專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可在不接觸的條件下發(fā)送和接收不同信息的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近年來，對(duì)象識(shí)別技術(shù)已經(jīng)引起了關(guān)注。在 對(duì)象識(shí)別技術(shù)中，諸如對(duì)象的歷史記錄等信息通過給相應(yīng)的對(duì)象分配ID (標(biāo)識(shí)號(hào))而被分離。這對(duì)于這些對(duì)象的操縱和管理非常有用。特別地，已經(jīng)發(fā)明了可在不接觸的條件下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體器件。這樣，半導(dǎo)體器件、RFID標(biāo)簽(無線電頻率識(shí)別)(也稱作ID標(biāo)簽、IC標(biāo)簽、RF (無線電頻率)標(biāo)簽、無線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、以及無線芯片)等已經(jīng)被嘗試引入商業(yè)和市場(chǎng)等領(lǐng)域。RFID標(biāo)簽一般包括具有晶體管及類似器件、天線和能夠通過電磁波執(zhí)行與外部器件(讀寫器)通信的集成電路部分。最近，已經(jīng)通過為各種產(chǎn)品提供RFID標(biāo)簽來設(shè)法監(jiān)視和控制產(chǎn)品。例如，不但諸如產(chǎn)品的庫存數(shù)量或庫存狀況的庫存管理，而且能夠以簡(jiǎn)單的方式自動(dòng)控制產(chǎn)品的產(chǎn)品控制系統(tǒng)，都被建議為產(chǎn)品加上RFID標(biāo)簽(參考文獻(xiàn)I :日本專利特許公開第2004-359363號(hào))。另外，為了加強(qiáng)預(yù)防犯罪的效果，建議將RFID標(biāo)簽用于安全設(shè)備和安全系統(tǒng)(參考文獻(xiàn)2 :日本專利特許公開第2003-303379號(hào))。此外，建議通過在票據(jù)、有價(jià)證券或其它類似物上加入RFID標(biāo)簽的方法來預(yù)防其的違法使用(參考文獻(xiàn)3:日本專利特許公開第2001-260580號(hào))。因此，RFID標(biāo)簽被建議在各種領(lǐng)域中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供適合于新用法的器件，新的用法通過使用半導(dǎo)體器件如根據(jù)性能的RFID標(biāo)簽而在不接觸的條件下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以減少使用者的負(fù)擔(dān)，并提高便利性。為了達(dá)到以上的目的，本發(fā)明采用下面的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，半導(dǎo)體器件具有包含晶體管的運(yùn)算處理電路，用作天線的導(dǎo)電層，以及具有檢測(cè)物理量和化學(xué)量的部件的檢測(cè)單元，其中的運(yùn)算處理電路、導(dǎo)電層和檢測(cè)單元都被保護(hù)層覆蓋。注意，在本發(fā)明中，物理量涉及溫度、壓力、氣流、光、磁力、聲波、振動(dòng)、加速度、濕度等，而化學(xué)量涉及化學(xué)物質(zhì)等如氣體的氣體組分等或者離子的液體組分等?；瘜W(xué)量也包括有機(jī)化合物如血液、汗液、尿液或其它物質(zhì)中的特殊生物物質(zhì)(例如血液中的血糖水平等)。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，半導(dǎo)體器件具有包含晶體管的運(yùn)算處理電路，用作天線的導(dǎo)電層，具有檢測(cè)物理量和化學(xué)量部件的檢測(cè)單元，以及存儲(chǔ)由檢測(cè)單元檢測(cè)至IJ的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元，其中的運(yùn)算處理電路、導(dǎo)電層、檢測(cè)單元以及存儲(chǔ)單元都被保護(hù)層覆
至JHL ο
此外，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)特征，半導(dǎo)體器件包含具有在襯底上提供的晶體管的元件，檢測(cè)單元電連接在此晶體管上并在此元件之上提供，以及用作天線的導(dǎo)電層，其中的襯底、元件、檢測(cè)單元和天線都被保護(hù)層覆蓋。還有，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)特征，半導(dǎo)體器件包含至少具有在襯底上提供的第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的元件；電連接第一晶體管并在元件之上提供的檢測(cè)單元；電連接第二晶體管并在元件之上提供的存儲(chǔ)單元；以及用作天線的導(dǎo)電層，電連接第三晶體管并在元件之上提供，其中襯底、元件、檢測(cè)單元、存儲(chǔ)單元和用作天線的導(dǎo)電層都被保護(hù)層覆蓋。此外，根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)特征，半導(dǎo)體器件包含至少具有在襯底上提供的第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的元件；電連接第一晶體管并在元件 之上提供的檢測(cè)單元；電連接著第二晶體管并在元件之上提供的存儲(chǔ)單元；以及用作天線的導(dǎo)電層，電連接第三晶體管并在元件之上提供，其中存儲(chǔ)單元具有的結(jié)構(gòu)中，包括在元件之上形成的第一導(dǎo)電層、有機(jī)化合物層以及被堆疊起來的第二導(dǎo)電層，其中的襯底、元件、檢測(cè)單元、存儲(chǔ)單元和用作天線的導(dǎo)電層都被保護(hù)層覆蓋。根據(jù)上述特征，檢測(cè)単元可被提供成具有第一層、第二層和第三層的堆疊結(jié)構(gòu)。另夕卜，在檢測(cè)單元中，第一層和第二層可處理成平行排列在相同層內(nèi)，使得第二層被處理成平行排列在第一層和第三層之間。在該結(jié)構(gòu)中，第二層還可被提供成覆蓋第一層和第三層。另外，根據(jù)上述特征，玻璃襯底或具有彈性的襯底可被用作這種襯底。根據(jù)上述特征，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包含作為保護(hù)層的ニ氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、類金剛石碳(DLC)或氮化碳。應(yīng)用本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有檢測(cè)多種物理量和化學(xué)量能力的半導(dǎo)體器件的縮小化和輕量化。另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體器件的表面被保護(hù)層如類金剛石碳(DLC)覆蓋；因此，即使當(dāng)半導(dǎo)體器件植入人體或動(dòng)物體時(shí)也可維持無創(chuàng)狀態(tài)。此外，因?yàn)楸景l(fā)明的半導(dǎo)體器件可具有弾性，所以半導(dǎo)體器件也可以是具有曲面的物體。另外，通過包含檢測(cè)元件以及用于將檢測(cè)元件檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)等的檢測(cè)控制電路，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可檢測(cè)多種物理量或化學(xué)量，并可在不接觸的條件下通過讀寫器顯示數(shù)據(jù)。因此，即使在提供給人類或動(dòng)植物時(shí)，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件仍可降低使用者的負(fù)擔(dān)并提高便利性。


圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的ー個(gè)示例的圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的視圖；圖3A和3B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的視圖；圖4A和4B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的視圖；圖5A到5E是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的視圖；圖6A到6D是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的視圖；圖7A和7B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的ー個(gè)示例的圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的ー個(gè)示例的圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的圖；圖10是是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的圖；圖IlA到IlF是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的使用模式的一個(gè)示例的視圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的使用模式的一個(gè)示例的視圖；圖13A和13B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的視圖；圖14A和14B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)圖和曲線圖；以及圖15A到15E是分別示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo) 體器件的一個(gè)示例的圖和曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例將在下文中參照

。但是，容易理解，不同的變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，除非這些變化和修改脫離了本發(fā)明，否則它們都應(yīng)被視為包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。注意用于說明實(shí)施例的所有附圖中的相同部分或具有相同功能的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略對(duì)它們的詳細(xì)描述。(實(shí)施例I)在該實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)示例將被參照

。該實(shí)施例中示出的半導(dǎo)體器件100具有運(yùn)算處理電路101、檢測(cè)單元102、存儲(chǔ)單元103、天線104等，并包括在不接觸的條件下通過天線104與外部器件(如讀寫器112)互通數(shù)據(jù)的功能(圖I)。根據(jù)來自讀寫器112的信號(hào)，運(yùn)算處理電路101與檢測(cè)單元102或存儲(chǔ)單元103互通數(shù)據(jù)。例如，運(yùn)算處理電路101選取在檢測(cè)單元102中檢測(cè)的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元103，或讀出寫入存儲(chǔ)單元103的數(shù)據(jù)。然后，基于這些數(shù)據(jù)或從檢測(cè)單元102中檢測(cè)的數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)算處理，以向讀寫器112輸出結(jié)果。檢測(cè)單元112可通過物理或化學(xué)方法檢測(cè)溫度、壓力、氣流、光、磁力、聲波、加速度、濕度、氣體組分、液體組分或其它屬性。另外，檢測(cè)單元102包括檢測(cè)物理量或化學(xué)量的檢測(cè)元件105，以及將被檢測(cè)元件105檢測(cè)到的物理量和化學(xué)量轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男盘?hào)如電信號(hào)的檢測(cè)控制電路106。檢測(cè)元件105可由電阻元件、光電轉(zhuǎn)換元件、溫差電動(dòng)勢(shì)元件、晶體管、電熱調(diào)節(jié)器、二極管等組成。注意，可提供多個(gè)檢測(cè)單元102，這種情況下，可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)物理量或化學(xué)量。另外，本文中，物理量涉及溫度、壓力、氣流、光、磁力、聲波、加速度、濕度等，而化學(xué)量涉及化學(xué)物質(zhì)如氣體的氣體組分等或離子的液體組分等?；瘜W(xué)量也包括有機(jī)化合物如血液、汗液、尿液或其它物質(zhì)中的特殊生物物質(zhì)(例如血液中的血糖水平等)。特別地，當(dāng)檢測(cè)化學(xué)量時(shí)，不可避免地要有選擇地檢測(cè)特殊的物質(zhì)。因此，要預(yù)先提供有選擇地與檢測(cè)元件105中檢測(cè)到的物質(zhì)起反應(yīng)的物質(zhì)。例如，當(dāng)檢測(cè)生物物質(zhì)時(shí)，適當(dāng)?shù)靥峁┯羞x擇地與檢測(cè)元件105中檢測(cè)到的生物物質(zhì)起反應(yīng)的酶、抗體分子、微生物細(xì)胞等物質(zhì)，并將其固定在高分子量的材料或類似物中。存儲(chǔ)單元103可存儲(chǔ)由檢測(cè)單元102檢測(cè)到的數(shù)據(jù)等，它包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)元件107，以及控制數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)元件107中的寫入、讀出等行為的控制電路108。注意，存儲(chǔ)單元103并不限于ー個(gè)，多個(gè)存儲(chǔ)單元103如SRAM，閃存、ROM、FeRAM或有機(jī)存儲(chǔ)器等都可使用。此外，存儲(chǔ)單元103可以是它們的組合。注意有機(jī)存儲(chǔ)器指具有夾在ー對(duì)電極之間的有機(jī)化合物層的存儲(chǔ)器。有機(jī)存儲(chǔ)器可在小盒、更薄的薄膜中形成，并同時(shí)在低成本下具有很大的電容。因此，通過提供具有有機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器103，可以實(shí)現(xiàn)縮小化、輕量化和低成本的半導(dǎo)體器件。接下來，將簡(jiǎn)要說明讀寫器112和半導(dǎo)體器件100之間的數(shù)據(jù)通信。首先，作為電磁波從讀寫器112發(fā)送的信號(hào)在天線104中被轉(zhuǎn)換成AC電信號(hào)，然后，隨著AC電信號(hào)的使用，電源電路109產(chǎn)生電源電壓，并給各電路提供電源電壓。在解調(diào)電路110中，AC電信號(hào)被解調(diào)并隨之提供給運(yùn)算處理電路101。在運(yùn)算處理電路101中，根據(jù)輸入信號(hào)，執(zhí)行各運(yùn)算處理，命令控制檢測(cè)單元102和存儲(chǔ)單元103等，并執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。然后，檢測(cè)單元102中檢測(cè)到的數(shù)據(jù)從運(yùn)算處理単元101發(fā)送到調(diào)制電路111，并根據(jù)來自調(diào)制電路111的數(shù)據(jù)在天線104中加入負(fù)載調(diào)制。因此，通過電磁波接 收加入天線104的負(fù)載調(diào)制，讀寫器112可讀出數(shù)據(jù)。注意，該實(shí)施例中示出的半導(dǎo)體器件100可能是不提供電源電壓(電池113)，而通過電磁波供應(yīng)各電路的電源電壓的類型，也可能是提供電池113，利用電池113為各電路提供電源電壓的類型，或者是提供電池113，利用電池113和電磁波為各電路提供電源電壓的類型。當(dāng)不提供電池給半導(dǎo)體器件時(shí)，沒有必要調(diào)換電池。因此，半導(dǎo)體器件可以在低成本下制造。接下來，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的頂視圖結(jié)構(gòu)的ー個(gè)示例將參照?qǐng)D2進(jìn)行說明。圖2中所示的半導(dǎo)體器件100具有薄膜集成電路240，其配有包含在電路諸如運(yùn)算處理電路101等的電路中的多個(gè)元件，以及用作天線104的導(dǎo)電層241。用作天線的導(dǎo)電層241與薄膜集成電路240電連接。注意，該實(shí)施例示出提供線圈中用作天線的導(dǎo)電層241，并應(yīng)用電磁感應(yīng)型或電磁耦合型的示例。但是，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件并不限于這些，還可應(yīng)用微波型。在微波型的情況中，用作天線的導(dǎo)電層241的形狀可根據(jù)所使用的電磁波的波長(zhǎng)來適當(dāng)?shù)貨Q定。另外，半導(dǎo)體器件的縮小化可通過提供用作天線的導(dǎo)電層241和薄膜集成電路240進(jìn)行交迭來實(shí)現(xiàn)。然后，將參照?qǐng)D3A和3B以及圖4A和4B來說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的橫截面結(jié)構(gòu)，包括運(yùn)算處理電路101、檢測(cè)單元102、存儲(chǔ)單元103和天線104。注意，本文中檢測(cè)単元102的結(jié)構(gòu)包括檢測(cè)元件105和檢測(cè)控制電路106，而存儲(chǔ)単元103的結(jié)構(gòu)包括存儲(chǔ)元件107和控制電路108。