(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
整流回路と、を有し、
前記整流回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１のコイルと、第２のコイルと、第１の容量素子と、を有し、
前記第１のトランジスタのドレインは、前記第１の容量素子の第１の端子と電気的に接続され、
前記第１の容量素子の第２の端子は、前記アンテナの第１の端子と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのドレインは、前記アンテナの第２の端子と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソースは、前記第１のトランジスタのドレインと電気的に接続され、
前記第１のコイルは、前記第１のトランジスタのゲートとドレインとの間に電気的に接続され、
前記第２のコイルは、前記第２のトランジスタのゲートとドレインとの間に電気的に接続され、
前記第１のコイルは、前記アンテナとの電磁結合により前記第１のトランジスタのゲートの電位を増幅させるように、前記アンテナと重なり、
前記第２のコイルは、前記アンテナとの電磁結合により前記第２のトランジスタのゲートの電位を増幅させるように、前記アンテナと重なることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１のコイルは、前記第２のコイルと重なる領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
第２の容量素子を有し、
前記第２の容量素子の第１の端子は、前記第１のトランジスタのソースと電気的に接続され、
前記第２の容量素子の第２の端子は、前記第２のトランジスタのドレインと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４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１のコイル、及び前記第２のコイルは、絶縁層を介して前記アンテナと、重なる領域を有す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４のいずれか一において、
前記第１のトランジスタ、及び前記第２のトランジスタは、酸化物半導体材料を含んで構成され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、整流回路を有する半導体装置に関する。また、当該半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データを無線で送受信する半導体装置の開発が盛んに進められている。データを無線で送受信する半導体装置は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグ、無線チップ、トランスポンダ等と呼ばれ、現在実用化されているものは、シリコン基板を用いたものが主流である。
【０００３】
上記データを無線で送受信する半導体装置（以下、ＲＦＩＤと称する）においては、無線信号（搬送波、または搬送波に変調波を重畳して生成された振幅変調波）を、ＲＦＩＤ内部に設けられた整流回路により直流電圧に変換する機能を有し、この直流電圧を用いてＲＦＩＤ内部の回路が動作する。
【０００４】
ＲＦＩＤ内部に設けられた整流回路は、一般的にトランジスタを用いたダイオードにより構成されている。
【０００５】
トランジスタを用いたダイオードを整流回路に用いた場合、理想的なダイオードが出力する電圧や電流と比べて、トランジスタの性能の一つである、しきい値相当分のロスが発生するといった問題があった。
【０００６】
また、整流回路に電圧制御回路を設けて安定化させる方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３６９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、プロセスが複雑になり、また同時に回路構成も複雑になるといった課題を有している。
【０００９】
本発明の一形態は、以上のような問題を鑑みてなされたものであり、トランジスタを用いたダイオードを整流回路に用いた場合、トランジスタが有するしきい値相当分のロスを低減し、プロセスの簡略化、及び回路構成の簡素化を目的とした整流特性を有する半導体装置（ＲＦＩＤ）を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
整流回路を構成するトランジスタのゲート端子とドレイン端子の間にコイルを接続することで、整流効率を向上させる。
【００１１】
具体的には、電波を受信するアンテナと整流回路のトランジスタのゲートとドレイン端子との間に、コイルを配置することで、電波を受信するアンテナとコイルの結合を利用して、ダイオード単体と比較しダイオードとコイルが出力する電圧を大きくし、整流効率を向上させる。より詳細には以下の通りである。
【００１２】
本発明の一形態は、アンテナと、アンテナを介して受信した搬送波または振幅変調波を整流する整流回路と、を有し、整流回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１の容量素子と、第２の容量素子と、第１のコイルと、第２のコイルと、を有し、第１のトランジスタは、第１のゲート電極と、第１のソース電極と、第１のドレイン電極と、を有し、第２のトランジスタは、第２のゲート電極と、第２のソース電極と、第２のドレイン電極と、を有し、第１のゲート電極と、第１のドレイン電極との間に、第１のコイルを接続させ、第２のゲート電極と、第２のドレイン電極との間に、第２のコイルを接続させ、アンテナから受信した搬送波または振幅変調波が、第１のコイル、及び第２のコイルにより増幅されることを特徴とする半導体装置である。
【００１３】
上記構成において、半導体装置は、アンテナと電気的に接続された復調回路と、復調回路と電気的に接続された変調回路と、整流回路と電気的に接続された定電圧回路と、復調回路、変調回路、及び定電圧回路と電気的に接続された論理回路とを有してもよい。
【００１４】
上記構成において、半導体装置は、アンテナと電気的に接続された復調回路と、復調回路と電気的に接続された変調回路と、整流回路と電気的に接続された定電圧回路と、復調回路、変調回路、及び定電圧回路と電気的に接続された論理回路と、定電圧回路と、論理回路との間に接続されたクロック生成回路とを有してもよい。
【００１５】
上記構成において、第１のコイル、及び第２のコイルは、絶縁層を介してアンテナと、重ねて配置されてもよい。
【００１６】
上記構成において、第１のコイル、及び第２のコイルは、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウムから選択された元素を含む導電層であってもよい。
【００１７】
上記構成において、第１のトランジスタ、及び第２のトランジスタは、酸化物半導体材料を含んで構成されてもよい。
【００１８】
また、本発明の他の一形態は、基板上に第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極層を形成し、ゲート電極層上に第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁層上に半導体層と接するソース電極層、及びドレイン電極層を形成し、第２の絶縁層、ソース電極層、及びドレイン電極層上に第３の絶縁層を形成し、第３の絶縁層上に第１のコイル、及び第２のコイルを形成し、第３の絶縁層、第１のコイル、及び第２のコイル上に第４の絶縁層を形成し、第４の絶縁層上にアンテナを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００１９】
また、本発明の他の一形態は、基板上に第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層上に半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極層を形成し、ゲート電極層上に第２の絶縁層を形成し、第２の絶縁層上に半導体層と接するソース電極層、及びドレイン電極層を形成し、第２の絶縁層、ソース電極層、及び前記ドレイン電極層上に第３の絶縁層を形成し、第３の絶縁層上に第１のコイルを形成し、第３の絶縁層、及び第１のコイル上に第４の絶縁層を形成し、第４の絶縁層上に第２のコイルを形成し、第４の絶縁層、及び第２のコイル上に第５の絶縁層を形成し、第５の絶縁層上にアンテナを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２０】
上記構成において、第１のコイル、及び第２のコイルは、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウムから選択された元素を含む導電層であってもよい。
【００２１】
上記構成において、半導体層は、酸化物半導体材料により形成してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一形態に係わる半導体装置（ＲＦＩＤ）は、トランジスタにより形成されたダイオードを整流回路に用いた場合、トランジスタでの整流効率の低下を減らし、整流効率を向上させることができる。
【００２３】
また、アンテナと回路部を同じ基板に直接形成することが可能ため、製造工程の簡略化及びコストを低減させることができる。また、アンテナをトランジスタ作製工程中に回路部と同時に形成するため、トランジスタとアンテナの後付けの接点がないため、アンテナと回路部の接続不良を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一態様に係るＲＦＩＤ全体、整流回路を示すブロック図。
【図２】本発明の一態様に係るＲＦＩＤ全体を示すブロック図。
【図３】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す平面図。
【図４】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す断面図。
【図５】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す断面図。
【図６】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す断面図。
【図７】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す断面図。
【図８】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す断面図。
【図９】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの一例を示す断面図。
【図１０】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す断面図。
【図１１】本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す断面図。
【図１２】本発明の一態様に係るＲＦＩＤの使用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態およ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。また、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。
【００２６】
また、本発明の一態様における半導体装置（ＲＦＩＤ）は、リーダ／ライタと交信する周波数帯に依存性はなく、任意の周波数帯域に用いるＲＦＩＤに適用可能である。具体的には、周波数３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ（例えば１３．５６ＭＨｚ）のＨＦ帯、周波数３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（例えば４３３ＭＨｚ、９５３ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ）のＵＨＦ帯、周波数１３５ｋＨｚのいずれの場合にも本発明の一態様におけるＲＦＩＤは適用可能である。
【００２７】
本発明の一態様における半導体装置（ＲＦＩＤ）は、ＲＦタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、無線タグ、電子タグ等の無線によりデータの交信が可能なものであれば、全てその範疇に含まれるものとする。
【００２８】
なお、第１、第２、又は第３として付される序数詞は便宜上用いるものであり、工程順又は積層順を示すものではない。また、本明細書において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、整流回路を用いた半導体装置（ＲＦＩＤ）の一形態を図１及び図２を用いて説明する。
【００３０】
図１（Ａ）は、本発明の一態様として用いるＲＦＩＤ全体のブロック図を示すものである。ＲＦＩＤ１００は、受信されたデータに基づいて、応答信号を生成するなどといった機能的処理を行う論理回路１０１と、リーダ／ライタと信号の送受信（交信）を行うアンテナ回路１０２と、アンテナ回路１０２において受信された振幅変調波（搬送波に変調波を重畳して生成されたもの）を復調し、パルス信号を取り出す復調回路１０３と、論理回路１０１から出力される応答信号に従ってリーダ／ライタから出力されている搬送波を変調し、リーダ／ライタに応答信号を返信する変調回路１０４と、アンテナ回路１０２において受信された搬送波または振幅変調波から直流電圧を生成するための整流回路１１３と、電力の大きさによって変化する直流電圧ＶＤＣを一定の電位にするための定電圧回路１１４と、を有する。
【００３１】
なお、アンテナ１１０はリーダ／ライタ側のアンテナを示している。
【００３２】
