JP2007280368A

JP2007280368A - 半導体装置及び当該半導体装置を具備するｉｄラベル、ｉｄタグ、ｉｄカード

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Publication number: JP2007280368A
Application number: JP2007058770A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Shionoiri; 豊塩野入; Konami Izumi; 小波泉; Jun Koyama; 潤小山; Yoshimoto Kurokawa; 義元黒川; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Tomoaki Atami; 知昭熱海; Takeshi Nagata; 剛長多; Takayuki Ikeda; 隆之池田; Masahito Ishii; 将人石井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】ＲＦＩＤを有する半導体装置において、駆動電源のための電池の経時的劣化に伴う電池の残存容量の確認や電池の交換作業をすることなく、個体情報を送受信することができ、且つ駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力が十分でない場合であっても良好な個体情報の送受信状態を維持するＲＦＩＤを有する半導体装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ＲＦＩＤにおける電力を供給するための電源としてバッテリーを設け、前記バッテリーに発電素子より得られる電力を充電する。なお、前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、ゼーベック効果を利用する熱電素子、振動エネルギーを利用する圧電素子、電磁誘導を利用した素子等を用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置に関する。特に、電波を介したデータの送受信を行い、かつ小型の発電素子を有する半導体装置に関する。更に、当該半導体装置と当該半導体装置とデータの送受信を行うアンテナ及びリーダライタを用いた通信システムに関する。

なお、本明細書でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。

近年、電磁界または電波等の無線通信を利用した個体識別技術が注目を集めている。特に、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置として、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを利用した個体識別技術が注目を集めている。ＲＦＩＤタグ（以下、単にＲＦＩＤという）は、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる。ＲＦＩＤを用いた個体識別技術は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めており、個人認証への応用も期待されている。

ＲＦＩＤは、電源を内蔵するか、外部から電源供給を受けるかの違いにより、ＲＦＩＤの情報を含んだ電波または電磁波を送信することが可能なアクティブタイプ（能動タイプ）のＲＦＩＤと、外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用して駆動するパッシブタイプ（受動タイプ）のＲＦＩＤとの二つのタイプに分けることができる（アクティブタイプに関しては特許文献１、パッシブタイプに関しては特許文献２を参照）。このうち、アクティブタイプのＲＦＩＤにおいては、ＲＦＩＤを駆動するための電源を内蔵しており、電源として電池が備えられている。また、パッシブタイプにおいては、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用して作りだし、電池を備えることのない構成を実現している。

図２９にアクティブタイプのＲＦＩＤの具体的な構成についてブロック図を示す。図２９のアクティブタイプのＲＦＩＤ３１００では、アンテナ回路３１０１によって受信された通信信号が信号処理回路３１０２における復調回路３１０５、アンプ３１０６に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリアをＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理をおこなって送られてくる。なお、図２９においては、通信信号として１３．５６ＭＨｚを用いた例について示す。図２９において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは１３．５６ＭＨｚのキャリアをクロックに用いている。アンプ３１０６は１３．５６ＭＨｚのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路３１０７に供給する。また、ＡＳＫ変調やＰＳＫ変調された通信信号は復調回路３１０５で復調される。復調後の信号も論理回路３１０７に送られ解析される。論理回路３１０７で解析された信号はメモリコントロール回路３１０８に送られ、それに基づきメモリコントロール回路３１０８はメモリ回路３１０９を制御し、メモリ回路３１０９に記憶されたデータを取り出し論理回路３１１０に送る。論理回路３１１０に送られた信号は、論理回路３１１０でエンコード処理されたのちアンプ３１１１で増幅され、その信号によって変調回路３１１２はキャリアに変調をかける。ここで図２９における電源は、信号処理回路３１０２の外に設けられる電池３１０３によって電源回路３１０４を介して供給されている。電源回路３１０４はアンプ３１０６、復調回路３１０５、論理回路３１０７、メモリコントロール回路３１０８、メモリ回路３１０９、論理回路３１１０、アンプ３１１１、変調回路３１１２などに電力を供給する。このようにしてアクティブタイプのＲＦＩＤは動作する。

図３０に、パッシブタイプのＲＦＩＤの具体的な構成についてブロック図を示す。図３０のパッシブタイプのＲＦＩＤ３２００では、アンテナ回路３２０１によって受信された通信信号が信号処理回路３２０２における復調回路３２０５、アンプ３２０６に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリアをＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理をおこなって送られてくる。図３０においては、通信信号として１３．５６ＭＨｚを用いた例について示す。図３０において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは１３．５６ＭＨｚのキャリアをクロックに用いている。アンプ３２０６は１３．５６ＭＨｚのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路３２０７に供給する。また、ＡＳＫ変調やＰＳＫ変調された通信信号は復調回路３２０５で復調される。復調後の信号も論理回路３２０７に送られ解析される。論理回路３２０７で解析された信号はメモリコントロール回路３２０８に送られ、それに基づきメモリコントロール回路３２０８はメモリ回路３２０９を制御し、メモリ回路３２０９に記憶されたデータを取り出し論理回路３２１０に送る。論理回路３２１０に送られた信号は論理回路３２１０でエンコード処理されたのちアンプ３２１１で増幅され、その信号によって変調回路３２１２はキャリアに変調をかける。一方、整流回路３２０３に入った通信信号は整流され、電源回路３２０４に入力される。電源回路３２０４はアンプ３２０６、復調回路３２０５、論理回路３２０７、メモリコントロール回路３２０８、メモリ回路３２０９、論理回路３２１０、アンプ３２１１、変調回路３２１２などに電力を供給する。このようにしてパッシブタイプのＲＦＩＤは動作する。
特開２００５−３１６７２４号公報特表２００６−５０３３７６号公報

しかしながら、図２９に示したように、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置の場合、個体情報の送受信、送受信に必要な電波の強度設定に応じて電池は経時的に消耗していき、最終的には個体情報を送受信に必要な電力を発生できなくなるといった課題があった。このため、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置を使用し続けるためには、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するという課題があった。

また、図３０に示したように、駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用して作りだすパッシブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置の場合、長距離からの信号の送受信、送受信に必要な電波を送信するための電力の確保が難しく、良好な送受信状態を実現することが難しいといった課題があった。このため、駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用して作りだすパッシブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置を使用するためには、外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力の供給が十分な電源供給手段であるリーダ／ライタのアンテナから近距離に限られるという課題があった。

そこで本発明は、ＲＦＩＤを有する半導体装置において、駆動電源のための電池の経時的劣化に伴う電池の残存容量の確認や電池の交換作業をすることなく、個体情報を送受信することができ、且つ駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力が十分でない場合であっても良好な個体情報の送受信状態を維持するＲＦＩＤを有する半導体装置を提供することを課題とする。

本発明の一は、発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーとを有し、前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号を受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号を送信する回路であり、前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、当該電力は前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置である。

本発明の一は、発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーとを有し、前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号をリーダ／ライタから受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号をリーダ／ライタへ送信する回路であり、前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、当該電力が前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置である。

本発明の一は、発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーと、ブースターアンテナとを有し、前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号を前記ブースターアンテナを介して受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号を前記ブースターアンテナを介して送信する回路であり、前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、当該電力が前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置である。

本発明の一は、発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーと、ブースターアンテナとを有し、前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号を前記ブースターアンテナを介してリーダ／ライタから受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号を前記ブースターアンテナを介してリーダ／ライタへ送信する回路であり、前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、当該電力が前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置である。

上記構成において、前記発電素子には、熱電素子、圧電素子、電磁誘導を利用した素子のいずれか一を用いることができる。

また、前記バッテリーにはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはコンデンサを用いることができる。

本発明の半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のアクティブタイプのＲＦＩＤのような、経時的な電池の劣化に伴う電力不足を防止することができる。また、本発明の半導体装置は、発電素子よりバッテリーに電力を供給することが可能であるため、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。

（実施の形態１）
本発明のＲＦＩＤに用いる半導体装置について、図１、図２に示すブロック図を用いて説明する。

図１のＲＦＩＤ１００は、アンテナ回路１０１、発電素子１０２、信号処理回路１０３、及びバッテリー１０４によって構成されている。信号処理回路１０３は、整流回路１０５、電源回路１０６、復調回路１０８、アンプ１０９、論理回路１１０、メモリコントロール回路１１１、メモリ回路１１２、論理回路１１３、アンプ１１４、変調回路１１５によって構成される。発電素子１０２より得られた電力は、バッテリー１０４に入力され、バッテリー１０４より適宜電源回路１０６に供給される。

また、発電素子１０２より得られた電力が交流電圧である場合には、図２に示すように得られた交流電圧を整流回路１０７を介して直流電圧にした後バッテリー１０４に入力し、バッテリー１０４より適宜電源回路１０６に電力を供給する。

なおアンテナ回路１０１におけるアンテナの形状については、特に限定されない。なお、ＲＦＩＤ１００におけるアンテナ回路１０１に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又電波方式等を用いることができ、採用する伝送方式によって最適な形状や長さのアンテナを設ければよい。例えば図３（Ａ）のように基板上の信号処理回路３０２の周りに一面のアンテナ３０３を配した構造を取っても良い。また、図３（Ｂ）のように基板上の信号処理回路３０２に接続されたコイル状のアンテナ３０３でもよい。また、図３（Ｃ）のように基板上の信号処理回路３０２に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ３０３の形状をとってもよい。また、図３（Ｄ）にように基板上の信号処理回路３０２に対して、１８０度無指向性（どの方向からでも同じく受信可能）なアンテナ３０３での形状をとってもよい。また、図３（Ｅ）にように、基板上の信号処理回路３０２に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ３０３の形状をとってもよい。また、信号処理回路とアンテナ回路におけるアンテナとの接続については特に限定されない。例えばアンテナ３０３と信号処理回路３０２をワイヤボンディング接続やバンプ接続を用いて接続する、あるいはチップ化した信号処理回路３０２の一面を電極にしてアンテナ３０３に貼り付けるという方法を取ってもよい。なお、信号処理回路３０２とアンテナ３０３との貼り付けにはＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍ；異方性導電性フィルム）を用いることができる。また、図３（Ａ）、（Ｃ）〜（Ｅ）等を用いた電波方式を採用する場合には、アンテナに必要な長さは受信に用いる周波数によって適正な長さが異なる。一般には波長の整数分の１の長さにし、例えば周波数が２．４５ＧＨｚの場合は約６０ｍｍ（１／２波長）、約３０ｍｍ（１／４波長）とすれば良い。

