專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作ID芯片的半導(dǎo)體器件。特別是，本發(fā)明涉及一種用作在例如 玻璃和塑料等絕緣襯底上形成的ID芯片的半導(dǎo)體器件。 在說明書中，ID芯片是指用于目標識別的半導(dǎo)體芯片，該目標可以是用于IC標 識、無線標識、無線芯片、RFID、 IC卡等。
背景技術(shù)：
隨著計算機技術(shù)和圖像識別技術(shù)的發(fā)展，使用例如條形碼等介質(zhì)進行數(shù)據(jù)識別已 經(jīng)廣泛用于商品數(shù)據(jù)等的識別?？梢灶A(yù)見未來會更加需要數(shù)據(jù)識別。另一方面，當(dāng)利用條 形碼讀取數(shù)據(jù)時，存在條形碼讀取器必須接觸條形碼以便讀取和條形碼不能存儲大量數(shù)據(jù) 的缺點。因此，需要能夠?qū)崿F(xiàn)不需接觸就可進行的數(shù)據(jù)識別和增加介質(zhì)的存儲大小。
根據(jù)這種需求，近年來正在發(fā)展使用IC的ID芯片。ID芯片在IC芯片的存儲器電 路中存儲所需的數(shù)據(jù)，并利用通常為無線裝置的非接觸裝置來讀出數(shù)據(jù)。通過將這種ID芯 片應(yīng)用于實際使用，可以使商業(yè)銷售變得更加簡單并降低成本。 圖2示出了這種ID芯片技術(shù)的一個例子。IC芯片200包括天線電路201、整流器 202、穩(wěn)定電源203、放大器204、分頻電路(dividercircuit) 205、掩模R0M206、邏輯電路207 和開關(guān)晶體管208。另外，天線電路201包括天線線圈210、調(diào)諧電容211和耦合電容212。 該整流電路202由二極管213和214以及濾波電容215構(gòu)成。 現(xiàn)在說明這種IC標識的操作。利用二極管213和214對天線電路201接收到的 交流信號進行半波整流，并利用濾波電容215對其進行濾波。該濾波后的電壓包括很多波 動，因此利用穩(wěn)定電源203對其進行穩(wěn)定，并將穩(wěn)定后的電壓提供到放大器204、分頻電路 205、掩模R0M206和邏輯電路207。注意該波動對應(yīng)于電源電壓的最高電壓和最低電壓之 間的差。另一方面，通過放大器204將天線201接收到的交流信號輸入到分頻電路205中， 對其分頻(divided)。在這種情況下，當(dāng)天線接收到的信號為13. 56MHz時，將該信號分成 8和16。然后，使用該分頻后的信號讀出掩模R0M206中所存儲的數(shù)據(jù)。然后，在邏輯電路 207中處理掩模ROM中的數(shù)據(jù)，該邏輯電路207的輸出將用于操作該開關(guān)晶體管208。
當(dāng)開關(guān)晶體管208接通時，天線電路的輸出被接地，因此天線的阻抗改變。這樣， 反應(yīng)在ID芯片的天線上的詢問器的信號發(fā)生變化。當(dāng)詢問器讀出這種變化時，可以識別出 ID芯片的掩模ROM中存儲的數(shù)據(jù)。注意將包括該天線的這種ID芯片稱為RFID芯片。
另外，使用掩模ROM作為前述例子中的ROM，但是也可以安裝和使用可以重寫的 ROM，例如EEPROM。圖3中所示的ID芯片300包括天線電路301、整流電路302、穩(wěn)定電路 303、放大器304、分頻電路305、 EEPR0M306、邏輯電路307、開關(guān)晶體管308。天線電路301 包括天線線圈310、調(diào)諧電容311、和耦合電容312。該整流電路302包括二極管313和314
6以及濾波電容315。 現(xiàn)在說明ID芯片300的操作。利用二極管313和314對天線電路301接收到的 交流信號進行半波整流，并利用濾波電容315對其進行濾波。該濾波后的電壓包括很多波 動，因此利用穩(wěn)定電源303對其進行穩(wěn)定，并將穩(wěn)定后的電壓提供到放大器304、分頻電路 305、EEPR0M306和邏輯電路307。另一方面，通過放大器304將天線301接收到的交流信號 輸入到分頻電路305中，對其分頻。在天線接收到的信號為13. 56MHz的情況下，將該信號 分成8和16。然后，使用該分頻后的信號讀出EEPR0M306中所存儲的數(shù)據(jù)。然后，在邏輯電 路307中處理EEPR0M306中的數(shù)據(jù)，該邏輯電路307的輸出將用于操作該開關(guān)晶體管308。
當(dāng)開關(guān)晶體管308導(dǎo)通時，天線電路301的輸出被接地，因此天線的阻抗改變。這 樣，反應(yīng)在ID芯片天線上的詢問器的信號發(fā)生變化。當(dāng)詢問器讀出這種變化時，可以識別 出ID芯片的EEPROM中存儲的數(shù)據(jù)。 當(dāng)向EEPROM中寫入數(shù)據(jù)時，需要比正常操作電壓更高的電壓。在圖3中，利用環(huán)
形振蕩器316產(chǎn)生交流信號。通過使用該交流信號，可以操作電荷泵309升高穩(wěn)定電源303
的輸出以便在EEPROM中使用。 專利文件1是這種ID芯片的一個例子。[專利文件l] 日本專利未審公開NO. 2001-250393
發(fā)明概述 在結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明詳細說明之后，可以更明顯了解本發(fā)明的這些和其它目 的、特征和優(yōu)點。 上述用于ID芯片的傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件具有以下問題。環(huán)形振蕩器通常按照圖4所 示那樣的環(huán)形形狀連接奇數(shù)個反相器410-409，它的輸出被提供到由反相器410和411所形 成的緩沖電路412。 在圖3所示的使用環(huán)形振蕩器的電荷泵電路中，由于形成環(huán)形振蕩器的晶體管的 特性(例如，閾值電壓等)的改變，導(dǎo)致環(huán)形振蕩器的振蕩頻率變化。另外，晶體管的特性 會根據(jù)環(huán)境大氣而改變，此時振蕩頻率也會相應(yīng)改變。這樣，電荷泵操作的周期就會隨著振 蕩頻率的變化而改變。因此，該電荷泵電路的輸出電壓在某些情況下也會改變。這種改變 導(dǎo)致改變了 EEPROM等的電源，并擾亂了它的穩(wěn)定操作。 根據(jù)本發(fā)明，在用于ID芯片的半導(dǎo)體器件中可以穩(wěn)定用于EEPROM等的高電壓電 源。 為了解決上述問題，本發(fā)明中采取了以下措施。用于電荷泵電路的時鐘信號并不
是由環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的，而是利用從該天線電路輸入的交流信號而產(chǎn)生的。 利用這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明包括電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存儲器、電荷
泵、和天線電路。該電源電路和發(fā)射和接收電路與天線電路電連接，該發(fā)射和接收電路與存
儲器和邏輯電路電連接，電源電路與發(fā)射和接收電路、存儲器、邏輯電路和電荷泵電連接。
天線電路接收到的交流信號在電源電路中被整流，然后將電荷泵中升壓的信號輸入到存儲器中。 另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中提供了電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存 儲器、電荷泵、和天線電路。電源電路和發(fā)射和接收電路與天線電路電連接，發(fā)射和接收電
7路與存儲器和邏輯電路電連接，電源電路與發(fā)射和接收電路、存儲器、邏輯電路和電荷泵電 連接。天線電路接收到的并被電源電路整流的第一信號和天線電路接收到的并被發(fā)射和接 收電路處理的第二信號用于將由電荷泵升高的第三信號輸入到存儲器。 另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中提供了電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存 儲器、電荷泵、顯示設(shè)備、和天線電路。電源電路和發(fā)射和接收電路與天線電路電連接，發(fā)射 和接收電路與存儲器和邏輯電路電連接，電源電路與發(fā)射和接收電路、存儲器、邏輯電路和 電荷泵電連接。天線電路接收到的交流信號被電源電路整流并被電荷泵升高。然后，將升 高后的信號輸入到存儲器和顯示設(shè)備中。 另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中提供了電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存 儲器、電荷泵、顯示設(shè)備、和天線電路。電源電路和發(fā)射和接收電路與天線電路電連接，發(fā)射 和接收電路與存儲器和邏輯電路電連接，電源電路與發(fā)射和接收電路、存儲器、邏輯電路和 電荷泵電連接。由天線電路接收到并被電源電路整流后的第一信號和由天線電路接收到并 被發(fā)射和接收電路處理后的第二信號用于將由電荷泵升壓后的第三信號輸入到存儲器和 顯示設(shè)備中。 注意該顯示設(shè)備使用液晶、發(fā)光元件或電泳元件。 另外，將由天線電路接收到并被發(fā)射和接收電路處理后的第四信號輸入到存儲器 中。 另外，存儲器為EEPROM。 另外，電荷泵包括多個串連的二極管和電容以及一個反相器。這些二極管中的每 一個都與電容電連接。通過將輸入到電荷泵的信號和利用反相器將上述信號反相后的信號 輸入到?jīng)]有與該二極管連接的電容器的一端，可以將它們升壓。 另外，電荷泵包括第一到第四晶體管和電容器。該電荷泵的輸入端與第一晶體管
