半導体装置及びその作製方法
【課題】外部から局所的に圧力がかかっても破損しにくい半導体装置を提供する。また、外部からの局所的押圧による非破壊の信頼性が高い半導体装置を歩留まり高く作製する方法を提供する。
【解決手段】単結晶半導体領域を用いて形成された半導体素子を有する素子基板上に、有機化合物または無機化合物の高強度繊維に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することにより、有機化合物または無機化合物の高強度繊維に有機樹脂が含浸された構造体及び素子基板が固着された半導体装置を作製する。
【解決手段】単結晶半導体領域を用いて形成された半導体素子を有する素子基板上に、有機化合物または無機化合物の高強度繊維に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することにより、有機化合物または無機化合物の高強度繊維に有機樹脂が含浸された構造体及び素子基板が固着された半導体装置を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する半導体装置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線チップ、センサ等、各種装置の薄型化が製品小型化の上で重要な要素となっており、薄型化技術や小型化製品の使用範囲が急速に広まっている。これらの薄型化された各種装置はある程度フレキシブルなため湾曲したものに設置して使用することが可能である。
【０００３】
また、特許文献１では、０．５ｍｍ以下サイズの半導体チップを紙またはフィルム状の媒体に埋め込み、曲げや集中荷重を改善した半導体装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナをチップに作り込んで内蔵（オンチップ化）する半導体装置の場合、チップの大きさが小さいとアンテナサイズが小さくなり通信距離が短くなる問題がある。また、紙またはフィルム媒体に設けられたアンテナをチップに接続して半導体装置を作製する場合、チップの大きさが小さいと、接続不良が生じ、歩留まりが低下する。
【０００５】
そこで本発明は、外部から局所的に圧力がかかっても破損しにくい半導体装置を提供する。また、外部からの局所的押圧による非破壊の信頼性が高い半導体装置を歩留まり高く作製する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板上に、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することにより、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体及び素子基板が固着された半導体装置を作製することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板を形成し、素子基板上に、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することにより、素子基板上に有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された封止層を形成し、剥離層から素子基板を剥離して半導体装置を作製することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、素子基板に接し且つ局所的な押圧を緩和させる封止層とを有する半導体装置である。なお、有機樹脂は、素子基板及び繊維体を固着すると共に、繊維体に含浸される。
【０００９】
また、本発明の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、有機化合物または無機化合物の繊維体と、素子基板及び繊維体を固着する有機樹脂とを有する半導体装置である。なお、有機樹脂は、素子基板及び繊維体を固着すると共に、繊維体に含浸される。
【００１０】
また、本発明の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、有機化合物または無機化合物の繊維体及び繊維体に含浸される有機樹脂を含む封止層とを有する半導体装置である。
【００１１】
素子基板の厚さは１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。また、封止層の厚さは厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００１２】
繊維体としては、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布である。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率が高い繊維である。またはヤング率が高い繊維である。
【００１３】
また、有機樹脂としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００１４】
繊維体として高強度繊維を用いることにより、局所的な押圧が半導体装置にかかったとしても、当該圧力が高強度繊維全体に分散し、半導体装置の一部が延伸することを防ぐことができる。即ち、一部の延伸に伴う配線、半導体素子等の破壊を防止することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、外部から局所的な圧力がかかっても破損しにくく、信頼性が高い半導体装置を歩留まり高く作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる形態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、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、局所的押圧（点圧、線圧等）によっても破損しにくく、信頼性の高い半導体装置について、図１、図８及び図９を用いて示す。
【００１８】
本実施の形態の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板上に、有機化合物または無機化合物の繊維体及び繊維体に含浸される有機樹脂を含む封止層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
素子基板に含まれる単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子の代表例としては、ＭＯＳトランジスタ、ダイオード、不揮発性記憶素子等の能動素子、抵抗素子、容量素子等の受動素子がある。また、結晶半導体基板としては、代表的には、ｎ型又はｐ型の導電型を有する単結晶シリコン基板（シリコンウェハー）、化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＺｎＳｅ基板等）を用いることが好ましい。また、ＳＯＩ基板として、鏡面研磨ウェハーに酸素イオンを注入した後、高温アニールすることにより、表面から一定の深さに酸化層を形成させるとともに、表面層に生じた欠陥を消滅させて作られた所謂ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ＩＭｐｌａｎｔｅｄ ＯＸｙｇｅｎ）基板や、水素イオン注入により形成された微小ボイドの熱処理による成長を利用してＳｉ基板を劈開するスマートカット法や、ＥＬＴＲＡＮ法（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｙｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ：キャノン社の登録商標）等を用いて形成したＳＯＩ基板を用いても良い。素子基板の厚さとしては、１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。また、半導体装置の上面の面積は、４ｍｍ２以上、さらには９ｍｍ２以上が好ましい。
【００２０】
図１は、本実施の形態の半導体装置の断面図を示す。
【００２１】
図１（Ａ）に示す半導体装置１０５０は、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを有する素子基板１０５１の一表面に、繊維体１１３が有機樹脂１１４によって固着されている。また封止層１２０は、素子基板に形成される半導体素子を覆うように設けられる。ここでは、素子基板１０５１に固着される繊維体１１３及び有機樹脂１１４を封止層１２０と示す。このような半導体装置１０５０の代表例として、他の装置の制御やデータの計算・加工を行なうマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）がある。ＭＰＵは、ＣＰＵ、メインメモリ、コントローラ、インターフェース、Ｉ／Ｏポート等を有し、これらをＭＯＳトランジスタ、抵抗素子、容量素子、配線等で構成することができる。
【００２２】
また、素子基板１０５１は、フォトダイオードを有してもよい。代表的には、半導体基板にＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、アバランシェダイオード、ショットキーダイオード等のフォトダイオードを形成する。このような半導体装置の代表例として、イメージセンサがある。
【００２３】
また、図１（Ｂ）に示す半導体装置１０７０は、記憶素子１０７２及びＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを有する素子基板１０７１の一表面に、繊維体１１３が有機樹脂１１４によって固着されている。記憶素子としては、フローティングゲートまたは電荷蓄積層を有する不揮発性記憶素子、ＭＯＳトランジスタ及びそれに接続される容量素子、ＭＯＳトランジスタ及びそれに接続される強誘電体層を有する容量素子、一対の電極の間に有機化合物層が挟まれる有機メモリ素子等がある。また、このような記憶素子を有する半導体装置としては、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の記憶装置がある。ここでは、記憶素子１０７２としてフローティングゲート電極１０７３を有する不揮発性記憶素子を示す。
【００２４】
また、図１（Ｃ）に示す半導体装置１０８０は、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを有する素子基板１０８１、及びＭＯＳトランジスタ１０６０ａまたは１０６０ｂに電気的に接続するアンテナ８３の一表面に、繊維体１１３が有機樹脂１１４によって固着されている。このような半導体装置の代表例としては、無線で情報を送受信することが可能なＩＤタグ、ＩＣタグ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグ、無線タグ、電子タグ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＩＣカード、ＩＤカード等（以下、ＲＦＩＤと示す。）がある。また、本発明の半導体装置は、ＭＯＳトランジスタ等で構成される集積回路部とアンテナを封止したインレットや、当該インレットをシール状やカード状にしたものを含む。また、半導体装置１０８０の上面の面積を、４ｍｍ２以上、さらには９ｍｍ２以上とすることで、アンテナの面積を大きく形成することが可能であるため、通信機との通信距離の長いＲＦＩＤとすることができる。
【００２５】
なお、素子基板１０５１、１０７１、１０８１は、裏面部が一部除去されて薄膜化されていることが好ましい。代表的には、素子基板１０５１、１０７１、１０８１の厚さが１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。または、半導体基板の一部を剥離して、素子基板１０５１、１０７１、１０８１を薄膜化してもよい。
【００２６】
さらには、図１（Ａ）乃至（Ｃ）に示す素子基板の一表面の他に、他方の面にも繊維体１１３が有機樹脂によって固着されていてもよい。即ち、素子基板の両表面に封止層を有し、素子基板に形成される半導体素子を両面から覆うように対向する一対の封止層が設けられる。図１（Ｄ）に示す半導体装置１０９０では、図１（Ａ）に示す半導体装置の素子基板１０５１の一方の面に封止層１２０ａを有し、素子基板１０５１の他表面に封止層１２０ｂを有する。このときの封止層１２０ａ、１２０ｂは同じ材質の繊維体及び有機樹脂で形成されていることが反り低減の為には好ましいが、表裏を判別して使用する用途の場合には必ずしも同じ材質である必要性はない。このように繊維体に含浸される有機樹脂が固着されることにより、素子基板の両面が繊維体により支持されるため、半導体装置の反りを減少させることが可能であり、後のラミネートフィルムやシール等へ当該半導体装置を搭載することが容易となる。
【００２７】
素子基板の一表面または両面に設けられる繊維体１１３は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布であり、素子基板全面を覆う。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率が高い繊維である。または、ヤング率が高い繊維である。高強度繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維である。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維を用いることができる。なお、繊維体１１３は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。また、複数種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。
【００２８】
また、繊維体１１３は、繊維（単糸）の束（以下、糸束という。）を経糸及び緯糸に使って製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織布で構成されてもよい。織布の場合、平織り、綾織り、しゅす織り等適宜用いることができる。
【００２９】
糸束の断面は、円形でも楕円形でもよい。糸束として、高圧水流、液体を媒体とした高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした糸束を用いてもよい。開繊加工をした糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を削減することが可能であり、糸束の断面が楕円形または平板状となる。また、糸束として低撚糸を用いることで、糸束が扁平化しやすく、糸束の断面形状が楕円形状または平板形状となる。このように、断面が楕円形または平板状の糸束を用いることで、繊維体１１３の厚さを薄くすることが可能である。このため、封止層１２０の厚さを薄くすることが可能であり、薄型の半導体装置を作製することができる。糸束幅は４μｍ以上４００μｍ以下、さらには４μｍ以上２００μｍ以下において本発明の効果を確認しており、原理上は更に細くてもよい。また、糸束の厚さは、４μｍ以上２０μｍ以下において本発明の効果を確認しており、原理上は更に薄くても良く、それらは繊維の材料に依存する。
【００３０】
なお、本明細書の図面においては、繊維体１１３は、断面が楕円形の糸束で平織りした織布で示されている。また、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂが繊維体１１３の糸束よりも大きいが、ＭＯＳトランジスタの大きさが繊維体１１３の糸束よりも小さい場合もある。
【００３１】
繊維体１１３が糸束を経糸及び緯糸に使って製織した織布の上面図を図８に示す。
【００３２】
図８（Ａ）に示すように、繊維体１１３は、一定間隔をあけた経糸１１３ａ及び一定間隔をあけた緯糸１１３ｂが織られている。このような繊維体には、経糸１１３ａ及び緯糸１１３ｂが存在しない領域（バスケットホール１１３ｃという）を有する。このような繊維体１１３は、有機樹脂が繊維体に含浸される割合が高まり、繊維体１１３及び素子基板の密着性を高めることができる。
【００３３】
また、図８（Ｂ）に示すように、繊維体１１３は、経糸１１３ａ及び緯糸１１３ｂの密度が高く、バスケットホール１１３ｃの割合が低いものでもよい。代表的には、バスケットホール１１３ｃの大きさが、局所的に押圧される面積より小さいことが好ましい。代表的には一辺が０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の矩形であることが好ましい。繊維体１１３のバスケットホール１１３ｃの面積がこのように小さいと、先端の細い部材（代表的には、ペンや鉛筆等の筆記用具）により押圧されても、当該圧力を繊維体１１３全体で吸収することが可能である。
【００３４】
また、糸束内部への有機樹脂の浸透率を高めるため、糸束に表面処理が施されても良い。例えば、糸束表面を活性化させるためのコロナ放電処理、プラズマ放電処理等がある。また、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤を用いた表面処理がある。
【００３５】
繊維体１１３に含浸され、且つ素子基板表面を封止する有機樹脂１１４は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を用いることで、熱処理により繊維体を素子基板に固着することが可能である。なお、有機樹脂１１４はガラス転移温度が高いほど、局所的押圧に対して破壊しにくいため好ましい。
【００３６】
また、封止層１２０の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下、さらには１０μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような厚さの封止層を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００３７】
有機樹脂１１４または繊維体の糸束内に高熱伝導性フィラーを分散させてもよい。高熱伝導性フィラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、アルミナ等がある。また、高熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金属粒子がある。高熱伝導性フィラーが有機樹脂または糸束内に含まれることにより素子基板での発熱を外部に放出しやすくなるため、半導体装置の蓄熱を抑制することが可能であり、半導体装置の破壊を低減することができる。
【００３８】
また、図１（Ｄ）において、素子基板１０５１に形成される封止層１２０ａの繊維体の経糸または緯糸の方向と、封止層１２０ｂの繊維体の経糸または緯糸の方向とが３０°以上６０°以下、好ましくは４０°以上５０°以下ずれていてもよい。この場合、素子基板の表裏に設けられる繊維体の引っ張り方向が表裏で異なるため、局所的押圧の際の延伸が等方性的になる。このため、局所的押圧による破壊をさらに低減することができる。
【００３９】
ここで、本実施の形態で示す半導体装置が有する効果について、図２を用いて示す。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、従来の半導体装置４０は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板４１が接着材４２ａ、４２ｂを用いてフィルム４３ａ、４３ｂで封止される。このような半導体装置に局所的な押圧４４を加える。
【００４１】
その結果、図２（Ｂ）に示すように、素子基板４１を構成する層、接着材４２ａ、４２ｂ、フィルム４３ａ、４３ｂがそれぞれ延伸してしまい、押圧部において曲率半径の小さな湾曲が生じてしまう。この結果、素子基板４１を構成する半導体素子、配線等に亀裂が生じてしまい、半導体装置が破壊されてしまう。
