JP2007006464A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置に関する。データの受信のみ、またはデータの送信のみを行う半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device capable of communicating data by wireless communication. The present invention relates to a semiconductor device that performs only data reception or data transmission.
近年、ユビキタス情報社会と言われるように、いつ、どのような状態でも情報ネットワークにアクセスできる環境整備が行われてきた。このような環境の中、個々の対象物にID(個体識別番号)を与えることで、その対象物の履歴を明確にし、生産、管理等に役立てるといった個体認識技術が注目されている。その中でも、RFIDタグ(ICタグ、ICチップ、RF(Radio Frequency)タグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダとも呼ばれる)等の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置を用いたRFID(Radio Friquency Identification)技術が利用され始めている。 In recent years, as described in the ubiquitous information society, an environment where an information network can be accessed in any state has been developed. In such an environment, attention has been given to an individual recognition technique in which an ID (individual identification number) is given to each individual object, thereby clarifying the history of the object and making use of it for production, management, and the like. Among them, RFID (Radio Frequency Identification) using a semiconductor device capable of data communication by wireless communication such as an RFID tag (IC tag, IC chip, RF (Radio Frequency) tag, also called a wireless tag, an electronic tag, or a transponder). ) Technology is starting to be used.
無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置の一般的な構成について図2を参照して説明する。 A general structure of a semiconductor device capable of data communication by wireless communication will be described with reference to FIG.
無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置101は、アンテナ102及び半導体集積回路111を有する。半導体装置101内の回路はアナログ部914及びデジタル部915に分けられる。半導体集積回路111は、高周波回路103、電源回路104、リセット回路105、クロック発生回路106、データ復調回路107、データ変調回路108、制御回路109及びメモリ回路110等の回路ブロックを有する。電源回路104は、整流回路112、保持容量113及び定電圧回路114等の回路ブロックを有する。
A
次に、図3のタイミングチャートを用いて、図2に示した半導体装置101の動作について説明する。
Next, the operation of the
図2のアンテナ102により、図3のA’のような無線信号が受信される。無線信号A’は、図2の高周波回路103を介して電源回路104に送られる。電源回路104において無線信号A’を整流回路112に入力する。整流回路112に入力された無線信号A’は整流され、更に保持容量113により平滑化される。こうして、電源回路104によって第1の高電源電位(以下、VDDH)が生成される(図3のB’)。また、電源回路104は、定電圧回路114によりVDDHから第2の高電源電位(以下、VDD)も生成する(図3のC’)。VDDはVDDHよりも低い電位とする。なお、半導体集積回路111を構成する複数の回路において、低電源電位(以下、VSS)は共通であり、例えば、GNDとすることができる。VDDHとVSSとの電位差に相当する第1の直流電源電圧と、VDDとVSSとの電位差に相当する第2の直流電源電圧が、半導体集積回路111を構成する複数の回路(アナログ部及びデジタル部)に供給される。第1の直流電源電圧は第2の直流電源電圧よりも大きい電圧である。電源回路104によって、互いに電圧の異なる2つの直流電源電圧(以下、2種類の直流電源電圧ともいう)が生成される。
A radio signal such as A 'in FIG. 3 is received by the
また、図2の高周波回路103を介してデータ復調回路107に送られた信号は、図3のD’のように復調される(復調信号911)。復調信号911はクロック発生回路106に入力され、クロック発生回路106はクロック912を出力する。さらに、高周波回路103を介してリセット回路105に信号が入力され、リセット回路105はリセット信号913を出力する。リセット信号913、クロック912及び復調信号911は制御回路109に送られる。そして、制御回路109に送られた信号は制御回路109によって解析される。解析された信号に従って、メモリ回路110内に記憶されている情報が出力される。メモリ回路110から出力された情報は制御回路109によって符号化される。さらに、符号化された信号はデータ変調回路108に入力され、アンテナ102により無線信号に載せられて送信される。
Also, the signal sent to the
受信した無線信号を用いて2種類の直流電源電圧を生成する構成は例えば特許文献1に記載されている。
上述の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置101では、データ復調回路107にはVDDの供給はなく、データ復調回路107から出力される復調信号911の電圧振幅はVDDHとVSSの電位差とほぼ同じである。
In the
一方、クロック発生回路106及び制御回路109には高電源電位としてVDDが供給されている。また、クロック発生回路106及び制御回路109においては入力信号の一つが復調信号911である。
On the other hand, the
従って、クロック発生回路106及び制御回路109においては、入力信号の一つである復調信号911の電圧振幅と、供給されている電源電圧(第2の直流電源電圧:VDDとVSSとの電位差に相当する)が異なる。そのため、クロック発生回路106及び制御回路109においては、入力信号と当該回路(クロック発生回路106及び制御回路109)内の信号の電圧振幅及びパルス幅、または、入力信号と出力信号の電圧振幅及びパルス幅が異なることになる。
Therefore, in the
例えば、クロック発生回路106及び制御回路109への入力信号(復調信号911に相当)のパルス幅をT1とする(図3のD’)。クロック発生回路106及び制御回路109内の信号またはクロック発生回路106及び制御回路109の出力信号は、図3のE’のように電圧振幅がVDDとVSSの電位差となりパルス幅がT1+α(αは0でない数)となってしまう。
For example, the pulse width of the input signal (corresponding to the demodulated signal 911) to the
図2に示すような半導体装置101において、アナログ部の回路は第1の直流電源電圧(VDDHとVSSの電位差に相当)が供給され、デジタル部の回路は前記第1の直流電源電圧よりも電圧振幅の小さい第2の直流電源電圧(VDDとVSSの電位差に相当)が供給されている。大きい電源電圧が供給されている回路(電源電圧として第1の直流電源電圧を用いる回路)からの出力が、小さな電源電圧が供給されている回路(電源電圧として第2の直流電源電圧を用いる回路)に入力する場合を考える。この場合に、小さな電源電圧が供給されている回路にパルス幅T1の信号が入力されたとすると、当該回路からの出力信号はパルスの立ち下がりが遅れてパルス幅がT1+α(α>0)となってしまう。一方、小さな電源電圧が供給されている回路(電源電圧として第2の直流電源電圧を用いる回路)からの出力が、大きい電源電圧が供給されている回路(電源電圧として第1の直流電源電圧を用いる回路)に入力する場合を考える。この場合に、大きい電源電圧が供給されている回路にパルス幅T1の信号が入力されたとすると、当該回路からの出力信号はパルスの立ち上がりが遅れてパルス幅がT1+α(α<0)となってしまう。
In the
図3のD’に示した入力信号のパルス幅T1に対して、図3のE’のように、クロック発生回路106及び制御回路109内の信号、またはクロック発生回路106及び制御回路109の出力信号のパルス幅がT1+αとなってしまう理由を簡単に説明する。一般に、電圧振幅が異なる2つの信号では、一方の信号の「0」と「1」が切りかわる電位と、他方の信号の「0」と「1」が切りかわる電位とが異なる。そのため、例えば、これらの2つの信号の一方の信号を入力信号として用い、他方の信号の電圧振幅と同じ電圧を電源電圧として用いて、回路を動作させると、同じ電圧振幅の入力信号と電源電圧を用いて動作させた場合と比較して出力信号の「0」と「1」が切りかわるタイミングも変化する。従って、出力信号のパルス幅も変化する。以上のとおりであるので、クロック発生回路106及び制御回路109において、入力信号の一つである復調信号911の電圧振幅と供給されている電源電圧が異なると、入力信号と当該回路内の信号の電圧振幅及びパルス幅、または、入力信号と出力信号の電圧振幅及びパルス幅が異なることになる。
The signal in the
上記理由によって、図3のD’の復調信号のパルス幅(T1)と図3のE’の出力信号のパルス幅(T1+α)とが異なる。無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置は規格により信号のパルス幅が決められており、信号のパルス幅が大きく異なる場合は半導体装置101が誤動作する、または半導体装置101が応答しない等の動作不良が発生する可能性がある。
For the above reason, the pulse width (T1) of the demodulated signal D ′ in FIG. 3 is different from the pulse width (T1 + α) of the output signal E ′ in FIG. A semiconductor device capable of communicating data by wireless communication has a signal pulse width determined by the standard, and if the pulse width of the signal is greatly different, the
上記の実情に鑑み、無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置において、パルス幅が大きく異なるために引き起こされる誤動作や応答しない等の動作不良を防止することを課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to prevent malfunctions such as malfunction and non-response caused by a large difference in pulse width in a semiconductor device capable of data communication by wireless communication.
本発明は前述した課題を解決するために、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置において、第1の直流電源電圧とほぼ同じ電圧振幅の信号を出力する回路と、第1の直流電源電圧よりも電圧振幅の小さい第2の直流電源電圧が供給される回路との間に、レベルシフト回路を設けることを特徴とする。なお、レベルシフト回路には、第1の直流電源電圧と第2の直流電源電圧の両方が供給されている。なお、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置に限定されず、無線通信により、データの受信のみを行う半導体装置であってもよいし、データの送信のみを行う半導体装置であってもよい。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a circuit for outputting a signal having substantially the same voltage amplitude as the first DC power supply voltage and a first DC power supply voltage in a semiconductor device that performs data communication by wireless communication. Also, a level shift circuit is provided between the second DC power supply voltage having a small voltage amplitude. The level shift circuit is supplied with both the first DC power supply voltage and the second DC power supply voltage. Note that the semiconductor device is not limited to a semiconductor device that performs data communication by wireless communication, and may be a semiconductor device that performs only data reception by wireless communication or a semiconductor device that performs only data transmission.
特に、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置において、データ復調回路とデータ復調回路から出力される信号(復調信号)が送られる回路(以下、回路ブロックともいう)との間にレベルシフト回路を入れることを特徴とする。回路ブロックとは、全体で所定の機能を奏する複数の回路の集合のことを言う。なお、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置に限定されず、無線通信により、データの受信のみを行う半導体装置であってもよい。 In particular, in a semiconductor device that communicates data by wireless communication, a level shift circuit is provided between a data demodulation circuit and a circuit (hereinafter also referred to as a circuit block) to which a signal (demodulation signal) output from the data demodulation circuit is sent. It is characterized by putting. A circuit block refers to a set of a plurality of circuits having a predetermined function as a whole. Note that the semiconductor device is not limited to a semiconductor device that communicates data by wireless communication, and may be a semiconductor device that only receives data by wireless communication.
