(57)【要約】【課題】基板が曲がってもアンテナが曲がって電波が送受信できなくなるのを防ぎ、かつ厚さが薄くて柔らかい基板を用いることを可能にすることを課題とする。【解決手段】平板状可撓性基板の少なくとも片面の全面に、超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料で形成された、らせん状、ジグザグ状、くし形状、格子状、放射状、あるいは、ネット状のアンテナと、前記アンテナと接続された、薄膜トランジスタで形成された回路とを有する半導体装置に関する。【選択図】図５
2009033727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状可撓性基板の少なくとも片面の全面に、超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料で形成された、らせん状、ジグザグ状、くし形状、格子状、放射状、あるいは、ネット状のアンテナと、
前記アンテナと接続された、薄膜トランジスタで形成された回路と、
を有す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、
前記超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料は、遷移金属を含む合金であ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、
前記遷移金属は、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルトのいずれか１つであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料は、カドミウムを含む合金、チタン及びニッケルを含む合金、ニッケルを含む合金、銅を含む合金、インジウムを含む合金、鉄を含む合金のいずれか１つであることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記カドミウムを含む合金は、Ａｕ−ＣｄまたはＡｇ−Ｃｄ、
前記チタン及びニッケルを含む合金は、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ｐｄ−Ｎｉのいずれか１つ、
前記ニッケルを含む合金は、Ｎｉ−Ａｌ、
前記銅を含む合金は、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎのいずれか１つ、
前記インジウムを含む合金は、Ｉｎ−ＴｉまたはＩｎ−Ｃｄ、
前記鉄を含む合金は、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉのいずれか１つであることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料は、銅、アルミニウム、銀、金、ニッケル、チタンのいずれか１つを含む合金であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
前記基板は、フィルム、紙、薄膜化されたプラスチックのいずれか１つ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、超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料を用いてアンテナを形成した、無線交信可能な半導体装置、及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波を利用した情報通信技術として、近年、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）のようなＩＤチップが研究され、実用化されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ＲＦＩＤとは、無線で情報の送受信が可能な半導体装置（ＲＦＩＤタグ、ＲＦタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、無線タグ、電子タグ、無線チップともよばれる）とリーダ／ライタ間で電磁波により通信を行い、データの記録や読み出しを行う技術のことである。このような半導体装置は、メモリ回路等が設けられた信号処理回路を有する集積回路とアンテナとによって構成される。
【０００４】
ＲＦＩＤで用いられる無線で情報の送受信が可能な半導体装置は、リーダ／ライタから受信した電波から電磁誘導によって動作電力を得ると共に、電波を利用してリーダ／ライタとの間でデータを交換する。そして、無線で情報の送受信が可能な半導体装置は、通常、電波を送受信するためのアンテナを集積回路とは別個に形成して集積回路と接続している。
【特許文献１】特開２００６−１３９３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アンテナは基体上に形成されるが、基体が曲がってしまうと、アンテナも曲がってしまう恐れがある。アンテナが曲がってしまうと、リーダ／ライタからの電波を受信できなかったり、リーダ／ライタへの電波を送信できないという問題が発生する。
【０００６】
また従来の導電材料では、変形や切断を防ぐために、アンテナを硬くて丈夫な支持基板上に形成する必要があり、このような支持基板は厚さが厚い材料であることが多かった。
【０００７】
本発明では、基板が曲がってもアンテナが曲がって電波が送受信できなくなるのを防ぎ、かつ厚さが薄くて柔らかい基板を用いることを可能な半導体装置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】
【０００８】
本発明では、アンテナの材料として、外力により曲がるが、外力を取り除くことで元の形状に戻る導電体である超弾性合金材料、あるいは熱を加えることで元の形状に戻る導電体である形状記憶合金材料を用いる。
【０００９】
平板状可撓性基板の少なくとも片面の全面に、超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料で形成された、らせん状、ジグザグ状、くし形状、格子状、放射状、あるいは、ネット状のアンテナと、前記アンテナと接続された、薄膜トランジスタで形成された回路とを有することを特徴とする半導体装置に関する。
【００１０】
本発明において、前記超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料は、遷移金属を含む合金である。
【００１１】
本発明において、前記遷移金属は、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルトのいずれか１つである。
【００１２】
本発明において、前記超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料は、カドミウムを含む合金、チタン及びニッケルを含む合金、ニッケルを含む合金、銅を含む合金、インジウムを含む合金、鉄を含む合金のいずれか１つである。
【００１３】
本発明において、前記カドミウムを含む合金は、Ａｕ−ＣｄまたはＡｇ−Ｃｄ、前記チタン及びニッケルを含む合金は、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ｐｄ−Ｎｉのいずれか１つ、前記ニッケルを含む合金は、Ｎｉ−Ａｌ、前記銅を含む合金は、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎのいずれか１つ、前記インジウムを含む合金は、Ｉｎ−ＴｉまたはＩｎ−Ｃｄ、前記鉄を含む合金は、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉのいずれか１つである。
【００１４】
本発明において、前記超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料は、銅、アルミニウム、銀、金、ニッケル、チタンのいずれか１つを含む合金である。
【００１５】
本発明において、前記基板は、フィルム、紙、薄膜化されたプラスチックのいずれか１つである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、アンテナの材料として、超弾性合金材料あるいは形状記憶合金材料を用いることにより、アンテナが曲げられたとしても元の形状に復元させることができる。
【００１７】
さらに元の形状に復元するアンテナを支持基板全面に形成することにより、基体を含む半導体装置全体を平坦に保つことができる。