本実施の形態においてはアンテナ回路１０１の形状について、図３（Ｂ）の形状を採用する。ここでは、アンテナ回路１０１は、図４（Ａ）に示すようにアンテナ４０１、共振容量４０２によって構成されるものとして説明し、アンテナ４０１及び共振容量４０２を併せてアンテナ回路４０３ということにする。

また、整流回路１０５は、アンテナ回路１０１が受信する電磁波により誘導される交流信号を直流信号に変換する回路であればよい。例えば、図４（Ｂ）に示すように、ダイオード４０４、ダイオード４０５、平滑容量４０６によって整流回路４０７を構成すればよい。なお、図２における整流回路１０７についても同様である。

ＲＦＩＤ１００と外部との信号の送受信にはリーダ／ライタを用いる。このリーダ／ライタについて、図５を用いて説明する。図５におけるリーダ／ライタ５００は、受信部５０１、送信部５０２、制御部５０３、インターフェース部５０４、アンテナ回路５０５によって構成されている。制御部５０３は、インターフェース部５０４を介した上位装置５０６の制御により、データ処理命令、データ処理結果について、受信部５０１、送信部５０２を制御する。送信部５０２はＲＦＩＤ１００に送信するデータ処理命令を変調し、アンテナ回路５０５から電磁波として出力する。また受信部５０１は、アンテナ回路５０５で受信された信号を復調し、データ処理結果として制御部５０３に出力する。

本実施の形態において、図５に示すリーダ／ライタ５００のアンテナ回路５０５は、受信部５０１及び送信部５０２に接続され、ＬＣ並列共振回路を構成するアンテナ５０７及び共振容量５０８を有する。アンテナ回路５０５は、受信時に、ＲＦＩＤ１００により出力された信号によってアンテナ回路５０５に誘導される起電力を電気的信号として受信する。また、送信時には、アンテナ回路５０５に誘導電流を供給し、アンテナ回路５０５よりＲＦＩＤ１００に信号を送信する。

なお、図１及び図２において、アンテナ回路１０１は、信号処理回路１０３と共に同じ基板上に積層して設ける構成としても良いし、外付けのアンテナとして設けられるものであってもよい。

なお、アンテナ回路１０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号の周波数は、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどがあり、それぞれＩＳＯ規格などで設定される。勿論、アンテナ回路１０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号の周波数はこれに限定されず、例えばサブミリ波である３００ＧＨｚ〜３ＴＨｚ、ミリ波である３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ、マイクロ波である３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ、極超短波である３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ、超短波である３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、短波である３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、中波である３００ＫＨｚ〜３ＭＨｚ、長波である３０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ、及び超長波である３ＫＨｚ〜３０ＫＨｚのいずれの周波数も用いることができる。また、アンテナ回路１０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号は、搬送波を変調した信号である。搬送波の変調方式は、アナログ変調であってもデジタル変調であってよく、振幅変調、位相変調、周波数変調、及びスペクトラム拡散のいずれであってもよい。望ましくは、振幅変調、または、周波数変調にするとよい。

なお、図１、図２における電源回路１０６には、従来例において述べたパッシブタイプのＲＦＩＤと同様に搬送波の信号から整流回路１０５を介して得られる電力、及びバッテリー１０４からの電力が供給される。バッテリー１０４に充電された電力は、通信距離が伸びた等の理由によりＲＦＩＤ１００のアンテナ回路１０１から十分な電力が得られない時に電源回路１０６に電力を供給することができるため有効である。

図１、図２における電源回路１０６の例について図６を用いて説明する。電源回路は基準電圧回路とバッファアンプで構成される。基準電圧回路は抵抗１００１、ダイオード接続のトランジスタ１００２、１００３によって構成され、トランジスタのＶ_ＧＳ２つ分の基準電圧を発生させる。バッファアンプはトランジスタ１００５、１００６で構成される差動回路、トランジスタ１００７、１００８によって構成されるカレントミラー回路、電流供給用抵抗１００４、トランジスタ１００９、抵抗１０１０によって構成されるソース接地アンプより構成される。

図６に示す電源回路において、出力端子より流れる電流が大きいときはトランジスタ１００９に流れる電流が少なくなり、また、出力端子より流れる電流が小さいときはトランジスタ１００９に流れる電流が多くなり、抵抗１０１０に流れる電流はほぼ一定となるように動作する。また出力端子の電位は基準電圧回路とほぼ同じ値となる。ここでは基準電圧回路とバッファアンプを有する電源回路を示したが、本発明に用いる電源回路は図６に限定されず、他の形式の回路であっても良い。

なお、本明細書において、バッテリーとは、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。なおバッテリーとしては、シート状に形成された電池を用いることが好ましく、例えば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、リチウム２次電池等を用いることで、小型化が可能である。もちろん、充電可能な電池であれば何でもよく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などであってもよい。また、コンデンサなどを用いても良く、例えば電気二重層コンデンサ等を用いることができる。なお、これらコンデンサは大容量であることが好ましい。

次に発電素子１０２について説明する。発電素子１０２には、ゼーベック効果を利用する熱電素子、振動エネルギーを利用する圧電素子、電磁誘導を利用した発電素子、光を利用した太陽電池等を用いることができる。これらの発電素子１０２は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）分野における半導体微細加工技術を用いて形成することを特徴とする。なお、ＭＥＭＳとは微小電気機械システムの略称であり、単にマイクロマシンと呼ばれることもある。現在、ＭＥＭＳの明確な定義はないが、一般的には半導体微細加工技術を用いて作製された「立体構造を有する微小構造体」で、化学・光・機械・電子などの多様な機能を集積化した微細デバイスを指す。上記微小構造体は半導体素子と異なり、構造が立体的で可動部を有するが、可動部がない以下に示す熱電素子もＭＥＭＳに含まれる。

なお、構造体が立体構造をとるために要する空間は、犠牲層をエッチングによって除去することにより形成される。犠牲層は、後の工程で選択的に除去される層であるため、導電層であっても絶縁層であっても除去することが可能な材料であれば良い。例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属、シリコンを有する半導体層（シリコン層とも記す）、シリコンの酸化物（シリコン酸化物）、又はシリコンの窒化物（シリコン窒化物）を有する材料等によって形成することができる。また、犠牲層は、上記の金属と、シリコンとの化合物である金属化合物を用いて形成してもよい。また、犠牲層は、単層構造であっても積層構造であってもよく、スパッタリング法やＣＶＤ法等を用いて形成することができる。そして、犠牲層の加工は、フォトリソグラフィー法を用いてレジストマスクを形成し、当該マスクを用いたエッチング法により行うことができる。また、インクジェット法を代表とする液滴吐出法により選択的に犠牲層を形成することも可能である。その場合、犠牲層のフォトリソグラフィー工程やパターニング工程を不要とすることができるため、レジスト材料の無駄や工程時間を省くことができる。なお、エッチングには、気体、液体のエッチング剤の他、場合によっては酸素プラズマ等のプラズマを用いることも可能である。

ここで、犠牲層、構造体及びエッチング剤の組み合わせについて具体的な例を示す。例えば、犠牲層のエッチングの際にエッチング剤としてフッ酸を用いる場合、犠牲層をリンガラス（ＰＳＧ）やシリコン酸化物で形成し、構造体は多結晶構造を有するシリコンで形成することができる。また、エッチング剤にアンモニア過水を用いる場合、犠牲層をタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）、構造体を酸化シリコンで形成することができる。アンモニア過水とはアンモニア、過酸化水素水及び純水を混合した液体であり、例えば２８ｗｔ％のアンモニアと３１ｗｔ％の過酸化水素水と純水とを３：５：２で混合することで得られる。

また、ＨＦとＨＮＯ_３との混合液（好ましくはＣＨ_３ＣＯＯＨをさらに加えた混合液）、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＥＰＷ（エチレンジアミンピロカテコールと水との混合液）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ヒドラジン等の溶液はシリコンを溶かすことができる。また、ＸｅＦ_２、ＳＦ_６とＣ_４Ｆ_８との混合ガス、ＳＦ_６等のガスによりシリコンを除去することができる。これらのエッチング剤を用いれば、シリコンと酸化シリコンとの選択比を取ることができるため、犠牲層にシリコンを、構造体に酸化シリコンを用いて形成することができる。逆に犠牲層を酸化シリコン、構造体をシリコンで形成する場合、エッチング剤にはＨＦとＮＨ_４Ｆとの混合液、ＮＨ_４ＨＦ_２、バッファードフッ酸等の溶液、ＨＦとＮＨ_４Ｆとの混合ガス、ＳＦ_６及びＣ_４Ｆ_８とＨ_２との混合ガス等を用いることができる。

またＫＯＨ、ＥＰＷ、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ、ヒドラジンは、多結晶構造を有するシリコン結晶の面方位や不純物濃度によりエッチング速度の異方性が生じるため、犠牲層と構造体とを面方位の異なるシリコンや不純物濃度が異なるシリコンから形成することもできる。これは一例にすぎず、犠牲層と構造体との間に十分な選択比を有するエッチング剤であれば特に限定されない。

