無線センシング装置
【課題】電池の交換を行うことなく、恒常的に動作をさせることが可能な無線センシング装置の提供を課題とする。
【解決手段】無線センシング装置に充電式のバッテリーを付加し、無線にて該バッテリーに充電を行うものとする。アンテナ回路にて受信された電波が電気エネルギーに変換されると、バッテリーはその電気エネルギーを蓄える。センサー回路はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーを用いて駆動し、情報の取得を行う。そして取得された情報を含む信号をアンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【解決手段】無線センシング装置に充電式のバッテリーを付加し、無線にて該バッテリーに充電を行うものとする。アンテナ回路にて受信された電波が電気エネルギーに変換されると、バッテリーはその電気エネルギーを蓄える。センサー回路はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーを用いて駆動し、情報の取得を行う。そして取得された情報を含む信号をアンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信など非接触手段により情報を読み取ることができる、所謂センシング機能を有した無線センシング装置に関する。特に、生体内部に埋め込まれた状態、生体内部に飲み込まれた状態、または生体外部に貼り付けられた状態において用いられる、無線センシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代において、ＩＴ技術の発達によって、様々な情報の処理がおこなわれるようになった。人々の健康に対する情報管理などもその一つである。たとえば企業や学校などにおいては定期的に健康診断がおこなわれ、１年または半年に一度は個人に対してその人の健康状態が通知され、異常があった場合には該当者に通知がおこなわれ、病院などで処置がおこなわれるようなしくみが作られている。
【０００３】
また、家庭においても、簡単に健康状態の確認ができるように簡易的な健康状態の測定器具が開発されている。近年携帯用の測定器具も普及しつつあり、病気の早期発見に貢献している。
【０００４】
このような健康状態測定器具の例として例えば下記特許文献１などがある。
【０００５】
特許文献１で示したのは、携帯型の血圧測定器であり、このような測定器の活用によって健康状態を簡単に知ることができる。
【０００６】
しかし特許文献１に記載された従来の健康測定器具は、以下のような問題がある。まず健康測定器具が小さくなったといっても、ある程度の大きさはあり、どこにでも携帯可能な程には小型化されていない。また、測定によって情報を得てもそれをすぐに専門医が診るわけではないので、体調に異変があっても本人がそれに気がつかず、病気が進行してしまうというような問題がある。
【０００７】
そのため、人体に無線機能を有するセンシング装置をはりつけ、無線にて身体情報を得る機能を持つ半導体装置が考案されている。具体的な例としては、特許文献２などがある。この例では特に、医療機関などの手を借りなくても、専用の無線読み取り機があれば身体情報を得ることができる。
【特許文献１】特開２００４−１２１６３２号公報
【特許文献２】特開２００６−９９７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献２に記載の無線センシング装置はパッシブ型であり、外部より無線にて信号を供給している時のみ動作している。外部より無線にて信号の供給ができない時にはこの無線センシング装置は動作できない。したがって、恒常的に身体情報を得るという観点からは不備がある。
【０００９】
また無線センシング装置をアクティブ型とし、電池を内蔵すれば上記の問題は解消される。しかし無線センシング装置を体内に埋め込む場合、または飲み込む場合、簡単に電池交換はできない。そして電池が消耗するとともに、無線センシング装置も非動作になるという問題があった。
【００１０】
上述した問題に鑑み、本発明は電池の交換を行うことなく、恒常的に動作をさせることが可能な無線センシング装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、無線センシング装置に充電式のバッテリーを付加し、無線にて該バッテリーに充電を行うものとする。具体的に本発明の無線センシング装置は、電波の授受を行うためのアンテナ回路と、前記電波から得られた電気エネルギーを蓄えるバッテリーと、情報の取得（センシング）を行うためのセンサー回路とを有する。
【００１２】
アンテナ回路にて受信された電波が電気エネルギーに変換されると、バッテリーはその電気エネルギーを蓄える。センサー回路はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーを用いて駆動し、情報の取得を行う。そして取得された情報を含む信号をアンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【００１３】
なおメモリ回路を用い、取得された情報を一旦メモリに格納しておいても良い。この場合、メモリ回路に格納された情報を、アンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【００１４】
本発明の無線センシング装置を生体内において用いる場合、体外から伝わってきた電波をアンテナ回路において電気エネルギーに変換し、バッテリーに蓄える。センサー回路はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーを用いて駆動し、身体情報の取得を行う。身体情報とは、生体の健康状態を把握するための指標となる情報を意味し、例えば血圧、心拍数、体温、呼吸数、血中ガス量、心電図または脳波などの活動電流値、血糖値、体内の映像などが挙げられる。
【００１５】
センサー回路で用いられるセンサーは、取得する身体情報に合わせて選択すれば良い。また無線センシング装置に複数のセンサー回路を用いることで、複数の種類の身体情報を取得させることが出来る。
【００１６】
そして取得された身体情報はメモリ回路に格納される。メモリ回路に格納された身体情報は、アンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【００１７】
また、本発明の無線センシング装置は生体内における身体情報の取得に限らず、接触して情報を得ることが困難なエリアから恒常的に情報を取得するため装置として活用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べたように、本発明では非接触にて無線センシング装置への電気エネルギーの供給が可能であるので、電池の交換の手間を省くことができる。
【００１９】
また無線センシング装置を生体内において用いる場合、生体内に無線センシング装置を取り込んだ状態のまま、生体を傷つけることなく非接触にてバッテリーの充電を行うことができる。そして当該バッテリーに蓄えられた電力を用いることで、本発明の無線センシング装置は恒常的に身体情報を取得することができる。
【００２０】
また無線センシング装置において取得された身体情報を、無線にて発信することが出来るので、その身体情報をＩＴ技術によって管理し、病気の早期発見、治療などに役立てることが可能になる。
【００２１】
また本発明の無線センシング装置は、生体内においての使用のみならず、接触して情報を得ることが困難なエリアから、恒常的に情報を取得するための装置として広く活用することができる。例えば放射線管理区域内のセンシングのように、人間が近づきにくい区域内でのセンシングなどに活用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。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、以下に示す図面において、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。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１に示す。図１は本発明のブロック図を示すものである。無線センシング装置１００はアンテナ回路１０１、発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８、整流回路１０９、充電回路１１０、バッテリー１１１、安定化電源回路１１２を有する。
【００２４】
磁界を用いて通信を行う場合、アンテナ回路１０１は図３（Ａ）に示すようにコイル状のアンテナ３０１、同調容量３０２を有する。整流回路１０９は図３（Ｂ）に示すように、ダイオード３０３、ダイオード３０４及び平滑容量３０５を有する。アンテナ回路１０１及び整流回路１０９はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。通信を磁界でなく電界を用いて行う場合にはアンテナはコイル状である必要はない。
【００２５】
本実施の形態の無線センシング装置１００の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０１で受信した交流信号はダイオード３０３、ダイオード３０４によって半波整流され、平滑容量３０５によって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路１１０は動作し、バッテリー１１１に充電を行う。バッテリー１１１は二次電池や大容量のコンデンサを用いることができる。
【００２６】
バッテリー１１１の出力電圧は安定化電源回路１１２で安定化され、安定化された後の電圧を発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８に供給する。
【００２７】
外部と通信を行うための信号は、キャリア（搬送波）を変調することで伝送される。従って本発明の無線センシング装置は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるものではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、これも特に限定はされない。
【００２８】
センサー回路１０７の駆動を要求する信号が外部から電波で送られてくると、アンテナ回路１０１に入力された該信号は復調回路１０４で復調される。復調された信号は論理回路１０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路１０５においてデコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信していれば、それを論理回路１０５はデコードする。デコードされたデータはＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７に送られ、それに従いＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７は動作する。
【００２９】
センサー回路１０７が動作することによって、無線センシング装置１００は外部情報を検出することができる。ここで外部情報とは圧力、光、匂い、音声などであるが、これには限定されない。センサー回路１０７はそれらの外部情報を電気信号に変換する役割を持つ。センサー回路１０７の出力はＡＤ変換回路１０６によって、デジタル信号に変換される。ＡＤ変換回路１０６の出力信号は論理回路１０５で演算される。エンコードが必要な場合は論理回路１０５でエンコードされる。論理回路１０５の出力は変調回路１０３で変調されアンテナ回路１０１に入力される。変調回路１０３は発振回路１０２の出力と論理回路１０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。アンテナ回路１０１に入力された信号は、電波として放出される。
【００３０】
センサー回路１０７は圧力センサー、光センサー、匂いセンサー、音声センサーなどを用いることが出来るが、これらに限定はされない。メモリ回路１０８はセンシングした情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メモリであることが望ましいがそれには限定されない。電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を果たす。メモリ回路１０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどであっても良い。
【００３１】
本発明の無線センシング装置を用いた身体情報収集システムの概要について図２を用いて説明する。図２は人間の身体情報を非接触で得ることを目的とした身体情報収集システムの概要を示す図である。無線センシング装置１００は、生体内において取り込まれた状態である。具体的には生体内に埋め込まれた状態であっても良いし、飲み込むなどして消化器官内に取り込まれた状態であっても良い。本発明の無線センシング装置は、生体内に取り込まれた状態であっても、電波を用いて非接触でバッテリーに電気エネルギーを蓄えることが出来る。
【００３２】
なお本発明の無線センシング装置は、センシングする時にのみバッテリーへの充電を行うのではなく、センシングする時以外の期間においても常にバッテリーへの充電を行うようにしても良い。上記構成により、弱い電波の下においても、１回のセンシングにおいて消費される電力をバッテリーにおいて十分確保することが可能となる。
【００３３】
また本発明の無線センシング装置は、生体内に取り込まれた状態での使用に限定されない。本発明の無線センシング装置を生体の表面に貼り付けた状態で用いることも可能である。
【００３４】
無線センシング装置１００に対して質問器２００より電波が発信される。その電波を受けると無線センシング装置１００はその無線センシング装置１００が持っているセンサー回路１０７で得られた身体情報を質問器２００に対して送り返す。質問器２００は情報システム（図示せず）に接続され、該情報システムにおいて得られた身体情報の解析を行う。このようにして、人の身体情報をわずらわしい測定器具を運搬することなく得ることが可能となる。また、情報が自動的に解析されるため、通知遅れによって病気が進行することを防ぐことができる。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図４に示す。図４は本発明のブロック図を示すものである。無線センシング装置４００はアンテナ回路４０１、４０２、発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８、整流回路１０９、充電回路１１０、バッテリー１１１、安定化電源回路１１２を有する。
【００３６】
本実施の形態においては、前述した第１の実施の形態と異なり、電力を受信するアンテナ回路４０１と信号を受信するアンテナ回路４０２とを有している。このように機能によってアンテナ回路を使い分けることによって、電力を送るための電波の周波数と、信号を送るための電波の周波数とを分けることができる。たとえば電力を送るための電波の周波数を１３．５６ＭＨｚとして磁界を用いて伝送し、信号を送るための電波の周波数を９５０ＭＨｚとして、電界を用いて伝送することができる。周波数及び磁界、電界を使い分けることによって、電力伝送は近距離のみの通信とし、信号伝送は遠距離も可能なものとすることができる。９５０ＭＨｚで電力を送った場合、遠方まで大電力が伝送され、他の無線機器の受信妨害を起こす可能性がある。そのため、近距離で済む場合には周波数を下げ、磁界を使用した伝送をおこなった方がよい。
【００３７】
本実施の形態の無線センシング装置４００の動作を以下に説明する。アンテナ回路４０１で受信した交流信号は、図３（Ｂ）に示すダイオード３０３、３０４によって半波整流され、平滑容量３０５によって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路１１０は動作し、バッテリー１１１に充電を行う。バッテリー１１１は二次電池や大容量のコンデンサを用いることができる。
【００３８】
バッテリー１１１の出力電圧は安定化電源回路１１２で安定化され、安定化された後の電圧を発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８に供給する。
【００３９】
外部と通信を行う信号はキャリア（搬送波）を変調して、伝送される。従って本発明の無線センシング装置は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるものではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、これも特に限定はされない。
【００４０】
アンテナ回路４０２に入力された信号は復調回路１０４で復調される。復調された信号は論理回路１０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路１０５においてデコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信していれば、それを論理回路１０５はデコードする。デコードされたデータはＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７に送られ、それに従いＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７は動作する。
【００４１】
センサー回路１０７が動作することによって、無線センシング装置４００は外部情報を検出することができる。ここで外部情報とは圧力、光、匂い、音声などであるが、これには限定されない。センサー回路１０７はそれらの外部情報を電気信号に変換する役割を持つ。センサー回路１０７の出力はＡＤ変換回路１０６によって、デジタル信号に変換される。ＡＤ変換回路１０６の出力信号は論理回路１０５で演算される。エンコードが必要な場合は論理回路１０５でエンコードされる。論理回路１０５の出力は変調回路１０３で変調され、アンテナ回路４０２より電波として放出される。変調回路１０３は発振回路１０２の出力と論理回路１０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。
【００４２】
センサー回路１０７は圧力センサー、光センサー、匂いセンサー、音声センサーなどを用いることが出来るが、これらに限定はされない。メモリ回路１０８はセンシングした情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メモリであることが望ましいがそれには限定されない。電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を果たす。メモリ回路１０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどであっても良い。
【００４３】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を図５に示す。図５は本発明のブロック図を示すものである。無線センシング装置５００はアンテナ回路１０１、発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、メモリ回路１０８、整流回路１０９、充電回路１１０、バッテリー１１１、安定化電源回路１１２、ＣＣＤ５０１、ＬＥＤ５０２を有する。
【００４４】
本実施の形態は無線センシング装置５００内部にＬＥＤ５０２とＣＣＤ５０１を有し、ＬＥＤ５０２からの発光によって体内を照らし、ＣＣＤ５０１によって照らされた照射物を撮像することを目的とする。発光はＬＥＤに限らず他の発光体、例えばＥＬ素子などを用いても良い。撮像もＣＣＤに限らず他の撮像素子、例えばＣＭＯＳセンサーなどを用いても良い。
【００４５】
磁界を用いて通信を行う場合、アンテナ回路１０１は図３（Ａ）に示すようにコイル状のアンテナ３０１、同調容量３０２を有する。整流回路１０９は図３（Ｂ）に示すように、ダイオード３０３、３０４及び平滑容量３０５を有する。アンテナ回路１０１及び整流回路１０９はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。通信を磁界でなく電界を用いて行う場合にはアンテナはコイル状である必要はない。
【００４６】
本実施の形態の無線センシング装置５００の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０１で受信した交流信号はダイオード３０３、３０４によって半波整流され、平滑容量３０５によって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路１１０は動作し、バッテリー１１１に充電を行う。バッテリー１１１は二次電池や大容量のコンデンサを用いることができる。
【００４７】
バッテリー１１１の出力電圧は安定化電源回路１１２で安定化され、安定化された後の電圧を発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、メモリ回路１０８、ＣＣＤ５０１、ＬＥＤ５０２に供給する。
【００４８】
外部と通信を行う信号は、キャリア（搬送波）を変調することで伝送される。従って本発明の無線センシング装置は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるものではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、これも特に限定はされない。
【００４９】
アンテナ回路１０１に入力された信号は復調回路１０４で復調される。復調された信号は論理回路１０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路１０５において、デコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信していれば、それを論理回路１０５はデコードする。デコードされたデータはＡＤ変換回路１０６、ＣＣＤ５０１に送られ、それに従いＡＤ変換回路１０６、ＣＣＤ５０１は動作する。
【００５０】
ＣＣＤ５０１が動作することによって、無線センシング装置５００は外部映像を撮影することができる。ＣＣＤ５０１が撮像している間、ＬＥＤ５０２は点灯している。ＣＣＤ５０１の出力は、ＡＤ変換回路１０６によってデジタル信号に変換される。ＡＤ変換回路１０６の出力信号は論理回路１０５で演算される。エンコードが必要な場合は論理回路１０５でエンコードされる。論理回路１０５の出力は変調回路１０３で変調されアンテナ回路１０１より出力される。変調回路１０３は発振回路１０２の出力と論理回路１０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。メモリ回路１０８はセンシングした情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メモリであることが望ましいがそれには限定されない。電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を果たす。メモリ回路１０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどであっても良い。
【００５１】
このように本実施の形態の無線センシング装置ではＣＣＤなどの撮像素子を用いることによって、体内の画像を撮像することができる。体内の異常を早く検出することが可能になり、健康確保に多大な貢献が可能になる。
【実施例１】
【００５２】
本発明の第１の実施例を図６に示す。図６は本発明の無線センシング装置の断面を示したものである。図６に示す無線センシング装置は基板６０１、アンテナ６０２、フェライト６０３、二次電池６０４、フレキシブルプリント基板６０５、パッケージ６０６を有する。基板６０１は前述した整流回路、復調回路、論理回路、変調回路、発振回路などを形成した基板である。基板の材質は単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などが望ましいがこれには限定されない。
【００５３】
アンテナ６０２は基板６０１上に形成しているが、アンテナ６０２を形成する位置はこれに限定されない。アンテナ６０２専用の基板を設けても良い。フェライト６０３は必ずしも必要ではない。しかしフェライト６０３を用いることで、磁束を用いた通信を行う場合において、磁束の回り込みを良くして、感度を上げることができる。二次電池６０４はリチウムイオンボタン型二次電池などが適しているが、リチウムイオンに限定されない。形状もボタン型に限定するものではない。また、二次電池ではなく、電気二重層コンデンサのような大容量コンデンサを用いても良い。フレキシブルプリント基板６０５は基板６０１と二次電池６０４を電気的に接続するためのものである。
【００５４】
パッケージ６０６は体内に埋め込まれる場合を想定し、気密性の高いものである必要がある。また、生体に悪影響を及ぼさない材質のものである必要がある。ボタン型二次電池を使用した場合、パッケージは１ｃｍ程度にすることが可能であり、人間が飲み込むことも可能である。
【００５５】
このように気密性の高いパッケージでは、頻繁に開封することはできない。したがって、電池を充電ができない一次電池を用いると、電池が消耗した場合、センシング装置が使用不可能になってしまう。本発明のように二次電池に対して、無線で充電が可能であれば、電池の消耗を考えずに使用することができる。また、生体の中にあるときでも、生体の外部から、充電を行うことが可能である。
【００５６】
本発明の無線センシング装置を用いることで、このように身体情報を無線通信で取り出すことが可能となる。
【実施例２】
【００５７】
本発明の第２の実施例を図７に示す。図７は本発明の無線センシング装置の断面を示したものである。図７に示す無線センシング装置は基板６０１、アンテナ６０２、フェライト６０３、二次電池６０４、フレキシブルプリント基板６０５、パッケージ６０６、ＬＥＤ６０７、ＣＣＤ６０８、レンズ６０９を有する。基板６０１は前述した整流回路、復調回路、論理回路、変調回路、発振回路などを形成した基板である。基板の材質は単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などが望ましいが、これには限定されない。
【００５８】
アンテナ６０２は基板６０１上に形成しているが、アンテナ６０２を形成する位置はこれに限定されない。アンテナ６０２専用の基板を設けても良い。フェライト６０３は必ずしも必要ではない。しかしフェライト６０３を用いることで、磁束を用いた通信を行う場合において、磁束の回り込みを良くして、感度を上げることができる。二次電池６０４はリチウムイオンボタン型二次電池などが適しているが、リチウムイオンに限定されない。形状もボタン型に限定するものではない。また、二次電池ではなく、電気二重層コンデンサのような大容量コンデンサを用いても良い。フレキシブルプリント基板６０５は基板６０１と二次電池６０４、ＣＣＤ６０８、ＬＥＤ６０７を電気的に接続するためのものである。
【００５９】
本実施例の無線センシング装置では、ＬＥＤ６０７を点灯させ、その光で体内を照らし、レンズ６０９を介して、ＣＣＤ６０８で撮像を行う。撮像されたデータはフレキシブルプリント基板６０５を介して、基板６０１に送られ、演算処理された後、無線によって、体外に送られる。
【００６０】
パッケージ６０６は体内に埋め込まれる場合を想定し、気密性の高いものである必要がある。撮像を行うため、ＬＥＤ６０７及びレンズ６０９の周囲のパッケージは透明である必要がある。また、パッケージは生体に悪影響を及ぼさない材質のものである必要がある。ボタン型二次電池を使用した場合、パッケージは１ｃｍ程度にすることが可能であり、人間が飲み込むことも可能である。
【００６１】
このように、気密性の高いものでは、頻繁に開封することはできない。したがって、電池を充電ができない一次電池を用いると、電池が消耗した場合、センシング装置が使用不可能になってしまう。本発明のように二次電池に対して、無線で充電が可能であれば、電池の消耗を考えずに使用することができる。また、生体の中にあるときでも、生体の外部から、充電を行うことが可能である。特にＬＥＤのように消費電力の大きなものを搭載する場合にはその効果は大きい。