【００１８】
本発明により、厚さが薄い支持基板を用いることが可能となるため、半導体装置全体の厚さも、例えば、０．７６ｍｍ以下、好ましくは０．２５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下に薄くすることができる。
【００１９】
本発明により、支持基板が折れ曲がってもアンテナが屈曲、切断されることがなく、信頼性の高い無線交信可能な半導体装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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さまざま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。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こととする。
【００２１】
［実施の形態１］
本実施の形態のアンテナの配置を図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示す。図５（Ａ）の半導体装置は、支持基板１０１上に無線交信可能な半導体装置１０３とアンテナ１０２を有している。アンテナ１０２は、支持基板１０１上に平面的に均等に配置されており、アンテナ１０２自身の形状を保つと共に支持基板１０１の形状も保っている。
【００２２】
アンテナ１０２は、支持基板１０１の全面に一定の幅を持って均等に配置されており、例えば図５（Ａ）に示すらせん状でもよいし、その他にも、ジグザグ状（図１１（Ａ）参照）、くし形状（図１１（Ｂ）参照）、格子状（図１１（Ｃ）参照）、放射状（図１２（Ａ）参照）、ネット状（図１２（Ｂ）参照）等、必要に応じて形状を決定すればよい。
【００２３】
アンテナ１０２は、超弾性特性を有する合金あるいは形状記憶合金を用いて形成されている。Ａｕ−Ｃｄ、Ａｇ−Ｃｄなどカドミウム（Ｃｄ）を含む合金、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ｐｄ−Ｎｉなどチタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）を含む合金、Ｎｉ−Ａｌなどニッケル（Ｎｉ）を含む合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎなど銅（Ｃｕ）を含む合金、Ｉｎ−Ｔｉ、Ｉｎ−Ｃｄなどインジウム（Ｉｎ）を含む合金、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉなど鉄（Ｆｅ）を含む合金等が挙げられる。その他、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、およびコバルト（Ｃｏ）などの遷移金属を含む合金を用いることもできる。
【００２４】
さらに、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等を含む合金は、抵抗値が低く、アンテナ１０２に用いる材料として好ましい。
【００２５】
超弾性特性を有する合金あるいは形状記憶合金の形成方法は、高周波溶解法、アーク溶解法等の溶解法、スパッタリング法、インクジェット等の印刷法を用いることができる。
【００２６】
溶解法を用いる場合はアンテナ１０２の形状に合わせてくりぬかれた型を用意し、溶解した合金を流し込むことでアンテナ１０２の形状を有する合金を形成することができる。
【００２７】
アンテナ１０２の膜厚に制限があり、１００μｍ以下、好ましくは０．１〜３０μｍ、さらに好ましくは１〜２０μｍの薄膜で形成したい場合は、スパッタリング法やインクジェット等の印刷法を用いることが好ましい。
【００２８】
スパッタリング法を用いてアンテナ１０２を形成する場合は、所望の合金からなるターゲットを用いても良いし、所望の合金に含まれる各元素を主成分とするターゲットを複数用いても良い。あるいは、合金に含まれる元素の１種類または複数種類を含むターゲットの上に該合金に含まれる元素の１種類または複数種類のペレットを配置して合金を形成しても良い。
【００２９】
複数のターゲットを用いたスパッタリングあるいは、ペレットを用いるスパッタリングにおいては、合金中の元素の組成比が調整できる点で好ましい。一方、所望の合金からなるターゲットを用いる場合は組成比の調整は完了しているのでスループットが向上し量産を考慮した場合好ましい。しかし、所望の合金が形成できれば上記方法に限定されない。
【００３０】
アンテナ１０２を形成するにはターゲットと被形成体の間にマスクを配置しても良いし、合金の形成後にエッチングしてアンテナとしても良い。エッチングを行う際にはレジスト等のマスクを用いてウェットエッチングやドライエッチングを行う。
【００３１】
インクジェット等の印刷法を用いる場合は、所望の合金に含まれる元素の微粒子を溶媒やペーストに分散し、金属ペーストあるいは合金ペーストを用意し、所望の割合で混合してから印刷しても良いし、印刷しながら混合しても良い。印刷後に熱処理を行うことで合金となる。また、熱処理温度を最適化することで合金の形成と結晶化が同時に行われ、結晶性を有する合金が形成されるので好ましい。印刷法を用いることで、アンテナ１０２の形状を決定するための型やマスクが不要となり、コストの低減や、スループットが向上できる。金属元素の微粒子あるいは合金の微粒子が印刷中に酸化してしまうことが懸念される場合、印刷処理を不活性ガス雰囲気や減圧雰囲気にて行えばよい。あるいは上記の熱処理は還元雰囲気で行ってもよい。
【００３２】
以上の方法で形成された超弾性特性を有する合金あるいは形状記憶合金は形成方法により、結晶性を有しているものと、結晶性を有さないものがある。合金に結晶性を持たせるには、熱処理を行い、結晶化することが好ましい。
【００３３】
結晶化を行う装置として電熱炉等の炉やＲＴＡの機能を有する炉を用いることができる。加熱処理は、合金材料に応じて、６００〜１２００Ｋ好ましくは７００〜８００Ｋの温度で１０分〜１０時間保持する。
【００３４】
得られた合金がマルテンサイト層を有している場合、合金を層転移温度以上に加熱してオーステナイト変態させ、オーステナイト層を形成する。オーステナイト層が形成される温度をオーステナイト変態（逆変態）開始温度と呼ぶ。このオーステナイト変態開始温度は形成された合金により異なる。この処理により、合金は超弾性特性を有する。オーステナイト変態処理を行う装置は、合金を該合金固有の相転移温度以上にすることが可能であれば特に限定されない。
【００３５】
アンテナ１０２の形状を有する合金に対して必要に応じて結晶化や加熱処理を行い、オーステナイト層を形成することにより、超弾性特性を有する合金からなるアンテナ１０２が形成される。
【００３６】
得られた合金がオーステナイト層を有している場合、合金を層転移温度以下に冷却してマルテンサイト変態させ、マルテンサイト層を形成する。マルテンサイト層が形成される温度をマルテンサイト変態開始温度と呼ぶ。このマルテンサイト変態開始温度は形成された合金により異なる。この処理により、合金は形状記憶特性を有する。マルテンサイト変態処理を行う装置は、合金を該合金固有の相転移温度以下にすることが可能であれば特に限定されない。
【００３７】
アンテナ１０２の形状を有する合金に対して必要に応じて結晶化や冷却処理を行い、マルテンサイト層を形成することにより、形状記憶特性を有する合金からなるアンテナ１０２が形成される。
【００３８】
支持基板１０１は、平板状（シート状）で可撓性のある基材であればなにを用いてもよく、例えばフィルムを用いてもよいし、紙を用いてもよいし、強度の関係で従来では用いることができないくらい薄膜化されたプラスチックを用いても良い。
【００３９】
また、無線交信可能な半導体装置１０３及びアンテナ１０２が設けられた支持基板１０１上に、支持基板１０１と同じ材料の基板を設けてもよい。すなわち、支持基板１０１と同じ材料の基板２枚で、無線交信可能な半導体装置１０３及びアンテナ１０２を挟む構造にしてもよい。
【００４０】
本実施の形態で形成された半導体装置は、超弾性特性を有する合金あるいは形状記憶合金により形成されているアンテナ１０２にて強度が確保されているため、支持基板１０１に強度を要求する必要がない。
【００４１】
支持基板１０１が丸まってしまうことや（図５（Ｂ）参照）、湾曲してしまうことがあっても（図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）参照）、アンテナ１０２が超弾性特性を有する合金で形成されていれば加熱せずとも、アンテナ１０２が形状記憶合金で形成されていれば加熱により、支持基板１０１上のアンテナ１０２が元の形状に戻ることとなる。