アンテナ回路１０２は、アンテナ１１１及び共振容量１１２を有する。アンテナ１１１は、その形状や巻き数によってリーダ／ライタからの搬送波の受信能力が異なるものであるが、本発明においては特に限定されるものではない。共振容量１１２は、アンテナ１１１との組み合わせによって、アンテナ回路１０２の共振周波数を、リーダ／ライタからの搬送波の周波数に最適化するために設けられる容量である。なお、本実施の形態では共振容量１１２を設ける構成としているが、必ずしも設ける必要はなく、この場合はアンテナ１１１のみでリーダ／ライタからの搬送波の周波数に対して最適化すればよい。
【００３３】
整流回路１１３は、アンテナ回路１０２で受信した搬送波または振幅変調波を整流し、直流電圧ＶＤＣを生成する機能を有する。整流回路１１３が生成する直流電圧ＶＤＣの電位は、搬送波または振幅変調波の振幅電圧によって変化する。電力が大きい場合は、直流電圧ＶＤＣも高くなり、電力が小さい場合は、直流電圧ＶＤＣも低くなる。
【００３４】
次に、図１（Ｂ）に整流回路１１３の詳細を示す。整流回路１１３は、第１のコイル１２１、第２のコイル１２４、第１の容量素子１２０、第２の容量素子１２６、第１のトランジスタ１２３、第２のトランジスタ１２５を有する。第１のコイル１２１は第１のトランジスタ１２３のゲート端子とドレイン端子の間に接続され、第２のコイル１２４は第２のトランジスタ１２５のゲート端子とドレイン端子の間に接続されている。
【００３５】
なお、図１（Ｂ）の回路図においては、アンテナ１１１、第１のコイル１２１、及び第２のコイル１２４は平面上に分けて配置されているが、実際にはアンテナ１１１と第１のコイル１２１及び第２のコイル１２４は少なくとも一部分は重ねて配置される。重ねて配置することによって、アンテナ回路１０２で受信した搬送波または振幅変調波は、アンテナ１１１と第１のコイル１２１及び第２のコイル１２４の間で電磁結合を利用して増幅される。
【００３６】
従って、第１のトランジスタ１２３は、第１のコイル１２１により電流が増幅され、第２のトランジスタ１２５は第２のコイル１２４により電流が増幅される。これらにより、第１のコイル１２１、及び第２のコイル１２４によって増幅された分の直流電圧ＶＤＣが、従来のトランジスタのみで構成されたダイオードよりも整流効率を向上させることが出来る。
【００３７】
次に整流回路１１３の動作を説明する。なお、アンテナは平衡デバイスであるため、ＲＦＩＤにおけるアンテナの一端とアンテナの他端とには、それぞれある周波数の正弦波が入力される。アンテナの一端とアンテナの他端の信号は、１８０°位相がずれた関係にある。しかし、回路の説明を簡単にするために、アンテナの他端の電位を固定の電位（０Ｖ）として、以下説明する。
【００３８】
第１の容量素子１２０、第１のトランジスタ１２３、及び第２のトランジスタ１２５は、半波２倍圧整流回路（半波倍電圧整流回路ともいう）を構成する。第１の容量素子１２０は、低電源電位（ＶＳＳ）を基準として、交流信号である搬送波または振幅変調波の振幅電圧をプラス側にシフトさせる役割を有する。アンテナ１１１においてリーダ／ライタからの搬送波または振幅変調波を受信すると、第１のコイル１２１、及び第２のコイル１２４が、アンテナ１１１との間で電磁結合により搬送波または振幅変調波が増幅される。その後、この増幅された搬送波または振幅変調波を第１のトランジスタ１２３及び第２のトランジスタ１２５を有するダイオードによって直流電圧ＶＤＣに整流（変換）する。直流電圧ＶＤＣは、第２の容量素子１２６に電荷がたまることで保持される。この直流電圧ＶＤＣが生成されることにより、整流回路の後段に設けられる定電圧回路、及び論理回路等の回路の電源を確保し、これら回路の動作が可能となる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、ダイオード接続したトランジスタについて例示しているが、ダイオードの種類は特に限定されず、ＰＮダイオードや、ＰＩＮダイオード、ショットキーバリアダイオード、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）等を用いることができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、ゲートとソースまたはドレインの一方とをダイオード接続したＮチャネル型のトランジスタを用いることができる。また、ゲートとソースまたはドレインの一方とをダイオード接続したＰチャネル型のトランジスタを用いることもできる。また、本実施の形態においては、ダイオード接続したトランジスタを２個直列に接続したトランジスタ群を用いたが、これに限定されず、２個以上の複数のトランジスタを直列に接続してもよい。また、ＰＮダイオードやＰＩＮダイオードを用いる場合は、それぞれ横接合型のものとすることが好ましい。ダイオードとして、横接合型のＰＮダイオードまたは横接合型のＰＩＮダイオードを用いる場合、ＲＦＩＤのような半導体装置を構成する上で必要とされるトランジスタと併せて同一基板上にこれらのダイオードを作製する際に、既存のプロセスを変更することなく作製することが可能となるためである。
【００４１】
次に定電圧回路１１４の動作を説明する。定電圧回路１１４は、電力の大きさによって変化する直流電圧ＶＤＣを一定の電源電位Ｖｄｄ（高電源電位と呼ぶことができる）にして、論理回路１０１に供給する機能を有する。論理回路１０１は、供給される電位が変化してしまうと、動作が不安定になる。このため、論理回路１０１には一定の電位が供給される必要がある。本実施の形態では、定電圧回路１１４によって論理回路１０１に一定の電源電位Ｖｄｄが供給されている。なお、ＲＦＩＤ１００を構成する各々の回路において、低電源電位（以下、ＶＳＳ）は共通であり、例えばＶＳＳをＧＮＤ（＝０Ｖ）とすることができる。
【００４２】
なお、図１（Ａ）に示すＲＦＩＤ１００の構成は、アンテナ１１１で受信した搬送波または振幅変調波を論理回路１０１の内部に含まれる回路で適宜加工して、論理回路１０１の動作に必要なクロック信号ＣＬＫを生成する場合の構成である。アンテナ１１１で受信した搬送波または振幅変調波を参照せずに、論理回路１０１の動作に必要なクロック信号ＣＬＫを生成する場合は、ＲＦＩＤ１００の内部にクロック生成回路を別途有する構成とすればよい。特に、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ（ＵＨＦ帯）の周波数帯でリーダ／ライタとデータのやり取りを行う遠隔型のＲＦＩＤにおいては、クロック生成回路を別途有する構成とすることが好ましい。
【００４３】
図２にクロック生成回路を有するＲＦＩＤ１５０全体のブロック図を示す。
【００４４】
クロック生成回路１１７には、一定の周波数のクロック信号ＣＬＫを安定して論理回路１０１に供給する機能が求められる。このため、先に説明した論理回路１０１と同様に、クロック生成回路１１７には一定の電位が供給される必要がある。
【００４５】
クロック生成回路１１７に供給する一定の電位としては、論理回路１０１と同様に、定電圧回路１１４で生成された電源電位Ｖｄｄを用いてもよい。しかしながら、電源電位Ｖｄｄは他の回路にも供給されるものであり、他の回路の動作によって電源電位Ｖｄｄが変動するおそれがある場合は、他の回路に供給される電源電位Ｖｄｄとは別の電源電位Ｖｄｄ＿ＣＬＫを定電圧回路１１４で生成し、その電源電位Ｖｄｄ＿ＣＬＫをクロック生成回路１１７に供給する構成とすることが好ましい。この構成を採用することにより、クロック生成回路１１７は一定の周波数のクロック信号ＣＬＫを安定して論理回路１０１に供給することが容易となる。
【００４６】
なお、図２に示すＲＦＩＤ１５０において、クロック生成回路１１７以外の回路は、図１（Ａ）に示すＲＦＩＤ１００の有する回路と同様のものを用いることができ、整流回路１１３に用いるコイルを有するトランジスタも図１（Ｂ）に示すトランジスタと同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。
【００４７】
以上の回路構成により、ＲＦＩＤ１５０を形成することができる。
【００４８】
以上のように本実施の形態においては、整流回路が有するトランジスタのゲート、及びドレインの間に、第１のコイル及び第２のコイルを接続することで、アンテナが受信した搬送波または振幅変調波をアンテナと第１のコイル及び第２のコイルの電磁結合を利用して増幅させることができる。
【００４９】
よって、トランジスタを用いたダイオードによる整流回路は、トランジスタの性能のしきい値相当分の電圧／電流のロスが発生しても、第１のコイル、及び第２のコイルにより増幅され整流効率を向上させて、安定した電力を生成する整流回路を有する半導体装置（ＲＦＩＤ）を提供することができる。
【００５０】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００５１】
（実施の形態２）
本実施の形態では実施の形態１で示した半導体装置（ＲＦＩＤ）の作製方法について、図３乃至図７を用いて説明を行う。なお、以下に説明する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００５２】
図３（Ａ）乃至図３（Ｆ）は半導体装置（ＲＦＩＤ）の平面図である。図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）はアンテナ形成前の平面図を示しており、図３（Ｄ）乃至図３（Ｆ）は、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に、それぞれアンテナを形成した後の平面図となる。図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）においては、第１のコイルと第２のコイルの配置方法が異なる点以外は同一の構成となっている。なお、半導体装置（ＲＦＩＤ）の平面図において、回路部などは煩雑になるため図示していない。
【００５３】
半導体装置３００、半導体装置３１０、半導体装置３２０は、ＲＦＩＤの外形を示し、アンテナ４２２は搬送波または振幅変調波を受信するためのアンテナを示す。
【００５４】
図３（Ａ）においては、第１のコイル３０１、第２のコイル３０２を示しており、第２のコイル３０２は第１のコイル３０１の内側に配置されている。図３（Ｂ）においては、第１のコイル３１１（第２のコイル３１２に重なっているため、図示していない）の上方に第２のコイル３１２を配置している。また、図３（Ｃ）においては、第１のコイル３２１と第２のコイル３２２は平面上に隣接して配置されている。
【００５５】
図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に示したように、整流回路のトランジスタに形成する第１のコイル、及び第２のコイルの配置は、特に限定はなく、アンテナと電磁結合できればよい。ただし、図３（Ｂ）に示したようにアンテナ４２２の最外周と同一の形状とすることで、アンテナ４２２と、第１のコイル及び第２のコイルの間の結合を大きくすることができるため、より好ましい。
【００５６】
また、本実施の形態では、第１のコイル、及び第２のコイルは平面上で１巻（完全に巻かれていない、コの字型、またはそれに準拠する形状も１巻とする。）のコイルを例示したが、特に限定はなく、複数巻のコイルを形成してもよく、コイルの巻き数を増やすことで、コイルの２端子間に発生する電圧を大きくすることができるため、より好ましい。
【００５７】
次に、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）に図３（Ｄ）乃至図３（Ｆ）に示した半導体装置（ＲＦＩＤ）の断面図をそれぞれ示す。図４（Ａ）は図３（Ｄ）の破線Ｘ１−Ｘ２の断面、図４（Ｂ）は図３（Ｅ）の破線Ｘ３−Ｘ４の断面、図４（Ｃ）は図３（Ｆ）の破線Ｘ５−Ｘ６の断面図に相当する。
【００５８】
図４（Ａ）に示す本実施の形態に係わる半導体装置３００は、基板４０１上に第１の絶縁層４０２を有し、第１の絶縁層４０２上に、集積回路を有している。集積回路はトランジスタ４５０ａ、及びトランジスタ４５０ｂにより構成されている。また、トランジスタ４５０ａはアンテナ４２２及び第２のコイル３０２と電気的に接合しており、トランジスタ４５０ｂはアンテナ４２２及び第１のコイル３０１と電気的に接合している。
【００５９】
第１のコイル３０１は、接続電極層４１２ｃを介して、トランジスタ４５０ｂのゲート電極とドレイン電極と接続しており、アンテナ４２２の下方に設置されている。第２のコイル３０２は接続電極層４１２ａを介して、トランジスタ４５０ａのゲート電極とドレイン電極と接続しており、アンテナ４２２の下方に設置され、且つ、第１のコイル３０１の内側に配置されている。
【００６０】
図４（Ｂ）に示す本実施の形態に係わる半導体装置３１０は、基板４０１上に第１の絶縁層４０２を有し、第１の絶縁層４０２上に、集積回路を有している。集積回路はトランジスタ４５０ａ、及びトランジスタ４５０ｂにより構成されている。また、トランジスタ４５０ａはアンテナ４２２及び第２のコイル３１２と電気的に接続されており、トランジスタ４５０ｂはアンテナ４２２、及び第１のコイル３１１と電気的に接続している。
【００６１】
第１のコイル３１１は、接続電極層４１２ｃを介してトランジスタ４５０ｂのゲート電極とドレイン電極と接続しており、第２のコイル３１２は接続電極層３３１ａ及び接続電極層４１２ａを介してトランジスタ４５０ａのゲート電極とドレイン電極と接続しており、第１のコイル３１１の上方に第２のコイル３１２を形成している。第１のコイル３１１の上方に第２のコイル３１２を設けることで、集積化が可能になる、また、第１のコイル３１１、及び第２のコイル３１２ともアンテナ４２２の最外周と同一の形状とすることで、アンテナ４２２との電磁結合が強くなるため、好ましい。
【００６２】
図４（Ｃ）に示す本実施の形態に係わる半導体装置３２０は、基板４０１上に第１の絶縁層４０２を有し、第１の絶縁層４０２上に、集積回路を有している。集積回路はトランジスタ４５０ａ、及びトランジスタ４５０ｂにより構成されている。また、トランジスタ４５０ａは、アンテナ４２２及び第２のコイル３２２と電気的に接続されており、トランジスタ４５０ｂは、アンテナ４２２、及び第１のコイル３２１と電気的に接続されている。
