(57)【要約】【課題】ＲＦＩＤ等の半導体装置における非接触でデータのやりとりが可能である点を利用することによって、新しい用途に適合するデバイスを提供し、利用者の負担を少なくし、利便性を向上させることを目的とする。【解決手段】半導体装置を、トランジスタから構成される演算処理回路と、アンテナとして機能する導電層と、物理量または化学量を検出する手段を有する検出部と、検出部により検出されたデータを記憶する記憶部とを有し、演算処理回路、導電層、検出部および記憶部を保護層によって覆うように設ける。また、このような半導体装置を人間や動植物等に設けることによって、様々な情報を非接触で監視、管理を行う。【選択図】図１
2006236332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた第１のトランジスタ、第２のトランジスタおよび第３のトランジスタを少なくとも有する素子と、
前記第１のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、
前記第２のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた記憶素子と、
前記第３のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、
前記基板、前記素子、前記検出素子、前記記憶素子および前記アンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
基板上に設けられた第１のトランジスタ、第２のトランジスタおよび第３のトランジスタを少なくとも有する素子と、
前記第１のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、
前記第２のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた記憶素子と、
前記第３のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、
前記記憶素子は、前記素子上に形成された第１の導電層、有機化合物層および第２の導電層との積層構造であり、
前記基板、前記素子、前記検出素子、前記記憶素子および前記アンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の導電層と前記アンテナとして機能する導電層とが同一の層に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層との積層構造を有し、
前記第１の層および前記第３の層のいずれか一方は、Ｐ型半導体層であり且つ他方がＮ型半導体層であり、
前記第２の層は、Ｉ型半導体層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層との積層構造を有し、
前記第１の層は、導電層であり、
前記第２の層は、化合物半導体層であり、
前記第３の層は、導電層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層からなる積層構造を有し、
前記第１の層および前記第３の層は、導電層であり、
前記第２の層は、圧電体層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層との積層構造、または第１の層、第２の層および第３の層とが並列に配置あるいは接続された構造を有し、
前記第１の層および前記第３の層は、導電層であり、
前記第２の層は、乾湿層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層との積層構造、または第１の層、第２の層および第３の層とが並列に配置あるいは接続された構造を有し、
前記第１の層および前記第３の層は、導電層であり、
前記第２の層は、有機化合物層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層および第２の層からなる積層構造を有し、
前記第１の層は、導電層であり、
前記第２の層は、感応層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項において、
前記検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層との積層構造、または第１の層、第２の層および第３の層とが並列に配置あるいは接続された構造を有し、
前記第１の層および前記第３の層は、導電層であり、
前記第２の層は、基体に酵素、タンパク質、ＤＮＡ、抗体分子または微生物細胞が固定化された層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記基体は、高分子膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項５乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記第１の層と前記アンテナとして機能する導電層とが同一の層に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項５乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記第１の層と前記第１の導電層とが同一の層に設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項において、
前記保護層は、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボンまたは窒化炭素を含んでいることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項３乃至請求項１４のいずれか一項において、
前記基板は、ガラス基板または可撓性を有する基板であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で様々な情報の送受信が可能である半導体装置に関する。
【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、ＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（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】
一般的に、ＲＦＩＤタグはトランジスタ等を含んだ集積回路部とアンテナとから構成され、電磁波を介して外部の機器（リーダ／ライタ）と情報のやりとりを行うことができる。最近では、ＲＦＩＤタグを様々な商品に設けることによって、当該商品の監視や管理等を行おうという試みがなされている。例えば、商品にＲＦＩＤタグを貼付することによって、商品の在庫数や在庫状況などの在庫管理に止まらず商品管理を自動的に簡単に行うことができる商品管理システムが提案されている（特許文献１）。また、防犯効果を高めるために警備装置および警備システムにＲＦＩＤタグの利用が提案されている（特許文献２）。また、紙幣や有価証券等にＲＦＩＤタグを搭載することによって、搾取等による不正利用を防ぐ方法が提案されている（特許文献３）。このように、ＲＦＩＤタグは様々な分野へ利用することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５９３６３号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３３７９号公報
【特許文献３】特開２００１−２６０５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＲＦＩＤタグ等の半導体装置における非接触でデータの送受信が可能である点を利用することによって、新しい用途に適合するデバイスを提供し、利用者の負担を少なくし、利便性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を講じる。
【０００７】
