半导体装置的制作方法

专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信用半导体装置。本发明特别涉及装有CPU(中央处理装置)的无线通信用半导体装置。
背景技术：
近年来，组合了超小型IC芯片和无线通信用天线电路的小型半
导体装置(无线标签)引人注目。无线标签可以使用无线通信装置(在 下文中称为读取/写入器)交接通信信号来写入或读取数据。在很多情 况下，无线标签具有卡状或比卡片更小型的芯片状，但根据其用途可 以采用各种各样的形状。
作为无线标签的应用领域，例如可以给出流通业中的商品管理。 现在，利用条码等的商品管理是主流，然而，由于条码数据是以光学 方式读取的，因此在存在屏蔽时无法被读取。而对于无线通信而言， 由于数据是以无线方式读取的，因此只要电波能够通过，即使存在屏 蔽时也可以被读取。因此，期待有更高效率、更低成本等的商品管理。 另外，无线标签还期待被广泛应用，如车票、飞机票、自动结帐等。
在下述专利文献1记载有具有存储器的无线标签。\20气氛中对金属膜进行加热处理即可。另外，也可以
氧化。另外r可以通过在成为基本的金属膜上接;地形成氮氧化硅膜
或氮化硅膜来进行氮化。
作为进行金属膜的氧化或氮化的等离子体处理，也可以进行如下 等离子体处理，即等离子体密度为lxl()Hcn^以上，优选为lxl0Ucm—3 至9xl0"cm-3以下，并且^f吏用^L波(例如，频率为2.45GHz )等的高 频波。
注意，可以通过使成为基本的金属膜的表面氧化来形成层叠有金
属膜和金属氧化膜的剥离层302，但是也可以在形成金属膜之后另行 形成金属氧化膜。
例如，在作为金属使用鵠的情况下，在通过溅射法或CVD法等 作为成为基本的金属膜形成钨膜之后，对该鵠膜进行等离子体处理。 通过该工序，可以形成相当于金属膜的鴒膜、以及与该金属膜接触且 由鴒的氧化物形成的金属氧化膜。
另外，钨的氧化物由WOx表示。x在2以上3以下的范围内，有 如下情况x为2 ( W02) 、 x为2.5 ( W2Os) 、 x为2.75 ( W40 )、 以及x为3(W03)。当形成鴒的氧化物时，对x值没有特别的限制， 而根据蚀刻速度等来设定x值即可。
半导体膜304优选在形成绝缘膜303之后，以不暴露于大气的方 式形成。半导体膜304的厚度为20nm至200nm (优选为40nm至 170nm,更优选为50nm至150nm )。注意，半导体膜304既可以是 非晶半导体，又可以是多晶半导体。此外，作为半导体，除了硅以外， 还可以使用硅锗。在使用硅锗的情况下，锗的浓度优选为0，01atomic% 至4.5atomicO/o左右。
另外，半导体膜304也可以通过众所周知的技术来结晶。作为众 所周知的方法，有利用激光的激光晶化法、使用催化元素的晶化法。 或者，也可以采用組合了使用催化元素的晶化法和激光晶化法的方法。 另外，在使用石英等具有优越的耐热性的衬底作为衬底300的情况下， 也可以采用与使用电热炉的热晶化法、利用红外光的灯退火晶化法或 使用催化元素的晶化法组合950°C左右的高温退火的晶化法。
例如，在采用激光晶化法的情况下，在使激光晶化之前对半导体 膜304以550。C进行4小时的加热处理，以便提高对于激光的半导体 膜304的耐性。之后，通过使用能够连续振荡的固体激光器照射基波 的二次至四次谐波的激光，而可以获得大晶粒尺寸的结晶。例如，典 型地，最好使用Nd:YV04激光器(基波为1064nm)的二次谐波 (532nm)或三次谐波(355nm)。具体而言，从连续振荡型的YV04激光器发射的激光由非线性光学元件转换为高次谐波以获得输出功率为IOW的激光。优选地，通过利用光学系统在照射表面上形成矩形或 椭圆形的激光，并且将它照射到半导体膜304。此时需要0.01MW/cm2 至100MW/cm2左右(优选为0.1MW/cm2至10MW/cm2)的能量密度。 并且，将扫描速度设定为10cm/sec至2000cm/sec左右来照射。
作为连续振荡的气体激光器，可以使用Ar激光器、Kr激光器等。 另外，作为连续振荡的固体激光器，可以使用YAG激光器、YV04 激光器、YLF激光器、YAK)3激光器、镁橄榄石(Mg2Si04)激光器、 GdV04激光器、￥203激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、变石激 光器、Ti:蓝宝石激光器等。
另外，作为脉沖振荡的激光器，例如可以使用Ar激光器、Kr 激光器、受激准分子激光器、C02激光器、YAG激光器、￥203激光 器、YV04激光器、YLF激光器、YA103激光器、玻璃激光器、红宝 石激光器、变石激光器、Ti:蓝宝石激光器、铜蒸气激光器、或金蒸气 激光器。
