(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型の導電性を付与する不純物元素が導入された第１の領域、第２の領域、第３の領域と、チャネル領域とが設けられた半導体層と、
ゲート絶縁膜を介して前記半導体層と一部重畳するよう設けられたゲート電極と、を有し、
前記半導体層において、
前記第１の領域は、前記ゲート電極に重畳して設けられておらず、前記ゲート電極に電気的に接続されており、
前記第２の領域は、前記ゲート電極に重畳して設けられておらず、容量素子の一方の電極に電気的に接続されており、
前記チャネル領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳して設けられ、且つ前記第１の領域及び前記第３の領域の間に設けられ、且つ前記第１の領域と接して設けられており、
前記第３の領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳して設けられ、且つ前記チャネル領域及び前記第２の領域の間に設けられており、前記不純物元素を前記第１の領域及び前記第２の領域より低濃度に含む領域であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ｎ型の導電性を付与する不純物元素が導入された第１の領域、第２の領域、第３の領域、第４の領域、第５の領域と、第１のチャネル領域、第２のチャネル領域とが設けられた半導体層と、
ゲート絶縁膜を介して前記半導体層と一部重畳するよう設けられたゲート電極と、を有し、
前記半導体層において、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記ゲート電極に重畳して設けられておらず、前記ゲート電極に電気的に接続されており、
前記第３の領域は、前記ゲート電極に重畳して設けられておらず、容量素子の一方の電極に電気的に接続されており、
前記第１のチャネル領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳して設けられ、且つ前記第１の領域及び前記第３の領域の間に設けられ、且つ前記第１の領域と接して設けられており、
前記第２のチャネル領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳して設けられ、且つ前記第２の領域及び前記第３の領域の間に設けられ、且つ前記第２の領域と接して設けられており、
前記第４の領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳して設けられ、且つ前記第１のチャネル領域及び前記第３の領域の間に設けられており、前記不純物元素を前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域より低濃度に含む領域であり、
前記第５の領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳して設けられ、且つ前記第２のチャネル領域及び前記第３の領域の間に設けられており、前記不純物元素を前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域より低濃度に含む領域であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の領域には、交流信号が入力され、
前記交流信号は、基準電位を挟んで第１の電位及び第２の電位が連続的に入力される信号であり、
前記第２の領域より出力される信号は、前記基準電位より大きく、前記第１の電位以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の領域及び前記第２の領域には、交流信号が入力され、
前記交流信号は、基準電位を挟んで第１の電位及び第２の電位が連続的に入力される信号であり、
前記第３の領域より出力される信号は、前記基準電位より大きく、前記第１の電位以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項３において、
前記第１の領域は、無線信号を受信するためのアンテナに電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２又は請求項４において、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、無線信号を受信するためのアンテナに電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１、請求項３又は請求項５において、
前記第３の領域に導入される不純物元素の濃度は、２．０×１０-18 乃至４．０×１０-18 ｃｍ-3であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項２、請求項４又は請求項６において、
前記第４の領域及び前記第５の領域に導入される不純物元素の濃度は、２．０×１０-18 乃至４．０×１０-18 ｃｍ-3であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記半導体装置を構成するトランジスタは、薄膜トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の半導体装置を具備することを特徴とするＩＣラベル、ＩＣタグ、ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関する。特に無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置、所謂ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用ＩＣチップ（ＩＤチップ、トランスポンダともいう）に関する。
【０００２】
なお、ここでいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。
【背景技術】
【０００３】
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なされている。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、管理に役立てるといった個体認識技術が実用化に向けて研究が行われている。その中でも、無線通信により、外部通信装置（以下、通信装置という。またリーダ／ライタ、コントローラ、インテロゲータ、質問器ともいわれる）とデータの交信をおこなう、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を利用した半導体装置（以下、半導体装置という。ＩＤチップ、ＩＣチップ、トランスポンダともいわれる）が普及し、実用化が進んでいる。
【０００４】
半導体装置は、アンテナより、通信装置より送信された無線信号を受信する。無線信号は交流電圧の信号（以下、交流信号という）であるため、整流化が行われる整流回路により直流電圧の信号（以下、直流信号という）に変換される。直流信号は、定電圧回路（レギュレータ、または電源回路ともいう）に入力され、電源電圧Ｖｄｄが生成される。定電圧回路で生成された電源電圧Ｖｄｄは、半導体装置を構成する複数の回路に供給される。
【０００５】
半導体装置において、定電圧回路に直流信号を供給するための整流回路を構成する整流素子としては、低コスト化を図るため、ゲートとソースまたはドレインとなる端子の一方とを電気的に接続した所謂ダイオード接続したトランジスタを用いた整流素子が挙げられる。特許文献１には、半導体装置の整流回路に設けられるダイオード接続されたトランジスタを採用した構成について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５２０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
整流回路を構成する、ダイオード接続されたトランジスタは電気的ストレス等により経時的に劣化する。整流回路を構成するトランジスタの劣化は、半導体装置と通信装置との間で送受信される無線信号の高周波による高い電圧によるストレスにより引き起こされている。
【０００８】
