JP2008084307A

JP2008084307A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2008084307A
Application number: JP2007218771A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nagata; 剛長多; Teru Tamura; 輝田村
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】安定した無線通信を行う半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、信号処理回路と、信号処理回路に接続されたアンテナ回路と、信号処理回路に電力を供給する蓄電手段を有する。信号処理回路は、アンテナ回路を介して、情報を受信および送信し、アンテナ回路で受信された信号から直流電圧を生成し、蓄電手段に充電する。また、アンテナ回路は、電磁誘導方式で信号を受信するアンテナ部、およびマイクロ波方式で信号を受信するアンテナ部を有し、広帯域の周波数の信号を受信できるようになっている。広帯域の信号を受信できるため、蓄電手段を充電できる環境が広がる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線で通信を行う半導体装置に関する。

近年、無線通信を利用した個体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（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを利用した個体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（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）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、個人認証等へ利用され始めている。

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、ＲＦＩＤの情報を含んだ電磁波を送信することが可能なアクティブタイプ（能動タイプ）のＲＦＩＤと、外部からの電磁波の電力を利用して駆動するパッシブタイプ（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に関して記載がある。また、特許文献２にはパッシブタイプのＲＦＩＤに関して記載がある。アクティブタイプのＲＦＩＤは、ＲＦＩＤを駆動するための電源を内蔵している。また、パッシブタイプのＲＦＩＤは、電池を内蔵せず、電源を受信した電磁波の電力を利用して作りだしている。

図２１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２１のアクティブタイプのＲＦＩＤ３００では、アンテナ回路３０１によって受信された通信信号が信号処理回路３０２に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリア波をＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理を行って送られてくる。図２１には、通信信号の周波数が１３．５６ＭＨｚのアクティブタイプのＲＦＩＤの構成例を示す。

ＲＦＩＤ３００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の搬送波をクロックに用いている。アンプ３０７は１３．５６ＭＨｚの搬送波を増幅し、クロックとして論理回路３０８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３０６で復調される。復調後の信号も論理回路３０８に送られ解析される。論理回路３０８で解析された信号はメモリ制御回路３０９に送られ、それに基づき、メモリ制御回路３０９はメモリ回路３１０を制御し、メモリ回路３１０に記憶されたデータを取り出し論理回路３０５に送られる。論理回路３０５でエンコード処理された後、アンプ３０４で増幅され、その信号によって、変調回路３０３は信号に変調をかける。ここで図２１における電源は、電池２６１によって電源回路２６０を介して供給している。そして電源回路２６０はアンプ３０７、復調回路３０６、論理回路３０８、メモリ制御回路３０９、メモリ回路３１０、論理回路３０５、アンプ３０４、変調回路３０３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２０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２０のパッシブタイプのＲＦＩＤ２００では、アンテナ回路２０１によって受信された通信信号が信号処理回路２０２に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリア波をＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理を行って送られてくる。図２０には、通信信号の周波数が１３．５６ＭＨｚのパッシブタイプのＲＦＩＤの構成例を示す。

ＲＦＩＤ２００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の搬送波をクロックに用いている。アンプ２０７は１３．５６ＭＨｚのキャリア波を増幅し、クロックとして論理回路２０８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２０６で復調される。復調された信号も論理回路２０８に送られ解析される。論理回路２０８で解析された信号はメモリ制御回路２０９に送られ、それに基づき、メモリ制御回路２０９はメモリ回路２１０を制御し、メモリ回路２１０に記憶されたデータを取り出し論理回路２０５に送られる。論理回路２０５でエンコード処理された後、アンプ２０４で増幅され、その信号によって、変調回路２０３はキャリア波に変調をかける。一方、整流回路２２０に入った通信信号は整流され、電源回路２２１に入力される。電源回路２２１はアンプ２０７、復調回路２１６、論理回路２０８、メモリ制御回路２０９、メモリ回路２１０、論理回路２０５、アンプ２０４、変調回路２０３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。

図２１に示したようなアクティブタイプのＲＦＩＤは、個体情報の送信、受信に必要な信号の強度設定に応じて、電池は経時的に消耗し、最終的には個体情報の通信に必要な電力を発生できなくなる。このため、アクティブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置を使用し続けるためには、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が欠かせない。

他方、図２０に示すようなパッシブタイプのＲＦＩＤは、駆動するための電源を外部からの電磁波の電力を利用して作り出しているため、情報を長距離に送信するための電力の確保が難しく、安定した長距離通信を実現することが困難である。このため、パッシブタイプのＲＦＩＤは、外部から電磁波の電力の供給が十分となる、近距離通信用に使用範囲が限定されてしまう。
特開２００５−３１６７２４号公報特表２００６−５０３３７６号公報

上記の問題点に鑑み、本発明は、電源を内蔵しても、その電源の残存容量の確認や電源の交換作業を不要とする無線通信を行う半導体装置を提供することを課題とする。また、本発明は、無線通信を行う半導体装置において、外部からの電磁波によって電力を作り出し、通信距離の延長、通信状態の安定化を図ることを課題とする。

本発明に係る半導体装置の１つは、信号処理回路と、信号処理回路に接続されたアンテナ回路と、信号処理回路に電力を供給する蓄電手段と、を有し、信号処理回路は、アンテナ回路を介して、情報を受信および送信し、アンテナ回路で受信された信号から直流電圧を生成し、蓄電手段に充電することを特徴とする。

本発明に係る半導体装置において、アンテナ回路は、電磁誘導方式または電磁結合方式で信号を受信するアンテナ部、およびマイクロ波方式で信号を受信するアンテナ部を有する。また、他のアンテナ回路は、コイル状の導電体を有するアンテナ部、および一対の線状の導電体を有するアンテナ部を有する。

本明細書において、アンテナ回路、該アンテナ回路が受信した電磁波により生ずる起電力をバッテリーに充電する回路と、該起電力を充電する媒体とを備えたものをＲＦバッテリーまたは無線電池という。

また、アンテナ回路で受信する電磁波の周波数は、特に限定されず、例えばサブミリ波である３００ＧＨｚ〜３ＴＨｚ、ミリ波である３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ、マイクロ波である３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ、極超短波である３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ、超短波である３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、短波である３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、中波である３００ＫＨｚ〜３ＭＨｚ、長波である３０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ、および超長波である３ＫＨｚ〜３０ＫＨｚのいずれの周波数も用いることができる。

なお、本発明において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタやダイオードなど）を含む回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般でもよい。また、最終製品だけでなく、半導体素子を含む回路を有するならば中間製品も含むものである。

なお、本発明に示すスイッチは、様々な形態のものを用いることができ、一例として、電気的スイッチや機械的なスイッチなどがある。つまり、電流の流れを制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。例えば、トランジスタでもよいし、ダイオード（ＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど）でもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。

なお、本発明において、トランジスタの種類に限定はない。よって、半導体装置の集積回路の特性に合わせて、様々な形態のトランジスタを適用させることができる。適用可能なトランジスタの種類に限定はない。非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、半導体基板やＳＯＩ基板を用いて形成されるＭＩＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、およびバイポーラトランジスタ、ＺｎＯ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、並びにその他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。

トランジスタの構造は、様々な形態をとることができる。特定の構成に限定されない。例えば、ゲート本数が２本以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構造にすることにより、オフ電流を低減し、トランジスタの耐圧性を向上させて信頼性を向上することができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値を大きくでき、また空乏層ができやすくなってサブスレッショルド値（Ｓ値）を小さくすることができる。また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造でもよいし、チャネルの下にゲート電極が配置されている構造でもよいし、正スタガ構造であってもよいし、逆スタガ構造でもよいし、チャネル領域が複数の領域に分かれていてもよい。また、チャネル（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっている構造にすることにより、チャネルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、ＬＤＤ領域があってもよい。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流を低減でき、トランジスタの耐圧性を向上させて信頼性を向上することができ、さらに、飽和領域において、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化しない電流−電圧特性にすることができる。

なお、本明細書において、「接続されている」とは、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。従って、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。あるいは、間に他の素子を挟まずに、直接接続されて、配置されていてもよい。なお、電気的な接続を可能とする他の素子を間に介さずに接続されていて、直接接続されている場合のみを含む場合であって、電気的に接続されている場合を含まない場合には、直接接続されている、と記載するものとする。なお、電気的に接続されている、と記載する場合は、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。

なお、本明細書において、ある物の上に形成されている、あるいは、〜上に形成されている、というように、〜の上に、あるいは、〜上に、という記載については、ある物の上に直接接していることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、間に別のものが挟まっている場合も含むものとする。従って例えば、層Ａの上に（もしくは層Ａ上に）、層Ｂが形成されている、という場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。また、〜の上方に、という記載についても同様であり、ある物の上に直接接していることに限定されず、間に別のものが挟まっている場合も含むものとする。例えば、層Ａの上方に層Ｂが形成されているという場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含んでいる。なお、〜の下に、あるいは、〜の下方に、の場合についても、同様であり、直接接している場合と、接していない場合とを含んでいる。

本発明の半導体装置は、充電可能な蓄電手段を有することを特徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化や放電に伴う電力の不足を防止することができる。そして、蓄電手段は、充電器に配線で接続することなく、外部からの電磁波の電力を利用して蓄電手段を充電することができる。従って、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が不要となる。加えて、半導体装置を駆動するための電力を蓄電手段に常時貯めておくことができるので、半導体装置が動作するための十分な電力が常時得ることができ、安定した通信を行うことができる。

また、本発明の半導体装置は、複数の帯域の周波数を受信できるため、受信できる周波数帯域が広い。よって、蓄電手段を充電できる環境が広がり、充電を効率良く行うことができる。その結果として、半導体装置に電力を安定して供給でき、通信距離を延ばすことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。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、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その形態およ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。従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、異なる図面間において共通の符号は同じ構成要素を示すものであり、繰り返しの説明を省略している。

