JP5346497B2

JP5346497B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5346497B2
Application number: JP2008150683A
Authority: JP
Inventors: 照幸藤井; 一哉花岡
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: JP2013243408A; JP5635165B2; US8698697B2; US20080309581A1; US20140203978A1; JP2009021570A; US9935363B2

Description

本発明は、電磁波を利用して情報の入出力が可能な半導体装置に関する。なお、本明細書中で半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、該機能を有する電気光学装置、半導体回路及び電気機器はすべて半導体装置である。

電磁波を利用した情報通信技術として、近年、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）で用いられるような無線チップが研究され、実用化されている。

ＲＦＩＤとは、無線で情報の送受信が可能な半導体装置（ＲＦＩＤタグ、ＲＦタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、無線タグ、電子タグ、無線チップ、ＩＤチップともよばれる）とリーダ／ライタ間で電磁波により通信を行い、データの記録や読み出しを行う技術のことである。このような半導体装置は、メモリ回路等が設けられた信号処理回路を有する集積回路とアンテナとによって構成される。

ＲＦＩＤで用いられる無線チップは、リーダ／ライタから受信した電磁波から電磁誘導によって動作電力を得ると共に、電磁波を利用してリーダ／ライタとの間でデータを交換する。そして、無線チップは、通常、かかる電磁波を送受信するためのアンテナを集積回路とは別個に形成して集積回路と接続している。

このように、アンテナと集積回路を別個に形成して接続を行う場合、両者を電気的に接続しなければならず、微小な集積回路の端子とアンテナの接続は技術的困難性を伴うため歩留まりの低下を招いていた。また、無線チップの使用時に接続点に応力が加わり断線や接続不良の原因となっており、特に可撓性を有する無線チップを使用する場合には、より接続不良が問題となることが予想される。

上述したアンテナと集積回路の接続不良の問題を解決するべく、同一基板上にアンテナコイルが一体形成された無線チップが提案されている。例えば、集積回路とアンテナコイルが一体形成された無線チップにおいて、アンテナコイルを構成する導体を、アルミニウム、ニッケル、銅及びクロムから選択される金属又はこれらの金属群から選択される２種以上の金属の合金からなる金属スパッタ層又は金属蒸着層と、その金属スパッタ層又は金属蒸着層上に形成された銅めっき層とで形成したものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。

この構成により、銅めっき層は、金属スパッタ層又は金属蒸着層に比べて電気抵抗が小さいので、アンテナコイルの導体を金属スパッタ層又は金属蒸着層と銅めっき層との多層構造にすることで、単に金属スパッタ層又は金属蒸着層のみから構成した場合に比べて電磁エネルギーの損失を小さくでき、リーダ／ライタとの間の通信距離を大きくすることができる。

また、銅等の金属のめっき層をインダクタコイルとして利用した電子デバイスが提案されており（例えば特許文献２を参照）、めっきのシード層としてＴｉＷ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ若しくはＮｉＦｅ又はこれらの合金が用いられている。
特開２００２−３２４８９０号公報特表平９−５０４９０９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、エレクトロマイグレーションや、ストレスマイグレーションのような銅の拡散が起こり、アンテナコイルと一体形成された集積回路に含まれるＴＦＴ等の回路素子の電気特性に悪影響を及ぼす可能性があり、銅の拡散を防ぐための下地層（バリア層）を設ける必要がある。

また、銅めっき層とシード層、又はシード層とバリア層との密着性が悪く、銅めっき層が基板から剥がれ易くなるという課題もある。

本発明は、銅めっき層をアンテナの導体に用いた、集積回路とアンテナが一体形成された半導体装置において、銅の拡散による回路素子の電気特性への悪影響を防止するとともに、アンテナとして機能する銅めっき層の密着性の向上を図り、銅めっき層の剥離を低減することを目的とする。また、集積回路とアンテナが一体形成された半導体装置において、アンテナと集積回路の接続不良に伴う半導体装置の不良を防止することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、アンテナと集積回路が一体形成された半導体装置において、アンテナとして銅めっき層を用いるとともに、そのシード層としてＡｇ（銀）、Ｐｄ（パラジウム）及びＣｕ（銅）の合金を用い、バリア層として窒化チタン又はＴｉ（チタン）を用いる。

本発明の半導体装置によると、銅めっき層をアンテナの導体に用いた、同一の基板上に集積回路とアンテナとが一体形成された半導体装置において、銅の回路素子への拡散を防ぎ、銅の拡散による回路素子の電気特性への悪影響を低減できる。さらには、銅めっき層とシード層、及びシード層とバリア層の密着性の向上を図り、銅めっき層の剥離を低減することができる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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うることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す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、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指し示す符号は異なる図面間において共通とする。

本明細書において、集積回路とは、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどの各回路素子を一つの基板上に素子をまとめてデザイン作製し、同時にそれらの間の配線接続も行って各種の機能を持たせた電子回路を云う。例えば、集積回路は、無線チップとしての機能を果たすために、送信回路、受信回路、電源回路、メモリ回路、ロジック制御回路を含む。また、集積回路を支持する基板（ＩＣチップ）としては、シリコン基板に限定されず、ガラス基板や、ポリイミド基板など可撓性を有するものでも良い。

（実施の形態１）
以下、本発明の半導体装置の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の半導体装置の一例である無線チップを示す図である。図１（ａ）が無線チップの斜視図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ−Ａ’断面における断面図である。図１（ｃ）は図１（ｂ）における一点鎖線Ｂ−Ｂ’より左側の部分の拡大図である。

図１（ａ）において、集積回路１００とアンテナ１０１が同一の基板１０２上に形成されており、カバー材１０３により覆われている。アンテナ１０１の平面形状は矩形でスパイラル状であり、集積回路１００に電気的に接続されている。

図１（ｂ）において、基板１０２の上に集積回路１００が形成されており、集積回路１００を覆っている第３層間絶縁膜１０４上に、アンテナ１０１が形成されている。アンテナ１０１の上に保護膜１１５とカバー材１０３が形成されている。

なお、集積回路１００に含まれる半導体素子の一例として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０５を示しているが、集積回路１００に用いられる半導体素子はＴＦＴに限定されない。例えば、ＴＦＴの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが用いられる。

