专利名称：无线通讯方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯方法。尤其是，本发明涉及外部通讯装置和
收发信号的半导体装置，所谓的RFID (射频识别)标签之间进行的 无线通iK方法。
注意，此处的半导体装置是指能够通过利用半导体特性工作的所 有的装置。
背景技术：
随着计算机技术的发展和图像识别技术的进步，利用诸如条形码 的介质的信息识别已经广泛普及，并且用于识别产品数据等。人们预 料信息识别在未来将会增加。另一方面，利用条形码的信息识别的不 利之处在于条形码读出器需要与条形码接触；以及记录在条形码中 的信息量不是很大。因此，需要无接触式信息识别以及介质的存储容 量的增加。
根据上述需要，已经开发了利用半导体特性的RFID标签(以下 称作半导体装置，并且还称为ID芯片、IC标签、ID标签、RF标签、 无线标签、电子标签、转发器等)、以及具有与半导体装置进行通讯 的功能的无线通讯装置(以下称作通讯装置，并且还称为读写器、读 出/写入器、控制器、询问器等)。半导体装置在半导体装置内的存储 元件中存储所必要的信息，并且由通讯装置利用无接触方法， 一般利 用无线信号读取半导体装置内部的信息。通过实际应用这种读取存储 在半导体装置中的信息的无线通讯系统，可以实现产品流通等的简便 化和低成本化，并且可以保证高安全性。
近年来，能够无接触地收发数据的系统已经普及到需要自动识别 的各种领域，例如产品的结账等。安装有这种半导体装置的产品通过适合于当收发数据时使用的频带的天线以无接触方式从外部器具读 取数据且向外部器具写入数据。
进行无线通讯的半导体装置通过通讯装置中具备防冲突功能(也 称为沖突避免功能，或简单地称为防冲突)来可以读取来自多个半导 体装置的信号，而不同于条形码等二维信息的读取。此外，进行无线 通讯的半导体装置即使在通讯装置和半导体装置之间存在有障碍物 的情况下，也可以收发无线信号，而不同于条形码等二维信息的读取。 在通讯装置和半导体装置之间存在有障碍物而导致不能收发无线信 号的情况下，通过设置用来收发无线信号的中继器，来确保所希望的 半导体装置的识别信息(例如参照专利文献1 )。
专利文献ll专利申请公开2001-24547号〃>报
在半导体装置和通讯装置之间存在有障碍物的情况下，从通讯装 置发送到半导体装置的无线信号(也称为第一无线信号)由于通讯装 置连接到外部电源且能增大无线信号的强度，所以可以由半导体装置 接收。然而，在半导体装置和通讯装置之间存在有障碍物的情况下， 从半导体装置发送到通讯装置的无线信号(也称为第二无线信号)由 于半导体装置不连接到外部电源且难以增大无线信号的强度，所以不 能由通讯装置接收。
此外，在利用上述专利文献l所公开的中继器来在通讯装置和半 导体装置之间确保第一无线信号和第二无线信号的通讯的方法中，必 须要预先确认是否在通讯装置和半导体装置之间有障碍物，然后设置 中继器。因此，必须要随着障碍物的位置改变而改变中继器的位置。 但是，改变中继器的位置导致设置成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线通讯方法，其中在能够确保从通 讯装置到半导体装置的无线信号的通讯的情况下，即〗吏从半导体装置 到通讯装置的无线信号的通讯因外部因素如障碍物等而难以实现，也 可以确保无线信号的通讯而不使用中继器。鉴于上述问题，本发明的特征之一在于一种无线通讯方法，在该 方法中，多个半导体装置接收从通讯装置发送的第一无线信号而从多 个半导体装置到通讯装置发送第二无线信号，其中，多个半导体装置 根据从通讯装置发送的笫一无线信号选择性地转换接收从通讯装置 发送的第一无线信号的笫一状态和接收从半导体装置发送的第二无 线信号的第二状态来工作。并且，处于第二状态的半导体装置从处于 第一状态的半导体装置接收第二无线信号，然后将具有通知接收了该 第二无线信号的检测数据的第二无线信号发送到通讯装置。
此外，本发明的特征之一在于一种无线通讯方法，在该方法中， 多个半导体装置接收从通讯装置发送的第一无线信号而从多个半导
体装置到通讯装置发送第二无线信号，其中，多个半导体装置根据从 通讯装置发送的第一无线信号选择性地转换接收从通讯装置发送的 第一无线信号的第一状态和接收从半导体装置发送的第二无线信号 的第二状态来工作。并且，处于第二状态的半导体装置从处于第一状 态的半导体装置接收第二无线信号，然后将该第二无线信号的数据存
储在处于第二状态的半导体装置所具有的存储元件中。其存储元件中 存储有来自处于第一状态的半导体装置的数据的半导体装置通过接 收来自通讯装置的第一无线信号来将数据作为第二无线信号发送到 通讯装置。
根据本发明的结构，在从半导体装置到通讯装置的无线信号的通 讯因外部因素如障碍物等而难以实现的情况下，可以经过另一个半导
体装置来确保从半导体装置到通讯装置的无线信号的通讯。从而，可 以提供一种无线通讯方法，其中在能够确保从通讯装置到半导体装置 的无线信号的通讯的情况下，即使从半导体装置到通讯装置的无线信 号的通讯因外部因素如障碍物等而难以实现，也可以确保无线信号的 通讯而不^^用中继器。
图l是说明实施方式l的无线通讯方法的图；图2A和2B是说明实施方式l的无线通讯方法的图3A和3B是说明实施方式1的无线通讯方法的图4A至4C是^L明实施方式1的无线通讯方法的图5是说明实施方式1的无线通讯方法的流程图6是说明实施方式1的无线通讯方法的流程图7A至7C是说明实施方式l的无线通讯方法的图8是说明实施方式2的无线通讯方法的流程图9A至9C是说明实施方式2的无线通讯方法的图10是表示实施方式3的半导体装置的框图11是表示实施方式8的半导体装置的使用例子的图12表示实施方式3的半导体装置的框图13A至13D是表示实施方式4的半导体装置的制造方法的图14A和14B是表示实施方式6的半导体装置的制造方法的图15A至15D是表示实施方式7的天线形状的图16A和16B是表示实施方式4的半导体装置的制造方法的图17A和17B是表示实施方式4的半导体装置的制造方法的图18A和18B是表示实施方式4的半导体装置的制造方法的图19是表示实施方式6的半导体装置的制造方法的图20A至20C是表示实施方式5的SOI衬底的制造方法的图21A和21B是表示实施方式5的SOI村底的制造方法的图22A至22C是表示实施方式5的SOI衬底的制造方法的图.
