JP2008003077A - 半導体装置、及び半導体装置を用いた位置検出システム - Google Patents

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Abstract

【課題】無線通信を行って、ＲＦＩＤが空間において存在するか存在しないか、またそのＲＦＩＤが所有しているＩＤなどの情報を取得するほか、そのＲＦＩＤの位置を特定する。
【解決手段】複数の質問器とサーバーとをネットワーク接続して、位置検出システムを構築する。ＲＦＩＤと質問器とで無線通信を行うことで、各質問器からＲＦＩＤまでの距離を求め、その距離のからＲＦＩＤの位置を求める。質問器からＲＦＩＤまでの距離を算出するには、ＲＦＩＤで質問器から受信した信号の振幅に応じた周波数で信号を発振させる。ＲＦＩＤで発振している信号の周波数を、ＲＦＩＤ内でまたは質問器で検出することにより、質問器からＲＦＩＤまでの距離を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置及び当該半導体装置を用いた位置検出システムに関する。特に、複数の質問器からの無線信号により位置検出を行う半導体装置を用いた位置検出システムに関する。
近年、電磁界または電波等の無線通信を利用した個体情報識別技術が注目を集めている。特に、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを利用した個体情報識別技術が注目を集めている。ＲＦＩＤタグ（以下、単にＲＦＩＤという）は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる。ＲＦＩＤを用いた個体識別技術は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めており、個人認証への応用も期待されている。
ＲＦＩＤは、電源を内蔵するか、外部から電源供給を受けるかの違いにより、アクティブタイプ（能動タイプ）のＲＦＩＤと、パッシブタイプ（受動タイプ）のＲＦＩＤとの二つのタイプに分けることができる。特許文献１にはアクティブタイプのＲＦＩＤに関して記載され、特許文献２には、パッシブタイプに関しては記載されている。このうち、アクティブタイプのＲＦＩＤにおいては、ＲＦＩＤを駆動するための電源を内蔵しており、電源として電池を備えて構成されている。また、パッシブタイプのＲＦＩＤにおいては、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用して作りだし、電池を備えることのない構成を実現している。
図２６にアクティブタイプのＲＦＩＤの具体的な構成についてブロック図を示す。図２６のアクティブタイプのＲＦＩＤ１４００では、アンテナ回路１４０１によって受信された通信信号が信号処理回路１４０２における復調回路１４０５、アンプ１４０６に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリアにＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理を行って送られてくる。ここで図２６においては、通信信号として１３．５６ＭＨｚの例について示す。
図２６において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは１３．５６ＭＨｚのキャリアをクロックに用いている。アンプ１４０６は１３．５６ＭＨｚのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路１４０７に供給する。またＡＳＫ変調やＰＳＫ変調された通信信号は復調回路１４０５で復調される。復調後の信号は、論理回路１４０７に送られ、解析される。論理回路１４０７で解析された信号はメモリコントロール回路１４０８に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路１４０８はメモリ回路１４０９を制御し、メモリ回路１４０９に記憶されたデータを取り出し、論理回路１４１０に送る。メモリ回路１４０９から送られてきたデータは、論理回路１４１０でエンコード処理された後、アンプ１４１１で増幅され、その信号によって、変調回路１４１２はキャリアの変調処理を行う。
ここで図２６における電源は、信号処理回路１４０２の外に設けられる電池１４０３によって電源回路１４０４を介して供給される。そして電源回路１４０４はアンプ１４０６、復調回路１４０５、論理回路１４０７、メモリコントロール回路１４０８、メモリ回路１４０９、論理回路１４１０、アンプ１４１１、変調回路１４１２などに電力を供給する。このようにしてアクティブタイプのＲＦＩＤは動作する。
図２７に、パッシブタイプのＲＦＩＤの具体的な構成についてブロック図を示す。図２７のパッシブタイプのＲＦＩＤ１５００では、アンテナ回路１５０１によって受信された通信信号が信号処理回路１５０２における復調回路１５０５、アンプ１５０６に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリアにＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理を行って送られてくる。図２７においては、通信信号として１３．５６ＭＨｚの例について示す。
図２７において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは１３．５６ＭＨｚのキャリアをクロックに用いている。アンプ１５０６は１３．５６ＭＨｚのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路１５０７に供給する。またＡＳＫ変調やＰＳＫ変調された通信信号は復調回路１５０５で復調される。復調後の信号は、論理回路１５０７に送られ、解析される。論理回路１５０７で解析された信号はメモリコントロール回路１５０８に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路１５０８はメモリ回路１５０９を制御し、メモリ回路１５０９に記憶されたデータを取り出し、論理回路１５１０に送る。メモリ回路１５０９から送られてきたデータは、論理回路１５１０でエンコード処理された後、アンプ１５１１で増幅され、その信号によって、変調回路１５１２ではキャリアに変調処理を行う。一方、整流回路１５０３に入った通信信号は整流され、電源回路１５０４に入力される。電源回路１５０４はアンプ１５０６、復調回路１５０５、論理回路１５０７、メモリコントロール回路１５０８、メモリ回路１５０９、論理回路１５１０、アンプ１５１１、変調回路１５１２などに電力を供給する。このようにしてパッシブタイプのＲＦＩＤは動作する。
特開２００５−３１６７２４号公報 特表２００６−５０３３７６号公報
前述した従来のＲＦＩＤを有する半導体装置では、ＲＦＩＤを有する半導体装置が所定の空間において存在するか存在しないか、また存在する場合において、そのＲＦＩＤが所有しているＩＤなどの情報を得ることはできるが、そのＲＦＩＤを有する半導体装置が所定の空間においてどこにあるかという位置を求めることはできないという問題点があった。
そこで、本発明は、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置であって、該半導体装置と、他の無線通信用の装置との距離を検出することを可能にした半導体装置を提供することを課題の１つとする。さらに、本発明は、このような半導体装置を用いて、半導体装置の位置を検出するシステムを構築することを課題とする。
上述の諸問題を解決するため本発明に係る半導体装置は、無線通信によりデータの交信を行い、受信した信号の発信元から、送信元までの距離の情報を示す信号を生成し、送信することを特徴とする。
本発明は、距離の情報を検出するため、信号が空間を伝搬するうちに、その伝搬距離に応じて電界強度が低下することに着目してなされたものである。本発明の半導体装置は、受信した信号の電界強度（信号の振幅の大きさ）に応じた周波数の信号が発振する手段を有する。この手段で発振される信号の周波数が分かれば、信号の送信元と半導体装置間の距離を検出することができる。
そこで、本発明の半導体装置の一は、信号を送受信するアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部と、信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部を具備し、アンテナ回路は信号処理部で生成された信号を送信することを特徴とする。
信号処理部は、信号発振部で発振した信号の発振回数をカウントする手段を有する。また信号処理部は、信号発振部で発振した信号の発振回数をカウントする手段と共に、カウントに要した時間、すなわち発振時間を計測する手段を有する構成とすることができる。
本発明の半導体装置の他の一は、信号を送受信するアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部とを有し、アンテナ回路は信号発振部で発振している信号を送信することを特徴とする。アンテナ回路で送信した信号を受信し周波数を検出することで、半導体装置と信号の送信元間の距離を知ることができる。
また本発明の半導体装置において、信号発振部は、アンテナ回路で受信した信号を直流電圧にする電源手段と、電源手段の出力を電源とするリング発振器を具備する。この構成により、信号発振部で、アンテナ回路で受信した信号の電界強度（振幅）に応じた周波数で発振するパルス信号を生成することができる。
また、本発明の半導体装置において、アンテナ回路で送受信する信号を増幅するための増幅回路を具備する構成であってもよい。
本発明に係る半導体装置と、半導体装置と無線通信を行う複数の質問器とで位置検出システムを構築することができる。本発明に係る位置検出システムは、半導体装置の信号発振部で発振した信号の周波数を検出するために、信号の発振回数（パルス）を計測する手段と、信号の発振時間を計測する手段を有することを特徴とする。
本発明に係る位置検出システムの１つは、無線通信を行う半導体装置と複数の質問器を有し、半導体装置は受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する。半導体装置で発振した信号の周波数を検出するために、信号の発振回数を計測する手段を半導体装置に具備させ、発振時間を計測する手段を質問器に具備させることを特徴とする。
より具体的には、半導体装置は、信号を送受信するアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数の信号を発振する信号発振部と、信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部を具備する。複数の質問器のいずれか１つが、半導体装置に距離検出用信号を送信する。半導体装置において、アンテナ回路で距離検出用信号を受信すると、距離検出用信号が信号発振部および信号処理部にそれぞれ出力される。信号発振部は、距離検出用信号の電界強度に対応する周波数で発振する信号が生成され、信号処理部は信号発振部で発振している信号の発振回数のカウントを開始する。カウント値が所定の値に達すると、信号処理部で、カウントを終了したこと示す応答信号が生成され、応答信号がアンテナ回路から送信される。当該距離検出用信号を送信した質問器において、応答信号が受信されると、距離検出用信号を送信してから応答信号を受信するまでの時間が検出される。