こうして、復調信号と復調信号が送られる各回路ブロック内の信号の電圧振幅及びパルス幅をほぼ同じに、または、復調信号と各回路ブロックからの出力信号の電圧振幅及びパルス幅をほぼ同じにすることを特徴とする。 Thus, the voltage amplitude and pulse width of the demodulated signal and the signal in each circuit block to which the demodulated signal is sent are substantially the same, or the voltage amplitude and pulse width of the demodulated signal and the output signal from each circuit block are substantially the same. It is characterized by that.
例えば、復調信号が送られる回路が制御回路の場合、以下の構成を特徴とする。半導体装置は、無線信号を復調するデータ復調回路と、データ復調回路の出力信号が入力されるレベルシフト回路と、レベルシフト回路の出力が入力される制御回路とを有する。データ復調回路の出力信号の電圧振幅は、第1の直流電源電圧と同じとなる。レベルシフト回路には第1の直流電源電圧及び第1の直流電源電圧よりも電圧振幅の小さい第2の直流電源電圧が供給される。制御回路には第2の直流電源電圧が供給される。レベルシフト回路に入力される入力信号は、データ復調回路の出力信号であるので、その電圧振幅は第1の直流電源電圧と同じである。レベルシフト回路は当該入力信号の電圧振幅を変換して出力する。こうして、レベルシフト回路から出力される信号の電圧振幅は、第2の直流電源電圧と同じとなる。 For example, when a circuit to which a demodulated signal is sent is a control circuit, the following configuration is characteristic. The semiconductor device includes a data demodulation circuit that demodulates a radio signal, a level shift circuit that receives an output signal of the data demodulation circuit, and a control circuit that receives an output of the level shift circuit. The voltage amplitude of the output signal of the data demodulating circuit is the same as the first DC power supply voltage. The level shift circuit is supplied with a first DC power supply voltage and a second DC power supply voltage having a smaller voltage amplitude than the first DC power supply voltage. A second DC power supply voltage is supplied to the control circuit. Since the input signal input to the level shift circuit is an output signal of the data demodulating circuit, the voltage amplitude thereof is the same as the first DC power supply voltage. The level shift circuit converts the voltage amplitude of the input signal and outputs it. Thus, the voltage amplitude of the signal output from the level shift circuit is the same as the second DC power supply voltage.
無線通信によりデータの交信を行う半導体装置において、復調信号と各回路ブロック内の信号の電圧振幅及びパルス幅をほぼ同じに、または、復調信号と各回路ブロックからの出力信号の電圧振幅及びパルス幅をほぼ同じにすることを特徴とする。こうして、従来の半導体装置よりも、誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信可能な半導体装置が得られる。 In a semiconductor device that communicates data by wireless communication, the voltage amplitude and pulse width of the demodulated signal and the signal in each circuit block are substantially the same, or the voltage amplitude and pulse width of the demodulated signal and the output signal from each circuit block Are substantially the same. Thus, it is possible to obtain a semiconductor device that can prevent malfunctions such as malfunction and non-response and can transmit information stored in the memory circuit more accurately than conventional semiconductor devices.
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。従って、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。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in different drawings.
(実施の形態1)
実施の形態1では、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置の構成と当該半導体装置の動作について説明する。
(Embodiment 1)
In
始めに、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置の構成について図1に示す。半導体装置201は、アンテナ202及び半導体集積回路211を有する。半導体装置201内の回路はアナログ部及びデジタル部に分けられる。
First, FIG. 1 shows a structure of a semiconductor device capable of data communication by wireless communication according to the present invention. The
アンテナ202は、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、及び八木アンテナのいずれのアンテナも用いることができる。
As the
また、アンテナ202において無線信号を送受信する方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式、及び電波方式のいずれであってもよい。
In addition, a method for transmitting and receiving a radio signal in the
半導体集積回路211は、高周波回路203、電源回路204、リセット回路205、クロック発生回路206、レベルシフト回路215、データ復調回路207、データ変調回路208、制御回路209及びメモリ回路210等の回路ブロックを有する。電源回路204は、整流回路212、保持容量213、定電圧回路214等の回路ブロックを有する。
The semiconductor integrated
アナログ部904には、アンテナ202、高周波回路203、電源回路204、リセット回路205、クロック発生回路206、レベルシフト回路215、データ復調回路207、データ変調回路208等が含まれ、デジタル部905には制御回路209及びメモリ回路210等が含まれる。
The
次に、半導体装置201の動作について説明する。アンテナ202により受信された無線信号は高周波回路203を介して各回路ブロックに送られる。高周波回路203を介して電源回路204に送られた信号を整流回路212に入力する。当該信号は整流され、さらに保持容量213により平滑化される。そして、第1の高電源電位(VDDH)が生成される。VDDHは定電圧回路214に入力され第2の高電源電位(VDD)が生成される。VDDはVDDHよりも低い電位とする。
Next, the operation of the
なお、半導体集積回路211を構成する複数の回路ブロックの直流電源電圧において、低電源電位(以下、VSS)は共通である。VSSはGNDとすることができる。VDDHとVSSとの電位差に相当する第1の直流電源電圧と、VDDとVSSとの電位差に相当する第2の直流電源電圧は、半導体集積回路211を構成する複数の回路ブロック(アナログ部904及びデジタル部905)に供給される。第1の直流電源電圧は第2の直流電源電圧よりも大きい電圧である。電源回路204によって、互いに電圧の異なる複数の直流電源電圧(複数種類の直流電源電圧ともいう)が生成される。
Note that a low power supply potential (hereinafter referred to as VSS) is common in DC power supply voltages of a plurality of circuit blocks constituting the semiconductor integrated
また、高周波回路203を介してデータ復調回路207に送られた信号は復調される(復調信号921)。さらに、復調信号921はレベルシフト回路215に送られる。さらに、高周波回路203を介してリセット回路205に信号が入力され、リセット回路205はリセット信号903を出力する。
Further, the signal sent to the
ここで、レベルシフト回路215、クロック発生回路206及び制御回路209には第2の直流電源電圧(VDDとVSSとの電位差に相当)が供給されている。また、レベルシフト回路215には、第1の直流電源電圧(VDDHとVSSとの電位差に相当)も供給されている。
Here, a second DC power supply voltage (corresponding to a potential difference between VDD and VSS) is supplied to the
復調信号921の電圧振幅は、レベルシフト回路215の出力信号の電圧振幅以上である。復調信号921はレベルシフト回路215によって電圧振幅が小さくなるようにレベルシフトされ、クロック発生回路206及び制御回路209に送られる。クロック発生回路206及び制御回路209においては、レベルシフト回路215により第2の直流電源電圧(VDDとVSSとの電位差に相当)とほぼ同じ電圧振幅になった信号(レベルシフトされた復調信号901)が入力される。即ち、レベルシフト回路215は、復調信号を第2の直流電源電圧(VDDとVSSとの電位差に相当)とほぼ同じ電圧振幅になった信号(レベルシフトされた復調信号901)に変換して出力する。
The voltage amplitude of the
レベルシフトされた復調信号901はクロック発生回路206に入力され、クロック発生回路206はクロック902を出力する。リセット信号903、クロック902及びレベルシフトされた復調信号901は制御回路209に送られる。
The level-shifted
クロック発生回路206及び制御回路209内の信号の電圧振幅、または、クロック発生回路206及び制御回路209からの出力信号の電圧振幅は、供給されている電源電圧(第2の直流電源電圧:VDDとVSSとの電位差に相当)との差がほとんどなくなる。こうして、クロック発生回路206及び制御回路209において、入力信号のパルス幅と当該回路内の信号のパルス幅が大きく異なることや、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅が大きく異なることを防止できる。
The voltage amplitude of the signal in the
本発明の半導体装置を用いた無線通信システムでは、半導体装置201と公知の構成のリーダ/ライタ、リーダ/ライタに接続されたアンテナ、及びリーダ/ライタを制御する制御用端末を用いることができる。半導体装置201とリーダ/ライタに接続されたアンテナとの通信方式は、単方向通信または双方向通信であって、空間分割多重化方式、偏波面分割多重化方式、周波数分割多重化方式、時分割多重化方式、符号分割多重化方式、直交周波数分割多重化方式のいずれも用いることができる。
In a wireless communication system using the semiconductor device of the present invention, a
無線信号は、搬送波を変調した信号である。搬送波の変調は、アナログ変調またはデジタル変調であって、振幅変調、位相変調、周波数変調、及びスペクトラム拡散のいずれであってもよい。 The radio signal is a signal obtained by modulating a carrier wave. The modulation of the carrier wave is analog modulation or digital modulation, and may be any of amplitude modulation, phase modulation, frequency modulation, and spread spectrum.
搬送波の周波数は、サブミリ波である300GHz以上3THz以下、ミリ波である30GHz以上300GHz未満、マイクロ波である3GHz以上30GHz未満、極超短波である300MHz以上3GHz未満、超短波である30MHz以上300MHz未満、短波である3MHz以上30MHz未満、中波である300kHz以上3MHz未満、長波である30kHz以上300kHz未満、及び超長波である3kHz以上30kHz未満のいずれの周波数も用いることができる。 The frequency of the carrier wave is sub-millimeter wave of 300 GHz to 3 THz, millimeter wave of 30 GHz to less than 300 GHz, microwave of 3 GHz to less than 30 GHz, ultra high frequency of 300 MHz to less than 3 GHz, ultra high frequency of 30 MHz to less than 300 MHz, short wave Any frequency of 3 MHz to less than 30 MHz, a medium wave of 300 kHz to less than 3 MHz, a long wave of 30 kHz to less than 300 kHz, and a super long wave of 3 kHz to less than 30 kHz can be used.
メモリ回路210は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)、マスクROM(Read Only Memory)、EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、フラッシュメモリを用いることができる。
上記構成により、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置は、従来の半導体装置よりも誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる。 With the above structure, the semiconductor device capable of communicating data by wireless communication according to the present invention prevents malfunctions such as malfunction and non-response than conventional semiconductor devices, and accurately transmits information stored in the memory circuit. be able to.
(実施の形態2)
実施の形態2では、図4のタイミングチャートを用いて、図1に示した構成の本発明の半導体装置の動作の説明を行う。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the operation of the semiconductor device of the present invention having the configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG.
