JP4070176B2

JP4070176B2 - 球状半導体装置

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Publication number: JP4070176B2
Application number: JP2000367069A
Authority: JP
Inventors: 育夫西本; 史朗加納; 重雄宮川
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2020-12-01
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の処理機能をなす電子回路を集積した球状半導体を主体として構成される球状半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、外部装置から放射された電磁波エネルギを電力源として作動して所定の処理機能を果たす電子回路を集積し、該電子回路の出力（処理結果）を外部装置に無線通信する球状半導体装置が提唱されている。この種の球状半導体装置は、例えば直径約１ｍｍの球状半導体に上記電子回路や、電磁波エネルギを受電するコイル等をメタル配線などを用いて形成して構成される。尚、コイルを介して受電された電磁波エネルギは、前記電子回路の一部をなす電源部にて所定の内部電源に変換されて該電子回路の電力源として用いられる。また電子回路の出力は、例えば前記コイルをアンテナとして外部装置に送信される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述した電子回路を集積した球状半導体にコイルを形成する場合、コイルはアルミニウムや銅線からなる数ターンの配線パターンとして形成されるため、コイルと電子回路との絶縁性を十分に確保する必要がある。このため、一般的には電子回路を集積した球状半導体の表面に絶縁膜（酸化膜）を被覆形成し、その上にコイルを形成させることで、その絶縁性の確保が行われる。
【０００４】
しかしながらこのような絶縁膜を介してコイルを形成すると電子回路を被覆して設けられる絶縁膜によって該電子回路の性能（特性）に悪影響が及ぶ虞がある。また、このようにコイルを形成すると球状半導体に電子回路を集積形成する上で一般的な製造プロセスとは異なる製造プロセスを導入する必要があり、その製造プロセス自体が複雑化することのみならず、両プロセスの整合性を取ることが困難であり、生産性を大幅に低下させる大きな要因となる。
【０００５】
またこのようなコイルのみならず、メモリ回路等を前述した電子回路に組み込もうとする場合にも、その製造プロセスが複雑化する等の問題が生じる。例えば電子回路の設計自体を変更したり、別異の製造プロセスを導入することが必要となる等の問題が生じることがある。これ故、電子回路の仕様を変更するには、その製造プロセスを含めた見直しが必要となる等の不具合がある。
【０００６】
更にキャパシタや抵抗等の受動素子は、大きな静電容量、高い抵抗値等になるほど、球状半導体表面部分の広い面積を占有し、球状半導体に集積形成される回路構成に制限を生じさせ、この制限を回避するためには球状半導体の径を大きくしなければならないといった問題を生じる。
本発明は、上記問題を考慮してなされたもので、球状半導体に集積される所定の処理機能をなす電子回路の動作特性を保証して該電子回路を安定に作動させることのできる簡易な構成の球状半導体装置を提供することを目的としている。
【０００７】
特に本発明は、外部装置から非接触に給電される電磁波エネルギを受電して、球状半導体に集積される所定の処理機能をなす電子回路の電力源として用いる為のコイルを、上記電子回路に悪影響を与えることなく形成した簡易な構成の球状半導体装置を提供することを目的としている。
更には本発明は、生産性の低下を招来することなしに電子回路の仕様変更に容易に対処することのできる球状半導体を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の本発明による球状半導体装置は、表面部分に電子回路を集積形成した第１の球状半導体と、この第１の球状半導体に結合されて電子回路に電気的に接続されるコイルを表面部分に形成した第２の球状半導体とからなり、この電子回路は、外部装置から放射された電磁波エネルギをコイルを介して受電して電子回路の作動に必要な内部電源を生成する電源部を具備し、第１および第２の球状半導体の各表面にそれぞれ形成した電極端子を相互に接続して第１および第２の球状半導体を接合一体化してなることを特徴とする。