本発明の半導体装置は、トランジスタから構成される演算処理回路と、アンテナとして機能する導電層と、物理量または化学量を検出する手段を有する検出部とを有し、演算処理回路、導電層および検出部が保護層によって覆われていることを特徴としている。なお、本発明における物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、振動、加速度、湿度等を指し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体成分等の化学物質等を指す。化学量としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質（例えば、血液中に含まれる血糖値等）等の有機化合物も含まれる。
【０００８】
また、本発明の半導体装置の他の構成として、トランジスタから構成される演算処理回路と、アンテナとして機能する導電層と、物理量または化学量を検出する手段を有する検出部と、検出部により検出されたデータを記憶する記憶部とを有し、演算処理回路、導電層、検出部および記憶部が保護層によって覆われていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の半導体装置の他の構成として、基板上に設けられたトランジスタを有する素子と、トランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられた検出素子と、アンテナとして機能する導電層とを有し、基板、素子、検出素子およびアンテナが保護層によって覆われていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の半導体装置の他の構成として、基板上に設けられた第１のトランジスタ、第２のトランジスタおよび第３のトランジスタを少なくとも有する素子と、第１のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、第２のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられた記憶素子と、第３のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、基板、素子、検出素子、記憶素子およびアンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の他の構成として、基板上に設けられた第１のトランジスタ、第２のトランジスタおよび第３のトランジスタを少なくとも有する素子と、第１のトランジスタと電気的に接続され且つ前記素子上に設けられた検出素子と、第２のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられた記憶素子と、第３のトランジスタと電気的に接続され且つ素子上に設けられたアンテナとして機能する導電層とを有し、記憶素子は、素子上に形成された第１の導電層、有機化合物層および第２の導電層との積層構造であり、基板、素子、検出素子、記憶素子およびアンテナとして機能する導電層とが保護層によって覆われていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成において、検出素子は、第１の層、第２の層および第３の層との積層構造で設けることができる。また、検出素子は、第１の層と第２の層を同一の層に並列に配置させ、第１の層と第３の層の間に第２の層を並列に配置させる構造としてもよい。この場合、第２の層は、第１の層と第３の層を覆うように設けた構造とすることもできる。
【００１３】
また、上記構成において、基板としてガラス基板や可撓性を有する基板を用いることができる。
【００１４】
本発明の半導体装置は、上記構成において、保護層として、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）又は窒化炭素を含んでいることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明を用いることによって、様々な物理量や化学量を検出可能な半導体装置の小型化および軽量化を達成することができる。また、本発明の半導体装置は、当該半導体装置の表面がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の保護層により覆われているため、人間や動物の体内に埋め込んで設ける場合であっても非侵襲性を保つことが可能である。また、本発明の半導体装置は可撓性を有するように設けることができるため、曲面を有する対象にも設けることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置は、検出素子と当該検出素子によって検出したデータを電気信号等に変換する検出制御回路を有することによって、様々な物理量や化学量を検出し、リーダ／ライタを介して非接触で当該データを表示させることができる。
【００１７】
このように、本発明の半導体装置は、人間や動植物に設ける場合であっても、利用者の負担を少なくし、利便性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例について図面を参照して説明する。
【００２０】
本実施の形態で示す半導体装置１００は、演算処理回路１０１、検出部１０２、記憶部１０３およびアンテナ１０４等が設けられており、アンテナ１０４を介して非接触で外部の機器（例えば、リーダ／ライタ１１２）とデータを交信する機能を有している（図１）。
【００２１】
演算処理回路１０１は、リーダ／ライタ１１２から入力された信号に従って、検出部１０２または記憶部１０３とデータのやりとりを行う。例えば、検出部１０２で検出されたデータの抽出、当該データの記憶部１０３への書き込みまたは記憶部１０３に書き込まれたデータの読み込み等を行う。そして、検出部１０２で検出されたデータ等に基づいて演算処理を行い、その結果をリーダ／ライタ１１２に出力する。
【００２２】
検出部１０２は、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度、気体成分、液体成分、その他の特性を物理的又は化学的手段により検出することができる。また、検出部１０２は、物理量または化学量を検出する検出素子１０５と当該検出素子１０５で検出された物理量または化学量を電気信号等の適切な信号に変換する検出制御回路１０６とを有している。検出素子１０５としては、抵抗素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオード等で形成することができる。なお、検出部１０２は複数設けてもよく、この場合、複数の物理量または化学量を同時に検出することが可能である。
【００２３】
また、ここでいう物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度等を指し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体成分等の化学物質等を指す。化学量としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質（例えば、血液中に含まれる血糖値等）等の有機化合物も含まれる。特に、化学量を検出しようとする場合には、必然的にある特定の物質を選択的に検出することになるため、あらかじめ検出素子１０５に検出したい物質と選択的に反応する物質を設けておく。例えば、生体物質の検出を行う場合には、検出素子１０５に検出させたい生体物質と選択的に反応する酵素、抗体分子または微生物細胞等を高分子等に固定化して設けておくことが好ましい。
【００２４】
記憶部１０３は、検出部１０２によって検出されたデータ等を記憶させることが可能であり、データが記憶される記憶素子１０７と記憶素子１０７へのデータの書き込みや読み込み等の制御を行う制御回路１０８とを有している。なお、記憶部１０３は１つに限定されず、複数であっても良く、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＦｅＲＡＭまたは有機メモリ等を用いることができる。また、これらを組み合わせて設けることもできる。なお、有機メモリとは、一対の電極間に有機化合物を有する層を挟んで設けたものをいう。有機メモリは、小型化、薄膜化および大容量化を低コストで同時に実現することができる。そのため、記憶部１０３を有機メモリで設けることにより、半導体装置の小型化、軽量化、低コスト化を達成することができる。
【００２５】