図1のアンテナ202により図4のAのような無線信号が受信される。無線信号Aは図1の高周波回路203を介して電源回路204に送られる。電源回路204に送られた無線信号は、整流回路212に入力する。こうして、無線信号Aは整流され、さらに保持容量213により平滑化される。そして、図4のBのような第1の高電源電位(VDDH)が生成される。定電圧回路214に第1の高電源電位(VDDH)を入力し、図4のCのような第2の高電源電位(VDD)が生成される。また、図1の高周波回路203を介してデータ復調回路207に送られた信号は、図4のDのように復調される(復調信号921)。さらに、復調信号921はレベルシフト回路215に送られる。
A radio signal as shown in FIG. 4A is received by the
ここで、レベルシフト回路215、クロック発生回路206及び制御回路209には図4のCのような電源電圧(第2の直流電源電圧:VDDとVSSの電位差に相当)が供給されている。また、レベルシフト回路215には、第1の直流電源電圧(VDDHとVSSの電位差に相当)も供給されている。なお、復調信号921のパルス幅は受信信号(アンテナ202で受信された無線信号)に応じて異なり、一定ではない。図4においては、復調信号921のパルス幅をT1とした。また、復調信号921の電圧振幅は、図4のDのようにVDDHとVSSの電位差とほぼ同じである。
Here, the
次に、復調信号921をレベルシフト回路215によって電圧振幅が小さくなるようにレベルシフトした信号(図4のE:図1のレベルシフトされた復調信号901に相当)は、クロック発生回路206及び制御回路209に送られる。図4のEの信号は、電圧振幅がVDDとVSSの電位差であり、パルス幅がほぼT1である。
Next, a signal obtained by level-shifting the
クロック発生回路206及び制御回路209内の信号の電圧振幅、または、クロック発生回路206及び制御回路209からの出力信号の電圧振幅は、供給されている電源電圧(VDDとVSSの電位差)との差がほとんどなくなる。こうして、クロック発生回路206及び制御回路209において、入力信号のパルス幅と当該回路内の信号のパルス幅が大きく異なることや、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅も大きく異なることを防止できる。
The voltage amplitude of the signal in the
上記構成により、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置は、従来の半導体装置よりも誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる。 With the above structure, the semiconductor device capable of communicating data by wireless communication according to the present invention prevents malfunctions such as malfunction and non-response than conventional semiconductor devices, and accurately transmits information stored in the memory circuit. be able to.
本実施の形態は、実施の形態1と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment mode can be implemented by being freely combined with
(実施の形態3)
本実施の形態3では、本発明の半導体装置の構成要素であるレベルシフト回路について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a level shift circuit which is a component of the semiconductor device of the present invention will be described.
レベルシフト回路の例を図5(A)に示す。図5(A)において、レベルシフト回路は、Nチャネル型のトランジスタである、トランジスタ501、トランジスタ502、トランジスタ503と、Pチャネル型のトランジスタである、トランジスタ504、トランジスタ505、トランジスタ506、トランジスタ507、トランジスタ508とを有する。トランジスタ501及びトランジスタ502のソースには低電源電位(VSS)が与えられている。トランジスタ501のドレインはトランジスタ504のドレイン及びトランジスタ507のゲートに接続されている。トランジスタ504のソースはトランジスタ506のドレインに接続されている。トランジスタ506及びトランジスタ507のソースには第2の高電源電位(VDD)が与えられている。トランジスタ507のドレインはトランジスタ505のソースと接続されている。トランジスタ505のドレインはトランジスタ506のゲート及びトランジスタ502のドレインと接続されている。トランジスタ501とトランジスタ504のゲートは互いに接続され、トランジスタ508及びトランジスタ503のドレインと接続されている。トランジスタ508のソースには第1の高電源電位(VDDH)が与えられ、トランジスタ503のソースには低電源電位(VSS)が与えられている。トランジスタ502、トランジスタ503、トランジスタ505及びトランジスタ508のゲートは互いに接続され、レベルシフト回路の入力となっている。また、トランジスタ501のドレイン、トランジスタ504のドレイン、及びトランジスタ507のゲートがレベルシフト回路の出力となっている。
An example of the level shift circuit is shown in FIG. 5A, the level shift circuit includes N-channel transistors, ie, a
なお、レベルシフト回路は、図5(A)に示す回路に限定されるものではない。また、回路名をレベルシフト回路としているがこれに限定されない。入力される信号と出力される信号の電圧振幅が異なり、入力された信号の電圧振幅が、回路に供給されている電源電圧と同程度の電圧振幅にレベルシフトされて出力されるような回路であれば、どのような回路構成でも良い。 Note that the level shift circuit is not limited to the circuit illustrated in FIG. Further, although the circuit name is a level shift circuit, it is not limited to this. The circuit is such that the voltage amplitude of the input signal is different from that of the output signal, and the voltage amplitude of the input signal is level-shifted to the same level as the power supply voltage supplied to the circuit. Any circuit configuration is possible as long as it is present.
図5(A)のレベルシフト回路において、入力信号の電圧振幅が5V、VDDHが5V、VDDが3V、VSSをGND(0V)にした際の計算結果が図5(B)及び図5(C)である。 In the level shift circuit of FIG. 5A, the calculation results when the voltage amplitude of the input signal is 5 V, VDDH is 5 V, VDD is 3 V, and VSS is GND (0 V) are shown in FIGS. ).
図5(B)において、入力信号の電圧振幅は5V、周期は約5μs(約3μs+約2μs)、周波数は約20kHzである。図5(C)において、出力信号の電圧振幅は3V、周期及び周波数は入力信号とほぼ同じである。つまり、入力信号及び出力信号のパルス幅はほとんど変わらずに、出力信号の電圧振幅が回路に供給されている電源電圧とほぼ同じになる。 In FIG. 5B, the voltage amplitude of the input signal is 5 V, the period is about 5 μs (about 3 μs + about 2 μs), and the frequency is about 20 kHz. In FIG. 5C, the voltage amplitude of the output signal is 3 V, and the period and frequency are substantially the same as those of the input signal. That is, the pulse widths of the input signal and the output signal are hardly changed, and the voltage amplitude of the output signal is almost the same as the power supply voltage supplied to the circuit.
データ復調回路207から出力された復調信号は、上記のようなレベルシフト回路215によって電圧振幅が小さい信号に変換されてクロック発生回路206及び制御回路209に送られる。従って、クロック発生回路206及び制御回路209内の信号の電圧振幅、または、クロック発生回路206及び制御回路209からの出力信号の電圧振幅は、供給されている電圧振幅(VDDとVSSとの電位差に相当)との差がほとんどなくなる。こうして、クロック発生回路206及び制御回路209において、入力信号のパルス幅と当該回路内の信号のパルス幅が大きく異なることや、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅が大きく異なることを防止できる。
The demodulated signal output from the
上記構成により、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置は、従来の半導体装置よりも誤動作や応答しない等の動作不良を防止し、メモリ回路に記憶された情報を正確に送信することができる。 With the above structure, the semiconductor device capable of communicating data by wireless communication according to the present invention prevents malfunctions such as malfunction and non-response than conventional semiconductor devices, and accurately transmits information stored in the memory circuit. be able to.
本実施の形態は、実施の形態1及び実施の形態2と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment mode can be implemented by being freely combined with
(実施の形態4)
本実施の形態4では、本発明の半導体装置を作製するためのマスク図面について説明する。
(Embodiment 4)
In
本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置を作製するためのマスク図面の一部を図6に示す。図6に示したマスク図面は、実施の形態3で示した図5(A)の回路図に対応している。図6において、図5(A)と同じ部分は同じ符号を用いて示す。なお、マスク図面として、トランジスタの活性層となる半導体層(半導体層6601及び半導体層6602)と、ゲート電極となる第1の導電層6603と、ソースまたはドレインと接続される電極または配線となる第2の導電層6604と、半導体層と第2の導電層6604を接続するコンタクトホール6605に対応する図面を代表で示す。半導体層6601はPチャネル型のトランジスタの活性層となり、半導体層6602はNチャネル型のトランジスタの活性層となる。
A part of a mask drawing for manufacturing a semiconductor device capable of data communication by wireless communication of the present invention is shown in FIG. The mask drawing shown in FIG. 6 corresponds to the circuit diagram of FIG. 5A shown in Embodiment Mode 3. 6, the same portions as those in FIG. 5A are denoted by the same reference numerals. Note that as a mask drawing, a semiconductor layer (
図6に示したマスク図面の特徴は、電極や配線の角部(図6中、角部6001、角部6002、角部6003及び角部6004を代表で示す)を階段状に面取りしていることである。この階段状の面取りは、10μm以下、または配線の線幅の1/2以下であって1/5以上の長さとなってる。このマスク図面を用いてマスクパターンを作製し、当該マスクパターンを用いて導電膜のエッチング加工を行い、電極や配線を形成する。こうして、電極や配線のパターンの角部を面取りした形状とすることができる。なお、電極や配線のパターンの角部が更に丸みを帯びるようにしても良い。すなわち、露光条件やエッチング条件を適切に定めることによって、マスク図面よりも更に配線のパターン形状をなめらかにしても良い。こうして、角部が丸くなった配線が形成される。
A feature of the mask drawing shown in FIG. 6 is that corners of electrodes and wiring (in FIG. 6,
配線や電極において、屈曲部や配線幅が変化する部位の角部をなめらかにして、丸みを付けることにより以下の効果がある。凸部(図6中、角部6002)を面取りすることによって、プラズマを用いたドライエッチングを行う際、異常放電による微粉の発生を抑えることができる。また、凹部(図6中、角部6001、角部6003及び角部6004)を面取りすることによって、たとえできた微粉であっても、洗浄のときに当該微粉が角に集まるのを防止し、当該微粉を洗い流すことができる。こうして、製造工程における塵や微粉の問題を解消し、歩留まりを向上させることができる。
In the wiring and the electrode, the following effects can be obtained by making the corners of the bent portion and the portion where the wiring width changes smooth and round. By chamfering the convex portion (
図6では、第1の導電層6603及び第2の導電層6604を用いて形成される電極及び配線の角部の一部において面取りをする構成を示したが、これに限定されない。全ての角部において上記面取りの構成を適用することが可能である。また、半導体層を用いて形成される電極及び配線において上記面取りの構成を適用することも可能である。また、その他の導電層を用いて形成される電極及び配線において上記面取りの構成を適用することも可能である。
Although FIG. 6 illustrates a structure in which chamfering is performed on a part of a corner portion of an electrode and a wiring formed using the first
更に、レベルシフト回路だけでなく、本発明の半導体装置のその他の回路の作製においても上記配線及び電極の構成を適用することが可能である。 Furthermore, not only the level shift circuit but also other circuits of the semiconductor device of the present invention can be applied with the above wiring and electrode configurations.
