智能標籤、其製作方法、及具備其的商品的管理方法
2023-05-29 18:59:46
專利名稱：智能標籤、其製作方法、及具備其的商品的管理方法
技術領域：
本發明涉及一種具有存儲器，微處理器(又稱中央處理器，CPU)等，且安裝有如紙張厚薄並有柔性的薄膜集成電路的薄膜集成電路器件。本發明並且涉及將該薄膜集成電路器件利用於標籤的智能標籤(又稱集成電路標籤，英文名稱為smart tag或IC Tag)；搭載有該薄膜集成電路的商品容器；以及上述的製作方法。而且，本發明涉及管理如上所述的商品的方法。
背景技術：
近幾年，每個人攜帶卡的數量不斷增加。卡中存儲所有信息，存儲的信息根據需要被更新，其結果是存儲的信息量只增不減。
象這樣的信息量增加在多種領域中成為不可缺少的環節。例如隨著人們要求食品領域和製造領域加強商品安全性和管理體制的呼聲越來越高，有關商品的信息量必然增大。然而目前的商品信息僅有主要依靠條碼(bar code)的十幾行數字提供的製造國家，生產廠家，商品號碼等信息的水平，信息量極少。另外，當利用條碼時，需要一個一個地手工操作，在讀取信息上花費大量時間。
針對於此，有人提出了一種利用網絡的商品管理方法，即在連接於網絡的各個經銷商的終端輸入商品的標識符(identifier)，通過伺服器(server)，有關該商品的信息被反饋給經銷商。商品的標識符由二維條碼或文字串等構成，在經銷商的終端被輸入以後被饋送到伺服器。另外，商品包括和該商品相關的程序，數據，或可卸式存儲個人信息的記錄媒體，該記錄媒體包括IC(集成電路)卡，智慧卡，壓縮快閃記憶體卡(compact flash card)等卡(參考專利文件1)。
其他的方法，比如給陳列在零售商店的每個食品分配固定的ID(標記)號碼，消費者進入網際網路可以看到該食品的原材料，生產者，流通途徑等。作為有關RFID(射頻識別，Radio FrequencyIdentification，又稱無線智能標籤，即Wireless IC Tag，下文中簡稱為RFID)系統的通用的例子是利用處理讀取/寫入器讀取的信息的軟體以及伺服器等，提供查詢所需的產品信息，以謀求提高生產和物流的效率(專利文件1日本專利公開2002-230141公報，非專利文件1日經電子學，日經BP公司2002.11.18發行P.67-76)。
象這樣隨著信息量的增加，用條碼管理已使能夠提供的信息量達到界限。另外，用條碼管理不光是可提供的信息量小，而且由於手工操作在讀取上花費的時間多，其效率差。並且，讀取條碼的操作需要介入人手，這樣，就不可避免一些人為的讀取錯誤。
特別是，從上述文件可以看出，消費者不僅僅有進入網際網路的勞力花費，而且首先需要擁有個人電腦等一系列硬體。並且，使用於RFID的由矽片製成的集成電路因其厚度厚，如果搭載到容納商品的容器上，勢必使容器的表面出現凸凹不平，這樣就會對商品的設計性產生負面影響。
發明內容
本發明提供一種薄膜集成電路器件，該器件具有和傳統矽片不同的極薄的能夠存儲大量信息的IC(集成電路)以及薄膜集成電路。特別是，本發明提供搭載到商店的商品上利用薄膜集成電路的標籤(智能標籤)，不影響其設計性的商品的容器，以及這些的製作方法。而且，本發明還提供搭載有智能標籤的商品的管理方法。
針對上述問題，本發明的特徵是將如紙張厚薄的薄集成電路(薄膜集成電路)搭載到薄膜集成電路器件(比如智能標籤)。本發明的薄膜集成電路還有一個特徵是它和傳統的用矽片形成的集成電路不同，具有作為激活區(比如如果是薄膜電晶體，則指溝道形成區域)的半導體膜。
利用磁性進行記錄的類型可以記錄的數據僅有幾十字節(byte)，相對於此，上述IC通常可以記錄5KB，或更多，該IC是以確保極大的容納量被眾所周知的。所以，該IC可以在所有的領域提供比條形碼多的信息。例如，當該薄膜集成電路被搭載到個人所有的卡上的薄膜集成電路器件時，因可以存儲大量信息，推進了信息管理的效率。另外，使用了薄膜集成電路，就沒有必要攜帶多張卡，只有一張卡就足以。還用，通過在薄膜集成電路中搭載可以改寫的存儲器，可以提供根據需要改寫信息的薄膜集成電路器件。
而且，上述薄膜集成電路不必象磁卡那樣擔心數據被讀取，另外，上述薄膜集成電路還有存儲的數據很難被篡改的優勢。這也就是說，薄膜集成電路可以確保存儲信息的安全性。特別是個人攜帶的卡，尤其需要確保安全性以及高可靠性。另外，還可以進一步搭載用來報警的IC以獲得防偷，防盜的效果。
另外，本發明還有一個特徵是提供利用了不影響其商品設計性的極薄的薄膜集成電路的標籤(智能標籤)，以及搭載該智能標籤的商品的容器。
作為具體的智能標籤，如圖6A所示，在以瓶子或卡等為典型的商品10上粘貼的標籤11內面粘接(附著)薄膜集成電路12，以形成智能標籤15。本發明的薄膜集成電路因為是用500nm左右的半導體膜形成，所以跟用矽片形成的IC(集成電路)相比，具有厚度極其薄的特徵。其結果是，即使將由本發明的半導體膜構成的薄膜集成電路作為標籤搭載到商品上，也不會影響到商品的設計性。
圖6B是沿圖6A的a-a』線切割的橫截面圖，圖6B具體示出了在標籤後面安置本發明的薄膜集成電路，並用粘合劑14粘貼、固定到商品上的薄膜集成電路器件，具體為智能標籤。注意，當標籤11本身帶有粘接性時，就不需要粘合劑14。圖6C是沿圖6A的a-a』線切割的橫截面圖，具體示出了在將本發明的薄膜集成電路夾持於標籤中間的狀態下，粘貼、固定到商品上的薄膜集成電路器件，具體為智能標籤。這種情況下的標籤11在和薄膜集成電路接觸的面上帶有粘接性，並且在和商品接觸的面上也帶有粘接性。另外，當標籤本身沒有粘接性時，可以使用粘合劑。另外，還可以將薄膜集成電路直接轉移到商品上，然後在其上粘貼標籤，以完成智能標籤。