次に、リーダ／ライタ１１２と半導体装置１００とのデータのやりとりに関して簡単に説明する。まず、リーダ／ライタ１１２から電磁波として送られてきた信号は、アンテナ１０４において交流の電気信号に変換される。そして、電源回路１０９において、交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、各回路へ電源電圧を供給する。復調回路１１０では、交流の電気信号を復調し、演算処理回路１０１に供給する。演算処理回路１０１では、入力された信号に従って各種演算処理を行い検出部１０２や記憶部１０３等に命令を下し、データのやりとりを行う。そして、演算処理回路１０１から変調回路１１１に検出部１０２で検出されたデータが送られ、変調回路１１１から当該データに従ってアンテナ１０４に負荷変調を加える。リーダ／ライタ１１２は、アンテナ１０４に加えられた負荷変調を電磁波で受け取ることにより、結果的にデータを読み取ることが可能となる。
【００２６】
なお、本実施の形態で示す半導体装置１００は、各回路への電源電圧の供給を、電源（バッテリ１１３）を設けずに電磁波により行うタイプとしてもよいし、バッテリ１１３を設けることによりバッテリ１１３により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよいし、バッテリ１１３を設けて電磁波とバッテリ１１３により各回路に電源電圧を供給するタイプとしてもよい。半導体装置にバッテリを設けない場合は、バッテリの交換も不要となるため半導体装置の低コスト化を実現することができる。
【００２７】
次に、本発明の半導体装置の上面構造の一例について、図２を参照して説明する。図２に示す半導体装置１００は、演算処理回路１０１等の回路を構成する複数の素子が設けられた薄膜集積回路２４０と、アンテナ１０４として機能する導電層２４１を含む。アンテナ１０４として機能する導電層２４１は、薄膜集積回路２４０に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、アンテナ１０４として機能する導電層２４１をコイル状に設け、電磁誘導方式または電磁結合方式を適用する例を示すが、本発明の半導体装置はこれに限られずマイクロ波方式を適用することも可能である。マイクロ波方式の場合は、用いる電磁波の波長によりアンテナ１０４として機能する導電層２４１の形状を適宜決めればよい。また、アンテナ１０４として機能する導電層２４１と薄膜集積回路２４０とを重ね合わせるように設けることによって、半導体装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
次に、演算処理回路１０１、検出部１０２、記憶部１０３及びアンテナ１０４を含む本発明の半導体装置１００の断面構造について、図３、図４を参照して説明する。なお、ここでは検出部１０２は検出素子１０５と検出制御回路１０６を含んだ構成とし、記憶部１０３は記憶素子１０７と制御回路１０８を含んだ構成とする。
【００２９】
図３（Ａ）に示す半導体装置は、演算処理回路１０１を構成する素子２０１、検出制御回路１０６を構成する素子２０２、制御回路１０８を制御する素子２０３、アンテナ１０４として機能する導電層２０４を有している。図３（Ａ）において、検出素子１０５は、第１の層２０５、第２の層２０６及び第３の層２０７の積層体に相当し、検出制御回路１０６を構成する素子２０２に電気的に接続されている。記憶素子１０７は、第１の導電層２０８、有機化合物を含む層２０９及び第２の導電層２１０の積層体に相当し、制御回路１０８を構成する素子２０３に電気的に接続されている。
【００３０】
素子２０１、２０２、２０３は、トランジスタ、容量素子及び抵抗素子等を含み、図示する構造では、素子２０１、２０２、２０３として、複数のトランジスタを示す。トランジスタとしては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で設けてもよいし、Ｓｉ等の半導体基板にチャネル層を設ける電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で設けてもよい。また、アンテナとして機能する導電層２０４は、素子２０１に含まれるトランジスタ等に電気的に接続されている。
【００３１】
第１の導電層２０８または第２の導電層２１０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。例えば、合金としては、ＡｌとＴｉが含まれた合金等が挙げられる。また、他にも、酸化インジウムスズ（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にさらに２〜２０ｗｔ％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。
【００３２】
有機化合物を含む層２０９としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）等の低分子化合物の単層または積層構造、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の高分子化合物の単層または積層構造を用いることができる。また、低分子化合物または高分子化合物からなる層に加えて、前記低分子または高分子化合物と無機化合物とを混合してなる層を積層して設けることもできる。また、図３（Ａ）において、記憶素子１０７は、パッシブマトリクス型を用いた場合を示しているが、アクティブマトリクス型を用いてもよい。
【００３３】
また、アンテナとして機能する導電層２０４は、トランジスタのソース配線やドレイン配線と同じ層に設けられた場合を例示しているが、トランジスタのゲート電極や、記憶素子１０７を構成する一対の導電層、検出素子を構成する導電層と同じ層に設けてもよい。このように、アンテナとして機能する導電層を、他の素子が含む導電層と同じ層に設けることにより、アンテナとして機能する導電層を形成する工程を独立して設ける必要がなくなり、アンテナとして機能する導電層を形成する工程と、他の素子の導電層を形成する工程を同時に行うことができる。従って、作製工程を簡略化し、作成費用の削減や歩留まりの向上を実現することができる。また、アンテナとして機能する導電層を、他の素子が含む導電層とは別に設ける場合には、スクリーン印刷等の印刷法や液滴吐出法を用いて形成することによって作製工程の簡略化および材料の利用効率の向上を実現することができる。なお、本実施の形態では、アンテナとして機能する導電層２０４は他の素子が含む導電層と同じ層に設ける例を示すが、アンテナとして機能する導電層を別途作製し、後の工程でトランジスタと電気的に接続するように貼り合わせて設けることも可能である。
【００３４】
検出素子１０５の構造は、検出したい物理量または化学量に依存する。つまり、検出素子１０５は、その構造により、作用が異なる。例えば、検出素子１０５が含む第１の層２０５がＰ型半導体層、第２の層２０６がＩ型半導体層、第３の層２０７がＮ型半導体層の場合、検出素子１０５はＰＩＮダイオードに相当する。ＰＩＮダイオードは、光が照射されると、電流が流れる性質があり、光を検出することができる。
【００３５】
なお、光を検出する素子として、ＰＩＮダイオードだけではなく、ＰＮダイオード、ショットキーダイオード、アバランシュダイオード、フォトトランジスタ、フォトトライアック、フォトサイリスタ等の他の素子を用いてもよい。
【００３６】
また、検出素子１０５が含む第１の層２０５が導電層、第２の層２０６が化合物半導体層、第３の層２０７が導電層の場合、検出素子１０５は、紫外線を検出することができる。これは、検出素子１０５は、紫外線が照射されると、電流が流れる性質があるためである。第１の層２０５、第３の層２０７に用いる導電層は、公知の導電性材料からなり、第２の層２０６に用いる化合物半導体層は、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）から選択された少なくとも１つを含む元素と窒素を含む半導体からなる。化合物半導体層の結晶構造は、非晶質、微結晶質のどちらでもよい。
【００３７】
また、検出素子１０５が含む第１の層２０５が導電層、第２の層２０６が圧電体層、第３の層２０７が導電層の場合、検出素子１０５は、圧力の変化を検出することができる。これは、圧力が変化すると、検出素子１０５の容量値が変化するためであり、変化した容量値を読み取ることにより、圧力の変化を検出することができる。圧電体層は、鉛、チタン、ジルコニウム及び酸素を含む材料、又は、鉛、ストロンチウム、チタン、ジルコニウム及び酸素を含む材料からなる。