另外，也可以通过将脉冲振荡的激光的振荡频率设定为10MHz 以上并且使用比通常使用的几十Hz至几百Hz的频带极为高的频带， 来进行激光晶化。 一般认为从以脉冲振荡的方式将激光照射到半导 体膜304后直到半导体膜304完全固化的时间是几十nsec至几百nsec。 因此，通过使用上述频率，在半导体膜304因为激光而熔融到固化的 期间，可以照射下一个脉冲的激光。因此，由于可以在半导体膜304 中连续移动固液界面，所以形成具有朝向扫描方向连续生长的晶粒的 半导体膜304。具体而言，可以形成^L包含的晶粒的在扫描方向上的 宽度为lOpm至30nm并且在垂直于扫描方向的方向上的宽度为lpm 至5nm左右的晶粒的集合。通过形成该沿着扫描方向连续生长的单晶 晶粒，可以形成至少在TFT的沟道方向上几乎不存在晶界的半导体膜 304。
另外，激光晶化既可以并行照射连续振荡的基波的激光和连续振 荡的高次谐波的激光，又可以并行照射连续振荡的基波的激光和脉沖
振荡的高次谐波的激光。
另外，也可以在稀有气体或氮等惰性气体气氛中照射激光。以这 种方式，可以抑制由于激光照射而导致的半导体表面的粗糙度，并且 可以抑制由于界面态密度的不均勻性而产生的阈值的不均匀性。
通过上述的激光照射来形成进一步提高了结晶性的半导体膜304。
另外，也可以使用通过溅射法、等离子体CVD法、热CVD法 等预先形成的多晶半导体作为半导体膜304。
另外，虽然在本实施例中使半导体膜304晶化，但也可以不使它 晶化而使用非晶半导体膜或微晶半导体膜地进入后续的步骤。因为使 用非晶半导体或微晶半导体的TFT的制造工序少于使用多晶半导体 的TFT的制造工序，所以其具有可以抑制成本而提高成品率的优点。
非晶半导体可以通过包含硅的气体的辉光放电分解而获得。作为包含硅的气体，可以举出SiH4、 Si2H6。也可以^使用氢或氢及氦稀释上 述包含硅的气体来使用。
接着，如图5B所示，将半导体膜304加工(构图)成预定的形 状，以形成岛状半导体膜305至307。并且，覆盖岛状半导体膜305 至307地形成栅极绝缘膜308。栅极绝缘膜308可以通过使用等离子 体CVD法或溅射法等以单层或叠层由包含氮化硅、氧化硅、氮氧化 硅或氧氮化硅的膜形成。在层叠它们的情况下，例如，优选釆用从衬 底300—侧层叠氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜而成的三层结构。
栅极绝缘膜308也可以通过进行高密度等离子体处理使岛状半导 体膜305至307的表面氧化或氮化来形成。高密度等离子体处理例如 使用He、 Ar、 Kr、 Xe等的稀有气体与氧、氧化氮、氨、氮、氢等的 混合气体来进行。在此情况下，可以通过导入微波来进行等离子体的 激发，而产生低电子温度且高密度的等离子体。通过利用由这种高密 度的等离子体产生的氧基(也有包括OH基的情况)或氮基(也有包 括NH基的情况)来使半导体膜的表面氧化或氮化，与半导体膜接触 地形成lnm至20nm,典型为5nm至10nm的绝缘膜。将该5nm至 10nm的绝缘膜用作栅极绝缘膜308。
上述的利用高密度等离子体处理的半导体膜的氧化或氮化以固 相反应进行，从而可以使栅极绝缘膜和半导体膜之间的界面态密度极 为低。另外，通过利用高密度等离子体处理来直接使半导体膜氧化或 氮化，可以抑制被形成的绝缘膜的厚度的不均匀性。另外，在半导体 膜具有结晶性的情况下，通过利用高密度等离子体处理以固相反应使 半导体膜的表面氧化，可以抑制仅在晶粒界面快速进行氧化，而形成 均匀性好且界面态密度低的栅极绝缘膜。在栅极绝缘膜的一部分或全 部包括利用高密度等离子体处理形成的绝缘膜而成的晶体管可以抑制 特性的不均匀性。
接着，如图5C所示，通过在将导电膜形成在栅极绝缘膜308上 之后将该导电膜加工(构图)成预定的形状，在岛状半导体膜305至 307的上方形成栅电极309。在本实施例中，通过对层叠了的两个导电 膜进行构图来形成栅电极309。导电膜可以使用钽(Ta)、钨(W)、 钬(Ti)、钼(Mo )、铝(Al)、铜(Cu )、铬(Cr )、铌(Nb ) 等。另外，既可以使用以上述金属为主要成分的合金，又可以使用包 含上述金属的化合物。或者，也可以使用对半导体膜掺杂了赋予导电 性的杂质元素如磷等而成的多晶硅等半导体来形成。
在本实施例中，使用氮化钽膜或钽(Ta)膜作为第一层导电膜， 并且使用钨(W)膜作为第二层导电膜。作为两个导电膜的组合，除 了本实施例中所示的实例以外，还可以举出氮化钨膜和钨膜、氮化钼 膜和钼膜、铝膜和钽膜、以及铝膜和钛膜等。由于钨和氮化钽具有高 耐热性，所以可以在形成两层导电膜之后的工序中进行目的于热激活 的加热处理。另外，作为两层导电膜的組合，例如可以使用掺杂了赋 予n型杂质的硅和镍硅化物、掺杂了赋予n型杂质的Si和WSix等。