そこで、交流信号によるダイオード接続されたトランジスタへのストレスを抑制し、整流回路の劣化を低減することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ゲートと電気的に接続された側のソースまたはドレインとするための不純物元素が導入された一方の領域（以下、第１の領域という）ではなく、ソースまたはドレインとするための不純物元素が導入された他方の領域（以下、第２の領域という）の側のゲート電極と重畳する領域のみに、不純物元素を第１の領域及び第２の領域より低濃度に含む第３の領域を有するトランジスタを具備する半導体装置とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の例示的な態様の一は、ソースまたはドレインとするための不純物元素が導入された第１の領域及び第２の領域、第３の領域、並びにチャネル領域を具備する半導体層と、ゲート絶縁膜を介して半導体層と一部重畳するよう設けられたゲート電極と、を有し、半導体層において、第１の領域は、交流信号が入力される第１の電極を介してゲート電極に電気的に接続されており、第２の領域は、第２の電極を介して容量素子に電気的に接続されており、チャネル領域は、ゲート電極と重畳し、且つ第１の領域及び第３の領域の間に設けられ、且つ第１の領域と接して設けられており、第３の領域は、ゲート電極と重畳して設けられる領域を有し、不純物元素を第１の領域及び第２の領域より低濃度に含む領域であることを特徴とする半導体装置である。
【発明の効果】
【００１１】
無線信号の高周波によるダイオード接続されたトランジスタへのストレスを抑制し、整流回路の劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１を説明するための図。
【図２】実施の形態１を説明するための図。
【図３】実施の形態１を説明するための図。
【図４】実施の形態１を説明するための図。
【図５】実施の形態１を説明するための図。
【図６】実施の形態２を説明するための図。
【図７】実施の形態３を説明するための図。
【図８】実施の形態３を説明するための図。
【図９】実施の形態３を説明するための図。
【図１０】実施の形態３を説明するための図。
【図１１】実施の形態３を説明するための図。
【図１２】実施の形態３を説明するための図。
【図１３】実施の形態３を説明するための図。
【図１４】実施の形態３を説明するための図。
【図１５】実施の形態４を説明するための図。
【図１６】実施の形態４を説明するための図。
【図１７】実施の形態４を説明するための図。
【図１８】実施の形態５を説明するための図。
【図１９】実施例１を説明するための図。
【図２０】実施例１を説明するための図。
【図２１】実施例２を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
半導体装置の構成について、説明する。なお本実施の形態において半導体装置は、半導体特性を利用することにより、無線通信により通信装置とのデータの交信が可能な、所謂ＲＦＩＤ用ＩＣチップの素子として利用するものである。
【００１５】
まず半導体装置のブロック図及び回路図について説明する。図１に示す半導体装置において、半導体装置１００は、アンテナ１０１、整流回路１０２、定電圧回路１０３、及び論理回路１０４によって構成される。半導体装置１００は、無線信号をアンテナで受信し、アンテナ１０１は交流信号を出力する。アンテナ１０１より出力される交流信号は、整流回路１０２で直流の信号（以下、直流信号ともいう）に変換される。整流回路１０２より出力される直流信号によって、定電圧回路１０３は電源電圧Ｖｄｄを生成し、論理回路１０４を動作させることができる。
【００１６】
なお、図１（Ａ）においてアンテナ１０１は、外部にある通信装置（図示せず）からの電波による無線信号の受信、及び通信装置への信号の送信を行う。
【００１７】
なお、図１（Ａ）において、アンテナ１０１の形状は、特に限定されない。つまり、半導体装置１００におけるアンテナ１０１に適用する信号の伝送方式は、実施者が適宜使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状のアンテナを設ければよい。
【００１８】
例えば、伝送方式として、電磁誘導方式（例えば、１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合には、磁束密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状（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。
【００１９】
また、伝送方式としてマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信号の伝送に用いる電波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよく、アンテナとして機能する導電膜を、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）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膜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。
【００２０】
次に半導体装置における整流回路１０２の具体的な回路構成の例について説明する。半導体装置における整流回路１０２の一例としては、図１（Ｂ）に示す半波整流回路を示す。図１（Ｂ）に示す整流回路１０２は、トランジスタ１１１及び容量素子１１２を有する。図１（Ｂ）に示す整流回路１０２では、トランジスタ１１１をダイオードとして用いるために、トランジスタ１１１のドレインとなる領域と、ゲートと、を電気的に接続（以下、ダイオード接続ともいう）している。なお、図１（Ｂ）に示す整流回路１０２において、クランプ回路を整流回路１０２の入力側に具備する構成としてもよい。クランプ回路を具備する構成とすることによって、出力される直流信号の電圧レベルを高くすることが可能になる。
【００２１】
なお図１（Ｂ）で一例として示した、トランジスタ１１１のようにトランジスタは、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しており、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことができる。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。特に本実施の形態で説明する半導体装置では、無線信号の高周波により生じる交流の信号（以下、交流信号という）により、ソース及びドレインとして機能する領域が経時的に切り替わる。
【００２２】
そこで、本実施の形態においては、一例として、ソース及びドレインとして機能する領域のそれぞれを、第１の領域、第２の領域と表記するものとする。またゲートとして機能する領域については、ゲート電極と表記するものとする。そして本実施の形態ではゲートと電気的に接続された側のソースまたはドレインとして機能する一方の領域を第１の領域とし、ソースまたはドレインとして機能する他方の領域を第２の領域と表記するものとする。
【００２３】
そのため、本実施の形態においては、ダイオード接続されたトランジスタとは、トランジスタの第１の領域と、ゲートと、が電気的に接続されるトランジスタのことをいうものとなる。また、第１の領域及び第２の領域は、ゲート電極と重畳して設けられていない領域となる。またチャネル領域は、ゲート電極と重畳して設けられており、第１の領域及び第３の領域の間に設けられ、且つ第１の領域と接する領域となる。なお、第３の領域は、ゲート電極と重畳して設けられており、チャネル領域及び第２の領域の間に設けられた領域のことをいう。
【００２４】
なお本明細書にて用いる第１、第２、第３、乃至第Ｎ（Ｎは自然数）という用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００２５】
なお本明細書において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが電気的に接続されているものを含むものとする。なお、ＡとＢとが電気的に接続されている場合には、ＡとＢとの間に何らかの電気的作用を有する対象物が存在する場合も含むものとする。
【００２６】
また、本実施の形態で説明するトランジスタは、ｎチャネル型のトランジスタである。トランジスタとして、ｎチャネル型のトランジスタを用いることによりトランジスタの劣化を低減するといった効果が顕著に得られるため好適である。
【００２７】
次に図２を用いて、図１（Ｂ）で示した整流回路１０２を構成するトランジスタの上面図及び断面図ついて詳述する。
【００２８】
整流回路を構成するトランジスタの上面図の一例について図２（Ａ）に示す。図２（Ａ）に示す上面図は、第１の領域、第２の領域、第３の領域、及びチャネル領域を具備する半導体層２０１、ゲート絶縁膜を介して半導体層２０１上に設けられたゲート電極２０２、半導体層２０１の第１の領域及びゲート電極２０２に電気的に接続された第１の電極２０３、並びに半導体層２０１の第２の領域に電気的に接続された第２の電極２０４を示している。
【００２９】