圖3A中的半導(dǎo)體器件具有包含在運(yùn)算處理電路101中的元件201、包含在檢測(cè)控制電路106中的元件202、對(duì)控制電路108進(jìn)行控制的元件203、以及用作天線104的導(dǎo)電層204。在圖3A中，檢測(cè)元件105對(duì)應(yīng)于第一層205、第二層206和第三層207的堆疊，并電連接到包含在檢測(cè)控制電路106內(nèi)的元件202上。存儲(chǔ)元件107對(duì)應(yīng)于第一導(dǎo)電層208、包含有機(jī)化合物的層209以及第二導(dǎo)電層210的堆疊，并電連接到包含與控制電路108中的元件203上。元件201、202和203各包含晶體管、電容元件、電阻元件及類似元件，而圖中的結(jié)構(gòu)示出作為元件201、202和203的多個(gè)晶體管。至于晶體管，可使用薄膜晶體管(TFT)或半導(dǎo)體的硅或其它物質(zhì)的襯底中具有溝道層的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。另外，用作天線的導(dǎo)電層104電連接到包含在元件201中的晶體管或類似物上。至于第一導(dǎo)電層208或第二導(dǎo)電層210，可以使用金(Au)、銀(Ag)、鉬(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、碳(C)、鋁(Al)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉭(Ta)等元素中的一個(gè)元素，形成單層或由包含多種元素的合金構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)。如包含Al和Ti的合金等可作為合金的示例來提供。此外，還可使用另一種光傳輸氧化導(dǎo)電物質(zhì)如氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、或氧化鎵鋅(GZO)。還可使用含有二氧化娃的氧化銦中進(jìn)一步混合了 2wt. %到2(^1:. %的氧化鋅的材料。至于包含有機(jī)化合物的層209，可使用低分子量化合物如4，4’ -雙[Ν_(1_萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫a-NPD)或4，4’ -雙[N_(3_甲基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(縮寫Tro)的單層或堆疊結(jié)構(gòu)，或高分子量化合物如聚 對(duì)亞苯基亞乙烯基(PPV)、[甲氧基-5-(2-乙基)己氧基]-對(duì)亞苯基亞乙烯基(MEH-PPV)、聚(9，9_ 二烷基芴)(PAF)、聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚芘或聚咔唑的單層或堆疊結(jié)構(gòu)。除低分子量化合物或高分子量化合物形成的層之外，低分子量化合物或和高分子量化合物與無機(jī)化合物混合的層也可進(jìn)行堆疊使用。另外，雖然圖3A顯示存儲(chǔ)元件107在這種情況下使用了無源矩陣型，但是也可以使用有源矩陣型。另外，作為這種情況下的示例，用作天線的導(dǎo)電層204與晶體管的源線或漏線處于同一層中，但是導(dǎo)電層204也可能與晶體管的柵電極、存儲(chǔ)元件107中的一對(duì)導(dǎo)電層、或檢測(cè)元件中的導(dǎo)電層處于同一層中。因此，通過將用作天線的導(dǎo)電層與其它元件內(nèi)的導(dǎo)電層置于同一層，就沒有必要單獨(dú)提供用作天線的導(dǎo)電層的形成步驟。因而，用作天線的導(dǎo)電層的形成步驟和其它元件內(nèi)導(dǎo)電層的形成步驟可同時(shí)進(jìn)行。因此，制造過程可被簡(jiǎn)化，而且可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低和良品率的提高。另外，當(dāng)分別形成作為天線的導(dǎo)電層和其它元件內(nèi)的導(dǎo)電層時(shí)，可采用印刷方法如絲網(wǎng)印刷術(shù)或微滴放電方法(droplet dischargingmethod)來形成用作天線的導(dǎo)電層，以實(shí)現(xiàn)材料的使用中生產(chǎn)過程的簡(jiǎn)化和效率的提高。注意，該實(shí)施例示出用作天線的導(dǎo)電層204與其它元件中的導(dǎo)電層處于同一層的示例，但是也有可能通過單獨(dú)制造并在后續(xù)的步驟中進(jìn)行附著以電連接到晶體管上來提供用作天線的導(dǎo)電層。檢測(cè)元件105的結(jié)構(gòu)依賴于被檢測(cè)的物理量或化學(xué)量。換句話說，檢測(cè)元件105基于它的結(jié)構(gòu)而具有不同的效果。例如，當(dāng)各包含在檢測(cè)元件105中的第一層205、第二層206和第三層207分別是P型半導(dǎo)體層、I型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層時(shí)，檢測(cè)元件105符合PIN 二極管結(jié)構(gòu)。PIN 二極管具有當(dāng)被光線照射時(shí)產(chǎn)生電流的性質(zhì)，并能檢測(cè)光。注意，至于檢測(cè)光的元件，不僅可使用PIN 二極管，而且可使用其它元件如PN 二極管、肖特基二極管、雪崩(avalanche) 二極管、光電晶體管、光電可控硅或光閘流管。另外，當(dāng)各包含在檢測(cè)元件105中的第一層205、第二層206和第三層207分別是導(dǎo)電層、化合物半導(dǎo)體層和半導(dǎo)體層時(shí)，檢測(cè)元件105可檢測(cè)紫外線。這是因?yàn)闄z測(cè)元件105具有當(dāng)被紫外線照射時(shí)產(chǎn)生電流的性質(zhì)。用于第一層205和第三層207的導(dǎo)電層由已知的導(dǎo)電材料構(gòu)成，用于第二層206的化合物半導(dǎo)體層由包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)和氮中的一種或多種元素的半導(dǎo)體構(gòu)成?；衔锇雽?dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)可以是無定形態(tài)或微晶態(tài)。此外，當(dāng)各包含在檢測(cè)元件105中的第一層205、第二層206和第三層207分別是導(dǎo)電層、壓電層和導(dǎo)電層時(shí)，檢測(cè)元件105可檢測(cè)壓カ的變化。這是因?yàn)闄z測(cè)元件105的電容隨著壓カ的改變而改變。因此，壓カ的變化可以通過讀出電容的變化而被檢測(cè)。壓電層由包括石墨、鈦、鋯和氧的物質(zhì)或包括石墨、鍶、鈦、鋯和氧的物質(zhì)形成。注意，當(dāng)檢測(cè)元件105中的第一層205作為導(dǎo)電層與用作天線的導(dǎo)電層204使用相同的材料時(shí)，可嘗試用相同的材料在同一層中形成第一層205和用作天線的導(dǎo)電層204，以簡(jiǎn)化制造過程。另外，當(dāng)檢測(cè)元件105中的第一層205作為導(dǎo)電層與第一導(dǎo)電層208使用相同的材料時(shí)，可嘗試用相同的材料在同一層中形成第一層205和第一導(dǎo)電層208,以簡(jiǎn)化制造過程。此外，還可用相同的材料在同一層中形成第 一層205、第一導(dǎo)電層208和用作天線的導(dǎo)電層204。接下來，將參照?qǐng)D3B來說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件100的不同于以上結(jié)構(gòu)的橫截面結(jié)構(gòu)。圖3B中的半導(dǎo)體器件具有檢測(cè)元件105、存儲(chǔ)元件107、元件201、202和203，以及導(dǎo)電層204。雖然晶體管的源線或漏線在存儲(chǔ)元件107的第一導(dǎo)電層208內(nèi)，但是不必說，圖3A中的第一導(dǎo)電層與源線或漏線可通過其上的絕緣層來分開提供。另外，雖然用作天線104的導(dǎo)電層204與形成柵電極的導(dǎo)電層處于同一層，但是用作天線104的導(dǎo)電層204也可與上述晶體管的源線或漏線、形成存儲(chǔ)元件107的ー對(duì)導(dǎo)電層、或形成檢測(cè)元件的導(dǎo)電層處于同一層。當(dāng)然，用作天線104的導(dǎo)電層可用印刷方法或微滴放電方法形成。作為備選的方案，在與形成晶體管的襯底隔離的襯底上形成導(dǎo)電層之后，導(dǎo)電層可被附著在形成晶體管的襯底上。雖然圖3B示出存儲(chǔ)元件107在這種情況中使用了無源矩陣型，但是也可以使用有源矩陣型。檢測(cè)元件105具有導(dǎo)電層211、吸濕層202和導(dǎo)電層213。吸濕層212包含有吸濕性的有機(jī)材料，特別是聚酰亞胺、丙烯酸等。此外，包含以纖維質(zhì)親水高分子材料、銨鹽、或硫磺酸基、多孔陶瓷、氯化鋰等為基礎(chǔ)的材料也可用作吸濕層212。當(dāng)水滲入吸濕層212吋，吸濕層212的介電常數(shù)隨滲入水的數(shù)量而變化。因此，檢測(cè)元件105的電容發(fā)生變化。通過讀出該隨周圍環(huán)境而變的電容，可檢測(cè)出濕度。另外，通過提供如圖3A所示的在薄膜中用作導(dǎo)電層的第三層207，吸濕層通過檢測(cè)元件105中的導(dǎo)電層吸收或放出濕氣。因此，可能產(chǎn)生ー種結(jié)構(gòu)，其中吸濕層212夾在導(dǎo)電層之間。注意，當(dāng)檢測(cè)器105的導(dǎo)電層211或?qū)щ妼?13與用作天線的導(dǎo)電層204使用同ー種材料時(shí)，可嘗試用相同的材料在同一層中形成導(dǎo)電層211或?qū)щ妼?13和用作天線的導(dǎo)電層204，以簡(jiǎn)化制造過程。另外，當(dāng)檢測(cè)器105的導(dǎo)電層211或?qū)щ妼?13與第一導(dǎo)電層208使用同一種材料時(shí),可嘗試用相同的材料在同一層中形成第一層205和第一導(dǎo)電層208，以簡(jiǎn)化制造過程。此外，還可用相同的材料在同一層中形成導(dǎo)電層211、導(dǎo)電層213、第一導(dǎo)電層208和用作天線的導(dǎo)電層204。接下來，將參照?qǐng)D4A來說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件100的不同于以上結(jié)構(gòu)的橫截面結(jié)構(gòu)。圖4A中所示的半導(dǎo)體器件具有檢測(cè)元件105、存儲(chǔ)元件107、元件201、202和
