JP2008287711A - 無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信装置から半導体装置への無線信号の通信が確保出来た場合において、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合でも、中継器を用いることなく、無線信号の通信を確保することができる無線通信方法を提供することを課題とする。
【解決手段】複数の半導体装置は、通信装置より送信される第１の無線信号により、通信装置より送信される第１の無線信号を受信する第１の状態、または半導体装置より送信される第２の無線信号を受信する第２の状態、のいずれかを選択的に切り替えて動作し、第２の状態の半導体装置は、第１の状態の半導体装置から第２の無線信号を受信し、当該第２の無線信号を受信したことを知らせる検知データを、通信装置に送信する。
【選択図】図６

Description

本発明は無線通信方法に関する。本発明は特に外部通信装置と、信号の送受信を行う半導体装置、所謂ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグと、の間で行われる無線通信方法に関する。

なお、ここ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うる装置全般を指すものとする。

コンピュータ技術の発展や、画像認識技術の向上によって、バーコードなどの媒体を用いた情報認識が広く普及し、商品データの認識などに用いられている。今後はさらに多量の情報認識が実施されると予想される。その一方、バーコードによる情報読み取りなどでは、バーコードリーダーがバーコードとの接触を必要とすることや、バーコードに記録される情報量があまり多くできないという欠点があり、非接触の情報認識および媒体の記憶容量増大が望まれている。

このような要望から、半導体特性を利用したＲＦＩＤタグ（以下、半導体装置という。ＩＤチップ、ＩＣタグ、ＩＤタグ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダともいわれる）、及び半導体装置と通信機能を有する無線通信装置（以下、通信装置という。またリーダライタ、リーダ／ライタ、コントローラ、インテロゲータ、質問器ともいわれる）が開発されている。半導体装置とは半導体装置内の記憶素子に必要な情報を記憶し、非接触手段、一般的には無線信号を用い、通信装置により内部の情報を読み取るものである。このような半導体装置に記憶された情報を読み取る無線通信システムの実用化によって、商品流通などの簡素化、低コスト化、高いセキュリティの確保が可能になるものと期待されている。

近年、商品の決済など、自動認識が必要なあらゆる分野を対象に、非接触でデータの授受が行える普及が始まっている。このような半導体装置を搭載した商品は、データの授受を行う際に使用する周波数帯に適応した形状のアンテナを介して、外部の機器と非接触でデータの読み書きをするようになされる。

無線通信を行う半導体装置はバーコード等の２次元の情報の読み取りとは異なり、通信装置にアンチコリジョン機能（衝突防止機能、または単にアンチコリジョンともいう）を備えることによって、複数の半導体装置からの信号を読み取ることができる。また、無線通信を行う半導体装置は、通信装置と半導体装置との間に障害物があった場合においても、バーコード等の２次元の情報の読み取りとは異なり、無線信号の送受信を行うことが可能である。通信装置と半導体装置との間に障害物があり、無線信号の送受信が出来ない場合には、無線信号の送受信のための中継器を備えることにより、所望の半導体装置の識別情報の確保を行う（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−２４５４７号公報

半導体装置と通信装置の間に障害物が存在する場合に、通信装置より半導体装置に送信される無線信号（第１の無線信号ともいう）は、通信装置が外部電源に接続されており、無線信号の強度を大きくすることができるため、半導体装置で受信することができる。しかしながら、半導体装置と通信装置の間に障害物が存在する場合に、半導体装置より通信装置に送信される無線信号（第２の無線信号ともいう）は、半導体装置が外部電源に接続されておらず、無線信号の強度を大きくすることが難しいため、通信装置で受信することができないといった問題があった。

また、上記特許文献に記載の中継器を用いて、通信装置と半導体装置との第１の無線信号及び第２の無線信号の通信を確保する方法では、通信装置と半導体装置との間に予め障害物の有無を特定した上で、中継器を設置することになる。そのため、障害物の位置の変化に対しては、中継器の位置を再度設置し直す必要があった。しかしながら、中継器の位置を再度設置し直すことは、設置コストの増加を招くことが懸念される。

そこで本発明は、通信装置から半導体装置への無線信号の通信が確保出来た場合において、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合でも、中継器を用いることなく、無線信号の通信を確保することができる無線通信方法を提供することを課題とする。

上記課題を鑑み本発明の一は、通信装置より送信される第１の無線信号を複数の半導体装置が受信することで、複数の半導体装置より通信装置に第２の無線信号を送信する無線通信方法において、複数の半導体装置は、通信装置より送信される第１の無線信号により、通信装置より送信される第１の無線信号を受信する第１の状態、または半導体装置より送信される第２の無線信号を受信する第２の状態、のいずれかを選択的に切り替えて動作させる。そして、第２の状態の半導体装置は、第１の状態の半導体装置から第２の無線信号を受信し、当該第２の無線信号を受信したことを知らせる検知データを有する第２の無線信号を通信装置に送信する。

また本発明の一は、通信装置より送信される第１の無線信号を複数の半導体装置が受信することで、複数の半導体装置より通信装置に第２の無線信号を送信する無線通信方法において、複数の半導体装置は、通信装置より送信される第１の無線信号により、通信装置より送信される第１の無線信号を受信する第１の状態、または半導体装置より送信される第２の無線信号を受信する第２の状態、のいずれかを選択的に切り替えて動作させる。そして、第２の状態の半導体装置は、第１の状態の半導体装置から第２の無線信号を受信し、当該第２の無線信号のデータを第２の状態の半導体装置が有する記憶素子に保持する。第１の状態の半導体装置からのデータを記憶素子に保持する半導体装置は、通信装置からの第１の無線信号を受信することで、データを第２の無線信号として通信装置に送信する。