本发明的选择图为图6。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施方式。但是，本发明可以通过 多种不同的方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地
理解一个事实就是其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范 围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解
释为仅限定在以下的本实施方式所记栽的内容中。注意，在说明实施方式的所有的附图中，相同部分或具有相同功能的部分由相同的附图 标记表示，并且从略其重复说明。 实施方式1
在本实施方式中，说明用来实现无线通讯方法的系统结构、装置 结构、以及流程图等。
图l表示用来说明本实施方式中的无线通讯方法的系统结构。
图1表示在从半导体装置到通讯装置的无线信号的通讯因外部 因素如障碍物等而难以实现的情况下的本实施方式的无线通讯方法
的结构中最简单的模式。图l是以二维方式表示通讯装置101、半导 体装置102、半导体装置103、以及障碍物104的布置图的示意图。
在图1中，为了方便说明而以二维方式表示通讯装置101、半导 体装置102、半导体装置103、以及障碍物104的布置，但是实际上 它们以三维方式布置。此外，在图1中，以半导体装置102、半导体 装置103为例说明本实施方式的多个半导体装置，但是实际上也可以 进行经过更多半导体装置的无线通讯。此外，在多个半导体装置之间 沖突无线信号的情况下，通过通讯装置控制每个半导体装置的信号的 反应/无反应来进行无线通讯即可。
注意，在本说明书中，接收和发送根据主体的通讯装置或半导体 装置而适当地表现。因此，第一无线信号从通讯装置IOI发送且由半 导体装置102及半导体装置103接收。此外，第二无线信号从半导体 装置102及半导体装置103发送且由通讯装置101接收。此外，在通 讯装置101与半导体装置102及半导体装置103之间的笫一无线信号 或第二无线信号的发送及接收总称为第一无线信号的收发及笫二无 线信号的收发。
接下来，参照图2A至4C的存在陣碍物时的第一无线信号和第 二无线信号的收发的示意图以及图5和图6的流程图来说明本实施方 式的无线通讯方法。注意，在图5及图6的流程图中，将通讯装置101、 半导体装置102、以及半导体装置103分别表示为"R/W"、 "A"、以首先，从通讯装置101对位于可检测范围内的半导体装置102 及半导体装置103发送用来要求反应的第一无线信号(图2A、图5 的步骤501)。注意，通过第一无线信号传送第一指令(也称为指令 1)的数据，该第一指令是用来向通讯装置101发送存储在半导体装 置102及半导体装置103的识别号码，使得通讯装置101进行个体识 别的。并且，从通讯装置101发送的具有第一指令的第一无线信号由 半导体装置102接收(图2A、图5的步骤502)。此外，从通讯装置 101发送的具有第一指令的第一无线信号经过障碍物104由半导体装 置103接收(图2A、图5的步骤503 )。
注意，在本实施方式中说明的存储在半导体装置102及半导体装 置103中的识别号码不局限于识别号码的数据，有时还包括重新写入 到半导体装置102及半导体装置103中的存储元件的另一个半导体装 置的数据、组合在半导体装置中的传感器等的数据。因此，在本实施 方式中，总称为存储在半导体装置的数据。
接下来，半导体装置102及半导体装置103为了反应第一指令， 分别将具有存储在半导体装置102及半导体装置103中的数据的第二 无线信号发送到通讯装置101 (图2B、图5的步骤504、步骤505 )。 从半导体装置102发送到通讯装置101的第二无线信号由通讯装置接 收(图2B、图5的步驟506)。另一方面，从半导体装置103发送到 通讯装置101的第二无线信号因障碍物104的存在而不由通讯装置 101接收(图2B、图5的步骤507)。注意，不同于第一无线信号， 从半导体装置103发送到通讯装置101的第二无线信号因障碍物104 的存在而不由通讯装置101接收的原因为如下如上所述那样，虽然 第 一无线信号由于通讯装置连接到外部电源所以能增大无线信号的 强度，但是第二无线信号由于半导体装置不连接到外部电源所以难以 增大无线信号的强度。
接下来，通讯装置IOI发送第一无线信号，该第一无线信号是用 来对位于可检测范围内的多个半导体装置中的反应了的半导体装置 102选择性地要求反应的(图3A、图6的步骤601)。注意，通过图6的步骤601的第一无线信号传送第二指令(也称为指令2 )的数据， 该第二指令用来选择性地转换被选择的半导体装置接收从通讯装置 101发送的第一无线信号且对通讯装置101反应的第一状态和被选择 的半导体装置接收从另一个半导体装置发送的第二无线信号且对通 讯装置101反应的第二状态。并且，从通讯装置101发送的具有第二 指令的第一无线信号由半导体装置102接收(图3A、图6的步骤602 )。 此外，从通讯装置IOI发送的具有第二指令的第一无线信号经过障碍 物104由半导体装置103接收(图3A、图6的步骤603 )。
接下来，半导体装置102通过接收具有第二指令的第一无线信 号，从接收通讯装置101所发送的第一无线信号的笫一状态转换为可 以接收另一半导体装置的半导体装置103发送的第二无线信号的第二 状态(图6的步骤604)。并且，转换为第二状态的半导体装置102 将表示转换为第二状态的信号作为第二无线信号发送到通讯装置101 (图3B、图6的步骤605 )。通讯装置101接收来自半导体装置102 的第二无线信号(图6的步骤606),来确认半导体装置102处于可 以接收从另 一个半导体装置的半导体装置103发送的笫二无线信号的 第二状态(图6的步骤607)。另一方面，半导体装置103虽然接收 具有笫二指令的第一无线信号，但是由于第二指令是用来选择性地转 换半导体装置102的状态的，所以不对通讯装置101反应(图3B、 图6的步骤608)。
注意，在本实施方式中，在多个半导体装置的起始状态都是第一 状态的前提下进行说明。起始状态也可以是第二状态，在此情况下， 通过第一无线信号从第二状态转换为第一状态即可。
接下来，再次从通讯装置101对半导体装置102及半导体装置 103发送具有第一指令的第一无线信号(图4A、图6的步骤609)。 从通讯装置101发送的具有第一指令的第一无线信号由半导体装置 102接收(图4A、图6的步骤610)。此外，从通讯装置101发送的 具有笫一指令的第一无线信号经过障碍物104由半导体装置103接收 (图4A、图6的步骤611)。由于半导体装置102在步骤604处转换为第二状态，所以虽然接收具有第一指令的第一无线信号，但是不对
通讯装置101反应(图4B、图6的步骤612)。另一方面，半导体装 置103由于处于第一状态，所以发送具有存储在半导体装置103中的 识别号码的数据的第二无线信号。但是，从半导体装置103发送到通 讯装置101的第二无线信号如上所述那样因障碍物104而不由通讯装 置101接收。因此，从半导体装置103发送到通讯装置101的第二无 线信号发送到位于第二无线信号能够到达(收发)的范围且处于第二 状态的半导体装置102 (图4B、图6的步骤613)。并且，处于第二 状态的半导体装置102可以接收从半导体装置103发送到通讯装置 101的第二无线信号而与障碍物的位置没有关系(图4B、图6的步骤 614)。半导体装置102在接收第二无线信号之后，对通讯装置101 发送具有用来通知在半导体装置102附近是否存在相对于来自通讯装 置101的第一无线信号不能发送第二无线信号的半导体装置的检测数 据的第二无线信号(图4C、图6的步骤615 )。从半导体装置102发 送的具有检测数据的第二无线信号由通讯装置101接收(图4C、图6 的步骤616)。
注意，处于第二状态的半导体装置可以通过利用接收来自通讯装 置101的第一无线信号而得到的电力将接收了的数据重叠于具有检测 数据的第二无线信号且发送到通讯装置。因此，处于第二状态的半导 体装置可以进一步的确地进行第二无线信号的收发。
以上说明了存在有障碍物时的第一无线信号及第二无线信号的 收发的示意图、以及流程图。接着，表示本实施方式的笫一无线信号 及第二无线信号经过通讯装置、第一无线信号及笫二无线信号的传播 空间、半导体装置、以及障碍物时的信号强度的变化的例子，并且详 细地描述本实施方式的无线通讯方法的优点。
图7A表示通讯装置101、半导体装置102、半导体装置103、障 碍物104、以及传播空间700的位置关系。此外，图7B表示在图7A 所示的位置关系下通讯装置101和半导体装置103之间经过陣碍物 104的无线信号的收发。此外，图7C表示在图7A所示的位置关系下通讯装置101和半导体装置103之间经过半导体装置102的无线信号 的收发。
在图7B中，从通讯装置101发送到半导体装置103的第一无线 信号经过传播空间700、障碍物104、以及传播空间700由半导体装 置103接收。此时的信号强度在传播空间700及障碍物104中降低。 注意，信号强度的降低程度大多起因于障碍物104。因此，从半导体 装置103发送到通讯装置101的第二无线信号再次经过传播空间700、 障碍物104、以及传播空间700由通讯装置101接收由于信号强度的 降低很显著，所以难以实现。
另一方面，在说明本实施方式的无线通讯方法的图7C中，从通 讯装置101发送到半导体装置103的第一无线信号与图7B同样地经 过传播空间700、障碍物104、以及传播空间700由半导体装置103 接收。此时的信号强度在传播空间700及障碍物104中降低。注意， 信号强度的降低程度大多起因于障碍物104。但是，通过本实施方式 所示的无线通讯方法，从半导体装置103发送到通讯装置101的第二 无线信号可以经过传播空间700、半导体装置102、以及传播空间700 来传播。经过传播空间700的情况的信号强度的降低程度比经过障碍 物104的情况低。此外，通过经过从通讯装置IOI供应充分电力的半 导体装置102,通讯装置101可以接收第二无线信号。并且，通讯装 置101可以识别因障碍物104而难以收发无线信号的半导体装置的存 在。