【００３８】
なお、検出素子１０５の第１の層２０５を導電層で設ける場合であって、アンテナとして機能する導電層２０４と同一の材料で設ける場合には、第１の層２０５とアンテナとして機能する導電層２０４とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、第１の層２０５を導電層で設ける場合であって、第１の導電層２０８と同一の材料で設ける場合には、第１の層２０５と第１の導電層２０８とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、第１の層２０５と第１の導電層２０８とアンテナとして機能する導電層２０４とを同一の材料を用いて同一の層に設けることも可能である。
【００３９】
次に、上記構成とは異なる本発明の半導体装置１００の断面構造について、図３（Ｂ）を参照して説明する。図３（Ｂ）に示す半導体装置は、検出素子１０５、記憶素子１０７、素子２０１、２０２、２０３、導電層２０４を有する。ここでは、トランジスタのソース配線またはドレイン配線を記憶素子１０７の第１の導電層２０８としているが、もちろん図３（Ａ）に示したようにソース配線やドレイン配線上に絶縁膜を介して別途第１の導電層を設けてもよい。また、アンテナ１０４として機能する導電層２０４は、ゲート電極を構成する導電層と同じ層に設けているが、上述したようにトランジスタのソース配線やドレイン配線と同じ層や、記憶素子１０７を構成する一対の導電層、検出素子を構成する導電層と同じ層に設けてもよい。もちろん印刷法や液滴吐出法を用いて形成してもよいし、トランジスタが形成される基板と別の基板に設けた後に当該トランジスタが形成された基板と貼り合わせることによって設けてもよい。また、図３（Ｂ）において、記憶素子１０７は、パッシブマトリクス型を用いた場合を示しているが、アクティブマトリクス型を用いてもよい。
【００４０】
検出素子１０５は、導電層２１１、乾湿層２１２、導電層２１３を有する。乾湿層２１２は、吸湿性がある有機材料を含み、具体的には、ポリイミド、アクリル等を含む。他にも乾湿層２１２として、セルロース系の親水性高分子、アンモニウム塩、スルホン酸基をベースとした材料、多孔質セラミックまたは塩化リチウム等を用いることができる。感湿層２１２に水が侵入すると、侵入した水分量に応じて、乾湿層２１２の誘電率が変化し、その結果、検出素子１０５の容量値が変化する。このように周囲の環境に応じて変化する容量値を読み取ることにより、湿度を検出することができる。また、図３（Ａ）に示す検出素子１０５において、第３の層２０７を薄膜の導電層で設けることによって導電層を通して乾湿層が水分を吸収または放出するため、上下で乾湿層２１２を導電層により挟む構造とすることも可能である。
【００４１】
なお、検出素子１０５の導電層２１１または導電層２１３をアンテナとして機能する導電層２０４と同一の材料で設ける場合には、導電膜２１１または導電膜２１３とアンテナとして機能する導電層２０４とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、検出素子１０５の導電層２１１または導電層２１３を第１の導電層２０８と同一の材料で設ける場合には、第１の層２０５と第１の導電層２０８とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、導電層２１１、導電層２１３と第１の導電層２０８とアンテナとして機能する導電層２０４とを同一の材料を用いて同一の層に設けることも可能である。
【００４２】
次に、上記構成とは異なる半導体装置１００の断面構造について、図４（Ａ）を参照して説明する。図４（Ａ）に示す半導体装置は、検出素子１０５、記憶素子１０７、素子２０１、２０２、２０３、導電層２０４を有する。ここでは、トランジスタのソース配線やドレイン配線上に絶縁膜を設け、当該絶縁膜上に検出素子１０５の第１の層および記憶素子１０７の第１の導電層２０８が形成されているが、ソース配線やドレイン配線と同一の層に設けることも可能である。また、図４（Ａ）において、記憶素子１０７は、アクティブマトリクス型を用いて場合を示しているが、パッシブマトリクス型を用いてもよい。
【００４３】
検出素子１０５は、導電層２１７、有機化合物を含む層２１８及び導電層２１９を有する。検出素子１０５は、周囲の温度が変化すると、その抵抗値が変化する。このように、周囲の環境に応じて変化する抵抗値を読み取ることにより、温度を検出する。
【００４４】
なお、上記の構成では、温度を検出する素子として、有機化合物を含む層２１８を含む素子を用いているが、本発明はこの構成に制約されない。温度を検出する素子として、トランジスタを用いてもよい。トランジスタは、周囲の温度が変化すると、そのソースとドレイン間の抵抗値が変化する。このような、抵抗値の変化を読み取ることにより、温度を検出することができる。
【００４５】
なお、検出素子１０５の導電層２１７をアンテナとして機能する導電層２０４と同一の材料で設ける場合には、第１の層２０５とアンテナとして機能する導電層２０４とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、検出素子１０５の導電層２１７を第１の導電層２０８と同一の材料で設ける場合には、第１の層２０５と第１の導電層２０８とを同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。また、導電層２１７と第１の導電層２０８とアンテナとして機能する導電層２０４とを同一の材料を用いて同一の層に設けることも可能である。また、検出素子１０５の有機化合物を含む層２１８を記憶素子１０７の有機化合物を含む層２０９と同一の材料で設ける場合には、有機化合物を含む層２１８を有機化合物を含む層２０９と同一の材料を用いて同一の層に形成することにより作製工程の簡略化を図ることができる。なお、この場合、検出素子１０５の導電層２１９と記憶素子１０７の第２の導電層２１０とを同一の材料で形成してもよい。
【００４６】
次に、上記構成とは異なる半導体装置１００の断面構造について、図４（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ｂ）に示す半導体装置は、検出素子１０５、記憶素子１０７、素子２０１、２０２、２０３、導電層２０４を有する。ここでは、トランジスタのソース配線またはドレイン配線を記憶素子１０７の第１の導電層としているが、もちろん図４（Ａ）に示したようにソース配線やドレイン配線上に絶縁膜を介して別途第１の導電層を設けてもよい。また、アンテナ１０４として機能する導電層２０４は、記憶素子１０７を構成する第１の導電層および検出素子を構成する第１の層と同じ層に設けているが、上述した他の層に設けることも可能である。
【００４７】
検出素子１０５は、導電層２１４、感応層２１５を有する。導電層２１４は、公知の導電性材料からなる。感応層２１５は、二酸化窒素ガスや一酸化窒素ガスを検出対象とする場合、金属亜硝酸塩と金属硝酸塩の一方又は両方を混合したものを用いる。また、二酸化炭素ガスを検出対象とする場合、金属炭酸塩と金属炭酸水素塩の一方又は両方を混合したものを用いる。金属亜硝酸塩とは、例えば、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウムなどである。金属硝酸塩とは、例えば、硝酸リチウム、硝酸ナトリウムなどである。金属炭酸塩とは、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウムなどである。金属炭酸水素塩とは、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどである。感応層２１５は、検出対象とするガスの分圧の変化に応じて、電気化学的な解離平衡を生じ、それによって生じる起電力変化が素子２０２に伝達される。素子２０２は、このような起電力変化を読み取ることにより、周囲のガスを検出することができる。
【００４８】
次に、上記構成とは異なる半導体装置１００の断面構造について、図１３を参照して説明する。図１３に示す半導体装置は、検出素子１０５、記憶素子１０７、素子２０１、２０２、２０３、導電層２０４を有する。図１３では、生体物質等の有機化合物等からなる化学物質を選択的に識別する場合に関して説明する。
【００４９】