図１（ｃ）において、アンテナ１０１は下層配線１０６と、下層配線１０６の上に形成されたバリア層１１６と、バリア層１１６の上に形成されたシード層１０７と、シード層１０７の上に形成された銅めっき層１０８とからなる。バリア層１１６は窒化チタン又はＴｉからなり、シード層１０７はＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金である。下層配線１０６は、一例としてＡｌ膜１０６ａとＴｉ膜１０６ｂとの積層構造を有し、第３層間絶縁膜１０４に形成されたコンタクトホールを介して、集積回路１００と電気的に接続されている。

アンテナ１０１の素子同士の間には絶縁層１０９が形成されており、アンテナ１０１と絶縁層１０９の上に保護膜１１５とカバー材１０３が形成されている。

本実施の形態において、シード層１０７としてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いることにより、Ａｇの低抵抗性を保ちつつ、耐硫化性が強く、ドライエッチング時に残渣が少なく、さらには、銅めっき層との密着性も高いものとなる。また、バリア層１１６として窒化チタン又はＴｉを用いることにより、銅の拡散を防ぐとともに、Ａｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金との密着性に優れ、剥離しにくい銅めっき層を形成することができる。

なお、保護膜１１５と銅めっき層１０８との間に窒化酸化珪素、窒化珪素などのバリア性の高い無機絶縁膜を形成すれば、上部からの銅の拡散も防止でき、好適である。

カバー材１０３は、プラスチック、有機樹脂、紙、繊維、プリプレグ、セラミックシートなどの誘電体材料を用いることができ、それらを接着剤で貼り付けることによって形成される。なお、カバー材１０３を接着剤で貼り付けることによって無線チップの機械的強度を高めている例を示しているが、本発明の無線チップは必ずしもカバー材１０３を接着剤で貼り付ける必要はない。例えば、カバー材１０３を接着剤で貼り付ける代わりに、集積回路１００及びアンテナ１０１を直接樹脂等で覆うことで、無線チップの機械的強度を高めるようにしても良い。また、絶縁層１０９の厚さを制御することで、無線チップの機械的強度を高めるようにしてもよい。

次に、本実施の形態における半導体装置の作製方法について説明する。図２及び図３は、図１（ｃ）で示した無線チップのアンテナ部分の作製工程を示す図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ガラス等の基板１０２の上に通常のプロセスで集積回路を形成する。ここでは、集積回路の一例として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０５を示す。

まず、基板１０２上に下地膜１１０を形成し、その上に通常のプロセスでＴＦＴ１０５を形成し、その上に第１層間絶縁膜１１１及び第２層間絶縁膜１１２を順次形成する。ＴＦＴ１０５のソース領域やドレイン領域のように電極をつけるべき部分に第１層間絶縁膜１１１及び第２層間絶縁膜１１２にコンタクトホールを通常の方法で形成し、電極１１３を形成する。

下地膜１１０は基板１０２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、下地膜１１０は、単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良く、アルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。

本実施の形態では、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下地膜１１０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、前記した３層積層構造の場合にも、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（Ｓｉ_３Ｎ_４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。

なお、ここで酸化窒化珪素膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：ＲｕｔｈｅｒｆｏｒｄＢａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：ＨｙｄｒｏｇｅｎＦｏｒｗａｒｄＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化珪素膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、濃度範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、Ｓｉが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。但し、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、Ｓｉ及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。

次に、図２（ｂ）に示すように、第２層間絶縁膜１１２と電極１１３の上に第３層間絶縁膜１０４を形成し、電極１１３の上にコンタクトホールを形成する。続いて第３層間絶縁膜１０４の上にアンテナの一部となる下層配線１０６を形成する。下層配線１０６としては、一例として導電率の良いＡｌ膜１０６ａと、Ａｌ膜１０６ａのヒロックやボイドを防ぐためのＴｉ膜１０６ｂとの積層構造の例を示す。下層配線１０６は第３層間絶縁膜１０４のコンタクトホールを介して電極１１３と電気的に接続させる。

次に、図２（ｃ）に示すように、第３層間絶縁膜１０４及び下層配線１０６の上に絶縁層１０９を形成した後、フォトリソグラフィによるパターニングにより、下層配線１０６上の所望の部分の絶縁層１０９を除去して下層配線１０６を露出するように開口部を形成する。続いてバリア層１１６とシード層１０７を下層配線１０６の露出部分と絶縁層１０９の上にスパッタ法により形成する。バリア層１１６としては、窒化チタン又はＴｉを例えば１００ｎｍの厚さで成膜し、シード層１０７としてはＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を例えば１００ｎｍの厚さで成膜する。シード層１０７は、ターゲットとしてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いる。また、合金を構成する複数種の金属をターゲットとしてもよい。例えば、Ａｇの金属板に、複数の小さなＰｄやＣｕの金属板を埋め込んでターゲットとしても良い。なお、バリア層１１６は、チタンをターゲットとし、窒素ガス雰囲気中で反応性スパッタリングを行うことで窒化チタン膜として形成される。反応性スパッタリングの際、窒素ガスの量が十分多ければ、バリア層１１６は完全に窒化され、窒素ガスの量が少なければ、バリア層１１６の一部が窒化される。

次に、図２（ｄ）に示すように、その上からフォトレジスト１１４を形成した後、フォトリソグラフィによるパターニングを行って、下層配線１０６上の前記開口部、前記開口部周辺を覆うシード層１０７及びアンテナ１０１を形成する部分のシード層１０７が露出するように、前記開口部上、前記開口部周辺及びアンテナ１０１を形成する部分のフォトレジスト１１４を除去する。

次に図３（ａ）に示すように、露出した、前記開口部、前記開口部周辺を覆うシード層１０７及びアンテナ１０１を形成する部分のシード層１０７に、電解めっき法により銅めっき層１０８を例えば２μｍの厚さで形成した後、図３（ｂ）に示すように、フォトレジスト１１４を除去し、通常の方法により、バリア層１１６とシード層１０７のうち、銅めっき層１０８の下以外の不要な部分を除去する。例えば、バリア層１１６が窒化チタンの場合は、過酸化水素水とアンモニアの混合液や希フッ酸（１％程度）でエッチングできる。シード層１０７であるＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金は、硝酸、燐酸及び酢酸の混合液や希硝酸でエッチングできる。