次に図２（Ａ）に示したトランジスタの上面図における一点鎖線Ａ−Ｂ間の断面図について図２（Ｂ）に示す。図２（Ｂ）に示すトランジスタは、基板２５１上に設けられた絶縁膜２５２と、第１の領域２５３、チャネル領域２５４、第２の領域２５５、及び第３の領域２５６を具備する半導体層２０１と、半導体層を覆うように設けられたゲート絶縁膜２５７と、ゲート絶縁膜２５７を介してチャネル領域２５４及び第３の領域上に設けられたゲート電極２０２と、ゲート絶縁膜２５７及びゲート電極上に設けられた層間絶縁膜２５８と、層間絶縁膜２５８に設けられた孔の開口部を埋めるように設けられ第１の領域と電気的に接続された第１の電極２０３と、並びに層間絶縁膜２５８に設けられた孔の開口部を埋めるように設けられ第２の領域と電気的に接続された第２の電極２０４と、を有する。
【００３０】
なお、図２（Ａ）で示した上面図、図２（Ｂ）で示した断面図において、半導体層２０１のチャネル長方向、すなわち第１の電極２０３から第２の電極２０４にかけての方向のチャネル領域２５４の長さをチャネル長Ｌｉ、第３の領域２５６の長さをＬｏｖとする。また、半導体層のチャネル長方向に直交する方向のチャネル領域の長さをチャネル幅Ｗとする。
【００３１】
基板２５１は、ガラス基板、石英基板、ＳＯＩ基板、金属基板、またはステンレス基板等を用いることができる。このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板２５１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。
【００３２】
なお、基板上に剥離層を設け、トランジスタ等の素子を剥離することにより、可撓性を有する基板等に転置、または有機樹脂等の封止層によって挟装してもよい。なお、転置とは基板に形成された素子を他の基板へ移しかえることを意味する。なお、挟装とは封止層に形成された素子を挟み込むことを意味する。
【００３３】
絶縁膜２５２は、下地層として機能する。絶縁膜２５２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積層で形成する。無機化合物の代表例としては、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）等がある。なお下地層として機能する絶縁膜２５２を積層構造としてもよい。下地層として機能する絶縁膜２５２が２層構造の場合、例えば、１層目として窒化酸化珪素膜を形成し、２層目として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜が３層構造の場合、１層目の絶縁膜として酸化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。または、１層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる膜は、基板２５１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。
【００３４】
なお、酸化窒化珪素とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化珪素とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が１０〜２５原子％の範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒化珪素または窒化酸化珪素を構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、Ｓｉ及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【００３５】
半導体層２０１は、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜に対して結晶化を行い結晶質半導体膜にした後、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、結晶質半導体膜に選択的にエッチングを行うことにより形成すればよい。
【００３６】
非晶質半導体膜は、スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成する。次いで、非晶質半導体膜にレーザ光を照射して結晶化を行う。なお、レーザ光の照射と、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の結晶化を行ってもよい。
【００３７】
半導体層２０１に形成される第１の領域２５３、チャネル領域２５４、第２の領域２５５、及び第３の領域２５６は、フォトリソグラフィ法を用いて形成されたレジストからなるマスク及び後に形成されるゲート電極２０２をマスクとして半導体層２０１に不純物元素を導入して形成する。第１の領域２５３及び第２の領域２５５は、トランジスタにおいてソース又はドレインとなる領域として機能する。
【００３８】
なお、導入する不純物元素としては、ｎ型の不純物元素を用いる。ｎ型の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。
【００３９】
なお、第３の領域は、上述した第１の領域及び第２の領域に導入された不純物元素の濃度よりも低濃度である領域となる。
【００４０】
ゲート絶縁膜２５７はＣＶＤ法やスパッタ法等により珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む膜を単層又は積層して形成する。例えば、酸化珪素を含む膜、酸化窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜を単層、または組み合わせて積層して形成する。
【００４１】
ゲート電極は導電膜を形成し、導電膜上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、導電膜を選択的にエッチングすることによって形成する。導電膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法によりタンタル（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、又はこれらの元素とシリコン（Ｓｉ）元素を含む合金材料若しくは化合物材料で形成する。又は、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（例えば、シリコン（Ｓｉ））により形成する。また異なる２層の導電膜を積層して設け、ゲート電極を形成してもよい。
【００４２】
層間絶縁膜２５８は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素又は窒素を有する絶縁膜、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜や、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又は積層で設けることができる。
【００４３】
第１の電極２０３及び第２の電極２０４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。第１の電極２０３及び第２の電極２０４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、第１の電極２０３及び第２の電極２０４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。
【００４４】
以上のように、半導体装置における整流回路１０２のトランジスタを作製することができる。
【００４５】
次に上記図２（Ａ）、図２（Ｂ）で説明したトランジスタの構成とした効果について図面を用いて詳述する。
【００４６】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）には整流回路１０２のダイオード接続されたトランジスタに対し入力される交流信号及び整流回路より出力される直流信号を模式的に表した図である。交流信号として、基準電位（ＶＧＮＤ）を挟んで第１の電位（Ｖ１）及び第２の電位（Ｖ２）が連続的に変化する信号がトランジスタのゲートと第１の領域が電気的に接続された側より入力されている。ここで第１の電位は基準電位より高いものとし、基準電位は第２の電位より高いものとして説明する。なお、第１の電位及び第２の電位は、アンテナで受信する信号によっては、それぞれ複数の電位をとることもある。
【００４７】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）において、基準電位（ＶＧＮＤ）を挟んで第１の電位（Ｖ１）及び第２の電位（Ｖ２）が連続的に変化する交流信号は、周期的に電圧振幅レベルが変化するものである。そのため図３（Ａ）と図３（Ｂ）とでは、周期的にトランジスタのソースとドレインとが変化する。ｎチャネル型のトランジスタにおいては、ソースまたはドレインのうち、電位の高い側の不純物領域がドレインとなり、電位の低い側の不純物領域はソースとなる。
【００４８】