本発明に係る位置検出システムの他の１つは、無線通信を行う半導体装置と複数の質問器を有し、半導体装置は受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する。半導体装置で発振した信号の周波数を検出するために、信号の発振回数を計測する手段、信号の発振時間を計測する手段の双方を半導体装置に具備させることを特徴とする。
より具体的には、本発明に係る位置検出システムにおいて、半導体装置は、信号を送受信するアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部と、信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部を具備する。複数の質問器のいずれか１つが、半導体装置に距離検出用信号を送信する。半導体装置において、アンテナ回路で距離検出用信号を受信すると、距離検出用信号が信号発振部に出力される。信号発振部は、距離検出用信号の電界強度に対応する周波数の信号を発振し、信号処理部は信号発振部で発振された信号の発振回数及び発振時間を計測し、発振回数と発振時間から、質問器と半導体装置間の距離を検出し、検出した距離を質問器に送信する。
本発明に係る位置検出システムの他の１つは、無線通信を行う半導体装置と複数の質問器を有し、半導体装置は受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する。半導体装置は、発振した信号を質問器に送信し、質問器で周波数を検出することを特徴とする。
より具体的には、発明に係る位置検出システムは、複数の質問器と、半導体装置とを具備し、半導体装置は、信号を送受信するアンテナ回路と、アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部とを有する。複数の質問器のいずれか１つが距離検出用信号を送信し、半導体装置において、アンテナ回路で距離検出用信号を受信すると、距離検出用信号が信号発振部に入力される。信号発振部は、距離検出用信号の電界強度に対応する周波数の信号を発振する。アンテナ回路は、信号発振部で発振された信号を送信する。当該質問器は、アンテナ回路からの信号を受信すると、受信した信号の周波数を検出する。質問器は、信号の発振回数を計測する手段、及び発振時間を計測する手段双方を具備している。これにより、周波数を検出することができる。
なお、本発明において、接続されているとは、電気的に接続されているものとする。したがって、本発明が開示する構成において、所定の接続関係に加え、その間に電気的な接続を可能とする他の素子（例えば、スイッチやトランジスタや容量素子やインダクタや抵抗素子やダイオードなど）が配置されていてもよい。
なお、本明細書でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る置全般を指すものとする。
本発明により、無線通信において、通信距離の計測を行うことができる半導体装置を提供することができる。よって、本発明に係る半導体装置を用いることで、半導体装置がある空間のどの位置に配置されているかといった情報（例えば、空間座標）を検出する位置検出システムを構築することができる。本発明に係る半導体装置を什器に取り付けておき、半導体装置の位置情報（空間座標）を無線通信で定期的に検出することにより、什器の軌跡を追跡することができる。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本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、実施の形態を説明するための全図において、共通の符号は、同一部分又は同様な機能を有する部分を示しており、その繰り返しの説明は省略する。
本発明は、信号が空間を伝搬するうちに、その伝搬距離に応じて電界強度が低下することを利用して、ＲＦＩＤと質問器との距離、およびＲＦＩＤの位置を検出するものである。以下、本明細書において、質問器から出力された信号は、質問器を中心として電界強度が球状の広がりを持ち、質問器からの距離が離れるほど電界強度が低下するとして、以下本発明を説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、本発明における半導体装置の構成及び当該半導体装置を用いた本発明の位置検出システムの構成について説明する。
本発明の位置検出システムは、質問器とＲＦＩＤを有する半導体装置で通信を行うことにより、半導体装置の位置を検出するものである。図１は、本発明の位置検出システムの構成および、システムにおける信号の送受信を説明するためのブロック図である。図１のシステムは、空間１３０内でＲＦＩＤを有する半導体装置の位置を検出するためのシステムである。ＲＦＩＤを有する半導体装置は、無線で通信を行う半導体装置であり、以下、「ＲＦＩＤ」と記すこととする。
図１に示すように、ＲＦＩＤ１００は、質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４に囲まれて配置されている。勿論、本発明では質問器の数は４に限定されない。ＲＦＩＤ１００の位置を３次元の空間で検出するには、質問器が少なくとも４つあればよい。この点については、後述する。なお、ＲＦＩＤ１００の位置を検出するのに、２次元の座標を検出すればよいのであれば、質問器を少なくとも３つ有していればよい。また、ＲＦＩＤ１００と質問器の距離のみを計測する場合は質問器が少なくとも１つあればよい。
質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４はＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などでサーバー１４０に接続されている。サーバー１４０は質問器１２１〜１２４を制御、または質問器１２１〜１２４からの信号をもとにＲＦＩＤの位置を検出するシステムの制御部である。サーバー１４０と質問器１２１〜１２４との接続、質問器１２１〜１２４同士の接続は、有線のネットワークでも、無線のネットワークのいずれのネットワークでも構築することができる。
なお、本明細書において、質問器（リーダ／ライタ装置、Ｒ／Ｗ装置、ともいう）は、搬送波に載せる形で信号を出力し、ＲＦＩＤと無線で信号を送受信する機能を有するが、搬送波の周波数は特に限定されない。
質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４は、それぞれ等しい電界強度の距離検出用信号を出力する。以下、これらの信号を信号Ｆ１、信号Ｆ２、信号Ｆ３、信号Ｆ４と表記する（図１参照）。ＲＦＩＤ１００と特定の質問器との間の距離、またはＲＦＩＤ１００の位置を測定するときには、信号Ｆ１〜Ｆ４がＲＦＩＤ１００で同時に複数の質問器からの信号を受信しないように、質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４は信号Ｆ１〜Ｆ４を順次に送信する。質問器１２１〜１２４が信号Ｆ１〜Ｆ４を送信するタイミングは、サーバー１４０で制御される。
ＲＦＩＤ１００は、質問器１２１〜１２４から送信された信号Ｆ１〜Ｆ４を受信し、信号Ｆ１〜Ｆ４を受信したことにより生成される信号Ｓ１〜Ｓ４を送信する機能を有する。図２は、本発明に係るＲＦＩＤ１００の基本的な構成を示すブロック図である。図２のＲＦＩＤを有する半導体装置（以下、「ＲＦＩＤ」と記す。）はアンテナ回路１０１、信号発振部１０２、信号処理部１０３によって構成されている。
図２に示すように、アンテナ回路１０１と信号発振部１０２は、信号が入出力され、信号発振部１０２と信号処理部１０３との間で信号が入出力される。アンテナ回路１０１は外部からの信号を受信、または外部へ信号を送信するための回路である。すなわち、図１に示した質問器１２１〜１２４からの信号Ｆ１〜Ｆ４はアンテナ回路１０１で受信され、信号Ｓ１〜Ｓ４はアンテナ回路１０１から送信される。
信号発振部１０２は、アンテナ回路１０１で受信した信号を基に、パルス信号を発振し、出力する機能を有する。そのため、信号発振部１０２は、パルス発振回路を有する。パルス発振回路は、入力された信号の電圧に応じて周波数が異なるパルス信号を発振できる機能を有している。このようなパルス発振回路は、例えば、整流回路と、整流回路からの信号が入力されるリング発振回路で構成することができる。
なお、本明細書において、パルス信号とは、周期的に電圧が変動する信号をいう。パルス信号を図４に例示する。例えば、パルス信号とは、図４に示した矩形波００１（ａ）、矩形波００１（ｂ）、三角波００２、のこぎり波００３、正弦波００４のように電圧が周期的に振幅する波のことである。
また、信号処理部１０３は、信号発振部１０２より出力されるパルス信号のパルスをカウントする機能を有する。そのため、信号処理部１０３には、信号発振部１０２より出力されるパルス信号のパルスをカウントするカウンタを備えている。
アンテナ回路１０１におけるアンテナの形状は、特に限定されない。つまり、ＲＦＩＤ１００におけるアンテナ回路１０１に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又はマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が適宜、使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状のアンテナを設ければよい。
例えば、伝送方式として、電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合には、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。
また、伝送方式としてマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信号の伝送に用いる電波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよい。アンテナとして機能する導電膜を例えば、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
また、ＲＦＩＤ１００にアンテナ回路１０１で送受信する信号を増幅するための増幅回路を具備することもできる。なお、ＲＦＩＤ１００はアクティブタイプ、パッシブタイプのいずれかの構造とすることができる。例えば、アクティブタイプとする場合は、図２６の従来例と同様、電池をさらに設け、信号発振部１０２に電源回路を設ければよい。またパッシブタイプとする場合は、図２７の従来例と同様、アンテナ回路１０１で受信した信号から電源を発生させるため、信号発振部１０２に整流回路と電源回路を設ければよい。
本発明は、信号が空間を伝搬するうちに、その伝搬距離に応じて電界強度が低下することを利用して、ＲＦＩＤと質問器間の距離、およびＲＦＩＤの位置を検出するものである。
図３に示すフローチャートを用いて、図１に示した位置検出システムの動作について説明する。なお、本発明は、質問器の数が４つに限定されるものではないが、説明の都合、質問器の数を４に限定し、本発明の位置検出システムのフローを説明する。この点は、他の実施形態も同様である。
まず、ＲＦＩＤ１００と１番目の質問器１２１間の距離を検出するため、１番目の質問器１２１は、信号Ｆ１を出力する（ステップＳＴ０１）。ＲＦＩＤ１００は質問器１２１からの信号Ｆ１をアンテナ回路１０１で受信する（ステップＳＴ０２）。
アンテナ回路１０１で受信された信号Ｆ１は、信号発振部１０２に出力される。信号発振部１０２では、入力されたＦ１の電界強度に対応する周波数で発振するパルス信号を生成する（ステップＳＴ０３）。アンテナ回路１０１で受信した信号Ｆ１を整流化、かつ平滑化して直流電圧を生成し、この直流電圧を電源とする発振回路でパルス信号を発振させることで、このようなパルス信号を生成することができる。