上記のような技術を用いて形成される発電素子の例を以下に記す。ゼーベック効果を利用した熱電素子の一構成例の断面図を図７（Ａ）に示す。熱電素子は、交互に配置された複数のＮ型半導体６０１とＰ型半導体６０２と、これらを接続する第１の電極６０３及び第２の電極６０４から構成されている。図７（Ａ）に示すように、Ｎ型半導体６０１の端部の一方は第１の電極６０３を介してＰ型半導体６０２の端部の一方と、当該Ｎ型半導体６０１の端部の他方は第２の電極６０４を介して他のＰ型半導体６０２の端部の一方と接続されている。さらに、当該他のＰ型半導体６０２の端部の他方は第１の電極６０３を介して他のＮ型半導体６０１の端部の一方と接続されている。即ち、Ｎ型もしくはＰ型半導体は、両端で第１の電極もしくは第２の電極を介して異なる導電型の半導体と接続されている。なお、第１の電極６０３及び第２の電極６０４は、図７（Ａ）のように半導体に対して上下に設けられていても良いし、半導体に対し一方の方向に設けられていても良い。ただし、第１の電極６０３及び第２の電極６０４は異なる温度にする必要があるため、一平面においてこれらを混在してはならない。半導体に対し一方の方向に第１の電極及び第２の電極が設けられた熱電素子の一構成例として図７（Ｂ）に熱電素子の上面図を示す。

以上のような熱電素子において、第１の電極６０３及び第２の電極６０４との間に温度差を生じさせることにより起電力を得ることができる。例えば、第１の電極６０３を発熱量の高い信号処理回路１０３近傍に配置し、第２の電極６０４を発熱量の低い箇所に配置することにより温度差を生じさせることも可能である。また、第１の電極６０３をより外部近傍に配置することで外部からの温度変化を受けやすくすることも可能である。なお、第２の電極６０４上はＭＥＭＳ技術を用いて空間層とすることが好ましい。空間層に充填された空気もしくは不活性ガスにより、第２の電極の温度を低下させることが可能である。なお、配置はこれに限定されず、第１の電極６０３及び第２の電極６０４との間に温度差を生じさせることが可能であれば良い。ここでは、第１の電極を高温、第２の電極を低温にする例を挙げたが、逆でも良い。電極において、温度差が逆転する可能性がある配置をとるのであれば、図２に示すように整流回路１０７を介して得られた電力をバッテリーに充電すれば良い。このように熱電素子は、異なる２つの材料を接合し、その接合部を異なる温度とすることで起電力を得ることができれば、上記構成に限定されない。

次に、振動エネルギーにより電力を得る発電素子について説明する。このような素子として、圧電膜に振動を与えることにより起電力を得ることが可能な圧電素子が挙げられる。圧電素子の一構成例を図８に示す。図８（Ａ）に示すように、圧電素子は、圧電膜７０１と圧電膜７０１の上下に設けられた電極７０２及び電極７０３より構成することができる。なお、図８（Ａ）に示す圧電素子の一構成例では、基板７０６に設けられた支持体７０５により一端が固定されており、基板７０６との間に上記方法を用いて作製された空間を有する。もちろん、圧電素子上にも空間が設けられ、これら２つの空間により圧電素子の振動部分が確保される。なお、圧電素子は、一枚の圧電膜から構成されるユニモルフ素子やモノモルフ素子の他、図８（Ｂ）に示すように圧電膜７０１ａ、７０１ｂの２枚を用いたバイモルフ素子であっても良い。圧電膜７０１ａ、７０１ｂの分極方向は同一である必要はなく、１８０度異なっていても良い。圧電膜７０１ａ、７０１ｂの間に電極７０７を設けても良く、このような構成とすることで圧電素子の強度を向上させることができる。なお、電極７０７は圧電膜７０１ａ、７０１ｂの分極方向が異なる場合には電圧の取り出し電極の一方として機能する。また、圧電膜は２枚に限定されず、２以上積層されたマルチモルフ素子の圧電素子であっても良い。

圧電膜には、例えば水晶（ＳｉＯ_２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、メタニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ_２Ｏ_６）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）等の圧電材料を用いることができる。圧電材料は、結晶中心を持たない絶縁体のうち、応力を加えると圧電膜表面に正負の電荷が生じ、分極が発生する材料であれば良い。また、圧電素子に、支持体７０５を用いて固定された端部と反対側の端部に錘７０４を設けてもよい。また、図８では圧電素子の一端を固定した構成を記載したが、中央部を固定した構成や両端を固定した構成でも良い。なお、圧電素子より得られた起電力は交流電圧となるため、図２に示すように整流回路１０７を介してバッテリーに供給する必要がある。圧電素子への振動は、ＲＦＩＤ自体の振動の他、整流回路１０５を介して得られる電力を用いて初期振動を起こさせ、持続される振動を用いて起電力を得ることも可能である。

また、発電素子は電磁誘導方式を利用しても良く、例えば図９（Ａ）の模式図に示すようにコイル９０１内に磁性材料９０３が自由に動く構成であっても良い。なお、磁性材料が動く空間９０２は上記に示したＭＥＭＳ技術を用いて形成することが可能である。電磁誘導方式を利用した発電素子の作製方法の一例を、図９（Ｂ）乃至（Ｅ）の上面図を用いて説明する。なお、コイル９０１は、底面と、側面及び上面とに分けて形成することができる。まず、スパッタリング法やＣＶＤ法等を用いて導電膜を形成後、図９（Ｂ）のような形状に加工することによりコイル９０１を構成する底面の金属膜９１１を形成する（図９（Ｂ）参照）。なお、インクジェット法を代表とする液滴吐出法を用いることにより上記加工工程を省略することも可能である。次に、金属膜９１１の上に層間膜（図示しない）を成膜後、空間９０２となる領域に磁性材料９０３を形成する。磁性材料９０３はコイル９０１内を移動できる形状であれば特に限定されない。例えば、図９（Ｃ）に示すように成膜した磁性材料を矩形状に加工することで形成しても良いし、磁性材料を液滴吐出法により形成しても良い。続いて、空間９０２となる領域に犠牲層９１２を形成する。その後、前記層間膜及び犠牲層９１２上に再び層間膜を形成し、金属膜９１１の両端に達するコンタクトホールを形成する。なお、後にこのコンタクトホールにはコイルの側面部分が形成される。その後、金属膜を成膜後、所望の形状に加工することで、コイルの側面及び上面を構成する金属膜９１３が形成され、コイル９０１が完成する。最後に、犠牲層に達するコンタクトホールを形成し、該コンタクトホールよりエッチング剤を導入することで空間９０２を形成することができる。以上のように形成した発電素子を用いることにより、ＲＦＩＤの振動等によりコイル９０１内を磁性材料９０３が移動し、誘導起電力を得ることができる。なお、このような発電素子においても得られる起電力は交流電圧であるため、図２に示すように整流回路１０７を介して得られた電力をバッテリーに供給する必要がある。

なお、上述した発電素子以外に、光、圧、熱等から電力が得られる発電素子であれば特に限定されない。このような発電素子を、ＭＥＭＳ微細加工技術を用いることにより発電素子を小型かつ軽量とすることができる。また、ＭＥＭＳ微細加工技術は、基本的には半導体プロセスと同様、成膜、リソグラフィー、エッチングを繰り返し、三次元的な微小構造体を作製するため、新たに設備投資をする必要がないうえ、場合によっては他のデバイス、例えば信号処理回路に含まれる回路等と同一基板上に作製したり、同一工程を用いて形成することも可能である。なお、これに限らず発電素子を形成後、信号処理回路を形成した基板等に実装しても良い。

また、発電素子より得られた電圧が低い場合には、バッテリーに充電する前に昇圧回路を用いて高い電圧を得ることが可能である。ここでは、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された昇圧回路の一構成例を図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）に示す昇圧回路は、ダイオード１１０１、１１０２、１１０３、固定電極１１０４、１１０５、可動電極１１０６及び保持容量１１０７を有し、ダイオード１１０１には発電素子より得られた電圧が入力される。可動電極１１０６には、発電素子より得られた電力もしくは整流回路１０５より得られる電力を供給し、電荷を保持させれば良い。図１０（Ｂ）には、固定電極１１０４、１１０５及び可動電極１１０６からなる可変容量の上面図を示す。固定電極１１０４、１１０５及び可動電極１１０６は櫛歯状の電極であり、その櫛歯は固定電極及び可動電極間で互いに空間を介して交互に配置されている。なお、可動電極１１０６は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成することができ、犠牲層上に櫛歯状の可動電極１１０６を形成後、エッチング剤により犠牲層を取り除くことにより形成される。もちろん、可動電極１１０６上にも空間が設けられ、これら２つの空間により可動電極の移動部分が確保される。このように形成された可動電極１１０６において、ＲＦＩＤの振動等による可動電極の移動により、固定電極１１０４と可動電極１１０６、固定電極１１０５と可動電極１１０６との間の容量値が相対的に変化することを利用して電圧を高くすることが可能となる。さらに、高い電圧を得る場合には、ダイオード１１０１、１１０２と可変容量とを有するユニット回路１１１１を図１０（Ｃ）に示すように複数設けることにより可能となる。なお、可変容量はこの構成に限られず、ＭＥＭＳ技術を用いて形成されたものでなくても良い。また、電圧を昇圧したい箇所であればどこでも良く、例えばバッテリー１０４と電源回路１０６の間や整流回路１０５と電源回路１０６との間であっても良い。また、電源回路１０６が有していても良い。

次に、ＲＦＩＤ１００に、リーダ／ライタよりデータを書き込む際の動作を図１を用いて以下に説明する。アンテナ回路１０１で受信した信号は、整流回路１０５により、半波整流され、そして平滑化される。整流回路１０５により半波整流、平滑化された電圧は電源回路１０６に入力される。そして電源回路１０６は、安定化された後の電圧をアンプ１０９、論理回路１１０、メモリコントロール回路１１１、メモリ回路１１２、論理回路１１３、アンプ１１４、変調回路１１５に供給する。なお、上述したように電源回路１０６には、バッテリー１０４に充電された電力も供給されている。