すなわち、交流信号において第１の電位が入力されるタイミングである図３（Ａ）の状態では、ゲートに電気的に接続された第１の領域側の端子がドレインになり、容量素子に電気的に接続された第２の領域側の端子はソースとなる。ドレインとなる第１の領域側の端子の電位が、基準電位より大きく、第１の電位以下の期間（以下、第１の期間ともいう）において、第２の領域側の端子の電位は、基準電位より大きく、第１の電位以下となる（図３（Ａ）中の矢印を参照）。そして、第２の領域側の端子の電位は、第２の領域に電気的に接続された容量素子によって、保持されることとなる。
【００４９】
一方、交流信号において第２の電位が入力されるタイミングである図３（Ｂ）の状態では、ゲートに電気的に接続された第１の領域側の端子がソースとなり、容量素子に電気的に接続された第２の領域側の端子がドレインとなる。このとき、ドレインとなる第２の領域側の端子の電位は、第１の期間において、基準電位より大きく、第１の電位以下に保持されている。従って第１の領域側の端子の電位が、第２の電位以上で、基準電位以下の期間（以下、第２の期間ともいう）において、第２の領域側の端子の電位は、第１の期間と同様に基準電位より大きく、第１の電位以下となる（図３（Ｂ）中の矢印を参照）。
【００５０】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）での説明により、整流回路１０２のダイオード接続されたトランジスタに交流信号が入力される場合には、第１の期間と第２の期間とでソースとドレインとが交互に入れ替わることがわかる。そのため、トランジスタにホットキャリアによる劣化が起こっていると考える場合の対策としてトランジスタのドレイン領域の構造として、ゲートと、ドレイン領域に設けられた低濃度不純物領域（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ  ；以下、ＬＤＤ領域）とを重畳するように構成する、いわゆるゲートオーバーラップＬＤＤ構造（Ｇａｔｅ−Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ  ＬＤＤ  ；以下、ＧＯＬＤ構造）をとる場合には、トランジスタのゲートと重畳する領域のソース側とドレイン側の両方に低濃度不純物領域を設けることが考えられる。しかしながら、ゲートと低濃度不純物領域とが重畳する領域をソース側とドレイン側の両方に設けた場合では、寄生容量（ゲートオーバーラップ容量ともいう）がトランジスタと電気的に並列に生成されることとなる。これはソース及びドレインとなる領域の双方にＬＤＤ領域を設け、ゲートと重畳する領域が増加したためである。そして、寄生容量の増加は、整流回路に入力される交流信号がリークしてしまう原因ともなる。
【００５１】
次に、整流回路におけるダイオード接続されたトランジスタの上面図について図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）に示す上面図においては、図２（Ａ）で説明した半導体層２０１、ゲート電極２０２、第１の電極２０３、及び第２の電極２０４を示しており、図４（Ａ）に示すトランジスタ４０１及びトランジスタ４０２は、電気的に並列に接続されたトランジスタである。また図４（Ａ）において第１の電極２０３は、アンテナに電気的に接続されており、第２の電極は容量素子の一方の電極に電気的に接続されている。また、図４（Ｂ）にトランジスタ４０１及びトランジスタ４０２の接続について回路図で示した図について示す。ダイオード接続されたトランジスタで構成される整流回路は、トランジスタ４０１及びトランジスタ４０２を電気的に並列に接続することによって、上記図２（Ａ）で説明したトランジスタのチャネル長Ｌｉを短くし、チャネル幅Ｗを大きく取るように設計することが出来る。
【００５２】
図４（Ａ）に示した上面図の同等の箇所について、１３．５６ＭＨｚの無線信号をアンテナで受信している際の半導体装置の整流回路部をエミッション顕微鏡で観察した画像について図５に示す。エミッション顕微鏡による整流回路部のトランジスタの観察画像は、浜松ホトニクス社製のエミッション顕微鏡ＰＨＥＭＯＳ１０００（商品名）を用い、倍率１００倍、露光時間１２０秒で撮影されたものである。図５に示すように整流回路のダイオード接続されたトランジスタでは、いずれのトランジスタでも、ダイオード接続されたトランジスタのゲートと接続された第１の領域側の端子ではなく、第２の領域側の端子においてホットエレクトロンが発生することによる発光が確認された。
【００５３】
上述のエミッション顕微鏡による観察により、ダイオード接続されたトランジスタの特性の低下の原因である交流信号によるホットエレクトロンが、ゲートと電気的に接続された第１の領域側ではなく、ソースまたはドレインとするための不純物元素が導入された第２の領域側のみに発生していることを突き止めることができる。そして図２（Ｂ）に示すように、トランジスタの半導体層におけるゲートと重畳する領域において、第２の領域側のみ低濃度で不純物が導入された第３の領域を設ける構成とすることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明したダイオード接続されたトランジスタを具備する半導体装置の構成について説明する。ダイオード接続されたトランジスタは、半導体装置における整流回路にて用いられるものである。
【００５６】
図６における半導体装置６０は、非接触でデータを交信する機能を有し、アンテナ６１、整流回路６２、定電圧回路６３、復調回路６４、変調回路６５、クロック生成回路６６、論理回路６７によって構成されている。また、論理回路６７には、一例としては、コード抽出回路６８、コード判定回路６９、ＣＲＣ判定回路７０、出力ユニット回路７１、及び記憶回路７２が設けられている。アンテナ６１は、空間を伝搬する無線信号を受信し、交流信号を出力するためのものである。また整流回路６２は、アンテナ６１で受信した交流信号を直流信号に変換するための回路である。定電圧回路６３は直流信号から電源電圧Ｖｄｄを生成する回路である。クロック生成回路６６はアンテナ６１で受信する無線信号を基に各種クロック信号を生成する回路である。復調回路６４は交流信号を復調して論理回路６７に出力する回路である。変調回路６５は論理回路６７から受信した信号を変調してアンテナ６１に出力する回路である。また、論理回路６７において、コード抽出回路６８は論理回路６７に送られてきた命令に含まれる複数のコードをそれぞれ抽出する回路であり、コード判定回路６９は抽出されたコードとリファレンスに相当するコードとを比較して命令の内容を判定する回路であり、ＣＲＣ判定回路７０は判定されたコードに基づいて送信エラー等の有無を検出する回路であり、出力ユニット回路７１は論理回路より出力される信号を符号化して出力するための回路である。
【００５７】
次いで、上述した半導体装置６０の動作の一例について説明する。まずアンテナ６１で外部の通信装置より無線信号を受信し、交流信号が整流回路６２、復調回路６４、クロック生成回路６６に出力される。整流回路６２からの出力信号は定電圧回路６３に入力される。復調回路６４から出力される復調信号は論理回路６７に送られる。論理回路６７に復調信号が入力され、コード抽出回路６８、コード判定回路６９およびＣＲＣ判定回路７０等によって解析される。そして、解析された信号にしたがって、記憶回路７２内に記憶されている半導体装置の情報が出力される。出力された半導体装置の情報は出力ユニット回路７１を通って符号化される。さらに、符号化された半導体装置６０の情報は変調回路６５を通って、アンテナ６１により無線信号に載せて送信される。また整流回路６２から出力される直流信号が定電圧回路６３に供給される。そして定電圧回路６３からは、半導体装置の各回路を動作するための電源電圧Ｖｄｄが供給される。
【００５８】
このように、通信装置から半導体装置６０に信号を送り、当該半導体装置６０から送られてきた信号を通信装置で受信することによって、半導体装置６０のデータを読み取ることが可能となる。半導体装置６０は、ダイオード接続したトランジスタを具備する整流回路６２を備えることによって、アンテナ６１で受信する無線信号の高周波によるストレスの低減し、且つゲート重畳する領域に生成される寄生容量を低減することができる。そのため、電気的特性に劣化が少なく、且つ交流信号のリークが低減された半導体装置を提供することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【００６０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態２で述べた半導体装置を構成するトランジスタの作製例について説明する。本実施の形態では特に、絶縁基板上に形成された半導体膜により薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し整流回路を具備する半導体装置とする形態について説明する。
【００６１】
