CN101222085A

CN101222085A - 天线及具有该天线的半导体装置

Info

Publication number: CN101222085A
Application number: CNA2007101608546A
Authority: CN
Inventors: 八洼裕人; 高缘贵章
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-07-16
Also published as: US20080158092A1; KR20080061274A; JP2008181492A; JP5184872B2

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够抑制在电磁感应方式的天线中的电流密度分布的不均匀来产生歪斜少的磁场的天线。另外，本发明提供一种响应频率和通信距离的不均匀性低的半导体装置。本发明的技术要点如下：一种在环形导体图案的一部分具有缺口部的天线，其中所述缺口部的所述导体图案的截面相对置。另外，在所述缺口部中，天线的导体图案电耦合而形成电容。另外，本发明是一种所述天线及集成电路通过供电部而电连接的半导体装置。

Description

天线及具有该天线的半导体装置

技术领域

本发明涉及通过使用电磁感应方式进行发送及接收的天线、以及具有该天线的半导体装置。

背景技术

近年来，研究开发出RFID(射频识别系统)并且其已被实际应用。

RFID是这样一种技术，即在能够以无线的方式收发信息的半导体装置(也称为RFID标签、ID标签、IC标签、IC芯片、无线标签、电子标签、无线芯片)和读写器之间以非接触方式进行通信，以记录或读出数据。

作为这种RFID的通信方式，主要使用电波方式和电磁感应方式(例如，非专利文件1)

在电波方式中，通过使用电波传送电力及信号，并且主要使用如下频带：300MHz至300GHz的高频区域。与电磁感应方式相比，电波方式具有能够在广范围内进行通信的优点，但是具有对介电常数大的障碍物如水或人体等没有耐性的缺点。

在电磁感应方式中，通过采用电磁感应传送电力及信号。因此，不受到介电常数大的障碍物的影响，但是其通信距离比电波方式短。另外，在电磁感应方式中，天线能够通信的范围取决于天线尺寸及频率。当将一般使用于电磁感应方式的环形天线适用于高频时，由于高频(300MHz至300GHz)的波长(0.1cm至1m)和天线的线路长度(几cm至几十cm)非常接近，所以在天线线路中产生电流的差异。因为通过使固定电流流过天线线路来可以产生更稳定的磁场，所以至今为止还不将电磁感应方式适用于波长短的高频区域。

非专利文件1主编岸上顺一“要点图解式RFID教科书对于普适(ubiquitous)社会的无线IC标签”初版，股份公司ASCII，2005年3月4日，第26页

如上述背景技术所述，使用高频的电磁感应方式的天线由于波长非常短，其长度与天线的线路长度大致相同而存在着在天线上的电流密度分布不均匀的问题。例如，在偶极天线中，供电部的电流密度高，而两端的电流密度低。在环形天线中，由电流密度分布的不均匀导致磁场的歪斜。

其结果，产生如下问题：响应频率、通信距离根据能够进行无线信息收发的半导体装置的配置位置或方向而不同。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种能够抑制在电磁感应方式的天线中的电流密度分布的不均匀性来产生歪斜少的磁场的天线。另外，本发明提供一种响应频率和通信距离的不均匀性低的半导体装置。

本发明之一是一种在环形导体图案的一部分具有供电点且在其他部分具有缺口部的天线，其中缺口部的导体图案的截面相对置。另外，在所述缺口部中，天线的导体图案电耦合，而形成电容。另外，也可以具有多个缺口部。

本发明之一是一种以从供电部向一个方向延伸的第一导体图案的端部为起点、并以从供电部向与上述一个方向不同的方向延伸的第二导体图案的端部为终点的、平面形状为环形的天线，其中所述第一导体图案及第二导体图案的各自的一部分在空间上重叠。另外，在所述在空间上重叠的区域中，天线的导体图案电耦合，而形成电容。另外，也可以具有多个在空间上重叠的区域。

本发明之一是一种半导体装置，包括：集成电路；以及通过供电部而与所述集成电路电连接的天线，其中所述天线在环形导体图案的一部分具有供电点且在其他部分具有缺口部，其中缺口部的导体图案的截面相对置。另外，在所述缺口部中，天线的导体图案电耦合，而形成电容。另外，也可以具有多个缺口部。

本发明之一是一种半导体装置，包括：具有两个端子的集成电路；以及与所述集成电路电连接的天线，其中关于所述天线，以从供电部向一个方向延伸的第一导体图案的端部为起点并以从供电部向与上述一个方向不同的方向延伸的第二导体图案的端部为终点，且平面形状为环形，并且第一导体图案及第二导体图案的各自的一部分在空间上重叠。另外，也可以具有多个在空间上重叠的区域。

另外，本发明的半导体装置可以为在集成电路中设置有电池的结构，该电池能够从外部以无线的方式进行充电。

这里，用作天线的导电层的平面形状为环形，而可以产生磁场。作为典型的环形，可以举出圆形环形、矩形环形、多角形环形等。再者，该环形也可以具有文字或花样的形状。

另外，供电部指的是将电流提供给天线的区域或从天线接受电流的区域。因此，构成天线的导电层可以具有两个连接端子作为供电部。另外，构成天线的导电层可以具有线圈作为供电部。

注意，在本发明中的“连接”包括电连接和直接连接的情况。因此，在本发明公开的结构中，不仅具有规定的连接关系，而且也可以在它们之间设置能够实现电连接的其他元件(例如，开关、晶体管、电容元件、电感器、电阻元件或二极管等)。或者，也可以在中间不夹其他元件而直接连接。

本发明的天线具有环形形状，并是在除了供电部以外的部分中具有缺口部且该缺口部中的截面相对置的导体图案。在该缺口部中能够存储电荷，因此可以增加流到该缺口部附近的电流。因此，可以降低天线的导体图案上的电流分布的不均匀性，而当天线发送及接收电磁波时能够产生歪斜少的磁场。其结果，可以降低由于使采用所述天线的半导体装置接近读写器的位置而产生的响应距离和响应频率的不均匀性。

再者，本发明所提供的天线只由导体图案构成，而不使用电路元件，因此可以以单一平面构成。因此，容易实现半导体装置的薄型化，而可设置在各种物品上。

再者，通过使构成天线的导体图案以三维方式相对置，即将它们在空间上重叠，可以形成平行平板电容器，因此可以增加形成在导体图案的端部的电容。其结果，可以缩小天线的二维面积。另外，可以实现具有该天线的半导体装置的小型化。