（実施の形態１）
まず、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の構成について簡単に説明する。半導体装置は、アンテナ回路、アンテナ回路によって受信された信号を処理する信号処理回路、および信号処理回路で作り出した電力を蓄える蓄電手段を有する。

アンテナ回路は、信号を受信し、送信する回路である。本発明のＲＦＩＤは複数のアンテナ部を有し、複数のアンテナ部は互いに異なる周波数の信号を受信する。また、複数のアンテナ部のアンテナ端子は共通である。つまり、アンテナ回路において、複数のアンテナ部は共通のアンテナ端子を介して、後述する信号処理部に接続されている。

信号処理回路は、電源部とロジック部を有している。電源部は、アンテナ回路によって受信された信号から直流電圧を発生する。また、電源部では、直流電圧を蓄電手段に充電し、またロジック部に直流電圧を供給する。ロジック部では、電源部を経て供給される電源で動作する。ロジック部は、アンテナ回路で受信した受信信号の解析、および送信信号を生成する回路である。

蓄電手段は、無線信号（電磁波）から作り出された電力を充電する媒体である。蓄電手段には、リチウムイオン電池、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池などの蓄電池（バッテリー）が使用できる。蓄電池の種類は、これには限定されない。また大容量のコンデンサなどの蓄電器を蓄電手段に用いることもできる。コンデンサとして、積層セラミックコンデンサ、電気二重層コンデンサを用いることができる。

次に、図１を用いて、半導体装置１００の構成例を説明する。図１は、半導体装置１００のブロック図である。半導体装置１００は、アンテナ回路１０１、信号処理回路１０２、および蓄電手段１０３を有する。

アンテナ回路１０１は、信号の送受信を行う複数のアンテナ部を有する。図１の例では、３つのアンテナ部１４１〜１４３を有する例を示している。アンテナ部１４１〜１４３は、互いに異なる周波数の信号を検波する。従って、半導体装置１００は、複数の周波数の信号により非接触で通信をすることができる。また１つのアンテナ部でなるアンテナ回路を用いた従来のＲＦＩＤでは、特定の周波数の信号からのみ直流電源を発生させていたが、半導体装置１００は、広帯域の信号を検波して、直流電源に変換することが可能であるため、より多くの電力を発生させることができる。なお、アンテナ回路１０１の具体的な構造は、実施の形態２において説明する。

蓄電手段１０３はいわゆる蓄電池（バッテリー）を適用できる。例えば、リチウムイオン電池、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などの二次電池が適用可能である。なお、蓄電手段１０３には、蓄電池（バッテリー）の他、蓄電器である大容量のコンデンサ（例えば、積層セラミックコンデンサ、電気二重層コンデンサなど）を適用することができる。特に、リチウムイオン電池やリチウム二次電池は充放電容量が大きいため、蓄電手段１０３を小型化、薄型化できるため、半導体装置１００に適している。金属リチウム電池は、正極活物質にリチウムイオン含有遷移金属酸化物、金属酸化物、金属硫化物、鉄系化合物、導電性ポリマーまたは有機イオウ系化合物等を用い、負極活物質にリチウム（合金）、電解質に有機系電解液またはポリマー電解質などを用いることで、充放電容量を大きくすることができる。

リチウムイオン電池の活物質や電解質をスパッタリング法により形成することにより、蓄電手段１０３を、信号処理回路１０２が形成された基板上に形成することができるし、また、アンテナ回路１０１が形成された基板上に形成することもできる。

信号処理回路１０２は、電源部１２０とロジック部１３０とに大別される。電源部１２０は、図１に示すように、アンテナ回路１０１の出力が接続された整流回路１２１、整流回路１２１の出力が接続された充電制御回路１２２、蓄電手段１０３の出力が接続された電源回路１２３、充電制御回路１２２および電源回路１２３を制御する電源制御回路１２４を有する。

充電制御回路１２２は、レギュレータ１２２ａ、レギュレータ１２２ａの出力が接続されたスイッチ１２２ｂを有する。レギュレータ１２２ａの出力は、スイッチ１２２ｂを介して蓄電手段１０３に接続されている。

整流回路１２１は、アンテナ回路１０１で受信した交流信号を半波整流し、平滑化して直流電圧を作る。整流回路１２１から出力される直流電圧は、充電制御回路１２２のレギュレータ１２２ａに入力され一定電圧の直流電圧とされる。レギュレータ１２２ａで生成された定電圧はスイッチ１２２ｂを介して蓄電手段１０３に出力され、蓄電手段１０３に充電される。レギュレータ１２２ａは、規格以上の電圧が蓄電手段１０３に印加されないように、電圧値を一定にするための回路である。なお、レギュレータ１２２ａで、入力される直流電圧に対して、電圧値だけでなく、電流値も一定するようにしてもよい。また、スイッチ１２２ｂをダイオードのような整流素子にすることで、レギュレータ１２２ａを省略することができる。すなわち、充電制御回路１２２を整流素子のみという単純な構成とすることができる。

電源回路１２３は、レギュレータ１２３ａ、レギュレータ１２３ａの入力に接続されたスイッチ１２３ｂを有する。レギュレータ１２３ａの入力は、スイッチ１２３ｂを介して、蓄電手段１０３の出力に接続されている。レギュレータ１２３ａの出力はロジック部１３０に接続されている。蓄電手段１０３に充電された電力が電源回路１２３からロジック部１３０に供給される。蓄電手段１０３から供給される電源はレギュレータ１２３ａにより定電圧電源とされるため、規格以上の電圧がロジック部１３０に入力されることを防ぐことができる。なお、レギュレータ１２３ａで、入力される直流電圧について電圧値だけでなく、電流値も一定にするようにしてもよい。

電源制御回路１２４は、蓄電手段１０３の充電、およびロジック部１３０への電源供給を制御する回路である。電源制御回路１２４には、蓄電手段１０３の出力が接続され、この出力をもとに蓄電手段１０３の充電状態を監視する。また、電源制御回路１２４には、整流回路１２１の出力が接続され、この出力から、アンテナ回路１０１で受信した信号の振幅の大きさ（電界の大きさ）を監視している。電源制御回路１２４は、蓄電手段１０３および整流回路１２１の出力を監視し、スイッチ１２２ｂおよびスイッチ１２３ｂのＯＮ、ＯＦＦを制御する。例えば、スイッチ１２３ｂの制御は、蓄電手段１０３の電圧がある値Ｖ_１以上になるとスイッチ１２３ｂをＯＮにし、蓄電手段１０３の電力をロジック部１３０に供給する。ある値Ｖ_２（Ｖ_１＞Ｖ_２）以下になるとスイッチ１２３ｂをＯＦＦし、ロジック部１３０への電力の供給を停止する。例えば、Ｖ_１の設定値は、ロジック部１３０を安定して駆動させることができる電圧値とし、Ｖ_２の設定値は、ロジック部１３０を駆動させるのに必要な電圧の最小値とする。

ロジック部１３０は、図１に示すように接続された復調回路１３１、アンプ１３２、論理回路１３３、メモリ制御回路１３４、メモリ回路１３５、論理回路１３６、アンプ１３７、および変調回路１３８を有する。

図１に示す半導体装置１００において、ＲＦバッテリーは、アンテナ回路１０１、電源部１２０および蓄電手段１０３でなる。以下、ＲＦバッテリーを充電し、ＲＦバッテリーで蓄えた電力を信号処理回路１０２に供給する方法を説明する。

半導体装置１００は、電磁波を受信することにより蓄電手段１０３を自動的に充電することが可能である。また、アンテナ回路１０１が複数の周波数帯域の信号を受信できるので、広帯域の信号を検波して、直流電源に変換することが可能であるため、より多くの電力を発生させることができる。また、リーダ・ライタの代わりに、充電専用に電磁波を発信する装置、いわゆる充電器を用いることで蓄電手段１０３を意図的に充電して、半導体装置１００に電力が無くなることを回避することができる。リーダ・ライタに充電専用に信号を送信する機能を備えることで、充電器として機能させることもできる。

半導体装置１００の蓄電手段１０３を充電するときの動作方法は大別して２つある。１つは、受信する信号に振幅の変化がない電磁波１６１（図２（Ａ）参照）であるときの動作方法と、受信する信号に振幅の変化がある電磁波１６２、１６３（図２（Ｂ）、図２（Ｃ）参照）であるときの動作方法である。図２は、半導体装置１００が受信する信号の振幅の変化を説明する図である。まず、前者の動作方法を説明する。

最も簡単な充電方法は、図２（Ａ）に示すような振幅が等しい電磁波１６１を受信する場合である。充電器またはリーダ・ライタのアンテナから、充電用の信号である、振幅の等しい信号を送信する。半導体装置１００がその信号を受信すると、整流回路１２１で直流電圧が作り出される。整流回路１２１の直流電圧が一定値Ｖａ以上であれば、蓄電手段１０３に充電を開始するため、電源制御回路１２４はスイッチ１２２ｂをＯＮにする。

なお、整流回路１２１の出力電圧が所定の電圧値Ｖａよりも低い場合は、電源制御回路１２４はスイッチ１２２ｂをＯＦＦし、蓄電手段１０３と整流回路１２１との接続を断つ。このように、スイッチ１２２ｂをＯＦＦすることで、蓄電手段１０３からアンテナ回路１０１に電力が逆流することを防止できる。

また、電源制御回路１２４は蓄電手段１０３からの出力電圧をモニタし、この出力電圧が所定の値Ｖ_２（例えば、ロジック部１３０を駆動させる電圧の最小値）よりも低い場合は、ロジック部１３０への電力の供給を停止するため、スイッチ１２３ｂをＯＦＦにする。

