专利名称：健康数据收集系统及半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用IC芯片(在下文中称作“无线芯片”)的半导体器件，通过该芯片可以使用非接触方式例如无线通信来读出所获取数据。特别地，发明涉及在绝缘衬底例如玻璃和塑料上形成的用作无线芯片的半导体器件。
背景技术：
目前，由于IT技术的发展，已变成要处理各种数据。人类健康的数据管理是其中之一。例如，在公司、学校等，定期地实施健康检查，并且健康状况至少一年或半年告知一次。在发现异常的情况中，相应的个人被告知要在医院等治疗。
并且，在家中，已研发了健康检查的简单测量仪器，通过该仪器可以容易地检查出一个人的健康状况。最近几年中广泛地使用便携式测量仪器，这有助于疾病的早期检查。
在专利文献1等中公开了这种健康状况测量仪器的例子。
〔专利文献1〕日本专利公开2004-121632号专利文献1公开便携式血压测量仪器。通过使用这种测量仪器，可以容易地获得健康状况。
发明内容
上述常规的健康测量仪器具有下面的问题。即使已在某种程度上缩小了健康测量仪器，但是它仍然太大而不能随身携带。此外，即使当用户通过测量获得数据时，因为医疗专家没有立即看到数据，所以他/她容易未意识到他/她的身体状况的改变，这导致疾病的发展。
本发明提供使用无线芯片的半导体器件，以通过在芯片中包含或安装传感器以及从无线芯片中发送数据来解决上述问题。
本发明包括在绝缘衬底上的调制电路、逻辑电路、传感器电路，以及天线电路。传感器电路通过逻辑电路在操作上连接到调制电路。调制电路在操作上连接到天线电路。
本发明包括在绝缘衬底上的调制电路、逻辑电路、传感器电路、天线电路，以及存储电路。传感器电路通过存储电路在操作上连接到逻辑电路。逻辑电路在操作上连接到调制电路。调制电路在操作上连接到天线电路。
在上述配置中，传感器电路是压力传感器。
在上述配置中，传感器电路是音频传感器。
在上述配置中，传感器电路是光学传感器。
在上述配置中，传感器电路是气味传感器。
在上述配置中，在相同的绝缘衬底上提供天线电路、调制电路、逻辑电路，以及传感器电路。
在上述配置中，在相同的绝缘衬底上集成调制电路、逻辑电路以及传感器电路，而在另一个绝缘衬底上提供天线电路。
在上述配置中，在相同的绝缘衬底上集成调制电路以及逻辑电路，而在另一个绝缘衬底上提供传感器电路。
在上述配置中，绝缘衬底是玻璃衬底。
在上述配置中，绝缘衬底是塑料衬底。
在上述配置中，绝缘衬底是薄膜绝缘体。
在上述配置中，在调制电路、逻辑电路以及传感器电路的至少一个上提供天线电路。
在上述配置中，输入到天线电路的信号是无线信号。
在上述配置中，半导体器件用于健康数据收集系统中。
本发明包括一种健康数据收集系统，其包括至少具有用于获得生物信息数据(生物信号等)的传感器、用于发送生物信息数据的天线电路、调制电路以及逻辑电路的无线芯片；发送电磁波给无线芯片的询问器；以及评估来自无线芯片的生物信息数据的数据系统。无线芯片附着或埋置于生命物中。在柔性衬底上形成传感器以及天线电路。从天线输入的信号由调制电路调制，并作为数据输入到逻辑电路。
在上述配置中，健康数据收集系统还包括柔性衬底上的用于存储生物信息数据的存储电路。传感器电路通过存储电路在操作上连接到逻辑电路。逻辑电路在操作上连接到调制电路。
在上述配置中，无线芯片至少包括薄膜晶体管。
在上述配置中，生命物是人。
如上所述，通过使用本发明的半导体器件，可以发送通过无线获得的数据。也就是，无线地发送通过传感器获得健康数据，并且用IT技术来管理数据，这有助于疾病的早期检测、处理等。
图1是显示本发明的半导体器件的配置的框图。
图2是显示关于人体的应用的图。
图3A和3B是显示本发明的半导体器件的天线配置的框图。
图4是显示本发明的半导体器件的配置的框图。
图5是显示本发明的半导体器件的配置的框图。
图6是显示本发明的半导体器件的操作流程的图。
图7是显示本发明的半导体器件的操作流程的图。
图8是显示用于本发明的压力传感器电路的图。
图9是显示本发明中的TFT的布局的图。
图10A至10E是显示本发明的天线的实施方案的图。
图11A至11C是显示本发明的天线的实施方案的图。
图12A至12E是显示本发明的步骤的横截面图。
图13F至13I是显示本发明的步骤的横截面图。
图14A至14B是显示本发明的步骤的横截面图。
图15是显示本发明的步骤的图。
图16A和16B是显示本发明的步骤的横截面图。
图17A和17B是显示本发明的步骤的横截面图。
图18A和18B是其中将本发明的半导体器件与保护层结合的图。
具体实施例方式
虽然将通过关于附图的实施方案方式以及实施方案充分地描述本发明，但是应当明白，各种改变和修改对于本领域技术人员将是显然的。因此，除非另有这种改变和修改背离本发明的范围，否则应当认为它们被包含于其中。应当注意，用相同的参考数字表示附图中相同的部分，并且省略其详细描述。
图1显示本发明的无线芯片的一种技术。用于无线芯片的半导体器件100包括天线电路101、整流电路110、稳定电源电路109、放大器102、解调电路104、指令评价逻辑电路103、传感器电路108、逻辑电路107、放大器106，以及调制电路105。此外，天线电路101包括天线线圈301以及调谐电容器302(图3A)。整流电流110包括二极管303和304，以及平滑电容器305(图3B)。