最後に図３（ｃ）に示すように、保護膜１１５を銅めっき層１０８及び絶縁層１０９の上に形成し、その上に接着剤でカバー材１０３を形成する。

なお、第１層間絶縁膜１１１は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド等の、耐熱性を有する有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂（以下、シロキサン系樹脂ともいう）等を用いることができる。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の結合で骨格構造が形成される。これらの置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。また、フルオロ基を置換基として用いてもよい。または、置換基として少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。第１層間絶縁膜１１１の形成には、その材料に応じて、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採用することができる。また、無機材料を用いてもよく、その際には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＰＢＳＧ（リンボロンガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）、アルミナ膜等を用いることができる。なお、これらの絶縁膜を積層させて、第１層間絶縁膜１１１を形成しても良い。

第２層間絶縁膜１１２としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）或いは窒化炭素（ＣＮ）等の炭素を有する膜、又は、酸化珪素膜、窒化珪素膜或いは窒化酸化珪素膜等を用いることができる。形成方法としては、プラズマＣＶＤ法や、大気圧プラズマ等を用いることができる。あるいは、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、又はベンゾシクロブテン等の感光性又は非感光性の有機材料、レジストや、シロキサン系樹脂等を用いてもよい。

なお、第１層間絶縁膜１１１又は第２層間絶縁膜１１２と、後に形成される配線を構成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、第１層間絶縁膜１１１又は第２層間絶縁膜１１２の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、第１層間絶縁膜１１１又は第２層間絶縁膜１１２中にフィラーを混入させておいても良い。

また第３層間絶縁膜１０４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、ポリイミド、ポリアミドなど、無機絶縁膜ならば酸化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができる。なおコンタクトホール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。また第３層間絶縁膜１０４自体を、液滴吐出法または印刷法で形成することもできる。

なお、下層配線１０６として、導電率の良いＡｌ膜１０６ａと、Ａｌ膜１０６ａのヒロックやボイドを防ぐためのＴｉ膜１０６ｂとの積層構造の例を示したが、Ａｌの拡散を防止するためにＡｌ膜１０６ａの下に窒化チタン膜を形成しても良い。Ａｌ膜１０６ａには純度９９．９％以上の純Ａｌを厚さ４００〜５００ｎｍで成膜するのが好適である。

なお、下層配線１０６は必ずしも必要ない。下層配線１０６を形成しない場合にも、もちろん下層配線１０６がある場合と同様に、アンテナ１０１はバリア層１１６、シード層１０７及び銅めっき層１０８から構成される。

絶縁層１０９には、ポリイミド、エポキシ、アクリル、ポリアミド等の有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、無機の樹脂、例えば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（以下、シロキサン系樹脂と呼ぶ）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。

また軟磁性材料を含ませることが可能であるならば、酸化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素などの無機絶縁膜も、絶縁層１０９として用いることが可能である。

なお、保護膜１１５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、シリコン系の樹脂を全面にスピンコート法等で塗布することで形成することができる。

なお、本実施の形態では電解めっき法により銅めっき層１０８を形成する例を示したが、無電解めっき法でもよい。アンテナの平面形状は矩形のスパイラル形状以外でも良い。

また、基板１０２としてガラスを用いた例を示したが、可撓性のあるプラスチック等でも良い。可撓性基板を用いる場合は、一度アンテナ及び集積回路をガラス等の基板に形成した後、可撓性基板に張り合わせる工程で実現できる。

ここで、本実施の形態でバリア層１１６として窒化チタン又はＴｉを用い、シード層１０７としてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いる根拠について、実験結果を基に説明する。発明者らは、バリア層１１６及びシード層１０７として数種類の金属を用いて、銅の電解めっき形成の実験を行った。その結果を下記の（表１）示す。なお、（表１）のサンプルＮｏ．１７，１８が本実施の形態の構成であり、サンプルＮｏ．１〜１６はその比較例である。また、（表１）において、Ｃｕめっきの形成については、○：良好、△：形成されるがＣｕめっきに異常がある、×：形成されない、となる。また、密着性テストについては、○：シード層とバリア層との密着性が良好、△：シード層と基板又はバリア層との密着性が良くない、×：シード層とＣｕめっきの密着性が良くない、となる。

実験は、基板としてガラス（旭硝子（株）製、無アルカリガラス、ＡＮ１００）を用い、基板上にバリア層及びシード層として（表１）に示す金属をそれぞれ１００ｎｍ形成したサンプルを１８種類作製し、それぞれについて銅の電解めっきを室温で行った。（表１）にある通り、バリア層の無いサンプルも作製した。電解めっきは、めっき液としてミクロファブＣｕ３００（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース（株）製）を用い、アノード電極として含燐銅を用い、電流密度１〜２Ａ／ｄｍ^２で数分間行い、膜厚が約２μｍになるようにした。

その結果、（表１）にある通り、バリア層なしで、シード層としてそれぞれＴｉ、Ｔａ、窒化チタン、窒化タンタル、Ａｌを用いたサンプル（表１においてＮｏ．１〜５）については、銅めっき層は形成できなかった。バリア層なしで、シード層としてＣｒを用いたサンプル（表１においてＮｏ．６）では銅めっき層は得られたが、銅は粉状で光沢も無く、密着性テストではシード層と銅めっき層との密着性が良くなかった。なお、密着性テストは、銅めっき層にカプトンテープを押し当てた後、テープを剥がして、銅めっき層が基板に残るか否かで行った。

バリア層なしで、シード層としてそれぞれＷ、Ｍｏを用いたサンプル（表１においてＮｏ．７、８）については、光沢のある銅めっき層はできたが、シード層と銅めっき層との密着性が良くなかった。バリア層なしで、シード層としてそれぞれＮｉ、ＡＰＣを用いたサンプル（表１においてＮｏ．９、１０）については、光沢のある銅めっき層ができ、シード層と銅めっき層との密着性は良かったが、シード層と基板との密着性が良くなかった。なお、ここでＡＰＣとは（株）フルヤ金属製のＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金で、その組成は、Ａｇが約９８重量％、Ｐｄが約１重量％、Ｃｕが約１重量％である。