另外，本发明所提供的天线可以具有电容分量，因此在根据共振频率设定天线尺寸的情况下，可以减少电感分量。因此，可以减少天线的线路长度，而可以实现小型化。

本发明所提供的天线具有非常简单的形状，因此容易制造试制品，而容易改变其设计。

本发明所提供的天线具有非常简单的形状，因此能够以短时间及低成本制造，而能够进行大量生产。

附图说明

图1是表示本发明的天线的俯视图；

图2是对本发明的天线的缺口部详细地进行说明的透视图；

图3是表示本发明的天线的等效电路的图；

图4A至4C是表示本发明的天线的缺口部的详细形状的俯视图；

图5A至5C是表示本发明的天线的俯视图；

图6A和6B是表示本发明的天线的俯视图；

图7A至7C是表示本发明的半导体装置的透视图、俯视图及截面图；

图8A至8D是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；

图9A至9C是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；

图10A和10B是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；

图11A和11B是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；

图12A和12B是说明本发明的半导体装置的制造工序的截面图；

图13A至13C是表示本发明的天线的电流密度分布的计算结果的图；

图14是表示本发明的半导体装置的图；

图15是表示本发明的半导体装置的图；

图16A至16H是表示本发明的半导体装置的应用方式的图；

图17A至17F是表示本发明的天线的模型的图；

图18A至18C是表示本发明的天线的计算结果的图；

图19A和19B是表示本发明的天线的透视图及截面图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同的方式来实施，所属技术领域的普通人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。注意，在用于说明实施方式的所有附图中，使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。

一般来说，天线可以发射且接收电波，但在以下所示的实施方式中，仅说明天线接收电波的情况而省略发射电波的情况，以便简化说明。然而，不言而喻，本发明包括从天线发射电波的情况。

实施方式1

在本实施方式中，参照附图说明本发明的天线的一个方式。

如图1所示，本实施方式所示的天线具有衬底100、导体图案101a、导体图案101b、供电部102、以及缺口部103。就是说，本实施方式所示的天线具有导体图案101a的端部和导体图案101b的端部相对置的区域。但是，根据情况也可以不具有衬底100，例如，天线可以只由导体图案101a、导体图案101b、供电部102、以及缺口部103构成。

将本实施方式的天线用于电磁感应方式。在电磁感应方式中，将产生在天线中的磁场的变化转换成电流。因此，通过采用环形天线，可以增加磁通量，并可以增加流过天线的电流。因此，如图1所示，优选将导体图案101形成为环形，其中间夹着缺口部103和供电部102。

另外，以供电部102的一方端部为起点，经过导体图案101a、缺口部103及导体图案101b且以供电部102的另一方端部为终点的线路越长，即环形的直径越大，环形内的面积越大，因此感应性高且贯穿内部的磁通量增加，因而流过更多电流。另外，即使线路的长度相同，也可以通过改变导体图案101a及导体图案101b的形状来增加或减少天线的感应性。

在采用以高频(典型地说，为300MHz至300GHz)共振的天线的情况下，天线的线路长度优选为几mm至几m，典型地为1mm至1m。

下面，若没有特别情况，则“导体图案101”指的是导体图案101a及导体图案101b的双方。

图2是缺口部103的放大图。为了使缺口部103具有电容，而设定最优化的缺口部宽度W及缺口部的面积S。通过减小缺口部宽度W、提高缺口部的相对介电常数、以及增加缺口部的面积S，可以增加电容。

图3表示图1所示的本实施方式的等效电路。

在图3所示的等效电路中，当外部元件的阻抗没有虚部分量时，以式1表示其共振频率f。导体图案101a的电感La、导体图案101b的电感Lb、由缺口部构成的电容C的值分别受导体图案101a、导体图案101b及缺口部103的形状的很大的影响，因此可以通过调整导体图案101a、导体图案101b及缺口部103的形状，使天线处于共振状态。

[式1]

f = \frac{1}{2 π \sqrt{(La + Lb) C}}

另外，当外部元件的阻抗具有虚部分量X时，为了获得式2而调整导体图案101a、导体图案101b及缺口部103的形状。由此，可以消除包含在外部元件的阻抗中的虚部分量，而可以使天线处于共振状态。

[式2]

- X = 2 πf (La + Lb) - \frac{1}{2 πfC}

当环形天线的线路长度相对于波长成为某个长度以上的长度(例如，波长的1％以上的长度)时，天线的电流密度分布不均匀，因此磁场歪斜，但是可以通过利用缺口部103的电容改善该不均匀性。在缺口部103的电容小的情况下，留在缺口部103附近的电荷少，因此流到缺口部103的电流小。与此相反，在缺口部103的电容大的情况下，留在缺口部103附近的电荷多，因此流到缺口部103附近的电流大。因此，可以使天线的电流密度分布均匀化。另外，通过增加缺口部103的电容，可以进一步提高电流密度分布的均匀性。

接下来，参照图4A至4C说明缺口部的俯视形状。注意，这里所述的缺口部不需要是接续的导体图案在实际上被切断的区域。典型地说，缺口部指的是在环形导体图案中导体图案的端部以固定间隔相对置的区域。另外，不需要使导体图案的整个端部相对置，也可以使端部的一部分之间相对置。

在图4A中，导体图案101的端部通过简单结构的缺口部103而以固定间隔相对。具体地说，当从上面看导体图案时，缺口部的形状为一个直线。另外，在导体图案的端部具有一组相对面。具有这种形状的缺口部103容易加工，而适合大量生产。

在图4B中，当从上面看导体图案时，缺口部103的形状为V字形状。另外，在导体图案的端部具有两组相对面。具有这种形状的缺口部103可以增加电容，而可以进一步使电流密度分布均匀化。

在图4C中，当从上面看导体图案时，缺口部103的形状为梳齿形状。另外，在导体图案的端部具有多组相对面。具有这种形状的缺口部103可以扩大形成电容的部分的面积，因此可以增加电容，而可以进一步使电流密度分布均匀化。图4C所示的缺口部103具有复杂结构。由于可以扩大形成电容的部分的面积，所以与图4A和图4B相比，可以进一步使电流密度分布均匀化。

另外，如图19A和19B所示，通过以三维方式重叠、即在空间上重叠构成天线的导体图案的一部分，可以形成平行平板电容器。图19A示出形成在衬底100上的天线，其中具有从供电部102延伸到两侧的导体图案101a和101b。导体图案101b通过导体101d连接到导体图案101c。另外，在导体图案101c和导体图案101a之间保持固定间隔。

图19B是沿图19A的a-b截断的截面图。导体图案101a和导体图案101c在保持固定间隔的状态下重叠，就是说，它们以三维方式重叠。在该重叠部104中，可以形成平行平板电容器。因此，与图4A至4C所示的缺口部相比，可以形成更大的电容。其结果，可以缩小天线的二维面积。

如上所述的缺口部103的形状只是一个例子。缺口部103的形状可以通过多种不同的方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围内可以被变换为各种各样的形式。因此，缺口部103的形状不应该被解释为仅限定在本实施方式所记载的内容中。

注意，对于导体图案101，可以形成多个缺口部103或重叠部104。

切断导体图案101的缺口部103的位置不局限于如上所述的位置。只要满足共振频率，就可以将缺口部103形成在导体图案101中的任何部分，但通过将缺口部103形成为当从上面看导体图案时位于供电部的相对置的一侧，可以在缺口部中产生并残留更多电荷，而可以增加电容。

下面，说明导体图案的形状。

在图1中，示出由缺口部103而分成导体图案101a和导体图案101b的正方形导体图案101。但是，导体图案101不局限于其一部分具有缺口部103的正方形。例如，导体图案101可以为多角形状或在角部具有圆度的形状。通过将导体图案101形成为多角形状或在角部具有圆度的形状，在导体图案101的角部减少电流密度的偏差，而有在导体图案101中减少电力损失的效果。