【００６２】
このようにして本発明の無線センシング装置を用いることで、身体情報を無線通信で読み出すことができる。
【００６３】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例３】
【００６４】
本発明の第３の実施例を図８に示す。図８は本発明の無線センシング装置の断面を示したものである。図８に示す無線センシング装置は基板６０１、アンテナ６０２、フェライト６０３、薄膜二次電池８０１、フレキシブルプリント基板６０５、パッケージ６０６を有する。基板６０１は前述した整流回路、復調回路、論理回路、変調回路、発振回路などを形成した基板である。基板の材質は単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などが望ましいが、これには限定されない。
【００６５】
アンテナ６０２は基板６０１上に形成しているが、これには限定されずアンテナ６０２専用の基板を設けても良い。フェライト６０３は必ずしも必要ではない。しかしフェライト６０３を用いることで、磁束を用いた通信を行う場合において、磁束の回り込みを良くして、感度を上げることができる。薄膜二次電池８０１は薄膜リチウムイオン二次電池を使用している。薄膜リチウムイオン電池を用いることによって、二次電池の厚さを１ｍｍ以下にすることが可能である。フレキシブルプリント基板６０５は基板６０１と薄膜二次電池８０１を電気的に接続するためのものである。本実施例の無線センシング装置では全体の厚さを２ｍｍ以下にすることも可能であり、人体の皮膚の下に埋め込むことも可能である。
【００６６】
パッケージ６０６は体内に埋め込まれる場合を想定し、気密性の高いものである必要がある。このように、気密性の高いものでは、頻繁に開封することはできない。したがって、電池を充電ができない一次電池を用いると、電池が消耗した場合、センシング装置が使用不可能になってしまう。本発明のように二次電池に対して、無線で充電が可能であれば、電池の消耗を考えずに使用することができる。また、人体の中にあるときでも、人体の外部から、充電を行うことが可能である。
【００６７】
本発明の無線センシング装置を用いることで、このように、無線通信を用いて身体情報を取り出すことが可能となる。
【００６８】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１、実施例２と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例４】
【００６９】
本発明の第４の実施例を図９に示す。図９に示すのは回路を設けた基板の上面図である。基板６０１は、単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることが出来るが、これらに限定するものではない。
【００７０】
回路９０１、回路９０２、回路９０３、回路９０４、回路９０５、回路９０６は基板６０１上に形成された回路を示している。回路９０１〜回路９０６には、例えば図１に示した発振回路、変調回路、復調回路、論理回路、ＡＤ変換回路、センサー回路、メモリ回路、整流回路、充電回路または安定化電源回路などが含まれる。回路９０１〜回路９０６上にアンテナ６０２が形成されている。そして、二次電池または電気二重層コンデンサなどのバッテリーと接続するためのフレキシブルプリント基板６０５が、基板６０１上の回路９０１、回路９０２、回路９０３、回路９０４、回路９０５、回路９０６に電気的に接続されている。
【００７１】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例３と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例５】
【００７２】
本発明の第５の実施例を図１２に示す。図１２は薄膜二次電池の断面図を示したものである。以下、実施例３に用いた薄膜二次電池について説明を行う。二次電池としてはニッカド電池、リチウムイオン二次電池、鉛電池などがあるが、メモリ効果がない、電流量が大きく取れるなどの利点からリチウムイオン電池が広く用いられている。
【００７３】
また、リチウムイオン電池は近年、薄膜化の研究がおこなわれており、厚さ１μｍ〜数μｍのものも作られつつある。このような薄膜二次電池はフレキシブルな二次電池として活用できる。
【００７４】
基板７１０１上に電極となる集電体薄膜７１０２を成膜する。集電体薄膜７１０２は、負極活物質層７１０３と密着性が高いこと、また抵抗が小さいことが求められる。具体的に集電体薄膜７１０２として、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。
【００７５】
集電体薄膜７１０２上に負極活物質層７１０３を成膜する。一般に負極活物質層７１０３は酸化バナジウムなどが用いられる。その上に固体電解質層７１０４を成膜する。一般に固体電解質層７１０４はリン酸リチウムなどが用いられる。その上に正極活物質層７１０５を成膜する。一般に正極活物質層７１０５はマンガン酸リチウムなどが用いられる。コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムを用いても良い。その上に電極となる集電体薄膜７１０６を成膜する。集電体薄膜７１０６は正極活物質層７１０５と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。これらの各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。それぞれの厚さは０．１ｕｍ〜３ｕｍが望ましい。
【００７６】
次に以下に充電時、放電時の動作を説明する。充電時には、正極活物質層７１０５からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層７１０４を介して負極活物質層７１０３に吸収される。このときに、正極活物質層７１０５から外部へ電子が放出される。放電時には、負極活物質層７１０３からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層７１０４を介して、正極活物質層７１０５に吸収される。このとき負極活物質層７１０３から外部に電子が放出される。この様にして薄膜二次電池は動作する。このような薄膜二次電池を使用することにより、小型、軽量なバッテリーを構成することができる。
【００７７】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例４と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例６】
【００７８】
本発明の第６の実施例を図１０、図１１に示す。本実施例は電気二重層コンデンサについて説明を行うものである。電気二重層コンデンサの構造を図１０（Ａ）に示す。
【００７９】
電解液１００４中に陽極１００１、陰極１００２の２つの電極をいれ、該電極間に電圧を印加する。陽極１００１と陰極１００２の間には、電解液中で短絡しないようにセパレータ１００３を配置する。電解液１００４の種類にもよるが、一般的には１Ｖ付近を超えると電気分解が始まり、電極間に電流が流れる。しかし、電極間電圧が低い場合は、電気分解はおこらない。このとき、図１０（Ａ）に示すように電極の周囲には分極したイオン１００５の層ができる。この分極したイオン１００５の層を電気二重層と呼び、図１０（Ｂ）に示すように、この層をコンデンサ１００６として用いることができる。電気二重層を用いたコンデンサには以下の特徴がある。
【００８０】
分極したイオン層は非常に薄いため、電極の表面積を大きく取れれば容量値の大きなコンデンサを作ることができる。最も薄い電気二重層は分子１個分の厚さである。
【００８１】
電極の表面積を大きくするため、図１１（Ａ）に示すように活性炭１１０１を陽極１００１及び陰極１００２の表面に貼り付けて、活性炭表面も電極として用いる。活性炭１１０１は表面積が大きいため、大面積の電気二重層を形成するためには都合が良い。図１１（Ｂ）に活性炭１１０１の拡大図を示す。活性炭１１０１の表面に分極したイオン１００５が形成され、これらがコンデンサ１００６として機能する。電気分解がおきる電圧よりも低い電圧でのみコンデンサとしての機能が確保できるため、耐圧は低いという短所があるが、このような電気二重層コンデンサを用いることによって、小体積で、容量値の大きなコンデンサを得ることができる。具体的には０．１Ｆ以上のコンデンサをコイン程度の大きさで実現することが可能である。
【００８２】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例５と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例７】
【００８３】
本発明の第７の実施例を図１３に示す。図１３は光センサーの具体例である。
【００８４】
図１３（Ａ）に光センサーの断面図を示す。本実施例の光センサーはＰＩＮダイオードを用いたものである。基板１３０１上に透明導電膜１３０２を成膜する。次にＰ型アモルファスシリコン１３０３、Ｉ型アモルファスシリコン１３０４、Ｎ型アモルファスシリコン１３０５、電極１３０６を成膜し、所定の形状に加工（パターニング）する。続いて層間膜１３０９を成膜し、透明導電膜１３０２の一部及び電極１３０６の一部が露出するように層間膜１３０９にコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールにおいて透明導電膜１３０２に接続された電極１３０８、同じくコンタクトホールにおいて電極１３０６に接続された電極１３０７を形成する。
【００８５】
図１３（Ｂ）は、センサー回路内における光センサーと他の素子との接続関係を示したものである。ＰＩＮダイオード１３１０に抵抗１３１１を接続し、電源１３１２よりＰＩＮダイオード１３１０に逆バイアスの電圧を印加する。ＰＩＮダイオード１３１０に光が照射されると、ＰＩＮダイオード１３１０に光電流が流れ、抵抗１３１１の端子間に電圧Ｖｒが発生する。この電圧Ｖｒを読み取ることによって、光の量が検出できる。
【００８６】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例６と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例８】
【００８７】
本発明の第８の実施例を図１４に示す。図１４は圧力センサーの実施例である。本実施例の圧力センサーは、半導体を用いて形成された抵抗（半導体抵抗）１４０１〜１４０４、差動アンプ１４０５、電源端子１４０６、１４０７、出力端子１４０８を有する。
【００８８】
抵抗１４０１と抵抗１４０２は、電源端子１４０６と電源端子１４０７の間に直列に接続されている。また抵抗１４０３と抵抗１４０４も、電源端子１４０６と電源端子１４０７の間に直列に接続されている。そして抵抗１４０１及び抵抗１４０２と、抵抗１４０３及び抵抗１４０４とは並列に接続されている。また抵抗１４０１と抵抗１４０２は、抵抗１４０１と抵抗１４０２間の電位が差動アンプ１４０５の非反転入力端子（＋）に与えられるように、差動アンプ１４０５と接続されている。また抵抗１４０３と抵抗１４０４は、抵抗１４０３と抵抗１４０４間の電位が差動アンプ１４０５の反転入力端子（−）に与えられるように、差動アンプ１４０５と接続されている。
【００８９】
一般的に半導体抵抗は、応力を受けるとピエゾ効果によってその抵抗値が変化する。本実施例の圧力センサーでは、圧力センサーに圧力が加わると、抵抗１４０１〜１４０４のそれぞれに異なる圧力が加わるようにする。圧力が加わると差動アンプの反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）に与えられる電位が変化し、その電位差を増幅することによって、圧力の有無を検出することが可能となる。この圧力センサーを前述した無線センシング装置に用いることによって、センサー回路で得られた情報を無線で発信することができる。
【００９０】
尚、本発明において用いられる圧力センサーは本実施例で示した構成に限定されず、他の構成を有する回路であっても良い。
【００９１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、センシングされた情報を発信する無線センシング装置として適用することが可能である。また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例７と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例９】
【００９２】
次に、本発明の無線センシング装置の作製方法について詳しく述べる。なお本実施例では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を半導体素子の一例として示すが、本発明の無線センシング装置に用いられる半導体素子はこれに限定されない。例えばＴＦＴの他に、記憶素子、ダイオード、抵抗、コイル、容量、インダクタなどを用いることができる。
【００９３】
なお本実施例ではバッテリーとして実施例５に示した薄膜二次電池を用い、アンテナとバッテリーと半導体素子とを全て同じ基板上に形成する例について説明する。アンテナ、バッテリー及び半導体素子を全て同じ基板上に形成することで、無線センシング装置を小型化することが出来る。なお本発明はこの構成に限定されず、アンテナまたはバッテリーと半導体素子とを別途形成した後、電気的に接続するようにしても良い。
【００９４】
まず図１５（Ａ）に示すように、耐熱性を有する基板７００上に、絶縁膜７０１、剥離層７０２、下地膜として機能する絶縁膜７０３と、半導体膜７０４とを順に形成する。絶縁膜７０１、剥離層７０２、絶縁膜７０３及び半導体膜７０４は連続して形成することが可能である。
【００９５】
基板７００として、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレス基板を含む金属基板、またはシリコン基板等の半導体基板を用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度は低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００９６】
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）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００９７】
なお本実施例では、剥離層７０２を基板７００上の全面に設けているが本発明はこの構成に限定されない。例えばフォトリソグラフィ法などを用いて、基板７００上において剥離層７０２を部分的に形成する様にしても良い。
【００９８】
絶縁膜７０１、絶縁膜７０３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素、窒化珪素（ＳｉＮｘ、Ｓｉ３Ｎ４等）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁性を有する材料を用いて形成する。
【００９９】
絶縁膜７０１、絶縁膜７０３は、基板７００中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が半導体膜７０４中に拡散し、ＴＦＴなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また絶縁膜７０３は、剥離層７０２に含まれる不純物元素が半導体膜７０４中に拡散するのも防ぎ、なおかつ後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役目も有している。
【０１００】
絶縁膜７０１、絶縁膜７０３は、単数の絶縁膜を用いたものであっても、複数の絶縁膜を積層して用いたものであっても良い。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜、膜厚５０ｎｍの窒化酸化珪素膜、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を順に積層して絶縁膜７０３を形成するが、各膜の材質、膜厚、積層数は、これに限定されるものではない。例えば、下層の酸化窒化珪素膜に代えて、膜厚０．５〜３μｍのシロキサン系樹脂をスピンコート法、スリットコーター法、液滴吐出法、印刷法などによって形成しても良い。また、中層の窒化酸化珪素膜に代えて、窒化珪素膜（ＳｉＮｘ、Ｓｉ３Ｎ４等）を用いてもよい。また、上層の酸化窒化珪素膜に代えて、酸化珪素膜を用いていても良い。また、それぞれの膜厚は、０．０５〜３μｍとするのが望ましく、その範囲から自由に選択することができる。
【０１０１】
或いは、剥離層７０２に最も近い、絶縁膜７０３の下層を酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜で形成し、中層をシロキサン系樹脂で形成し、上層を酸化珪素膜で形成しても良い。
【０１０２】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち、少なくとも１種を有していても良い。
【０１０３】
酸化珪素膜は、ＳｉＨ４／Ｏ２、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）／Ｏ２等の混合ガスを用い、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ等の方法によって形成することができる。また、窒化珪素膜は、代表的には、ＳｉＨ４／ＮＨ３の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤによって形成することができる。また、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜は、代表的には、ＳｉＨ４／Ｎ２Ｏの混合ガスを用い、プラズマＣＶＤによって形成することができる。
【０１０４】
剥離層７０２は、金属膜、金属酸化膜、金属膜と金属酸化膜とを積層して形成される膜を用いることができる。金属膜と金属酸化膜は、単層であっても良いし、複数の層が積層された積層構造を有していても良い。また、金属膜や金属酸化膜の他に、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。剥離層７０２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。
【０１０５】
剥離層７０２に用いられる金属としては、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）またはイリジウム（Ｉｒ）等が挙げられる。剥離層７０２は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。
【０１０６】
また剥離層７０２は珪素（Ｓｉ）単体で形成された膜を用いても良いし、珪素（Ｓｉ）を主成分とする化合物で形成された膜を用いても良い。或いは、珪素（Ｓｉ）と上記金属とを含む合金で形成された膜を用いても良い。珪素を含む膜は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。
【０１０７】
剥離層７０２は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。金属膜と金属酸化膜とが積層された剥離層７０２は、元となる金属膜を形成した後、該金属膜の表面を酸化または窒化させることで形成することができる。具体的には、酸素雰囲気中またはＮ２Ｏ雰囲気中で元となる金属膜にプラズマ処理を行ったり、酸素雰囲気中またはＮ２Ｏ雰囲気中で金属膜に加熱処理を行ったりすればよい。また元となる金属膜上に接するように、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形成することでも、酸化を行うことが出来る。また元となる金属膜上に接するように、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜を形成することで、窒化を行うことが出来る。
【０１０８】
金属膜の酸化または窒化を行うプラズマ処理として、プラズマ密度が１×１０１１ｃｍ−３以上、好ましくは１×１０１１ｃｍ−３から９×１０１５ｃｍ−３以下であり、マイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）などの高周波を用いた高密度プラズマ処理を行っても良い。
【０１０９】
なお元となる金属膜の表面を酸化することで、金属膜と金属酸化膜とが積層した剥離層７０２を形成するようにしても良いが、金属膜を形成した後に金属酸化膜を別途形成するようにしても良い。
【０１１０】
例えば金属としてタングステンを用いる場合、スパッタ法やＣＶＤ法等により元となる金属膜としてタングステン膜を形成した後、該タングステン膜にプラズマ処理を行う。これにより、金属膜に相当するタングステン膜と、該金属膜に接し、なおかつタングステンの酸化物で形成された金属酸化膜とを、形成することができる。
【０１１１】
なおタングステンの酸化物はＷＯｘで表される。ｘは２以上３以下の範囲内にあり、ｘが２の場合（ＷＯ２）、ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）、ｘが３の場合（ＷＯ３）となる。タングステンの酸化物を形成するにあたりｘの値に特に制約はなく、エッチングレート等をもとにｘの値を定めれば良い。
【０１１２】
半導体膜７０４は、絶縁膜７０３を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜７０４の膜厚は２０〜２００ｎｍ（望ましくは４０〜１７０ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍ）とする。なお半導体膜７０４は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１１３】
なお半導体膜７０４は、公知の技術により結晶化しても良い。公知の結晶化方法としては、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法がある。或いは、触媒元素を用いる結晶化法とレーザ結晶化法とを組み合わせて用いることもできる。また、基板７００として石英のような耐熱性に優れている基板を用いる場合、電熱炉を使用した熱結晶化方法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法と、９５０℃程度の高温アニールを組み合わせた結晶法を用いても良い。
【０１１４】
例えばレーザ結晶化を用いる場合、レーザ結晶化の前に、レーザに対する半導体膜７０４の耐性を高めるために、５５０℃、４時間の加熱処理を該半導体膜７０４に対して行なう。そして連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ４レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜７０４に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度とし、照射する。
【０１１５】
連続発振の気体レーザとして、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどを用いることが出来る。また連続発振の固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどを用いることが出来る。
【０１１６】
またパルス発振のレーザとして、例えばＡｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザを用いることができる。
【０１１７】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を１０ＭＨｚ以上とし、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行なっても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜７０４に照射してから半導体膜７０４が完全に固化するまでの時間は数十ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数を用いることで、半導体膜７０４がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜７０４中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜７０４が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０〜３０μｍ、走査方向に対して垂直な方向における幅が１〜５μｍ程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って連続的に成長した単結晶の結晶粒を形成することで、少なくともＴＦＴのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜７０４の形成が可能となる。
【０１１８】
なおレーザ結晶化は、連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを並行して照射するようにしても良いし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを並行して照射するようにしても良い。
【０１１９】
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じるＴＦＴの閾値電圧のばらつきを抑えることができる。
【０１２０】
上述したレーザ光の照射により、結晶性がより高められた半導体膜７０４が形成される。なお、予め半導体膜７０４に、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などで形成した多結晶半導体を用いるようにしても良い。
【０１２１】
また本実施例では半導体膜７０４を結晶化しているが、結晶化せずに非晶質珪素膜または微結晶半導体膜のまま、後述のプロセスに進んでも良い。非晶質半導体、微結晶半導体を用いたＴＦＴは、多結晶半導体を用いたＴＦＴよりも作製工程が少ない分、コストを抑え、歩留まりを高くすることができるというメリットを有している。
【０１２２】
また、貼り合わせ法またはＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）法で絶縁膜上に形成された単結晶の半導体膜（ＳＯＩ：Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を、ＴＦＴの活性層として用いても良い。
【０１２３】
非晶質半導体は、珪素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。珪素を含む気体としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が挙げられる。この珪素を含む気体を、水素、水素及びヘリウムで希釈して用いても良い。
【０１２４】
次に図１５（Ｂ）に示すように、半導体膜７０４を所定の形状に加工（パターニング）し、島状の半導体膜７０５〜７０９を形成する。そして、島状の半導体膜７０５〜７０９を覆うように、ゲート絶縁膜７１０を形成する。ゲート絶縁膜７１０は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素または酸化窒化珪素を含む膜を、単層で、または積層させて形成することができる。積層する場合には、例えば、基板７００側から酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の３層構造とするのが好ましい。