信号発振部１０２で発振するパルス信号は、信号処理部１０３に入力される。信号処理部１０３では、パルス信号のパルス数を一定値になるまでカウントする（ステップＳＴ０４）。
カウント数が一定値に達すると、信号処理部１０３ではパルスのカウントが終了したことを示す信号（応答信号Ｓ１）が生成される（ステップＳＴ０５）。応答信号Ｓ１は、信号処理部１０３からアンテナ回路１０１に出力される。アンテナ回路１０１から応答信号Ｓ１が送信される（ステップＳＴ０６）。質問器１２１はＲＦＩＤ１００からの応答信号Ｓ１を受信する（ステップＳＴ０７）。応答信号Ｓ１を受信すると、質問器１２１は信号Ｆ１を送信してから応答信号Ｓ１を受信するまでの時間Ｔ１を検出する（ステップＳＴ０８）。ここでは、この時間Ｔ１を応答時間Ｔ１ということとする。
なお、応答時間Ｔ１は、ＲＦＩＤ１００内の信号発振部１０２で発振されたパルス信号の発振周波数によって決まる。また、パルス信号の発振周波数は、ＲＦＩＤ１００で受信したときの信号Ｆ１の電界強度によって決まり、ＲＦＩＤ１００で受信したときの信号Ｆ１の電界強度は、ＲＦＩＤ１００と第１番目の質問器１２１間の距離で決まる。ＲＦＩＤ１００と質問器１２１との距離が広がるほど、ＲＦＩＤ１００で受信したときの信号Ｆ１の電界強度が弱まるため、パルス信号の発振周波数が低下する。その結果、信号発振部１０２でパルスをカウントするのに要する時間が長くなり、質問器１２１で計測される応答時間Ｔ１は長くなる。つまり、質問器１２１で計測した応答時間Ｔ１は、信号発振部１０２で発振しているパルス信号の周波数に対応するため、応答時間Ｔ１から、ＲＦＩＤ１００と質問器１２１間の距離を検出することができる。
ステップＳＴ０１からステップＳＴ０８までの動作を、２番目の質問器１２２、３番目の質問器１２３、４番目の質問器１２４で順次に行い、各質問器１２２〜１２４において応答時間Ｔ２、応答時間Ｔ３、応答時間Ｔ４を検出する。ＲＦＩＤ１００と通信を行う質問器の選択は、サーバー１４０からの命令により制御されている。なお、ＲＦＩＤ１００の位置を３次元の座標で特定するには、少なくとも４つの質問器で応答時間を計測すればよいので、空間１３０に質問器が５つ以上ある場合、全ての質問器で応答時間を計測する必要はない。
空間１３０に配置された質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４はＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などを経由し、計測した応答時間Ｔ１〜Ｔ４をサーバー１４０に伝える。サーバー１４０は、質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４から送信された応答時間Ｔ１〜Ｔ４をもとに、各質問器１２１〜１２４とＲＦＩＤ１００間の距離Ｄ１、距離Ｄ２、距離Ｄ３、及び距離Ｄ４を計算する。これらの距離Ｄ１〜Ｄ４と質問器１２１〜１２４の位置情報（空間座標、より具体的には相対座標）から、ＲＦＩＤ１００の位置（空間座標）を特定することができる。
図５を用いて、少なくとも４つの質問器を用いることで、ＲＦＩＤの位置を特定できることを説明する。空間１３０内において、図５に示すように、各質問器１２１〜１２４の座標を中心に、距離Ｄ１〜Ｄ４を半径とする４つの球体の交点が１つに決まり、その交点がＲＦＩＤ１００の座標となる。
以上説明したように、質問器とＲＦＩＤ１００の距離を測定することにより、空間１３０におけるＲＦＩＤ１００の位置を検出することができる。管理者はサーバー１４０にアクセスすることによって、ＲＦＩＤ１００がどこにあるかを知ることができる。
上述した本発明の構成をとることにより、ＲＦＩＤが有するＩＤなどの固有情報の特定のみならず、ＲＦＩＤが空間のどの位置に配置されているかといった情報について知ることができる。またＲＦＩＤの位置情報を定期的に検索することにより、ＲＦＩＤを具備する什器の動作の軌跡（動線ともいう）を追跡した情報について知ることができる。
（実施の形態２）
実施形態１では、信号発振部１０２で発振している信号の発振周波数を検出するために、信号処理部１０３では信号発振部１０２で発振しているパルス信号のパルスのカウントのみを行い、質問器でパルスのカウントに要する時間を検出している。本実施形態の位置検出システムでは、信号処理部で、パルス信号の発振回数のカウントと、発振時間を検出するようにしたことを特徴とする。なお、本実施形態の位置検出システム及びＲＦＩＤ１００の構成は実施形態１（図１、図２参照）と同様であるため、実施形態１と異なる点について詳細説明するが、同様な点は実施の形態１の説明を援用するものとする。
図６に本実施形態の位置検出システムの動作を説明するためのフローを示す。まず、ＲＦＩＤ１００と１番目の質問器１２１間の距離を検出する。そのため、１番目の質問器１２１とＲＦＩＤ１００間で通信を行う。ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４は、実施形態１のステップＳＴ０１〜ステップＳＴ０４（図３参照）と同様である。
まず、図６に示すように、１番目の質問器１２１は、信号Ｆ１を出力する（ステップＳＴ２１）。質問器１２１からの信号Ｆ１をＲＦＩＤ１００のアンテナ回路１０１で受信する（ステップＳＴ２２）。アンテナ回路１０１から信号Ｆ１が信号発振部１０２に入力される。信号発振部１０２では、入力された信号Ｆ１の電界強度に対応する周波数で発振するパルス信号が生成される（ステップＳＴ２３）。信号処理部１０３は、信号発振部１０２で発振しているパルス信号のパルスを一定値になるまでカウントする（ステップＳＴ２４）。
本実施形態の場合、信号処理部１０３は時間を計測する手段を有する。時間を計測する手段として、例えば、基準クロック信号を発生する手段と、基準クロック信号をカウントするカウント手段を用いることができる。基準クロックのカウント数から時間を計測することが可能である。
信号処理部１０３では、信号発振部１０２で発振しているパルス信号の発振回数のカウントを開始してから、カウント数が一定値になるまでの時間を計測する。実施形態１で述べたように、ステップＳＴ２４においてカウントに要した時間は信号発振部１０２で発振しているパルス信号の周波数を反映し、ＲＦＩＤ１００と信号Ｆ１の送信元である質問器１２１の距離を反映する。信号処理部１０３では、ステップＳＴ２４でパルスのカウントに要した時間から、ＲＦＩＤ１００から質問器１２１までの距離を検出する（ステップＳＴ２５）。
信号処理部１０３で検出された距離のデータは信号Ｓ１としてアンテナ回路１０１から送信される（ステップＳＴ２６）。１番目の質問器１２１は信号Ｓ１を受信する（ステップＳＴ２７）。
ステップＳＴ２１からステップＳＴ２７までの動作を、２番目の質問器１２２、３番目の質問器１２３、４番目の質問器１２４で順次に行い、各質問器１２２〜１２４で距離を示す信号Ｓ２〜Ｓ４を受信する。空間１３０に配置された質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４は距離のデータをサーバー１４０に伝える。サーバー１４０は、質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４から受け取った距離のデータと、質問器１２１〜１２４の位置情報（空間座標、より具体的には相対座標）から、ＲＦＩＤ１００の位置（空間座標）を特定する。管理者はサーバー１４０にアクセスすることによって、ＲＦＩＤ１００がどこにあるかを知ることができる。
上述した本発明の構成をとることにより、ＲＦＩＤが有するＩＤなどの固有情報の特定のみならず、ＲＦＩＤが空間のどの位置に配置されているかといった情報について知ることができる。またＲＦＩＤの位置情報を定期的に検索することにより、ＲＦＩＤを具備する什器の動作の軌跡（動線ともいう）を追跡した情報について知ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態１で示したＲＦＩＤの半導体装置の別の構成について述べる。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態１と同じ符号は、同じ要素を示している。このような要素については、詳細については、実施の形態１の説明を援用するものとする。
図７は本実施形態のＲＦＩＤを有する半導体装置（以下、「ＲＦＩＤ」と記す。）の構成を示すブロック図である。本実施形態のＲＦＩＤ２００は、図２のＲＦＩＤ１００から信号処理部１０３を除いた例である。ＲＦＩＤ２００はアンテナ回路１０１と信号発振部１０２とでなる。
信号処理部１０３を除くことによって、ＲＦＩＤ２００全体の回路サイズを縮小することができ、またＲＦＩＤ２００全体の低消費電力化を図ることができる。質問器からＲＦＩＤを有する半導体装置に送信される信号は、距離が遠くなるにしたがって、信号の減衰がおこる。このような場合においても、ＲＦＩＤ２００全体の消費電力を減らすことで、信号発振部１０２において安定した発振を行うことができる。
図８は、本実施形態の位置検出システムの構成および信号の送受信を説明するためのブロック図である。図８に示すように、本実施形態のＲＦＩＤ２００も、実施形態１のＲＦＩＤ１００と同様、位置検出システムを構築することができる。本実施形態のＲＦＩＤ２００が、実施形態１、２のＲＦＩＤ１００と異なるのは、質問器からの信号Ｆ１〜Ｆ４に対して、信号発振部１０２で発振しているパルス信号ＰＳ１〜ＰＳ４を送信する点である。
次に、図９を用いて、本実施形態の位置検出システムの動作を説明する。図９は、ＲＦＩＤ２００と１番目の質問器１２１との通信を説明するフローチャートである。ＲＦＩＤ２００でパルス信号を発振するまでのステップＳＴ３１〜ＳＴ３３は実施形態１のステップＳＴ０１〜ＳＴ０３（図３参照）と同様である。
まず、ＲＦＩＤ２００と１番目の質問器１２１間の距離を測定するため、１番目の質問器１２１は、信号Ｆ１を出力する（ステップＳＴ３１）。質問器１２１からの信号Ｆ１をＲＦＩＤ２００のアンテナ回路１０１で受信する（ステップＳＴ３２）。信号Ｆ１がアンテナ回路１０１から信号発振部１０２に入力される。信号発振部１０２では、入力された信号Ｆ１の電界強度（振幅）に対応する周波数で発振するパルス信号ＰＳ１が生成される（ステップＳＴ３３）。
次に、ＲＦＩＤ２００において信号発振部１０２で発振しているパルス信号ＰＳ１がアンテナ回路１０１に出力され、アンテナ回路１０１からパルス信号ＰＳ１が送信される（ＳＴ３４）。第１番目の質問器１２１でパルス信号ＰＳ１が受信される（ＳＴ３５）。質問器１２１において、受信したパルス信号ＰＳ１の周波数を検出する（ＳＴ３６）。
ステップＳＴ３１からステップＳＴ３６までの動作を２番目の質問器１２２、３番目の質問器１２３、４番目の質問器１２４の質問器まで同様に行い、各質問器１２３〜１２４でそれぞれ送信した信号に対応するパルス信号ＰＳ２〜ＰＳ４を受信し、周波数を検出する。
各質問器１２１〜１２４から検出した周波数に対応するデータがサーバー１４０に送られる。実施形態１で述べたように、信号発振部１０２で発振するパルス信号ＰＳの周波数は質問器とＲＦＩＤ２００間の距離を反映している。よって、サーバー１４０は、各質問器１２１〜１２４から受け取ったデータから、ＲＦＩＤ２００と各質問器１２１〜１２４間の距離を計算し、算出した距離と各質問器１２１〜１２４の位置情報（空間座標、具体的には相対座標）からＲＦＩＤの位置（空間座標）を検出することができる。管理者はサーバー１４０にアクセスすることによって、ＲＦＩＤ１００の位置情報を知ることができる。