スイッチ１２２ｂがＯＮになると、蓄電手段１０３が充電される。電源制御回路１２４は蓄電手段１０３からの出力電圧を監視し、この出力がＶ_１以上になるとスイッチ１２３ｂをＯＮにし、ロジック部１３０への電力の供給を開始する。さらに、この出力電圧が一定値Ｖ_３以上になると、スイッチ１２２ｂをＯＦＦにし、蓄電手段１０３の充電を終了する。なお、電圧値Ｖ_３は、蓄電手段１０３の過充電を防ぐために設定される値であり、Ｖ_３＞Ｖ_１＞Ｖ_２である。

充電を終了するために、充電器またはリーダ・ライタ（以下、「充電器等」という。）に充電を終了したことを伝える信号を、半導体装置１００が送信するようにしてもよい。例えば、電源制御回路１２４の制御信号をロジック部１３０に入力するようにする。電源制御回路１２４から、蓄電手段１０３の出力電圧が一定値Ｖ_３以上になったことを伝える信号がロジック部１３０に入力する。ロジック部１３０は、充電を終了したことを伝える送信信号を生成し、アンテナ回路１０１を介して、この信号を送信する。充電器等は、この信号を受信することで、充電用の信号の送信を停止する。

充電器等と半導体装置１００と情報（データ）を通信する場合は、図２（Ｂ）や図２（Ｃ）に示すように振幅が異なる電磁波（搬送波）が用いられる。ここで、図２（Ｂ）に示す電磁波１６２は、電磁波の振幅がゼロにならずに変動している信号である。図２（Ｃ）に示す電磁波１６３は、電磁波の振幅がゼロになるときを含む信号であり、ＯＮとＯＦＦとがある信号である。

充電器等から信号をアンテナ回路１０１が受信すると、整流回路１２１で直流電圧が作り出される。電源制御回路１２４では受信した信号の振幅が所定の電圧以上か否かを確認するため、整流回路１２１の出力電圧を監視している。その出力電圧が所定の電圧Ｖａよりも小さいとき、スイッチ１２２ｂをＯＦＦし、蓄電手段１０３と整流回路１２１との接続を断つ。スイッチ１２２ｂをＯＦＦすることで、蓄電手段１０３からアンテナ回路１０１に電力が逆流することを防止することができる。スイッチ１２２ｂをＯＦＦにするときは、図２（Ｂ）に示す電磁波１６２の振幅が小さくなったときや、図２（Ｃ）に示す電磁波１６３の振幅が０になったときである。

電源制御回路１２４は整流回路１２１の直流電圧が一定値Ｖａ以上であれば、蓄電手段１０３に充電を開始するため、スイッチ１２２ｂをＯＮにする。スイッチ１２２ｂをＯＮにするときは、図２（Ｂ）に示す電磁波１６２の振幅、図２（Ｃ）に示す電磁波１６３の振幅が、それぞれ大きくなったときである。

充電が開始すると、蓄電手段１０３の出力電圧も上昇する。電源制御回路１２４では、この出力電圧がＶ_１以上になるとスイッチ１２３ｂをＯＮにし、ロジック部１３０への電力の供給を開始する。さらに、この出力電圧が一定値Ｖ_３以上になると、スイッチ１２２ｂをＯＦＦにし、蓄電手段１０３の充電を停止する。

半導体装置１００で通信を行うときは、スイッチ１２２ｂをＯＦＦし、蓄電手段１０３の充電を停止するように、電源制御回路１２４がスイッチ１２２ｂを制御してもよいし、通信中もスイッチ１２２ｂをＯＮにしておき、蓄電手段１０３を充電しながら、通信を行うようにしてもよい。

アンテナ回路１０１では、複数の周波数帯の信号を受信できるため、充電用の電磁波と通信用の電磁波とは、異なる周波数の信号を用いることができる。この場合、充電用の信号には、図２（Ａ）に示した振幅の等しい電磁波１６１を用いると、効率良く充電を行うことができる。

以下、データの読み出し、書き込みのための信号処理について説明する。なお、説明を容易にするため、アンテナ回路１０１において、アンテナ部１４１は１３．５６ＭＨｚの信号に対応するアンテナとし、アンテナ部１４２はＵＨＦ帯である９１５ＭＨｚの信号に対応するアンテナとし、アンテナ部１４３は２．４５ＧＨｚの信号に対応するアンテナとする。このようなアンテナ回路１０１を用いることで、複数の周波数帯域の信号により、信号処理回路１０２に対して情報の読み出し、および書き込みが可能である。よって、受信する信号の周波数ごとに、読み出す情報および書き込む情報を異ならせることができる。

例えば、通信信号の周波数が１３．５６ＭＨｚの場合を想定する。通信信号はアンテナ回路１０１のアンテナ部１４１によって受信される。アンテナ部１４１によって受信された通信信号が復調回路１３１およびアンプ１３２に入力される。通常、通信信号は、１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなど周波数を持つキャリア波にＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの変調処理を行った信号であるため、復調回路１３１が必要になる。なお、アンテナ回路１０１で受信する信号が変調されていない信号（無変調信号）の場合は、復調回路１３１は不要である。

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、この例では、通信信号の周波数が１３．５６ＭＨｚであるため、１３．５６ＭＨｚの周波数をクロックに用いることになる。アンプ１３２は１３．５６ＭＨｚのキャリア波を増幅し、クロックとして論理回路１３３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１３１で復調される。復調された信号も論理回路１３３に送られ解析される。論理回路１３３で解析された信号はメモリ制御回路１３４に送られる。入力された信号に基づき、メモリ制御回路１３４はメモリ回路１３５を制御する。メモリ制御回路１３４は、メモリ回路１３５に記憶されたデータを取り出し、論理回路１３６に送る。論理回路１３６に送られたデータは、論理回路１３６でエンコード処理された後、アンプ１３７で増幅される。変調回路１３８は増幅された信号に変調をかける。変調された信号は、アンテナ回路１０１から送信される。

ここでは１３．５６ＭＨｚの通信信号について述べたが、通信信号が９１５ＭＨｚ、２、４５ＧＨｚの場合も同様であり、周波数によって、アンテナ回路１０１で信号を受信するアンテナ部が異なる。なお、アンテナ回路１０１で受信する電磁波の周波数は、特に限定されない。例えばサブミリ波である３００ＧＨｚ〜３ＴＨｚ、ミリ波である３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ、マイクロ波である３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ、極超短波である３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ、超短波である３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、短波である３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、中波である３００ＫＨｚ〜３ＭＨｚ、長波である３０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ、及び超長波である３ＫＨｚ〜３０ＫＨｚのいずれの周波数も用いることができる。

（実施の形態２）
無線通信の信号の伝送方式は通信に使用する信号の周波数に依存する。例えば長波長域（例えば、１３５ｋＨｚ以下の周波数帯域、）短波帯（例えば、１３．５６ＭＨｚ帯）の周波数の場合、伝送方式は電磁結合方式または電磁誘導方式となる。他方、信号の周波数が、ＵＨＦ帯（８６０〜９３０ＭＨｚ帯）や、２．４５ＧＨｚ帯である場合は、伝送方式はマイクロ波方式（「電波方式」ということもある。）となる。

アンテナ回路のアンテナ部の形状は伝送方式によって大きく異なる。電磁結合方式および電磁誘導方式の場合は、磁界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナ部として機能する導電体が輪状（例えば、ループ状、コイル状）になっている。

他方、マイクロ波方式の場合は、アンテナ部として機能する導電体を輪状にせず、ポール状（線状）や、平面状の形状（例えば、パッチアンテナ）に形成する。

本実施の形態では、半導体装置１００のアンテナ回路１０１を、電磁誘導方式（または電磁結合方式）およびマイクロ波方式の両方の伝送方式で信号を伝送できる構成とする。アンテナ回路を両方の伝送方式で通信を可能な構成にすることにより、検波できる周波数帯域が非常に広帯域（例えば、１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚ）とすることができる。本実施の形態のアンテナ回路を適用することによって、半導体装置１００は１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの信号を受信できれば、直流電源を作り出し、蓄電手段１０３に蓄電することが可能になる。

図３および図４は、アンテナ回路１０１の構成例を示す平面図である。図３と図４では、異なる構成のアンテナ回路１０１を図示している。

まず、図３を用いて、アンテナ回路１０１の構成を説明する。アンテナ回路１０１は、アンテナ端子３０１Ａ、３０１Ｂと、アンテナ端子３０１Ａ、３０１Ｂに接続される複数のアンテナ部（３１１、３２１〜３２９）を有する。なお、符号を付すことにより図面が煩雑になるため、図３においてアンテナ部３２１〜３２９の符号は省略している。

アンテナ部の１つは、電磁誘導方式（または電磁結合方式）で通信を行うアンテナ部３１１である。アンテナ部３１１は導電体がコイル状に形成されたアンテナコイルでなり、導電体の２つの端部は、一方がアンテナ端子３０１Ａに接続され、他方がアンテナ端子３０１Ｂに接続されている。例えば、アンテナ部３１１は、１３．５６ＭＨｚ帯の信号を受信するアンテナとして使用することができる。なお、アンテナ部３１１の導電体が重なる部分３１１ａには絶縁層が設けられており、ショートしないようになっている。

アンテナ部３２１〜３２９は、マイクロ波方式で信号を受信するアンテナである。アンテナ部３２１〜３２９は、２つの導電体３１２Ａと３１２Ｂからなる。導電体３１２Ａはアンテナ端子３０１Ａに接続され、導電体３１２Ｂはアンテナ端子３０１Ｂに接続されている。導電体３１２Ａと導電体３１２Ｂは、合同な形状であり、間隔を開けて線対称に配置されている。