また、アンテナ回路１０１で受信された信号はアンプ１０９を介して、クロック信号として、論理回路１１０に入力される。さらに、アンテナ回路１０１から入力された信号は復調回路１０８で復調され、データとして論理回路１１０に入力される。

論理回路１１０において、入力されたデータはデコードされる。リーダ／ライタがデータを変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信するため、それを論理回路１１０はデコードする。デコードされたデータに従いメモリコントロール回路１１１が動作する。そして、メモリ回路１１２に記憶された記憶データが書き込まれる。

また、図１、図２に示すＲＦＩＤ１００におけるメモリ回路１１２に記憶されたデータをリーダ／ライタが読み出す場合は以下のように動作する。アンテナ回路１０１で受信した信号は、整流回路１０５により、半波整流され、そして平滑化される。整流回路１０５により半波整流、平滑化された電圧は電源回路１０６に入力される。そして電源回路１０６は、安定化された後の電圧をアンプ１０９、論理回路１１０、メモリコントロール回路１１１、メモリ回路１１２、論理回路１１３、アンプ１１４、変調回路１１５に供給する。なお、上述したように電源回路１０６には、バッテリー１０４に充電された電力も供給されている。

また、アンテナ回路１０１で受信された交流信号はアンプ１０９を通して論理回路１１０に入力され、論理演算が行われる。そして、論理回路１１０からの信号を用いて、メモリコントロール回路１１１を制御し、メモリ回路１１２に記憶されているデータを読み出す。次にメモリ回路１１２から呼び出されたデータを論理回路１１３で加工し、アンプ１１４で増幅の後、変調回路１１５を動作させる。データの加工はＩＳＯ１４４４３、ＩＳＯ１５６９３、ＩＳＯ１８０００などの規格に定められた方式に従い加工されるが、リーダ／ライタとの整合性が確保されれば、上記規格以外であってもかまわない。

変調回路１１５が動作すると、アンテナ回路１０１のインピーダンスが変化する。これによって、リーダ／ライタの信号に変化が生じる。この変化をリーダ／ライタが読み取ることによってＲＦＩＤ１００のメモリ回路１１２に記憶されたデータを知ることが可能になる。このような変調方式を負荷変調方式という。

次に、本発明の実施の形態１に係るＲＦＩＤに用いる半導体装置の一構成例の模式図を図１１に示す。

ＲＦＩＤ１００は、アンテナ回路１０１と、発電素子１０２と、信号処理回路１０３と、バッテリー１０４とを有している。アンテナ回路１０１は接続端子１１０５ａ及び接続端子１１０５ｂを備えており、これらが信号処理回路１０３と接続されている。なお、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成としては、図１１に示すものに限られない。図１１においては、アンテナ回路１０１と、発電素子１０２と、信号処理回路１０３等が形成された基板は省略しているが、必ずしも基板は必要ではない。また、各々を同一基板上に形成しても良いし、各々を基板上に形成し実装することで半導体装置を作製しても良いし、形成した基板上から後述する剥離工程を用いて貼り合わせても良い。また、積層関係からみるとアンテナ回路１０１とバッテリー１０４との間に信号処理回路１０３が配置されている構成を示しているが、アンテナ回路１０１と信号処理回路１０３との間にバッテリー１０４が配置されていてもよいし、バッテリー１０４と信号処理回路１０３との間にアンテナ回路１０１が配置されていてもよい。また、発電素子１０２においても、信号処理回路１０３が形成された層と同じ層に配置されているが、バッテリー１０４と接続されていればどこでも良い。また、アンテナ回路１０１と発電素子１０２と信号処理回路１０３とバッテリー１０４との面積比もこれに限られるものではない。つまり、本発明の実施の形態に係る半導体装置は、積層関係から層別に見たときに、アンテナ回路１０１と発電素子１０２と信号処理回路１０３とバッテリー１０４との位置関係は限定されない。そのため、アンテナ回路１０１と信号処理回路１０３とがそれぞれ別の基板に形成されていてもよいし、アンテナ回路１０１と信号処理回路１０３とバッテリー１０４とが同じ基板上に形成されていてもよい。

図１２（Ａ）に示すように、基板１２０１上に信号処理回路１０３と、アンテナ回路１０１が形成され、基板１２０１にさらに発電素子１０２を実装し、信号処理回路１０３等が形成された面側にバッテリー１０４が貼り合わされていてもよい。また、図１２（Ｂ）に示すように、基板１２０１の信号処理回路１０３等が形成された面とは反対側にバッテリー１０４が貼り合わされていてもよい。なお、アンテナ回路１０１における接続端子１２０５ａ及び接続端子１２０５ｂのそれぞれが信号処理回路１０３と接続されている。

また、図１３（Ａ）に示すように、アンテナ回路１０１が形成された基板１３０１に、アンテナ回路１０１が形成された面側に発電素子１０２及び信号処理回路１０３が貼り合わされ、さらにバッテリー１０４が貼り合わされていてもよい。また、図１３（Ｂ）に示すように、アンテナ回路１０１が形成された基板１３０１の、アンテナ回路１０１が形成された面側に発電素子１０２及び信号処理回路１０３が貼り合わされ、さらに反対の面側にバッテリー１０４が貼り合わされていてもよい。図１３において、アンテナ回路１０１における接続端子１３０５ａ及び接続端子１３０５ｂのそれぞれが信号処理回路１０３と接続されている。

なお、バッテリー１０４を図示してＲＦＩＤにおける位置を説明したが、バッテリーの種類によってはこの限りではない。例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度に薄膜化したリチウムイオン２次電池を信号処理回路１０３と同時に形成してもよい。また、信号処理回路１０３と同時に薄膜のコンデンサを形成してバッテリー１０４としてもよい。小型化及び薄膜化したＲＦＩＤを有する半導体装置は、柔軟性に富み、使用用途も広がるため好適である。

以上のように、本発明のＲＦＩＤを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のアクティブタイプのＲＦＩＤのような、経時的な電池の劣化に伴う電力不足を防止することができる。また、本発明の半導体装置は、発電素子よりバッテリーに電力を供給することが可能であるため、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。

また、本発明の半導体装置に搭載された発電素子は小型かつ軽量であるため、センサー等の他の機能を集積化することも容易である。よって、高性能、高機能の半導体装置を得ることができる。

なお、用いる発電素子は半導体装置の用途、使用方法により適宜選択すれば良い。また、本発明の半導体装置は２以上の発電素子を有していても良く、その種類は異なっていても良い。

本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１で示したＲＦＩＤを有する半導体装置において、ブースターアンテナ回路（以下、ブースターアンテナという）を有する構成に関して、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態１と同じ部分は同じ符号を用いて示し、その説明は省略する。

なお、本実施の形態において述べるブースターアンテナとは、半導体装置に形成されたリーダ／ライタからの信号を受信しＲＦＩＤの信号処理回路に出力するアンテナ（以下、チップアンテナまたはアンテナ回路という）よりも、サイズの大きいアンテナ（以下、ブースターアンテナという）のことをいう。ブースターアンテナは、使用する周波数帯域で共振させ、チップアンテナと、ブースターアンテナを磁界結合させることで、リーダ／ライタまたは充電器より発振された信号を、効率よく目的のＲＦＩＤへ伝達させることができるものをいう。ブースターアンテナは磁界を介してコイルアンテナと結合しているため、直接チップアンテナ及び信号処理回路とは接続する必要が無いため好適である。

本実施の形態におけるＲＦＩＤに用いる半導体装置について、図１４、図１５に示すブロック図を用いて説明する。

図１４のＲＦＩＤ１００は、アンテナ回路１０１、発電素子１０２、ブースターアンテナ１４０１、信号処理回路１０３、及びバッテリー１０４によって構成されている。信号処理回路１０３は、整流回路１０５、電源回路１０６、復調回路１０８、アンプ１０９、論理回路１１０、メモリコントロール回路１１１、メモリ回路１１２、論理回路１１３、アンプ１１４、変調回路１１５によって構成される。

また、図１５には、ブースターアンテナ１４０１がリーダ／ライタ１４０２からの信号を送受信し、アンテナ回路１０１と磁界結合することでリーダ／ライタからの信号を送受信するブロック図について示す。図１５において、ブースターアンテナ１４０１がリーダ／ライタ１４０２からの信号を受信し、電磁誘導を起こすことに伴うアンテナ回路との磁界結合によりアンテナ回路１０１で受信した信号は、整流回路１０５を介して電源回路１０６に入力され、かつ復調回路１０８及びアンプ１０９に入力される。なお、電源回路１０６には発電素子１０２より得られた電力も供給される。図１５の構成により、実施の形態１に記載の構成を用いた場合よりもリーダ／ライタ１４０２とＲＦＩＤ１００間の信号の送受信についての通信距離を伸ばすことができ、データのやりとりをより確実にすることができるため好適である。

なお、アンテナ回路１０１及びブースターアンテナにおけるアンテナの形状については、特に限定されない。例えば、実施の形態１において示した図１１の形状のアンテナを採用することができる。但し、ブースターアンテナはその機能上、磁界結合するアンテナ回路より大きな形状のアンテナを採用することが好ましい。

なお、図１５におけるリーダ／ライタ１４０２は、実施の形態１で示したのと同様であり、図５に示す構成をとればよい。

また、図１４及び図１５における発電素子１０２は、実施の形態１で示したものと同様のものを用いることができ、発電素子より得られる起電力が交流電圧である場合には、整流回路を介してバッテリー１０４に得られた電力を充電する。

また、図１４及び図１５において、アンテナ回路１０１は、信号処理回路１０３と共に同じ基板上に積層して設ける構成としても良いし、外付けのアンテナとして設けられるものであってもよい。