【０００９】
このような構成であれば、コイルを有する球状半導体は、電子回路を有する球状半導体とは別の球状半導体として構成される。従って第１の球状半導体の電子回路を構成するトランジスタの特性が、第２の球状半導体の絶縁膜の形成によって影響を受けず、又、コイルと電子回路とを同一球状半導体上に形成するための製造プロセスの複雑化が回避され、球状半導体の生産性が低下することもない。
【００１０】
請求項２に記載の本発明による球状半導体装置は、第１の球状半導体の電源部に接続される３個のコイルの最大磁束方向を互いに直交する向きに設けた第２の球状半導体を具備したことを特徴とする。
このように最大磁束方向が相互に直交する３個の各コイルによって電磁波エネルギから交番電力を受電する球状半導体装置は、その姿勢に依存せず、何れかのコイルの最大磁束方向が、電磁波エネルギの最大磁束方向と略適合するため、第１の球状半導体の電源部は、コイルが好適に受電した交番電力の供給を受けることができる。なお、ここでコイルの最大磁束方向とは、コイルに最大の交番電力を誘起する磁束の方向をいう。
【００１１】
請求項３に記載の本発明による球状半導体装置においては、３個の第２の球状半導体は、第１の球状半導体の電源部に接続されるコイルを備え、これら３個の第２の球状半導体のコイルをその最大磁束方向が互いに直交する向きに設けたことを特徴とする。
このように最大磁束方向が相互に直交する３個の第２の球状半導体の各コイルを第１の球状半導体の電源部に接続して電磁波エネルギから交番電力を受電する球状半導体装置は、その姿勢に依存せず、何れかの球状半導体のコイルの最大磁束方向が、電磁波エネルギの最大磁束方向と略適合するため、更に好適に電磁波エネルギから交番電力を受電することができる。
【００１２】
請求項４に記載の本発明による球状半導体装置は、所定の処理機能をなす電子回路を集積形成した第１の球状半導体と、この電子回路に電気的に接続される機能素子を形成してなる第２の球状半導体とを具備し、第１および第２の球状半導体の各表面にそれぞれ形成した電極端子を相互に接続して第１および第２の球状半導体を接合一体化してなり、第２の球状半導体に形成される機能素子は、大容量のキャパシタ、高抵抗、センサ素子、およびメモリ回路の少なくとも１つからなることを特徴とする。
【００１３】
このように構成された球状半導体装置は、第１の球状半導体の電子回路とは別個独立した大きい静電容量のキャパシタ、高抵抗、センサ素子、及びメモリ回路の少なくとも１つを第２の球状半導体の表面部分に形成しており、第２の球状半導体の変更によって、半導体の生産性を低下させることなく種々の機能を有する球状半導体を製造することが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明による球状半導体装置は、互いに異なる機能素子を形成した複数の第２の球状半導体は、第１の球状半導体にそれぞれ接合一体化してなることを特徴とする。
このように構成された球状半導体装置においては、各第２の球状半導体は、第１の球状半導体の電子回路とは別個独立した大きい静電容量のキャパシタ、高抵抗、センサ素子、及びメモリ回路の少なくとも１つを形成しており、これら第２の球状半導体の変更によって、半導体の生産性を低下させることなく種々の機能を有する球状半導体装置を製造することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係る球状半導体装置の第１の実施形態を示す。この球状半導体装置１ａは、図示しない外部装置が放射する電磁波エネルギが存在する環境下で作動する。
【００１６】
球状半導体装置１ａは図１に示すように、第１の球状半導体１０に、第２の球状半導体２０及び第３の球状半導体３０をそれぞれ結合して構成される。ちなみに各球状半導体１０,２０,３０は、例えば直径１ｍｍ程度の球状のシリコンからなる。特に第１の球状半導体１０にはその表面部分に所定の処理機能をなす電子回路が集積されており、又、第２の球状半導体２０にはその表面部分にコイル２１が、更に第３の球状半導体３０にはその表面部分にキャパシタ３１がそれぞれ形成されている。
【００１７】
また各球状半導体１０,２０,３０には、これらの球状半導体１０,２０,３０を相互に接続するための結合部がそれぞれ設けられている。即ち、第１の球状半導体１０には第２の球状半導体２０との結合をなすための結合部１２ａと、第３の球状半導体３０との結合をなす為の結合部１２ｄとが設けられ、これらの両結合部１２ａ,１２ｄは球状半導体１０の中心を対称とした位置に設けられている。また第２の球状半導体２０には前記第１の球状半導体１０との結合をなすための結合部２２が設けられ、更に前記第３の球状半導体３０には第１の球状半導体１０との結合をなすための結合部３２ｄが設けられている。