質問器でパルス信号ＰＳの発振周波数を検出する方法の一例を説明する。質問器で、パルス信号ＰＳのパルス数を既定した一定値になるまでカウントし、そのカウントするのに要した時間を計測する。実施形態１で述べたように、パルスをカウントするのに要した時間は、周波数に対応するため、この方法により、質問器でパルス信号ＰＳの周波数を検出することができる。質問器は計測した時間を、発振周波数のデータとしてサーバー１４０に送信する。
上述した本発明の構成をとることにより、ＲＦＩＤが有するＩＤなどの固有情報の特定のみならず、ＲＦＩＤが空間のどの位置に配置されているかといった情報について知ることができる。またＲＦＩＤの位置情報を定期的に検索することにより、ＲＦＩＤを具備する什器の動作の軌跡（動線ともいう）を追跡した情報について知ることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１の位置検出システムに適用されるＲＦＩＤ１００のさらに具体的な構成について述べる。なお、実施の形態１と同様の構成についての説明は、簡単に述べるにとどめ、詳細については、実施の形態１の説明を援用するものとする。
図１０は、本実施形態のＲＦＩＤのブロック図である。図１０に示すように、ＲＦＩＤ１００は、図２と同様に、大きく分けて、アンテナ回路１０１、信号発振部１０２、信号処理部１０３によって構成されている。
信号発振部１０２は、アンテナ回路１０１の受信信号が入力される整流回路８０９と、整流回路の出力信号が入力される電源回路８２０と、電源回路８２０の出力に接続された発振回路８０６を有する。さらに信号処理部１０３からの信号を変調し、アンテナ回路１０１に出力する変調回路８１４を有する。
発振回路８０６は、複数のインバータを輪状に接続したリング発振器からなる。整流回路８０９ではアンテナ回路１０１の出力信号を半波整流し、直流化する。直流化された信号は電源回路８２０において平滑化され、アンテナ回路１０１の出力信号の振幅に応じた直流電圧を発生する。電源回路８２０で発生した直流電圧を電源として、発振回路８０６では、直流電圧の電圧値に応じた周波数でパルス信号が発振する。このように信号発振部１０２は、アンテナ回路１０１からの出力信号の電界強度（振幅）に応じた周波数で発振するパルス信号を生成することができる。
信号処理部１０３は、復調回路８１３、論理回路８１２及びパルスカウンタ８１５を有する。アンテナ回路１０１からの出力信号は復調回路８１３で復調された後、論理回路８１２に入力される。論理回路８１２の出力信号は、変調回路８１４で変調され、アンテナ回路１０１に入力される。パルスカウンタ８１５は、発振回路８０６で発振するパルス信号のパルス（発振回数）を計測するための回路である。
論理回路８１２は、復調回路８１３を介して入力された質問器からの信号の内容を解読し、ＲＦＩＤ１００としての判断を行うものである。論理回路８１２のブロック図を図１１に示す。図１１に示すように、論理回路８１２はコントローラ９００を有する。コントローラ９００は復調回路８１３で復調された信号９２０をもとに、パルスカウンタ８１５を制御、または信号９２０の内容を解読し、所定の信号９２１を変調回路８１４に出力する。
なお、本実施形態の論理回路８１２に、さらにＣＰＵを設けることもできる。ＣＰＵはコントローラ９００と入出力が接続されるように設ければよい。ＣＰＵを設けることで、プログラムを実行させることができるようになる。その結果、ＲＦＩＤ１００を位置検出用だけでなく、様々な用途に適用することができる。
以下に、本実施形態の半導体装置を用いた位置検出システムの動作を説明する。本実施形態の位置検出システムの動作は実施形態１と同様である（図３参照）。
まず、１番目の質問器１２１とＲＦＩＤ１００と間の距離を求めるため、１番目の質問器１２１は、ＲＦＩＤ１００に対し信号Ｆ１を送信する。信号Ｆ１には、信号処理部１０３において信号処理を開始するための命令が含まれている。ＲＦＩＤ１００は、１番目の質問器から送信された信号Ｆ１をアンテナ回路１０１で受信すると、アンテナ回路１０１で受信した信号Ｆ１が信号発振部１０２の整流回路８０９および信号処理部１０３の復調回路８１３に入力される。
信号Ｆ１は、整流回路８０９で整流されることにより、直流化され、電源回路８２０で平滑化される。その結果、信号Ｆ１の電界強度（振幅）に応じた直流電圧が発生する。この直流電圧を電源として発振回路８０６でパルスが発振する。
一方、復調回路８１３は変調された信号Ｆ１を復調し、復調された信号９２０がコントローラ９００に入力される。コントローラ９００は、信号９２０の命令をもとに、パルスカウンタ８１５を制御し、パルスカウンタ８１５で、発振回路８０６で発振しているパルス信号のパルスを一定値に達するまでカウントさせる。なお、コントローラ９００において、このパルスカウンタ８１５でのカウントさせる一定値を変化させることができる。この場合、質問器からの送信信号の周波数に合わせて、この一定値が適当になるように変化させるとよい。なお、論理回路８１２にＣＰＵを設けた場合は、ＣＰＵでパルスカウンタ８１５でのカウントさせる一定値を変化させることもできるし、コントローラ９００で変化させることもできる。
コントローラ９００は、カウント値が一定値に達するとカウントが終了したことを示す信号９２１を生成し、変調回路８１４に出力する。信号９２１は変調回路８１４で変調されて、応答信号Ｓ１としてアンテナ回路１０１から送信される。１番目の質問器１２１は応答信号Ｓ１を受信すると、信号Ｆ１を送信してから、応答信号Ｓ１を受信するまでの応答時間Ｔ１を検出する。質問器１２１からアンテナ回路１０１までの距離が近いほど、アンテナ回路１０１で受信するときの信号Ｆ１の電界強度が強くなり、アンテナ回路の出力信号の振幅が大きい。よって、電源回路８２０で大きな直流電圧が発生するため、発振回路８０６でパルス信号が高い周波数で発振し、パルスカウンタ８１５では短時間でカウントは終了する。すなわち、質問器１２１とアンテナ回路の距離は、パルスカウンタ８１５のカウント時間に反映される。よって、質問器１２１の信号Ｆ１に対して、ＲＦＩＤ１００が応答に要する時間Ｔ１から距離を測定することができる。
２番目の質問器１２２、３番目の質問器１２３、４番目の質問器１２４においても同様に、応答時間Ｔ２、応答時間Ｔ３、応答時間Ｔ４を検出する。実施形態１で述べたように、サーバー１４０は、各質問器１２１〜１２４から受け取ったデータから、ＲＦＩＤ１００と各質問器１２１〜１２４間の距離を計算し、計算した距離と各質問器１２１〜１２４の位置情報（空間座標、具体的には相対座標）からＲＦＩＤの位置（空間座標）を検出することができる。管理者はサーバー１４０にアクセスすることによって、ＲＦＩＤ１００の位置情報を知ることができる。
上述した本発明の構成をとることにより、ＲＦＩＤが有するＩＤなどの固有情報の特定のみならず、ＲＦＩＤが空間のどの位置に配置されているかといった情報について知ることができる。またＲＦＩＤの位置情報を定期的に検索することにより、ＲＦＩＤを具備する什器の動作の軌跡（動線ともいう）を追跡することができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態２の位置検出システムに適用されるＲＦＩＤ１００の具体的な構成について述べる。
図１２は、本実施形態のＲＦＩＤ１００のブロック図である。本実施形態は実施形態４のＲＦＩＤ１００の変形例でもあり、実施形態４のＲＦＩＤ１００と異なる点は、信号処理部１０３に、整流回路８２９、レギュレータを備えた電源回路８３０及び基準クロック生成回路８３１を有する点である。信号発振部１０２の構成および動作は実施形態４と同様である。
信号処理部１０３において、整流回路８２９はアンテナ回路１０１の出力信号を半波整流し、直流化する。直流化された信号は電源回路８３０において平滑化され、直流電圧を発生する。電源回路８３０はレギュレータを有するため、アンテナ回路１０１で受信した信号の電界強度に依存しない、一定電圧値の電力を供給することができる。この直流電圧を電源として、基準クロック生成回路８３１は時間の基準となる基準クロックを発生させる。本実施形態では、論理回路８１２において、基準クロックから時間を計測する点を特徴とする。
本実施形態の論理回路８１２のブロック図を図１３に示す。本実施形態の論理回路８１２は、コントローラ９００だけでなく、基準クロック生成回路８３１で発生した基準クロック信号のパルスをカウントするためのパルスカウンタ９１０と、コントローラ９００を制御するＣＰＵを有する。パルスカウンタ９１０はコントローラ９００の信号により制御される。ＣＰＵ９０１では、パルスカウンタ８１５およびパルスカウンタ９１０のカウント値から距離を計算する。また、ＣＰＵ９０１を設けているため、プログラムを実行させることができるため、ＲＦＩＤ１００を位置検出用だけでなく、様々な用途に適用することができる。
以下に、本実施形態の半導体装置を適用した位置検出システムの動作を説明する。位置検出システムの構成は、実施形態１（図２参照）と同様であり、また動作は実施形態２と同様である（図６参照）。
まず、１番目の質問器１２１とＲＦＩＤ１００と間の距離を求めるため、１番目の質問器１２１は、ＲＦＩＤ１００に対し信号Ｆ１を送信する。信号Ｆ１には、信号処理部１０３において信号処理を開始するための命令が含まれている。ＲＦＩＤ１００は、１番目の質問器から送信された信号Ｆ１をアンテナ回路１０１で受信すると、アンテナ回路１０１で受信した信号Ｆ１が信号発振部１０２および信号処理部１０３に入力される。
信号発振部１０２での動作は実施形態５と同様であり、発振回路８０６は信号Ｆ１の電界強度に対応する周波数で発振するパルス信号が生成される。
信号処理部１０３では、アンテナ回路１０１で受信した信号Ｆ１から整流回路８２９と電源回路８３０により定電圧の直流電圧がつくられる。この直流電圧により基準クロック生成回路８３１において基準クロックが生成される。
さらに、アンテナ回路１０１の出力は復調回路８１３にも入力され、復調回路８１３は変調がかかった信号を復調し、コントローラ９００に出力する。コントローラ９００は復調回路８１３を介して質問器からの信号９０２を受信すると発振回路８０６のパルスをカウントするパルスカウンタ８１５を一定値に達するまでカウントさせ、かつパルスカウンタ９１０を制御し、基準クロックのカウントを開始する。パルスカウンタ８１５のカウント値は、発振回路８０６で発振しているパルスの発振回数に対応し、パルスカウンタ９１０のカウント値は、その発振時間に対応する。なお、パルスカウンタ８１５でカウントさせる値（一定値）はコントローラ９００またはＣＰＵ９０１において適宜に変更することが可能である。この場合は、質問器の送信信号の周波数に合わせて、パルスカウンタ８１５でカウントさせる一定値を変更するとよい。
そして、コントローラ９００では、パルスカウンタ８１５でのカウント値が一定値になると、パルスカウンタ９１０で基準クロックのカウントを停止し、パルスカウンタ９１０のカウント値を求める。パルスカウンタ８１５のカウント値と、パルスカウンタ９１０のカウント値はコントローラ９００を介して、ＣＰＵ９０１に出力される。ＣＰＵ９０１は、２つのカウント値を元に距離を計算する。ＣＰＵ９０１で計算された距離のデータはコントローラ９００から信号９２１として変調回路８１４に出力される。変調回路８１４は信号を変調し、アンテナ回路１０１に出力し、アンテナ回路１０１は応答信号Ｓ１として、変調された信号９２１を第１の質問器１２１に送信する。
同様の動作を、２番目の質問器１２２、３番目の質問器１２３、４番目の質問器１２４で順次に行い、各質問器１２２〜１２４で距離を示す信号Ｓ２〜Ｓ４を受信する。空間１３０に配置された質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４は距離のデータをサーバー１４０に伝える。サーバー１４０は、質問器１２１、質問器１２２、質問器１２３、質問器１２４から受け取った距離のデータと、質問器１２１〜１２４の位置情報（空間座標）から、ＲＦＩＤ１００の位置（空間座標）を特定する。管理者はサーバー１４０にアクセスすることによって、ＲＦＩＤ１００がどこにあるかを知ることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態３の位置検出システムに適用されるＲＦＩＤ２００のさらに具体的な構成について述べる。なお、実施の形態３と同様の構成についての説明は、簡単に述べるにとどめ、詳細については、実施の形態３や、実施形態４、５の説明を援用するものとする。
