(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電層と、
前記第１の導電層上の、有機化合物を有する層と、
前記有機化合物を有する層上の第２の導電層と、を有する素子をステージ上に配置し、
パルス発振のレーザ発振器から射出されたレーザビームを、偏向周期を前記レーザ発振器の発振間隔と同期させた偏向器により偏向し、
前記偏向されたレーザビームを回折光学素子により複数に分岐し、
前記複数に分岐されたレーザビームを前記有機化合物を有する層に照射することより、前記有機化合物を有する層の少なくとも一部を炭化させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記素子は、前記第１の導電層と前記有機化合物を有する層との間に、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
スピンコート法、スクリーン印刷法又は液滴吐出法を用いて前記有機化合物を有する層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記回折光学素子は、透過型の回折光学素子又は反射型の回折光学素子であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射を効率よく行うためのレーザ照射方法に関する。また、レーザ照射の工程を含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個々の対象物にＩＤ（個体識別番号）を与えることで、その対象物の履歴等の情報を明確にし、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、非接触でデータの送受信が可能な半導体装置の開発が進められている。このような半導体装置として、特に、ＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎの略）（ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、無線タグ、電子タグ、無線チップともよばれる）等が企業内、市場等で導入され始めている。
【０００３】
現在実用化されているこれらの半導体装置の多くは、Ｓｉ等の半導体基板を用いた回路（ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップとも呼ばれる）とアンテナとを有し、当該ＩＣチップは記憶回路（メモリとも呼ぶ）や制御回路等から構成されている。特に多くのデータを記憶可能な記憶回路を備えることによって、より高機能で付加価値の高い半導体装置の提供が可能となる。
【０００４】
また、これらの半導体装置は低コストで作製することが要求されており、近年、一対の電極間に有機化合物層が設けられた有機メモリ素子が提案されている（例えば、特許文献１）。また、該有機メモリ素子へのデータの書き込み方法として、電気的作用を加える方法や光学的作用を加える方法が提案されている。電気的作用によりデータを書き込む場合、一対の電極間に大きな電圧を印加することで電極間を短絡させた部分と、短絡していない部分との抵抗の違いによって「０」のデータと「１」のデータとを区別する。一方、光学的作用によりデータを書き込む場合、レーザビーム等を有機化合物層に照射して有機化合物層の状態が変化した部分と、レーザ照射していない部分との抵抗の違いによって「０」のデータと「１」のデータとを区別する。
【特許文献１】特開２００５−１１６６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一対の電極間に有機化合物が設けられた記憶素子を有する記憶回路において、電気的作用によってデータの書き込みを行う場合、記憶回路の大きさによっては、有機化合物層の膜厚が厚いと電流が流れにくくなり書き込みの駆動電圧が上昇してしまうという問題がある。一方、有機化合物層の膜厚が薄いと、ゴミや電極層表面の凹凸形状の影響を受けやすくなり、メモリの特性（書き込み電圧など）にバラツキが生じる、正常な書き込みができないなどの問題がある。
【０００６】
また、光学的作用によってデータの書き込みを行う場合、従来のレーザ照射方法を用いると一度の照射で一箇所にしか照射されないため、複数箇所へのレーザ照射が必要な場合は時間がかかってしまう。例えば、ＩＤチップを大量に生産する際には膨大な位置へのレーザ照射が必要であるため、書き込みに時間がかかり生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明では上記課題に鑑み、レーザ照射パターンを切り替えながら、所望の位置に高速にレーザ照射を行う方法を用いた半導体装置の作製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一対の導電層に有機化合物層が挟まれた構造を有する有機メモリ素子において、該有機メモリ素子へのデータの書き込みをレーザ照射装置を用いたレーザ照射により行うことを特徴とする。また、レーザ発振器から射出したレーザビームは、回折光学素子により複数に分岐され、一度の照射で該有機化合物層上の複数箇所にレーザビームを照射することを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に第１の導電層を形成し、前記第１の導電層上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に第２の導電層を形成し、回折光学素子によって複数に分岐されたレーザビームを前記第２の導電層側から前記有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体装置の作製方法は、トランジスタが形成された基板上に、前記トランジスタと接続する第１の導電層を形成し、前記第１の導電層上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に第２の導電層を形成し、回折光学素子によって複数に分岐されたレーザビームを前記第２の導電層側から前記有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に第１の導電層を形成し、前記第１の導電層上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に第２の導電層を形成し、レーザ発振器から射出したレーザビームを偏向器に入射し、前記偏向器を通過したレーザビームを回折光学素子に入射して複数に分岐し、前記複数に分岐されたレーザビームを前記第２の導電層側から前記有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体装置の作製方法は、トランジスタが形成された基板上に、前記トランジスタと接続する第１の導電層を形成し、前記第１の導電層上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に第２の導電層を形成し、レーザ発振器から射出したレーザビームを偏向器に入射し、前記偏向器を通過したレーザビームを回折光学素子に入射して複数に分岐し、前記複数に分岐されたレーザビームを前記第２の導電層側から前記有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に第１の導電層を形成し、前記第１の導電層上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に第２の導電層を形成し、レーザ発振器から射出したレーザビームを回折光学素子に入射して複数に分岐し、前記回折光学素子を通過したレーザビームを複数のマイクロミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスに入射し、前記複数に分岐されたレーザビームを前記第２の導電層側から前記有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置の作製方法は、トランジスタが形成された基板上に、前記トランジスタと接続する第１の導電層を形成し、前記第１の導電層上に有機化合物層を形成し、前記有機化合物層上に第２の導電層を形成し、レーザ発振器から射出したレーザビームを回折光学素子に入射して複数に分岐し、前記回折光学素子を通過したレーザビームを複数のマイクロミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスに入射し、前記複数に分岐されたレーザビームを前記第２の導電層側から前記有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体装置の作製方法は、基板上に、第１の導電層と有機化合物層と第２の導電層とを有する有機メモリ素子を複数形成し、レーザ発振器から射出したレーザビームを回折光学素子に入射して複数に分岐し、前記複数に分岐されたレーザビームを前記複数の有機メモリ素子のうちの少なくとも２つ以上の有機メモリ素子に選択的に照射して、前記複数に分岐されたレーザビームを前記少なくとも２つ以上の有機メモリ素子を構成する有機化合物層に照射することを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体装置の作製方法において、前記複数に分岐されたレーザビームを前記有機化合物層に選択的に照射することによって、前記有機化合物層を部分的に絶縁化することを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体装置の作製方法において、スピンコート法、スクリーン印刷法または液滴吐出法を用いて前記有機化合物層を形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体装置の作製方法において、前記回折光学素子は、透過型の回折光学素子又は反射型の回折光学素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、一度の照射で複数箇所にレーザビームを照射することが可能となり、有機化合物層を含む記憶素子を有する半導体装置へのデータの書き込み速度を向上させ、該半導体装置の生産性を向上することが可能となる。また、該半導体装置を有するＩＤチップ等の生産性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
【００２１】
本実施の形態では、記憶回路部に有機化合物を含む半導体装置の記憶回路部へのデータの書き込み方法について図１〜図４を用いて説明する。
【００２２】
図１（Ａ）は、複数のメモリセル２２１がマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ２２２、カラムデコーダ２２６ａと読み出し回路２２６ｂとセレクタ２２６ｃを有するビット線駆動回路２２６、ロウデコーダ２２４ａとレベルシフタ２２４ｂを有するワード線駆動回路２２４、書き込み回路等を有し外部とのやりとりを行うインターフェース２２３を有する半導体装置の模式図である。なお、ここで示す記憶回路２１６の構成はあくまで一例であり、センスアンプ、出力回路、バッファ等の他の回路を有していてもよいし、書き込み回路をビット線駆動回路に設けてもよい。
【００２３】
該複数のメモリセル２２１のそれぞれは、少なくとも、トランジスタ２４０と記憶素子（有機メモリ素子）２４１を有しており、当該トランジスタ２４０はワード線Ｗｙ（１≦ｙ≦ｎ）を構成する第１の配線とビット線Ｂｘ（１≦ｘ≦ｍ）を構成する第２の配線に電気的に接続されている。なお、有機メモリ素子２４１は、第１の導電層と有機化合物層と第２の導電層との積層構造を有する。
【００２４】
ここで、図１（Ｂ）に、メモリセルアレイ２２２の上面構造の一例を示す。メモリセルアレイ２２２は、第１の方向に延びた第１の配線２３１と、第１の方向と異なる第２の方向（ここでは、垂直方向）に延びた第２の配線２３２とがマトリクス状に設けられている。また、ここでは、第２の配線２３２はトランジスタ２４０のソース領域またはドレイン領域と電気的に接続されており、第１の配線２３１はトランジスタ２４０のゲート電極に電気的に接続されている。さらに、第２の配線２３２と接続されていないトランジスタ２４０のソース領域またはドレイン領域は、第１の導電層２４３と電気的に接続されている。なお、図１（Ｂ）には図示しないが、第１の導電層２４３と有機化合物層と第２の導電層との積層構造によって図１（Ａ）に示す有機メモリ素子２４１が複数形成されている。
【００２５】
本実施の形態において、有機メモリ素子へのデータの書き込みは図２に示すレーザ照射装置を用いて行う。図２において、レーザ照射装置１００１は、レーザビームを照射する際の各種制御を実行するコンピュータ（以下、ＰＣと称す。）１００２と、レーザビームを出力するレーザ発振器１００３と、偏向器１００４と、コリメートレンズ１００５と、透過型の回折光学素子１００６と、投影レンズ１００７と、ミラー１００８と、Ｘ軸ステージおよびＹ軸ステージを有する搬送ステージ１０１２、１０１３を備えている。
【００２６】
レーザ発振器１００３としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器としては、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦ等のエキシマレーザ発振器、Ｈｅ−Ｃｄ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ、等の気体レーザ発振器、ＹＡＧ、ＧｄＶＯ４、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３などの結晶にＹｂ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶を使った固体レーザ発振器、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、固体レーザ発振器においては、基本波か第２高調波〜第５高調波を適用するのが好ましい。