また、本実施の形態においては、アンテナ回路１０１及びブースターアンテナ１４０１が受信する信号は、電磁誘導方式により信号の交信を行うことが好ましい。そのため、図１４及び図１５におけるＲＦＩＤ１００は、コイル状のアンテナ回路１０１及びコイル状のブースターアンテナ１４０１を有する構成が好ましい。例えば、図１６に図１４の構成のＲＦＩＤを有する半導体装置におけるアンテナ回路及びブースターアンテナの位置関係並びにアンテナの形状について示す。図１６において、基板１６００の一方の面にコイル状のアンテナ回路１０１とブースターアンテナ１４０１とを設ける構成について示す。

図１６（Ａ）に示すように、ＲＦＩＤは、基板１６００内に、チップ１６０１と、発電素子１０２と、ブースターアンテナ１４０１と、バッテリー１０４とを有している。なお、チップ１６０１は、図１６（Ｂ）に示すように、信号処理回路１０３と、チップアンテナ１６１０とを有し、チップアンテナ１６１０の接続端子１６０５ａ及び接続端子１６０５ｂのそれぞれが信号処理回路１０３と接続されている。

ブースターアンテナ１４０１及びチップアンテナ１６１０の形状としては、図示されたものに限定されず、送受周波数が同調するものであれば様々な形態をとることができる。好ましくは、ブースターアンテナ１４０１のアンテナ形状をループアンテナにし、チップアンテナ１６１０のアンテナ形状を微小ループアンテナとするとよい。なお、ＲＦＩＤの配置及び構成は、これに限定されず、チップ１６０１と、発電素子１０２と、ブースターアンテナ１４０１と、バッテリー１０４との面積比においても適宜選択することができる。図１６では、基板１６００上にチップ１６０１と、発電素子１０２と、ブースターアンテナ１４０１と、バッテリー１０４が配置されているが、例えばブースターアンテナ１４０１が基板１６００の裏面に設けられていても良い。

本発明のＲＦＩＤを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のアクティブタイプのＲＦＩＤのような、経時的な電池の劣化に伴う電力不足を防止することができる。また、本発明の半導体装置は、発電素子よりバッテリーに電力を供給することが可能であるため、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。また、本発明の半導体装置に搭載された発電素子は小型かつ軽量であるため、センサー等の他の機能を集積化することも容易である。よって、高性能、高機能の半導体装置を得ることができる。

さらに、本実施の形態の構成においては、実施の形態１の構成に加えて、ブースターアンテナを有することを特徴とする。そのため、ＲＦＩＤとリーダ／ライタ間のデータの送受信を、より確実に行うことが可能となる利点を有する。

なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した半導体装置の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では発電素子に図７（Ｂ）に示した熱電素子を用いた場合について説明する。なお、説明には図７（Ｂ）の熱電素子をＡ−Ｂで切断した断面図を用いている。

まず、図１７（Ａ）に示すように基板１９０１の一表面に絶縁膜１９０２を介して剥離層１９０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜１９０４と半導体膜１９０５（例えば、非晶質珪素を含む膜）を積層して形成する。なお、絶縁膜１９０２、剥離層１９０３、絶縁膜１９０４および半導体膜１９０５は、連続して形成することができる。

なお、基板１９０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板（例えばセラミック基板またはステンレス基板など）、Ｓｉ基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフィン（ＰＥＳ）、アクリルなどの基板を選択することもできる。なお、本工程では、剥離層１９０３は、絶縁膜１９０２を介して基板１９０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１９０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。

また、絶縁膜１９０２、絶縁膜１９０４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜１９０２、１９０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜１９０２は、基板１９０１から剥離層１９０３又はその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜１９０４は基板１９０１、剥離層１９０３からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜１９０２、１９０４を形成することによって、基板１９０１からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属や剥離層１９０３から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板１９０１として石英を用いるような場合には絶縁膜１９０２、１９０４を省略してもよい。

また、剥離層１９０３は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、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）から選択された元素または当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気化またはＮ_２Ｏ雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化またはＮ_２Ｏ雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。例えば、金属膜としてスパッタ法やＣＶＤ法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。また、この場合、タングステンの酸化物は、ＷＯｘで表され、Ｘは２〜３であり、Ｘが２の場合（ＷＯ_２）、Ｘが２．５の場合（Ｗ_２Ｏ_５）、Ｘが２．７５の場合（Ｗ_４Ｏ_１１）、Ｘが３の場合（ＷＯ_３）などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたＸの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。他にも、例えば、金属膜（例えば、タングステン）を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化珪素（ＳｉＯ_２）等の絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物（例えば、タングステン上にタングステン酸化物）を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば上述した高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。

また、半導体膜１９０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成する。

次に、半導体膜１９０５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膜１９０５の結晶化を行ってもよい。その後、図１７（Ｂ）に示すように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、結晶化した結晶質半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅを形成し、少なくとも当該半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｃを覆うようにゲート絶縁膜を形成する。なお、ここでは、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅを覆うようにゲート絶縁膜１９０６を形成している。

なお、ゲート絶縁膜１９０６は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜１９０６を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成してもよい。

結晶質半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅの作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０〜６０ｎｍの非晶質半導体膜を形成する。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、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結晶質半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅ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。

なお、結晶化に用いるレーザー発振器としては、連続発振型のレーザービーム（ＣＷレーザービーム）やパルス発振型のレーザービーム（パルスレーザービーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザービームは、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザービームの基本波、及びこれらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザービームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ^２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ^２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。なお、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、Ａｒイオンレーザー、またはＴｉ：サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Ｑスイッチ動作やモード同期などを行うことによって１０ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。１０ＭＨｚ以上の発振周波数でレーザービームを発振させると、半導体膜がレーザーによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、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ため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。

また、ゲート絶縁膜１９０６は、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅに対し前述の高密度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、酸化窒素（ＮＯ_２）、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、マイクロ波の導入により行うと、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、半導体膜の表面を酸化又は窒化することができる。

このような高密度プラズマを用いた処理により、１〜２０ｎｍ、代表的には５〜１０ｎｍの絶縁膜が半導体膜に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁膜と半導体膜との界面準位密度はきわめて低くすることができる。このような、高密度プラズマ処理は、半導体膜（結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン）を直接酸化（若しくは窒化）するため、形成される絶縁膜の厚さは理想的には、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強くされることがないため、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膜の表面を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膜を形成することができる。

なお、ゲート絶縁膜１９０６は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用いても良いし、それに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、高密度プラズマで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る。

また、半導体膜に対し、連続発振レーザー若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービーム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膜１９０５ａ〜１９０５ｅは、そのビーム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し、上記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：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を得ることができる。

次に、ゲート絶縁膜１９０６上に、第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第１の導電膜は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電膜は、１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成しても良い。第１の導電膜と第２の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電膜と第２の導電膜を形成した後に、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、２層構造ではなく、３層構造の場合は、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とよい。

次に、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線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｃの上方にゲート電極１９０７を形成する。ここでは、ゲート電極１９０７として、第１の導電膜１９０７ａと第２の導電膜１９０７ｂの積層構造で設けた例を示している。

次に、図１７（Ｃ）に示すように、ゲート電極１９０７をマスクとして半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加し、その後、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選択的に形成して、ｐ型を付与する不純物元素を高濃度に添加する。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０^１５〜１×１０^１９／ｃｍ^３の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅに選択的に導入し、ｎ型を示す不純物領域１９０８を形成する。また、ｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように選択的に半導体膜１９０５ｃ、１９０５ｅに導入し、ｐ型を示す不純物領域１９０９を形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１９０６とゲート電極１９０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、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。次に、絶縁膜を、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１９０７の側面に接する絶縁膜１９１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜１９１０は、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。

続いて、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１９０７および絶縁膜１９１０をマスクとして用いて、半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄにｎ型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、ｎ型を示す不純物領域１９１１を形成する。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄに選択的に導入し、高濃度のｎ型を示す不純物領域１９１１を形成する。

以上の工程により、図１７（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｂとｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃが形成される。なお、ｎ型を示す不純物領域１９１１及びｐ型を示す不純物領域１９０９のうち、熱電素子１９００ｄに用いられるｎ型を示す不純物領域１９１１及びｐ型を示す不純物領域１９０９をそれぞれｎ型半導体層１９１１ｄ、ｐ型半導体層１９０９ｄとする。

なお、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ａは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７及び絶縁膜１９１０と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９１１が形成され、絶縁膜１９１０と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域１９１１の間に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）が形成されている。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｂも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域１９１１が形成されている。

また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９０９が形成されている。なお、ここでは、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃには、ＬＤＤ領域を設けていないが、ｐチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けてもよいし、ｎチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けない構成としてもよい。

次に、図１８（Ａ）に示すように、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｅ、ゲート電極１９０７等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｃのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域と電気的に接続する導電膜１９１３ａ並びにｐ型半導体層１９０９ｄ及びｎ型半導体層１９１１ｄと電気的に接続する導電膜１９１３ｄを同一工程にて形成する。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、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により、単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を２層で設け、１層目の絶縁膜１９１２ａとして窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜１９１２ｂとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜１９１３ａは、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｃのソース電極又はドレイン電極を形成する。導電膜１９１３ｄにおいては、熱電素子における第１の電極を導電膜１９１３ｅ、第２の電極を導電膜１９１３ｆと記載する。

なお、絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂを形成する前、または絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂのうちの１つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜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、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。

また、導電膜１９１３ａ及び導電膜１９１３ｄは、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジウム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜１９１３ａ及び導電膜１９１３ｄは、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン（ＴｉＮ）膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜１９１３ａ及び導電膜１９１３ｄを形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。

次に、図１８（Ｂ）に示すように、導電膜１９１３ａ、１９１３ｄを覆うように、絶縁膜１９１４を形成し、導電膜１９１３ｆを覆う領域に開口、及び半導体層１９０５ａ、１９０５ｂとすでに接続されている導電膜１９１３ａとそれぞれ電気的に接続する導電膜１９１５ａ、１９１５ｂを形成するためのコンタクトホールを形成する。前記開口、即ち溝には、犠牲層１９８０を形成し、その後導電膜１９１３ｆに達するコンタクトホールを形成する。続いて、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂ及び導電膜１９１３ｆに電気的に接続する導電膜１９１６を設ける。なお、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６は同一の材料で同時に形成してもよい。これら導電膜は、上述した導電膜１９１３で示したいずれかの材料を用いることができる。なお、犠牲層１９８０及び後に形成される犠牲層１９８１はアライメントマージンを考慮して積層させても良い。