另外，虽然在本实施例中由层叠了的两个导电膜形成栅电极309, 但本实施例不局限于该结构。栅电极309既可以由单层的导电膜形成， 又可以通过层叠三层以上的导电膜来形成。在釆用层叠三层以上的导 电膜的三层结构的情况下，优选采用钼膜、铝膜和钼膜的叠层结构。
作为导电膜的形成方法，可以使用CVD法、溅射法等。在本实
施例中，以20nm至100nm的厚度形成第一层导电膜，并且以100nm 至400nm的厚度形成第二层导电膜。
另外，作为当形成栅电极309之际使用的掩模，也可以使用氧化 硅、氧氮化硅等而代替抗蚀剂。在此情况下，虽然还添加有进行构图 来形成氧化硅、氧氮化硅等的掩模的工序，但由于当蚀刻时的掩模的 膜厚度的减薄比抗蚀剂少，所以可以形成具有所需宽度的栅电极309。 另外，也可以通过使用液滴喷射法选择性地形成栅电极309，而不使 用掩模。
注意，液滴喷射法意味着从细孔喷射或喷出包含预定组分的液滴 来形成预定图形的方法，喷墨法等包括在其范畴内。
接着，将栅电极309作为掩模对岛状半导体膜305至307以低浓 度掺杂赋予n型的杂质元素(典型为P (磷)或As (砷))(第一掺 杂工序)。第一掺杂工序的条件为剂量是lxl0"/cm3至lxl019/cm3、 加速电压是50keV至70keV，但不局限于此。借助于该第一掺杂工序， 通过栅极绝缘膜308进行掺杂，在島状半导体膜305至307中分别形 成低浓度杂质区域310。另外，也可以使用掩才莫覆盖成为p沟道型TFT 的岛状半导体膜305来进行第 一掺杂工序。
接着，如图6A所示，覆盖成为n沟道型TFT的岛状半导体膜 306、 307地形成掩模311。不仅使用掩模311，还使用栅电极309作 为掩模，对岛状半导体膜305以高浓度掺杂赋予p型的杂质元素(典 型为硼(B))(第二掺杂工序)。第二掺杂工序的条件为剂量是 lxl0"/cm3至lxl02°/cm3、加速电压是20keV至40keV。借助于该第 二掺杂工序，通过栅极绝缘膜308进行掺杂，在岛状半导体膜305中 形成p型高浓度杂质区域312。
接着，如图6B所示，在通过灰化等去除掩模311之后，覆盖栅 极绝缘膜308及栅电极309地形成绝缘膜。该绝缘膜通过等离子体 CVD法或溅射法等并且以单层或叠层由硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜、 氮氧化硅膜、或含有有机树脂等有机材料的膜形成。在本实施例中， 通过等离子体CVD法形成100nm厚的氧化硅膜。
之后，通过以垂直方向为主体的各向异性蚀刻部分地蚀刻栅极绝
缘膜308及上述绝缘膜。通过上述各向异性蚀刻，栅极绝缘膜308部 分地被蚀刻，以在岛状半导体膜305至307上部分地形成栅极绝缘膜 313。另外，通过上述各向异性蚀刻部分地蚀刻绝缘膜，而形成与栅电 极309的侧面接触的侧壁314。侧壁314用作当形成LDD (轻掺杂漏) 区域时的掺杂用掩模。在本实施例中，作为蚀刻气体使用CHF3和He 的混合气体。注意，形成侧壁314的工序不局限于这些。
接下来，覆盖成为p沟道型TFT的岛状半导体膜305地形成掩 模。之后，不仅使用形成的掩模，还使用栅电极309及侧壁314作为 掩模，以高浓度掺杂赋予n型的杂质元素(典型为P或As)(第三掺 杂工序)。第三掺杂工序的条件为剂量是lxl0"/cm3至lxl02°/cm3、 加速电压是60keV至100keV。借助于该第三掺杂工序，在岛状半导 体膜306、 307中分别形成一对n型高浓度杂质区域315。
注意，侧壁314用作当之后掺杂高浓度的赋予n型的杂质且在侧 壁314的下部形成低浓度杂质区域或无掺杂的偏置区域时的掩模。因 此，为了控制低浓度杂质区域或偏置区域的宽度，适当地改变当形成 侧壁314时的各向异性蚀刻的条件或用于形成侧壁314的绝缘膜的厚 度来调节侧壁314的大小即可。
接下来，也可以在通过灰化等去除掩模之后，利用加热处理使杂 质区域激活。例如，在形成50nm的氧氮化硅膜之后，在氮气气氛中 以550。C进4于4小时的加热处理即可。
另外，也可以进行在将包含氢的氮化硅膜形成为100nm的厚度 之后在氮气氛中以410。C进行1小时的加热处理，来使岛状半导体膜 305至307氢化的工序。或者，也可以进行在包含氢的气氛中以300。C 至450。C进行1至12小时的加热处理，来使岛状半导体膜305至307 氢化的工序。作为加热处理，可以使用热退火、激光退火法、或RTA 法等。借助于加热处理，不仅进行氢化，而且也可以进行添加到半导 体膜中的杂质元素的激活。另外，作为氢化的其他方法，也可以进行 等离子体氢化(使用由等离子体激发的氢)。借助于该氢化工序，可
以使用热激发的氢来使悬空键终结。
借助于上述的一连串工序，形成n沟道型TFT318、 319、以及p 沟道型TFT317。