203、以及導(dǎo)電層204。雖然，本文中提供了覆蓋在晶體管的源線或漏線上的絕緣層，而且檢測(cè)元件105的第一層和存儲(chǔ)元件107的第一導(dǎo)電層208形成于絕緣層之上，但是此第一層和第一導(dǎo)電層也可與源線和漏線形成于同一層中。雖然圖4A示出存儲(chǔ)元件107在這種情況中使用了無源矩陣型，但是也可使用有源矩陣型。檢測(cè)元件105具有導(dǎo)電層217、包含有機(jī)化合物的層218和導(dǎo)電層219。檢測(cè)元件105的電阻值隨周圍環(huán)境溫度的變化而變化。溫度通過讀出隨周圍環(huán)境而變化的電阻值來檢測(cè)。注意，在上述結(jié)構(gòu)中，包括含有有機(jī)化合物的層218的元件用作檢測(cè)溫度的元件，但是，本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)。晶體管可被用作檢測(cè)溫度的元件。晶體管的源和漏之間的電阻值隨著周圍環(huán)境溫度的改變而改變。溫度可通過讀出隨周圍環(huán)境而變化的電阻值來檢測(cè)。注意，當(dāng)檢測(cè)元件105的導(dǎo)電層217與用作天線的導(dǎo)電層204使用相同的材料時(shí)，可嘗試用相同的材料在同一層中形成第一層205和用作天線的導(dǎo)電 層204，以簡(jiǎn)化制造過程。另外，當(dāng)檢測(cè)元件105的導(dǎo)電層217與第一導(dǎo)電層208使用相同的材料時(shí)，可嘗試用相同的材料在同一層中形成第一層205和第一導(dǎo)電層208，以簡(jiǎn)化制造過程。此外，還可用相同的材料在同一層中形成導(dǎo)電層217、第一傳導(dǎo)層208和用作天線的導(dǎo)電層204。更進(jìn)一步，當(dāng)檢測(cè)元件105中包含有機(jī)化合物的層218與存儲(chǔ)元件107中包含有機(jī)化合物的層209使用相同的材料時(shí)，可嘗試用相同的材料在同一層中形成包含有機(jī)化合物的層218和包含有機(jī)化合物的層209，以簡(jiǎn)化制造過程。注意，在這種情況下，檢測(cè)元件的導(dǎo)電層219和存儲(chǔ)元件的第二導(dǎo)電層210可用相同的材料形成。接下來，將參照?qǐng)D4B來說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件100的不同于以上結(jié)構(gòu)的橫截面結(jié)構(gòu)。圖4B中所示的半導(dǎo)體器件具有檢測(cè)元件105、存儲(chǔ)元件107、元件201、202和203、以及導(dǎo)電層204。雖然，在本文中晶體管的源線或漏線在存儲(chǔ)元件107的第一導(dǎo)電層中，但是不必說，圖4A中的第一導(dǎo)電層與源線或漏線通過其上的絕緣層而分開提供。另外，雖然用作天線導(dǎo)電層204與構(gòu)成存儲(chǔ)元件107的第一導(dǎo)電層和構(gòu)成檢測(cè)元件的第一層處于同一層中，但是導(dǎo)電層204也可處于上面提到的其它層中。檢測(cè)元件105具有導(dǎo)電層214和響應(yīng)層215。導(dǎo)電層214由已知的導(dǎo)電材料構(gòu)成。當(dāng)二氧化氮?dú)怏w或一氧化氮?dú)怏w是要被檢測(cè)的對(duì)象時(shí)，響應(yīng)層215由含有金屬亞硝酸鹽或金屬硝酸鹽，或兩種都含的材料構(gòu)成。另外，當(dāng)二氧化碳為檢測(cè)對(duì)象時(shí)，使用的材料中包含金屬碳酸鹽或金屬碳酸氫鹽，或兩種都含。金屬硝酸鹽是例如硝酸鋰、硝酸鈉等。金屬碳酸鹽是例如碳酸鋰、碳酸鈉等。金屬碳酸氫鹽是例如碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等。在響應(yīng)層215中，取決于檢測(cè)對(duì)象氣體的部分壓力的改變，產(chǎn)生了電化學(xué)的離解平衡。這導(dǎo)致發(fā)送給元件202的電動(dòng)勢(shì)發(fā)生改變。元件202可通過讀出這種電動(dòng)勢(shì)的變化來檢測(cè)周圍氣體。接下來，將參照?qǐng)D13A和13B來說明半導(dǎo)體器件100的不同于以上結(jié)構(gòu)的橫截面結(jié)構(gòu)。圖13中所示的半導(dǎo)體器件具有檢測(cè)元件105、存儲(chǔ)元件107、元件201、202和203、以及導(dǎo)電層204。圖13A和13B說明了由有機(jī)化合物或其它物質(zhì)如生物物質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)物質(zhì)的情況。檢測(cè)元件105的結(jié)構(gòu)具有平行排列(圖13A)的第一層251、第二層252和第三層253。注意，本文中，示出的是第一層251到第三層253平行排列的情況，但是，如上所述，第一層251到第三層253也可以是堆疊排列，或作為備選的方案,第一層251和第三層253平行排列，而第二層252可覆蓋在第一層和第三層上。另外，至于第一層251和第三層253,使用是如圖3A和3B以及4A和4B所不的已知導(dǎo)電層。至于導(dǎo)電層，可使用金(Au)、銀(Ag)、鉬(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鑰(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、碳(C)、鋁(Al)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉭(Ta)等中的一個(gè)元素，形成單層或由包含多種元素的合金構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)。至于第二層252，提供了有選擇地與要被檢測(cè)物質(zhì)起反應(yīng)的物質(zhì)(識(shí)別元素)。例如，在高分子量材料或類似物的基體265上用已知固定的方法提供有選擇地與要被檢測(cè)物質(zhì)起反應(yīng)的酶266。然后，通過使第二層252與血液、汗液、尿液等進(jìn)行接觸，使其中含有的特殊物質(zhì)與第二層起反應(yīng)，從而在檢測(cè)元件105中檢測(cè)到。另外，除了酶之外，根據(jù)被檢測(cè)的物質(zhì)，各種蛋白質(zhì)、DNA、抗體分子、微生物細(xì)胞等都可以被固定在基體265上。本文中，將簡(jiǎn)要介紹生物物質(zhì)261到263中的三種物質(zhì)。當(dāng)酶266和生物物質(zhì)261有選擇地反應(yīng)時(shí)，檢測(cè)元件105通過第一層251和第三層253之間的電阻或電流值檢測(cè)到生物物質(zhì)261的存在或組成。更具體地說，由于作 為識(shí)別元素固定在高分子量材料等的基體265上的酶266與生物物質(zhì)261之間的生物化學(xué)反應(yīng)，可通過測(cè)量在第一層和第三層中產(chǎn)生或消耗的化學(xué)物質(zhì)來進(jìn)行檢測(cè)。另ー方面，若生物物質(zhì)262和263不與酶266反應(yīng)，將完全檢測(cè)不到這種物質(zhì)(圖13B)。因此，通過提供具有與要在檢測(cè)元件105中被檢測(cè)的物質(zhì)起反應(yīng)的酶或類似物的第二層252，容易得到這種特殊生物物質(zhì)的存在和組成等信息。另夕卜，多個(gè)檢測(cè)元件以及與特殊生物物質(zhì)起反應(yīng)的酶或類似物被提供給各檢測(cè)元件。因此，可同時(shí)檢測(cè)多種生物物質(zhì)。此外，圖13A和13B作為檢測(cè)元件105示出ー結(jié)構(gòu)，其中在各形成導(dǎo)電層的第一層和第三層之間提供了具有識(shí)別元件的第二層252，但是檢測(cè)元件105也可使用ISEFT(離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或類似結(jié)構(gòu)。注意，圖3A和3B，圖4A和4B，以及圖13A和13B中所示的結(jié)構(gòu)可任意組合。