【００２７】
まず、レーザ発振器１００３から射出したレーザビームは偏向器１００４を通過する。本実施の形態では、偏向器としてＡＯＤ（音響光学偏向器）を用いる例を示す。なお偏向器１００４はこれに限定されず、例えば、ガルバノミラーを使用してレーザビームの進行方向を制御してもよい。ＡＯＤとは、光学媒体内での音響光学効果によりレーザビームの偏向を行うものである。なお、この際の偏向角度は、下記の式（１）で表される。
【００２８】
θ＝λｆａ／Ｖａ・・・（１）
【００２９】
ここで、λは波長、ｆａは音響周波数、Ｖａは音響波速度をあらわす。なお、光学媒体は波長や偏向方向、レーザパワーなどに応じて適宜選択する。例えば、可視領域では、ガリウムリン、二酸化テルル、インジウムリンなどの材質を使用することができる。
【００３０】
次に、偏向器１００４によって音響周波数に比例した偏向角度で偏向されたレーザビームはコリメートレンズ１００５に入射する。コリメートレンズ１００５の焦点距離はｆｃとし、偏向器１００４から距離ｆｃ離れた位置に配置する。これによりコリメートレンズ１００５を通過したレーザビームは偏向器１００４の偏向角度によらず、すべて光軸と平行方向に進行することになる。なお、ここでコリメートレンズ１００５は、レーザビームの進行方向を制御することで回折光学素子の設計を容易にし、回折効率を上げるために使用しているものである。したがって、露光プロセスに対して十分に許容される回折効率や、ビーム特性が得られる回折光学素子が設計できる場合、コリメートレンズ１００５は使用しなくてもよい。
【００３１】
続いて、コリメートレンズ１００５を通過したレーザビームは、透過型の回折光学素子１００６に入射する。なお、ここで用いる回折光学素子は、屈折や反射により光をコントロールするのではなく、その面構造の回折現象によりレーザビームの挙動をコントロールするものである。回折光学素子の設計は、ＯＲＡ（Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ａｎｇｌｅ）法などにより、位相分布を最適化することにより行われる。また、波動光学的解析を行うことのできる光学設計ソフトで自動設計することも可能である。回折光学素子としては、２値位相格子、あるいは、多値位相格子または連続位相格子などを適用することができる。なお、本実施の形態において、透過型の回折光学素子１００６はレーザビームを分岐させる機能を持たせて設計する。
【００３２】
また、回折光学素子１００６で分岐させたレーザビームは、すべて、図中の１００９の領域に集光させるように設計する。なお、本実施の形態において、領域１００９において集光された複数のビームスポットは紙面垂直方向に並んで形成されている。そして、領域１００９を通過したレーザビームは投影レンズ１００７に入射する。投影レンズ１００７は、領域１００９に形成されたビームスポットを基板１０１０上の照射面に投影するために設置したものである。領域１００９と該照射面は互いに共役の関係となっており、領域１００９から投影レンズ１００７までの距離をａ、投影レンズ１００７から該照射面までの距離をｂ、投影レンズ１００７の焦点距離をｆとおくと、式（２）の共役方程式が成立している。
【００３３】
１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ・・・（２）
【００３４】
なお、投影レンズ１００７は、領域１００９に形成された点を該照射面に転送することにより、縮小投影などを可能にし、該照射面に対してより微細な加工ができるように設置するものである。したがって、領域１００９に所望のビームスポットが形成されている場合、投影レンズ１００７は設置しなくともかまわない。また、ここでは回折光学素子１００６に集光機能を持たせたが、コリメート光のままレーザビームを分岐させ、投影レンズ１００７を集光レンズとして使って照射面である基板１０１０に集光させてもよい。
【００３５】
続いて、投影レンズ１００７を通過したレーザビームはミラー１００８により、基板１０１０上の照射面の方向にその進行方向が偏向される。なお、基板１０１０上には、導電層、有機化合物層、絶縁層などが積層されており、上記の光学系を通過したレーザビームが照射される。ここで照射されるレーザビームのパターンは、回折光学素子１００６を構成する個々の回折光学素子のパターンに応じて形成される。
【００３６】
ここで、図３に、図２の紙面に平行な方向から見たときの基板１０１０の断面の模式図を示す。なお、図３は、図１（Ｂ）に示したメモリセルアレイ２２２のａとｂとを結ぶ破線における基板１０１０の断面図を示している。本実施の形態において、基板１０１０上には、記憶素子部のスイッチング素子として機能するトランジスタ２４０、層間絶縁膜２７０、トランジスタ２４０のソース電極又はドレイン電極として機能する第１の導電層２４３、第１の絶縁層２４９、有機化合物層２４４、第２の導電層２４５、第２の絶縁層２５６が設けられている。また、第１の導電層２４３と有機化合物層２４４と第２の導電層２４５とを有する領域が有機メモリ素子２４１に対応する。本実施の形態では、有機メモリ素子２４１が５個形成された形態について説明するが、有機メモリ素子２４１の個数は任意に設定することができる。
【００３７】
次に、ミラー１００８で偏向されたレーザビームは、透光性を有する導電層側（ここでは第２の導電層２４５とする）から、有機化合物層２４４に照射される（図３（Ｂ））。ここでは、所望の部分の有機メモリ素子２４１に含まれる有機化合物層２４４にレーザ照射装置を用いて複数箇所に選択的にレーザビームを照射して当該有機化合物層２４４の状態を部分的（選択的）に変化させる。つまり、該複数の有機メモリ素子２４１のうちの少なくとも２つ以上の有機メモリ素子を選択してレーザビームを照射し、選択された該有機メモリ素子を構成する有機化合物層にレーザビームを照射する。該レーザビームが照射された部分の有機化合物層は、炭化して絶縁化するため、当該破壊された有機化合物層を含む有機メモリ素子と破壊されていない有機化合物層を含む有機メモリ素子とを比較した場合、第１の導電層と第２の導電層間の電気抵抗が大幅に大きくなる。なお、図３（Ｂ）において、炭化して絶縁化された有機化合物層を領域２０１として示す。このように、レーザビームの照射により、有機化合物層２４４を挟んで設けられた２つの導電層間の電気抵抗が変化することを利用してデータの書き込みを行う。例えば、レーザビームを照射していない有機化合物層を含む有機メモリ素子を「０」のデータとする場合、「１」のデータを書き込む際は、所望の部分の有機化合物層に選択的にレーザビームを照射して破壊することによって電気抵抗を大きくする。なお、本実施の形態では、レーザビームを第２の導電層２４５側から有機化合物層２４４に照射する構造としたが、第１の導電層２４３側から照射する構造としてもよい。その場合、基板１０１０、導電層２４３等は透光性を有しており、基板１０１０側から有機化合物層２４４へ選択的にレーザビームを照射して有機化合物層２４４を部分的に絶縁化する。また、第２の導電層２４５を形成する前に有機化合物層２４４にレーザビームを照射してもよい。
【００３８】
レーザビームを照射する場合、有機メモリ素子の電気抵抗の変化は、メモリセル２２１の大きさによるが、レンズ等の光学系を用いてビームスポットの直径を数マイクロメートル程度に絞ったレーザビームの照射により実現する。例えば、径が１μｍのレーザビームが１０ｍ／ｓｅｃの速度で通過するとき、１つのメモリセル２２１に含まれる有機メモリ素子にレーザビームが照射される時間は１００ｎｓｅｃとなる。１００ｎｓｅｃという短い時間内で有機化合物層の相を変化させるためには、例えばレーザパワーは１０ｍＷ、パワー密度は１０ｋＷ／ｍｍ２とするとよい。
【００３９】
なお、基板１０１０は吸着ステージ１０１１に吸着されており、吸着ステージ１０１１は搬送ステージ１０１２により図２のＸ軸方向に沿って搬送される。また、基板をステージに固定する手段は吸着ステージに限らず、単純に固定具などで基板をステージに押しつけて固定してもよい。このときの搬送速度は所望のレーザ照射パターンの間隔に応じて適宜決定するとよい。例えば、Ｘ軸方向にＤＸ（μｍ）の間隔でレーザ照射を行いたい場合、パルスレーザのレーザ発振器の発振周波数をＨ（Ｈｚ）とすると、搬送ステージ１０１２の搬送速度ＶＸ（ｍ／ｓｅｃ）は下記の式（３）で決定できる。
【００４０】
ＶＸ＝ＤＸ×Ｈ×１０−６・・・（３）
【００４１】
例えば、発振周波数が１ｋＨｚのレーザを用いてＸ軸方向に１００μｍ間隔でレーザ照射を行う場合、搬送速度は１０ｃｍ／ｓｅｃとすればよい。Ｘ軸方向の走査が終わったら、搬送ステージ１０１３で基板をＹ軸方向に動作させる。所望の位置までＹ軸方向の動作が終わったら、再びＸ軸方向に搬送ステージ１０１２を動作させながらレーザ照射を行う。
【００４２】
なお、レーザ発振器１００３にパルス発振レーザを用い、パルスごとに偏向器１００４の偏向角度を変えてレーザ照射を行う場合、レーザ発振器１００３の発振間隔と、偏向器１００４の偏向周期とは完全に同期させて行う必要がある。また、基板面内に精密に位置決めしてレーザ照射を行うためには、搬送ステージ１０１２、または１０１３の動作とレーザ発振器１００３および偏向器１００４とを連動して動作させる必要がある。その場合、コンピューター１００２によりこれらの動作を制御するとよい。具体的には、搬送ステージ１０１２、１０１３には、その位置を確認することのできるエンコーダーが付属しており、コンピューター１００２でエンコーダーからの位置情報を把握する。さらに、所望の位置に搬送ステージが到達した時点で、レーザ発振器１００３に対して動作信号を出力する。レーザ発振器１００３には内部シャッターが備えられており、動作信号を受けた瞬間に、シャッターが開き、レーザ照射が開始される。また、コンピューター１００２は、基板面内のレーザ照射パターンを記憶したメモリから、Ｘ軸方向に並んだ照射ユニットの照射パターンをあらかじめ読み込んでおく。搬送ステージ１０１２をＸ軸方向に動作させ、レーザ発振器１００３を発振させたところで、この読み込んだパターン順に偏向器１００４の偏向角度を制御する。なお、レーザ発振器１００３と偏向器１００４の動作を同期させるためには、レーザ発振器１００３からレーザ発振周期で発生するトリガー信号をモニターし、これに合わせて偏向器１００４を動作させるとよい。または、レーザ発振器１００３から射出するレーザビームの一部を光電素子などでモニターし、これによる電気信号に同期させて偏向器１００４を動作させる構成としてもよい。なお、ここでは１つのレーザパルスで１箇所の照射パターンを照射する例について示したが、本発明のレーザ照射装置の構成はこれに限定されない。例えば、感光性が悪い材料にレーザ照射する場合などには、１つのレーザ照射パターンにつき複数のレーザパルスを重ねて照射する構成としてもよい。図２に示すレーザ照射装置を用いることにより、一度の照射で有機半導体層上の複数箇所へレーザビームを照射することが可能となる。なお、レーザ照射装置の構成は、図２に示すものに限られず、レーザ発振器１００３から射出したレーザビームを照射面上で複数に分岐できるものであればよい。
【００４３】
次に、データの読み出しを行う際の動作について説明する。本実施の形態において、データの読み出しは、電気的作用により行い、有機メモリ素子２４１の電気特性がデータ「０」を有するメモリセルとデータ「１」を有するメモリセルとで異なることを利用して行う。例えば、データ「０」を有するメモリセルを構成する記憶素子の電気抵抗が読み出し電圧においてＲ０、データ「１」を有するメモリセルを構成する記憶素子の電気抵抗が読み出し電圧においてＲ１とし、電気抵抗の差を利用して読み出す方法を説明する。なお、Ｒ１＜＜Ｒ０とする。読み出し回路２２６ｂは、読み出し部分の構成として、例えば、図４（Ａ）に示す抵抗素子２４６と差動増幅器２４７を用いたビット線駆動回路２２６を考えることができる。抵抗素子は抵抗値Ｒｒを有し、Ｒ１＜Ｒｒ＜Ｒ０であるとする。抵抗素子２４６の代わりに、トランジスタ２４８を用いても良いし、差動増幅器の代わりにクロックドインバータ２２９を用いることも可能である（図４（Ｂ））。勿論、回路構成は図４（Ａ）、（Ｂ）に限定されない。
【００４４】
ｙ行ｘ列目メモリセル２２１からデータの読み出しを行う場合、まず、インターフェース２２３を介してロウデコーダ２２４ａ、カラムデコーダ２２６ａおよびセレクタ２２６ｃによってメモリセル２２１を選択する。具体的には、ロウデコーダ２２４ａによって、メモリセル２２１に接続されるワード線Ｗｙに所定の電圧Ｖ２４を印加する。また、カラムデコーダ２２６ａとセレクタ２２６ｃによって、メモリセル２２１に接続されるビット線Ｂｘを読み出し回路２２６ｂの端子Ｐに接続する。その結果、端子Ｐの電位Ｖｐは、Ｖｃｏｍと抵抗素子２４６の一端に印加されたＶ０が抵抗素子２４６（抵抗値Ｒｒ）と有機メモリ素子２４１（抵抗値Ｒ０もしくはＲ１）による抵抗分割によって決定される値となる。従って、メモリセル２２１がデータ「０」を有する場合には、Ｖｐ０＝Ｖｃｏｍ＋（Ｖ０−Ｖｃｏｍ）×Ｒ０／（Ｒ０＋Ｒｒ）となる。また、メモリセル２２１がデータ「１」を有する場合には、Ｖｐ１＝Ｖｃｏｍ＋（Ｖ０−Ｖｃｏｍ）×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒｒ）となる。その結果、図４（Ａ）では、ＶｒｅｆをＶｐ０とＶｐ１の間となるように選択することで、図４（Ｂ）では、クロックトインバータの変化点をＶｐ０とＶｐ１の間となるように選択することで、出力電位Ｖｏｕｔが、データ「０」／「１」に応じて、Ｌｏ／Ｈｉ（もしくはＨｉ／Ｌｏ）となり、読み出しを行うことができる。