也就是說，本發明提供具有厚度極薄的薄膜集成電路的薄膜集成電路器件(具體是智能標籤)，以及搭載薄膜集成電路器件的商品，至於固定薄膜集成電路的方法，所有的固定方法都在考慮範圍內。
藉助這樣的智能標籤，可以提高包括進貨管理，庫存管理，工作流程的把握以及交貨日程的把握等商品管理或銷售途徑等貨物流通管理的效率。而且，可以管理商品的原材料，原產地，每個生產(製造)工藝的檢查結果以及貨物流通過程的歷史等大量信息，並向消費者提供該信息。
上述本發明的薄膜集成電路因其厚度極薄，即使搭載到卡或容器等商品上也不影響其商品設計性，並且，該薄膜集成電路可以存儲比條形碼或磁性大得多的信息。另外，本發明的薄膜集成電路可以適當地作為接觸式IC，或非接觸式IC被使用。
圖1A-1E是表示本發明的薄膜集成電路的製作方法的視圖；圖2A-2C是表示本發明的薄膜集成電路的製作方法的視圖；圖3是表示本發明的薄膜集成電路詳細情況的視圖；圖4A-4C是表示本發明的薄膜集成電路詳細情況的視圖；圖5是說明本發明的非接觸式薄膜集成電路原理的視圖；圖6A-6C是表示搭載著本發明的薄膜集成電路的商品的視圖；圖7A-7C是表示本發明的非接觸式薄膜集成電路的讀取器/寫入器的視圖；圖8是表示讀取搭載著本發明的智能標籤的商品的視圖；圖9是說明生產(製造)者，銷售者，消費者之間關係的視圖；圖10A-10C是表示本發明的薄膜集成電路的製作方法的視圖。
注本發明的選擇圖為圖6具體實施方案模式下文中將用圖說明本發明的實施方案模式。在用於說明本實施方案模式的所有的圖中，相同部分或有相同功能的部分使用相同的符號，並省略重複的相關說明。
實施方案模式1本實施方案模式將說明本發明的薄膜集成電路的製作方法，該方法利用剝離以及轉移的技術。
首先，如圖1A所示，在第一襯底10上形成金屬膜11。注意，第一襯底只要有能夠承受後面的剝離工藝的剛性，任何襯底比如玻璃襯底，石英襯底，陶瓷襯底，矽襯底，金屬襯底或不鏽鋼襯底都可以被應用。金屬膜可以使用由選自W、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中的元素或以上述元素為主要成分的合金材料或化合物材料製成的單層，或者上述單層的疊層。金屬膜可以通過比如利用金屬靶的濺射法形成。形成的金屬膜的厚度是10nm-200nm，優選50nm-75nm。
上述金屬被氮化的膜(例如，氮化鎢或氮化鉬)用來代替金屬膜也無妨。上述金屬的合金(例如W和Mo的合金WXMo1-X)膜也可以用來代替金屬膜。這種情況下，合金膜是在形成膜的室內使用類似第一金屬(W)以及第二金屬(Mo)等多個靶，或以第一金屬(W)以及第二金屬(Mo)的合金作為靶的濺射法而形成。而且，可以給金屬膜摻雜氮元素或氧元素。作為摻雜的方法，比如可以給金屬膜離子注入氮元素或氧元素，或使膜的形成室內處於氮元素或氧元素的氣氛，然後通過濺射法形成金屬膜，這種情況下的靶可以使用氮化金屬。
使用濺射法形成金屬膜時，襯底的周邊部分的膜的厚度有不均勻的情況。針對於此，最好用乾式蝕刻清除周邊部分的膜。在進行蝕刻時，為了不使第一襯底被蝕刻，在第一襯底10和金屬膜11之間形成厚100nm左右的氮氧化矽(SiON或SiNO)膜等含氮的絕緣膜。
象這樣，通過確定金屬膜的形成方法，可以控制剝離工藝，提供處理產量(process margin)。也就是說，例如，在使用金屬合金的情形中，通過控制合金中的各個金屬的成分比，可以控制剝離工藝。具體地，可以控制剝離的加熱溫度，以及是否要加熱。
隨後，在金屬膜11上形成待剝離層12。該待剝離層具有含矽的氧化膜和半導體膜，在非接觸式IC的情形中還可以配備天線。另外，為了防止來自金屬膜和襯底的雜質或灰塵的侵入，最好在待剝離層12，尤其在比半導體膜還下面的面上提供含氮的氮化矽(SiN)膜，氮氧化矽(SiON或SiNO)膜等絕緣膜以作為底層膜。
含矽的氧化膜藉助濺射法，CVD法用氧化矽，氧氮化矽等形成。注意，含矽的氧化膜的厚度最好不少於金屬膜的2倍左右。本實施方案模式中使用利用矽靶的濺射法，形成厚150nm-200nm的氧化矽膜。
在形成含矽的氧化膜時，在金屬膜上形成含該金屬的氧化物(金屬氧化物)13。另外，通過含有硫酸，鹽酸或硝酸的水溶液，硫酸，鹽酸或硝酸和過氧化氫水混合的水溶液，或臭氧水的處理而在金屬膜表面形成的薄金屬氧化物可以作為金屬氧化物被利用。還可以使用其它的方法，包括在氧氣氛中的等離子處理，或在含氧氣氛中照射紫外線以形成臭氧從而進行氧化處理，或者，用淨化爐(clean oven)加熱200-350℃左右以形成金屬氧化物。
形成的金屬氧化物的膜的厚度為0.1nm-1μm，最好是0.1nm-100nm，更優選0.1nm-5nm。
注意，提供在半導體膜和金屬膜之間的含有矽的氧化膜和底層膜等都表示為絕緣膜。換句話說，金屬膜，金屬氧化膜，絕緣膜，以及半導體膜層疊在一起的狀態，也就是說只要是絕緣膜的一方的面上提供有半導體膜，另一方的面上提供有金屬氧化膜和金屬膜的結構就可以。