【０１２５】
ゲート絶縁膜７１０は、高密度プラズマ処理を行うことにより島状の半導体膜７０５〜７０９の表面を酸化または窒化することで形成しても良い。高密度プラズマ処理は、例えばＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスとを用いて行う。この場合プラズマの励起をマイクロ波の導入により行うことで、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。このような高密度の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または窒化することにより、１〜２０ｎｍ、代表的には５〜１０ｎｍの絶縁膜が半導体膜に接するように形成される。この５〜１０ｎｍの絶縁膜をゲート絶縁膜７１０として用いる。
【０１２６】
上述した高密度プラズマ処理による半導体膜の酸化または窒化は固相反応で進むため、ゲート絶縁膜と半導体膜の界面準位密度をきわめて低くすることができる。また高密度プラズマ処理により半導体膜を直接酸化または窒化することで、形成される絶縁膜の厚さのばらつきを抑えることが出来る。また半導体膜が結晶性を有する場合、高密度プラズマ処理を用いて半導体膜の表面を固相反応で酸化させることにより、結晶粒界においてのみ酸化が速く進んでしまうのを抑え、均一性が良く、界面準位密度の低いゲート絶縁膜を形成することができる。高密度プラズマ処理により形成された絶縁膜を、ゲート絶縁膜の一部または全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを抑えることができる。
【０１２７】
次に図１５（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜７１０上に導電膜を形成した後、該導電膜を所定の形状に加工（パターニング）することで、島状の半導体膜７０５〜７０９の上方にゲート電極７１１を形成する。本実施例では積層された２つの導電膜をパターニングしてゲート電極７１１を形成する。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）等の金属を用いることが出来る。また上記金属を主成分とする合金を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。または、半導体膜に一導電型を付与するリン等の不純物元素をドーピングした、多結晶珪素などの半導体を用いて形成しても良い。
【０１２８】
本実施例では、１層目の導電膜として窒化タンタル膜またはタンタル（Ｔａ）膜を、２層目の導電膜としてタングステン（Ｗ）膜を用いる。２つの導電膜の組み合わせとして、本実施例で示した例の他に、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、アルミニウム膜とタンタル膜、アルミニウム膜とチタ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、２層の導電膜を形成した後の行程において、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、他の２層の導電膜の組み合わせとして、例えば、ｎ型を付与する不純物がドーピングされた珪素とニッケルシリサイド、ｎ型を付与する不純物がドーピングされた珪素とタングステンシリサイド等も用いることが出来る。
【０１２９】
また、本実施例ではゲート電極７１１を積層された２つの導電膜で形成しているが、本発明はこの構成に限定されない。ゲート電極７１１は単層の導電膜で形成されていても良いし、３つ以上の導電膜を積層することで形成されていても良い。３つ以上の導電膜を積層する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。
【０１３０】
導電膜の形成にはＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いることが出来る。本実施例では１層目の導電膜を２０〜１００ｎｍの厚さで形成し、２層目の導電膜を１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。
【０１３１】
なおゲート電極７１１を形成する際に用いるマスクとして、レジストの代わりに酸化珪素、酸化窒化珪素等をマスクとして用いてもよい。この場合、パターニングして酸化珪素、酸化窒化珪素等のマスクを形成する工程が加わるが、エッチング時におけるマスクの膜減りがレジストよりも少ないため、所望の幅を有するゲート電極７１１を形成することができる。またマスクを用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極７１１を形成しても良い。
【０１３２】
なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出または噴出することで所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。
【０１３３】
次に、ゲート電極７１１をマスクとして、島状の半導体膜７０５〜７０９に、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰ（リン）またはＡｓ（砒素））を低濃度にドープする（第１のドーピング工程）。第１のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１５〜１×１０１９／ｃｍ３、加速電圧：５０〜７０ｋｅＶとしたが、これに限定されるものではない。この第１のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜７１０を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜７０５〜７０９に、一対のｎ型の低濃度不純物領域７１２がそれぞれ形成される。なお、第１のドーピング工程は、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜７０８をマスクで覆って行っても良い。
【０１３４】
次に図１５（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜７０５〜７０７、７０９を覆うように、マスク７７０を形成する。そしてマスク７７０に加えてゲート電極７１１をマスクとして用い、島状の半導体膜７０８に、ｐ型を付与する不純物元素（代表的にはＢ（ホウ素））を高濃度にドープする（第２のドーピング工程）。第２のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３、加速電圧：２０〜４０ｋｅＶとして行なう。この第２のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜７１０を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜７０８に、一対のｐ型の高濃度不純物領域７１３が形成される。
【０１３５】
次に図１６（Ａ）に示すように、マスク７７０をアッシング等により除去した後、ゲート絶縁膜７１０及びゲート電極７１１を覆うように、絶縁膜を形成する。該絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層または積層して形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。
【０１３６】
そして、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより、ゲート絶縁膜７１０及び該絶縁膜を部分的にエッチングする。上記異方性エッチングによりゲート絶縁膜７１０が部分的にエッチングされて、島状の半導体膜７０５〜７０９上に部分的に形成されたゲート絶縁膜７１４が形成される。また上記異方性エッチングにより絶縁膜が部分的にエッチングされて、ゲート電極７１１の側面に接するサイドウォール７１５が形成される。サイドウォール７１５は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉｎ）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。本実施例ではエッチングガスとしては、ＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いる。なお、サイドウォール７１５を形成する工程は、これらに限定されるものではない。
【０１３７】
次にｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜７０８を覆うようにマスクを形成する。そして、形成したマスクに加えてゲート電極７１１及びサイドウォール７１５をマスクとして用い、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰまたはＡｓ）を高濃度にドープする（第３のドーピング工程）。第３のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３、加速電圧：６０〜１００ｋｅＶとして行なう。この第３のドーピング工程によって、島状の半導体膜７０５〜７０７、７０９に、一対のｎ型の高濃度不純物領域７１６がそれぞれ形成される。
【０１３８】
なおサイドウォール７１５は、後に高濃度のｎ型を付与する不純物をドーピングし、サイドウォール７１５の下部に低濃度不純物領域またはノンドープのオフセット領域を形成する際のマスクとして機能するものである。よって、低濃度不純物領域またはオフセット領域の幅を制御するには、サイドウォール７１５を形成する際の異方性エッチングの条件または絶縁膜の膜厚を適宜変更し、サイドウォール７１５のサイズを調整すればよい。
【０１３９】
次に、マスクをアッシング等により除去した後、不純物領域の加熱処理による活性化を行っても良い。例えば、５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した後、５５０℃、４時間、窒素雰囲気中において、加熱処理を行なえばよい。
【０１４０】
また、水素を含む窒化珪素膜を、１００ｎｍの膜厚に形成した後、４１０℃、１時間、窒素雰囲気中において加熱処理を行ない、島状の半導体膜７０５〜７０９を水素化する工程を行なっても良い。或いは、水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行ない、島状の半導体膜７０５〜７０９を水素化する工程を行なっても良い。加熱処理には、熱アニール法、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを用いることが出来る。加熱処理により、水素化のみならず、半導体膜に添加された不純物元素の活性化も行うことが出来る。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。この水素化の工程により、熱的に励起された水素によりダングリングボンドを終端することができる。
【０１４１】
上述した一連の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴ７１７〜７２０、ｐチャネル型ＴＦＴ７２１が形成される。
【０１４２】
次に図１６（Ｂ）に示すように、ＴＦＴ７１７〜７２１を保護するためのパッシベーション膜として機能する絶縁膜７２２を形成する。絶縁膜７２２は必ずしも設ける必要はないが、絶縁膜７２２を形成することで、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物がＴＦＴ７１７〜７２１へ侵入するのを防ぐことが出来る。具体的に絶縁膜７２２として、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化窒化珪素膜などを用いるのが望ましい。本実施例では、膜厚６００ｎｍ程度の酸化窒化珪素膜を、絶縁膜７２２として用いる。この場合、上記水素化の工程は、該酸化窒化珪素膜形成後に行っても良い。
【０１４３】
次に、ＴＦＴ７１７〜７２１を覆うように、絶縁膜７２２上に絶縁膜７２３を形成する。絶縁膜７２３は、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ等を用いることができる。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有していても良い。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜７２３を形成しても良い。
【０１４４】
絶縁膜７２３の形成には、その材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
【０１４５】
次に島状の半導体膜７０５〜７０９がそれぞれ一部露出するように絶縁膜７２２及び絶縁膜７２３にコンタクトホールを形成する。そして、該コンタクトホールを介して島状の半導体膜７０５〜７０９に接するように、導電膜７２４〜７３３を形成する。コンタクトホール開口時のエッチングに用いられるガスは、ＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。
【０１４６】
導電膜７２４〜７３３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。具体的に導電膜７２４〜７３３として、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）、珪素（Ｓｉ）等を用いることが出来る。また上記金属を主成分とする合金を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。導電膜７２４〜７３３は、上記金属が用いられた膜を単層または複数積層させて形成することが出来る。
【０１４７】
アルミニウムを主成分とする合金の例として、アルミニウムを主成分としニッケルを含むものが挙げられる。また、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素または珪素の一方または両方とを含むものも例として挙げることが出来る。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７２４〜７３３を形成する材料として最適である。特にアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜は、導電膜７２４〜７３３をパターニングするとき、レジストベークにおけるヒロックの発生をアルミニウム膜に比べて防止することができる。また、珪素（Ｓｉ）の代わりに、アルミニウム膜に０．５％程度のＣｕを混入させても良い。
【０１４８】
導電膜７２４〜７３３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、例えば、チタン、チタンの窒化物、モリブデンまたはモリブデンの窒化物等を用いて形成された膜である。アルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜を間に挟むようにバリア膜を形成すると、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より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を用いてバリア膜を形成すると、島状の半導体膜７０５〜７０９上に薄い酸化膜ができていたとしても、バリア膜に含まれるチタンがこの酸化膜を還元し、導電膜７２４〜７３３と島状の半導体膜７０５〜７０９が良好なコンタクトをとることができる。またバリア膜を複数積層するようにして用いても良い。その場合、例えば、導電膜７２４〜７３３をチタン、窒化チタン、アルミニウムシリコン、チタン、窒化チタンの順に積層された５層構造とすることが出来る。
【０１４９】
なお、導電膜７２４、７２５はｎチャネル型ＴＦＴ７１７の高濃度不純物領域７１６に接続されている。導電膜７２６、７２７はｎチャネル型ＴＦＴ７１８の高濃度不純物領域７１６に接続されている。導電膜７２８、７２９はｎチャネル型ＴＦＴ７１９の高濃度不純物領域７１６に接続されている。導電膜７３０、７３１はｐチャネル型ＴＦＴ７２１の高濃度不純物領域７１３に接続されている。導電膜７３２、７３３はｎチャネル型ＴＦＴ７２０の高濃度不純物領域７１６に接続されている。
【０１５０】
次に図１６（Ｃ）に示すように、導電膜７２４〜７３３を覆うように絶縁膜７３４を形成し、その後、導電膜７２４、７２６、７２８、７３３の一部がそれぞれ露出するように、該絶縁膜７３４にコンタクトホールを形成する。そして該コンタクトホールおいて導電膜７２４、７２６、７２８、７３３と接するように、導電膜７３５〜７３８を形成する。導電膜７２４〜７３３に用いることが出来る材料であるならば、導電膜７３５〜７３８の材料として使用することが出来る。
【０１５１】
絶縁膜７３４は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、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などを用いることが出来る。無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に代表される炭素を含む膜などを用いることができる。なおフォトリソグラフィ法で開口部を形成するのに用いるマスクを、液滴吐出法または印刷法で形成することができる。また絶縁膜７３４はその材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法または印刷法でなどで形成することが出来る。
【０１５２】
次にアンテナとして機能する導電膜７３９と、配線として機能する導電膜７４０〜７４２を、導電膜７３５〜７３８と接するように形成する。本実施例では、導電膜７３７と導電膜７３９が接している。また導電膜７３５と導電膜７４０が接している。また、導電膜７３６と導電膜７４１が接している。また、導電膜７３８と導電膜７４２が接している。
【０１５３】
導電膜７３９〜７４２は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属を用いて形成することが出来る。導電膜７３９〜７４２は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。導電膜７３９〜７４２は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。
【０１５４】
導電膜７３９〜７４２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、めっき法、フォトリソグラフィ法、蒸着法等を用いて形成することが出来る。
【０１５５】
例えばスクリーン印刷法を用いる場合、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性を有する粒子（導電体粒子）を有機樹脂に分散させた導電性のペーストを、絶縁膜７３４上に選択的に印刷することで導電膜７３９〜７４２を形成することができる。導電体粒子は、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）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）等を用いて形成することが出来る。導電体粒子は上記金属で形成されたものの他に、上記金属を主成分とする合金で形成されていても良いし、上記金属を含む化合物を用いて形成されていても良い。またハロゲン化銀の微粒子または分散性ナノ粒子も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として、ポリイミド、シロキサン系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることが出来る。
【０１５６】
上記金属の合金の一例として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）と白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）と白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）とパラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）の組み合わせが挙げられる。また例えば、銅（Ｃｕ）を銀（Ａｇ）でコートした導電体粒子なども用いることが可能である。
【０１５７】
なお導電膜７３９〜７４２の形成にあたり、印刷法や液滴吐出法で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、導電性のペーストに、銀を主成分とする導電体粒子（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、導電膜７３９〜７４２を形成することができる。焼成は、赤外ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを用いたランプアニールで行なっても良いし、電気炉を用いたファーネスアニールで行なっても良い。またエキシマレーザや、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いたレーザーアニールで行なっても良い。また、半田や鉛フリーの半田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。半田や鉛フリーの半田は、低コストであるといった利点を有している。
【０１５８】
印刷法、液滴吐出法を用いることで、露光用のマスクを用いずとも導電膜７３９〜７４２を形成することが可能になる。また、液滴吐出法、印刷法だと、フォトリソグラフィ法と異なり、エッチングにより除去されてしまうような材料の無駄がない。また高価な露光用のマスクを用いなくとも良いので、無線センシング装置の作製に費やされるコストを抑えることができる。
【０１５９】
次に図１７（Ａ）に示すように、導電膜７３９〜７４２を覆うように、絶縁膜７３４上に絶縁膜７４３を形成する。そして、配線として機能する導電膜７４０〜７４２の一部がそれぞれ露出するように、絶縁膜７４３にコンタクトホールを形成する。絶縁膜７４３は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、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などを用いることが出来る。無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に代表される炭素を含む膜などを用いることができる。なおフォトリソグラフィ法で開口部を形成するのに用いるマスクを、液滴吐出法または印刷法で形成することができる。また絶縁膜７４３はその材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法または印刷法でなどで形成することが出来る。
【０１６０】
次に図１７（Ｂ）に示すように、絶縁膜７０３から絶縁膜７４３までの、ＴＦＴに代表される半導体素子と各種導電膜を含む層（以下、「素子形成層７４４」と記す）を、基板７００から剥離する。本実施例では、第１のシート材７４５を素子形成層７４４の絶縁膜７４３側の面に貼り合わせ、物理的な力を用いて基板７００から素子形成層７４４を剥離する。剥離層７０２は、全て除去せず一部が残存した状態であっても良い。
【０１６１】
また上記剥離は、剥離層７０２のエッチングを用いた方法で行っても良い。この場合、エッチングの際に露出した導電膜７４０〜７４２の一部を保護するために、導電膜７４０〜７４２を覆うように保護層を形成する。そして剥離層７０２が一部露出するように溝を形成する。溝は、ダイシング、スクライビング、ＵＶ光を含むレーザ光を用いた加工、フォトリソグラフィ法などにより形成する。溝は、剥離層７０２が露出する程度の深さを有していれば良い。
【０１６２】
保護層は、例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂などで形成することができる。例えば保護層は、スピンコート法で水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）を膜厚３０μｍとなるように塗布し、仮硬化させるために２分間の露光を行ったあと、紫外線を裏面から２．５分、表面から１０分、合計１２．５分の露光を行って本硬化させることで形成できる。なお、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解する、もしくは密着性が高くなりすぎる恐れがある。従って、絶縁膜７４３と保護層を共に同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いる場合、後の工程において保護層の除去がスムーズに行なわれるように、絶縁膜７４３を覆うように、無機絶縁膜（窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜）を形成しておくことが好ましい。そして保護層を形成した後、剥離層７０２をエッチングにより除去する。この場合、エッチングガスとしてフッ化ハロゲンを用い、該ガスを溝から導入する。本実施例では、例えばＣｌＦ３（三フッ化塩素）を用い、温度：３５０℃、流量：３００ｓｃｃｍ、気圧：６Ｔｏｒｒ、時間：３ｈの条件で行なう。また、ＣｌＦ３ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンを用いることで、剥離層７０２が選択的にエッチングされ、基板７００をＴＦＴ７１７〜７２１から剥離することができる。なおフッ化ハロゲンは、気体であっても液体であってもどちらでも良い。
【０１６３】
次に図１８（Ａ）に示すように、素子形成層７４４の上記剥離により露出した面に、第２のシート材７４６を貼り合わせた後、素子形成層７４４を第１のシート材７４５から剥離する。そしてコンタクトホールを介して導電膜７４０〜７４２とそれぞれ接続する導電膜７４７〜７４９を形成する。本実施例では、導電膜７４０と導電膜７４７が接している。また導電膜７４１と導電膜７４８が接している。また導電膜７４２と導電膜７４９が接している。
【０１６４】
導電膜７４７〜７４９は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属を用いて形成することが出来る。導電膜７４７〜７４９は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。導電膜７４７〜７４９は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。
【０１６５】
導電膜７４７〜７４９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、めっき法、フォトリソグラフィ法、蒸着法等を用いて形成することが出来る。
【０１６６】
なお本実施例では、基板７００から素子形成層７４４を剥離した後に導電膜７４７〜７４９を形成する例を示しているが、導電膜７４７〜７４９を形成した後に基板７００から素子形成層７４４の剥離を行ってもよい。
【０１６７】
なお基板７００上に複数の無線センシング装置に対応する半導体素子を形成している場合には、素子形成層７４４を無線センシング装置ごとに分断する。分断は、レーザ照射装置、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。本実施例では、レーザ光を照射することによって１枚の基板７００に形成された複数の半導体素子を、対応する無線センシング装置ごとに分断する。
【０１６８】
次に、センサーを半導体素子に接続するための端子と、バッテリーとを有する基板７５１を用意する。本実施例では図１８（Ｂ）に示すように、バッテリーとして上記実施例５で示した薄膜二次電池７５０を用いる例を示す。