【００１８】
これらの各結合部は、球状半導体１０,２０,３０の表面部分に形成した複数の電極（パッド）２を備えたもので、これらの電極２は、各球状半導体１０,２０,３０の表面がなす球面（円弧面）に沿ってリング状に等間隔に配列されている。また各電極２の表面には、互いに接続される電極２間、ひいては球状半導体間での物理的・電気的な接続を担う接続媒体としての半田が、例えば図２に示すように所定の高さをもつ半田突起３として設けられている。
【００１９】
しかして第１および第２の球状半導体１０,２０の結合は、結合部１２ａおよび結合部２２の各電極２が定められた電気的接続となるように、ひいては球状半導体１０と球状半導体２０が定められた機械的位置関係となるように位置合わせし、相対する電極２を半田突起３を間にして互いに接触させた状態で上記半田突起３を加熱高温化して溶解し、互いに対向する電極（パッド）２間に張架する。この状態で半田を冷やして凝固させることにより、相対する電極（パッド）２が物理的に強固に接続され、これによって相対する第１および第２の球状半導体１０,２０が接合される。また第１および第３の球状半導体１０,３０間の接合も同様にして行われる。
【００２０】
なお、導電接合部材としての半田突起３は、必ずしも両方の球状半導体に設けておく必要はなく、一方の球状半導体の電極２に設けておくだけでもよい。あるいは、両方の球状半導体の電極２がフラットに形成され、両者の位置決めを行ってから両方の球状半導体の電極間を半田付けしてもよい。
尚、各結合部における電極２は、少なくとも球状半導体１０,２０,３０間での信号の授受に必要な数だけ設けられるが、予め定められた数の電極２をそれぞれ設け、これらの電極２を選択的に用いて前記球状半導体１０,２０,３０間での信号の授受を行うようにしても良い。また数多くの電極２を設ける場合は、これらの電極２を２重または３重のリングを形成して配列するようにすれば良い。また複数の電極２をリング状に配列することに代えて半円弧状に並べてもよく、必要に応じてその配列を変更することも可能である。
【００２１】
ところで前記第１の球状半導体１０に集積される電子回路は、所定の処理機能をなす回路機能部１７と、この回路機能部１７に所定の内部電源Ｖccを供給する電源部１１とからなる。またこの第１の球状半導体１０に前述した如く接続された第２の球状半導体２０には、図２に示すようにその表面にメタル等の配線パターンによりスパイラル状に巻回形成されたコイル２１が設けられている。このコイル２１は、外部装置が放射する電磁波エネルギの環境下に球状半導体装置１ａがあるとき、上記電磁波エネルギを受電して交番電力を生起し、上記第１の球状半導体１０における電源部１１に供給する役割を担う。またこのコイル２１は、前記回路機能部１７にて求められた情報（データ）を後述するように外部装置（図示せず）に対して送信するアンテナとしても機能する。
【００２２】
なお、球状半導体２０の表面部分に数十ＰＦ程度の小容量のキャパシタが形成され、このキャパシタとコイル２１とが並列に接続されて共振回路を構成してもよい。この場合、キャパシタはコイルが形成されていない表面部分に形成してもよいし、或いはキャパシタを形成した後に絶縁膜を形成してその上にコイルを形成してもよい。キャパシタ等の受動素子は、ＣＭＯＳプロセス等で形成されるトランジスタ等に比べ、その上部に厚い絶縁層が形成されても、素子の性能への影響が少ない。
【００２３】
更に前記第１の球状半導体１０に上述した如く接続される第３の球状半導体３０には、その広い面積に亘って数百ＰＦから数百ｎＦの大容量のキャパシタ３１が形成されている。このキャパシタ３１は、前記電源部１１に対して並列に接続されて該電源部１１が生成する内部電源Ｖccを平滑化すると共に、その電力エネルギを蓄積する役割を担う。このキャパシタ３１に蓄積された電力エネルギにより、例えば前記コイル２１を介して受電される電磁波エネルギが不安定な場合であっても、前記回路機能部１７を所定時間に亘って作動させるに必要な電力エネルギが蓄えられる。
【００２４】
ここで前記コイル２１による電磁波エネルギの受電と、受電した電磁波エネルギからの前記電源部１１による内部電源Ｖccの生成について簡単に説明する。コイル２１に印加される電磁波エネルギは、例えば数百ｋＨｚの長中波や短波等からなるが、後述する整流回路１１ａ等を構成できるＩＣプロセスの制約や受信効率等に応じて最適な周波数が選択される。尚、この電磁波エネルギは無変調波でもよく、例えばシグナルジェネレータなどで与えることができる。