另外，對半導體膜實施預定的製作工藝，以形成例如，薄膜電晶體(TFT)，有機TFT，薄膜二極體等的半導體元件。上述半導體元件構成薄膜集成電路的CPU或存儲器等。然後，為了保護半導體元件，最好在半導體元件上提供類金剛石碳(DLC)或氮化碳(CN)等含碳的保護膜，或者氮化矽(SiN)或氮氧化矽(SiNO或SiON)等含氮的保護膜。另外，可以將含碳的保護膜和含氮的保護膜層疊起來。
根據上述步驟形成待剝離層12後，具體是在形成金屬氧化物後執行加熱處理，以晶化金屬氧化物。例如，使用W(鎢)作為金屬膜時，如用400℃或更高的溫度加熱，WO2或WO3的金屬氧化物即變為結晶狀態。另外，如在形成待剝離層12具有的半導體膜後再進行加熱，還可以擴散半導體膜中的氫元素。由於該氫元素，金屬氧化物的化合價有可能出現變化，這樣的加熱處理可以根據選擇的金屬膜決定加熱溫度以及是否實施加熱處理。換句話說，為了使剝離容易實施，根據需要，晶化金屬氧化物以備用。
而且，還可以將加熱處理的工藝和半導體元件的製作工藝兼用，以減少工藝步驟。例如，可以利用形成晶質半導體膜時的加熱爐或雷射照射來進行加熱處理。
然後，如圖1B所示，用第一粘合劑15將待剝離層12粘貼到第二襯底14上。注意，第二襯底14最好使用比第一襯底10剛性強的襯底。第一粘合劑15採用能夠被剝離下來的粘合劑，比如藉助紫外線進行剝離的紫外線剝離類型，藉助熱進行剝離的熱剝離類型，或者藉助水進行剝離的水溶性粘合劑，另外還可以使用雙面膠帶。
隨後，用物理手段剝離提供有金屬膜11的第一襯底10(圖1C)。雖然由於所示圖是模式圖，沒有表示出來，但在被晶化的金屬氧化物的層內，或金屬氧化物的兩面的邊界(界面)，也就是從金屬氧化物和金屬膜之間的界面或金屬氧化物和待剝離層之間的界面進行剝離。這樣，待剝離層12就可以從第一襯底10上被剝離下來。
這種情況下為了使剝離能夠容易地被實施，最好切割襯底的一部分，並在切割面的剝離界面，也就是金屬膜和金屬氧化物之間的界面附近用切割器等切出一個傷口。
接著，如圖1D所示，用第二粘合劑16將被剝離的待剝離層12粘貼到轉錄體(transcriptional body)的第三襯底(例如標籤)17。第二粘合劑16採用紫外線固化樹脂，具體可以採用環氧樹脂基的粘合劑或樹脂添加劑(resin additive)等粘合劑，或者還可以使用雙面膠帶。另外，如果第三襯底本身帶有粘接性，則不需要第二粘合劑。
第三襯底的材料可以採用有柔性的襯底(以下稱為薄膜襯底)，例如，紙張或聚醚醯亞胺、聚碳酸酯、聚烯丙基化合物或聚醚碸等塑料襯底。另外，也可以實施鍍膜(coating)工藝，以減少薄膜襯底表面的凸凹不均勻，提高其剛性，耐性及穩定性。
然後，去除第一粘合劑15，並剝離第二襯底14(圖1E)。具體剝離第一粘合劑的方法是照射紫外線，或進行加熱，或用水洗。
另外，第一粘合劑的清除和第二粘合劑的固化可以在同一工序中完成。例如，在第一粘合劑和第二粘合劑分別使用熱剝離型樹脂和熱固化型樹脂，或紫外線剝離型樹脂和紫外線固化型樹脂的情形中，僅需執行一次加熱或紫外線照射，就可以達到清除和固化的目的。注意，執行者可以根據第三襯底的透射性來選擇粘合劑。
通過以上步驟完成了本發明的薄膜集成電路。之後，將該薄膜集成電路粘貼到卡，容器或標籤等商品上以完成薄膜集成電路器件，也就是完成搭載有薄膜集成電路的商品。當然，也可以形成如在標籤中間夾持薄膜集成電路那樣的智能標籤，然後搭載(粘貼，附著)到商品上。注意，商品的表面可以象瓶子側面那樣是曲面。
另外，金屬氧化物13有可能全部從薄膜集成電路中被除去，也有可能一部分或者大部分在待剝離層下面散存(殘存)。但金屬氧化物殘存時，可以實施蝕刻以清除。而且，將含矽的氧化膜同時清除掉也無妨。
其次，將用圖2A-2C說明另一個例子，該例使用不同於圖1的薄膜集成電路器件製作方法，將待剝離層轉移到商品的表面從而形成智能標籤。
在圖2A中剝離第一襯底，藉助第二粘合劑16在卡或容器等商品18的表面上轉移待剝離層12。
接著，如圖2B所示，剝離第二襯底14。具體剝離方法可以參照圖1。
然後，如圖2C所示，粘貼覆蓋被剝離層的標籤17以完成搭載有智能標籤的商品。具有粘接面的標籤17覆蓋並固定薄膜集成電路。這種情形中，最好在IC和標籤之間提供氮氧化矽(SiNo或SiON)等含氮的絕緣膜，或DLC(類金剛石碳)或CN(氮化碳)等含碳的絕緣膜。另外，還可以將含氮的絕緣膜和含碳的絕緣膜層疊起來。而且，優選進一步提供覆蓋商品整體的保護膜。
另外，當在大面積襯底上多個取面以獲得多個薄膜集成電路，批量生產時應用上述方法，可以進一步實現薄膜集成電路，也就是薄膜集成電路器件的低成本化。
注意，本發明的薄膜集成電路除了上述通過轉移或剝離而形成的方法以外，還可以通過雷射照射從第一襯底上剝離待剝離層，或者蝕刻去除第一襯底後將待剝離層轉移到第三襯底。
上述本發明的薄膜集成電路使用膜厚度為250-750nm，優選500nm或更薄的半導體膜形成，跟用於RFID(射頻識別)的用矽片製成的膜厚度為50μm左右的IC(集成電路)相比，其厚度極薄。例如，當薄膜集成電路由作為激活元件的半導體膜，柵絕緣膜，柵電極以及層間絕緣膜，一個層的布線，保護膜等構成時，可以形成如1500-3000nm這樣極薄的薄膜集成電路。其結果是，即使粘貼本發明的薄膜集成電路到卡或容器等商品上也不會損傷商品的設計性。
另外，本發明沒有必要象用矽片製作集成電路那樣實施造成裂縫以及研磨痕跡原因的背面研磨，並且，薄膜集成電路厚度的不均勻是由於在形成構成薄膜集成電路的各個膜時的膜厚度不均勻而導致，這個不均勻至多也不過幾百nm左右，跟背面研磨處理導致的幾-幾十μm的不均勻相比，本發明可以特別抑制該不均勻性。