下面描述这种无线芯片的操作。天线电路101所接收的AC信号由二极管303和304半波整流，然后由平滑电容器305平滑化。包含多个波纹的平滑电压由稳定电源电路109稳定化，并且稳定电压供给到解调电路104、放大器102、指令评价逻辑电路103、放大器106、逻辑电路107，以及传感器电路108。另一方面，天线电路101所接收的信号通过放大器102输入到指令评价逻辑电路103作为时钟信号。此外，从天线输入的信号由解调电路104解调，并作为数据输入到指令评价逻辑电路103。
在指令评价逻辑电路103中，将输入数据解码。询问器通过用变形镜码、NRZ-L码等编码来发送数据，然后编码数据由指令评价逻辑电路103解码。解码数据发送到逻辑电路107，由此计算传感器电路108中的读出生物数据。计算的结果通过放大器106由调制电路105调制，并从天线电路101输出。在图7中显示该流程。在图7中显示概述操作过程S700的该流程图。当无线芯片接收到信号时开始操作过程S700(S701)。第一步骤是指令评价步骤(S702)。第二步骤是调制步骤(S703)。第三步骤是发送信号(包括生物信息)步骤(S704)。
在该实施方案方式中，在半导体器件100上形成天线电路101，但是本发明不局限于这点，天线电路可以在外部连接到半导体器件。传感器可以是压力传感器、光学传感器、气味传感器，或音频传感器。
参考图2描述使用无线芯片的健康数据收集系统的概略。图2显示用于无线地获得人的健康数据(也称作生物信息、生命信息，或活体信息)的健康数据收集系统的概略。无线芯片201附着或埋置(植入)于人体和动物体之一中。询问器(也称作读出器/写入器)202发送电磁波到无线芯片。接收到电磁波时，无线芯片201将其中的传感器电路所获得的数据发送回询问器202。询问器202连接到数据系统(没有显示)并评价来自无线芯片的数据。这样，可以获得人的健康数据，而不需要携带测量仪器。此外，因为自动地评价数据，所以可以防止由于通知的延迟导致疾病发展。
在图4中显示本发明的实施方案方式2。用于无线芯片的半导体器件400包括天线电路401、电池409、放大器402、解调电路404、指令评价逻辑电路403、传感器电路408、逻辑电路407、放大器406、调制电路405，以及存储电路410。天线电路401包括与图3A中所示的天线电路类似的天线线圈和调谐电容器。
下面描述这种无线芯片的操作。在该实施方案方式中，由所包含的电池409提供电源。天线电路401所接收的信号作为时钟信号通过放大器402输入到指令评价逻辑电路403。此外，从天线输入的信号由解调电路404解调，并作为数据输入到指令评价逻辑电路403。
在指令评价逻辑电路403中，将输入数据解码。询问器通过用变形镜码、NRZ-L码等编码来发送数据，然后编码数据由指令评价逻辑电路403解码。解码数据发送到逻辑电路407，由此计算存储电路410中的存储生物收集数据。计算的结果通过放大器406由调制电路405调制，并从天线电路401输出。在这里，传感器电路408所获得的生物数据存储在存储电路410中。因为在该实施方案方式中包含电池，所以即使没有询问器，传感器电路408和存储电路410也可以工作。在图6中显示概述操作过程S600的该流程图。当无线芯片接收到信号时开始操作过程S600(S601)。第一步骤是指令评价步骤(S602)。第二步骤是读出存储器步骤(S603)。第三步骤是调制步骤(S604)。第四步骤是发送信号(包括生物信息)步骤(S605)。
在该实施方案方式中，在半导体器件400中形成天线电路401和电池409，但是本发明不局限于这点，天线电路401和电池409可以在外部连接到半导体器件400。与询问器的通信如同上面所述。传感器可以是压力传感器、光学传感器、气味传感器，或音频传感器。
〔实施方案1〕图5显示本发明的无线芯片的实施方案。可以通过在心脏或血管附近提供压力传感器来获得关于人的脉搏和血压的数据。在该实施方案方式中，压力传感器提供给无线芯片。用于无线芯片的半导体器件500包括天线电路501、整流电路510、稳定电源电路509、放大器502、解调电路504、指令评价逻辑电路503、压力传感器电路508、逻辑电路507、放大器506，以及调制电路505。天线电路501包括与图3A中所示的天线电路类似的天线线圈和调谐电容器。整流电路510包括与图3B中所示的整流电路类似的二极管和平滑电容器。
下面描述这种无线芯片的操作。天线电路501所接收的AC信号由二极管303和304半波整流，然后由平滑电容器305平滑化。包含多个波纹的平滑电压由稳定电源电路509稳定化，并且稳定电压供给到解调电路504、放大器502、指令评价逻辑电路503、放大器506、逻辑电路507，以及压力传感器电路508。另一方面，天线电路501所接收的信号通过放大器502输入到指令评价逻辑电路503作为时钟信号。此外，从天线电路501输入的信号由解调电路504解调，并作为数据输入到指令评价逻辑电路503。
在指令评价逻辑电路503中，将输入数据解码。询问器通过用变形镜码、NRZ-L码等编码来发送数据，然后编码数据由指令评价逻辑电路503解码。解码数据发送到逻辑电路507，由此计算压力传感器电路508中的读出数据。计算的结果通过放大器506由调制电路505调制，并从天线电路501输出。在该实施方案方式中，在半导体器件500中形成天线电路501，但是本发明不局限于这点，天线电路501可以在外部连接到半导体器件500。