【００２５】
もちろん外部装置は、球状半導体に対するコマンド等によるディジタルデータに合わせて、電磁波エネルギを変調してもよい。その場合、回路機能部１７には、上記重畳されたディジタルデータの情報を復調する機能が含まれる。
一方、電源部１１は、例えば図３に示すように、上述した電磁波エネルギを受けるコイル２１に生起される交番電力を整流し直流電源に変換する整流回路１１ａ、整流回路１１ａの出力電圧を規定して過電圧の発生を防止するリミッタ回路１１ｂ、そして上記整流回路１１ａの出力電圧を安定化して前記回路機能部１７を駆動する内部電源Ｖccを生成するレギュレータ１１ｃを有している。尚、整流回路１１ａとしては、図３に示すような全波整流器でなく、半波整流器でも良い。この電源部１１を搭載することにより、半導体装置１ａはバッテリーなどの動作するための電源を所有する必要が無くなる。特に前述したキャパシタ３１は、上述した如く内部電源Ｖccを生成するレギュレータ１１ｃに接続され、受電した電力を直流電力として保持するので、容易に内部電源Ｖccの安定化を図ることができる。
【００２６】
一方、前記回路機能部１７は、制御回路１４、通信回路１５及びセンサ素子１６からなる。このセンサ素子１６は、温度センサ等の所望の物理量を検出でき、半導体集積回路製造プロセスによって形成される素子からなる。そしてセンサ素子１６を介して検出される物理量を、前記制御回路１４の制御の下で通信回路１５を介して外部出力する如く構成される。具体的にはこの回路機能部１７は、電源回路１１から内部電源Ｖccが供給されると、制御回路１４は、センサ素子１６を介して検出される物理量をディジタルのデータに変換し、そのデータを通信回路１５に伝達する。そして通信回路１５ではデータに合わせて球状半導体２０に形成されたコイル２１のＱ値を変化させる。
【００２７】
なお、コイルのＱ値とはコイルの損失、又は共振回路の先鋭度を示すものである。キャパシタ３１に電力を充電するときには、Ｑ値ができるだけ高くなることが望ましい。Ｑ値を変化させる方法としては、例えば通信回路１５にトランジスタを設けてコイル２１に接続し、制御回路１４からのディジタルデータが「１」のときトランジスタをオン、「０」のときトランジスタをオフとする等の方法や、電源部１１のインピーダンスを変化させること、などである。
【００２８】
するとＱ値を変化させることにより、外部装置が放射する電磁波エネルギにより生成される誘導磁界中に微小な磁場の変化が生ずるので、その変化を外部にてモニターすることにより、送信されたデータを把握することが可能となる。ここでＱ値の変化を大きくするほど、誘導磁界の変化が大きくなる。なお、通信回路１５はコイル２１を使って電波を送信してもよく、これに限らない。なお、一般にはＱ値を低くすることにより受電効率が低下し、電源部１１で生成される電力も少なくなるが、本発明によれば球状半導体３０のキャパシタ３１に十分な電力が充電されていることから、送信時に使用する電力を十分保持することが可能となる。
【００２９】
よって、従来より更にＱ値を低くして受電効率を落としても、動作電源を確保できるので、Ｑ値の変化を大きくして磁界の変化を強くすることで耐ノイズ性を向上させることができる。
かつ、従来より更にＱ値を低くして磁界の変化を強くするができ、外部との通信距離を伸ばすことが可能となる。
【００３０】
更にコイル２１を形成してなる球状半導体２０と電子回路を形成してなる球状半導体１０は、別個の球状半導体として構成されているため、その球状半導体製造プロセスの複雑化が回避される。
図４及び図５は、本発明に係る球状半導体装置の第２の実施形態を示す。
なお、第１の実施形態と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付して図示し、その動作説明を省略する。
【００３１】
球状半導体装置１ｂは図３に示すように、第１の球状半導体１０ａに、第２の球状半導体２０ａ、球状半導体２０ｂ、球状半導体２０ｃ及び第３の球状半導体３０をそれぞれ結合して構成される。第１の球状半導体１０ａにはその表面部分に所定の処理機能をなす電子回路が集積されており、又、第２の球状半導体２０ａ、球状半導体２０ｂ及び球状半導体２０ｃにはそれぞれの表面部分にコイル２１ａ、２１ｂ及び２１ｃが形成されている。なお第３の球状半導体３０は第１の実施形態と同じく構成されている。
【００３２】