接着，如图6C所示，形成用作保护TFT317至319的钝化膜的 绝缘膜320。虽然不一定需要设置绝缘膜320，但通过形成绝缘膜320 可以防止碱金属或碱土金属等杂质进入TFT317至319中。具体地， 作为绝缘膜320,优选使用氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氧化铝、氧 化硅等。在本实施例中，使用600nm左右厚的氧氮化硅膜作为绝缘膜 320。在此情况下，也可以在形成该氧氮化硅膜之后进行上述氢化工序。
接着，覆盖TFT317至319地在绝缘膜320上形成绝缘膜321。
绝缘膜321可以使用具有耐热性的有机材料如聚酰亚胺、丙烯酸、苯
并环丁烯、聚酰胺、环氧等。另外，除了上述有机材料之外，还可以
使用低介电常数材料(low-k材料)、硅氧烷树脂、氧化硅、氮化硅、
氧氮化硅、氮氧化硅、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)、矾
土等。除了氢之外，硅氧烷树脂也可以具有氟、烷基、或芳烃中的至 少一种作为其取代基。注意，也可以通过层叠多个由上述材料形成的
绝缘膜，来形成绝缘膜321。
绝缘膜321可以根据其材料而使用CVD法、溅射法、SOG法、 旋转涂敷法、浸渍法、喷涂法、液滴喷射法(喷墨法、丝网印刷、胶 版印刷等)、刮刀、辊涂、幕涂、刮刀涂布等来形成。
接着，岛状半导体膜305至307的一部分分别露出地在绝缘膜"0 及绝缘膜321中形成接触孔。之后，形成导电膜322和通过所述接触 孔与岛状半导体膜305至307接触的导电膜323至"6。虽然作为用 于当形成接触孔时的蚀刻工序的气体使用CHF3和He的混合气体，但 不局限于此。
导电膜322至326可以通过CVD法或溅射法等形成。具体而言， 作为导电膜322至326，可以使用铝(Al)、鴒(W)、钬(Ti)、 钽(Ta )、钼(Mo )、镍(Ni)、柏(Pt)、铜(Cu )、金(Aii)、 银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、硅(Si)等。另外，既
可以使用以上述金属为主要成分的合金，又可以使用包含上述金属的
化合物。作为导电膜322至326，可以以单层或叠层形成使用上述金 属的膜。
作为以铝为主要成分的合金的实例，可以举出以铝为主要成分且 包含镍的合金。另外，也可以举出以铝为主要成分且包含镍以及碳和 硅的一方或双方的合金作为实例。铝和铝硅的电阻值很低且其价格低 廉，所以是形成导电膜322至326的最佳材料。尤其是，与铝膜相比， 铝硅(Al-Si)膜当对导电膜322至326进行构图时，可以进一步减少 在抗蚀剂焙烧中产生的小丘。另外，也可以在铝膜中混入0.5%左右的 Cu而代替硅(Si)。
导电膜322至326例如优选釆用阻挡膜、铝硅(Al-Si)膜和阻挡 膜的叠层结构；阻挡膜、铝硅(A1-Si)膜、氮化钛膜和阻挡膜的叠层 结构。注意，阻挡膜就是使用钛、钛的氮化物、钼、或钼的氮化物来 形成的膜。若中间夹着铝硅(Al-Si)膜地形成阻挡膜，则可以进一步 防止产生铝或铝硅的小丘。另外，若使用具有高还原性的元素的钛来 形成阻挡膜，即使在岛状半导体膜305至307上形成有薄的氧化膜， 也包含在阻挡膜中的钛还原该氧化膜，而导电膜至326和岛状半 导体膜305至307可以良好地接触。另外，也可以层叠多个阻挡膜来 使用。在此情况下，例如，可以使导电膜322至326具有钛/氮化钬/ 铝硅/钬/氮化钛的五层结构。
注意，导电膜324、 325连接到n沟道型TFT318的高浓度杂质 区域315。导电膜325、 326连接到n沟道型TFT319的高浓度杂质区 域315。导电膜323连接到p沟道型TFT317的高浓度杂质区域312。 p沟道型TFT317中的所有的杂质区域312由导电膜323电连接。另 外，在p沟道型TFT317中两个栅电极309电连接，而用作MOS变 抗器。
接着，如图7A所示，覆盖导电膜322至326地形成绝缘膜330， 之后导电膜322的一部分露出地在该绝缘膜330中形成接触孔。并且， 在该接触孔中与导电膜322接触地形成导电膜"1。只要是可以用于导电膜322至326的材料，就可以用于导电膜331的材料。
绝缘膜330可以使用有机树脂膜、无机绝缘膜、或硅氧烷绝缘膜 来形成。当采用有机树脂膜时，例如可以使用丙烯酸、环氧、聚酰亚 胺、聚酰胺、聚乙烯基苯酚、苯并环丁烯等。当釆用无机绝缘膜时， 可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、或以DLC (类金刚石碳)为 代表的包含碳的膜等。注意，可以通过液滴喷射法或印刷法形成用于 通过光刻法形成开口部的掩模。另外，绝缘膜330可以根据其材料而 采用CVD法、溅射法、液滴喷射法或印刷法等来形成。