本発明の構成とすることにより、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合に、他の半導体装置を経由して、半導体装置から通信装置への無線信号の通信を確保することができる。そのため、通信装置から半導体装置への無線信号の通信が確保出来た場合において、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合でも、中継器を用いることなく、無線信号の通信を確保することができる無線通信方法を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、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。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、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、無線通信方法を実現するためのシステム構成、装置構成、及び、フローチャート等について説明する。

図１は、本実施の形態における無線通信方法を説明するためのシステム構成について示したものである。

図１では、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合における、本実施の形態の無線通信方法の構成について、最も簡単なモデルを示し、説明する。図１は、通信装置１０１、半導体装置１０２、半導体装置１０３、及び障害物１０４の配置図について２次元的に示した模式図である。

図１において、通信装置１０１、半導体装置１０２、半導体装置１０３、及び障害物１０４の配置は、説明のため２次元的に示したが、実際には３次元的に配置されているものである。また、図１では、本実施の形態の複数の半導体装置について、半導体装置１０２及び半導体装置１０３を挙げて説明するが、実際には、更に複数に半導体装置を介した無線通信をおこなうものであってもよい。また、複数の半導体装置で無線信号が衝突しあう場合には、通信装置より各半導体装置の信号応答、非応答を制御して無線通信をおこなえばよい。

なお、本明細書での受信及び送信は、主体となる通信装置または半導体装置によって適宜表現されるものである。従って、第１の無線信号は、通信装置１０１より送信され、半導体装置１０２及び半導体装置１０３で受信されるものである。また第２の無線信号は、半導体装置１０２及び半導体装置１０３より送信され、通信装置１０１で受信するものである。また、通信装置１０１と、半導体装置１０２及び半導体装置１０３と、の間の第１の無線信号または第２の無線信号の送信及び受信に関しては、総称して、第１の無線信号の送受信及び第２の無線信号の送受信という。

次に本実施の形態の無線通信方法を説明するため、障害物がある際の、第１の無線信号及び第２の無線信号の送受信の模式図について図２乃至図４、及びフローチャートについて図５及び図６を用いて説明する。なお、図５及び図６のフローチャートでは、通信装置１０１について「Ｒ／Ｗ」、半導体装置１０２について「Ａ」、半導体装置１０３について「Ｂ」と、それぞれ略記する。

まず、通信装置１０１から検出可能範囲にある半導体装置１０２及び半導体装置１０３に対して応答を呼びかけるための第１の無線信号を送信する（図２（Ａ）、図５のステップ５０１）。なお、第１の無線信号では、半導体装置１０２及び半導体装置１０３に記憶された識別番号を通信装置１０１へ送信させて通信装置１０１で個体識別を行わせるための、第１の命令（コマンド１ともいう）のデータが、搬送される。そして、通信装置１０１から送信された第１の命令を有する第１の無線信号は、半導体装置１０２で受信される（図２（Ａ）、図５のステップ５０２）。また、通信装置１０１から送信された第１の命令を有する第１の無線信号は、障害物１０４を介して、半導体装置１０３で受信される（図２（Ａ）、図５のステップ５０３）。

なお、本実施の形態で説明する半導体装置１０２及び半導体装置１０３に記憶されている識別番号は、識別番号のデータに限定されない。半導体装置１０２及び半導体装置１０３の記憶素子に上書きされた他の半導体装置のデータや半導体装置に組み込まれたセンサ等のデータも含む場合もあり得る。そのため、本実施の形態においては、総称して、半導体装置に記憶されたデータという。

次に、半導体装置１０２及び半導体装置１０３は第１の命令に応答するため、半導体装置１０２及び半導体装置１０３に記憶されたデータを有する第２の無線信号を、通信装置１０１にそれぞれ送信する（図２（Ｂ）、図５のステップ５０４、ステップ５０５）。半導体装置１０２から通信装置１０１へ送信される第２の無線信号は、通信装置で受信される（図２（Ｂ）、図５のステップ５０６）。一方、半導体装置１０３から通信装置１０１へ送信される第２の無線信号は、障害物１０４が存在するため、通信装置１０１で受信されない（図２（Ｂ）、図５のステップ５０７）。なお、半導体装置１０３から通信装置１０１へ送信される第２の無線信号が、第１の無線信号とは異なり、障害物１０４が存在するため、通信装置１０１に受信されないのは、上述したように、第１の無線信号は、通信装置が外部電源に接続されており、無線信号の強度を大きくすることができるものの、第２の無線信号は、半導体装置が外部電源に接続されておらず、無線信号の強度を大きくすることが難しいためである。

次に、通信装置１０１は、検出可能範囲にある複数の半導体装置のうち、応答のあった半導体装置１０２に対して選択的に応答を呼びかけるための第１の無線信号を送信する（図３（Ａ）、図６のステップ６０１）。なお、図６のステップ６０１での第１の無線信号では、選択された半導体装置が、通信装置１０１より送信される第１の無線信号を受信し、通信装置１０１に対して応答する第１の状態、または、他の半導体装置より送信される第２の無線信号を受信し、通信装置１０１に対して応答する第２の状態、を選択的に切り替えるための、第２の命令（コマンド２ともいう）のデータが搬送される。そして、通信装置１０１から送信された第２の命令を有する第１の無線信号は、半導体装置１０２で受信される（図３（Ａ）、図６のステップ６０２）。また、通信装置１０１から送信された第２の命令を有する第１の無線信号は、障害物１０４を介して、半導体装置１０３で受信される（図３（Ａ）、図６のステップ６０３）。