また第１の球状半導体１０ａは、第２の球状半導体２０ａ、球状半導体２０ｂ、球状半導体２０ｃ及び第３の球状半導体３０と結合するために４個の結合部１２ａ、結合部１２ｂ、結合部１２ｃ及び結合部１２ｄを有している。そして、球状半導体３０と球状半導体１０ａとを結合する結合部１２ｄは、結合部１２ｃに対して球状半導体１０ａの中心対称の位置に設けられている。
【００３３】
球状半導体２０ａは、球状半導体１０ａと接続するための結合部２２ａを、球状半導体２０ｂは結合部２２ｂを、そして球状半導体２０ｃは結合部２２ｃをそれぞれの表面部分に形成している。
これらの結合部は、第１の実施形態における結合部と同様に形成・位置合わせされて接続・結合される。
【００３４】
ここで、第２の球状半導体２０ａ、球状半導体２０ｂ及び球状半導体２０ｃは、それらの表面部分に形成されたコイル２１ａ、コイル２１ｂ及びコイル２１ｃが、それらの最大磁束方向に相互に直交するよう結合される。例えばコイル２１ａはＸ軸方向、コイル２１ｂはＹ軸方向そしてコイル２１ｃはＺ軸方向に最大磁束方向を有する（図５参照）。
【００３５】
ところで第１の球状半導体１０ａにはその表面部分に所定の回路機能部１７と電源部１１ｅを有する電子回路を形成してなり、電源部１１ｅは切換回路１１ｄとレギュレータ１１ｃを有している。
外部装置から球状半導体装置に放射される電磁波エネルギは、通常一定の最大磁束方向を有している。そして球状半導体装置のコイルの最大磁束方向が、電磁波エネルギの最大磁束方向と一致する状態にあるとき、コイルは最も効率良く電磁波エネルギから交番電力を受電する。球状半導体装置のコイルの最大磁束方向と電磁波エネルギの最大磁束方向とが一致していないときには、コイルで電磁波エネルギから受電される交番電力が減少する。
【００３６】
３個のコイルを有する球状半導体装置１ｂにおいては、球状半導体１０ａの電源部１１ｅは切換回路１１ｄとレギュレータ１１ｃとを有し、切換回路１１ｄは、コイル２１ａ、コイル２１ｂ及びコイル２１ｃの３個のコイルの出力にそれぞれ対応して構成される３個の整流回路とリミッタ回路を有している。ここで、切換回路１１ｄは、コイル２１ａ、コイル２１ｂ及びコイル２１ｃの出力に対応した整流回路のうち、もっとも大きい交番電力を整流して出力する整流回路を選択して切換え、その出力をレギュレータ１１ｃに供給する。
【００３７】
またはコイル２１ａ、コイル２１ｂ及びコイル２１ｃは、電源部１１ｅに接続され、電源部１１ｅに設けられた検知回路がこれら３個のコイルのうち、どのコイルが最も大きい交番電力を受電しているかを検知し選択し、切換回路１１ｄが最も大きい交番電力を受電しているコイルを一の整流回路へ接続する構成としてもよい。
【００３８】
或いは３個のコイルは、直列に接続されて切換回路を介さずに一つの整流回路に接続されてもよい。
上記整流回路の出力は、電圧を安定化して前記回路機能部１７を駆動する内部電源Ｖccを生成するレギュレータ１１ｃに接続されている。キャパシタ３１は、内部電源Ｖccを生成するレギュレータ１１ｃに接続され、受電した電力を直流電力として保持することは球状半導体装置１ａと同様である。
【００３９】
以上説明したように球状半導体装置１ｂにおいては、第２の球状半導体２０ａ、球状半導体２０ｂ及び球状半導体２０ｃが有する３個のコイルが直交しているため、球状半導体装置１ｂの姿勢の如何によらず、少なくとも１個のコイルが電磁波エネルギを好適に受電する。
従って、球状半導体装置１ａが発揮する作用に加えて、球状半導体装置１ｂは、電磁波エネルギの最大磁束方向に依存することなく電磁波エネルギから交番電力を好適に受電することができ、電子回路を作動させる直流電力を好適に供給することができ、非接触データ授受を好適に行うことが可能となるという効果を奏する。
【００４０】
又、球状半導体１０ａに結合した球状半導体３０は、受電した電力をキャパシタ３１でより長時間にわたり保持できるため、通信回路１５がデータを送信するためコイルのＱを変化させても、電子回路を作動させる直流電力を更に好適に供給することができ、非接触データ授受を更に好適に行うことが可能となるという効果を奏する。
【００４１】
なお、３個のコイルは厳密に直交している必要はなく、球状半導体装置１ｂの動作にとって実害を生じない程度に電磁波エネルギの受電が可能なように、３個のコイルが配設されていればよい。
図６は、本発明に係る球状半導体装置の第３の実施形態を示す。
なお、第１の実施形態と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付して図示し、その動作説明を省略する。
【００４２】