【００４５】
例えば、差動増幅器をＶｄｄ＝３Ｖで動作させ、Ｖｃｏｍ＝０Ｖ、Ｖ０＝３Ｖ、Ｖｒｅｆ＝１．５Ｖとする。仮に、Ｒ０／Ｒｒ＝Ｒｒ／Ｒ１＝９とすると、メモリセルのデータが「０」の場合、Ｖｐ０＝２．７ＶとなりＶｏｕｔとしてハイの電圧が出力され、メモリセルのデータが「１」の場合、Ｖｐ１＝０．３ＶとなりＶｏｕｔとしてローの電圧が出力される。こうして、メモリセルの読み出しを行うことができる。
【００４６】
上記の方法によると、有機メモリ素子の抵抗値の相違と抵抗分割を利用して、電圧値で読み取っている。勿論、読み出し方法は、この方法に限定されない。例えば、電気抵抗の差を利用する以外に、電流値の差を利用して読み出しても構わない。また、メモリセルの電気特性が、データ「０」と「１」とで、しきい値電圧が異なるダイオード特性を有する場合には、しきい値電圧の差を利用して読み出しても構わない。
【００４７】
上記構成を有する有機メモリおよび当該有機メモリを備えた半導体装置は、不揮発性メモリであるため、データを保持するための電源を内蔵する必要がない。従って、小型、薄型、軽量の半導体装置を提供することができる。また、有機化合物材料を有機化合物層として用いることによって、データの書き込み（追記）は可能であるが、データの書き換えを行うことはできない記憶素子とすることができる。従って、偽造を防止し、セキュリティを確保した半導体装置を提供することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の有機メモリおよび当該有機メモリを備えた半導体装置を例に挙げて説明を行ったが、パッシブマトリクス型の記憶回路を有する場合であっても、同様にデータの書き込みまたは読み出しを行うことができる。
【００４９】
本実施の形態において、一度の照射で有機化合物層上の複数箇所にレーザビームを照射することが可能であるため、有機化合物層を含む記憶素子を有する半導体装置へのデータの書き込み速度を向上させ、該半導体装置の生産性を向上することが可能となる。また、例えばＩＤチップ等に該半導体装置を用いることでＩＤチップの生産性を向上させ、ＩＤチップを安価に量産することが可能となる。
（実施の形態２）
【００５０】
本実施の形態では、有機化合物層にレーザビームを照射するための図２に示したレーザ照射装置とは異なる構成のレーザ照射装置の構成について説明する。図５を用いて、回折光学素子として反射型の回折光学素子を用いる装置構成及びレーザ照射方法について説明する。
【００５１】
図５は、本実施の形態のレーザ照射装置の模式図である。レーザ発振器４０１から射出したレーザビームは、偏向器を通過する。本実施の形態では、偏向器として音響光学偏向器（ＡＯＤ）４０２を使用した例について示す。なお、本発明で使用する偏向器はＡＯＤに限定されない。例えば、ガルバノミラーを使用してレーザビームの進行方向を制御してもよい。ＡＯＤとは、光学媒体内での音響光学効果によりレーザビームの偏向を行うものである。ＡＯＤに加えられた音響周波数に比例した偏向角度で偏向されたレーザビームは反射型の回折光学素子４０３に入射する。なお、回折光学素子４０３はレーザビームを基板方向に偏向させ、かつ分岐させる機能を持たせて設計する。ＡＯＤ４０２で偏向されたレーザビームは、それぞれのパターンを形成する回折光学素子のいずれかに入射させるようにする。また、反射型回折光学素子４０３で分岐させたレーザビームは、すべて、図中の領域４０４に集光させるように設計する。なお、本実施の形態において、領域４０４において集光された複数のビームスポットは、紙面垂直方向に並んで形成されている。そして、領域４０４を通過したレーザビームは投影レンズ４０５に入射する。投影レンズ４０５は、領域４０４に形成されたビームスポットを照射面に投影するために設置したものである。領域４０４と照射面は互いに共役の関係となっており、領域４０４から投影レンズ４０５までの距離をａ、投影レンズ４０５から照射面までの距離をｂ、投影レンズ４０５の焦点距離をｆとおくと、式（４）の共役方程式が成立している。
【００５２】
１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ・・・（４）
【００５３】
なお、投影レンズ４０５は、領域４０４に形成された点を照射面に転送することにより、縮小投影などを可能にし、照射面に対してより微細な加工ができるように設置するものである。したがって、領域４０４に所望のビームスポットが形成されている場合、投影レンズ４０５は設置しなくともかまわない。また、この例では回折光学素子４０３に集光機能を持たせたが、この機能を付与せずに投影レンズ４０５を集光レンズとして用い基板４０６に集光させてもよい。投影レンズ４０５を通過したレーザビームは照射面である基板４０６に照射される。基板４０６には、半導体膜、導電膜、レジスト層などが積層されており、上記の光学系によりレーザビームが照射される。ここで照射されるレーザビームのパターンは、回折光学素子４０３を構成する個々の回折光学素子のパターンに応じて形成される。基板４０６は吸着ステージ４０７に吸着されており、吸着ステージ４０７は搬送ステージ４０８により図中のＸ軸に沿って搬送される。また、基板をステージに固定する手段は吸着ステージに限らず、単純に固定具などで基板をステージに押しつけて固定してもよい。このときの搬送速度は所望のレーザ照射パターンの間隔に応じて適宜決定するとよい。例えば、Ｘ軸方向にＤＸ（μｍ）の間隔でレーザ照射を行いたい場合、パルスレーザのレーザ発振器の発振周波数をＨ（Ｈｚ）とすると、搬送ステージ４０８の搬送速度ＶＸ（ｍ／ｓｅｃ）は下記の式（５）で決定できる。
【００５４】
ＶＸ＝ＤＸ×Ｈ×１０−６・・・（５）
【００５５】
例えば発振周波数が１ｋＨｚのレーザを用いてＸ軸方向に１００μｍ間隔でレーザ照射を行う場合、搬送速度は１０ｃｍ／ｓｅｃとすればよい。Ｘ軸方向の走査が終わったら、搬送ステージ４０９で基板をＹ軸方向に動作させる。所望の位置までＹ軸方向の動作が終わったら、再びＸ軸方向に搬送ステージ４０８を動作させながらレーザ照射を行う。
【００５６】
なお、レーザ発振器４０１にパルス発振レーザを用い、パルスごとにＡＯＤ４０２の偏向角度を変えてレーザ照射を行う場合、レーザ発振器４０１の発振間隔と、ＡＯＤ４０２の偏向周期とは完全に同期させて行う必要がある。また、基板面内に精密に位置決めしてレーザ照射を行うためには、ステージ４０８、または４０９の動作とレーザ発振器４０１およびＡＯＤ４０２とを連動して動作させる必要がある。その場合、コンピューター４１０によりこれらの動作を制御するとよい。具体的には、ステージ４０８、４０９には、その位置を確認することのできるエンコーダーが付属しており、コンピューター４１０でエンコーダーからの位置情報を把握する。さらに、所望の位置に搬送ステージが到達した時点で、レーザ発振器４０１に対して動作信号を出力する。レーザ発振器４０１には内部シャッターが備えられており、動作信号を受けた瞬間に、シャッターが開き、レーザ照射が開始される。また、コンピューター４１０は、基板面内のレーザ照射パターンを記憶したメモリから、Ｘ軸方向に並んだ照射ユニットの照射パターンをあらかじめ読み込んでおく。搬送ステージ４０８をＸ軸方向に動作させ、レーザ発振器４０１を発振させたところで、この読み込んだパターン順にＡＯＤ４０２の偏向角度を制御する。なお、レーザ発振器４０１とＡＯＤ４０２の動作を同期させるためには、レーザ発振器からレーザ発振周期で発生するトリガー信号をモニターし、これに合わせてＡＯＤ４０２を動作させるとよい。または、レーザ発振器から射出するレーザビームの一部を光電素子などでモニターし、これによる電気信号に同期させてＡＯＤ４０２を動作させる構成としてもよい。なお、ここでは１つのレーザパルスで１箇所の照射パターンを照射する例について示したが、本発明のレーザ照射装置の構成はこれに限定されない。それぞれの有機化合物材料に最適な方法で照射するために、１つのレーザ照射パターンにつき複数のレーザパルスを重ねて照射する構成としてもよい。
【００５７】
本実施の形態に示したレーザ照射装置は、一度の照射で有機化合物層上の複数箇所にレーザビームを照射することが可能であるため、有機化合物層を含む記憶素子を有する半導体装置へのデータの書き込み速度を向上させ、該半導体装置の生産性を向上することが可能となる。また、例えばＩＤチップ等に該半導体装置を用いることでＩＤチップの生産性を向上させ、ＩＤチップを安価に量産することが可能となる。
（実施の形態３）
【００５８】
本実施の形態では、図２、図５に示したレーザ照射装置とは異なる構成のレーザ照射装置の構成について説明する。本実施の形態では、様々な照射パターンを形成することのできる光学系を複数配置し、複数の照射点に対して効率的にレーザビームを照射することが可能であるレーザ照射装置及びレーザ照射方法について説明する。
【００５９】
図６は、本実施の形態のレーザ照射装置の斜視図を示したものである。図６に示すレーザ照射装置は、素子設置台５１０上に４組の光学系が設置されている。本実施の形態において、１組の光学系はレーザ発振器５０１、偏向器５０２、コリメートレンズ５０３、回折光学素子５０４、ミラー５０５、投影レンズ５０６をそれぞれ１つずつ有している。レーザ発振器５０１から射出したレーザビームは、偏向器を通過する。本実施例では、偏向器としてＡＯＤ（音響光学偏向器）５０２を使用した例について示す。なお、本発明で使用する偏向器はＡＯＤに限定されない。例えばガルバノミラーを使用し、レーザビームの進行方向を制御してもよい。ＡＯＤとは、光学媒体内での音響光学効果によりレーザビームの偏向を行うものである。
【００６０】
次に、ＡＯＤに加えられた音響周波数に比例した偏向角度で偏向されたレーザビームはコリメートレンズ５０３に入射する。コリメートレンズ５０３の焦点距離はｆｃとし、ＡＯＤ５０２から距離ｆｃ離れた位置に配置する。これによりコリメートレンズ５０３を通過したレーザビームはＡＯＤの偏向角度によらず、すべて光軸と平行方向に進行することになる。なお、ここでコリメートレンズ５０３は、レーザビームの進行方向を制御することで回折光学素子の設計を容易にし、回折効率を上げるために使用しているものである。したがって、露光プロセスに対して十分に許容される回折効率や、ビーム特性が得られる回折光学素子が設計できる場合、コリメートレンズ５０３は使用しなくてもよい。
【００６１】
次に、レーザビームは透過型の回折光学素子５０４に入射する。回折光学素子５０４はレーザビームを分岐させる機能を持たせて設計する。ここで、ＡＯＤ５０２で偏向されたレーザビームは、それぞれのパターンを形成する回折光学素子のいずれかに入射させるようにする。４台のレーザ発振器５０１から射出された４本のレーザビームはそれぞれ１本ずつ４枚の回折光学素子５０４のいずれかに入射する。そして、それぞれのレーザビームは、回折光学素子５０４を通過することにより複数のレーザビームに分岐される。つまり、複数のレーザ発振器から射出したレーザビームそれぞれは異なる複数の偏向器に入射され、前記偏向器を通過した複数のレーザビームそれぞれは異なる複数の回折光学素子に入射され、前記回折光学素子を通過することで１本の前記レーザビームは複数に分岐されている。
【００６２】
また、回折光学素子で分岐させたレーザビームは、ミラー５０５により、照射面の方向にその進行方向が偏向される。ミラー５０５により偏向されたレーザビームは投影レンズ５０６を通過する。投影レンズは回折光学素子により形成されたビームスポットを照射面である基板５０７上に投影するために使用するものである。前記の投影を縮小投影とすると、照射面に対して微細な加工が可能となる。なお、上記の光学素子は、素子設置台５１０に配置されている。また、上記と同じ素子構成からなる複数の光学系を素子設置台５１０に並べて設置する。図６は同じ素子構成からなる４つの光学系を設置した例について示しているが、光学系の構成についてはこれに限定されない。
【００６３】
図６に示すレーザ照射装置を用いることにより、４台のレーザ発振器から射出された複数のレーザビームを同一基板上に同時にレーザ照射することが可能であり、レーザ照射工程のスループットを向上させることができる。なお、レーザ照射装置内に設置する光学系の数についてはこれに限定されない。光学系を構成する素子サイズや、所望の量産性等を勘案し適宜決定するとよい。
【００６４】
基板５０７には、導電層、有機化合物層、絶縁層などが積層されており、上記の光学系によりレーザビームが照射される。ここで照射されるレーザビームのパターンは、回折光学素子５０４を構成する個々の回折光学素子のパターンに応じて形成される。基板５０７は吸着ステージ５０８に吸着されており、吸着ステージ５０８は搬送ステージ５０９により図中のＸ軸に沿って搬送される。また、基板をステージに固定する手段は吸着ステージに限らず、単純に固定具などで基板をステージに押しつけて固定してもよい。このときの搬送速度は所望のレーザ照射パターンの間隔に応じて適宜決定するとよい。例えば、Ｘ軸方向にＤＸ（μｍ）の間隔でレーザ照射を行いたい場合、パルスレーザのレーザ発振器の発振周波数をＨ（Ｈｚ）とすると、搬送ステージ５０９の搬送速度ＶＸ（ｍ／ｓｅｃ）は下記の式（６）で決定できる。
【００６５】
ＶＸ＝ＤＸ×Ｈ×１０−６・・・（６）
【００６６】