【００６３】
第１のコイル３２１は、接続電極層４１２ｃを介してトランジスタ４５０ｂのゲート電極とドレイン電極と接続しており、第２のコイル３２２は接続電極層４１２ａを介してとトランジスタ４５０ａのゲート電極とドレイン電極と接続している。
【００６４】
また、本実施の形態においては、第１のコイル及び第２のコイルは、接続電極層を介して形成しているが、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）に示すゲート電極層、及びソース／ドレイン電極層を形成する工程で第１のコイル、第２のコイルを形成することも可能である。この場合、他の回路と同一のレイヤーで形成するため、トランジスタや回路構成を十分考慮してコイルを配置する必要がある。
【００６５】
以上のように本実施の形態においては、アンテナの下方に第１のコイル及び第２のコイルを配置し、第１のコイル及び第２のコイルは整流回路が有するトランジスタのゲート、及びドレインの間に接続することで、アンテナが受信した搬送波または振幅変調波をアンテナと第１のコイル及び第２のコイルの電磁結合を利用して増幅させることができる。
【００６６】
よって、トランジスタを用いたダイオードによる整流回路は、トランジスタの性能のしきい値相当分の電圧／電流のロスが発生しても、第１のコイル、及び第２のコイルにより増幅され整流効率を向上させて、安定した電力を生成する整流回路を有する半導体装置（ＲＦＩＤ）を提供することができる。
【００６７】
ここで、図４（Ａ）に示した半導体装置３００の作製方法の一例を図５乃至図７を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、図４（Ｃ）に示した半導体装置３２０は、図４（Ａ）に示した半導体装置３００と第１のコイル、及び第２のコイルの配置が異なるのみであるため、作製方法の説明は省略する。
【００６８】
まず、基板４０１の表面に第１の絶縁層４０２および半導体層４０３（例えば、非晶質珪素を含む膜）を形成する（図５（Ａ）参照）。第１の絶縁層４０２および半導体層４０３は、連続して形成することができる。連続して形成することにより、大気に曝されないため不純物の混入を防ぐことができる。
【００６９】
基板４０１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。半導体装置の作製工程において、その行う工程に合わせて作製基板を適宜選択することができる。
【００７０】
また、ガラス基板としては、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点が７３０℃以上のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、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などのガラス材料が用いられている。なお、酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得られる。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
【００７１】
第１の絶縁層４０２は、基板４０１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【００７２】
また、本実施の形態においては、基板４０１上に第１の絶縁層４０２および半導体層４０３を直接形成する方法について例示しているが、基板４０１と第１の絶縁層４０２との間にタングステン等からなる剥離層を形成し、基板４０１から半導体装置（ＲＦＩＤ）を剥離し、フレキシブル基板等へ半導体装置（ＲＦＩＤ）を転置することもできる。
【００７３】
半導体層４０３は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成することができる。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により非晶質珪素膜を６６ｎｍの厚さで形成する。なお、半導体層として、非晶質珪素膜を用いる場合、２５ｎｍ以上３００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下で形成する。
【００７４】
次に、半導体層４０３にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により半導体層４０３の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂを形成し、これらを覆うようにゲート絶縁層４０４を形成する（図５（Ｂ）参照）。
【００７５】
半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂの作製工程の一例を以下に簡単に説明する。まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、非晶質半導体膜（例えば、非晶質珪素膜）を形成する。次に、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理（５００℃、１時間）と、熱結晶化の処理（５５０℃、４時間）を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、結晶化の程度に基づき、必要に応じて、レーザー発振器からレーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂを形成する。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行ってもよい。
【００７６】
また、半導体層に対し、連続発振レーザー光又は１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザー光を照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂを形成することができる。このような結晶化の場合、そのレーザー光の走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向（チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向）に合わせてトランジスタを配置するとよい。
【００７７】
次に、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂを覆うゲート絶縁層４０４を形成する。ゲート絶縁層４０４は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む膜を、単層構造又は積層構造で形成する。具体的には、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜を、単層構造又は積層構造で形成する。
【００７８】
また、ゲート絶縁層４０４は、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂに対しプラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと、酸素、二酸化窒素（ＮＯ２）、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスを導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波を用いて行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体層の表面を酸化又は窒化することができる。
【００７９】
このような高密度プラズマを用いた処理により、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下程度、代表的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の絶縁膜が半導体層に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁層と半導体層との界面準位密度をきわめて低くすることができる。このような、プラズマ処理は、半導体層（結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン）を直接酸化（又は窒化）するため、形成される絶縁層の膜厚のばらつきをきわめて小さくすることができる。加えて、結晶性シリコンの結晶粒界でも酸化が進行するということがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で半導体層の表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁層を形成することができる。
【００８０】
ゲート絶縁層４０４は、プラズマ処理によって形成される絶縁層のみを用いても良いし、それに加えてプラズマや熱反応を利用したＣＶＤ法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を堆積し、積層させても良い。いずれにしても、プラズマ処理により形成した絶縁膜をゲート絶縁膜の一部又は全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができ、好ましい。
【００８１】
また、半導体層に対し、連続発振レーザー光又は１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザー光を照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂを形成する場合は、上記プラズマ処理を行ったゲート絶縁層を組み合わせることで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を得ることができる。
【００８２】
次に、ゲート絶縁層４０４上に、導電層を形成する。本実施の形態では、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さの導電層を形成する。用いる材料としては、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム等から選択された元素を含む材料、これらの元素を主成分とする合金材料、又はこれらの元素を主成分とする化合物材料を用いることができる。導電層を積層構造で形成する場合には、例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜の積層構造、窒化タングステン膜とタングステン膜の積層構造、窒化モリブデン膜とモリブデン膜の積層構造を用いることができる。例えば、窒化タンタル３０ｎｍと、タングステン１５０ｎｍとの積層構造を用いることができる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、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、導電層を３層以上の積層構造としても良く、例えば、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用することができる。
【００８３】
次に、上記の導電層上に、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、ゲート電極とゲート配線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂの上方にゲート電極層４０５を形成する（図５（Ｃ）参照）。
【００８４】
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、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型又はｐ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。本実施の形態においては、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂに、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。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、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）などを用いることができる。また、ｐ型を付与する不純物元素としては、１３族に属する元素を用いれば良く、硼素（Ｂ）などを用いることができる。
【００８５】
なお、本実施の形態においては、ｎ型ＴＦＴについてのみ示しているが、本発明はこれに限定して解釈されない。ｐ型ＴＦＴのみを用いる構成としても良い。また、ｎ型ＴＦＴとｐ型ＴＦＴを併せて形成しても良い。ｎ型ＴＦＴとｐ型ＴＦＴを併せて形成する場合、後にｐ型ＴＦＴとなる半導体層を覆うマスクを形成してｎ型を付与する不純物元素を添加し、後にｎ型ＴＦＴとなる半導体層を覆うマスクを形成してｐ型を付与する不純物元素を添加することで、ｎ型を付与する不純物元素とｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加することができる。
【００８６】
次に、ゲート絶縁層４０４とゲート電極層４０５を覆うように、保護絶縁層を形成する。保護絶縁層は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。保護絶縁層を、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、ゲート電極層４０５の側面に接する保護絶縁層４０６（サイドウォールともよばれる）を形成する。保護絶縁層４０６は、後にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域を形成する際の不純物元素を添加するためのマスクとして用いる。