換句話說，用作天線104的導(dǎo)電層204的位置、存儲(chǔ)元件107的位置和其結(jié)構(gòu)(無源矩陣型或有源矩陣型)、檢測(cè)元件105的位置等任意組合出的結(jié)構(gòu)都包括在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中。另外，在以上結(jié)構(gòu)中，雖然運(yùn)算處理電路101、檢測(cè)單元105、存儲(chǔ)單元103、以及天線104都在襯底216上提供，但是本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)。運(yùn)算處理電路101等包含的多個(gè)元件都可從襯底216上蝕刻。通過從襯底216上蝕刻這些元件，可以實(shí)現(xiàn)縮小化、薄層化和輕量化。因此，將參照?qǐng)D5A到5E來說明從襯底216上蝕刻這些元件的過程。首先，蝕刻層221和包含多個(gè)薄膜集成電路的層222堆疊形成在襯底220上(圖5A)。蝕刻層221通過已知的方法(濺射法、等離子體化學(xué)氣相沉積法等)由包括鎢、鑰和硅中的ー種或多種元素的材料形成。包含薄膜集成電路的層222具有多個(gè)包含在運(yùn)算處理電路101等中的元件。接下來，在襯底220上蝕刻出薄膜集成電路223。本文中，隨著激光(如紫外線)的照射，有選擇地在包含多個(gè)薄膜集成電路的層222上形成開ロ，使蝕刻層221暴露。然后，使用物理力從襯底220上蝕刻出薄膜集成電路223。另外，形成開ロ之后，可用蝕刻劑在從襯底220上蝕刻出薄膜集成電路223之前去除蝕刻層221 (圖5B)，然后再蝕刻薄膜集成電路223。本文中，通過將蝕刻劑引入開ロ來去除蝕刻層221，包含多個(gè)薄膜集成電路的層222被分割以形成多個(gè)薄膜集成電路223。至于蝕刻劑，可用含有鹵素氟化物的氣體或液體，特別是三氟化氯(ClF3)更適合使用。然后，薄膜集成電路223的ー邊附著在基體224(也可稱作襯底224)上，以從襯底220上蝕刻出薄膜集成電路223 (圖5C)。然后，薄膜集成電路的另ー邊附著在基體225上，在基體224和225之間密封薄膜集成電路223 (圖OT)。在這種情況中，被密封在基體224和225之間的薄膜集成電路223可繼續(xù)通過使用執(zhí)行熱處理或壓カ處理的封印滾筒226、纏著基體225的供給滾筒227和帶式運(yùn)送機(jī)來形成。然后，基體224和225被切割部件228切斷。從而完成了被密封在基體224和225之間的薄膜集成電路223。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包含在如前所述的密封在基體224和225之間的薄膜集成電路223的類別內(nèi)。注意基體224和225各對(duì)應(yīng)于由有機(jī)樹脂(如塑料襯底)或薄膜(如聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟乙烯、聚氯乙烯等形成的薄膜)形成的襯底。另外，當(dāng)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件被植入人體時(shí)，為了避免對(duì)人體的傷害，優(yōu)選地提供保護(hù)層230來覆蓋在基體224和225上。保護(hù)層230是由對(duì)人體無害的材料構(gòu)成的，特別是二氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、鈦(Ti)、類金剛石 碳(DLC)、氮化碳等絕緣層。注意DLC本文中也包括氫化無定形碳薄膜等。接下來，將參照?qǐng)D6A到6D來說明不同于以上所述的從襯底216上蝕刻這些元件的過程。首先，蝕刻層221、包含多個(gè)薄膜集成電路的層222和保護(hù)層231在襯底220上形成(圖6A)。接下來，有選擇地在保護(hù)層231和包含多個(gè)薄膜集成電路的層222上形成開口，使蝕刻層221暴露(圖6B)。然后，包含多個(gè)薄膜集成電路的層222被用以上圖5A到5E中所述的方法從襯底220上蝕刻出來。本文中，通過將蝕刻劑引入在包含多個(gè)薄膜集成電路的層222和保護(hù)層231中提供的開口來去除蝕刻層221，包含多個(gè)薄膜集成電路的層222被分割以形成多個(gè)薄膜集成電路223。然后，薄膜集成電路223的一邊附著在基體224上，以從襯底220上蝕刻出薄膜集成電路223 (圖6C)。隨后，在薄膜集成電路223暴露處的一邊上形成保護(hù)層232 (圖6D)。從而完成了覆蓋著保護(hù)層232的薄膜集成電路223。隨后，基體224被切割部件228切斷。從而完成了覆蓋著保護(hù)層231和232的薄膜集成電路223。注意，部分保護(hù)層被有選擇地去除以提供開口并根據(jù)被檢測(cè)的物理量或化學(xué)量暴露檢測(cè)元件。在本實(shí)施例所示的半導(dǎo)體器件中，可檢測(cè)多種物理量或化學(xué)量，并在不接觸的條件下將這些信息顯示和控制到外部器件上。另外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的表面被保護(hù)層如DLC覆蓋，因此，當(dāng)半導(dǎo)體器件被植入人體時(shí)不用擔(dān)心會(huì)產(chǎn)生有害的影響。(實(shí)施例2)在本實(shí)施例中，將參照附圖來說明以上實(shí)施例中所示的檢測(cè)元件的結(jié)構(gòu)。圖7A和7B各示出一個(gè)可檢測(cè)環(huán)境亮度或光照的檢測(cè)單元的示例。檢測(cè)元件708由光敏二極管、光電二極管或類似物構(gòu)成。檢測(cè)控制元件709具有檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路752、檢測(cè)電路753和A/D轉(zhuǎn)換電路754 (圖7A)。檢測(cè)電路753將參照?qǐng)D7B在下文中介紹。當(dāng)重置TFT755被設(shè)在導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)元件708被施加反偏電壓。這里，將檢測(cè)元件708的負(fù)端電勢(shì)充電到電源電壓的電勢(shì)的操作被稱為“重置”。然后，重置TFT755被設(shè)為不導(dǎo)電狀態(tài)。這時(shí)，電壓狀態(tài)由于檢測(cè)元件708的電動(dòng)勢(shì)而隨時(shí)間改變。換句話說，被充電到電源電壓的電勢(shì)的檢測(cè)元件708的負(fù)端電勢(shì)，隨光電轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電荷而逐漸增大。在一段時(shí)間之后，當(dāng)偏置TFT757被設(shè)為導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)，信號(hào)通過放大TFT756被輸出到輸出端。在這種情況下，放大TFT756和偏置TFT757用作所謂的源跟隨電路。雖然這里示出的是通過η溝道TFT形成源跟隨電路的示例，但是源跟隨電路當(dāng)然也可用P溝道TFT形成。給放大電源線758加入電源電壓Vdd。給偏置電源線759提供O伏的參考電壓。放大TFT756的漏極連接在放大電源電壓線上，而源極連接在偏置TFT757的漏極。偏置TFT757的源極連接在偏置電源線759上。給偏置TFT757的柵極提供偏置電壓Vb，則有偏置電流Ib流過TFT。偏置TFT757主要用作恒定電流源。給放大TFT756的柵極加入輸入電壓Vin，而源極用作輸出端。源跟隨電路的輸入與輸出的關(guān)系為Vout = Vin-Vb。輸出電壓Vout被A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)被輸出到運(yùn)算處理電路703。圖8示出一個(gè)為檢測(cè)元件提供檢測(cè)靜電容量的元件的示例。檢測(cè)靜電容量的元件具有ー對(duì)電極。液體或氣體檢測(cè)對(duì)象被充填到這對(duì)電極之間。通過檢測(cè)這對(duì)電極之間靜電容量的改變，可確定如封在容器內(nèi)的物質(zhì)的狀態(tài)。 另外，濕度的改變也能通過讀出這對(duì)電極間的聚酰亞胺、丙烯酸或吸濕電解質(zhì)材料的電阻的變化而被檢測(cè)。檢測(cè)控制電路709具有以下結(jié)構(gòu)。振動(dòng)電路760為測(cè)量產(chǎn)生參考信號(hào)并將信號(hào)輸入到檢測(cè)元件708的電極上。這時(shí)電壓也被輸入到電壓檢測(cè)電路761上。被電壓檢測(cè)電路761檢測(cè)到的參考信號(hào)被轉(zhuǎn)換電路763轉(zhuǎn)換成表示有效值的電壓信號(hào)。檢測(cè)元件708的電極之間的電流被電流檢測(cè)電路762檢測(cè)。被電流檢測(cè)電路762檢測(cè)到的信號(hào)被轉(zhuǎn)換電路764轉(zhuǎn)換成表示有效值的電流信號(hào)。運(yùn)算電路766通過對(duì)轉(zhuǎn)換電路763的輸出電壓信號(hào)和轉(zhuǎn)換電路764輸出的電流信號(hào)的運(yùn)算處理來計(jì)算電壓參數(shù)如阻抗或?qū)Ъ{。電壓檢測(cè)電路761的輸出和電流檢測(cè)電路762的輸出被輸入到相位比較器電路765中。相位比較器電路765將兩個(gè)信號(hào)之間的相位差輸出到運(yùn)算電路767。