【００４２】
しかしながら、本実施の形態で示す半導体装置１０５０は、図２（Ｃ）に示すように、素子基板１０５１の片面または両面には有機樹脂を含有する繊維体からなる封止層が設けられる。繊維体を形成する繊維は、引張弾性率が高い、またはヤング率が高い。このため、点圧や線圧等の局所的な押圧４４がかかっても繊維は延伸せず、押圧された力が繊維体全体に分散され、半導体装置全体で湾曲するようになる。この結果、局所的な押圧が加えられても、半導体装置で生じる湾曲は曲率半径の大きなものとなり、素子基板１０５１を構成する半導体素子、配線等に亀裂が生じず、半導体装置の破壊を低減することができる。
【００４３】
また、素子基板１０５１の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、素子基板１０５１の面積を大きくすることが可能であり、半導体装置を作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のＲＦＩＤの場合、アンテナの大きさを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いＲＦＩＤを作製することができる。
【００４４】
次に、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子の構成について、以下に示す。
【００４５】
図１（Ａ）に示すＭＯＳトランジスタ１０６０ａは、半導体基板１０５２、ゲート絶縁層１０５５ａ、ゲート電極１０５６ａで構成される。また、ＭＯＳトランジスタ１０６０ｂは、ｐウェル領域１０５３、ゲート絶縁層１０５５ｂ、ゲート電極１０５６ｂで構成される。半導体基板１０５２がｎ型である場合には、ｐ型不純物が注入されたｐウェル領域１０５３が形成されている。ｐ型不純物として、例えばホウ素が用いられ、５×１０１５ｃｍ−３〜１×１０１６ｃｍ−３程度の濃度で添加されている。ｐウェル領域１０５３を形成することにより、この領域にｎチャネル型のトランジスタを形成することができる。また、ｐウェル領域１０５３に添加するｐ型不純物は、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を制御する作用もある。半導体基板１０５２、及びｐウェル領域１０５３に形成されるチャネル形成領域は、ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂと略一致する領域に形成されるものであり、半導体基板１０５２、ｐウェル領域１０５３に形成される低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅまたは一対の不純物領域１０５４ａ、１０５４ｂの間に位置している。なお、半導体基板１０５２をｐ型半導体基板で形成し、ｐウェル領域１０５３をｎ型不純物が添加されたｎウェル領域としてもよい。
【００４６】
一対の不純物領域１０５４ａ、１０５４ｂはＭＯＳトランジスタにおいてソース及びドレインとして機能する領域である。一対の不純物領域１０５４ａ、１０５４ｂは、それぞれｎ型不純物であるリン若しくはヒ素、ｐ型不純物であるボロンを１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３乃至１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度で添加することで形成される。
【００４７】
ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂの側壁にはスペーサ１０５７ａ、１０５７ｂが形成され、その端部においてリーク電流を防ぐ効果がある。また、このスペーサ１０５７ａ、１０５７ｂを利用して、ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂのチャネル長方向の両端の下方に低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅを形成することができる。この低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅは低濃度ドレイン（ＬＤＤ）として機能する。低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅは必須の構成とはならないが、この領域を設けることにより、ドレイン端の電界を緩和して、ＭＯＳトランジスタの劣化を抑制することができる。
【００４８】
ゲート絶縁層１０５５ａ、１０５５ｂは、熱処理を行い半導体基板１０５２の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜（酸窒化珪素膜）との積層構造で形成することができる。ゲート絶縁層１０５５ａ、１０５５ｂは、厚さ５〜５０ｎｍ酸化珪素及び酸化窒化珪素などの無機絶縁物で形成する。また、ゲート絶縁層１０５５ａ、１０５５ｂとして、高誘電率物質（ｈｉｇｈ−ｋ材料ともいう）であるタンタル酸化物、酸化ハフニウム、酸化ハフニウムシリケート、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの金属酸化物、または酸化ランタンなどの希土類酸化物を形成することができる。
【００４９】
ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂは、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された金属、又はこれらの金属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ことが好ましい。また、リン等の不純物元素を添加した多結晶シリコンを用いることができる。また、一層又は複数層の金属窒化物層と上記の金属層の積層構造でゲート電極を形成しても良い。金属窒化物としては、窒化タングステン、窒化モリブデン、窒化チタンを用いることができる。金属窒化物層を設けることにより、金属窒化物層上に形成される金属層の密着性を向上させることができ、剥離を防止することができる。
【００５０】
絶縁層１０５９は、ＭＯＳトランジスタ及び配線として機能する導電層を絶縁するための層間絶縁層として機能する。絶縁層１０５９は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁層やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む層、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。
【００５１】
導電層１０６１、１０６２は、配線、プラグ等として機能する。導電層１０６１、１０６２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。導電層１０６１、１０６２は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン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膜と窒化チタン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、導電層１０６１、１０６２を形成する材料として最適である。また、上層と下層にバリア膜を設けると、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、半導体基板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、半導体基板と良好なコンタクトをとることができる。
【００５２】
また、導電層１０６２、絶縁層１０５９上に保護膜として機能する絶縁層１０６３が形成されてもよい。絶縁層１０６３は、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化炭素、ＤＬＣ等で形成される。保護膜として機能する絶縁層１０６３を設けることにより、外部からＭＯＳトランジスタへ水分が浸入することを抑制することが可能であり、ＭＯＳトランジスタ及び半導体装置の電気的特性の信頼性を高めることができる。
【００５３】
また、絶縁層１０６３上に、導電層及び当該導電層を絶縁する絶縁層を１組または複数組形成し多層構造としてもよい。多層構造とすることにより、高集積化が可能である。この場合、導電層を絶縁する絶縁層として、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＤＬＣ、ポーラスシリカ等の誘電率がおよそ４以下の低誘電率材料を用いて形成することが好ましい。なお、誘電率４以下の低誘電率材料はｌｏｗ−ｋ材料ともいわれ、ｌｏｗ−ｋ材料を用いて作製される膜はｌｏｗ−ｋ膜といわれている。このようにｌｏｗ−ｋ材料を用いて絶縁層を形成することで、配線間容量を下げることができ、消費電力の低減が可能である。
【００５４】
図１（Ｂ）に示す記憶素子１０７２は、ｐウェル領域１０５３、トンネル酸化層１０５５ｃ、フローティングゲート電極１０７３、コントロール絶縁層１０７４、コントロールゲート電極１０５６ｃで構成される不揮発性記憶素子である。
【００５５】
トンネル酸化層１０５５ｃは、厚さ１ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜５ｎｍの酸化珪素の単層若しくは酸化珪素と窒化珪素の積層構造を、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、熱酸化法などで形成することができる。また、プラズマ処理により半導体層を酸化又は窒化することによりトンネル酸化層を形成することができる。さらには、プラズマＣＶＤ法により形成した酸化珪素をプラズマ処理により酸化又は窒化してもよい。当該プラズマ処理して形成した絶縁層は、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れている。
【００５６】
フローティングゲート電極１０７３は、導電層、ポリシリコン層、シリコンドット等で形成することができる。また、フローティングゲート電極の代わりに、窒化珪素、窒化ゲルマニウム等で形成された電荷蓄積層を用いてもよい。
【００５７】
コントロール絶縁層１０７４は、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムなどの一層若しくは複数層を、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などで形成する。第２の絶縁層２２の厚さは１ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍで形成する。
【００５８】
図１（Ｃ）に示すアンテナ８３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を有する液滴やペーストを液滴吐出法（インクジェット法、ディスペンス法など）により吐出し、乾燥焼成して形成する。液滴吐出法によりアンテナを形成することで、工程数の削減が可能であり、それに伴うコスト削減が可能である。
【００５９】
また、スクリーン印刷法を用いてアンテナ８３を形成してもよい。スクリーン印刷法を用いる場合、アンテナ８３の材料としては、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性ペーストを選択的に印刷する。導電性粒子としては、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、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形成にあたり、導電性のペーストを印刷した後に焼成することが好ましい。
【００６０】
また、アンテナ８３は、スクリーン印刷法の他にもグラビア印刷等を用いてもよいし、メッキ法、スパッタリング法等を用いて、導電性材料により形成することができる。
【００６１】
また、ＲＦＩＤの信号の伝送方式として、電磁結合方式または電磁誘導方式（例えば１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する。磁界密度の変化による電磁誘導を利用する場合、アンテナの上面形状を輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成することができる。
【００６２】
また、ＲＦＩＤにおける信号の伝送方式として、マイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用することもできる。その場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナの長さ等の形状を適宜設定すればよい。
【００６３】
マイクロ波方式を適応することが可能なＲＦＩＤのアンテナ８３の例を図９（Ａ）〜（Ｄ）に一例を示す。例えば、アンテナの上面形状を線状（例えば、ダイポールアンテナ（図９（Ａ）参照））、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ（図９（Ｂ）参照））またはリボン型の形状（図９（Ｃ）、（Ｄ）参照）等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電層の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
【００６４】
以下の実施の形態では、半導体装置としてＲＦＩＤを一例にあげて、本実施の形態で示す半導体装置の作製方法を示す。
【００６５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、外部からの局所的圧力がかかっても破損しにくい半導体装置を歩留まり高く作製する方法を、図３を用いて示す。
【００６６】
図３（Ａ）に示すように、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１０２及びアンテナ１１２を形成する。次に、素子基板１１０２及びアンテナ１１２上に、繊維体に有機樹脂が含浸された構造体１１５を設ける。なお、素子基板１１０２の厚さとしては、１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００６７】
ここでは、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子の代表例として、実施の形態１で示す単結晶半導体基板を用いて形成したＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを示す。
【００６８】
また、ここでは、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１０２としては、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂ、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを覆う絶縁層１０６、絶縁層１０６を介してＭＯＳトランジスタ１０６０ａの半導体基板、及びＭＯＳトランジスタ１０６０ｂのｐウェル領域１０５３のソース領域及びドレイン領域に接続する配線１０８、１０９、配線１０８、１０９及び絶縁層１０６を覆う絶縁層１１１を示す。また、素子基板１１０２上には絶縁層１１１を介して配線１０９に接続するアンテナ１１２が形成される。
【００６９】
絶縁層１０６は、ＭＯＳトランジスタ及び配線を絶縁する層間絶縁層として機能する。絶縁層１０６は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、無機化合物を用いて単層又は多層で形成する。無機化合物の代表例としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等がある。なお、ここでは、絶縁層１０６の単層構造としたが、積層とすることができる。ここでは、絶縁層１０６として、塗布法によりエポキシ樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し乾燥し焼成して絶縁層１０６を形成する。
【００７０】
配線１０８、１０９は、実施の形態１に示す導電層１０６１、１０６２と同様に形成することができる。ここでは、チタン層、アルミニウム層、及びチタン層を順に積層形成した後、フォトリソグラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチングして、配線１０８、１０９を形成する。
【００７１】
配線１０８、１０９の上に、窒化珪素、窒化酸化珪素、ダイヤモンドライクカーボン、窒化炭素等の保護層を設けてもよい。保護層を設けることにより、外部からＭＯＳトランジスタへ水分が浸入することを抑制することが可能であり、ＭＯＳトランジスタ及び半導体装置の電気的特性の信頼性を高めることができる。
【００７２】
絶縁層１１１は、絶縁層１０６と同様の形成方法及び材料を用いて形成する。なお、絶縁層１１１は後に形成されるアンテナの下地層である。このため、絶縁層１１１の表面は平坦であることが好ましい。このため、絶縁層１１１は、有機樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し、乾燥焼成して形成することが好ましい。また、感光性樹脂を希釈した組成物を用いて絶縁層１１１を形成することで、従来のフォトリソグラフィー工程で形成したレジストマスクを用いてエッチングする工程よりも工程数が減るため、歩留まりが高くなる。ここでは、感光性ポリイミド樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し乾燥し、フォトマスクを用いて露光した後、未硬化部を除去し焼成して絶縁層１１１を形成する。
【００７３】
アンテナ１１２は、実施の形態１に示すアンテナ８３と同様の形成方法及び材料を用いて形成する。ここでは、スパッタリング法によりアルミニウム層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチングして、アンテナ１１２を形成する。
【００７４】
なお、素子基板１１０２は、裏面部が一部除去されて薄膜化されていることが好ましい。裏面部を一部除去する方法としては、物理的研磨及び化学的除去がある。物理的研磨は、半導体基板の表面（半導体素子が形成される側）に保護テープを貼り付けた後、半導体基板の裏面を機械研削し、化学的機械研磨により裏面を研磨する。また、化学的除去は、ＳＦ６、ＣＦ４等のガスを用いたドライエッチング、フッ酸・硝酸・酢酸混合液、または水酸化カリウム水溶液を用いたドライエッチング等がある。代表的には、素子基板１１０２の厚さが１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。または、半導体基板の一部を剥離して、薄膜化して素子基板１１０２を形成してもよい。
【００７５】
次に、アンテナ１１２上に、繊維体１１３に有機樹脂１１４が含浸された構造体１１５を設ける。このような構造体１１５は、プリプレグとも呼ばれる。プリプレグは、具体的には繊維体にマトリックス樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を含浸させた後、乾燥して有機溶剤を揮発させてマトリックス樹脂を半硬化させたものである。構造体１１５の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下、さらには１０μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような厚さの構造体を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００７６】