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態3と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment mode can be implemented freely combining with
(実施の形態5)
本実施の形態5では、本発明の無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置を作製する工程について図7、図10及び図12を用いて説明する。
(Embodiment 5)
In Embodiment Mode 5, steps for manufacturing a semiconductor device capable of data communication by wireless communication according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1で示した半導体装置201におけるアンテナ202の構成例を図7(A)乃至図7(D)に示す。アンテナ202は2通りの設け方があり、一方(以下、第1のアンテナ設置法という)を図7(A)及び図7(C)に示す。もう一方(以下、第2のアンテナ設置法という)を図7(B)及び図7(D)に示す。図7(C)は図7(A)のA〜A’の断面図に相当し、図7(D)は図7(B)のB〜B’の断面図に相当する。
7A to 7D illustrate structural examples of the
第1のアンテナ設置法では、複数の素子(以下、素子群601と呼ぶ)が設けられた基板600上にアンテナ202を設ける(図7(A)及び図7(C)参照)。素子群601によって、本発明の半導体装置のアンテナ以外の回路が構成される。素子群601は複数の薄膜トランジスタを有する。図示する構成では、アンテナ202として機能する導電膜は、素子群601の有する薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線と同じ層に設けられている。しかしながら、アンテナ202として機能する導電膜は、素子群601の有する薄膜トランジスタのゲート電極664と同じ層に設けてもよいし、素子群601を覆うように更に絶縁膜を設け当該絶縁膜上に設けてもよい。
In the first antenna installation method, the
第2のアンテナ設置法では、素子群601が設けられた基板600上に端子部602を設ける。そして、当該端子部602に接続するように、基板600とは別の基板610上に設けられたアンテナ202を接続する(図7(B)及び図7(D)参照)。図示する構成では、素子群601の有する薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線の一部を端子部602として用いる。そして、端子部602に接続するように、基板600と、アンテナ202が設けられた基板610とを貼り合わせている。基板600と基板610の間には、導電性粒子603と樹脂604が設けられている。導電性粒子603によって、アンテナ202と端子部602とは電気的に接続されている。
In the second antenna installation method, the
素子群601の構成及び作製方法について説明する。素子群601は、大面積の基板上に複数形成し、その後、分断することで完成させれば、安価なものを提供することができる。基板600としては、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、半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。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を用いても良い。基板の表面を、CMP法などの研磨により平坦化しておいても良い。また、ガラス基板、石英基板や、半導体基板を研磨して薄くした基板を用いてもよい。
A structure and a manufacturing method of the
基板600上に設けられている下地膜661としては、酸化珪素や、窒化珪素または窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。下地膜661によって、基板600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層662に拡散し薄膜トランジスタの特性に悪影響をおよぼすのを防ぐことができる。図7では、下地膜661を単層の構造としているが、2層あるいはそれ以上の複数層で形成してもよい。なお、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、下地膜661を必ずしも設ける必要はない。
As the
なお、高密度プラズマによって基板600の表面を直接処理してもよい。高密度プラズマは、高周波(例えば2.45GHz)を使うことによって生成される。なお、高密度プラズマとしては電子密度が1011〜1013/cm3かつ電子温度が2eV以下、イオンエネルギーが5eV以下であるものを用いる。このように低電子温度が特徴である高密度プラズマは、活性種の運動エネルギーが低いため、従来のプラズマ処理に比べプラズマダメージが少なく欠陥が少ない膜を形成することができる。プラズマの生成はラジアルスロットアンテナを用いた高周波励起のプラズマ処理装置を用いることができる。高周波を発生するアンテナから基板600までの距離を20〜80mm(好ましくは20〜60mm)とする。
Note that the surface of the
窒化性雰囲気、例えば、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、または窒素と水素(H)と希ガス雰囲気下、またはアンモニア(NH3)と希ガス雰囲気下において、上記高密度プラズマ処理を行うことによって、基板600表面を窒化することができる。基板600としてガラスや石英、シリコンウエハ等を用いた場合、基板600の表面に形成された窒化物層は窒化珪素を主成分とするので、基板600側から拡散してくる不純物のブロッキング層として利用することができる。この窒化物層の上に酸化珪素膜または酸窒化珪素膜をプラズマCVD法で形成して下地膜661としても良い。
A nitriding atmosphere such as nitrogen (N) and a rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere, nitrogen, hydrogen (H), a rare gas atmosphere, or ammonia (NH 3 ) In the rare gas atmosphere, the surface of the
また、酸化珪素や酸窒化珪素などからなる下地膜661の表面に対し同様な高密度プラズマ処理を行うことにより、その表面及び表面から1〜10nmの深さを窒化処理をすることができる。このきわめて薄い窒化珪素の層は、ブロッキング層として機能し、且つその上に形成する半導体層662へ与える応力の影響が少ないので好ましい。
Further, by performing similar high-density plasma treatment on the surface of the
半導体層662としては、結晶性半導体膜や非晶質半導体膜を用いることができる。また、有機半導体膜を用いてもよい。結晶性半導体膜は非晶質半導体膜を結晶化して得ることができる。結晶化方法としては、レーザ結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法等を用いることができる。半導体層662は、チャネル形成領域662aと、導電型を付与する不純物元素が添加された一対の不純物領域662bとを有する。なお、チャネル形成領域662aと一対の不純物領域662bとの間に、不純物領域662bよりも低濃度で前記不純物元素が添加された低濃度不純物領域662cを有する構成を示したがこれに限定されない。低濃度不純物領域662cを設けない構成であってもよい。
As the
なお、半導体層662及びこれら半導体層と同時に形成される配線は、基板600の上面に垂直な方向3005から見た場合に角部が丸くなるよう引き回すのが好ましい。上記配線の引き回し方法について図12に模式的に示す。半導体層662と同時に形成される配線を図中配線3011で示す。図12(A)は従来の配線の引き回し方法である。図12(B)は本発明の配線の引き回し方法である。従来の配線3011の角部1501aに対して本発明の配線3011の角部1502aは丸くなっている。角部を丸くするには実施の形態4で示したようなマスク図面を用いればよい。角部を丸くすることによって、ゴミ等が配線の角部に残るのを防止することができる。こうして、半導体装置のゴミによる不良を低減し歩留まりを高めることができる。
Note that the
薄膜トランジスタのチャネル形成領域662aにおいて、導電型を付与する不純物元素が添加されていてもよい。こうして、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
An impurity element imparting a conductivity type may be added to the
第1の絶縁層663としては、酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用い、単層または複数の膜を積層させて形成することができる。この場合において、第1の絶縁層663の表面を酸化雰囲気又は窒化雰囲気で高密度プラズマによって処理し、酸化又は窒化処理して緻密化しても良い。高密度プラズマは、前述と同様に、高周波(例えば2.45GHz)を使うことによって生成される。なお、高密度プラズマとしては電子密度が1011〜1013/cm3かつ電子温度が2eV以下、イオンエネルギーが5eV以下であるものを用いる。プラズマの生成はラジアルスロットアンテナを用いた高周波励起のプラズマ処理装置を用いることができる。また、高密度プラズマを発生させる装置において、高周波を発生するアンテナから基板600までの距離を20〜80mm(好ましくは20〜60mm)とする。
The first insulating
なお、第1の絶縁層663を成膜する前に、半導体層662の表面に対して上記高密度プラズマ処理を行って、半導体層の表面を酸化又は窒化処理してもよい。このとき、基板600の温度を300〜450℃とし、酸化雰囲気又は窒化雰囲気で処理することにより、その上に堆積する第1の絶縁層663と良好な界面を形成することができる。
Note that before the first insulating
窒化雰囲気としては、窒素(N)と希ガス(He、Ne、Ar、Kr、Xeの少なくとも一つを含む)雰囲気下、または窒素と水素(H)と希ガス雰囲気下、またはアンモニア(NH3)と希ガス雰囲気を用いることができる。酸化雰囲気としては、酸素(O)と希ガス雰囲気下、または酸素と水素(H)と希ガス雰囲気下、または一酸化二窒素(N2O)と希ガス雰囲気を用いることができる。 The nitriding atmosphere may be a nitrogen (N) and rare gas (including at least one of He, Ne, Ar, Kr, and Xe) atmosphere, a nitrogen and hydrogen (H) and rare gas atmosphere, or ammonia (NH 3 ) And a noble gas atmosphere. As the oxidizing atmosphere, an oxygen (O) and rare gas atmosphere, an oxygen and hydrogen (H) and rare gas atmosphere, or a dinitrogen monoxide (N 2 O) and rare gas atmosphere can be used.