球状半導体装置１ｃは、第１の球状半導体１０ｂ、第２の球状半導体２０、第３の球状半導体３０及び第４の球状半導体４０が結合してなる。球状半導体１０ｂ、球状半導体２０及び球状半導体３０は、第１の実施形態における球状半導体１０、球状半導体２０、球状及び半導体３０と同様に結合している。ここで球状半導体１０ｂは球状半導体１０に比べ更に結合部１２ｅを有し、そして、結合部１２ｅは他の結合部と同様に形成され、結合部１２ｅの電極２は回路機能部１７ａに電気的に接続されている。球状半導体４０はメモリ回路１３ａに電気的に接続された複数の電極２を有する結合部４２ｅを有し、結合部１２ｅと結合部４２ｅは他の結合部と同様に相互に結合している。
【００４３】
このように構成される球状半導体装置１ｃは、第１の実施形態の球状半導体装置１ａと同様に、外部装置が照射する電磁波エネルギが存在する環境下で作動し、外部装置との間で非接触データ授受を行う。
よって、メモリ回路１３ａに形成されるメモリは、電磁波エネルギの受電が途絶えたときにもデータを保持できるような不揮発性のメモリが望ましい。なお、メモリ回路１３ａはメモリ及びメモリのアクセスを制御する回路から形成されてもよいし、球状半導体４０のメモリ回路１３ａはメモリだけから形成され、メモリのアクセスを制御する回路は球状半導体１０ｂに形成されてもよい。
【００４４】
球状半導体装置１ｃは、球状半導体４０を変更することによって、球状半導体の生産性の低下を招来することなしに、電子回路の仕様変更に容易に対処することができる。例えば球状半導体４０がメモリ回路を形成してなるとき、球状半導体４０の仕様変更を行うことで、外部装置との間で多種多様なデータ授受を行う球状半導体装置が、生産性の低下を伴わずに実現されるという効果を奏する。
【００４５】
また、球状半導体４０を変更することによって、メモリ容量の変更にも容易に対応でき、更にはＥＥＰＲＯＭや強誘電体メモリ等の特殊なメモリ半導体製造プロセスで形成される球状半導体と、ＣＭＯＳプロセスで形成され電子回路を構成する球状半導体１０ｂとを結合することにより、球状半導体装置１ｃの形成が、両者の半導体製造プロセスの相違によらず整合性を有し容易に達成できるという効果を奏する。
【００４６】
又、センサ素子を球状半導体４０の表面部分に形成すれば、球状半導体４０の仕様変更を行うことで、各種のセンサ装置の球状半導体装置が、生産性の低下を伴わずに実現されるという効果を奏する。
例えば、球状半導体装置１ｃは、異方性エッチング等の特別なプロセスを用いたセンサ素子を形成した球状半導体４０と、その信号を処理する電子回路を形成した球状半導体１０ｂとを結合することにより、球状半導体装置１ｃの形成が、両者の半導体製造プロセスの相違によらず整合性を有し容易に達成できるという効果を奏する。
【００４７】
更にまた、数ＭΩの高抵抗を形成した球状半導体４０と電子回路を形成した球状半導体１０ｂとを結合した球状半導体装置１ｃは、球状半導体表面部に形成される拡散抵抗が、その抵抗値が高くなるほど球状半導体の表面部分を広く占有することから、高抵抗の形成によって球状半導体１０ｂの電子回路の構成に制約を生じないという効果を奏する。
【００４８】
このように、電子回路を形成した球状半導体とは異なる球状半導体に大容量のキャパシタ、メモリ回路、センサ素子及び高抵抗の少なくとも１つを形成した球状半導体装置は、各球状半導体の製造プロセスの相違によらず、製造が可能なため、球状半導体装置の開発期間の短縮、信頼性向上が可能となる効果を奏する。
また、球状半導体表面上の広い面積を占有する受動素子が、電子回路を形成した球状半導体とは別個の球状半導体に形成されるため、両者を同一の球状半導体上に形成した場合より、球状半導体自体の小型化が可能となり、かつ電子回路に形成されるトランジスタ等の素子の集積度の制約も緩和されるという効果を奏する。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
電源で３個のコイルが設けられることの目的は、球状半導体装置の姿勢と電磁波エネルギの最大磁束方向との関係に依存することなく、球状半導体装置の良好な作動を維持するため、電磁波エネルギから最も大きい交番電力を受電する作用を発揮することにあり、このような作用を発揮できるように各コイルの最大磁束方向が交差する角度及びコイルの接続が構成されていればよい。
【００５０】
コイルを有する第１の球状半導体は、互いに最大磁束方向が直交する３個のコイルを同一の球状半導体表面に形成していてもよい。