図５に示すように、導電体３１２Ａは、線状の導電体３２０Ａと、導電体３２０Ａから分岐した線状の９つの導電体３２１Ａ〜３２９Ａからなる。導電体３１２Ｂも同様に、導電体３２０Ｂ、９つの導電体３２１Ｂ〜３２９Ｂからなる。アンテナ部３２１〜３２９は、それぞれ、これらの導電体によりダイポールアンテナとして構成される。

アンテナ部３２１は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２１Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２１Ｂ）でなる。アンテナ部３２２は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２２Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２２Ｂ）でなる。アンテナ部３２３は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２３Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２３Ｂ）でなる。アンテナ部３２４は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２４Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２４Ｂ）でなる。アンテナ部３２５は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２５Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２５Ｂ）でなる。アンテナ部３２６は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２６Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２６Ｂ）でなる。アンテナ部３２７は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２７Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２７Ｂ）でなる。アンテナ部３２８は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２８Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２８Ｂ）でなる。アンテナ部３２９は、一方のポールが導電体（３２０Ａ、３２９Ａ）でなり、一方のポールが導電体（３２０Ｂ、３２９Ｂ）でなる。なお、アンテナ部３２１〜３２９において、導電体３２０Ａおよび３２０Ｂの一部がアンテナを構成することになる。

例えば、アンテナ部３２１の一方のポールの長さ（導電体３２１Ａの先端から導電体３２０Ａのアンテナ端子側の先端までの長さ）と、アンテナ部３２３の一方のポールの長さ（導電体３２３Ａの先端から導電体３２０Ａのアンテナ端子側の先端までの長さ）が異なるように、互いのアンテナ部３２１〜３２９のポールの長さが異なることから、互いに異なる周波数帯域の信号を受信することができる。

例えば、最も短いアンテナ部３２１を２．４５ＧＨｚ帯に対応させ、最も長いアンテナ部３２９を３００ｋＨｚ帯に対応させる。残りのアンテナ部３２２〜３２８はその長さに合わせて周波数を対応させればよく、例えばアンテナ部３２３を１．５ＧＨｚ帯に対応させ、例えばアンテナ部３２５を９５３ＭＨｚ帯に対応させ、アンテナ部３２７を８００ＭＨｚ帯に対応させて、ＵＨＦ帯（８６０〜９３０ＭＨｚ帯）の信号を受信できるようにする。また、アンテナ部３２１〜３２９のいずれかにおいて、情報の送信、受信に使用する周波数に対応させるようにすればよい。

従って、図３に示すアンテナ回路１０１は、１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚという広帯域の周波数を検波することができる。なお、図３に示すアンテナ回路１０１において、アンテナ部３１１、３２１〜３２２全ては、受信した信号から直流電源を発生することに使用されるが、信号処理回路１０２の構造によっては、アンテナ部３１１、３２１〜３２２のいずれかは、情報を通信することに使用されないものがある。

次に、図４に示すアンテナ回路１０１の構成を説明する。アンテナ回路１０１は、アンテナ端子３０１Ａ、３０１Ｂと、アンテナ端子３０１Ａおよび３０１Ｂに接続される複数のアンテナ部（３１１、３３１、３３９）を有する。なお、符号を付すことにより図面が煩雑になるため、図４においてアンテナ部３３１、３３９の符号は省略している。

アンテナ部３１１の構成は図３と同様である。アンテナ部３３１、３３９は、マイクロ波方式で信号を受信するアンテナである。アンテナ部３３１、３３９は、２つの導電体３３０Ａと３３０Ｂからなる。導電体３３０Ａはアンテナ端子３０１Ａに接続され、導電体３３０Ｂはアンテナ端子３０１Ｂに接続されている。導電体３３０Ａと導電体３３０Ｂは、合同な形状であり、間隔を開けて線対称に配置されている。

図６に示すように、導電体３３０Ａは、直角三角形状の導電体３３１Ａと線状の導電体３３９Ａを連結し、アンテナ端子３０１Ａに接続する線状の導電体３３２Ａからなる。導電体３３０Ｂは導電体３３０Ａと同じ構成であり、直角三角形状の導電体３３１Ａと、線状の導電体３３２Ｂでなる。

アンテナ部３３１は、図３のアンテナ部３２１〜３２８を組み合わせた平面状のアンテナ部に対応する。アンテナ部３２１は、一方の導電体が導電体（３３１Ａ、３３２Ａ）でなり、他方の導電体が導電体（３３１Ｂ、３３２Ｂ）でなる。アンテナ部３３１の導電体３３１Ａ、３３１Ｂを直角三角形状にすることにより、対辺に沿って直角以外の一方の頂点から他方の頂点までアンテナの先端を移動させたとき、アンテナの先端からアンテナ端子までの距離が無段階に変化する。従って、アンテナ部３３１を広帯域なアンテナとすることができる。例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９３０ＭＨｚ帯）の信号を受信できるようにすることができる。

アンテナ部３３９は、図３のアンテナ部３２９と同じ構成であり、ダイポールアンテナである。アンテナ部３３９の一方のポールは導電体（３３２Ａ、３３９Ａ）でなり、一方のポールは導電体（３３２Ｂ、３３９Ｂ）でなる。アンテナ部３３９で、例えば、２．４５ＧＨｚ帯の信号を受信できるようにすればよい。

図４に示すアンテナ回路１０１では、アンテナ部３１１は１３．５６ＭＨｚ帯の信号を受信するアンテナとして使用することができるため、アンテナ回路１０１全体として、示すアンテナ回路１０１は、１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚという広帯域の周波数を検波することができる。なお、図４に示すアンテナ回路１０１において、アンテナ部３１１、３３１、３３９は受信した信号から直流電源を発生することに使用されるが、信号処理回路１０２の構造によっては、アンテナ部３１１、３３１、３３９のいずれかは、情報を通信することに使用されないものある。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の一態様として、ＩＣタグに用いられるインレットを説明する。インレットは、ＩＣタグ、ＩＣカードの最終製品に対する中間製品である。インレットを、プラスチックカードに内蔵する、、シールラベルに付ける、または紙に抄き込むことで、ＩＣカードや、ＩＤラベル、ＩＣタグとして用いられる。

図７〜図１０は、本実施の形態インレットの構成例を示す斜視図である。図７〜図１０では、アンテナ回路は、図３に示す構成のアンテナ回路１０１を用いた例を示しているが、図４に示すアンテナ回路など、他の構造のアンテナ回路を用いることもできる。以下、図７〜図１０に示すインレットの構造を説明する。

図７はインレット４００の分解斜視図である。基板４０１はアンテナ回路の支持基板である。基板４０１上にアンテナ回路４０２が形成されている。また、基板４０３上には、集積回路４０４、蓄電手段４０５が設けられている。集積回路４０４は、図１に示す半導体装置１００の信号処理回路１０２を含んでいる。蓄電手段４０５は図１の蓄電手段１０３に相当し、集積回路４０４に接続されている。図７において、アンテナ回路４０２は基板４０３と対向する側に形成され、集積回路４０４と蓄電手段４０５は基板４０１と対向する側に形成されている。

なお、図７では、基板４０１と基板４０３を同じ形状で同じ大きさにしているが、基板４０１と基板４０３は形状や大きさが異なっていてもよい。

インレット４００を撓めたり、曲げたりできるようするため、基板４０１には、フレキシブルな基板を用いるのが好ましい。このような基板としては、紙、不織布、樹脂フィルム基板（例えばプラスチックフィルム）、無機材料でなるフィルムなどが挙げられる。

樹脂フィルム基板の材質の具体例を挙げると、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド系合成繊維（ナイロン）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂などがある。

図７は、集積回路４０４を作製する工程において、蓄電手段４０５も製造したインレット４００の構成例を示している。なお、集積回路４０４を支持している基板４０３は、集積回路４０４を製造するときに使用した基板である。例えば、半導体基板（具体的にはシリコンウエハ）、ガラス基板、石英基板、セラミック基板等が集積回路４０４の製造時の支持基板として用いられる。なお、集積回路４０４、蓄電手段４０５の製造が完了した後、これらの基板を研削、研磨、エッチングなどの処理を行い、基板を薄膜化することが好ましい。このようにすることにより、インレット４００を薄膜化、軽量化ができ、曲げやすくできる。

また、基板４０３は、集積回路４０４を製造時に使用した基板と異なる基板とすることもできる。後述する実施の形態４のように、集積回路４０４を製造したときの基板を分離して、別の基板に集積回路４０４を転置すればよい。集積回路４０４を転置する基板には、基板４０１と同様のフレキシブルな基板を用いることができる。

図７における蓄電手段４０５を集積回路４０４と共に作製するには、集積回路４０４に使用される製造装置で蓄電手段４０５を製造できる構成とすればよい。蓄電手段４０５として二次電池を用いる場合は、活物質や電解質がスパッタリング法などの成膜方法で形成できればよい。例えば、リチウム二次電池は１０μｍ〜１００μｍ程度に薄膜化して、集積回路と共に作製することができる。蓄電手段４０５に大容量のコンデンサを用いても、集積回路と共に作製することができる。

図７のインレット４００では、基板４０１と基板４０３は近接して固定され、集積回路４０４はアンテナ回路４０２のアンテナ端子４０２Ａと４０２Ｂに接続されている。例えば、ハンダ、導電性接着剤などで、集積回路４０４をアンテナ端子４０２Ａ、４０２Ｂに接続することができる。