例えば、発振周波数が１ｋＨｚのレーザを用いてＸ軸方向に１００μｍ間隔でレーザ照射を行う場合、搬送速度は１０ｃｍ／ｓｅｃとすればよい。Ｘ軸方向の走査が終わったら、素子設置台５１０を載せた搬送ステージ５１１をＹ軸方向に動作させる。所望の位置までＹ軸方向の動作が終わったら、再びＸ軸方向に搬送ステージ５０９を動作させながらレーザ照射を行う。
【００６７】
本実施の形態に示したレーザ照射装置は、一度の照射で有機化合物層上の複数箇所にレーザビームを照射することが可能であるため、有機化合物層を含む記憶素子を有する半導体装置へのデータの書き込み速度を向上させ、該半導体装置の生産性を向上することが可能となる。また、例えばＩＤチップ等に該半導体装置を用いることでＩＤチップの生産性を向上させ、ＩＤチップを安価に量産することが可能となる。
（実施の形態４）
【００６８】
本実施の形態では、図２、図５〜６とは異なる構成のレーザ照射装置について説明する。図７を用いて、透過型回折光学素子によりレーザビームを多数に分割してデジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤという）に入射して、基板表面に選択的にレーザビームを照射する例について示す。なお、ＤＭＤとは、微小なマイクロミラーを２次元的に配列した光変調器の一種である。
【００６９】
図７において、破線矢印はレーザビームの進行方向を示している。ここで、レーザ発振器１０１から射出したレーザビームは、ミラー１０２で偏向され、エキスパンダ１０３に入射する。エキスパンダ１０３は、例えば凸レンズを２枚配置することにより、レーザビームのビーム径を拡大する機能を有するものである。エキスパンダ１０３を通過したレーザビームは回折光学素子１０４に入射する。なお、ここでエキスパンダ１０３は、ビーム径を広げることにより、回折光学素子１０４の切削間隔などの、設計上の制約を緩和するために使用するものである。したがって、レーザ発振器から射出するレーザビームのビーム径が十分大きい場合にはエキスパンダ１０３は使用しなくともかまわない。回折光学素子１０４はレーザビームを分割し、複数のビームスポットを形成するために使用する。なお、ここでは回折光学素子１０４として透過型の回折光学素子を使用した例について示すが、本発明のレーザ照射装置はこの構成に限定されない。例えば反射型の回折光学素子を光学系内に配置する構成としてもよい。
【００７０】
回折光学素子１０４は、分割された複数のビームスポットそれぞれが等しいビームパラメータを持つように設計する。これにより、例えばガウシアン状のエネルギー分布を持つビームを使用したとしても、回折光学素子を使用することにより、等しいエネルギーを持つ複数のビームスポットを形成することができる。なおここで用いる回折光学素子は、その面構造の回折現象によりレーザビームの挙動をコントロールするものである。回折光学素子の設計は、ＯＲＡ（Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ａｎｇｌｅ）法などにより、位相分布を最適化することにより行われる。また、波動光学的解析を行うことのできる光学設計ソフトで自動設計することも可能である。回折光学素子としては、２値位相格子、あるいは、多値位相格子または連続位相格子などを適用することができる。
【００７１】
次に、回折光学素子１０４により分割されたレーザビームがＤＭＤ１０５に集光される。ＤＭＤを構成するマイクロミラーの数は、回折光学素子により分割されたレーザビームの数と等しく、それぞれのレーザビームはマイクロミラー面上に集光される。一般的に、ＤＭＤを構成する複数のマイクロミラー間には隙間が存在し、該マイクロミラー間の隙間にレーザビームが入射すると迷光の原因になる。また、上記のマイクロミラー間の隙間により、デバイス内部にレーザビームが入り込むことで温度上昇やデバイスの損傷が起こり、チャタリングなどの動作不良を引き起こす問題もある。そこで、図７に示すレーザ照射装置では、回折光学素子により、ビームスポットを分岐し、マイクロミラーよりも小さいスポットサイズにレーザビームを集光する。ここで、マイクロミラーに形状的な歪みがある場合、歪みはマイクロミラーの四隅において特に大きくなる。したがって、上記の構成により、歪みに起因するビームスポット形状の変動を防止できる。なお、マイクロミラー中央部の領域は、マイクロミラーの角度調整機構であるヨークに接続するポストが形成されている領域である。したがって、中央部の領域を避けるようにビームスポットをマイクロミラー中心部とビーム端の間の位置などに集光させる構成としてもよい。なおこのような位置にビームスポットを形成させたい場合、ビームスポットを数μｍ程度まで集光する必要がある。この場合、回折光学素子１０４により形成されるビームスポットを投影光学系によりＤＭＤ１０５上に縮小投影する構成としてもよい。以上の構成により、ＤＭＤ１０５におけるレーザビームの損失を防止し、レーザビームの利用効率を向上させることが可能である。
【００７２】
次に、ＤＭＤ１０５で照射面方向に偏向されたレーザビームは、投影レンズ１０６に入射する（図７）。投影レンズはＤＭＤ１０５上に形成されたビームスポットを照射面である基板１０８に投影するために配置するものである。そのため、ＤＭＤ１０５と基板１０８は互いに共役となる位置に配置されている。ここで、ＤＭＤ１０５を構成するマイクロミラーは、デジタル的にその設置角度が制御される。例えば、基板上にレーザ照射を行う場合、マイクロミラーの傾斜角度を＋１０度とし、基板上にレーザ照射を行わない場合、マイクロミラーの傾斜角度を−１０度とする。ここで、マイクロミラーの傾斜角度が−１０度のときは、マイクロミラーにより反射されたレーザビームは遮光板１０７上に到達し遮光されるため、基板１０８表面に照射されない。上記の構成によりレーザビームの基板１０８への照射（オン）と照射しない（オフ）を制御することができるため、基板１０８上に所望の照射パターンを形成することができる。
【００７３】
本実施の形態において、基板１０８は吸着ステージ１０９に吸着されている。さらに吸着ステージ１０９はＸ軸方向に動作する搬送ステージ１１０とＹ軸方向に動作する搬送ステージ１１１上に設置されている。これにより、ある露光領域の照射が終わったところで、搬送ステージ１１０または１１１を動作させ、新たな露光領域に対して所望の照射パターンでレーザ照射を行う。このサイクルを繰り返すことにより、基板全面にレーザ照射を行うことが可能になる。なお、基板をステージに固定する手段は吸着ステージに限らず、単純に固定具などで基板をステージに押しつけて固定してもよい。
【００７４】
本実施の形態に示したレーザ照射装置は、一度の照射で有機化合物層上の複数箇所にレーザビームを照射することが可能であるため、有機化合物層を含む記憶素子を有する半導体装置へのデータの書き込み速度を向上させ、該半導体装置の生産性を向上することが可能となる。また、例えばＩＤチップ等に該半導体装置を用いることでＩＤチップの生産性を向上させ、ＩＤチップを安価に量産することが可能となる。
（実施の形態５）
【００７５】
本実施の形態では、反射型の回折光学素子によりレーザビームを多数に分割してＤＭＤに入射させレーザ照射する例について示す。
【００７６】
図８において、レーザ発振器３０１から射出したレーザビームは、エキスパンダ３０２に入射する。なお、図８中の破線矢印はレーザビームの進行方向を示している。エキスパンダ３０２は、例えば凸レンズを２枚配置することにより、レーザビームのビーム径を拡大する機能を有するものである。エキスパンダ３０２を通過したレーザビームは反射型の回折光学素子３０３に入射する。なお、ここでエキスパンダ３０２は、ビーム径を広げることにより、回折光学素子３０３の切削間隔などの、設計上の制約を緩和するために使用するものである。したがって、レーザ発振器から射出するレーザビームのビーム径が十分大きい場合にはエキスパンダ３０２は使用しなくともかまわない。回折光学素子３０３はレーザビームを分割し、複数のビームスポットを形成するために使用する。また、分割された複数のビームスポットそれぞれが等しいビームパラメータを持つように設計する。これにより、例えばガウシアン状のエネルギー分布を持つビームを使用したとしても、回折光学素子を使用することにより、等しいエネルギーを持つ複数のビームスポットを形成することができる。なおここで用いる回折光学素子は、その面構造の回折現象によりレーザビームの挙動をコントロールするものである。回折光学素子の設計は、ＯＲＡ（Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ａｎｇｌｅ）法などにより、位相分布を最適化することにより行われる。また、波動光学的解析を行うことのできる光学設計ソフトで自動設計することも可能である。回折光学素子としては、２値位相格子、あるいは、多値位相格子または連続位相格子などを適用することができる。
【００７７】
次に、回折光学素子３０３により分割されたレーザビームがＤＭＤ３０４に集光される。ＤＭＤを構成するマイクロミラーの数は、回折光学素子により分割されたレーザビームの数と等しく、それぞれのレーザビームはマイクロミラー面上に集光される。
【００７８】
次に、ＤＭＤ３０４で照射面方向に偏向されたレーザビームは、投影レンズ３０５に入射する（図８）。投影レンズはＤＭＤ３０４上に形成されたビームスポットを照射面である基板３０７に投影するために配置するものである。そのため、ＤＭＤ３０４と基板３０７は互いに共役となる位置に配置されている。ここで、ＤＭＤ３０４を構成するマイクロミラーは、デジタル的にその設置角度が制御される。例えば、基板上にレーザ照射を行う場合、マイクロミラーの傾斜角度を＋１０度とし、基板上にレーザ照射を行わない場合、マイクロミラーの傾斜角度を−１０度とする。ここで、マイクロミラーの傾斜角度が−１０度のときは、マイクロミラーにより反射されたレーザビームは遮光板３０６上に到達し遮光されるため、基板３０７表面に照射されない。上記の構成によりレーザビームの基板３０７表面への照射（オン）と照射しない（オフ）を制御することができるため、基板３０７上に所望の照射パターンを形成することができる。
【００７９】
本実施の形態において、基板３０７は、吸着ステージ３０８に吸着されている。さらに吸着ステージ３０８はＸ軸方向に動作する搬送ステージ３０９とＹ軸方向に動作する搬送ステージ３１０上に設置されている。これにより、ある露光領域の照射が終わったところで、搬送ステージ３０９または３１０を動作させ、新たな露光領域に対して所望の照射パターンでレーザ照射を行う。このサイクルを繰り返すことにより、基板全面にレーザ照射を行うことが可能になる。なお、基板をステージに固定する手段は吸着ステージに限らず、単純に固定具などで基板をステージに押しつけて固定してもよい。
【００８０】
本実施の形態に示したレーザ照射装置は、一度の照射で有機化合物層上の複数箇所にレーザビームを照射することが可能であるため、有機化合物層を含む記憶素子を有する半導体装置へのデータの書き込み速度を向上させ、該半導体装置の生産性を向上することが可能となる。また、例えばＩＤチップ等に該半導体装置を用いることでＩＤチップの生産性を向上させ、ＩＤチップを安価に量産することが可能となる。
（実施の形態６）
【００８１】
本実施の形態では、図１とは異なる構成の有機化合物層を含んだ記憶回路部の構成例を説明する。図９を用いて、記憶回路部の構成がパッシブマトリクス型の場合に関して示す。
【００８２】
図９（Ａ）は、メモリセル２１がマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ２２、カラムデコーダ２６ａと読み出し回路２６ｂとセレクタ２６ｃを有するビット線駆動回路２６、ロウデコーダ２４ａとレベルシフタ２４ｂを有するワード線駆動回路２４、書き込み回路等を有し外部とのやりとりを行うインターフェース２３を有する半導体装置の模式図である。なお、ここで示す記憶回路部１６の構成はあくまで一例であり、センスアンプ、出力回路、バッファ等の他の回路を有していてもよいし、書き込み回路をビット線駆動回路に設けてもよい。
【００８３】
メモリセル２１は、一対の導電層間に有機化合物層が設けられた構造（以下、「有機メモリ素子」とも記す）を有しており、ここでは、ワード線Ｗｙ（１≦ｙ≦ｎ）を構成する第１の導電層と、有機化合物層と、ビット線Ｂｘ（１≦ｘ≦ｍ）を構成する第２の導電層との積層構造を有している。有機化合物層は、第１の導電層と第２の導電層の間に単層または積層して設けられている。
【００８４】
図９（Ｂ）に、メモリセルアレイ２２の上面構造の模式図を示す。メモリセルアレイ２２は、第１の方向に延びた第１の導電層２７と、第１の導電層２７を覆って設けられた有機化合物層と、第１の方向と異なる第２の方向（ここでは、垂直方向）に延びた第２の導電層２８とを有している。第１の導電層２７と第２の導電層２８との間に有機化合物層が設けられている。なお、第１の導電層２７はワード線Ｗｙに、第２の導電層２８はビット線Ｂｘにそれぞれ対応している。
【００８５】
次に、有機メモリ素子を含むメモリセルアレイの作製方法に関して図１０を用いて説明する。なお、図１０では、図９（Ｂ）に示したメモリセルアレイ２２におけるＡ−Ｂ間の断面構造を例に挙げて示す。
【００８６】
まず、基板３０上に導電性を有する組成物を選択的に吐出することによって、第１の導電層２７を形成する（図１０（Ａ））。また、第１の導電層２７は、液滴吐出法に限らず、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スピンコート法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を用いて形成してもよい。例えば、スパッタ法やＣＶＤ法で導電性を有する材料を全面に形成した後にフォトリソグラフィ法を用いて選択的にエッチングすることにより第１の導電層２７とすることができる。