〔实施方案2〕图8显示压力传感器电路的实施方案。该实施方案的压力传感器电路包括半导体电阻器801至804、差分放大器805、电源端子806和807，以及输出端子808。一般地，当半导体电阻器接收到压力时，其电阻因压电效应而改变。在该实施方案方式的压力传感器中，将半导体电阻器801至804布置在不同的位置，使得当施加压力时在每个电阻器处产生不同的压力。当施加压力时，差分放大器的两个输入电压改变。通过改变输入电压，可以读出压力。通过放大上述无线芯片中的该压力传感器，可以无线地发送传感器所获得的数据。应当注意，本发明的压力传感器不局限于该实施方案的电路，也可以利用其他电路。此外，传感器可以是压力传感器、光学传感器、气味传感器，或音频传感器的任意一种。
〔实施方案3〕参考图15描述在绝缘衬底上同时制造用于逻辑电路部分例如解码器、选择器、写入电路以及读出电路的存储元件和TFT的方法。应当注意，在该实施方案中作为半导体元件的例子描述具有浮动栅的n沟道存储元件、n沟道TFT，以及p沟道TFT，但是本发明的存储部分及逻辑电路部分中所包含的半导体元件不局限于这些。此外，该制造方法只是例子，而不是限制绝缘衬底上的制造方法。
首先，在玻璃衬底3000上形成由绝缘膜例如二氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜制成的基膜3001和3002。例如，氧氮化硅膜形成为具有10至200nm厚度的基膜3001，并且氢化的氧氮化硅膜形成为具有50至200nm厚度的基膜3002。
岛状半导体层3003至3005由通过用已知的激光器或热晶化使具有非晶结构的半导体膜晶化而形成的晶体半导体膜形成。这些岛状半导体层3003至3005的每个形成为具有25至80nm的厚度。不特别地限制晶体半导体膜的材料，但是硅或硅锗(SiGe)合金是优选的。
在这里，可以执行用于提供交叠区的工艺，以提取用于存储元件的TFT的半导体层3003的源区或漏区的一侧上的电荷。
随后，形成覆盖岛状半导体层3003至3005的栅绝缘膜3006。通过等离子体CVD或溅射由具有10至80nm厚度的含硅绝缘膜制成栅绝缘膜3006。特别地，需要热电子注入的写入以及电荷的保持的OTP型非易失性存储器优选地形成为具有40至80nm的厚度，这不容易产生隧道电流。
然后，在栅绝缘膜3006上形成第一导电层3007至3009，并且通过刻蚀去除它们，除了包含作为浮动栅电极的区域以及作为TFT的正常栅电极的区域的这一区域之外。
随后，形成第二栅绝缘膜3010。通过等离子体CVD或溅射由具有10至80nm厚度的含硅绝缘膜制成第二栅绝缘膜3010。通过刻蚀去除栅绝缘膜3006，除了包含存储元件的区域之外。
随后，形成第二导电层3011至3013，并且一起刻蚀第一导电层3007、第二栅绝缘膜3010和第二导电层3011的堆叠(存储元件)或者第一导电层3007和第二导电层3011的堆叠(TFT)，以形成存储元件的浮动栅电极和控制栅电极以及TFT的栅电极。
在该实施方案方式中，由具有50至100nm厚度的TaN制成第一导电层3007至3009，并且由具有100至300nm厚度的W制成第二导电层3011至3013，但是不特别地限制导电层的材料。也可以使用选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu等的元素，合金材料，或者含有上述元素的化合物材料作为主要成分。
随后，执行掺杂，以将n型导电性给予用于存储元件的TFT，从而形成第一杂质区3014和3015。接下来，执行掺杂，以将p型导电性给予用于逻辑电路部分的p沟道TFT，从而形成第二杂质区3016和3017。随后，执行掺杂以给予n型导电性，以形成用于逻辑电路部分的n沟道TFT的LDD区，从而形成第三杂质区3018和3019。其后，形成侧壁3020和3021，并且执行掺杂以将n型导电性给予用于逻辑电路部分的n沟道TFT，从而形成第四杂质区3022和3023。可以通过离子掺杂或离子注入来执行这些掺杂。通过上述步骤，在岛状半导体层的每个中形成杂质区。
随后，执行用于激活添加到每个岛状半导体层的杂质元素的步骤。通过使用退火炉的热退火来执行该步骤。可选地，也可以施加激光退火或快速热退火(RTA)。此外，在300～450℃下在含3～100％的氢气的气氛中执行热处理1～12小时，由此使岛状半导体层氢化。可选地，可以通过等离子体氢化(使用由等离子体激发的氢)来使岛状半导体层氢化。
随后，由氧氮化硅膜制成第一层间绝缘膜3024。第一层间绝缘膜3024形成为具有与栅绝缘膜的厚度大致相同的10至80nm的厚度。接下来，由有机绝缘材料例如丙烯酸制成第二层间绝缘膜3025。此外，无机材料可以代替使用有机绝缘材料用于第二层间绝缘膜3025。使用通过等离子体CVD(PCVD-SiO2)、SOG(玻璃上旋涂；涂敷的二氧化硅膜)等形成的无机SiO2作为无机材料。在形成这两个层间绝缘膜之后执行用于形成接触孔的刻蚀步骤。
然后，形成电极3026和3027，以与存储部分中的岛状半导体层的源区和漏区接触。同样地，在逻辑电路部分中，形成电极3028至3030。
如上所述，可以在相同的衬底上形成包括具有浮动栅的n沟道存储元件3101的存储部分3100，以及包括具有LDD结构的n沟道TFT 3103和具有单漏结构的p沟道TFT 3104的逻辑电路部分3102(参见图15)。
〔实施方案4〕