なお、絶縁膜１９１４は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。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、アリール基）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。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。

続いて、導電膜１９１５ｂに電気的に接続されるアンテナとして機能する導電膜１９１７を形成する。

また、導電膜１９１７は、ＣＶＤ法、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、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。

例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜１９１７を形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、珪素樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０〜３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。

また、導電膜１９１５ａは、後の工程において本実施の形態の半導体装置に含まれるバッテリーと電気的に接続される配線として機能しうる。また、アンテナとして機能する導電膜１９１７を形成する際に、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂに電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜をバッテリーに接続する配線として利用してもよい。なお、図１８（Ｂ）における導電膜１９１７は、上記実施の形態１で示したアンテナ回路に対応する。

次に、導電膜１９１６を覆うように犠牲層１９８０と同一材料よりなる犠牲層１９８１を形成する。さらに、図１８（Ｃ）に示すように犠牲層１９８１及び導電膜１９１７を覆うように絶縁膜１９１８を形成し、犠牲層１９８１に達するコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールにエッチング剤を導入することにより犠牲層を除去し、空間１９８２を形成する。なお、犠牲層及びエッチング剤は、実施の形態１に示したように、エッチングの際に犠牲層と構造体との間に十分な選択比を有する材料であれば特に限定されない。つまり、導電膜１９１３ｆ、絶縁膜１９１４及び絶縁膜１９１８と、犠牲層との間に十分な選択比を有する材料を適宜それぞれ選択して用いれば良い。

熱電素子の第２の電極として、ここでは導電膜１９１３ｆとそれに接続された導電膜１９１６とを用いている。このような構成とすることで、空間に充填された空気等と第２の電極との接触面積を増加させることができるため、放熱効果を向上させることができる。さらに、第２の電極を大きくすることで電極の温度変化を抑制することができる。よって、電極間の温度差が生じやすい、即ち電力をより得やすい熱電素子を得ることができる。なお、熱電素子の第２の電極として、導電膜１９１３ｆのみを用いることも可能である。

なお、絶縁膜１９１８は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。絶縁膜１９１４と同様の材料を用いることができ、なかでも平坦性に優れた膜であることが好ましい。

次に、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｃ、熱電素子１９００ｄ、導電膜１９１７等を含む層（以下、「素子形成層１９１９」と記す）を基板１９０１から剥離する。ここでは、レーザー光（例えばＵＶ光）を照射することによって、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｃ及び熱電素子１９００ｄを避けた領域に開口部を形成後、物理的な力を用いて基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離することができる。また、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する前に、形成した開口部にエッチング剤を導入して、剥離層１９０３を選択的に除去してもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）を使用する。そうすると、素子形成層１９１９は、基板１９０１から剥離された状態となる。なお、剥離層１９０３は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層１９０３の除去を行った後にも、基板１９０１上に素子形成層１９１９を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層１９１９が剥離された基板１９０１を再利用することによって、コストの削減をすることができる。

本実施の形態では、図１９（Ａ）に示すように、レーザー光の照射により素子形成層１９１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１９１９の一方の面（絶縁膜１９１８の露出した面）に第１のシート材１９２０を貼り合わせた後、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する。

次に、図１９（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）に、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第２のシート材１９２１を貼り合わせる。第１のシート材１９２０、第２のシート材１９２１として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。

また、第１のシート材１９２０、第２のシート材１９２１として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム（以下、帯電防止フィルムと記す）を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤を用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および４級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布したりすることによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。

なお、バッテリーは、導電膜１９１５ａ及び導電膜１９１３ｆに電気的に接続して形成される（図示しない）が、バッテリーとの接続は、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する前（図１８（Ｂ）又は図１８（Ｃ）の段階）に行ってもよいし、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離した後（図１９（Ａ）の段階）に行ってもよいし、素子形成層１９１９を第１のシート材及び第２のシート材で封止した後（図１９（Ｂ）の段階）に行ってもよい。以下に、素子形成層１９１９とバッテリーを接続して形成する一例を図２０、図２１を用いて説明する。なお、発電素子との接続はここでは省略するが、薄膜トランジスタとの接続を例に挙げ説明する。

図１８（Ｂ）において、アンテナとして機能する導電膜１９１７と同時に導電膜１９１５ａに電気的に接続する導電膜１９３１ａを形成する。また、犠牲層１９８０及び１９８１を除去するためにこれらに達するコンタクトホールを形成する際、導電膜１９３１ａの表面が露出するように開口部１９３２ａを形成する。図２０（Ａ）に示すように、レーザー光の照射により素子形成層１９１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１９１９の一方の面（絶縁膜１９１８の露出した面）に第１のシート材１９２０を貼り合わせた後、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する。

次に、図２０（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）に、第２のシート材１９２１を貼り合わせた後、素子形成層１９１９を第１のシート材１９２０から剥離する。従って、ここでは第１のシート材１９２０として粘着力が弱いものを用いる。続けて、開口部１９３２ａを介して導電膜１９３１ａと電気的に接続する導電膜１９３４ａを選択的に形成する。

導電膜１９３４ａは、ＣＶＤ法、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、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。

なお、ここでは、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離した後に導電膜１９３４ａを形成する例を示しているが、導電膜１９３４ａを形成した後に基板１９０１から素子形成層１９１９の剥離を行ってもよい。

次に、図２１（Ａ）に示すように、基板上に複数の素子を形成している場合には、素子形成層１９１９を素子ごとに分断する。分断は、レーザー照射装置、ダイシング装置、スクライブ装置等を用いることができる。ここでは、レーザー光を照射することによって１枚の基板に形成された複数の素子を各々分断する。

次に、図２１（Ｂ）に示すように、分断された素子をバッテリーの接続端子と電気的に接続する。ここでは、素子形成層１９１９に設けられた導電膜１９３４ａと基板１９３５上に設けられたバッテリーの接続端子となる導電膜１９３６ａとをそれぞれ接続する。ここで、導電膜１９３４ａと導電膜１９３６ａとの接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ））等の接着性を有する材料を介して圧着させることにより電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性を有する樹脂１９３７に含まれる導電性粒子１９３８を用いて接続する例を示している。また、他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて接続を行うことも可能である。

バッテリーが素子より大きい場合には、図２０、図２１に示したように、一枚の基板上に複数の素子を形成し、当該素子を分断後にバッテリーと接続することによって、一枚の基板に作り込める素子の数を増やすことができるため、半導体装置をより低コストで作製することが可能となる。

その後、上記実施の形態で示したように、ブースターアンテナと接続してもよい。

また、本実施の形態では、発電素子である熱電素子を薄膜トランジスタと同一基板上に作製したが、発電素子を別途作製し、薄膜トランジスタを有する素子形成層と発電素子を貼り合わることも可能である。

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。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる半導体装置及びその作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。なお、本実施形態では発電素子に第１の電極及び第２の電極が２種の半導体に対して上下に設けられた熱電素子を用いる。

まず、図２２（Ａ）に示すように、基板２４０１の一表面に絶縁膜２４０２を介して剥離層２４０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜２４０４と導電膜２４０５を積層して形成する。なお、絶縁膜２４０２、剥離層２４０３、絶縁膜２４０４および導電膜２４０５は、連続して形成することができる。

なお、導電膜２４０５は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、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）から選択された元素または当該元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。

また、基板２４０１、絶縁膜２４０２、剥離層２４０３、絶縁膜２４０４は、それぞれ上記実施の形態で説明した基板１９０１、絶縁膜１９０２、剥離層１９０３、絶縁膜１９０４のいずれかの材料を用いて形成することができる。

次に、図２２（Ｂ）に示すように、導電膜２４０５を選択的にエッチングして導電膜２４０５ａ〜２４０５ｅを形成し、当該導電膜２４０５ａ〜２４０５ｅを覆うように絶縁膜２４０６、２４０７を積層して形成する。

なお、絶縁膜２４０６、絶縁膜２４０７は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜２４０６として窒化酸化シリコンを用い、絶縁膜２４０７として酸化窒化シリコンを用いて形成することができる。また、ここでは、絶縁膜を２層積層させて設けた例を示しているが、絶縁膜２４０６又は絶縁膜２４０７の一方のみ設けてもよいし、３層以上の絶縁膜を積層させて設けてもよい。ただし、後に形成される熱電素子の領域においては、エッチング等を用いて絶縁膜２４０６及び絶縁膜２４０７を除去する。

次に、図２２（Ｃ）に示すように、導電膜２４０５ａ、２４０５ｂ、２４０５ｄの上方には半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂ、２４０８ｄを、２４０５ｃの上方には半導体膜２４０８ｅ、２４０８ｆを形成する。ここでは、絶縁膜２４０７上にスパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、非晶質半導体膜（例えば、非晶質珪素膜）を２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成し、当該非晶質半導体膜を結晶化した後に選択的にエッチングして半導体膜を形成する。半導体膜の材料や結晶化方法等は上記実施の形態で示した方法を用いることができる。

なお、導電膜２４０５ａ、２４０５ｂにより絶縁膜２４０７の表面が凹凸となっている場合には、絶縁膜２４０７上に非晶質半導体膜を形成する前に、絶縁膜２４０７に平坦化処理を行い当該絶縁膜２４０７の表面を平らにしておくことが好ましい。平坦化処理としては、ＣＭＰ法等の研磨処理を用いることができる。ＣＭＰ法等の研磨処理を行うことにより、図２２（Ｂ）に示すように表面が平坦化された絶縁膜２４０７上に半導体膜を形成することができるため、半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂを用いて素子を形成する際に当該素子における特性に表面の凹凸が及ぼす影響を低減することができる。