接着，其一部分与导电膜331接触地形成用作天线的导电膜332。 导电膜332可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、把(Pd)、 铬(Cr )、铂(Pt)、钼(Mo )、钛(Ti)、钽(Ta )、钨(W )、 铝(Al)、铁(Fe )、钴(Co )、锌(Zn )、锡(Sn )、镍(Ni) 等的金属来形成。导电膜332除了使用由上述金属形成的膜之外，还 可以使用由以上述金属为主要成分的合金形成的膜或由包含上述金属 的化合物形成的膜。导电膜332可以以单层使用上述的膜，也可以层 叠使用上述多个膜。
导电膜332可以通过CVD法、溅射法、印刷法如丝网印刷或胶 版印刷等、液滴喷射法、滴落法、涂镀法、光刻法、蒸镀法等来形成。
例如，在釆用丝网印刷法的情况下，通过在绝缘膜"0上选择性 地印刷导电骨，可以形成导电膜332，所述导电骨是通过将粒径为几 nm至几十nm的具有导电性的粒子(导电体粒子)分散在有机树脂中 而成的。导电体粒子可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍 (Ni)、賴(Pt)、钯(Pd )、钽(Ta )、钼(Mo )、锡(Sn )、 铅(Pb)、锌(Zn)、铬(Cr)、或钛(Ti)等来形成。导电体粒子 除了由上述金属形成以外，还可以由以上述金属为主要成分的合金形 成或使用包含上述金属的化合物来形成。另外，也可以使用卣化银的 微粒子或分散纳米粒子。另外，可以使用聚酰亚胺、硅氧烷树脂、环 氧树脂、硅树脂等作为包含在导电骨中的有机树脂。
作为上述金属的合金的一例，可以举出以下组合银(Ag)和钯(Pd )、银(Ag )和賴(Pt)、金(Au )和賴(Pt)、金(Au )和 钯(Pd)、银(Ag)和铜(Cu)。另外，例如也可以使用通过由银 (Ag)涂布铜(Cu)而获得的导电体粒子等。
注意，当形成导电膜332时，优选在通过印刷法或液滴喷射法挤 出导电骨之后进行焙烧。例如，在釆用以银为主要成分的导电体粒子 (例如粒径为lnm以上至100nm以下)作为导电骨的情况下，可以 通过以150。C至300。C的温度范围进行焙烧而形成导电膜332。焙烧可 以通过使用红外光灯、氣灯、离灯等的灯退火来进行，也可以通过使 用电炉的炉内退火来进行。另外，也可以通过使用受激准分子激光器、 Nd:YAG激光器的激光退火法来进行。另外，也可以使用以焊料或无 铅焊料为主要成分的微粒子，在此情况下，优选使用粒径为20jim以 下的微粒子。焊料和无铅焊料具有低成本的优点。
通过使用印刷法或液滴喷射法，可以形成导电膜332,而不使用 用于曝光的掩模。另外，液滴喷射法和印刷法与光刻法不同，不会浪 费材料例如通过蚀刻被去除。另外，由于不需要使用昂贵的用于曝光 的掩模，所以可以抑制制造半导体装置的成本。
接着，如图7B所示，覆盖导电膜331及导电膜332地在绝缘膜 330上形成绝缘膜333。绝缘膜333可以使用有机树脂膜、无机绝缘膜 或硅氧烷绝缘膜来形成。当釆用有机树脂膜时，例如可以使用丙烯酸、 环氧、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯基苯酚、苯并环丁烯等。当釆用无 机绝缘膜时，可以使用氧化硅、氧氮化珪、氮氧化硅、或以DLC(类 金刚石碳)为代表的包含碳的膜等。注意，可以通过液滴喷射法或印 刷法形成用于通过光刻法形成开口部的掩模。另外，绝缘膜333可以 根据其材料而通过CVD法、溅射法、液滴喷射法或印刷法等形成。
接着，如图8A所示，从衬底300剥离从绝缘膜303到绝缘膜333 的包括以TFT为代表的半导体元件和各种导电膜的层(以下称为"元 件形成层334")。在本实施例中，将第一薄膜材料335贴合在元件形 成层334的绝缘膜333 —侧的表面，并且利用物理力量从衬底300剥 离元件形成层334。剥离层302也可以是不被去除整体而一部分留下的状态。
另外，上述剥离也可以通过利用剥离层302的蚀刻的方法来进行。 在此情况下，使剥离层302的一部分露出地形成槽。该槽通过切割、 划线、利用含有UV光的激光的加工、光刻法等来形成。槽只要具有 剥离层302露出的深度即可。并且，使用氟化卣作为蚀刻气体，从槽 导入该气体。在本实施例中，例如使用C1F3 (三氟化氯)，在以下条 件下进行温度为350。C、流量为300sccm、气压为6Torr、时间为 3h。另外，也可以使用在C1F3气体中混合氮的气体。通过使用C1F3 等氟化卣，可以选择性地蚀刻剥离层302，而从TFT317至319剥离 衬底300。注意，氟化卣可以是气体或液体。
接着，如图8B所示，在将第二薄膜材料336贴合在通过上述剥 离露出了的元件形成层334的表面上之后，从第一薄膜材料335剥离 元件形成层334。
注意，在将对应于多个半导体装置的半导体元件形成在衬底300 上的情况下，以每个半导体装置分断元件形成层334。可以使用激光 照射装置、切割装置、划线装置等来分断。