検出素子１０５は、第１の層２５１、第２の層２５２および第３の層２５３からなる並列して配置された構造を有している（図１３（Ａ））。なお、ここでは第１の層２５１〜第３の層２５３が並列して配置された場合を示すが、上述したように第１の層２５１〜第３の層２５３を積層させて設けてもよいし、第１の層２５１および第３の層２５３を並列に配置し、当該第１の層２５１と第３の層２５３を覆うように第２の層２５２を設けてもよい。
【００５０】
また、第１の層２５１、第３の層２５３として、上記図３、図４と同様に公知の導電層を用いる。導電層としては、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。
【００５１】
第２の層２５２としては、検出したい物質と選択的に反応する物質（識別素子）を設ける。例えば、検出したい物質と選択的に反応する酵素２６６を高分子等の基体２６５上に公知の手段を用いて固定化して設ける。そして、第２の層２５２に、血液、汗、尿等を接触させることによって、その中に含まれる特定の物質のみが第２の層２５２と反応し、その結果、検出素子１０５に検出される。また、基体２６５上には酵素の他にも、検出したい物質により各種タンパク質、ＤＮＡ、抗体分子または微生物細胞等を固定化して設けることができる。
【００５２】
ここでは、生体物質２６１〜２６３の３種類の物質があった場合を簡単に説明する。酵素２６６と生体物質２６１が選択的に反応する場合には、生体物質２６１の存在の有無や含有量が、第１の層２５１および第３の層２５３間の抵抗値や電流値によって検出素子１０５によって検出される。より具体的には、高分子等の基体２６５に固定化された識別素子である酵素２６６と生体物質２６１との間で起こる生化学反応によって、生成あるいは消費される化学物質を第１の層および第３の層により測定することによって検出を行う。一方、生体物質２６２、２６３に関しては、酵素２６６と反応しないため、一切検出されることはない（図１３（Ｂ））。このように、検出素子１０５において、第２の層２５２に検出したい物質と反応する酵素等を設けておくことによって、特定の生体物質の存在の有無や含有量等の情報を知ることができる。また、複数の検出素子を設け、検出素子にそれぞれ特定の生体物質と反応する酵素等を設けておくことによって、複数の生体物質を一度に検出することが可能となる。また、図１３では、検出素子１０５として、識別素子を設けた第２の層２５２を導電層からなる第１の層および第２の層で挟んで設ける構成を示したが、他にも、検出素子１０５として、ＩＳＦＥＴ（Ｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いることも可能である。
【００５３】
なお、上記図３、図４、図１３の構造は、それぞれ自由に組み合わせて設けることが可能である。つまり、アンテナ１０４として機能する導電層２０４を設ける位置、記憶素子１０７の設ける位置およびその構成（パッシブマトリクス型またはアクティブマトリクス型）または検出素子１０５の設ける位置等を自由に組み合わせて設けることができる構成は全て本発明の半導体装置に含まれる。
【００５４】
また、上記の構造では、基板２１６上に、演算処理回路１０１、検出部１０２、記憶部１０３及びアンテナ１０４を設けているが、本発明はこの構造に制約されない。基板２１６上から、演算処理回路１０１等を構成する複数の素子を剥離してもよい。基板２１６から複数の素子を剥離することにより、小型化、薄型化、軽量化を実現することができる。
【００５５】
そこで、基板２１６から複数の素子を剥離する際の手順について、図５を参照して説明する。まず、基板２２０上に、剥離層２２１、複数の薄膜集積回路を含む層２２２を積層して形成する（図５（Ａ））。剥離層２２１は、公知の手段（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、モリブデン及び珪素から選択された元素を含む材料から形成される。複数の薄膜集積回路を含む層２２２には、演算処理回路１０１等を構成する複数の素子が設けられている。
【００５６】
次に、基板２２０から薄膜集積回路２２３を剥離する。ここでは、レーザ光（例えばＵＶ光）を照射することによって複数の薄膜集積回路を含む層２２２に、選択的に開口部を形成して、剥離層２２１を露出させた後（図５（Ｂ））、物理的な力を用いて基板２２０から薄膜集積回路２２３を剥離する。また、開口部を形成後、基板２２０から薄膜集積回路２２３を剥離する前に、開口部にエッチング剤を導入して、剥離層２２１を除去した後に剥離してもよい。ここでは、開口部にエッチング剤を導入して、剥離層２２１を除去すると共に、複数の薄膜集積回路を含む層２２２を分断して、複数の薄膜集積回路２２３を形成する。エッチング剤には、フッ化ハロゲンを含む気体又は液体、具体的には、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）を用いるとよい。そして、薄膜集積回路２２３の一方の面を基体２２４（基板２２４ともいう）に接着させて、基板２２０から薄膜集積回路２２３を剥離する（図５（Ｃ））。
【００５７】
次に、薄膜集積回路２２３の他方の面を基体２２５に接着させて、薄膜集積回路２２３を基体２２４、２２５により封止する（図５（Ｄ））。この際、加熱処理及び加圧処理の一方又は両方を行う封止ロール２２６、基体２２５が巻き付けられた供給ロール２２７及びベルトコンベア２２９を用いると、順次、基体２２４、２２５に封止された薄膜集積回路２２３を形成することができる。次に、切断手段２２８により、基体２２４、２２５を切断する。そうすると、基体２２４、２２５に封止された薄膜集積回路２２３が完成する。本発明の半導体装置とは、上記のような、基体２２４、２２５に封止された薄膜集積回路２２３をその範疇に含む。なお基体２２４、２２５とは、有機樹脂からなる基板（例えばプラスチック基板）、フィルム（例えばポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニル等からなる）に相当する。
【００５８】
また、本発明の半導体装置を人体に埋め込む際、人体に有害な影響を与えないようにするため、基体２２４、２２５を覆うように、保護層２３０を設けるとよい。保護層２３０は、人体に有害な影響を与えない材料により形成され、具体的には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、チタン（Ｔｉ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）又は窒化炭素等の絶縁層により形成する。なお、ここでいうＤＬＣには、水素化アモルファスカーボン膜等も含んでいる。
【００５９】
次に、上記とは異なる、基板２１６から複数の素子を剥離する手順について、図６を参照して説明する。まず、基板２２０上に、剥離層２２１、複数の薄膜集積回路を含む層２２２、保護層２３１を形成する（図６（Ａ））。次に、保護層２３１と複数の薄膜集積回路を含む層２２２に、選択的に開口部を形成して、剥離層２２１を露出させる（図６（Ｂ））。続いて、上記図５で示した方法を用いて基板２２０から薄膜集積回路を含む層２２２を剥離する。ここでは、薄膜集積回路を含む層２２２と保護膜２３１とに設けられた開口部にエッチング剤を導入して、剥離層２２１を除去すると共に、複数の薄膜集積回路を含む層２２２を分断して、複数の薄膜集積回路２２３を形成する。次に、薄膜集積回路２２３の一方の面を基体２２４に接着させて、基板２２０から薄膜集積回路２２３を剥離する（図６（Ｃ））。続いて、薄膜集積回路２２３の露出された面上に、保護層２３２を形成する（図６（Ｄ））。そうすると、保護層２３２により覆われた薄膜集積回路２２３が完成する。続いて、切断手段２２８により、基体２２４を切断する。そうすると、保護層２３１、２３２に覆われた薄膜集積回路２２３が完成する。なお、検出する物理量や化学量によっては、保護層の一部を選択的に除去して開口部を設け、検出素子が露出するように形成する。
【００６０】
本実施の形態で示した半導体装置は、様々な物理量や化学量を検出し且つ非接触で外部の機器にその情報を表示し管理することが可能となる。また、本発明の半導体装置は表面がＤＬＣ等の保護層により覆われているため、人体に埋め込んで設ける際に有害な影響を与える恐れがない。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した検出素子の構造に関して図面を参照して説明する。