實施方案模式2本實施方案模式將說明薄膜集成電路的結構以及非接觸式IC的原理。非接觸式薄膜集成電路在容器的形狀比如是曲面等時，作為能夠以免接觸的形式讀取的智能標籤被採用。
首先，圖5是表示非接觸式薄膜集成電路原理的框圖。非接觸式集成電路50包括CPU 51，存儲器52，I/O埠53，以及協同處理器54。通過路徑(path)55進行信息交換。而且，IC(集成電路)還包括RF(無線)接口56，非接觸接口57。作為讀取手段的讀取器/寫入器60包括非接觸接口61和接口電路62，IC靠近讀取器/寫入器60後，各個非接觸接口之間通過通信或電波進行信息傳遞、交換。接著，通過讀取器/寫入器的接口電路實現和主計算機的信息傳遞、交換。當然，主計算機擁有讀取器/寫入器的裝置也無妨。
存儲器使用PROM，EPROM或EEPROM。當使用PROM，EPROM時，除了在發行卡時以外不能寫入，然而EEPROM卻能夠重寫。這些存儲器可以根據不同用途適當進行選擇。
非接觸式IC的特徵在於其電力供應是通過被捲成環形狀的天線的電磁感應作用(電磁感應方式)，相互感應作用(電磁耦合方式)或靜電的感應作用(靜電耦合方式)來完成。通過控制該天線的圈卷數量可以選擇收信頻率的高度。
圖3是表示非接觸式薄膜集成電路具體結構的俯視圖。非接觸式薄膜集成電路包括天線31，電流電路32，以及上述包含CPU 33和存儲器34的集成電路部分35。天線通過電流電路和IC連接在一起。電流電路32比如可以是包括二極體和電容的結構，並具有將天線收到的交流頻率轉換為直流的功能。
下文將參照沿圖3中的a-a』線切割的橫截面圖的圖4A-4C具體說明智能標籤製作方法。圖4A-4C示出了如圖6C那樣在標籤中間夾持薄膜集成電路的情況。
圖4A表示一種結構，其中在第一標籤40上中間夾粘合劑41提供有金屬氧化物42、含矽的氧化膜43、包括含氮的絕緣膜的底層膜44、有雜質區域的半導體膜、中間夾柵絕緣膜的柵電極、覆蓋柵電極的第一層間絕緣膜46、第二層絕緣膜47、和雜質區連接的布線、和布線在相同層的天線49、覆蓋布線和天線的保護膜49、中間夾保護膜的第二標籤50。另外，接觸式薄膜集成電路可以是不設置天線的結構。
半導體膜，雜質區域，柵電極等可以使用眾所周知的方法製作，比如底層膜是SiNO和SiON的疊層結構；布線是選自鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、或矽(Si)中的金屬膜的單層或疊層結構(例如Ti/Al-Si/Ti)；柵電極是選自鉭(Ta)，鎢(W)，鈦(Ti)，鉬(Mo)，鋁(Al)，銅(Cu)中的元素的單層或疊層(比如W/TaN)結構，半導體膜是含矽或矽鍺的材料，第一層間絕緣膜是含氮的絕緣膜(鈍化膜)，第二層間絕緣膜用無機材料或有機材料形成即可。
保護膜使用有平整性的有機樹脂膜以提高粘接性。而且，為了進一步防止雜質進入半導體膜，可以形成氮化矽(SiN)膜或氮氧化矽(SiNO或SiON)膜等含氮的絕緣膜，或者DLC，CN等含碳的絕緣膜，以及層疊這些膜而形成的絕緣膜。
也就是說，圖4A所示結構的特徵是天線和布線在同一個層形成。天線的製作條件可以適當地選擇，例如，天線可以使用布線材料和布線同時進行蝕刻以形成預定形狀，或者通過噴墨法或印刷法使用導電糊膏(具體是導電銀糊)以形成，或者在第二層間絕緣膜中形成凹的部分並在其中注入天線材料，通過反覆蝕刻形成圖案以形成。
圖4B和4A不同，表示將天線51和柵電極形成在同一個層的例子。也就是說，天線可以用柵材料和柵電極同時進行蝕刻以形成預定形狀，或者通過噴墨法或印刷法使用導電糊膏(具體是導電銀糊)以形成，或者在第一層間絕緣膜或柵絕緣膜中形成凹的部分並在其中注入天線材料以形成。注意，接觸式IC可以是不設置天線的結構。
圖4C示出了和圖4A和圖4B不同的，天線和IC部分分別形成的例子。將有CPU或存儲器的IC轉移到預定的位置上，並通過噴墨法或印刷法用導電糊膏(具體是導電銀糊)形成天線52。然後形成覆蓋導電糊膏的保護膜49。當然，使用和保護膜49不同的保護膜也無妨。這種情況時，可以適當地排列天線和集成電路。注意，接觸式IC可以是不設置天線的結構。
另外，在圖4中，當將薄膜集成電路轉移到標籤後用粘合劑固定在卡或容器等商品時，標籤50就成為商品。當將薄膜集成電路直接轉移到商品上時，標籤40就成為商品。
而且，圖10表示一種薄膜集成電路的結構例。當搭載薄膜集成電路到彎曲的面時，也就是當施加應力到薄膜集成電路使其變形時，該結構防止對薄膜電晶體等半導體元件的應力破壞。另外，圖10A-10C是搭載在容器或卡等商品100的薄膜集成電路，表示為CPU 33和存儲器34周邊。另外，該集成電路適用於具有表示在圖4A-4C中的任何一個結構的非接觸式薄膜集成電路或接觸式薄膜集成電路。
首先，如圖10A所示，完成直到形成薄膜電晶體的第一層間絕緣膜的步驟。之後，在半導體膜上放置掩膜，在沒有提供半導體膜的區域中執行蝕刻以清除第一層間絕緣膜，柵絕緣膜和底層膜，並形成開口(opening)部分。蝕刻可以採用能夠獲取預定的選擇比率的方法，比如採用乾式蝕刻。