根据如上那样的结构，在从半导体装置到通讯装置的无线信号的 通讯因外部因素如障碍物等而难以实现的情况下，可以经过另一个半 导体装置来确保从半导体装置到通讯装置的无线信号的通讯。从而， 可以提供一种无线通讯方法，其中在能够确保从通讯装置到半导体装 置的无线信号的通讯的情况下，即使从半导体装置到通讯装置的无线 信号的通讯因外部因素如陣碍物等而难以实现，也可以确保无线信号 的通讯而不使用中继器。
本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合来实现。
实施方式2
上述实施方式1表示如下结构通过根据从通讯装置发送的第一 无线信号选择性地转换接收从通讯装置发送的第一无线信号且对通 讯装置反应的第一状态和接收从半导体装置发送的第二无线信号且 对通讯装置反应的第二状态来工作，将来自因障碍物而不能发送第二 无线信号的半导体装置的第二无线信号经过另一个半导体装置发送 到通讯装置。在本实施方式中，说明如下结构将来自因障碍物而不 能发送第二无线信号的半导体装置的第二无线信号暂且存储在另一 个半导体装置内的存储元件中，根据来自通讯装置的笫一无线信号， 由通讯装置读出存储元件中的数据。在本实施方式中，与实施方式l 同样，参照第一无线信号及第二无线信号的收发的示意图、以及流程 图来说明。注意，在本实施方式中，第一无线信号及第二无线信号的 收发的示意图、以及流程图的一部分与实施方式l相同，根据需要， 参照上述实施方式1所示的附图来说明。注意，在图8的流程图中， 与图5及图6的流程图同样，将通讯装置IOI、半导体装置102、以 及半导体装置103分别表示为"R/W"、 "A"、以及"B"。
注意，本实施方式中的无线通讯方法的结构可以与上述实施方式 1的步骤614(图6、图4B)相同，因此参照上述说明。在步骤614 中处于笫二状态的半导体装置102 可以接收笫二无线信号而与障碍物 的位置没有关系，并且将存储在半导体装置103中的识别号码的数据 存储在半导体装置102内的存储元件中(图9A、图8的步骤801)。 半导体装置102在接收第二无线信号之后，对通讯装置101发送具有 用来通知存储相对于来自通讯装置101的第一无线信号不能发送第二 无线信号的半导体装置103的识别号码的数据的检测数据的笫二无线 信号(图9A、图8的步骤802 )。从半导体装置102发送的具有检测 数据的第二无线信号由通讯装置IOI接收(图9A、图8的步骤803)。 通讯装置101确认半导体装置102根据来自另 一个半导体装置的第二 无线信号在其内部的存储元件中存储识别号码(图8的步骤804)。注意，本实施方式的处于第二状态的半导体装置102将通过第二 无线信号接收的存储在半导体装置103中的识别号码的数据存储在半 导体装置102内的存储元件中。半导体装置103的识别号码的数据存 储在半导体装置102内的存储元件中通过半导体装置102接收来自通 讯装置的第一无线信号而得到的电力来实现。
注意，在本实施方式中说明的存储在半导体装置102及半导体装 置103中的识别号码，如上述实施方式1所示那样，不局限于识别号 码的数据，有时还包括重新写入到半导体装置102及半导体装置103 中的存储元件的另一个半导体装置的数据、组合在半导体装置中的传 感器等的数据。因此，在本实施方式中，总称为存储在半导体装置的 数据。
接下来，通讯装置101发送用来对通过来自另一个半导体装置， 即本实施方式的半导体装置103的第二无线信号在其存储元件中存储 有识别号码的半导体装置102选择性地要求反应的第一无线信号(图 9B、图8的步骤805)。注意，图8的步骤805的第一无线信号传送 第三指令(也称为指令3),该第三指令用来从在图8的步骤801中 其存储元件中存储有通过来自另一个半导体装置，即本实施方式的半 导体装置103的第二无线信号而输入的识别号码的半导体装置102读 取该存储有的识别号码。并且，从通讯装置101发送的具有第三指令 的第一无线信号由半导体装置102接收(图9B、图8的步骤806)。 此外，从通讯装置IOI发送的具有第三指令的第一无线信号经过障碍 物104由半导体装置103接收(图9B、图8的步驟807)。
接着，半导体装置102通过接收具有笫三指令的笫一无线信号， 将存储在半导体装置102的存储元件中的另 一个半导体装置的识别号 码，即本实施方式的半导体装置103的识别号码作为第二无线信号发 送到通讯装置101 (图9C、图8的步骤808).另一方面，半导体装 置103虽然接收具有第三指令的第一无线信号，但是由于笫三指令是 用来确认半导体装置102的状态而选择性地收发无线信号的，所以不 对通讯装置101反应(图9C、图8的步骤809 )。从半导体装置102发送的具有半导体装置103的识别号码的第二无线信号由通讯装置 101接收(图9C、图8的步骤810 )。
根据如上那样的结构，在从半导体装置到通讯装置的无线信号的 通讯因外部因素如障碍物等而难以实现的情况下，可以经过另一个半 导体装置来确保从半导体装置到通讯装置的无线信号的通讯。从而， 可以提供一种无线通讯方法，其中在能够确保从通讯装置到半导体装 置的无线信号的通讯的情况下，即使从半导体装置到通讯装置的无线 信号的通讯因外部因素如障碍物等而难以实现，也可以确保无线信号 的通讯而不使用中继器。尤其是，根据本实施方式所示的无线通讯方 法的结构，因障碍物等而难以发送无线信号的半导体装置的识别号码 暂且存储在可以与通讯装置收发的半导体装置，来可以与通讯装置收 发。
本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合 来实现。
实施方式3
在本实施方式中，说明上述实施方式1及实施方式2所示的无线 通讯方法中的半导体装置的结构。
参照图10说明上述实施方式1及实施方式2所示的无线通讯方 法中的半导体装置的结构。图10是半导体装置内的框图。半导体装 置900具有天线902和半导体集成电路卯1。并且，半导体集成电路 901包括收发电路903、电源电路卯4、控制电路905、以及存储元件 906。
接下来，参照图10及图12说明半导体装置的工作。如图12所 示，从通过通讯装置920连接到控制用终端922的天线单元921发送 调制栽波的信号(笫一无线信号)。在此，无线信号包含从通讯装置 920对半导体装置卯0的指令.
在图10中，半导体装置900所具有的天线卯2接收该第一无线 信号。并且，被接收的该第一无线信号通过连接到天线卯2的收发电 路903发送到每个电路块。收发电路903与电源电路卯4、控制电路905、以及存储元件906连接。
由收发电路903的整流功能生成第一高电源电位(VDD1)，而 由电源电路904生成第二高电源电位(VDD2)。在本实施方式中， 生成了的两种高电源电位中的第二高电源电位VDD2供应到半导体集 成电路901的每个电路块。注意，在本实施方式中，低电源电位(VSS) 是共同的。在图10中，电源电路卯4由恒压电路构成。
简单地说明收发电路903的整流功能和电源电路904的工作。例 如，考虑到收发电路卯3的整流功能由一个整流电路构成且电源电路 904由恒压电路构成的情况。在此，作为发挥整流功能的整流电路， 可以使用二极管及电容元件。经过天线902发送到收发电路903的无 线信号输入到整流电路并整流。并且，该无线信号由整流电路的电容 元件平滑化，而生成第一高电源电位(VDD1)。生成了的VDD1经 过恒压电路来变成输入以下的稳定电位(第二高电源电位、VDD2)。 恒压电路的输出电压的VDD2作为电源供应到每个电路块。注意，也 可以将生成了的VDD1作为电源供应到每个电路块，并且将VDD1及 VDD2的双方供应到每个电路块。优选根据每个电路块的工作条件及 用途分别使用VDD1和VDD2的供应。
在图IO所示的半导体装置中，恒压电路具有将直流电压保持为 几乎一定的功能，只要是通过电压、电流、或双方将直流电压保持为 几乎一定的电路，就可以为任何电路。
由收发电路903的解调功能生成解调信号909。生成了的解调信 号909供应到每个电路块。收发电路903和控制电路905连接，并且 由收发电路903生成的解调信号卯9供应到控制电路905。
控制电路卯5具有复位电路。在复位电路中生成复位信号。复位 信号是进行半导体装置900的起始化的信号。
此外，控制电路905具有时钟生成电路。在时钟生成电路中，根 据经过收发电路903发送来的解调信号卯9生成基准时钟信号。在时 钟生成电路中生成的基准时钟信号用于控制电路内的电路。
而且，控制电路905从经过收发电路卯3发送来的解调信号卯9中提取从所述通讯装置920发送到半导体装置900的指令，并辨认所 发送的是何种指令。此外，控制电路905还用于控制存储元件906。
像这样，控制电路905辨认从通讯装置920所发送的是何种指令， 且根据被辨认的指令使存储元件卯6工作。然后，控制电路905使存 储元件906输出包含存储在存储元件906中的数据的信号、或包含被 写入的识别号码等的存储数据的信号。或者，控制电路905使存储元 件906存储从通讯装置920发送来的信息。
在此存储元件906可以使用DRAM (动态随机存取存储器)、 SRAM (静态随机存取存储器)、FeRAM (铁电随机存取存储器)、 掩模ROM(只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM (电可擦可编程只读存储器)、闪存。
再者，控制电路905还将包括存储或写入到存储元件906中的识 别号码等的固有数据的信号转换为以按照ISO等的规格的编码方式 被编码的信号。并且，根据被编码的信号910，收发电路903对发送 到天线902的信号进行调制。