次に、半導体装置１０２は第２の命令を有する第１の無線信号を受信することにより、通信装置１０１より送信される第１の無線信号を受信する第１の状態から、他の半導体装置である半導体装置１０３より送信される第２の無線信号を受信可能な状態である第２の状態に切り替わる（図６のステップ６０４）。そして第２の状態に切り替わった半導体装置１０２は、第２の状態に切り替わったことを示す信号を第２の無線信号によって通信装置１０１に送信する（図３（Ｂ）、図６のステップ６０５）。通信装置１０１は半導体装置１０２からの第２の無線信号を受信し（図６のステップ６０６）、半導体装置１０２が他の半導体装置である半導体装置１０３より送信される第２の無線信号を受信可能な状態である第２の状態であることを確認する（図６のステップ６０７）。一方、半導体装置１０３は第２の命令を有する第１の無線信号を受信するものの、第２の命令が半導体装置１０２の状態を選択的に切り替えるものであるため、通信装置１０１に対して応答しない（図３（Ｂ）、図６のステップ６０８）。

なお、本実施形態で説明する複数の半導体装置は、初期状態において全て、第１の状態であるものとして説明している。初期状態として第２の状態でもよいが、この場合、一旦第１の無線信号により、第２の状態から第１の状態に切り替えることを行えばよい。

次に、再度、通信装置１０１から半導体装置１０２及び半導体装置１０３に対して、第１の命令を有する第１の無線信号を送信する（図４（Ａ）、図６のステップ６０９）。通信装置１０１から送信された第１の命令を有する第１の無線信号は、半導体装置１０２で受信される（図４（Ａ）、図６のステップ６１０）。また、通信装置１０１から送信された第１の命令を有する第１の無線信号は、障害物１０４を介して、半導体装置１０３で受信される（図４（Ａ）、図６のステップ６１１）。半導体装置１０２は、ステップ６０４によって、第２の状態に切り替わっているため、第１の命令を有する第１の無線信号を受信するものの、通信装置１０１に対して応答しない（図４（Ｂ）、図６のステップ６１２）。一方、半導体装置１０３は、第１の状態であるため、半導体装置１０３に記憶された識別番号のデータを有する第２の無線信号が送信される。しかし、半導体装置１０３から通信装置１０１に送信される第２の無線信号は、上述のように、障害物１０４により通信装置１０１で受信されない。そこで半導体装置１０３から通信装置１０１に送信される第２の無線信号は、第２の無線信号が到達（送受信）可能な距離にあり、且つ第２の状態にある半導体装置１０２に送信される（図４（Ｂ）、図６のステップ６１３）。そして第２の状態にある半導体装置１０２は、障害物の位置によることなく、半導体装置１０３から通信装置１０１に送信される第２の無線信号を受信することができる（図４（Ｂ）、図６のステップ６１４）。半導体装置１０２は、第２の無線信号を受信すると、半導体装置１０２の近くに、通信装置１０１からの第１の無線信号に対して、第２の無線信号を送信することが出来なかった半導体装置の有無を知らせるための検知データを有する第２の無線信号を、通信装置１０１に送信する（図４（Ｃ）、図６のステップ６１５）。半導体装置１０２より送信された検知データを有する第２の無線信号は、通信装置１０１に受信される（図４（Ｃ）、図６のステップ６１６）。

なお第２の状態の半導体装置は、受信したデータを、通信装置からの第１の無線信号を受信することで得られる電力により、検知データを有する第２の無線信号に重畳させ、通信装置に送信することができる。そのため、第２の状態の半導体装置は、より確実に第２の無線信号の送受信を行うことができる。

以上、障害物がある際の、第１の無線信号及び第２の無線信号の送受信の模式図、及びフローチャートについて説明した。次に、本実施の形態における第１の無線信号及び第２の無線信号の信号強度について、通信装置、第１の無線信号及び第２の無線信号の伝搬空間、半導体装置、及び障害物を通過する際の変移について例示し、本実施の形態の無線通信方法の利点について詳述する。

図７（Ａ）には、通信装置１０１、半導体装置１０２、半導体装置１０３、障害物１０４、及び伝搬空間７００の位置関係について示す。また、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）で示した各位置関係で、通信装置１０１と半導体装置１０３との間の、障害物１０４を介した無線信号の送受信について示す。また、図７（Ｃ）には、図７（Ａ）で示した各位置関係で、通信装置１０１と半導体装置１０３との間で、半導体装置１０２を介した無線信号の送受信について示す。

図７（Ｂ）で、通信装置１０１より半導体装置１０３に送信される第１の無線信号は、伝搬空間７００、障害物１０４、及び伝搬空間７００を通って、半導体装置１０３で受信される。この間の信号強度は、伝搬空間７００及び障害物１０４で減少していく。なお、信号強度の低下の度合いは障害物１０４によるところが大きい。そのため、半導体装置１０３より通信装置１０１に送信される第２の無線信号が、再度、伝搬空間７００、障害物１０４、及び伝搬空間７００を通って、通信装置１０１で受信されるには、信号強度の低下が顕著であるため、無線信号の伝搬が難しい。

一方、本実施の形態の無線通信方法について説明する図７（Ｃ）で、通信装置１０１より半導体装置１０３に送信される第１の無線信号は、図７（Ｂ）と同様に、伝搬空間７００、障害物１０４、及び伝搬空間７００を通って、半導体装置１０３で受信される。この間の信号強度は、伝搬空間７００及び障害物１０４で減少していく。なお信号強度の低下は、障害物１０４によるところが大きい。しかし、本実施形態で説明した無線通信方法によると、半導体装置１０３より通信装置１０１に送信される第２の無線信号は、第２の無線信号を、伝搬空間７００、半導体装置１０２、伝搬空間７００を通って伝搬させることができる。伝搬強度の減少は、障害物１０４を通る場合に比べ、伝搬空間７００を通る場合の方が小さい。また、通信装置１０１から十分な電力が供給されている半導体装置１０２を介することで、通信装置１０１で第２の無線信号を受信させることができる。そして通信装置１０１は、障害物１０４によって無線信号の送受信が困難であった半導体装置の存在を認識することが出来る。

以上のような形態とすることで、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合に、他の半導体装置を経由して、半導体装置から通信装置への無線信号の通信を確保することができる。そのため、通信装置から半導体装置への無線信号の通信が確保出来た場合において、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合でも、中継器を用いることなく、無線信号の通信を確保することができる無線通信方法を提供することができる。