コイルが、電子回路と同一の球状半導体の表面部分に形成されている球状半導体においても、この球状半導体と球状半導体３０とが結合してなる球状半導体装置は、コイルが電磁波エネルギから受電した交番電力から得た直流電力をキャパシタ３１に保持しておくことで、球状半導体装置の動作を好適に維持できる。
【００５１】
コイルを有する３個の第２の球状半導体と結合した第１の球状半導体が、メモリ回路又はセンサ素子を形成した第３の球状半導体と結合して球状半導体装置を形成してもよい。更に、この球状半導体装置にキャパシタが形成された第４の球状半導体が結合してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の球状半導体装置によれば、外部装置と非接触データ授受を行う球状半導体装置において、外部装置から非接触に給電される電磁波エネルギを受電して、球状半導体装置に集積される所定の処理機能をなす電子回路の電力源として用いるためのコイルを電子回路に悪影響を与えることなく形成することができ、生産性の低下を招来することなしに電子回路の仕様変更に容易に対処することができ、更に好ましくは、メモリ回路、センサ素子並びに大容量キャパシタ及び高抵抗の受動素子を生産性の低下を招来することなく形成し、球状半導体の小型化が可能となる球状半導体装置を提供するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る球状半導体装置の外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るコイルを形成した球状半導体の外観図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る球状半導体装置の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る球状半導体装置の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る球状半導体装置の外観図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る球状半導体装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ球状半導体装置
１０、１０ａ、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、３０、４０球状半導体
１１、１１ｅ電源部
１１ｄ切換回路
１３ａメモリ回路
１６センサ素子
１７、１７ａ回路機能部
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃコイル
３１キャパシタ

Claims

表面部分に電子回路を集積形成した第１の球状半導体と、この第１の球状半導体に結合されて前記電子回路に電気的に接続されるコイルを表面部分に形成した第２の球状半導体とからなり、
前記電子回路は、外部装置から放射された電磁波エネルギを前記コイルを介して受電して該電子回路の作動に必要な内部電源を生成する電源部を具備し、
前記第１および第２の球状半導体の各表面にそれぞれ形成した電極端子を相互に接続して前記第１および第２の球状半導体を接合一体化してなることを特徴とする球状半導体装置。
前記第２の球状半導体は、前記第１の球状半導体の前記電源部に接続される３個のコイルを備え、
これら３個のコイルは、それぞれ各コイルの最大磁束方向が互いに直交する向きに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の球状半導体装置。
前記第２の球状半導体は、前記第１の球状半導体の前記電源部に接続されるコイルをそれぞれ形成した３個の球状半導体からなり、
これら３個の第２の球状半導体は、各コイルの最大磁束方向を互いに直交する向きに位置付けて、前記第１の球状半導体にそれぞれ接合一体化してなる請求項１に記載の球状半導体装置。
所定の処理機能をなす電子回路を集積形成した第１の球状半導体と、上記電子回路に電気的に接続される機能素子を形成してなる第２の球状半導体とを具備し、
前記第１および第２の球状半導体の各表面にそれぞれ形成した電極端子を相互に接続して前記第１および第２の球状半導体を接合一体化してなり、
前記第２の球状半導体に形成される機能素子は、大容量のキャパシタ、高抵抗、センサ素子、およびメモリ回路の少なくとも１つからなることを特徴とする球状半導体装置。
互いに異なる機能素子を形成した複数の第２の球状半導体は、前記第１の球状半導体にそれぞれ接合一体化してなる請求項４に記載の球状半導体装置。