【００８７】
次に、第１の導電層２７を覆うように有機化合物層２９を形成する（図１０（Ｂ））。有機化合物層２９は、液滴吐出法、スクリーン印刷法、グラビア印刷、スピンコート法または蒸着法等を用いて形成することができる。これらの方法を用いることによって作業効率を向上させることができる。
【００８８】
次に、有機化合物層２９上に導電性を有する組成物を選択的に吐出することによって、第２の導電層２８を形成する（図１０（Ｃ））。ここでは、第１の導電層２７と有機化合物層２９と第２の導電層２８との積層構造で構成された有機メモリ素子を複数有する記憶素子部３９が形成される。また、第２の導電層２８は、上記第１の導電層の形成で示したように他の方法を用いて形成することができる。第２の導電層２８は、第１の導電層２７と異なる方法を用いて形成してもよく、例えば、第１の導電層２７をＣＶＤ法やスパッタ法で導電性を有する材料を全面に形成した後に選択的にエッチングして第１の導電層２７を形成し、第２の導電層２８を液滴吐出法やスクリーン印刷法等により直接選択的に形成することができる。この場合、第２の導電層２８の形成にエッチングを行わなくてよいため、有機化合物層２９へのダメージを抑制することができる。
【００８９】
次に、第２の導電層２８を覆うように保護膜として機能する絶縁層３１を設ける（図１０（Ｄ））。
【００９０】
以上の工程により、有機メモリ素子を含むパッシブマトリクス型のメモリセルアレイを形成することができる。続いて、実施の形態１〜５に示したレーザ照射装置を用いて、有機化合物層２９に選択的にレーザビームを照射して有機化合物層２９を部分的に破壊することにより、有機メモリ素子にデータの書き込みを行う。本実施の形態において、炭化して絶縁化されることにより破壊された有機化合物層を領域２０１と示す（図１０（Ｅ））。当該破壊された有機化合物層を含む有機メモリ素子と破壊されていない有機化合物層を含む有機メモリ素子とを比較した場合、前者の方が第１の導電層２７と第２の導電層２８間の電気抵抗が大幅に大きくなる。
【００９１】
次に、上述した各工程で用いる材料等に関して具体的に説明を行う。基板３０としては、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁層を形成したものを用いても良い。ＰＥＴ等のプラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。なお、基板３０の表面を、ＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。
【００９２】
第１の導電層２７と第２の導電層２８としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。上記元素を複数含んだ合金としては、例えば、ＡｌとＴｉとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉを含んだ合金、ＡｌとＣを含んだ合金、ＡｌとＮｉとＣを含んだ合金またはＡｌとＭｏを含んだ合金等を用いることができる。他にもドーピング等で導電率を向上させた導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の錯体等も用いることができる。また、レーザビームが照射される側に形成される導電層（本実施の形態では第２の導電層２８）には、レーザビームを透過する透明導電材料を用いることが好ましい。透明導電材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いることが可能である。酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（ＩＴＳＯ）や、酸化珪素を含む酸化インジウムにさらに２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したターゲットを用いて形成されたものを用いても良い。導電層は上記材料を用いて、液滴吐出法、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スピンコート法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等で形成することができる。例えば、Ａｇを液滴吐出法で選択的に形成したものや、Ａｌを蒸着法により形成したものを用いることができる。
【００９３】
有機化合物層２９は、導電性を有する有機化合物材料からなる層を単層または積層構造で設ける。導電性を有する有機化合物材料の具体例としては、キャリア輸送性を有する高分子化合物等が挙げられる。
【００９４】
キャリア輸送性を有する高分子化合物として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、［メトキシ−５−（２−エチル）ヘキシロキシ］−ｐ−フェニレンビニレン（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＡＦ）、ポリ（９−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリピレン類、ポリカルバゾール類等を用いることができる。また、上記高分子化合物より重合度が小さいオリゴマー等を用いてもよい。有機化合物層２９は、これらの材料を用いて、スピンコート法、液滴吐出法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法または蒸着法等を用いて形成することができる。
【００９５】
絶縁層３１としては、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無機材料等の単層構造またはこれらの積層構造を用いることができる。他にも、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、エポキシ、シロキサン等の有機材料等により、単層又は積層構造で形成する。また、無機材料と有機材料を積層させて設けてもよい。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、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
【００９６】
なお、図１０に示した構成はあくまで一例であり、この構成に限られない。上記構成と異なる場合に関して図１１に示す。
【００９７】
図１０では、第１の導電層２７を覆うように全面に有機化合物層２９を形成しているが、隣接する各々のメモリセル間において横方向への電界の影響が懸念される場合は、各メモリセルに設けられた有機化合物層を分離するため、各メモリセルに設けられた有機化合物層間に絶縁層３２を設けてもよい（図１１（Ａ））。つまり、メモリセルごとに有機化合物層２９を選択的に設ける。この場合、液滴吐出法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を用いて有機化合物層を各メモリセルに選択的に形成することによって効率よく設けることができる。
【００９８】
また、第１の導電層２７を覆って有機化合物層２９を設ける際に、第１の導電層２７間の段差により生じる有機化合物層２９の段切れや各メモリセル間における横方向への電界の影響を防止するために第１の導電層２７の端部を覆うように、第１の導電層２７間に絶縁層３７を設けてもよい（図１１（Ｂ））。この場合、液滴吐出法を用いることによって、複数の第１の導電層２７間に選択的に絶縁層３７を形成することができる。
【００９９】
また、図１０の構成において、第１の導電層２７と有機化合物層２９との間に、整流性を有する素子を設けてもよい（図１１（Ｃ））。整流性を有する素子とは、代表的には、ショットキーダイオード、ＰＮ接合を有するダイオード、ＰＩＮ接合を有するダイオード、あるいはゲート電極とドレイン電極を接続したトランジスタである。もちろん、他の構成のダイオードでも構わない。ここでは、第１の導電層と有機化合物層の間に、半導体層３４、３５を含むＰＮ接合ダイオードを設けた場合を示す。半導体層３４、３５のうち、一方はＮ型半導体であり、他方はＰ型半導体である。このように、整流作用を有する素子を設けることにより、読み出しや書き込み動作のマージンや正確性を向上させることができる。
【０１００】
また、図１０では基板３０上に有機メモリ素子を複数有する記憶素子部３９を設ける構成を示したが、これに限られず、基板３０上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）７７９を設けてその上方に記憶素子部３９を形成してもよい（図１１（Ｄ））。また、基板３０としてＳｉ等の半導体基板やＳＯＩ基板を用いて当該基板をトランジスタチャネル領域として利用する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７７８を形成し、その上方に記憶素子部３９を形成してもよい（図１１（Ｅ））。なお、ここでは、記憶素子部３９を薄膜トランジスタ７７９または電界効果トランジスタ７７８の上方に形成する例を示したが、記憶素子部３９と薄膜トランジスタ７７９または電界効果トランジスタ７７８を貼り合わせることによって設けてもよい。この場合、記憶素子部３９と薄膜トランジスタ７７９または電界効果トランジスタ７７８は、別工程で作製し、その後、導電性フィルム等を用いて貼り合わせることによって設けることができる。また、薄膜トランジスタ７７９または電界効果トランジスタ７７８の構成はどのような構成を用いてもよい。
【０１０１】
このように、本実施の形態では、記憶素子に含まれる有機化合物層としてキャリア輸送性を有する高分子材料を液滴吐出法、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法またはスピンコート法等により設けることができるため、作製が容易であり安価な記憶装置または半導体装置を作製することができる。また、本実施の形態で示した記憶素子部は微細な構造で作製することが可能であるため、大きい容量を有する記憶回路を有する半導体装置を得ることができる。
（実施の形態７）
【０１０２】
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる半導体装置の一例に関して図面を用いて説明する。
【０１０３】
本実施の形態で示す半導体装置は、非接触でデータの読み出しと書き込みが可能であることを特徴としており、データの伝送形式は、一対のコイルを対向に配置して相互誘導によって交信を行う電磁結合方式、誘導電磁界によって交信する電磁誘導方式、電波を利用して交信する電波方式の３つに大別されるが、いずれの方式を用いてもよい。また、データの伝送に用いるアンテナは２通りの設け方があり、１つは複数の素子および記憶素子が設けられた基板上にアンテナを設ける場合、もう１つは複数の素子および記憶素子が設けられた基板に端子部を設け、当該端子部に別の基板に設けられたアンテナを接続して設ける場合がある。
【０１０４】
まず、複数の素子および記憶素子が設けられた基板上にアンテナを設ける場合の半導体装置の一構成例を図１２を用いて説明する。
【０１０５】
図１２（Ａ）はパッシブマトリクス型で構成される有機メモリを有する半導体装置を示しており、基板３５０上に複数のトランジスタ４５１を含む素子形成層３５１が設けられ、素子形成層３５１の上方に複数の有機メモリ素子を含んだ記憶素子部３５２とアンテナ部３５３が設けられている。なお、ここでは素子形成層３５１の上方に記憶素子部３５２またはアンテナ部３５３を設けた場合を示しているが、この構成に限られず記憶素子部３５２またはアンテナ部３５３を、素子形成層３５１の下方や同一の層に設けることも可能である。
【０１０６】
基板３５０としては、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁層を形成したものを用いても良い。ＰＥＴ等のプラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。なお、基板３５０の表面を、ＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。
【０１０７】
記憶素子部３５２に含まれる複数の有機メモリ素子は、第１の導電層３６１と有機化合物層３６２と第２の導電層３６３とが積層して設けられ、第２の導電層３６３を覆って保護膜として機能する絶縁層３６６が形成されている。ここでは、各メモリセル間（複数の有機メモリ素子同士の間）に絶縁層３６４を設けて有機化合物層３６２をメモリセルごとに設けているが、有機化合物層３６２は第１の導電層３６１を覆うように全面に形成してもよい。なお、記憶素子部３５２は上記実施の形態で示した材料または作製方法を用いて形成することができる。
【０１０８】
また、記憶素子部３５２において、上記実施の形態で示したように、第１の導電層３６１と有機化合物層３６２との間、または有機化合物層３６２と第２の導電層３６３との間に整流性を有する素子を設けてもよい。
【０１０９】
アンテナ部３５３は、アンテナとして機能する導電層３５５が設けられている。ここでは、導電層３５５は第１の導電層３６１と同一の層に設けられており、導電層３５５と第１の導電層３６１を同一の材料を用いて一緒に形成してもよい。また、導電層３５５は、絶縁層３６４または絶縁層３６６上に形成してもよい。絶縁層３６４上に設ける場合は、第２の導電層３６３と同じ材料を用いて一緒に形成することができる。
【０１１０】