【００４２】
図５（Ａ）のように支持基板１０１に全体的にアンテナ１０２を配置すると、半導体装置全体が湾曲することが抑制され、信頼性の高い半導体装置を得ることが可能となる。
【００４３】
図７は、本実施の形態の、無線交信可能な半導体装置の回路配置のブロック図の一例を示した図である。
【００４４】
図７においてリーダ／ライタ４０１は、外部から非接触で無線交信可能な半導体装置４００にデータの書き込み又は読み出しを行う装置である。無線交信可能な半導体装置４００は、電波を受信するアンテナ部４０２と、アンテナ部４０２の出力を整流する整流回路４０３と、整流回路４０３の出力を受信して動作電圧ＶＤＤを各回路に出力するレギュレータ回路４０４と、レギュレータ回路４０４の出力を受信してクロックを発生させるクロック発生回路４０５と、ロジック回路４０６からの出力を受信してデータの書き込み又は読み出しをするメモリ回路４０８にデータを書き込むための電圧を供給する昇圧回路４０７と、昇圧回路４０７の出力が入力される逆流防止ダイオード４０９と、逆流防止ダイオード４０９の出力を入力して電荷を蓄えるバッテリ用容量４１０と、メモリ回路４０８等の回路の制御を行うロジック回路４０６とを有する。
【００４５】
なお、特に図示はしないが、これらの回路以外にもデータ変調／復調回路、センサ、インターフェース回路などを有していても良い。このような構成により、無線交信可能な半導体装置４００は、リーダ／ライタ４０１と非接触で情報通信することができる。
【００４６】
無線交信可能な半導体装置４００に含まれる上記構成のうち、アンテナ部４０２以外を集積回路とすることができ、アンテナと集積回路を同一の基板上に形成することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態において、無線で充電が可能なバッテリ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂａｔｔｅｒｙ、無線周波数による非接触電池）としてバッテリ用容量４１０を搭載した無線交信可能な半導体装置の例を説明したが、バッテリ用容量４１０を設けなくてもよい。その場合は逆流防止ダイオード４０９も不要となる。
【００４８】
また、電荷を蓄える充電素子（バッテリともいう）として容量を用いているがこれに限定されるものではない。本実施の形態において、バッテリとは、非接触で充電可能であり充電することで連続使用時間を回復することができる電池のことをいう。なおバッテリとしては、その用途により異なるが、薄膜なシート状や径の小さい筒状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばリチウム電池、好ましくはゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池等を用いることで、小型化が可能である。勿論、充電可能な電池であれば何でも良く、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などの充電放電可能な電池であってもよいし、また大容量のコンデンサなどを用いても良い。
【００４９】
また、本実施の形態のバッテリとして用いることのできる大容量のコンデンサとしては、電極の対向面積が大きいものであることが望ましい。活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブなど比表面積の大きい電極用材料を用いた電解二重層コンデンサーを用いることが好適である。コンデンサーは電池に較べ構成が単純であり薄膜化や積層化も容易である。電気二重層コンデンサーは蓄電機能を有し、充放電の回数が増えても劣化が小さく、急速充電特性にも優れているため好適である。
【００５０】
本発明においては、アンテナの位置を無線交信可能な半導体装置の中央部に配置することにより、無線交信可能な半導体装置で生成する電源の能力を向上し、以って充電の効率を改善することが可能となる。
【００５１】
本実施の形態では、無線交信可能な半導体装置で用いるアンテナ部、整流回路部、昇圧回路と、無線で充電が可能なバッテリで用いるアンテナ部、整流回路部、昇圧回路部とは共通であるため、リーダ／ライタ４０１は無線交信可能な半導体装置を動作させるのと同時にバッテリ用容量４１０の充電を行うための信号発信源としても用いることが可能となる。
【００５２】
本実施の形態で示す無線で充電が可能なバッテリは、対象物を非接触で充電でき、かつ持ち運びに優れるなどの特徴を有する。無線交信可能な半導体装置に搭載した場合、ＳＲＡＭ等の電源が必要なメモリを搭載することができ、無線交信可能な半導体装置の高機能化に寄与することができる。
【００５３】
但し、本発明はこの構成に限定するものではなく、アンテナ部、整流回路部、昇圧回路のうち一部もしくはすべてをＲＦＩＤ動作用と無線で充電が可能なバッテリ充電用に分離しても良い。例えば、アンテナ部４０２をＲＦＩＤ動作用のアンテナ部と無線で充電が可能なバッテリ充電用のアンテナ部とに分離することでＲＦＩＤ動作用と無線で充電が可能なバッテリ充電用とで用いる信号の周波数を変えることも可能である。この場合、リーダ／ライタ４０１が発する信号と無線で充電が可能なバッテリへの信号発信源が発する信号とが互いに干渉しない周波数領域であることが望ましい。
【００５４】
また、アンテナ部、整流回路部、昇圧回路をＲＦＩＤ動作用と無線で充電が可能なバッテリ充電用とで共通して用いる場合、無線で充電が可能なバッテリと昇圧回路との間にスイッチング素子を配置しておき、書き込み動作中はスイッチをオフして昇圧回路と無線で充電が可能なバッテリ間の接続を切り、それ以外ではスイッチをオンして昇圧回路と無線で充電が可能なバッテリ間の接続を行うような構成にしても良い。この場合は書き込み動作中充電を行わないことから書き込み動作中の電圧低下を防ぐことができる。スイッチング素子は公知の構成を用いることができる。
【００５５】
次いで本実施の形態の無線交信可能な半導体装置の作製工程について、図１（Ａ）〜図１（Ｅ）、図２（Ａ）〜図２（Ｅ）、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｂ）を用いて説明する。
【００５６】
まず図１（Ａ）に示すように、耐熱性を有する第１の基板５００上に剥離層５０１を形成する。第１の基板５００として、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレス基板を含む金属基板または半導体基板を用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００５７】
剥離層５０１は、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、微結晶シリコン（セミアモルファスシリコンを含む）等、シリコンを主成分とする層を用いることができる。剥離層５０１は、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等を用いて形成することができる。本実施の形態では、膜厚５０ｎｍ程度の非晶質シリコンを減圧ＣＶＤ法で形成し、剥離層５０１として用いる。なお剥離層５０１はシリコンに限定されず、エッチングにより選択的に除去できる材料で形成すれば良い。剥離層５０１の膜厚は、１０〜１００ｎｍとするのが望ましい。セミアモルファスシリコンに関しては、３０〜５０ｎｍとしてもよい。
【００５８】
次に、剥離層５０１上に、下地膜５０２を形成する。下地膜５０２は第１の基板５００中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）などの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また下地膜５０２は、後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役目も有している。下地膜５０２は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。
【００５９】