例如，如图5A所示，也可以是由缺口部103、供电部102a及102b而分成导体图案101a和导体图案101b的圆形导体图案101。虽然在图5A中示出由缺口部103、供电部102a及102b而分成导体图案101a和导体图案101b的圆形导体图案101，但是不局限于此。例如，可以为椭圆形状或具有角部的形状。在将导体图案101配置在衬底100或物体上的情况下，通过将导体图案101形成为椭圆形状或具有角部的形状，可以提高配置方法的自由度。

如图5B所示，导体图案101的宽度、粗度、厚度等也可以不均匀。导体图案101的形状影响到天线的电抗，因此通过使导体图案101部分具有不同的宽度、粗度、厚度等，可以调整天线的共振频率或者调整相对于频率的共振峰的锐度。

如图5C所示，也可以采用导体图案101的一部分被分枝的结构。通过使导体图案101a和导体图案101b的一部分分枝，并将到缺口部的距离不同的多组供电部设置在导体图案上，可以制造具有多个共振频率的天线。具体地说，将芯片连接到供电部102a及102b的情况和将芯片连接到供电部102c及102d的情况具有互不相同的天线的线路长度。因此，可以使一个天线具有多个频率。

导体图案101只要是环形并满足本实施方式所示的衬底100、供电部102及缺口部103的结构条件就可以为任何形状。例如，在环中，导体图案101可以具有文字或花样等的形状。当导体图案101的一部分具有文字或花样等的形状时，可以制造适合环境的天线，并在具有企业标识等的形状的情况下，发挥宣传效果。

导体图案101不局限于配置在同一平面上。例如，可以像线圈那样增加匝数。通过增加匝数，可以提高将天线内的磁通量变化转换成导体图案101上的电流的效率。另外，可以使天线小型化。

导体图案101可以由铜(Cu)、铝(A1)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)等的导电材料构成。另外，可以层叠形成所述导电材料中的任何多种。例如，可以举出铜、镍及金的叠层结构。

至于被环形导体图案101包围的部分，也可以配置材料。例如，通过配置具有提高磁通量密度的效果的材料如铁氧体或非晶金属，可以提高将环形内的磁通量变化转换成导体图案101上的电流的效率。

下面，说明将电力提供给天线的供电部102。

供电部102是与外部元件进行电力收发的部分。只要达到其目的，就可以采用任何结构。至于供电部102的形状，也可以具有与导体图案101不同的宽度、粗度、厚度。通过使供电部102的宽度比导体图案101大，可以在不改变共振频率的状态下提高与外部元件接合的方法的自由度。另外，如果减少导体图案101的厚度，可以使供电部102的宽度比导体图案101大。

注意，导体图案101和供电部102的边界不是明确限定的。因此，可以将导体图案101的一部分定义为供电部102。在本说明书中，若没有特别情况，则将导体图案101的一部分定义为供电部102。

如图6A所示，供电部102a及102b可以为不同的连接端子。

可以为如下形式：导体图案101a和供电部102a电连接，并且导体图案101b和供电部102b电连接。

另外，如图6B所示，可以设置能够在衬底上下方向上产生磁场的线圈102e作为供电部。再者，当采用外部元件本身使天线产生磁场的结构时，可以在不提供不同的连接端子或线圈的状态下通过电磁感应与外部元件进行电力收发，因而导体图案的一部分成为供电部。因此，供电部102不需要如图6A所示那样分成供电部102a及102b，而可以电连接供电部102a及102b。

供电部102的材料可以与导体图案101的材料相同。或者，供电部102的材料可以与导体图案101的材料不相同。

下面，说明衬底100。

配置衬底100的目的是各种各样的。该目的有：维持导体图案101a、导体图案101b及外部环境的位置关系；缩短由导体图案101收发的电磁波的波长；提高导体图案内的磁通量密度；等等。

在衬底100的相对介电常数大于1的情况下，具有如下的波长缩短效果：当对电磁波的入射一侧和透过一侧进行比较时，透过一侧的电磁波的波长变短。因此，在空气中，当衬底100的相对介电常数大于空气的相对介电常数(典型地说，介电常数大于1)时可以使波长变短，而与没有衬底100的情况相比，可以使天线的尺寸小型化。

衬底100的形状不局限于图1所示的正方形。另外，衬底100的厚度可以不均匀。就是说，可以根据设置环境或用途而采用自由的形状。这里所述的“自由的形状”指的是文字、花样、圆形、多角形、类似于导体图案101的形状、使用衬底100覆盖导体图案101、等等。例如，可以为了不使导体图案101接触外部环境而使用衬底100覆盖导体图案101。

作为衬底100，可以使用玻璃环氧树脂、氟树脂、陶瓷、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、丙烯、纸等的电介质材料。

衬底100可以根据场合而使用不同的材料。例如，通过在导体图案101所构成的环形图案内使用铁氧体等的磁性材料，可以增加导体图案101所构成的环形图案内的磁通量变化。

如上所述，在本实施方式中采用了环形天线，其中在导体图案中具有供电部及缺口部。在该缺口部中能够存储电荷，因此可以增加流到该缺口部附近的电流。因此，可以降低天线的导体图案上的电流分布的不均匀性，而当天线发送及接收电磁波时能够产生歪斜少的磁场。

实施方式2

在本实施方式中，参照图7A至7C说明具有上述实施方式所示的天线的半导体装置。具体地说，说明将具有元件如晶体管等的元件层(也称为IC芯片)贴合在上述实施方式所示的天线上，以提供半导体装置的情况。注意，在图7A至7C中，图7B是图7A中的区域120的放大图，而图7C是沿图7B的a-b线截断的截面图。

首先，在衬底100上形成用作天线的导体图案101a及101b、供电部102a及102b。另一方面，除了形成天线以外，还形成具有晶体管等的元件的元件层126。作为天线，形成上述实施方式所示的结构的天线中的任一种即可。另外，元件层126具有设置有晶体管等的元件的集成电路部131和与该集成电路部131电连接的导电膜132a、132b(图7B)。

接着，在衬底100上贴合设置元件层126(图7A)。当在衬底100上贴合元件层126时，使形成在衬底100上的供电部102a和形成在元件层126上的导电膜132a、以及形成在衬底100上的供电部102b和形成在元件层126上的导电膜132b电连接。这里示出了使用各向异性导电粘合剂来贴合衬底100和元件层126的情况(图7C)，使用具有粘合性的树脂133粘结衬底100和元件层126。另外，通过使用包含在树脂133中的导电粒子134，将供电部102a和导电膜132a、以及供电部102b和导电膜132b分别电连接。注意，也可以使用银膏、铜膏或碳膏等导电性粘合剂或者焊接等来贴合衬底100和元件层126。

在元件层126的集成电路部131中可以设置薄膜晶体管(TFT)。在此情况下，作为构成元件层126的衬底135，可以使用玻璃衬底或塑料衬底。另外，也可以使用硅(Si)等的半导体衬底作为衬底135，并且使用将沟道区域设置于该半导体衬底中的场效应晶体管来形成集成电路部131。