アンテナとして機能する導電層３５５は、波形整形回路や整流回路を構成するトランジスタに接続されている。ここでは、アンテナとして機能する導電層３５５は複数のトランジスタ４５１のいずれかに電気的に接続されている。また、非接触で外部から送られてきたデータは波形整形回路や整流回路で処理された後、読み込み回路や書き込み回路を介して有機メモリ素子とデータのやりとり（データの書き込みや読み込み）が行われる。
【０１１１】
導電層３５５の材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）等から選ばれた一種の元素または当該元素を複数含む合金等を用いることができる。また、導電層３５５は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷等を用いて形成することができる。
【０１１２】
素子形成層３５１は、少なくともトランジスタを有している。当該トランジスタにより、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、メモリまたはマイクロプロセッサ等のありとあらゆる集積回路を設けることができる。また、本実施の形態において、素子形成層３５１に含まれるトランジスタ４５１は、ｐチャネル型ＴＦＴ、ｎチャネル型ＴＦＴとすることができる。また、トランジスタ４５１に含まれる半導体層の構造もどのようなものを用いてもよく、例えば不純物領域（ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域を含む）を形成してもよい。また、ゲート電極の側面と接するように絶縁層（サイドウォール）を形成してもよいし、ソース領域、ドレイン領域、ゲート電極にシリサイド層を形成してもよい。シリサイド層の材料としては、ニッケル、タングステン、モリブデン、コバルト、白金等を用いることができる。
【０１１３】
また、素子形成層３５１に含まれるトランジスタ４５１は、当該トランジスタのチャネル領域を有機材料で形成した有機トランジスタで設けてもよい。この場合、基板３５０としてプラスチック等の可撓性を有する基板上に、直接印刷法や液滴吐出法等を用いて有機トランジスタを有する素子形成層３５１を形成することができる。またこの際、上述したように記憶素子部３５２も液滴吐出法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を用いて形成することによってより低コストで半導体装置を作製することが可能となる。
【０１１４】
図１２（Ｂ）にアクティブマトリクス型の有機メモリを有する半導体装置の一例を示す。なお、図１２（Ｂ）については、図１２（Ａ）と異なる部分に関して説明する。
【０１１５】
図１２（Ｂ）に示す半導体装置は、基板３５０上にトランジスタ４５１、３５４を含む素子形成層３５１が設けられ、素子形成層３５１の上方に記憶素子部３５６とアンテナ部３５３が設けられている。なお、ここではトランジスタ４５１と同一の層に記憶素子部３５６のスイッチング素子として機能するトランジスタ３５４を設け、素子形成層３５１の上方に記憶素子部３５６とアンテナ部３５３を設けた場合を示しているが、この構成に限られずトランジスタ３５４を素子形成層３５１の上方や下方に設けてもよいし、記憶素子部３５６やアンテナ部３５３を、素子形成層３５１の下方や同一の層に設けることも可能である。
【０１１６】
記憶素子部３５６に含まれる複数の有機メモリ素子は、第１の導電層３７１と有機化合物層３７２と第２の導電層３７３が積層して設けられており、第２の導電層３７３を覆うように保護膜として絶縁層３７６が形成されている。また、ここでは、第１の導電層３７１の端部を覆うように絶縁層３７４が形成され、有機化合物層３７２が各メモリセルに選択的に形成されているが、第１の導電層３７１および絶縁層３７４を覆うように全面に形成してもよい。なお、記憶素子部３５６は上記実施の形態で示した材料または作製方法を用いて形成することができる。また、記憶素子部３５６においても、上述したように、第１の導電層３７１と有機化合物層３７２との間、または有機化合物層３７２と第２の導電層３７３との間に整流性を有する素子を設けてもよい。
【０１１７】
アンテナ部３５３に設けられた導電層３５５は、第１の導電層３７１と同一の層に形成してもよいし、絶縁層３７４または絶縁層３７６上に形成してもよい。導電層３５５を第１の導電層３７１または第２の導電層３７３と同一の層上に設ける場合は、それぞれ第１の導電層３７１または第２の導電層３７３と同じ材料を用いて一緒に形成することもできる。アンテナとして機能する導電層３５５は、波形整形回路や整流回路を構成するトランジスタに接続されている。ここでは、アンテナとして機能する導電層３５５は波形整形回路や整流回路を構成するトランジスタ４５１に電気的に接続されている。また、非接触で外部から送られてきたデータは波形整形回路や整流回路で処理された後、読み込み回路や書き込み回路を介して有機メモリ素子とデータのやりとり（データの書き込みや読み込み）が行われる。
【０１１８】
素子形成層３５１に設けられたトランジスタ３５４は、記憶素子部３５６に含まれる有機メモリ素子へのデータの書き込みまたは読み込みを行う場合にスイッチング素子として機能する。そのため、トランジスタ３５４はｐチャネル型ＴＦＴまたはｎチャネル型ＴＦＴのどちらか一方の構成を用いて設けることが好ましい。また、トランジスタ３５４に含まれる半導体層の構造は、どのような構成としてもよく、例えば不純物領域（ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域を含む）を形成してもよいし、ｐチャネル型またはｎチャネル型のどちらで形成してもよい。また、ゲート電極の側面と接するように絶縁層（サイドウォール）を形成してもよいし、ソース領域、ドレイン領域、ゲート電極にシリサイド層を形成してもよい。シリサイド層の材料としては、ニッケル、タングステン、モリブデン、コバルト、白金等を用いることができる。
【０１１９】
また、素子形成層３５１、記憶素子部３５６、アンテナ部３５３は、上述したように蒸着、スパッタ法、ＣＶＤ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を用いて形成することができる。なお、各場所によって異なる方法を用いて形成してもかまわない。例えば、高速動作が必要とされるトランジスタ４５１は基板上にＳｉ等からなる半導体層を形成した後に熱処理により結晶化させて設け、その後、素子形成層３５１の上方にスイッチング素子として機能するトランジスタ３５４を液滴吐出法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を用いて有機トランジスタとして設けることができる。
【０１２０】
なお、図１２（Ｂ）に示す記憶素子部３５６において、第１の導電層３７１は絶縁層を介して素子形成層３５１のトランジスタ３５４のソース電極またはドレイン電極と接続する構成を示しているが、トランジスタのソース電極またはドレイン電極と同一の層に形成することも可能である。また、図１２（Ｂ）では、メモリセルごとに有機化合物層３７２を選択的に設けているが、全面に形成してもよい。メモリセルごとに有機化合物層を設ける場合には液滴吐出法、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法等を、全面に有機化合物層を設ける場合にはスピンコート法や蒸着法等を用いることが好ましい。
【０１２１】
次に、複数の素子および記憶素子が設けられた基板に端子部を設け、当該端子部に別の基板に設けられたアンテナを接続して設ける場合の半導体装置の一構成例に関して図１３を用いて説明する。なお、図１３に関しては図１２と異なる部分に関して説明を行う。
【０１２２】
図１３（Ａ）は、パッシブマトリクス型の有機メモリを有する半導体装置を示している。基板３５０上に複数のトランジスタ４５１を含む素子形成層３５１が設けられ、素子形成層３５１の上方に有機メモリ素子を複数有する記憶素子部３５２が設けられ、基板３６５に設けられたアンテナ部３５７が素子形成層３５１のトランジスタ４５１と接続するように設けられている。なお、ここでは素子形成層３５１の上方に記憶素子部３５２またはアンテナ部３５７を設けた場合を示しているが、この構成に限られず記憶素子部３５２を素子形成層３５１の下方や同一の層に、またはアンテナ部３５７を素子形成層３５１の下方に設けることも可能である。
【０１２３】
記憶素子部３５２に含まれる有機メモリ素子は、第１の導電層３６１と有機化合物層３６２と第２の導電層３６３が積層して設けられている。また、有機化合物層３６２の段切れや隣接するメモリセルにおいて横方向への電界の影響が懸念される場合は、メモリセルごとに有機化合物層を分離するための絶縁層を設けてもよい。なお、記憶素子部３５２は上記実施の形態で示した材料または作製方法を用いて形成することができる。
【０１２４】
また、素子形成層３５１と記憶素子部３５２とが形成される基板と、アンテナ部３５７が設けられた基板３６５は、接着性を有する樹脂３７５により貼り合わされている。そして、素子形成層３５１と導電層３５８とは樹脂３７５中に含まれる導電性微粒子３５９を介して電気的に接続されている。また、銀ペースト、銅ペースト、カーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合を行う方法を用いて素子形成層３５１と記憶素子部３５２とが形成される基板と、アンテナ部３５７が設けられた基板３６５とを貼り合わせてもよい。
【０１２５】
図１３（Ｂ）は、アクティブマトリクス型の有機メモリが設けられた半導体装置を示している。基板３５０上にトランジスタ４５１、３５４を含む素子形成層３５１が設けられ、素子形成層３５１の上方に有機メモリ素子を複数有する記憶素子部３５６が設けられ、基板３６５に設けられたアンテナ部３５７が素子形成層と接続するように設けられている。なお、ここでは素子形成層３５１においてトランジスタ４５１と同一の層にトランジスタ３５４を設け、素子形成層３５１の上方にアンテナ部３５７を設けた場合を示しているが、この構成に限られず記憶素子部３５６を素子形成層３５１の下方や同一の層に、またはアンテナ部３５７を素子形成層３５１の下方に設けることも可能である。
【０１２６】
記憶素子部３５６に含まれる有機メモリ素子は、第１の導電層３７１と有機化合物層３７２と第２の導電層３７３が積層して設けられている。また、隣接するメモリセルにおいて横方向への電界の影響が懸念される場合は、隣接する有機化合物層を分離するために絶縁層を設けてもよい。なお、記憶素子部３５６は上記実施の形態で示した材料または作製方法を用いて形成することができる。
【０１２７】
また、図１３（Ｂ）においても素子形成層３５１と記憶素子部３５６とが設けられた基板と、アンテナ部３５７が設けられた基板は、導電性微粒子３５９を含む樹脂３７５により貼り合わせることにより設けることができる。
【０１２８】
このように、有機メモリおよびアンテナを備えた半導体装置を形成することができる。また、本実施の形態では、トランジスタ３５４、４５１として、基板３５０上に薄膜トランジスタを形成して設けているが、基板３５０としてＳｉ等の半導体基板を用いて、基板をチャネル部として用いた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成することによって設けてもよい。また、基板３５０としてＳＯＩ基板を用いて、当該基板に作り込んで設けてもよい。この場合、ＳＯＩ基板はウェハの貼り合わせによる方法や酸素イオンをＳｉ基板内に打ち込むことにより内部に絶縁層を形成するＳＩＭＯＸと呼ばれる方法を用いて形成することができる。
（実施の形態８）
【０１２９】
本実施の形態では、薄膜トランジスタ、記憶素子およびアンテナを含む本発明の半導体装置の作製方法について、図面を参照して説明する。
【０１３０】
まず、基板７０１の一表面に、剥離層７０２を形成する（図１４（Ａ））。基板７０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁層を形成したもの、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いるとよい。このような基板７０１であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板７０１として、例えば、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。なお、本工程では、剥離層７０２は、基板７０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板７０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法を用いて選択的に設けてもよい。また、基板７０１に接するように剥離層７０２を形成しているが、必要に応じて、基板７０１に接するように下地となる絶縁層を形成し、当該絶縁層に接するように剥離層７０２を形成してもよい。
【０１３１】
剥離層７０２は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等により、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、鉛（Ｐｂ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、珪素（Ｓｉ）から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる層を、単層又は積層して形成する。珪素を含む層の構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。
【０１３２】