和第三晶體管電連接，第一晶體管與該電容器和第四晶體管電連接，第二晶體管的一端接
地而另一端與第三晶體管和電容器電連接，第四晶體管與輸出端連接。通過將輸入到電荷
泵其中的多個信號輸入到第一到第四晶體管中，可以升壓輸入到輸入端的電壓。 另外，電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存儲器和電荷泵中的至少一個是由
薄膜晶體管形成的。 另夕卜，天線電路、電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存儲器和電荷泵整體形成 在相同的絕緣襯底上。 另外，電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存儲器和電荷泵整體形成在相同的 第一絕緣襯底上。天線電路形成在第二絕緣襯底上。
另外，絕緣襯底為玻璃、塑料或薄膜的絕緣體。 另外，天線電路上覆蓋有電源電路、發(fā)射和接收電路、邏輯電路、存儲器和電荷泵 中的至少一個。 另外，輸入到天線電路中的信號為無線信號。 另外，本發(fā)明提供了具有上述特征的IC卡、ID標識或ID芯片。 注意本說明書中的"電源電路"是指用于將交流信號整流和轉(zhuǎn)換為直流電壓的整
流器電路，以及用于穩(wěn)定該整流器電路所輸出的電源的穩(wěn)定電源電路。另外"發(fā)射和接收"
電路是指改變天線電路的輸出的放大器、分頻器電路、晶體管。另外，"顯示設(shè)備"包括使用
8液晶、有機EL元件和電泳元件等的顯示部分以及它的驅(qū)動器電路。 在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，通過利用天線電路輸入的交流信號而產(chǎn)生用于電荷泵 電路的時鐘信號，可以在不受晶體管特性變化的影響下執(zhí)行該穩(wěn)定后的升壓。另外，在不受 環(huán)境溫度的影響下可以執(zhí)行穩(wěn)定后的升壓。


圖1示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖2示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖3示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖4示出環(huán)形振蕩器的電路結(jié)構(gòu)；圖5示出電荷泵的電路結(jié)構(gòu)；圖6示出電荷泵的電路結(jié)構(gòu)；圖7示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖8示出穩(wěn)定電源的電路結(jié)構(gòu)；圖9A-9C示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造過程；圖10A-10C示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造過程；圖11示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造過程；圖12A和12B示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造過程；圖13A和13B示出本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造過程；圖14A-14E示出利用本發(fā)明半導(dǎo)體器件的天線的例子；圖15A-15C示出利用本發(fā)明半導(dǎo)體器件的天線的例子；圖16A-16H示出使用本發(fā)明半導(dǎo)體器件的應(yīng)用例子；圖17示出使用本發(fā)明半導(dǎo)體器件的具有顯示設(shè)備的IC卡的例子圖18A-18D示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件；圖19A和19B示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件；圖20A和20B示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
具體實施例方式
雖然下面通過參照附圖的例子對本發(fā)明進行詳細說明，但應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人
員還可以實現(xiàn)多種變化和修改。因此，除非這種變化和修改脫離了本發(fā)明的范圍，否則它們
都將包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。注意實施例方式中相同的部分由相同的附圖標記來表示，對它
們的詳細說明將被省略。 下面說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。 圖1中，用于ID芯片的半導(dǎo)體器件100包括天線電路101、整流電路102、穩(wěn)定電 源103、放大器104、分頻電路105、非易失存儲器106、邏輯電路107、開關(guān)晶體管108和電荷 泵109。另外，天線電路101包括天線線圈110、調(diào)諧電容111和耦合電容112。整流電路 102包括二極管113和114以及濾波電容115。在圖1所示的實施例方式中，天線電路在半 導(dǎo)體器件上形成，但是本發(fā)明并不局限于此，該天線電路也可以從外部與半導(dǎo)體器件連接。
該電路中的二極管可以是二極管連接的TFT元件。另夕卜，電容507到512可以直
9接形成在襯底上或由外部提供。該外部提供的電容可以具有任何形式，但考慮到ID芯片的 電路規(guī)模，最好使用芯片電容。注意該參照圖l所述的例子僅是一個例子，二極管和電容器 的電路結(jié)構(gòu)、材料和數(shù)目并不局限于此。 下面說明這種半導(dǎo)體器件的操作。利用二極管113和114對天線電路101接收到 的交流信號進行半波整流，并利用濾波電容115對其進行濾波。該濾波后的電壓包括很多 波動，因此利用穩(wěn)定電源103對其進行穩(wěn)壓，并將穩(wěn)定后的電壓提供到放大器104、分頻電 路105、掩模ROM 106和邏輯電路107。另一方面，通過放大器104將天線101接收到的交 流信號輸入到分頻電路105中，對其分頻。在天線接收到的信號為13. 56MHz的情況下，將 該信號分成8和16。然后，使用該分頻后的信號讀出掩模ROM 106中所存儲的數(shù)據(jù)。然后， 在邏輯電路107中處理掩模ROM中的數(shù)據(jù)，該邏輯電路107的輸出將用于操作該開關(guān)晶體 管108。 當(dāng)開關(guān)晶體管108接通時，天線電路的輸出被接地，因此天線的阻抗改變。這樣， 反應(yīng)在ID芯片天線上的詢問器的信號變化。當(dāng)詢問器讀出這種變化時，可以識別出ID芯 片的掩模ROM中存儲的數(shù)據(jù)。 通常，寫入非易失性存儲器比讀出需要更高的電壓。因此，可以以利用穩(wěn)定電源 103穩(wěn)定后的電壓執(zhí)行讀取。但是，該寫入需要通過使用經(jīng)過電荷泵109升壓后的穩(wěn)定電壓 源103的輸出電壓來執(zhí)行。而且，在使用液晶等顯示設(shè)備的情況下，需要高電壓進行驅(qū)動， 因此使用經(jīng)過電荷泵109升壓后的電源。 在向非易失性存儲器寫入的情況下，使用經(jīng)過電荷泵109升壓后的穩(wěn)定電源103 的輸出電壓。在不使用傳統(tǒng)例子中所示的振蕩器的情況下，通過使用天線輸入的交流信號， 可以產(chǎn)生用于驅(qū)動電荷泵的時鐘信號。