【００６２】
図７は、周囲の明るさまたは光の照射の有無を検出する検出部の一例を示している。検出素子７０８は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等で形成されている。検出制御回路７０９は、検出駆動回路７５２、検出回路７５３およびＡ／Ｄ変換回路７５４を有している（図７（Ａ））。以下に、図７（Ｂ）を参照して検出回路７５３について説明する。
【００６３】
リセット用ＴＦＴ７５５を導通状態にすると検出素子７０８には逆バイアス電圧が印加される。ここで、検出素子７０８のマイナス側端子の電位が電源電圧の電位まで充電される動作を「リセット」と呼ぶ。その後、リセット用ＴＦＴ７５５を非導通状態にする。そのとき、検出素子７０８の起電力により、時間が経過するに従い電位状態が変化する。すなわち、電源電圧の電位まで充電されていた検出素子７０８のマイナス側端子の電位が、光電変換によって発生した電荷によって除々に低下する。
【００６４】
ある一定時間を経過した後、バイアス用ＴＦＴ７５７を導通状態とすると、増幅用ＴＦＴ７５６を通って出力側に信号が出力される。この場合、増幅用ＴＦＴ７５６とバイアス用ＴＦＴ７５７はいわゆるソースフォロワ回路として動作する。ここではソースフォロワ回路をｎチャネル型ＴＦＴで形成した例で示されているが、勿論、ｐチャネル型ＴＦＴでも形成することができる。
【００６５】
増幅側電源線７５８には電源電圧Ｖｄｄが加えられている。バイアス側電源線７５９は基準電位０ボルトが与えられている。増幅用ＴＦＴ７５６のドレイン側端子は増幅側電源線に接続され、ソース側端子はバイアス用ＴＦＴ７５７のドレイン端子に接続されている。バイアス用ＴＦＴ７５７のソース側端子はバイアス側電源線７５９に接続されている。バイアス用ＴＦＴ７５７のゲート端子にはバイアス電圧Ｖｂが印加され、このＴＦＴにはバイアス電流Ｉｂが流れる。バイアス用ＴＦＴ７５７は基本的には定電流源として動作する。増幅用ＴＦＴ７５６のゲート端子には入力電圧Ｖｉｎが加えられ、ソース端子が出力端子となる。このソースフォロワ回路の入出力関係は、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ−Ｖｂとなる。この出力電圧ＶｏｕｔはＡ／Ｄ変換回路７５４によりデジタル信号に変換する。デジタル信号は演算処理回路７０３に出力する。
【００６６】
図８は、検出素子に静電容量を検出する素子を設けた一例を示している。静電容量を検出する素子は、一対の電極を備えている。電極間に液体又は気体など検出する対象物が充填されるようになっている。この一対の電極間の、静電容量の変化を検出することで、例えば容器に密封された内容物の状態を判断する。また、一対の電極間にポリイミド、アクリルその他吸湿性の誘電体を介在させて、電気抵抗の微小な変化を読み取ることにより湿度の変化を検出することもできる。
【００６７】
検出制御回路７０９は、以下に示す構成となっている。発振回路７６０は測定基準信号を生成し、検出素子７０８の電極にその信号を入力する。このときの電圧は電圧検出回路７６１にも入力される。電圧検出回路７６１により検出された基準信号は、変換回路７６３で実効値を示す電圧信号に変換される。検出素子７０８の電極間に流れる電流は、電流検出回路７６２により検出する。電流検出回路７６２により検出された信号は、変換回路７６４により実効値を示す電流信号に変換される。演算回路７６６は、変換回路７６３の出力である電圧信号と、変換回路７６４の出力である電流信号を演算処理してインピーダンス若しくはアドミタンスなどの電気パラメータを算出する。また、電圧検出回路７６１の出力と電流検出回路７６２の出力は、位相比較回路７６５に入力される。位相比較回路７６５はこの両者の信号の位相差を、演算回路７６７に出力する。演算回路７６７は、演算回路７６６と位相比較回路７６５の出力信号を用いて静電容量を算出する。そして、その信号を演算処理回路７０３に出力する。
【００６８】
図１４、図１５は、温度を検出する検出素子の等価回路とその動作について示している。
【００６９】
まず、温度を検出する検出素子として、一対の導電層間に有機化合物を含む層を含む素子を用いる場合について、図１４を参照して説明する。
【００７０】
温度を検出する検出素子９７１と定電流源９７２は直列に接続されており、検出素子９７１の一方の端子は高電位電源に接続され、一定の電位（ＶＤＤ）に保たれている。また、定電流源９７２の一方の端子は低電位電源に接続され、一定の電位（ＶＳＳ）に保たれている（図１４（Ａ））。検出素子９７１は、周囲の温度により、抵抗値が変化する性質があり、具体的には、室温を通常の温度としたとき、温度が通常よりも高くなると抵抗値が低下し、温度が通常よりも低くなると抵抗値が上昇する。このような検出素子９７１の性質は、検出素子９７１の電圧電流特性と温度の関係のグラフ図１４（Ｂ）に示す通りである。
【００７１】
検出素子９７１には、定電流源９７２により、一定の電流が供給されており、この状態で、周囲の温度が変化すると、検出素子９７１の抵抗値が変化する。そして、検出素子９７１の抵抗値の変化に伴って、検出素子９７１の他方のノードの電位（Ｖａとする）が変化する。このような、検出素子９７１の他方のノードの電位Ｖａを読み取ることにより、周囲の温度を検出することができる。
【００７２】
次に、温度を検出する検出素子として、１つ又は複数のトランジスタを用いる場合について、図１５を参照して説明する。
【００７３】
１つ又は複数のトランジスタからなる検出素子９７３と定電流源９７４は直列に接続されており、検出素子９７３の一方の端子は高電位電源に接続され、一定の電位（ＶＤＤ）に保たれている（図１５（Ａ））。また、定電流源９７４の一方の端子は低電位電源に接続され、一定の電位（ＶＳＳ）に保たれている。
【００７４】
検出素子９７３は、周囲の温度により、抵抗値が変化する性質があり、検出素子９７３の抵抗値の変化に伴って、検出素子９７３の他方のノードの電位（Ｖｂとする）が変化する。このような、検出素子９７３の他方のノードの電位Ｖｂを読み取ることにより、周囲の温度を検出することができる。検出素子９７３のノードの電位Ｖｂと温度は、ほぼ直線的な関係を示す（図１５（Ｂ））。
【００７５】
なお、検出素子９７３は、１つのトランジスタ９７５を含む場合、２つのトランジスタ９７６、９７７を含む場合、３つのトランジスタ９７８〜９８０を含む場合等があり、本発明ではそのいずれを採用してもよい（図１５（Ｃ）〜（Ｅ））。
【００７６】
また、温度を検出する検出素子としてトランジスタを用いる場合には、検出素子におけるトランジスタと検出制御回路や演算処理回路等におけるトランジスタとを異なる構造で設けることが好ましい。検出素子におけるトランジスタは、温度変化によりトランジスタの特性が変化しやすい構造とし、検出制御回路や演算処理回路等のその他の回路に用いられるトランジスタは温度変化があった場合であっても特性が変化しにくい構造とする。具体的には、検出素子におけるトランジスタに比べて、検出制御回路や演算処理回路等のトランジスタにおける半導体膜のチャネル長（ソース領域とドレイン領域間の半導体膜の長さ）を大きくすることによって温度変化に対する影響を減少することができる。また、トランジスタのチャネル幅（チャネル長と垂直方向）を変えることによって、温度変化に対する影響を緩和させることも可能である。
【００７７】
次に、リーダ／ライタ１１２と半導体装置１００との動作の一例を説明するフローチャートを図９に示す。
【００７８】
リーダ／ライタ１１２は、検出起動信号、データ読み出し信号、データ書き込み信号などの制御信号を送信する。その制御信号を半導体装置１００が受信する。半導体装置１００は、演算処理回路で制御信号を識別する。そして、検出部を動作させてデータの測定及び記憶部への記録を行う動作、記憶部に記録されているデータを読み出す動作、記憶部にデータを書き込む動作の中からどの動作を行うか判定する。データの測定及び記憶部への記録を行う動作は、まず、検出制御回路を動作させ、検出素子の信号を読み取り、検出制御回路を介して二値化を行い、演算処理回路を介して記憶部に記録させる作業を行う。リーダ／ライタ１１２からのデータを書き込む動作では、リーダ／ライタ１１２から送信されたデータを記憶部に書き込みを行う。記憶部に記録されているデータを読み出す動作では、制御回路を動作させ、記憶素子のデータを読み出し、それをリーダ／ライタ１１２に送信する動作を行う。回路の動作に必要な電力は、信号の送信と同時に、若しくは随時行うものとする。