運(yùn)算電路767通過使用運(yùn)算電路766和相位比較器電路765的輸出信號(hào)來計(jì)算靜電容量。然后，信號(hào)被輸出到運(yùn)算處理電路703。圖14A和14B，以及圖15A到15E各示出檢測(cè)溫度的檢測(cè)元件的等效電路及操作。首先，將參照?qǐng)D14A和14B來說明使用在一對(duì)導(dǎo)電層之間含有有機(jī)化合物層的元件作為檢測(cè)元件來檢測(cè)溫度的情況。檢測(cè)溫度的檢測(cè)元件971和恒定電流源972被連接在一起，而檢測(cè)元件971的一端被連接到具有恒定電壓(VDD)的高電壓電源上。另外，恒定電流源972的一端被連接到具有恒定電壓(VSS)的低電壓電源上(圖14A)。檢測(cè)元件971具有電阻值隨周圍環(huán)境溫度而變化的性質(zhì)。具體地說，由于室溫被設(shè)為常溫，當(dāng)溫度變得比常溫高吋，電阻值減少，而當(dāng)溫度變的比常溫低吋，電阻值増加。檢測(cè)元件971的該性質(zhì)如圖14B中的曲線圖所示，其表示了檢測(cè)元件971的電壓電流關(guān)系特性與溫度之間的關(guān)系。通過恒定電流源972為檢測(cè)元件971提供恒定電流。在這種狀態(tài)下檢測(cè)元件971的電阻值隨周圍環(huán)境溫度的變化而改變。然后檢測(cè)元件971的其它節(jié)點(diǎn)電壓(Va)隨著檢測(cè)元件971的電阻值變化而改變。周圍的環(huán)境溫度可通過讀出檢測(cè)元件971上其它節(jié)點(diǎn)的電壓(Va)而被檢測(cè)。接下來，將參照?qǐng)D15A到15E來說明使用一個(gè)或多個(gè)晶體管作為檢測(cè)元件來檢測(cè)溫度的情況。由一個(gè)或多個(gè)晶體管構(gòu)成的檢測(cè)元件973和恒定電流源974串聯(lián)在一起，而檢測(cè)元件973的一端被連接在具有恒定電壓(VDD)的高電壓電源上(圖15A)。另外，恒定電流源974的一端被連接在具有固定電壓(VSS)的低電壓電源上。檢測(cè)元件973具有電阻值隨周圍環(huán)境溫度而變化的性質(zhì)。檢測(cè)元件973的其它節(jié)點(diǎn)電壓(Vb)隨著檢測(cè)元件973的電阻值變化而改變。周圍的環(huán)境溫度可通過讀出檢測(cè)元件973上其它節(jié)點(diǎn)的電壓Vb而被檢測(cè)。檢測(cè)元件973上的節(jié)點(diǎn)的電壓Vb和溫度表現(xiàn)出幾乎線性的關(guān)系(圖15B)。
注意，在本發(fā)明中，檢測(cè)元件973的下列任何一種的情況都可使用包含一個(gè)晶體管975的情況；包含兩個(gè)晶體管976和977的情況；或者包含三個(gè)晶體管978到980的情況(圖 15C 到 15E)。另外，當(dāng)一個(gè)晶體管被用作檢測(cè)溫度的檢測(cè)元件時(shí)，優(yōu)選地，檢測(cè)元件中的晶體管具有與檢測(cè)控制電路、運(yùn)算處理電路或者其它電路中的晶體管不同的結(jié)構(gòu)。檢測(cè)元件中的晶體管的結(jié)構(gòu)中，晶體管的特性很容易隨溫度的變化而改變，然而其它電路如檢測(cè)控制電路或運(yùn)算處理電路中的晶體管的結(jié)構(gòu)中，即使當(dāng)溫度改變時(shí)其特性也不變化。具體地說，與檢測(cè)元件中的晶體管相比，檢測(cè)控制電路或運(yùn)算處理電路中的半導(dǎo)體薄膜的溝道長(zhǎng)度(源區(qū)和漏區(qū)之間半導(dǎo)體薄膜的長(zhǎng)度)設(shè)得更長(zhǎng)，因 此，可減少溫度變化的影響。此外，還可通過改變晶體管的溝道寬度(垂直于溝道程度的方向)來減輕溫度變化的影響。接下來，圖9示出讀寫器112和半導(dǎo)體器件100的操作流程圖。讀寫器112發(fā)送控制信號(hào)如檢測(cè)捕捉信號(hào)、數(shù)據(jù)讀出信號(hào)或數(shù)據(jù)寫入信號(hào)。半導(dǎo)體器件100接收控制信號(hào)。半導(dǎo)體器件100通過運(yùn)算處理電路識(shí)別這些控制信號(hào)。然后，運(yùn)行檢測(cè)單元來判定將執(zhí)行以下哪項(xiàng)操作在測(cè)量數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)單元的操作、讀出存在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)的操作和將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元的操作中。至于測(cè)量數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)單元的操作，首先，運(yùn)行檢測(cè)控制電路，讀出檢測(cè)單元的信號(hào)，通過檢測(cè)控制電路使信號(hào)二進(jìn)制化，并通過運(yùn)算處理電路將信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)。在信號(hào)存儲(chǔ)之后，停止檢測(cè)控制電路，并發(fā)送停止信號(hào)。讀寫器112接收停止信號(hào)。至于從讀寫器112中寫數(shù)據(jù)的操作，將讀寫器112中發(fā)出的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元。至于讀出存儲(chǔ)單元內(nèi)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的操作，運(yùn)行讀控制電路，讀出存在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)，并發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器112接收這些數(shù)據(jù)。在發(fā)送信號(hào)的同時(shí)或需要時(shí)供應(yīng)電路的運(yùn)行所需要的電能。然后，將參照?qǐng)D10來說明為具有讀寫器的半導(dǎo)體器件提供的發(fā)送和接收被檢測(cè)元件檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。圖10示出上述半導(dǎo)體器件100和此半導(dǎo)體器件上發(fā)送和接收信息的讀寫器112示例。讀寫器112包括天線904、發(fā)送器921、解調(diào)電路910和調(diào)制電路911。此外，讀寫器112還包括運(yùn)算處理電路901和外部接口單元923。為了發(fā)送和接收加密控制信號(hào)，讀寫器112還需要加密和解密電路單元922及存儲(chǔ)單元903。電源電路單元909是為各電路提供電源的電路單元。電源電路909將從外部電源924供應(yīng)的電能提供給各電路。被半導(dǎo)體器件100中的檢測(cè)單元102檢測(cè)到的信息通過運(yùn)算處理電路101的處理，被存入存儲(chǔ)單元103中。通過讀寫器112的轉(zhuǎn)換電路911發(fā)送的電波信號(hào)被半導(dǎo)體器件100中的天線104通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換成AC電信號(hào)。AC電信號(hào)在解調(diào)電路110中被解調(diào)并送入運(yùn)算處理電路101。運(yùn)算處理電路101根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元103中的數(shù)據(jù)。然后，信號(hào)從運(yùn)算處理電路101送入調(diào)制電路111，以由調(diào)制電路111將信號(hào)調(diào)制成AC電信號(hào)。AC電信號(hào)通過天線104送入讀寫器112中的天線904。讀寫器112中的天線904中接收的AC信號(hào)被解調(diào)電路910解調(diào)，并送入運(yùn)算處理電路901和后一級(jí)上的外部接口單元923。然后，檢測(cè)單元102檢測(cè)到的數(shù)據(jù)被顯示在信息處理設(shè)備925如顯示器或與外部接口單元923連接的計(jì)算機(jī)上。注意，本實(shí)施例可與以上實(shí)施例任意結(jié)合。(實(shí)施例3)