次に、構造体１１５を加熱し圧着して、構造体１１５の有機樹脂１１４を可塑化または硬化する。なお、有機樹脂１１４が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化した有機樹脂を硬化する。
【００７７】
有機樹脂１１４は加熱及び圧着により、素子基板１１０２及びアンテナ１１２の表面に有機樹脂１１４が均一に広がり硬化する。この結果、図３（Ｂ）に示すように、繊維体１１３に含浸し、かつ素子基板１１０２及びアンテナ１１２の片面に固着される有機樹脂１２１となる。なお、素子基板１１０２及びアンテナ１１２の片面に固着された有機樹脂１２１及び繊維体１１３を実施の形態１と同様、封止層１２０と示す。構造体１１５を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行う。
【００７８】
以上により、半導体装置を作製することができる。なお、半導体基板１０１側にも封止層を形成してもよい。この場合は、図１（Ａ）と同様に半導体基板１０１上に構造体を設け、構造体を加熱し圧着して、構造体の有機樹脂を可塑化または硬化する。有機樹脂が可塑性の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化した有機樹脂も硬化する。この結果、図３（Ｃ）に示すように、繊維体１１３及び繊維体１１３に含浸する有機樹脂１２１からなる封止層１２５を形成することができる。即ち、素子基板１１０２の両面に封止層１２０、１２５が設けられる半導体装置を作製することができる。
【００７９】
なお、素子基板１１０２に複数の半導体装置が含まれる場合、素子基板１１０２及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装置を作製することができる。分断する際は、ダイシング、スクライビング、はさみやナイフなどの刃物を有する裁断機、又はレーザーカット法等により選択的に分断することができる。
【００８０】
本実施の形態で示す半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、繊維体とが有機樹脂で固着されている。繊維体は、局所的な押圧による圧力を繊維全体へ分散するため、局所的に圧力がかかりにくい。このため、半導体装置を構成する配線や半導体素子が延伸されず、半導体装置が破壊されにくい。また、素子基板に高強度繊維からなる繊維体が固着されているため、剥離工程においても、素子基板が延伸しにくい。即ち、素子基板に形成される半導体素子、配線等が延伸することを低減することができる。このため、歩留まりを向上させることができる。
【００８１】
また、素子基板の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、素子基板の面積を大きくすることが可能である。このため、半導体装置を作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のＲＦＩＤの場合、アンテナの大きさを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いＲＦＩＤを作製することができる。
【００８２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２と比較して、さらに破壊されにくい半導体装置の作製方法を図４を用いて説明する。
【００８３】
実施の形態１と同様に、図４（Ａ）に示すように、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１０２及びアンテナ１１２を形成する。次に、素子基板１１０２及びアンテナ１１２上に構造体１１５を設け、構造体１１５上に保護フィルム１３１を設ける。
【００８４】
保護フィルム１３１としては、高強度材料で形成されていることが好ましい。高強度材料の代表例としては、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ガラス樹脂等がある。
【００８５】
保護フィルム１３１が高強度材料で形成されていることで、実施の形態２と比較してさらに局所的な押圧による破壊を抑制することができる。具体的には、構造体１１５の繊維体１１３において、経糸束及び緯糸束が分布しないバスケットホールの面積が局所的圧力がかけられる面積より大きい場合、バスケットホールに局所的に荷重されると、当該圧力が構造体１１５の繊維体１１３で吸収されず、直接素子基板１１０２及びアンテナ１１２にかかってしまう。この結果、素子基板１１０２及びアンテナ１１２が延伸し、半導体素子または配線が破壊されてしまう。
【００８６】
しかしながら、高強度材料で形成される保護フィルム１３１を構造体１１５上に設けることで、局所的な荷重を保護フィルム１３１全体で吸収するため、局所的な押圧による破壊の少ない半導体装置となる。
【００８７】
次に、図４（Ｂ）に示すように、実施の形態２と同様に、構造体１１５を加熱し圧着して、封止層１２０を形成する。また、有機樹脂１２１は保護フィルム１３１を素子基板１１０２及びアンテナ１１２に固着する。即ち、封止層１２０は、繊維体１１３及び保護フィルム１３１を素子基板１１０２及びアンテナ１１２に固着している。また、封止層１２０に含まれる有機樹脂１２１は繊維体１１３中に含浸される。
【００８８】
この後、図４（Ｃ）に示すように、素子基板１１０２の半導体基板１０１に構造体を設け、構造体上に保護フィルムを設け、加熱し圧着して封止層１２５により保護フィルム１４１を素子基板１１０２に固着する。
【００８９】
なお、図４（Ａ）において、保護フィルム１３１が熱可塑性材料の場合、素子基板１１０２及びアンテナ１１２と構造体１１５との間に保護フィルム１３１を設け加熱圧着してもよい。また、図４（Ｃ）において、保護フィルム１４１が熱可塑性材料の場合、半導体基板１０１と封止層１２５の間に保護フィルム１４１を設け加熱圧着してもよい。当該構造においても、局所的押圧による荷重を保護フィルム及び封止層の繊維体で分散させることが可能であり、破壊を低減することができる。
【００９０】
なお、素子基板１１０２に複数の半導体装置が含まれる場合、素子基板１１０２及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装置を作製することができる。
【００９１】
以上により、局所的押圧による破壊が少ない半導体装置を作製することができる。
【００９２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、素子基板にアンテナが形成されず、別の基板に設けられたアンテナを素子基板に接続した半導体装置の作製方法について、図５及び図６を用いて説明する。
【００９３】
図５（Ａ）に示すように、実施の形態２と同様に、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１５１を形成する。次に、素子基板１１５１上に、繊維体１１３に有機樹脂１１４が含浸された構造体を設ける。
【００９４】
ここでは、素子基板１１５１としては、実施の形態１に示すように、半導体基板１０１にＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを形成する。ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂ上に絶縁層１０６を形成し、絶縁層１０６を介してＭＯＳトランジスタのソース領域及びドレイン領域に接続する配線１０８、１０９を形成する。配線１０８、１０９、絶縁層１０６上に絶縁層１１１を形成し、絶縁層１１１を介して配線１０９と接続する電極パッド１５２を形成する。
【００９５】
次に、実施の形態１と同様に、素子基板１１５１上に設けた構造体を加熱し圧着して、素子基板１１５１の片面に有機樹脂１２１及び繊維体１１３からなる封止層１２０を形成する。
【００９６】
次に、封止層１２０の一部を除去し、電極パッド１５２の一部を露出させる。ここでは、レーザビームを図５（Ａ）の矢印で示すように封止層１２０側から電極パッド１５２へ照射して、封止層１２０の一部を除去する。なお、当該手法以外にも、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて封止層１２０の一部を除去し電極パッド１５２の一部を露出してもよい。
【００９７】
次に、図５（Ｂ）に示すように、封止層１２０の開口部に接続端子１６１を形成する。接続端子１６１は、印刷法、液滴吐出法等で形成することができる。接続端子１６１の材料としては、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。
【００９８】
この後、図５（Ｃ）に示すように、素子基板１１５１に固着された封止層１２０と、アンテナ１７２が形成された基板１７１とを接着材１７４にて接着する。このとき、素子基板１１５１に形成された接続端子１６１とアンテナ１７２とを異方性導電接着材１７３を用いて電気的に接続する。
【００９９】
異方性導電接着材１７３としては、分散した導電性粒子（粒径が、数ｎｍ〜数十μｍ）を含有する接着性樹脂であり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、導電性粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、炭素、または白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される。また、これらの元素の多層構造を有する粒子でも良い。更には、樹脂で形成された粒子の表面に、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、または白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される薄膜が形成された導電性粒子を用いてもよい。さらには、導電性粒子として、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を用いてもよい。
【０１００】
アンテナ１７２としては、実施の形態１に示すアンテナ８３と同様の材料及び形成方法を適宜用いることができる。
【０１０１】
アンテナ１７２が形成された基板１７１としては、フィルム状のプラスチック基板、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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）などを用いることができる。
【０１０２】
次に、図６（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、半導体基板１０１表面に構造体を設け、加熱し圧着して封止層１２５を半導体基板１０１上に形成する。
【０１０３】
次に、図６（Ｂ）に示すように、アンテナ１７２が形成される基板１７１と、封止層１２０、素子基板１１５１、及び封止層１２５を封止するようにフィルム１７５を設けてもよい。フィルム１７５としては、アンテナ１７２が形成された基板１７１と同様のフィルムを用いることができる。
【０１０４】
上記形態では、アンテナ１７２を有する基板１７１が素子基板１１５１の一方の面にのみ接着された半導体装置を示したが、素子基板１１５１の両面にそれぞれアンテナが形成された基板を接着してもよい。その形態を図７を用いて以下に示す。
【０１０５】
素子基板１１８１としては、実施の形態１に示すように、半導体基板１０１にＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを形成する。ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂ上に絶縁層１０６を形成し、絶縁層１０６を介してＭＯＳトランジスタソース領域及びドレイン領域に接続する配線１０８、１０９を形成する。配線１０８、１０９、絶縁層１０６上に絶縁層１１１を形成し、絶縁層１１１を介して配線１０９と接続する電極パッド１５２、導電層１５３を形成する。
【０１０６】
次に、半導体基板１０１、絶縁層１０６、絶縁層１１１に貫通孔を形成し、貫通孔の表面に貫通電極１８３を形成する。なお、貫通電極１８３は、導電層１５３に接する。また、貫通電極１８３は、絶縁層１８４によって、半導体基板１０１と絶縁されている。
【０１０７】
この後、当該素子基板１１８１の一表面に図５（Ａ）及び（Ｂ）と同様の工程により、接続端子１６１を形成する。次に、図５（Ｃ）と同様の工程により、アンテナ１７２が形成された基板１７１と、素子基板１１８１の一方の面に設けられた封止層１２０とが接着材１７４で接着される。このとき、素子基板１１８１に形成された接続端子１６１とアンテナ１７２とを異方性導電接着材１７３を用いて電気的に接続する。また、素子基板１１８１の他方の面には封止層１２５が設けられる。
【０１０８】
次に、素子基板１１８１の半導体基板１０１上に構造体を設けた後、加熱圧着して、封止層１２５を形成する。次に、貫通電極１８３に接続する接続端子を形成するために、封止層１２５の一部に開口部を形成する。ここでは、封止層１２５側から貫通電極１８３にレーザビーム１８５を照射して開口部を形成し、貫通電極１８３を一部露出される。
【０１０９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、開口部を充填するように、接続端子１８６を形成する。接続端子１８６は、接続端子１６１と同様に形成することができる。
【０１１０】
次に、図７（Ｃ）に示すように、封止層１２５と、アンテナ１９２が形成された基板１９１を接着材１９４で接着すると共に、接続端子１８６及びアンテナ１９２を異方性導電接着材１９３で電気的に接続する。
【０１１１】
以上により、素子基板の両面にアンテナが設けられた半導体装置を作製することができる。このような構造は、ＵＨＦ帯の電波受信可能なＲＦＩＤのように、対称構造のアンテナを有する半導体装置に適用すると、半導体装置の大きさを小さくすることが可能であるため、好ましい。
【０１１２】
なお、素子基板１１５１、１１８１に複数の半導体装置が含まれる場合、素子基板１１５１、１１８１及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装置を作製することができる。
【０１１３】
本実施の形態で示す半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、繊維体とが有機樹脂で固着されている。繊維体は、局所的な押圧による圧力を繊維全体へ分散するため、局所的に圧力がかかりにくい。このため、半導体装置を構成する配線や半導体素子が延伸されず、半導体装置が破壊されにくい。また、素子基板に高強度繊維からなる繊維体が固着されているため、剥離工程においても、素子基板が延伸しにくい。即ち、素子基板に形成される半導体素子、配線等が延伸することを低減することができる。このため、歩留まりを向上させることができる。
【０１１４】
また、素子基板の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、素子基板の面積を大きくすることが可能である。このため、外部アンテナを素子基板に接続する際、接続面積を大きくすることが可能となり、半導体装置を作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のＲＦＩＤの場合、アンテナの大きさを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いＲＦＩＤを作製することができる。
【０１１５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１乃至４で示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板がプリント基板に接続された半導体装置について、図１０を用いて説明する。
【０１１６】
図１０（Ａ）は、本実施の形態の半導体装置２５０の斜視図を示す。半導体装置２５０は、フレキシブルプリント基板に実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板が設けられている。例えば、ポリエステル、ポリイミド等で形成されるベースフィルム２５１上に、銅、金、銀、アルミニウム等で形成される配線２５２が設けられる。また、配線２５２上に絶縁層を介して、実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板及び封止層の積層体２５３ａ、２５３ｂが設けられている。また、配線２５２及び積層体２５３ａ、２５３ｂは、封止層のコンタクトホールに形成される接続端子を介して接続されている。ベースフィルム２５１、配線２５２、及び積層体２５３ａ、２５３ｂは、保護フィルム２５４で覆われている。また、半導体装置２５０の端部においては、保護フィルム２５４の一部が切除され、コネクタ等の外部回路と配線２５２が露出されている。
【０１１７】
素子基板は封止層を介して配線に設け、加熱圧着することで配線及びベースフィルムに素子基板を固着させることができる。
【０１１８】
なお、ここでは、１層の配線２５２を有する半導体装置を示したが、この代わりに多層配線構造であってもよい。また、複数の配線で積層体２５３ａ、２５３ｂが挟まれていてもよい。このように配線を多層にすることで、実装密度を高めることが可能である。
【０１１９】
図１０（Ｂ）は、本実施の形態の半導体装置２６０の断面図を示す。半導体装置２６０は、プリント基板に、実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板が設けられている。例えば、コア層２６１の一方の面に実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板２６２が設けられている。また、コア層２６１と、実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板２６２に含まれる半導体素子または配線が、封止層２６３を貫通するビア２６４で接続される。
【０１２０】
また、素子基板２６２にはビルドアップ層２６５が設けられる。ビルドアップ層２６５の有機樹脂層２６６に形成されるビア２６７によって、コア層２６１、素子基板２６２に形成される半導体素子及び配線等が、半導体装置２６０表面に形成される導体パターン２６８と接続される。
【０１２１】
また、コア層２６１の他方の面にはビルドアップ層２６９が設けられている。
【０１２２】
また、半導体装置２６０に、コンデンサ、コイル、抵抗、ダイオード等のチップ２７１を導電性ペーストやワイヤー等の実装部材２７２で実装してもよい。
【０１２３】
本実施の形態の半導体装置は、プリント基板に単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む層を有する。また、繊維体を用いたプリプレグを用いて素子基板をプリント基板内に設ける。このため、局所的荷重（点圧、線圧等）がかかっても、繊維体で圧力が分散されるため、実装工程や湾曲による破壊を低減することができる。また、高集積化が可能である。
【０１２４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の構成及び応用例を示す。ここでは、半導体装置の代表例として、ＲＦＩＤ及び記憶装置について説明する。
【０１２５】
はじめに、本発明の半導体装置の一つであるＲＦＩＤ５０１の回路構成例について説明する。図１１に、ＲＦＩＤ５０１のブロック回路図を示す。