在圖1中，將交流信號分頻以便作為時鐘輸入到電 荷泵中，但是也可以將它直接輸入到電荷泵或通過邏輯電路進行輸入。 天線輸入的交流信號在頻率上是標準固定的。因此，頻率并不會由于與傳統(tǒng)例子 中相似的晶體管變化或由于環(huán)境溫度而改變。這樣，就可以實現(xiàn)穩(wěn)定升壓，從而實現(xiàn)穩(wěn)定寫 入。[實施例1] 下面說明本發(fā)明的實施例方式。 在圖7中，用于ID芯片的半導(dǎo)體器件700包括天線電路701 、整流電路702、穩(wěn)定 電源703、放大器704、分頻電路705、非易失性存儲器706、邏輯電路707、開關(guān)晶體管708、 電荷泵709和顯示部分716。另外，天線電路701包括天線線圈710、調(diào)諧電路711、和耦合 電容712。整流電路702包括二極管713和714、和濾波電容715。在圖7所示的實施例方 式中，天線電路是在半導(dǎo)體器件上形成的，但是本發(fā)明并不局限于此，該天線電路可以從外 部與半導(dǎo)體器件連接。 顯示部分716可以是使用液晶、諸如有機EL元件和電泳元件等的發(fā)光元件的顯示 部分，但是也可以使用其它元件。形成這些顯示部分的顯示材料通常比LSI需要更高的驅(qū) 動電壓，該電壓經(jīng)常大于10V。因此，在顯示部分中也需要升壓。該顯示部分716可以顯示 非易失性存儲器中存儲的內(nèi)容或詢問器發(fā)射的數(shù)據(jù)。 下面描述ID芯片的操作。利用二極管713和714對天線電路701接收到的交流 信號進行半波整流，并利用濾波電容715對其進行濾波。該濾波后的電壓包括很多波動，因
10此利用穩(wěn)定電源703對其進行穩(wěn)定，并將穩(wěn)定后的電壓提供到放大器704、分頻電路705、非 易失性存儲器706和邏輯電路707。另一方面，通過放大器704將天線701接收到的交流信 號輸入到分頻電路705中，對其分頻。在天線接收到的信號為13. 56MHz的情況下，將該信 號分成8和16。然后，使用該分頻后的信號讀出非易失性存儲器706中所存儲的數(shù)據(jù)。然 后，在邏輯電路707中處理非易失性存儲器706中的數(shù)據(jù)，該邏輯電路707的輸出將用于操 作該開關(guān)晶體管708。 當(dāng)開關(guān)晶體管708接通時，天線電路701的輸出被接地，因此天線的阻抗改變。這 樣，反應(yīng)在ID芯片天線上的詢問器的信號發(fā)生變化。當(dāng)詢問器讀出這種變化時，可以識別 出ID芯片的非易失性存儲器706中存儲的數(shù)據(jù)。 在顯示部分執(zhí)行顯示的情況下，使用利用電荷泵709升壓后的穩(wěn)定電源703的輸 出電壓。在不使用傳統(tǒng)例子中所示的環(huán)形振蕩器的情況下，通過使用天線輸入的交流信號， 產(chǎn)生用于驅(qū)動電荷泵的時鐘信號。在圖7中，將交流信號分頻以便作為時鐘輸入到電荷泵 中，但是也可以將它直接輸入到電荷泵或通過邏輯電路進行輸入。 天線輸入的交流信號在頻率上是標準固定的。因此，頻率并不會由于與傳統(tǒng)例子 中相似的晶體管變化或由于環(huán)境溫度而改變。這樣，就可以實現(xiàn)穩(wěn)定升壓，從而實現(xiàn)穩(wěn)定寫 入。 結(jié)合該實施例方式的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)本實施例。
[實施例2] 圖5示出電荷泵電路的實施例。 所示的電荷泵電路包括六個二極管501-506、電容器507-512、和反相器513。 在輸入電壓為VIN和該二極管的正向電壓為VF的情況下通過輸入時鐘信號，可以獲得 (VIN-VF) X6的電壓作為輸出。 這里，由圖1中的天線電路接收到的信號或由天線電路101接收并由放大器104 放大從而輸入到分頻電路105實現(xiàn)分頻的信號可以被用作時鐘信號。 參照圖5可以簡明描述電荷泵電路的操作。時鐘信號通過CL輸入端被輸入到電 容508、510和512的一端，同時由反相器513反相后的信號被輸入到電容507、509和511
的一端。 二極管502的陽極和陰極分別由514和515來表示。利用時鐘信號和其反相后的 信號分別為陽極514和陰極515提供電荷。當(dāng)陽極514和陰極515之間的電勢差超過了 二極管的正向電壓VF時，電流流動并且陰極側(cè)的電壓升壓。這樣將被升壓的電壓就變?yōu)?(VIN-VF)。 在多個電路串聯(lián)連接的情況下，隨著電流流經(jīng)一個電路，輸出端的電壓被升壓 (VIN-VF)。在圖5的情況下，由于六個二極管串聯(lián)連接，因此輸出被升壓(VIN-VF)X6。這 樣，圖5的電路就作為電荷泵來操作。 該電路中使用的二極管可以為例如二極管連接的TFT元件。另外，電容507到512 可以直接形成在襯底上，或者由外部提供。外部提供的電容器可以具有任何形式，但是考慮 到RFID芯片的電路規(guī)模，它最好使用片形電容器。注意參照圖5的例子僅是一個例子，二 極管和電容器的電路結(jié)構(gòu)、材料和數(shù)目并不局限于此。 另外，結(jié)合該實施例模式和實施例1的任何一個結(jié)構(gòu)都可以實現(xiàn)本實施例。
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[實施例3] 圖6示出電荷泵不同于實施例2的一個例子。 所示的電荷泵電路包括四個晶體管601-604和圖6A所示的電容器605。信號A輸 入P型晶體管601的柵極，信號B輸入N型晶體管602的柵極信號C輸入P型晶體管603 的柵極，信號D輸入P型晶體管604的柵極。通過輸入圖6B所示的信號A-D，可以得到比輸 入信號更高的輸出信號。 由圖1中的天線電路101接收到的信號或由天線電路101接收并由放大器104放 大從而輸入到分頻電路105實現(xiàn)分頻的信號可以被用作信號A-D。 參照圖6來簡要描述不同于實施例2的電荷泵的操作。根據(jù)信號A-D的輸入圖形 將操作周期分為tl-t4。首先，在周期tl中，信號A為高(Hi)，信號B為低(Lo)，信號C為 高(Hi)，信號D為高(Hi)，將它們分別輸入到晶體管601-604。這樣，晶體管601-604將截 止(OFF)，電容605和輸出將處于浮動狀態(tài)而并不改變。 在周期t2，低(Lo)的信號A和高(Hi)的信號B使晶體管601和602導(dǎo)通。相 應(yīng)的，電容器605的一端接地而另一端根據(jù)輸入端輸入的信號被充電。信號C和D保持高 (Hi)，因此晶體管603和604保持截止(OFF)。 在周期t3，信號A變?yōu)楦?Hi)，信號B變?yōu)榈?Lo)，因此晶體管601和602截止， 電容605和輸入端之間的連接斷開。信號C和D在該周期內(nèi)仍然保持為高(Hi)，因此晶體 管603和604保持截止(OFF)。 在周期t4，信號A和B分別保持為高(Hi)和低(Lo)，因此晶體管601和602保持 截止(OFF)。但是隨著信號C和D變?yōu)榈?Lo)，晶體管603和604導(dǎo)通。因此，已經(jīng)接地的 電容器605的一端將升高到輸入端的電勢，這樣通過電容耦合可以使電容605的電勢升高 并通過輸出端輸出。 然后，周期tl再次開始，晶體管601-604被信號A-D截止。然后重復(fù)前述操作。這 樣，圖6的電路就可以作為電荷泵來操作。 另外，電容605可以直接形成在襯底上，或者由外部提供。外部提供的電容器可以 具有任何形式，但是考慮到RFID芯片的電路規(guī)模，它最好使用片形電容器。注意參照圖6 的例子僅是一個例子，二極管和電容器的電路結(jié)構(gòu)、材料和數(shù)目并不局限于此。
另外，結(jié)合該實施例模式的任何一個結(jié)構(gòu)和實施例1都可以實現(xiàn)本實施例。
[實施例4] 圖8示出穩(wěn)定電源的一個例子。利用參考電壓電路和緩沖放大器來構(gòu)成圖8所示 的穩(wěn)定電源電路。該參考電壓電路由電阻801、二極管連接的晶體管802和803構(gòu)成，并產(chǎn) 生一個參考電壓，該參考電壓等于晶體管的VGS的兩倍。 緩沖放大器由包括晶體管805和806的差分電路，包括晶體管807和808的電流 鏡電路，包括用于提供電流的電阻804、晶體管809和電阻810的共源極放大器形成。
當(dāng)從輸出端流出的電流較大時，提供到晶體管809的電流很小，而當(dāng)輸出端流出 的電流很小時，提供到晶體管809的電流會很大。這樣，就可以執(zhí)行操作從而使流到電阻 810的電流穩(wěn)定。 另外，輸出端的電勢幾乎具有與參考電壓電路相同的值。本實施例中，穩(wěn)定電源電 路由參考電源電路和緩沖放大器形成，但是本發(fā)明并不局限于前述的穩(wěn)定電源電路，它也可以是其它電路。 另外，結(jié)合該實施例模式的任何一個結(jié)構(gòu)和實施例1-3可以實現(xiàn)本實施例。