図１４は、本実施形態のＲＦＩＤ２００のブロック図である。図１４に示すように、ＲＦＩＤ２００は、図２と同様に、大きく分けて、アンテナ回路１０１、信号発振部１０２によって構成されている。図１４と図１０とで同じ符号が付されているものは、同じ要素を示すため、その要素についての説明は実施形態４の説明を援用する。
信号発振部１０２は、アンテナ回路１０１の受信信号が入力される整流回路８０９と、整流回路の出力信号が入力される電源回路８２０と、電源回路８２０の出力に接続された発振回路８０６と、発振回路８０６からの入力信号を変調し、アンテナ回路１０１に出力する変調回路８１４を有する。本実施形態では、実施形態４と異なり、発振回路８０６の出力が変調回路８１４に接続されている点にある。このような構成にすることにより、発振回路８０６で発振しているパルス信号を変調回路８１４で変調して、アンテナ回路１０１から送信することができる。
信号発振部１０２においてパルス信号を発振する動作は、実施形態４と同様である。発振回路８０６は、複数のインバータを輪状に接続したリング発振器からなる。整流回路８０９ではアンテナ回路１０１の出力信号を半波整流し、直流化する。直流化された信号は電源回路８２０において平滑化され、アンテナ回路１０１の出力信号の電界強度（振幅）に応じた直流電圧を発生する。電源回路８２０で発生した直流電圧を電源として、発振回路８０６では、直流電圧の電圧値に応じた周波数でパルス信号が発振する。このように本実施形態の信号発振部１０２は、アンテナ回路１０１からの出力信号の電界強度（振幅）に応じた周波数で発振するパルス信号を生成することができる。
本実施例では、薄膜トランジスタでリングオシレータ（リング発振回路）を形成し、リング発振器により、入力される電圧に応じて、発振する信号の周波数が変化することを確認した。
図１５に示すように、リング発振回路を形成した評価用素子基板１００１に、プローブ１００２を接触させ、プローブ１００２接続されたオシロスコープに信号を出力させる。リングオシレータの電源電圧を変化させながら、オシロスコープで周波数を測定した。なお、１９段のリングオシレータを評価用素子基板１００１に形成されている。ｎ型の薄膜トランジスタのチャネル幅は２０μｍ、ｐ型の薄膜トランジスタのチャネル幅は１０μｍとし、両薄膜トランジスタのチャネル長は４．５μｍとし、ゲート絶縁膜の膜厚は１１０ｎｍとした。またｎ型の薄膜トランジスタはＬＤＤ構造とし、ｐ型の薄膜トランジスタはシングルドレイン構造とした。
図１６に示すように、評価用素子基板１００１は、縦５インチ（１２．７センチ）×横５インチ（１２．７センチ）の基板である。縦１０×横１０の区画に、それぞれリングオシレータ１００３を作製し、図１６の×（バツ印）で示した１２箇所の測定点１００４について、リングオシレータ１００３の発振周波数の測定を行った。
さらに、ＳｍａｒｔＳＰＩＣＥモデルにより、上記の薄膜トランジスタでなる１９段のリングオシレータについて、入力電圧と周波数の相関をシミュレーションした。
ＳＰＩＣＥモデル（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）とは、回路シミュレーションに通常用いられるＳＰＩＣＥ系回路シミュレータ上にて素子の入出力応答を再現するモデルである。薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）には、その電気的特性を表すものとして、影響を考慮される物理現象に応じて近似された様々なモデルがある。グラジュアルチャネル近似や空乏層近似と呼ばれる古典的なものから、ＲＰＩモデルなどの高度で複雑なモデルもある。ＳｍａｒｔＳｐｉｃｅではモデル一つ一つに対しそれぞれＬＥＶＥＬ番号が与えられており、番号が大きい方が、物理的精度が高く、その分パラメータ数が多い傾向にあるが、非線形最小二乗法に基づいたパラメータ抽出が必要であるため、どうしても計算量が膨大なものとなる。本実施例では、ＬＥＶＥＬ２を採用し、シミュレーションを行った。ＬＥＶＥＬ２は、空乏層近似が改良されたものであり、さほど非線形な部分を含まないので、高速に計算を行うことが出来る。
図１７に、オシロスコープによるリングオシレータの発振周波数の測定結果及び、ＳｍａｒｔＳＰＩＣＥモデルによるシミュレーションの結果を合わせて示す。図１７のグラフの横軸はリングオシレータの電源電圧であり、縦軸はオシロスコープで測定した発振周波数である。オシロスコープで測定による測定結果を実線で示している。ＳｍａｒｔＳＰＩＣＥモデルによるシミュレーションの結果は、△点（最小値）、□点（最大値）、○点（中央値）でプロットしている。
図１７に示すように、リングオシレータの発振周波数は、電源電圧Ｖにほぼ比例して変化していることが分かる。本実施例の測定結果から、信号発振部の発振回路にリングオシレータ（リング発振回路）を適用することが可能であることが分かった。さらに、薄膜トランジスタでなるリングオシレータを適用できることが分かった。よって、本実施例により、本発明のＲＦＩＤ１００、２００全体を薄膜トランジスタで作製しても、距離および位置の検出をすることが可能な無線通信用の半導体装置を実現できることが検証された。
さらに、図１６のいずれの測定点１００４における測定結果は、シミュレーション結果の範囲内に収まっており、ＳｍａｒｔＳＰＩＣＥモデルによって、薄膜トランジスタのリングオシレータの動作シミュレーションが測定結果を予測する手段として有効であることが分かった。
本実施例では、ＲＦＩＤ１００、ＲＦＩＤ２００の作製方法を説明する。実施例１で示すように、本発明に係るＲＦＩＤ１００、２００を構成する各回路を薄膜トランジスタで作製することができる。本実施形態では、ＲＦＩＤ１００、ＲＦＩＤ２００を構成する回路を薄膜トランジスタで形成し、薄膜トランジスタの製造に使用した基板から、可撓性（フレキシブル）基板に回路を転載し、フレキシブルなＲＦＩＤ１００、ＲＦＩＤ２００を製造する方法を示す。
図１８（Ａ）にＲＦＩＤ１００、２００の上面構造の一例を示す。また、図１８（Ｂ）に断面構造の一例を示す。
図１８（Ａ）に示すように、ＲＦＩＤ１００、２００には、アンテナ回路１０１に設けられたアンテナ２１０と、集積回路部２４０が設けられている。なお、集積回路部２４０はアンテナ２１０以外の回路に相当する。
本発明のＲＦＩＤ１００、２００は、曲げたり、撓めたりできるフレキシブルな装置であることを特徴とする。ＲＦＩＤ１００、２００は、図１８（Ｂ）に示すように、下地絶縁層２４９、下地絶縁層２４９上に形成された素子形成層２５０が、可撓性基板２５１と可撓性基板２５２により封止されている。素子形成層２５０は、アンテナ２１０、集積回路部２４０に相当する、素子形成層２５０の一方の面（製造時の基板の上方側の面に相当する）には、アンテナ２１０を保護するための保護絶縁層２５３が設けられている。
保護絶縁層２５３には樹脂材料が好ましい。それは、低温で形成することができるため、および保護絶縁層２５３はアンテナ２１０の凹凸を緩和するために形成しており、塗布法により組成物を塗布し、乾燥・焼成をして形成することができるためである。保護絶縁層２５３として、エポキシ樹脂層を用いて形成する。可撓性基板２５１は接着剤２５５によって下地絶縁層２４９に固着されている。可撓性基板２５２は接着剤２５６によって保護絶縁層２５３に固着されている。
後述するように、素子形成層２５０には、アンテナ２１０、集積回路部２４０を構成するダイオード、ＴＦＴ、コンデンサ、抵抗素子、メモリ素子などが形成される。これらの素子は、後述するように、同一基板上に形成されている。
図２３（Ｐ１８）に、素子形成層２５０の模式的な断面構造を示す。アンテナ回路１０１、信号発振部１０２、信号処理部１０３の断面の一部として、インバータなどを構成するｐチャネル型ＴＦＴ（「Ｐｃｈ−ＴＦＴ」とも表記する。）１０４及びｎチャネル型ＴＦＴ（「Ｎｃｈ−ＴＦＴ」とも表記する。）１０５、コンデンサ１０６、電源回路などに設けられる高耐圧型Ｎｃｈ−ＴＦＴ１０７を示した。
基板２６０は素子形成層２５０を製造するときに使用される基板である。本実施例ではガラス基板を用いる。基板２６０上には、素子形成層２５０から基板２６０を除去するために用いる剥離層２６１が形成されている。基板２６０上に剥離層２６１を形成してから、下地絶縁層２４９を形成し、下地絶縁層２４９上にＴＦＴななどでなる素子形成層２５０を形成する。以下、図１９〜図２３に図示する断面図を用いて、素子形成層２５０の形成方法を説明する。
基板２６０にガラス基板を用いる。図１９（Ｐ１）に示すように、基板２６０上に第１層２６１ａ〜第３層２６１ｃの３層でなる剥離層２６１を形成する。第１層２６１ａは、平行平板型プラズマＣＶＤ装置により、原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いて酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）を厚さ１００ｎｍ形成する。第２層２６１ｂとして、厚さ３０ｎｍのタングステン膜をスパッタリング装置で成膜する。第３層２６１ｃとして、厚さ２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリング装置で成膜する。
第３層２６１ｃ（酸化シリコン）を成膜することで、第２層２６１ｂ（タングステン）の表面が酸化され、界面にタングステン酸化物が形成される。タングステン酸化物が形成されることで、のちに素子形成層２５０を他の基板に転載するときに、基板２６０を分離しやすくなる。第１層２６１ａは、素子形成層２５０を作製している間、第２層２６１ｂの密着性を維持するための層である。
第２層２６１ｂには、タングステン（Ｗ）他、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の金属膜や、これらの金属の化合物が好ましい。また、第２層２６１ｂの厚さは２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることができる。
図１９（Ｐ２）に示すように、剥離層２６１上に、２層構造の下地絶縁層２４９を形成する。第１層２４９ａとして、プラズマＣＶＤ装置により原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２を用いて酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＜ｙ）を厚さ５０ｎｍ形成する。第１層２４９ａの窒素の組成比が４０％以上となるようにしてバリア性を高めた。第２層２４９ｂは、プラズマＣＶＤ装置によりＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを原料ガスに用いて、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）を厚さ１００ｎｍ成膜する。第２層２４９ｂの窒素の組成比は０．５％以下とする。