【０１２６】
図１１のＲＦＩＤ５０１の仕様は、国際標準規格のＩＳＯ１５６９３に準拠し、近傍型で、交信信号周波数は１３．５６ＭＨｚである。また、受信はデータ読み出し命令のみ対応し、送信のデータ伝送レートは約１３ｋＨｚであり、データ符号化形式はマンチェスタコードを用いている。
【０１２７】
ＲＦＩＤ５０１の回路部４１２は、大別して、電源部４６０、信号処理部４６１から構成される。電源部４６０は、整流回路４６２と保持容量４６３を有する。また、電源部４６０に、アンテナ４１１から受信した電力が過剰であった場合、内部回路を保護するための保護回路部（リミッタ回路部ともいう）と、保護回路部を動作させるかどうかを制御するための保護回路制御回路部とを設けてもよい。当該回路部を設けることにより、ＲＦＩＤと通信機との通信距離が極端に短い状況等においてＲＦＩＤが大電力を受信することによって生じる不具合を防ぐことができ、ＲＦＩＤの信頼性の向上を図ることができる。すなわち、ＲＦＩＤ内部の素子の劣化や、ＲＦＩＤ自体を破壊することなく、ＲＦＩＤを正常に動作させることができる。
【０１２８】
なお、ここでは、通信機とはＲＦＩＤと無線通信により情報の送受信を行う手段を有していればよく、例えば、情報を読み取るリーダや、読み取り機能及び書き込み機能を備えたリーダ／ライタ等が挙げられる。また、読み取り機能と書き込み機能の一方又は両方を備える携帯電話やコンピュータ等も含まれる。
【０１２９】
整流回路４６２は、アンテナ４１１で受信された搬送波を整流し、直流電圧を生成する。保持容量４６３は、整流回路４６２で生成された直流電圧を平滑化する。電源部４６０において生成された直流電圧は電源電圧として、信号処理部４６１の各回路に供給される。
【０１３０】
信号処理部４６１は、復調回路４６４、クロック生成／補正回路４６５、認識／判定回路４６６と、メモリコントローラ４６７、マスクＲＯＭ４６８、符号化回路４６９、および変調回路４７０を有する。
【０１３１】
復調回路４６４はアンテナで受信した信号を復調する回路である。復調回路４６４で復調された受信信号はクロック生成／補正回路４６５と認識／判定回路４６６に入力される。
【０１３２】
クロック生成／補正回路４６５は信号処理部４６１の動作に必要なクロック信号を生成し、さらにそれを補正する機能を有する。例えば、クロック生成／補正回路４６５は、電圧制御発振回路（以下ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路）を有し、ＶＣＯ回路の出力を帰還信号にして、供給される信号との位相比較し、入力される信号と帰還信号が一定の位相になるよう負帰還により出力信号の調整を行う。
【０１３３】
認識／判定回路４６６は、命令コードを認識し判定する。認識／判定回路４６６が認識し、判定する命令コードは、フレーム終了信号（ＥＯＦ、ｅｎｄ ｏｆ ｆｒａｍｅ）、フレーム開始信号（ＳＯＦ、ｓｔａｒｔ ｏｆ ｆｒａｍｅ）、フラグ、コマンドコード、マスク長（ｍａｓｋ ｌｅｎｇｔｈ）、マスク値（ｍａｓｋ ｖａｌｕｅ）等である。また、認識／判定回路４６６は、送信エラーを識別する巡回冗長検査（ＣＲＣ、ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）機能も含む。
【０１３４】
メモリコントローラ４６７は、認識／判定回路４６６で処理された信号を基に、マスクＲＯＭ４６８からデータを読み出す。また、マスクＲＯＭ４６８は、ＩＤなどが記憶されている。マスクＲＯＭ４６８を搭載することで、複製や改ざんが不可能な読み取り専用のＲＦＩＤ５０１として構成される。このような読み取り専用のＲＦＩＤ５０１を紙に抄き込むことで、偽造防止の紙を提供することができる。
【０１３５】
符号化回路４６９はメモリコントローラ４６７がマスクＲＯＭ４６８から読み出したデータを符号化する。符号化されたデータは変調回路４７０で変調される。変調回路４７０で変調されたデータはアンテナ４１１から搬送波として送信される。
【０１３６】
次に、ＲＦＩＤの使用例について示す。本発明のＲＦＩＤはあらゆる紙媒体及びフィルム媒体に使用できる。特に、本発明のＲＦＩＤは、偽造防止が要求されるあらゆる紙媒体に使用することができる。例えば、紙幣、戸籍謄本、住民票、パスポート、免許証、身分証、会員証、鑑定書、診察券、定期券、手形、小切手、貨物引換証、船貨証券、倉庫証券、株券、債券、商品券、チケット、抵当証券などである。
【０１３７】
また、本発明の実施により、紙媒体上で視覚的に示される情報以上の多くの情報を紙媒体及びフィルム媒体に持たせることができるため、本発明のＲＦＩＤを商品ラベルなどに適用することで、商品の管理の電子システム化や、商品の盗難の防止に利用できる。以下、図１２を用いて、本発明に係る紙の使用例を説明する。
【０１３８】
図１２（Ａ）は、本発明のＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙を使用した無記名債券類５１１の一例である。無記名債券類５１１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、図１２（Ｂ）は、本発明に係るＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙を使用した証書類５１２（例えば、住民票、戸籍謄本）の一例である。
【０１３９】
図１２（Ｃ）は、本発明のＲＦＩＤをラベルに適用した一例である。ラベル台紙（セパレート紙）５１３上に、ＲＦＩＤ５０１が抄き込まれた紙でラベル（ＩＤシール）５１４が形成されている。ラベル５１４は、ボックス５１５内に収納されている。ラベル５１４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）が印刷されている。さらに、ＲＦＩＤ５０１には、その商品（又は商品の種類）固有のＩＤナンバーが記憶されているため、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。ＲＦＩＤ５０１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る。そのため、取引者や消費者は、簡易な通信機によって、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。
【０１４０】
図１２（Ｄ）は、ＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙またはフィルムでなるタグ５１６を示している。ＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙またはフィルムでタグ５１６を作製することで、プラスチックの筐体を使用した従来のＩＤタグよりも安価に製造することができる。図１２（Ｅ）は、本発明のＲＦＩＤを表紙に用いた書籍５１７であり、表紙にＲＦＩＤ５０１が抄き込まれている。
【０１４１】
本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤを搭載したラベル５１４やタグ５１６を商品に取り付けておくことで、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、本発明のＲＦＩＤをＩＤタグとして用いることで、商品の原材料や産地、製造や加工、流通、販売などに至るまでの履歴管理や、追跡照会を可能にする。すなわち、商品のトレーサビリティを可能にする。また、本発明により、商品のトレーサビリティ管理システムを従来よりも低コストで導入をすることを可能する。
【０１４２】
また、本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤは、局所的押圧により破壊しにくい。このため、本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤを有する紙媒体及びフィルム媒体は、貼り付けや設置等の処理において、湾曲させることが可能であり、処理効率が高まる。また、本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤを有する紙媒体及びフィルム媒体に筆記用具で情報を記入することが可能であるため、用途範囲が広がる。
【０１４３】
次に、本発明の半導体装置の一形態である記憶装置の構成について、以下に示す。ここでは記憶装置の代表例として不揮発性記憶装置を用いて示す。
【０１４４】
図１３は、不揮発性半導体記憶装置の回路ブロック図の一例を示している。不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルアレイ５５２と周辺回路５５４が同一の素子基板上に形成されている。メモリセルアレイ５５２は、実施の形態１で示すような不揮発性記憶素子を有している。周辺回路５５４の構成は以下の通りである。
【０１４５】
ワード線選択のためにロウデコーダ５６２と、ビット線選択のためにカラムデコーダ５６４が、メモリセルアレイ５５２の周囲に設けられている。アドレスは、アドレスバッファ５５６を介してコントロール回路５５８に送られ、内部ロウアドレス信号及び内部カラムアドレス信号がそれぞれロウデコーダ５６２及びカラムデコーダ５６４に転送される。
【０１４６】
データ書き込み及び消去には、電源電位を昇圧した電位が用いられる。このため、コントロール回路５５８により動作モードに応じて制御される昇圧回路５６０が設けられている。昇圧回路５６０の出力はロウデコーダ５６２やカラムデコーダ５６４を介して、ワード線やビット線に供給される。センスアンプ５６６はカラムデコーダ５６４から出力されたデータが入力される。センスアンプ５６６により読み出されたデータは、データバッファ５６８に保持され、コントロール回路５５８からの制御により、データがランダムアクセスされ、データ入出力バッファ５７０を介して出力されるようになっている。書き込みデータは、データ入出力バッファ５７０を介してデータバッファ５６８に一旦保持され、コントロール回路５５８の制御によりカラムデコーダ５６４に転送される。
【０１４７】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の半導体装置を用いた電子機器について以下に示す。
【０１４８】
本発明の半導体装置を適用した電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図１４に示す。
【０１４９】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、デジタルカメラを示している。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体２１１１、表示部２１１２、レンズ２１１３、操作キー２１１４、シャッターボタン２１１５などを有する。筐体２１１１内部には、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１１６を備えている。
【０１５０】
また、図１４（Ｃ）は、携帯電話を示しており、携帯端末の１つの代表例である。この携帯電話は筐体２１２１、表示部２１２２、操作キー２１２３などを含む。また、携帯電話の内部には、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１２５を備えている。
【０１５１】
また、図１４（Ｄ）は、デジタルプレーヤーを示しており、オーディオ装置の１つの代表例である。図１４（Ｄ）に示すデジタルプレーヤーは、本体２１３０、表示部２１３１、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１３２、操作部２１３３、イヤホン２１３４等を含んでいる。
【０１５２】
また、図１４（Ｅ）は、電子ブック（電子ペーパーともいう）を示している。この電子ブックは、本体２１４１、表示部２１４２、操作キー２１４３、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１４４を含んでいる。またモデムが本体２１４１に内蔵されていてもよいし、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
【０１５３】
以上の様に、本発明の半導体装置の適用範囲は極めて広く、他の電子機器に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の半導体装置を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図８】本発明に適用可能な繊維体を説明する上面図である。
【図９】本発明に適用可能なアンテナを説明する上面図である。
【図１０】本発明の半導体装置を説明する斜視図及び断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１２】本発明の半導体装置の応用例を説明する斜視図である。
【図１３】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１４】本発明の半導体装置を適用することが可能な電子機器を説明する図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する半導体装置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線チップ、センサ等、各種装置の薄型化が製品小型化の上で重要な要素となっており、薄型化技術や小型化製品の使用範囲が急速に広まっている。これらの薄型化された各種装置はある程度フレキシブルなため湾曲したものに設置して使用することが可能である。
【０００３】
また、特許文献１では、０．５ｍｍ以下サイズの半導体チップを紙またはフィルム状の媒体に埋め込み、曲げや集中荷重を改善した半導体装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナをチップに作り込んで内蔵（オンチップ化）する半導体装置の場合、チップの大きさが小さいとアンテナサイズが小さくなり通信距離が短くなる問題がある。また、紙またはフィルム媒体に設けられたアンテナをチップに接続して半導体装置を作製する場合、チップの大きさが小さいと、接続不良が生じ、歩留まりが低下する。
【０００５】
そこで本発明は、外部から局所的に圧力がかかっても破損しにくい半導体装置を提供する。また、外部からの局所的押圧による非破壊の信頼性が高い半導体装置を歩留まり高く作製する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板上に、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することにより、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体及び素子基板が固着された半導体装置を作製することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板を形成し、素子基板上に、有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を設け、加熱圧着することにより、素子基板上に有機化合物または無機化合物の繊維体に有機樹脂が含浸された封止層を形成し、剥離層から素子基板を剥離して半導体装置を作製することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、素子基板に接し且つ局所的な押圧を緩和させる封止層とを有する半導体装置である。なお、有機樹脂は、素子基板及び繊維体を固着すると共に、繊維体に含浸される。
【０００９】
また、本発明の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、有機化合物または無機化合物の繊維体と、素子基板及び繊維体を固着する有機樹脂とを有する半導体装置である。なお、有機樹脂は、素子基板及び繊維体を固着すると共に、繊維体に含浸される。
【００１０】
また、本発明の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、有機化合物または無機化合物の繊維体及び繊維体に含浸される有機樹脂を含む封止層とを有する半導体装置である。
【００１１】
素子基板の厚さは１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。また、封止層の厚さは厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００１２】
繊維体としては、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布である。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率が高い繊維である。またはヤング率が高い繊維である。
【００１３】
また、有機樹脂としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００１４】
繊維体として高強度繊維を用いることにより、局所的な押圧が半導体装置にかかったとしても、当該圧力が高強度繊維全体に分散し、半導体装置の一部が延伸することを防ぐことができる。即ち、一部の延伸に伴う配線、半導体素子等の破壊を防止することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、外部から局所的な圧力がかかっても破損しにくく、信頼性が高い半導体装置を歩留まり高く作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる形態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、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、局所的押圧（点圧、線圧等）によっても破損しにくく、信頼性の高い半導体装置について、図１、図８及び図９を用いて示す。
【００１８】
本実施の形態の半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板上に、有機化合物または無機化合物の繊維体及び繊維体に含浸される有機樹脂を含む封止層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
素子基板に含まれる単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子の代表例としては、ＭＯＳトランジスタ、ダイオード、不揮発性記憶素子等の能動素子、抵抗素子、容量素子等の受動素子がある。また、結晶半導体基板としては、代表的には、ｎ型又はｐ型の導電型を有する単結晶シリコン基板（シリコンウェハー）、化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＺｎＳｅ基板等）を用いることが好ましい。また、ＳＯＩ基板として、鏡面研磨ウェハーに酸素イオンを注入した後、高温アニールすることにより、表面から一定の深さに酸化層を形成させるとともに、表面層に生じた欠陥を消滅させて作られた所謂ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ＩＭｐｌａｎｔｅｄ ＯＸｙｇｅｎ）基板や、水素イオン注入により形成された微小ボイドの熱処理による成長を利用してＳｉ基板を劈開するスマートカット法や、ＥＬＴＲＡＮ法（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｙｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ：キャノン社の登録商標）等を用いて形成したＳＯＩ基板を用いても良い。素子基板の厚さとしては、１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。また、半導体装置の上面の面積は、４ｍｍ２以上、さらには９ｍｍ２以上が好ましい。