【０１６９】
次に、図１８（Ｂ）に示す薄膜二次電池７５０と、端子の構成について説明する。まず基板７５１上に導電膜７５２と導電膜７５３を形成する。導電膜７５２はセンサーを半導体素子に接続するための端子として機能する。そして基板７５１上に薄膜二次電池７５０が形成されている。具体的に薄膜二次電池７５０は、基板７５１側から順に積層された、導電膜７５３に接続された集電体薄膜７５４と、負極活物質層７５５と、固体電解質層７５６と、正極活物質層７５７、集電体薄膜７５８とを有している。
【０１７０】
集電体薄膜７５４は、負極活物質層７５５と密着性が良く、さらに抵抗が小さいことが求められる。よって集電体薄膜７５４として、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いるのが望ましい。また負極活物質層７５５として、酸化バナジウムなどが一般的に用いられる。また固体電解質層７５６として、リン酸リチウム、窒素が添加されたリン酸リチウムなどが一般的に用いられる。また正極活物質層７５７としてマンガン酸リチウムなどが一般的に用いられる。正極活物質層７５７としてコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウムを用いても良い。集電体薄膜７５８は正極活物質層７５７と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いることができる。またインジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）などの透光性を有する導電性材料を用いて、集電体薄膜７５４または集電体薄膜７５８を形成しても良い。
【０１７１】
上述の負極活物質層７５５、固体電解質層７５６、正極活物質層７５７、集電体薄膜７５８の各薄膜層はスパッタ法を用いて形成しても良いし、蒸着法を用いても良い。それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０１７２】
次に樹脂を用いて層間膜７５９を形成する。そして層間膜７５９をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜７５９は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずに層間膜７５９にコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜７５９上に導電膜７６０〜７６２を形成する。導電膜７６０はコンタクトホールを介して導電膜７５２に接している。また導電膜７６１は、コンタクトホールを介して集電体薄膜７５８に接している。導電膜７６２を導電膜７５３と電気的に接続することにより、薄膜二次電池７５０の電気接続を確保することが出来る。
【０１７３】
また導電膜７５２は、基板７５１に形成されたコンタクトホールを介して、基板７５１の導電膜７５２が形成された面（第１の面）とは反対の面（第２の面）に形成された導電膜７６３と接続されている。基板７５１におけるコンタクトホールの形成は、エッチングを用いても良いし、レーザを用いて行っても良い。またコンタクトホールの形成を容易にするために、導電膜７６０〜７６２を形成した後、ＣＭＰ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などを用いて研磨することで基板７５１を薄くしておいても良い。本実施例では導電膜７６３と、センサーに接続された配線７６４とを電気的に接続する。
【０１７４】
次に図１９に示すように、素子形成層７４４に設けられた導電膜７４７〜７４９と、導電膜７６０〜７６２とをそれぞれ接続する。具体的には導電膜７４７と導電膜７６０とを電気的に接続する。また導電膜７４８と導電膜７６１とを電気的に接続する。また導電膜７４９と導電膜７６２とを電気的に接続する。
【０１７５】
ここで、導電膜７４７〜７４９と導電膜７６０〜７６２との接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ））等で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。本実施例では、接着性を有する樹脂７６５に含まれる導電性粒子７６６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。
【０１７６】
なお、薄膜二次電池７５０が形成された基板７５１と、導電膜７５２において電気的に接続されたセンサーとを覆うように、第３のシート材を貼り合わせ、加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って第２のシート材７４６と第３のシート材を貼り合わせる様にしても良い。第２のシート材７４６、第３のシート材として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
【０１７７】
また第２のシート材７４６、第３のシート材として、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。
【０１７８】
帯電防止フィルムは、帯電を防ぐことが出来る材料（帯電防止剤）がフィルムに練り込まれたタイプ、フィルムそのものが帯電を防ぐ効果を有するタイプ、及び帯電防止剤をフィルムにコーティングしたタイプ等が挙げられる。帯電防止剤は、ノニオンポリマー系、アニオンポリマー系、カチオンポリマー系、ノニオン界面活性剤系、アニオン界面活性剤系、カチオン界面活性剤系、両性界面活性剤系を用いることが出来る。また金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）等も帯電防止剤として用いることが出来る。また帯電を防ぐ効果を有するフィルムの材料として、オレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチレン系樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＰＶＣポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂、変性ＰＰＯ樹脂などを用いることが出来る。
【０１７９】
なお本実施例では、別途用意したセンサーを素子形成層７４４に含まれる半導体素子と電気的に接続する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。センサーも半導体素子と同じ基板７００上に形成しても良い。
【０１８０】
図２３に、光電変換素子７６７が基板７００形成された、本発明の無線センシング装置の構成を示す。なおセンサーは光電変換素子に限定されず、抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタまたはダイオードなどで形成することが出来る。
【０１８１】
なお、本実施例は、上記実施の形態１乃至実施の形態３及び実施例１乃至実施例８と組み合わせて実施することが出来る。
【実施例１０】
【０１８２】
本実施例では、単結晶基板に形成されたトランジスタを用いて、本発明の無線センシング装置を作製する例について説明する。単結晶基板に形成されたトランジスタは特性のばらつきを抑えることが出来るので、無線センシング装置に用いるトランジスタの数を抑えることが出来る。また本実施例では、実施例５で説明した薄膜二次電池をバッテリーとして用いる例について説明する。
【０１８３】
まず図２０（Ａ）に示すように、半導体基板２３００に、半導体素子を電気的に分離するための素子分離用絶縁膜２３０１を絶縁膜で形成する。素子分離用絶縁膜２３０１の形成により、トランジスタを形成するための領域（素子形成領域）２３０２と、素子形成領域２３０３とを電気的に分離することが出来る。
【０１８４】
半導体基板２３００は、例えば、ｎ型またはｐ型の導電型を有する単結晶シリコン基板、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）等を用いることができる。
【０１８５】
素子分離用絶縁膜２３０１の形成には、選択酸化法（ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法）またはトレンチ分離法等を用いることができる。
【０１８６】
また本実施例ではｎ型の導電型を有する単結晶シリコン基板を半導体基板２３００として用い、素子形成領域２３０３にｐウェル２３０４を形成した例を示している。半導体基板２３００の素子形成領域２３０３に形成されたｐウェル２３０４は、ｐ型の導電型を付与する不純物元素を素子形成領域２３０３に選択的に導入することによって形成することができる。ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。また半導体基板２３００としてｐ型の導電型を有する半導体基板を用いる場合、素子形成領域２３０２にｎ型を付与する不純物元素を選択的に導入し、ｎウェル領域を形成すれば良い。
【０１８７】
なお本実施例では、半導体基板２３００としてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いているため、素子形成領域２３０２には不純物元素の導入を行っていない。しかし、ｎ型を付与する不純物元素を導入することにより素子形成領域２３０２にｎウェル領域を形成してもよい。ｎ型を付与する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。
【０１８８】
次に図２０（Ｂ）に示すように、素子形成領域２３０２、２３０３を覆うように絶縁膜２３０５、２３０６をそれぞれ形成する。本実施例では、半導体基板２３００を熱酸化することで素子形成領域２３０２、２３０３に形成された酸化珪素膜を、絶縁膜２３０５、２３０６として用いる。また、熱酸化により酸化珪素膜を形成した後、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て酸窒化珪素膜を形成し、酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された層を絶縁膜２３０５、２３０６として用いても良い。
【０１８９】
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜２３０５、２３０６を形成してもよい。例えば、高密度プラズマ処理により半導体基板２３００の表面を酸化または窒化することで、素子形成領域２３０２、２３０３に、絶縁膜２３０５、２３０６として用いる酸化珪素膜または窒化珪素膜を形成することができる。
【０１９０】
次に図２０（Ｃ）に示すように、絶縁膜２３０５、２３０６を覆うように導電膜を形成する。本実施例では、導電膜として、順に積層された導電膜２３０７と導電膜２３０８とを用いた例を示している。導電膜は、単層の導電膜を用いていても良いし、３層以上の導電膜が積層された構造を用いていても良い。
【０１９１】
導電膜２３０７、２３０８として、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）等の金属を用いることが出来る。また導電膜２３０７、２３０８は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。または、半導体膜に一導電型を付与するリン等の不純物元素をドーピングした、多結晶珪素などの半導体を用いて形成しても良い。本実施例では、窒化タンタルを用いて導電膜２３０７を形成し、タングステンを用いて導電膜２３０８を形成する。
【０１９２】
次に図２１（Ａ）に示すように、積層して設けられた導電膜２３０７、２３０８を所定の形状に加工（パターニング）することによって、絶縁膜２３０５、２３０６上にゲート電極２３０９、２３１０を形成する。
【０１９３】
次に図２１（Ｂ）に示すように、素子形成領域２３０２を覆うように、レジストでマスク２３１１を選択的に形成する。そして、素子形成領域２３０３に不純物元素を導入する。マスク２３１１に加えてゲート電極２３１０もマスクとして機能するので、上記不純物元素の導入により、ｐウェル２３０４にソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域２３１２と、チャネル形成領域２３１３が形成される。不純物元素は、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を用いる。ｎ型を付与する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型を付与する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。本実施例では、不純物元素として、リン（Ｐ）を用いる。
【０１９４】
次にマスク２３１１を除去した後、図２１（Ｃ）に示すように、素子形成領域２３０３を覆うようにレジストでマスク２３１４を選択的に形成する。そして素子形成領域２３０２に不純物元素を導入する。マスク２３１４に加えてゲート電極２３０９もマスクとして機能するので、上記不純物元素の導入により、素子形成領域２３０２内の半導体基板２３００において、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域２３１５と、チャネル形成領域２３１６が形成される。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を用いる。ｎ型を付与する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型を付与する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。本実施例では、図２１（Ｂ）で素子形成領域２３０３に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素（例えば、ボロン（Ｂ））を導入する。
【０１９５】
次に図２２（Ａ）に示すように、絶縁膜２３０５、２３０６、ゲート電極２３０９、２３１０を覆うように絶縁膜２３１７を形成する。そして絶縁膜２３１７にコンタクトホールを形成し、不純物領域２３１２、２３１５を一部露出させる。次にコンタクトホールを介して不純物領域２３１２、２３１５と接続する導電膜２３１８を形成する。導電膜２３１８は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。
【０１９６】
絶縁膜２３１７は、無機絶縁膜、有機樹脂膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に代表される炭素を含む膜などを用いることができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、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などを用いることが出来る。また絶縁膜２３１７はその材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法または印刷法でなどで形成することが出来る。
【０１９７】
なお本発明の無線センシング装置に用いるトランジスタは、本実施例において図示した構造に限定されるものではない。例えば、逆スタガ構造であっても良い。
【０１９８】
次に図２２（Ｂ）に示すように、薄膜二次電池２３１９を形成する。本実施例の薄膜二次電池２３１９は、集電体薄膜として用いる導電膜２３１８と、負極活物質層２３２０と、固体電解質層２３２１と、正極活物質層２３２２と、集電体薄膜２３２３とが順次積層された構成を有している。なお本実施例では導電膜２３１８の一部を集電体薄膜として用いるため、導電膜２３１８は負極活物質層２３２０との密着性が高く、抵抗が小さいことが求められる。導電膜２３１８は、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いて形成することが望ましい。
【０１９９】
薄膜二次電池２３１９の構成について詳述する。薄膜二次電池２３１９は、導電膜２３１８上に負極活物質層２３２０が形成されている。一般的には、負極活物質層２３２０として酸化バナジウムなどが用いられる。次に負極活物質層２３２０上に固体電解質層２３２１を形成する。一般的にはリン酸リチウム、窒素が添加されたリン酸リチウムなどが用いられる。次に固体電解質層２３２１上に正極活物質層２３２２を形成する。一般的にはマンガン酸リチウムなどが用いられる。コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムを用いても良い。次に正極活物質層２３２２上に電極となる集電体薄膜２３２３を形成する。集電体薄膜２３２３は正極活物質層２３２２と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いることができる。
【０２００】
またインジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）などの透光性を有する導電性材料を用いて、導電膜２３１８または集電体薄膜２３２３を形成しても良い。
【０２０１】
上述の負極活物質層２３２０、固体電解質層２３２１、正極活物質層２３２２、集電体薄膜２３２３の各薄膜層はスパッタ法を用いて形成しても良いし、蒸着法を用いても良い。それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０２０２】
次に樹脂を用いて層間膜２３２４を形成する。そして層間膜２３２４をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずにコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜上に配線層２３２５、配線層２３２６を形成する。そして配線層２３２５を導電膜２３１８と接続することにより、薄膜二次電池２３１９の電気接続を確保する。また配線層２３２６と導電膜２３１８とを接続することで、配線層２３２６にセンサーを電気的に接続することが出来る。
【０２０３】
なお本実施例では、別途用意したセンサーを配線層２３２６と電気的に接続する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。センサーも半導体基板２３００と同じ基板上に形成しても良い。この場合センサーは抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオードなどで形成することが出来る。
【０２０４】
上記作製方法を用いることで、本発明の無線センシング装置は、半導体基板にトランジスタを形成し、その上に薄膜二次電池を有する構成を取り得る。上記構成により、より極薄化、小型化された無線センシング装置を提供することができる。
【０２０５】
なお、本実施例は、上記実施の形態１乃至実施の形態３及び実施例１乃至実施例９と組み合わせて実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の無線センシング装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の人体への応用を示す図。
【図３】本発明の無線センシング装置のアンテナ回路及び整流回路の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の無線センシング装置の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の無線センシング装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の無線センシング装置の断面図を示す図。
【図７】本発明の無線センシング装置の断面図を示す図。
【図８】本発明の無線センシング装置の断面図を示す図。
【図９】本発明の無線センシング装置の基板の上面図を示す図。
【図１０】電気二重層コンデンサを示す図。
【図１１】電気二重層コンデンサを示す図。
【図１２】薄膜二次電池の断面図を示す図。
【図１３】光センサーの実施例を示す図。
【図１４】圧力センサーの実施例を示す図。
【図１５】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１６】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１７】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１８】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１９】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２０】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２１】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２２】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２３】本発明の無線センシング装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【０２０７】
１００ 無線センシング装置
１０１ アンテナ回路
１０２ 発振回路
１０３ 変調回路
１０４ 復調回路
１０５ 論理回路
１０６ ＡＤ変換回路
１０７ センサー回路
１０８ メモリ回路
１０９ 整流回路
１１０ 充電回路
１１１ バッテリー
１１２ 安定化電源回路
２００ 質問器
３０１ アンテナ
３０２ 同調容量
３０３ ダイオード
３０４ ダイオード
３０５ 平滑容量
４００ 無線センシング装置
４０１ アンテナ回路
４０２ アンテナ回路
５００ 無線センシング装置
５０１ ＣＣＤ
５０２ ＬＥＤ
６０１ 基板
６０２ アンテナ
６０２ アンテナ
６０３ フェライト
６０４ 二次電池
６０５ フレキシブルプリント基板
６０６ パッケージ
６０７ ＬＥＤ
６０８ ＣＣＤ
６０９ レンズ
７００ 基板
７０１ 絶縁膜
７０２ 剥離層
７０３ 絶縁膜
７０４ 半導体膜
７０５ 島状の半導体膜
７０６ 島状の半導体膜
７０７ 島状の半導体膜
７０８ 島状の半導体膜
７０９ 島状の半導体膜
７１０ ゲート絶縁膜
７１１ ゲート電極
７１２ 低濃度不純物領域
７１３ 高濃度不純物領域
７１４ ゲート絶縁膜
７１５ サイドウォール
７１６ 高濃度不純物領域
７１７ ＴＦＴ
７１８ ＴＦＴ
７１９ ＴＦＴ
７２０ ＴＦＴ
７２１ ＴＦＴ
７２２ 絶縁膜
７２３ 絶縁膜
７２４ 導電膜
７２５ 導電膜
７２６ 導電膜
７２７ 導電膜
７２８ 導電膜
７２９ 導電膜
７３０ 導電膜
７３１ 導電膜
７３２ 導電膜
７３３ 導電膜
７３４ 絶縁膜
７３５ 導電膜
７３６ 導電膜
７３７ 導電膜
７３８ 導電膜
７３９ 導電膜
７４０ 導電膜
７４１ 導電膜
７４２ 導電膜
７４３ 絶縁膜
７４４ 素子形成層
７４５ シート材
７４６ シート材
７４７ 導電膜
７４８ 導電膜
７４９ 導電膜
７５０ 薄膜二次電池
７５１ 基板
７５２ 導電膜
７５３ 導電膜
７５４ 集電体薄膜
７５５ 負極活物質層
７５６ 固体電解質層
７５７ 正極活物質層
７５８ 集電体薄膜
７５９ 層間膜
７６０ 導電膜
７６１ 導電膜
７６２ 導電膜
７６３ 導電膜
７６４ 配線
７６５ 樹脂
７６６ 導電性粒子
７６７ 光電変換素子
７７０ マスク
８０１ 薄膜二次電池
９０１ 回路
９０２ 回路
９０３ 回路
９０４ 回路
９０５ 回路
９０６ 回路
１００１ 陽極
１００２ 陰極
１００３ セパレータ
１００４ 電解液
１００４ 電解液
１００５ イオン
１００６ コンデンサ
１１０１ 活性炭
１３０１ 基板
１３０２ 透明導電膜
１３０３ Ｐ型アモルファスシリコン
１３０４ Ｉ型アモルファスシリコン
１３０５ Ｎ型アモルファスシリコン
１３０６ 電極
１３０７ 電極
１３０８ 電極
１３０９ 層間膜
１３１０ ＰＩＮダイオード
１３１１ 抵抗
１３１２ 電源
１４０１ 抵抗
１４０２ 抵抗
１４０３ 抵抗
１４０４ 抵抗
１４０５ 差動アンプ
１４０６ 電源端子
１４０７ 電源端子
１４０８ 出力端子
２３００ 半導体基板
２３０１ 素子分離用絶縁膜
２３０２ 素子形成領域
２３０３ 素子形成領域
２３０４ ｐウェル
２３０５ 絶縁膜
２３０７ 導電膜
２３０８ 導電膜
２３０９ ゲート電極
２３１０ ゲート電極
２３１１ マスク
２３１２ 不純物領域
２３１３ チャネル形成領域
２３１４ マスク
２３１５ 不純物領域
２３１６ チャネル形成領域
２３１７ 絶縁膜
２３１８ 導電膜
２３１９ 薄膜二次電池
２３２０ 負極活物質層
２３２１ 固体電解質層
２３２２ 正極活物質層
２３２３ 集電体薄膜
２３２４ 層間膜
２３２５ 配線層
２３２６ 配線層
７１０１ 基板
７１０２ 集電体薄膜
７１０３ 負極活物質層
７１０４ 固体電解質層
７１０５ 正極活物質層
７１０６ 集電体薄膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信など非接触手段により情報を読み取ることができる、所謂センシング機能を有した無線センシング装置に関する。特に、生体内部に埋め込まれた状態、生体内部に飲み込まれた状態、または生体外部に貼り付けられた状態において用いられる、無線センシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代において、ＩＴ技術の発達によって、様々な情報の処理がおこなわれるようになった。人々の健康に対する情報管理などもその一つである。たとえば企業や学校などにおいては定期的に健康診断がおこなわれ、１年または半年に一度は個人に対してその人の健康状態が通知され、異常があった場合には該当者に通知がおこなわれ、病院などで処置がおこなわれるようなしくみが作られている。
【０００３】
また、家庭においても、簡単に健康状態の確認ができるように簡易的な健康状態の測定器具が開発されている。近年携帯用の測定器具も普及しつつあり、病気の早期発見に貢献している。
【０００４】
このような健康状態測定器具の例として例えば下記特許文献１などがある。
【０００５】
特許文献１で示したのは、携帯型の血圧測定器であり、このような測定器の活用によって健康状態を簡単に知ることができる。
【０００６】
しかし特許文献１に記載された従来の健康測定器具は、以下のような問題がある。まず健康測定器具が小さくなったといっても、ある程度の大きさはあり、どこにでも携帯可能な程には小型化されていない。また、測定によって情報を得てもそれをすぐに専門医が診るわけではないので、体調に異変があっても本人がそれに気がつかず、病気が進行してしまうというような問題がある。
【０００７】
そのため、人体に無線機能を有するセンシング装置をはりつけ、無線にて身体情報を得る機能を持つ半導体装置が考案されている。具体的な例としては、特許文献２などがある。この例では特に、医療機関などの手を借りなくても、専用の無線読み取り機があれば身体情報を得ることができる。
【特許文献１】特開２００４−１２１６３２号公報
【特許文献２】特開２００６−９９７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献２に記載の無線センシング装置はパッシブ型であり、外部より無線にて信号を供給している時のみ動作している。外部より無線にて信号の供給ができない時にはこの無線センシング装置は動作できない。したがって、恒常的に身体情報を得るという観点からは不備がある。
【０００９】
また無線センシング装置をアクティブ型とし、電池を内蔵すれば上記の問題は解消される。しかし無線センシング装置を体内に埋め込む場合、または飲み込む場合、簡単に電池交換はできない。そして電池が消耗するとともに、無線センシング装置も非動作になるという問題があった。
【００１０】