[實施例5] 在本實施例中，將參照圖9-11描述用于將實施例模式中所述的開關(guān)晶體管中使 用的TFT(薄膜晶體管)、電容等同時制造在相同絕緣襯底上的方法，其中圖9A給出了形成 半導(dǎo)體層/形成絕緣薄膜/形成第一和第二導(dǎo)電薄膜，圖9B給出了第一蝕刻處理，圖9C給 出了第二蝕刻處理/第一摻雜處理，圖10A給出了第二摻雜處理，圖10B給出了第三摻雜處 理，圖10C給出了激活/氫化，圖11給出了形成第一和第二層間絕緣薄膜以及電極。根據(jù)本 方法，具有N型和P型TFT的邏輯電路部分(邏輯電路、存儲器等)、具有N型和P型TFT和 電容的發(fā)射和接收電路(放大器、分頻器等)以及電源電路部分(整流電路、穩(wěn)定電源等) 可以在相同的襯底上形成。 注意N型TFT和P型TFT是作為本實施例中半導(dǎo)體元件的例子來描述的，但是ID 芯片中包括的半導(dǎo)體元件并不局限于本發(fā)明中的這些。有機薄膜晶體管、二極管、MIM元件 等都可以被適當(dāng)使用。另外，該制造方法僅是一個例子，并不會限制在絕緣襯底上的制造方 法?？梢赃m當(dāng)使用使用了單晶體襯底的MOS晶體管、雙極晶體管、電感等。
首先，如圖9A所示，例如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和氧氮化硅薄膜等絕緣薄膜在 襯底3000上形成基膜3001。該襯底3000由硼硅酸鋇(barium borosilicate)玻璃或 硼硅酸鋁(aluminoborosilicate)玻璃或抗熱塑料形成，該硼硅酸鋇玻璃的典型例子為 Corning#7059玻璃或Corning#1737玻璃(Corning公司出品)。基膜3000為例如使用SiH4、 NH3和N20通過等離子CVD形成的具有10-200nm(最好為50-100nm)厚度的氧氮化硅薄膜 3001a和使用SiH4和N20通過等離子CVD形成的具有50-200nm(最好為100-150nm)厚度 的氫化氧氮化硅薄膜3001b的疊層。在本實施例中，雖然本基膜具有兩層結(jié)構(gòu)，但是該基膜 也可以為單層結(jié)構(gòu)或兩個或兩個以上絕緣薄膜的疊層結(jié)構(gòu)。 島形半導(dǎo)電層3002-3006可以由晶體半導(dǎo)體薄膜形成，該晶體半導(dǎo)體薄膜是通 過激光結(jié)晶方法或公知加熱結(jié)晶方法利用非晶半導(dǎo)體薄膜形成的。這些島形半導(dǎo)電層 3002-3006的厚度為25-80nm(最好為30-60nm)。晶體半導(dǎo)體薄膜的材料并沒有特別限定， 但是它最好由硅或硅鍺(SiGe)合金等形成。 為了利用激光結(jié)晶方法制造晶體半導(dǎo)體薄膜，使用了脈沖振蕩或連續(xù)振蕩受激準 分子激光器、YAG激光器或YV04激光器。在使用這些激光器中，通過光學(xué)系統(tǒng)可以將激光 振蕩器發(fā)出的激光線性聚焦從而輻射到半導(dǎo)體薄膜上。結(jié)晶條件最好由從業(yè)者適當(dāng)選擇， 但是當(dāng)使用受激準分子激光器時可以選擇30Hz的脈沖振蕩頻率和100-400mJ/cm、通常 為200-300mJ/cm2)的激光能量密度。當(dāng)使用YAG激光器時可以選擇使用第二高次諧波的 l-10kHz的脈沖振蕩頻率和300-600mJ/cm、通常為350-500mJ/cm2)的激光能量密度。被 線性聚焦為100到1000um、例如400um寬度的激光被輻射到襯底的整個表面上。此時線性 激光的重疊率為80-98%。 然后，形成覆蓋島形半導(dǎo)電層3002-3006的柵極絕緣薄膜3007。柵極絕緣薄膜 3007是通過等離子CVD或濺射由厚度為40-150nm的包含硅的絕緣薄膜形成的。在本實施 例中，形成厚度為20nm的氧氮化硅薄膜。很明顯該柵極絕緣薄膜并不局限于這種氧氮化硅 薄膜，也可以使用其它包含硅的絕緣薄膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)。在使用氧化硅薄膜的情況下，
13例如TEOS(四乙基原硅酸鹽(Tetraethyl Orthosilicate)和02混合，并通過等離子CVD在 反應(yīng)壓力為40Pa、襯底溫度為300-400°C、RF(13. 56MHz)功率、功率密度為0. 5-0. 8W/cm2下 放電。通過隨后在400-50(TC溫度應(yīng)用加熱退火，這樣形成的氧化硅薄膜可以得到作為柵極 絕緣薄膜的良好特性。 在柵極絕緣薄膜3007上形成用于形成柵電極的第一導(dǎo)電薄膜3008和第二導(dǎo)電薄 膜3009。在本實施例中，第一導(dǎo)電薄膜3008由厚度為50-100nm的Ta形成，第二導(dǎo)電薄膜 3009由厚度為100-300nm的W形成。 Ta薄膜是通過濺射具有Ar的Ta作為目標而形成的。在這種情況下，通過將最佳 劑量的Xe和Kr加入到Ar中，可以減輕Ta薄膜的內(nèi)部壓力，從而可以防止薄膜脫落。另外， a相Ta薄膜具有可用作柵電極的大約20uQcm的阻抗，而P相Ta薄膜具有不適于用作柵 電極的大約180uQcm的阻抗。為了形成a相Ta薄膜，可以將最接近a相Ta的具有晶體 結(jié)構(gòu)的一氮化鉭形成厚度大約10-50nm的Ta基膜。然后，可以很容易獲得a相Ta薄膜。
W薄膜是通過利用W作為目標濺射而形成的。也可以使用六氟化鴇(WF6)的熱CVD 方法。在另一種情況下，W薄膜需要具有可用作柵電極的低阻抗，最好為20uQcm或更小。 該具有較大晶體顆粒的W薄膜可以具有較低阻抗，但是當(dāng)在W薄膜中出現(xiàn)例如氧等雜質(zhì)元 素時，它的晶體結(jié)構(gòu)將被擾亂，從而使阻抗增加?？紤]到這些，在使用濺射的情況下，通過使 用純度為99. 9999X的W作為目標并且多加注意以便在從氣相開始的沉淀過程中不會有雜 質(zhì)混合進來，可以形成該W薄膜。從而，可以獲得具有9-20u Q cm阻抗的W薄膜。
注意在本實施例中，第一導(dǎo)電薄膜3008是由Ta形成的，第二導(dǎo)電薄膜3009是由W 形成的，但是本發(fā)明并不局限于此，還可以使用從Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu等中選擇出來的元素 或者包含這種元素作為主要成分的合金材料或復(fù)合材料。另外，也可以使用由摻雜有例如 磷的雜質(zhì)元素的多晶硅薄膜為代表的半導(dǎo)體薄膜。除了本實施例以外，其它最佳組合可以 是第一導(dǎo)電薄膜由一氮化鉭(TaN)形成且第二導(dǎo)電薄膜3009由W形成，第一導(dǎo)電薄膜3008 由一氮化鉭形成且第二導(dǎo)電薄膜3009由Al形成，第一導(dǎo)電薄膜3008由一氮化鉭(TaN)形 成且第二導(dǎo)電薄膜3009由Cu形成，等等。 另外，在允許LDD很小的情況下，可以使用例如W單層結(jié)構(gòu)?；蛘撸ㄟ^形成錐形 角度，同樣可以用相同結(jié)構(gòu)將LDD長度變短。 然后，形成抗蝕劑掩模3010到3015，從而執(zhí)行用于形成電極和布線的第一次蝕 刻。在本實施例中，利用混合有CF4和Cl2的蝕刻氣體可以執(zhí)行ICP(感應(yīng)耦合等離子)蝕 刻，從而通過在1Pa的壓力下對盤繞電極施加RF(13. 56MHz)功率，產(chǎn)生等離子。通過向襯 底側(cè)(樣品階段)施加IOOW的RF(13. 56MHz)功率，可以實質(zhì)上施加負的自偏置電壓。在 混合CF4和Cl2作為蝕刻氣體的情況下，可以將W薄膜和Ta薄模蝕刻到相同的程度。