まず本実施の形態で示す半導体装置の斜視図の一例について、図７に示す。図７に示す半導体装置７００は、集積回路部７０１と、アンテナとして機能する導電層７０２を含んでいる。集積回路部７０１は、論理回路によって構成されるデジタル回路部７０３と、整流回路等によって構成されるアナログ回路部７０４を有する。アンテナとして機能する導電層７０２は、集積回路部７０１に電気的に接続されている。アナログ回路部７０４には、上記実施の形態１で説明した整流回路の構成を適用することができる。
【００６２】
また、図７に整流回路を構成するトランジスタの上面図を示す。本実施の形態では、整流回路を構成する複数のトランジスタ上にアンテナとして機能する導電層を具備する構成における鎖線Ｃ−Ｄ間の断面図の構成を示し、その作製方法について説明する。
【００６３】
まず剥離層８０１を有する基板８００（図８（Ａ）参照）上に、絶縁膜８０２、及び、下層下地膜８０３ａ及び上層下地膜８０３ｂを有する下地膜８０３を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【００６４】
基板８００はガラス基板、石英基板、半導体基板のいずれか、剥離層８０１は金属膜または金属酸化膜等を用いればよい。本実施の形態では、基板８００としてガラス基板、剥離層８０１として酸化窒化珪素（１００ｎｍ）、タングステン（５０ｎｍ）を順に積層した層を用いる。
【００６５】
絶縁膜８０２は、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜のいずれか１つ、あるいは２つ以上の積層膜を用いればよい。本実施の形態では、絶縁膜８０２として酸化窒化珪素膜（６００ｎｍ）を形成する。
【００６６】
下地膜８０３は、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜の２つ以上の積層膜を用いる。本実施の形態では、下層下地膜８０３ａとして窒化酸化珪素膜（６００ｎｍ）、上層下地膜８０３ｂとして酸化窒化珪素膜（１００ｎｍ）を形成する。
【００６７】
次いで下地膜８０３上に、半導体膜（６６ｎｍ）を形成し、エッチングして島状半導体膜８１１及び島状半導体膜８１２を形成する（図８（Ｃ）参照）。
【００６８】
次いで下地膜８０３、島状半導体膜８１１及び島状半導体膜８１２を覆って、ゲート絶縁膜８０７を形成する（図８（Ｄ）参照）。
【００６９】
ゲート絶縁膜８０７は、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか１つ、あるいは２つ以上の積層膜を用いればよい。本実施の形態では、ゲート絶縁膜８０７として、酸化窒化珪素膜（２０ｎｍ）を形成する。
【００７０】
なお、島状半導体膜８１１及び島状半導体膜８１２の全面に予め、後のトランジスタのしきい値電圧を制御するために、ｎ型またはｐ型の導電性を付与する不純物元素を少量導入してもよい。本実施の形態では、ｐ型の導電性を付与する不純物元素であるボロンを用いて濃度が３．０×１０１７ｃｍ−３となるように、７．５％希釈のジボランを用いて、印加電圧１５ｋＶの条件で、島状半導体膜８１１、島状半導体膜８１２中に導入する。
【００７１】
ゲート絶縁膜８０７を介した島状半導体膜８１１、島状半導体膜８１２上に、フォトリソグラフィ法を用いて形成されたレジスト８０４を形成し、ｎ型の導電性を付与する不純物元素を導入し、低濃度不純物領域６０５を形成する。低濃度不純物領域の一部は、後の第３の領域となる領域となる（図８（Ｅ）参照）。本実施の形態では、ｎ型の導電性を付与する不純物元素であるリンを用いて濃度が１．９×１０１８ｃｍ−３となるように、５％希釈のフォスフィンを用いて、印加電圧３０ｋＶの条件で、島状半導体膜８１１、島状半導体膜８１２中に導入する。
【００７２】
島状半導体膜８１１及び島状半導体膜８１２上にゲート絶縁膜８０７を介してゲート電極８１３及びゲート電極８１４を形成する。本実施の形態では、ゲート電極８１３及びゲート電極８１４として、窒化タンタル膜（３０ｎｍ）とタングステン膜（１５０ｎｍ）の積層膜を用いる。
【００７３】
次いで、ゲート絶縁膜８０７を介した島状半導体膜８１１、島状半導体膜８１２上に、ゲート電極８１３、ゲート電極８１４をマスクとして、ｎ型の不純物を付与する不純物元素を導入し、トランジスタのソース領域またはドレイン領域となる領域を形成する。当該領域は、後の第１の領域８０６、及び第２の領域８１０となる（図９（Ａ）参照）。本実施の形態では、ｎ型の導電性を付与する不純物元素であるリンを用いて濃度が１．０×１０２１ｃｍ−３となるように、５％希釈のフォスフィンを用いて、印加電圧１５ｋＶの条件で、島状半導体膜８１１、島状半導体膜８１２中に導入する。また島状半導体膜８１１、島状半導体膜８１２に導入された不純物元素を活性化するための加熱処理をおこなう。活性化のための加熱処理は、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）を用いて、６５０℃、６分の条件で行う。
【００７４】
次いで下地膜８０３、ゲート絶縁膜８０７、ゲート電極８１３及び８１４を覆って、パシベーション膜８０８を形成する（図９（Ｂ）参照）。酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか１つ、あるいは２つ以上の積層膜を用いればよい。本実施の形態では、パシベーション膜８０８として、酸化窒化珪素膜（５０ｎｍ）を形成する。
【００７５】
次いで下地膜８０３、ゲート絶縁膜８０７、パシベーション膜８０８をエッチングする（図９（Ｃ）参照）。
【００７６】
次いで、エッチングした下地膜８０３、ゲート絶縁膜８０７、パシベーション膜８０８を覆って、層間絶縁膜８０９を形成する（図９（Ｄ）参照）。本実施の形態では層間絶縁膜８０９として、窒化酸化珪素膜（２００ｎｍ）を形成する。
【００７７】
次いで層間絶縁膜８０９上に、層間絶縁膜８１６を形成する（図９（Ｅ）参照）。層間絶縁膜８１６として、本実施の形態では酸化窒化珪素膜（４００ｎｍ）を形成する。
【００７８】
層間絶縁膜８１６上に、第１の領域８０６の一方と電気的に接続される第１の電極８２１、第２の領域８１０と電気的に接続される第２の電極８２２が形成される（図１０（Ａ）参照）。これにより薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＴＦＴ）が形成される。
【００７９】
なお本実施の形態では、第１の電極８２１、第２の電極８２２は、チタン膜（１００ｎｍ）、アルミニウム膜（３００ｎｍ）、チタン膜（１００ｎｍ）の三層積層膜を用いて形成する。
【００８０】
次いで基板８００とその上の積層構造全体を加熱し、層間絶縁膜８０９から水素を放出させ、島状半導体膜８１１及び８１２の水素化を行い、島状半導体膜８１１及び８１２中のダングリングボンドを終端化させる。
【００８１】
次いで、層間絶縁膜８１６、第１の電極８２１、第２の電極８２２を覆って、窒化珪素膜（１００ｎｍ）からなる層間絶縁膜８３１を形成する（図１０（Ｂ）参照）。
【００８２】
次いで有機樹脂を用いて層間絶縁膜８３２を形成する（図１０（Ｃ）参照）。本実施の形態では、層間絶縁膜８３２の材料としてポリイミド（１．５μｍ）を用いる。
【００８３】
層間絶縁膜８３２上に、第１の電極８２１及び第２の電極８２２を電気的に接続するための配線層８３５を形成する（図１１（Ａ）参照）。本実施の形態では、配線層８３５はチタン膜（１００ｎｍ）、アルミニウム膜（２００ｎｍ）、チタン膜（１００ｎｍ）、の積層膜を用いて形成する。
【００８４】
次いで有機樹脂を用いて層間絶縁膜８３２、配線層８３５を覆って、層間絶縁膜８３７を形成する（図１１（Ｂ）参照）。本実施の形態では、層間絶縁膜８３７の材料としてポリイミド（１．５μｍ）を用いる。
【００８５】
層間絶縁膜８３７上に、配線層８３５と電気的に接続されるアンテナ８３８を形成する（図１１（Ｃ）参照）。本実施の形態では、アンテナ８３８はチタン膜（１００ｎｍ）とアルミニウム膜の（２０００ｎｍ）積層膜を用いて形成する。
【００８６】
なお、以上説明した層間絶縁膜、パシベーション膜は、必要に応じていずれかの膜を形成しなくてもよい。
【００８７】
次いで、アンテナ８３８上に、繊維体と有機樹脂層を有する封止層８４１をプレスにより接着する（図１２参照）。
【００８８】
封止層８４１は、繊維体及び有機樹脂層を含むものである。繊維体は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布である。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。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、複数の上記高強度繊維で形成されてもよい。
【００８９】
また繊維体として、カーボン繊維を用いて、繊維体に導電性を持たせると、静電破壊を抑制することができる。
【００９０】
また、繊維体は、繊維（単糸）の束（以下、糸束という）を経糸及び緯糸に使って製織した織布、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。
【００９１】