なお本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態２）
上記実施の形態１で示した構成では、通信装置より送信される第１の無線信号によって、通信装置より送信される第１の無線信号を受信し、通信装置に対して応答する第１の状態、または半導体装置より送信される第２の無線信号を受信し、通信装置に対して応答する第２の状態、を選択的に切り替えて動作させることにより、障害物により第２の無線信号を送信できなかった半導体装置からの第２の無線信号を、他の半導体装置を経由して、通信装置に送信する構成について示した。本実施の形態では、障害物により第２の無線信号を送信できなかった半導体装置からの第２の無線信号を、他の半導体装置内の記憶素子に一旦保持し、通信装置からの第１の無線信号によって、通信装置に記憶素子内のデータを読み出す構成について説明する。本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、第１の無線信号及び第２の無線信号の送受信の模式図、並びにフローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態では、第１の無線信号及び第２の無線信号の送受信の模式図、及びフローチャートの一部は、実施の形態１と同様であり、必要に応じて上記実施の形態１で述べた図を用いて説明する。なお、図８のフローチャートでは、図５及び図６のフローチャートと同様に、通信装置１０１について「Ｒ／Ｗ」、半導体装置１０２について「Ａ」、半導体装置１０３について「Ｂ」と、それぞれ略記する。

なお、本実施の形態における無線通信方法の構成は、上記実施の形態１でのステップ６１４（図６、図４（Ｂ））と同様でよいため、上記説明を参照するものとする。ステップ６１４で第２の状態にある半導体装置１０２は、障害物の位置によることなく、第２の無線信号を受信することができ、半導体装置１０３に記憶された識別番号のデータを半導体装置１０２内の記憶素子に保持する（図９（Ａ）、図８のステップ８０１）。半導体装置１０２は第２の無線信号を受信すると、通信装置１０１からの第１の無線信号に対して、第２の無線信号を送信することが出来なかった半導体装置１０３の識別番号のデータを保持したことを知らせるための検知データを有する第２の無線信号を、通信装置１０１に送信する（図９（Ａ）、図８のステップ８０２）。半導体装置１０２より送信された検知データを有する第２の無線信号は、通信装置１０１に受信される（図９（Ａ）、図８のステップ８０３）。通信装置１０１は、半導体装置１０２が他の半導体装置からの第２の無線信号により識別番号を記憶素子に保持していることを確認する（図８のステップ８０４）。

なお本実施の形態の第２の状態の半導体装置１０２は、第２の無線信号により受信した半導体装置１０３に記憶された識別番号のデータを、半導体装置１０２内の記憶素子に保持する。半導体装置１０３の識別番号のデータの、第２の半導体装置１０２の記憶素子への保持は、半導体装置１０２が通信装置からの第１の無線信号を受信することで得られる電力により行われる。

また、本実施の形態で説明する半導体装置１０２及び半導体装置１０３に記憶されている識別番号は、上記実施の形態１で説明したのと同様に、識別番号のデータに限定されない。半導体装置１０２及び半導体装置１０３の記憶素子に上書きされた他の半導体装置のデータや半導体装置に組み込まれたセンサ等のデータも含む場合もあり得る。そのため、本実施の形態においては、総称して、半導体装置に記憶されたデータという。

次に、通信装置１０１は、他の半導体装置からの第２の無線信号により識別番号を記憶素子に保持している半導体装置１０２に対して、選択的に応答を呼びかけるための第１の無線信号を送信する（図９（Ｂ）、図８のステップ８０５）。なお、図８のステップ８０５での第１の無線信号では、図８のステップ８０１で他の半導体装置からの第２の無線信号により入力され識別番号を記憶素子に保持している半導体装置より、当該保持されている識別番号を読み出すための、第３の命令（コマンド３ともいう）のデータが、搬送される。そして、通信装置１０１から送信された第３の命令を有する第１の無線信号は、半導体装置１０２で受信される（図９（Ｂ）、図８のステップ８０６）。また、通信装置１０１から送信された第３の命令を有する第１の無線信号は、障害物１０４を介して、半導体装置１０３で受信される（図９（Ｂ）、図８のステップ８０７）。

次に、半導体装置１０２は第３の命令を有する第１の無線信号を受信することにより、半導体装置１０２の記憶素子に記憶された他の半導体装置の識別番号、すなわち本実施の形態では半導体装置１０３の識別番号を第２の無線信号によって通信装置１０１に送信する（図９（Ｃ）、図８のステップ８０８）。一方、半導体装置１０３は第３の命令を有する第１の無線信号を受信するものの、第３の命令が半導体装置１０２の状態を確認して選択的に無線信号の送受信を行うためのものであるため、通信装置１０１に対して応答しない（図９（Ｃ）、ステップ８０９）。半導体装置１０２より送信された半導体装置１０３の識別番号を含む第２の無線信号は、通信装置１０１で受信される（図９（Ｃ）、図８のステップ８１０）。

以上のような形態とすることで、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合に、他の半導体装置を経由して、半導体装置から通信装置への無線信号の通信を確保することができる。そのため、通信装置から半導体装置への無線信号の通信が確保出来た場合において、半導体装置から通信装置への無線信号の通信が障害物等の外的要因により難しい場合でも、中継器を用いることなく、無線信号の通信を確保することができる無線通信方法を提供することができる。特に本実施の形態で述べた無線通信方法の構成によれば、障害物等による無線信号の送信が難しかった半導体装置の識別番号は、一旦通信装置との送受信が可能な半導体装置に保持することによって、通信装置との送受信を行うことができる。

なお本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態１及び実施の形態２で説明した無線通信方法における半導体装置の構成について説明する。