通過在前述蝕刻條件下使用適當(dāng)形狀的抗蝕劑掩模，在施加到襯底側(cè)的偏置電壓 的作用下，可以使第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的邊緣部分形成錐形。該錐形部分的角度為15 到45° 。為了在不在柵極絕緣薄膜上留下任何殘留的情況下實現(xiàn)蝕刻，最好將蝕刻時間增 加10到2(T 。由于氧氮化硅薄膜與W薄膜的選擇比為2到4(通常為3)，因此可以通過過 蝕刻處理將氧氮化硅薄膜的暴露部分蝕刻大約20到50nm。這樣，就可以形成由第一導(dǎo)電層 和第二導(dǎo)電層形成的第一形狀(第一導(dǎo)電層3017a到3022a和第二導(dǎo)電層3017b到3022b) 的導(dǎo)電層3017到3022。此時，將具有第一形狀的導(dǎo)電薄膜3017到3022復(fù)蓋的區(qū)域蝕刻大約20到50nm，并形成變薄的區(qū)域3016 (圖9B)。 隨后，利用保留的抗蝕劑掩模3010到3015執(zhí)行第二次蝕刻。通過使用CF4、C12和(^作為蝕刻氣體，可以選擇性蝕刻W薄膜。此時，通過第二次蝕刻處理可以形成具有第二形狀(第一導(dǎo)電層3024a到3029a和第二導(dǎo)電層3024b到3029b)的導(dǎo)電層3024到3029。此時，將具有第二形狀且沒有被導(dǎo)電薄膜3024到3029覆蓋的區(qū)域蝕刻大約20到50nm，并形成變薄的區(qū)域3023。 通過產(chǎn)生的原子團(radical)或離子物以及反應(yīng)產(chǎn)物的氣壓，可以猜測出由CF4和Cl2混合氣體對W薄膜或Ta薄膜的蝕刻反應(yīng)。當(dāng)W和Ta的氟化物和氯化物的氣壓彼此可以比較時，作為W的氟化物的WF6的氣壓非常高，其它WC15、 TaF5和TaCl5具有基本相同的氣壓。因此，在CF4和C^的混合氣體中，W薄膜和Ta薄膜也被蝕刻。但是，當(dāng)將適量02加入到混合氣體中時，CF4和02彼此反應(yīng)，從而形成CO和F，并產(chǎn)生大量的F原子團或F離子。這樣，具有較高氟化物氣壓的W薄膜的蝕刻率就可以升壓。另一方面，對于Ta，即使F增加，蝕刻率的增加也相對較小。由于Ta比W容易氧化，因此通過增加(^可以將Ta表面氧化。由于Ta的氧化不會與氟或氯反應(yīng)，該Ta薄膜的蝕刻率還會降低。因此，可以使得W薄膜和Ta薄膜的蝕刻率之間存在差別，從而可能使得W薄膜的蝕刻率高于Ta薄膜的蝕刻率。
然后，執(zhí)行第一次摻雜從而加入用于實現(xiàn)N型導(dǎo)電率的雜質(zhì)元素?？梢酝ㄟ^離子摻雜方法或離子注入方法來實現(xiàn)摻雜。該離子摻雜方法的條件為1X10"到5X10"原子/cn^的劑量，且加速電壓為60-100keV。可以使用屬于15組的元素作為用于實現(xiàn)N型導(dǎo)電的雜質(zhì)元素，通常采用磷(P)或砷(As)，這里使用了磷。在這種情況下，導(dǎo)電層3024到3029變?yōu)橛糜趯崿F(xiàn)N型導(dǎo)電的雜質(zhì)元素的掩膜，而第一雜質(zhì)區(qū)域3030到3033以自校準方式形成。將濃度范圍為1X1(T到1X10"原子/cm3的用于實現(xiàn)N型導(dǎo)電的雜質(zhì)元素加入到第一雜質(zhì)區(qū)域3030到3033 (圖9C)。 如圖10A所示，在利用抗蝕掩膜3034和3035覆蓋了將成為像素TFT的部分之后，執(zhí)行第二次摻雜?？刮g掩膜并沒有覆蓋像素TFT的整個表面。在這種情況下，將通過減小劑量使其小于第一次摻雜處理中的劑量，以高加速電壓摻入比第一次摻雜處理中更小劑量的用于實現(xiàn)N型導(dǎo)電的雜質(zhì)元素。例如，將加速電壓設(shè)定為70-120keV，將該劑量設(shè)定為1X10"原子/cm2。這樣，就可以在圖9C所示的島形半導(dǎo)電層中所形成的第一雜質(zhì)區(qū)域3030到3033中形成新的雜質(zhì)區(qū)域3036到3038。在摻雜過程中，具有第二形狀的第二導(dǎo)電層3024、3026和3028被用作雜質(zhì)元素的掩膜，執(zhí)行該摻雜從而將該雜質(zhì)元素也添加到第一導(dǎo)電層3024a、3026a和3028a下面的區(qū)域。因此，形成第三雜質(zhì)區(qū)域3039-3041 。第三雜質(zhì)區(qū)域3039到3041包含磷(P)，該磷根據(jù)第一導(dǎo)電層3018a、3019a的錐形部分的厚度梯度具有平緩的濃度梯度。在覆蓋該第一導(dǎo)電層30241、3026a和3028a的錐形部分的半導(dǎo)電層中，雜質(zhì)濃度在第一導(dǎo)電層30241、 3026a和3028a的錐形部分的中心附近比在其邊緣要低。但是，這種差別很小，在整個半導(dǎo)電層中幾乎都保持相同的雜質(zhì)濃度。 如圖10B所示，在形成P型TFT的島形半導(dǎo)電層3003和3005和形成電容器的島形半導(dǎo)電層3006上形成具有與第一導(dǎo)電層相反導(dǎo)電類型的第四雜質(zhì)區(qū)域3044到3046。通過使用具有第二形狀的導(dǎo)電層3025、3027和3028作為雜質(zhì)元素的掩膜，可以按照自校準方式形成雜質(zhì)區(qū)域。此時，利用抗蝕掩膜3042和3043分別將形成N型TFT的島形半導(dǎo)電層3002和3004全部覆蓋起來。通過使用具有第二形狀的導(dǎo)體薄膜3025、3027和3028作為掩膜來執(zhí)行摻雜，可以在位于沒有被抗蝕掩膜覆蓋的第一導(dǎo)電層3025a、3027a和3028a下面的區(qū)域中加入雜質(zhì)元素。這樣，就形成了第五雜質(zhì)區(qū)域3047到3049。雖然在雜質(zhì)區(qū)域3044到3046中分別摻雜了不同的濃度磷，但是通過使用乙硼烷(B2H6)的離子摻雜來執(zhí)行摻雜，可以使用于實現(xiàn)P型導(dǎo)電的雜質(zhì)濃度變?yōu)樵谌魏螀^(qū)域中都為2X 102°/cm3到2X 1021/cm3。
通過前述步驟可以在各島形半導(dǎo)電層中形成雜質(zhì)區(qū)域。被島形半導(dǎo)電層覆蓋的具有第二形狀的導(dǎo)電層3024-3027可以作為柵電極。另外，具有第二形狀的導(dǎo)電層029可作為島形源信號線，而具有第二形狀的導(dǎo)電層3028可作為電容布線。 在去除抗蝕掩膜3042和3043之后，執(zhí)行用于激活加入到各島形半導(dǎo)電層中的雜質(zhì)元素的步驟，以便控制導(dǎo)電性。通過利用退火爐的加熱退火來執(zhí)行該步驟。此外，也可以使用激光退火或快速加熱退火(PTA)。該加熱退火是在具有l(wèi)ppm或更小的氧氣濃度、特別是0. lppm或更小的氮氣濃度的氮氣中、在400到70(TC且通常為500到600°C的溫度下執(zhí)行的。在本實施例中，在50(TC下執(zhí)行加熱處理四個小時。但是在用作具有第二形狀的導(dǎo)電層3024到3029的布線材料為熱敏材料的情況下，最好在形成層間絕緣薄膜3050 (包含硅作為主要成分)以保護布線等之后執(zhí)行該激活。 在300到45(TC下在包含3到100%氫的環(huán)境下進行1到12個小時的熱處理，以
便使該島形半導(dǎo)電層氫化。該步驟是為了通過加熱激活的氫來飽和半導(dǎo)電層中的懸空鍵。
作為氫化的另一個方法，也可以提供離子氫化(使用離子激化的氫)(圖ioc)。 然后，利用厚度為100到200nm的氧氮化硅薄膜形成第一層間絕緣薄膜3050。然
后，在其上形成例如亞克力等有機絕緣材料的第二層間絕緣薄膜3051。除了有機絕緣材料，
也可以是用無機材料來形成第二層間絕緣薄膜3051。利用等離子CVD、 SOG(玻璃上旋轉(zhuǎn)；
涂覆氧化硅薄膜)等形成的無機SiOjPCVD-SiO》可以用作該無機材料。執(zhí)行蝕刻步驟以
便在形成兩個層間絕緣薄膜之后形成接觸孔。 然后，在邏輯電路部分形成用于接觸島形半導(dǎo)電層的源區(qū)域的源極布線3052和
3053和用于接觸漏極區(qū)域的漏極布線3056。另外，在輸入_輸出電路部分和電源電路部分
中也可形成源電極3054和3055、漏電極3057和連接電極3058 (圖11)。 如上所述，具有N型TFT和P型TFT的邏輯電路部分、輸入_輸出電路部分和具有
N型TFT和P型TFT的電源電路部分以及電容可以在相同的襯底上形成。 另外，結(jié)合本實施例模式和實施例1到4的結(jié)構(gòu)中任何一個都可以實現(xiàn)本實施例。[實施例6] 在本實施例中，將參照圖12A到13B來描述用于形成ID芯片并將其轉(zhuǎn)移到柔性襯底上的方法。注意本實施例中將N型TFT和P型TFT作為半導(dǎo)體元件的例子來描述，但是在本發(fā)明中ID芯片中包括的半導(dǎo)體元件并不局限于此。另外，該制造方法僅是一個例子，并不限制絕緣襯底上的制造方法。 在絕緣襯底3000上形成了金屬氧化薄膜4000?？梢允褂美缪趸u作為該金屬氧化薄膜。 根據(jù)實施例5中描述的制造步驟，如圖11中所示，執(zhí)行形成第一和第二層間絕緣薄膜的步驟。 然后，形成襯墊4001和4002，并在第二層間絕緣薄膜3051和襯墊4001和4002上形成保護層4003。然后，利用雙面膠帶4004在保護層4003上粘接第二襯底4006，并利用雙面膠帶4005在襯底3000上貼上第三襯底4007 (圖12A)。該第三襯底4007可以防止在隨后的剝離步驟中損壞襯底3000。 然后，通過物理方式剝離金屬氧化薄膜4000和襯底3000。圖12B示出剝離后的狀態(tài)。之后，在柔性襯底4009和基膜3001上粘接粘合劑4008 (圖13A)。