注意，虽然在本实施例中说明了在与半导体元件相同的衬底上形 成天线的实例，但本发明不局限于该结构。也可以在形成半导体元件 之后将另行形成的天线与信号处理电路电连接。在此情况下，可以通 过使用各向异性导电薄膜(ACF)或各向异性导电骨(ACP)等使天 线和信号处理电路压合，来将它们电连接。另外，也可以使用导电粘 合剂如银骨、铜骨或碳骨等；或者焊接来进行连接。
注意，也可以在完成图8B所示的半导体装置之后，覆盖绝缘膜 333地贴合第三薄膜材料，并且进行加热处理和加压处理的一方或双 方来使第二薄膜材料336和第三薄膜材料彼此贴合。作为第二薄膜材 料336、第三薄膜材料，可以使用热熔薄膜等。另外，也可以不剥离 第一薄膜材料335来使第一薄膜材料335和第二薄膜材料336贴合， 而不准备第三薄膜材料。
另外，作为第二薄膜材料336、第三薄膜材料，也可以使用防止
静电等的施加了抗静电处理的薄膜(以下称为抗静电薄膜)。可以通 过使用抗静电薄膜来进行密封，抑制半导体元件受来自外部的静电等 带来的不好影响。
作为抗静电薄膜，可以举出以下类型在薄膜中掺和有可以防止 带电的材料(抗静电剂)的类型；薄膜自身具有防止带电的效果的类 型；以及在薄膜上涂敷抗静电剂的类型等。抗静电剂可以使用非离子 聚合物、阴离子聚合物、阳离子聚合物、非离子界面活性剂、阴离子 界面活性剂、阳离子界面活性剂、两性界面活性剂。另外，也可以使 用金属、铟和锡的氧化物(ITO)等作为抗静电剂。另外，作为具有 防止带电的效果的薄膜的材料，可以使用烯烃树脂、ABS树脂、苯乙 烯树脂、PMMA树脂、聚碳酸酯树脂、PVC聚酯树脂、聚酰胺树脂、 变性PPO树脂等。
注意，本实施例可以与上述实施方式或其他实施例组合来实施。
实施例3
在本实施例中，说明使用形成在单晶衬底上的晶体管来制造本发 明的半导体装置的实例。由于形成在单晶衬底上的晶体管可以抑制特
性的不均匀性，所以可以抑制用于半导体装置的晶体管的个数。
首先，如图9A所示，在半导体衬底2300上由绝缘膜形成用于将 半导体元件电分离的元件分离绝缘膜2301 。通过形成元件分离绝缘膜 2301，可以将用于形成晶体管的区域即元件形成区域2302和2303电分离。
作为半导体衬底2300，例如可以使用具有n型或p型导电类型 的单晶珪衬底、化合物半导体衬底(GaAs衬底、InP衬底、GaN衬 底、SiC衬底、蓝宝石衬底、ZnSe衬底等)、以及使用贴合法或SIMOX (注入氧隔离)法来制造的SOI (绝缘体上硅片)衬底等。
作为元件分离绝缘膜2301的形成方法，可以使用选择氧化法 (LOCOS,硅的局部氧化法)或深沟分离法等。
另外，本实施例示出了使用具有n型导电类型的单晶硅衬底作为 半导体衬底2300，并且在元件形成区域2303中形成p阱B(M的实例。
形成在半导体衬底2300的元件形成区域2303中的p阱2304可以通过 将赋予p型导电类型的杂质元素选择性地引入到元件形成区域2303 中来形成。作为赋予p型的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(Al)、 镓(Ga)等。另外，在使用具有p型导电类型的半导体衬底作为半导 体衬底2300的情况下，将赋予n型的杂质元素选择性地引入到元件形 成区域2302中来形成n阱即可。
注意，在本实施例中，因为使用具有n型导电类型的半导体衬底 作为半导体衬底2300，所以对元件形成区域2302没有引入杂质元素。 但是，也可以通过引入赋予n型的杂质元素而在元件形成区域2302 中形成n阱。作为赋予n型的杂质元素，可以使用磷(P)和砷(As) 等。
接着，如图9B所示，覆盖元件形成区域2302、 2303地分别形成 绝缘膜2305、 2306。在本实施例中，将借助于使半导体村底2300热 氧化而形成在元件形成区域2302、 2303中的氧化硅膜用作绝缘膜 2305、 2306。另外，也可以通过在借助于热氧化来形成氧化硅膜之后 进行氮化处理，使氧化硅膜的表面氮化来形成氧氮化硅膜，并且将层 叠有氧化硅膜和氧氮化硅膜的层用作绝缘膜2305、 2306。
另外，也可以如上所述那样釆用等离子体处理来形成绝缘膜 2305、 2306。例如，通过利用高密度等离子体处理使半导体衬底2300 的表面氧化或氮化，在元件形成区域2302、 2303中形成用作绝缘膜 2305、 2306的氧化硅(SiOx)膜或氮化硅(SiNx)膜。
接着，如图9C所示，覆盖绝缘膜2305、 2306地形成导电膜。在 本实施例中，示出了作为导电膜使用按顺序层叠了的导电膜2307和导 电膜2308的实例。作为导电膜，可以使用单层导电膜，也可以使用层 叠有三层以上的导电膜的结构。