【００２０】
図１は、本実施の形態の半導体装置の断面図を示す。
【００２１】
図１（Ａ）に示す半導体装置１０５０は、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを有する素子基板１０５１の一表面に、繊維体１１３が有機樹脂１１４によって固着されている。また封止層１２０は、素子基板に形成される半導体素子を覆うように設けられる。ここでは、素子基板１０５１に固着される繊維体１１３及び有機樹脂１１４を封止層１２０と示す。このような半導体装置１０５０の代表例として、他の装置の制御やデータの計算・加工を行なうマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）がある。ＭＰＵは、ＣＰＵ、メインメモリ、コントローラ、インターフェース、Ｉ／Ｏポート等を有し、これらをＭＯＳトランジスタ、抵抗素子、容量素子、配線等で構成することができる。
【００２２】
また、素子基板１０５１は、フォトダイオードを有してもよい。代表的には、半導体基板にＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、アバランシェダイオード、ショットキーダイオード等のフォトダイオードを形成する。このような半導体装置の代表例として、イメージセンサがある。
【００２３】
また、図１（Ｂ）に示す半導体装置１０７０は、記憶素子１０７２及びＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを有する素子基板１０７１の一表面に、繊維体１１３が有機樹脂１１４によって固着されている。記憶素子としては、フローティングゲートまたは電荷蓄積層を有する不揮発性記憶素子、ＭＯＳトランジスタ及びそれに接続される容量素子、ＭＯＳトランジスタ及びそれに接続される強誘電体層を有する容量素子、一対の電極の間に有機化合物層が挟まれる有機メモリ素子等がある。また、このような記憶素子を有する半導体装置としては、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の記憶装置がある。ここでは、記憶素子１０７２としてフローティングゲート電極１０７３を有する不揮発性記憶素子を示す。
【００２４】
また、図１（Ｃ）に示す半導体装置１０８０は、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを有する素子基板１０８１、及びＭＯＳトランジスタ１０６０ａまたは１０６０ｂに電気的に接続するアンテナ８３の一表面に、繊維体１１３が有機樹脂１１４によって固着されている。このような半導体装置の代表例としては、無線で情報を送受信することが可能なＩＤタグ、ＩＣタグ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグ、無線タグ、電子タグ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、ＩＣカード、ＩＤカード等（以下、ＲＦＩＤと示す。）がある。また、本発明の半導体装置は、ＭＯＳトランジスタ等で構成される集積回路部とアンテナを封止したインレットや、当該インレットをシール状やカード状にしたものを含む。また、半導体装置１０８０の上面の面積を、４ｍｍ２以上、さらには９ｍｍ２以上とすることで、アンテナの面積を大きく形成することが可能であるため、通信機との通信距離の長いＲＦＩＤとすることができる。
【００２５】
なお、素子基板１０５１、１０７１、１０８１は、裏面部が一部除去されて薄膜化されていることが好ましい。代表的には、素子基板１０５１、１０７１、１０８１の厚さが１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。または、半導体基板の一部を剥離して、素子基板１０５１、１０７１、１０８１を薄膜化してもよい。
【００２６】
さらには、図１（Ａ）乃至（Ｃ）に示す素子基板の一表面の他に、他方の面にも繊維体１１３が有機樹脂によって固着されていてもよい。即ち、素子基板の両表面に封止層を有し、素子基板に形成される半導体素子を両面から覆うように対向する一対の封止層が設けられる。図１（Ｄ）に示す半導体装置１０９０では、図１（Ａ）に示す半導体装置の素子基板１０５１の一方の面に封止層１２０ａを有し、素子基板１０５１の他表面に封止層１２０ｂを有する。このときの封止層１２０ａ、１２０ｂは同じ材質の繊維体及び有機樹脂で形成されていることが反り低減の為には好ましいが、表裏を判別して使用する用途の場合には必ずしも同じ材質である必要性はない。このように繊維体に含浸される有機樹脂が固着されることにより、素子基板の両面が繊維体により支持されるため、半導体装置の反りを減少させることが可能であり、後のラミネートフィルムやシール等へ当該半導体装置を搭載することが容易となる。
【００２７】
素子基板の一表面または両面に設けられる繊維体１１３は、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いた織布または不織布であり、素子基板全面を覆う。高強度繊維としては、具体的には引張弾性率が高い繊維である。または、ヤング率が高い繊維である。高強度繊維の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維である。ガラス繊維としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｑガラス等を用いたガラス繊維を用いることができる。なお、繊維体１１３は、一種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。また、複数種類の上記高強度繊維で形成されてもよい。
【００２８】
また、繊維体１１３は、繊維（単糸）の束（以下、糸束という。）を経糸及び緯糸に使って製織した織布、または複数種の繊維の糸束をランダムまたは一方向に堆積させた不織布で構成されてもよい。織布の場合、平織り、綾織り、しゅす織り等適宜用いることができる。
【００２９】
糸束の断面は、円形でも楕円形でもよい。糸束として、高圧水流、液体を媒体とした高周波の振動、連続超音波の振動、ロールによる押圧等によって、開繊加工をした糸束を用いてもよい。開繊加工をした糸束は、糸束幅が広くなり、厚み方向の単糸数を削減することが可能であり、糸束の断面が楕円形または平板状となる。また、糸束として低撚糸を用いることで、糸束が扁平化しやすく、糸束の断面形状が楕円形状または平板形状となる。このように、断面が楕円形または平板状の糸束を用いることで、繊維体１１３の厚さを薄くすることが可能である。このため、封止層１２０の厚さを薄くすることが可能であり、薄型の半導体装置を作製することができる。糸束幅は４μｍ以上４００μｍ以下、さらには４μｍ以上２００μｍ以下において本発明の効果を確認しており、原理上は更に細くてもよい。また、糸束の厚さは、４μｍ以上２０μｍ以下において本発明の効果を確認しており、原理上は更に薄くても良く、それらは繊維の材料に依存する。
【００３０】
なお、本明細書の図面においては、繊維体１１３は、断面が楕円形の糸束で平織りした織布で示されている。また、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂが繊維体１１３の糸束よりも大きいが、ＭＯＳトランジスタの大きさが繊維体１１３の糸束よりも小さい場合もある。
【００３１】
繊維体１１３が糸束を経糸及び緯糸に使って製織した織布の上面図を図８に示す。
【００３２】
図８（Ａ）に示すように、繊維体１１３は、一定間隔をあけた経糸１１３ａ及び一定間隔をあけた緯糸１１３ｂが織られている。このような繊維体には、経糸１１３ａ及び緯糸１１３ｂが存在しない領域（バスケットホール１１３ｃという）を有する。このような繊維体１１３は、有機樹脂が繊維体に含浸される割合が高まり、繊維体１１３及び素子基板の密着性を高めることができる。
【００３３】
また、図８（Ｂ）に示すように、繊維体１１３は、経糸１１３ａ及び緯糸１１３ｂの密度が高く、バスケットホール１１３ｃの割合が低いものでもよい。代表的には、バスケットホール１１３ｃの大きさが、局所的に押圧される面積より小さいことが好ましい。代表的には一辺が０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の矩形であることが好ましい。繊維体１１３のバスケットホール１１３ｃの面積がこのように小さいと、先端の細い部材（代表的には、ペンや鉛筆等の筆記用具）により押圧されても、当該圧力を繊維体１１３全体で吸収することが可能である。
【００３４】
また、糸束内部への有機樹脂の浸透率を高めるため、糸束に表面処理が施されても良い。例えば、糸束表面を活性化させるためのコロナ放電処理、プラズマ放電処理等がある。また、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤を用いた表面処理がある。
【００３５】
繊維体１１３に含浸され、且つ素子基板表面を封止する有機樹脂１１４は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、上記熱可塑性樹脂及び上記熱硬化性樹脂の複数を用いてもよい。上記有機樹脂を用いることで、熱処理により繊維体を素子基板に固着することが可能である。なお、有機樹脂１１４はガラス転移温度が高いほど、局所的押圧に対して破壊しにくいため好ましい。
【００３６】
また、封止層１２０の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下、さらには１０μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような厚さの封止層を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００３７】
有機樹脂１１４または繊維体の糸束内に高熱伝導性フィラーを分散させてもよい。高熱伝導性フィラーとしては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、アルミナ等がある。また、高熱伝導性フィラーとしては、銀、銅等の金属粒子がある。高熱伝導性フィラーが有機樹脂または糸束内に含まれることにより素子基板での発熱を外部に放出しやすくなるため、半導体装置の蓄熱を抑制することが可能であり、半導体装置の破壊を低減することができる。
【００３８】
また、図１（Ｄ）において、素子基板１０５１に形成される封止層１２０ａの繊維体の経糸または緯糸の方向と、封止層１２０ｂの繊維体の経糸または緯糸の方向とが３０°以上６０°以下、好ましくは４０°以上５０°以下ずれていてもよい。この場合、素子基板の表裏に設けられる繊維体の引っ張り方向が表裏で異なるため、局所的押圧の際の延伸が等方性的になる。このため、局所的押圧による破壊をさらに低減することができる。
【００３９】
ここで、本実施の形態で示す半導体装置が有する効果について、図２を用いて示す。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、従来の半導体装置４０は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板４１が接着材４２ａ、４２ｂを用いてフィルム４３ａ、４３ｂで封止される。このような半導体装置に局所的な押圧４４を加える。
【００４１】
その結果、図２（Ｂ）に示すように、素子基板４１を構成する層、接着材４２ａ、４２ｂ、フィルム４３ａ、４３ｂがそれぞれ延伸してしまい、押圧部において曲率半径の小さな湾曲が生じてしまう。この結果、素子基板４１を構成する半導体素子、配線等に亀裂が生じてしまい、半導体装置が破壊されてしまう。
【００４２】
しかしながら、本実施の形態で示す半導体装置１０５０は、図２（Ｃ）に示すように、素子基板１０５１の片面または両面には有機樹脂を含有する繊維体からなる封止層が設けられる。繊維体を形成する繊維は、引張弾性率が高い、またはヤング率が高い。このため、点圧や線圧等の局所的な押圧４４がかかっても繊維は延伸せず、押圧された力が繊維体全体に分散され、半導体装置全体で湾曲するようになる。この結果、局所的な押圧が加えられても、半導体装置で生じる湾曲は曲率半径の大きなものとなり、素子基板１０５１を構成する半導体素子、配線等に亀裂が生じず、半導体装置の破壊を低減することができる。
【００４３】
また、素子基板１０５１の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、素子基板１０５１の面積を大きくすることが可能であり、半導体装置を作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のＲＦＩＤの場合、アンテナの大きさを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いＲＦＩＤを作製することができる。
【００４４】
次に、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子の構成について、以下に示す。
【００４５】
図１（Ａ）に示すＭＯＳトランジスタ１０６０ａは、半導体基板１０５２、ゲート絶縁層１０５５ａ、ゲート電極１０５６ａで構成される。また、ＭＯＳトランジスタ１０６０ｂは、ｐウェル領域１０５３、ゲート絶縁層１０５５ｂ、ゲート電極１０５６ｂで構成される。半導体基板１０５２がｎ型である場合には、ｐ型不純物が注入されたｐウェル領域１０５３が形成されている。ｐ型不純物として、例えばホウ素が用いられ、５×１０１５ｃｍ−３〜１×１０１６ｃｍ−３程度の濃度で添加されている。ｐウェル領域１０５３を形成することにより、この領域にｎチャネル型のトランジスタを形成することができる。また、ｐウェル領域１０５３に添加するｐ型不純物は、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧を制御する作用もある。半導体基板１０５２、及びｐウェル領域１０５３に形成されるチャネル形成領域は、ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂと略一致する領域に形成されるものであり、半導体基板１０５２、ｐウェル領域１０５３に形成される低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅまたは一対の不純物領域１０５４ａ、１０５４ｂの間に位置している。なお、半導体基板１０５２をｐ型半導体基板で形成し、ｐウェル領域１０５３をｎ型不純物が添加されたｎウェル領域としてもよい。
【００４６】
一対の不純物領域１０５４ａ、１０５４ｂはＭＯＳトランジスタにおいてソース及びドレインとして機能する領域である。一対の不純物領域１０５４ａ、１０５４ｂは、それぞれｎ型不純物であるリン若しくはヒ素、ｐ型不純物であるボロンを１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３乃至１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度で添加することで形成される。
【００４７】
ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂの側壁にはスペーサ１０５７ａ、１０５７ｂが形成され、その端部においてリーク電流を防ぐ効果がある。また、このスペーサ１０５７ａ、１０５７ｂを利用して、ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂのチャネル長方向の両端の下方に低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅを形成することができる。この低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅは低濃度ドレイン（ＬＤＤ）として機能する。低濃度不純物領域１０５４ｄ、１０５４ｅは必須の構成とはならないが、この領域を設けることにより、ドレイン端の電界を緩和して、ＭＯＳトランジスタの劣化を抑制することができる。
【００４８】
ゲート絶縁層１０５５ａ、１０５５ｂは、熱処理を行い半導体基板１０５２の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜（酸窒化珪素膜）との積層構造で形成することができる。ゲート絶縁層１０５５ａ、１０５５ｂは、厚さ５〜５０ｎｍ酸化珪素及び酸化窒化珪素などの無機絶縁物で形成する。また、ゲート絶縁層１０５５ａ、１０５５ｂとして、高誘電率物質（ｈｉｇｈ−ｋ材料ともいう）であるタンタル酸化物、酸化ハフニウム、酸化ハフニウムシリケート、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの金属酸化物、または酸化ランタンなどの希土類酸化物を形成することができる。
【００４９】
ゲート電極１０５６ａ、１０５６ｂは、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された金属、又はこれらの金属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ことが好ましい。また、リン等の不純物元素を添加した多結晶シリコンを用いることができる。また、一層又は複数層の金属窒化物層と上記の金属層の積層構造でゲート電極を形成しても良い。金属窒化物としては、窒化タングステン、窒化モリブデン、窒化チタンを用いることができる。金属窒化物層を設けることにより、金属窒化物層上に形成される金属層の密着性を向上させることができ、剥離を防止することができる。
【００５０】
絶縁層１０５９は、ＭＯＳトランジスタ及び配線として機能する導電層を絶縁するための層間絶縁層として機能する。絶縁層１０５９は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素または窒素を有する絶縁層やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む層、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。
【００５１】
導電層１０６１、１０６２は、配線、プラグ等として機能する。導電層１０６１、１０６２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。導電層１０６１、１０６２は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン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膜と窒化チタン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、導電層１０６１、１０６２を形成する材料として最適である。また、上層と下層にバリア膜を設けると、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、半導体基板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、半導体基板と良好なコンタクトをとることができる。
【００５２】
また、導電層１０６２、絶縁層１０５９上に保護膜として機能する絶縁層１０６３が形成されてもよい。絶縁層１０６３は、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化炭素、ＤＬＣ等で形成される。保護膜として機能する絶縁層１０６３を設けることにより、外部からＭＯＳトランジスタへ水分が浸入することを抑制することが可能であり、ＭＯＳトランジスタ及び半導体装置の電気的特性の信頼性を高めることができる。