其次，形成覆蓋開口部分的第二層間絕緣膜47，該第二層間絕緣膜47包含比無機材料彈性高的聚醯亞胺等有機材料。這樣，直到半導體膜的周圍(邊界，邊緣)都成為被第二層間絕緣膜包圍的狀態。其結果，變形時的應力集中在包含有機材料的第二層間絕緣膜，因為主要是第二層間絕緣膜變形，所以落在薄膜電晶體的應力被減少。另外，當產生變形時，因為承受應力負擔最多的地方(邊緣，角落)不是半導體膜的邊緣，而是底層膜的邊緣，這樣就可以抑制產生在半導體膜的邊緣或界面的應力集中。
也就是說，本結構只要使承受應力負擔最多的地方在半導體膜邊緣以外的部分，並形成開口部分就可以，並不局限於底層膜的邊緣。例如，提供層疊的第一及第二底層膜時，可以形成一直到第一底層膜的開口部分，以緩和對半導體膜的應力。象這樣在每個薄膜電晶體中形成開口部分並分開，以提供多個分散應力的地方，所以彎曲面即使是急彎曲線，也就是曲率半徑小時，也可以搭載薄膜集成電路而不會損傷半導體元件。
另外，布線用富有展性，延性的金屬材料形成，最好其膜的厚度厚，以承受變形的應力。
注意，雖然圖10A說明了開口部分形成在每個薄膜電晶體的例子，但是也可以在每個電路塊，也就是每個CPU或存儲器中形成開口部分並分開。分開每個電路塊跟分開每個薄膜電晶體相比，前者開口部分的製作工藝容易，且薄膜電晶體之間不提供開口部分，因此相鄰的薄膜電晶體之間的距離變小集成度得到提高。
接下來將描述分開每個電路塊，循環層疊多個層間絕緣膜和布線的例子。例如，如圖10B所示，在多個第二層間絕緣膜47(a)和47(b)之間層疊將源、漏電極和源線或漏線連接起來的布線。這種情況下，第二層間絕緣膜47(a)和47(b)最好使用有機材料，至少最上層的第二層間絕緣膜47(b)使用有機材料，且開口部分填充有機材料。當最上層的第二層間絕緣膜47(b)使用有機材料時，因可以在對薄膜電晶體實施加熱處理結束後形成，所以該第二層間絕緣膜47(b)可以選用耐熱性低的丙烯酸等，這樣有機材料的選擇範圍就被擴大。
然後將說明具有分開每個電路塊，層疊薄膜電晶體結構的薄膜集成電路。通過圖1或圖2所示的，在薄膜電晶體已形成的狀態下進行剝離及轉移的方法就可以製成疊層結構。由於本發明的薄膜集成電路的膜極薄，所以即使是疊層結構也無妨。
在例如圖10C所示的疊層結構的薄膜集成電路的情形中，各個薄膜電晶體中的第二層間絕緣膜47全部都用彈性高的有機材料形成。在例如圖10B所示的結構中，各個薄膜電晶體中的第二層間絕緣膜使用有機材料，並且將薄膜電晶體連接起來的布線層的層間絕緣膜也使用有機材料。
如圖10所示那樣形成開口部分，並在開口部分提供緩和應力的包含高彈性有機材料的第二層間絕緣膜。
根據上述步驟，本發明的非接觸式薄膜集成電路可以被製成和讀卡器/寫入器之間的距離為～2m的遠程型，～70cm的近程型，～10cm的接近型，幾cm的密接型。另外如考慮製造現場的操作，優選接近型或密接型。
遠程型的頻率通常使用微波，近程型及接近型的頻率使用13.56MHz，密接型的頻率使用4.91MHz，然而提高頻率縮短波長可以減少天線的圈卷數量。
另外，和接觸式薄膜集成電路相比，非接觸式薄膜集成電路不和讀取器/寫入器接觸，以免接觸的形式執行電源供應及信息通信，所以不破損，耐久性高，且沒有因靜電導致錯誤的擔憂。而且，讀取器/寫入器自身的構造也不會變得複雜，只需將薄膜集成電路靠近讀取器/寫入器就可以完成讀取，所以非接觸式薄膜集成電路有操作簡單的特點。
根據以上步驟形成的非接觸式或接觸式薄膜集成電路因其厚度極薄，所以即使搭載到卡或容器等商品上也不會對商品的設計性產生負面影響。而且，在非接觸式薄膜集成電路的情形中，可以將天線和IC形成為一體，這樣直接將非接觸式薄膜集成電路轉移到有曲面的商品上就變得容易。
實施方案模式3本實施方案模式中將說明讀取搭載智能標籤商品的信息的方法。注意，本實施方案模式將說明非接觸式智能標籤的情形。
將搭載有智能標籤72的商品靠近如圖7A所示的讀取器/寫入器的主體70上的感應部分71。接著在顯示部分上顯示出商品的原材料，原產地，每個生產(製造)工藝的檢查結果以及流通過程的歷史等，並且還顯示有關商品的商品闡述等信息。當然不一定必須在讀取器/寫入器上提供顯示器，顯示器也可以單另提供。這樣的讀取器/寫入器可以提供在陳列商品的貨架上。
另外，如圖7B所示，個人所有的便攜信息終端，比如在行動電話主體80上搭載讀取功能，將搭載有智能標籤82的商品靠近提供在主體的一部分上的感應器81上，並在顯示部分83顯示信息。這樣做同樣可以顯示商品的信息。當然不一定必須要在作為讀取器/寫入器的便攜信息終端上提供顯示器，顯示器也可以另外提供。
另外，如圖7C所示，將搭載有智能標籤92的商品靠近個人所有的可便攜讀取器90上的感應器91，在顯示部分93上顯示信息。這樣同樣也可以顯示關於商品的信息。當然不一定必須要在讀取器/寫入器提供顯示器，顯示器也可以另外提供。
本實施方案模式雖然說明了非接觸式的讀取器/寫入器，但即使是接觸式，只要在顯示部分顯示信息就可以。另外，也可以在搭載有非接觸式或接觸式薄膜集成電路的商品自身上提供顯示部分，並顯示信息。
象這樣，跟通過RFID(射頻識別)等提供的信息相比，通過薄膜集成電路，消費者可以自由獲取關於商品的大量豐富的信息。當然，通過薄膜集成電路，可以迅速準確地進行商品管理。
實施方案模式4本實施方案模式將說明搭載智能標籤的商品的管理方法及信息或商品的流程。注意，本實施方案模式將說明非接觸式智能標籤的情形。