被调制的信号由连接到通讯装置920的天线单元921接收。然后， 被接收的信号由通讯装置920分析，从而可以识别半导体装置900的 识别号码等的固有数据。
在本实施方式中表示通过调制载波来进行半导体装置900和通 讯装置920之间的通讯的例子。注意，根据规格存在有各种各样的载 波，如125kHz、 13.56MHz、 950MHz等。此外，作为调制方式，根 据规格存在有各种各样的方式，如振幅调制、频率调制、相位调制等。 但是，只要是适合于规格的调制方式就可以使用任何方式。
信号的传送方式可以根据载波的波长来被分类为电磁耦合方式、 电磁感应方式、微波方式等各种各样的种类。注意，在长距离之间进 行半导体装置和通讯装置之间的无线信号的收发的情况下，优选选择 微波方式，
在本实施方式中，连接的意思与电连接相同。因此，可以在电路 之间布置有其他元件等。本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合 来实现。
实施方式4
在本实施方式中，说明使用形成在绝缘衬底上的半导体膜制作晶 体管来制造半导体装置的方式。
在衬底1601的一个表面上形成剥离层1602，接着形成用作基底 的绝缘膜1603和非晶半导体膜(例如包含非晶硅的膜)1604(图13A )。 剥离层1602、绝缘膜1603、以及非晶半导体膜1604可以连续地形成。 通过连续地形成这些膜，由于不暴露于大气，所以可以防止杂质的侵 入《
作为衬底1601，可以使用玻璃衬底、石英衬底、金属衬底、不 锈钢村底、具有能够承受本工序的处理温度的耐热性的塑料衬底等， 对上述村底的面积和形状没有大的限制，因此，例如当使用一个边长 为lm以上的矩形衬底时，可以格外提高生产率。这种优点，与使用 圆形硅衬底的情况相比，是很大的优越点。因此，在将集成电路部和 天线形成得比硅衬底大的情况下，也可以实现低成本化。
注意，在本工序中，在衬底1601的整个表面上提供剥离层1602， 然而根据需要，还可以在衬底1601的整个表面上提供剥离层之后， 通过光刻法选择性地提供剥离层1602。此外，这里以与衬底1601接 触的方式形成剥离层1602，然而根据需要，还可以以与衬底1601接 触的方式形成绝缘膜如氧化硅(SiOx)膜、氧氮化硅(SiOxNy) (x>y) 膜、氮化硅(SiNx)膜、氮氧化硅(SiNxOy) (x")膜等，然后以 与该绝缘膜接触的方式形成剝离层1602。
剥离层1602可以采用金属膜以及金属膜和金属氧化膜的叠层结 构等。作为金属膜，可以使用由选自鴒(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、 钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn )、 钌(Ru)、铑(Rh)、铊(Pd)、锇(Os)、以及铱(Ir)中的元 素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料构成的膜的单层 或叠层。此外，这些材料可以使用賊射法或等离子体CVD法等各种CVD法等形成。作为金属膜和金属氧化膜的叠层结构，通过在形成上 述的金属膜之后，在氧气气氛下或在N20气氛下进行等离子体处理并 且在氧气气氛下或在N20气氛下进行加热处理，可以在金属膜的表面 上提供该金属膜的氧化物或氧氮化物。此外，还可以在形成金属膜之 后，使用氧化能力强的溶液如臭氧水等处理其表面，来在金属膜的表 面上提供该金属膜的氧化物或氧氮化物。
作为绝缘膜1603，通过溅射法或等离子体CVD法等以单层或叠 层形成包含硅的氧化物或硅的氮化物的膜。在成为基底的绝缘膜具有 两层结构的情况下，例如可以形成氮氧化硅膜作为第一层，并且形成 氧氮化硅膜作为笫二层。在成为基底的绝缘膜具有三层结构的情况 下，氧化硅膜、氮氧化硅膜、以及氧氮化硅膜可以分别形成为第一层 绝缘膜、第二层绝缘膜、以及第三层绝缘膜。可选地，氧氮化硅膜、 氮氧化硅膜、以及氧氮化硅膜可以分别形成为第一层绝缘膜、第二层 绝缘膜、以及第三层绝缘膜。成为基底的绝缘膜用作阻挡膜，该阻挡 膜防止来自衬底1601的杂质的侵入。
半导体膜1604通过溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等形 成为25nm至200nm (优选为30nm至150nm )的厚度。作为半导体 膜1604,例如可以形成非晶硅膜。
接下来，通过使用激光束照射非晶半导体膜1604来进行晶化。 注意，也可以通过组合激光束的照射与利用RTA或退火炉的热晶化 法、或者利用促进晶化的金属元素的热晶化法的方法等进行非晶半导 体膜1604的晶化。然后，将得到的结晶半导体膜蚀刻为所希望的形 状来形成半导体膜1604a至1604d，并且以覆盖该半导体膜1604a至 1604d的方式形成栅极绝缘膜1605 (图13B )。
在下文中，简单地描迷半导体膜1604a至1604d的制造工序的一 例。首先，通过等离子体CVD法形成50nm至60nm厚的非晶半导体 膜(例如非晶硅膜)。接下来，将包含作为促进晶化的金属元素的镍 的溶液保持在非晶半导体膜上，然后对非晶半导体膜进行脱氢处理 (在500。C, 一个小时)和热晶化处理(在550。C，四个小时)，以形成结晶半导体膜。之后，从激光振荡器照射激光束，并且使用光刻
法，来形成半导体膜1604a至1604d。注意，也可以仅进行激光束的 照射而不进行利用促进晶化的金属元素的热晶化法，来进行非晶半导 体膜的晶化。
作为激光振荡器，可以使用连续振荡型的激光束(CW激光束) 或脉冲振荡型的激光束(脉冲激光束)。在此可以使用从选自如下激 光器的一种或多种中振荡出来的激光束气体激光器如Ar激光器、 Kr激光器、受激准分子激光器等；以将Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶的YAG、 YV04、镁 橄榄石(Mg2Si04) 、 YA103、 GdV04、或者多晶(陶瓷)的YAG、 Y203、 YV04、 YA103、 GdV04作为介质的激光器；玻璃激光器；红 宝石激光器；变石激光器；Ti:蓝宝石激光器；铜蒸汽激光器；以及金 蒸汽激光器。通过照射上述激光束的基波以及该基波的第二至第四高 次谐波的激光束，可以得到粒径大的结晶。例如，可以使用Nd:YV04 激光器(基波为1064nm)的第二高次谐波(532nm )或第三高次谐 波(355nm)。此时，激光的功率密度必需大约为0.01 MW/cm2至 100MW/cm2 (优选为0.1 MW/cm2i 10MW/cm2)。并且，以扫描速 度大约为10cm/sec至2000cm/sec照射。注意，以将Nd、 Yb、 Cr、 Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶的YAG、 YV04、镁橄榄石(Mg2Si04) 、 YA103、 GdV04、或者多晶(陶乾) 的YAG、 Y203、 YV04、 YA103、 GdV04作为介质的激光器；Ar离 子激光器；以及Ti:蓝宝石激光器都可以使激光束连续振荡，也可以 通过进行Q开关工作或锁模等来以10MHz以上的振荡频率使激光束 脉冲振荡。当以10MHz以上的振荡频率使激光束振荡时，在半导体 膜被激光熔融直到固化的期间中，下一个脉冲被照射到半导体膜。因 此，与使用低振荡频率的脉冲激光器的情况不同，由于可以在半导体 膜中连续移动固体和液体的界面，所以可以得到向扫描方向连续成长 的晶粒。
接下来，形成覆盖半导体膜1604a至1604d的栅极绝缘膜1605。作为栅极绝缘膜1605,通过CVD法或'减射法等以单层或叠层形成包 含硅的氧化物或硅的氮化物的膜。具体而言，以单层或叠层形成氧化 硅膜、氧氮化硅膜、或者氮氧化硅膜。
此外，栅极绝缘膜1605还可以通过对半导体膜1604a至1604d 进行高密度等离子体处理，使其表面氧化或氮化来形成。例如，通过 引入了稀有气体如He、 Ar、 Kr、 Xe等与氧、氧化氮(N02)、氨、 氮、氢等的混合气体的等离子体处理形成。通过微波的引入进行在此 情况下的等离子体的激发，可以生成具有低电子温度和高密度的等离 子体。由通过该高密度等离子体生成的氧基(有时包括OH基)或氮 基(有时包括NH基)，可以使半导体膜的表面氧化或氮化。
通过如上所述的使用高密度等离子体的处理，lnm至20nm厚、 典型为5nm至10nm厚的绝缘膜被形成在半导体膜上。由于在此情况 下的反应为固相反应，所以可以使所述绝缘膜和半导体膜的界面态密 度极低。这种高密度等离子体处理由于使半导体膜(结晶硅或多晶硅) 直接氧化(或氮化)，所以可以使被形成的绝缘膜的厚度的不均匀性 极为小。加上，即使在结晶硅的晶粒界面也不会加强氧化，所以成为 很优选的状态。即，通过这里所示的高密度等离子体处理使半导体膜 的表面固相氧化，可以形成均匀性好且界面态密度低的绝缘膜，而不 导致在晶粒界面的异常氧化反应。
栅极绝缘膜1605可以仅仅使用通过高密度等离子体处理形成的 绝缘膜，还可以通过利用等离子体或热反应的CVD法淀积氧化硅、 氧氛化硅、氮化硅等的绝缘膜来层叠。在任何情况下，其栅极绝缘膜 的一部分或所有部分包括通过高密度等离子体形成的绝缘膜而形成 的晶体管也可以减小其特性的不均匀性。
此外，通过对半导体膜照射连续振荡激光束或以lOMHz以上的 频率振荡的激光束并使它向一个方向扫描而进行晶化来得到的半导 体膜1604a至160,4d具有结晶向激光束的扫描方向成长的特性。通过 将其扫描方向对应于沟道长度方向(当形成沟道形成区域时载流子所 流过的方向)地布置晶体管，并且组合上述栅极绝缘膜，可以得到一种特性不均匀性小且场效应迁移率大的薄膜晶体管(TFT)。