作为导电膜2307、 2308，可以使用钽(Ta)、钨(W )、钛(Ti)、 钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等。另外， 作为导电膜2307、 2308,除了使用由上述金属形成的膜以外，还可以 使用由以上述金属为主要成分的合金形成的膜或使用包含上述金属的
化合物来形成的膜。或者，也可以使用对半导体膜掺杂赋予导电性的 杂质元素如磷等而成的多晶硅等半导体来形成。在本实施例中，使用
氮化钽形成导电膜2307，并且使用鴒形成导电膜2308。
接着，如图IOA所示，通过将层叠设置的导电膜2307、 2308加 工(构图)成预定形状，来在绝缘膜2305、 2306上形成栅电极2309、 2310。
接着，如

图10B所示，覆盖元件形成区域2302地由抗蚀剂选择 性地形成掩模2311。然后，对元件形成区域2303引入杂质元素。除 了掩模2311以外，栅电极2310也用作掩模，所以借助于上述杂质元 素的引入，在p阱2304中形成用作源区域或漏区域的杂质区域2312 和沟道形成区域2313。作为杂质元素，使用赋予n型的杂质元素或赋 予p型的杂质元素。作为赋予n型的杂质元素，可以使用磷(P)或 砷(As)等。作为赋予p型的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(A1)、 镓(Ga)等。在本实施例中，作为杂质元素使用磷(P)。
接着，在去除掩模2311之后，如图10C所示，覆盖元件形成区 域2303地由抗蚀剂选择性地形成掩模2314。然后，对元件形成区域 2302引入杂质元素。除了掩模2314以外，栅电极2309也用作掩模， 所以借助于上述杂质元素的引入，在元件形成区域2302内的半导体衬 底2300中形成用作源区域或漏区域的杂质区域2315和沟道形成区域 2316。作为杂质元素，使用赋予n型的杂质元素或赋予p型的杂质元 素。作为赋予n型的杂质元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作 为赋予p型的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)等。 在本实施例中，引入具有与在图10C中对元件形成区域2303引入的 杂质元素不同的导电类型的杂质元素(例如硼(B))。
接着，如图IIA所示，覆盖绝缘膜2305、 2306、栅电极2309、 2310地形成绝缘膜2317。然后，在绝缘膜2317中形成接触孔，使杂 质区域2312、 2315的一部分露出。接着，形成通过接触孔与杂质区域 2312、 2315连接的导电膜2318。导电膜2318可以通过CVD法或溅 射法等形成。
绝缘膜2317可以使用无机绝缘膜、有机树脂膜或硅氧烷绝缘膜 来形成。当采用无机绝缘膜时，可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化 硅、以DLC (类金刚石碳)为代表的含碳的膜等。当釆用有机树脂膜 时，例如可以使用丙烯酸、环氧、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯基苯酚、 苯并环丁烯等。另外，绝缘膜2317可以根据其材料而通过CVD法、 溅射法、液滴喷射法或印刷法等形成。
注意，用于本发明的半导体装置的晶体管不局限于在本实施例中 示出于附图上的结构。例如，也可以是反交错结构。
接着，如图IIB所示，形成层间膜2324。然后蚀刻层间膜2324 来形成接触孔，以使导电膜2318的一部分露出。层间膜2324不局限 于树脂，也可以为CVD氧化膜等的其他膜，但是，从平坦性的观点 来看，优选为树脂。此外，也可以使用感光树脂并不使用蚀刻地形成 接触孔。接着，在层间膜2324上形成通过接触孔与导电膜2318接触 的布线2325。
接着，与布线2325接触地形成用作天线的导电膜2326。导电膜 2326可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、把(Pd)、铬(Cr)、 铂(Pt)、钼(Mo )、钛(Ti)、钽(Ta )、鸽(W )、铝(Al)、 铁(Fe )、钴(Co )、锌(Zn )、锡(Sn )、镍(M )等金属来形 成。作为导电膜2326，除了使用由上述金属形成的膜之外，还可以使 用由以上述金属为主要成分的合金形成的膜或使用包含上迷金属的化 合物形成的膜。导电膜2326可以以单层使用上述的膜，也可以层叠使 用上迷多个膜。
导电膜2326可以通过使用CVD法、溅射法、印刷法如丝网印刷 或胶版印刷等、液滴喷射法、滴落法、涂镀法、光刻法、蒸镀法等来 形成。
注意，在本实施例中虽然说明了在与半导体元件相同的衬底上形 成天线的实例，但本发明不局限于该结构。也可以在形成半导体元件 之后，将另行形成的天线与信号处理电路电连接。在此情况下，可以 通过使用各向异性导电薄膜(ACF)或各向异性导电骨(ACP)等使