【００５３】
また、絶縁層１０６３上に、導電層及び当該導電層を絶縁する絶縁層を１組または複数組形成し多層構造としてもよい。多層構造とすることにより、高集積化が可能である。この場合、導電層を絶縁する絶縁層として、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、ＤＬＣ、ポーラスシリカ等の誘電率がおよそ４以下の低誘電率材料を用いて形成することが好ましい。なお、誘電率４以下の低誘電率材料はｌｏｗ−ｋ材料ともいわれ、ｌｏｗ−ｋ材料を用いて作製される膜はｌｏｗ−ｋ膜といわれている。このようにｌｏｗ−ｋ材料を用いて絶縁層を形成することで、配線間容量を下げることができ、消費電力の低減が可能である。
【００５４】
図１（Ｂ）に示す記憶素子１０７２は、ｐウェル領域１０５３、トンネル酸化層１０５５ｃ、フローティングゲート電極１０７３、コントロール絶縁層１０７４、コントロールゲート電極１０５６ｃで構成される不揮発性記憶素子である。
【００５５】
トンネル酸化層１０５５ｃは、厚さ１ｎｍ〜１０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜５ｎｍの酸化珪素の単層若しくは酸化珪素と窒化珪素の積層構造を、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、熱酸化法などで形成することができる。また、プラズマ処理により半導体層を酸化又は窒化することによりトンネル酸化層を形成することができる。さらには、プラズマＣＶＤ法により形成した酸化珪素をプラズマ処理により酸化又は窒化してもよい。当該プラズマ処理して形成した絶縁層は、緻密で絶縁耐圧が高く信頼性に優れている。
【００５６】
フローティングゲート電極１０７３は、導電層、ポリシリコン層、シリコンドット等で形成することができる。また、フローティングゲート電極の代わりに、窒化珪素、窒化ゲルマニウム等で形成された電荷蓄積層を用いてもよい。
【００５７】
コントロール絶縁層１０７４は、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムなどの一層若しくは複数層を、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などで形成する。第２の絶縁層２２の厚さは１ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍで形成する。
【００５８】
図１（Ｃ）に示すアンテナ８３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を有する液滴やペーストを液滴吐出法（インクジェット法、ディスペンス法など）により吐出し、乾燥焼成して形成する。液滴吐出法によりアンテナを形成することで、工程数の削減が可能であり、それに伴うコスト削減が可能である。
【００５９】
また、スクリーン印刷法を用いてアンテナ８３を形成してもよい。スクリーン印刷法を用いる場合、アンテナ８３の材料としては、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性ペーストを選択的に印刷する。導電性粒子としては、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、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電層の形成にあたり、導電性のペーストを印刷した後に焼成することが好ましい。
【００６０】
また、アンテナ８３は、スクリーン印刷法の他にもグラビア印刷等を用いてもよいし、メッキ法、スパッタリング法等を用いて、導電性材料により形成することができる。
【００６１】
また、ＲＦＩＤの信号の伝送方式として、電磁結合方式または電磁誘導方式（例えば１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する。磁界密度の変化による電磁誘導を利用する場合、アンテナの上面形状を輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成することができる。
【００６２】
また、ＲＦＩＤにおける信号の伝送方式として、マイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用することもできる。その場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナの長さ等の形状を適宜設定すればよい。
【００６３】
マイクロ波方式を適応することが可能なＲＦＩＤのアンテナ８３の例を図９（Ａ）〜（Ｄ）に一例を示す。例えば、アンテナの上面形状を線状（例えば、ダイポールアンテナ（図９（Ａ）参照））、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ（図９（Ｂ）参照））またはリボン型の形状（図９（Ｃ）、（Ｄ）参照）等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電層の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
【００６４】
以下の実施の形態では、半導体装置としてＲＦＩＤを一例にあげて、本実施の形態で示す半導体装置の作製方法を示す。
【００６５】
（実施の形態２）
本実施の形態では、外部からの局所的圧力がかかっても破損しにくい半導体装置を歩留まり高く作製する方法を、図３を用いて示す。
【００６６】
図３（Ａ）に示すように、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１０２及びアンテナ１１２を形成する。次に、素子基板１１０２及びアンテナ１１２上に、繊維体に有機樹脂が含浸された構造体１１５を設ける。なお、素子基板１１０２の厚さとしては、１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。このような厚さにすることにより、湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００６７】
ここでは、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子の代表例として、実施の形態１で示す単結晶半導体基板を用いて形成したＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを示す。
【００６８】
また、ここでは、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１０２としては、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂ、ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを覆う絶縁層１０６、絶縁層１０６を介してＭＯＳトランジスタ１０６０ａの半導体基板、及びＭＯＳトランジスタ１０６０ｂのｐウェル領域１０５３のソース領域及びドレイン領域に接続する配線１０８、１０９、配線１０８、１０９及び絶縁層１０６を覆う絶縁層１１１を示す。また、素子基板１１０２上には絶縁層１１１を介して配線１０９に接続するアンテナ１１２が形成される。
【００６９】
絶縁層１０６は、ＭＯＳトランジスタ及び配線を絶縁する層間絶縁層として機能する。絶縁層１０６は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により、無機化合物を用いて単層又は多層で形成する。無機化合物の代表例としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等がある。なお、ここでは、絶縁層１０６の単層構造としたが、積層とすることができる。ここでは、絶縁層１０６として、塗布法によりエポキシ樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し乾燥し焼成して絶縁層１０６を形成する。
【００７０】
配線１０８、１０９は、実施の形態１に示す導電層１０６１、１０６２と同様に形成することができる。ここでは、チタン層、アルミニウム層、及びチタン層を順に積層形成した後、フォトリソグラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチングして、配線１０８、１０９を形成する。
【００７１】
配線１０８、１０９の上に、窒化珪素、窒化酸化珪素、ダイヤモンドライクカーボン、窒化炭素等の保護層を設けてもよい。保護層を設けることにより、外部からＭＯＳトランジスタへ水分が浸入することを抑制することが可能であり、ＭＯＳトランジスタ及び半導体装置の電気的特性の信頼性を高めることができる。
【００７２】
絶縁層１１１は、絶縁層１０６と同様の形成方法及び材料を用いて形成する。なお、絶縁層１１１は後に形成されるアンテナの下地層である。このため、絶縁層１１１の表面は平坦であることが好ましい。このため、絶縁層１１１は、有機樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し、乾燥焼成して形成することが好ましい。また、感光性樹脂を希釈した組成物を用いて絶縁層１１１を形成することで、従来のフォトリソグラフィー工程で形成したレジストマスクを用いてエッチングする工程よりも工程数が減るため、歩留まりが高くなる。ここでは、感光性ポリイミド樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を塗布し乾燥し、フォトマスクを用いて露光した後、未硬化部を除去し焼成して絶縁層１１１を形成する。
【００７３】
アンテナ１１２は、実施の形態１に示すアンテナ８３と同様の形成方法及び材料を用いて形成する。ここでは、スパッタリング法によりアルミニウム層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により形成したレジストマスクを用いて選択的にエッチングして、アンテナ１１２を形成する。
【００７４】
なお、素子基板１１０２は、裏面部が一部除去されて薄膜化されていることが好ましい。裏面部を一部除去する方法としては、物理的研磨及び化学的除去がある。物理的研磨は、半導体基板の表面（半導体素子が形成される側）に保護テープを貼り付けた後、半導体基板の裏面を機械研削し、化学的機械研磨により裏面を研磨する。また、化学的除去は、ＳＦ６、ＣＦ４等のガスを用いたドライエッチング、フッ酸・硝酸・酢酸混合液、または水酸化カリウム水溶液を用いたドライエッチング等がある。代表的には、素子基板１１０２の厚さが１μｍ以上８０μｍ以下、さらには１μｍ以上５０μｍ以下、さらには１μｍ以上２０μｍ以下、さらには１μｍ以上１０μｍ以下、さらには１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。または、半導体基板の一部を剥離して、薄膜化して素子基板１１０２を形成してもよい。
【００７５】
次に、アンテナ１１２上に、繊維体１１３に有機樹脂１１４が含浸された構造体１１５を設ける。このような構造体１１５は、プリプレグとも呼ばれる。プリプレグは、具体的には繊維体にマトリックス樹脂を有機溶剤で希釈した組成物を含浸させた後、乾燥して有機溶剤を揮発させてマトリックス樹脂を半硬化させたものである。構造体１１５の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下、さらには１０μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような厚さの構造体を用いることで、薄型で湾曲することが可能な半導体装置を作製することができる。
【００７６】
次に、構造体１１５を加熱し圧着して、構造体１１５の有機樹脂１１４を可塑化または硬化する。なお、有機樹脂１１４が可塑性有機樹脂の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化した有機樹脂を硬化する。
【００７７】
有機樹脂１１４は加熱及び圧着により、素子基板１１０２及びアンテナ１１２の表面に有機樹脂１１４が均一に広がり硬化する。この結果、図３（Ｂ）に示すように、繊維体１１３に含浸し、かつ素子基板１１０２及びアンテナ１１２の片面に固着される有機樹脂１２１となる。なお、素子基板１１０２及びアンテナ１１２の片面に固着された有機樹脂１２１及び繊維体１１３を実施の形態１と同様、封止層１２０と示す。構造体１１５を圧着する工程は、大気圧下または減圧下で行う。
【００７８】
以上により、半導体装置を作製することができる。なお、半導体基板１０１側にも封止層を形成してもよい。この場合は、図１（Ａ）と同様に半導体基板１０１上に構造体を設け、構造体を加熱し圧着して、構造体の有機樹脂を可塑化または硬化する。有機樹脂が可塑性の場合、この後、室温に冷却することにより可塑化した有機樹脂も硬化する。この結果、図３（Ｃ）に示すように、繊維体１１３及び繊維体１１３に含浸する有機樹脂１２１からなる封止層１２５を形成することができる。即ち、素子基板１１０２の両面に封止層１２０、１２５が設けられる半導体装置を作製することができる。
【００７９】
なお、素子基板１１０２に複数の半導体装置が含まれる場合、素子基板１１０２及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装置を作製することができる。分断する際は、ダイシング、スクライビング、はさみやナイフなどの刃物を有する裁断機、又はレーザーカット法等により選択的に分断することができる。
【００８０】
本実施の形態で示す半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、繊維体とが有機樹脂で固着されている。繊維体は、局所的な押圧による圧力を繊維全体へ分散するため、局所的に圧力がかかりにくい。このため、半導体装置を構成する配線や半導体素子が延伸されず、半導体装置が破壊されにくい。また、素子基板に高強度繊維からなる繊維体が固着されているため、剥離工程においても、素子基板が延伸しにくい。即ち、素子基板に形成される半導体素子、配線等が延伸することを低減することができる。このため、歩留まりを向上させることができる。
【００８１】
また、素子基板の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、素子基板の面積を大きくすることが可能である。このため、半導体装置を作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のＲＦＩＤの場合、アンテナの大きさを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いＲＦＩＤを作製することができる。
【００８２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２と比較して、さらに破壊されにくい半導体装置の作製方法を図４を用いて説明する。
【００８３】
実施の形態１と同様に、図４（Ａ）に示すように、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１０２及びアンテナ１１２を形成する。次に、素子基板１１０２及びアンテナ１１２上に構造体１１５を設け、構造体１１５上に保護フィルム１３１を設ける。
【００８４】
保護フィルム１３１としては、高強度材料で形成されていることが好ましい。高強度材料の代表例としては、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アラミド系樹脂、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ガラス樹脂等がある。
【００８５】
保護フィルム１３１が高強度材料で形成されていることで、実施の形態２と比較してさらに局所的な押圧による破壊を抑制することができる。具体的には、構造体１１５の繊維体１１３において、経糸束及び緯糸束が分布しないバスケットホールの面積が局所的圧力がかけられる面積より大きい場合、バスケットホールに局所的に荷重されると、当該圧力が構造体１１５の繊維体１１３で吸収されず、直接素子基板１１０２及びアンテナ１１２にかかってしまう。この結果、素子基板１１０２及びアンテナ１１２が延伸し、半導体素子または配線が破壊されてしまう。
【００８６】
しかしながら、高強度材料で形成される保護フィルム１３１を構造体１１５上に設けることで、局所的な荷重を保護フィルム１３１全体で吸収するため、局所的な押圧による破壊の少ない半導体装置となる。
【００８７】
次に、図４（Ｂ）に示すように、実施の形態２と同様に、構造体１１５を加熱し圧着して、封止層１２０を形成する。また、有機樹脂１２１は保護フィルム１３１を素子基板１１０２及びアンテナ１１２に固着する。即ち、封止層１２０は、繊維体１１３及び保護フィルム１３１を素子基板１１０２及びアンテナ１１２に固着している。また、封止層１２０に含まれる有機樹脂１２１は繊維体１１３中に含浸される。
【００８８】
この後、図４（Ｃ）に示すように、素子基板１１０２の半導体基板１０１に構造体を設け、構造体上に保護フィルムを設け、加熱し圧着して封止層１２５により保護フィルム１４１を素子基板１１０２に固着する。
【００８９】
なお、図４（Ａ）において、保護フィルム１３１が熱可塑性材料の場合、素子基板１１０２及びアンテナ１１２と構造体１１５との間に保護フィルム１３１を設け加熱圧着してもよい。また、図４（Ｃ）において、保護フィルム１４１が熱可塑性材料の場合、半導体基板１０１と封止層１２５の間に保護フィルム１４１を設け加熱圧着してもよい。当該構造においても、局所的押圧による荷重を保護フィルム及び封止層の繊維体で分散させることが可能であり、破壊を低減することができる。
【００９０】
なお、素子基板１１０２に複数の半導体装置が含まれる場合、素子基板１１０２及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装置を作製することができる。
【００９１】
以上により、局所的押圧による破壊が少ない半導体装置を作製することができる。
【００９２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、素子基板にアンテナが形成されず、別の基板に設けられたアンテナを素子基板に接続した半導体装置の作製方法について、図５及び図６を用いて説明する。
【００９３】
図５（Ａ）に示すように、実施の形態２と同様に、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板１１５１を形成する。次に、素子基板１１５１上に、繊維体１１３に有機樹脂１１４が含浸された構造体を設ける。
【００９４】
ここでは、素子基板１１５１としては、実施の形態１に示すように、半導体基板１０１にＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを形成する。ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂ上に絶縁層１０６を形成し、絶縁層１０６を介してＭＯＳトランジスタのソース領域及びドレイン領域に接続する配線１０８、１０９を形成する。配線１０８、１０９、絶縁層１０６上に絶縁層１１１を形成し、絶縁層１１１を介して配線１０９と接続する電極パッド１５２を形成する。
【００９５】