【００７９】
次に、半導体装置に設けられた検出素子で検出したデータを、リーダ／ライタと送受信するシステムについて、図１０を用いて説明する。図１０は、上述した半導体装置１００と、半導体装置１００の情報の送受信を行うリーダ／ライタ１１２の一例を示す。リーダ／ライタ１１２は、アンテナ９０４と、発信器９２１、復調回路９１０、変調回路９１１を備えている。その他に演算処理回路９０１、外部インターフェイス部９２３を備える。制御信号を暗号化して送受信するには、暗号化／複合化回路部９２２と記憶部９０３をリーダ／ライタ１１２に備えておけば良い。電源回路部９０９は各回路に電力を供給するものであり、外部電源９２４から供給された電力を各回路へ供給する。
【００８０】
半導体装置１００の検出部１０２で検出された情報は、演算処理回路１０１で処理した後、記憶部１０３に保持される。リーダ／ライタ１１２の変調回路９１１を介して電磁波として送られてきた信号は、半導体装置１００のアンテナ１０４において、電磁誘導により交流の電気信号に変換される。復調回路１１０では、該交流の電気信号を復調し、後段の演算処理回路１０１に送信する。演算処理回路１０１では、入力された信号に従って記憶部１０３に保持されているデータを呼び出す。そして、演算処理回路１０１から変調回路１１１に信号を送り、変調回路１１１で交流の電気信号に変調される。そして、該交流の電気信号をアンテナ１０４を介して、リーダ／ライタ１１２のアンテナ９０４に送信する。
【００８１】
リーダ／ライタ１１２のアンテナ９０４で受信した交流の電気信号を、復調回路９１０で復調し、後段の演算処理回路９０１、外部インターフェイス部９２３に送信する。そして外部インターフェイス部９２３に接続されるディスプレイ、コンピュータなどの情報処理装置９２５で、検出部１０２で検出したデータを表示する。
【００８２】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【００８３】
（実施の形態３）
本発明の半導体装置は、上記実施の形態で示したように様々な物理量または化学量を検出することができる。そのため、人間や動物等に上述した半導体装置を携帯させることによって、生体情報や健康状態等の様々な情報を場所を問わず簡単に知ることが可能となる。また、半導体装置の携帯の方法としては、人間を例に挙げると体の表面に貼り付けて設ける方法や人体に埋め込んで設ける方法等が考えられるが、検出したい物理量や化学量を考慮して適宜個人が選択して設ければよい。以下に、本発明の半導体装置の使用形態の具体例について図面を参照して説明する。
【００８４】
温度を検出する素子を含む半導体装置５０２を動物５０１に埋め込み、動物５０１付近に設けられたえさ箱等にリーダ／ライタ５０３を設ける（図１１（Ａ））。そして、リーダ／ライタ５０３を用いて、半導体装置５０２により検出される動物５０１の体温等の情報を定期的に読み取ることにより、動物５０１の健康状態を監視し管理することができる。この場合、あらかじめ、半導体装置５０２に識別番号を記憶させておくことにより複数の動物を同時に管理することができる。特に、半導体装置５０２を動物５０１に埋め込む場合には、ＴＦＴ等を用いて半導体装置５０２を形成することによりサイズが小さくなるように設けることが好ましい。また、上記実施の形態で示したように、半導体装置５０２がフレキシブル性（可撓性）を有するように設けることによって、埋め込まれた半導体装置に応力が加わった場合であっても当該半導体装置の破損を防止することができる。
【００８５】
また、ガス等の気体成分を検出する素子を含む半導体装置５０６を食品５０５に設け、包装紙や陳列棚にリーダ／ライタ５０７を設ける（図１１（Ｂ））。そして、リーダ／ライタ５０７を用いて、半導体装置５０６により検出される情報を定期的に読み取ることにより、食品５０５の鮮度を管理することができる。
【００８６】
また、光を検出する素子を含む半導体装置５１２を植物５１１に設け、植物５１１の植木鉢等にリーダ／ライタ５１３を設ける（図１１（Ｃ））。そして、リーダ／ライタ５１３を用いて、半導体装置５１２により検出される情報を定期的に読み取ることで、日照時間の情報を得ると共に、花の開花時期や出荷時期の情報を正確に予想することができる。特に、光を検出する素子を含む半導体装置５１２においては、同時に太陽電池を設けることによって、リーダ／ライタ５１３からの電磁波による電力供給とあわせて、外部からの光によって半導体装置５１２に電力を供給することが可能となる。太陽電池は、検出素子と併用させて設けてもよいし、検出素子とは別に設けてもよい。
【００８７】
また、圧力を検出する素子を含む半導体装置５１５を人体の腕に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける（図１１（Ｄ））。そして、リーダ／ライタを用いて、半導体装置５１５により検出される情報を読み取れば、血圧、脈拍等の情報を得ることができる。特に、半導体装置５１５を人体に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける場合には、ＴＦＴ等を用いて半導体装置５１５を形成することによりサイズが小さくなるように設けることが好ましい。また、上記実施の形態で示したように、半導体装置５１５がフレキシブル性（可撓性）を有するように設けることによって、貼り付けるかもしくは埋め込まれて設けられた半導体装置に応力が加わった場合であっても当該半導体装置の破損を防止することができる。
【００８８】
また、温度を検出する素子を含む半導体装置５１６を耳たぶに埋め込む（図１１（Ｅ））。そして、リーダ／ライタを用いて、半導体装置５１６により検出される情報を読み取れば、体温の情報を得ることができる。
【００８９】
また、安息の状態で測定する体温を基礎体温とよぶが、この基礎体温には一定のリズムがあり、測定結果により、自分自身の体調を把握することができる。基礎体温は、目を覚ましたら、動かずにそのままの状態で測定しなければならず、好ましくは、口中の舌下で５分間測定する。つまり、基礎体温を測定するには、基礎体温計を清潔に保ちつつ、毎日口中に入れて測定するという煩雑さがある。しかしながら、本発明の半導体装置５１７を舌等に埋め込んでおけば、基礎体温計を使用する必要がなくなり、毎日口にリーダ／ライタをかざせば、体温を測定することができる（図１１（Ｅ））。
【００９０】
また、圧力を検出する素子を含む半導体装置５１８を鼻の下に貼り付けるかもしくは埋め込むことによって設ける（図１１（Ｅ））。そして、リーダ／ライタを用いて、半導体装置５１８により検出される情報を読み取れば、呼吸の有無の情報を得ることができる。これは、特に、病院等において多くの患者の状態を知りたい場合等に有効となる。
【００９１】
また、振動を検出する素子を含む半導体装置５２２をのどに貼り付けるかもしくは埋め込むことによって設ける（図１１（Ｅ））。そして、リーダ／ライタによって、半導体装置５２２により検出される情報を読み取れば、のどにおける声帯の振動の有無の情報を得ることができる。これは、特に、病気等により声が出せない場合であっても、声帯の振動を検出することによって声を出そうとする意思表示を示す場合に有効となる。
【００９２】
また、紫外線を検出する検出素子を含む半導体装置５１９を光が透過する箇所に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける（図１１（Ｆ））。そうすると、専用のセンサを持ち歩くことなく、必要なときに、好きな場所で、半導体装置５１９にリーダ／ライタをかざせば、紫外線を測定することができる。紫外線は、人間が感知することができないものであり、皮膚や目に有害な影響を及ぼし、免疫力を低下させるものであるが、紫外線を測定することができれば、速やかに自己防衛手段をとることができる。
【００９３】
また、上記以外にも、圧力を検出する素子を含む半導体装置５２０を心臓付近に貼り付けて、心拍数を測定してもよい。上述の通り、本発明の半導体装置は、人体の健康管理、疾病の予防予測に活用することができる。また、インターネット等のネットワークを用いて、リーダ／ライタで読み取った生体情報を得ることにより、本発明の半導体装置を在宅医療監視システムなどに活用することができる。その具体例を図１２に示す。
【００９４】