【００８７】
次に、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極層４０５および保護絶縁層４０６をマスクとして用いて、半導体層４０３ａ、及び半導体層４０３ｂにｎ型を付与する不純物元素を添加する。これにより、チャネル形成領域４０７ａ、第１の不純物領域４０７ｂ、第２の不純物領域４０７ｃが形成される（図５（Ｃ）参照）。第１の不純物領域４０７ｂは薄膜トランジスタのソース領域又はドレイン領域として機能し、第２の不純物領域４０７ｃはＬＤＤ領域として機能する。第２の不純物領域４０７ｃが含む不純物元素の濃度は、第１の不純物領域４０７ｂが含む不純物元素の濃度よりも低い。
【００８８】
続いて、ゲート電極層４０５、保護絶縁層４０６等を覆うように、第２の絶縁層を単層構造又は積層構造で形成する。本実施の形態では、第２の絶縁層は、絶縁層４０８、絶縁層４０９、絶縁層４１０を３層構造とする場合を例示する（図６（Ａ）参照）。これら絶縁層（絶縁層４０８、絶縁層４０９、絶縁層４１０）は、プラズマＣＶＤ法により形成することができ、絶縁層４０８は酸化窒化珪素膜５０ｎｍ、絶縁層４０９は窒化酸化珪素膜２００ｎｍ、絶縁層４１０は酸化窒化珪素膜４００ｎｍとして形成することができる。これら絶縁膜の表面は、その膜厚にもよるが、下層に設けられた層の表面形状に沿って形成される。すなわち、絶縁層４０８は膜厚が薄いため、その表面はゲート電極層４０５、及び保護絶縁層４０６の表面形状に大きく沿っている。膜厚が厚くなるにつれ表面形状は平坦に近づくため、３層構造のうち膜厚が最も厚い絶縁層４１０の表面形状は平坦に近い。しかしながら、有機材料とは異なるため、平坦な表面形状とは異なっている。すなわち、表面形状を平坦にしたいのであれば、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等を用いればよい。またこれら絶縁層（絶縁層４０８、絶縁層４０９、絶縁層４１０）の作製方法は、プラズマＣＶＤ法以外に、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等を採用することができる。
【００８９】
そして、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁層４０８、絶縁層４０９、絶縁層４１０等をエッチングして、第１の不純物領域４０７ｂに達する開口部を形成した後、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極として機能するソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄ、及び接続電極層として機能する接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、接続電極層４１２ｃを形成する。
【００９０】
ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄは、開口部を充填するように導電層を形成し、当該導電層を選択的にエッチングすることで形成することができる。なお、導電層を形成する前に、開口部において露出した第１の不純物領域４０７ｂの表面にシリサイドを形成して、抵抗を低くしてもよい。
【００９１】
ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄは、低抵抗材料を用いて形成すると信号遅延を生じることがなく、好ましい。低抵抗材料は耐熱性が低い場合も多くあるため、低抵抗材料の上下には耐熱性の高い材料を設けるとよい。例えば、低抵抗材料としてアルミニウムを３００ｎｍ形成し、アルミニウムの上下にチタンを１００ｎｍずつ設ける構成がよい。また接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、接続電極層４１２ｃは、接続電極層として機能しているが、ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄ、と同じ積層構造で形成することで、接続電極層の低抵抗化と耐熱性の向上を図ることができる。
【００９２】
また、ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄ、及び接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、接続電極層４１２ｃは、その他の導電性材料、例えば、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウムから選択された元素を含む材料、これらの元素を主成分とする合金材料、これらの元素を主成分とする化合物材料を用いて、単層構造又は積層構造で形成することができる。また、ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄ、及び接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、接続電極層４１２ｃは、スパッタリング法等により形成することができる。
【００９３】
以上により、トランジスタ４５０ａ、及びトランジスタ４５０ｂを含む素子層４５０が得られる（図６（Ａ）参照）。
【００９４】
なお、絶縁層４０８、絶縁層４０９、絶縁層４１０を形成する前、または絶縁層４０８を形成した後、又は絶縁層４０９、絶縁層４１０を形成した後に、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂの結晶性の回復や半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂに添加された不純物元素の活性化、半導体層４０３ａ、半導体層４０３ｂ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、熱アニール法、レーザーアニール法、ＲＴＡ法などを適用するとよい。
【００９５】
次に、ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄ、及び接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、接続電極層４１２ｃを覆うように、無機絶縁層４１３、第３の絶縁層４１４を形成する。（図６（Ｂ）参照）。本実施の形態では、無機絶縁層４１３には１００ｎｍの膜厚を有する窒化珪素膜を形成し、第３の絶縁層４１４には１５００ｎｍの膜厚を有するポリイミドを用いて形成する。第３の絶縁層４１４の表面形状は平坦性が高いと好ましい。そのため、ポリイミドである有機材料の特徴に加えて、厚膜化する構成、例えば７５０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の膜厚によって、第３の絶縁層４１４の平面形状の平坦性を高めている。また、当該無機絶縁層４１３、第３の絶縁層４１４に対しては、開口部を形成する。本実施の形態では、接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ及び接続電極層４１２ｃが露出する開口部４１５ａ、開口部４１５ｂ、及び開口部４１５ｃを形成する場合を例示する。このような開口部４１５ａ、開口部４１５ｂ、開口部４１５ｃにおいて（詳しくは点線で囲まれた領域４１６ａ、領域４１６ｂ、及び領域４１６ｃにおいて）、無機絶縁層４１３の端部は、第３の絶縁層４１４で覆われている。上層の第３の絶縁層４１４で下層の無機絶縁層４１３の端部を覆うことで、その後開口部４１５ａ、開口部４１５ｂ、開口部４１５ｃに形成される配線の段切れを防止することができる。よって、本実施の形態では、第３の絶縁層４１４が有機材料であるポリイミドを用いているため、開口部４１５ａ、開口部４１５ｂ、開口部４１５ｃにおいて、第３の絶縁層４１４はなだらかなテーパを有することができ、効率的に段切れを防止することができる。このような段切れ防止効果を得ることのできる第３の絶縁層４１４の材料は、ポリイミド以外に、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等が挙げられる。また無機絶縁層４１３には、窒化珪素膜の代わりに、酸化窒化珪素膜や窒化酸化珪素膜を用いてもよい。また、無機絶縁層４１３、及び第３の絶縁層４１４の作製方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法またはスクリーン印刷法等を用いることができる。
【００９６】
次に、無機絶縁層４１３、第３の絶縁層４１４、接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、及び接続電極層４１２ｃ上に第１のコイル３０１、第２のコイル３０２、及び接続電極層４１７を形成し、当該第１のコイル３０１、第２のコイル３０２、及び接続電極層４１７上に第４の絶縁層４１８を形成する（図６（Ｃ）参照）。第１のコイル３０１、第２のコイル３０２、及び接続電極層４１７は、ソース電極層４１１ａ、ドレイン電極層４１１ｂ、ソース電極層４１１ｃ、ドレイン電極層４１１ｄ、及び接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、接続電極層４１２ｃと同じ材料で形成することができ、例えばチタン１００ｎｍ、アルミニウム２００ｎｍ、チタン１００ｎｍの積層構造を採用することができる。また、第１のコイル３０１は、開口部４１５ｃで接続電極層４１２ｃと接続し、第２のコイル３０２は開口部４１５ａで接続電極層４１２ａと接続するため、チタン同士が接触することでコンタクト抵抗を抑えることができる。
【００９７】
また、接続電極層４１７はトランジスタ４５０ａと、アンテナ（おって形成される）と電気的に接合されるため、配線抵抗は低い方が好ましい。そのため、アルミニウム等の低抵抗材料を用いるとよい。
【００９８】
なお、第１のコイル３０１及び第２のコイル３０２は、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に例示したように、実施の形態に合わせて適宜形状を変えて形成することができる。
【００９９】
また、第４の絶縁層４１８は、その表面形状に平坦性を要求されるため、有機材料で形成するとよく、２０００ｎｍのポリイミドを用いる場合を例示する。第４の絶縁層４１８は、１５００ｎｍの膜厚で形成された第３の絶縁層４１４の開口部４１５ａ、開口部４１５ｂ、及び開口部４１５ｃに形成された第１のコイル３０１、第２のコイル３０２、及び接続電極層４１７の表面の凹凸を平坦にする必要があり、第３の絶縁層４１４の膜厚よりも厚い２０００ｎｍの膜厚で形成されている。そのため、第４の絶縁層４１８は第３の絶縁層４１４の１．１倍〜２倍以上、好ましくは１．２〜１．５倍の膜厚を有するとよく、第３の絶縁層４１４が７５０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の膜厚を有するのであれば、第４の絶縁層４１８は９００ｎｍ以上４５００ｎｍ以下の膜厚とすると好ましい。また、第４の絶縁層４１８には、膜厚を考慮しつつ、さらに平坦性の高い材料を用いるとよい。平坦性の高い材料として第４の絶縁層４１８に用いられる材料は、ポリイミド以外に、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等が挙げられる。第４の絶縁層４１８上にアンテナを形成する場合、このように第４の絶縁層４１８の表面形状の平坦性を考慮する必要がある。
【０１００】
次に、第４の絶縁層４１８上にアンテナ４２２を形成する（図７参照）。そして、アンテナ４２２とソース電極層４１１ａとを開口部（図示しない）を介して接続させる。開口部はアンテナ４２２の下方に設け、集積化を図る。なおアンテナ４２２は、ソース電極層４１１ａに直接接続させてもよいが、本実施の形態のように接続電極層４１７を設けることにより、アンテナ４２２との接続のための開口部の形成にマージンを持たせることができ、高集積化を図ることができ好ましい。そのため、接続電極層４１７の上にさらなる導電層を設けて、アンテナ４２２を接続してもよい。すなわちアンテナ４２２は、トランジスタを構成するソース電極層４１１ａと電気的に接続されればよく、複数の導電層を介した接続構造によって高集積化を図ることができる。このような接続電極層４１７をはじめとする複数の導電層は、膜厚が厚くなると半導体装置にも厚みが出てしまうため、薄い方が好ましい。そのため、ソース電極層４１１ａと比較すると、接続電極層４１７等はその膜厚を薄くすることが好ましい。
【０１０１】
アンテナ４２２は、第１の導電層４１９、第２の導電層４２０の積層構造を採用することができ、本実施の形態では第１の導電層４１９としては、チタン１００ｎｍ、第２の導電層４２０としては、アルミニウム２０００ｎｍの積層構造の場合を例示する。第１の導電層４１９として用いるチタンは、アンテナの耐湿性を高めることができ、第４の絶縁層４１８とアンテナ４２２との密着性を高めることもできる。さらにチタンは、接続電極層４１７との接触抵抗を低くすることができる。これは接続電極層４１７の最上層には、チタンが形成されているため、アンテナのチタンと同一材料同士が接触していることによる。また、このようなチタンはドライエッチングを用いて形成されるため、端部が切り立った状態となることが多い。また、第２の導電層４２０として用いるアルミニウムは低電気抵抗材料であるため、アンテナ４２２に好適である。アルミニウムを厚膜化していることにより、抵抗をより低くすることができる。アンテナ４２２の抵抗が低くなることで、通信距離を伸ばすことができ、好ましい。このようなアルミニウムはウェットエッチングを用いて形成されるため、端部における側面にテーパが付くことが多い。本実施の形態におけるテーパは、アルミニウム側に凸部が形成された、つまり内側に凹んだ形で形成されている。チタン端部がアルミニウム端部より突出していることで、その後に形成される絶縁層の段切れを防止することができ、アンテナ４２２の耐性を高めることができる。
【０１０２】