剥離層７０２が単層構造の場合、例えば、タングステン層、モリブデン層またはタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成する。あるいは、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また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。また、タングステンの酸化物は、酸化タングステンと表記することがある。
【０１３３】
剥離層７０２が積層構造の場合、１層目としてタングステン層、モリブデン層また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、モリブデンまたはタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物又は窒化酸化物を形成する。
【０１３４】
なお、剥離層７０２として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化珪素を含む層を形成することで、タングステン層と酸化珪素層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化物および窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後、その上層に窒化珪素層、酸化窒化珪素層、窒化酸化珪素層を形成するとよい。また、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。なお、エッチングレートとして最も良いものは、酸素雰囲気下で、スパッタリング法により形成するタングステンの酸化物を含む層（ＷＯｘ、０＜Ｘ＜３）である。従って、作製時間の短縮のため、剥離層として、酸素雰囲気下でスパッタリング法によりタングステンの酸化物を含む層を形成するとよい。また、剥離層として金属層と金属酸化物を含む層の積層構造で設ける場合、金属層を形成後、当該金属層にプラズマ処理を行うことによって金属層上に金属酸化膜を形成してもよい。プラズマ処理を行う場合、酸素雰囲気下や窒素雰囲気下またはＮ２Ｏ雰囲気下等で行うことによって、金属膜上に金属酸化膜や金属酸窒化膜等を形成することができる。
【０１３５】
次に、剥離層７０２を覆うように、下地となる絶縁層７０３を形成する。絶縁層７０３は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等により、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む層を、単層又は積層で形成する。珪素の酸化物材料とは、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を含む物質であり、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等が該当する。珪素の窒化物材料とは、珪素と窒素（Ｎ）を含む物質であり、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等が該当する。下地となる絶縁層が２層構造の場合、例えば、１層目として窒化酸化珪素層を形成し、２層目として酸化窒化珪素層を形成するとよい。下地となる絶縁層が３層構造の場合、１層目の絶縁層として酸化珪素層を形成し、２層目の絶縁層として窒化酸化珪素層を形成し、３層目の絶縁層として酸化窒化珪素層を形成するとよい。または、１層目の絶縁層として酸化窒化珪素層を形成し、２層目の絶縁層として窒化酸化珪素層を形成し、３層目の絶縁層として酸化窒化珪素層を形成するとよい。下地となる絶縁層は、基板７０１からの不純物の侵入を防止するブロッキング膜として機能する。
【０１３６】
次に、絶縁層７０３上に、非晶質半導体層７０４（例えば非晶質珪素を含む層）を形成する。非晶質半導体層７０４は、スパッタ法、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。続いて、非晶質半導体層７０４をレーザ結晶化法、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等により結晶化して、結晶質半導体層を形成する。その後、得られた結晶質半導体層を所望の形状にエッチングして、結晶質半導体層７０６〜７１０を形成する（図１４（Ｂ））。
【０１３７】
結晶質半導体層７０６〜７１０の作成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６６ｎｍの非晶質半導体層を形成する。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層上に保持させた後、非晶質半導体層に脱水素化の処理（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層を形成する。その後、必要に応じてレーザビームを照射し、フォトリソグラフィ法によって結晶質半導体層７０６〜７１０を形成する。レーザ結晶化法で結晶質半導体層を形成する場合、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いる。気体レーザとしては、エキシマレーザ等を用いる。固体レーザとしては、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ３などの結晶を使ったレーザや、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等を用いる。
【０１３８】
また、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質半導体層の結晶化を行うと、低温で短時間の結晶化が可能となるうえ、結晶の方向が揃うという利点がある一方、金属元素が結晶質半導体層に残存するためにオフ電流が上昇し、特性が安定しないという欠点がある。そこで、結晶質半導体層上に、ゲッタリングサイトとして機能する非晶質半導体層を形成するとよい。ゲッタリングサイトとなる非晶質半導体層には、リンやアルゴンの不純物元素を含有させる必要があるため、好適には、アルゴンを高濃度に含有させることが可能なスパッタ法で形成するとよい。その後、加熱処理（ＲＴＡ法やファーネスアニール炉を用いた熱アニール等）を行って、非晶質半導体層中に金属元素を拡散させ、続いて、当該金属元素を含む非晶質半導体層を除去する。そうすると、結晶質半導体層中の金属元素の含有量を低減又は除去することができる。
【０１３９】
次に、結晶質半導体層７０６〜７１０を覆うゲート絶縁層７０５を形成する。ゲート絶縁層７０５は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む層を、単層又は積層して形成する。具体的には、酸化珪素を含む層、酸化窒化珪素を含む層、窒化酸化珪素を含む層を、単層又は積層して形成する。
【０１４０】
次に、ゲート絶縁層７０５上に、第１の導電層と第２の導電層を積層して形成する。第１の導電層は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法により、２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電層は、１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。第１の導電層と第２の導電層は、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の導電層と第２の導電層の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル層とタングステン層、窒化タングステン層とタングステン層、窒化モリブデン層とモリブデン層等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電層と第２の導電層を形成した後に、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、モリブデン層とアルミニウム層とモリブデン層の積層構造を採用するとよい。
【０１４１】
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、ゲート電極として機能する導電層７１６〜７２５（ゲート電極層とよぶことがある）を形成する。
【０１４２】
次に、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形成して、結晶質半導体層７０６、７０８〜７１０に、イオンドープ法又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て、Ｎ型不純物領域７１１、７１３〜７１５とチャネル形成領域７８０、７８２〜７８４を形成する。Ｎ型を付与する不純物元素は、１５族に属する元素を用いれば良く、例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を用いる。
【０１４３】
次に、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形成して、結晶質半導体層７０７に、Ｐ型を付与する不純物元素を添加して、Ｐ型不純物領域７１２とチャネル形成領域７８１を形成する。Ｐ型を付与する不純物元素は、例えばボロン（Ｂ）を用いる。
【０１４４】
次に、ゲート絶縁層７０５と導電層７１６〜７２５を覆うように、絶縁層を形成する。絶縁層は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む層や、有機樹脂などの有機材料を含む層を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁層を、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、導電層７１６〜７２５の側面に接する絶縁層（サイドウォールともよばれる）７３９〜７４３を形成する（図１４（Ｃ））。また、絶縁層７３９〜７４３の作製と同時に、絶縁層７０５がエッチングされた絶縁層７３４〜７３８を形成する。絶縁層７３９〜７４３は、後に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。
【０１４５】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて形成したレジストからなるマスクと、絶縁層７３９〜７４３をマスクとして用いて、結晶質半導体層７０６、７０８〜７１０にＮ型を付与する不純物元素を添加して、第１のＮ型不純物領域（ＬＤＤ領域ともよぶ）７２７、７２９、７３１、７３３と、第２のＮ型不純物領域７２６、７２８、７３０、７３２とを形成する。第１のＮ型不純物領域（ソース領域、ドレイン領域ともよぶ）７２７、７２９、７３１、７３３が含む不純物元素の濃度は、第２のＮ型不純物領域７２６、７２８、７３０、７３２の不純物元素の濃度よりも低い。上記工程を経て、Ｎ型の薄膜トランジスタ７４４、７４６〜７４８と、Ｐ型の薄膜トランジスタ７４５が完成する。
【０１４６】
なお、ＬＤＤ領域を形成するためには、サイドウォールの絶縁層をマスクとして用いる手法がある。サイドウォールの絶縁層をマスクとして用いる手法は、ＬＤＤ領域の幅の制御が容易であり、また、ＬＤＤ領域を確実に形成することができる。
【０１４７】
続いて、薄膜トランジスタ７４４〜７４８を覆うように、絶縁層を単層又は積層して形成する（図１５（Ａ））。薄膜トランジスタ７４４〜７４８を覆う絶縁層は、ＳＯＧ法、液滴吐出法等により、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、シロキサン等の有機材料等により、単層又は積層で形成する。例えば、薄膜トランジスタ７４４〜７４８を覆う絶縁層が３層構造の場合、１層目の絶縁層７４９として酸化珪素を含む層を形成し、２層目の絶縁層７５０として樹脂を含む層を形成し、３層目の絶縁層７５１として窒化珪素を含む層を形成するとよい。
【０１４８】
なお、絶縁層７４９〜７５１を形成する前、又は絶縁層７４９〜７５１のうちの１つ又は複数の薄膜を形成した後に、半導体層の結晶性の回復や半導体層に添加された不純物元素の活性化、半導体層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、レーザアニール法又はＲＴＡ法などを適用するとよい。
【０１４９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁層７４９〜７５１をエッチングして、Ｎ型不純物領域７２６、７２８、７３０、７３２、Ｐ型不純物領域７１２を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電層を形成し、当該導電層をパターン加工して、ソースドレイン配線として機能する導電層７５２〜７６１を形成する。
【０１５０】