在该实施方案中，参考图16A至17B关于形成存储部分以及逻辑电路部分并将它们转移到柔性衬底上的制造方法进行描述。应当注意，以具有浮动栅的n沟道存储元件、n沟道TFT，以及p沟道TFT作为例子，但是本发明的存储部分和逻辑电路部分中所包含的半导体元件不局限于这些。此外，该制造方法仅是例子，并且不限制绝缘衬底上的制造方法。
在绝缘衬底3000上形成剥层4000。可以由包含硅作为主要成分的层例如非晶硅、多晶硅、单晶硅以及微晶硅(包括半非晶硅)制成剥层4000。可以通过溅射、等离子体CVD等形成剥层4000。在该实施方案中，通过溅射形成具有大约500nm厚度的非晶硅膜作为剥层4000。随后，根据实施方案3中所描述的制造步骤形成图15中所示的存储部分以及逻辑电路部分。
随后，在第二层间绝缘膜3025上形成第三层间绝缘膜4001，并且形成焊盘4002至4005。可以使用含一种或多种金属例如Ag、Au、Cu、Pd、Cr、Mo、Ti、Ta、W和Al，或者它们的金属混合物的导电材料制成焊盘4002至4005。
然后，在第三层间绝缘膜4001上形成保护层4006以覆盖焊盘4002至4005。由当通过刻蚀去除剥层4000时能够保护焊盘4002至4005的材料制成保护层4006。例如，可以通过涂敷可溶于水或酒精的环氧基、丙烯酸基，或硅基树脂来制成保护层4006(参见图16A)。
随后，形成用于分离剥层4000的凹槽4007(参见图16B)。可以形成凹槽4007以至少暴露剥层4000。通过刻蚀、切线、划线等形成凹槽4007。
随后，通过刻蚀去除剥层4000(参见图17A)。在该实施方案中，卤化氢用作通过凹槽4007进入的刻蚀气体。例如，在该实施方案中，通过在350℃下使用ClF3(三氟化氯)以6Torr的压力在300sccm的流速下执行刻蚀3小时。此外，也可以使用混合有氮气的ClF3气体。通过使用卤化氢例如ClF3，选择性地刻蚀剥层4000以剥离绝缘衬底3000。应当注意，卤化氢可以是气体或液体。
随后，用粘合剂4008将剥离的存储部分以及逻辑电路部分粘附到支持基底4009(参见图17B)。可以将支持基底4009和基膜3001粘附的材料用作粘合剂4008。例如，多种可固化粘合剂如反应固化粘合剂、热固化粘合剂、光学固化粘合剂如紫外线固化粘合剂，以及厌氧粘合剂可以用作粘合剂4008。
可以使用有机材料例如柔性纸或塑料作为支持基底4009。可选地，柔性无机材料可以用作支持基底4009。优选地，支持基底4009具有高达2～30W/mK的导热性，以疏散集成电路处所产生的热量。
应当注意，可以通过多种方法以及如该实施方案中所述的通过刻蚀硅膜将包括存储部分以及逻辑电路部分的集成电路剥离绝缘衬底3000。例如，在具有高耐热的衬底与集成电路之间提供金属氧化物膜，并且通过结晶化使金属氧化物膜变脆弱，由此可以剥离集成电路。此外，例如通过激光照射破坏剥层，以将集成电路剥离衬底。此外，例如可以通过机械地去除或者使用溶液或气体的刻蚀去除其上形成集成电路的衬底来将集成电路剥离衬底。
在对象具有曲面从而使其上所粘附的ID芯片的支持基底弯曲以便具有沿着锥形面、柱形面等的发生线的弯曲的情况中，发生线的方向与TFT的载流子移动的方向相同是优选的。通过上述结构，可以防止当支持基底弯曲时影响TFT的特性。此外，当岛状半导体膜占据集成电路面积的1～30％时，可以进一步防止当支持基底弯曲时影响TFT的特性。可以结合上述实施方案方式以及其他实施方案来实现该实施方案。
〔实施方案5〕参考图18描述通过剥离工艺形成柔性无线芯片的例子。由柔性保护层2301和2303构成无线芯片，并且通过剥离工艺来形成无线芯片2302。在该实施方案中，天线2304不是在无线芯片2302上而是在柔性保护层2303上形成，并且电连接到无线芯片2302。在图18A中，天线2304仅在柔性保护层2303上形成，但是它也可以在柔性保护层2301上形成。优选地由银、铜或镀上它们的金属制成天线。通过各向异性导电膜和UV处理来连接无线芯片2302和天线，但是本发明不局限于这点。
图18B显示图18A的横截面。无线芯片2302具有5μm或更小的，优选地0.1～3μm的厚度。此外，当堆叠的柔性保护层2301和2303的厚度为d时，柔性保护层2301和2303的每个优选地具有(d/2)±30μm并且更优选地(d/2)±10μm的厚度。优选地，柔性保护层2301和2303具有10至200μm的厚度。无线芯片2302具有5mm平方或更小的，或者优选地0.3～4mm平方的面积。
柔性保护层2301和2303的每个由有机树脂材料制成，并具有一种具有高抗弯曲性的结构。由于通过剥离工艺形成的无线芯片2302本身是高度抗弯曲的，所以无线芯片2302可以紧密地粘附到柔性保护层2301和2303上。可以在另一个对象上面或者内部提供由柔性保护层2301和2303包围的无线芯片。此外，无线芯片可以安装在纸中。
〔实施方案6〕参考图9关于将无线芯片粘附到曲面900上的情况，也就是垂直于无线芯片的弯曲方向布置TFT的情况进行描述。将图9的无线芯片中所包含的TFT布置在电流901的方向上，也就是将漏电极902、栅电极903以及源电极904布置在相同的直线上，使得压力的影响变小。使用这种布局，可以抑制TFT的特性的变化。此外，将构成TFT的晶体排列在电流的方向上。通过使用CWCL等形成晶体，可以将S值设置在0.35V/dec或更小(优选地0.09～0.25V/dec)，并且可以将迁移率设置在100cm2/Vs或更高。在使用这种TFT构成19步环形振荡器的情况中，其振荡频率为1MHz或更高，或者优选地100MHz或更高，并且电源电压为3至5V。使用3至5V的电源电压，逆变器的一级的延迟时间为26ns，并且优选地为0.26ns或更小。