上記実施の形態１及び実施の形態２で説明した無線通信方法における半導体装置の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は半導体装置内のブロック図である。半導体装置９００は、アンテナ９０２及び半導体集積回路９０１を有する。そして、半導体集積回路９０１は、送受信回路９０３、電源回路９０４、制御回路９０５、記憶素子９０６を有する。

次に、半導体装置の動作について、図１０及び図１２を用いて説明する。図１２に示すように、制御用端末９２２に通信装置９２０を介して接続されたアンテナユニット９２１から搬送波を変調した信号（第１の無線信号）が送信される。ここで、無線信号には通信装置９２０から半導体装置９００への命令が含まれている。

図１０において、半導体装置９００が有するアンテナ９０２は当該第１の無線信号を受信する。そして、受信された当該第１の無線信号はアンテナ９０２に接続された送受信回路９０３を介して各回路ブロックに送られる。送受信回路９０３には電源回路９０４、制御回路９０５、及び記憶素子９０６が接続されている。

送受信回路９０３の整流機能により第１の高電源電位（ＶＤＤ１）、電源回路９０４より第２の高電源電位（ＶＤＤ２）が生成される。本実施の形態においては、生成された２つの高電源電位のうち、第２の高電源電位ＶＤＤ２が半導体集積回路９０１の各回路ブロックに供給されるものとする。なお、本実施の形態において、低電源電位（ＶＳＳ）は共通である。図１０において、電源回路９０４は、定電圧回路で構成される。

送受信回路９０３の整流機能と電源回路９０４の動作について簡単に説明する。例えば、送受信回路９０３の整流機能として、一つの整流回路で構成し、電源回路９０４として、定電圧回路で構成した場合を考える。ここで、整流機能をはたす整流回路として、ダイオード及び容量素子を用いることができる。アンテナ９０２を介して送受信回路９０３に送られた当該無線信号は、整流回路に入力され、整流される。そして、整流回路の容量素子により平滑化され、第１の高電源電位（ＶＤＤ１）が生成される。生成されたＶＤＤ１は、定電圧回路を通ることで、入力電位以下の安定した電位（第２の高電源電位、ＶＤＤ２）になる。定電圧回路の出力電圧であるＶＤＤ２が電源として各回路ブロックに供給される。なお、生成されたＶＤＤ１を電源として各回路ブロックに供給してもよい。さらに、ＶＤＤ１及びＶＤＤ２の両方を各回路ブロックに供給してもよい。各回路ブロックの動作条件及び用途によりＶＤＤ１またはＶＤＤ２の供給を使い分けることが望ましい。

図１０に示す半導体装置で、定電圧回路は直流電圧をほぼ一定に保つ機能を有しており、電圧や電流または両方により直流電圧をほぼ一定に保つことができる回路であればどのような回路でもよい。

また、送受信回路９０３の復調機能より復調信号９０９が生成される。生成された復調信号９０９が各回路ブロックに供給される。送受信回路９０３と制御回路９０５は接続されており、送受信回路９０３で生成された復調信号９０９が制御回路９０５に供給される。

制御回路９０５は、リセット回路を有する。リセット回路ではリセット信号が生成される。リセット信号は、半導体装置９００の初期化を行う信号である。

また、制御回路９０５は、クロック生成回路を有する。クロック生成回路では送受信回路９０３を介して送られてきた復調信号９０９を元に、基本クロック信号を生成している。クロック生成回路にて生成された基本クロック信号は、制御回路内の回路で用いられる。

さらに、制御回路９０５は、送受信回路９０３を介して送られてきた復調信号９０９から、前記通信装置９２０から半導体装置９００へ送られた命令を抽出し、どのような命令が送られてきたのかを判別する。また制御回路９０５は、記憶素子９０６を制御する役割も有している。

こうして、制御回路９０５は、通信装置９２０からどのような命令が送られてきたのかを判別し、判別された命令により、記憶素子９０６を動作させる。そして、記憶素子９０６に記憶されたデータを含んだ信号、または、書き込まれた識別番号等の記憶データを含んだ信号を出力させる。または、記憶素子９０６に通信装置９２０から送られてきた情報を記憶させる。

ここで記憶素子９０６は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリを用いることができる。

さらに、制御回路９０５は記憶素子９０６に記憶または書き込まれた識別番号等の固有データを含んだ信号を、ＩＳＯ等の規格に則った符号化方式で符号化した信号に変える役割も有する。そして、符号化された信号９１０にしたがって、送受信回路９０３により、アンテナ９０２に送られてきている信号に変調をかける。

変調をかけられた信号は、通信装置９２０に接続されたアンテナユニット９２１で受信される。そして、受信された信号は通信装置９２０で解析され、半導体装置９００の識別番号等の固有データを認識することができる。

本実施の形態で、半導体装置９００と通信装置９２０との通信は、搬送波を変調することで行われる例について示した。なお搬送波は、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９５０ＭＨｚなど規格により様々である。また変調の方式も規格により振幅変調、周波数変調、位相変調など様々な方式があるが、規格に即した変調方式であればどの変調方式を用いても良い。

信号の伝送方式は、搬送波の波長によって電磁結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式など様々な種類に分類することが出来る。なお、半導体装置と通信装置との無線信号の送受信を長距離間で行う場合には、マイクロ波方式を選択することが望ましい。

また、本実施の形態において、接続されているとは電気的に接続されていることと同義である。したがって、回路間に別の素子などが配置されていてもよい。

なお、本実施の形態は、本明細書の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、絶縁基板上に形成された半導体膜によりトランジスタを作製し、半導体装置とする形態について説明する。

基板１６０１の一表面に剥離層１６０２を形成し、続けて下地となる絶縁膜１６０３および非晶質半導体膜１６０４（例えば非晶質珪素を含む膜）を形成する（図１３（Ａ））。剥離層１６０２、絶縁膜１６０３および非晶質半導体膜１６０４は、連続して形成することができる。連続して形成することにより、大気に曝されないため不純物の混入を防ぐことができる。