アンテナ４２２は、チタンやアルミニウム以外に、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム等の金属元素を含む材料、当該金属元素を含む合金材料、当該金属元素を含む化合物材料を導電性材料として用いることができ、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて形成することができる。また本実施の形態では、積層構造を例示したが、上述したいずれの材料の単層構造で形成してもよい。
【０１０３】
次に、アンテナ４２２を覆って、無機絶縁層４２１を形成する。本実施の形態では、無機絶縁層４２１を２００ｎｍの窒化珪素膜で形成する。無機絶縁層４２１により、アンテナ４２２の耐湿性をより高めることができ、好ましい。無機絶縁層４２１はチタン端部がアルミニウム端部より突出しているため、段切れすることなく形成できる。このような無機絶縁層４２１は窒化珪素膜以外に、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、その他の無機材料から形成することができる。
【０１０４】
また、半導体装置の周辺部として、周辺部４２３を例示している。無機絶縁層４２１と、無機絶縁層４１３は、無機絶縁層４２１の外側、つまり回路部におけるアンテナの外側（具体的には領域４２４）で接していると好ましい。本実施の形態では、無機絶縁層４２１と無機絶縁層４１３はともに窒化珪素膜で形成するため、同一材料同士が密着する構成となり、同一材料とすることで密着性が高く、外部からの水分や酸素の進入防止を効果的に防止することができる。
【０１０５】
以上の工程により、図４（Ａ）に示す整流回路が有するトランジスタのゲート、及びドレインの間に、第１のコイル及び第２のコイルが接続された半導体装置３００を作製することができる。
【０１０６】
よって、トランジスタを用いたダイオードによる整流回路は、トランジスタの性能のしきい値相当分の電圧／電流のロスが発生しても、第１のコイル、及び第２のコイルにより増幅され整流効率を向上させて、安定した電力を生成する整流回路を有する半導体装置（ＲＦＩＤ）を提供することができる。
【０１０７】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１０８】
（実施の形態３）
本実施の形態では実施の形態２で示した図４（Ｂ）に示した半導体装置（ＲＦＩＤ）の作製方法の一例について、図８及び図９を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した半導体装置３００と同一の作製方法が多く、同一の作製方法は省略して説明する。なお、図８（Ａ）に示した断面図は図６（Ｂ）に示した断面図と同一であり、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）、及び図６（Ａ）の作製方法に準拠して図８（Ａ）が作製される。
【０１０９】
無機絶縁層４１３、第３の絶縁層４１４、接続電極層４１２ａ、接続電極層４１２ｂ、及び接続電極層４１２ｃ上に第１のコイル３１１、接続電極層３３１ａ、及び接続電極層３３１ｂを形成し、当該第１のコイル３１１、接続電極層３３１ａ、及び接続電極層３３１ｂ上に第４の絶縁層８０１を形成し、当該第４の絶縁層８０１上に第２のコイル３１２を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１１０】
第１のコイル３１１、接続電極層３３１ａ、及び接続電極層３３１ｂは、チタン１００ｎｍ、アルミニウム２００ｎｍ、チタン１００ｎｍの積層構造を採用することができる。また、第１のコイル３１１は、開口部４１５ｃで接続電極層４１２ｃと接続するため、チタン同士が接触することでコンタクト抵抗を抑えることができる。
【０１１１】
また、接続電極層３３１ｂはトランジスタ４５０ａと、アンテナ（おって形成される）と電気的に接合されるため、配線抵抗は低い方が好ましい。そのため、アルミニウム等の低抵抗材料を用いるとよい。
【０１１２】
なお、第１のコイル３１１及び第２のコイル３１２は、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に例示したように、実施の形態に合わせて適宜形状を変えて形成することができる。
【０１１３】
また、第４の絶縁層８０１は、その表面形状に平坦性を要求されるため、有機材料で形成するとよく、２０００ｎｍのポリイミドを用いる場合を例示する。第４の絶縁層８０１は、１５００ｎｍの膜厚で形成された第３の絶縁層４１４の開口部４１５ａ、開口部４１５ｂ、及び開口部４１５ｃに形成された第１のコイル３１１、接続電極層３３１ａ、接続電極層３３１ｂの表面の凹凸を平坦にする必要があり、第３の絶縁層４１４の膜厚よりも厚い２０００ｎｍの膜厚で形成されている。そのため、第４の絶縁層８０１は第３の絶縁層４１４の１．１倍〜２倍以上、好ましくは１．２〜１．５倍の膜厚を有するとよく、第３の絶縁層４１４が７５０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の膜厚を有するのであれば、第４の絶縁層８０１は９００ｎｍ以上４５００ｎｍ以下の膜厚とすると好ましい。第４の絶縁層８０１には、膜厚を考慮しつつ、さらに平坦性の高い材料を用いるとよい。平坦性の高い材料として第４の絶縁層８０１に用いられる材料は、ポリイミド以外に、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等が挙げられる。
【０１１４】
また、第２のコイル３１２は、チタン１００ｎｍ、アルミニウム２００ｎｍ、チタン１００ｎｍの積層構造を採用することができる。第２のコイル３１２は開口部８０２において接続電極層３３１ａと接続するため、チタン同士が接触することでコンタクト抵抗を抑えることができる。
【０１１５】
次に、第４の絶縁層８０１、及び第２のコイル３１２上に第５の絶縁層８０３を形成する（図８（Ｃ）参照）。第５の絶縁層８０３は、その表面形状に平坦性を要求されるため、有機材料で形成すると良く、３０００ｎｍのポリイミドを用いる場合を例示する。第５の絶縁層８０３は、２０００ｎｍの膜厚で形成された第４の絶縁層８０１の開口部８０２に形成された第２のコイル３１２の表面の凹凸を平坦にする必要があり、第４の絶縁層８０１よりも厚い３０００ｎｍの膜厚で形成されている。そのため、第５の絶縁層８０３は第４の絶縁層８０１の１．１倍〜２倍以上、好ましくは１．２倍〜１．５倍の膜厚を有するとよく、第４の絶縁層８０１が９００ｎｍ以上４５００ｎｍ以下の膜厚を有するのであれば、第５の絶縁層８０３は１０８０ｎｍ以上６７５０ｎｍ以下の膜厚とすると好ましい。第５の絶縁層８０３には、膜厚を考慮しつつ、さらに平坦性の高い材料を用いるとよい。平坦性の高い材料として第５の絶縁層８０３に用いられる材料は、ポリイミド以外に、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等が挙げられる。第５の絶縁層８０３上にアンテナを形成する場合、このように第５の絶縁層８０３の表面形状の平坦性を考慮する必要がある。
【０１１６】
次に、第５の絶縁層８０３上にアンテナ４２２を形成する（図９参照）。そして、アンテナ４２２と接続電極層３３１ｂとを開口部（図示しない）を介して接続させる。開口部はアンテナ４２２の下方に設け、集積化を図る。なおアンテナ４２２は、ソース電極層４１１ａに直接接続させてもよいが、本実施の形態のように接続電極層３３１ｂを設けることにより、アンテナ４２２との接続のための開口部の形成にマージンを持たせることができ、高集積化を図ることができ好ましい。すなわちアンテナ４２２は、トランジスタを構成するソース電極層４１１ａと電気的に接続されればよく、複数の導電層を介した接続構造によって高集積化を図ることができる。このような接続電極層３３１ｂをはじめとする複数の導電層は、膜厚が厚くなると半導体装置にも厚みが出てしまうため、薄い方が好ましい。そのため、ソース電極層４１１ａと比較すると、接続電極層３３１ｂはその膜厚を薄くすることが好ましい。
【０１１７】
アンテナ４２２は、第１の導電層８０４、第２の導電層８０５の積層構造を採用することができ、本実施の形態では第１の導電層８０４としては、チタン１００ｎｍ、第２の導電層８０５としては、アルミニウム２０００ｎｍの積層構造の場合を例示する。第１の導電層８０４として用いるチタンは、アンテナの耐湿性を高めることができ、第５の絶縁層８０３とアンテナ４２２との密着性を高めることもできる。さらにチタンは、接続電極層３３１ｂとの接触抵抗を低くすることができる。これは接続電極層３３１ｂの最上層には、チタンが形成されているため、アンテナのチタンと同一材料同士が接触していることによる。また、このようなチタンはドライエッチングを用いて形成されるため、端部が切り立った状態となることが多い。第２の導電層８０５として用いるアルミニウムは低抵抗材料であるため、アンテナに好適である。アルミニウムを厚膜化していることにより、抵抗をより低くすることができる。アンテナの抵抗が低くなることで、通信距離を伸ばすことができ、好ましい。このようなアルミニウムはウェットエッチングを用いて形成されるため、端部における側面にテーパが付くことが多い。本実施の形態におけるテーパは、アルミニウム側に凸部が形成された、つまり内側に凹んだ形で形成されている。チタン端部がアルミニウム端部より突出していることで、その後に形成される絶縁層の段切れを防止することができ、アンテナ４２２の耐性を高めることができる。
【０１１８】
アンテナ４２２はチタンやアルミニウム以外に、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム等の金属元素を含む材料、当該金属元素を含む合金材料、当該金属元素を含む化合物材料を導電性材料として用いることができ、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて形成することができる。また本実施の形態では、積層構造を例示したが、上述したいずれの材料の単層構造で形成してもよい。
【０１１９】
次に、アンテナ４２２を覆って、無機絶縁層８０６を形成する。本実施の形態では、無機絶縁層８０６を２００ｎｍの窒化珪素膜で形成する。無機絶縁層８０６により、アンテナ４２２の耐湿性をより高めることができ、好ましい。無機絶縁層８０６はチタン端部がアルミニウム端部より突出しているため、段切れすることなく形成できる。このような無機絶縁層８０６は窒化珪素膜以外に、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、その他の無機材料から形成することができる。
【０１２０】
また、半導体装置の周辺部として、周辺部８０７を例示している。無機絶縁層８０６と、無機絶縁層４１３とは、無機絶縁層８０６の外側、つまり回路部におけるアンテナの外側（具体的には領域８０８）で接していると好ましい。本実施の形態では、無機絶縁層８０６と無機絶縁層４１３はともに窒化珪素膜で形成するため、同一材料同士が密着する構成となり、同一材料とすることで密着性が高く、外部からの水分や酸素の進入防止を効果的に防止することができる。
【０１２１】
以上の工程により、図４（Ｂ）に示す整流回路が有するトランジスタのゲート、及びドレインの間に、第１のコイル３１１及び第２のコイル３１２を接続された半導体装置３１０を作製することができる。
【０１２２】
よって、トランジスタを用いたダイオードによる整流回路は、トランジスタの性能のしきい値相当分の電圧／電流のロスが発生しても、第１のコイル、及び第２のコイルにより増幅され整流効率を向上させて、安定した電力を生成する整流回路を有する半導体装置（ＲＦＩＤ）を提供することができる。
【０１２３】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１２４】
（実施の形態４）
上記実施の形態１乃至３において、トランジスタの半導体層に用いることのできる他の材料の例を説明する。
【０１２５】
半導体素子が有する半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質（アモルファス）半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いは微結晶半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等により成膜することができる。
【０１２６】
微結晶半導体膜は、周波数が数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波プラズマＣＶＤ装置、または周波数が１ＧＨｚ以上のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置により形成することができる。代表的には、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などの水素化珪素を水素で希釈して形成することができる。また、水素化珪素及び水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。これらのときの水素化珪素に対して水素の流量比を５倍以上２００倍以下、好ましくは５０倍以上１５０倍以下、更に好ましくは１００倍とする。
【０１２７】
アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリコンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、微結晶半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【０１２８】
半導体層に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、種々の方法（レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等）を用いれば良い。また、ＳＡＳ（Ｓｅｍｉ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である微結晶半導体をレーザー照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質珪素膜にレーザー光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザー光を照射すると非晶質珪素膜が破壊されてしまうからである。