図８を用いて、インレットの他の構成例を説明する。図８はインレット４１０の斜視図である。図７のインレット４００では、アンテナ回路４０２と集積回路４０４を別の基板に設けていた構成例である。インレット４１０では、アンテナ回路４０２は集積回路４０４を支持する基板４０３に設けられている。アンテナ回路４０２は、集積回路４０４および蓄電手段４０５の上方に、これらと重なるように設けられている。例えば、アンテナ回路４０２は、スパッタリング法などで導電膜を成膜し、エッチングにより所定の形状に加工することにより形成される。インレット４１０では、集積回路４０４とアンテナ回路４０２の支持基板を共有することにより、インレット４００の構造よりも薄膜化することが容易である。

図９を用いて、インレットの他の構成例を説明する。図９はインレット４２０の分解斜視図である。インレット４２０はインレット４１０の変形例である。インレット４１０では蓄電手段４０５を集積回路４０４と共に作製する構成である。インレット４２０では、集積回路４０４と共に製造していない、部品として独立した蓄電手段４０６を用いる例である。蓄電手段４０６の形状は、インレット４２０を薄くするため、平板状のものが好ましい。蓄電手段４０６は集積回路４０４と接続されて、基板４０３に固定される。蓄電手段４０６を集積回路４０４に接続するには、例えば、異方性導電接着剤、ハンダなどを用いることができる。

なお、図９では、蓄電手段４０６は集積回路４０４が形成される側で基板４０３に固定する例を示したが、反対側に固定することもできる。この場合は、蓄電手段４０６と集積回路４０４を接続するため、基板４０３に開口を形成すればよい。

図１０を用いて、インレットの他の構成例を説明する。図１０はインレット４３０の分解斜視図である。インレット４３０はインレット４１０の変形例である。アンテナ回路４０２が形成された基板４０１に、部品として独立した集積回路４０７および蓄電手段４０６が固定されている。集積回路４０７は集積回路を切片化した部品であって、例えばベアチップを用いることができる。集積回路４０７とアンテナ回路４０２とは、ハンダ、導電性接着剤などにより接続される。集積回路４０７と蓄電手段４０６とは、ハンダ、導電性接着剤などにより接続される。

なお、図１０では、集積回路４０７はアンテナ回路４０２が形成される側で基板４０１に固定する例を示したが、反対側に固定することもできる。この場合は、集積回路４０７をアンテナ回路４０２に接続するため、基板４０１に開口を形成すればよい。また、図１０では、蓄電手段４０６は、集積回路４０７と同じ側で基板４０１に固定する例を示したが、蓄電手段４０６を集積回路４０７が固定される側と反対側に固定することもできる。この場合は、蓄電手段４０６を集積回路４０７に接続するため、基板４０１に開口を形成すればよい。

図７〜図１０に示した、本発明に係るインレットは、無線信号で充電可能な蓄電手段を有することにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。特に、アンテナ回路が広帯域の周波数を受信できることから、常に、集積回路を駆動するための電力を常に蓄電手段に蓄電することができる。よって、受信する信号が弱くても、蓄電手段から集積回路に電力を供給することができるので、無線通信を安定して行うことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、インレットの作製方法の一例を説明する。本実施の形態では、図９に示すインレット４２０の作製方法を示す。また、本実施の形態では、集積回路４０４とアンテナ回路４０２を同じ基板上に作製し、これら回路４０２、４０４を作製した後、作製に使用した基板をこれらの回路４０２、４０４から分離し、これらの回路４０２、４０４を他の基板に転置する方法を説明する。また、本実施の形態では、集積回路４０４を構成するトランジスタが薄膜トランジスタである例を示す。以下、図１１〜図１４の断面図を用いて、作製方法を説明する。

まず、図１１（Ａ）に示すように、基板６０１の一表面に絶縁膜６０２を形成し、絶縁膜６０２上に剥離層６０３を形成し、剥離層６０３上に下地膜として機能する絶縁膜６０４を形成する。絶縁膜６０４上に、半導体素子を形成するため、非晶質半導体膜６０５（例えば、非晶質シリコン膜）を形成する。図１１（Ａ）では、剥離層６０３は、絶縁膜６０２を介して基板６０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板６０１の全面に剥離層６０３を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。また、基板６０１を大気にさらすことなく、絶縁膜６０２、剥離層６０３、絶縁膜６０４および非晶質半導体膜６０５を形成することができる。

基板６０１は、ガラス基板、石英基板、セラミック基板、金属基板（例えば、ステンレス基板など）、シリコンウエハ等の半導体基板、など、から選択されるものである。また、製造工程の加熱温度に耐えられる場合は、基板６０１として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリルなどのプラスチック基板を選択することもできる。

絶縁膜６０２、絶縁膜６０４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ＞０）、または窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ、ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜６０２、６０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として、１層目よりも窒素含有量が多い窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜６０２は、素子形成層を形成する間、剥離層６０３が基板６０１から剥離することを防ぐために設けている。また、絶縁膜６０４は、基板６０１を剥離した後、素子形成層を保護する保護層であり、また外部からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属、水分などが侵入することを防ぐブロッキング層でもある。

剥離層６０３は、金属、合金でなる単層膜や、金属膜または合金膜と金属酸化物膜、金属膜または合金膜と金属酸化窒化物膜、金属膜または合金膜と金属窒化酸化物膜、金属膜または合金膜と金属窒化物膜の積層膜が用いられる。金属、合金を構成する金属元素は、タングステン（Ｗ）、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）から選択できる。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。

金属膜（または合金膜）と金属酸化物膜の積層膜を形成する方法の一例を示す。上述した金属膜（または合金膜）を形成した後に、酸素雰囲気で金属膜（または合金膜）の加熱処理を行うことによって、金属膜（または合金膜）表面に当該膜を構成する金属元素の酸化物を形成する。また、金属酸化膜の代わりに金属酸化窒化物膜や金属窒化酸化膜を形成するには、加熱処理の雰囲気をＮ_２Ｏなどの窒素酸化物とし、金属窒化物を形成するには、加熱処理の雰囲気を窒素雰囲気とすればよい。

また、加熱処理の代わりに、プラズマ処理を行うことで、金属酸化物、金属酸化窒化物、金属窒化酸化物、金属窒化物を金属膜（または合金膜）の表面に形成することができる。例えば、金属膜としてスパッタ法やＣＶＤ法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜に酸素プラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。

この場合、タングステンの酸化物はＷＯｘで表され、Ｘは２以上３以下の値である。Ｘが２の場合（ＷＯ_２）、Ｘが２．５の場合（Ｗ_２Ｏ_５）、Ｘが２．７５の場合（Ｗ_４Ｏ_１１）、Ｘが３の場合（ＷＯ_３）などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたＸの値に特に制約はなく、エッチングレート等をもとに、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。

また、金属酸化膜の代わりに金属酸化窒化物膜や金属窒化酸化膜をプラズマ処理で形成するには、プラズマ処理の雰囲気を酸素と窒素を含む雰囲気とし、金属窒化物を形成するには、窒素雰囲気とすればよい。また、プラズマ処理として高密度プラズマ処理が好ましい。

金属（または合金膜）と金属酸化物の積層膜を形成する他の方法として、例えば、金属膜（例えば、タングステン）を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の酸化物を含む絶縁膜を形成する方法がある。酸化物を含む絶縁膜により、金属膜と絶縁膜の界面に金属酸化物が形成される。金属酸化物の代わりに、金属窒化物を形成するには、窒化物を含む絶縁膜（例えば、窒化シリコン）を形成し、金属酸化窒化物を形成するには、酸化窒化物を含む絶縁膜（例えば、酸化窒化シリコン）を形成し、金属窒化酸化物を形成するには、窒化酸化物を含む絶縁膜（例えば、窒化酸化シリコン）を形成する。

非晶質半導体膜６０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成する。次に、非晶質半導体膜６０５を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する。結晶化の方法として、レーザー光を照射するレーザー結晶化方法、ＲＴＡや、ファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法等が適用できる。図１１（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜を所望の形状にエッチングして、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆを形成する。半導体膜６０５ａ〜６０５ｆを覆うように絶縁膜６０６を形成する。絶縁膜６０６はトランジスタのゲート絶縁膜として機能する膜である。

非晶質半導体膜６０５として非晶質シリコンを形成する場合を例として、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの作製工程を簡単に説明する。まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０〜６０ｎｍの非晶質シリコン膜を形成する。次に、シリコンの結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を、非晶質シリコン膜上に塗布し、ニッケルをシリコン膜に導入する。非晶質シリコン膜を５００℃、１時間の加熱処理を行い、膜中の水素を減少させた後、５５０℃、４時間の加熱処理を行い、非晶質シリコン膜を熱結晶化し、結晶性シリコン膜を形成する。レーザー光を結晶性シリコン膜に照射して、結晶性を向上させる。次に、フォトリソグラフィ法で所定の形状のレジストマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングを行い、所定の形状の半導体膜６０５ａ〜６０５ｆを形成する。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質シリコン膜の結晶化を行ってもよい。

絶縁膜６０６は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ＞０）、または窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ、ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料の単層膜または積層膜として形成される。これらの絶縁材料はＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて成膜することができる。例えば、絶縁膜６０６を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として、第１層目よりも窒素含有量が高い酸化窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜を形成する。また、第１層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成する。

また、絶縁膜６０６は、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆに対して高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化または窒化することで形成することもできる。高密度プラズマ処理には、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと、酸素、酸化窒素（ＮＯ_２）、アンモニア、窒素、水素などの混合ガスの雰囲気でプラズマを励起する。プラズマの励起は、マイクロ波により行うと、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。この高密度プラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの表面を酸化または窒化することができる。