天线和信号处理电路压合，来将它们电连接。另外，也可以使用银骨、 铜骨或碳骨等导电粘合剂或焊接等来连接。
通过采用上述制造方法，本发明的半导体装置可以具有在半导体 衬底上形成晶体管，并且在其上具有薄膜二次电池的结构。借助于上 述结构，可以提供进一步实现极薄化、小型化的半导体装置。
注意，本实施例可以与上述实施方式或其他实施例组合来实施。
本说明书根据2006年12月7日在日本专利局受理的日本专利申 请编号2006-330177而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种半导体装置，包括SRAM(静态随机存取存储器)；从所述SRAM读取数据的中央处理装置；以及具有天线电路的无线蓄电单元，该无线蓄电单元存储所述天线电路所接收的电力并且将所述电力供应给所述SRAM。
2. —种半导体装置，包括 SRAM;从所述SRAM读取数据的中央处理装置；以及具有电源部、天线电路和蓄电装置的无线蓄电单元，该无线蓄电单元将电力供应给所述SRAM，其中所述电源部将所述天线电路所接收的AC信号转换为DC信号并且使用所述DC信号来控制所述蓄电装置的充电和放电。
3. —种半导体装置，包括 SRAM;从所述SRAM读取数据的中央处理装置；以及具有电源部、天线电路和蓄电装置的无线蓄电单元，该无线蓄电单元将电力供应给所述SRAM，其中所述SRAM、所述中央处理装置、所述电源部、所述天线电路和所述蓄电装置形成在衬底上。
4. 根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述村底是玻璃衬底、 石英衬底、塑料衬底和半导体衬底中的一种。
5. —种半导体装置，包括 SRAM;从所述SRAM读取数据的中央处理装置；以及 具有电源部、天线电路和蓄电装置的无线蓄电单元，该无线蓄电 单元将电力供应给所述SRAM，其中所述SRAM、所述中央处理装置、所述电源部和所述蓄电装 置形成在第一衬底上，并且所述天线电路形成在第二衬底上。
6. —种半导体装置，包括 SRAM;从所述SRAM读取数据的中央处理装置；以及 具有电源部、天线电路和蓄电装置的无线蓄电单元，该无线蓄电 单元将电力供应给所述SRAM，其中所述SRAM、所述中央处理装置和所述电源部形成在第一衬底上，并且所述天线电路和所述蓄电装置形成在第二衬底上。
7. 根据权利要求5或6所述的半导体装置，其中所述第一衬底和 所述第二衬底都是玻璃衬底、石英衬底、塑料村底和半导体衬底中的 一种。
8. 根据权利要求2、 3、 5和6中所述的任一种半导体装置，其中 所述蓄电装置包括电池或电容器。
9. 一种RFID系统，包括 读取/写入器；以及 半导体装置，该半导体装置包括 SRAM;从所述SRAM读取数据的中央处理装置；以及 具有天线电路的无线蓄电单元，其中所述天线电路接收从所述读取/写入器发送来的接收信号， 并且所述无线蓄电单元存储所述天线电路所接收的电力并且将 所述电力供应给所述SRAM。
10. 根据权利要求9所述的RFID系统，其中所述天线电路包括天 线和谐振电路。
11. 一种半导体装置，包括 具有天线电路和无线蓄电单元的模拟部；以及 具有中央处理装置和存储器的逻辑部，其中所述中央处理装置从所述存储器读取数据，并且所述无线蓄电单元存储所述天线电路所接收的电力并且将 所述电力供应给所述存储器。
12. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述存储器是静态 随机存取存储器。
13. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述模拟部还包括 电源电路、复位电路、时钟产生电路、解调电路、调制电路和电源管 理电路。
14. 根据权利要求11所述的半导体装置，其中所述逻辑部还包括 掩模ROM和控制器。
15. 根据权利要求1至3、 5、 6和11中任一项所述的半导体装置， 其中所述天线电路包括天线和谐振电路。
全文摘要
本发明公开了一种半导体装置。其中通过在装有CPU的无线标签中安装带RF蓄电池的SRAM，使CPU系统高速化，来提高通信功能。另外，能够进行装有CPU的无线标签的存储中的数据重写。RF蓄电池包括天线电路、电源部、以及蓄电装置。通过组合SRAM和RF蓄电池，使SRAM具有作为非易失性存储器的功能。
文档编号G06K19/077GK101197009SQ200710198928
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月7日 优先权日2006年12月7日
发明者上妻宗广, 黑川义元 申请人:株式会社半导体能源研究所