本実施の形態では、膜厚１００ｎｍの窒素を含む酸化珪素膜、膜厚５０ｎｍの酸素を含む窒化珪素膜、膜厚１００ｎｍの窒素を含む酸化珪素膜を順に積層して下地膜５０２を形成するが、各膜の材質、膜厚、積層数は、これに限定されるものではない。例えば、下層の窒素を含む酸化珪素膜に代えて、膜厚０．５〜３μｍのシロキサン系樹脂をスピンコート法、スリットコータ法、液滴吐出法、印刷法などによって形成しても良い。また、中層の酸素を含む窒化珪素膜に代えて、窒化珪素膜を用いてもよい。また、上層の窒素を含む酸化珪素膜に代えて、酸化珪素膜を用いていても良い。また、それぞれの膜厚は、０．０５〜３μｍとするのが望ましく、その範囲から自由に選択することができる。
【００６０】
ここで、酸化珪素膜は、シランと酸素、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）と酸素等の混合ガスを用い、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ等の方法によって形成することができる。また、窒化珪素膜は、代表的には、ＳｉＨ４とＮＨ３の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤによって形成することができる。また、窒素を含む酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜は、代表的には、シランと亜酸化窒素の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤによって形成することができる。
【００６１】
次に、下地膜５０２上に半導体膜５０３を形成する。半導体膜５０３は、下地膜５０２を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜５０３の膜厚は２０〜２００ｎｍ（望ましくは４０〜１７０ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍ）とする。なお半導体膜５０３は、非晶質半導体であっても良いし、セミアモルファス半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【００６２】
なお半導体膜５０３は、公知の技術により結晶化しても良い。公知の結晶化方法としては、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法がある。或いは、触媒元素を用いる結晶化法とレーザ結晶化法とを組み合わせて用いることもできる。また、第１の基板５００として石英のような耐熱性に優れている基板を用いる場合、電熱炉を使用した熱結晶化方法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法のうちいずれかと、９５０℃程度の高温アニールを組み合わせた結晶化法を用いても良い。
【００６３】
例えばレーザ結晶化を用いる場合、レーザ結晶化の前に、レーザに対する半導体膜５０３の耐性を高めるために、５００℃、１時間の熱アニールを該半導体膜５０３に対して行なう。そして連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ４レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜５０３に照射する。このときのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度とし、照射する。
【００６４】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を１０ＭＨｚ以上とし、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行なっても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数を用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０〜３０μｍ、走査方向に対して垂直な方向における幅が１〜５μｍ程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくともＴＦＴのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。
【００６５】
なおレーザ結晶化は、連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを並行して照射するようにしても良いし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを並行して照射するようにしても良い。
【００６６】
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。
【００６７】
上述したレーザ光の照射により、結晶性がより高められた半導体膜５０３が形成される。なお、予め多結晶半導体を、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などで形成するようにしても良い。
【００６８】
また本実施の形態では半導体膜５０３を結晶化しているが、結晶化せずに非晶質珪素膜または微結晶半導体膜のまま、後述のプロセスに進んでも良い。非晶質半導体、微結晶半導体を用いたＴＦＴは、多結晶半導体を用いたＴＦＴよりも作製工程が少ない分、コストを抑え、歩留まりを高くすることができるというメリットを有している。
【００６９】
非晶質半導体は、珪素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪素を含む気体としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が挙げられる。この珪素を含む気体を、水素、水素とヘリウムで希釈して用いても良い。
【００７０】
なおセミアモルファス半導体とは、非晶質半導体と結晶構造を有する半導体（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体は、自由エネルギーの観点から安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体中に分散させて存在せしめることが可能である。
【００７１】
また、未結合手（ダングリングボンド）を終端させるために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。ここでは便宜上、このような半導体をセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）と呼ぶ。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なセミアモルファス半導体が得られる。
【００７２】
セミアモルファス半導体の代表的なものとして、セミアモルファスシリコンが挙げられる。セミアモルファスシリコンは、そのラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしており、またＸ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。
【００７３】
またセミアモルファスシリコンは珪素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪素を含む気体としては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。また水素や、水素にヘリウム、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を加えたガスで、この珪素を含む気体を希釈して用いることで、セミアモルファスシリコンの形成を容易なものとすることができる。希釈率は２倍〜１０００倍の範囲で珪素を含む気体を希釈することが好ましい。
【００７４】
またさらに、珪素を含む気体中に、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６などの炭化物気体、ＧｅＨ４、ＧｅＦ４などのゲルマニウム化気体、Ｆ２などを混入させて、エネルギーバンド幅を１．５〜２．４ｅＶ、若しくは０．９〜１．１ｅＶに調節しても良い。
【００７５】