糸束の断面は、円形でも楕円形でもよい。繊維糸束として、高圧水流、液体を媒体とした高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした繊維糸束を用いてもよい。開繊加工をした繊維糸束は、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、繊維糸束として低撚糸を用いることで、糸束が扁平化やすく、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、繊維体の厚さを薄くすることが可能である。このため、封止層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。繊維の糸束径は４μｍ以上４００μｍ以下、さらには４μｍ以上２００μｍ以下であればよいが、原理上は更に薄くてもよい。また、繊維の太さは、４μｍ以上２０μｍ以下であればよいが、原理上は更に細くても良く、それらは繊維の材料に依存する。
【００９２】
次いで封止層８４１上に、光または熱により剥離可能な粘着テープ８４２を設けて、粘着テープ８４２上にローラ８４５を回転させながら（図１３（Ａ）参照）、剥離層８０１を剥離して、基板８００を分離する（図１３（Ｂ）参照）。
【００９３】
次いで、絶縁膜８０２に接して繊維体と有機樹脂層を有する封止層８５１を設けて、プレスにより接着する（図１４（Ａ）参照）。なお粘着テープ８４２は、封止層８５１を設けた後に剥離してもよいし、封止層８５１を設ける前に剥離してもよい。
【００９４】
そして素子と素子との間の領域に、レーザ（図示せず）を照射して切断し、チップを切りだすことで複数の半導体装置８５５を得ることができる（図１４（Ｂ）参照）。
【００９５】
以上が、半導体装置の作製例の一である。
【００９６】
本実施の形態では、下層下地膜８０３ａ及び上層下地膜８０３ｂと、層間絶縁膜８０９により、ＴＦＴを囲むことができるので、不純物の混入をより抑制し、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【００９７】
なお本実施の形態では、アンテナをＴＦＴと同じ基板上に形成する例について説明したが、この構成に限定されない。ＴＦＴを形成した後、別途形成したアンテナを、集積回路と電気的に接続するようにしても良い。この場合、アンテナと集積回路との電気的な接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ））等で圧着させることにより電気的に接続することができる。また、他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて接続を行うことも可能である。
【００９８】
以上、説明したように半導体装置は、ソースまたはドレインとするための不純物元素が導入された第１の領域及び第２の領域、第３の領域、並びにチャネル領域を具備する半導体層と、ゲート絶縁膜を介して半導体層と一部重畳するよう設けられたゲート電極と、を有し、半導体層において、第１の領域は、交流信号が入力される第１の電極を介してゲート電極に電気的に接続されており、第２の領域は、第２の電極を介して容量素子に電気的に接続されており、第３の領域は、ゲート電極と重畳して設けられる領域を有し、不純物元素を第１の領域及び第２の領域より低濃度に含む領域であることを特徴とするものである。このように、ダイオード接続したトランジスタを具備する整流回路を備えることによって、アンテナで受信する無線信号の高周波によるストレスの低減し、且つゲート重畳する領域に生成される寄生容量を低減することができる。そのため、電気的特性に劣化が少なく、且つ交流信号のリークが低減された半導体装置を提供することができる。
【００９９】
なお、本実施の形態において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【０１００】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態２で述べた半導体装置を構成するトランジスタの作製方法について説明する。本実施の形態では特に半導体装置のトランジスタの作製に用いられる絶縁基板上の半導体膜として単結晶半導体を用いた形態について説明する。
【０１０１】
以下本実施の形態では、単結晶半導体が形成される絶縁基板（以下、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板という）の製造方法について説明する。
【０１０２】
まず、半導体基板２００１を準備する（図１５（Ａ）、図１７（Ａ）参照）。半導体基板２００１としては、市販の半導体基板を用いればよく、例えばシリコン基板やゲルマニウム基板、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体基板が挙げられる。市販のシリコン基板としては、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）サイズのものが代表的であり、その形状は円形のものがほとんどである。また、膜厚は１．５ｍｍ程度まで適宜選択できる。
【０１０３】
次に、半導体基板２００１の表面から電界で加速されたイオン２００４を所定の深さに注入し、イオンドーピング層２００３を形成する（図１５（Ａ）、図１７（Ａ）参照）。イオン２００４の注入は、後にベース基板に転置するＳＯＩ層の膜厚を考慮して行われる。好ましくは、ＳＯＩ層の膜厚が５ｎｍ乃至５００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ乃至２００ｎｍの厚さとなるようにする。イオンを注入する際の加速電圧及びイオンのドーズ量は、転置するＳＯＩ層の膜厚を考慮して適宜選択する。イオン２００４は、水素、ヘリウム、又はフッ素等のハロゲンのイオンを用いることができる。なお、イオン２００４としては、水素、ヘリウム、又はハロゲン元素から選ばれたソースガスをプラズマ励起して生成された一の原子又は複数の同一の原子からなるイオン種を注入することが好ましい。水素イオンを注入する場合には、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋イオンを含ませると共に、Ｈ３＋イオンの割合を高めておくとイオンの注入効率を高めることができ、注入時間を短縮することができるため好ましい。また、このような構成とすることで、剥離を容易に行うことができる。
【０１０４】
なお、所定の深さにイオンドーピング層２００３を形成するために、イオン２００４を高ドーズ条件で注入する必要がある場合がある。このとき、条件によっては半導体基板２００１の表面が粗くなってしまう。そのため、半導体基板のイオンが注入される表面に、保護層として窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層などを膜厚５０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲で設けておいてもよい。
【０１０５】
次に、半導体基板２００１に接合層２０２２を形成する（図１５（Ｂ）、図１７（Ｂ）参照）。接合層２０２２は、半導体基板２００１がベース基板と接合を形成する面に形成する。ここで形成する接合層２０２２としては、有機シランを原料ガスに用いた化学気相成長法により成膜される酸化シリコン層が好ましい。その他に、シランを原料ガスに用いた化学気相成長法により成膜される酸化シリコン層を適用することもできる。化学気相成長法による成膜では、半導体基板２００１に形成したイオンドーピング層２００３から脱ガスが起こらない程度の温度が適用される。例えば、３５０℃以下の成膜温度が適用される。なお、単結晶半導体基板または多結晶半導体基板などの半導体基板からＳＯＩ層を剥離する加熱処理は、化学気相成長法による成膜温度よりも高い加熱処理温度が適用される。
【０１０６】
次に、半導体基板２００１を所望の大きさ、形状に加工する（図１５（Ｃ）、図１７（Ｃ）参照）。具体的には、所望のサイズとなるように加工する。図１７（Ｃ）では、円形の半導体基板２００１を分断して、矩形の半導体基板２００２を形成する例を示している。この際、接合層２０２２及びイオンドーピング層２００３も分断される。つまり、所望のサイズであり、所定の深さにイオンドーピング層２００３が形成され、表面（ベース基板との接合面）に接合層２０２２が形成された半導体基板２００２が得られる。
【０１０７】
半導体基板２００２は、予め分断し、所望の半導体装置のサイズとすることが好ましい。半導体基板２００１の分断は、ダイサー或いはワイヤソー等の切断装置、レーザ切断、プラズマ切断、電子ビーム切断、その他任意の切断手段を用いることができる。
【０１０８】
なお、半導体基板表面に接合層を形成するまでの工程順序は、適宜入れ替えることが可能である。図１５及び図１７では半導体基板にイオンドーピング層を形成し、前記半導体基板の表面に接合層を形成した後、前記半導体基板を所望のサイズに加工する例を示している。これに対し、例えば、半導体基板を所望のサイズに加工した後、前記所望のサイズの半導体基板にイオンドーピング層を形成し、前記所望のサイズの半導体基板の表面に接合層を形成することもできる。