上述した問題に鑑み、本発明は電池の交換を行うことなく、恒常的に動作をさせることが可能な無線センシング装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、無線センシング装置に充電式のバッテリーを付加し、無線にて該バッテリーに充電を行うものとする。具体的に本発明の無線センシング装置は、電波の授受を行うためのアンテナ回路と、前記電波から得られた電気エネルギーを蓄えるバッテリーと、情報の取得（センシング）を行うためのセンサー回路とを有する。
【００１２】
アンテナ回路にて受信された電波が電気エネルギーに変換されると、バッテリーはその電気エネルギーを蓄える。センサー回路はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーを用いて駆動し、情報の取得を行う。そして取得された情報を含む信号をアンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【００１３】
なおメモリ回路を用い、取得された情報を一旦メモリに格納しておいても良い。この場合、メモリ回路に格納された情報を、アンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【００１４】
本発明の無線センシング装置を生体内において用いる場合、体外から伝わってきた電波をアンテナ回路において電気エネルギーに変換し、バッテリーに蓄える。センサー回路はバッテリーに蓄えられた電気エネルギーを用いて駆動し、身体情報の取得を行う。身体情報とは、生体の健康状態を把握するための指標となる情報を意味し、例えば血圧、心拍数、体温、呼吸数、血中ガス量、心電図または脳波などの活動電流値、血糖値、体内の映像などが挙げられる。
【００１５】
センサー回路で用いられるセンサーは、取得する身体情報に合わせて選択すれば良い。また無線センシング装置に複数のセンサー回路を用いることで、複数の種類の身体情報を取得させることが出来る。
【００１６】
そして取得された身体情報はメモリ回路に格納される。メモリ回路に格納された身体情報は、アンテナ回路において電波に変換することで、無線で読み出すことができる。
【００１７】
また、本発明の無線センシング装置は生体内における身体情報の取得に限らず、接触して情報を得ることが困難なエリアから恒常的に情報を取得するため装置として活用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べたように、本発明では非接触にて無線センシング装置への電気エネルギーの供給が可能であるので、電池の交換の手間を省くことができる。
【００１９】
また無線センシング装置を生体内において用いる場合、生体内に無線センシング装置を取り込んだ状態のまま、生体を傷つけることなく非接触にてバッテリーの充電を行うことができる。そして当該バッテリーに蓄えられた電力を用いることで、本発明の無線センシング装置は恒常的に身体情報を取得することができる。
【００２０】
また無線センシング装置において取得された身体情報を、無線にて発信することが出来るので、その身体情報をＩＴ技術によって管理し、病気の早期発見、治療などに役立てることが可能になる。
【００２１】
また本発明の無線センシング装置は、生体内においての使用のみならず、接触して情報を得ることが困難なエリアから、恒常的に情報を取得するための装置として広く活用することができる。例えば放射線管理区域内のセンシングのように、人間が近づきにくい区域内でのセンシングなどに活用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。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、以下に示す図面において、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。
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１に示す。図１は本発明のブロック図を示すものである。無線センシング装置１００はアンテナ回路１０１、発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８、整流回路１０９、充電回路１１０、バッテリー１１１、安定化電源回路１１２を有する。
【００２４】
磁界を用いて通信を行う場合、アンテナ回路１０１は図３（Ａ）に示すようにコイル状のアンテナ３０１、同調容量３０２を有する。整流回路１０９は図３（Ｂ）に示すように、ダイオード３０３、ダイオード３０４及び平滑容量３０５を有する。アンテナ回路１０１及び整流回路１０９はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。通信を磁界でなく電界を用いて行う場合にはアンテナはコイル状である必要はない。
【００２５】
本実施の形態の無線センシング装置１００の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０１で受信した交流信号はダイオード３０３、ダイオード３０４によって半波整流され、平滑容量３０５によって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路１１０は動作し、バッテリー１１１に充電を行う。バッテリー１１１は二次電池や大容量のコンデンサを用いることができる。
【００２６】
バッテリー１１１の出力電圧は安定化電源回路１１２で安定化され、安定化された後の電圧を発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８に供給する。
【００２７】
外部と通信を行うための信号は、キャリア（搬送波）を変調することで伝送される。従って本発明の無線センシング装置は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるものではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、これも特に限定はされない。
【００２８】
センサー回路１０７の駆動を要求する信号が外部から電波で送られてくると、アンテナ回路１０１に入力された該信号は復調回路１０４で復調される。復調された信号は論理回路１０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路１０５においてデコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信していれば、それを論理回路１０５はデコードする。デコードされたデータはＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７に送られ、それに従いＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７は動作する。
【００２９】
センサー回路１０７が動作することによって、無線センシング装置１００は外部情報を検出することができる。ここで外部情報とは圧力、光、匂い、音声などであるが、これには限定されない。センサー回路１０７はそれらの外部情報を電気信号に変換する役割を持つ。センサー回路１０７の出力はＡＤ変換回路１０６によって、デジタル信号に変換される。ＡＤ変換回路１０６の出力信号は論理回路１０５で演算される。エンコードが必要な場合は論理回路１０５でエンコードされる。論理回路１０５の出力は変調回路１０３で変調されアンテナ回路１０１に入力される。変調回路１０３は発振回路１０２の出力と論理回路１０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。アンテナ回路１０１に入力された信号は、電波として放出される。
【００３０】
センサー回路１０７は圧力センサー、光センサー、匂いセンサー、音声センサーなどを用いることが出来るが、これらに限定はされない。メモリ回路１０８はセンシングした情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メモリであることが望ましいがそれには限定されない。電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を果たす。メモリ回路１０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどであっても良い。
【００３１】
本発明の無線センシング装置を用いた身体情報収集システムの概要について図２を用いて説明する。図２は人間の身体情報を非接触で得ることを目的とした身体情報収集システムの概要を示す図である。無線センシング装置１００は、生体内において取り込まれた状態である。具体的には生体内に埋め込まれた状態であっても良いし、飲み込むなどして消化器官内に取り込まれた状態であっても良い。本発明の無線センシング装置は、生体内に取り込まれた状態であっても、電波を用いて非接触でバッテリーに電気エネルギーを蓄えることが出来る。
【００３２】
なお本発明の無線センシング装置は、センシングする時にのみバッテリーへの充電を行うのではなく、センシングする時以外の期間においても常にバッテリーへの充電を行うようにしても良い。上記構成により、弱い電波の下においても、１回のセンシングにおいて消費される電力をバッテリーにおいて十分確保することが可能となる。
【００３３】
また本発明の無線センシング装置は、生体内に取り込まれた状態での使用に限定されない。本発明の無線センシング装置を生体の表面に貼り付けた状態で用いることも可能である。
【００３４】
無線センシング装置１００に対して質問器２００より電波が発信される。その電波を受けると無線センシング装置１００はその無線センシング装置１００が持っているセンサー回路１０７で得られた身体情報を質問器２００に対して送り返す。質問器２００は情報システム（図示せず）に接続され、該情報システムにおいて得られた身体情報の解析を行う。このようにして、人の身体情報をわずらわしい測定器具を運搬することなく得ることが可能となる。また、情報が自動的に解析されるため、通知遅れによって病気が進行することを防ぐことができる。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を図４に示す。図４は本発明のブロック図を示すものである。無線センシング装置４００はアンテナ回路４０１、４０２、発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８、整流回路１０９、充電回路１１０、バッテリー１１１、安定化電源回路１１２を有する。
【００３６】
本実施の形態においては、前述した第１の実施の形態と異なり、電力を受信するアンテナ回路４０１と信号を受信するアンテナ回路４０２とを有している。このように機能によってアンテナ回路を使い分けることによって、電力を送るための電波の周波数と、信号を送るための電波の周波数とを分けることができる。たとえば電力を送るための電波の周波数を１３．５６ＭＨｚとして磁界を用いて伝送し、信号を送るための電波の周波数を９５０ＭＨｚとして、電界を用いて伝送することができる。周波数及び磁界、電界を使い分けることによって、電力伝送は近距離のみの通信とし、信号伝送は遠距離も可能なものとすることができる。９５０ＭＨｚで電力を送った場合、遠方まで大電力が伝送され、他の無線機器の受信妨害を起こす可能性がある。そのため、近距離で済む場合には周波数を下げ、磁界を使用した伝送をおこなった方がよい。
【００３７】
本実施の形態の無線センシング装置４００の動作を以下に説明する。アンテナ回路４０１で受信した交流信号は、図３（Ｂ）に示すダイオード３０３、３０４によって半波整流され、平滑容量３０５によって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路１１０は動作し、バッテリー１１１に充電を行う。バッテリー１１１は二次電池や大容量のコンデンサを用いることができる。
【００３８】
バッテリー１１１の出力電圧は安定化電源回路１１２で安定化され、安定化された後の電圧を発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７、メモリ回路１０８に供給する。
【００３９】
外部と通信を行う信号はキャリア（搬送波）を変調して、伝送される。従って本発明の無線センシング装置は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるものではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、これも特に限定はされない。
【００４０】
アンテナ回路４０２に入力された信号は復調回路１０４で復調される。復調された信号は論理回路１０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路１０５においてデコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信していれば、それを論理回路１０５はデコードする。デコードされたデータはＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７に送られ、それに従いＡＤ変換回路１０６、センサー回路１０７は動作する。
【００４１】
センサー回路１０７が動作することによって、無線センシング装置４００は外部情報を検出することができる。ここで外部情報とは圧力、光、匂い、音声などであるが、これには限定されない。センサー回路１０７はそれらの外部情報を電気信号に変換する役割を持つ。センサー回路１０７の出力はＡＤ変換回路１０６によって、デジタル信号に変換される。ＡＤ変換回路１０６の出力信号は論理回路１０５で演算される。エンコードが必要な場合は論理回路１０５でエンコードされる。論理回路１０５の出力は変調回路１０３で変調され、アンテナ回路４０２より電波として放出される。変調回路１０３は発振回路１０２の出力と論理回路１０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。
【００４２】
センサー回路１０７は圧力センサー、光センサー、匂いセンサー、音声センサーなどを用いることが出来るが、これらに限定はされない。メモリ回路１０８はセンシングした情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メモリであることが望ましいがそれには限定されない。電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を果たす。メモリ回路１０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどであっても良い。
【００４３】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を図５に示す。図５は本発明のブロック図を示すものである。無線センシング装置５００はアンテナ回路１０１、発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、メモリ回路１０８、整流回路１０９、充電回路１１０、バッテリー１１１、安定化電源回路１１２、ＣＣＤ５０１、ＬＥＤ５０２を有する。
【００４４】
本実施の形態は無線センシング装置５００内部にＬＥＤ５０２とＣＣＤ５０１を有し、ＬＥＤ５０２からの発光によって体内を照らし、ＣＣＤ５０１によって照らされた照射物を撮像することを目的とする。発光はＬＥＤに限らず他の発光体、例えばＥＬ素子などを用いても良い。撮像もＣＣＤに限らず他の撮像素子、例えばＣＭＯＳセンサーなどを用いても良い。
【００４５】
磁界を用いて通信を行う場合、アンテナ回路１０１は図３（Ａ）に示すようにコイル状のアンテナ３０１、同調容量３０２を有する。整流回路１０９は図３（Ｂ）に示すように、ダイオード３０３、３０４及び平滑容量３０５を有する。アンテナ回路１０１及び整流回路１０９はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。通信を磁界でなく電界を用いて行う場合にはアンテナはコイル状である必要はない。
【００４６】
本実施の形態の無線センシング装置５００の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０１で受信した交流信号はダイオード３０３、３０４によって半波整流され、平滑容量３０５によって平滑される。この平滑された電圧を用いて、充電回路１１０は動作し、バッテリー１１１に充電を行う。バッテリー１１１は二次電池や大容量のコンデンサを用いることができる。
【００４７】
バッテリー１１１の出力電圧は安定化電源回路１１２で安定化され、安定化された後の電圧を発振回路１０２、変調回路１０３、復調回路１０４、論理回路１０５、ＡＤ変換回路１０６、メモリ回路１０８、ＣＣＤ５０１、ＬＥＤ５０２に供給する。
【００４８】
外部と通信を行う信号は、キャリア（搬送波）を変調することで伝送される。従って本発明の無線センシング装置は変調された信号を復調する必要がある。キャリアの周波数としては、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど様々な周波数があり得るが、特に限定されるものではない。変調の方式も振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、これも特に限定はされない。
【００４９】
アンテナ回路１０１に入力された信号は復調回路１０４で復調される。復調された信号は論理回路１０５で演算される。信号に何らかの暗号処理がされていれば、論理回路１０５において、デコードされる。外部の送信機が信号を変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信していれば、それを論理回路１０５はデコードする。デコードされたデータはＡＤ変換回路１０６、ＣＣＤ５０１に送られ、それに従いＡＤ変換回路１０６、ＣＣＤ５０１は動作する。
【００５０】
ＣＣＤ５０１が動作することによって、無線センシング装置５００は外部映像を撮影することができる。ＣＣＤ５０１が撮像している間、ＬＥＤ５０２は点灯している。ＣＣＤ５０１の出力は、ＡＤ変換回路１０６によってデジタル信号に変換される。ＡＤ変換回路１０６の出力信号は論理回路１０５で演算される。エンコードが必要な場合は論理回路１０５でエンコードされる。論理回路１０５の出力は変調回路１０３で変調されアンテナ回路１０１より出力される。変調回路１０３は発振回路１０２の出力と論理回路１０５の出力をミキシングすることによって変調を行う。メモリ回路１０８はセンシングした情報を蓄えておくためのものであり、不揮発性メモリであることが望ましいがそれには限定されない。電源が確保されれば、揮発性メモリであっても不揮発性メモリと同様の機能を果たす。メモリ回路１０８はＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどであっても良い。
【００５１】
このように本実施の形態の無線センシング装置ではＣＣＤなどの撮像素子を用いることによって、体内の画像を撮像することができる。体内の異常を早く検出することが可能になり、健康確保に多大な貢献が可能になる。
【実施例１】
【００５２】
本発明の第１の実施例を図６に示す。図６は本発明の無線センシング装置の断面を示したものである。図６に示す無線センシング装置は基板６０１、アンテナ６０２、フェライト６０３、二次電池６０４、フレキシブルプリント基板６０５、パッケージ６０６を有する。基板６０１は前述した整流回路、復調回路、論理回路、変調回路、発振回路などを形成した基板である。基板の材質は単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などが望ましいがこれには限定されない。
【００５３】
アンテナ６０２は基板６０１上に形成しているが、アンテナ６０２を形成する位置はこれに限定されない。アンテナ６０２専用の基板を設けても良い。フェライト６０３は必ずしも必要ではない。しかしフェライト６０３を用いることで、磁束を用いた通信を行う場合において、磁束の回り込みを良くして、感度を上げることができる。二次電池６０４はリチウムイオンボタン型二次電池などが適しているが、リチウムイオンに限定されない。形状もボタン型に限定するものではない。また、二次電池ではなく、電気二重層コンデンサのような大容量コンデンサを用いても良い。フレキシブルプリント基板６０５は基板６０１と二次電池６０４を電気的に接続するためのものである。
【００５４】
パッケージ６０６は体内に埋め込まれる場合を想定し、気密性の高いものである必要がある。また、生体に悪影響を及ぼさない材質のものである必要がある。ボタン型二次電池を使用した場合、パッケージは１ｃｍ程度にすることが可能であり、人間が飲み込むことも可能である。
【００５５】
このように気密性の高いパッケージでは、頻繁に開封することはできない。したがって、電池を充電ができない一次電池を用いると、電池が消耗した場合、センシング装置が使用不可能になってしまう。本発明のように二次電池に対して、無線で充電が可能であれば、電池の消耗を考えずに使用することができる。また、生体の中にあるときでも、生体の外部から、充電を行うことが可能である。
【００５６】
本発明の無線センシング装置を用いることで、このように身体情報を無線通信で取り出すことが可能となる。
【実施例２】
【００５７】
本発明の第２の実施例を図７に示す。図７は本発明の無線センシング装置の断面を示したものである。図７に示す無線センシング装置は基板６０１、アンテナ６０２、フェライト６０３、二次電池６０４、フレキシブルプリント基板６０５、パッケージ６０６、ＬＥＤ６０７、ＣＣＤ６０８、レンズ６０９を有する。基板６０１は前述した整流回路、復調回路、論理回路、変調回路、発振回路などを形成した基板である。基板の材質は単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などが望ましいが、これには限定されない。
【００５８】
アンテナ６０２は基板６０１上に形成しているが、アンテナ６０２を形成する位置はこれに限定されない。アンテナ６０２専用の基板を設けても良い。フェライト６０３は必ずしも必要ではない。しかしフェライト６０３を用いることで、磁束を用いた通信を行う場合において、磁束の回り込みを良くして、感度を上げることができる。二次電池６０４はリチウムイオンボタン型二次電池などが適しているが、リチウムイオンに限定されない。形状もボタン型に限定するものではない。また、二次電池ではなく、電気二重層コンデンサのような大容量コンデンサを用いても良い。フレキシブルプリント基板６０５は基板６０１と二次電池６０４、ＣＣＤ６０８、ＬＥＤ６０７を電気的に接続するためのものである。
【００５９】
本実施例の無線センシング装置では、ＬＥＤ６０７を点灯させ、その光で体内を照らし、レンズ６０９を介して、ＣＣＤ６０８で撮像を行う。撮像されたデータはフレキシブルプリント基板６０５を介して、基板６０１に送られ、演算処理された後、無線によって、体外に送られる。
【００６０】
パッケージ６０６は体内に埋め込まれる場合を想定し、気密性の高いものである必要がある。撮像を行うため、ＬＥＤ６０７及びレンズ６０９の周囲のパッケージは透明である必要がある。また、パッケージは生体に悪影響を及ぼさない材質のものである必要がある。ボタン型二次電池を使用した場合、パッケージは１ｃｍ程度にすることが可能であり、人間が飲み込むことも可能である。
【００６１】
このように、気密性の高いものでは、頻繁に開封することはできない。したがって、電池を充電ができない一次電池を用いると、電池が消耗した場合、センシング装置が使用不可能になってしまう。本発明のように二次電池に対して、無線で充電が可能であれば、電池の消耗を考えずに使用することができる。また、生体の中にあるときでも、生体の外部から、充電を行うことが可能である。特にＬＥＤのように消費電力の大きなものを搭載する場合にはその効果は大きい。
【００６２】
このようにして本発明の無線センシング装置を用いることで、身体情報を無線通信で読み出すことができる。
【００６３】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例３】
【００６４】
本発明の第３の実施例を図８に示す。図８は本発明の無線センシング装置の断面を示したものである。図８に示す無線センシング装置は基板６０１、アンテナ６０２、フェライト６０３、薄膜二次電池８０１、フレキシブルプリント基板６０５、パッケージ６０６を有する。基板６０１は前述した整流回路、復調回路、論理回路、変調回路、発振回路などを形成した基板である。基板の材質は単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などが望ましいが、これには限定されない。
【００６５】
アンテナ６０２は基板６０１上に形成しているが、これには限定されずアンテナ６０２専用の基板を設けても良い。フェライト６０３は必ずしも必要ではない。しかしフェライト６０３を用いることで、磁束を用いた通信を行う場合において、磁束の回り込みを良くして、感度を上げることができる。薄膜二次電池８０１は薄膜リチウムイオン二次電池を使用している。薄膜リチウムイオン電池を用いることによって、二次電池の厚さを１ｍｍ以下にすることが可能である。フレキシブルプリント基板６０５は基板６０１と薄膜二次電池８０１を電気的に接続するためのものである。本実施例の無線センシング装置では全体の厚さを２ｍｍ以下にすることも可能であり、人体の皮膚の下に埋め込むことも可能である。
【００６６】
パッケージ６０６は体内に埋め込まれる場合を想定し、気密性の高いものである必要がある。このように、気密性の高いものでは、頻繁に開封することはできない。したがって、電池を充電ができない一次電池を用いると、電池が消耗した場合、センシング装置が使用不可能になってしまう。本発明のように二次電池に対して、無線で充電が可能であれば、電池の消耗を考えずに使用することができる。また、人体の中にあるときでも、人体の外部から、充電を行うことが可能である。
【００６７】
本発明の無線センシング装置を用いることで、このように、無線通信を用いて身体情報を取り出すことが可能となる。
【００６８】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１、実施例２と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例４】
【００６９】
本発明の第４の実施例を図９に示す。図９に示すのは回路を設けた基板の上面図である。基板６０１は、単結晶シリコン基板、ガラス基板、プラスチック基板などを用いることが出来るが、これらに限定するものではない。
【００７０】
回路９０１、回路９０２、回路９０３、回路９０４、回路９０５、回路９０６は基板６０１上に形成された回路を示している。回路９０１〜回路９０６には、例えば図１に示した発振回路、変調回路、復調回路、論理回路、ＡＤ変換回路、センサー回路、メモリ回路、整流回路、充電回路または安定化電源回路などが含まれる。回路９０１〜回路９０６上にアンテナ６０２が形成されている。そして、二次電池または電気二重層コンデンサなどのバッテリーと接続するためのフレキシブルプリント基板６０５が、基板６０１上の回路９０１、回路９０２、回路９０３、回路９０４、回路９０５、回路９０６に電気的に接続されている。
【００７１】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例３と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例５】
【００７２】
本発明の第５の実施例を図１２に示す。図１２は薄膜二次電池の断面図を示したものである。以下、実施例３に用いた薄膜二次電池について説明を行う。二次電池としてはニッカド電池、リチウムイオン二次電池、鉛電池などがあるが、メモリ効果がない、電流量が大きく取れるなどの利点からリチウムイオン電池が広く用いられている。
【００７３】
また、リチウムイオン電池は近年、薄膜化の研究がおこなわれており、厚さ１μｍ〜数μｍのものも作られつつある。このような薄膜二次電池はフレキシブルな二次電池として活用できる。
【００７４】