例えば、ＳｉＨ４にＨ２を添加したガスを用いる場合、或いはＳｉＨ４にＦ２を添加したガスを用いる場合、形成したセミアモルファスシリコンを用いてＴＦＴを作製すると、該ＴＦＴのサブスレッショルド係数（Ｓ値）を０．３５Ｖ／ｄｅｃ以下、代表的には０．２５〜０．０９Ｖ／ｄｅｃとし、キャリア移動度を１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃとすることができる。そして上記セミアモルファスシリコンを用いたＴＦＴで、例えば１９段リングオシレータを形成した場合、電源電圧３〜５Ｖにおいて、その発振周波数は１ＭＨｚ以上、好ましくは１００ＭＨｚ以上の特性を得ることができる。また電源電圧３〜５Ｖにおいて、インバータ１段あたりの遅延時間は２６ｎｓ、好ましくは０．２６ｎｓ以下とすることができる。
【００７６】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体膜５０３をエッチングし、島状の半導体膜５０４、島状の半導体膜５０５、島状の半導体膜５０６を形成する。そして、島状の半導体膜５０４〜５０６を覆うように、ゲート絶縁膜５０７を形成する。ゲート絶縁膜５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などを用い、窒化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素又は酸素を含む窒化珪素を含む膜を、単層で、又は積層させて形成することができる。積層する場合には、例えば、基板側から酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の３層構造とするのが好ましい。
【００７７】
次に図１（Ｃ）に示すように、ゲート電極５１０、ゲート電極５１１、ゲート電極５１２を形成する。本実施の形態では、窒化タンタルとタングステンをスパッタ法で順に積層するように形成した後、レジスト５１３をマスクとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極５１０〜５１２を形成する。勿論、ゲート電極５１０〜５１２の材料、構造、作製方法は、これに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、ｎ型を付与する不純物がドーピングされたシリコンとニッケルシリサイドとの積層構造、ｎ型を付与する不純物がドーピングされたシリコンとタングステンシリサイドとの積層構造としてもよい。また、種々の導電材料を用いて単層で形成しても良い。
【００７８】
また、レジストマスクの代わりに、酸化珪素等のマスクを用いてもよい。この場合、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素等のマスク（ハードマスクと呼ばれる。）を形成する工程が加わるが、エッチング時におけるハードマスクの膜減りがレジストマスクよりも少ないため、所望の幅のゲート電極５１０〜５１２を形成することができる。また、レジスト５１３を用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極５１０〜５１２を形成しても良い。
【００７９】
導電材料としては、導電膜の機能に応じて種々の材料を選択することができる。また、ゲート電極とアンテナとを同時に形成する場合には、それらの機能を考慮して材料を選択すればよい。
【００８０】
なお、ゲート電極をエッチング形成する際のエッチングガスとしては、ＣＦ４、Ｃｌ２、Ｏ２の混合ガスやＣｌ２ガスを用いたが、これに限定されるものではない。
【００８１】
次に図１（Ｄ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０５をレジスト５１４で覆い、ゲート電極５１０、５１２をマスクとして、島状の半導体膜５０４、５０６に、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰ（リン）又はＡｓ（砒素））を低濃度にドープする（第１のドーピング工程）。
【００８２】
第１のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１３〜６×１０１３／ｃｍ２、加速電圧：５０〜７０ｋｅＶとしたが、これに限定されるものではない。この第１のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜５０７を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜５０４、島状の半導体膜５０６に、それぞれ、一対の低濃度不純物領域５１６、一対の低濃度不純物領域５１７が形成される。なお、第１のドーピング工程は、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０５をレジストで覆わずに行っても良い。
【００８３】
次に図１（Ｅ）に示すように、レジスト５１４をアッシング等により除去した後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０４、５０６を覆うように、レジスト５１８を新たに形成し、ゲート電極５１１をマスクとして、島状の半導体膜５０５に、ｐ型を付与する不純物元素（代表的にはＢ（ホウ素））を高濃度にドープする（第２のドーピング工程）。
【００８４】
第２のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１６〜３×１０１６／ｃｍ２、加速電圧：２０〜４０ｋｅＶとして行なう。この第２のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜５０７を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜５０５に、一対のｐ型の高濃度不純物領域５１９が形成される。
【００８５】
次に図２（Ａ）に示すように、レジスト５１８をアッシング等により除去した後、ゲート絶縁膜５０７及びゲート電極５１０〜５１２を覆うように、絶縁膜５２０を形成する。本実施の形態では、膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。
【００８６】
その後、エッチバック法により、絶縁膜５２０、ゲート絶縁膜５０７を部分的にエッチングし、図２（Ｂ）に示すように、ゲート電極５１０〜５１２の側壁に接するように、サイドウォール５２２、サイドウォール５２３、サイドウォール５２４を自己整合的（セルフアライン）に形成する。エッチングガスとしては、ＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いる。なお、サイドウォールを形成する工程は、これらに限定されるものではない。
【００８７】
なお、絶縁膜５２０を形成した時に、第１の基板５００の裏面にも絶縁膜が形成された場合には、レジストを用い、裏面に形成された絶縁膜を選択的にエッチングし、除去するようにしても良い。
【００８８】
なおサイドウォール５２２、５２４は、後に高濃度のｎ型を付与する不純物をドーピングし、サイドウォール５２２、５２４の下部に低濃度不純物領域又はノンドープのオフセット領域を形成する際のマスクとして機能するものである。よって、低濃度不純物領域又はオフセット領域の幅を制御するには、サイドウォール５２２、５２４を形成する際のエッチバック法の条件または絶縁膜５２０の膜厚を適宜変更し、サイドウォール５２２、５２４のサイズを調整すればよい。
【００８９】
次に図２（Ｃ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０５を覆うように、レジスト５２５を新たに形成し、ゲート電極５１０、５１２及びサイドウォール５２２、５２４をマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはリン又はヒ素）を高濃度にドープする（第３のドーピング工程）。
【００９０】
第３のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１３〜５×１０１５／ｃｍ２、加速電圧：６０〜１００ｋｅＶとして行なう。この第３のドーピング工程によって、島状の半導体膜５０４、５０６に、一対のｎ型の高濃度不純物領域５２７、５２８が形成される。
【００９１】
次に、レジスト５２５をアッシング等により除去した後、不純物領域の熱活性化を行っても良い。例えば、５０ｎｍの窒素を含む酸化珪素膜を成膜した後、５５０℃、４時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なえばよい。
【００９２】