【０１２９】
非晶質半導体層への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【０１３０】
また、非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する結晶化工程で、非晶質半導体膜に結晶化を促進する元素（触媒元素、金属元素とも示す）を添加し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長（促進）する元素としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）及び金（Ａｕ）から選ばれた一種又は複数種類を用いることができる。
【０１３１】
結晶化を助長する元素を結晶性半導体膜から除去、又は軽減するため、結晶性半導体膜に接して、不純物元素を含む半導体膜を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素、ｐ型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ボロン（Ｂ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体膜に、希ガス元素を含む半導体膜を形成し、熱処理（５５０℃〜７５０℃で３分〜２４時間）を行う。結晶性半導体膜中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体膜中に移動し、結晶性半導体膜中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシンクとなった希ガス元素を含む半導体膜を除去する。
【０１３２】
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザー光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザー光照射を単独で、複数回行っても良い。
【０１３３】
また、結晶性半導体膜を、直接基板にプラズマ法により形成しても良い。また、プラズマ法を用いて、結晶性半導体膜を選択的に基板に形成してもよい。
【０１３４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１３５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至４において、トランジスタの半導体層に用いることのできる他の材料として、酸化物半導体層を用いたトランジスタの一例を、図１０を用いて説明する。なお、トランジスタの構造は特に限定されず、例えば、トップゲート構造またはボトムゲート構造の、スタガ型またはプレーナ型など、適当な構造を採用することができる。また、トランジスタはチャネル形成領域を一つ有するシングルゲート構造でも、二つ有するダブルゲート構造であっても、三つ有するトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極を有する、デュアルゲート型でもよい。なお、以下に説明する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【０１３６】
図１０（Ａ）乃至図１０（Ｄ）には、トランジスタの断面構造の例を示す。図１０（Ａ）乃至図１０（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体として酸化物半導体を用いるものである。酸化物半導体を用いることのメリットは、簡単なプロセス、低温のプロセスで、高い移動度と低いオフ電流が実現できることといえる。
【０１３７】
図１０（Ａ）に示すトランジスタ６１０は、ボトムゲート構造のトランジスタの一例であり、逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１３８】
トランジスタ６１０は、絶縁表面を有する基板６００上の、ゲート電極６０１、ゲート絶縁層６０２、酸化物半導体層６０３、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、及びソース電極またはドレイン電極６０５ｂを含む。また、トランジスタ６１０を覆い、酸化物半導体層６０３に接する絶縁層６０７が設けられている。絶縁層６０７上にはさらに保護絶縁層６０９が形成されている。
【０１３９】
図１０（Ｂ）に示すトランジスタ６２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう）と呼ばれるボトムゲート構造のトランジスタの一例であり、逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１４０】
トランジスタ６２０は、絶縁表面を有する基板６００上の、ゲート電極６０１、ゲート絶縁層６０２、酸化物半導体層６０３、チャネル保護層として機能する絶縁層６２７、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、及びソース電極またはドレイン電極６０５ｂを含む。また、トランジスタ６２０を覆う保護絶縁層６０９が設けられている。
【０１４１】
図１０（Ｃ）に示すトランジスタ６３０は、ボトムゲート型のトランジスタの一例である。トランジスタ６３０は、絶縁表面を有する基板６００上の、ゲート電極６０１、ゲート絶縁層６０２、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂ、及び酸化物半導体層６０３を含む。また、トランジスタ６３０を覆い、酸化物半導体層６０３に接する絶縁層６０７が設けられている。絶縁層６０７上にはさらに保護絶縁層６０９が形成されている。
【０１４２】
トランジスタ６３０においては、ゲート絶縁層６０２は基板６００及びゲート電極６０１上に接して設けられ、また、ゲート絶縁層６０２上には、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層６０２、及びソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂ上に酸化物半導体層６０３が設けられている。
【０１４３】
図１０（Ｄ）に示すトランジスタ６４０は、トップゲート構造のトランジスタの一例である。トランジスタ６４０は、絶縁表面を有する基板６００上の、絶縁層６３７、酸化物半導体層６０３、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、及びソース電極またはドレイン電極６０５ｂ、ゲート絶縁層６０２、ゲート電極６０１を含む。そして、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂにそれぞれ配線６３６ａ、配線６３６ｂが接して設けられている。
【０１４４】
本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体層６０３を用いる。酸化物半導体層６０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などがある。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を添加してもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
【０１４５】
また、酸化物半導体層６０３は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される酸化物半導体を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えば、Ｍとしては、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。
【０１４６】
酸化物半導体層６０３を用いたトランジスタ６１０、トランジスタ６２０、トランジスタ６３０、及びトランジスタ６４０は、リーク電流を十分に低減することが可能である。よって、これを整流回路に用いることにより、電位の保持時間を長くし、整流回路の整流効率の向上を図ることができる。
【０１４７】
絶縁表面を有する基板６００に使用することができる基板に大きな制限はない。例えば、液晶表示装置などに用いられるガラス基板や、石英基板などを用いることができる。また、シリコンウェハ上に絶縁層を形成した基板などを用いても良い。
【０１４８】
ボトムゲート構造のトランジスタ６１０、トランジスタ６２０、トランジスタ６３０において、下地となる絶縁層を基板とゲート電極の間に設けてもよい。当該絶縁層は、基板からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜により形成することができる。
【０１４９】
ゲート電極６０１は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて形成することができる。また、その構造は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。
【０１５０】
ゲート絶縁層６０２は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いて、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などから選ばれた一又は複数の膜により形成することができる。例えば、第１のゲート絶縁層としてプラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁層上に第２のゲート絶縁層としてスパッタリング法により膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を形成して、合計膜厚５００ｎｍのゲート絶縁層とすることができる。
【０１５１】
ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂは、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて形成することができる。例えば、アルミニウムや銅などの金属層と、チタン、モリブデン、タングステンなどの高融点金属層との積層構造とすることができる。ヒロックやウィスカーの発生を防止する元素（シリコン、ネオジム、スカンジウムなど）が添加されたアルミニウム材料を用いることで耐熱性を向上させても良い。
【０１５２】
また、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂ（これらと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜として、導電性の金属酸化物膜を用いても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する場合がある）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたもの、などを用いることができる。
【０１５３】
ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂに接する配線６３６ａ、配線６３６ｂについては、ソース電極またはドレイン電極６０５ａ、ソース電極またはドレイン電極６０５ｂと同様の材料を用いて形成することができる。
【０１５４】
絶縁層６０７、絶縁層６２７、絶縁層６３７としては、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化ガリウム、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１５５】
保護絶縁層６０９としては、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１５６】
また、保護絶縁層６０９上には、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するための平坦化絶縁膜を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、等の有機材料を用いることができる。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
【０１５７】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１５８】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態５において、図１０（Ａ）に示した酸化物半導体層を用いたトランジスタの作製方法の一例を、図１１を用いて詳細に説明する。
【０１５９】
図１１（Ａ）乃至図１１（Ｅ）は、トランジスタの作製工程にかかる断面図である。なお、ここで示すトランジスタ５１０は、逆スタガ型トランジスタである。なお、トランジスタ５１０は実施の形態５において、例示した図１０（Ａ）のトランジスタと同一の構造となる。
【０１６０】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去し、酸化物半導体の構成元素以外の不純物が極力含まれないようにし、酸化物半導体に生じた酸素欠損を補填して、高純度化することによりＩ型（真性）の酸化物半導体、又はＩ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。
【０１６１】
なお、高純度化された酸化物半導体中ではキャリアが極めて少なく、キャリア濃度は１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満となる。また、このようにキャリアが少ないことで、オフ状態における電流（オフ電流）は十分に小さくなる。