ゲート電極664としては、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金若しくは化合物を用いることができる。更に、これらの元素、合金、化合物からなる単層または積層構造を用いることができる。図では、2層構造のゲート電極664を示した。なお、ゲート電極664やゲート電極664と同時に形成される配線は、基板600の上面に垂直な方向3005から見た場合に角部が丸くなるよう引き回すのが好ましい。引き回しの方法は図12(B)に示した方法と同様とすることができる。角部を丸くするには実施の形態4で示したようなマスク図面を用いればよい。ゲート電極664やゲート電極664と同時に形成される配線を図中配線3012で示す。従来の配線3012の角部1501bに対して本発明の配線3012の角部1502bの様に角部を丸くすることによって、ゴミ等が配線の角部に残るのを防止することができる。こうして、半導体装置のゴミによる不良を低減し歩留まりを高めることができる。
As the
薄膜トランジスタは、半導体層662と、ゲート電極664と、半導体層662とゲート電極664との間のゲート絶縁膜として機能する第1の絶縁層663とによって構成される。本実施の形態では、薄膜トランジスタをトップゲート型のトランジスタとして示したが、半導体層の下方にゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタであっても良いし、半導体層の上下にゲート電極を有するデュアルゲート型のトランジスタであっても良い。
The thin film transistor includes a
第2の絶縁層667は窒化珪素膜などイオン性不純物をブロッキングするバリア性の絶縁膜であることが望ましい。第2の絶縁層667は窒化珪素または酸化窒化珪素で形成する。この第2の絶縁層667は、半導体層662の汚染を防ぐ保護膜としての機能を有している。第2の絶縁層667を堆積した後に、水素ガスを導入して前述のような高密度プラズマ処理をすることで、第2の絶縁層667の水素化を行っても良い。または、アンモニア(NH3)ガスを導入して、第2の絶縁層667の窒化と水素化を行っても良い。または、酸素、一酸化二窒素(N2O)ガスなどと水素ガスを導入して、酸化窒化処理と水素化処理を行っても良い。この方法により、窒化処理、酸化処理若しくは酸化窒化処理を行うことにより第2の絶縁層667の表面を緻密化することができる。こうして第2の絶縁層667の保護膜としての機能を強化することができる。第2の絶縁層667に導入された水素は、その後400〜450℃の熱処理をすることにより放出されて、半導体層662を水素化することができる。なお当該水素化処理は、第1の絶縁層663を用いた水素化処理と組み合わせてもよい。
The second
第3の絶縁層665としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜の単層または積層構造を用いることができる。無機絶縁膜としては、CVD法により形成された酸化珪素膜や、SOG(Spin On Glass)法により形成された酸化珪素膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。
As the third insulating
また、第3の絶縁層665として、珪素(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される材料を用いることもできる。この材料の置換基として、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。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。
Alternatively, the third insulating
配線666としては、Al、Ni、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mnから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金を用いることができる。更に、これらの元素、合金からなる単層または積層構造を用いることができる。図では、単層構造の例を示した。なお、配線666は、基板600の上面に垂直な方向3005から見た場合に角部が丸くなるよう引き回すのが好ましい。引き回しの方法は図12(B)に示した方法と同様とすることができる。角部を丸くするには実施の形態4で示したようなマスク図面を用いればよい。配線666を図中配線3013で示す。従来の配線3013の角部1501cに対して本発明の配線3013の角部1502cの様に角部を丸くすることによって、ゴミ等が配線の角部に残るのを防止することができる。こうして、半導体装置のゴミによる不良を低減し歩留まりを高めることができる。図7(A)及び図7(C)に示した構成では、配線666は、薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線となると共に、アンテナ202となる。図7(B)及び図7(D)に示した構成では、配線666は、薄膜トランジスタのソースやドレインと接続される配線となると共に、端子部602となる。図12において、配線666と薄膜トランジスタのソースやドレインとを接続するコンタクトホール3014を示す。
As the
なお、アンテナ202は、Au、Ag、Cuなどのナノ粒子を含む導電性ペーストを用いて、液滴吐出法により形成することもできる。液滴吐出法は、インクジェット法やディスペンサ方式等の液滴を吐出してパターンを形成する方式の総称であり、材料の利用効率の向上等の利点を有する。
Note that the
図7(A)及び図7(C)に示した構成では、配線666上に第4の絶縁層668を形成する。第4の絶縁層668としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜の単層または積層構造を用いることができる。第4の絶縁層668はアンテナ202の保護層として機能する。
In the structure illustrated in FIGS. 7A and 7C, the fourth insulating
また、素子群601は基板600上に形成されたもの(図10(A)参照)をそのまま使用してもよいが、基板600上の素子群601を剥離し(図10(B)参照)、当該素子群601をフレキシブル基板701に貼り合わせてもよい(図10(C)参照)。フレキシブル基板701は、可撓性を有し、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチック基板またはセラミック基板等を用いることができる。
Further, the
基板600からの素子群601の剥離は、(A)あらかじめ基板600と素子群601との間に剥離層を設けておいて、剥離層をエッチング剤により除去することで行う方法を用いることができる。または、(B)剥離層をエッチング剤により部分的に除去し、その後、基板600と素子群601とを物理的に剥離する方法を用いることができる。または、(C)素子群601が形成された耐熱性の高い基板600を機械的に削除又は溶液やガスによるエッチングで除去することで、当該素子群601を切り離す方法を用いることができる。なお、物理的手段によって剥離されるとは、外部からストレスが与えられて剥離されることを指し、例えば、ノズルから吹き付けられるガスの風圧や超音波等からストレスを与えられて剥離することである。
Peeling of the
上記(A)や(B)のより具体例な方法としては、耐熱性の高い基板600と素子群601の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、当該素子群601を剥離する方法を用いることができる。または、耐熱性の高い基板600と素子群601の間に水素を含む非晶質珪素膜を設け、レーザ−光の照射またはエッチングにより当該非晶質珪素膜を除去することで、当該素子群601を剥離する方法を用いることができる。
As a more specific method of the above (A) or (B), a metal oxide film is provided between the
また、剥離した素子群601のフレキシブル基板701への貼り付けは、市販の接着剤を用いればよく、例えば、エポキシ樹脂系接着剤や樹脂添加剤等の接着材を用いればよい。
The peeled
素子群601をアンテナが形成されたフレキシブル基板701に貼り合わせ当該アンテナとの電気的接続をとると、厚さが薄く、軽く、落下しても割れにくい半導体装置が完成する(図10(C)参照)。安価なフレキシブル基板701を用いると、安価な半導体装置を提供することができる。さらに、フレキシブル基板701は可撓性を有するため、曲面や異形の形状上に貼り合わせることが可能となり、多種多様の用途が実現する。例えば、薬の瓶のような曲面上に、本発明の半導体装置の一形態である無線タグ720を密着して貼り合わせることができる(図10(D)参照)。さらに、基板600を再利用すれば、低コストで半導体装置を作製することができる。
When the
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態4と自由に組み合わせることができる。
This embodiment mode can be freely combined with any of
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の半導体装置をフレキシブルな構成にした例について説明する。説明には図11を用いる。図11(A)において、半導体装置は、フレキシブルな保護層801と、アンテナ802を含むフレキシブルな保護層803と、剥離プロセスや基板の薄膜化により形成された素子群804とを有する。素子群804は、実施の形態5で素子群601として示した構成と同様の構成とすることができる。保護層803上に形成されたアンテナ802は、素子群804と電気的に接続する。図11では、アンテナ802は保護層803上にのみ形成されているが、本発明はこの構成に制約されず、アンテナ802を保護層801上にも形成してもよい。なお、素子群804と、保護層801及び保護層803との間には、窒化珪素膜等からなるバリア膜を形成するとよい。そうすると、素子群804が汚染されることなく、信頼性を向上させた半導体装置を提供することができる。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, an example in which the semiconductor device of the present invention has a flexible structure will be described. FIG. 11 is used for the description. 11A, the semiconductor device includes a flexible
アンテナ802は、Ag、Cu、またはそれらでメッキされた金属で形成することができる。素子群804とアンテナ802とは、異方性導電膜を用い、紫外線処理又は超音波処理を行うことで接続することができる。なお、素子群804とアンテナ802とは、導電性ペースト等を用いて接着してもよい。
The
保護層801及び保護層803によって素子群804を挟むことによって半導体装置が完成する(図11(A)中、矢印参照)。
A semiconductor device is completed by sandwiching the
こうして形成された半導体装置の断面構造を図11(B)に示す。挟まれた素子群804の厚さ3003は、5μm以下、好ましくは0.1μm〜3μmの厚さとなるようにするとよい。また、保護層801及び保護層803を重ねたときの厚さをdとしたとき、保護層801及び保護層803の厚さは、好ましくは(d/2)±30μm、さらに好ましくは(d/2)±10μmとする。また、保護層801及び保護層803の厚さは10μm〜200μmであることが望ましい。さらに、素子群804の面積は10mm角(100mm2)以下であり、望ましくは0.3mm角〜4mm角(0.09mm2〜16mm2)の面積とするとよい。
A cross-sectional structure of the semiconductor device thus formed is shown in FIG. The
保護層801及び保護層803は、有機樹脂材料で形成されているため、折り曲げに対して強い特性を有する。また、剥離プロセスや基板の薄膜化により形成した素子群804自体も、単結晶半導体に比べて、折り曲げに対して強い特性を有する。そして、素子群804と、保護層801及び保護層803とは空隙がないように、密着させることができるため、完成した半導体装置自体も折り曲げに対して強い特性を有する。このような保護層801及び保護層803で囲われた素子群804は、他の個体物の表面または内部に配置しても良いし、紙の中に埋め込んでも良い。
Since the
素子群804を有する半導体装置を曲面を有する基板に貼る場合について説明する。説明には図11(C)を用いる。図面では、素子群804から選択された1つのトランジスタ881を図示する。トランジスタ881は、ゲート電極807の電位に応じて、ソース及びドレインの一方805からソース及びドレインの他方806に電流を流す。トランジスタ881の電流が流れる方向(キャリアの移動方向3004)と、基板880が弧を描く方向が直交するように、トランジスタ881は配置される。このような配置にすれば、基板880が折り曲げられて弧を描いても、トランジスタ881に与えられる応力の影響が少なく、素子群804が含むトランジスタ881の特性の変動を抑制することができる。
The case where a semiconductor device including the
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態5と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment mode can be implemented by being freely combined with
(実施の形態7)
本実施の形態では、半導体装置201を構成する回路が有するトランジスタの構成例を示す。トランジスタは単結晶基板に形成されるMOSトランジスタの他、薄膜トランジスタ(TFT)で構成することもできる。図13はこれらの回路を構成するトランジスタの断面構造を示す図である。図13は、Nチャネル型のトランジスタ2001、Nチャネル型のトランジスタ2002、容量素子2004、抵抗素子2005、Pチャネル型のトランジスタ2003が示されている。各トランジスタは半導体層305、絶縁層308、ゲート電極309を備えている。ゲート電極309は、第1導電層303と第2導電層302の積層構造で形成されている。また、図14(A)〜(E)は、図13で示すトランジスタ、容量素子、抵抗素子に対応する上面図であり合わせて参照することができる。
(Embodiment 7)
In this embodiment, a structural example of a transistor included in a circuit included in the
図13において、Nチャネル型のトランジスタ2001の半導体層305には、ゲート電極309と重なる領域を挟んでチャネル長方向(キャリアの流れる方向)で接するように一対の不純物領域307が形成されている。このように、一対の不純物領域307はゲート電極309の両側に形成されている。不純物領域306は、ソース領域及びドレイン領域であり、配線304とコンタクトを形成する。不純物領域307は、不純物領域306の不純物濃度よりも低濃度に不純物元素がドープされた低濃度ドレイン(LDD)領域である。Nチャネル型のトランジスタ2001において、不純物領域306と不純物領域307には、N型を付与する不純物としてリンなどが添加されている。LDD領域はホットエレクトロン劣化や短チャネル効果を抑制する手段として形成される。
In FIG. 13, a pair of
図14(A)で示すように、Nチャネル型のトランジスタ2001のゲート電極309において、第1導電層303は第2導電層302の両側に広がって形成されている。この場合において、第1導電層303の膜厚は第2導電層302の膜厚よりも薄く形成されている。第1導電層303の厚さは、10〜100kVの電界で加速されたイオン種を通過させることが可能な厚さに形成されている。不純物領域307はゲート電極309の第1導電層303と重なるように形成されている。すなわち、ゲート電極309とオーバーラップするLDD領域を形成している。この構造は、ゲート電極309において、第2導電層302をマスクとして第1導電層303を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的に不純物領域307を形成している。すなわち、ゲート電極309とオーバーラップするLDD領域を自己整合的に形成している。
As shown in FIG. 14A, in the
ゲート電極の両側にLDD領域を有するトランジスタは、図1における電源回路204中の整流回路212に用いられる整流用のトランジスタや、論理回路に用いられるトランスミッションゲート(アナログスイッチとも呼ぶ)を構成するトランジスタに適用される。これらのトランジスタは、ソース電極及びドレイン電極に正負両方の電圧が印加されるため、ゲート電極の両側にLDD領域を設けることが好ましい。
Transistors having LDD regions on both sides of the gate electrode are rectifier transistors used in the
図13において、Nチャネル型のトランジスタ2002の半導体層305には、ゲート電極309の片側に不純物領域307が形成されている。不純物領域307は、不純物領域306の不純物濃度よりも低濃度に不純物元素がドープされた低濃度ドレイン(LDD)領域である。図14(B)で示すように、Nチャネル型のトランジスタ2002のゲート電極309において、第1導電層303は、第2導電層302の片側に広がって形成されている。この場合も同様に、第2導電層302をマスクとして、第1導電層303を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的にLDD領域を形成することができる。
In FIG. 13, an
ゲート電極の片側にLDD領域を有するトランジスタは、ソース電極及びドレイン電極間に正電圧のみ、もしくは負電圧のみが印加されるトランジスタに適用すればよい。具体的には、インバータ回路、NAND回路、NOR回路、ラッチ回路といった論理ゲートを構成するトランジスタや、センスアンプ、定電圧発生回路、VCO(Voltage Controlled Oscillator)といったアナログ回路を構成するトランジスタに適用すればよい。 A transistor having an LDD region on one side of a gate electrode may be applied to a transistor in which only a positive voltage or only a negative voltage is applied between a source electrode and a drain electrode. Specifically, if applied to a transistor constituting a logic gate such as an inverter circuit, a NAND circuit, a NOR circuit, or a latch circuit, or a transistor constituting an analog circuit such as a sense amplifier, a constant voltage generation circuit, or a VCO (Voltage Controlled Oscillator). Good.