本实施方式的半导体装置可以应用本说明书的其他实施方式所示的天线的结构或半导体装置的制造方法等。

在本实施方式中，虽然使用能够进行无线信息收发的半导体装置进行了说明，但是也可以将实施方式1所示的天线用于读写器的天线。

在本实施方式的半导体装置中采用了环形天线，其中在导体图案中具有供电部及缺口部。在该缺口部中能够存储电荷，因此可以增加流到该缺口部附近的电流。因此，可以降低天线的导体图案上的电流分布的不均匀性，而当天线发送及接收电磁波时能够产生歪斜少的磁场。因此，本实施方式所示的半导体装置可以降低起因于对其他天线的半导体装置的位置的响应距离和响应频率的不均匀性。

实施方式3

在本实施方式中，参照附图说明上述实施方式2所示的半导体装置的制造方法。这里说明通过在具有柔性的衬底上设置晶体管等的元件来形成元件层的情况。

首先，在衬底701的一个表面上形成剥离层702，接着形成成为基底的绝缘膜703及非晶半导体膜704(例如，包含非晶硅的膜)(图8A)。注意，剥离层702、绝缘膜703、以及非晶半导体膜704可以连续形成。

作为衬底701，可以使用玻璃衬底、石英衬底、在金属衬底或不锈钢衬底的一个表面上形成有绝缘膜的衬底、具有耐受本工序的处理温度的耐热性的塑料衬底等。在使用这种衬底701的情况下，对其面积和形状没有大的限制，从而，若例如使用一个边长为一米以上的矩形衬底作为衬底701，则可以显著提高生产率。该优点与使用圆形的硅衬底的情况相比，是很有利的。注意，在本工序中，在衬底701的整个表面上提供剥离层702，然而根据需要，还可以在衬底701的整个表面上提供剥离层之后，通过光刻法选择性地提供剥离层702。另外，这里与衬底701接触地形成剥离层702，然而根据需要，还可以与衬底701接触地形成成为基底的绝缘膜，然后与该绝缘膜接触地形成剥离层702。

剥离层702可以采用金属膜、或金属膜和金属氧化膜的叠层结构等。作为金属膜，使用由选自钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、以及铱(Ir)中的元素、以上述元素为其主要成分的合金材料或化合物材料构成的膜的单层或叠层。此外，金属膜通过使用这些材料进行溅射法或等离子体CVD法等各种薄膜形成法等而形成。作为金属膜和金属氧化膜的叠层结构，通过在形成上述金属膜之后，在氧气氛或N₂O气氛下进行等离子体处理、或在氧气氛或N₂O气氛下进行加热处理，可以在金属膜的表面上形成该金属膜的氧化物或氧氮化物。例如，在使用溅射法或CVD法等形成钨膜而作为金属膜的情况下，通过对钨膜进行等离子体处理，可以在钨膜的表面上形成由钨氧化物构成的金属氧化膜。另外，在此情况下，钨的氧化物被表示为WO_x，其中X是2至3，存在有X是2的情况(WO₂)、X是2.5的情况(W₂O₅)、X是2.75的情况(W₄O₁₁)以及X是3的情况(WO₃)等。当形成钨的氧化物时，对于如上举出的X的值没有特别的限制，可以根据蚀刻速度等确定要形成哪一种氧化物。另外，还可以例如在形成金属膜(例如，钨)之后，在通过溅射法在该金属膜上形成绝缘膜诸如氧化硅(SiO₂)等的同时，在金属膜上形成金属氧化物(例如，在钨上的钨氧化物)。

作为绝缘膜703，通过溅射法或等离子体CVD法等以单层或叠层形成包含硅的氧化物或硅的氮化物的膜。在成为基底的绝缘膜具有双层结构的情况下，例如可以形成氮氧化硅膜作为第一层，并且形成氧氮化硅膜作为第二层。在成为基底的绝缘膜具有三层结构的情况下，可以形成氧化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜分别作为第一层绝缘膜、第二层绝缘膜和第三层绝缘膜。另外，也可以形成氧氮化硅膜、氮氧化硅膜和氧氮化硅膜分别作为第一层绝缘膜、第二层绝缘膜和第三层绝缘膜。成为基底的绝缘膜用作阻挡膜，该阻挡膜防止来自衬底701的杂质的侵入。

通过溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等以25至200nm(优选以30至150nm)的厚度形成非晶半导体膜704。

接下来，通过激光晶化法、RTA或利用了退火炉的热晶化法、利用促进结晶化的金属元素的热晶化法、或组合了利用促进结晶化的金属元素的热晶化法与激光晶化法的方法等来使非晶半导体膜704结晶化，以形成晶体半导体膜。之后，将所获得的晶体半导体膜蚀刻成所希望的形状来形成晶体半导体膜704a至704d，并且覆盖该半导体膜704a至704d地形成栅绝缘膜705(图8B)。

在下文中，简单地说明晶体半导体膜704a至704d的制造工序的一例。首先，使用等离子体CVD法形成50至60nm厚的非晶半导体膜。接下来，将包含作为促进结晶化的金属元素的镍的溶液保持在非晶半导体膜上，然后对非晶半导体膜进行脱氢处理(500℃，一个小时)和热晶化处理(550℃，四个小时)，来形成晶体半导体膜。之后，根据需要照射激光，并通过光刻法形成晶体半导体膜704a至704d。

在通过激光晶化法形成晶体半导体膜的情况下，可以使用连续振荡型的激光束(CW激光束)或脉冲振荡型的激光束(脉冲激光束)。作为激光束，在此可以使用从选自如下激光器中的一种或多种振荡出来的激光束：气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器等；以将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶的YAG、YVO₄、镁橄榄石(Mg₂SiO₄)、YAlO₃、GdVO₄、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y₂O₃、YVO₄、YAlO₃、GdVO₄作为介质的激光器；玻璃激光器；红宝石激光器；变石激光器；Ti：蓝宝石激光器；铜蒸气激光器或金蒸气激光器。通过照射上述激光束的基波以及该基波的二次至四次谐波的激光束，可以获得粒径大的结晶。例如，可以使用Nd:YVO₄激光器(基波为1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。此时，激光的功率密度必需大约为0.01至100MW/cm²(优选为0.1至10MW/cm²)。另外，以扫描速度大约为10至2000cm/sec来进行照射。注意，以将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶的YAG、YVO₄、镁橄榄石(Mg₂SiO₄)、YAlO₃、GdVO₄、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y₂O₃、YVO₄、YAlO₃、GdVO₄作为介质的激光器；Ar离子激光器；以及Ti：蓝宝石激光器都可以使激光连续振荡，也可以通过进行Q开关工作或锁模等来以10MHz以上的振荡频率使激光脉冲振荡。当以10MHz以上的振荡频率使激光束振荡时，在半导体膜被激光熔融直到固化的期间中，下一个脉冲被照射到半导体膜。因此，与使用低振荡频率的脉冲激光器的情况不同，可以在半导体膜中连续移动固态与液态的界面，因此，可以获得向扫描方向连续成长的晶粒。