然后，如圖13B所示，從保護層4003上剝離雙面膠帶4004和第二襯底4006從而去除保護層4003，從而可以執(zhí)行向柔性襯底上的轉(zhuǎn)移。 另外，在本實施例中，將參照圖20A和20B來描述通過使用具有天線的第二襯底形成的半導(dǎo)體器件。 圖20A示出發(fā)射和接收電路或電源電路的一部分與天線之間的連接部分的截面圖。利用粘合劑4008在第一柔性襯底4009上提供TFT1806。另一方面，在第二柔性襯底1371上形成天線1372和襯墊1406，并使他們夾著絕緣薄膜1374。通過導(dǎo)電層1311將TFT1806的源電極或漏電極1375與襯墊1406連接。另外，利用粘合劑1312將第一柔性襯底1818和第二柔性襯底1371粘結(jié)起來，并使天線1372與TFT1806彼此相互面對。
圖20B示出圖20A所示半導(dǎo)體器件的透視圖。在第一柔性襯底4009和第二柔性襯底1371之間提供半導(dǎo)體集成電路和與之電連接的天線1372。 另外，利用該實施例模式的任何一個結(jié)構(gòu)和實施例1-5的結(jié)合，可以實現(xiàn)本實施例。[實施例7] 代替實施例6中的剝離步驟，在具有高熱阻的襯底和TFT之間提供包含氫的非晶硅，并通過激光輻射或蝕刻去除非晶硅薄膜來剝離該襯底和TFT，然后將TFT粘結(jié)到柔性襯底上。另外，通過去除具有高熱阻的襯底可以剝離該TFT，在該襯底上通過利用溶液或氣體蝕刻或機械方式形成了 TFT。 為了將TFT從具有高熱阻的襯底上剝離下來，其中在該襯底上通過利用溶液或氣體進行蝕刻形成了 TFT，在該襯底上疊加形成硅薄膜剝離層和絕緣薄膜之后，形成該TFT和用于保護該TFT的絕緣薄膜。然后將該襯底暴露于鹵化氟(halogen fluoride)的氣體或液體，從而去除剝離層。 在這種情況下，可以使用例如不銹鋼板的金屬板或半導(dǎo)體襯底，其中該襯底上形成有絕緣薄膜，例如氧化硅和氮化硅。例如，可以使用通過被Si晶片覆蓋而形成的氧化硅薄膜作為襯底。 或者，也可以使用在Si晶片上形成的氧化硅薄膜等作為襯底。在這種情況下，利用例如C1FJ三氟化氯)等鹵化氟蝕刻該Si晶片并將其去除。在氧化硅薄膜上形成單晶硅，從而可以形成具有單晶硅的晶體管。 通過這種方式，在使用Si晶片的情況下，與在其他襯底上形成半導(dǎo)體集成電路的
情況相比，可以形成更好的半導(dǎo)體集成電路。[實施例8] 在本實施例中，將參照圖14A-14E、15、18A-18D、19A和19B來描述使用本發(fā)明的一個例子，其中在電路中提供了外部天線。 圖14A示出電路被片天線環(huán)繞的情況。在襯底IOOO上形成天線IOOI，且使用本發(fā)明的電路1002與其連接。在圖14A中，電路1002被天線1001包圍，但是該天線1001可以覆蓋整個表面且具有電極的電路1002粘合在其上。 圖18A和18C示出了半導(dǎo)體器件，其中在相同的襯底上形成了半導(dǎo)體集成電路
1304和天線1305。圖18A為頂視圖而圖18C為圖18A沿A-A'的截面圖。天線1305與
TFT1309的源電極和漏電極同時形成，他們形成了半導(dǎo)體集成電路1304。 圖18B和18D示出了半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件在包括天線1305的襯底1313上
具有半導(dǎo)體集成電路1304。圖18B為頂視圖，而圖18D為圖18B沿B-B'的截面圖。形成半
導(dǎo)體集成電路1304的TFT1309和天線1305通過導(dǎo)電層1331彼此電連接。 圖14B示出提供薄天線從而包圍電路的情況。襯底1003上形成了天線1004，且
使用本發(fā)明的電路1005與其連接。注意這里天線的布線僅是一個例子，本發(fā)明并不局限于此。 圖14C示出提供用于高頻信號的天線的情況。在襯底1006上形成了天線1007，且使用本發(fā)明的電路1008與之連接。 圖14D示出天線在180。內(nèi)全方向(可以從任何方向接收射頻波)的情況。在襯底1009上形成了天線IOIO，且使用本發(fā)明的電路1011與之連接。 圖14E示出長條形狀天線的情況。襯底1012上形成天線1013且使用本發(fā)明的電路1014與之連接。 使用本發(fā)明的電路和這些天線可以通過公知方法來連接。例如，可以通過布線焊接或沖擊焊接的方式連接天線和電路?；蛘?，可以使用形成芯片的電路的表面作為與天線粘結(jié)的電極。按照這種方法，通過使用ACF(各向異性導(dǎo)電薄膜)將該電路與天線粘結(jié)在一起。 該天線的適當(dāng)長度根據(jù)接收所用的頻率不同而不同。通常該天線最好與頻率的整數(shù)部分一樣長。例如，在頻率為2. 45GHz的情況下，該天線最好為60mm(1/2波長)和大約30mm(l/4波長)。 另外，具有本發(fā)明電路的另一個襯底(頂襯底)也附著在該襯底上，并且在其上形成天線。圖15A到15C示出了頂視圖和電路的截面圖，該電路上附著有襯底且在襯底上提供了螺旋天線。圖15A為具有天線的半導(dǎo)體器件的頂視圖，圖15B為圖15A沿(A)-(A')的截面圖，圖15C示出圖15A沿(B)-(B')的截面圖。本發(fā)明的電路在襯底1102上形成，在該電路上提供頂襯底IIOO，在該頂襯底上形成了天線1101。 另外，如圖19A所示，在層間絕緣薄膜1341上形成了第二層間絕緣薄膜1348，在該層間絕緣薄膜1341上形成TFT1309，天線1345可以在第二層間絕緣薄膜1348上形成。在這種情況下，也可以在TFT1309上形成天線，從而可以形成任意長度的天線。
另外，如圖19B所示，通過其上形成有天線的多個襯底可以夾著具有天線的半導(dǎo)體集成電路。其上形成有TFT1309的襯底1308和其上形成有天線1361的襯底(第二襯底)1363與第一粘合劑1364粘結(jié)。另外，在夾著第二層間絕緣薄膜1348的TFT1309上所形成的天線1346和其上形成有天線1351的襯底(第三襯底)1353通過第二粘合劑1354粘結(jié)在一起。 注意在圖19B中通過第二襯底1363和第三襯底1353夾著具有TFT1309和天線1346的襯底，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，第二襯底可以折疊從而夾著具有TFT1309和天線1346的襯底。另外，可以通過一個或多個襯底夾著不具有天線1346的TFT1309。
在這些情況下，天線可以比圖19A中的半導(dǎo)體器件長。 注意本實施例僅示出了一個例子，但并不限制該天線的形狀。本發(fā)明可以以任何形式的天線來實現(xiàn)。 另外，利用該實施例模式的任何一個結(jié)構(gòu)和實施例1-6的結(jié)合，可以實現(xiàn)本實施例。[實施例9] 在本實施例中，將參照圖16A到16H和17來描述使用本發(fā)明的IC卡、ID標識、ID
芯片等的例子。 圖16A示出IC卡，通過在集成電路中使用可重寫存儲器可以將該IC卡用于個人識別以及信用卡或電子貨幣，利用該信用卡或電子貨幣可以不需使用現(xiàn)金而實現(xiàn)支付。使用本發(fā)明的電路2001被集成在IC卡2000中。 圖16B示出ID標識，利用它的緊湊特性可將其用于個人識別以及特殊地方的入口管理。使用本發(fā)明的電路2011集成在ID標識2010中。 圖16C示出貼附在商品上的ID芯片2022，它用于例如超市等零售店中的商品管理。本發(fā)明可用于該ID芯片2022中的電路。通過這樣使用ID芯片，不僅可以簡化商品目錄管理，而且也能防止商品偷竊等。在圖16C中，提供了用于粘結(jié)的保護薄膜2021，從而使得ID芯片2022不會脫落，但是也可以使用粘合劑直接粘結(jié)該ID芯片2022。另外，考慮到粘結(jié)在商品上的情況，最好使用實施例模式2中描述的柔性襯底來制造該ID芯片2022。
圖16D示出在制造中將用于識別的ID芯片結(jié)合在商品中的例子。在圖16D的例子中，ID芯片2031結(jié)合在顯示器的殼體2030中。本發(fā)明應(yīng)用于ID芯片2031中的電路中。利用這種結(jié)構(gòu)，可以很容易實現(xiàn)商品的制造、分配管理。注意圖16D中將顯示器的殼體作為例子，但是本發(fā)明并不局限于此，他還可用于其他多種物體。 圖16E示出用于運輸物體的貨運標簽。在圖16E中，在貨運標簽2040中集成了 ID芯片2041。本發(fā)明用于ID芯片2041中的電路。利用這種結(jié)構(gòu)，可以很容易實現(xiàn)目的地選擇和商品的分配管理。注意在圖16E中該貨運標簽被固定在線上以便穿吊在物體上，但是本發(fā)明并不局限于此，還可以利用密封材料等將該標識直接粘合在物體上。
圖16F示出引入在書2050中的ID芯片2052。本發(fā)明被應(yīng)用在該I D芯片2052中的電路。利用這種結(jié)構(gòu)，可以很容易實現(xiàn)書店中的分配管理或圖書館等中的流通管理。在圖16F中，保護薄膜2051用作粘結(jié)劑，從而使ID芯片2052不會剝離，但是，也可以使用粘合劑將該ID芯片2052直接粘結(jié)或引入合在書2050的封面中。 圖16G示出在紙幣2060中引入的RFID芯片2061。本發(fā)明應(yīng)用于該ID芯片2061中的電路。利用該結(jié)構(gòu)，可以很容易防止偽造紙幣的流通。注意該ID芯片2061最好嵌入到紙幣2060中，以便防止由于紙幣的自然屬性而使ID芯片2061剝離。