個体５５１に、物理量や化学量を検出可能な半導体装置５５２を携帯させる。半導体装置５５２は、図１１に示したように、人体に貼り付けて設けてもよいし、埋め込んで設けてもよく、個体５５１が適宜選択して設ければよい。また、血液や脈拍等は個体差があるため個体５５１にあわせた半導体装置５５２を設ける。このように、個体５５１に半導体装置５５２を携帯させることにより、半導体装置５５２によって検出された個体５５１の生体情報をリーダ／ライタ５５３で読み取りコンピュータ等の装置５５４の表示部５５５に表示することができる。さらに、読み取られた生体情報は、インターネット等のネットワークを用いることによって、リアルタイムで自宅５５０から医療機関５６０に送信することができる。
【００９５】
医療機関５６０は、送信されてきたデータをコンピュータ等の装置５６１で受信することにより、個体５５１の情報を監視、管理する。また、個体５５１の担当医・専門医は、送信されてきた情報をもとに個体５５１の診断を行うことができる。
【００９６】
このように、個体５５１の健康状態に係る物理量または化学量の変化が定期的に検出され、医療機関５６０に送信されるため、自宅５５０に居ながら医療機関５６０が個体５５１の健康状態を監視することが可能となる。そのため、個体５５１に異常が認められた場合には、迅速に医師を派遣して精密な検査を行うことができる。
【００９７】
また、個体５５１が常に半導体装置５５２を携帯している場合には、携帯電話等の情報機器にリーダ／ライタを搭載することによって、外出先においても常時個体５５１の健康状態を把握することができる。また、個体５５１に異常が認められた場合には、個体５５１の生体情報を管理している医療機関５６０と個体５５１の付近にある医療機関５７０が情報のやりとりを行うことによって、迅速に個体５５１のもとに医師を派遣し処置することができる。これは、特に個体５５１が、外出している場合に、自宅以外の場所で異常が認められた場合に有効となる。
【００９８】
また、このように定期的に個体５５１の生体情報を管理することによって、個体５５１に不足しているものを改善することも可能である。例えば、個体５５１の生体情報をコンピュータ等の装置５５４によって管理、分析することにより、現在の個体５５１に不足しているビタミンがある場合には、そのことを表示部５５５に表示して注意を促すと共に摂取すべき食材等を表示させることも可能である。
【００９９】
以上のように、本発明の半導体装置５５２を個体に常に携帯させておくことにより、個人の健康状態を自分自身のみならず医療機関等も把握することが可能となり、病気等を未然に防止し、不慮の病気や事故が発生した場合であっても迅速に最善の対処を行うことができる。
【０１００】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図２】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図３】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図４】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図５】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図６】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図７】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図８】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図９】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図１０】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図１１】本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。
【図１２】本発明の半導体装置の使用形態の一例を示す図。
【図１３】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図１４】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【図１５】本発明の半導体装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  半導体装置
１０１  演算処理回路
１０２  検出部
１０３  記憶部
１０４  アンテナ
１０５  検出素子
１０６  検出制御回路
１０７  記憶素子
１０８  制御回路
１０９  電源回路
１１０  復調回路
１１１  変調回路
１１２  リーダ／ライタ
１１３  バッテリ
２０１  素子
２０２  素子
２０３  素子
２０４  導電層
２０５  第１の層
２０６  第２の層
２０７  第３の層
２０８  導電層
２０９  有機化合物を含む層
２１０  導電層
２１１  導電層
２１２  感湿層
２１３  導電層
２１４  導電層
２１５  感応層
２１６  基板
２１７  導電層
２１８  有機化合物を含む層
２１９  導電層
２２０  基板
２２１  剥離層
２２２  複数の薄膜集積回路を含む層
２２３  薄膜集積回路
２２４  基体
２２５  基体
２２６  封止ロール
２２７  供給ロール
２２８  切断手段
２２９  ベルトコンベア
２３０  保護層
２３１  保護層
２３２  保護層
２４０  薄膜集積回路
２４１  導電層
２５１  第１の層
２５２  第２の層
２５３  第３の層
２６１  生体物質
２６２  生体物質
２６３  生体物質
２６５  基体
２６６  酵素
５０１  動物
５０２  半導体装置
５０３  リーダ／ライタ
５０５  食品
５０６  半導体装置
５０７  リーダ／ライタ
５１１  植物
５１２  半導体装置
５１３  リーダ／ライタ
５１４  半導体装置
５１５  半導体装置
５１６  半導体装置
５１７  半導体装置
５１８  半導体装置
５１９  半導体装置
５２０  半導体装置
５２２  半導体装置
５５０  自宅
５５１  個体
５５２  半導体装置
５５３  リーダ／ライタ
５５４  装置
５５５  表示部
５６０  医療機関
５６１  装置
５７０  医療機関
７０３  演算処理回路
７０８  検出素子
７０９  検出制御回路
７５２  検出駆動回路
７５３  検出回路
７５４  Ａ／Ｄ変換回路
７５５  リセット用ＴＦＴ
７５６  増幅用ＴＦＴ
７５７  バイアス用ＴＦＴ
７５８  増幅側電源線
７５９  バイアス側電源線
７６０  発信回路
７６１  電圧検出回路
７６２  電流検出回路
７６３  変換回路
７６４  変換回路
７６５  位相比較回路
７６６  演算回路
７６７  演算回路
９０１  演算処理回路
９０３  記憶部
９０４  アンテナ
９０９  電源回路部
９１０  復調回路
９１１  変調回路
９２２  暗号化／複合化回路部
９２３  外部インターフェイス部
９２４  外部電源
９２５  情報処理装置
９７１  検出素子
９７２  定電流源
９７３  検出素子
９７４  定電流源
９７５  トランジスタ
９７６  トランジスタ
９７７  トランジスタ
９７８  トランジスタ
９７９  トランジスタ
９８０  トランジスタ
【図１】
2006236332.tif 000003
【図２】
2006236332.tif 000004
【図３】
2006236332.tif 000005
【図４】
2006236332.tif 000006
【図５】
2006236332.tif 000007
【図６】
2006236332.tif 000008
【図７】
2006236332.tif 000009
【図８】
2006236332.tif 000010
【図９】
2006236332.tif 000011
【図１０】
2006236332.tif 000012
【図１１】
2006236332.tif 000013
【図１２】
2006236332.tif 000014
【図１３】
2006236332.tif 000015
【図１４】
2006236332.tif 000016
【図１５】
2006236332.tif 000017