另外，当通过利用促进结晶化的金属元素进行非晶半导体膜的结晶化时，其优点在于可以在低温下以短时间进行结晶化，且结晶方向变得一致。另一方面，存在由于留在晶体半导体膜中的金属元素引起截止电流增加而使特性不稳定的问题。因此，可以在晶体半导体膜上形成用作吸杂位置的非晶半导体膜。成为吸杂位置的非晶半导体膜需要含有诸如磷或氩的杂质元素，因此，优选通过溅射法形成，通过该溅射法可以使非晶半导体膜包含高浓度的氩。之后，进行加热处理(RTA法、利用退火炉的热退火等)以使金属元素扩散到非晶半导体膜中，接着去除含有该金属元素的非晶半导体膜。以该方式，可以减少晶体半导体膜中的金属元素的含量或去除晶体半导体膜中的金属元素。

接下来，形成覆盖晶体半导体膜704a至704d的栅绝缘膜705。作为栅绝缘膜705，是通过CVD法或溅射法等以单层或叠层形成的包含硅的氧化物或硅的氮化物的膜。具体而言，以单层或叠层形成包含氧化硅的膜、包含氧氮化硅的膜、或包含氮氧化硅的膜。

此外，也可以对半导体膜704a至704d进行高密度等离子体处理，使其表面氧化或氮化来形成栅绝缘膜705。例如，通过引入了稀有气体诸如He、Ar、Kr、Xe等与氧、氧化氮(NO₂)、氨、氮、氢等的混合气体的等离子体处理形成。通过微波的引入进行在此的等离子体的激发，可以生成低电子温度且高密度的等离子体。由通过该高密度等离子体生成的氧基(还有包括OH基的情况)或氮基(还有包括NH基的情况)，可以使半导体膜的表面氧化或氮化。

通过如上所述的利用高密度等离子体的处理，1至20nm、典型为5至10nm的绝缘膜被形成在半导体膜上。由于在此情况下的反应为固相反应，因此可以使所述绝缘膜和半导体膜之间的界面态密度极为低。由于这种高密度等离子体处理使半导体膜(结晶硅或多晶硅)直接氧化(或氮化)，所以可以将绝缘膜形成为厚度不均匀性极为低的理想状态。另外，在结晶硅的晶粒界面中也不会被强烈地氧化，所以成为非常优选的状态。换言之，通过进行在此所示的高密度等离子体处理使半导体膜的表面固相氧化，可以在晶粒界面中不发生异常氧化反应地形成具有良好的均匀性、低界面态密度的绝缘膜。

栅绝缘膜可以仅使用通过高密度等离子体处理形成的绝缘膜，还可以在其上通过利用等离子体或热反应的CVD法层叠淀积氧化硅、氧氮化硅、氮化硅等的绝缘膜。无论是哪一种情况，都可以使在其栅绝缘膜的一部分或所有部分包括通过高密度等离子体形成的绝缘膜而形成的晶体管的特性的不均匀性很小。

此外，一边对半导体膜照射连续振荡激光或以10MHz以上的频率振荡的激光束、一边向一个方向扫描而使该半导体膜晶化而获得的半导体膜704a至704d，具有其晶体沿该激光束的扫描方向成长的特征。通过使该扫描方向与沟道长度方向(当形成沟道形成区域时，载流子流过的方向)一致地布置晶体管并且组合上述栅绝缘层，可以获得特性的不均匀性小且场效应迁移率高的薄膜晶体管(TFT)。

接下来，在栅绝缘膜705上层叠形成第一导电膜和第二导电膜。这里，通过等离子体CVD法或溅射法等以20至100nm的厚度形成第一导电膜。第二导电膜以100至400nm的厚度形成。第一导电膜和第二导电膜由选自钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等中的元素、以上述元素为其主要成分的合金材料或化合物材料形成。或者，第一导电膜和第二导电膜由掺杂磷等的杂质元素的多晶硅为代表的半导体材料形成。作为第一导电膜和第二导电膜的组合实例，可以给出氮化钽膜和钨膜、氮化钨膜和钨膜、或者氮化钼膜和钼膜等。由于钨和氮化钽具有高耐热性，所以可以在形成第一导电膜和第二导电膜之后进行目的为热激活的加热处理。此外，在不是双层结构而是三层结构的情况下，优选采用由钼膜、铝膜和钼膜组成的叠层结构。

接下来，使用光刻法形成由抗蚀剂构成的掩模，并且进行形成栅电极和栅极线的蚀刻处理，以在半导体膜704a至704d上方形成栅电极707。

接下来，使用光刻法形成由抗蚀剂构成的掩模，并通过离子掺杂法或离子注入法将赋予n型的杂质元素以低浓度添加到半导体膜704a至704d中。作为赋予n型的杂质元素使用属于元素周期表第15族的元素即可，例如，使用磷(P)或砷(As)。

接下来，覆盖栅绝缘膜705和栅电极707地形成绝缘膜。作为绝缘膜，通过等离子体CVD法或溅射法等以单层或叠层形成含有无机材料诸如硅、硅的氧化物或硅的氮化物的膜、或者含有有机材料诸如有机树脂等的膜。接下来，通过主要沿着垂直方向的各向异性蚀刻法选择性地蚀刻绝缘膜，形成与栅电极707的侧面接触的绝缘膜708(也称为侧壁)。当之后形成LDD(轻掺杂漏)区域时使用绝缘膜708作为用于掺杂的掩模。

接下来，通过使用以光刻法而形成的由抗蚀剂构成的掩模、栅电极707及绝缘膜708作为掩模，将赋予n型的杂质元素添加到晶体半导体膜704a至704d中，以形成第一n型杂质区域706a(也称为LDD区域)、第二n型杂质区域706b、以及沟道区域706c(图8C)。第一n型杂质区域706a所包含的杂质元素的浓度低于第二n型杂质区域706b所包含的杂质元素的浓度。

接着，通过覆盖栅电极707和绝缘膜708等地形成单层或叠层的绝缘膜，以形成薄膜晶体管730a至730d(图8D)。通过CVD法、溅射法、SOG法、液滴喷射法、丝网印刷法等利用无机材料诸如硅的氧化物和硅的氮化物等；有机材料诸如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯、环氧等；或硅氧烷材料等形成单层或叠层的绝缘膜。例如，在绝缘膜具有双层结构的情况下，可以形成氮氧化硅膜作为第一层绝缘膜709，并且形成氧氮化硅膜作为第二层绝缘膜710。

另外，可以在形成绝缘膜709和710之前或在形成绝缘膜709和710中的一个或多个薄膜之后，进行以恢复半导体膜的结晶性或激活已添加到半导体膜中的杂质元素、氢化半导体膜为目的的加热处理。对于加热处理，可以采用热退火法、激光退火法或RTA法等。

接下来，通过光刻法蚀刻绝缘膜709和710等，以形成使第二n型杂质区域706b露出的接触孔。之后，填充接触孔地形成导电膜，并且选择性地蚀刻该导电膜来形成导电膜731。注意，也可以在形成导电膜之前在接触孔中露出了的半导体膜704a至704d的表面上形成硅化物。