圖16H示出在鞋2070中引入的ID芯片2072。本發(fā)明應(yīng)用于該RFID芯片2072中的電路。利用這種結(jié)構(gòu)，可以很容易實現(xiàn)制造商識別、商品分配管理等。在圖16H中，提供保護薄膜2071用作粘結(jié)劑，從而使ID芯片2072不會剝離，但是，也可以使用粘合劑將該ID芯片2022直接粘結(jié)或引入在鞋2070中。 圖17示出具有顯示部分2102的ID卡，在該顯示部分2102周圍提供具有環(huán)形天線21Q2的本發(fā)明電路。該顯示部分2102具有顯示所需的驅(qū)動器電路等，并可以通過在電路中使用存儲器或使用顯示部分以外輸入的信號，實現(xiàn)顯示和重寫圖像。使用本發(fā)明的電 路2103集成在IC卡2100中。天線2102按照該IC卡2100的形狀被布置在其周邊，但是 這并不限制天線的形狀。該天線的形狀可以自由確定。另外，該天線并不局限于外部提供， 也可以集成在電路中。
0176] 注意本實施例中描述的例子僅是例子，本發(fā)明并不局限于這些應(yīng)用。
0177] 如上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍非常廣泛，本發(fā)明可用于各種物體的識別芯片。另
外，結(jié)合本實施例模式的任何結(jié)構(gòu)和實施例1到7，都可以實現(xiàn)本實施例。 0178] 本申請是基于2003年12月19日在日本專利局申請的日本專利申請
NO. 2003-423861 ，該申請的內(nèi)容都將通過弓|用結(jié)合在本文中。
0179] 0180] 0181] 0182] 0183] 0184] 0185] 0186] 0187] 0188] 0189] 0190] 0191] 0192] 0193] 0194] 0195] 0196] 0197] 0198] 0199] 0200] 0201] 0202] 0203] 0204] 0205] 0206] 0207] 0208]
附圖標記說明 100半導(dǎo)體器件
天線電路 整流電路
禾急g電足各
放大器 分頻電路 非易失性存儲器 邏輯電路 開關(guān)晶體管
電荷泵
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
200
201
202
203
204
205
206
207
208
210
211
212
213
調(diào)諧電容
耦合電容
二極管
二極管
濾波電容
IC芯片
天線電路
整流電路
穩(wěn)定電源
放大器
分頻電路
掩膜ROM
邏輯電路
開關(guān)晶體管
調(diào)諧電容 耦合電容
二極管
214二極管215濾波電容300ID芯片301天線電路302整流電路303穩(wěn)定電源304放大器305分頻電路306EEP匪307邏輯電路308開關(guān)晶體管309電荷泵310天線線圈311調(diào)諧電容312耦合電容313二極管314二極管315濾波電容316環(huán)形振蕩器401反相器402反相器403反相器403反相器404反相器405反相器406反相器407反相器408反相器409反相器410反相器411反相器412緩沖電路501二極管502二極管503二極管504二極管505二極管506二極管507電容器
說明書
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21
508電容器509電容器510電容器511電容器512電容器513反相器514陽極515陰極601晶體管602晶體管603晶體管604晶體管605電容器700半導(dǎo)體器件701天線電路702整流電路703穩(wěn)定電源704放大器705分頻電路706非易失性存儲器707邏輯電路708開關(guān)晶體管709電荷泵710天線線圈711調(diào)諧電容712耦合電容713極管714二極管715濾波電容716顯示部分801電阻802晶體管803晶體管804電流電阻805晶體管806晶體管807晶體管808晶體管809晶體管CN
810電阻1000襯底1001天線1002電路1003襯底1004天線1005電路1006襯底1007天線1008電路1009襯底1010天線1011電路1012襯底1013天線1014電路1100頂襯底1101天線布線1102襯底1304半導(dǎo)體集成電路1305天線1308襯底1309TFT1311導(dǎo)電層1312粘結(jié)劑1313襯底1331導(dǎo)電層1341層間絕緣薄膜1345天線1346天線1348層間絕緣薄膜1351天線1353襯底1354粘結(jié)劑1361天線1363襯底1364粘結(jié)劑1371柔性襯底1372天線
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137413751406180618182000200120102011202120222030203120402050205120522060206120702071207221002101210221033000300130023003300430053006300730083009301030113012
絕緣薄膜 絕緣薄膜
襯墊
TFT
柔性襯底 IC卡
電路 ID標識 電路
保護薄膜 ID芯片
殼體 ID芯片 ID芯片 書
保護薄膜 ID芯片 紙幣 ID芯片
鞋
保護薄膜 ID芯片 IC卡 天線
顯示部分
電路
襯底
基膜
島形半導(dǎo)體層
島形半導(dǎo)體層
島形半導(dǎo)體層
島形半導(dǎo)體層
島形半導(dǎo)體層
柵極絕緣薄膜
導(dǎo)電薄膜
導(dǎo)電薄膜
抗蝕掩膜
抗蝕掩膜
抗蝕掩膜
3013抗蝕掩膜3014抗蝕掩膜3015抗蝕掩膜3016區(qū)域3017導(dǎo)電薄膜3018導(dǎo)電薄膜3019導(dǎo)電薄膜3020導(dǎo)電薄膜3021導(dǎo)電薄膜3022導(dǎo)電薄膜3023區(qū)域3024導(dǎo)電薄膜3025導(dǎo)電薄膜3026導(dǎo)電薄膜3027導(dǎo)電薄膜3028導(dǎo)電薄膜3029導(dǎo)電薄膜3030雜質(zhì)區(qū)域3031雜質(zhì)區(qū)域3032雜質(zhì)區(qū)域3033雜質(zhì)區(qū)域3034抗蝕掩膜3035抗蝕掩膜3036雜質(zhì)區(qū)域3037雜質(zhì)區(qū)域3038雜質(zhì)區(qū)域3039雜質(zhì)區(qū)域3040雜質(zhì)區(qū)域3041雜質(zhì)區(qū)域3042抗蝕掩膜3043抗蝕掩膜3044雜質(zhì)區(qū)域3045雜質(zhì)區(qū)域3046雜質(zhì)區(qū)域3047雜質(zhì)區(qū)域3048雜質(zhì)區(qū)域3049雜質(zhì)區(qū)域3050層間絕緣薄膜3051層間絕緣薄膜
3052源極布線3053源極布線3054源極布線3055源極布線3056漏極布線3057漏電極3058連接電極4000金屬氧化物薄膜4001襯墊4002襯墊4003保護薄膜4004雙面膠帶4005雙面膠帶4006襯底4007襯底4008粘結(jié)劑4009柔性襯底3001a氧氮化硅薄膜3001b氫化氧氮化硅薄3017a導(dǎo)電薄膜3017b導(dǎo)電薄膜3018a導(dǎo)電薄膜3018b導(dǎo)電薄膜3019a導(dǎo)電薄膜3019b導(dǎo)電薄膜3020a導(dǎo)電薄膜3020b導(dǎo)電薄膜3021a導(dǎo)電薄膜3021b導(dǎo)電薄膜3022a導(dǎo)電薄膜3022b導(dǎo)電薄膜3024a導(dǎo)電薄膜3024b導(dǎo)電薄膜3025a導(dǎo)電薄膜3025b導(dǎo)電薄膜3026a導(dǎo)電薄膜3026b導(dǎo)電薄膜3027a導(dǎo)電薄膜3027b導(dǎo)電薄膜
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3028a導(dǎo)電薄膜 3028b導(dǎo)電薄膜 3029a導(dǎo)電薄膜 3029b導(dǎo)電薄膜