【０１６２】
具体的には、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタでは、室温（２５℃）におけるチャネル幅１μｍあたりのオフ電流密度を、１００ｚＡ／μｍ（１×１０−１９Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下にすることが可能である。
【０１６３】
また、高純度化された酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０は、オン電流の温度依存性がほとんど見られず、高温状態においてもオフ電流は非常に小さいままである。
【０１６４】
以下、図１１（Ａ）乃至図１１（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０１６５】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電層を形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極５１１を形成する。なお、当該フォトリソグラフィ工程に用いるレジストマスクは、インクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１６６】
絶縁表面を有する基板５０５には、上記実施の形態における基板６００と同様の基板を用いることができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１６７】
なお、下地となる絶縁層を基板５０５とゲート電極５１１との間に設けてもよい。当該絶縁層には、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などから選ばれた一または複数の膜により形成することができる。
【０１６８】
また、ゲート電極５１１は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて形成することができる。また、その構造は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。
【０１６９】
次いで、ゲート電極５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いて形成することができる。また、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などから選ばれた一又は複数の膜により形成することができる。
【０１７０】
なお、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極５１１が形成された基板５０５、またはゲート絶縁層５０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５が吸着している水素、水分などの不純物を脱離させることが好ましい。また、予備加熱室に設ける排気手段は、クライオポンプとすることが好ましい。また、当該予備加熱は、ソース電極またはドレイン電極５１５ａ及びソース電極またはドレイン電極５１５ｂまで形成した基板５０５に対して行っても良い。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。
【０１７１】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図１１（Ａ）参照）。
【０１７２】
酸化物半導体膜５３０には、上記実施の形態５に示した四元系金属酸化物、三元系金属酸化物、二元系金属酸化物、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。
【０１７３】
酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとして、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲットを用いることができる。また、金属酸化物のターゲットの他の例としては、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む金属酸化物ターゲット（組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ比］を用いることができる。また、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体ターゲットとして、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝２：２：１［ｍｏｌ比］、又はＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：４［ｍｏｌ比］の組成比を有するターゲットを用いることもできる。金属酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる。
【０１７４】
酸化物半導体膜５３０の形成雰囲気は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気、酸素雰囲気、または、希ガス（代表的にはアルゴン）と酸素との混合雰囲気とするのが好適である。具体的には、例えば、水素、水、水酸基、水素化物などの不純物が、濃度１ｐｐｍ以下（望ましくは濃度１０ｐｐｂ以下）にまで除去された高純度ガス雰囲気を用いるのが好適である。
【０１７５】
酸化物半導体膜５３０の形成の際には、例えば、減圧状態に保持された処理室内に被処理物を保持し、被処理物の温度が１００℃以上５５０℃未満、好ましくは２００℃以上４５０℃以下となるように被処理物を熱する。または、酸化物半導体膜５３０の形成の際の被処理物の温度は、室温（２５℃±１０℃）としてもよい。そして、処理室内の水分を除去しつつ、水素や水などが除去されたスパッタリングガスを導入し、上記ターゲットを用いて酸化物半導体膜５３０を形成する。被処理物を熱しながら酸化物半導体膜５３０を形成することにより、酸化物半導体層に含まれる不純物を低減することができる。また、スパッタによる損傷を軽減することができる。処理室内の水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプを用いることが好ましい。例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプなどを用いることができる。また、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものを用いてもよい。クライオポンプなどを用いて排気することで、処理室から水素や水などを除去することができるため、酸化物半導体膜５３０中の不純物濃度を低減できる。
【０１７６】
酸化物半導体膜５３０の形成条件としては、例えば、被処理物とターゲットの間との距離が１７０ｍｍ、圧力が０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電力が０．５ｋＷ、雰囲気が酸素（酸素１００％）雰囲気、またはアルゴン（アルゴン１００％）雰囲気、または酸素とアルゴンの混合雰囲気、といった条件を適用することができる。なお、パルス直流（ＤＣ）電源を用いると、ごみ（成膜時に形成される粉状の物質など）を低減でき、膜厚分布も均一となるため好ましい。酸化物半導体膜５３０の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする。このような厚さの酸化物半導体膜５３０を用いることで、微細化に伴う短チャネル効果を抑制することが可能である。ただし、適用する酸化物半導体材料や、半導体装置の用途などにより適切な厚さは異なるから、その厚さは、用いる材料や用途などに応じて選択することもできる。
【０１７７】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法により形成する前には、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタリングを行い、形成表面（例えばゲート絶縁層５０７の表面）の付着物を除去するのが好適である。ここで、逆スパッタリングとは、処理表面にイオンを衝突させることによってその表面を改質する方法のことをいう。処理表面にイオンを衝突させる方法としては、アルゴン雰囲気下で処理表面側に高周波電圧を印加して、被処理物付近にプラズマを生成する方法などがある。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などによる雰囲気を適用してもよい。
【０１７８】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。なお、当該フォトリソグラフィ工程に用いるレジストマスクは、インクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１７９】
なお、ゲート絶縁層５０７に開口部を形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０の加工と同時に行うことができる。
【０１８０】
酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸とを混合させた溶液、アンモニア過水（３１重量％過酸化水素水：２８重量％アンモニア水：水＝５：２：２）などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０１８１】
その後、酸化物半導体層に対して、熱処理（第１の熱処理）を行い、酸化物半導体層５３１を得る（図１０（Ｂ）参照）。この第１の熱処理によって酸化物半導体層中の過剰な水素（水や水酸基を含む）を除去し、酸化物半導体層の構造を整え、エネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができる。第１の熱処理の温度は、例えば、３００℃以上６５０℃未満、好ましくは４００℃以上５００℃以下とする。
【０１８２】
熱処理は、例えば、抵抗発熱体などを用いた電気炉に被処理物を導入し、窒素雰囲気下、４５０℃、１時間の条件で行うことができる。この間、酸化物半導体層は大気に触れさせず、水や水素の混入が生じないようにする。
【０１８３】
熱処理装置は電気炉に限られず、加熱されたガスなどの媒体からの熱伝導、または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いても良い。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。ガスとしては、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１８４】
例えば、第１の熱処理として、熱せられた不活性ガス雰囲気中に被処理物を投入し、数分間熱した後、当該不活性ガス雰囲気から被処理物を取り出すＧＲＴＡ処理を行ってもよい。ＧＲＴＡ処理を用いると短時間での高温熱処理が可能となる。また、被処理物の耐熱温度を超える温度条件であっても適用が可能となる。なお、処理中に、不活性ガスを、酸素を含むガスに切り替えても良い。酸素を含む雰囲気において第１の熱処理を行うことで、酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位を低減することができるためである。
【０１８５】
なお、不活性ガス雰囲気としては、窒素、または希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等）を主成分とする雰囲気であって、水、水素などが含まれない雰囲気を適用するのが望ましい。例えば、熱処理装置に導入する窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（すなわち、不純物濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とする。
【０１８６】
いずれにしても、第１の熱処理によって不純物を低減した酸化物半導体層を形成することで、極めて優れた特性のトランジスタを実現することができる。
【０１８７】
ところで、上述の熱処理（第１の熱処理）には水素や水などを除去する効果があるから、当該熱処理を、脱水化処理や、脱水素化処理などと呼ぶこともできる。当該脱水化処理や、脱水素化処理は、酸化物半導体膜５３０の形成後、島状の酸化物半導体層に加工する前において行うことも可能である。また、このような脱水化処理、脱水素化処理は、一回に限らず複数回行っても良い。
【０１８８】
なお、第１の加熱処理は、上記以外に、ソース電極およびドレイン電極を形成した後、ソース電極およびドレイン電極上に絶縁層を形成した後、などのタイミングにおいて行うことができる。
【０１８９】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極またはドレイン電極（及びこれと同じ層で形成される配線）となる導電膜を形成する。ソース電極またはドレイン電極に用いる導電層としては、上記実施の形態５に示した材料を用いることができる。
【０１９０】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極またはドレイン電極５１５ａ、ソース電極またはドレイン電極５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図１１（Ｃ）参照）。
【０１９１】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレーザー光やＡｒＦレーザー光を用いるとよい。なお、トランジスタのチャネル長（Ｌ）は、ソース電極とドレイン電極との間隔によって決定される。このため、チャネル長（Ｌ）が２５ｎｍ未満のトランジスタの作製に用いるマスク形成時の露光には、数ｎｍ〜数１０ｎｍと波長の短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いるのが望ましい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長（Ｌ）を、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ（１μｍ）以下とすることも可能であり、回路の動作速度を高めることが可能である。また、微細化によって、半導体装置の消費電力を低減することも可能である。