高密度プラズマを用いた処理により、１〜２０ｎｍ、代表的には５〜１０ｎｍの絶縁膜が半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの表面に形成される。この場合の反応は、固相反応であるため、当該絶縁膜と半導体膜６０５ａ〜６０５ｆとの界面準位密度はきわめて低くすることができる。このような、高密度プラズマ処理は、半導体膜（結晶性シリコン、或いは多結晶シリコン）を直接酸化（若しくは窒化）するため、形成される絶縁膜は厚さのばらつきをきわめて小さくすることができる。加えて、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの結晶粒界が酸化されにくい。すなわち、高密度プラズマ処理で半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの表面を固相酸化することにより、結晶粒界において異常に酸化反応をさせることなく、厚さの均一性が高く、界面準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。

絶縁膜６０６は、高密度プラズマ処理によって形成される絶縁膜のみを用いることができる。またこの絶縁膜とプラズマや熱反応を利用したＣＶＤ法で酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を堆積し、積層膜を用いることもできる。いずれの場合でも、高密度プラズマで形成した絶縁膜が、トランジスタのチャネル形成領域との界面をなすことになるので、素子形成層に形成される各トランジスタは、素子ごとの特性のばらつきを小さくすることができる。

次に、絶縁膜６０６上に、異なる導電材料でなる第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第１の導電膜は２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電膜は１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体材料により形成する。

第１の導電膜と第２の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電膜と第２の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、２層構造ではなく、３層構造の場合は、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。

フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、このマスクを用いて第１の導電膜および第２の導電膜をエッチングし、ゲート電極とゲート線を形成する。図１１（Ｃ）には、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの上方のゲート電極６０７のみを図示している。ゲート電極６０７は、第１の導電膜６０７ａと第２の導電膜６０７ｂの積層構造となる。

ゲート電極６０７をマスクとして、イオンドープ法またはイオン注入法により、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆにｎ型を付与する不純物元素を添加する。次に、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを形成して、ゲート電極６０７をマスクとして、ｐ型を付与する不純物元素を一部の半導体膜（半導体膜６０５ｃ、６０５ｅ）に添加する。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０^１５〜１×１０^１９／ｃｍ^３の低濃度で含まれるように半導体膜６０５ａ〜６０５ｆに選択的に導入し、ｎ型を示す低濃度不純物領域６０８を形成する。また、ｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように選択的に半導体膜６０５ｃ、６０５ｅに導入し、ｐ型を示す高濃度不純物領域６０９を形成する（図１１（Ｃ）参照）。

絶縁膜６０６とゲート電極６０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜として、シリコン酸化物またはシリコン窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層膜または積層膜として形成する。この絶縁膜を異方性エッチングによりエッチングして、ゲート電極６０７の側面に接する絶縁膜６１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜６１０は、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。このとき、絶縁膜６０６もエッチングされ、絶縁膜６０６の第１の導電膜６０７ａと第２の導電膜６０７ｂが積層されている部分と、絶縁膜６１０が積層されている部分が残る。

フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極６０７および絶縁膜６１０をマスクとして用いて、ｎ型を付与する不純物元素を半導体膜６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｄ、６０５ｆに高濃度に添加する。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように半導体膜６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｄ、６０５ｆに選択的に導入し、低濃度不純物領域６０８よりもｎ型不純物元素を高濃度に含むｎ型の高濃度不純物領域６１１を形成する。

図１１（Ｄ）に示すように、以上の工程により、各半導体膜６０５ａ〜６０５ｆのチャネル形成領域、不純物領域が形成される。半導体膜６０５ａ、６０５ｂ、６０５ｄ、６０５ｆはｎチャネル型薄膜トランジスタ６００ａ、６００ｂ、６００ｄ、６００ｆを構成し、半導体膜６０５ｃ、６０５ｅはｐチャネル型薄膜トランジスタ６００ｃ、６００ｅを構成する。

ｎチャネル型薄膜トランジスタ６００ａは、ゲート電極６０７と重なる半導体膜６０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極６０７および絶縁膜６１０と重ならない領域にソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度不純物領域６１１が形成され、絶縁膜６１０と重なる領域であってチャネル形成領域と高濃度不純物領域６１１の間に低濃度不純物領域６０８（ＬＤＤ領域）が形成されている。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタ６００ｂ、６００ｄ、６００ｆも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域６０８および高濃度不純物領域６１１が形成されている。

ｐチャネル型薄膜トランジスタ６００ｃは、ゲート電極６０７と重なる半導体膜６０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極６０７と重ならない領域にソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度不純物領域６０９が形成されている。また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ６００ｅも同様にチャネル形成領域および高濃度不純物領域６０９が形成されている。なお、ここでは、ｐチャネル型薄膜トランジスタ６００ｃ、６００ｅにはＬＤＤ領域を設けていないが、ｐチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けてもよい。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けない構成としてもよい。

半導体膜６０５ａ〜６０５ｆ、ゲート電極６０７等を覆うように、単層構造または積層構造の絶縁膜を形成する。ここでは、図１２（Ａ）に示すように、当該絶縁膜を２層で設ける１層目の絶縁膜６１２ａとして、２層目よりも窒素含有量が多い酸化窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜で形成し、２層目の絶縁膜６１２ｂとして酸化窒化シリコン膜で形成する。絶縁膜６１２ａ、６１２ｂの所定の位置にコンタクトホールを形成した後、絶縁膜６１２ｂ上に導電膜を形成し、所定の形状に加工し、薄膜トランジスタ６００ａ〜６００ｆのソース領域またはドレイン領域を形成する高濃度不純物領域６０９、６１１に電気的に接続する導電膜６１３を形成する。

絶縁膜６１２ａ、６１２ｂを形成する前、形成した後、または絶縁膜６１２ａを形成した後に、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの結晶性の回復や、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆに添加された不純物元素の活性化、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆの水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。なお、水素化を目的とする場合は、少なくとも１層目の絶縁膜６１２ａから水素が供給されるため、絶縁膜６１２ａを形成した後に加熱処理を行う。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などが用いられる。

導電膜６１３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジウム（Ｎｄ）から選択された金属元素、またはこれらの金属元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料でなる単層膜または積層膜で形成される。例えば、アルミニウムを主成分とする合金材料とは、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、または、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素とシリコンの一方または両方とを含む合金材料がある。

例えば、導電膜６１３は、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。バリア膜には、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、またはモリブデンの窒化物からなる薄膜が用いられる。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜６１３を形成する材料として最適であるが、耐熱性が低い。そのため、アルミニウムを主成分とする合金の上層と下層のバリア層を設けると、ヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆ上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、半導体膜６０５ａ〜６０５ｆと良好なコンタクトをとることができる。

図１２（Ｂ）に示すように、導電膜６１３を覆うように絶縁膜６１４を形成する。絶縁膜６１４は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ＞０）、または窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ、ｘ＞ｙ＞０）等の酸化物または窒化物を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。

絶縁膜６１４の所定の位置にコンタクトホールを形成する。絶縁膜６１４上に導電膜を形成し、この導電膜を所定の形状に加工し、薄膜トランジスタ６００ａのソース電極またはドレイン電極を形成する導電膜６１３と電気的に接続する導電膜６１５ａ、薄膜トランジスタ６００ａ、６００ｆのソース電極またはドレイン電極を形成する導電膜６１３と電気的に接続する導電膜６１５ｂ、および薄膜トランジスタ６００ｂのソース電極またはドレイン電極を形成する導電膜６１３と電気的に接続する導電膜６１６が、それぞれ、形成される。導電膜６１５ａ、６１５ｂと導電膜６１６は、導電膜６１３に用いることができる導電性材料から選ばれた材料を用いた単層膜または積層膜で形成することができる。

図１２（Ｂ）に示すように、絶縁膜アンテナ回路を構成する導電膜６１７を形成する。導電膜６１７は導電膜６１６に電気的に接続されるように形成する。導電膜６１７と同時に導電膜６１５ａ、６１５ｂにそれぞれ電気的に接続する導電膜６３１ａ、６３１ｂも形成する。導電膜６３１ａ、６３１ｂは蓄電手段に接続される配線である。

導電膜６１７、６３１ａ、６３１ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。これらの方法により、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を行わずに、所定の形状に加工された導電膜６１７を形成することができる。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で、単層構造または積層構造で形成する。

例えば、導電膜６１７、６３１ａ、６３１ｂを形成するには、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。

また、導電膜６１７、６３１ａ、６３１ｂは導電性のペーストを焼成することで形成することができる。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０〜３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーはんだは、低コストであるといった利点を有している。

以上の工程により、アンテナ回路４０２と集積回路４０４を基板６０１に形成することができる。次にこれらの回路４０２、４０４を基板６０１から分離し、他の基板に転置する工程を説明する。なお、薄膜トランジスタ６００ａ〜６００ｆ、導電膜６１７等を含む層を以下、「素子形成層６１９」と記す。つまり、素子形成層６１９はアンテナ回路４０２と集積回路４０４を含む層である。

次に、図１２（Ｃ）に示すように、導電膜６１７、６３１ａ、６３１ｂを覆うように絶縁膜６１８を形成する。絶縁膜６１８には導電膜６３１ａ、６３１ｂに達する開口部６１８ａ、６１８ｂが形成される。絶縁膜６１８は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ、ｘ＞ｙ＞０）、または窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ、ｘ＞ｙ＞０）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。例えば、感光性樹脂材料で絶縁膜６１８を形成することで、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を用いずに、開口部６１８ａ、６１８ｂが形成された樹脂材料でなる膜を形成することができる。

図１２（Ｃ）に示すように、絶縁膜６１８に開口部６２０を形成する。開口部６２０はレーザー光を照射することにより、素子形成層６１９に積層された絶縁膜を除去することにより形成される。開口部６２０は薄膜トランジスタ６００ａ〜６００ｆ（集積回路４０４）を避けた領域に形成される。