基板１６０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いるとよい。このような基板であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、例えば、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。従って、シリコン基板と比較して集積回路部やアンテナを大きく形成した場合であっても、低コスト化を実現することができる。

なお、本工程では、剥離層１６０２を基板１６０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１６０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により剥離層１６０２を選択的に設けてもよい。また、基板１６０１に接するように剥離層１６０２を形成しているが、必要に応じて、基板１６０１に接するように酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）膜等の絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に接するように剥離層１６０２を形成してもよい。

剥離層１６０２は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、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）から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気下またはＮ_２Ｏ雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気下またはＮ_２Ｏ雰囲気下における加熱処理を行うことによって、金属膜表面に当該金属膜の酸化物または酸化窒化物を設けることができる。また、金属膜を形成した後に、オゾン水等の酸化力の強い溶液で表面を処理することにより、金属膜表面に当該金属膜の酸化物又は酸化窒化物を設けることができる。

絶縁膜１６０３は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等により、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層で形成する。下地となる絶縁膜が２層構造の場合、例えば、１層目として窒化酸化珪素膜を形成し、２層目として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜が３層構造の場合、１層目の絶縁膜として酸化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。または、１層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜は、基板１６０１からの不純物の侵入を防止するブロッキング膜として機能する。

半導体膜１６０４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。半導体膜１６０４としては、例えば、非晶質珪素膜を形成すればよい。

次に、非晶質の半導体膜１６０４にレーザービームを照射して結晶化を行う。なお、レーザービームの照射と、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により非晶質の半導体膜１６０４の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄを形成し、当該半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄを覆うようにゲート絶縁膜１６０５を形成する（図１３（Ｂ））。

半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄの作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０〜６０ｎｍの非晶質半導体膜（例えば、非晶質珪素膜）を形成する。次に、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半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理（５００℃、１時間）と、熱結晶化の処理（５５０℃、４時間）を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、レーザー発振器からレーザービームを照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄ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、レーザービームの照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行ってもよい。

レーザー発振器としては、連続発振型のレーザービーム（ＣＷレーザービーム）やパルス発振型のレーザービーム（パルスレーザービーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザービームは、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザービームの基本波、及びこれらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザービームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ^２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ^２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。なお、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、Ａｒイオンレーザー、またはＴｉ：サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Ｑスイッチ動作やモード同期などを行うことによって１０ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。１０ＭＨｚ以上の発振周波数でレーザービームを発振させると、半導体膜がレーザーによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。

次に、半導体膜１６０４ａ〜半導体膜１６０４ｄを覆うゲート絶縁膜１６０５を形成する。ゲート絶縁膜１６０５は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層して形成する。具体的には、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜を、単層又は積層して形成する。

また、ゲート絶縁膜１６０５は、半導体膜１６０４ａ〜半導体膜１６０４ｄに対し高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、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を導入したプラズマ処理で形成する。この場合のプラズマの励起は、マイクロ波の導入により行うと、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、半導体膜の表面を酸化又は窒化することができる。

このような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、形成される絶縁膜の厚さは理想的には、ばらつきをきわめて小さくすることができる。加えて、結晶性シリコンの結晶粒界でも酸化が強くされることがないため、非常に好ましい状態となる。すなわち、ここで示す高密度プラズマ処理で半導体膜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、均一性が良く、界面準位密度が低い絶縁膜を形成することができる。

ゲート絶縁膜１６０５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ても良いし、それに加えて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、積層させても良い。いずれにしても、高密度プラズマで形成した絶縁膜をゲート絶縁膜の一部又は全部に含んで形成されるトランジスタは、特性のばらつきを小さくすることができる。

また、半導体膜に対し、連続発振レーザービーム若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービームを照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄは、そのレーザービームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向（チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向）に合わせてトランジスタを配置し、上記ゲート絶縁層を組み合わせることで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を得ることができる。

次に、ゲート絶縁膜１６０５上に、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、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法等により、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又はこれらの元素を主成分とする合金材料若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珪素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。

次に、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、ゲート電極とゲート配線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄの上方にゲート電極１６０７を形成する。

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、半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ｎ型を付与する不純物元素は、１５族に属する元素を用いれば良く、例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を用いる。

次に、ゲート絶縁膜１６０５とゲート電極１６０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の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、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極１６０７の側面に接する絶縁膜１６０８（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜１６０８は、後にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）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。

次に、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１６０７および絶縁膜１６０８をマスクとして用いて、半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄにｎ型を付与する不純物元素を添加して、チャネル形成領域１６０６ａと、第１の不純物領域１６０６ｂと、第２の不純物領域１６０６ｃを形成する（図１３（Ｃ））。第１の不純物領域１６０６ｂは薄膜トランジスタのソース領域又はドレイン領域として機能し、第２の不純物領域１６０６ｃはＬＤＤ領域として機能する。第２の不純物領域１６０６ｃが含む不純物元素の濃度は、第１の不純物領域１６０６ｂが含む不純物元素の濃度よりも低い。

続いて、ゲート電極１６０７、絶縁膜１６０８等を覆うように、絶縁膜を単層または積層で形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電膜１６３１を形成する。その結果、薄膜トランジスタ１６３０ａ〜１６３０ｄが得られる（図１３（Ｄ））。

絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。ここでは、絶縁膜を２層で設けた例を示しており、１層目の絶縁膜１６０９として窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜１６１０として酸化窒化珪素膜で形成することができる。

なお、絶縁膜１６０９、１６１０を形成する前、または絶縁膜１６０９、１６１０のうちの一方又は両方を形成した後に、半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄの結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。

導電膜１６３１は、フォトリソグラフィ法により絶縁膜１６０９、１６１０等をエッチングして、第１の不純物領域１６０６ｂを露出させるコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを充填するように導電膜を形成し、当該導電膜を選択的にエッチングして形成する。なお、導電膜を形成する前に、コンタクトホールにおいて露出した半導体膜１６０４ａ〜１６０４ｄの表面にシリサイドを形成してもよい。