以上實(shí)施例中所述的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可檢測(cè)多種物理量或化學(xué)量。因此，不同的信息如活體上的信息或健康狀況在任何地方都可通過使人類和動(dòng)物等攜帯上述半導(dǎo)體器件而容易地檢驗(yàn)。另外，至于攜帶半導(dǎo)體器件的方法，以人類的情況為例，可考慮的方法有將半導(dǎo)體器件貼在人體皮膚上或植入人體內(nèi)部。但是，半導(dǎo)體器件還可由個(gè)體考慮要被檢測(cè)的物理量或化學(xué)量來進(jìn)行適當(dāng)選擇。在下文中，將參照附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的使用模式的具體示例。包含檢測(cè)溫度元件的半導(dǎo)體器件502可植入動(dòng)物501體內(nèi)，而動(dòng)物501附近的喂食器或類似物上配有讀寫器503 (圖11A)。這樣，就可以通過使用讀寫器503定時(shí)讀出被半導(dǎo)體器件502檢測(cè)到的動(dòng)物501的體溫等信息來監(jiān)控和 管理動(dòng)物501的健康狀況。在這種情況下，通過使半導(dǎo)體器件預(yù)先存入識(shí)別數(shù)字，可同時(shí)管理多個(gè)動(dòng)物。特別地，當(dāng)半導(dǎo)體器件502被植入動(dòng)物501體內(nèi)時(shí)，優(yōu)選地可通過使用TFT等構(gòu)成的半導(dǎo)體器件502來減小尺寸。另外，如上述實(shí)施例所示，即使當(dāng)被植入的半導(dǎo)體器件502受到重壓時(shí)，此半導(dǎo)體器件也可因?yàn)榫哂袕幮远槐粨p壞。此外，包含檢測(cè)氣體的氣體組分等元件半導(dǎo)體器件506可提供給食物505，而包裝紙或顯示器架上配有讀寫器507 (圖11B)。然后，可通過使用讀寫器507定時(shí)讀出被半導(dǎo)體器件506檢測(cè)到的信息而管理食物505的新鮮度。此外，包含檢測(cè)光的元件的半導(dǎo)體器件512可提供給植物511，而植物511的花盆等配有讀寫器513 (圖11C)。然后，正如可獲得陽光的持續(xù)時(shí)間等信息，也可通過使用讀寫器513定時(shí)讀出被半導(dǎo)體器件512檢測(cè)到的信息來精確地預(yù)計(jì)花將要開放的時(shí)間和花期。特別地，在包含檢測(cè)光的元件的半導(dǎo)體器件512中，可通過外界光線以及來自讀寫器513的電磁波提供的電カ為半導(dǎo)體器件512供電，并同時(shí)為半導(dǎo)體器件提供太陽能電池。太陽能電池可與檢測(cè)元件一起提供，也可與檢測(cè)元件分開提供。此外，包含檢測(cè)壓力的元件的半導(dǎo)體器件515可貼在人體的胳膊上或植入其內(nèi)(圖11D)。然后，可通過使用讀寫器讀出被半導(dǎo)體器件515檢測(cè)到的信息而獲得血壓、脈搏等信息。特別地，當(dāng)半導(dǎo)體器件515被貼在人體的胳膊上或植入其內(nèi)時(shí)，可通過使用TFT等構(gòu)成的半導(dǎo)體器件515來減小尺寸。另外，如上述實(shí)施例所示，即使當(dāng)被貼上或植入的半導(dǎo)體器件515受到重壓時(shí)，此半導(dǎo)體器件也可因?yàn)榫哂袕幮远槐粨p壞。此外，包含檢測(cè)溫度的元件的半導(dǎo)體器件516可植入耳垂(圖11E)。然后，可通過使用讀寫器讀出被半導(dǎo)體器件516檢測(cè)到的信息來獲得體溫等信息。另外，在舒適的狀態(tài)下測(cè)出的體溫被稱為基礎(chǔ)體溫，其具有固定的規(guī)律，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果可掌握自己的身體狀況?；A(chǔ)體溫的測(cè)量需要在清醒時(shí)于靜止的狀態(tài)下測(cè)量，最好在舌頭下測(cè)量五分鐘。換句話說，在測(cè)量基礎(chǔ)體溫時(shí)，復(fù)雜的是基礎(chǔ)溫度計(jì)被每天放入口腔來測(cè)量基礎(chǔ)體溫，又要保持基礎(chǔ)體溫計(jì)的清潔。但是，當(dāng)本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件517被植入舌頭下面或其它地方時(shí)，就不需要使用基礎(chǔ)體溫計(jì)。因此，體溫可通過每天在嘴上帯著讀寫器而被測(cè)量(圖HE)。另外，包含檢測(cè)壓力的元件的半導(dǎo)體器件518可貼在鼻子下面或植入其內(nèi)(圖HE)。然后，可通過使用讀寫器讀出被半導(dǎo)體器件518檢測(cè)到的信息而獲得呼吸的信息。這在當(dāng)在醫(yī)院等機(jī)構(gòu)中需要知道很多病人的情況時(shí)特別有用。另外，包含檢測(cè)振動(dòng)的元件的半導(dǎo)體器件522可貼在咽喉處或植入其內(nèi)(圖11E)。然后，可通過使用讀寫器讀出被半導(dǎo)體器件522檢測(cè)到的信息而獲得咽喉中聲帶的振動(dòng)信息。這在通過檢測(cè)聲帶振動(dòng)而表示出一個(gè)人想要發(fā)出的聲音時(shí)，尤其是當(dāng)由于疾病或其它原因無法發(fā)出聲音時(shí)特別有用。另外，包含檢測(cè)紫外線的元件的半導(dǎo)體器件519可貼在發(fā)光的地方或植入其內(nèi)(圖HF)。從而，不用攜帶特殊的傳感器，就可通過在需要時(shí)于合適位置帶著半導(dǎo)體器件519上的讀寫器來測(cè)量紫外線。人類感覺不到紫外線 ，而紫外線卻會(huì)對(duì)皮膚和眼睛產(chǎn)生有害的影響，并降低免疫力。但是可通過測(cè)量紫外線來立即采取自我保護(hù)措施。另外，除以上所述之外，包含檢測(cè)壓力的元件的半導(dǎo)體器件520可被貼在心臟附近來測(cè)量心跳速率。如前面所提到的，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可用在人體的衛(wèi)生保健上，或預(yù)防和預(yù)測(cè)疾病。此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可通過獲得由讀寫器通過使用網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))讀出的有關(guān)人體的信息而用在家庭保健等監(jiān)控系統(tǒng)中。具體的示例如圖12所示。使個(gè)體551攜帶可檢測(cè)物理量或化學(xué)量的半導(dǎo)體器件552。如圖IlA到IlF所示，半導(dǎo)體器件552通過貼在人體上或植入體內(nèi)來提供，因此應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x擇被提供的個(gè)體551。另外，因?yàn)閭€(gè)體間的血液、脈搏等都是不同的，所以半導(dǎo)體器件552應(yīng)根據(jù)個(gè)體551來提供。因此，通過使個(gè)體551攜帶半導(dǎo)體器件552，關(guān)于人體的信息可通過用讀寫器553讀出被半導(dǎo)體器件552檢測(cè)到的個(gè)體551的身體信息，而被顯示在諸如計(jì)算機(jī)等設(shè)備554的顯示部分555上。更進(jìn)一步，被讀出的人體信息可通過網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))從家550實(shí)時(shí)發(fā)送到醫(yī)療機(jī)構(gòu)560。醫(yī)療機(jī)構(gòu)560通過用諸如計(jì)算機(jī)等設(shè)備561接收所發(fā)送的信息來監(jiān)控和管理有關(guān)個(gè)體551的信息。另外，個(gè)體551的主治醫(yī)生和/或藥物專家可以基于所發(fā)送的信息來對(duì)個(gè)體551進(jìn)行診斷。從而，因?yàn)榕c個(gè)體551健康狀況有關(guān)的物理量或化學(xué)量的改變被定期檢測(cè)并發(fā)送給醫(yī)療機(jī)構(gòu)560，所以即使在家550里，醫(yī)療機(jī)構(gòu)560也可以監(jiān)控個(gè)體551的健康狀況。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)個(gè)體551的任何異常時(shí)，都可以立即派醫(yī)生去進(jìn)行詳細(xì)的檢查。另外，當(dāng)個(gè)體551經(jīng)常攜帶半導(dǎo)體器件552時(shí)，即使此人不在家，他的健康狀況也可被不斷地掌握。而且，當(dāng)發(fā)現(xiàn)個(gè)體551的任何異常時(shí)，通過管理個(gè)體551的身體信息的醫(yī)療機(jī)構(gòu)560和個(gè)體551附近的醫(yī)療機(jī)構(gòu)570之間的信息交流，可以立即派醫(yī)生為個(gè)體551提供治療。這在個(gè)體551外出以及在除了家之外的地方發(fā)現(xiàn)異常時(shí)特別有效。另外，還可定期通過管理個(gè)體551的身體信息來改善個(gè)體551的營(yíng)養(yǎng)缺乏。例如，當(dāng)此個(gè)體551缺乏維生素時(shí)，這可顯示在顯示部分555上以引起注意，并通過用諸如計(jì)算機(jī)等設(shè)備554來管理和分析個(gè)體551的身體信息而得出的需要攝入的食物等也可顯示出來。如前所述，通過使個(gè)體始終攜帶本發(fā)明的半導(dǎo)體器件552，個(gè)體的健康狀況不僅可被自己而且可被醫(yī)療機(jī)構(gòu)等掌握。因此，可預(yù)防疾病等并在意外疾病或意外事故發(fā)生時(shí)立即提供最好的治療。注意本實(shí)施例可與上述實(shí)施例任意結(jié)合。附圖標(biāo)記說明100半導(dǎo)體器件101運(yùn)算處理電路102檢測(cè)單元103存儲(chǔ)單元104天線105檢測(cè)元件106檢測(cè)控制電路107存儲(chǔ)元件108控制電路109電源電路110解調(diào)電路111調(diào)制電路112讀寫器