如圖8所示，由製造者在商品發貨前或由銷售者在陳列商品前給主計算機輸入商品管理必要的信息。例如，將捆包有搭載著智能標籤204的多個商品200的紙箱，利用如帶式運輸機那樣的運輸手段201，穿過讀取器/寫入器203，以向計算機輸入關於商品的信息。這種情形中，讀取器/寫入器也可以直接連接到計算機上。當然，通過讀取器/寫入器的信息輸入，可以不是以紙箱為單位，而是以一個一個的商品為單位。
存儲在薄膜集成電路中的大量關於商品的信息可以立即輸入給計算機202。並且計算機具備處理商品信息功能的軟體。當然，也可以用硬體進行信息處理。其結果，跟傳統的用條碼一個一個地讀取的操作相比，智能標籤在信息處理上花費的時間，勞力以及失誤減少，商品管理的負擔也減輕。
另外，圖9示出了生產(製造)者，銷售者，以及消費者之間的信息或商品的流程。生產(製造)者向銷售者或消費者提供搭載有薄膜集成電路的商品。銷售者可以向生產(製造)者提供消費者的付款時的價格信息，賣出商品的個數，購買時間等銷售信息。另一方面，消費者可以向生產(製造)者提供個人信息等購買信息。例如，通過搭載有薄膜集成電路的信用卡或個人的讀取器等可以向銷售者或生產(製造)者經網絡提供購買信息。
另外，通過薄膜集成電路，銷售者可以向消費者提供商品信息，並從消費者獲得購買信息。這樣的銷售信息或購買信息是非常寶貴的信息，將會對今後的推銷戰略發揮作用。
作為提供各種信息的方式，有一個方法是銷售者或消費者用讀取器從薄膜集成電路讀取的信息，通過計算機或網絡，公開給生產(製造)者，銷售者或消費者。
藉助薄膜集成電路可以向需要者提供如以上所述那樣的各種各樣的信息。本發明的薄膜集成電路在商品交易或商品管理上也是有用的。
使用本發明的厚度極薄的薄膜集成電路，可以在短時間內簡便地執行信息交換或信息管理。而且，可以向需要者提供各種各樣的信息。並且，即使在將智能標籤搭載到商品容器的情形中，也因其極薄的厚度而不會對商品的設計性產生負面影響。
另外，本發明沒有必要象用矽片製作搭載到RFID(射頻識別)的集成電路那樣，實施造成裂縫以及研磨痕跡原因的背面研磨，並且，薄膜集成電路厚度的不均勻是由於在形成構成薄膜集成電路的各個膜時的膜厚度不均勻而導致，這個不均勻至多也不過幾百nm左右，跟背面研磨處理導致的幾-幾十μm的不均勻相比，本發明可以特別抑制該不均勻性。
權利要求
1.一種薄膜集成電路器件，包括絕緣膜；在該絕緣膜的一個表面上提供的互相分開的多個半導體膜；包括該多個半導體膜的薄膜集成電路；以及在所述絕緣膜的另一個表面上提供的金屬氧化物。
2.根據權利要求1的薄膜集成電路器件，其中所述金屬氧化物包括WO2，WO3。
3.根據權利要求1的薄膜集成電路器件，其中所述金屬氧化物是從W、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中選出的元素，或是以所述金屬為主要成分的合金，或是上述金屬的化合物的氧化物。
4.根據權利要求1的薄膜集成電路器件，其中每一個所述多個半導體膜作為激活區域發揮作用。
5.根據權利要求1的薄膜集成電路器件，其中每一個所述多個半導體膜作為溝道區域發揮作用。
6.一種智能標籤(smart label，又稱IC標籤)，包括絕緣膜；在該絕緣膜的一個表面上提供的互相分開的多個半導體膜；以該多個半導體膜作為激活區域的薄膜集成電路；以及將智能標籤的一個表面附著到容器的裝置。
7.根據權利要求6的智能標籤，其中所述智能標籤是非接觸式。
8.根據權利要求6的智能標籤，其中所述智能標籤的另一個表面可以被印刷文字、字母、文本、記號或圖形。
9.一種智能標籤，包括非接觸式薄膜集成電路，且該智能標籤被粘貼在容器上，其中，所述薄膜集成電路包括在絕緣膜上提供的作為激活區域的互相分開的多個半導體膜；在該半導體膜上提供的柵電極；以及在和該柵電極相同的層中提供的天線。
10.根據權利要求9的智能標籤，其中所述天線用和所述柵電極相同的材料形成。
11.根據權利要求9的智能標籤，其中所述天線包括導電糊膏(conductive paste)。
12.一種智能標籤，包括非接觸式薄膜集成電路，且該智能標籤被粘貼在容器上，其中，所述薄膜集成電路包括在絕緣膜上提供的作為激活區域的互相分開的多個半導體膜；和該半導體膜的雜質區連接的布線；以及在和該布線相同的層中提供的天線。
13.根據權利要求12的智能標籤，其中所述天線包括和所述布線相同的材料。
14.根據權利要求12的智能標籤，其中所述天線包括導電糊膏(conductive paste)。
15.一種容器，包括絕緣膜；在該絕緣膜的一個面上提供的互相分開的多個半導體膜；以及以該多個半導體膜作為其激活區域的薄膜集成電路，其中，該薄膜集成電路被粘接在所述容器上。
16.根據權利要求15的容器，其中所述薄膜集成電路被標籤所覆蓋。
17.根據權利要求16的容器，其中所述薄膜集成電路和所述標籤之間夾有包括DLC(類金剛石碳)膜或CN(氮化碳)膜的保護膜。
18.根據權利要求15的容器，其中所述薄膜集成電路被夾在第一標籤和第二標籤之間，並且，所述第二標籤用粘合劑被附著在所述薄膜集成電路上。
19.根據權利要求15的容器，其中在所述絕緣膜的另一個表面上提供金屬氧化物，並且該金屬氧化物被粘貼在所述容器上。
20.一種和非接觸式薄膜集成電路粘合在一起的容器，其中，所述薄膜集成電路包括在絕緣膜的一個表面上作為激活區域提供的互相分開的多個半導體膜；提供在該多個半導體膜上的柵電極；以及在和所述柵電極相同層中提供的天線，並且其中，所述絕緣膜的另一個表面上包括金屬氧化物。
21.根據權利要求20的容器，其中所述薄膜集成電路被標籤所覆蓋。