基板７１０１上に電極となる集電体薄膜７１０２を成膜する。集電体薄膜７１０２は、負極活物質層７１０３と密着性が高いこと、また抵抗が小さいことが求められる。具体的に集電体薄膜７１０２として、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。
【００７５】
集電体薄膜７１０２上に負極活物質層７１０３を成膜する。一般に負極活物質層７１０３は酸化バナジウムなどが用いられる。その上に固体電解質層７１０４を成膜する。一般に固体電解質層７１０４はリン酸リチウムなどが用いられる。その上に正極活物質層７１０５を成膜する。一般に正極活物質層７１０５はマンガン酸リチウムなどが用いられる。コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムを用いても良い。その上に電極となる集電体薄膜７１０６を成膜する。集電体薄膜７１０６は正極活物質層７１０５と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。これらの各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。それぞれの厚さは０．１ｕｍ〜３ｕｍが望ましい。
【００７６】
次に以下に充電時、放電時の動作を説明する。充電時には、正極活物質層７１０５からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層７１０４を介して負極活物質層７１０３に吸収される。このときに、正極活物質層７１０５から外部へ電子が放出される。放電時には、負極活物質層７１０３からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層７１０４を介して、正極活物質層７１０５に吸収される。このとき負極活物質層７１０３から外部に電子が放出される。この様にして薄膜二次電池は動作する。このような薄膜二次電池を使用することにより、小型、軽量なバッテリーを構成することができる。
【００７７】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例４と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例６】
【００７８】
本発明の第６の実施例を図１０、図１１に示す。本実施例は電気二重層コンデンサについて説明を行うものである。電気二重層コンデンサの構造を図１０（Ａ）に示す。
【００７９】
電解液１００４中に陽極１００１、陰極１００２の２つの電極をいれ、該電極間に電圧を印加する。陽極１００１と陰極１００２の間には、電解液中で短絡しないようにセパレータ１００３を配置する。電解液１００４の種類にもよるが、一般的には１Ｖ付近を超えると電気分解が始まり、電極間に電流が流れる。しかし、電極間電圧が低い場合は、電気分解はおこらない。このとき、図１０（Ａ）に示すように電極の周囲には分極したイオン１００５の層ができる。この分極したイオン１００５の層を電気二重層と呼び、図１０（Ｂ）に示すように、この層をコンデンサ１００６として用いることができる。電気二重層を用いたコンデンサには以下の特徴がある。
【００８０】
分極したイオン層は非常に薄いため、電極の表面積を大きく取れれば容量値の大きなコンデンサを作ることができる。最も薄い電気二重層は分子１個分の厚さである。
【００８１】
電極の表面積を大きくするため、図１１（Ａ）に示すように活性炭１１０１を陽極１００１及び陰極１００２の表面に貼り付けて、活性炭表面も電極として用いる。活性炭１１０１は表面積が大きいため、大面積の電気二重層を形成するためには都合が良い。図１１（Ｂ）に活性炭１１０１の拡大図を示す。活性炭１１０１の表面に分極したイオン１００５が形成され、これらがコンデンサ１００６として機能する。電気分解がおきる電圧よりも低い電圧でのみコンデンサとしての機能が確保できるため、耐圧は低いという短所があるが、このような電気二重層コンデンサを用いることによって、小体積で、容量値の大きなコンデンサを得ることができる。具体的には０．１Ｆ以上のコンデンサをコイン程度の大きさで実現することが可能である。
【００８２】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例５と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例７】
【００８３】
本発明の第７の実施例を図１３に示す。図１３は光センサーの具体例である。
【００８４】
図１３（Ａ）に光センサーの断面図を示す。本実施例の光センサーはＰＩＮダイオードを用いたものである。基板１３０１上に透明導電膜１３０２を成膜する。次にＰ型アモルファスシリコン１３０３、Ｉ型アモルファスシリコン１３０４、Ｎ型アモルファスシリコン１３０５、電極１３０６を成膜し、所定の形状に加工（パターニング）する。続いて層間膜１３０９を成膜し、透明導電膜１３０２の一部及び電極１３０６の一部が露出するように層間膜１３０９にコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールにおいて透明導電膜１３０２に接続された電極１３０８、同じくコンタクトホールにおいて電極１３０６に接続された電極１３０７を形成する。
【００８５】
図１３（Ｂ）は、センサー回路内における光センサーと他の素子との接続関係を示したものである。ＰＩＮダイオード１３１０に抵抗１３１１を接続し、電源１３１２よりＰＩＮダイオード１３１０に逆バイアスの電圧を印加する。ＰＩＮダイオード１３１０に光が照射されると、ＰＩＮダイオード１３１０に光電流が流れ、抵抗１３１１の端子間に電圧Ｖｒが発生する。この電圧Ｖｒを読み取ることによって、光の量が検出できる。
【００８６】
また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例６と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例８】
【００８７】
本発明の第８の実施例を図１４に示す。図１４は圧力センサーの実施例である。本実施例の圧力センサーは、半導体を用いて形成された抵抗（半導体抵抗）１４０１〜１４０４、差動アンプ１４０５、電源端子１４０６、１４０７、出力端子１４０８を有する。
【００８８】
抵抗１４０１と抵抗１４０２は、電源端子１４０６と電源端子１４０７の間に直列に接続されている。また抵抗１４０３と抵抗１４０４も、電源端子１４０６と電源端子１４０７の間に直列に接続されている。そして抵抗１４０１及び抵抗１４０２と、抵抗１４０３及び抵抗１４０４とは並列に接続されている。また抵抗１４０１と抵抗１４０２は、抵抗１４０１と抵抗１４０２間の電位が差動アンプ１４０５の非反転入力端子（＋）に与えられるように、差動アンプ１４０５と接続されている。また抵抗１４０３と抵抗１４０４は、抵抗１４０３と抵抗１４０４間の電位が差動アンプ１４０５の反転入力端子（−）に与えられるように、差動アンプ１４０５と接続されている。
【００８９】
一般的に半導体抵抗は、応力を受けるとピエゾ効果によってその抵抗値が変化する。本実施例の圧力センサーでは、圧力センサーに圧力が加わると、抵抗１４０１〜１４０４のそれぞれに異なる圧力が加わるようにする。圧力が加わると差動アンプの反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）に与えられる電位が変化し、その電位差を増幅することによって、圧力の有無を検出することが可能となる。この圧力センサーを前述した無線センシング装置に用いることによって、センサー回路で得られた情報を無線で発信することができる。
【００９０】
尚、本発明において用いられる圧力センサーは本実施例で示した構成に限定されず、他の構成を有する回路であっても良い。
【００９１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、センシングされた情報を発信する無線センシング装置として適用することが可能である。また本実施例は、実施の形態１乃至実施の形態３、実施例１乃至実施例７と組み合わせて実施することが可能である。
【実施例９】
【００９２】
次に、本発明の無線センシング装置の作製方法について詳しく述べる。なお本実施例では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を半導体素子の一例として示すが、本発明の無線センシング装置に用いられる半導体素子はこれに限定されない。例えばＴＦＴの他に、記憶素子、ダイオード、抵抗、コイル、容量、インダクタなどを用いることができる。
【００９３】
なお本実施例ではバッテリーとして実施例５に示した薄膜二次電池を用い、アンテナとバッテリーと半導体素子とを全て同じ基板上に形成する例について説明する。アンテナ、バッテリー及び半導体素子を全て同じ基板上に形成することで、無線センシング装置を小型化することが出来る。なお本発明はこの構成に限定されず、アンテナまたはバッテリーと半導体素子とを別途形成した後、電気的に接続するようにしても良い。
【００９４】
まず図１５（Ａ）に示すように、耐熱性を有する基板７００上に、絶縁膜７０１、剥離層７０２、下地膜として機能する絶縁膜７０３と、半導体膜７０４とを順に形成する。絶縁膜７０１、剥離層７０２、絶縁膜７０３及び半導体膜７０４は連続して形成することが可能である。
【００９５】
基板７００として、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレス基板を含む金属基板、またはシリコン基板等の半導体基板を用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度は低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。
【００９６】
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）に代表されるポリエステル、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００９７】
なお本実施例では、剥離層７０２を基板７００上の全面に設けているが本発明はこの構成に限定されない。例えばフォトリソグラフィ法などを用いて、基板７００上において剥離層７０２を部分的に形成する様にしても良い。
【００９８】
絶縁膜７０１、絶縁膜７０３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化珪素、窒化珪素（ＳｉＮｘ、Ｓｉ３Ｎ４等）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁性を有する材料を用いて形成する。
【００９９】
絶縁膜７０１、絶縁膜７０３は、基板７００中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が半導体膜７０４中に拡散し、ＴＦＴなどの半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。また絶縁膜７０３は、剥離層７０２に含まれる不純物元素が半導体膜７０４中に拡散するのも防ぎ、なおかつ後の半導体素子を剥離する工程において、半導体素子を保護する役目も有している。
【０１００】
絶縁膜７０１、絶縁膜７０３は、単数の絶縁膜を用いたものであっても、複数の絶縁膜を積層して用いたものであっても良い。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜、膜厚５０ｎｍの窒化酸化珪素膜、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を順に積層して絶縁膜７０３を形成するが、各膜の材質、膜厚、積層数は、これに限定されるものではない。例えば、下層の酸化窒化珪素膜に代えて、膜厚０．５〜３μｍのシロキサン系樹脂をスピンコート法、スリットコーター法、液滴吐出法、印刷法などによって形成しても良い。また、中層の窒化酸化珪素膜に代えて、窒化珪素膜（ＳｉＮｘ、Ｓｉ３Ｎ４等）を用いてもよい。また、上層の酸化窒化珪素膜に代えて、酸化珪素膜を用いていても良い。また、それぞれの膜厚は、０．０５〜３μｍとするのが望ましく、その範囲から自由に選択することができる。
【０１０１】
或いは、剥離層７０２に最も近い、絶縁膜７０３の下層を酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜で形成し、中層をシロキサン系樹脂で形成し、上層を酸化珪素膜で形成しても良い。
【０１０２】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち、少なくとも１種を有していても良い。
【０１０３】
酸化珪素膜は、ＳｉＨ４／Ｏ２、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）／Ｏ２等の混合ガスを用い、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ等の方法によって形成することができる。また、窒化珪素膜は、代表的には、ＳｉＨ４／ＮＨ３の混合ガスを用い、プラズマＣＶＤによって形成することができる。また、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜は、代表的には、ＳｉＨ４／Ｎ２Ｏの混合ガスを用い、プラズマＣＶＤによって形成することができる。
【０１０４】
剥離層７０２は、金属膜、金属酸化膜、金属膜と金属酸化膜とを積層して形成される膜を用いることができる。金属膜と金属酸化膜は、単層であっても良いし、複数の層が積層された積層構造を有していても良い。また、金属膜や金属酸化膜の他に、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。剥離層７０２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。
【０１０５】
剥離層７０２に用いられる金属としては、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）またはイリジウム（Ｉｒ）等が挙げられる。剥離層７０２は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。
【０１０６】
また剥離層７０２は珪素（Ｓｉ）単体で形成された膜を用いても良いし、珪素（Ｓｉ）を主成分とする化合物で形成された膜を用いても良い。或いは、珪素（Ｓｉ）と上記金属とを含む合金で形成された膜を用いても良い。珪素を含む膜は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。
【０１０７】
剥離層７０２は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。金属膜と金属酸化膜とが積層された剥離層７０２は、元となる金属膜を形成した後、該金属膜の表面を酸化または窒化させることで形成することができる。具体的には、酸素雰囲気中またはＮ２Ｏ雰囲気中で元となる金属膜にプラズマ処理を行ったり、酸素雰囲気中またはＮ２Ｏ雰囲気中で金属膜に加熱処理を行ったりすればよい。また元となる金属膜上に接するように、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形成することでも、酸化を行うことが出来る。また元となる金属膜上に接するように、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜を形成することで、窒化を行うことが出来る。
【０１０８】
金属膜の酸化または窒化を行うプラズマ処理として、プラズマ密度が１×１０１１ｃｍ−３以上、好ましくは１×１０１１ｃｍ−３から９×１０１５ｃｍ−３以下であり、マイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）などの高周波を用いた高密度プラズマ処理を行っても良い。
【０１０９】
なお元となる金属膜の表面を酸化することで、金属膜と金属酸化膜とが積層した剥離層７０２を形成するようにしても良いが、金属膜を形成した後に金属酸化膜を別途形成するようにしても良い。
【０１１０】
例えば金属としてタングステンを用いる場合、スパッタ法やＣＶＤ法等により元となる金属膜としてタングステン膜を形成した後、該タングステン膜にプラズマ処理を行う。これにより、金属膜に相当するタングステン膜と、該金属膜に接し、なおかつタングステンの酸化物で形成された金属酸化膜とを、形成することができる。
【０１１１】
なおタングステンの酸化物はＷＯｘで表される。ｘは２以上３以下の範囲内にあり、ｘが２の場合（ＷＯ２）、ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）、ｘが３の場合（ＷＯ３）となる。タングステンの酸化物を形成するにあたりｘの値に特に制約はなく、エッチングレート等をもとにｘの値を定めれば良い。
【０１１２】
半導体膜７０４は、絶縁膜７０３を形成した後、大気に曝さずに形成することが望ましい。半導体膜７０４の膜厚は２０〜２００ｎｍ（望ましくは４０〜１７０ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍ）とする。なお半導体膜７０４は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。
【０１１３】
なお半導体膜７０４は、公知の技術により結晶化しても良い。公知の結晶化方法としては、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法がある。或いは、触媒元素を用いる結晶化法とレーザ結晶化法とを組み合わせて用いることもできる。また、基板７００として石英のような耐熱性に優れている基板を用いる場合、電熱炉を使用した熱結晶化方法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法と、９５０℃程度の高温アニールを組み合わせた結晶法を用いても良い。
【０１１４】
例えばレーザ結晶化を用いる場合、レーザ結晶化の前に、レーザに対する半導体膜７０４の耐性を高めるために、５５０℃、４時間の加熱処理を該半導体膜７０４に対して行なう。そして連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ４レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力１０Ｗのレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜７０４に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度とし、照射する。
【０１１５】
連続発振の気体レーザとして、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどを用いることが出来る。また連続発振の固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどを用いることが出来る。
【０１１６】
またパルス発振のレーザとして、例えばＡｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザを用いることができる。
【０１１７】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を１０ＭＨｚ以上とし、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行なっても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜７０４に照射してから半導体膜７０４が完全に固化するまでの時間は数十ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数を用いることで、半導体膜７０４がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜７０４中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜７０４が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０〜３０μｍ、走査方向に対して垂直な方向における幅が１〜５μｍ程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って連続的に成長した単結晶の結晶粒を形成することで、少なくともＴＦＴのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜７０４の形成が可能となる。
【０１１８】
なおレーザ結晶化は、連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを並行して照射するようにしても良いし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを並行して照射するようにしても良い。
【０１１９】
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じるＴＦＴの閾値電圧のばらつきを抑えることができる。
【０１２０】
上述したレーザ光の照射により、結晶性がより高められた半導体膜７０４が形成される。なお、予め半導体膜７０４に、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などで形成した多結晶半導体を用いるようにしても良い。
【０１２１】
また本実施例では半導体膜７０４を結晶化しているが、結晶化せずに非晶質珪素膜または微結晶半導体膜のまま、後述のプロセスに進んでも良い。非晶質半導体、微結晶半導体を用いたＴＦＴは、多結晶半導体を用いたＴＦＴよりも作製工程が少ない分、コストを抑え、歩留まりを高くすることができるというメリットを有している。
【０１２２】
また、貼り合わせ法またはＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）法で絶縁膜上に形成された単結晶の半導体膜（ＳＯＩ：Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を、ＴＦＴの活性層として用いても良い。
【０１２３】
非晶質半導体は、珪素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。珪素を含む気体としては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が挙げられる。この珪素を含む気体を、水素、水素及びヘリウムで希釈して用いても良い。
【０１２４】
次に図１５（Ｂ）に示すように、半導体膜７０４を所定の形状に加工（パターニング）し、島状の半導体膜７０５〜７０９を形成する。そして、島状の半導体膜７０５〜７０９を覆うように、ゲート絶縁膜７１０を形成する。ゲート絶縁膜７１０は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法などを用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素または酸化窒化珪素を含む膜を、単層で、または積層させて形成することができる。積層する場合には、例えば、基板７００側から酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の３層構造とするのが好ましい。
【０１２５】
ゲート絶縁膜７１０は、高密度プラズマ処理を行うことにより島状の半導体膜７０５〜７０９の表面を酸化または窒化することで形成しても良い。高密度プラズマ処理は、例えばＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスとを用いて行う。この場合プラズマの励起をマイクロ波の導入により行うことで、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。このような高密度の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または窒化することにより、１〜２０ｎｍ、代表的には５〜１０ｎｍの絶縁膜が半導体膜に接するように形成される。この５〜１０ｎｍの絶縁膜をゲート絶縁膜７１０として用いる。
【０１２６】
上述した高密度プラズマ処理による半導体膜の酸化または窒化は固相反応で進むため、ゲート絶縁膜と半導体膜の界面準位密度をきわめて低くすることができる。また高密度プラズマ処理により半導体膜を直接酸化または窒化することで、形成される絶縁膜の厚さのばらつきを抑えることが出来る。また半導体膜が結晶性を有する場合、高密度プラズマ処理を用いて半導体膜の表面を固相反応で酸化させることにより、結晶粒界においてのみ酸化が速く進んでしまうのを抑え、均一性が良く、界面準位密度の低いゲート絶縁膜を形成することができる。高密度プラズマ処理により形成された絶縁膜を、ゲート絶縁膜の一部または全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを抑えることができる。
【０１２７】
次に図１５（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜７１０上に導電膜を形成した後、該導電膜を所定の形状に加工（パターニング）することで、島状の半導体膜７０５〜７０９の上方にゲート電極７１１を形成する。本実施例では積層された２つの導電膜をパターニングしてゲート電極７１１を形成する。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）等の金属を用いることが出来る。また上記金属を主成分とする合金を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。または、半導体膜に一導電型を付与するリン等の不純物元素をドーピングした、多結晶珪素などの半導体を用いて形成しても良い。
【０１２８】
本実施例では、１層目の導電膜として窒化タンタル膜またはタンタル（Ｔａ）膜を、２層目の導電膜としてタングステン（Ｗ）膜を用いる。２つの導電膜の組み合わせとして、本実施例で示した例の他に、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、アルミニウム膜とタンタル膜、アルミニウム膜とチタ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、２層の導電膜を形成した後の行程において、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、他の２層の導電膜の組み合わせとして、例えば、ｎ型を付与する不純物がドーピングされた珪素とニッケルシリサイド、ｎ型を付与する不純物がドーピングされた珪素とタングステンシリサイド等も用いることが出来る。
【０１２９】
また、本実施例ではゲート電極７１１を積層された２つの導電膜で形成しているが、本発明はこの構成に限定されない。ゲート電極７１１は単層の導電膜で形成されていても良いし、３つ以上の導電膜を積層することで形成されていても良い。３つ以上の導電膜を積層する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。
【０１３０】
導電膜の形成にはＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いることが出来る。本実施例では１層目の導電膜を２０〜１００ｎｍの厚さで形成し、２層目の導電膜を１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。
【０１３１】
なおゲート電極７１１を形成する際に用いるマスクとして、レジストの代わりに酸化珪素、酸化窒化珪素等をマスクとして用いてもよい。この場合、パターニングして酸化珪素、酸化窒化珪素等のマスクを形成する工程が加わるが、エッチング時におけるマスクの膜減りがレジストよりも少ないため、所望の幅を有するゲート電極７１１を形成することができる。またマスクを用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極７１１を形成しても良い。