接下来，在栅极绝缘膜1605上层叠形成笫一导电膜和第二导电 膜。这里，通过等离子体CVD法或'减射法等以20nm至100nm的厚 度形成第一导电膜，并且以100nm至400nm的厚度形成第二导电膜。 第一导电膜和第二导电膜由选自钽(Ta)、鵠(W)、钛(Ti)、钼 (Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等中的元素、 以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料形成。可选择地，第
一导电膜和第二导电膜由以掺杂磷等的杂质元素的多晶硅为典型的 半导体材料形成。作为第一导电膜和第二导电膜的组合的实例，可以
给出氮化钽膜和鵠膜、氮化鴒膜和鴒膜、以及氮化钼膜和钼膜等。由 于钨和氮化钽具有高耐热性，可以在形成第一导电膜和第二导电膜之 后进行目的为热激活的加热处理。此外，在不是两层结构而是三层结 构的情形中，优选采用由钼膜、铝膜、以及钼膜组成的叠层结构。
接下来，通过光刻法形成由抗蚀剂构成的掩模，并且进行用于形 成栅电极和栅极布线的蚀刻处理，来在半导体膜1604a至1604d上方 形成栅电极1607。
接下来，通过光刻法形成由抗蚀剂构成的掩模，然后，通过离子 掺杂法或离子注入法以低浓度将赋予n型的杂质元素添加到半导体膜 1604a至1604d中。使用属于元素周期表第15族的元素作为赋予n 型的杂质元素即可，例如，使用磷(P)或砷(As)。
接下来，以覆盖栅极绝缘膜1605和栅电极1607的方式形成绝缘 膜。作为该绝缘膜，通过等离子体CVD法或溅射法等以单层或叠层 形成含有无机材料如硅、硅的氧化物或硅的氮化物的膜、或者含有有 机材料如有机树脂等的膜。接下来，通过主要沿着垂直方向的各向异 性蚀刻选择性地蚀刻绝缘膜，形成与栅电极1607的侧面接触的绝缘 膜1608 (也称为侧壁)。绝缘膜1608用作当后面形成LDD (轻掺杂 漏)区域时的掺杂用掩模。
接下来，使用通过光刻法形成的由抗蚀剂构成的掩模、栅电极 1607、以及绝缘膜1608作为掩模，将赋予n型的杂质元素添加到半导体膜1604a至1604d中来形成沟道形成区域1606a、第一杂质区域 1606b、以及第二杂质区域1606c (图13C)。第一杂质区域1606b用 作薄膜晶体管的源区或漏区，而第二杂质区域1606c用作LDD区。 第二杂质区域1606c所包含的杂质元素的浓度低于第一杂质区域 1606b所包含的杂质元素的浓度。
接下来，以覆盖栅电极1607和绝缘膜1608等的方式形成单层或 叠层的绝缘膜，并且在该绝缘膜上形成用作薄膜晶体管的源电极或漏 电极的导电膜1631。结果，可以得到薄膜晶体管1630a至1630d (图 13D)。
绝缘膜通过CVD法、溅射法、SOG法、液滴喷射法、丝网印刷 法等由无机材料如硅的氧化物和硅的氮化物等；有机材料如聚酰亚 胺、聚酰胺、苯并环丁烯(BCB)、丙烯、环氧等；或硅氧烷材料等 以单层或叠层形成。这里表示绝缘膜为两层结构的例子，例如可以形 成氮氧化硅膜作为第一层绝缘膜1609，并且形成氧氮化硅膜作为第二 层绝缘膜1610。
要注意的是，在形成绝缘膜1609和1610之前或在形成绝缘膜 1609和1610中的一个或两个之后，优选进行目的在于恢复半导体膜 1604a至1604d的结晶性、激活已加入到半导体膜中的杂质元素或氩 化半导体膜的加热处理。对于加热处理，优选采用热退火法、激光退 火法或RTA法等。
导电膜1631通过光刻法蚀刻绝缘膜1609和1610等，以形成露 出第一杂质区域1606b的接触孔，随后，以填充接触孔的方式形成导 电膜，并且选择性地蚀刻该导电膜来形成。注意，也可以在形成导电 膜之前在接触孔中被露出了的半导体膜1604a至1604d的表面上形成 硅化物。
此外，导电膜1631通过CVD法或溅射法等使用选自铝(Al)、 鵠(W)、钬(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、镍(Ni)、钩(Pt)、 铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、 硅(SO中的元素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料以单层或叠层形成。以铝为主要成分的合金材料，例如相当于其主要 成分是铝且含镍的材料、或者主要成分是铝且含镍以及碳和硅中之一
或二者的合金材料。作为导电膜1631，例如优选采用阻挡膜、铝-硅 (Al-Si)膜和阻挡膜的叠层结构、或者阻挡膜、铝-硅(Al-Si)膜、 氮化钛膜和阻挡膜的叠层结构。要注意的是，阻挡膜相当于由钛、钛 的氮化物、钼、或钼的氮化物构成的薄膜。由于铝和铝硅的电阻低而 且价廉，所以是形成导电膜1631的最佳材料。另外，当提供上和下 阻挡层时可以防止产生铝或铝硅的小丘。此外，当由还原性高的元素 的钛形成阻挡膜时，即使在结晶半导体膜上形成有薄的自然氧化膜， 也可以还原该自然氧化膜而获得与结晶半导体膜的更好接触。
接下来，以覆盖导电膜1631的方式形成绝缘膜1611 (图16A )。 绝缘膜1611通过CVD法、濺射法、SOG法、液滴喷射法、或丝网 印刷法等由无机材料或有机材料以单层或叠层形成。此外，绝缘膜 1611优选以0.75jim至3jxm的厚度形成。
接下来，在绝缘膜1611的表面上选择性地形成用作天线的导电 膜1612 (图16B)。
导电膜1612通过光刻法蚀刻绝缘膜1611,以形成露出导电膜 1631的接触孔，然后以填充接触孔的方式形成导电膜，并且选择性地 蚀刻该导电膜来形成。
此外，导电膜1612通过CVD法、溅射法、印刷法如丝网印刷 或凹版印刷等、镀处理等由导电材料形成即可，作为导电材料，使用 选自铝(A1)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、 镍(Ni)、钇(Pd)、钽(Ta)和钼(Mo)中的元素、以这些元素 为主要成分的合金材料或化合物材料，以单层结构或叠层结构形成导 电膜1612。
例如，在使用丝网印刷法形成用作天线的导电膜1612的情况下， 可以通过选择性地印刷如下导电骨来形成用作天线的导电膜1612， 即，在该导电骨中，粒径为几nm至几十nm的导体粒子溶解或分散 到有机树脂中。作为导体粒子，可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu )、镍(M )、賴(Pt)、钯(Pd )、钽(Ta )、钼(Mo )、 和钛(Ti)等中的任何一个以上的金属粒子、面化银的微粒子、或者 分散性纳米粒子。通过丝网印刷法形成，来可以实现过程的简单化、 以及4氐成本化。
接下来，以覆盖用作天线的导电膜1612的方式形成绝缘膜1613 (图17A)。
绝缘膜1613通过CVD法、濺射法、SOG法、液滴喷射法、丝 网印刷法等由无机材料如硅的氧化物和硅的氮化物等(例如，氧化硅 膜、氧氮化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等)；有机材料如聚酰亚胺、 聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯、环氧等；或硅氧烷材料等以单层或叠层 形成。
接下来，从衬底1601剥离包括薄膜晶体管1630a至1630d和用 作天线的导电膜1612的元件形成层。
首先，照射激光束来形成开口部1618 (图17B)。接着，将元 件形成层的一个表面(这里相当于绝缘膜1617的表面)贴附到笫一 片材1620，然后通过物理性外力从衬底1601剥离元件形成层(图 18A)。作为第一片材1620可以采用热熔薄膜等。此外，在后面的工 序中剥离第一片材1620时，可以使用通过加热而粘合力降低的热剥 离胶带。
注意，通过使用水或臭氧水等水溶液濡湿要剥离的表面的同时， 进行剥离，可以防止薄膜晶体管1630a至1630d等元件因静电等而破 坏。此外，通过再次利用元件形成层被剥离的衬底1601，可以实现低 成本化。
接下来，在元件形成层的另一个表面(从衬底1601剥离而露出 的表面)上提供第二片材1621 (图18B ),作为笫二片材1621使用 热熔薄膜等，并且可以通过进行加热处理和加压处理中的一方或双 方，将第二片材1621贴附到元件形成层的另一个表面上。此外，在 使用热剥离胶带作为第一片材1620的情况下，可以利用贴合第二片 材1621时施加的热来剥离。接下来，通过切割方法、划线方法、或激光切割方法等选择性地
分割提供在第二片材1621上的元件形成层，来可以得到多个半导体 装置。作为第二片材1621使用具有挠性的衬底如塑料等，可以制造 具有挠性的半导体装置。
注意，在本实施方式中，示出在衬底1601上形成薄膜晶体管和 天线等元件之后，从该衬底1601剥离来制造具有挠性的半导体装置 的情况，但是本发明不局限于此。例如，通过应用图13A、 13B、 13C、 13D、 16A、 16B、 17A的工序而不在衬底1601上提供剥离层1602, 来可以制造在衬底1601上提供有薄膜晶体管和天线等元件的半导体 装置。
注意，在本实施方式中虽然说明了在与半导体元件相同的衬底上 形成天线的实例，但本发明不局限于该结构。也可以在形成半导体元 件之后，使另行形成的天线与集成电路电连接。在此情况下，可以通 过使用各向异性导电薄膜(ACF; Anisotropic Conductive Film)或 各向异性导电骨(ACP; Anisotropic Conductive Paste )等使天线和 集成电路压合，来使它们电连接。另外，也可以使用银骨、铜骨或碳 骨等导电粘结剂或焊接等来实现连接。
本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合 来实现。
实施方式5
在本实施方式中，描述在上述实施方式4中采用单晶半导体作为 用于制造半导体装置的晶体管的绝缘衬底上的半导体膜的方式。
下面，在本实施方式中，说明形成有单晶半导体的绝缘衬底(以 下称作SOI (绝缘体上硅片)衬底)的制造方法.