また、導電膜１６３１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）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜１６３１は、例えば、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。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。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１６３１を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンの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、結晶質半導体膜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、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。

次に、導電膜１６３１を覆うように、絶縁膜１６１１を形成する（図１６（Ａ））。絶縁膜１６１１は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法またはスクリーン印刷法等を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁膜１６１１は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。

次に、絶縁膜１６１１の表面にアンテナとして機能する導電膜１６１２を選択的に形成する（図１６（Ｂ））。

導電膜１６１２は、フォトリソグラフィ法により絶縁膜１６１１をエッチングして、導電膜１６３１を露出させるコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを充填するように導電膜を形成し、当該導電膜を選択的にエッチングして形成する。

また導電膜１６１２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、メッキ処理等を用いて、導電性材料により形成すればよい。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、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。

例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜１６１２を形成する場合には、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。スクリーン印刷法を用いて形成することにより、工程の簡略化が可能となり低コスト化を図ることができる。

次に、アンテナとして機能する導電膜１６１２を覆うように絶縁膜１６１３を形成する（図１７（Ａ））。

絶縁膜１６１３は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、シリコンの酸化物やシリコンの窒化物等の無機材料（例えば、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜等）、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。

次に、薄膜トランジスタ１６３０ａ〜１６３０ｄやアンテナとして機能する導電膜１６１２を含む素子形成層を基板１６０１から剥離する。

まず、レーザービームを照射することにより開口部１６１８を形成する（図１７（Ｂ））。続いて、素子形成層の一方の面（ここでは、絶縁膜１６１７の表面）を第１のシート材１６２０に貼り合わせた後、物理的な力を用いて基板１６０１から素子形成層を剥離する（図１８（Ａ））。第１のシート材１６２０としては、ホットメルトフィルム等を用いることができる。また、後に第１のシート材１６２０を剥離する場合には、熱を加えることにより粘着力が弱まる熱剥離テープを用いることができる。

なお、剥離する際に水やオゾン水等の水溶液で剥離する面を濡らしながら行うことによって、薄膜トランジスタ１６３０ａ〜薄膜トランジスタ１６３０ｄ等の素子が静電気等によって破壊されることを防止できる。また、素子形成層が剥離された基板１６０１を再利用することによって、低コスト化を実現することができる。

次に、素子形成層の他方の面（基板１６０１から剥離により露出した面）に、第２のシート材１６２１を設ける（図１８（Ｂ））。第２のシート材１６２１は、ホットメルトフィルム等を用い、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行うことにより素子形成層の他方の面に貼り合わせることができる。また、第１のシート材１６２０として熱剥離テープを用いた場合には、第２のシート材１６２１を貼り合わせる際に加えた熱を利用して剥離することができる。

次に、第２のシート材１６２１上に設けられた素子形成層をダイシング、スクライビング又はレーザーカット法等により選択的に分断することによって、複数の半導体装置を得ることができる。第２のシート材１６２１として、プラスチック等の可撓性を有する基板を用いることによって可撓性を有する半導体装置を作製することができる。

なお、本実施の形態では、基板１６０１上に薄膜トランジスタやアンテナ等の素子を形成した後、当該基板１６０１から剥離することによって可撓性を有する半導体装置を作製する場合について示したが、これに限られない。例えば、基板１６０１上に剥離層１６０２を設けずに図１３（Ａ）、１３（Ｂ）、１３（Ｃ）、１３（Ｄ）、１６（Ａ）、１６（Ｂ）、１７（Ａ）の工程を適用することにより、基板１６０１上に薄膜トランジスタやアンテナ等の素子が設けられた半導体装置を作製することができる。

なお本実施の形態では、アンテナを半導体素子と同じ基板上に形成する例について説明したが、この構成に限定されない。半導体素子を形成した後、別途形成したアンテナを、集積回路と電気的に接続するようにしても良い。この場合、アンテナと集積回路との電気的な接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ））等で圧着させることにより電気的に接続することが出来る。また、他にも、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接続を行うことも可能である。

なお、本実施の形態は、本明細書の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態４において、半導体装置のトランジスタの作製に用いられる絶縁基板上の半導体膜として単結晶半導体を用いた形態について説明する。

以下本実施の形態では、単結晶半導体が形成される絶縁基板（以下、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板という）の製造方法について説明する。

まず、半導体基板２００１を準備する（図２０（Ａ）、図２２（Ａ）参照）。半導体基板２００１としては、市販の半導体基板を用いればよく、例えばシリコン基板やゲルマニウム基板、ガリウムヒ素やインジウムリンなどの化合物半導体基板が挙げられる。市販のシリコン基板としては、直径５インチ（１２５ｍｍ）、直径６インチ（１５０ｍｍ）、直径８インチ（２００ｍｍ）、直径１２インチ（３００ｍｍ）サイズのものが代表的であり、その形状は円形のものがほとんどである。また、厚さは１．５ｍｍ程度まで適宜選択できる。

次に、半導体基板２００１の表面から電界で加速されたイオン２００４を所定の深さに打ち込み、イオンドーピング層２００３を形成する（図２０（Ａ）、図２２（Ａ）参照）。イオン２００４の打ち込みは、後にベース基板に転置するＳＯＩ層の膜厚を考慮して行われる。好ましくは、ＳＯＩ層の膜厚が５ｎｍ乃至５００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ乃至２００ｎｍの厚さとなるようにする。イオンを打ち込む際の加速電圧及びイオンのドーズ量は、転置するＳＯＩ層の膜厚を考慮して適宜選択する。イオン２００４は、水素、ヘリウム、又はフッ素等のハロゲンのイオンを用いることができる。なお、イオン２００４としては、水素、ヘリウム、又はハロゲン元素から選ばれたソースガスをプラズマ励起して生成された一の原子又は複数の同一の原子からなるイオン種を用いることが好ましい。水素イオンを打ち込む場合には、Ｈ^＋、Ｈ_２ ^＋、Ｈ_３ ^＋イオンを含ませると共に、Ｈ_３ ^＋イオンの割合を高めておくとイオンの打ち込み効率を高めることができ、打ち込み時間を短縮することができるため好ましい。また、このような構成とすることで、半導体基板からＳＯＩ層の分離を容易に行うことができる。