【０１０９】
次に、ベース基板２０１０と半導体基板２００２を貼り合わせる。図１６（Ａ）には、ベース基板２０１０と半導体基板２００２の接合層２０２２が形成された面とを密着させ、ベース基板２０１０と接合層２０２２を接合させて、ベース基板２０１０と半導体基板２００２を貼り合わせる例を示す。なお、接合を形成する面（接合面）は十分に清浄化しておくことが好ましい。ベース基板２０１０と接合層２０２２を密着させることにより接合が形成される。この接合はファンデルワールス力が作用しており、ベース基板２０１０と半導体基板２００２とを圧接することで、水素結合による強固な接合を形成することが可能である。
【０１１０】
また、ベース基板２０１０と接合層２０２２との良好な接合を形成するために、接合面を活性化しておいてもよい。例えば、接合を形成する面の一方又は双方に原子ビーム若しくはイオンビームを照射する。原子ビーム若しくはイオンビームを利用する場合には、アルゴン等の不活性ガス中性原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビームを用いることができる。その他に、プラズマ照射若しくはラジカル処理を行うことで接合面を活性化することもできる。このような表面処理により、４００℃以下の温度であっても異種材料間の接合を形成することが容易となる。
【０１１１】
また、接合層２０２２を介してベース基板２０１０と半導体基板２００２を貼り合わせた後は、加熱処理又は加圧処理を行うことが好ましい。加熱処理又は加圧処理を行うことで接合強度を向上させることが可能となる。加熱処理の温度は、ベース基板２０１０の耐熱温度以下であることが好ましい。加圧処理においては、接合面に垂直な方向に圧力が加わるように行い、ベース基板２０１０及び半導体基板２００２の耐圧性を考慮して行う。
【０１１２】
次に、加熱処理を行い、イオンドーピング層２００３を劈開面として半導体基板２００２の一部をベース基板２０１０から剥離する（図１６（Ｂ）参照）。加熱処理の温度は接合層２０２２の成膜温度以上、ベース基板２０１０の耐熱温度以下で行うことが好ましい。例えば、４００℃乃至６００℃の加熱処理を行うことにより、イオンドーピング層２００３に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、イオンドーピング層２００３に沿って劈開することが可能となる。接合層２０２２はベース基板２０１０と接合しているので、ベース基板２０１０上には半導体基板２００２と同じ結晶性のＳＯＩ層２０３０が残存することとなる。
【０１１３】
以上で、ベース基板２０１０上に接合層２０２２を介してＳＯＩ層２０３０が設けられたＳＯＩ構造が形成される。なお、ＳＯＩ基板は、１枚のベース基板上に接合層を介して複数のＳＯＩ層が設けられた構造である。
【０１１４】
なお、剥離により得られるＳＯＩ層は、その表面を平坦化するため、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行うことが好ましい。また、ＣＭＰ等の物理的研磨手段を用いず、ＳＯＩ層の表面にレーザービームを照射して平坦化を行ってもよい。なお、レーザービームを照射する際は、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下で行うことが好ましい。これは、酸素雰囲気下でレーザービームの照射を行うとＳＯＩ層表面が荒れる恐れがあるからである。また、得られたＳＯＩ層の薄膜化を目的として、ＣＭＰ等を行ってもよい。
【０１１５】
本実施の形態で述べたＳＯＩ基板の製造方法は、ガラス基板等の耐熱温度が６００℃以下のベース基板２０１０であっても接合部の接着力が強固なＳＯＩ層２０３０を得ることができる。また、６００℃以下の温度プロセスを適用すればよいため、ベース基板２０１０として、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスの如き無アルカリガラスと呼ばれる電子工業用に使われる各種ガラス基板を適用することが可能となる。もちろん、セラミック基板、サファイヤ基板、石英基板等を適用することも可能である。
【０１１６】
本実施の形態で説明したＳＯＩ基板は、単結晶半導体膜をガラス基板等の絶縁基板上に直接作製することができるため、半導体特性を高めるための半導体膜のレーザ結晶化等の結晶化工程の必要がない。そのため、ＳＯＩ基板を作製し、上記実施の形態３で述べた方法を用いてトランジスタ等を作製することで、トランジスタ特性のばらつきの少ない素子を用いて半導体装置を構成することができるため、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
【０１１７】
なお本実施の形態では、絶縁基板上に単結晶半導体で構成された半導体膜を用いる構成としたが、単結晶半導体で構成された半導体基板に直接、不純物元素を導入し、トランジスタを形成する形態についても適用可能である。
【０１１８】
なお、本実施の形態において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【０１１９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、非接触でデータの入出力が可能な半導体装置の使用形態の一例について説明する。半導体装置は、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）、包装用容器類（包装紙やボトル等）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、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等の物品に設ける、いわゆるＩＣラベル、ＩＣタグ、ＩＣカードとし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。以下、半導体装置の使用形態の一例について、図面を用いて説明する。
【０１２０】
表示部２０５１を含む携帯端末の側面には、リーダ／ライタ２０５４が設けられ、品物２０５２の側面には半導体装置２０５３が設けられる（図１８（Ａ）参照）。品物２０５２が含む半導体装置２０５３にリーダ／ライタ２０５０をかざすと、表示部２０５１に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に品物の説明等の商品に関する情報が表示される。また、品物２０５２をベルトコンベアにより搬送する際にリーダ／ライタ２０５４と、品物２０５２に設けられた半導体装置２０５３を用いて、該品物２０５２の検品を行うことができる（図１８（Ｂ）参照）。半導体装置２０５３としては、上記実施の形態１乃至４で説明した半導体装置を適用することができる。このように、システムに半導体装置を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。また、半導体装置は、無線信号の高周波によるダイオード接続されたトランジスタへのストレスの低減し、且つゲート重畳する領域に生成される寄生容量を低減することができるため、電気的特性に劣化が少なく、且つ交流信号のリークを低減することができる。
【０１２１】
なお、上述した以外にも半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。半導体装置は、無線信号の高周波によるダイオード接続されたトランジスタへのストレスの低減し、且つゲート重畳する領域に生成される寄生容量を低減することができるため、電気的特性に劣化が少なく、且つ交流信号のリークを低減することができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【実施例１】
【０１２３】
本実施例では、実施の形態１乃至３で説明した半導体特性を利用する半導体装置を、無線通信により通信装置とのデータの交信が可能な、所謂ＲＦＩＤ用ＩＣチップとした際の効果について説明する。以下においては、半導体装置のダイオード接続されたトランジスタに、無線信号の高周波によるストレス（以下、電波ストレスと略記する）を与えた際の、効果について検証した結果について示す。まずは、半導体装置のダイオード接続されたトランジスタとして、実施の形態１乃至実施の形態３で述べた構成と、シングルドレイン構造のトランジスタの構成と、を具備する半導体装置の特性について比較した結果について説明する。
【０１２４】
図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）において、上記実施の形態１乃至実施の形態３で述べた構成を具備する半導体装置と、シングルドレイン構造のトランジスタの構成を具備する半導体装置において、ダイオード接続されたトランジスタの、初期の電流電圧特性と、５００時間電波ストレスを印加した後の電流電圧特性と、について調べた。
【０１２５】