以上の結果から、ＡＰＣをシード層として用いると、シード層と銅めっき層との密着性の良い銅めっき層ができることがわかった。

次に、シード層をＡＰＣとし、バリア層をＡｌ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、窒化タンタルとした場合（表１においてＮｏ．１１〜１６）、光沢のある銅めっき層ができ、シード層と銅めっき層との密着性は良かったが、シード層とバリア層との密着性が良くなかった。シード層をＡＰＣとし、バリア層をＴｉ、窒化チタンとした場合（表１においてＮｏ．１７、１８）、光沢のある銅めっき層ができ、シード層と銅めっき層との密着性も良く、さらに、シード層とバリア層との密着性も良好であった。

以上の結果から、バリア層としてＴｉ、窒化チタンを用い、バリア層の上にシード層としてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いると、密着性のいい銅めっき層ができることがわかった。なお、Ａｇが９０重量％以上で、Ｐｄ及びＣｕがそれぞれ５重量％程度含む合金においても同様である。なお、Ｔｉ及び窒化チタンは銅の拡散を防ぐ効果を有するので、バリア層としての機能を有する。

（実施の形態２）
次に、実施の形態１で示した無線チップの回路構成の一例を示す。図４は、無線チップの回路を説明するためのブロック図である。

図４は、本発明を適用した無線チップの回路配置のブロック図の一例を示した図である。図４においてリーダ／ライタ４０１は、外部から非接触で無線チップ４００にデータの書き込み又は読み出しを行う装置である。無線チップ４００は、電磁波を受信するアンテナ部４０２と、アンテナ部４０２の出力を整流する整流回路４０３と、整流回路４０３の出力を受信して動作電圧ＶＤＤを各回路に出力するレギュレータ回路４０４と、レギュレータ回路４０４の出力を受信してクロックを発生させるクロック発生回路４０５と、ロジック回路４０６からの出力を受信してデータの書き込み又は読み出しをするメモリ回路４０８にデータを書き込むための電圧を供給する昇圧回路４０７と、昇圧回路４０７の出力が入力される逆流防止ダイオード４０９と、逆流防止ダイオード４０９の出力を入力して電荷を蓄えるバッテリー用容量４１０と、メモリ回路４０８等の回路の制御を行うロジック回路４０６とを有する。

なお、特に図示はしないが、これらの回路以外にもデータ変調／復調回路、センサ、インターフェース回路などを有していても良い。このような構成により、無線チップ４００は、リーダ／ライタ４０１と非接触で情報通信することができる。

無線チップに含まれる上記構成のうち、アンテナ部４０２以外を集積回路とすることができ、アンテナと集積回路を同一の基板上に形成することができる。

なお、本実施の形態において、無線で充電が可能なバッテリー（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＢａｔｔｅｒｙ、無線周波数による非接触電池）としてバッテリー用容量４１０を搭載した無線チップの例を説明したが、バッテリー用容量４１０は必ずしも必要ない。バッテリー用容量４１０が設けられない場合は逆流防止ダイオード４０９も不要となる。

また、電荷を蓄える充電素子（バッテリーともいう）として容量を用いているがこれに限定されるものではない。本実施の形態において、バッテリーとは、非接触で充電可能であり充電することで連続使用時間を回復することができる電池のことをいう。なお、バッテリーとしては、その用途により異なるが、薄膜なシート状や径の小さい筒状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばリチウム電池、好ましくはゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池等を用いることで、小型化が可能である。勿論、充電可能な電池であれば何でも良く、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などの充電放電可能な電池であってもよいし、また大容量のコンデンサなどを用いても良い。

また、本実施の形態のバッテリーとして用いることのできる大容量のコンデンサとしては、電極の対向面積が大きいものであることが望ましい。活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブなど比表面積の大きい電極用材料を用いた電解二重層コンデンサを用いることが好適である。コンデンサは電池に較べ構成が単純であり薄膜化や積層化も容易である。電気二重層コンデンサは蓄電機能を有し、充放電の回数が増えても劣化が小さく、急速充電特性にも優れているため好適である。

本発明においては、アンテナの位置を無線チップの中央部に配置することにより、無線チップで生成する電源の能力を向上し、以って充電の効率を改善することが可能となる。

本実施の形態では、無線チップで用いるアンテナ部、整流回路部、昇圧回路と、無線で充電が可能なバッテリーで用いるアンテナ部、整流回路部、昇圧回路部とは共通であるため、リーダ／ライタ４０１は無線チップを動作させるのと同時にバッテリー用容量４１０の充電を行うための信号発信源としても用いることが可能となる。

本実施の形態で示す無線で充電が可能なバッテリーは、対象物を非接触で充電でき、かつ持ち運びに優れるなどの特徴を有する。バッテリーを無線チップに搭載した場合、ＳＲＡＭ等の電源が必要なメモリを搭載することができる、無線チップの高機能化に寄与することができる。

但し、本発明はこの構成に限定するものではなく、アンテナ部、整流回路部、昇圧回路のうち一部もしくはすべてをＲＦＩＤ動作用と無線で充電が可能なバッテリー充電用に分離しても良い。例えば、アンテナ部４０２をＲＦＩＤ動作用のアンテナ部と無線で充電が可能なバッテリー充電用のアンテナ部とに分離することでＲＦＩＤ動作用と無線で充電が可能なバッテリー充電用とで用いる信号の周波数を変えることも可能である。この場合、リーダ／ライタ４０１が発する信号と無線で充電が可能なバッテリーへの信号発信源が発する信号とが互いに干渉しない周波数領域であることが望ましい。

また、アンテナ部、整流回路部、昇圧回路をＲＦＩＤ動作用と無線で充電が可能なバッテリー充電用とで共通して用いる場合、無線で充電が可能なバッテリーと昇圧回路との間にスイッチング素子を配置しておき、書き込み動作中はスイッチをオフして昇圧回路と無線で充電が可能なバッテリー間の接続を切り、それ以外ではスイッチをオンして昇圧回路と無線で充電が可能なバッテリー間の接続を行うような構成にしても良い。この場合は書き込み動作中充電を行わないことから書き込み動作中の電圧低下を防ぐことができる。スイッチング素子は公知の構成を用いることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の他の実施の形態における無線チップの詳しい作製方法について説明する。なお本実施の形態では、ＴＦＴを無線チップの集積回路に用いられる半導体素子の一例として示すが、集積回路に用いられる半導体素子はこれに限定されず、あらゆる半導体素子を用いることができる。