また、水素を含む窒化珪素膜を、１００ｎｍの膜厚に形成した後、４１０℃、１時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行ない、島状の半導体膜５０４〜５０６を水素化する工程を行なっても良い。或いは、水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、島状の半導体膜５０４〜５０６を水素化する工程を行なっても良い。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。この水素化の工程により、熱的に励起された水素によりダングリングボンドを終端することができる。また、後の工程において可撓性を有する第２の基板５４８上に半導体素子を貼り合わせた後、第２の基板５４８を曲げることにより半導体膜中に欠陥が形成されたとしても、水素化により半導体膜中の水素の濃度を、１×１０１９〜１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３好ましくは１×１０１９〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とすることで、半導体膜に含まれている水素によって該欠陥を終端させることができる。また該欠陥を終端させるために、半導体膜中にハロゲンを含ませておいても良い。
【００９３】
上述した一連の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴ５２９、ｐチャネル型ＴＦＴ５３０、ｎチャネル型ＴＦＴ５３１が形成される。上記作製工程において、エッチバック法の条件または絶縁膜５２０の膜厚を適宜変更し、サイドウォールのサイズを調整することで、チャネル長０．２μｍ〜２μｍのＴＦＴを形成することができる。なお、本実施の形態では、ＴＦＴ５２９〜５３１をトップゲート構造としたが、ボトムゲート構造（逆スタガ構造）としてもよい。
【００９４】
なお本実施の形態では、絶縁分離されたＴＦＴを半導体素子の一例として示すが、集積回路に用いられる半導体素子はこれに限定されず、あらゆる回路素子を用いることができる。
【００９５】
さらに、この後、ＴＦＴ５２９〜５３１を保護するためのパッシベーション膜を形成しても良い。パッシベーション膜は、アルカリ金属やアルカリ土類金属のＴＦＴ５２９〜５３１への侵入を防ぐことができる、窒化珪素、酸素を含む窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素などを用いるのが望ましい。具体的には、例えば膜厚６００ｎｍ程度の窒素を含む酸化珪素膜を、パッシベーション膜として用いることができる。この場合、水素化処理工程は、該窒素を含む酸化珪素膜形成後に行っても良い。このように、ＴＦＴ５２９〜５３１上には、窒素を含む酸化珪素と水素を含む窒化珪素と窒素を含む酸化珪素の３層の絶縁膜が形成されることになるが、その構造や材料はこれらに限定されるものではない。上記構成を用いることで、ＴＦＴ５２９〜５３１が下地膜５０２とパッシベーション膜とで覆われるため、ナトリウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体素子に用いられている半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのをより防ぐことができる。
【００９６】
次に図２（Ｄ）に示すように、ＴＦＴ５２９〜５３１を覆うように、第１の層間絶縁膜５３３を形成する。第１の層間絶縁膜５３３は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド等の、耐熱性を有する有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂（以下、シロキサン系樹脂ともいう）等を用いることができる。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の結合で骨格構造が形成される。これらの置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、芳香族炭化水素（アリール基））が用いられる。また、フルオロ基を置換基として用いてもよい。または、置換基として少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。第１の層間絶縁膜５３３の形成には、その材料に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコータ、カーテンコータ、ナイフコータ等を採用することができる。また、無機材料を用いてもよく、その際には、酸化珪素、窒化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＰＢＳＧ（リンボロンガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）、アルミナ膜等を用いることができる。なお、これらの絶縁膜を積層させて、第１の層間絶縁膜５３３を形成しても良い。
【００９７】
さらに本実施の形態では、第１の層間絶縁膜５３３上に、第２の層間絶縁膜５３４を形成する。第２の層間絶縁膜５３４としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）或いは窒化炭素（ＣＮ）等の炭素を有する膜、又は、酸化珪素膜、窒化珪素膜或いは酸素を含む窒化珪素膜等を用いることができる。形成方法としては、プラズマＣＶＤ法や、大気圧プラズマ等を用いることができる。あるいは、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の感光性又は非感光性の有機材料や、シロキサンを用いた樹脂等を用いてもよい。
【００９８】
なお、第１の層間絶縁膜５３３又は第２の層間絶縁膜５３４と、後に形成される配線を構成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、第１の層間絶縁膜５３３又は第２の層間絶縁膜５３４の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、第１の層間絶縁膜５３３又は第２の層間絶縁膜５３４中にフィラーを混入させておいても良い。
【００９９】
次に、第１の層間絶縁膜５３３及び第２の層間絶縁膜５３４にコンタクトホールを形成し、ＴＦＴ５２９〜５３１に接続する配線５３５〜５３９を形成する（図２（Ｄ）参照）。コンタクトホール開口時のエッチングに用いられるガスは、ＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、配線５３５〜５３９を、Ａｌで形成する。なお配線５３５〜５３９をチタン（Ｔｉ）、窒化チタン、珪素を含むアルミニウム（Ａｌ−Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、及び窒化チタンの５層構造とし、スパッタ法を用いて形成しても良い。
【０１００】
なお、アルミニウム（Ａｌ）において、珪素（Ｓｉ）を混入させることにより、配線形成時のレジストベークにおけるヒロックの発生を防止することができる。また、珪素（Ｓｉ）の代わりに、の銅（Ｃｕ）を０．５％程度混入させても良い。また、チタン（Ｔｉ）や窒化チタンで珪素を含むアルミニウム（Ａｌ−Ｓｉ）層をサンドイッチすることにより、耐ヒロック性がさらに向上する。なお、エッチング時には、窒素を含む酸化珪素等からなる上記ハードマスクを用いるのが望ましい。なお、配線の材料や、形成方法はこれらに限定されるものではなく、前述したゲート電極に用いられる材料を採用しても良い。
【０１０１】
なお、配線５３５及び配線５３６はｎチャネル型ＴＦＴ５２９の高濃度不純物領域５２７に、配線５３６及び配線５３７はｐチャネル型ＴＦＴ５３０の高濃度不純物領域５１９に、配線５３８及び配線５３９はｎチャネル型ＴＦＴ５３１の高濃度不純物領域５２８に、それぞれ接続されている。
【０１０２】
次に図２（Ｅ）に示すように、配線５３５〜５３９を覆うように、第２の層間絶縁膜５３４上に第３の層間絶縁膜５４０を形成する。第３の層間絶縁膜５４０は、配線５３５の一部が露出するような開口部を有する。また第３の層間絶縁膜５４０は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、ポリイミド、ポリアミドなど、無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸素を含む窒化珪素、窒素を含む酸化珪素などを用いることができる。なお開口部を形成するのに用いるマスクを、液滴吐出法または印刷法で形成することができる。また第３の層間絶縁膜５４０自体を、液滴吐出法または印刷法で形成することもできる。
【０１０３】