113電池201元件202元件203元件204導(dǎo)電層205第一層206第二層207第三層208導(dǎo)電層209含有機(jī)化合物層210導(dǎo)電層211導(dǎo)電層212吸濕層213導(dǎo)電層214導(dǎo)電層215響應(yīng)層216襯底217導(dǎo)電層218含有機(jī)化合物層219導(dǎo)電層220襯底221蝕刻層222含多個(gè)薄膜集成電路層223薄膜集成電路224襯底物質(zhì)225襯底物質(zhì)226密封滾筒227供給滾 筒228切割器229傳送帶230保護(hù)層231保護(hù)層232保護(hù)層240薄膜集成電路241導(dǎo)電層251第一層252第二層253第三層261生物物質(zhì)262生物物質(zhì)263生物物質(zhì)265襯底物質(zhì)266酶501動(dòng)物502半導(dǎo)體器件503讀寫器505食物506半導(dǎo)體器件507讀寫器511植物512半導(dǎo)體器件513讀寫器514半導(dǎo)體器件515半導(dǎo)體器件516半導(dǎo)體器件517半導(dǎo)體器件518半導(dǎo)體器件519半導(dǎo)體器件520半導(dǎo)體器件522半導(dǎo)體器件550家551人552半導(dǎo)體器件553讀寫器554設(shè)備555顯示部分560醫(yī)療機(jī)構(gòu)561設(shè)備570醫(yī)療機(jī)構(gòu)703運(yùn)算處理電路708檢測(cè)元件709檢測(cè)控制電路752檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路753檢測(cè)電路754A/D轉(zhuǎn)換電路755重置TFT 756放大TFT757偏置TFT758放大電源線759偏置電源線760振動(dòng)電路761電壓檢測(cè)電路762電流檢測(cè)電路763轉(zhuǎn)換電路764轉(zhuǎn)換電路765相位比較器電路766運(yùn)算電路767運(yùn)算電路901運(yùn)算處理電路903存儲(chǔ)單元904天線909電源電路單元910解調(diào)電路911調(diào)制電路922加密和解密電路單元923外圍接ロ單元924外部電源925信息處理設(shè)備971檢測(cè)元件972恒定電流源973檢測(cè)元件974恒定電壓源975晶體管976晶體管977晶體管978晶體管979晶體管980晶體管。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得活體上的信息的方法，所述方法包括 提供附著在所述活體上的半導(dǎo)體器件；以及 使用讀寫器讀出所述活體上的信息； 其中所述信息由所述半導(dǎo)體器件檢測(cè)， 其中所述半導(dǎo)體器件包括 至少包括第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的晶體管元件，各晶體管在襯底之上提供； 在所述晶體管元件之上提供的檢測(cè)元件，以及所述檢測(cè)元件與第一晶體管電連接； 在所述晶體管元件之上提供的存儲(chǔ)元件，以及所述存儲(chǔ)元件與第二晶體管電連接；以及 在所述晶體管元件之上提供的用作天線的第一導(dǎo)電層，以及所述第一導(dǎo)電層與第三晶體管電連接， 其中，所述第一晶體管包括在檢測(cè)控制電路中，所述檢測(cè)控制電路將由所述檢測(cè)元件檢測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及 其中，所述襯底、所述晶體管元件、所述檢測(cè)元件、所述存儲(chǔ)元件以及所述第一導(dǎo)電層被保護(hù)層覆蓋。
2.一種用于獲得活體上的信息的方法，所述方法包括 提供附著在所述活體的表面上的半導(dǎo)體器件；以及 使用讀寫器讀出所述活體上的信息； 其中所述信息由所述半導(dǎo)體器件檢測(cè)， 其中所述半導(dǎo)體器件包括 至少包括第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的晶體管元件，各晶體管在襯底之上提供； 在所述晶體管元件之上提供的檢測(cè)元件，以及所述檢測(cè)元件與第一晶體管電連接； 在所述晶體管元件之上提供的存儲(chǔ)元件，以及所述存儲(chǔ)元件與第二晶體管電連接；以及 在所述晶體管元件之上提供的用作天線的第一導(dǎo)電層，以及所述第一導(dǎo)電層與第三晶體管電連接， 其中，所述第一晶體管包括在檢測(cè)控制電路中，所述檢測(cè)控制電路將由所述檢測(cè)元件檢測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及 其中，所述襯底、所述晶體管元件、所述檢測(cè)元件、所述存儲(chǔ)元件以及所述第一導(dǎo)電層被保護(hù)層覆蓋。
3.一種用于獲得活體上的信息的方法，所述方法包括 提供植入所述活體內(nèi)的半導(dǎo)體器件；以及 使用讀寫器讀出所述活體上的信息； 其中所述信息由所述半導(dǎo)體器件檢測(cè)， 其中所述半導(dǎo)體器件包括 至少包括第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的晶體管元件，各晶體管在襯底之上提供；在所述晶體管元件之上提供的檢測(cè)元件，以及所述檢測(cè)元件與第一晶體管電連接； 在所述晶體管元件之上提供的存儲(chǔ)元件，以及所述存儲(chǔ)元件與第二晶體管電連接；以及 在所述晶體管元件之上提供的用作天線的第一導(dǎo)電層，以及所述第一導(dǎo)電層與第三晶體管電連接， 其中，所述第一晶體管包括在檢測(cè)控制電路中，所述檢測(cè)控制電路將由所述檢測(cè)元件檢測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及 其中，所述襯底、所述晶體管元件、所述檢測(cè)元件、所述存儲(chǔ)元件以及所述第一導(dǎo)電層被保護(hù)層覆蓋。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述存儲(chǔ)元件包括 在所述晶體管元件上提供的第二導(dǎo)電層； 與所述第二導(dǎo)電層相鄰提供的第三導(dǎo)電層；以及 在所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層之間提供的有機(jī)化合物層， 其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層在同一層中提供。
5.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述活體上的信息是關(guān)于物理量或化學(xué)量的信息。
6.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述活體是人體。
7.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述活體上的信息是體溫。
8.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述活體上的信息是血壓。
9.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述活體上的信息是關(guān)于紫外線的信息。
10.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述活體上的信息是關(guān)于所述活體的健康狀況的信息。
11.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述保護(hù)層是從由ニ氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、類金剛石碳和氮化碳組成的組中選出的ー種。
12.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于獲得活體上的信息的方法， 其中所述襯底是玻璃襯底和具有彈性的襯底這兩者中的任何ー種。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是“半導(dǎo)體器件及其制造方法”。本發(fā)明的目的是提供適于新用法的器件，通過使用半導(dǎo)體器件(如根據(jù)性能的RFID標(biāo)簽)而在不接觸的條件下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以減少使用者的負(fù)擔(dān)，并提高便利性。所提供的半導(dǎo)體器件具有包含晶體管的運(yùn)算處理電路、用作天線的導(dǎo)電層、具有檢測(cè)物理量和化學(xué)量方法的檢測(cè)單元以及存儲(chǔ)被檢測(cè)單元檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元，以及用保護(hù)層來覆蓋運(yùn)算處理電路、導(dǎo)電層、檢測(cè)單元和存儲(chǔ)單元。另外，在不接觸的條件下通過為人類、動(dòng)物和植物等提供這樣的半導(dǎo)體器件，可監(jiān)視和控制不同的信息。
文檔編號(hào)H01L27/144GK102682332SQ20111043028
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者守屋芳隆, 山崎舜平, 渡邊康子, 荒井康行, 野田由美子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所