まず図５（Ａ）に示すように、耐熱性を有する第１の基板５００上に剥離層５０１を形成する。第１の基板５００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が低い傾向にあるが、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。

剥離層５０１は、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、微結晶シリコン（セミアモルファスシリコンを含む）等、シリコンを主成分とする層を用いることができる。剥離層５０１は、スパッタ法、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等を用いて形成することができる。本実施の形態では、膜厚５０ｎｍ程度の非晶質シリコンを減圧ＣＶＤ法で形成し、剥離層５０１として用いる。なお剥離層５０１はシリコンに限定されず、エッチングにより選択的に除去できる材料で形成すれば良い。剥離層５０１の膜厚は、１０〜１００ｎｍとするのが望ましい。セミアモルファスシリコンに関しては、３０〜５０ｎｍとしてもよい。

次に、剥離層５０１上に、下地膜５０２を形成する。下地膜５０２は第１の基板５００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。また下地膜５０２は、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。下地膜５０２は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。

本実施の形態では、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下地膜５０２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（Ｓｉ_３Ｎ_４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。

或いは、下地膜５０２は、酸化窒化珪素膜または酸化珪素膜、シロキサン系樹脂膜、及び酸化珪素膜を順次積層して形成しても良い。

ここで、酸化珪素膜は、ＳｉＨ_４とＯ_２、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）とＯ_２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、ＳｉＨ_４とＮＨ_３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、ＳｉＨ_４とＮ_２Ｏ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。

次に、下地膜５０２上に半導体膜５０３を形成する。半導体膜５０３は、下地膜５０２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５０３の膜厚は２０〜２００ｎｍ（好ましくは４０〜１７０ｎｍ、より好ましくは５０〜１５０ｎｍ）とする。なお半導体膜５０３は、非晶質半導体であっても良いし、セミアモルファス半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体はシリコン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。

なお、半導体膜５０３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、第１の基板５００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のうちいずれかと、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。

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５０３の耐性を高めるために、５００℃、１時間の熱アニールを該半導体膜５０３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：ＹＶＯ_４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ＹＶＯ_４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５０３に照射する。このときのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ^２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ^２）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。

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に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十ナノ秒〜数百ナノ秒と言われている。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長く延び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の形成が可能となる。

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。

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閾値電圧のばらつきを抑えることができる。

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５０３が形成される。なお、予め多結晶半導体を、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などで形成するようにしても良い。

また本実施の形態では半導体膜５０３を結晶化しているが、結晶化せずに非晶質半導体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。

非晶質半導体は、シリコン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。代表的なシリコンを含む気体としては、ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６が挙げられる。このシリコンを含む気体を、水素、水素とヘリウムで希釈して用いても良い。

なおセミアモルファス半導体とは、非晶質半導体と結晶構造を有する半導体（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体は、自由エネルギーの観点から安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体中に分散させて存在せしめることが可能である。セミアモルファス半導体は、そのラマンスペクトルが５２０ｃｍ^−１よりも低波数側にシフトしており、またＸ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端させるために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。ここでは便宜上、このような半導体をセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）と呼ぶ。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なセミアモルファス半導体が得られる。

またＳＡＳはシリコン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。代表的なシリコンを含む気体としては、ＳｉＨ_４であり、その他にもＳｉ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４などを用いることができる。また水素や、水素にヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素を加えたガスで、このシリコンを含む気体を希釈して用いることで、ＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は２倍〜１０００倍の範囲でシリコンを含む気体を希釈することが好ましい。またさらに、シリコンを含む気体中に、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６などの炭化物気体、ＧｅＨ_４、ＧｅＦ_４などのゲルマニウム化気体、Ｆ_２などを混入させて、エネルギーバンド幅を１．５〜２．４ｅＶ、若しくは０．９〜１．１ｅＶに調節しても良い。

例えば、ＳｉＨ_４にＨ_２を添加したガスを用いる場合、或いはＳｉＨ_４にＦ_２を添加したガスを用いる場合、形成したセミアモルファス半導体を用いてＴＦＴを作製すると、該ＴＦＴのサブスレッショルド係数（Ｓ値）を０．３５Ｖ／ｄｅｃ以下、代表的には０．２５〜０．０９Ｖ／ｄｅｃとし、キャリア移動度を１０ｃｍ^２／Ｖｓｅｃとすることができる。そして上記セミアモルファス半導体を用いたＴＦＴで、例えば１９段リングオシレータを形成した場合、電源電圧３〜５Ｖにおいて、その発振周波数は１ＭＨ以上、好ましくは１００ＭＨｚ以上の特性を得ることができる。また電源電圧３〜５Ｖにおいて、インバータ１段あたりの遅延時間は２６ナノ秒、好ましくは０．２６ナノ秒以下とすることができる。

次に、図５（Ｂ）に示すように、半導体膜５０３をパターニングし、島状の半導体膜５０４〜５０６を形成する。そして、島状の半導体膜５０４〜５０６を覆うように、ゲート絶縁膜５０７を形成する。ゲート絶縁膜５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などを用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素又は酸化窒化珪素を含む膜を、単層で、又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。

次に図５（Ｃ）に示すように、ゲート電極５１０〜５１２を形成する。本実施の形態では、ｎ型を付与する不純物がドーピングされたシリコン、窒化タングステン、タングステンをスパッタ法で順に積層するように形成した後、レジスト５１３をマスクとしてエッチングを行なうことにより、ゲート電極５１０〜５１２を形成する。勿論、ゲート電極５１０〜５１２の材料、構造、作製方法は、これに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、ｎ型を付与する不純物がドーピングされたシリコンとニッケルシリサイドとの積層構造、ｎ型を付与する不純物がドーピングされたシリコンとタングステンシリサイドとの積層構造、窒化タンタルとタングステンの積層構造としてもよい。また、種々の導電材料を用いて単層で形成しても良い。

また、レジストマスクの代わりに、酸化珪素等のマスクを用いてもよい。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（ハードマスクと呼ばれる。）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、所望の幅のゲート電極５１０〜５１２を形成することができる。また、レジスト５１３を用いずに、液滴吐出法を用いて選択的にゲート電極５１０〜５１２を形成しても良い。

導電材料としては、導電膜の機能に応じて種々の材料を選択することができる。また、ゲート電極とアンテナとを同時に形成する場合には、それらの機能を考慮して材料を選択すればよい。