図13において、容量素子2004は、第1導電層303と半導体層305とで絶縁層308を挟んで形成されている。容量素子2004を形成する半導体層305は、不純物領域310と不純物領域311を備えている。不純物領域311は、半導体層305において第1導電層303と重なる位置に形成される。また、不純物領域310は配線304とコンタクトを形成する。不純物領域311は、第1導電層303を通して一導電型の不純物を添加することができるので、不純物領域310と不純物領域311に含まれる不純物濃度は同じにすることもできるし、異ならせることも可能である。いずれにしても、容量素子2004において、半導体層305は電極として機能させるので、一導電型の不純物を添加して低抵抗化しておくことが好ましい。また、図14(C)に示すように、第2導電層302を補助的な電極として利用することにより、第1導電層303及び第2導電層302は容量素子2004の電極として十分に機能させることができる。このように、第1導電層303と第2導電層302を組み合わせた複合的な電極構造とすることにより、容量素子2004を自己整合的に形成することができる。
In FIG. 13, the
容量素子2004は、電源回路204の保持容量213、あるいは高周波回路203が有する共振容量として用いることができる。特に、共振容量は、容量素子2004の2端子間に正負両方の電圧が印加されるため、2端子間の電圧の正負によらず容量として機能することが必要である。
The
図13において、抵抗素子2005は、第1導電層303によって形成されている(図14(D)も参照)。第1導電層303は30〜150nm程度の厚さに形成されるので、その幅や長さを適宜設定して抵抗素子2005を構成することができる。
In FIG. 13, the
抵抗素子2005は、データ変調回路208が有する抵抗負荷として用いることができる。また、VCOなどで電流を制御する場合の負荷としても用いることができる。抵抗素子2005は、導電型を付与する不純物元素を高濃度に含む半導体層や、膜厚の薄い金属層によって構成すればよい。抵抗値が膜厚、膜質、不純物濃度、活性化率などに依存する半導体層に対して、金属層は、膜厚、膜質で抵抗値が決定するため、ばらつきが小さく好ましい。
The
図13において、Pチャネル型のトランジスタ2003は、半導体層305に不純物領域312を備えている。この不純物領域312は、配線304とコンタクトを形成するソース領域及びドレイン領域として機能する。ゲート電極309の構成は第1導電層303と第2導電層302が重畳した構成となっている(図14(E)も参照)。Pチャネル型のトランジスタ2003はLDD領域を設けないシングルドレイン構造のトランジスタである。Pチャネル型のトランジスタ2003を形成する場合、不純物領域312にはP型を付与する不純物として硼素などが添加される。一方、不純物領域312にN型を付与する不純物としてリンなどを添加すればシングルドレイン構造のNチャネル型トランジスタとすることもできる。
In FIG. 13, a P-
半導体層305及びゲート絶縁層308の一方若しくは双方に対して、高密度プラズマ処理によって酸化又は窒化処理しても良い。この処理は、実施の形態5で示した手法と同様にすることができる。
One or both of the
上記処理によって、半導体層305とゲート絶縁層308の界面の欠陥準位を低減することができる。ゲート絶縁層308に対してこの処理を行うことにより、この絶縁層の緻密化を図ることができる。すなわち、荷電欠陥の生成を抑えトランジスタのしきい値電圧の変動を抑えることができる。また、トランジスタを3V以下の電圧で駆動させる場合には、このプラズマ処理により酸化若しくは窒化された絶縁層をゲート絶縁層308として適用することができる。また、トランジスタの駆動電圧が3V以上の場合には、このプラズマ処理で半導体層305の表面に形成した絶縁層とCVD法(プラズマCVD法若しくは熱CVD法)で堆積した絶縁層とを組み合わせてゲート絶縁層308を形成することができる。また、同様に、この絶縁層は、容量素子2004の誘電体層としても利用することができる。この場合、このプラズマ処理で形成された絶縁層は、1〜10nmの厚さで形成され、緻密な膜であるので、大きな電荷容量を持つ容量素子を形成することができる。
Through the above treatment, the defect level at the interface between the
図13及び図14を参照して説明したように、膜厚の異なる導電層を組み合わせることにより、さまざまな構成の素子を形成することができる。第1導電層のみが形成される領域と、第1導電層と第2導電層が積層されている領域は、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて形成することができる。すなわち、フォトリソグラフィー工程において、フォトレジストを露光する際に、フォトマスクの透過光量を調節して、現像されるレジストマスクの厚さを異ならせる。この場合、フォトマスクまたはレチクルに解像度限界以下のスリットを設けて上記複雑な形状を有するレジストを形成してもよい。また、現像後に約200℃のベークを行ってフォトレジスト材料で形成されるマスクパターンを変形させてもよい。 As described with reference to FIGS. 13 and 14, elements having various structures can be formed by combining conductive layers having different film thicknesses. The region where only the first conductive layer is formed and the region where the first conductive layer and the second conductive layer are laminated are a photo provided with an auxiliary pattern having a light intensity reducing function consisting of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. It can be formed using a mask or a reticle. That is, in the photolithography process, when the photoresist is exposed, the amount of light transmitted through the photomask is adjusted to vary the thickness of the resist mask to be developed. In this case, a resist having a complicated shape may be formed by providing a slit having a resolution limit or less in a photomask or a reticle. Alternatively, the mask pattern formed of the photoresist material may be deformed by baking at about 200 ° C. after development.
また、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いることにより、第1導電層のみが形成される領域と、第1導電層と第2導電層が積層される領域を連続して形成することができる。図14(A)に示すように、第1導電層のみが形成される領域を半導体層上に選択的に形成することができる。半導体層上において第1導電層のみが形成される領域を設けることは、LDD領域を自己整合的に作製することができる等の点で有効であるが、半導体層上以外(ゲート電極と連続する配線領域)では第1導電層のみが形成される領域は必要がない。このフォトマスク若しくはレチクルを用いることにより、配線部分は、第1導電層のみの領域を作らないで済むので、配線密度を実質的に高めることができる。 Further, by using a photomask or a reticle provided with an auxiliary pattern having a light intensity reduction function consisting of a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film, a region where only the first conductive layer is formed, the first conductive layer and the second conductive layer A region where the conductive layer is stacked can be formed continuously. As shown in FIG. 14A, a region where only the first conductive layer is formed can be selectively formed over the semiconductor layer. Providing a region where only the first conductive layer is formed on the semiconductor layer is effective in that the LDD region can be formed in a self-aligned manner, but other than on the semiconductor layer (continuous with the gate electrode) In the wiring region, a region where only the first conductive layer is formed is not necessary. By using this photomask or reticle, it is not necessary to form a region of only the first conductive layer in the wiring portion, so that the wiring density can be substantially increased.
図13及び図14の場合には、第1導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)またはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物を30〜50nmの厚さで形成する。また、第2導電層はタングステン(W)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)またはモリブデン(Mo)などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物で300〜600nmの厚さに形成する。例えば、第1導電層と第2導電層をそれぞれ異なる導電材料を用い、後に行うエッチング工程でエッチングレートの差が生じるようにする。一例として、第1導電層をTaN膜を用い、第2導電層としてタングステン膜を用いることができる。 13 and 14, the first conductive layer is a refractory metal such as tungsten (W), chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN) or molybdenum (Mo), or a refractory metal. An alloy or a compound mainly composed of is formed with a thickness of 30 to 50 nm. The second conductive layer is made of a refractory metal such as tungsten (W), chromium (Cr), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), or molybdenum (Mo), or an alloy or compound containing a refractory metal as a main component. To a thickness of 300 to 600 nm. For example, different conductive materials are used for the first conductive layer and the second conductive layer, and a difference in etching rate is caused in an etching process performed later. As an example, a TaN film can be used as the first conductive layer, and a tungsten film can be used as the second conductive layer.
本実施の形態では、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて、電極構造の異なるトランジスタ、容量素子、抵抗素子を、同じフォトマスクまたはレチクルを用いたエッチング工程によって作り分ける方法を示した。これにより、回路の特性に応じて、形態の異なる素子を、工程を増やすことなく作り込み、集積化することができる。 In this embodiment mode, transistors, capacitors, and resistors having different electrode structures are used for the same photomask using a photomask or a reticle provided with an auxiliary pattern having a light intensity reduction function including a diffraction grating pattern or a semi-transmissive film. Alternatively, a method of making differently by an etching process using a reticle is shown. Thus, elements having different forms can be formed and integrated without increasing the number of steps in accordance with circuit characteristics.