図１９（Ｐ３）に示すように、下地絶縁層２４９上に、結晶性シリコン膜２７１を形成する。結晶性シリコン膜２７１は次の方法で作製する。プラズマＣＶＤ装置により、原料ガスにＳｉＨ４およびＨ２を用い、厚さ６６ｎｍの非晶質シリコン膜を形成する。非晶質シリコン膜にレーザを照射して結晶化させることで、結晶性シリコン膜２７１とする。レーザ照射方法の一例を示す。ＬＤ（レーザダイオード）励起のＹＶＯ４レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）を照射する。特に第２高調波に限定する必要はないが、第２高調波はエネルギー効率の点で３次以上の高次の高調波より優れている。照射面において、光学系によりビームの形状が長さ５００μｍ、幅２０μｍ程度の線状となるように、またその強度が１０〜２０Ｗとなるようにする。またビームを基板に対して相対的に１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃの速度で移動する。
結晶性シリコン膜２７１を形成した後、結晶性シリコン膜２７１にｐ型不純物を添加する。ここでは、イオンドーピング装置において、ドーピングガスに水素で希釈したジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、ボロンを結晶性シリコン膜２７１の全体に添加する。非晶質シリコンを結晶化した結晶性シリコンは不対結合を有するため、理想的な真性シリコンではなく、弱いｎ型の導電性を示す。そのため、ｐ型不純物を微量添加することにより、結晶性シリコン膜２７１が真性シリコンとなるようにする効果がある。この工程は必要に応じて行えばよい。
図１９（Ｐ４）に示すように、結晶性シリコン膜２７１を素子ごとに分割し、半導体層２７３〜２７６を形成する。半導体層２７３〜２７５は、それぞれ、ＴＦＴのチャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域が形成される。半導体層２７６はＭＩＳ型コンデンサの電極を構成する。結晶性シリコン膜２７１を加工する方法の一例を示す。フォトリソグラフィ工程によりレジストを結晶性シリコン膜２７１上に形成し、レジストをマスクにして、ドライエッチング装置により、エッチング剤にＳＦ６、Ｏ２を用いて結晶性シリコン膜２７１をエッチングすることで、所定の形状の半導体層２７３〜２７６を形成する。
図２０（Ｐ６）に示すように、フォトリソグラフィ工程によりレジストＲ３１を形成し、ｎチャネル型ＴＦＴの半導体層２７４および２７５にｐ型不純物を微量添加する。ここでは、ドーピングガスに水素で希釈したジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、イオンドーピング装置により半導体層２７４、２７５にボロンをドーピングする。ドーピングが終了したらレジストＲ３１を除去する。
図２０（Ｐ６）の工程は、ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧が負の電圧にならないようすることを目的とする。ｎチャネル型ＴＦＴの半導体層２７４、２７５に５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度でボロンを添加すればよい。図（Ｐ６）の工程は必要に応じて行えばよい。
図２０（Ｐ７）に示すように、基板２６０全体に絶縁膜２７７を形成する。絶縁膜２７７はＴＦＴのゲート絶縁膜、コンデンサの誘電体となる。ここでは、プラズマＣＶＤ装置により、原料ガスＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いて酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）を厚さ２０〜４０ｎｍ形成する。
図２０（Ｐ８）に示すように、フォトリソグラフィ工程によりレジストＲ３２を形成し、コンデンサの半導体層２７６にｎ型不純物を添加する。ドーピングガスに水素で希釈したホスフィン（ＰＨ３）を用いて、イオンドーピング装置により半導体層２７６にリンをドーピングし、ｎ型不純物領域２７９を形成する。ドーピング工程が終了したら、レジストＲ３２を除去する。
図２０（Ｐ９）に示すように、絶縁膜２７７上に導電膜２８１を形成する。導電膜２８１は、ＴＦＴのゲート電極などを構成する。ここでは、導電膜２８１を２層の多層構造とする。１層目は厚さ３０ｎｍのタンタル窒化物、２層目は厚さ３７０ｎｍのタングステン（Ｗ）とする。タンタル窒化物、タングステンはそれぞれスパッタリング装置で成膜する。
導電膜２８１上にフォトリソグラフィ工程によりレジストを形成し、エッチング装置により導電膜２８１をエッチングして、図２１（Ｐ１０）に示すように、第１導電膜２８３〜２８６を半導体層２７３〜２７６上に形成する。第１導電膜２８３〜２８６はＴＦＴのゲート電極またはゲート配線となる。高耐圧型のｎチャネル型ＴＦＴでは、他のＴＦＴよりもゲート幅（チャネル長）が広くなるように、第１導電膜２８５を形成している。第１導電膜２８６はコンデンサの一方の電極を構成する。
導電膜２８１はドライエッチング法によりエッチングする。エッチング装置にＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング装置法を用いる。エッチング剤としては、はじめにタングステンをエッチングするためＣｌ２、ＳＦ６、Ｏ２の混合ガスを用い、つぎに、処理室に導入するエッチング剤をＣｌ２ガスのみに変更し、タンタル窒化物をエッチングする。
図２１（Ｐ１１）に示すように、フォトリソグラフィ工程によりレジストＲ３３を形成する。ｎチャネル型ＴＦＴの半導体層２７４と２７５にｎ型不純物を添加する。第１導電膜２８４がマスクとなり半導体層２７４にｎ型低濃度不純物領域２８８、２８９が自己整合的に形成され、第１導電膜２８５がマスクとなり半導体層２７５にｎ型低濃度不純物領域２９０、２９１が自己整合的に形成される。水素で希釈したホスフィン（ＰＨ３）をドーピングガスに用い、イオンドーピング装置により半導体層２７４、２７５にリンを添加する。図２１（Ｐ１１）の工程は、ｎチャネル型ＴＦＴにＬＤＤ領域を形成するための工程である。ｎ型低濃度不純物領域２８８、２８９のｎ型不純物が、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲で含まれるようにする。
図２１（Ｐ１２）に示すように、フォトリソグラフィ工程によりレジストＲ３４を形成し、ｐチャネル型ＴＦＴの半導体層２７３にｐ型不純物を添加する。第１導電膜２８３がマスクとなり半導体層２７３にｐ型高濃度不純物領域２７３ａ、２７３ｂが自己整合的に形成される。また第１導電膜２８３で覆われている領域がチャネル形成領域２７３ｃとして自己整合的に形成される。ｐ型不純物領域の添加は、ドーピングガスに水素で希釈したジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いる。ドーピングが終了したらレジストＲ３４を除去する。
図２１（Ｐ１３）に示すように、第１導電膜２８３〜２８６の周囲に絶縁層２９３〜２９６を形成する。絶縁層２９３〜２９６はサイドウォール、側壁と呼ばれるものである。まず、原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いて、プラズマＣＶＤ装置により酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）を１００ｎｍの厚さに形成する。次に、原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いて、ＬＰＣＶＤ装置により酸化シリコン膜を２００ｎｍの厚さに形成する。フォトリソグラフィ工程によりレジスト形成する。このレジストを用いて、まず、上層の酸化シリコン膜をバッファードフッ酸でウェットエッチング処理する。次に、レジストを除去し、下層の酸化窒化シリコン膜をドライエッチング処理をすることで、絶縁層２９３〜２９６が形成される。この一連の工程で、酸化窒化シリコンでなる絶縁膜２７７もエッチングされ、絶縁膜２７７は第１導電膜２８３〜２８６と絶縁層２９３〜２９６の下部のみ残る。
図２２（Ｐ１４）に示すように、フォトリソグラフィ工程によりレジストＲ３５を形成する。ｎチャネル型ＴＦＴの半導体層２７４、２７５とコンデンサの半導体層にｎ型不純物を添加し、ｎ型高濃度不純物領域を形成する。半導体層２７４は、第１導電膜２８４、絶縁層２９４がマスクとなり、ｎ型低濃度不純物領域２８８、２８９にさらにｎ型不純物が添加され、ｎ型高濃度不純物領域２７４ａ、２７４ｂが自己整合的に形成される。第１導電膜２８４と重なる領域がチャネル形成領域２７４ｃとして自己整合的に確定する。また、ｎ型低濃度不純物領域２８８、２８９において絶縁層２９４と重なる領域は、そのままｎ型低濃度不純物領域２７４ｅ、２７４ｄとして確定する。
半導体層２７５も半導体層２７４と同様、ｎ型高濃度不純物領域２７５ａ、２７５ｂ、チャネル形成領域２７５ｃ、ｎ型低濃度不純物領域２７５ｅ、２７５ｄが形成される。
このとき、半導体層２７６全体はｎ型不純物領域２７９が形成されている（図２０（Ｐ８）参照）。第１導電膜２８６および絶縁層２９６がマスクとなり、ｎ型不純物領域２７９にさらにｎ型不純物が添加され、ｎ型高濃度不純物領域２７６ａ、２７６ｂが自己整合的に形成される。半導体層２７６の第１導電膜２８６および絶縁層２９６と重なる領域がｎ型不純物領域２７６ｃとして確定する。
ｎ型不純物の添加工程は、上述したとおり、イオンドーピング装置を使用し、ドーピングガスに水素で希釈したホスフィン（ＰＨ３）を用いればよい。ｎチャネル型ＴＦＴのｎ型高濃度不純物領域２７４ａ、２７４ｂ、２７５ａ、２７５ｂには、リンの濃度が１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の範囲になるように、リンがドーピングされる。
レジストＲ３５を除去し、図２２（Ｐ１５）に示すように、キャップ絶縁膜２９８を形成する。キャップ絶縁膜２９８として、ププラズマＣＶＤ装置により酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）を５０ｎｍの厚さに形成する。酸化窒化シリコン膜の原料ガスには、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いる。キャップ絶縁膜２９８を成膜した後、窒素雰囲気中で５５０℃の加熱処理を行い、半導体層２７３〜２７６に添加したｎ型不純物およびｐ型不純物を活性化する。
図２２（Ｐ１６）に示すように、第１層間絶縁膜３００を形成する。第１層間絶縁膜３００を２層構造とする。１層目の絶縁膜として、プラズマＣＶＤ装置により原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いて、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＜ｙ）を１００ｎｍの厚さに形成する。２層目の絶縁膜には、プラズマＣＶＤ装置により原料ガスにＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２を用いて、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ）を６００ｎｍの厚さに形成する。
フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程により、第１層間絶縁膜３００およびキャップ絶縁膜２９８を除去し、コンタクトホールを形成する。第１層間絶縁膜３００上に導電膜を形成する。ここでは、導電膜を４層構造とする。下から、厚さ６０ｎｍのＴｉ、４０ｎｍの窒化チタン膜、５００ｎｍの純アルミニウム膜、１００ｎｍの窒化チタン膜の順に積層する。それぞれの層はスパッタリング装置で成膜する。フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程により導電膜を所定の形状に加工し、第２導電膜３０３〜３１４を形成する。
