望ましい。この場合、不揮発性
記憶素子及び周辺回路のトランジスタを絶縁表面に形成した非単結晶半導体層で形成する
ことにより、容易に絶縁分離をすることができる。それにより、誤動作を無くし、消費電
力の低い不揮発性半導体記憶装置を得ることができる。
本実施の形態では、本発明の半導体装置を用いた電子機器について以下に示す。
ラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム
、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、
携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、
記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD(digital versatil
e disc)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置
)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図15に示す。
)の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体2111、表示部2112、レン
ズ2113、操作キー2114、シャッターボタン2115などを有する。筐体2111
内部には、記憶装置、MPU、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置21
16を備えている。
携帯電話は筐体2121、表示部2122、操作キー2123などを含む。また、携帯電
話の内部には、記憶装置、MPU、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置
2125を備えている。
表例である。図15(D)に示すデジタルプレーヤーは、本体2130、表示部2131
、記憶装置、MPU、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置2132、操
作部2133、イヤホン2134等を含んでいる。
ブックは、本体2141、表示部2142、操作キー2143、記憶装置、MPU、イメ
ージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置2144を含んでいる。またモデムが本
体2141に内蔵されていてもよいし、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
が可能である。
きこむ方法、ならびに作製したインレットの点圧耐性の測定結果について以下に示す。
非単結晶半導体層を用いて形成される半導体素子を含む素子層102及びアンテナ112
を形成した。次に、素子層102及びアンテナ112上に、繊維体113に有機樹脂11
4が含浸された構造体115を設ける。なお、素子層102の構造として、図3(A)を
用いて説明する。
は、タングステンターゲットをアルゴンガスでスパッタリングして厚さ50nmのタング
ステン層を形成し、タングステン層の表面を一酸化二窒素プラズマで処理してタングステ
ン層の表面を酸化して酸化タングステン層を形成した。
nmの酸化窒化珪素層を形成した。このときの原料ガスとしては、12:1200:15
0:200の流量比のSiH4、H2、NH3、及びN2Oを用いた。
nmの窒化酸化珪素層及び厚さ100nmの酸化窒化珪素層を順にプラズマCVD法によ
り形成した。このときの原料ガスとしては、窒化酸化珪素層は流量比15:1200:1
50:20のSiH4、H2、NH3、及びN2Oを用い、酸化窒化珪素層は、流量比1
:120のSiH4、及びN2Oを用いた。
で1〜10分間加熱して非晶質珪素層に含まれる水素を除去した。次に、パルス発振のレ
ーザビームを非晶質珪素層に照射して非晶質珪素層を結晶化して結晶性珪素層を形成した
。ここでのレーザビームの照射条件としては、周波数80MHz、YVO4レーザの第2
高調波(波長532nm)、レーザビームの走査速度は300cm/sec以上400c
m/sec以下、レーザビームのパワーは15W以上25W以下とした。
マスクを用いて結晶性珪素層を選択的にエッチングして結晶性を有する半導体層を形成し
た。このときのエッチングガスは、流量比51:30のCF4及びO2を用いた。この後
レジストマスクを除去した。
化珪素層をプラズマCVD法により形成した。
窒素ガスでスパッタリングして、厚さ30nmの窒化タンタル層を形成し、次にタングス
テンターゲットをアルゴンガスでスパッタリングして厚さ170nmのタングステン層を
順に形成した。次に、フォトリソグラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて
、流量比3:3:1のCl2、SF6、及びO2でエッチングした後、流量比6:1:1
:4のCl2、SF6、CF4、及びO2でエッチングした。次に、流量比1:1のCl
2及びSF6を用いて窒化タンタル層をエッチングして、厚さ30nmの窒化タンタル層
及び厚さ170nmのタングステン層が積層したゲート電極を形成した。
によりレジストマスクを形成して、後にnチャネル型薄膜トランジスタとなる半導体層に
ゲート電極をマスクとしてリンをドーピングした。このときのリンの不純物濃度は、1×
1019〜1×1021cm3とした。この後、pチャネル型薄膜トランジスタを覆うレ
ジストマスクを除去した。
よりレジストマスクを形成して、後にpチャネル型薄膜トランジスタとなる半導体層にゲ
ート電極をマスクとしてボロンをドーピングした。このときのボロンの不純物濃度は、1
×1019〜1×1021cm3とした。この後、nチャネル型薄膜トランジスタを覆う
レジストマスクを除去した。
106、107を形成した。ここでは、絶縁層106として厚さ50nmの酸化窒化珪素
層をプラズマCVD法により形成した。このときの原料ガスとしては、SiH4及びN2
Oを5:80の流量比で用いた。絶縁層107として、厚さ100nmの窒化酸化珪素層