此外，优选地有源元件例如TFT的有源区(硅岛部分)占据整个面积的5～50％，以便不会因压力而破坏有源元件。在不存在有源元件例如TFT的区域中，主要提供基底绝缘材料、层间绝缘材料，以及布线材料。优选地，除了TFT的有源区之外的面积为整个面积的60％或更大。有源元件的有源区具有20至200nm，典型地40至170nm，更优选地45至55nm以及145至155nm的厚度。
〔实施方案7〕在该实施方案中，参考图10A至11C关于使用本发明为电路提供外部天线的例子进行描述。
图10A显示其周边覆盖有天线的电路。在衬底1000上形成天线1001，并且使用本发明的电路1002与其连接。在图10A中，天线1001覆盖电路1002的周边，但是天线可以覆盖整个衬底，并且具有电极的电路1002可以与其连接。
图10B显示布置在电路周围的细天线。在衬底1003上形成天线1004，并且使用本发明的电路1005与其连接。应当注意，天线的布局仅是例子，并且本发明不局限于这点。
图10C显示高频天线。在衬底1006上形成天线1007，并且使用本发明的电路1008与其连接。
图10D显示180°全方位天线(能够接收任何方向的信号)。在衬底1009上形成天线1010，并且使用本发明的电路1011与其连接。
图10E显示以棒形延伸的天线。在衬底1012上形成天线1013，并且使用本发明的电路1014与其连接。
可以通过已知方法来连接使用本发明的电路和天线。例如，通过引线键合或凸点焊接来连接天线和电路。可选地，可以将在其一个表面上具有电极的芯片中的电路粘附到天线上。在该方法中，可以使用ACF(各向异性导电膜)。
天线所需的适当长度根据用于接收信号的频率而改变。一般地，该长度优选地是波长的因数。例如，在频率为2.45GHz的情况中，天线的长度可以是大约60mm(1/2波长)或30mm(1/4波长)。
此外，顶衬底1100可以安装在本发明的电路上并且天线可以在其上形成。图11A至11C显示其中衬底安装在电路上并且提供绕线式天线布线1101的平面顶视图以及横截面视图。
该实施方案中所示的例子只是实例，并且不限制天线的形状。可以用任意形状的天线来实施本发明。可以通过使用实施方案方式及实施方案1～6中所描述的配置的任意组合来实现该实施方案。
〔实施方案8〕在该实施方案中，参考图12A至14B描述包含TFT的薄膜集成电路器件的具体制造方法。在这里为了简单，显示使用n型TFT和p型TFT的CPU和存储部分的局部结构，以描述其制造方法。
首先，在衬底60上形成剥层61(图12A)。在这里，通过低压CVD在玻璃衬底上(例如，康宁1737衬底)形成具有50nm厚度的a-Si膜(非晶硅膜)。应当注意，石英衬底、由绝缘物质如氧化铝制成的衬底、硅晶圆衬底、具有抵抗随后步骤的处理温度的耐热性的塑料衬底等以及玻璃衬底也可以用作衬底。
优选地，由包含硅作为主要成分的膜例如多晶硅、单晶硅、SAS(半非晶硅(也称作微晶硅))，以及非晶硅制成剥层，但是本发明不局限于这些。可以通过等离子体CVD、旋涂等以及低压CVD来形成剥层。此外，也可以使用掺杂有杂质例如磷的膜。剥层优选地具有50至60nm的厚度。在使用SAS的情况中，膜厚度可以是30至50nm。
随后，在剥层61上形成保护膜55(也称作基膜和基绝缘膜)(图12A)。在这里，利用具有100nm厚度的SiON膜、具有50nm厚度的SiNO膜，以及具有100nm厚度的SiON膜的三层结构，但是堆叠层的材料、厚度以及数目不局限于这些。例如，可以通过旋涂、细缝涂布、液滴放电方法等形成具有0.5～3μm厚度的耐热树脂例如硅氧烷来代替底层的SiON膜。此外，也可以使用氮化硅膜(SiN、Si3N4等)。每个厚度优选地是0.05至3μm，并且可以在该范围内自由地选择。
在这里，可以使用SiH4和O2、TEOS(原硅酸四乙酯)和O2等的混合气体，通过热CVD、等离子体CVD、常压CVD、偏压ECRCVD等来形成二氧化硅膜。此外，可以使用SiH4和NH3的混合气体，通过等离子体CVD来形成氮化硅膜。此外，可以使用SiH4和N2O的混合气体，通过等离子体CVD来形成SiON膜或SiNO膜。
在使用含硅材料例如a-Si作为剥层61以及岛状半导体膜57的主要成分的情况中，考虑到保证接触时，与它们接触的保护膜可以由SiOxNy制成。
随后，在保护膜55上形成薄膜晶体管(TFT)，它们构成薄膜集成电路器件的CPU和存储器。应当注意，也可以形成薄膜有源元件例如有机TFT和薄膜二极管。
为了制造TFT，首先在保护膜55上形成岛状半导体膜57(图12B)。岛状半导体膜57由非晶半导体、晶体半导体，或半非晶半导体制成。可以通过使用包含硅、硅锗(SiGe)等的半导体膜作为主要成分来形成这些的任意一个。
在这里，将非晶硅膜形成为具有70nm的厚度，并且用含镍溶液来处理其表面。此外，通过500～750℃下的热晶化步骤形成晶体硅半导体膜，并且执行激光晶化以提高结晶度。此外，可以使用等离子体CVD、溅射、LPCVD等作为沉积方法。可以执行激光晶化、热晶化、使用其他晶体(Fe，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，Cu，Au等)的热晶化作为晶化方法。可选地，可以轮流多次执行这些晶化。