22.根據權利要求21的容器，其中所述薄膜集成電路和所述標籤之間夾有包括DLC膜或CN膜的保護膜。
23.根據權利要求20的容器，其中所述薄膜集成電路被夾在第一標籤和第二標籤之間，並且，所述第二標籤用粘合劑被附著在所述薄膜集成電路上。
24.一種和非接觸式薄膜集成電路粘合在一起的容器，其中，所述薄膜集成電路包括作為激活區域的在絕緣膜的一個表面上提供的互相分開的多個半導體膜；在該多個半導體膜上提供布線；以及在和所述布線相同層中提供的天線，並且其中，所述絕緣膜的另一個表面上包括金屬氧化物。
25.根據權利要求24的容器，其中所述薄膜集成電路被標籤所覆蓋。
26.根據權利要求25的容器，其中所述薄膜集成電路和所述標籤之間夾有包括DLC膜或CN膜的保護膜。
27.根據權利要求24的容器，其中所述薄膜集成電路被夾在第一標籤和第二標籤之間，並且，所述第二標籤用粘合劑被附著在所述薄膜集成電路上。
28.一種薄膜集成電路器件的製作方法，它包括以下步驟在第一襯底上形成金屬膜；在該金屬膜上形成由層疊含有矽的氧化膜和含有氮的絕緣膜而形成的絕緣膜；在該絕緣膜上形成半導體膜；形成包括該半導體膜的薄膜集成電路；在所述半導體膜上用第一粘合劑粘合第二襯底；分離所述第一襯底；將所述金屬膜和第三襯底用第二粘合劑粘合在一起；以及去除所述第一粘合劑，然後分離所述第二襯底，其中，在所述金屬膜上形成金屬氧化物，並在所述金屬氧化物的層內，或所述金屬膜和所述金屬氧化物的分界處執行分離。
29.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中包括在所述薄膜集成電路器件中的天線是通過使用導電糊膏的印刷法而形成的。
30.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中用濺射法在所述金屬膜上形成所述含有矽元素的氧化膜。
31.根據權利要求30的薄膜集成電路器件的製作方法，其中當在所述金屬膜上形成所述含有矽元素的氧化膜時，所述金屬氧化物是由於所述金屬被氧化而形成。
32.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述金屬氧化物的晶化藉助加熱而實現。
33.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述去除所述第一粘合劑的工藝和固化所述第二粘合劑的工藝通過同一工藝被執行。
34.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述金屬膜是從W、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中選出的元素，或是以上述金屬為主要成分的合金，或是上述金屬的化合物。
35.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述第一粘合劑是由包含紫外線剝離型樹脂、熱剝離型樹脂、或水溶性樹脂的粘合劑；或雙面膠帶而形成。
36.根據權利要求28的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述第二粘合劑是由包含紫外線固化型樹脂、熱固化型樹脂、或水溶性樹脂的粘合劑；或雙面膠帶而形成。
37.一種薄膜集成電路器件的製作方法，它包括以下步驟在第一襯底上形成金屬膜；在該金屬膜上形成由層疊含有矽的氧化膜和含有氮的絕緣膜而形成的絕緣膜；在該絕緣膜上形成半導體膜；在該半導體膜上，在相同的一個層中形成柵電極和天線，以形成薄膜集成電路；在所述柵電極和天線上用第一粘合劑粘合第二襯底；分離所述第一襯底；將所述金屬膜和第三襯底用第二粘合劑粘合在一起；以及去除所述第一粘合劑，然後分離所述第二襯底，其中，在所述金屬膜上形成金屬氧化物，並在所述金屬氧化物的層內，或所述金屬膜和所述金屬氧化物的分界處執行分離。
38.根據權利要求37的薄膜集成電路器件的製作方法，其中用濺射法在所述金屬膜上形成所述含有矽元素的氧化膜。
39.根據權利要求38的薄膜集成電路器件的製作方法，其中當在所述金屬膜上形成所述含有矽元素的氧化膜時，所述金屬氧化物是由於所述金屬被氧化而形成。
40.根據權利要求37的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述金屬氧化物的晶化藉助加熱而實現。
41.根據權利要求37的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述去除所述第一粘合劑的工藝和固化所述第二粘合劑的工藝通過同一工藝被執行。
42.根據權利要求37的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述金屬膜是從W、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中選出的元素，或是以上述金屬為主要成分的合金，或是上述金屬的化合物。
43.根據權利要求37的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述第一粘合劑是由包含紫外線剝離型樹脂、熱剝離型樹脂、或水溶性樹脂的粘合劑；或雙面膠帶而形成。