、及び厚さ600nmの酸化窒化珪素層を順にプラズマCVD法により形成した。このと
きの原料ガスとしては、窒化酸化珪素層は流量比16:80:80:150:12のSi
H4、H2、N2、NH3、及びN2Oを用い、酸化窒化珪素層は、流量比5:80のS
iH4及びN2Oを用いた。
ィー工程で形成したレジストマスクを用いて選択的に絶縁層106、107それぞれの一
部をエッチングして、半導体層のソース領域及びドレイン領域を露出した。この後レジス
トマスクを除去した。
100nmのチタン層を形成し、次にアルミニウムターゲットをアルゴンガスでスパッタ
リングして厚さ300nmのアルミニウム層を形成し、次にチタンターゲットをアルゴン
ガスでスパッタリングして厚さ100nmのチタン層を順に形成した。次に、フォトリソ
グラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて、流量比7:1のBCl3及びC
l2でエッチングした後、流量比15:3のBCl3及びCl2でエッチングして導電層
108、109を形成した。この後レジストマスクを除去した。
溶剤で希釈した組成物を2000nm塗布し乾燥させた後、露光した後、現像液で未硬化
部を除去して320℃で1時間加熱して絶縁層111を形成した。なお、上記露光により
導電層109を露出するように選択的にポリイミド樹脂を露光した。次に、絶縁層111
上に、チタンターゲットをアルゴンガスでスパッタリングして、厚さ100nmのチタン
層を形成し、次にアルミニウムターゲットをアルゴンガスでスパッタリングして厚さ70
0nmのアルミニウム層を形成した。次に、フォトリソグラフィー工程により形成したレ
ジストマスクを用いて、流量比7:1のBCl3及びCl2でエッチングした後、流量比
15:3のBCl3及びCl2でエッチングしてアンテナ112を形成した。この後レジ
ストマスクを除去した。
を用いた構造体115を設けた後、減圧下で100℃で加熱した後、大気圧開放して圧力
を加えた。この後電気炉で190〜210℃で1時間加熱して、図16(B)に示すよう
に素子層102及びアンテナ112に封止層120を形成した。
122を剥離層101に照射して、図16(C)に示すように素子層102及び構造体1
15に溝123を形成した。次に、絶縁表面を有する基板100を水に浸して剥離層10
1から素子層102を剥離した。
)に構造体115と同様に、厚さ30μmの構造体を設け、加熱及び圧着し封止層125
を形成した。なお構造体には、高強度繊維であるEガラスを用いたガラスクロスが含まれ
る。
ム211を照射して、図16(E)に示すように、複数のインレット221a〜221c
を形成した。このときのインレット221a〜221cの厚さは75μmであった。
ットに設定荷重がかかったら圧子を上昇させることで、インレットの状態を測定した。こ
こで用いた圧子の先端は曲線状であり、先端の曲線の曲率半径0.5mmである。インレ
ット221a〜221cに3MPaの圧力を加えた場合、インレットが破損された割合は
0%であった。また、6MPaの圧力をインレット221a〜221cにかけた場合、イ
ンレットが破損された割合は25%であった。
該素子層102及びアンテナ112上に厚さ約10μmのエポキシ層を形成し、エポキシ
層表面及び素子層表面にそれぞれ、厚さ6μmのPETフィルムを厚さ4μmのアクリル
粘着剤で固定し作製したインレットに同様の点圧耐性試験を行った。このとき、3MPa
の圧力を加えた場合、インレットが破損された割合は0%であった。また、6MPaの圧
力をインレット221a〜221cにかけた場合、インレットが破損された割合は100
%であった。
たインレット(半導体装置)は、点圧耐性が高まり、点圧による破壊を低減することがで
きることがわかる。
きる。具体的には、中空状の下部開口部に網が設けられた材料投入部から紙を溶いたパル
プ希釈液をいれ、材料投入部内を減圧することで、網に紙繊維が絡まり湿紙を形成する。
当該湿紙を網からはずし、厚紙で挟んで圧力をかけて厚さを均一にする。次に、厚さを均
一にした湿紙222上にインレット221a〜221cを配置し、湿紙222と同様の工
程により湿紙223を形成する。この後、プレス機で湿紙222、223に圧力を加える
ことで湿紙222、223のパルプ繊維が絡み合う。この後、乾燥機で湿紙222、22
3に含まれる水分を蒸発させることで、図16(G)に示すように、インレット221a
〜221cを含む紙231、232を形成することができる。
ち紙で挟まれた半導体装置241を作製することができる。
Claims (3)
- ガラス基板上に、剥離層と前記剥離層上の第1の絶縁層を形成し、
前記第1の絶縁層上に非単結晶半導体層を用いた薄膜トランジスタ及び前記薄膜トランジスタを覆う第2の絶縁層を有する素子層を形成し、
前記素子層上に、繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、
前記構造体を加熱し圧着することにより、前記有機樹脂により前記素子層と前記繊維体を固着させ、
前記繊維体の表面から、前記剥離層に至る溝を形成し、
前記溝をきっかけとして、前記剥離層から、前記有機樹脂により固着された前記素子層と前記繊維体を物理的手段により剥離し、
前記剥離層は、タングステンを含む層と前記層上の金属酸化物層を有し、
前記金属酸化物層は、酸化タングステンを有し、
前記第1の絶縁膜は、酸化窒化珪素層であり、
前記繊維体は、織布であり、
前記繊維体は、バスケットホールを有し、
前記バスケットホールは、一辺が0.01mm以上0.2mm以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1において、
前記有機樹脂により固着された前記素子層と前記繊維体上に、保護フィルムを設けることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記有機樹脂としてエポキシ樹脂を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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