作为具有非晶结构的半导体膜的晶化工艺，可以使用连续振荡激光器。为了在晶化中获得大颗粒晶体，优选地使用能够连续振荡的固态激光器的基波的第二至第四谐波(该情况中的晶化称作CWLC)。典型地，使用Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的第二(532nm)以及第三(355nm)谐波。在使用连续振荡激光器的情况中，通过非线性光学元件将具有10W输出的连续振荡YVO4激光器所发射的激光转换成谐波。此外，可以通过设置共振器中的YVO4晶体或GdVO4晶体以及非线性光学元件来发射谐波。优选地，通过用于照射对象的光学系统在被照射表面上形成矩形或椭圆形激光。要求此时的能量密度是大约0.01至100MW/cm2(优选地0.1至10MW/cm2)。然后，通过以大约10至2000cm/s的速率相对于激光移动半导体膜来发射激光。
在使用脉冲振荡激光器的情况中，典型地使用大约几十至几百Hz的频带，但是也可以使用具有显著地高于上述频带的10MHz或更高的重复率的脉冲振荡激光器(此时的晶化称作MHzLC)。要花费几十至几百nsec，直到用脉冲振荡激光照射的半导体膜完全固化。因此，通过使用上述高频带，可以发射下一个脉冲激光，直到激光所溶解的半导体膜被固化。因此，可以连续地移动半导体膜的固-液界面，这不同于使用常规脉冲振荡激光器的情况。从而，形成了具有在扫描方向的方向上连续生长的晶体颗粒的半导体膜。特别地，可以形成扫描方向上的宽度为10至30μm以及与扫描方向垂直的方向上的宽度为大约1至5μm的晶体颗粒的集合。通过形成沿着扫描方向的单晶颗粒，可以形成这样的半导体膜，其中至少在TFT的沟道方向上几乎不存在任意晶体颗粒边界。
在使用耐热有机树脂硅氧烷用于部分保护膜55情况中，可以防止在晶化中热量从半导体膜中泄露，因此可以执行有效的晶化。
通过上述方法，获得了晶体硅半导体膜。应当注意，优选地在源、沟道以及漏方向上排列晶体。此外，晶体层的厚度为20至200nm是优选的(典型地40至170nm，或更优选地50至150nm)。其后，在半导体膜上形成用于吸除金属催化剂的非晶硅膜，并且在两个膜之间布置氧化物膜，然后在500至750℃的温度下热执行吸除处理。此外，为了控制TFT元件的阈值，以大约1013/cm2的剂量将硼离子注入晶体硅半导体膜。其后，通过以光刻胶作为掩模的刻蚀来形成岛状半导体膜57。
也可以用乙硅烷(Si2H6)和四氟化锗(GeF4)作为源气体通过LPCVD(低压CVD)直接形成多晶半导体膜来形成晶体半导体膜。气体流率为Si2H6/GeF4＝20/0.9，沉积温度为400至500℃，并且He或Ar在这里用作载气，虽然本发明不局限于这点。
应当注意，尤其是TFT中的沟道区优选地添加了1×1019至1×1022cm-3或者优选地1×1019至5×1020cm-3的氢或卤。对于SAS，添加1×1019至2×1021cm-3的氢或卤是优选的。在任意情况中，与用于IC芯片的单晶体中所包含的相比包含更多的氢或卤是优选的。因此，即使当TFT部分中局部产生破裂时，氢或卤也能够终止(饱和)它。
接下来，在岛状半导体膜57上形成栅绝缘膜58(参见图12B)。优选地，通过使用薄膜形成方法例如等离子体CVD或溅射以在单层中或通过堆叠形成包含氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅或氧氮化硅的膜来形成栅绝缘膜。例如，在堆叠层的情况中，优选地利用三层结构，其中从衬底侧开始依次堆叠二氧化硅膜、氮化硅膜，以及二氧化硅膜。
接下来，形成栅电极56(参见图12C)。在这里，通过溅射堆叠Si和W(钨)并以光刻胶62作为掩模进行刻蚀来形成栅电极56。不用说，栅电极56的材料、结构以及制造方法不局限于这些，而是可以适当地选择。例如，也可以利用掺杂有n型杂质的Si和NiSi(硅化镍)的的堆叠层结构或者TaN(氮化钽)和W(钨)的堆叠层结构。此外，可以利用使用多种导电材料的单层。
此外，可以使用掩模例如SiOx来代替光刻胶掩模。在该情况中，额外地需要用于形成掩模例如SiOx和SiON(称作硬掩模)的形成图案步骤，但是可以在刻蚀中掩模没有像光刻胶减少那么多时形成具有期望宽度的栅电极层。此外，可以通过液滴放电方法而不使用光刻胶62来选择性地形成栅电极56。
可以根据导电膜的功能选择各种材料作为导电材料。此外，在同时形成栅电极和天线的情况中，要考虑它们的功能来选择材料。
应当注意，虽然CF4、Cl2和O2的混合气体或者Cl2气体用作刻蚀栅电极的刻蚀气体，但是本发明不局限于这些。
随后，用光刻胶63覆盖要作为p型TFT 70和72的部分，并且以栅电极作为掩模用给予n型导电性的杂质元素64掺杂n型TFT 69和71中的岛状半导体膜(典型地，在低浓度下掺杂P(磷)或Ar(砷)(第一掺杂步骤，图12D)。虽然在1×1013至6×1013/cm2的剂量以及50至70keV的加速电压的条件下执行第一掺杂步骤，但是本发明不局限于这点。通过第一掺杂步骤，通过栅绝缘膜58执行掺杂，从而形成一对低浓度杂质区65。应当注意，可以不用光刻胶覆盖p型TFT区而是对整个表面执行第一掺杂步骤。
随后，在通过灰化等去除光刻胶63之后，另外地形成覆盖n型TFT区的光刻胶66，并且以高浓度将给予p型导电性的杂质元素67(典型的硼)掺杂到p型TFT 70和72的岛状半导体膜中(第二掺杂步骤，图12E)。在1×1016至3×1016/cm2的剂量以及20至40keV的加速电压的条件下执行第二掺杂步骤。通过第二掺杂步骤，通过栅绝缘膜58执行掺杂，从而形成一对p型高浓度杂质区68。