なお、ゲート電極をエッチング形成する際のエッチングガスとしては、ＣＦ_４、Ｃｌ_２、Ｏ_２の混合ガスやＣｌ_２ガスを用いたが、これに限定されるものではない。

次に図５（Ｄ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０５をレジスト５１４で覆い、ゲート電極５１０、５１２をマスクとして、島状の半導体膜５０４、５０６に、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰ（リン）又は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：１×１０^１３〜６×１０^１３／ｃｍ^２、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５０７を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜５０４、５０６に、一対の低濃度不純物領域５１６、５１７が形成される。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５０５をレジストで覆わずに行っても良い。

次に図５（Ｅ）に示すように、レジスト５１４をアッシング等により除去した後、ｎチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０４、５０６を覆うように、レジスト５１８を新たに形成し、ゲート電極５１１をマスクとして、島状の半導体膜５０５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：１×１０^１６〜３×１０^１６／ｃｍ^２、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５０７を介してドーピングがなされ、島状の半導体膜５０５に、一対のｐ型の高濃度不純物領域５１９が形成される。

次に図６（Ａ）に示すように、レジスト５１８をアッシング等により除去した後、ゲート絶縁膜５０７及びゲート電極５１０〜５１２を覆うように、絶縁膜５２０を形成する。本実施の形態では、膜厚１００ｎｍのＳｉＯ_２膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する。その後、エッチバック法により、絶縁膜５２０、ゲート絶縁膜５０７を部分的にエッチングし、図６（Ｂ）に示すように、ゲート電極５１０〜５１２の側壁に接するように、サイドウォール５２２〜５２４を自己整合的（セルフアライン）に形成する。エッチングガスとしては、ＣＨＦ_３とＨｅの混合ガスを用いる。なお、サイドウォールを形成する工程は、これらに限定されるものではない。

なお、絶縁膜５２０を形成した時に、第１の基板５００の裏面にも絶縁膜が形成された場合には、レジストを用い、裏面に形成された絶縁膜を選択的にエッチングし、除去するようにしても良い。この場合、裏面に形成された絶縁膜は、サイドウォール５２２〜５２４をエッチバック法で形成する際に、絶縁膜５２０、ゲート絶縁膜５０７と共にエッチングして、除去するようにしても良い。

なおサイドウォール５２２、５２４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５２２、５２４の下部に低濃度不純物領域又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、低濃度不純物領域又はオフセット領域の幅を制御するには、サイドウォール５２２、５２４を形成する際のエッチバック法の条件または絶縁膜５２０の膜厚を適宜変更し、サイドウォール５２２、５２４のサイズを調整すればよい。

次に、図６（Ｃ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴとなる島状の半導体膜５０５を覆うように、レジスト５２５を新たに形成し、ゲート電極５１０、５１２及びサイドウォール５２２、５２４をマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素（代表的にはＰ又は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：１×１０^１３〜５×１０^１５／ｃｍ^２、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５０４、５０６に、一対のｎ型の高濃度不純物領域５２７、５２８が形成される。

次に、レジスト５２５をアッシング等により除去した後、不純物領域の熱活性化を行っても良い。例えば、５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を成膜した後、５５０℃、４時間、窒素雰囲気下において、加熱処理を行なえばよい。

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、窒素雰囲気下において、加熱処理を行ない、島状の半導体膜５０４〜５０６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時間の熱処理を行ない、島状の半導体膜５０４〜５０６を水素化する工程を行なっても良い。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。また、後の工程において可撓性を有する第２の基板５４８上に半導体素子を貼り合わせた後、第２の基板５４８を曲げることにより半導体膜中に欠陥が形成されたとしても、水素化により半導体膜中の水素の濃度を、１×１０^１９〜１×１０^２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３好ましくは１×１０^１９〜５×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３とすることで、半導体膜に含まれている水素によって該欠陥を終端させることができる。また該欠陥を終端させるために、半導体膜中にハロゲンを含ませておいても良い。

上述した一連の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴ５２９、ｐチャネル型ＴＦＴ５３０、ｎチャネル型ＴＦＴ５３１が形成される。上記作製工程において、エッチバック法の条件または絶縁膜５２０の膜厚を適宜変更し、サイドウォールのサイズを調整することで、チャネル長０．２μｍ〜２μｍのＴＦＴを形成することができる。なお、本実施の形態では、ＴＦＴ５２９〜５３１をトップゲート構造としたが、ボトムゲート構造（逆スタガ構造）としてもよい。

さらに、この後、ＴＦＴ５２９〜５３１を保護するためのパッシベーション膜を形成しても良い。パッシベーション膜は、アルカリ金属やアルカリ土類金属のＴＦＴ５２９〜５３１への侵入を防ぐことができる、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、酸化珪素などを用いるのが望ましい。具体的には、例えば膜厚６００ｎｍ程度の酸化窒化珪素膜を、パッシベーション膜として用いることができる。この場合、水素化処理工程は、該酸化窒化珪素膜形成後に行っても良い。このように、ＴＦＴ５２９〜５３１上には、酸化窒化珪素と窒化珪素と酸化窒化珪素の３層の絶縁膜が形成されることになるが、その構造や材料はこれらに限定されるものではない。上記構成を用いることで、ＴＦＴ５２９〜５３１が下地膜５０２とパッシベーション膜とで覆われるため、Ｎａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体素子に用いられている半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのをより防ぐことができる。

次に図６（Ｄ）に示すように、ＴＦＴ５２９〜５３１を覆うように、第１の層間絶縁膜５３３を形成する。第１の層間絶縁膜５３３は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド等の、耐熱性を有する有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂（以下、シロキサン系樹脂ともいう）等を用いることができる。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）の結合で骨格構造が形成される。これらの置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。また、フルオロ基を置換基として用いてもよい。または、置換基として少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。第１の層間絶縁膜５３３の形成には、その材料に応じて、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採用することができる。また、無機材料を用いてもよく、その際には、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、ＰＳＧ（リンガラス）、ＰＢＳＧ（リンボロンガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）、アルミナ膜等を用いることができる。なお、これらの絶縁膜を積層させて、第１の層間絶縁膜５３３を形成しても良い。