导电膜731通过CVD法或溅射法等使用选自铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、镍(Ni)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、硅(Si)的元素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料以单层或叠层形成。以铝为主要成分的合金材料，例如相当于以铝为主要成分且含有镍的材料、或者以铝为主要成分且含有镍、以及碳和硅中之一或二者的合金材料。作为导电膜731，例如可以采用阻挡膜、铝硅膜和阻挡膜的叠层结构、或阻挡膜、铝硅膜、氮化钛膜和阻挡膜的叠层结构。注意，阻挡膜相当于由钛、钛的氮化物、钼、或钼的氮化物构成的薄膜。由于铝和铝硅的电阻值低而且廉价，所以是形成导电膜731的最佳材料。另外，当提供上层和下层的阻挡层时可以防止产生铝或铝硅的小丘。此外，当形成由作为还原性高的元素的钛构成的阻挡膜时，即使在晶体半导体膜上形成有薄的自然氧化膜，也可以还原该自然氧化膜而获得与晶体半导体膜的良好接触。

接下来，覆盖导电膜731地形成绝缘膜711，并且在该绝缘膜711上与导电膜731电连接地形成导电膜712(图9A)。绝缘膜711通过CVD法、溅射法、SOG法、液滴喷射法、或丝网印刷法等由无机材料或有机材料以单层或叠层形成。此外，绝缘膜711优选以0.75μm至3μm的厚度形成。此外，用于上述导电膜731的任何材料可以用于导电膜712。

接下来，在导电膜712上形成导电膜713。导电膜713通过使用CVD法、溅射法、液滴喷射法、丝网印刷法等由导电材料形成(图9B)。优选的是，导电膜713由选自铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)的元素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料以单层或叠层形成。这里，通过丝网印刷法将含有银的膏形成在导电膜712上，然后进行50至350℃的加热处理使它成为导电膜713。此外，也可以在将导电膜713形成于导电膜712上之后，对导电膜713及导电膜712重叠的区域照射激光，以便提高电连接性。注意，也能够将导电膜713选择性地形成在导电膜731上，而不提供绝缘膜711及导电膜712。

接下来，覆盖导电膜712和713地形成绝缘膜714，并且通过光刻法选择性地蚀刻绝缘膜714，以形成露出导电膜713的开口部715(图9C)。绝缘膜714通过CVD法、溅射法、SOG法、液滴喷射法、或丝网印刷法等使用无机材料或有机材料以单层或叠层形成。

接下来，从衬底701剥离包括薄膜晶体管730a至730d等的层732(以下也称为“层732”)。这里，在通过照射激光(例如UV光)形成开口部716之后(图10A)，可以利用物理性的力量从衬底701剥离层732。此外，也可以在从衬底701剥离层732之前，将蚀刻剂引入到开口部716中，去除剥离层702。作为蚀刻剂，使用含有氟化卤素或卤素互化物的气体或液体。例如，作为含有氟化卤素的气体使用三氟化氯。由此，层732成为从衬底701剥离的状态。注意，也可以部分地留下剥离层702而无需全部去除。通过残留一部分剥离层702，可以减少蚀刻剂的消耗并缩短去除该剥离层所需的处理时间。此外，即使在已去除剥离层702之后，也可以将层732保留在衬底701上。此外，优选再利用已被剥离了层732的衬底701，以便减少成本。

这里，在通过激光的照射蚀刻绝缘膜来形成开口部716之后，将层732的一方表面(露出绝缘膜714的表面)贴合在第一板材717上，然后将层732从衬底701完全剥离(图10B)。作为第一板材717，可以使用例如通过加热来降低其粘接力的热剥离胶带。

接下来，在层732的另一方表面(进行了剥离的面)提供第二板材718，然后进行加热处理和加压处理的一方或双方，来贴合第二板材718。此外，在提供第二板材718的同时或在提供之后剥离第一板材717(图11A)。作为第二板材718，可以使用热熔膜等。此外，在作为第一板材717使用热剥离胶带的情况下，可以利用当贴合第二板材718时施加的热来剥离。

另外，作为第二板材718，也可以使用进行了防止静电等的抗静电处理的薄膜(在下文中称为抗静电薄膜)。作为抗静电薄膜，可以举出将能抗静电的材料分散在树脂中的薄膜、以及贴合有能抗静电的材料的薄膜等。设置有能抗静电的材料的薄膜可以是一个表面设有能抗静电的材料的薄膜或者两个表面都设有能抗静电的材料的薄膜。再者，在将一个表面设有能抗静电的材料的薄膜贴合到层上时，可以将设置有能抗静电的材料的表面朝向内侧地贴合，也可以朝向外侧地贴合。另外，能抗静电的材料提供在薄膜的整个面或一部分上即可。作为这里的能抗静电的材料，可以使用金属、铟和锡的氧化物(ITO)、以及界面活性剂如两性界面活性剂、阳离子界面活性剂和非离子界面活性剂等。此外，除了上述材料以外还可以使用含有在侧链上具有羧基及季铵碱的交联共聚物高分子的树脂材料等作为能抗静电的材料。可以通过将这些材料贴合、捏制或者涂敷在薄膜上而获得抗静电薄膜。通过使用抗静电薄膜进行密封，在作为产品使用时可以免受来自外部的静电等导致的对半导体元件的不好影响。

接下来，覆盖开口部715地形成导电膜719(图11B)。注意，还可以通过在形成导电膜719之前或形成导电膜719之后对导电膜712和713照射激光，来提高电连接性。

接下来，将激光选择性地照射到元件组733，以分成多个元件层(图12A)。通过以上工序可以制造元件层。

接下来，将元件层126压合在形成有用作天线的导体图案101a及101b(未图示)的衬底100上(图12B)。具体而言，如上述实施方式所示，将形成在衬底100上的用作天线的导体图案101a与元件层126的导电膜719电连接地贴合。这里，使用具有粘接性的树脂133粘接衬底100和元件层126。此外，使用包含在树脂133中的导电粒子134将导电膜719和导体图案101a电连接。

注意，本实施方式能够应用于本说明书的其他实施方式所示的半导体装置的制造方法。

在本实施方式的半导体装置中采用了环形天线，其中在导体图案中具有供电部及缺口部。在该缺口部中能够存储电荷，因此可以增加流到该缺口部附近的电流。因此，可以降低天线的导体图案上的电流分布的不均匀性，而当天线发送及接收电磁波时能够产生歪斜少的磁场。因此，根据本实施方式，可以制造降低响应距离和响应频率的不均匀性的半导体装置。

再者，用于本实施方式所示的半导体装置的天线只由导体构成，而不使用电路元件，因此可以以单一平面构成。另外，在供电部中，作为连接到天线的集成电路，使用薄膜晶体管来形成。因此，容易实现半导体装置的薄型化，而可设置在各种物品上。

另外，用于本实施方式所示的半导体装置的天线由缺口部而具有电容分量，因此在根据共振频率设定天线的情况下，可以减少电感分量。因此，可以减少天线的线路长度，而可以实现半导体装置的小型化。