次に、実施の形態１と同様に、素子基板１１５１上に設けた構造体を加熱し圧着して、素子基板１１５１の片面に有機樹脂１２１及び繊維体１１３からなる封止層１２０を形成する。
【００９６】
次に、封止層１２０の一部を除去し、電極パッド１５２の一部を露出させる。ここでは、レーザビームを図５（Ａ）の矢印で示すように封止層１２０側から電極パッド１５２へ照射して、封止層１２０の一部を除去する。なお、当該手法以外にも、通常のフォトリソグラフィー工程を用いて封止層１２０の一部を除去し電極パッド１５２の一部を露出してもよい。
【００９７】
次に、図５（Ｂ）に示すように、封止層１２０の開口部に接続端子１６１を形成する。接続端子１６１は、印刷法、液滴吐出法等で形成することができる。接続端子１６１の材料としては、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。
【００９８】
この後、図５（Ｃ）に示すように、素子基板１１５１に固着された封止層１２０と、アンテナ１７２が形成された基板１７１とを接着材１７４にて接着する。このとき、素子基板１１５１に形成された接続端子１６１とアンテナ１７２とを異方性導電接着材１７３を用いて電気的に接続する。
【００９９】
異方性導電接着材１７３としては、分散した導電性粒子（粒径が、数ｎｍ〜数十μｍ）を含有する接着性樹脂であり、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、導電性粒子は、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、炭素、または白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される。また、これらの元素の多層構造を有する粒子でも良い。更には、樹脂で形成された粒子の表面に、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、または白金から選ばれた一元素、若しくは複数の元素で形成される薄膜が形成された導電性粒子を用いてもよい。さらには、導電性粒子として、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を用いてもよい。
【０１００】
アンテナ１７２としては、実施の形態１に示すアンテナ８３と同様の材料及び形成方法を適宜用いることができる。
【０１０１】
アンテナ１７２が形成された基板１７１としては、フィルム状のプラスチック基板、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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）などを用いることができる。
【０１０２】
次に、図６（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、半導体基板１０１表面に構造体を設け、加熱し圧着して封止層１２５を半導体基板１０１上に形成する。
【０１０３】
次に、図６（Ｂ）に示すように、アンテナ１７２が形成される基板１７１と、封止層１２０、素子基板１１５１、及び封止層１２５を封止するようにフィルム１７５を設けてもよい。フィルム１７５としては、アンテナ１７２が形成された基板１７１と同様のフィルムを用いることができる。
【０１０４】
上記形態では、アンテナ１７２を有する基板１７１が素子基板１１５１の一方の面にのみ接着された半導体装置を示したが、素子基板１１５１の両面にそれぞれアンテナが形成された基板を接着してもよい。その形態を図７を用いて以下に示す。
【０１０５】
素子基板１１８１としては、実施の形態１に示すように、半導体基板１０１にＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂを形成する。ＭＯＳトランジスタ１０６０ａ、１０６０ｂ上に絶縁層１０６を形成し、絶縁層１０６を介してＭＯＳトランジスタソース領域及びドレイン領域に接続する配線１０８、１０９を形成する。配線１０８、１０９、絶縁層１０６上に絶縁層１１１を形成し、絶縁層１１１を介して配線１０９と接続する電極パッド１５２、導電層１５３を形成する。
【０１０６】
次に、半導体基板１０１、絶縁層１０６、絶縁層１１１に貫通孔を形成し、貫通孔の表面に貫通電極１８３を形成する。なお、貫通電極１８３は、導電層１５３に接する。また、貫通電極１８３は、絶縁層１８４によって、半導体基板１０１と絶縁されている。
【０１０７】
この後、当該素子基板１１８１の一表面に図５（Ａ）及び（Ｂ）と同様の工程により、接続端子１６１を形成する。次に、図５（Ｃ）と同様の工程により、アンテナ１７２が形成された基板１７１と、素子基板１１８１の一方の面に設けられた封止層１２０とが接着材１７４で接着される。このとき、素子基板１１８１に形成された接続端子１６１とアンテナ１７２とを異方性導電接着材１７３を用いて電気的に接続する。また、素子基板１１８１の他方の面には封止層１２５が設けられる。
【０１０８】
次に、素子基板１１８１の半導体基板１０１上に構造体を設けた後、加熱圧着して、封止層１２５を形成する。次に、貫通電極１８３に接続する接続端子を形成するために、封止層１２５の一部に開口部を形成する。ここでは、封止層１２５側から貫通電極１８３にレーザビーム１８５を照射して開口部を形成し、貫通電極１８３を一部露出される。
【０１０９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、開口部を充填するように、接続端子１８６を形成する。接続端子１８６は、接続端子１６１と同様に形成することができる。
【０１１０】
次に、図７（Ｃ）に示すように、封止層１２５と、アンテナ１９２が形成された基板１９１を接着材１９４で接着すると共に、接続端子１８６及びアンテナ１９２を異方性導電接着材１９３で電気的に接続する。
【０１１１】
以上により、素子基板の両面にアンテナが設けられた半導体装置を作製することができる。このような構造は、ＵＨＦ帯の電波受信可能なＲＦＩＤのように、対称構造のアンテナを有する半導体装置に適用すると、半導体装置の大きさを小さくすることが可能であるため、好ましい。
【０１１２】
なお、素子基板１１５１、１１８１に複数の半導体装置が含まれる場合、素子基板１１５１、１１８１及び封止層を分断して、複数の半導体装置を切り出してもよい。このような工程により、複数の半導体装置を作製することができる。
【０１１３】
本実施の形態で示す半導体装置は、単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を有する素子基板と、繊維体とが有機樹脂で固着されている。繊維体は、局所的な押圧による圧力を繊維全体へ分散するため、局所的に圧力がかかりにくい。このため、半導体装置を構成する配線や半導体素子が延伸されず、半導体装置が破壊されにくい。また、素子基板に高強度繊維からなる繊維体が固着されているため、剥離工程においても、素子基板が延伸しにくい。即ち、素子基板に形成される半導体素子、配線等が延伸することを低減することができる。このため、歩留まりを向上させることができる。
【０１１４】
また、素子基板の厚さを薄くすることで、半導体装置を湾曲させることが可能となる。このため、素子基板の面積を大きくすることが可能である。このため、外部アンテナを素子基板に接続する際、接続面積を大きくすることが可能となり、半導体装置を作製する工程が容易となる。また、当該半導体装置がアンテナ内蔵のＲＦＩＤの場合、アンテナの大きさを増大させることが可能である。このため、通信距離の長いＲＦＩＤを作製することができる。
【０１１５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１乃至４で示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板がプリント基板に接続された半導体装置について、図１０を用いて説明する。
【０１１６】
図１０（Ａ）は、本実施の形態の半導体装置２５０の斜視図を示す。半導体装置２５０は、フレキシブルプリント基板に実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板が設けられている。例えば、ポリエステル、ポリイミド等で形成されるベースフィルム２５１上に、銅、金、銀、アルミニウム等で形成される配線２５２が設けられる。また、配線２５２上に絶縁層を介して、実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板及び封止層の積層体２５３ａ、２５３ｂが設けられている。また、配線２５２及び積層体２５３ａ、２５３ｂは、封止層のコンタクトホールに形成される接続端子を介して接続されている。ベースフィルム２５１、配線２５２、及び積層体２５３ａ、２５３ｂは、保護フィルム２５４で覆われている。また、半導体装置２５０の端部においては、保護フィルム２５４の一部が切除され、コネクタ等の外部回路と配線２５２が露出されている。
【０１１７】
素子基板は封止層を介して配線に設け、加熱圧着することで配線及びベースフィルムに素子基板を固着させることができる。
【０１１８】
なお、ここでは、１層の配線２５２を有する半導体装置を示したが、この代わりに多層配線構造であってもよい。また、複数の配線で積層体２５３ａ、２５３ｂが挟まれていてもよい。このように配線を多層にすることで、実装密度を高めることが可能である。
【０１１９】
図１０（Ｂ）は、本実施の形態の半導体装置２６０の断面図を示す。半導体装置２６０は、プリント基板に、実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板が設けられている。例えば、コア層２６１の一方の面に実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板２６２が設けられている。また、コア層２６１と、実施の形態１乃至４に示す単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む素子基板２６２に含まれる半導体素子または配線が、封止層２６３を貫通するビア２６４で接続される。
【０１２０】
また、素子基板２６２にはビルドアップ層２６５が設けられる。ビルドアップ層２６５の有機樹脂層２６６に形成されるビア２６７によって、コア層２６１、素子基板２６２に形成される半導体素子及び配線等が、半導体装置２６０表面に形成される導体パターン２６８と接続される。
【０１２１】
また、コア層２６１の他方の面にはビルドアップ層２６９が設けられている。
【０１２２】
また、半導体装置２６０に、コンデンサ、コイル、抵抗、ダイオード等のチップ２７１を導電性ペーストやワイヤー等の実装部材２７２で実装してもよい。
【０１２３】
本実施の形態の半導体装置は、プリント基板に単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された半導体素子を含む層を有する。また、繊維体を用いたプリプレグを用いて素子基板をプリント基板内に設ける。このため、局所的荷重（点圧、線圧等）がかかっても、繊維体で圧力が分散されるため、実装工程や湾曲による破壊を低減することができる。また、高集積化が可能である。
【０１２４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の構成及び応用例を示す。ここでは、半導体装置の代表例として、ＲＦＩＤ及び記憶装置について説明する。
【０１２５】
はじめに、本発明の半導体装置の一つであるＲＦＩＤ５０１の回路構成例について説明する。図１１に、ＲＦＩＤ５０１のブロック回路図を示す。
【０１２６】
図１１のＲＦＩＤ５０１の仕様は、国際標準規格のＩＳＯ１５６９３に準拠し、近傍型で、交信信号周波数は１３．５６ＭＨｚである。また、受信はデータ読み出し命令のみ対応し、送信のデータ伝送レートは約１３ｋＨｚであり、データ符号化形式はマンチェスタコードを用いている。
【０１２７】
ＲＦＩＤ５０１の回路部４１２は、大別して、電源部４６０、信号処理部４６１から構成される。電源部４６０は、整流回路４６２と保持容量４６３を有する。また、電源部４６０に、アンテナ４１１から受信した電力が過剰であった場合、内部回路を保護するための保護回路部（リミッタ回路部ともいう）と、保護回路部を動作させるかどうかを制御するための保護回路制御回路部とを設けてもよい。当該回路部を設けることにより、ＲＦＩＤと通信機との通信距離が極端に短い状況等においてＲＦＩＤが大電力を受信することによって生じる不具合を防ぐことができ、ＲＦＩＤの信頼性の向上を図ることができる。すなわち、ＲＦＩＤ内部の素子の劣化や、ＲＦＩＤ自体を破壊することなく、ＲＦＩＤを正常に動作させることができる。
【０１２８】
なお、ここでは、通信機とはＲＦＩＤと無線通信により情報の送受信を行う手段を有していればよく、例えば、情報を読み取るリーダや、読み取り機能及び書き込み機能を備えたリーダ／ライタ等が挙げられる。また、読み取り機能と書き込み機能の一方又は両方を備える携帯電話やコンピュータ等も含まれる。
【０１２９】
整流回路４６２は、アンテナ４１１で受信された搬送波を整流し、直流電圧を生成する。保持容量４６３は、整流回路４６２で生成された直流電圧を平滑化する。電源部４６０において生成された直流電圧は電源電圧として、信号処理部４６１の各回路に供給される。
【０１３０】
信号処理部４６１は、復調回路４６４、クロック生成／補正回路４６５、認識／判定回路４６６と、メモリコントローラ４６７、マスクＲＯＭ４６８、符号化回路４６９、および変調回路４７０を有する。
【０１３１】
復調回路４６４はアンテナで受信した信号を復調する回路である。復調回路４６４で復調された受信信号はクロック生成／補正回路４６５と認識／判定回路４６６に入力される。
【０１３２】
クロック生成／補正回路４６５は信号処理部４６１の動作に必要なクロック信号を生成し、さらにそれを補正する機能を有する。例えば、クロック生成／補正回路４６５は、電圧制御発振回路（以下ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路）を有し、ＶＣＯ回路の出力を帰還信号にして、供給される信号との位相比較し、入力される信号と帰還信号が一定の位相になるよう負帰還により出力信号の調整を行う。
【０１３３】
認識／判定回路４６６は、命令コードを認識し判定する。認識／判定回路４６６が認識し、判定する命令コードは、フレーム終了信号（ＥＯＦ、ｅｎｄ ｏｆ ｆｒａｍｅ）、フレーム開始信号（ＳＯＦ、ｓｔａｒｔ ｏｆ ｆｒａｍｅ）、フラグ、コマンドコード、マスク長（ｍａｓｋ ｌｅｎｇｔｈ）、マスク値（ｍａｓｋ ｖａｌｕｅ）等である。また、認識／判定回路４６６は、送信エラーを識別する巡回冗長検査（ＣＲＣ、ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）機能も含む。
【０１３４】
メモリコントローラ４６７は、認識／判定回路４６６で処理された信号を基に、マスクＲＯＭ４６８からデータを読み出す。また、マスクＲＯＭ４６８は、ＩＤなどが記憶されている。マスクＲＯＭ４６８を搭載することで、複製や改ざんが不可能な読み取り専用のＲＦＩＤ５０１として構成される。このような読み取り専用のＲＦＩＤ５０１を紙に抄き込むことで、偽造防止の紙を提供することができる。
【０１３５】
符号化回路４６９はメモリコントローラ４６７がマスクＲＯＭ４６８から読み出したデータを符号化する。符号化されたデータは変調回路４７０で変調される。変調回路４７０で変調されたデータはアンテナ４１１から搬送波として送信される。
【０１３６】
次に、ＲＦＩＤの使用例について示す。本発明のＲＦＩＤはあらゆる紙媒体及びフィルム媒体に使用できる。特に、本発明のＲＦＩＤは、偽造防止が要求されるあらゆる紙媒体に使用することができる。例えば、紙幣、戸籍謄本、住民票、パスポート、免許証、身分証、会員証、鑑定書、診察券、定期券、手形、小切手、貨物引換証、船貨証券、倉庫証券、株券、債券、商品券、チケット、抵当証券などである。
【０１３７】
また、本発明の実施により、紙媒体上で視覚的に示される情報以上の多くの情報を紙媒体及びフィルム媒体に持たせることができるため、本発明のＲＦＩＤを商品ラベルなどに適用することで、商品の管理の電子システム化や、商品の盗難の防止に利用できる。以下、図１２を用いて、本発明に係る紙の使用例を説明する。
【０１３８】
図１２（Ａ）は、本発明のＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙を使用した無記名債券類５１１の一例である。無記名債券類５１１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、図１２（Ｂ）は、本発明に係るＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙を使用した証書類５１２（例えば、住民票、戸籍謄本）の一例である。
【０１３９】
図１２（Ｃ）は、本発明のＲＦＩＤをラベルに適用した一例である。ラベル台紙（セパレート紙）５１３上に、ＲＦＩＤ５０１が抄き込まれた紙でラベル（ＩＤシール）５１４が形成されている。ラベル５１４は、ボックス５１５内に収納されている。ラベル５１４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）が印刷されている。さらに、ＲＦＩＤ５０１には、その商品（又は商品の種類）固有のＩＤナンバーが記憶されているため、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。ＲＦＩＤ５０１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る。そのため、取引者や消費者は、簡易な通信機によって、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。
【０１４０】
図１２（Ｄ）は、ＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙またはフィルムでなるタグ５１６を示している。ＲＦＩＤ５０１を抄き込んだ紙またはフィルムでタグ５１６を作製することで、プラスチックの筐体を使用した従来のＩＤタグよりも安価に製造することができる。図１２（Ｅ）は、本発明のＲＦＩＤを表紙に用いた書籍５１７であり、表紙にＲＦＩＤ５０１が抄き込まれている。
【０１４１】
本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤを搭載したラベル５１４やタグ５１６を商品に取り付けておくことで、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、本発明のＲＦＩＤをＩＤタグとして用いることで、商品の原材料や産地、製造や加工、流通、販売などに至るまでの履歴管理や、追跡照会を可能にする。すなわち、商品のトレーサビリティを可能にする。また、本発明により、商品のトレーサビリティ管理システムを従来よりも低コストで導入をすることを可能する。
【０１４２】
また、本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤは、局所的押圧により破壊しにくい。このため、本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤを有する紙媒体及びフィルム媒体は、貼り付けや設置等の処理において、湾曲させることが可能であり、処理効率が高まる。また、本発明の半導体装置の一例であるＲＦＩＤを有する紙媒体及びフィルム媒体に筆記用具で情報を記入することが可能であるため、用途範囲が広がる。
【０１４３】
次に、本発明の半導体装置の一形態である記憶装置の構成について、以下に示す。ここでは記憶装置の代表例として不揮発性記憶装置を用いて示す。
【０１４４】