【０１３２】
なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出または噴出することで所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。
【０１３３】
次に、ゲート電極７１１をマスクとして、島状の半導体膜７０５〜７０９に、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰ（リン）またはＡｓ（砒素））を低濃度にドープする（第１のドーピング工程）。第１のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１５〜１×１０１９／ｃｍ３、加速電圧：５０〜７０ｋｅＶとしたが、これに限定されるものではない。この第１のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜７１０を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜７０５〜７０９に、一対のｎ型の低濃度不純物領域７１２がそれぞれ形成される。なお、第１のドーピング工程は、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜７０８をマスクで覆って行っても良い。
【０１３４】
次に図１５（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜７０５〜７０７、７０９を覆うように、マスク７７０を形成する。そしてマスク７７０に加えてゲート電極７１１をマスクとして用い、島状の半導体膜７０８に、ｐ型を付与する不純物元素（代表的にはＢ（ホウ素））を高濃度にドープする（第２のドーピング工程）。第２のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３、加速電圧：２０〜４０ｋｅＶとして行なう。この第２のドーピング工程によって、ゲート絶縁膜７１０を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜７０８に、一対のｐ型の高濃度不純物領域７１３が形成される。
【０１３５】
次に図１６（Ａ）に示すように、マスク７７０をアッシング等により除去した後、ゲート絶縁膜７１０及びゲート電極７１１を覆うように、絶縁膜を形成する。該絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層または積層して形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。
【０１３６】
そして、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより、ゲート絶縁膜７１０及び該絶縁膜を部分的にエッチングする。上記異方性エッチングによりゲート絶縁膜７１０が部分的にエッチングされて、島状の半導体膜７０５〜７０９上に部分的に形成されたゲート絶縁膜７１４が形成される。また上記異方性エッチングにより絶縁膜が部分的にエッチングされて、ゲート電極７１１の側面に接するサイドウォール７１５が形成される。サイドウォール７１５は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉｎ）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。本実施例ではエッチングガスとしては、ＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いる。なお、サイドウォール７１５を形成する工程は、これらに限定されるものではない。
【０１３７】
次にｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜７０８を覆うようにマスクを形成する。そして、形成したマスクに加えてゲート電極７１１及びサイドウォール７１５をマスクとして用い、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰまたはＡｓ）を高濃度にドープする（第３のドーピング工程）。第３のドーピング工程の条件は、ドーズ量：１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３、加速電圧：６０〜１００ｋｅＶとして行なう。この第３のドーピング工程によって、島状の半導体膜７０５〜７０７、７０９に、一対のｎ型の高濃度不純物領域７１６がそれぞれ形成される。
【０１３８】
なおサイドウォール７１５は、後に高濃度のｎ型を付与する不純物をドーピングし、サイドウォール７１５の下部に低濃度不純物領域またはノンドープのオフセット領域を形成する際のマスクとして機能するものである。よって、低濃度不純物領域またはオフセット領域の幅を制御するには、サイドウォール７１５を形成する際の異方性エッチングの条件または絶縁膜の膜厚を適宜変更し、サイドウォール７１５のサイズを調整すればよい。
【０１３９】
次に、マスクをアッシング等により除去した後、不純物領域の加熱処理による活性化を行っても良い。例えば、５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した後、５５０℃、４時間、窒素雰囲気中において、加熱処理を行なえばよい。
【０１４０】
また、水素を含む窒化珪素膜を、１００ｎｍの膜厚に形成した後、４１０℃、１時間、窒素雰囲気中において加熱処理を行ない、島状の半導体膜７０５〜７０９を水素化する工程を行なっても良い。或いは、水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行ない、島状の半導体膜７０５〜７０９を水素化する工程を行なっても良い。加熱処理には、熱アニール法、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを用いることが出来る。加熱処理により、水素化のみならず、半導体膜に添加された不純物元素の活性化も行うことが出来る。また、水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。この水素化の工程により、熱的に励起された水素によりダングリングボンドを終端することができる。
【０１４１】
上述した一連の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴ７１７〜７２０、ｐチャネル型ＴＦＴ７２１が形成される。
【０１４２】
次に図１６（Ｂ）に示すように、ＴＦＴ７１７〜７２１を保護するためのパッシベーション膜として機能する絶縁膜７２２を形成する。絶縁膜７２２は必ずしも設ける必要はないが、絶縁膜７２２を形成することで、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物がＴＦＴ７１７〜７２１へ侵入するのを防ぐことが出来る。具体的に絶縁膜７２２として、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化窒化珪素膜などを用いるのが望ましい。本実施例では、膜厚６００ｎｍ程度の酸化窒化珪素膜を、絶縁膜７２２として用いる。この場合、上記水素化の工程は、該酸化窒化珪素膜形成後に行っても良い。
【０１４３】
次に、ＴＦＴ７１７〜７２１を覆うように、絶縁膜７２２上に絶縁膜７２３を形成する。絶縁膜７２３は、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ等を用いることができる。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有していても良い。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜７２３を形成しても良い。
【０１４４】
絶縁膜７２３の形成には、その材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。
【０１４５】
次に島状の半導体膜７０５〜７０９がそれぞれ一部露出するように絶縁膜７２２及び絶縁膜７２３にコンタクトホールを形成する。そして、該コンタクトホールを介して島状の半導体膜７０５〜７０９に接するように、導電膜７２４〜７３３を形成する。コンタクトホール開口時のエッチングに用いられるガスは、ＣＨＦ３とＨｅの混合ガスを用いたが、これに限定されるものではない。
【０１４６】
導電膜７２４〜７３３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。具体的に導電膜７２４〜７３３として、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）、珪素（Ｓｉ）等を用いることが出来る。また上記金属を主成分とする合金を用いても良いし、上記金属を含む化合物を用いても良い。導電膜７２４〜７３３は、上記金属が用いられた膜を単層または複数積層させて形成することが出来る。
【０１４７】
アルミニウムを主成分とする合金の例として、アルミニウムを主成分としニッケルを含むものが挙げられる。また、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素または珪素の一方または両方とを含むものも例として挙げることが出来る。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７２４〜７３３を形成する材料として最適である。特にアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜は、導電膜７２４〜７３３をパターニングするとき、レジストベークにおけるヒロックの発生をアルミニウム膜に比べて防止することができる。また、珪素（Ｓｉ）の代わりに、アルミニウム膜に０．５％程度のＣｕを混入させても良い。
【０１４８】
導電膜７２４〜７３３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、例えば、チタン、チタンの窒化物、モリブデンまたはモリブデンの窒化物等を用いて形成された膜である。アルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜を間に挟むようにバリア膜を形成すると、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より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を用いてバリア膜を形成すると、島状の半導体膜７０５〜７０９上に薄い酸化膜ができていたとしても、バリア膜に含まれるチタンがこの酸化膜を還元し、導電膜７２４〜７３３と島状の半導体膜７０５〜７０９が良好なコンタクトをとることができる。またバリア膜を複数積層するようにして用いても良い。その場合、例えば、導電膜７２４〜７３３をチタン、窒化チタン、アルミニウムシリコン、チタン、窒化チタンの順に積層された５層構造とすることが出来る。
【０１４９】
なお、導電膜７２４、７２５はｎチャネル型ＴＦＴ７１７の高濃度不純物領域７１６に接続されている。導電膜７２６、７２７はｎチャネル型ＴＦＴ７１８の高濃度不純物領域７１６に接続されている。導電膜７２８、７２９はｎチャネル型ＴＦＴ７１９の高濃度不純物領域７１６に接続されている。導電膜７３０、７３１はｐチャネル型ＴＦＴ７２１の高濃度不純物領域７１３に接続されている。導電膜７３２、７３３はｎチャネル型ＴＦＴ７２０の高濃度不純物領域７１６に接続されている。
【０１５０】
次に図１６（Ｃ）に示すように、導電膜７２４〜７３３を覆うように絶縁膜７３４を形成し、その後、導電膜７２４、７２６、７２８、７３３の一部がそれぞれ露出するように、該絶縁膜７３４にコンタクトホールを形成する。そして該コンタクトホールおいて導電膜７２４、７２６、７２８、７３３と接するように、導電膜７３５〜７３８を形成する。導電膜７２４〜７３３に用いることが出来る材料であるならば、導電膜７３５〜７３８の材料として使用することが出来る。
【０１５１】
絶縁膜７３４は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、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などを用いることが出来る。無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に代表される炭素を含む膜などを用いることができる。なおフォトリソグラフィ法で開口部を形成するのに用いるマスクを、液滴吐出法または印刷法で形成することができる。また絶縁膜７３４はその材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法または印刷法でなどで形成することが出来る。
【０１５２】
次にアンテナとして機能する導電膜７３９と、配線として機能する導電膜７４０〜７４２を、導電膜７３５〜７３８と接するように形成する。本実施例では、導電膜７３７と導電膜７３９が接している。また導電膜７３５と導電膜７４０が接している。また、導電膜７３６と導電膜７４１が接している。また、導電膜７３８と導電膜７４２が接している。
【０１５３】
導電膜７３９〜７４２は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属を用いて形成することが出来る。導電膜７３９〜７４２は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。導電膜７３９〜７４２は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。
【０１５４】
導電膜７３９〜７４２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、めっき法、フォトリソグラフィ法、蒸着法等を用いて形成することが出来る。
【０１５５】
例えばスクリーン印刷法を用いる場合、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電性を有する粒子（導電体粒子）を有機樹脂に分散させた導電性のペーストを、絶縁膜７３４上に選択的に印刷することで導電膜７３９〜７４２を形成することができる。導電体粒子は、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）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）等を用いて形成することが出来る。導電体粒子は上記金属で形成されたものの他に、上記金属を主成分とする合金で形成されていても良いし、上記金属を含む化合物を用いて形成されていても良い。またハロゲン化銀の微粒子または分散性ナノ粒子も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として、ポリイミド、シロキサン系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることが出来る。
【０１５６】
上記金属の合金の一例として、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）と白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）と白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）とパラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）の組み合わせが挙げられる。また例えば、銅（Ｃｕ）を銀（Ａｇ）でコートした導電体粒子なども用いることが可能である。
【０１５７】
なお導電膜７３９〜７４２の形成にあたり、印刷法や液滴吐出法で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、導電性のペーストに、銀を主成分とする導電体粒子（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、導電膜７３９〜７４２を形成することができる。焼成は、赤外ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを用いたランプアニールで行なっても良いし、電気炉を用いたファーネスアニールで行なっても良い。またエキシマレーザや、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いたレーザーアニールで行なっても良い。また、半田や鉛フリーの半田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。半田や鉛フリーの半田は、低コストであるといった利点を有している。
【０１５８】
印刷法、液滴吐出法を用いることで、露光用のマスクを用いずとも導電膜７３９〜７４２を形成することが可能になる。また、液滴吐出法、印刷法だと、フォトリソグラフィ法と異なり、エッチングにより除去されてしまうような材料の無駄がない。また高価な露光用のマスクを用いなくとも良いので、無線センシング装置の作製に費やされるコストを抑えることができる。
【０１５９】
次に図１７（Ａ）に示すように、導電膜７３９〜７４２を覆うように、絶縁膜７３４上に絶縁膜７４３を形成する。そして、配線として機能する導電膜７４０〜７４２の一部がそれぞれ露出するように、絶縁膜７４３にコンタクトホールを形成する。絶縁膜７４３は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、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などを用いることが出来る。無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に代表される炭素を含む膜などを用いることができる。なおフォトリソグラフィ法で開口部を形成するのに用いるマスクを、液滴吐出法または印刷法で形成することができる。また絶縁膜７４３はその材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法または印刷法でなどで形成することが出来る。
【０１６０】
次に図１７（Ｂ）に示すように、絶縁膜７０３から絶縁膜７４３までの、ＴＦＴに代表される半導体素子と各種導電膜を含む層（以下、「素子形成層７４４」と記す）を、基板７００から剥離する。本実施例では、第１のシート材７４５を素子形成層７４４の絶縁膜７４３側の面に貼り合わせ、物理的な力を用いて基板７００から素子形成層７４４を剥離する。剥離層７０２は、全て除去せず一部が残存した状態であっても良い。
【０１６１】
また上記剥離は、剥離層７０２のエッチングを用いた方法で行っても良い。この場合、エッチングの際に露出した導電膜７４０〜７４２の一部を保護するために、導電膜７４０〜７４２を覆うように保護層を形成する。そして剥離層７０２が一部露出するように溝を形成する。溝は、ダイシング、スクライビング、ＵＶ光を含むレーザ光を用いた加工、フォトリソグラフィ法などにより形成する。溝は、剥離層７０２が露出する程度の深さを有していれば良い。
【０１６２】
保護層は、例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂などで形成することができる。例えば保護層は、スピンコート法で水溶性樹脂（東亜合成製：ＶＬ−ＷＳＨＬ１０）を膜厚３０μｍとなるように塗布し、仮硬化させるために２分間の露光を行ったあと、紫外線を裏面から２．５分、表面から１０分、合計１２．５分の露光を行って本硬化させることで形成できる。なお、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解する、もしくは密着性が高くなりすぎる恐れがある。従って、絶縁膜７４３と保護層を共に同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いる場合、後の工程において保護層の除去がスムーズに行なわれるように、絶縁膜７４３を覆うように、無機絶縁膜（窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜）を形成しておくことが好ましい。そして保護層を形成した後、剥離層７０２をエッチングにより除去する。この場合、エッチングガスとしてフッ化ハロゲンを用い、該ガスを溝から導入する。本実施例では、例えばＣｌＦ３（三フッ化塩素）を用い、温度：３５０℃、流量：３００ｓｃｃｍ、気圧：６Ｔｏｒｒ、時間：３ｈの条件で行なう。また、ＣｌＦ３ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ＣｌＦ３等のフッ化ハロゲンを用いることで、剥離層７０２が選択的にエッチングされ、基板７００をＴＦＴ７１７〜７２１から剥離することができる。なおフッ化ハロゲンは、気体であっても液体であってもどちらでも良い。
【０１６３】
次に図１８（Ａ）に示すように、素子形成層７４４の上記剥離により露出した面に、第２のシート材７４６を貼り合わせた後、素子形成層７４４を第１のシート材７４５から剥離する。そしてコンタクトホールを介して導電膜７４０〜７４２とそれぞれ接続する導電膜７４７〜７４９を形成する。本実施例では、導電膜７４０と導電膜７４７が接している。また導電膜７４１と導電膜７４８が接している。また導電膜７４２と導電膜７４９が接している。
【０１６４】
導電膜７４７〜７４９は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属を用いて形成することが出来る。導電膜７４７〜７４９は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。導電膜７４７〜７４９は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。
【０１６５】
導電膜７４７〜７４９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、めっき法、フォトリソグラフィ法、蒸着法等を用いて形成することが出来る。
【０１６６】
なお本実施例では、基板７００から素子形成層７４４を剥離した後に導電膜７４７〜７４９を形成する例を示しているが、導電膜７４７〜７４９を形成した後に基板７００から素子形成層７４４の剥離を行ってもよい。
【０１６７】
なお基板７００上に複数の無線センシング装置に対応する半導体素子を形成している場合には、素子形成層７４４を無線センシング装置ごとに分断する。分断は、レーザ照射装置、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。本実施例では、レーザ光を照射することによって１枚の基板７００に形成された複数の半導体素子を、対応する無線センシング装置ごとに分断する。
【０１６８】
次に、センサーを半導体素子に接続するための端子と、バッテリーとを有する基板７５１を用意する。本実施例では図１８（Ｂ）に示すように、バッテリーとして上記実施例５で示した薄膜二次電池７５０を用いる例を示す。
【０１６９】
次に、図１８（Ｂ）に示す薄膜二次電池７５０と、端子の構成について説明する。まず基板７５１上に導電膜７５２と導電膜７５３を形成する。導電膜７５２はセンサーを半導体素子に接続するための端子として機能する。そして基板７５１上に薄膜二次電池７５０が形成されている。具体的に薄膜二次電池７５０は、基板７５１側から順に積層された、導電膜７５３に接続された集電体薄膜７５４と、負極活物質層７５５と、固体電解質層７５６と、正極活物質層７５７、集電体薄膜７５８とを有している。
【０１７０】
集電体薄膜７５４は、負極活物質層７５５と密着性が良く、さらに抵抗が小さいことが求められる。よって集電体薄膜７５４として、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いるのが望ましい。また負極活物質層７５５として、酸化バナジウムなどが一般的に用いられる。また固体電解質層７５６として、リン酸リチウム、窒素が添加されたリン酸リチウムなどが一般的に用いられる。また正極活物質層７５７としてマンガン酸リチウムなどが一般的に用いられる。正極活物質層７５７としてコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウムを用いても良い。集電体薄膜７５８は正極活物質層７５７と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いることができる。またインジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）などの透光性を有する導電性材料を用いて、集電体薄膜７５４または集電体薄膜７５８を形成しても良い。
【０１７１】
上述の負極活物質層７５５、固体電解質層７５６、正極活物質層７５７、集電体薄膜７５８の各薄膜層はスパッタ法を用いて形成しても良いし、蒸着法を用いても良い。それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０１７２】
次に樹脂を用いて層間膜７５９を形成する。そして層間膜７５９をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜７５９は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずに層間膜７５９にコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜７５９上に導電膜７６０〜７６２を形成する。導電膜７６０はコンタクトホールを介して導電膜７５２に接している。また導電膜７６１は、コンタクトホールを介して集電体薄膜７５８に接している。導電膜７６２を導電膜７５３と電気的に接続することにより、薄膜二次電池７５０の電気接続を確保することが出来る。
【０１７３】
また導電膜７５２は、基板７５１に形成されたコンタクトホールを介して、基板７５１の導電膜７５２が形成された面（第１の面）とは反対の面（第２の面）に形成された導電膜７６３と接続されている。基板７５１におけるコンタクトホールの形成は、エッチングを用いても良いし、レーザを用いて行っても良い。またコンタクトホールの形成を容易にするために、導電膜７６０〜７６２を形成した後、ＣＭＰ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などを用いて研磨することで基板７５１を薄くしておいても良い。本実施例では導電膜７６３と、センサーに接続された配線７６４とを電気的に接続する。
【０１７４】
次に図１９に示すように、素子形成層７４４に設けられた導電膜７４７〜７４９と、導電膜７６０〜７６２とをそれぞれ接続する。具体的には導電膜７４７と導電膜７６０とを電気的に接続する。また導電膜７４８と導電膜７６１とを電気的に接続する。また導電膜７４９と導電膜７６２とを電気的に接続する。
【０１７５】
ここで、導電膜７４７〜７４９と導電膜７６０〜７６２との接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ））等で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。本実施例では、接着性を有する樹脂７６５に含まれる導電性粒子７６６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。
【０１７６】
なお、薄膜二次電池７５０が形成された基板７５１と、導電膜７５２において電気的に接続されたセンサーとを覆うように、第３のシート材を貼り合わせ、加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って第２のシート材７４６と第３のシート材を貼り合わせる様にしても良い。第２のシート材７４６、第３のシート材として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