首先，准备半导体衬底2001 (参照图20A、图22A)。作为半 导体衬底2001使用在市场上出售的半导体衬底即可，例如可以举出 硅衬底、锗衬底、镓砷和铟磷等化合物半导体衬底等。作为在市场上 出售的硅衬底，直径为5英寸(125mm)、直径为6英寸(150mm)、 直径为8英寸(200mm)、直径为12英寸(300mm)大小的衬底是典型的，并且其形状大多是圆形。此外，其厚度直到1.5mm左右可以 适当地选择。
接下来，将由电场加速的离子2004注入到半导体衬底2001的离 其表面有预定深度的位置，来形成离子摻杂层2003 (参照图20A、图 22A)。离子2004的注入考虑到后面转置到支撑衬底的SOI层的膜 厚度而进行。SOI层的膜厚度优选为5nm至500nm，更优选为10nm 至200nm。注入离子时的加速电压及离子的剂量考虑到转置的SOI 层的膜厚度而适当地选择。作为离子2004，可以使用氢、氦、或者氟 等卣素离子。注意，作为离子2004,优选使用由等离子体激发选自氢、 氦、或者氟等卣素元素中的源气体而生成的一个原子或多个相同原子 构成的离子种。在注入氢离子的情况下，使离子包含H+、 H2+、 H3+ 离子的同时，提高H3+离子的比例，可以提高离子的注入效率，并且 缩短注入时间，因此是优选的。此外，通过采用这种结构，可以容易 从半导体衬底分离SOI层。
注意，为了在预定深度的位置上形成离子掺杂层2003，有时需 要以高剂量条件注入离子2004。此时，根据条件，半导体衬底2001 的表面变粗。因此，也可以在离子被注入的半导体衬底的表面上以 50nm至200nm的膜厚度提供氮化硅层或氮氧化硅层等作为保护层。
接下来，在半导体衬底2001上形成接合层2022 (参照图20B、 图22B)。在半导体衬底2001与支撑衬底形成接合的表面上形成接 合层2022。在此形成的接合层2022，优选为通过如上那样使用有机 硅烷作为原料气体的化学气相生长法而形成的氧化硅层。另外，还可
硅层。在通过化学气相生长法的成膜中，使用不从形成在半导体衬底 2001中的离子掺杂层2003产生脱气的温度。例如，使用350'C以下 的成膜温度。在用来从单晶半导体衬底或多晶半导体衬底等半导体衬 底分离SOI层的加热处理中，使用比通过化学气相生长法的成膜温度 高的加热处理温度。
接下来，将半导体村底2001加工为所希望的大小和形状(参照图20C、图22C)。具体来说，加工为所希望的尺寸。图22C示出分 割圆形的半导体衬底2001来形成矩形的半导体衬底2002的实例。此 时，接合层2022及离子掺杂层2003也被分割。就是说，可以得到具 有所希望的尺寸、在离其表面(与支撑衬底的接合表面)有预定深度 的位置形成有离子掺杂层2003、并且其表面上形成有接合层2022的 半导体衬底2002。
半导体衬底2002优选预先被分割来加工为所希望的半导体装置 的尺寸。半导体衬底2001的分割可以使用切割装置如切割器或钢丝 锯等、激光切割、等离子体切割、电子束切割、其他任意切割方法。
注意， 一直到在半导体衬底表面上形成接合层的工序顺序可以适 当地替换。图20A至20C以及图22A至22C示出如下一种实例，即， 在半导体衬底中形成离子掺杂层，在半导体衬底的表面上形成接合 层，然后将半导体衬底加工为所希望的尺寸。与此相比，也可以在将 半导体衬底加工为所希望的尺寸之后，在所希望的尺寸的半导体衬底 中形成离子掺杂层，然后在所希望的尺寸的半导体衬底的表面上形成 接合层。
接下来，贴合支撑衬底2010和半导体衬底2002。图21A示出如 下一种实例，即，使支撑衬底2010和半导体衬底2002的形成有接合 层2022的表面密接接触使得支撑衬底2010和接合层2022接合，来 贴合支撑衬底2010和半导体衬底2002,注意，形成接合的表面(接 合面)优选预先充分清洗。通过使支撑衬底2010和接合层2022密接 接触而形成接合。该接合是范德瓦耳斯力作用而实现的，并且通过压 接支撑衬底2010和半导体衬底2002，可以形成借助于氢键的坚固的 接合。
此外，为了形成支撑衬底2010和接合层2022的良好的接合，而 也可以激活接合面。例如，对要形成接合的表面的一方或双方照射原 子束或离子束。在使用原子束或离子束的情况下，可以使用氩等的惰 性气体中性原子束或惰性气体离子束。另外，通过进行等离子体照射 或基处理来可以激活接合面。通过这种表面处理，即使在400。C以下的温度下，也可以形成异种材料之间的接合。
此外，在夹着接合层2022贴合支撑衬底2010和半导体衬底2002 之后，优选进行加热处理或加压处理。通过进行加热处理或加压处理， 可以提高接合强度。加热处理的温度优选为支撑衬底2010的耐热温 度以下。在加压处理中，向与接合面垂直的方向施加压力，并且考虑 到支撑衬底2010和半导体衬底2002的耐压性而进行。
接下来，进行加热处理，以离子掺杂层2003为劈理面从支撑衬 底2010分离半导体衬底2002的一部分(参照图21B)。加热处理的
以下。例如，通过进行400'C至600t:的加热处理，而产生形成在离 子掺杂层2003中的微小空洞的体积变化，来可以沿着离子掺杂层2003 分离。由于接合层2022与支撑衬底2010接合，所以在支撑衬底2010 上留下与半导体衬底2002相同的结晶性的SOI层2030。
通过上述工序而形成在支撑衬底2010上夹着接合层2022提供有 SOI层2030的SOI结构。注意，SOI衬底具有在一片支撑衬底上夹 着接合层提供有多个SOI层的结构。
注意，通过分离而得到的SOI层，优选进行化学机械研磨 (Chemical Mechanical Polishing: CMP),以使其表面平坦化。此 外，也可以对SOI层的表面照射激光束而不利用CMP等的物理研磨 方法，来进行平坦化。注意，当照射激光束时，优选在氧气浓度为 10ppm以下的氮气气氛下进行。这是因为如果在氧气气氛下照射激光 束，就有可能SOI层表面变粗的缘故。此外，也可以以得到了的SOI 层的薄膜化为目的，进行CMP等。
在本实施方式所述的SOI衬底的制造方法中，即使使用玻璃衬 底等的耐热温度为60(TC以下的支撑衬底2010，也可以得到接合部的 粘合力坚固的SOI层2030。此外，由于使用600'C以下的温度过程即 可，作为支撑衬底2010可以使用被称为无减玻璃的电子工业用的各 种玻璃衬底如铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼硅酸盐玻璃等。 当然，也可以使用陶瓷衬底、蓝宝石衬底、石英衬底等。本实施方式所示的SOI衬底由于可以在绝缘衬底如玻璃衬底等
上直接形成单晶半导体膜，所以不需要进行用来提高半导体特性的半
导体膜的激光晶化等的晶化工序。因此，通过形成SOI衬底且使用上 述实施方式4所示的方法制造晶体管等，可以制造晶体管特性的不均 匀性小的元件，从而通过使用该元件构成半导体装置，而可以制造可 靠性高的半导体装置。
本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素組合 来实现。
实施方式6
在本实施方式中，参照图14A和14B及图19说明使用单晶硅制 造构成半导体装置的晶体管的方式。
首先，参照图14A描述晶体管的制造过程。准备由单晶硅形成 的硅衬底1901。接着，在赋有n型导电性的硅衬底的主表面(元件形 成表面或电路形成表面)上的元件形成区域中选择性地形成p阱 1902。此外，硅衬底可以通过研磨其背面等的方法而变薄。通过预先 形成较薄的硅衬底，可以制造轻且薄的半导体装置。