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件，包括天線電路；與該天線電路電連接的電源電路；電荷泵，具有與電源電路電連接的輸入端；和與天線電路直接連接的時鐘輸入端。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括顯示部分，該顯示部分包括從包括液晶元 件、發(fā)光元件和電泳元件的組中選擇出來的顯示元件。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中電荷泵還包括 二極管，包括與輸入端電連接的陽極；禾口 與電荷泵的輸出端電連接的陰極； 與該陽極電連接的第一電容器； 與該陰極電連接的第二電容器； 反相器；其中反相器的輸出端與第一電容器電連接；禾口其中反相器的輸入端與第二電容器和時鐘輸入端電連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中電荷泵還包括 電容器；第一晶體管，具有 與輸入端電連接的第一電極；禾口 與該電容器電連接的第二電極； 第二晶體管，具有 與參考電源電連接的第三電極；禾口 與該電容器電連接的第四電極； 第三晶體管，具有與該電容器和第四電極電連接的第五電極；禾口 與第一電極電連接的第六電極； 第四晶體管，具有與第二電極和電容器電連接的第七電極；禾口 與電荷泵的輸出端電連接的第八電極。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中電源電路和電荷泵中的任何一個包括在襯底 上形成的薄膜晶體管。
6. —種IC卡，包括權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件。
7. —種ID標識，包括權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件。
8. —種無線標識，包括權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件。
9. 一種無線芯片，包括權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件。
10. —種ID芯片，包括權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件。
11. 半導(dǎo)體器件，包括天線電路；與該天線電路電連接的電源電路； 電荷泵，具有與電源電路電連接的輸入端； 與天線電路直接連接的時鐘輸入端；禾口 輸出端；與該電源電路和輸出端電連接的非易失性存儲器； 與電源電路和非易失性存儲器電連接的邏輯電路； 與邏輯電路電連接的開關(guān)晶體管；禾口 通過該開關(guān)晶體管與天線電路電連接的參考電源。
12. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中非易失性存儲器與天線電路電連接。
13. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中非易失性存儲器為EEPR0M。
14. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，還包括顯示部分，該顯示部分包括從包括液晶 元件、發(fā)光元件和電泳元件的組中選擇出來的顯示元件。
15. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中電荷泵還包括 二極管，包括與輸入端電連接的陽極；禾口 與輸出端電連接的陰極； 與該陽極電連接的第一電容器； 與該陰極電連接的第二電容器； 反相器；其中反相器的輸出端與第一電容器電連接；禾口其中反相器的輸入端與第二電容器和時鐘輸入端電連接。
16. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中電荷泵還包括 電容器；第一晶體管，具有 與輸入端電連接的第一電極；禾口 與該電容器電連接的第二電極； 第二晶體管，具有 與參考電源電連接的第三電極； 與該電容器電連接的第四電極； 第三晶體管，具有與該電容器和第四電極電連接的第五電極；禾口 與第一電極電連接的第六電極； 第四晶體管，具有與第二電極和電容器電連接的第七電極；禾口 與該輸出端電連接的第八電極。
17. 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中電源電路、電荷泵、非易失性存儲器和邏輯 電路中的任何一個包括在襯底上形成的薄膜晶體管。
18. —種IC卡，包括權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件。
19. 一種ID標識，包括權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件。
20. —種無線標識，包括權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件。
21. —種無線芯片，包括權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件。
22. —種ID芯片，包括權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件。
23. 半導(dǎo)體器件，包括 天線電路；與該天線電路電連接的整流電路； 與整流電路電連接的穩(wěn)定電源； 電荷泵，具有與穩(wěn)定電源電連接的輸入端； 與天線電路直接連接的時鐘輸入端；禾口 輸出端；非易失性存儲器與該穩(wěn)定電源和輸出端電連接； 與穩(wěn)定電源和非易失性存儲器電連接的邏輯電路； 與邏輯電路電連接的開關(guān)晶體管；禾口 通過該開關(guān)晶體管與天線電路電連接的參考電源。
24. 如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中非易失性存儲器與天線電路電連接。
25. 如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中非易失性存儲器為EEPROM。
26. 如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，還包括顯示部分，該顯示部分包括從包括液晶 元件、發(fā)光元件和電泳元件的組中選擇出來的顯示元件。
27. 如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中電荷泵還包括 二極管，包括與輸入端電連接的陽極；禾口 與輸出端電連接的陰極； 與該陽極電連接的第一電容器； 與該陰極電連接的第二電容器； 反相器；其中反相器的輸出端與第一電容器電連接；且其中反相器的輸入端與第二電容器和時鐘輸入端電連接。
28. 如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中電荷泵還包括 電容器；第一晶體管，具有 與輸入端電連接的第一電極；禾口 與該電容器電連接的第二電極； 第二晶體管，具有 與參考電源電連接的第三電極； 與該電容器電連接的第四電極； 第三晶體管，具有與該電容器和第四電極電連接的第五電極；禾口 與第一電極電連接的第六電極； 第四晶體管，具有與第二電極和電容器電連接的第七電極；禾口 與該輸出端電連接的第八電極。
29. 如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件，其中整流電路、穩(wěn)定電路和電荷泵中的任何 個包括在襯底上形成的薄膜晶體管。
30. —種IC卡，包括權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件。
31. —種ID標識，包括權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件。
32. —種無線標識，包括權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件。
33. —種無線芯片，包括權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件。
34. —種ID芯片，包括權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件。本發(fā)明提供了一種電路，該電路可以在具有非接觸ID芯片的半導(dǎo)體器件包括需要比邏輯電路所需的電壓更高電壓的電路情況下實現(xiàn)穩(wěn)定升壓。通過將從天線輸入的交流信號直接輸入或通過邏輯電路輸入到電荷泵，該電荷泵可以以穩(wěn)定頻率工作，該頻率不會受到元件變化和環(huán)境溫度的影響，從而實現(xiàn)穩(wěn)定升壓。
文檔編號H02M3/07GK101739584SQ20091017579
公開日2010年6月16日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者小山潤, 齋藤利彥 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所