随后，在通过灰化等去除光刻胶66之后，在衬底上形成绝缘膜75(图13F)。在这里，通过等离子体CVD形成具有100nm厚度的SiO2膜。其后，用光刻胶44覆盖整个衬底，并且通过刻蚀去除光刻胶44、绝缘膜75以及栅绝缘膜58以自对准方式形成侧壁76(图13G)。使用CHF3和He的混合气体作为刻蚀气体。应当明白，用于形成侧壁的步骤不局限于这点。
在当形成绝缘膜75时也在衬底的背面上形成绝缘膜的情况中，通过以光刻胶44作为掩模进行刻蚀去除背部上的绝缘膜(背部处理)。
应当注意，用于形成侧壁76的方法不局限于上述的。例如，也可以利用图14A和14B中所示的方法。图14A显示绝缘膜75具有两层或更多层的结构的例子。例如，绝缘膜75由具有100nm厚度的SiON(氧氮化硅)膜以及具有200nm厚度的LTO(低温氧化物)膜制成。在这里，通过等离子体CVD来形成SiON膜，并且通过对SiO2膜应用低压CVD来形成LTO膜。通过以光刻胶44作为掩模施加回蚀来形成具有L形和圆形的侧壁76。
图14B显示执行回蚀以去除栅绝缘膜58的例子。在该情况中的绝缘膜75可以具有单层结构或堆叠层结构。
侧壁担当用于掺杂高浓度n型杂质并在侧壁76下形成低浓度杂质区或非掺杂偏置区的掩模。在用于形成侧壁的上述方法的任意一种中，可以根据要形成的低浓度杂质区或偏置区的宽度适当地改变回蚀的条件。
随后，另外地形成覆盖p型TFT区的光刻胶77，并且以栅电极56和侧壁76作为掩模以高浓度掺杂给予n型导电性的杂质元素78(典型地P或As)(第三掺杂步骤，图13H)。在1×1013至5×1015/cm2的剂量以及60至100keV的加速电压的条件下执行第三掺杂步骤。通过该第三掺杂步骤，通过栅绝缘膜58执行掺杂，从而形成一对n型高浓度杂质区79。
应当注意，可以在通过灰化等去除光刻胶77之后热激发杂质区。例如，在形成具有50nm厚度的SiON膜之后，可以在氮气气氛中在550℃下执行热处理4小时。此外，通过在形成具有100nm厚度的含氢SiNx膜之后在氮气气氛中在410℃下施加热处理1小时，可以改善晶体半导体膜的晶体缺陷。该处理称作氢化步骤等，由此终止晶体硅中的悬挂键。此外，形成具有600nm厚度的SiON膜作为用于保护TFT的盖帽绝缘膜。应当注意，可以在形成SiON膜之后执行氢化步骤。在该情况中，可以连续地沉积SiNx膜和SiON膜。这样，在TFT上形成包括SiON、SiNx以及SiON三个层的绝缘膜，但是结构和材料不局限于这些。优选地，形成这些绝缘膜，因为它们也具有保护TFT的功能。
随后，在TFT上形成层间膜53(图13I)。可以通过旋涂、浸渍、溅射施加、液滴放电方法(喷墨、丝网印刷、橡皮版印刷等)、刮刀、辊涂机、幕涂机、刮刀式涂胶机等用耐热有机树脂例如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺，以及硅氧烷制成层间膜53。此外，也可以使用无机材料，其中二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、PSG(磷玻璃)、BPSG(磷硼玻璃)、氧化铝膜等可以用作无机材料。应当注意，可以堆叠这些绝缘膜以形成层间膜53。
此外，可以在层间膜53上形成保护膜54。可以通过等离子体CVD、大气等离子体等，用含碳膜例如DLC(类金刚石碳)或氮化碳(CN)，或者二氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜制成保护膜54。可选地，可以使用感光或非感光有机材料例如聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、光刻胶或苯环丁烷，以及耐热有机树脂例如硅氧烷。
应当注意，可以在层间膜53或保护膜54中混合填充物以防止这些膜因层间膜53或保护膜54与随后形成布线的导电材料等之间热膨胀率的差异所产生的应力而剥落或破裂。
随后，在形成光刻胶之后通过刻蚀打开接触孔，然后形成连接TFT的布线51以及用于连接到外部天线的连接布线21(图13I)。通过使用CHF3和He的混合气体进行刻蚀打开接触孔，但是本发明不局限这点。此外，可以同时地或分别地用相同材料制成布线51和布线21。在这里，连接到TFT的布线51具有通过溅射然后制作图案而形成的Ti、TiN、Al-Si、Ti和TiN的5层结构。
通过在Al层中混合硅，可以防止在制作图案时在光刻胶烘焙中产生小丘。此外，可以混合大约0.5％的Cu来代替Si。通过在Ti和TiN中间插入Al-Si层，可以进一步改善抗小丘性。应当注意，在制作图案中使用上述由SiON等制成的硬掩模是优选的。应当注意，布线的材料以及形成方法不局限于这些，并且也可以利用用于上述栅电极的材料。
在该实施方案方式中，集成了包含CPU 73的TFT区、存储器74等以及连接到天线的端子部分80，但是该实施方案也可以应用于集成TFT区和天线的情况。在该情况中，在层间膜53或保护膜54上形成天线，然后用另外的保护膜覆盖天线是优选的。可以使用Ag，Au，Al，Cu，Zn，Sn，Ni，Cr，Fe，Co或Ti，或者包含这些的合金作为天线的导电材料，但是本发明不局限于这些。布线和天线可以由不同的材料制成。应当注意，布线和天线优选地形成为具有高韧性金属材料，并且更优选地形成为足够厚以抵抗变形的应力。