ここで図１９（Ａ）に示すグラフのトランジスタは、実施の形態３に示した作製方法において第３の領域を形成しないシングルドレイン構造を有するトランジスタであり、チャネル長Ｌを３．０μｍ、チャネル幅Ｗを３０００μｍとする。また図１９（Ｂ）に示すグラフのトランジスタは、実施の形態３に示した作製方法を用いて作製されたトランジスタであり、チャネル長Ｌｉを２．５μｍ、第３の領域の長さＬｏｖを１．０μｍ、チャネル幅Ｗを３０００μｍとし、第３の領域に導入する不純物元素の濃度を１．９×１０１８ｃｍ−３とする。
【０１２６】
図１９（Ａ）に示すように、シングルドレイン構造のトランジスタを整流回路のダイオード接続されたトランジスタとして用いた場合、ダイオード接続されたトランジスタの電流電圧特性が大きく変化してしまう。一方、図１９（Ｂ）に示すように、上記実施の形態１乃至実施の形態３で述べた構成のトランジスタを整流回路のダイオード接続されたトランジスタとして用いた場合、ダイオード接続されたトランジスタの電流電圧特性がほとんど変化しないといった結果が得られた。
【０１２７】
図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示したダイオード接続されたトランジスタの電流電圧特性の変化の違いについて、通信装置であるリーダ／ライタからの距離と、動作ストレス印加時間の関係を図２０に示し、上記実施の形態１乃至実施の形態３で述べた構成の効果について説明する。ここで、動作ストレス印加時間とは、半導体装置がリーダ／ライタからの電波による信号を受信し続ける時間のことをいう。
【０１２８】
なお図２０でリーダ／ライタと半導体装置との間には、一例として、１３．５６ＭＨｚの無線信号の送受信が行われた際の通信距離について示したものである。
【０１２９】
図２０に示すように、図１９（Ａ）で説明したシングルドレイン構造のトランジスタを具備する半導体装置では、動作ストレス印加時間の増加と共に、リーダ／ライタと半導体装置との通信距離の低下が確認できた。一方、図１９（Ｂ）で説明したトランジスタの構成を具備する半導体装置では、動作ストレス印加時間が増加しても、最大通信距離の変化が小さいことが確認できた。すなわち、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）、図２０より、上記実施の形態１乃至実施の形態３で述べた構成のトランジスタを具備する半導体装置においては、ダイオード接続されたトランジスタの電気的特性の劣化を低減し、リーダ／ライタとの通信距離が経時的に短くなることを防ぐことが出来ることがわかった。
【０１３０】
なお、本実施例において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態、または実施例で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【実施例２】
【０１３１】
本実施例では、上記実施例１に引き続き、実施の形態１乃至３で説明した半導体特性を利用する半導体装置を、無線通信により通信装置とのデータの交信が可能な、所謂ＲＦＩＤ用ＩＣチップとした際の効果について説明する。以下においては、半導体装置のダイオード接続されたトランジスタの第３の領域に導入する不純物元素の濃度を変化させた際の結果について示す。本実施例では、半導体装置のダイオード接続されたトランジスタとして、実施の形態１乃至実施の形態３で述べた構成について説明する。
【０１３２】
図２１（Ａ）に示すグラフのトランジスタは、実施の形態３に示した作製方法を用いて作製されたトランジスタであり、チャネル長Ｌｉを３．０μｍ、第３の領域の長さＬｏｖを０．５μｍ、チャネル幅Ｗを３０００μｍとし、第３の領域に導入する不純物元素の濃度を１．９×１０１８ｃｍ−３としたものである。トランジスタを流れる電流が低下する割合（以下、Ｉｏｎ劣化率という）の関係について示したものである。なお、Ｉｏｎ劣化率は、実施の形態３で示したトランジスタに対して、ゲート電圧１．０Ｖ、ドレイン電圧１０Ｖを１００秒間印加する前後におけるトランジスタを流れる電流値の変化の割合に相当するものである。
【０１３３】
また、図２１（Ｂ）に示すグラフのトランジスタは、実施の形態３に示した作製方法を用いて作製されたトランジスタであり、チャネル長Ｌｉを３．０μｍ、第３の領域の長さＬｏｖを１．０μｍ、チャネル幅Ｗを３０００μｍとし、第３の領域に導入する不純物元素の濃度に対するＩｏｎ劣化率の関係について示したものである。
【０１３４】
図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第３の領域の長さＬｏｖの値に関係なく、第３の領域に導入する不純物元素の濃度が１．０×１０−１８乃至１．０×１０−１９ｃｍ−３、好ましくは２．０×１０−１８乃至４．０×１０−１８ｃｍ−３において、Ｉｏｎ劣化率が低下し、トランジスタに流れる電流の劣化率を低減できることがわかった。
【０１３５】
なお、本実施例において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態、または実施例で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
【符号の説明】
【０１３６】
６０    半導体装置
６１    アンテナ
６２    整流回路
６３    定電圧回路
６４    復調回路
６５    変調回路
６６    クロック生成回路
６７    論理回路
６８    コード抽出回路
６９    コード判定回路
７０    ＣＲＣ判定回路
７１    出力ユニット回路
７２    記憶回路
１００    半導体装置
１０１    アンテナ
１０２    整流回路
１０３    定電圧回路
１０４    論理回路
１１１    トランジスタ
１１２    容量素子
１１３    繊維体
１２０    積算時間
２０１    半導体層
２０２    ゲート電極
２０３    電極
２０４    電極
２５１    基板
２５２    絶縁膜
２５３    第１の領域
２５４    チャネル領域
２５５    第２の領域
２５６    第３の領域
２５７    ゲート絶縁膜
２５８    層間絶縁膜
４０１    トランジスタ
４０２    トランジスタ
６０２    絶縁膜
６０５    低濃度不純物領域
７００    半導体装置
７０１    集積回路部
７０２    導電層
７０３    デジタル回路部
７０４    アナログ回路部
８００    基板
８０１    剥離層
８０２    絶縁膜
８０３    下地膜
８０４    レジスト
８０６    第１の領域
８０７    ゲート絶縁膜
８０８    パシベーション膜
８０９    層間絶縁膜
８１０    第２の領域
８１１    島状半導体膜
８１２    島状半導体膜
８１３    ゲート電極
８１４    ゲート電極
８１６    層間絶縁膜
８２１    電極
８２２    電極
８３１    層間絶縁膜
８３２    層間絶縁膜
８３５    配線層
８３７    層間絶縁膜
８３８    アンテナ
８３９    パシベーション膜
８４１    封止層
８４２    粘着テープ
８４５    ローラ
８５１    封止層
８５５    半導体装置
２００１    半導体基板
２００２    半導体基板
２００３    イオンドーピング層
２００４    イオン
２０１０    ベース基板
２０２２    接合層
２０３０    ＳＯＩ層
２０５０    リーダ／ライタ
２０５１    表示部
２０５２    品物
２０５３    半導体装置
２０５４    リーダ／ライタ
８０３ａ    下層下地膜
８０３ｂ    上層下地膜
【図１】
0005520492.tif 000002
【図２】
0005520492.tif 000003
【図３】
0005520492.tif 000004
【図４】
0005520492.tif 000005
【図６】
0005520492.tif 000006
【図７】
0005520492.tif 000007
【図８】
0005520492.tif 000008
【図９】
0005520492.tif 000009
【図１０】
0005520492.tif 000010
【図１１】
0005520492.tif 000011
【図１２】
0005520492.tif 000012
【図１３】
0005520492.tif 000013
【図１４】
0005520492.tif 000014
【図１５】
0005520492.tif 000015
【図１６】
0005520492.tif 000016
【図１７】
0005520492.tif 000017
【図１８】
0005520492.tif 000018
【図１９】
0005520492.tif 000019
【図２０】
0005520492.tif 000020
【図２１】
0005520492.tif 000021
【図５】
0005520492.tif 000022