図１３（Ａ）に示すように、開口部６２０を形成した後に、当該素子形成層６１９の一方の面（絶縁膜６１８の露出した面）にシート材６３２を貼り付ける。シート材６３２を介して、剥離層６０３に物理的な力を加えて、基板６０１から素子形成層６１９を剥離する。シート材６３２は基板６０１を剥離するときの素子形成層６１９を支持するための基板であり、最終的に除去されるため、粘着力が弱いものを用いる。

なお、シート材６３２を貼り付ける前に、開口部６２０にエッチング剤を導入して、剥離層６０３を部分的に除去することで、基板６０１を分離しやすくしてもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体または液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）を使用する。

基板６０１を剥離した後、図１３（Ｂ）に示すように、素子形成層６１９の他方の面（剥離により露出した面）に、シート材６３３を接着する。シート材６３３はインレットを構成する基板４０３（図９参照）に対応する。シート材６３３を接着した後、素子形成層６１９からシート材６３２を剥がす。

図１３（Ｂ）に示すように、シート材６３２を剥がした後、開口部６１８ａ、６１８ｂを介して導電膜６３１ａ、６３１ｂに電気的に接続する導電膜６３４ａ、６３４ｂを形成する。導電膜６３４ａ、６３４ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて形成する。導電膜６３１ａ、６３１ｂは、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料でなる単層膜または積層膜で形成する。なお、導電膜６３４ａ、６３４ｂを形成した後に基板６０１から素子形成層６１９の剥離を行ってもよい。

図１４（Ａ）に示すように、基板上に複数の素子を形成している場合には、素子形成層６１９を素子ごとに分断する。素子形成層６１９の分断には、レーザー照射装置、ダイシング装置、スクライブ装置等を用いることができる。

図１４（Ｂ）に示すように、シート材６３３と反対側の素子形成層６１９の上面に蓄電手段４０６として平板状のバッテリー６３５を固定する。バッテリー６３５は素子形成層６１９内の集積回路４０４と電気的に接続する。そのため、素子形成層６１９に設けられた導電膜６３４ａ、６３４ｂとバッテリー６３５の接続端子６３５ａ、６３５ｂとをそれぞれ接続する。ここで、導電膜６３４ａと導電膜６３６ａとの接続、および導電膜６３４ｂと導電膜６３６ｂとの接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）で行う場合を示している。６３７はＡＣＦの接着層であり、６３８は導電性微粒子である。ＡＣＦの他にも、異方導電性ペースト（ＡＣＰ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて、バッテリー６３５と集積回路４０４との電気的な接続を行うことも可能である。

以上、図１１〜図１４に示す工程によって、撓めることができるインレットを作製することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、図１５、図１６を参照して、本発明に係る半導体装置（ＩＤラベル、ＩＤタグ、ＩＤカード）の応用例、およびそれらを付した商品の一例について説明する。

図１５（Ａ）は、本発明に係るＩＤラベルの完成品の状態の一例である。ラベル台紙２６０２（セパレート紙）上に、無線通信が可能なインレット２５０１を内蔵した複数のＩＤラベル２５０２が形成されている。ＩＤラベル２５０２は、ボックス２６０１内に収納されている。また、ＩＤラベル２５０２上には、その商品や役務に関する情報（商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製造者等）が記されており、一方、内蔵されているＩＤチップには、その商品（または商品の種類）固有のＩＤナンバーが付されており、偽造や、商標権、特許権等の知的財産権侵害、不正競争等の不法行為を容易に把握することができる。また、ＩＤチップ内には、商品の容器やラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の産地、販売地、品質、原材料、効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生産時期、使用時期、賞味期限、取扱説明、商品に関する知的財産情報等を入力しておくことができ、取引者や消費者は、簡易なリーダによって、それらの情報にアクセスすることができる。また、生産者側からは容易に書換え、消去等も可能であるが、取引者、消費者側からは書換え、消去等ができない仕組みになっている。

図１５（Ｂ）は、インレットを内蔵したＩＤタグ２６０４を示している。ＩＤタグ２６０４を商品に備え付けることにより、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に、商品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように、ＩＤタグを備えることにより、いわゆるトレーサビリティに優れた商品を流通させることができる。

図１５（Ｃ）は、本発明に係るＩＤカード２６０５の完成品の状態の一例である。上記ＩＤカードとしては、キャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、電子乗車券、電子マネー、テレフォンカード、会員カード等のあらゆるカード類が含まれる。

図１５（Ｄ）は、本発明を応用した無記名債券２６０６の完成品の状態を示している。無記名債券２６０６には、インレット２５０１が埋め込まれており、その周囲は樹脂によってモールドされ、チップを保護している。ここで、該樹脂中にはフィラーが充填された構成となっている。無記名債券２６０６は、本発明に係るＩＤラベル、ＩＤタグ、ＩＤカードと同じ要領で作成することができる。なお、上記無記名債券類には、切手、切符、入場券などのチケット、商品券、図書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

図１６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係るＩＤラベル２５０２を貼付した書籍２７０１、およびペットボトル２７０２を示している。本発明に用いられるＩＤラベルは非常に薄いため、上記書籍等の物品にＩＤラベルを搭載しても、機能、デザイン性を損ねることがない。さらに、非接触型薄膜集積回路装置の場合、アンテナを集積回路の一部として一体に形成でき、曲面を有する商品に直接転写することが容易になる。

図１６（Ｃ）は、果物類２７０５の生鮮食品に、直接ＩＤラベル２５０２を貼り付けた状態を示している。また、図１６（Ｄ）は、包装用フィルム類によって、野菜類２７０４の生鮮食品を包装した一例を示している。また、なお、インレット２５０１を商品に貼り付けた場合、剥がされる可能性があるが、包装用フィルム類によって商品をくるんだ場合、包装用フィルム２７０３類を剥がすのは困難であるため、防犯対策上多少のメリットはある。なお、上述した商品以外にも、あらゆる商品に、本発明に係るチップを利用することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、図１７〜図１９を参照して、本発明に係る半導体装置（ＩＤラベル、ＩＤタグ）を搭載した商品の管理方法および情報や商品の流れについて説明する。

まず、図１７（Ａ）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２８０１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２５０２またはＩＤタグが貼られている。顧客は、店内に用意された、または顧客自らが所有する顧客用リーダ・ライタ２８０２を、商品２８０１にかざすことにより、アンテナ部２８０３を介して商品に付されたＩＤラベル２５０２等と通信を行うことで、ＩＤラベル２５０２等に内蔵された情報を読み出すことができる。

情報の読み取りや、購入、非購入の選択は、操作キー２８０５で顧客が自由に行えるようにしておくのが望ましい。また、読み出された情報は、顧客用リーダ・ライタ２８０２に備え付けられた表示部２８０４に表示されるようにしておく。情報としては、商品の価格、消費税、原産国、生産者、輸入元、生産時期、賞味期限、その商品の用途（食品であればレシピ等）等が挙げられる。また、買い物時の買い上げ総額も表示されるようにすると便利である。

また、顧客用リーダ・ライタ２８０２を、ＰＯＳシステム２８０６（ＰｏｉｎｔｏｆＳａｌｅｓ；販売時点情報管理システム）に接続しておくことにより、従来のレジスタで金額を読み取るためのバーコード読み取り作業が不要となる。なお、ＰＯＳシステムとは商品に付けられているＩＤラベル、ＩＤタグ等を、その商品が売れた時点で自動読取装置に読み取らせ、コンピュータに直接入力して、販売管理・顧客管理・在庫管理・仕入管理などを行うシステムである。

また、顧客用リーダ・ライタ２８０２またはＰＯＳシステム２８０６と、電子マネー等の個人口座２８０７とを接続しておき、購入額、利用額が自動引き落としとなるようにしておけば、キャッシュレス、レジスターレスとなり、効率良く買い物等をすることができる。また、個人が有する電子マネーカードによって、その場で、顧客用リーダ・ライタ２８０２とやりとりすることによって、精算を行うことも可能である。電子マネーカードとしては、もちろん、本発明に係るＩＤカードを採用することができる。また、店内の出入り口には、商品管理するためのゲートを設けておくことにより、顧客用リーダ・ライタ２８０２またはＰＯＳシステム２８０６に入力されていない商品（すなわち、購入していない商品）をチェックし、盗難を防止することができる。

また、本発明の半導体装置は、電力を無線で充電できる蓄電手段を有しているので、電池の交換が不要であり、受信する信号が弱くなっても、安定した無線通信を行うことができる。また、受信した信号が強ければ自動的に蓄電手段に電力を蓄えることができるので、使用者が意図的に充電作業を行わなくても充電を行うことができる。もちろん、蓄電手段に蓄えられた電力が小さくなれば、使用者が意図的に充電を行うことも容易にできる。よって、ＩＤラベル２５０２に本発明の半導体装置を適用することにより、センサーおよびメモリを搭載して商品の状態をメモリに記憶して管理するシステムを安定して運用することができる。そのようなシステムとしては、例えば、冷蔵品の温度を管理すること等が挙げられる。

なお、リーダ・ライタ２８０２の形状、機能としては、図１７（Ａ）に示したものに限定されない。例えば、図１７（Ｂ）に示すように、個人が所有する携帯情報端末、例えば携帯電話機本体２８０９に、リーダ・ライタ機能を搭載させたものを用い、ＩＤラベルもしくはＩＤタグを搭載した商品２８０８の情報を、センサー部２８１０を介し表示部２８１１に表示されるようにしておく。このようにして、従来の無線タグ等により提供される情報と比べて、消費者は商品に関する豊富な情報を自由に入手することができる。