次に、図２２（Ｄ）に示すように、半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂ、２４０８ｄ〜２４０８ｆを覆うように絶縁膜２４０９を形成し、半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂの上方にゲート電極２４１０を選択的に形成した後、半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂ、２４０８ｄ〜２４０８ｆに不純物元素を添加し不純物領域２４１１ａ、２４１１ｂを形成する。不純物元素としては、ｎ型又はｐ型を付与する不純物元素を添加する。ただし、半導体膜２４０８ｅ、２４０８ｆには異なる導電型の不純物元素を添加する必要がある。なお、ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素であるリン（Ｐ）を半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂ、２４０８ｄ、２４０８ｆに導入し、不純物領域２４１１ａを形成する。また、ｐ型を示す不純物元素であるボロン（Ｂ）を半導体膜２４０８ｅに導入し、不純物領域２４１１ｂを形成する。なお、ゲート電極２４１０は、上記実施の形態で説明したゲート電極１９０７を用いて形成することができる。ここでは、ゲート電極２４１０として、第１の導電膜２４１０ａと第２の導電膜２４１０ｂの積層構造で設けた例を示している。

以上の工程により、図２２（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂと、熱電素子２４００ｃの一部と、容量として機能する素子２４００ｄが形成される。

ｎチャネル型薄膜トランジスタ２４００ａは、ゲート電極２４１０と重なる半導体膜２４０８ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極２４１０と重ならない領域に当該チャネル領域と隣接してソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２４１１ａが形成されている。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタ２４００ｂも同様にチャネル形成領域及びソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２４１１ａが形成されている。

素子２４００ｄは、導電膜２４０５ｄ、絶縁膜２４０６、２４０７及び不純物元素が導入された不純物領域２４１１ａとの積層構造によって容量が形成されている。

また、導電膜２４０５ｃは、熱電素子２４００ｃの第１の電極として機能する。なお、第２の電極についてはここでは図示しないが、実施の形態３に示した導電膜１９１３ｆもしくは導電膜１９１３ｆとそれと接続された導電膜１９１６とを第２の電極として用いることができる。例えば、本実施形態においても実施の形態３に示したように導電膜１９１３ｆ上は空間を有し、その空間内に導電膜１９１６が形成されている。なお、発電素子に、第１の電極及び第２の電極が２種の半導体に対して上下に設けられた熱電素子を用いることにより電極間に温度差が生じやすいため、より簡単に起電力が得ることができる。

なお、ここでは、ｎチャネル型薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂを設けた例を示したが、ｐチャネル薄膜トランジスタを設けてもよいし、上記実施の形態で示したように、ゲート電極２４１０の側面に接して絶縁膜を設けｎチャネル型薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂの半導体膜に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）を設けた構成とすることも可能である。

また、ここでは、半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂより導電膜２４０５ａ、２４０５ｂを大きく形成した例を示したが、これに限られない。例えば、図２５に示すように薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂの不純物領域２４１１ａの一部及びチャネル形成領域全面と重なるように導電膜２４０５ａ、２４０５ｂを設けてもよい。また、不純物領域２４１１ａの一部及びチャネル形成領域の一部と重なるように導電膜２４０５ａ、２４０５ｂを設けてもよいし、チャネル形成領域の一部とだけ重なるように導電膜２４０５ａ、２４０５ｂを設けてもよい。このように設ける場合には、特にＣＭＰ等の研磨処理を行い絶縁膜２４０７の平坦化することが好ましい。

図２２に示すように本実施の形態においては、半導体膜を挟みゲート電極とは反対側に導電膜２４０５ａ、２４０５ｂとして設ける構成を示した。当該構成を取りうることにより、半導体膜に静電気が集中することによる半導体層の絶縁破壊（ＥＳＤ）を、導電膜２４０５ａ、２４０５ｂを介してリークさせることにより緩和することができるため、本構成を取り得ることは好適である。

また、本実施の形態における当該導電膜２４０５ａ、２４０５ｂに定電位を与えることによって、トランジスタサイズが小さくなることに伴うショートチャネル効果について緩和することができる。そのため、トランジスタの飽和領域の動作においてドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓにかかわらず、より一定に近い電流値が得られやすい。また、本実施の形態における当該導電膜２４０５ａ、２４０５ｂに定電位を与えることで、しきい値の制御をおこなうこともでき、好適である。このとき、導電膜２４０５ａ、２４０５ｂに印加される電位はＧＮＤ電位（０Ｖ）以外が好ましく、トランジスタのしきい値のシフトの程度によって適宜加える電位を設定すればよい。

また、特に本実施の形態においては、上記効果に加えてゲート電極に対し半導体膜を挟んだ反対側に位置する導電膜２４０５ａ、２４０５ｂを半導体膜のサイズより大きく設ける構成を取りうることによって、トランジスタにおける半導体層の物理的な強度が増す。よって、トランジスタに物理的な力が加わることに伴うトランジスタの破損を防止することができる。

さらには、ゲート電極２４１０と、ゲート電極に対し半導体膜を挟んだ反対側に設けられた導電膜２４０５ａ、２４０５ｂとを、逆転、若しくは同じ機能を有する構成とすることにより、互いにその機能を補完することも可能である。例えば、導電膜２４０５ａ、２４０５ｂに加える電位により、トランジスタのオンとオフを制御し、ゲート電極２４１０には定電位を加えることによりショートチャネル効果の抑制及びトランジスタのしきい値の制御を行っても良い。またトランジスタのオンとオフをより確実に動作させるため、ゲート電極２４１０及び導電膜２４０５ａ、２４０５ｂの両方でトランジスタのオンとオフを制御してもよい。

なお、本実施の形態における導電膜２４０５ａ〜２４０５ｅと同時に、後に形成するアンテナ回路を同時に形成してもよい。導電膜とアンテナ回路を同時に形成することにより工程を削減することができ、マスク数を削減することができるため、好適である。また、導電膜２４０５ａ、２４０５ｂで半導体膜間の配線を兼ねることもできるため好適である。

次に、図２３（Ａ）に示すように、薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂ、熱電素子２４００ｃ、素子２４００ｄを覆うように絶縁膜２４１２を形成し、当該絶縁膜２４１２上に薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２４１１ａと電気的に接続する導電膜２４１３を形成する。

絶縁膜２４１２は、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、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により、単層または積層で形成する。

導電膜２４１３は、上記実施の形態で説明した導電膜１９１３のいずれかの材料を用いて形成することができる。

次に、図２３（Ｂ）に示すように、導電膜２４１３を覆うように絶縁膜２４１４を形成し、当該絶縁膜２４１４上に薄膜トランジスタ２４００ａのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜２４１３と電気的に接続する導電膜２４１５を形成した後、当該導電膜２４１５と電気的に接続するようにアンテナとして機能する導電膜２４１６を形成する。なお、図２３（Ｂ）における導電膜２４１６は、上記実施の形態１で示したアンテナ回路に相当する。

続いて、導電膜２４１６を覆うように絶縁膜２４１７を形成した後、薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂ、熱電素子２４００ｃ、素子２４００ｄ、導電膜２４１６等を含む層（以下、「素子形成層２４２０」と記す）を基板２４０１から剥離する。剥離する方法は上記実施の形態で示したいずれかの方法を用いることができる。

ここでは、図２４（Ａ）に示すように、レーザー光の照射により素子形成層２４２０に開口部を形成した後に、当該素子形成層２４２０の一方の面（絶縁膜２４１７が露出した面）に第１のシート材２４１８を貼り合わせた後、基板２４０１から素子形成層２４２０を剥離する。

次に、図２４（Ｂ）に示すように、素子形成層２４２０の他方の面（剥離により露出した面）に、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第２のシート材２４１９を貼り合わせる。第１のシート材２４１８、第２のシート材２４１９として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。

以上の工程によって、半導体装置を作製することができる。なお、本実施の形態では、容量を形成する素子２４００ｄをバッテリーとして用いることができる。また、素子２４００ｄとは別にバッテリーを設けてもよい。この場合、上記実施の形態で示した方法を用いてバッテリーを設けることができる。

なお、本実施の形態で示す半導体装置はこれに限られない。例えば、バッテリー又はアンテナとして機能する導電膜を素子形成層２４２０の下方に設けた構造としてもよい。

バッテリーを薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂの下方に設けた例を図２６に示す。ここでは、薄膜トランジスタ２４００ｂのソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜２４１３に電気的に接続するように導電膜２４３１ａを設け、当該導電膜２４３１ａとバッテリーの接続配線を形成する導電膜２４３３との接続を、素子形成層２４２０の下方（基板２４０１から素子形成層２４２０を剥離して露出した面）で行っている例を示している。なお、ここでは、熱電素子の端部の電極とバッテリーとの接続配線は省略しているが、上記と同様に接続することが可能である。

このように設ける場合、図２３（Ａ）において、薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂの不純物領域２４１１ａを露出させるためにゲート絶縁膜２４０９及び絶縁膜２４１２に第１の開口部を形成すると同時に、図２６（Ａ）に示すように絶縁膜２４０４、２４０６、２４０７、ゲート絶縁膜２４０９、絶縁膜２４１２に第２の開口部を形成し、当該第１の開口部を充填するように導電膜２４１３を設け、第２の開口部を充填するように導電膜２４３１ａを形成する。第１の開口部と第２の開口部は同時に形成することができ、第１の開口部を形成する場合には半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂがストッパとして機能し、第２の開口部を形成する際には剥離層２４０３がストッパとして機能する。その後、図２３（Ｂ）及び図２４（Ａ）の説明で、上述したようにアンテナとして機能する導電膜２４１６を形成し、絶縁膜２４１７を成膜した後、基板２４０１から素子形成層２４２０を剥離する。