接着，形成场氧化膜1903作为用来分隔第一元件形成区域和第 二元件形成区域的元件隔离区域。场氧化膜1903是厚的热氧化膜， 可以由/^知的LOCOS方法形成。注意，元件分割方法不限于LOCOS 方法，例如，可以通过沟槽隔离方法，使元件隔离区域具有沟槽结构， 或者LOCOS结构和沟槽结构可以结合使用。
接着，通过例如热氧化硅衬底的表面来形成栅极绝缘膜1904。 栅极绝缘膜1904也可以由CVD方法形成，并且可以使用氧氮化硅膜、 氣化硅膜、氮化硅膜或它们的叠层膜。
接着，在整个表面上形成多晶硅层1905a和珪化物层l卯5b的叠 层膜。通过光刻技术和千法蚀刻技术形成叠层膜，在栅极绝缘膜上形 成具有多晶硅-硅化物(polycide)结构的栅电极1905。多晶硅层1905a 可以预先以大约1021/ 113的浓度摻杂磷(P)以便降低电阻，可选地， 可以在形成多晶硅膜之后扩散高浓度n型杂质。此外，硅化物层190Sb可以利用已知方法由诸如硅化钼(MoSix)、硅化鵠(WSix)、硅化 钽(TaSix)或硅化钛(TiSix)等的材料形成。
注意，也可以在栅电极的侧面形成侧壁。例如，可以使用CVD 方法在整个表面上沉积由氧化硅形成的绝缘材料层，并且回蚀刻该绝 缘材料层以形成侧壁。在回蚀刻中，可以以自对准的方式选择性地去 除栅绝缘膜。
接着，对暴露出的硅衬底进行离子注入，以形成源区和漏区。使 用抗蚀剂材料覆盖用来形成p沟道型FET的第一元件形成区域，并 且将作为n型杂质的砷(As)或磷(P)注入到硅衬底中，以形成源 区1913和漏区1914。此外，使用抗蚀剂材料覆盖用来形成n沟道型 FET的第二元件形成区域，并且将作为p型杂质的硼(B)注入到硅 衬底中，以形成源区1915和漏区1916。
随后，进行激活处理，以便激活离子注入的杂质并恢复由离子注 入在硅衬底中产生的晶体缺陷。
并且，在激活之后，形成层间绝缘膜、成为源电极或漏电极的金 属布线等。通过等离子体CVD方法或低压CVD方法形成氣化硅膜、 氧氮化硅膜等作为层间绝缘膜1917。注意，也可以在其上形成由磷硅 酸盐玻璃(PSG)、硼硅酸盐玻璃(BSG )或硼磷硅酸盐玻璃(BPSG ) 形成的层间绝缘膜。
金属电极1919至1922是在层间绝缘膜1917及栅极绝缘膜1904 中形成到达各FET的源区和漏区的接触孔之后形成的，并且使用常 用作低电阻材料的铝(Al)来形成即可。此外，金属电极可以具有 Al和钛(Ti)的叠层结构。
注意，接触孔也可以由电子束直写技术形成。在电子束直写技术 中，在层间绝缘膜1917的整个表面上形成正型的电子束写用抗蚀剂， 使用显影溶液使被电子束照射的部分溶解。接着，在将要形成接触孔 的位置的抗蚀刑中开出孔，使用抗蚀剂作为掩模进行干法蚀刻，这样 层间绝缘膜1917及栅极绝缘膜1904的预定位置可以被蚀刻而形成接 触孔。通过上述工序，可以使用单晶衬底制造p沟道型晶体管1951和n沟道型晶体管1952 (图14A)。
接下来，如图14B所示那样地形成层间膜1924。然后，蚀刻层 间膜1924来形成接触孔，使得金属电极1922的一部分露出。层间膜 1924不局限于树脂，也可以为其它膜如CVD氧化膜等，但是从平坦 性的观点来看，优选为树脂。此外，也可以使用感光性树脂而不使用 蚀刻来形成接触孔。接下来，在层间膜1924上形成通过接触孔接触 到导电膜1922的布线1925。
接下来，以与布线1925接触的方式形成用作天线的导电膜1926。 导电膜1926可以使用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、钯(Pd)、 铬(Cr )、賴(Pt)、钼(Mo )、钬(Ti)、钽(Ta )、鵠(W )、 铝(Al)、铁(Fe )、钴(Co )、锌(Zn )、锡(Sn )、镍(Ni) 等金属来形成。作为导电膜1926,除了使用由上述金属形成的膜之夕卜， 还可以使用由以上述金属为主要成分的合金形成的膜或使用包含上 述金属的化合物形成的膜。导电膜1926可以以单层使用上述的膜， 也可以层叠使用上述多个膜。
导电膜1926可以通过4吏用CVD法、濺射法、印刷法如丝网印 刷或凹版印刷等、液滴喷射法、分配器法、涂镀法、光刻法、气相沉 积法等来形成。
注意，在本实施方式中虽然描述了在与半导体元件相同的衬底上 形成天线的实例，但本发明不局限于该结构。也可以在形成半导体元 件之后，使另行形成的天线与集成电路电连接。在此情况下，可以通 过使用各向异性导电薄膜(ACF; Anisotropic Conductive Film)或 各向异性导电骨(ACP; Anisotropic Conductive Paste )等使天线和 集成电路压合，来使它们电连接。另外，也可以使用银骨、铜骨或碳 骨等导电粘结剂或焊接等来实现连接。
接下来，如图19所示，以覆盖用作天线的导电膜1926的方式形 成保护膜1927。保护膜1927由氮化硅膜、氧化硅膜、或者氮氧化硅 膜形成。此外，既可使用有机树脂膜而代替氮化硅膜等，又可在保护 膜上层叠有机树脂膜。作为有机树脂材料，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯、苯并环丁烯等。使用有机树脂膜的优点在于形成膜的方 法很简单；由于相对介电常数低，所以能够降低寄生电容；以及适于 平坦化；等。当然，也可以使用上述以外的有机树脂膜。并且，如图19所示，可以通过由薄膜1928包围而完成半导体装 置。可以在薄膜1928的表面上形成保护膜，以避免水汽、氧等的渗 透。保护膜可以由含硅的氧化物或含硅的氮化物形成。此外，可以在 该薄膜上形成有将成为半导体装置的增益天线(booster antenna )的 图案。像这样，通过使用形成在单晶衬底上的半导体装置，可以提供轻 量且更小型的商品。此外，通过使用上述半导体装置，可以制造小型 的半导体装置，并且晶体管特性的不均匀性小，因此是优选的。本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合 来实现。实施方式7在本实施方式中，描述构成上述实施方式所述的半导体装置的天 线的具体例子。天线具有无线电法规确定的范围内的适于应用的尺寸 和形状即可。收发的信号具有125kHz、 13.56MHz、 915MHz、 2.45GHz 等频率，其由ISO标准等设定。作为具体天线，使用偶极天线、贴片 天线(patch antenna)、环形天线、八木天线等即可。在本实施方式 中，描述连接到半导体装置的天线的形状。图15A示出连接到半导体装置1501的天线1502。在图15A中， 半导体装置1501提供在中央部分，并且天线1502连接到半导体装置 1501的连接端子.为了确保天线的长度，天线1502折叠成矩形的形 状。在图15B中，半导体装置1501提供在一端侧，天线1503连接 到半导体装置1501的连接端子。为了确保天线的长度，天线1503折 叠成矩形的形状。在图15C中，在半导体装置1501的两端提供有折叠成曲流形状 的天线1504。在图15D中，在半导体装置1501的两端提供有线形天线1505。 像这样，选择适于半导体装置的结构、偏振波或用途的天线的形 状即可。因此，折叠偶极天线可以用作偶极天线。圆形环状天线或方 形环状天线可以用作环状天线。圆形贴片天线或方形贴片天线可以用 作贴片天线。在使用贴片天线的情况下，使用由介电材料如陶瓷等形成的天线 即可。通过提高用作贴片天线的衬底的介电材料的介电常数，可以实 现天线的小型化。此外，贴片天线由于具有高机械强度，所以可以重 复使用。贴片天线的介电材料可以由陶瓷、有机树脂、陶瓷和有机树脂的 混合物等形成。陶瓷的典型例子是氧化铝、玻璃、镁橄榄石等。此夕卜， 多种陶瓷可以混合使用。为了获得高介电常数，优选使用铁电材料形 成介电层。