【０１９２】
また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するため、多階調マスクによって形成されたレジストマスクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成されたレジストマスクは異なる厚さの領域を有し、エッチングを行うことでさらに形状を変形することができるため、異なるパターンに加工するための複数のエッチング工程に用いることができる。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応するレジストマスクを形成することができる。これにより、露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
【０１９３】
なお、導電層のエッチングの際には、酸化物半導体層５３１がエッチングにより分断されることのないように、エッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみをエッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難しく、導電層のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１の一部がエッチングされ溝部（凹部）が形成されることもある。
【０１９４】
導電層のエッチングには、ウェットエッチング、ドライエッチングのいずれを用いても良い。なお、素子の微細化という観点からはドライエッチングを用いるのが好適である。エッチングガスやエッチング液については被エッチング材料に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、導電膜としてチタン膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の材料を用いているため、例えばウェットエッチングを適用する場合には、エッチャントとしてアンモニア過水（３１重量％過酸化水素水：２８重量％アンモニア水：水＝５：２：２）を用いることができる。
【０１９５】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した水素や水などを除去するのが望ましい。当該プラズマ処理を行う場合、大気に触れない条件で、保護絶縁膜となる絶縁層５１６を形成する。
【０１９６】
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、絶縁層５１６に水や水素等の不純物を混入させない方法を用いて形成することが望ましい。絶縁層５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入や、水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜きなどが生じ、酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（ｎ型化）して寄生チャネルが形成されるおそれがあるからである。また、絶縁層５１６には、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜、酸化ガリウム膜などを用いるのが望ましい。
【０１９７】
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜を、スパッタリング法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温（２５℃）以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。
【０１９８】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜することにより、絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段として、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものを用いても良い。
【０１９９】
絶縁層５１６の成膜に用いるスパッタリングガスは、水素や水などの不純物が除去された高純度ガスであることが望ましい。
【０２００】
次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素雰囲気下で第２の熱処理を行う。熱処理の温度は、２００℃以上４５０℃以下、好ましくは２５０℃以上３５０℃以下とする。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の熱処理を行えばよい。第２の熱処理を行うことによって、トランジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。また、絶縁層５１６から酸化物半導体層５３１への酸素の供給により、該酸化物半導体層５３１の酸素欠損を補填して、Ｉ型（真性半導体）またはＩ型に限りなく近い酸化物半導体層を形成することもできる。
【０２０１】
なお、本実施の形態では、絶縁層５１６の形成後に第２の熱処理を行っているが、第２の熱処理のタイミングはこれに限定されない。例えば、第１の熱処理に続けて第２の熱処理を行っても良いし、第１の熱処理に第２の熱処理を兼ねさせても良い。
【０２０２】
上述のように、第１の熱処理および第２の熱処理によって、酸化物半導体層５３１を、その構成元素以外の不純物が極力含まれないようにし、酸化物半導体に生じた酸素欠損を補填して、高純度化し、Ｉ型（真性）化することができる。
【０２０３】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図１１（Ｄ）参照）。
【０２０４】
なお、絶縁層５１６上には、さらに保護絶縁層５０６を形成するのが望ましい（図１１（Ｅ）参照）。保護絶縁層５０６は、水素や水などが外部からの侵入を防止する。保護絶縁層５０６としては、例えば、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。成膜方法は特に限定されないが、ＲＦスパッタリング法は量産性がよいため、保護絶縁層５０６の成膜方法として適している。また、保護絶縁層５０６として、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、等の有機材料を用いることができる。これらの有機材料を用いることにより、さらなる絶縁性の向上を図ることができる。また、保護絶縁層５０６は、上記の材料を積層した構造としても良く、例えば、窒化シリコン膜上にポリイミド膜を積層した構造とすることができる。このような構造にすることで、保護絶縁層５０６は、水素や水などの侵入を防ぎ、且つ絶縁性を向上させることができる。
【０２０５】
なお、保護絶縁層５０６の形成後には、さらに、大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以下の条件で、熱処理を行ってもよい。
【０２０６】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、トランジスタのリーク電流を十分に低減することが可能である。よって、これを整流回路のトランジスタに用いることにより、電位の保持時間を長くし、整流回路の整流効率の向上を図ることができる。
【０２０７】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０２０８】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る整流回路を備えたＲＦタグの使用例について図１２を用いながら説明する。ＲＦＩＤの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図１２（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図１２（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図１２（Ｂ）参照）、乗り物類（自転車等、図１２（Ｄ）参照）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、または電子機器（液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置、または携帯電話）等の物品、若しくは各物品に取り付ける荷札（図１２（Ｅ）、図１２（Ｆ）参照）等に設けて使用することができる。
【０２０９】
本発明の一態様に係るＲＦＩＤ４０００は、プリント基板に実装、表面に貼る、または埋め込むことにより、物品に固定される。例えば、本であれば紙に埋め込み、有機樹脂からなるパッケージであれば当該有機樹脂の内部に埋め込み、各物品に固定される。本発明の一態様に係るＲＦＩＤ４０００は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後もその物品自体のデザイン性を損なうことがない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、または証書類等に本発明の一態様に係るＲＦＩＤ４０００を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、または電子機器等に本発明の一態様に係るＲＦＩＤを取り付けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。また、乗り物類であっても、本発明の一態様に係るＲＦＩＤを取り付けることにより、盗難などに対するセキュリティ性を高めることができる。
【０２１０】
以上のように、本発明の一態様に係わる整流回路を搭載したＲＦＩＤを本実施の形態に挙げた各用途に用いることにより、所定の通信距離を有するＲＦＩＤにおいて、例えば通信距離が極端に長い信号を受信する場合においても、整流回路に用いるトランジスタにコイルが接続されており整流効率が向上し、安定した動作を実現できるため、物品の認証性、またはセキュリティ性に対する信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【０２１１】
１００    ＲＦＩＤ
１０１    論理回路
１０２    アンテナ回路
１０３    復調回路
１０４    変調回路
１１０    アンテナ
１１１    アンテナ
１１２    共振容量
１１３    整流回路
１１４    定電圧回路
１１７    クロック生成回路
１２０    容量素子
１２１    コイル
１２３    トランジスタ
１２４    コイル
１２５    トランジスタ
１２６    容量素子
１５０    ＲＦＩＤ
３００    半導体装置
３０１    コイル
３０２    コイル
３１０    半導体装置
３１１    コイル
３１２    コイル
３２０    半導体装置
３２１    コイル
３２２    コイル
３３１ａ    接続電極層
３３１ｂ    接続電極層
４０１    基板
４０２    絶縁層
４０３    半導体層
４０３ａ    半導体層
４０３ｂ    半導体層
４０４    ゲート絶縁層
４０５    ゲート電極層
４０６    保護絶縁層
４０７ａ    チャネル形成領域
４０７ｂ    不純物領域
４０７ｃ    不純物領域
４０８    絶縁層
４０９    絶縁層
４１０    絶縁層
４１１ａ    ソース電極層
４１１ｂ    ドレイン電極層
４１１ｃ    ソース電極層
４１１ｄ    ドレイン電極層
４１２ａ    接続電極層
４１２ｂ    接続電極層
４１２ｃ    接続電極層
４１３    無機絶縁層
４１４    絶縁層
４１５ａ    開口部
４１５ｂ    開口部
４１５ｃ    開口部
４１６ａ    領域
４１６ｂ    領域
４１６ｃ    領域
４１７    接続電極層
４１８    絶縁層
４１９    導電層
４２０    導電層
４２１    無機絶縁層
４２２    アンテナ
４２３    周辺部
４２４    領域
４５０    素子層
４５０ａ    トランジスタ
４５０ｂ    トランジスタ
５０５    基板
５０６    保護絶縁層
５０７    ゲート絶縁層
５１０    トランジスタ
５１１    ゲート電極
５１５ａ    ソース電極またはドレイン電極
５１５ｂ    ソース電極またはドレイン電極
５１６    絶縁層
５３０    酸化物半導体層
５３１    酸化物半導体層
６００    基板
６０１    ゲート電極
６０２    ゲート絶縁層
６０３    酸化物半導体層
６０５ａ    ソース電極またはドレイン電極
６０５ｂ    ソース電極またはドレイン電極
６０７    絶縁層
６０９    保護絶縁層
６１０    トランジスタ
６２０    トランジスタ
６２７    絶縁層
６３０    トランジスタ
６３６ａ    配線
６３６ｂ    配線
６３７    絶縁層
６４０    トランジスタ
７０４    半導体層
８０１    絶縁層
８０２    開口部
８０３    絶縁層
８０４    導電層
８０５    導電層
８０６    無機絶縁層
８０７    周辺部
８０８    領域
４０００    ＲＦＩＤ
【図１】
0005824266.tif 000002
【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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