次に、アンテナ５４１を第３の層間絶縁膜５４０上に形成する。アンテナ５４１は、下層配線／アンテナ下地層／銅めっき層の構成とすることができる。その場合、アンテナ下地層はチタン、タンタル、タングステン又はモリブデンのいずれかとニッケルとの合金の窒化膜を用いる。
【０１０４】
あるいは、下層配線／第１の下地層／第２の下地層／銅めっき層の構成としても良い。その場合は、第１のアンテナ下地層はチタン、タンタル、タングステン又はモリブデンのいずれかの窒化膜であり、第２のアンテナ下地層はニッケルの窒化膜を用いる。
【０１０５】
アンテナ５４１は、無線交信可能な半導体装置の内部に形成される内部アンテナであり、後の工程で、外部アンテナであるアンテナ１０２に電気的に接続される。
【０１０６】
アンテナ５４１を形成したら、アンテナ５４１を覆うように、分離用絶縁膜５４２を形成する。分離用絶縁膜５４２には、有機樹脂膜、無機絶縁膜膜、シロキサン系樹脂膜などを用いることができる。無機絶縁膜として、具体的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜または酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。また、例えば窒化炭素膜と窒化珪素膜を積層した膜、ポリスチレンを含む膜などを、分離用絶縁膜５４２として用いても良い。本実施の形態では、分離用絶縁膜５４２として窒化珪素膜を用いる。
【０１０７】
次に図３（Ａ）に示すように、分離用絶縁膜５４２を覆うように、保護層５４３を形成する。保護層５４３は、後に剥離層５０１をエッチングにより除去する際に、ＴＦＴ５２９〜５３１及び配線５３５〜５３９を保護することができる材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層５４３を形成することができる。
【０１０８】
本実施の形態では、スピンコート法で水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）を膜厚３０μｍとなるように塗布し、仮硬化させるために２分間の露光を行ったあと、紫外線を裏面から２．５分、表面から１０分、合計１２．５分の露光を行って本硬化させて、保護層５４３を形成する。なお、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解する恐れや、密着性が高くなりすぎたりする恐れがある。従って、分離用絶縁膜５４２と保護層５４３を共に同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いる場合、後の工程において保護層５４３の除去がスムーズに行なわれるように、分離用絶縁膜５４２を覆うように、無機絶縁膜（窒化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜）を形成しておくことが好ましい。
【０１０９】
次に図３（Ｂ）に示すように、ＩＤチップどうしを分離するために溝５４６を形成する。溝５４６は、剥離層５０１が露出する程度の深さを有していれば良い。溝５４６の形成は、ダイシング、スクライビング、フォトリソグラフィ法などを用いることができる。なお、第１の基板５００上に形成されているＩＤチップを分離する必要がない場合、必ずしも溝５４６を形成する必要はない。
【０１１０】
次に図３（Ｃ）に示すように、剥離層５０１をエッチングにより除去する。本実施の形態では、エッチングガスとしてフッ化ハロゲンを用い、該ガスを溝５４６から導入する。本実施の形態では、例えばＣｌＦ３（三フッ化塩素）を用い、温度：３５０℃、流量：３００ｓｃｃｍ、気圧：８×１０２Ｐａ（６Ｔｏｒｒ）、時間：３時間の条件で行なう。また、ＣｌＦ３ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンを用いることで、剥離層５０１が選択的にエッチングされ、第１の基板５００をＴＦＴ５２９〜５３１から剥離することができる。なおフッ化ハロゲンは、気体であっても液体であってもどちらでも良い。
【０１１１】
次に図４（Ａ）に示すように、剥離されたＴＦＴ５２９〜５３１を、接着材５４７を用いて第２の基板５４８に貼り合わせる。接着材５４７は、第２の基板５４８と下地膜５０２とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着材５４７は、例えば反応硬化型接着材、熱硬化型接着材、紫外線硬化型接着材等の光硬化型接着材、嫌気型接着材などの各種硬化型接着材を用いることができる。
【０１１２】
第２の基板５４８として、可撓性を有する紙またはプラスチックなどの有機材料、あるいはフレキシブルな無機材料を用いていても良い。プラスチック基板は、極性基のついたポリノルボルネンからなるＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ製）を用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。第２の基板５４８は集積回路において発生した熱を拡散させるために、２〜３０Ｗ／ｍＫ程度の高い熱伝導率を有する方が望ましい。
【０１１３】
また第２の基板５４８には、ＴＦＴ５２９〜５３１の少なくとも１つ、あるいは、内部アンテナ５４１と接続するように外部アンテナ１０２（図５（Ａ）参照）を形成する。外部アンテナ１０２はインクジェット法を用いて行う。チタン微粒子を含むチタンペーストとニッケルを含むニッケルペーストと、銅を含む銅ペーストを所望の割合で混合し、混合物をインクジェット装置のノズルから吐出してアンテナを描画する。アンテナ描画後、還元雰囲気にて熱処理を行いチタン−ニッケル−銅合金とする。得られたチタン−ニッケル−銅合金が結晶性を有するようにさらに熱処理を行い、結晶化を行う。本実施の形態では、結晶化のための熱処理によりチタン−ニッケル−銅合金内にオーステナイト層が形成される。
【０１１４】
次に図４（Ａ）に示すように、分離用絶縁膜５４２を覆うように、絶縁層５４９を形成する。絶縁層５４９には、ポリイミド、エポキシ、アクリル、ポリアミド等の有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、無機の樹脂、例えばシロキサン系材料等を用いることができる。シロキサン系樹脂の置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、芳香族炭化水素等）が用いられる。または、置換基としてフルオロ基を用いてもよい。または、置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
【０１１５】
次に図４（Ｂ）に示すように、接着材５５２を絶縁層５４９上に塗布し、第３の基板５５３を貼り合わせる。第３の基板５５３は第２の基板５４８と同様の材料を用いることができる。接着材５５２の厚さは、例えば１０〜２００μｍとすれば良い。
【０１１６】
また接着材５５２は、第３の基板５５３と絶縁層５４９とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着材５５２は、例えば反応硬化型接着材、熱硬化型接着材、紫外線硬化型接着材等の光硬化型接着材、嫌気型接着材などの各種硬化型接着材を用いることができる。
【０１１７】
なお本実施の形態では、接着材５５２を用いて、第３の基板５５３を絶縁層５４９に貼り合わせているが、本発明はこの構成に限定されない。絶縁層５４９が有する絶縁体５５０に、接着材としての機能を有する樹脂を用いることで、絶縁層５４９と第３の基板５５３とを直接貼り合わせることも可能である。
【０１１８】
本実施の形態で形成された無線交信可能な半導体装置は、超弾性特性を有する合金や形状記憶合金にて形成されているアンテナにて強度が確保されているため、第２の基板５４８や第３の基板５５３に強度を要求する必要がない。そのため、本実施の形態では第２の基板５４８や第３の基板５５３として、平板状（シート状）で可撓性のある基材であればなにを用いてもよく、例えばフィルムを用いてもよいし、紙を用いても良いし、強度の関係で従来では用いることができないくらい薄膜化されたプラスチックを用いても良い。本発明により、例えば、厚さが０．７６ｍｍ以下、好ましくは０．２５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下の無線交信可能な半導体装置を形成することができる。
【０１１９】
本実施の形態で形成された無線交信可能な半導体装置は、利用時や保管時に曲げられたりしわができても、加熱することで平面を有する形状に戻る。