【０１７７】
また第２のシート材７４６、第３のシート材として、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。
【０１７８】
帯電防止フィルムは、帯電を防ぐことが出来る材料（帯電防止剤）がフィルムに練り込まれたタイプ、フィルムそのものが帯電を防ぐ効果を有するタイプ、及び帯電防止剤をフィルムにコーティングしたタイプ等が挙げられる。帯電防止剤は、ノニオンポリマー系、アニオンポリマー系、カチオンポリマー系、ノニオン界面活性剤系、アニオン界面活性剤系、カチオン界面活性剤系、両性界面活性剤系を用いることが出来る。また金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）等も帯電防止剤として用いることが出来る。また帯電を防ぐ効果を有するフィルムの材料として、オレフィン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチレン系樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ＰＶＣポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂、変性ＰＰＯ樹脂などを用いることが出来る。
【０１７９】
なお本実施例では、別途用意したセンサーを素子形成層７４４に含まれる半導体素子と電気的に接続する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。センサーも半導体素子と同じ基板７００上に形成しても良い。
【０１８０】
図２３に、光電変換素子７６７が基板７００形成された、本発明の無線センシング装置の構成を示す。なおセンサーは光電変換素子に限定されず、抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタまたはダイオードなどで形成することが出来る。
【０１８１】
なお、本実施例は、上記実施の形態１乃至実施の形態３及び実施例１乃至実施例８と組み合わせて実施することが出来る。
【実施例１０】
【０１８２】
本実施例では、単結晶基板に形成されたトランジスタを用いて、本発明の無線センシング装置を作製する例について説明する。単結晶基板に形成されたトランジスタは特性のばらつきを抑えることが出来るので、無線センシング装置に用いるトランジスタの数を抑えることが出来る。また本実施例では、実施例５で説明した薄膜二次電池をバッテリーとして用いる例について説明する。
【０１８３】
まず図２０（Ａ）に示すように、半導体基板２３００に、半導体素子を電気的に分離するための素子分離用絶縁膜２３０１を絶縁膜で形成する。素子分離用絶縁膜２３０１の形成により、トランジスタを形成するための領域（素子形成領域）２３０２と、素子形成領域２３０３とを電気的に分離することが出来る。
【０１８４】
半導体基板２３００は、例えば、ｎ型またはｐ型の導電型を有する単結晶シリコン基板、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）等を用いることができる。
【０１８５】
素子分離用絶縁膜２３０１の形成には、選択酸化法（ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法）またはトレンチ分離法等を用いることができる。
【０１８６】
また本実施例ではｎ型の導電型を有する単結晶シリコン基板を半導体基板２３００として用い、素子形成領域２３０３にｐウェル２３０４を形成した例を示している。半導体基板２３００の素子形成領域２３０３に形成されたｐウェル２３０４は、ｐ型の導電型を付与する不純物元素を素子形成領域２３０３に選択的に導入することによって形成することができる。ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。また半導体基板２３００としてｐ型の導電型を有する半導体基板を用いる場合、素子形成領域２３０２にｎ型を付与する不純物元素を選択的に導入し、ｎウェル領域を形成すれば良い。
【０１８７】
なお本実施例では、半導体基板２３００としてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いているため、素子形成領域２３０２には不純物元素の導入を行っていない。しかし、ｎ型を付与する不純物元素を導入することにより素子形成領域２３０２にｎウェル領域を形成してもよい。ｎ型を付与する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。
【０１８８】
次に図２０（Ｂ）に示すように、素子形成領域２３０２、２３０３を覆うように絶縁膜２３０５、２３０６をそれぞれ形成する。本実施例では、半導体基板２３００を熱酸化することで素子形成領域２３０２、２３０３に形成された酸化珪素膜を、絶縁膜２３０５、２３０６として用いる。また、熱酸化により酸化珪素膜を形成した後、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て酸窒化珪素膜を形成し、酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された層を絶縁膜２３０５、２３０６として用いても良い。
【０１８９】
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜２３０５、２３０６を形成してもよい。例えば、高密度プラズマ処理により半導体基板２３００の表面を酸化または窒化することで、素子形成領域２３０２、２３０３に、絶縁膜２３０５、２３０６として用いる酸化珪素膜または窒化珪素膜を形成することができる。
【０１９０】
次に図２０（Ｃ）に示すように、絶縁膜２３０５、２３０６を覆うように導電膜を形成する。本実施例では、導電膜として、順に積層された導電膜２３０７と導電膜２３０８とを用いた例を示している。導電膜は、単層の導電膜を用いていても良いし、３層以上の導電膜が積層された構造を用いていても良い。
【０１９１】
導電膜２３０７、２３０８として、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）等の金属を用いることが出来る。また導電膜２３０７、２３０８は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。または、半導体膜に一導電型を付与するリン等の不純物元素をドーピングした、多結晶珪素などの半導体を用いて形成しても良い。本実施例では、窒化タンタルを用いて導電膜２３０７を形成し、タングステンを用いて導電膜２３０８を形成する。
【０１９２】
次に図２１（Ａ）に示すように、積層して設けられた導電膜２３０７、２３０８を所定の形状に加工（パターニング）することによって、絶縁膜２３０５、２３０６上にゲート電極２３０９、２３１０を形成する。
【０１９３】
次に図２１（Ｂ）に示すように、素子形成領域２３０２を覆うように、レジストでマスク２３１１を選択的に形成する。そして、素子形成領域２３０３に不純物元素を導入する。マスク２３１１に加えてゲート電極２３１０もマスクとして機能するので、上記不純物元素の導入により、ｐウェル２３０４にソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域２３１２と、チャネル形成領域２３１３が形成される。不純物元素は、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を用いる。ｎ型を付与する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型を付与する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。本実施例では、不純物元素として、リン（Ｐ）を用いる。
【０１９４】
次にマスク２３１１を除去した後、図２１（Ｃ）に示すように、素子形成領域２３０３を覆うようにレジストでマスク２３１４を選択的に形成する。そして素子形成領域２３０２に不純物元素を導入する。マスク２３１４に加えてゲート電極２３０９もマスクとして機能するので、上記不純物元素の導入により、素子形成領域２３０２内の半導体基板２３００において、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域２３１５と、チャネル形成領域２３１６が形成される。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素またはｐ型を付与する不純物元素を用いる。ｎ型を付与する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型を付与する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。本実施例では、図２１（Ｂ）で素子形成領域２３０３に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素（例えば、ボロン（Ｂ））を導入する。
【０１９５】
次に図２２（Ａ）に示すように、絶縁膜２３０５、２３０６、ゲート電極２３０９、２３１０を覆うように絶縁膜２３１７を形成する。そして絶縁膜２３１７にコンタクトホールを形成し、不純物領域２３１２、２３１５を一部露出させる。次にコンタクトホールを介して不純物領域２３１２、２３１５と接続する導電膜２３１８を形成する。導電膜２３１８は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により形成することができる。
【０１９６】
絶縁膜２３１７は、無機絶縁膜、有機樹脂膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。無機絶縁膜ならば酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）に代表される炭素を含む膜などを用いることができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、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などを用いることが出来る。また絶縁膜２３１７はその材料に応じて、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法または印刷法でなどで形成することが出来る。
【０１９７】
なお本発明の無線センシング装置に用いるトランジスタは、本実施例において図示した構造に限定されるものではない。例えば、逆スタガ構造であっても良い。
【０１９８】
次に図２２（Ｂ）に示すように、薄膜二次電池２３１９を形成する。本実施例の薄膜二次電池２３１９は、集電体薄膜として用いる導電膜２３１８と、負極活物質層２３２０と、固体電解質層２３２１と、正極活物質層２３２２と、集電体薄膜２３２３とが順次積層された構成を有している。なお本実施例では導電膜２３１８の一部を集電体薄膜として用いるため、導電膜２３１８は負極活物質層２３２０との密着性が高く、抵抗が小さいことが求められる。導電膜２３１８は、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いて形成することが望ましい。
【０１９９】
薄膜二次電池２３１９の構成について詳述する。薄膜二次電池２３１９は、導電膜２３１８上に負極活物質層２３２０が形成されている。一般的には、負極活物質層２３２０として酸化バナジウムなどが用いられる。次に負極活物質層２３２０上に固体電解質層２３２１を形成する。一般的にはリン酸リチウム、窒素が添加されたリン酸リチウムなどが用いられる。次に固体電解質層２３２１上に正極活物質層２３２２を形成する。一般的にはマンガン酸リチウムなどが用いられる。コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムを用いても良い。次に正極活物質層２３２２上に電極となる集電体薄膜２３２３を形成する。集電体薄膜２３２３は正極活物質層２３２２と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム、金などを用いることができる。
【０２００】
またインジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）などの透光性を有する導電性材料を用いて、導電膜２３１８または集電体薄膜２３２３を形成しても良い。
【０２０１】
上述の負極活物質層２３２０、固体電解質層２３２１、正極活物質層２３２２、集電体薄膜２３２３の各薄膜層はスパッタ法を用いて形成しても良いし、蒸着法を用いても良い。それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０２０２】
次に樹脂を用いて層間膜２３２４を形成する。そして層間膜２３２４をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずにコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜上に配線層２３２５、配線層２３２６を形成する。そして配線層２３２５を導電膜２３１８と接続することにより、薄膜二次電池２３１９の電気接続を確保する。また配線層２３２６と導電膜２３１８とを接続することで、配線層２３２６にセンサーを電気的に接続することが出来る。
【０２０３】
なお本実施例では、別途用意したセンサーを配線層２３２６と電気的に接続する例について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。センサーも半導体基板２３００と同じ基板上に形成しても良い。この場合センサーは抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオードなどで形成することが出来る。
【０２０４】
上記作製方法を用いることで、本発明の無線センシング装置は、半導体基板にトランジスタを形成し、その上に薄膜二次電池を有する構成を取り得る。上記構成により、より極薄化、小型化された無線センシング装置を提供することができる。
【０２０５】
なお、本実施例は、上記実施の形態１乃至実施の形態３及び実施例１乃至実施例９と組み合わせて実施することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の無線センシング装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の人体への応用を示す図。
【図３】本発明の無線センシング装置のアンテナ回路及び整流回路の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の無線センシング装置の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の無線センシング装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の無線センシング装置の断面図を示す図。
【図７】本発明の無線センシング装置の断面図を示す図。
【図８】本発明の無線センシング装置の断面図を示す図。
【図９】本発明の無線センシング装置の基板の上面図を示す図。
【図１０】電気二重層コンデンサを示す図。
【図１１】電気二重層コンデンサを示す図。
【図１２】薄膜二次電池の断面図を示す図。
【図１３】光センサーの実施例を示す図。
【図１４】圧力センサーの実施例を示す図。
【図１５】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１６】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１７】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１８】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図１９】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２０】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２１】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２２】本発明の無線センシング装置の作製方法を示す図。
【図２３】本発明の無線センシング装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【０２０７】
１００ 無線センシング装置
１０１ アンテナ回路
１０２ 発振回路
１０３ 変調回路
１０４ 復調回路
１０５ 論理回路
１０６ ＡＤ変換回路
１０７ センサー回路
１０８ メモリ回路
１０９ 整流回路
１１０ 充電回路
１１１ バッテリー
１１２ 安定化電源回路
２００ 質問器
３０１ アンテナ
３０２ 同調容量
３０３ ダイオード
３０４ ダイオード
３０５ 平滑容量
４００ 無線センシング装置
４０１ アンテナ回路
４０２ アンテナ回路
５００ 無線センシング装置
５０１ ＣＣＤ
５０２ ＬＥＤ
６０１ 基板
６０２ アンテナ
６０２ アンテナ
６０３ フェライト
６０４ 二次電池
６０５ フレキシブルプリント基板
６０６ パッケージ
６０７ ＬＥＤ
６０８ ＣＣＤ
６０９ レンズ
７００ 基板
７０１ 絶縁膜
７０２ 剥離層
７０３ 絶縁膜
７０４ 半導体膜
７０５ 島状の半導体膜
７０６ 島状の半導体膜
７０７ 島状の半導体膜
７０８ 島状の半導体膜
７０９ 島状の半導体膜
７１０ ゲート絶縁膜
７１１ ゲート電極
７１２ 低濃度不純物領域
７１３ 高濃度不純物領域
７１４ ゲート絶縁膜
７１５ サイドウォール
７１６ 高濃度不純物領域
７１７ ＴＦＴ
７１８ ＴＦＴ
７１９ ＴＦＴ
７２０ ＴＦＴ
７２１ ＴＦＴ
７２２ 絶縁膜
７２３ 絶縁膜
７２４ 導電膜
７２５ 導電膜
７２６ 導電膜
７２７ 導電膜
７２８ 導電膜
７２９ 導電膜
７３０ 導電膜
７３１ 導電膜
７３２ 導電膜
７３３ 導電膜
７３４ 絶縁膜
７３５ 導電膜
７３６ 導電膜
７３７ 導電膜
７３８ 導電膜
７３９ 導電膜
７４０ 導電膜
７４１ 導電膜
７４２ 導電膜
７４３ 絶縁膜
７４４ 素子形成層
７４５ シート材
７４６ シート材
７４７ 導電膜
７４８ 導電膜
７４９ 導電膜
７５０ 薄膜二次電池
７５１ 基板
７５２ 導電膜
７５３ 導電膜
７５４ 集電体薄膜
７５５ 負極活物質層
７５６ 固体電解質層
７５７ 正極活物質層
７５８ 集電体薄膜
７５９ 層間膜
７６０ 導電膜
７６１ 導電膜
７６２ 導電膜
７６３ 導電膜
７６４ 配線
７６５ 樹脂
７６６ 導電性粒子
７６７ 光電変換素子
７７０ マスク
８０１ 薄膜二次電池
９０１ 回路
９０２ 回路
９０３ 回路
９０４ 回路
９０５ 回路
９０６ 回路
１００１ 陽極
１００２ 陰極
１００３ セパレータ
１００４ 電解液
１００４ 電解液
１００５ イオン
１００６ コンデンサ
１１０１ 活性炭
１３０１ 基板
１３０２ 透明導電膜
１３０３ Ｐ型アモルファスシリコン
１３０４ Ｉ型アモルファスシリコン
１３０５ Ｎ型アモルファスシリコン
１３０６ 電極
１３０７ 電極
１３０８ 電極
１３０９ 層間膜
１３１０ ＰＩＮダイオード
１３１１ 抵抗
１３１２ 電源
１４０１ 抵抗
１４０２ 抵抗
１４０３ 抵抗
１４０４ 抵抗
１４０５ 差動アンプ
１４０６ 電源端子
１４０７ 電源端子
１４０８ 出力端子
２３００ 半導体基板
２３０１ 素子分離用絶縁膜
２３０２ 素子形成領域
２３０３ 素子形成領域
２３０４ ｐウェル
２３０５ 絶縁膜
２３０７ 導電膜
２３０８ 導電膜
２３０９ ゲート電極
２３１０ ゲート電極
２３１１ マスク
２３１２ 不純物領域
２３１３ チャネル形成領域
２３１４ マスク
２３１５ 不純物領域
２３１６ チャネル形成領域
２３１７ 絶縁膜
２３１８ 導電膜
２３１９ 薄膜二次電池
２３２０ 負極活物質層
２３２１ 固体電解質層
２３２２ 正極活物質層
２３２３ 集電体薄膜
２３２４ 層間膜
２３２５ 配線層
２３２６ 配線層
７１０１ 基板
７１０２ 集電体薄膜
７１０３ 負極活物質層
７１０４ 固体電解質層
７１０５ 正極活物質層
７１０６ 集電体薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の授受を行うためのアンテナ回路と、
前記電波から得られた電気エネルギーを蓄えるバッテリーと、
前記電気エネルギーを用いて情報の取得を行うセンサー回路とを有することを特徴とする無線センシング装置。
【請求項２】
アンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路とを有し、
前記アンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報を含む電波が前記アンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項３】
第１のアンテナ回路と、第２のアンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路とを有し、
前記第１のアンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報を含む電波が前記第２のアンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項４】
電波の授受を行うためのアンテナ回路と、
前記電波から得られた電気エネルギーを蓄えるバッテリーと、
前記電気エネルギーを用いて情報の取得を行うセンサー回路と、
該情報を格納するためのメモリ回路とを有することを特徴とする無線センシング装置。
【請求項５】
アンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路と、メモリ回路とを有し、
前記アンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報は前記メモリ回路に格納され、
前記格納された情報を含む電波が前記アンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項６】
第１のアンテナ回路と、第２のアンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路と、メモリ回路とを有し、
前記第１のアンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報は前記メモリ回路に格納され、
前記格納された情報を含む電波が前記第２のアンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記情報は血圧、心拍数、体温、呼吸数、血中ガス量、活動電流値、血糖値または体内の映像のいずれか１つであることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、生体内において用いられることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
前記センサー回路はセンサーを有し、
前記センサーは光電変換素子、抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタまたはダイオードのいずれか１つであることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記バッテリーは薄膜二次電池であることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項１】
電波の授受を行うためのアンテナ回路と、
前記電波から得られた電気エネルギーを蓄えるバッテリーと、
前記電気エネルギーを用いて情報の取得を行うセンサー回路とを有することを特徴とする無線センシング装置。
【請求項２】
アンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路とを有し、
前記アンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報を含む電波が前記アンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項３】
第１のアンテナ回路と、第２のアンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路とを有し、
前記第１のアンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報を含む電波が前記第２のアンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項４】
電波の授受を行うためのアンテナ回路と、
前記電波から得られた電気エネルギーを蓄えるバッテリーと、
前記電気エネルギーを用いて情報の取得を行うセンサー回路と、
該情報を格納するためのメモリ回路とを有することを特徴とする無線センシング装置。
【請求項５】
アンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路と、メモリ回路とを有し、
前記アンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報は前記メモリ回路に格納され、
前記格納された情報を含む電波が前記アンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項６】
第１のアンテナ回路と、第２のアンテナ回路と、バッテリーと、センサー回路と、メモリ回路とを有し、
前記第１のアンテナ回路において電波が電気エネルギーに変換され、
前記バッテリーにおいて前記電気エネルギーが蓄えられ、
前記電気エネルギーを用いて前記センサー回路が情報の取得を行い、
前記取得された情報は前記メモリ回路に格納され、
前記格納された情報を含む電波が前記第２のアンテナ回路より放出されることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記情報は血圧、心拍数、体温、呼吸数、血中ガス量、活動電流値、血糖値または体内の映像のいずれか１つであることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、生体内において用いられることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
前記センサー回路はセンサーを有し、
前記センサーは光電変換素子、抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタまたはダイオードのいずれか１つであることを特徴とする無線センシング装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記バッテリーは薄膜二次電池であることを特徴とする無線センシング装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−１０９８４７（Ｐ２００８−１０９８４７Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４８３３６（Ｐ２００７−２４８３３６）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【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５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【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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