44.根據權利要求37的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述第二粘合劑是由包含紫外線固化型樹脂、熱固化型樹脂、或水溶性樹脂的粘合劑；或雙面膠帶而形成。
45.一種薄膜集成電路器件的製作方法，它包括以下步驟在第一襯底上形成金屬膜；在該金屬膜上形成由層疊含有矽的氧化膜和含有氮的絕緣膜而形成的絕緣膜；在該絕緣膜上形成含有雜質區的半導體膜；在該半導體膜上，在相同的一個層中形成連接於所述雜質區的布線以及天線，以形成薄膜集成電路；在所述布線和天線上用第一粘合劑粘合第二襯底；分離所述第一襯底；將所述金屬膜和第三襯底用第二粘合劑粘合在一起；以及去除所述第一粘合劑，然後分離所述第二襯底，其中，在所述金屬膜上形成金屬氧化物，並在所述金屬氧化物的層內，或在所述金屬膜和所述金屬氧化物的分界處執行分離。
46.根據權利要求45的薄膜集成電路器件的製作方法，其中用濺射法在所述金屬膜上形成所述含有矽元素的氧化膜。
47.根據權利要求46的薄膜集成電路器件的製作方法，其中當在所述金屬膜上形成所述含有矽元素的氧化膜時，所述金屬氧化物是由於所述金屬被氧化而形成。
48.根據權利要求45的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述金屬氧化物的晶化藉助加熱而實現。
49.根據權利要求45的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述去除所述第一粘合劑的工藝和固化所述第二粘合劑的工藝通過同一工藝被執行。
50.根據權利要求45的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述金屬膜是從W、Ti、Ta、Mo、Nd、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中選出的元素，或是以上述金屬為主要成分的合金，或是上述金屬的化合物。
51.根據權利要求45的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述第一粘合劑是由包含紫外線剝離型樹脂、熱剝離型樹脂、或水溶性樹脂的粘合劑；或雙面膠帶而形成。
52.根據權利要求45的薄膜集成電路器件的製作方法，其中所述第二粘合劑是由包含紫外線固化型樹脂、熱固化型樹脂、或水溶性樹脂的粘合劑；或雙面膠帶而形成。
53.一種粘貼有薄膜集成電路的容器的製作方法，它包括以下步驟在第一襯底上形成金屬膜；在該金屬膜上形成由層疊含有矽的氧化膜和含有氮的絕緣膜而形成的絕緣膜；在該絕緣膜上形成半導體膜；在該半導體膜上用第一粘合劑粘合第二襯底；分離第一襯底；將所述金屬膜和容器用第二粘合劑粘合在一起；以及去除所述第一粘合劑，然後分離第二襯底，其中，在所述金屬膜上形成金屬氧化物，並在所述金屬氧化物的層內，或所述金屬膜和所述金屬氧化物的分界處執行分離。
54.一種粘貼有薄膜集成電路的容器的製作方法，它包括以下步驟在第一襯底上形成金屬膜；在該金屬膜上形成由層疊含有矽的氧化膜和含有氮的絕緣膜而形成的絕緣膜；在該絕緣膜上形成半導體膜；在該半導體膜上用第一粘合劑粘合第二襯底；分離所述第一襯底；將所述金屬膜和容器用第二粘合劑粘合在一起；去除所述第一粘合劑，然後分離所述第二襯底；以及形成覆蓋所述容器的保護膜，其中，在所述金屬膜上形成金屬氧化物，並在所述金屬氧化物的層內，或所述金屬膜和所述金屬氧化物的分界處執行分離。
55.根據權利要求54的容器的製作方法，其中所述保護膜包含DLC。
56.一種包括容器的商品的管理方法，所述容器和提供於絕緣膜的其中一個表面上的半導體膜的薄膜集成電路以及提供於所述絕緣膜的另一個表面上的金屬氧化物粘合在一起，所述管理方法包括以下步驟將所述商品靠近讀取器件；向消費者或銷售者提供從該讀取器件獲得的信息。
57.根據權利要求56的商品的管理方法，其中所述信息顯示在和所述讀取器件連接的顯示部分。
58.根據權利要求56的商品的管理方法，其中所述讀取器件安裝在個人數位助理中。
59.一種包括容器的商品的管理方法，所述容器和提供於絕緣膜的其中一個表面上的半導體膜的薄膜集成電路以及提供於所述絕緣膜的另一個表面上的金屬氧化物粘合在一起，所述管理方法包括以下步驟將所述商品靠近讀取器件；向消費者或銷售者通過網絡提供從該讀取器件獲得的信息。
60.根據權利要求59的商品的管理方法，其中所述讀取器件安裝在個人數位助理中。
全文摘要
用矽片製成的集成電路由於其厚度厚，如果搭載到容納商品的容器自身上，勢必使容器的表面出現凸凹不平，這樣就會給商品的設計性帶來負面影響。本發明的目的是提供一種厚度極薄的薄膜集成電路，以及具備該薄膜集成電路的薄膜集成電路器件。本發明的薄膜集成電路有一個特徵是它和常規的用矽片形成的集成電路不同，具有作為激活區(比如如果是薄膜電晶體，則指溝道形成區域)的半導體膜。由於本發明的薄膜集成電路厚度極其薄，所以即使搭載到卡或容器等商品，也不會損傷商品的設計性。
文檔編號H01L29/66GK1525393SQ20041000702
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月24日 優先權日2003年2月24日
發明者荒井康行, 石川明, 高山徹, 丸山純矢, 後藤裕吾, 大野由美子, 館村祐子, 吾, 子, 矢, 美子 申請人:株式會社半導體能源研究所