铁电材料的典型例子是钛酸钡(BaTi03 )、钛酸铅(PbTi03 )、 钛酸锶(SrTi03)、锆酸铅(PbZr03)、铌酸锂(LiNb03)、锆钛 酸铅(PZT)等。而且，多种铁电材料可以混合使用。本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合 来实现。实施方式8在本实施方式中，描述将半导体装置用作存储物品信息的RF标 签，并且从通讯装置收发RF标签的信息的具体例子.例如，RF标签 可以提供在纸币、硬币、有价证券、证书、不记名债券、包装容器、 书、存储介质、个人物品、交通工具、食品、衣服、保健用品、日用 品、药、电子设备等中而使用。参照图11描述其具体例子。在本实 施方式中描述的无线通讯方法如上述实施方式所说明那样，即使从作 为半导体装置的RF标签到通讯装置的无线信号的发送因障碍物而难 以实现，也可以经过另一个半导体装置发送。因此，如图11所示， 可以读取贴附到从通讯装置来看位于陣碍物背面的物品中的RF标签 的信息。此外，作为半导体装置的RF标签如上述实施方式所示，通 过使用薄膜晶体管可以实现薄型化，因此可以防止物品的外观设计性的降低。图11示出本实施方式的无线通讯方法的结构的一个方式。图11所示的RF标签1701是以无接触方式与通讯装置1703收发数据的无 接触型RF标签。位于电波范围1702内的RF标签1701可以接收来 自通讯装置1703的第一无线信号。在图11中，包装容器1705、存储介质1706、书1707位于通讯 装置1703的电波范围1702内，通讯装置1703与计算机1704电连接 且执行产品的管理、产品信息的读取等。注意，包装容器1705是指 饭盒等的包装纸、塑料瓶等。书1707是指书、册等。存储介质1706 是指DVD软件、录像带等。在图11中，位于电波范围1702内的具 有RF标签1701的包装容器1705、存储介质1706、书1707由通讯装 置1703发送第一无线信号且读取每个RF标签内的信息。但是，关于 贴附到存储介质1706上的RF标签1701,从RF标签1701到通讯装 置1703的第二无线信号的发送因为障碍物1700有可能很困难。此时， 通过使用上述实施方式所说明的无线通讯方法，通讯装置1703经过 贴附到另一个产品，这里，包装容器1705上的RF标签1701或书1707 上的RF标签1701来可以识别贴附到位于障碍物1700背面的存储介 质1706上的RF标签1701的存在。通过在包装容器1705、存储介质1706、书1707等提供RF标签 1701且使用上述实施方式所描述的无线通讯方法，在检查系统、租赁 商店中的系统等中可以防止位于无线信号的障碍物背面的RF标签的 个体信息的检测漏洞。作为RF标签1701的提供方法，可以粘贴在物 品表面上或嵌入物品中。例如，RF标签1701可以嵌入书的紙中，或 嵌入由有机树脂形成的包装的有机树脂中。这样，通过在包装容器 1705、存储介质1706、书1707等提供RF标签，可以提髙检查系统、 租赁商店中的系统等的效率。如上所述，本实施方式所描述的用于无线通讯方法的半导体装置 可以提供在任何物品而使用，另外还可以用于纸币、硬币、有价证券、 证书、不记名债券、个人物品、交通工具、食品、衣服、保健用品、日用品、药、电子设备等。本实施方式可以与上述实施方式自由组合 实施。本实施方式可以与本说明书中的其他实施方式的技术要素组合 来实现。本申请基于2007年4月18日向日本专利局递交的序列号为 NO.2007-109533的日本专利申请，该申请的全部内容通过引用被结合 在本申请中。
权利要求
1.一种无线通讯方法，在该无线通讯方法中，至少具有第一半导体装置和第二半导体装置的多个半导体装置接收从通讯装置发送的第一无线信号，从所述多个半导体装置对所述通讯装置发送第二无线信号，包括以下步骤根据从所述通讯装置发送的所述第一无线信号选择性地转换具有所述第一半导体装置和所述第二半导体装置的所述多个半导体装置的第一状态和第二状态；以及从处于所述第二状态的所述第二半导体装置对所述通讯装置发送具有通知从处于所述第一状态的所述第一半导体装置接收了所述第二无线信号的检测数据的所述第二无线信号，其中所述第一状态是从所述通讯装置发送的所述第一无线信号被接收的状态，并且所述第二状态是从所述多个半导体装置发送的所述第二无线信号被接收的状态。
2. 根据权利要求1所述的无线通讯方法，其中通过从所述通讯装 置接收所述第一无线信号来得到用来对所述通讯装置发送具有检测 数据的所述第二无线信号的电力。
3. 根据权利要求1所述的无线通讯方法，其中所述通讯装置输出第一指令和第二指令，所述第一指令用来对所述通讯装置发送存储在所述多个半导体装置中的数据，所迷笫二指令用来选择性地转换所 述多个半导体装置的所述第一状态和所述第二状态。
4. 根据权利要求1所述的无线通讯方法，其中贴附在物品上的 所述多个半导体装置的每一个对所述通讯装置发送且从所述通讯装 置接收无线信号。
5. 根据权利要求1所述的无线通讯方法，其中所述多个半导体 装置的每一个由薄膜晶体管形成且贴附在物品上。
6. 根据权利要求1所述的无线通讯方法，其中所述通讯装置连接到外部电源。
7. —种无线通讯方法，在该无线通讯方法中，至少具有第一半导 体装置和第二半导体装置的多个半导体装置接收从通讯装置发送的 第一无线信号，从所述多个半导体装置对所述通讯装置发送第二无线 信号，包括以下步骤根据从所述通讯装置发送的所述第一无线信号选择性地转换具 有所述第一半导体装置和所述第二半导体装置的所述多个半导体装 置的第一状态和第二状态；在包括在处于所述第二状态的所述第二半导体装置中的存储元 件中存储来自处于所述第一状态的所述第一半导体装置的所述第二 无线信号的数据；以及当所述第二半导体装置从所述通讯装置接收所述第一无线信号 时，对所述通讯装置作为所述第二无线信号发送存储在所述存储元件 中的数据，其中所述第 一状态是从所述通讯装置发送的所述第 一无线信号 被接收的状态，并且所述第二状态是从所述多个半导体装置发送的所述第二无 线信号被接收的状态。
8. 根据权利要求7所述的无线通讯方法，其中所述通讯装置输 出第一指令、第二指令、以及第三指令，所述第一指令用来对所述通 讯装置发送存储在所述多个半导体装置中的数据，所述第二指令用来 选择性地转换所述多个半导体装置的所述第一状态和所迷第二状态， 所述笫三指令用来从其存储元件中存储有数据的所述多个半导体装 置中的任何一个读取数据。
9. 根据权利要求7所述的无线通讯方法，其中贴附在物品上的 所述多个半导体装置的每一个对所述通讯装置发送且从所述通讯装 置接收无线信号。
10. 根据权利要求7所述的无线通讯方法，其中所述多个半导体 装置的每一个由薄膜晶体管形成且贴附在物品上。
11.根据权利要求7所述的无线通讯方法，其中所述通讯装置连 接到外部电源。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种无线通讯方法，其中在能够确保从通讯装置到半导体装置的无线信号的通讯的情况下，即使从半导体装置到通讯装置的无线信号的通讯因外部因素如障碍物等而难以实现，也可以确保无线信号的通讯而不使用中继器。多个半导体装置选择性地转换接收从通讯装置发送的第一无线信号的第一状态和接收从半导体装置发送的第二无线信号的第二状态来工作。并且，处于第二状态的半导体装置从处于第一状态的半导体装置接收第二无线信号，然后对通讯装置发送具有通知接收了该第二无线信号的检测数据的第二无线信号。
文档编号G06K19/07GK101290653SQ200810090718
公开日2008年10月22日 申请日期2008年3月31日 优先权日2007年4月18日
发明者加藤清, 盐野入丰 申请人:株式会社半导体能源研究所