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態6と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment mode can be implemented by being freely combined with
(実施の形態8)
本実施の形態では、半導体装置201のメモリ回路210等として用いることができるスタティックRAM(SRAM)の一例について、図15〜図17を参照して説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an example of a static RAM (SRAM) that can be used as the
図15(A)で示す半導体層10、半導体層11はシリコン若しくはシリコンを成分とする結晶性の半導体で形成することが好ましい。例えば、半導体層10、半導体層11として、シリコン膜をレーザアニールなどによって結晶化された多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが適用される。その他にも半導体特性を示す、金属酸化物半導体、アモルファスシリコン、有機半導体を適用することも可能である。
The
いずれにしても、最初に形成する半導体層は絶縁表面を有する基板の全面若しくは一部(トランジスタの半導体領域として確定されるよりも広い面積を有する領域)に形成する。そして、フォトリソグラフィー技術によって、半導体層上にマスクパターンを形成する。そのマスクパターンを利用して半導体層をエッチング処理することにより、トランジスタのソース領域及びドレイン領域及びチャネル形成領域を含む特定形状の島状の半導体層10、半導体層11を形成する。 In any case, the semiconductor layer to be formed first is formed over the entire surface or part of the substrate having an insulating surface (a region having a larger area than that determined as a semiconductor region of the transistor). Then, a mask pattern is formed on the semiconductor layer by photolithography. By etching the semiconductor layer using the mask pattern, island-shaped semiconductor layers 10 and 11 having a specific shape including a source region and a drain region of the transistor and a channel formation region are formed.
図15(A)で示す半導体層10、半導体層11を形成するためのフォトマスクは、図15(B)に示すマスクパターン2000を備えている。このマスクパターン2000は、フォトリソグラフィー工程で用いるレジストがポジ型かネガ型かで異なる。ポジ型レジストを用いる場合には、図15(B)で示すマスクパターン2000は、遮光部として作製される。マスクパターン2000は、多角形の頂部Aを削除した形状となっている。また、屈曲部Bにおいては、その角部が直角とならないように屈曲する形状となっている。屈曲部Bを拡大すると、複数段に渡って屈曲する形状(実施の形態5で図6を用いて示した構成参照)となっている。
A photomask for forming the
図15(B)で示すマスクパターン2000は、その形状が、図15(A)で示す半導体層10、半導体層11に反映される。その場合、マスクパターン2000と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン2000の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン2000よりもさらにパターン形状をなめらかにした丸め部を設けても良い。
The shape of the
半導体層10、半導体層11の上には、酸化シリコン若しくは窒化シリコンを少なくとも一部に含む絶縁層が形成される。この絶縁層を形成する目的の一つはゲート絶縁層である。そして、図16(A)で示すように、半導体層と一部が重なるようにゲート配線12、ゲート配線13、ゲート配線14を形成する。ゲート配線12は半導体層10に対応して形成される。ゲート配線13は半導体層10、半導体層11に対応して形成される。また、ゲート配線14は半導体層10、半導体層11に対応して形成される。ゲート配線は、金属層又は導電性の高い半導体層を成膜し、フォトリソグラフィー技術によってその形状を絶縁層上に作り込まれる。
An insulating layer containing at least part of silicon oxide or silicon nitride is formed over the
このゲート配線を形成するためのフォトマスクは、図16(B)に示すマスクパターン2100を備えている。このマスクパターン2100は、L字形に折れ曲がった各コーナー部であって、直角三角形の一辺が10μm以下またはマスクパターン2100の線幅の1/2以下で線幅の1/5以上の大きさに角部を削除し、コーナー部を丸みをおびるパターンを有せしめる。即ち、上面からみたコーナー部におけるマスクパターン2100の外周は曲線を形成するようにする。具体的には、コーナー部の外周縁に丸みを帯びさせるため、コーナー部を挟む互いに垂直な2つの第1直線と、これら2つの第1直線と約45度の角度をなす一つの第2直線と、で形成される直角2等辺三角形の部分に相当するマスクパターン2100の一部を除去する。除去すると新たに2つの鈍角の部分がマスクパターン2100に形成されるが、マスク設計や、エッチング条件を適宜設定することにより、各鈍角部分に第1直線と第2直線との両方に接する曲線が形成されるようにマスクパターン2100をエッチングすることが好ましい。なお、前記直角2等辺三角形の互いに等しい2辺の長さは、配線幅の1/5以上1/2以下とする。またコーナー部の内周についても、コーナー部の外周に沿って内周が丸みを帯びるよう形成する。図16(B)で示すマスクパターン2100は、その形状が、図16(A)で示すゲート配線12、ゲート配線13、ゲート配線14に反映される。その場合、マスクパターン2100と相似の形状が転写されても良いが、マスクパターン2100の角部がさらに丸みを帯びるように転写されていても良い。すなわち、マスクパターン2100よりもさらにパターン形状をなめらかにした、丸め部を設けても良い。すなわち、ゲート配線12、ゲート配線13、ゲート配線14の角部は、丸みをおびていてもよい。凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、たとえ洗浄のときにできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。
A photomask for forming this gate wiring is provided with a
層間絶縁層はゲート配線12、ゲート配線13、ゲート配線14の次に形成される層である。層間絶縁層は酸化シリコンなどの無機絶縁材料若しくはポリイミドやアクリル樹脂などを使った有機絶縁材料を使って形成する。この層間絶縁層とゲート配線12、ゲート配線13、ゲート配線14の間には窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁層を介在させても良い。また、層間絶縁層上にも窒化シリコン若しくは窒化酸化シリコンなどの絶縁層を設けても良い。この絶縁層は、外因性の金属イオンや水分など薄膜トランジスタ(TFT)にとっては良くない不純物により半導体層やゲート絶縁層を汚染するのを防ぐことができる。
The interlayer insulating layer is a layer formed next to the
層間絶縁層には所定の位置に開孔が形成されている。例えば、開孔は、下層にあるゲート配線や半導体層に対応して設けられる。金属若しくは金属化合物の一層若しくは複数層で形成される配線層は、フォトリソグラフィー技術によってマスクパターンが形成され、エッチング加工により所定のパターンに形成される。そして、図17(A)で示すように、半導体層10や半導体層11と一部が重なるように配線15、配線16、配線17、配線18、配線19、配線20を形成する。配線はある特定の素子間を連結する。配線は特定の素子と素子の間を直線で結ぶのではなく、レイアウトの制約上屈曲部が含まれる。また、他の配線とのコンタクト部やその他の領域において配線幅が変化する。コンタクト部では、コンタクトホールが配線幅と同等若しくは大きい場合には、その部分で配線幅が広がるように変化する。
Openings are formed in predetermined positions in the interlayer insulating layer. For example, the opening is provided corresponding to the gate wiring or the semiconductor layer in the lower layer. A wiring layer formed of one or more layers of metal or metal compound is formed with a mask pattern by a photolithography technique and formed into a predetermined pattern by etching. Then, as illustrated in FIG. 17A, the
この配線15乃至配線20を形成するためのフォトマスクは、図17(B)に示すマスクパターン2200を備えている。この場合においても、配線は、L字形に折れ曲がった各コーナー部であって直角三角形の一辺が10μm以下または配線の線幅の1/2以下で線幅の1/5以上の大きさに角部を削除し、コーナー部を丸みをおびるパターンを有せしめる。即ち、上面からみたコーナー部における配線の外周は曲線を形成するようにする。具体的には、コーナー部の外周縁に丸みを帯びさせるため、コーナー部を挟む互いに垂直な2つの第1直線と、これら2つの第1直線と約45度の角度をなす一つの第2直線と、で形成される直角2等辺三角形の部分に相当する配線の一部を除去する。除去すると新たに2つの鈍角の部分が配線に形成されるが、マスク設計や、エッチング条件を適宜設定することにより、各鈍角部分に第1直線と第2直線との両方に接する曲線が形成されるように配線をエッチングすることが好ましい。なお、前記直角2等辺三角形の互いに等しい2辺の長さは、配線幅の1/5以上1/2以下とする。またコーナー部の内周についても、コーナー部の外周に沿って内周が丸みを帯びるよう形成する。このような配線は、凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、たとえ洗浄のときにできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。配線の角部が丸みをおびることにより、配線の電気伝導を良好にする効果が期待できる。また、多数の配線を平行に設けた構造において、角部が丸みをおびた配線を用いることは、ゴミを洗い流すのにきわめて好都合である。
A photomask for forming the
図17(A)には、Nチャネル型のトランジスタ21、Nチャネル型のトランジスタ22、Nチャネル型のトランジスタ23、Nチャネル型のトランジスタ24、Pチャネル型のトランジスタ25、Pチャネル型のトランジスタ26が形成されている。Nチャネル型のトランジスタ23とPチャネル型のトランジスタ25はインバータ27を構成している。Nチャネル型のトランジスタ24とPチャネル型のトランジスタ26はインバータ28を構成している。この6つのトランジスタを含む回路はSRAMを形成している。これらのトランジスタの上層には、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁層が形成されていても良い。
FIG. 17A shows an N-
本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態7と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment mode can be implemented by being freely combined with
本実施例では、本発明の半導体装置201の用途について図8及び図9を用いて説明する。半導体装置201は、例えば、紙幣、硬貨、有価証券、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図9(A)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図9(B)参照)、DVDソフトやCDやビデオテープ等の記録媒体(図9(C)参照)に設けて使用することができる。また、車やバイクや自転車等の乗物類(図9(D)参照)、鞄や眼鏡等の身の回り品(図9(E)参照)、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に設けて使用することができる。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(単にテレビまたはテレビ受像器とも呼ぶ)および携帯電話機等を指す。
In this embodiment, the use of the
半導体装置201は、物品の表面に貼り付けたり、物品に埋め込んだりして物品に固定することができる。例えば、本なら紙に埋め込んだり、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。紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に半導体装置201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、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に半導体装置201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。また乗物類に半導体装置201を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。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、家畜等の生き物に無線タグ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を容易に識別することが可能となる。
The
以上のように、本発明の半導体装置201は物品(生き物を含む)であればどのようなものにでも設けて使用することができる。
As described above, the
半導体装置201は、無線通信によるデータの送受信が可能である点、様々な形状に加工可能である点、選択する周波数によっては、指向性が広く、認識範囲が広い点等の様々な利点を有する。
The
次に、半導体装置201を用いたシステムの一形態について、図8を用いて説明する。表示部821を含む携帯端末の側面には、リーダ/ライタ820が設けられ、物品822の側面には半導体装置201が設けられる(図8(A)参照)。物品822が含む半導体装置201にリーダ/ライタ820をかざすと、表示部821に物品822の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴、商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また別のシステムとして、物品826をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダ/ライタ824と半導体装置201とを用いて、物品826の検品を行うことができる(図8(B)参照)。このように、システムに本発明の半導体装置201を活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現したシステムを提供することができる。
Next, one mode of a system using the
本実施例は、実施の形態1乃至実施の形態8と自由に組み合わせて実施することが可能である。
This embodiment can be implemented by being freely combined with
10 半導体層
11 半導体層
12 ゲート配線
13 ゲート配線
14 ゲート配線
15 配線
16 配線
17 配線
18 配線
19 配線
20 配線
21 トランジスタ
22 トランジスタ
23 トランジスタ
24 トランジスタ
25 トランジスタ
26 トランジスタ
27 インバータ
28 インバータ
101 半導体装置
102 アンテナ
103 高周波回路
104 電源回路
105 リセット回路
106 クロック発生回路
107 データ復調回路
108 データ変調回路
109 制御回路
110 メモリ回路
111 半導体集積回路
112 整流回路
113 保持容量
114 定電圧回路
201 半導体装置
202 アンテナ
203 高周波回路
204 電源回路
205 リセット回路
206 クロック発生回路
207 データ復調回路
208 データ変調回路
209 制御回路