可以通过用溅射在整个表面上沉积之后使用光刻胶掩模制作图案或通过用液滴放电方法从管嘴选择性形成而形成布线和天线。应当注意，液滴放电方法在这里不局限于喷墨，而是包括橡皮版印刷、丝网印刷等。布线和天线可以同时形成，或者它们的一个可以在另一个之前形成使得一个叠盖另一个。
通过上述步骤，完成了由TFT形成的薄膜集成电路器件。在该实施方案中，利用顶栅结构，但是也可以利用底栅结构(反交错结构)。应当注意，可以在不存在薄膜有源元件例如TFT的区域中主要地提供基底绝缘材料、层间绝缘材料以及布线材料。优选地，该区域占据薄膜集成电路器件的50％或更多，更优选地占据其70～95％。因此，可以容易地弯曲ID芯片，并且可以容易地处理成品例如ID标签。在该情况中，包含TFT部分的有源元件的岛状半导体区(岛)优选地占据薄膜集成电路器件的1～30％，更优选地占据其5～15％。
此外，如图13I中所示，优选地控制上或下保护膜或层间膜的厚度使得从TFT的半导体层到下保护膜的距离(tunder)以及从半导体层到上层间膜(形成保护层的情况中的保护层)的距离(tover)在薄膜集成电路器件中彼此相等或基本相等。通过以这种方式将半导体层布置在薄膜集成电路器件的中心，可以减轻对半导体层的应力，并且可以防止破裂。
如上所述，本发明的应用范围是非常广泛，并且本发明可以用作发送感测数据的无线芯片。此外，可以通过使用在实施方案方式以及实施方案1至8中所描述的配置的任意组合来实施本发明。
本申请基于2004年9月3日在日本专利事务所中提交的日本专利申请系列2004-257646号，在此引其整体内容用作为参考。
权利要求
1.一种健康数据收集系统，包括无线芯片，其至少包括用于获得生物信息数据的传感器、用于发送生物信息数据的天线电路、调制电路和逻辑电路；发送电磁波给无线芯片的询问器；以及评估来自无线芯片的生物信息数据的数据系统，其中无线芯片附着或埋置于生命物中，其中在柔性衬底上形成传感器以及天线电路，其中从天线输入的信号由调制电路调制，并作为数据输入到逻辑电路。
2.根据权利要求1的健康数据收集系统，还包括在柔性衬底上的用于存储生物信息数据的存储电路，其中传感器电路通过存储电路在操作上连接到逻辑电路；其中逻辑电路在操作上连接到调制电路。
3.根据权利要求1的健康数据收集系统，其中无线芯片至少包括薄膜晶体管。
4.根据权利要求1的健康数据收集系统，其中生命物是人。
5.一种半导体器件，包括在绝缘衬底上的调制电路、逻辑电路、传感器电路和天线电路，其中传感器电路通过逻辑电路在操作上连接到调制电路；以及其中调制电路在操作上连接到天线电路。
6.根据权利要求5的半导体器件，其中传感器电路是压力电路。
7.根据权利要求5的半导体器件，其中传感器电路是音频传感器。
8.根据权利要求5的半导体器件，其中传感器电路是光学传感器。
9.根据权利要求5的半导体器件，其中传感器电路是气味传感器。
10.根据权利要求5的半导体器件，其中在同一个绝缘衬底上形成天线电路、调制电路、逻辑电路和传感器电路。
11.根据权利要求5的半导体器件，其中在同一个绝缘衬底上集成调制电路、逻辑电路和传感器电路；以及其中在另外的绝缘衬底上提供天线电路。
12.根据权利要求5的半导体器件，其中在同一个绝缘衬底上集成调制电路和逻辑电路；以及其中在另外的绝缘衬底上提供传感器电路。
13.根据权利要求5的半导体器件，其中绝缘衬底是玻璃衬底。
14.根据权利要求5的半导体器件，其中绝缘衬底是塑料衬底。
15.根据权利要求5的半导体器件，其中绝缘衬底是薄膜绝缘体。
16.根据权利要求5的半导体器件，其中在调制电路和逻辑电路的至少一个上提供天线电路。
17.根据权利要求5的半导体器件，其中输入到天线电路的信号是无线信号。
18.一种半导体器件，包括在绝缘衬底上的调制电路、逻辑电路、传感器电路、天线电路和存储电路，其中传感器电路通过存储电路在操作上连接到逻辑电路；其中逻辑电路在操作上连接到调制电路；以及其中调制电路在操作上连接到天线电路。
19.根据权利要求18的半导体器件，其中传感器电路是压力电路。
20.根据权利要求18的半导体器件，其中传感器电路是音频传感器。
21.根据权利要求18的半导体器件，其中传感器电路是光学传感器。
22.根据权利要求18的半导体器件，其中传感器电路是气味传感器。
23.根据权利要求18的半导体器件，其中在同一个绝缘衬底上形成天线电路、调制电路、逻辑电路和传感器电路。
24.根据权利要求18的半导体器件，其中在同一个绝缘衬底上集成调制电路、逻辑电路和传感器电路；以及其中在另外的绝缘衬底上提供天线电路。
25.根据权利要求18的半导体器件，其中在同一个绝缘衬底上集成调制电路和逻辑电路；以及其中在另外的绝缘衬底上提供传感器电路。
26.根据权利要求18的半导体器件，其中在调制电路和逻辑电路的至少一个上提供天线电路。
全文摘要
健康数据收集系统及半导体器件。常规地，人们必须去到健康数据测量仪器所在的地方，以获得健康数据等。此外，即使当使用便携式测量仪器时，人们必须自己管理数据，因此不能快速地管理健康数据。根据本发明，在绝缘衬底上提供调制电路、解调电路、逻辑电路、传感器电路以及天线电路，从而无线地发送由传感器电路感测的数据。根据本发明，感测出并可以快速探测出关于活体(例如人体)的健康数据。
文档编号G06K19/07GK101010706SQ20058002957
公开日2007年8月1日 申请日期2005年8月31日 优先权日2004年9月3日
发明者小山润, 山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所