ここで、本発明に係るＩＤラベル、ＩＤタグなどの無線通信機能を有する半導体装置を具備した商品の流れについて簡単に説明する。図１８において、生産（製造）者２９０１は販売者２９０２（小売業者、卸業者等）または消費者２９０３に例えば、ＩＤタグなどを具備した商品を提供する。そして販売者２９０２は、例えば消費者２９０３の精算時に料金情報、商品の売れ個数や購入時間等の販売情報を生産者２９０１に提供することができる。一方消費者２９０３は、個人情報等の購入情報を提供することができる。例えば、個人のリーダ等により購入情報を販売者２９０２や生産者２９０１へインターネット等を介して提供できる。また、販売者２９０２は、無線通信機能を有する半導体装置により、消費者２９０３に商品情報を提供し、販売者２９０２は消費者２９０３から購入情報を得ることができる。このような販売情報や購入情報等は、貴重な情報であり、今後の販売戦略に役立つ。

各種情報を提供する手段としては、無線通信機能を有する半導体装置から販売者や消費者の有するリーダが読み取った情報をコンピュータやネットワークを介して、その情報を生産者、販売者または消費者に開示する方法がある。以上のように、無線通信により必要な者へ情報を提供することができるため、本発明に係るＩＤラベル、ＩＤタグは商品取引または商品管理上でも有用である。なお、上記システムは、消費者から、さらに中古品販売業者に商品が流通する場合においても当てはめることができる。

次に、図１９を参照して、空港における手荷物検査の場合について説明する。手荷物３００１には、ＩＤタグ３０１１が備え付けられており、コンベア３００７上を移動し、リーダ／ライタ３００２を通過することにより、アンテナ３００３から発振される信号３００４によって、ＩＤタグ３０１１を起動させ、メモリに含まれる情報を信号化して、リーダ／ライタ３００２に返信することにより、コンピュータ３００５によって情報を認識することができる。

また、コンピュータ３００５は、ＩＤラベルまたはＩＤタグが付され、またはチップが内蔵され、適正（適法）に市場に流通された商品（以下、「真正品」という。）のみについての情報が蓄積されたデータベース３００６と接続されており、手荷物３００１内に含まれている商品の情報と、データベース３００６と照合させることもできる。そして、手荷物３００１内に、真正品以外の物が含まれている場合には、検査を行い、必要に応じて、差押え、廃棄、処分等することができる。なお、真正品であっても、機内持ち込みが禁止されている危険物や銃刀類が含まれている場合には、コンピュータによって検出されるので、その場合には、手荷物がゲートを通過できないように、コンピュータ内のソフトをプログラミングしておけばよい。

もちろん、真正品以外の偽造品、模倣品、密売品、密輸品等の不法行為を組成する物品が含まれている場合には、手荷物はゲートを通過することができない。これによって、偽造品が国内に流入または国外に流出することを水際で防ぐことができる。また、危険物や銃刀類を探知することができるため、凶悪犯罪やテロの防止にも繋がる。

半導体装置の構成例を示すブロック回路図（実施の形態１）半導体装置で受信する信号の振幅の変化を説明する図（実施の形態１）アンテナ回路の構成例を示す平面図（実施の形態２）アンテナ回路の構成例を示す平面図（実施の形態２）図３のアンテナ回路の導電体の一部を示す平面図（実施の形態２）図４のアンテナ回路の導電体の一部を示す平面図（実施の形態２）インレットの構成例を示す分解斜視図（実施の形態３）インレットの構成例を示す斜視図（実施の形態３）インレットの構成例を示す分解斜視図（実施の形態３）インレットの構成例を示す分解斜視図（実施の形態３）インレットの作製工程を説明する断面図（実施の形態４）インレットの作製工程を説明する断面図（実施の形態４）インレットの作製工程を説明する断面図（実施の形態４）インレットの作製工程を説明する断面図（実施の形態４）半導体装置の実施態様の一例を説明する図（実施の形態５）ＩＤラベル等を付した商品の一例を説明する図（実施の形態５）店内における商品購入の一例を説明する図（実施の形態６）生産者（製造者）、販売者、消費者との関係を示す図（実施の形態６）手荷物検査時においてＩＤタグを付した物品の検査方法を説明する図（実施の形態６）従来のパッシブタイプのＲＦＩＤの構成を示すブロック図従来のアクティブタイプのＲＦＩＤの構成を示すブロック図

符号の説明

１００半導体装置
１０１アンテナ回路
１０２信号処理回路
１０３蓄電手段
１２０電源部
１２１整流回路
１２２充電制御回路
１２２ａレギュレータ
１２２ｂスイッチ
１２３ａレギュレータ
１２３ｂスイッチ
１２３電源回路
１２４電源制御回路
１３０ロジック部
１３１復調回路
１３２アンプ
１３３論理回路
１３４メモリ制御回路
１３５メモリ回路
１３６論理回路
１３７アンプ
１３８変調回路
１４１〜１４３アンテナ部
１６１〜１６３電磁波
２００ＲＦＩＤ
２０１アンテナ回路
２０２信号処理回路
２０３変調回路
２０４アンプ
２０５論理回路
２０６復調回路
２０７アンプ
２０８論理回路
２０９メモリ制御回路
２１０メモリ回路
２１６復調回路
２２０整流回路
２２１電源回路
２６０電源回路
２６１電池
３００ＲＦＩＤ
３０１アンテナ回路
３０１Ａアンテナ端子
３０１Ｂアンテナ端子
３０２信号処理回路
３０３変調回路
３０４アンプ
３０５論理回路
３０６復調回路
３０７アンプ
３０８論理回路
３０９メモリ制御回路
３１０メモリ回路
３１０Ａ、３１０Ｂアンテナ端子
３１１アンテナ部
３１１ａアンテナ部の導電体が重なる部分
３１２Ａ、３１２Ｂ導電体
３２１〜３２９アンテナ部
３２０Ａ〜３２９Ａ導電体
３２０Ｂ〜３２９Ｂ導電体
３３０Ａ、３３０Ｂ導電体
３３１アンテナ部
３３１Ａ、３３１Ｂ導電体
３３２Ａ、３３２Ｂ導電体
３３９アンテナ部
３３９Ａ、３３９Ｂ導電体
４００インレット
４０１基板
４０２アンテナ回路
４０２Ａ、４０２Ｂアンテナ端子
４０３基板
４０４集積回路
４０５蓄電手段
４０６蓄電手段
４０７集積回路
４１０インレット
４２０インレット
４３０インレット
６００ａ、６００ｂ、６００ｄ、６００ｆｎチャネル型薄膜トランジスタ
６００ｃ、６００ｅｐチャネル型薄膜トランジスタ
６０１基板
６０２絶縁膜
６０３剥離層
６０４絶縁膜
６０５非晶質半導体膜
６０５ａ〜６０５ｆ半導体膜
６０６絶縁膜
６０７ゲート電極
６０７ａ第１の導電膜
６０７ｂ第２の導電膜
６０８低濃度不純物領域
６０９高濃度不純物領域
６１０絶縁膜
６１１高濃度不純物領域
６１２絶縁膜
６１２ａ絶縁膜
６１２ｂ絶縁膜
６１３導電膜
６１４絶縁膜
６１５ａ、６１５ｂ導電膜
６１６導電膜
６１７導電膜
６１８絶縁膜
６１８ａ開口部
６１９素子形成層
６２０開口部
６３１ａ、６３１ｂ導電膜
６３２シート材
６３３シート材
６３４ａ、６３４ｂ導電膜
６３５バッテリー
６３５ａ、６３５ｂ接続端子
６３６ａ、６３６ｂ導電膜
６３７接着層
６３８導電性微粒子
２５０１インレット
２５０２ＩＤラベル
２６０１ボックス
２６０２ラベル台紙
２６０４ＩＤタグ
２６０５ＩＤカード
２６０６無記名債券
２７０１書籍
２７０２ペットボトル
２７０３包装用フィルム
２７０４野菜類
２７０５果物類
２８０１商品
２８０２顧客用リーダ・ライタ
２８０３アンテナ部
２８０４表示部
２８０５操作キー
２８０６ＰＯＳシステム
２８０７個人口座
２８０８商品
２８０９携帯電話機本体
２８１０センサー部
２８１１表示部
２９０１生産者
２９０２販売者
２９０３消費者
３００１手荷物
３００２リーダ／ライタ
３００３アンテナ
３００４信号
３００５コンピュータ
３００６データベース
３００７コンベア
３０１１ＩＤタグ

Claims

信号処理回路と、
前記信号処理回路に接続されたアンテナ回路と、
前記信号処理回路に電力を供給する蓄電手段と、
を有し、
前記アンテナ回路は、電磁誘導方式または電磁結合方式で信号を受信するアンテナ部、およびマイクロ波方式で信号を受信するアンテナ部を有し、
前記信号処理回路は、前記アンテナ回路を介して、情報を受信および送信し、
前記信号処理回路は、前記アンテナ回路で受信された信号から直流電圧を生成し、前記直流電圧で前記蓄電手段を充電することを特徴とする半導体装置。
信号処理回路と、
前記信号処理回路に接続されたアンテナ回路と、
前記信号処理回路に電力を供給する蓄電手段と、
を有し、
前記アンテナ回路は、コイル状の導電体を有するアンテナ部、および一対の線状の導電体を有するアンテナ部を有し、
前記信号処理回路は、前記アンテナ回路を介して、情報を受信および送信し、
前記信号処理回路は、前記アンテナ回路で受信された信号から直流電圧を生成し、前記直流電圧で前記蓄電手段を充電することを特徴とする半導体装置。
請求項１または２において、
前記アンテナ回路が有するアンテナ部は共通のアンテナ端子に接続され、
前記信号処理回路は前記アンテナ端子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
請求項１または２において、
前記蓄電手段は、二次電池であることを特徴とする半導体装置。
請求項に１または２おいて、
前記蓄電手段は、コンデンサであることを特徴とする半導体装置。