实施方式4

在本实施方式中，参照附图说明当作为RFID标签使用具有上述实施方式所示的天线的半导体装置时的结构。

图14示出了本实施方式所示的RFID标签的框图。

图14的RFID标签300由天线301及信号处理电路302构成。另外，信号处理电路302由整流电路303、电源电路304、解调电路305、振荡电路306、逻辑电路307、存储控制电路308、存储电路309、逻辑电路310、放大器311、以及调制电路312构成。

在RFID标签300中，天线301所接收的通讯信号输入到信号处理电路302中的解调电路305。所接收的通讯信号，即在天线301和读写器之间收发的信号的频率在极超短波带有915MHz、2.45GHz等，其分别根据ISO规格等设定。当然，在天线301和读写器之间收发的信号的频率不局限于此，例如，也可以采用亚毫米波的300GHz至3THz、毫米波的30GHz至300GHz、微波的3GHz至30GHz、极超短波的300MHz至3GHz、以及超短波的30MHz至300MHz中的任一频率。另外，在天线301和读写器之间收发的信号是调制了载波的信号。载波的调制方式可以是模拟调制或数字调制，也可以是幅度调制、相位调制、频率调制、以及扩展频谱中的任一种。优选采用幅度调制或频率调制。

从振荡电路306输出的振荡信号作为时钟信号供应给逻辑电路307。另外，调制了的载波在解调电路305解调。解调了的信号也发送到逻辑电路307并被分析。在逻辑电路307被分析了的信号发送到存储控制电路308，存储控制电路308根据该信号控制存储电路309，取出存储在存储电路309的数据，并将该数据发送到逻辑电路310。在逻辑电路310对发送到逻辑电路310的信号进行编码处理，然后在放大器311将编码了的信号增幅，并且调制电路312根据该信号对载波进行调制。读写器根据该调制了的载波识别来自RFID标签的信号。另一方面，输入到整流电路303的载波在被整流之后输入到电源电路304。这样获得的电源电压从电源电路304供应给解调电路305、振荡电路306、逻辑电路307、存储控制电路308、存储电路309、逻辑电路310、放大器311、以及调制电路312等。注意，不一定需要电源电路304。在这里，电源电路304具有将输入电压降低、提高或正负反相的功能。RFID标签300以上述方式工作。

另外，天线301的形状采用上述实施方式所示的任一结构即可。另外，对信号处理电路与天线的连接没有特别限定。例如，可以采用如下方法：使用引线键合连接或凸块连接来使天线和信号处理电路连接的方法；或以被芯片化了的信号处理电路的一个表面为电极而贴合在天线上的方法。另外，可以使用ACF(各向异性导电薄膜)来贴合信号处理电路和天线。

注意，天线可以具有与信号处理电路302一起层叠在相同的衬底上而提供的结构，或者，也可以具有使用外部天线的结构。当然，也可以具有在信号处理电路的上部或下部设置有天线的结构。

另外，整流电路303只要是将被天线301所接收的载波感应的交流信号转换为直流信号的电路即可。

注意，本实施方式所示的RFID标签除了具有图14所示的结构以外，也可以具有如图15所示那样设置有电池361的结构。当从整流电路303输出的电源电压不足以使信号处理电路302工作时，从电池361也可以向构成信号处理电路302的各个电路如解调电路305、振荡电路306、逻辑电路307、存储控制电路308、存储电路309、逻辑电路310、放大器311、调制电路312等供应电源电压。注意，关于存储在电池361的能量，例如当从整流电路303输出的电源电压比使信号处理电路302工作所需的电源电压足够大时，可以将从整流电路303输出的电源电压中的剩余电源电压存储在电池361。另外，通过在RFID标签中除了设置天线301及整流电路303之外还设置别的天线及整流电路，也可以从随机产生的电磁波等获得存储到电池361的能量。就是说，能够以无线的方式进行电池361的充电。

注意，电池是指通过充电可以恢复连续使用时间的电池。作为电池，优选采用形成为片状的电池，例如通过采用使用凝胶电解质的锂聚合物电池、锂离子电池、锂二次电池等，而能够实现小型化。当然，只要是能够充电的电池，就可以使用任何电池，可以采用镍氢电池或镍镉电池等，也可以采用大容量的电容器等。

另外，本实施方式可以应用本说明书中的其他实施方式所示的天线或半导体装置的结构。

用于本实施方式所示的半导体装置的天线在导体图案中具有缺口部。在该缺口部中能够存储电荷，因此可以增加流到该缺口部附近的电流。因此，可以降低天线的导体图案上的电流分布的不均匀性，而当天线发送及接收电磁波时能够产生歪斜少的磁场。因此，本实施方式所示的半导体装置可以降低由对其他天线或产生磁场的外部元件的半导体装置的位置而造成的响应距离和响应频率的不均匀性。

另外，通过在本实施方式所示的半导体装置中设置能够进行无线充电的电池，可以对提供到半导体装置中的电池简单地进行充电，并可以在不需要因电池随时间退化而更换电池的状态下与外部进行信息收发。

实施方式5

在本实施方式中，说明本发明的半导体装置的利用方式的一例。本发明的半导体装置的用途很广泛，可以应用于以非接触的方式确认对象物的履历等信息且对生产、管理等有用的任何产品。例如，本发明的半导体装置可以提供在纸币、硬币、有价证券类、证书类、无记名债券类、包装用容器类、书籍类、记录媒体、个人用品、交通工具类、食品类、衣物类、保健用品类、生活用品类、药品类及电子器具等中来使用。使用图16A至16H说明其例子。

纸币、硬币是市场上流通的金钱，其包括在特定区域像货币一样通用的东西(兑换券)、纪念币等。有价证券类是指支票、证券、期票等(图16A)。证书类是指驾驶执照、居住卡等(图16B)。无记名债券类是指邮票、米券、各种赠券等(图16C)。包装用容器类是指盒饭等的包装纸、塑料瓶等(图16D)。书籍类是指书等(图16E)。记录媒体是指DVD软件、录像磁带等(图16F)。交通工具类是指诸如自行车等的车辆、船舶等(图16G)。个人用品是指包、眼镜等(图16H)。食品类是指食品、饮料等。衣物类是指衣服、鞋等。保健用品类是指医疗器具、健康器具等。生活用品类是指家具、照明器具等。药品类是指医药品、农药等。电子器具是指液晶显示装置、EL显示装置、电视装置(电视接收机、薄型电视接收机)、手机等。

通过对纸币、硬币、有价证券类、证书类、无记名债券类等提供半导体装置80，可以防止伪造。此外，通过对包装用容器类、书籍类、记录媒体等、个人用品、食品类、生活用品类、电子器具等提供半导体装置80，可以实现商品检查系统、租赁店中的系统等的效率化。通过对交通工具类、保健用品类、药品类等提供半导体装置80，可以防止伪造和失盗，当用于药品类时，可以防止服错药。作为半导体装置80的设置方法，将半导体装置贴在物品的表面上或嵌入到物品中。例如，当设置于书时，可将半导体装置嵌入到纸中，当设置于由有机树脂构成的包装时，可将半导体装置嵌入到该有机树脂中。另外，即使将半导体装置提供于纸等，也可以通过设置微细化了的半导体装置而避免包括在该半导体装置中的元件的破坏等。