なお、第２導電膜と第１導電膜が接続されることを説明するため、図面では、第２導電膜と第１導電膜が半導体層上で接続するように示しているが、実際には、第２導電膜と第１導電膜とのコンタクト部分は半導体層上を避けて形成されている。
第２導電膜３１２によりｎ型高濃度不純物領域２７６ａと２７６ｂが接続されている。よって、ｎ型不純物領域２７６ｃ、絶縁膜２７７、第１導電膜２８６でなる積層構造のＭＩＳ型コンデンサが形成される。第２導電膜３１４はアンテナ回路１０１の端子であり、アンテナ２１０が接続される。
図２３（Ｐ１７）に示すように、第２層間絶縁膜３１６を形成する。第２層間絶縁膜３１６には、第２導電膜３１４に達するコンタクトホールを形成する（図２３）。第２層間絶縁膜３１６を感光性ポリイミドで形成する例を示す。スピナーを用いて１．５μｍの厚さでポリイミドを塗布する。フォトリソグラフィ工程を用いて、ポリイミドを露光し、現像することでコンタクトホールが形成されたポリイミドが形成される。現像後、ポリイミドを焼成する。
さらに、第２層間絶縁膜３１６上に導電膜を形成する。フォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、この導電膜を所定の形状に加工し、第３導電膜３２０を形成する。第３導電膜３２０を構成する導電膜として、厚さ１００ｎｍのＴｉをスパッタリング装置で成膜する。第３導電膜３２０はアンテナ２１０をアンテナ回路１０１の端子（第２導電膜３１４）と接続するためのアンテナのバンプである。
図２３（Ｐ１８）に示すように、開口部が形成された第３層間絶縁膜３２１を形成する。ここでは、第２層間絶縁膜３１６と同様の方法で、感光性ポリイミドで形成する。開口部はアンテナ２１０を形成する領域に形成される。
図２３（Ｐ１８）に示すように、アンテナ２１０を形成する。蒸着装置により、メタルマスクを用いてアルミニウムを蒸着し、所定の形状のアンテナ２１０を開口部に形成する。
図１９〜図２３に示す工程を経て、基板２６０上に素子形成層２５０が形成される。次に、図１８（Ｂ）に示すように素子形成層２５０を可撓性基板２５１と可撓性基板２５２の中に封止する工程を説明する。
アンテナ２１０を保護するための保護絶縁層２５３を形成する。フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行う、またはレーザ光を照射することにより、保護絶縁層２５３と共に素子形成層２５０に積層された絶縁膜を除去し、剥離層２６１に達する開口部を形成する。基板２６０上には、同じ素子形成層２５０が複数形成されている。開口部は素子形成層２５０を１つずつ分割するために形成される。
次に、保護絶縁層２５３上面に転載用の基板を一時的に固定した後、基板２６０を剥離する。剥離層２６１の第２層２６１ｂと第３層２６１ｃの界面で接合が弱くなっているため、物理的に力を加えることで開口部の端部から剥離が進行し、素子形成層２５０から基板２６０を剥がすことできる。基板２６０が剥がれた下地絶縁層２４９に可撓性基板２５１を接着剤２５５により固定する。そして、転載用の基板を取り外す。保護絶縁層２５３に他方の可撓性基板２５２を接着剤２５６により固定する。そして、可撓性基板２５１と可撓性基板２５２の外側から圧力を加えながら、加熱処理をすることにより、可撓性基板２５１と可撓性基板２５２で素子形成層２５０を封止する。
本実施形態では、集積回路部２４０と共にアンテナ２１０を形成する例について説明したが、アンテナ２１０を形成することを省略することもできる。この場合は、可撓性基板にアンテナを形成し、素子形成層２５０の集積回路部２４０と電気的に接続するように、貼り合わせればよい。
また、本実施形態では作製時に使用した基板を素子形成層２５０から剥離する例を示したが、作製時に使用した基板を残すこともできる。この場合、基板が撓むように、基板を研磨、または研削して薄くすればよい。
薄膜トランジスタにより回路を形成することにより、撓めることが可能であり、薄型化で軽量なＲＦＩＤ１００、２００を作製することが可能である。
本実施例では、図２４を参照して、本発明に係る半導体装置及び位置検出システムを利用した一例として、商品の管理システム、室内等における動体の管理システムについて説明する。
まず、図２４を参照して、顧客が店内で商品を購入する場合について説明する。店内に陳列された商品には、商品固有の情報、生産履歴等の情報を内蔵したＩＤラベル又はＩＤタグの他に本発明の半導体装置が付されている。
顧客１２０１は、店内に設置された位置検出用の質問器１２０２に囲まれた店内の空間において、本発明の半導体装置を具備した商品１２０３をもって移動する。そして上記実施の形態で示したように、本発明の半導体装置を店内に設置された質問器１２０２で位置の検出を行うことにより、管理者は顧客１２０１が設置された陳列棚１２０４をどのような動線で動いたかを管理することができる。このような顧客の動線を記録管理することにより、商品の設置場所や、商品の管理等のマーケティングを効率よく行うことができるため好適である。
本実施例に示したように、店内に設置された複数の質問器により、リアルタイムで商品の店内における動線を把握することにより、陳列棚からの盗難防止のための質問器のゲートをくぐらせることなく、盗難を防ぐことができる。また、リアルタイムで商品の動線の把握が可能であるため、管理者はコンピュータ等を用いて盗難者の動きに関する情報を予め予測し、進路を防ぐ等の策を講じ、商品の盗難を未然に防ぐこともできる。これにより、管理者は盗難者を直接的に捕まえることなく捕縛することができるため、安全に盗難者の確保が容易となる。
また、本実施例においては、ゲート状の質問器を出入り口に設置することなく、例えばフロアのタイルの一部や、柱の一部、または天井等に質問器を設置していれば、顧客の目に触れることなく、商品の位置情報についてリアルタイムに管理者側から管理することが可能となる。本発明による半導体装置を用いた位置検出システムにより、ＧＰＳなどでは困難な狭い範囲での商品の動線のトレースが容易となる。また本発明の半導体装置においてＵＨＦ帯のアンテナを用いれば、数メートルの範囲を網羅することができる。また本発明の半導体装置において、衝突防止機能を具備することにより複数の動体の管理も可能となり好適である。
なお、本発明の半導体装置を用いた位置検出システムは、監視カメラ等と併設することにより、盗難防止には効果的である。管理者は遠隔地からの管理をより確実に、容易にすることができる。
また本発明における複数の質問器の数を増やすことによって、広い空間であっても、ＲＦＩＤを具備する対象の正確な動線の把握が容易となり好適である。
本実施例では、図２５を参照して、本発明に係る半導体装置及び位置検出システムを利用した一例として、通路等における動体の管理システムについて説明する。
まず、図２５を参照して、動体が通路でどのような動線で動いたかを管理者が管理する例について説明する。動体には、固有情報の情報を内蔵したＩＤラベル又はＩＤタグの他に本発明の半導体装置が付されている。
以下、図２５を参照して、通路等における動体の管理システムの一例について説明する。
動体１３０１は、通路に設置された位置検出用の質問器１３０２に囲まれた空間において、本発明の半導体装置１３０３を持って移動する。勿論本発明の半導体装置１３０３を具備する什器を持って移動する形態であっても本実施例と同様である。そして上記実施の形態で示したように、通路に設置された質問器１３０２で本発明の半導体装置１３０３を位置の検出を行うことにより、管理者は障害物１３０４に仕切られた通路を半導体装置１３０３がどのような動線で動いたかを管理することができる。また動体の速度、傾向を把握することができる。図２５では、斜線１３０５で示した経路を経て目的地１３０６にたどり着く場合について示したが、例えば、斜線の経路介さずに別の経路をたどる動体の動きをリアルタイムに観察することが容易となる。このような動体の動線を管理及び記録することができる。よって、動体が半導体装置を具備する商品をもった顧客であるならば、商品の管理等のマーケティングを効率よく行うことができるため好適である。本発明は、複数の不特定多数の動体がある中でも、対象者にＲＦＩＤを取り付けさせることにより、その動体だけの動きを管理することができる。よって、小さい子供に半導体装置を取り付けさせることにより、人混みの中の子供の動きを逐次管理することもできる。
図２５において、ＲＦＩＤを取り付けさせる動体１３０１の対象としては、刑務所内における犯罪者、介護施設における被介護者等が想定される。刑務所内における犯罪者、介護施設における被介護者に本発明のＲＦＩＤを取り付けさせ、本発明の位置検出システムにより管理することで、例えば刑務所内での収容者の管理、施設内における被介護者の管理について、その動線を管理することができ、特に有効であると言える。本発明の半導体装置を用いた位置検出システムによって、犯罪者に対しては、不審な動きの事前の把握をおこなうことができる。また、介護施設においては、被介護者の徘徊癖の傾向を把握し、適切な処置の構築を図る上で好適である。
通路等の室内空間における動体の管理方法としては、例えばカメラを配置する方法や等間隔に質問器を配置し、一つの動体の位置に対して、それぞれ一つの質問器により位置を検出する方法もあるが、リアルタイムで動線の軌跡を追うことは難しい。また、動線の軌跡の傾向を把握することは難しい。しかし、本発明の半導体装置と複数の質問器を用いて、一つの動体の位置に対して複数の質問器により位置を検出する本発明の位置検出システムは、定期的にＲＦＩＤの位置を検出することができるため、動体の動きについて逐次リアルタイムに管理、記録することができる。そして管理者は動線の動きを記録し、当該記録を蓄積して分析することにより、動線の動きの傾向を把握し、動線の動きを把握した室内のレイアウトを設計し直すことができ、好適である。
本発明の位置検出システムの構成および信号の送受信を説明するためのブロック図。 本発明の無線通信を行う半導体装置の構成を示すブロック図。 図１の位置検出システムの動作を説明するためのフローチャート図。 パルス信号の例示を表す波形図。 位置検出システムにおいて、質問器と半導体装置間の距離から、半導体装置の位置を検出する原理を説明する図。 図１の位置検出システムの動作を説明するためのフローチャート図。 本発明の無線通信を行う半導体装置の構成を示すブロック図。 本発明の位置検出システムの構成および信号の送受信を説明するためのブロック図。 図７の位置検出システムの動作を説明するためのフローチャート図。 本発明の無線通信を行う半導体装置の構成を示すブロック図。 図１０の論理回路８１２のブロック回路図。 本発明の無線通信を行う半導体装置の構成を示すブロック図。 図１０の論理回路８１２のブロック回路図。 本発明の無線通信を行う半導体装置の構成を示すブロック図。 リングオシレータの発振周波数を測定する方法を説明する図。 評価用素子基板の測定箇所を説明する図。 リングオシレータの発振周波数の測定結果とシミュレーション結果を示す電圧周波数特性図。 撓めることが可能なＲＦＩＤを有する半導体装置の上面構造及び断面構造の一例を示す図。 素子形成層の作製工程を説明するための断面図。 半導体装置の素子形成層の作製工程を説明するための断面図。 半導体装置の素子形成層の作製工程を説明するための断面図。 半導体装置の素子形成層の作製工程を説明するための断面図。 半導体装置の素子形成層の作製工程を説明するための断面図。 本発明の位置検出システムを用いた動体の管理システムを示す模式図。 本発明の位置検出システムを用いた動体の管理システムを示す模式図。 従来のＲＦＩＤのブロック図。 従来のＲＦＩＤのブロック図。
符号の説明
１００ ＲＦＩＤ
１０１ アンテナ回路
１０２ 信号発振部
１０３ 信号処理部
１０４ ｐチャネル型ＴＦＴ