導電層７５２〜７６１は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法により、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジウム（Ｎｄ）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。導電層７５２〜７６１は、例えば、バリア層とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）層とバリア層の積層構造、バリア層とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）層と窒化チタン層とバリア層の積層構造を採用するとよい。なお、バリア層とは、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、導電層７５２〜７６１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を含むバリア層を形成すると、結晶質半導体層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、結晶質半導体層と良好なコンタクトをとることができる。
【０１５１】
次に、導電層７５２〜７６１を覆うように、絶縁層７６２を形成する（図１５（Ｂ））。絶縁層７６２は、ＳＯＧ法、液滴吐出法等を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁層７６２は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。
【０１５２】
続いて、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁層７６２をエッチングして、導電層７５７、７５９、７６１を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電層を形成する。導電層は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて、導電性材料により形成する。次に、導電層をパターン加工して、導電層７６３〜７６５を形成する。なお、導電層７６３、７６４は、記憶素子が含む一対の導電層のうちの一方の導電層となる。従って、好適には、導電層７６３〜７６５は、チタン、又はチタンを主成分とする合金材料若しくは化合物材料により、単層又は積層で形成するとよい。チタンは、抵抗値が低いため、記憶素子のサイズの縮小につながり、高集積化を実現することができる。また、導電層７６３〜７６５を形成するためのエッチング工程においては、下層の薄膜トランジスタ７４４〜７４８にダメージを与えないために、ウエットエッチング加工を行うとよく、エッチング剤にはフッ化水素（ＨＦ）又はアンモニア過水を用いるとよい。
【０１５３】
次に、導電層７６３〜７６５を覆うように、絶縁層７６６を形成する。絶縁層７６６は、ＳＯＧ法、液滴吐出法等を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁層７６６は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。続いて、フォトリソグラフィ法を用いて、絶縁層７６６をエッチングして、導電層７６３〜７６５を露出させるコンタクトホール７６７〜７６９を形成する。
【０１５４】
次に、導電層７６５に接し、アンテナとして機能する導電層７８６を形成する（図１６（Ａ））。導電層７８６は、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、印刷法、液滴吐出法等を用いて、導電性材料により形成する。好ましくは、導電層７８６は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）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。具体的には、導電層７８６は、スクリーン印刷法により、銀を含むペーストを用いて形成し、その後、５０〜３５０度の加熱処理を行って形成する。又は、スパッタリング法によりアルミニウム層を形成し、当該アルミニウム層をパターン加工することにより形成する。アルミニウム層のパターン加工は、ウエットエッチング加工を用いるとよく、ウエットエッチング加工後は２００〜３００度の加熱処理を行うとよい。
【０１５５】
次に、導電層７６３、７６４に接するように有機化合物層７８７を形成する（図１６（Ｂ））。有機化合物層７８７は、液滴吐出法、スピンコート法、スクリーン印刷法等により形成する。続いて、有機化合物層７８７に接するように、導電層７７１を形成する。導電層７７１は、スパッタリング法や蒸着法等により形成する。
【０１５６】
以上の工程を経て、導電層７６３、有機化合物層７８７および導電層７７１の積層体からなる記憶素子７８９と、導電層７６４、有機化合物層７８７および導電層７７１の積層体からなる記憶素子７９０が完成する。
【０１５７】
なお、上記の作製工程では、有機化合物層７８７の耐熱性が強くないため、アンテナとして機能する導電層７８６を形成する工程の後に、有機化合物層７８７を形成する工程を行うことを特徴とする。
【０１５８】
次に、記憶素子７８９、７９０、アンテナとして機能する導電層７８６を覆うように、ＳＯＧ法、液滴吐出法等により、保護層として機能する絶縁層７７２を形成する。絶縁層７７２は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などの炭素を含む層、窒化珪素を含む層、窒化酸化珪素を含む層、有機材料により形成し、好ましくはエポキシ樹脂により形成する。
【０１５９】
次に、薄膜集積回路７９１を基板７０１から剥離する。ここでは、レーザビーム（例えばＵＶ光）を照射することによって開口部７７３、７７４を形成後（図１７（Ａ））、物理的な力を用いて基板７０１から薄膜集積回路７９１を剥離することができる。また、開口部７７３、７７４を形成後、基板７０１から薄膜集積回路７９１を剥離する前に、開口部７７３、７７４にエッチング剤を導入して、剥離層７０２を除去した後（図１７（Ｂ））に剥離してもよい。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、薄膜集積回路７９１は、基板７０１から剥離された状態となる。なお、剥離層７０２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７０２の除去を行った後にも、基板７０１上に薄膜集積回路７９１を保持しておくことが可能となる。
【０１６０】
薄膜集積回路７９１が剥離された基板７０１は、コストの削減のために、再利用するとよい。また、絶縁層７７２は、剥離層７０２を除去した後に、薄膜集積回路７９１が飛散しないように形成したものである。薄膜集積回路７９１は小さく薄く軽いために、剥離層７０２を除去した後は、基板７０１に密着していないために飛散しやすい。しかしながら、薄膜集積回路７９１上に絶縁層７７２を形成することで、薄膜集積回路７９１に重みが付き、基板７０１からの飛散を防止することができる。また、薄膜集積回路７９１単体では薄くて軽いが、絶縁層７７２を形成することで、巻かれた形状になることがなく、ある程度の強度を確保することができる。
【０１６１】
次に、薄膜集積回路７９１の一方の面を、第１の基体７７６に接着させて、基板７０１から完全に剥離する（図１８）。続いて、薄膜集積回路７９１の他方の面を、第２の基体７７５に接着させ、その後加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って、薄膜集積回路７９１を、第１の基体７７６と第２の基体７７５により封止する。第１の基体７７６と第２の基体７７５は、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等）と接着性合成樹脂フィルム（アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等）との積層フィルムなどを用いることができる。フィルムは、熱圧着により被処理体と接着される。加熱処理と加圧処理を行う際には、フィルムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層（接着層ではない）を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。また、第１の基体７７６と第２の基体７７５の表面には接着層が設けられていてもよいし、接着層が設けられていなくてもよい。接着層は、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤を含む層を用いることができる。
【０１６２】
以上の工程により、記憶素子およびアンテナを有する半導体装置を作製することができる。また、上記工程により、可撓性を有する半導体装置を得ることができる。
（実施の形態９）
【０１６３】
実施の形態１〜８に示した半導体装置はＲＦＩＤタグとしても利用可能であり、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類および電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図１９を用いて説明する。
【０１６４】
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す（図１９（Ａ）参照）。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図１９（Ｂ）参照）。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す（図１９（Ｃ）参照）。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す（図１９（Ｄ）参照）。書籍類とは、書物、本等を指す（図１９（Ｅ）参照）。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図１９（Ｆ）参照）。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図１９（Ｇ）参照）。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図１９（Ｈ）参照）。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。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（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話等を指す。
【０１６５】
紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等にＲＦＩＤタグを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等にＲＦＩＤタグを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等にＲＦＩＤタグを設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。ＲＦＩＤタグの設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。また、後に光学的作用を加えて書き込み（追記）をする場合には、チップに設けられた記憶素子の部分に光が照射できるように透明な材料で形成しておくことが好ましい。さらに、一度書き込んだデータの書き換えが不可能である記憶素子を用いることによって、効果的に偽造を防止することが可能となる。また、ユーザーが商品を購入した後のプライバシー等の問題についても、ＲＦＩＤタグに設けられた記憶素子のデータを消去するシステムを設けておくことによって解決することができる。
【０１６６】
このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等にＲＦＩＤタグを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類にＲＦＩＤタグを設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサを備えたＲＦＩＤタグを埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】半導体装置の構成例を示す図。
【図２】レーザ照射装置の構成例を示す図。
【図３】半導体装置の構成例を示す図。
【図４】半導体装置の構成例を示す図。
【図５】レーザ照射装置の構成例を示す図
【図６】レーザ照射装置の構成例を示す図。
【図７】レーザ照射装置の構成例を示す図。
【図８】レーザ照射装置の構成例を示す図。
【図９】半導体装置の構成例を示す図。
【図１０】半導体装置の作製工程を示す図。
【図１１】半導体装置の構成例を示す図。
【図１２】半導体装置の作成例を示す図。
【図１３】半導体装置の作成例を示す図。
【図１４】半導体装置の作製工程を示す図。
【図１５】半導体装置の作製工程を示す図。
【図１６】半導体装置の作製工程を示す図。
【図１７】半導体装置の作製工程を示す図。
【図１８】半導体装置の作製工程を示す図。
【図１９】本発明の半導体装置の使用形態を示す図。
【符号の説明】
【０１６８】
１００１    レーザ照射装置
１００２    コンピューター
１００３    レーザ発振器
１００４    偏向器
１００５    コリメートレンズ
１００６    回折光学素子
１００７    投影レンズ
１００８    ミラー
１００９    領域
１０１０    基板
１０１１    吸着ステージ
１０１２    搬送ステージ
１０１３    搬送ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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