さらに本実施の形態では、第１の層間絶縁膜５３３上に、第２の層間絶縁膜５３４を形成する。第２の層間絶縁膜５３４としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）或いは窒化炭素（ＣＮ）等の炭素を有する膜、又は、酸化珪素膜、窒化珪素膜或いは窒化酸化珪素膜等を用いることができる。形成方法としては、プラズマＣＶＤ法や、大気圧プラズマ等を用いることができる。あるいは、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の感光性又は非感光性の有機材料や、シロキサン系樹脂等を用いてもよい。

なお、第１の層間絶縁膜５３３又は第２の層間絶縁膜５３４と、後に形成される配線を構成する導電材料等との熱膨張率の差から生じる応力によって、第１の層間絶縁膜５３３又は第２の層間絶縁膜５３４の膜剥がれや割れが生じるのを防ぐために、第１の層間絶縁膜５３３又は第２の層間絶縁膜５３４中にフィラーを混入させておいても良い。

次に、図６（Ｄ）に示すように、第１の層間絶縁膜５３３及び第２の層間絶縁膜５３４にコンタクトホールを形成し、ＴＦＴ５２９〜５３１に接続する配線５３５〜５３９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、ＣＨＦ_３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。本実施の形態では、配線５３５〜５３９を、アルミニウムで形成する。なお、配線５３５〜５３９をチタン、窒化チタン、アルミニウムとシリコンの合金、チタン、及び窒化チタンの５層構造とし、スパッタ法を用いて形成しても良い。

なお、アルミニウムにおいて、１原子％程度のシリコンを混入させることにより、配線パターニング時のレジストベークにおけるヒロックの発生を防止することができる。また、シリコンの代わりに、０．５原子％程度の銅を混入させても良い。また、チタンや窒化チタンでアルミニウムとシリコンの合金層をサンドイッチすることにより、耐ヒロック性がさらに向上する。なお、パターニング時には、酸化窒化珪素等からなる上記ハードマスクを用いるのが望ましい。なお、配線の材料や、形成方法はこれらに限定されるものではなく、前述したゲート電極に用いられる材料を採用しても良い。

なお、配線５３５、５３６はｎチャネル型ＴＦＴ５２９の高濃度不純物領域５２７に、配線５３６、５３７はｐチャネル型ＴＦＴ５３０の高濃度不純物領域５１９に、配線５３８、５３９はｎチャネル型ＴＦＴ５３１の高濃度不純物領域５２８に、それぞれ接続されている。

次に図６（Ｅ）に示すように、配線５３５〜５３９を覆うように、第２の層間絶縁膜５３４上に第３の層間絶縁膜５４０を形成する。第３の層間絶縁膜５４０は、配線５３５の一部が露出するような開口部を有する。また第３の層間絶縁膜５４０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、ポリイミド、ポリアミドなど、無機絶縁膜ならば酸化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができる。なお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。また第３の層間絶縁膜５４０自体を、液滴吐出法または印刷法で形成することもできる。

次に、アンテナ５４１と絶縁層５４４を第３の層間絶縁膜５４０上に形成する。アンテナ５４１は、実施の形態１で示した例と同様に、下層配線＼バリア層＼シード層＼銅めっき層の構成とすることができる。その場合、バリア層として窒化チタン又はＴｉを用い、シード層１０７としてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いる。形成方法は実施の形態１で示した方法と同様なので、ここでは説明を省略する。

アンテナ５４１と絶縁層５４４を形成したら、図７（Ａ）に示すように、アンテナ５４１と絶縁層５４４を覆うように、分離用絶縁膜５４２を形成する。分離用絶縁膜５４２には、有機樹脂膜、無機絶縁膜、シロキサン系樹脂膜などを用いることができる。無機絶縁膜として、具体的には、例えばＤＬＣ膜、窒化炭素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化アルミニウム膜または窒化酸化アルミニウム膜等を用いることができる。また、例えば、ポリスチレン等の有機樹脂膜や、窒化炭素膜と窒化珪素膜を積層した膜等を、分離用絶縁膜５４２として用いても良い。本実施の形態では、分離用絶縁膜５４２として窒化珪素膜を用いる。

次に、図７（Ａ）に示すように、分離用絶縁膜５４２を覆うように、保護層５４３を形成する。保護層５４３は、後に剥離層５０１をエッチングにより除去する際に、ＴＦＴ５２９〜５３１及び配線５３５〜５３９を保護することができる材料を用いる。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、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層５４３を形成することができる。

本実施の形態では、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て、保護層５４３を形成する。なお、分離用絶縁膜５４２と保護層５４３が共に有機樹脂である場合、使用している溶媒によっては塗布または焼成時に一部溶解し、密着性が高くなりすぎる等の恐れがある。そのため、分離用絶縁膜５４２と保護層５４３を共に同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いる場合には、後の工程において保護層５４３の除去がスムーズに行なわれるように、分離用絶縁膜５４２の上にさらに、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。

次に、図７（Ｂ）に示すように、無線チップどうしを分離するために溝５４６を形成する。溝５４６は、剥離層５０１が露出する程度の深さを有していれば良い。溝５４６の形成は、ダイシング、スクライビング、フォトリソグラフィ法などを用いることができる。

次に、図７（Ｃ）に示すように、剥離層５０１をエッチングにより除去する。本実施の形態では、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５４６から導入する。本実施の形態では、例えばＣｌＦ_３（三フッ化塩素）を用い、温度：３５０℃、流量：３００ｓｃｃｍ、気圧：８×１０^２Ｐａ（６Ｔｏｒｒ）、時間：３時間の条件で行なう。また、ＣｌＦ_３ガスに窒素を混ぜたガスを用いても良い。ＣｌＦ_３等のフッ化ハロゲンを用いることで、剥離層５０１が選択的にエッチングされ、第１の基板５００をＴＦＴ５２９〜５３１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。

次に、図８（Ａ）に示すように、剥離されたＴＦＴ５２９〜５３１を、接着剤５４７を用いて第２の基板５４８に貼り合わせる。接着剤５４７は、第２の基板５４８と下地膜５０２とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤５４７は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。

第２の基板５４８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、可撓性を有する紙またはプラスチックなどの有機材料を用いることができる。または第２の基板５４８として、フレキシブルな無機材料を用いていても良い。プラスチック基板は、極性基のついたポリノルボルネンからなるＡＲＴＯＮ（ＪＳＲ製）を用いることができる。また、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。第２の基板５４８は集積回路において発生した熱を拡散させるために、２〜３０Ｗ／ｍＫ程度の高い熱伝導率を有する方が望ましい。