210 メモリ回路
211 半導体集積回路
212 整流回路
213 保持容量
214 定電圧回路
215 レベルシフト回路
302 第2導電層
303 第1導電層
304 配線
305 半導体層
306 不純物領域
307 不純物領域
308 絶縁層
309 ゲート電極
310 不純物領域
311 不純物領域
312 不純物領域
501 トランジスタ
502 トランジスタ
503 トランジスタ
504 トランジスタ
505 トランジスタ
506 トランジスタ
507 トランジスタ
508 トランジスタ
600 基板
601 素子群
602 端子部
603 導電性粒子
604 樹脂
610 基板
661 下地膜
662 半導体層
662a チャネル形成領域
662b 不純物領域
662c 低濃度不純物領域
663 第1の絶縁層
664 ゲート電極
665 第3の絶縁層
666 配線
667 第2の絶縁層
668 第4の絶縁層
701 フレキシブル基板
720 無線タグ
801 保護層
802 アンテナ
803 保護層
804 素子群
805 ソース及びドレインの一方
806 ソース及びドレインの他方
807 ゲート電極
820 リーダ/ライタ
821 表示部
822 物品
824 リーダ/ライタ
826 物品
880 基板
881 トランジスタ
901 レベルシフトされた復調信号
902 クロック
903 リセット信号
904 アナログ部
905 デジタル部
911 復調信号
912 クロック
913 リセット信号
914 アナログ部
915 デジタル部
921 復調信号
1501a 角部
1501b 角部
1501c 角部
1502a 角部
1502b 角部
1502c 角部
2000 マスクパターン
2100 マスクパターン
2200 マスクパターン
2001 トランジスタ
2002 トランジスタ
2003 トランジスタ
2004 容量素子
2005 抵抗素子
3003 厚さ
3004 キャリアの移動方向
3005 方向
3011 配線
3012 配線
3013 配線
3014 コンタクトホール
6001 角部
6002 角部
6003 角部
6004 角部
6601 半導体層
6602 半導体層
6603 第1の導電層
6604 第2の導電層
6605 コンタクトホール
10 semiconductor layer 11 semiconductor layer 12 gate wiring 13 gate wiring 14 gate wiring 15 wiring 16 wiring 17 wiring 18 wiring 19 wiring 20 wiring 21 transistor 22 transistor 23 transistor 24 transistor 25 transistor 26 transistor 27 inverter 28 inverter 101 semiconductor device 102 antenna 103 high frequency Circuit 104 power supply circuit 105 reset circuit 106 clock generation circuit 107 data demodulation circuit 108 data modulation circuit 109 control circuit 110 memory circuit 111 semiconductor integrated circuit 112 rectifier circuit 113 holding capacitor 114 constant voltage circuit 201 semiconductor device 202 antenna 203 high frequency circuit 204 power supply circuit 205 reset circuit 206 clock generation circuit 207 data demodulation circuit 208 data modulation circuit 209 control circuit 210 memory Circuit 211 semiconductor integrated circuit 212 rectifier circuit 213 holding capacitor 214 constant voltage circuit 215 level shift circuit 302 second conductive layer 303 first conductive layer 304 wiring 305 semiconductor layer 306 impurity region 307 impurity region 308 insulating layer 309 gate electrode 310 impurity region 311 Impurity region 312 Impurity region 501 Transistor 502 Transistor 503 Transistor 504 Transistor 505 Transistor 506 Transistor 507 Transistor 508 Transistor 600 Substrate 601 Element group 602 Conductive particle 604 Resin 610 Substrate 661 Base film 662 Semiconductor layer 662a Channel formation region 662b Impurity region 662c Low-concentration impurity region 663 First insulating layer 664 Gate electrode 665 Third insulating layer 666 Wiring 667 Second insulating layer 668 Fourth insulating layer 701 Flexible substrate 720 Wireless tag 801 Protective layer 802 Antenna 803 Protective layer 804 Element group 805 One of source and drain 806 The other of source and drain 807 Gate electrode 820 Reader / writer 821 Display unit 822 Product 824 Reader / Writer 826 Article 880 Substrate 881 Transistor 901 Level-shifted demodulated signal 902 Clock 903 Reset signal 904 Analog section 905 Digital section 911 Demodulated signal 912 Clock 913 Reset signal 914 Analog section 915 Digital section 921 Demodulated signal 1501a Corner section 1501b Corner section 1501c Corner Part 1502a Corner part 1502b Corner part 1502c Corner part 2000 Mask pattern 2100 Mask pattern 2200 Mask pattern 2001 Transistor 2 02 transistor 2003 transistor 2004 capacitor element 2005 resistor element 3003 thickness 3004 carrier moving direction 3005 direction 3011 wiring 3012 wiring 3013 wiring 3014 contact hole 6001 corner portion 6002 corner portion 6003 corner portion 6004 corner portion 6601 semiconductor layer 6602 semiconductor layer 6603 first Conductive layer 6604 Second conductive layer 6605 Contact hole
Claims (5)
前記データ復調回路の出力信号が入力されるレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の出力が入力される制御回路とを有し、
前記レベルシフト回路には第1の直流電源電圧及び前記第1の直流電源電圧よりも電圧振幅の小さい第2の直流電源電圧が供給され、
前記制御回路には前記第2の直流電源電圧が供給され、
前記レベルシフト回路は、前記第1の直流電源電圧と同じ電圧振幅を有する入力信号を前記第2の直流電源電圧と同じ電圧振幅を有する信号に変換して出力することを特徴とする半導体装置。 A data demodulation circuit for demodulating a radio signal;
A level shift circuit to which an output signal of the data demodulation circuit is input;
A control circuit to which the output of the level shift circuit is input,
The level shift circuit is supplied with a first DC power supply voltage and a second DC power supply voltage having a smaller voltage amplitude than the first DC power supply voltage,
The control circuit is supplied with the second DC power supply voltage,
The level shift circuit converts an input signal having the same voltage amplitude as the first DC power supply voltage into a signal having the same voltage amplitude as the second DC power supply voltage, and outputs the converted signal.
無線信号を復調するデータ復調回路と、
前記データ復調回路の出力信号が入力されるレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の出力が入力される制御回路とを有し、
前記レベルシフト回路には第1の直流電源電圧及び前記第1の直流電源電圧よりも電圧振幅の小さい第2の直流電源電圧が供給され、
前記制御回路には前記第2の直流電源電圧が供給され、
前記レベルシフト回路は、前記第1の直流電源電圧と同じ電圧振幅を有する入力信号を前記第2の直流電源電圧と同じ電圧振幅を有する信号に変換して出力することを特徴とする半導体装置。 An antenna capable of communicating data by wireless communication;
A data demodulation circuit for demodulating a radio signal;
A level shift circuit to which an output signal of the data demodulation circuit is input;
A control circuit to which the output of the level shift circuit is input,
The level shift circuit is supplied with a first DC power supply voltage and a second DC power supply voltage having a smaller voltage amplitude than the first DC power supply voltage,
The control circuit is supplied with the second DC power supply voltage,
The level shift circuit converts an input signal having the same voltage amplitude as the first DC power supply voltage into a signal having the same voltage amplitude as the second DC power supply voltage, and outputs the converted signal.
無線信号を復調するデータ復調回路と、
前記無線信号から第1の直流電源電圧と前記第1の直流電源電圧よりも電圧振幅の小さい第2の直流電源電圧を生成する電源回路と、
前記データ復調回路の出力信号が入力されるレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の出力が入力される制御回路とを有し、
前記レベルシフト回路には前記第1の直流電源電圧及び前記第2の直流電源電圧が供給され、
前記制御回路には前記第2の直流電源電圧が供給され、
前記レベルシフト回路は、前記第1の直流電源電圧と同じ電圧振幅を有する入力信号を前記第2の直流電源電圧と同じ電圧振幅を有する信号に変換して出力することを特徴とする半導体装置。 An antenna capable of communicating data by wireless communication;
A data demodulation circuit for demodulating a radio signal;
A power supply circuit that generates a first DC power supply voltage and a second DC power supply voltage having a smaller voltage amplitude than the first DC power supply voltage from the radio signal;
A level shift circuit to which an output signal of the data demodulation circuit is input;
A control circuit to which the output of the level shift circuit is input,
The level shift circuit is supplied with the first DC power supply voltage and the second DC power supply voltage,
The control circuit is supplied with the second DC power supply voltage,
The level shift circuit converts an input signal having the same voltage amplitude as the first DC power supply voltage into a signal having the same voltage amplitude as the second DC power supply voltage, and outputs the converted signal.
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001125653A (en) * | 1999-06-02 | 2001-05-11 | Matsushita Electronics Industry Corp | Semiconductor integrated circuit, noncontact type information medium mounted with the semiconductor integrated circuit, and method for driving semiconductor integrated circuit |
| JP2001344578A (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-14 | Seiko Epson Corp | Portable electronic devices |
| JP2002319007A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor integrated circuit and non-contact information medium equipped with the same |
| JP2003188709A (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-04 | Toshiba Corp | Level shift circuit |
-
2006
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Patent Citations (4)
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