【０１２０】
［実施の形態２］
本実施の形態では、本発明の無線交信可能な半導体装置の利用形態の一例について説明する。本発明の無線交信可能な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。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図８（Ａ）〜図８（Ｈ）を用いて説明する。
【０１２１】
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す（図８（Ａ））。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図８（Ｂ））。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す（図８（Ｃ））。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す（図８（Ｄ））。書籍類とは、書物、本等を指す（図８（Ｅ））。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図８（Ｆ））。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図８（Ｇ））。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図８（Ｈ））。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話機等を指す。
【０１２２】
紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に無線交信可能な半導体装置８０を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に無線交信可能な半導体装置８０を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等に無線交信可能な半導体装置８０を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。無線交信可能な半導体装置８０の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。
【０１２３】
このように、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に無線交信可能な半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類に無線交信可能な半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサを備えた無線交信可能な半導体装置を埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。特に、上記実施の形態で示した半導体装置を用いることによって、湾曲した面に設ける場合や物品を曲げた場合であってもアンテナとＩＣチップの接続不良に伴う無線交信可能な半導体装置の不良を防止することができる。
【０１２４】
本実施の形態で示した半導体装置の作製方法は、本明細書に記載した他の実施の形態の半導体装置に適用することができる。
【０１２５】
［実施の形態３］
本実施の形態では、本発明の無線交信可能な半導体装置をカードやチケットに応用した例について、図６（Ａ）〜図６（Ｂ）、図９（Ａ）〜図９（Ｂ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）を用いて説明する。
【０１２６】
図９（Ａ）〜図９（Ｂ）は、本発明を、クレジットカード、プリペイドカード（テレホンカード、鉄道の乗車券等）に応用した例を示す。
【０１２７】
図９（Ａ）はプリペイドカードの外観を示し、その内部は図９（Ｂ）に示される。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）のプリペイドカードは、支持基板１０１上に、無線交信可能な半導体装置１０３とアンテナ１０２を有しており、形状記憶合金あるいは超弾性を有する合金により形成されるアンテナ１０２により、形状を保っている。
【０１２８】
また、図６（Ａ）〜図６（Ｂ）に、アンテナ１０２を支持基板１０１上に全体的に形成せず、局所的に形成された場合を示す。
【０１２９】
アンテナ１０２を支持基板１０１上に局所的に形成すると（図６（Ａ）参照）、支持基板１０１が丸まってしまうことや、湾曲してしまうことがある。アンテナ１０２及び支持基板１０１中のアンテナ１０２が形成された領域が形状を復元しても、支持基板１０１中の、アンテナ１０２が形成されていない領域は湾曲したままになってしまう（図６（Ｂ）参照）。
【０１３０】
ただしアンテナ１０２が形成されない領域に、無線交信可能な半導体装置１０３が形成されていなければ、湾曲により動作不良を起こすことはない。すなわち無線交信に無関係な領域には、アンテナ１０２や無線交信可能な半導体装置１０３を形成する必要はない。
【０１３１】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）は、本発明を、映画、遊園地、レジャー施設、テーマパーク等のチケット、入場券あるいはパスポートに応用した例を示す。
【０１３２】
図１０（Ａ）はチケットの外観を示しており、図１０（Ｂ）は内部構造を示す。チケットの切り離してしまう領域には、アンテナ１０２及び無線交信可能な半導体装置１０３は形成しない。
【０１３３】
これ以外にも、手書きの書き込みをする領域、印刷可能な領域等無線交信に関係のない領域にはアンテナ１０２や無線交信可能な半導体装置１０３を形成しないチケット等を作製することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の半導体装置の作製工程を示す断面図。
【図２】本発明の半導体装置の作製工程を示す断面図。
【図３】本発明の半導体装置の作製工程を示す断面図。
【図４】本発明の半導体装置の作製工程を示す断面図。
【図５】本発明のアンテナの配置を示す図。
【図６】本発明の半導体装置を応用した例を示す図。
【図７】本発明の半導体装置のブロック図。
【図８】本発明の半導体装置を応用した例を示す図。
【図９】本発明の半導体装置を応用した例を示す図。
【図１０】本発明の半導体装置を応用した例を示す図。
【図１１】本発明のアンテナの配置を示す図。
【図１２】本発明のアンテナの配置を示す図。
【符号の説明】
【０１３５】
８０    半導体装置
１０１    支持基板
１０２    アンテナ
１０３    半導体装置
４００    半導体装置
４０１    リーダ／ライタ
４０２    アンテナ部
４０３    整流回路
４０４    レギュレータ回路
４０５    クロック発生回路
４０６    ロジック回路
４０７    昇圧回路
４０８    メモリ回路
４０９    逆流防止ダイオード
４１０    バッテリ用容量
５００    基板
５０１    剥離層
５０２    下地膜
５０３    半導体膜
５０４    半導体膜
５０５    半導体膜
５０６    半導体膜
５０７    ゲート絶縁膜
５１０    ゲート電極
５１１    ゲート電極
５１２    ゲート電極
５１３    レジスト
５１４    レジスト
５１６    低濃度不純物領域
５１７    低濃度不純物領域
５１８    レジスト
５１９    高濃度不純物領域
５２０    絶縁膜
５２２    サイドウォール
５２３    サイドウォール
５２４    サイドウォール
５２５    レジスト
５２７    高濃度不純物領域
５２８    高濃度不純物領域
５２９    ＴＦＴ
５３０    ＴＦＴ
５３１    ＴＦＴ
５３３    層間絶縁膜
５３４    層間絶縁膜
５３５    配線
５３６    配線
５３７    配線
５３８    配線
５３９    配線
５４０    層間絶縁膜
５４１    アンテナ
５４２    分離用絶縁膜
５４３    保護層
５４６    溝
５４７    接着材
５４８    基板
５４９    絶縁層
５５０    絶縁体
５５２    接着材
５５３    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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