その後、図２６（Ｂ）に示すように基板２４０１から剥離された素子形成層２４２０の露出した面に形成された導電膜２４３１ａと基板２４３２上に設けられたバッテリーの接続配線となる導電膜２４３３とを接続する。ここでは、導電膜２４３１ａと導電膜２４３３との接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ））等の接着性を有する材料を介して圧着させることにより電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性を有する樹脂２４３４に含まれる導電性粒子２４３５を用いて接続する例を示している。また、他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて接続を行うことも可能である。

なお、本実施の形態では、バッテリーのみならずアンテナとして機能する導電膜を素子形成層２４２０の下方に設けた構造としてもよい。バッテリー及びアンテナとして機能する導電膜２４１６を薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂの下方に設けた例を図２７に示す。

ここでは、薄膜トランジスタ２４００ａのソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜２４１３に電気的に接続するように導電膜２４４０ａを設け、当該導電膜２４４０ａとアンテナとして機能する導電膜２４４１ａとの接続を素子形成層２４２０の下方（基板２４０１から素子形成層２４２０を剥離して露出した面）で行っている例を示している。なお、バッテリーは上記図２６と同様に設けた例を示しているため、その説明は省略する。

このように設ける場合、上記図２３（Ａ）において、薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂの不純物領域２４１１ａを露出させるためにゲート絶縁膜２４０９及び絶縁膜２４１２に第１の開口部を形成すると同時に、図２７に示すように、絶縁膜２４０４、２４０６、２４０７、ゲート絶縁膜２４０９、絶縁膜２４１２に第２の開口部を形成し、当該第１の開口部を充填するように導電膜２４１３を設け、第２の開口部を充填するように導電膜２４４０ａを形成する。第１の開口部と第２の開口部は同時に形成することができ、第１の開口部を形成する場合には半導体膜２４０８ａ、２４０８ｂがストッパとして機能し、第２の開口部を形成する際には剥離層２４０３がストッパとして機能する。その後、絶縁膜２４１３及び絶縁膜２４１７を形成し、基板２４０１から素子形成層２４２０を剥離する。

その後、基板２４０１から剥離された素子形成層２４２０の露出した面に形成された導電膜２４４０ａと基板２５００上に設けられたアンテナとして機能する導電膜２４４１ａとを接着性を有する樹脂２４３４に含まれる導電性粒子２４３５を用いて接続する。なお、接続方法は上述したようにこれに限定されない。

このように薄膜トランジスタ２４００ａ、２４００ｂ等が設けられた素子よりバッテリーやアンテナが大きい場合には、図２６、図２７に示したように、素子形成層とバッテリー又はアンテナを貼り合わせて設けることが好ましい。素子より大きいバッテリーやアンテナを用いる場合には、一枚の基板上に複数の素子を形成し、当該素子を分断した後にバッテリーやアンテナを素子と貼り合わせて設けることによって、半導体装置をより低コストで作製することが可能となる。また、本実施形態では、熱電素子である発電素子を薄膜トランジスタと同一の基板上に形成したが、バッテリーやアンテナのように素子と貼り合わせて設けても良い。

本実施例では、本発明の無線通信によりデータの交信を行う半導体装置（以下、ＲＦＩＤという）の用途について説明する。本発明の半導体装置は、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等）、包装用容器類（包装紙やボトル等）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札等の物品に設ける、いわゆるＩＤラベル、ＩＤタグ、ＩＤカードとして使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）及び携帯電話等を指す。

本実施例では、図２８を参照して、本発明の応用例、及びそれらを付した商品の一例について説明する。

図２８（Ａ）は、本発明に係るＲＦＩＤを有する半導体装置の完成品の状態の一例である。ラベル台紙３００１（セパレート紙）上に、ＲＦＩＤ３００２を内蔵した複数のＩＤラベル３００３が形成されている。ＩＤラベル３００３は、ボックス３００４内に収納されている。また、ＩＤラベル３００３上には、その商品や役務に関する情報（商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製造者等）が記されている。一方、内蔵されているＲＦＩＤには、その商品（又は商品の種類）固有のＩＤナンバーが付されており、偽造や、商標権、特許権等の知的財産権侵害、不正競争等の不法行為を容易に把握することができる。また、ＲＦＩＤ内には、商品の容器やラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の産地、販売地、品質、原材料、効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生産時期、使用時期、賞味期限、取扱説明、商品に関する知的財産情報等を入力しておくことができ、取引者や消費者は、簡易なリーダによって、それらの情報にアクセスすることができる。また、生産者側からは容易に書換え、消去等も可能であるが、取引者、消費者側からは書換え、消去等ができない仕組みになっている。

図２８（Ｂ）は、ＲＦＩＤ３０１２を内蔵したラベル状のＩＤタグ３０１１を示している。ＩＤタグ３０１１を商品に備え付けることにより、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に、商品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように、ＩＤタグを備えることにより、所謂トレーサビリティに優れた商品を流通させることができる。

図２８（Ｃ）は、本発明に係るＲＦＩＤ３０２２を内包したＩＤカード３０２１の完成品の状態の一例である。上記ＩＤカード３０２１としては、キャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、電子乗車券、電子マネー、テレフォンカード、会員カード等のあらゆるカード類が含まれる。

図２８（Ｄ）は、無記名債券３０３１の完成品の状態を示している。無記名債券３０３１には、ＲＦＩＤ３０３２が埋め込まれており、その周囲は樹脂によって成形され、ＲＦＩＤを保護している。ここで、該樹脂中にはフィラーが充填された構成となっている。無記名債券３０３１は、本発明に係るＩＤラベル、ＩＤタグ、ＩＤカードと同じ要領で作成することができる。なお、上記無記名債券類には、切手、切符、チケット、入場券、商品券、図書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが、勿論これらに限定されるものではない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明のＲＦＩＤ３０３２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。

図２８（Ｅ）は、本発明に係るＲＦＩＤ３０４２を内包したＩＤラベル３０４１を貼付した書籍３０４３を示している。本発明のＲＦＩＤ３０４２は、表面に貼ったり、埋め込んだりして、物品に固定される。図２８（Ｅ）に示すように、本なら紙に埋め込んだり、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して、各物品に固定される。本発明のＲＦＩＤ３０４２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、ここでは図示しないが、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、電子機器等に本発明のＲＦＩＤを設けることにより、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。また乗物類にＲＦＩＤ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、家畜等の生き物に無線タグ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を容易に識別することが可能となる。

以上、本発明のＲＦＩＤは物品（生き物を含む）であればどのようなものにでも設けて使用することができる。なお、本発明の半導体装置が有する発電素子は、半導体装置の用途及び物品の取り扱い方法により適宜選択すれば良い。例えば、物品が能動的もしくは受動的に動く場合には、振動エネルギーを利用する圧電素子、電磁誘導を利用した素子等の発電素子を用いれば良い。

本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態１の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態２の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態２の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態２の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態３の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態３の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態３の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態３の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態３の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態４の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態４の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態４の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態４の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態４の半導体装置の構成を説明する図。実施の形態４の半導体装置の構成を説明する図。実施例について説明する図。従来の構成を示す図。従来の構成を示す図。

符号の説明

１００ＲＦＩＤ
１０１アンテナ回路
１０２発電素子
１０３信号処理回路
１０４バッテリー
１０５整流回路
１０６電源回路
１０７整流回路
１０８復調回路
１０９アンプ
１１０論理回路
１１１メモリコントロール回路
１１２メモリ回路
１１３論理回路
１１４アンプ
１１５変調回路
３０２信号処理回路
３０３アンテナ
４０１アンテナ
４０２共振容量
４０３アンテナ回路
４０４ダイオード
４０５ダイオード
４０６平滑容量
４０７整流回路
５００リーダ／ライタ
５０１受信部
５０２送信部
５０３制御部
５０４インターフェース部
５０５アンテナ回路
５０６上位装置
５０７アンテナ
５０８共振容量
６０１Ｎ型半導体
６０２Ｐ型半導体
６０３第１の電極
６０４第２の電極
７０１圧電膜
７０２電極
７０３電極
７０４錘
７０５支持体
７０６基板
７０７電極
９０１コイル
９０２空間
９０３磁性材料
９１１金属膜
９１２犠牲層
９１３金属膜
１００１抵抗
１００２トランジスタ
１００４電流供給用抵抗
１００５トランジスタ
１００７トランジスタ
１００９トランジスタ
１０１０抵抗
１１０１ダイオード
１１０４固定電極
１１０５固定電極
１１０６可動電極
１１０７保持容量
１１１１ユニット回路
１４０１ブースターアンテナ
１４０２リーダ／ライタ

Claims

発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーとを有し、
前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、
前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号を受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号を送信する回路であり、
前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、
当該電力は前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置。
発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーとを有し、
前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、
前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号をリーダ／ライタから受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号をリーダ／ライタへ送信する回路であり、
前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、
当該電力は前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置。
発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーと、ブースターアンテナとを有し、
前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、
前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号を前記ブースターアンテナを介して受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号を前記ブースターアンテナを介して送信する回路であり、
前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、
当該電力は前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置。
発電素子と、アンテナ回路と、信号処理回路と、バッテリーと、ブースターアンテナとを有し、
前記発電素子は立体構造を有する微小構造体であり、
前記アンテナ回路は、前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第１の信号を前記ブースターアンテナを介してリーダ／ライタから受信し、かつ前記信号処理回路に記憶されたデータを送信するための第２の信号を前記ブースターアンテナを介してリーダ／ライタへ送信する回路であり、
前記バッテリーには前記発電素子より得られる電力が充電され、
当該電力は前記信号処理回路に供給されることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発電素子は、熱電素子であることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発電素子は、圧電素子であることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発電素子は、電磁誘導を利用した素子であることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至４、及び７のいずれか一項において、
前記発電素子は、コイルと、コイル内を移動する磁性材料を有することを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記バッテリーはリチウムイオン電池、ニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池であることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記バッテリーはコンデンサであることを特徴とする半導体装置。
請求項１０において、
前記コンデンサは電気二重層コンデンサであることを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とするＩＤラベル、ＩＤタグ、ＩＤカード。