１０５ ｎチャネル型ＴＦＴ
１０６ コンデンサ
１０７ 高耐圧型Ｎｃｈ−ＴＦＴ
１２１ 質問器
１２２ 質問器
１２３ 質問器
１２４ 質問器
１３０ 空間
１４０ サーバー
２００ ＲＦＩＤ
２１０ アンテナ
２３０ メモリ部
２４０ 集積回路部
２４９ 下地絶縁層
２４９ａ 第１層
２４９ｂ 第２層
２５０ 素子形成層
２５１ 可撓性基板
２５２ 可撓性基板
２５３ 保護絶縁層
２５５ 接着剤
２５６ 接着剤
２６０ 基板
２６１ 剥離層
２６１ａ 第１層
２６１ｂ 第２層
２６１ｃ 第３層
２７１ 結晶性シリコン膜
２７３ 半導体層
２７３ａ ｐ型高濃度不純物領域
２７３ｂ ｐ型高濃度不純物領域
２７３ｃ チャネル形成領域
２７４ 半導体層
２７４ａ ｎ型高濃度不純物領域
２７４ｂ ｎ型高濃度不純物領域
２７４ｃ チャネル形成領域
２７４ｅ ｎ型低濃度不純物領域
２７４ｄ ｎ型低濃度不純物領域
２７５ 半導体層
２７５ａ ｎ型高濃度不純物領域
２７５ｂ ｎ型高濃度不純物領域
２７５ｃ チャネル形成領域
２７５ｅ ｎ型低濃度不純物領域
２７５ｄ ｎ型低濃度不純物領域
２７６ 半導体層
２７６ａ ｎ型高濃度不純物領域
２７６ｂ ｎ型高濃度不純物領域
２７６ｃ ｎ型不純物領域
２７７ 絶縁膜
２７９ ｎ型不純物領域
２８１ 導電膜
２８３ 第１導電膜
２８４ 第１導電膜
２８５ 第１導電膜
２８６ 第１導電膜
２８８ ｎ型低濃度不純物領域
２９０ ｎ型低濃度不純物領域
２９３ 絶縁層
２９４ 絶縁層
２９５ 絶縁層
２９６ 絶縁層
２９８ キャップ絶縁膜
３００ 第１層間絶縁膜
３０２ 導電膜
３０３ 第２導電膜
３０４ 第２導電膜
３０５ 第２導電膜
３０６ 第２導電膜
３０７ 第２導電膜
３０８ 第２導電膜
３０９ 第２導電膜
３１０ 第２導電膜
３１１ 第２導電膜
３１２ 第２導電膜
３１３ 第２導電膜
３１４ 第２導電膜
３１６ 第２層間絶縁膜
３２０ 第３導電膜
３２１ 第３層間絶縁膜
８０６ 発振回路
８０９ 整流回路
８１２ 論理回路
８１３ 復調回路
８１４ 変調回路
８１５ パルスカウンタ
８２０ 電源回路
８２９ 整流回路
８３０ 電源回路
８３１ 基準クロック生成回路
９００ コントローラ
９０１ ＣＰＵ
９０２ 信号
９１０ パルスカウンタ
９２０ 信号
９２１ 信号
１００１ 評価用素子基板
１００２ プローブ
１００３ リングオシレータ
１００４ 測定点
１２０１ 顧客
１２０２ 質問器
１２０３ 商品
１２０４ 陳列棚
１３０１ 動体
１３０２ 質問器
１３０３ 半導体装置
１３０４ 障害物
１３０５ 斜線
１３０６ 目的地
１４００ ＲＦＩＤ
１４０１ アンテナ回路
１４０２ 信号処理回路
１４０３ 電池
１４０４ 電源回路
１４０５ 復調回路
１４０６ アンプ
１４０７ 論理回路
１４０８ メモリコントロール回路
１４０９ メモリ回路
１４１０ 論理回路
１４１１ アンプ
１４１２ 変調回路
１５００ ＲＦＩＤ
１５０１ アンテナ回路
１５０２ 信号処理回路
１５０３ 整流回路
１５０４ 電源回路
１５０５ 復調回路
１５０６ アンプ
１５０７ 論理回路
１５０８ メモリコントロール回路
１５０９ メモリ回路
１５１０ 論理回路
１５１１ アンプ
１５１２ 変調回路

Claims (15)

  1. 信号を送受信するアンテナ回路と、
    前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部と、
    前記信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部と、を有し、
    前記アンテナ回路は、前記信号処理部で生成された信号を送信し、
    前記信号処理部は、前記信号発振部で発振した信号の発振回数をカウントすることを特徴とする半導体装置。
  2. 信号を送受信するアンテナ回路と、
    前記アンテナ回路で受信した信号を整流化し、直流化する整流回路、前記整流回路の出力を平滑化する電源回路、及び前記電源回路の出力に接続されたリング発振回路を有する信号発振部と、
    前記リング発振回路で発振した信号の発振回数をカウントするカウンタを有する信号処理部と、を有し、
    前記信号処理部で生成した信号が前記アンテナ回路から送信されることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項１又は２において、
    前記信号処理部は、論理回路を有することを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項３において、
    前記論理回路は、コントローラを有することを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項３において、
    前記論理回路は、コントローラ及びＣＰＵを有することを特徴とする半導体装置。
  6. 信号を送受信するアンテナ回路と、
    前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部と、
    前記信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部と、を有し、
    前記アンテナ回路は、前記信号処理部で生成された信号を送信し、
    前記信号処理部は、前記信号発振部で発振した信号の周波数を検出することを特徴とする半導体装置。
  7. 信号を送受信するアンテナ回路と、
    前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部と、
    前記信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部と、を有し、
    前記信号処理部は、前記信号発振部で発振した信号の周波数を検出し、検出した周波数から、前記アンテナ回路で受信した信号の送信元までの距離を検出し、
    前記信号処理部で検出された前記距離を表す信号が前記アンテナ回路から送信されることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項６又は７において、
    前記信号処理部は、前記アンテナ回路で受信した信号を整流化し、直流化する整流回路、前記整流回路の出力を平滑化する電源回路、及び前記電源回路の出力に接続されたリング発振回路を有することを特徴とする半導体装置。
  9. 信号を送受信するアンテナ回路と、
    前記アンテナ回路で受信した信号を整流化し、直流化する第１の整流回路、前記第１の整流回路の出力を平滑化する第１の電源回路、及び前記第１の電源回路の出力に接続されたリング発振回路を有する信号発振部と、
    前記リング発振回路で発振する信号の発振回数をカウントする第１のカウンタ、前記アンテナ回路で受信した信号を整流化し、直流化する第２の整流回路、レギュレータを備え、前記第２の整流回路の出力を平滑化する第２の電源回路、前記第２の電源回路の電源から基準クロックを生成する基準クロック生成回路、及び論理回路を有する信号処理部と、を有し、
    前記論理回路は、
    前記基準クロックをカウントする第２のカウンタと、
    コントローラと、
    ＣＰＵと、を有することを特徴とする半導体装置。
  10. 信号を送受信するアンテナ回路と、
    前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部と、を有し、
    前記信号発振部で発振する信号を前記アンテナ回路で送信することを特徴とする半導体装置。
  11. 請求項１０において、
    前記信号発振部は、
    前記アンテナ回路で受信した信号を整流化し、直流化する整流回路と、
    前記整流回路の出力を平滑化する電源回路と、
    前記電源回路の出力に接続されたリング発振回路と、を有することを特徴とする半導体装置。
  12. 半導体装置、及び複数の質問器を有し、前記半導体装置の位置を検出する位置検出システムであり、
    前記半導体装置は、信号を送受信するアンテナ回路、前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部、および前記信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部を有し、
    前記複数の質問器のいずれか１つが、前記半導体装置に前記信号発振部で発振される信号の発振回数のカウントを開始するための距離検出用信号を送信し、
    前記半導体装置のアンテナ回路で距離検出用信号を受信すると、前記距離検出用信号が前記信号発振部及び前記信号処理部にそれぞれ出力され、
    前記信号発振部は、前記距離検出用信号の電界強度に対応する周波数の信号を発振し、
    前記信号処理部は前記信号発振部で発振された信号の発振回数のカウントを開始し、カウントした値が所定の値になると、前記信号発振部で前記発振回数のカウントを終了したことを示す応答信号が生成され、
    前記応答信号が前記アンテナ回路から送信され、
    当該距離検出用信号を送信した一の質問器は、前記応答信号を受信すると、前記距離検出用信号を送信してから応答信号を受信するまでの時間を検出することを特徴とする位置検出システム。
  13. 半導体装置、及び複数の質問器を有し、前記半導体装置の位置を検出する位置検出システムであり、
    前記半導体装置は、信号を送受信するアンテナ回路、前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部、および前記信号発振部で発振した信号を処理する信号処理部を有し、
    前記複数の質問器のいずれか１つが、前記半導体装置に前記信号発振部で発振される信号の周波数を検出するための距離検出用信号を送信し、
    前記半導体装置のアンテナ回路で距離検出用信号を受信すると、前記距離検出用信号が前記信号発振部及び前記信号処理部にそれぞれ出力され、
    前記信号発振部は、前記距離検出用信号の電界強度に対応する周波数の信号を発振し、
    前記信号処理部は前記信号発振部で発振された信号の周波数を検出することにより、前記半導体装置から当該距離検出用信号を送信した質問器までの距離を求め、
    前記信号処理部で求められた距離を表す信号が前記アンテナ回路から送信され、
    前記距離を表す信号が当該距離検出用信号を送信した質問器に受信されることを特徴とする位置検出システム。
  14. 半導体装置、及び複数の質問器を有し、前記半導体装置の位置を検出する位置検出システムであり、
    前記半導体装置は、信号を送受信するアンテナ回路、及び前記アンテナ回路で受信した信号の電界強度に対応する周波数で信号を発振する信号発振部を有し、
    前記複数の質問器のいずれか１つが、半導体装置に距離検出用信号を送信し、
    前記半導体装置において、アンテナ回路が前記距離検出用信号を受信すると、前記距離検出用信号が前記信号発振部に入力され、
    前記信号発振部は、距離検出用信号の電界強度に対応する周波数の信号を発振し、
    前記アンテナ回路は、前記信号発振部で発振された信号を送信し、
    当該距離検出用信号を送信した質問器は、前記アンテナ回路からの信号を受信すると、受信した信号の周波数を検出することを特徴とする位置検出システム。
  15. 請求項１２乃至１４のいずれか１項において、
    前記信号発振部は、整流回路、前記整流回路の出力に接続された電源回路、及び前記電源回路の出力に接続されたリング発振回路を有することを特徴とする位置検出システム。
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