図１３は、不揮発性半導体記憶装置の回路ブロック図の一例を示している。不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルアレイ５５２と周辺回路５５４が同一の素子基板上に形成されている。メモリセルアレイ５５２は、実施の形態１で示すような不揮発性記憶素子を有している。周辺回路５５４の構成は以下の通りである。
【０１４５】
ワード線選択のためにロウデコーダ５６２と、ビット線選択のためにカラムデコーダ５６４が、メモリセルアレイ５５２の周囲に設けられている。アドレスは、アドレスバッファ５５６を介してコントロール回路５５８に送られ、内部ロウアドレス信号及び内部カラムアドレス信号がそれぞれロウデコーダ５６２及びカラムデコーダ５６４に転送される。
【０１４６】
データ書き込み及び消去には、電源電位を昇圧した電位が用いられる。このため、コントロール回路５５８により動作モードに応じて制御される昇圧回路５６０が設けられている。昇圧回路５６０の出力はロウデコーダ５６２やカラムデコーダ５６４を介して、ワード線やビット線に供給される。センスアンプ５６６はカラムデコーダ５６４から出力されたデータが入力される。センスアンプ５６６により読み出されたデータは、データバッファ５６８に保持され、コントロール回路５５８からの制御により、データがランダムアクセスされ、データ入出力バッファ５７０を介して出力されるようになっている。書き込みデータは、データ入出力バッファ５７０を介してデータバッファ５６８に一旦保持され、コントロール回路５５８の制御によりカラムデコーダ５６４に転送される。
【０１４７】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の半導体装置を用いた電子機器について以下に示す。
【０１４８】
本発明の半導体装置を適用した電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図１４に示す。
【０１４９】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、デジタルカメラを示している。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の裏側を示す図である。このデジタルカメラは、筐体２１１１、表示部２１１２、レンズ２１１３、操作キー２１１４、シャッターボタン２１１５などを有する。筐体２１１１内部には、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１１６を備えている。
【０１５０】
また、図１４（Ｃ）は、携帯電話を示しており、携帯端末の１つの代表例である。この携帯電話は筐体２１２１、表示部２１２２、操作キー２１２３などを含む。また、携帯電話の内部には、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１２５を備えている。
【０１５１】
また、図１４（Ｄ）は、デジタルプレーヤーを示しており、オーディオ装置の１つの代表例である。図１４（Ｄ）に示すデジタルプレーヤーは、本体２１３０、表示部２１３１、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１３２、操作部２１３３、イヤホン２１３４等を含んでいる。
【０１５２】
また、図１４（Ｅ）は、電子ブック（電子ペーパーともいう）を示している。この電子ブックは、本体２１４１、表示部２１４２、操作キー２１４３、記憶装置、ＭＰＵ、イメージセンサ等の機能を有する本発明の半導体装置２１４４を含んでいる。またモデムが本体２１４１に内蔵されていてもよいし、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。
【０１５３】
以上の様に、本発明の半導体装置の適用範囲は極めて広く、他の電子機器に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の半導体装置を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図８】本発明に適用可能な繊維体を説明する上面図である。
【図９】本発明に適用可能なアンテナを説明する上面図である。
【図１０】本発明の半導体装置を説明する斜視図及び断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１２】本発明の半導体装置の応用例を説明する斜視図である。
【図１３】本発明の半導体装置を説明する図である。
【図１４】本発明の半導体装置を適用することが可能な電子機器を説明する図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の素子基板と、
局所的な押圧を緩和させる厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面に前記封止層が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の素子基板と、
有機化合物材料又は無機化合物材料の繊維体に有機樹脂が含浸された厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面に前記封止層が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の素子基板と、
有機化合物材料又は無機化合物材料の単糸を複数本束ねた経糸及び緯糸が密に織り込まれた繊維体に有機樹脂が含浸された厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面に前記封止層が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の厚さの素子基板と、
有機化合物材料又は無機化合物材料の単糸を複数本束ねた経糸及び緯糸が密に織り込まれた繊維体に有機樹脂が含浸された厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面は、前記封止層の前記繊維体で全面が覆われ、且つ前記有機樹脂が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項において、前記繊維体は織布または不織布であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一項において、繊維体は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維で形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記有機樹脂は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７において、前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、前記能動素子は、ＭＯＳトランジスタ、不揮発性記憶素子、またはダイオードの一つ以上であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記素子基板及び前記封止層の間に前記素子基板の前記能動素子に電気的に接続するアンテナが形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子及び前記能動素子を覆う絶縁層を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を前記素子基板上に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む封止層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子及び前記能動素子を覆う絶縁層を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第１の構造体を前記素子基板の一方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第１の封止層を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第２の構造体を前記素子基板の他方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第２の封止層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子、前記能動素子を覆う絶縁層、及び配線を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を前記素子基板上に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む封止層を形成し、前記封止層の一部を除去して前記配線に接続する接続端子を形成し、
前記封止層にアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記接続端子及び前記アンテナを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子、前記能動素子を覆う絶縁層、及び配線を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第１の構造体を前記素子基板の一方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第１の封止層を形成し、前記第１の封止層の一部を除去して前記配線に接続する接続端子を形成し、
前記封止層にアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記接続端子及び前記アンテナを電気的に接続し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第２の構造体を前記素子基板の他方の面に設けた後、加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第２の封止層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子、前記能動素子を覆う絶縁層、第１の配線、及び第２の配線を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第１の構造体を前記素子基板の一方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第１の封止層を形成し、前記第１の封止層の一部を除去して前記第１の配線に接続する第１の接続端子を形成し、
前記第１の封止層に第１のアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記第１の接続端子及び前記第１のアンテナを電気的に接続し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第２の構造体を前記素子基板の他方の面に設けた後、加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第２の封止層を形成し、前記第２の封止層の一部を除去して前記第２の配線に接続する第２の接続端子を形成し、
前記第２の封止層に第２のアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記第２の接続端子及び前記第２のアンテナを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子は、ＭＯＳトランジスタ、不揮発性記憶素子、またはダイオードの一つ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の素子基板と、
局所的な押圧を緩和させる厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面に前記封止層が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の素子基板と、
有機化合物材料又は無機化合物材料の繊維体に有機樹脂が含浸された厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面に前記封止層が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の素子基板と、
有機化合物材料又は無機化合物材料の単糸を複数本束ねた経糸及び緯糸が密に織り込まれた繊維体に有機樹脂が含浸された厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面に前記封止層が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板で能動素子が形成され、該能動素子が絶縁層で覆われた厚さ１μｍ以上８０μｍ以下の厚さの素子基板と、
有機化合物材料又は無機化合物材料の単糸を複数本束ねた経糸及び緯糸が密に織り込まれた繊維体に有機樹脂が含浸された厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下の封止層と、
を有し、
前記素子基板の一方の面または向かい合う一対の面は、前記封止層の前記繊維体で全面が覆われ、且つ前記有機樹脂が固着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項において、前記繊維体は織布または不織布であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一項において、繊維体は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維で形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記有機樹脂は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはシアネート樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７において、前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、またはフッ素樹脂であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、前記能動素子は、ＭＯＳトランジスタ、不揮発性記憶素子、またはダイオードの一つ以上であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、前記素子基板及び前記封止層の間に前記素子基板の前記能動素子に電気的に接続するアンテナが形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子及び前記能動素子を覆う絶縁層を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を前記素子基板上に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む封止層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子及び前記能動素子を覆う絶縁層を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第１の構造体を前記素子基板の一方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第１の封止層を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第２の構造体を前記素子基板の他方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第２の封止層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子、前記能動素子を覆う絶縁層、及び配線を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を前記素子基板上に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む封止層を形成し、前記封止層の一部を除去して前記配線に接続する接続端子を形成し、
前記封止層にアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記接続端子及び前記アンテナを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子、前記能動素子を覆う絶縁層、及び配線を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第１の構造体を前記素子基板の一方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第１の封止層を形成し、前記第１の封止層の一部を除去して前記配線に接続する接続端子を形成し、
前記封止層にアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記接続端子及び前記アンテナを電気的に接続し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第２の構造体を前記素子基板の他方の面に設けた後、加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第２の封止層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子、前記能動素子を覆う絶縁層、第１の配線、及び第２の配線を有する素子基板を形成し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第１の構造体を前記素子基板の一方の面に設けた後加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第１の封止層を形成し、前記第１の封止層の一部を除去して前記第１の配線に接続する第１の接続端子を形成し、
前記第１の封止層に第１のアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記第１の接続端子及び前記第１のアンテナを電気的に接続し、
繊維体に有機樹脂が含浸された第２の構造体を前記素子基板の他方の面に設けた後、加熱し圧着して、前記素子基板上に前記繊維体及び前記繊維体に含浸された有機樹脂を含む第２の封止層を形成し、前記第２の封止層の一部を除去して前記第２の配線に接続する第２の接続端子を形成し、
前記第２の封止層に第２のアンテナを有する基板を貼り付けると共に、前記第２の接続端子及び前記第２のアンテナを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか一項において、前記単結晶半導体基板またはＳＯＩ基板を用いて形成された能動素子は、ＭＯＳトランジスタ、不揮発性記憶素子、またはダイオードの一つ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２６２５４７（Ｐ２００８−２６２５４７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６２１３３（Ｐ２００８−６２１３３）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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