如此，通过对包装用容器类、记录媒体、个人用品、食品类、衣物类、生活用品类、电子器具等提供半导体装置，可以实现商品检查系统、租赁店中的系统等的效率化。此外，通过对交通工具类提供半导体装置，可以防止伪造和失盗。此外，通过将半导体装置嵌入到诸如动物等的生物中，可以容易地识别各个生物。例如通过将具备传感器的半导体装置嵌入到诸如家畜等的生物中，不仅可以管理出生年、性别和种类等，而且还可以容易管理体温等的健康状态。

本实施方式通过应用本说明书中的其他实施方式所示的天线或半导体装置的结构，而可以降低由对读写器的半导体装置的位置而引起的响应距离和响应频率的不均匀性。因此，容易实现半导体装置的薄型化，而可设置在各种物品上。

实施例1

下面，描述本发明所提供的天线的具体例子、实验、计算结果等。具体地说，使用图13A至13C、图17A至17F、以及图18A至18C示出确认由缺口部的形状引起的电流密度分布变化的计算结果的一个例子。

在图17A至17F中，图17A至17C表示用于计算的天线的形状。图17D是沿图17A的a-b线截断的截面图，图17E是沿图17B的c-d线截断的截面图，并且图17F是沿图17C的e-f线截断的截面图。

在图17A中，缺口部103形成为直线状。在图17B中，缺口部103形成为锯齿形状。在图17C中，具有重叠部901。在计算中，可以设定电阻为0的完全导体。通过插入完全导体层902，可以将导体图案101形成为立体，而可以在区域903内形成平行平板电容器。因此，可以形成比图17B更大的电容。

关于每个天线，在厚度为0.2mm且相对介电常数为4.6的介电材料衬底上配置膜厚度为35μm且线宽为1mm的Cu，其它区域都是空气。

计算的顺序如下：在图17A中，只使缺口部103、导体图案101的长度变化，来设定以915MHz共振的天线形状，然后观测电流密度分布。对图17B及图17C所示的天线也同样地进行计算。

在图17A所示的形状的天线中，以915MHz共振的天线尺寸是一边La₀＝38mm的正方形。在图17B所示的形状的天线中，以915MHz共振的天线尺寸是一边Lb₀＝36mm的正方形。在图17C所示的形状的天线中，以915MHz共振的天线尺寸是一边Lc₀＝32mm的正方形。像这样，在图17A至17C所示的形状的天线中，通过将缺口部103的形状设定为直线状、锯齿形状、平行平板电容器形状，使天线的线路长度变短，因而可以知道在缺口部103及重叠部901中产生的电容增加了。

图18A示出此时图17A所示的天线的阻抗，图18B示出图17B所示的天线的阻抗，并且图18C示出图17C所示的天线的阻抗。

以设置在供电部102a及102b的测量点上的端口的阻抗为50Ω，并以差动输入进行计算。此时，图17A所示的形状的天线的阻抗为6.672-j4.459(j为虚数)，图17B所示的形状的天线的阻抗为5.414+j4.160(j为虚数)，图17C所示的形状的天线的阻抗为3.452+j14.425(j为虚数)。

接着，使用电磁场模拟器观测产生在导体图案101上的电流密度的分布。

图13A表示图17A所示的模型的计算结果，图13B表示图17B所示的模型的计算结果，并且图13C表示图17C所示的模型的计算结果。在图13A至13C中，示在天线的导体图案上的箭头方向为电流方向，而箭头大小表示电流密度。当对图13A和图13B进行比较或对图13A和图13C进行比较时，特别在对缺口部中的箭头大小进行比较的情况下，可以看到如下结果：如果缺口部复杂且所形成的电容越大，则电流密度分布越均匀。因此，确认了本发明的效果。

注意，上述计算结果只是一个例子。天线的大小根据天线的线幅和材料等而变化。

当环形天线的线路长度相对于波长成为某个长度以上的长度时，天线的电流密度分布不均匀，因此磁场歪斜，但是可以通过利用缺口部103的电容改善该不均匀性。在缺口部103的电容小的情况下，留在缺口部103附近的电荷少，因此流到缺口部103的电流小。与此相反，在缺口部103的电容大的情况下，留在缺口部103附近的电荷多，因此流到缺口部103附近的电流大。因此，可以使天线的电流密度分布均匀化。缺口部103的电容越大，这种效果越明显。

本说明书根据2006年12月27日在日本专利局受理的日本专利申请编号2006-353243而制作，所述申请内容包括在本说明书中。

Claims

1.一种天线，包括：

环形导电结构；

在所述环形导电结构的一部分中的供电部；以及

在所述环形导电结构的其他部分中的至少一个缺口部，其中，所述缺口部中的所述环形导电结构的截面相对置，所述环形导电结构在所述缺口部中具有电容。

2.一种天线，包括：

供电部；

从所述供电部在第一方向上延伸的第一导电结构；以及从所述供电部在与所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二导电结构，

其中，所述第一导电结构的一部分和所述第二导电结构的一部分在空间上重叠，

所述第一导电结构和所述第二导电结构的重叠部分具有电容。

3.一种射频识别装置，包括：

集成电路；以及

具有环形导电结构的天线，

其中，所述天线通过供电部电连接到所述集成电路，

所述天线的一部分具有至少一个缺口部，

所述缺口部中的截面相对置，

所述天线在所述缺口部中具有电容。

4.一种射频识别装置，包括：

集成电路；以及

天线，

其中，所述天线通过供电部电连接到所述集成电路，

所述天线包括供电部、从所述供电部在第一方向上延伸的第一导电结构、以及从所述供电部在与所述第一方向不同的第二方向上延伸的第二导电结构，

所述第一导电结构的一部分和所述第二导电结构的一部分在空间上重叠，

5.根据权利要求1所述的天线，其中所述供电部包括线圈。

6.根据权利要求2所述的天线，其中所述供电部包括线圈。

7.根据权利要求3所述的射频识别装置，其中所述供电部包括线圈。

8.根据权利要求4所述的射频识别装置，其中所述供电部包括线圈。

9.根据权利要求1所述的天线，其中所述导电结构具有包括第一金属膜和第二金属膜的叠层结构。

10.根据权利要求2所述的天线，其中所述导电结构具有包括第一金属膜和第二金属膜的叠层结构。

11.根据权利要求3所述的射频识别装置，其中所述导电结构具有包括第一金属膜和第二金属膜的叠层结构。

12.根据权利要求4所述的射频识别装置，其中所述导电结构具有包括第一金属膜和第二金属膜的叠层结构。

13.根据权利要求9所述的天线，其中所述第一金属膜和所述第二金属膜分别包括从包括Cu、Al、Ag、Ni的组中选择的金属。

14.根据权利要求10所述的天线，其中所述第一金属膜和所述第二金属膜分别包括从包括Cu、Al、Ag、Ni的组中选择的金属。

15.根据权利要求11所述的射频识别装置，其中所述第一金属膜和所述第二金属膜分别包括从包括Cu、Al、Ag、Ni的组中选择的金属。

16.根据权利要求12所述的射频识别装置，其中所述第一金属膜和所述第二金属膜分别包括从包括Cu、Al、Ag、Ni的组中选择的金属。