そして、保護層５４３を除去する。ここでは保護層５４３に水溶性の樹脂が使われているので、水に溶かして除去する。保護層５４３が残留していると不良の原因となる場合は、除去後の表面に洗浄処理やＯ_２プラズマ処理を施し、残留している保護層５４３の一部を除去することが好ましい。

次に図８（Ａ）に示すように、分離用絶縁膜５４２を覆うように、絶縁層５４９を形成する。絶縁層５４９には、ポリイミド、エポキシ、アクリル、ポリアミド等の有機樹脂を用いることができる。また上記有機樹脂の他に、無機の樹脂、例えばシロキサン系材料等を用いることができる。シロキサン系樹脂の置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えば、アルキル基、芳香族炭化水素等）が用いられる。または、置換基としてフルオロ基を用いてもよい。または、置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。

次に、接着剤５５２を絶縁層５４９上に塗布し、カバー材５５３を貼り合わせる。カバー材５５３は第２の基板５４８と同様の材料を用いることができる。接着剤５５２の厚さは、例えば１０〜２００μｍとすれば良い。

また接着剤５５２は、カバー材５５３と絶縁層５４９とを貼り合わせることができる材料を用いる。接着剤５５２は、例えば反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。

なお、本実施の形態では、接着剤５５２を用いて、カバー材５５３を絶縁層５４９に貼り合わせているが、本発明はこの構成に限定されない。絶縁層５４９が有する絶縁体５５０に、接着剤としての機能を有する樹脂を用いることで、絶縁層５４９とカバー材５５３とを直接貼り合わせることも可能である。

また、本実施の形態では、図８（Ｂ）に示すように、カバー材５５３を用いる例を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば図８（Ａ）に示した工程までで終了としても良い。

上述した各工程を経て、無線チップが完成する。上記作製方法によって、トータルの膜厚０．３μｍ以上３μｍ以下、代表的には２μｍ程度の飛躍的に薄い集積回路を第２の基板５４８とカバー材５５３との間に形成することができる。なお、集積回路の厚さは、半導体素子自体の厚さのみならず、接着剤５４７と接着剤５５２間に形成された各種絶縁膜及び層間絶縁膜の厚さを含め、アンテナの厚さは含まないものとする。また、無線チップが有する集積回路の占める面積を、５ｍｍ四方（２５ｍｍ^２）以下、より望ましくは０．３ｍｍ四方（０．０９ｍｍ^２）〜４ｍｍ四方（１６ｍｍ^２）程度とすることができる。

なお、集積回路を第２の基板５４８とカバー材５５３の間のより中央に位置させることで、無線チップの機械的強度を高めることができる。

以上のように作製した無線チップにおいては、シード層としてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いることにより、Ａｇの低抵抗性を保ちつつ、耐硫化成が強く、ドライエッチング時に残渣が少なく、さらには、銅めっき層との密着性も高いものとなる。また、バリア層として窒化チタン又はＴｉを用いることにより、エレクトロマイグレーションや、ストレスマイグレーションのような銅の拡散を防ぐとともに、Ａｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金との密着性に優れ、剥離しにくい銅めっき層を形成することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の利用形態の一例について説明する。本発明の半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図９を用いて説明する。

紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す（図９（Ａ））。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図９（Ｂ））。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す（図９（Ｃ））。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す（図９（Ｄ））。書籍類とは、書物、本等を指す（図９（Ｅ））。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図９（Ｆ））。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図９（Ｇ））。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図９（Ｈ））。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話機等を指す。

紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に半導体装置８０を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。半導体装置８０の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。

また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサを備えた半導体装置を埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等の情報はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。特に、上記実施の形態で示した半導体装置は、シード層としてＡｇ、Ｐｄ及びＣｕの合金を用いることにより銅めっき層との密着性が高くなるので、湾曲した面に設ける場合や物品を曲げた場合であってもアンテナと集積回路の接続不良に伴う半導体装置の不良を防止することができる。

本実施の形態で示した半導体装置は、本明細書に記載した他の実施の形態の半導体装置を適用することができる。

本発明第１の実施の形態における無線チップを示す図。同第１の実施の形態における無線チップの作製工程を示す図。同第１の実施の形態における無線チップの作製工程を示す図。同第２の実施の形態における無線チップのブロック図。同第３の実施の形態における無線チップの作製方法を示す図。同第３の実施の形態における無線チップの作製方法を示す図。同第３の実施の形態における無線チップの作製方法を示す図。同第３の実施の形態における無線チップの作製方法を示す図。同第４の実施の形態における電子機器を示す図。

符号の説明

１００集積回路
１０１アンテナ
１０２基板
１０３カバー材
１０４第３層間絶縁膜
１０５ＴＦＴ
１０６下層配線
１０６ａＡｌ膜
１０６ｂＴｉ膜
１０７シード層
１０８銅めっき層
１０９絶縁層
１１０下地膜
１１１第１層間絶縁膜
１１２第２層間絶縁膜
１１３電極
１１４フォトレジスト
１１５保護膜
１１６バリア層

Claims

アンテナと集積回路が一体形成された半導体装置であって、
前記アンテナが、
窒化チタンを含むバリア層と、
前記バリア層の上に形成された銀、銅及びパラジウムの合金からなるシード層と、
前記シード層の上に形成された銅めっき層とを有する半導体装置。
アンテナと集積回路が一体形成された半導体装置であって、
前記アンテナが、
窒化チタンを含むバリア層と、
前記バリア層の上に形成された銀、銅及びパラジウムの合金からなるシード層と、
前記シード層の上に形成された銅めっき層とを有する半導体装置。
前記バリア層と、前記シード層が接することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
前記バリア層の下に下層配線を有する請求項１乃至請求項３のいずれか記載の半導体装置。
前記バリア層及びシード層がスパッタ法により成膜された請求項１乃至請求項４のいずれか記載の半導体装置。
前記アンテナの平面形状が矩形でスパイラル形状である請求項１乃至請求項５のいずれか記載の半導体装置。
前記アンテナ及び集積回路が形成される基板は、ガラス基板又はプラスチック基板である請求項１乃至請求項６のいずれか記載の半導体装置。