なお、所定の深さにイオンドーピング層２００３を形成するために、イオン２００４を高ドーズ条件で打ち込むことが必要となる場合がある。このとき、条件によっては半導体基板２００１の表面が粗くなってしまう。そのため、半導体基板のイオンが打ち込まれる表面に、保護層として窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層などを膜厚５０ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲で設けておいてもよい。

次に、半導体基板２００１に接合層２０２２を形成する（図２０（Ｂ）、図２２（Ｂ）参照）。接合層２０２２は、半導体基板２００１がベース基板と接合を形成する面に形成する。ここで形成する接合層２０２２としては、上述のように有機シランを原料ガスに用いた化学気相成長法により成膜される酸化シリコン層が好ましい。その他に、シランを原料ガスに用いた化学気相成長法により成膜される酸化シリコン層を適用することもできる。化学気相成長法による成膜では、半導体基板２００１に形成したイオンドーピング層２００３から脱ガスが起こらない程度の温度が適用される。例えば、３５０℃以下の成膜温度が適用される。なお、単結晶半導体基板または多結晶半導体基板などの半導体基板からＳＯＩ層を分離する加熱処理は、化学気相成長法による成膜温度よりも高い加熱処理温度が適用される。

次に、半導体基板２００１を所望の大きさ、形状に加工する（図２０（Ｃ）、図２２（Ｃ）参照）。具体的には、所望のサイズとなるように加工する。図２２（Ｃ）では、円形の半導体基板２００１を分断して、矩形の半導体基板２００２を形成する例を示している。この際、接合層２０２２及びイオンドーピング層２００３も分断される。つまり、所望のサイズであり、所定の深さにイオンドーピング層２００３が形成され、表面（ベース基板との接合面）に接合層２０２２が形成された半導体基板２００２が得られる。

半導体基板２００２は、予め分断し、所望の半導体装置のサイズとすることが好ましい。半導体基板２００１の分断は、ダイサー或いはワイヤソー等の切断装置、レーザー切断、プラズマ切断、電子ビーム切断、その他任意の切断手段を用いることができる。

なお、半導体基板表面に接合層を形成するまでの工程順序は、適宜入れ替えることが可能である。図２０及び図２２では半導体基板にイオンドーピング層を形成し、半導体基板の表面に接合層を形成した後、半導体基板を所望のサイズに加工する例を示している。これに対し、例えば、半導体基板を所望のサイズに加工した後、所望のサイズの半導体基板にイオンドーピング層を形成し、所望のサイズの半導体基板の表面に接合層を形成することもできる。

次に、ベース基板２０１０と半導体基板２００２を貼り合わせる。図２１（Ａ）には、ベース基板２０１０と半導体基板２００２の接合層２０２２が形成された面とを密着させ、ベース基板２０１０と接合層２０２２を接合させて、ベース基板２０１０と半導体基板２００２を貼り合わせる例を示す。なお、接合を形成する面（接合面）は十分に清浄化しておくことが好ましい。ベース基板２０１０と接合層２０２２を密着させることにより接合が形成される。この接合はファンデルワールス力が作用しており、ベース基板２０１０と半導体基板２００２とを圧接することで、水素結合による強固な接合を形成することが可能である。

また、ベース基板２０１０と接合層２０２２との良好な接合を形成するために、接合面を活性化しておいてもよい。例えば、接合を形成する面の一方又は双方に原子ビーム若しくはイオンビームを照射する。原子ビーム若しくはイオンビームを利用する場合には、アルゴン等の不活性ガス中性原子ビーム若しくは不活性ガスイオンビームを用いることができる。その他に、プラズマ照射若しくはラジカル処理を行うことで接合面を活性化することもできる。このような表面処理により、４００℃以下の温度であっても異種材料間の接合を形成することが容易となる。

また、接合層２０２２を介してベース基板２０１０と半導体基板２００２を貼り合わせた後は、加熱処理又は加圧処理を行うことが好ましい。加熱処理又は加圧処理を行うことで接合強度を向上させることが可能となる。加熱処理の温度は、ベース基板２０１０の耐熱温度以下であることが好ましい。加圧処理においては、接合面に垂直な方向に圧力が加わるように行い、ベース基板２０１０及び半導体基板２００２の耐圧性を考慮して行う。

次に、加熱処理を行い、イオンドーピング層２００３を劈開面として半導体基板２００２の一部をベース基板２０１０から分離する（図２１（Ｂ）参照）。加熱処理の温度は接合層２０２２の成膜温度以上、ベース基板２０１０の耐熱温度以下で行うことが好ましい。例えば、４００℃乃至６００℃の加熱処理を行うことにより、イオンドーピング層２００３に形成された微小な空洞の体積変化が起こり、イオンドーピング層２００３に沿って分離することが可能となる。接合層２０２２はベース基板２０１０と接合しているので、ベース基板２０１０上には半導体基板２００２と同じ結晶性のＳＯＩ層２０３０が残存することとなる。

以上で、ベース基板２０１０上に接合層２０２２を介してＳＯＩ層２０３０が設けられたＳＯＩ構造が形成される。なお、ＳＯＩ基板は、１枚のベース基板上に接合層を介して複数のＳＯＩ層が設けられた構造である。

なお、分離により得られるＳＯＩ層は、その表面を平坦化するため、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行うことが好ましい。また、ＣＭＰ等の物理的研磨手段を用いず、ＳＯＩ層の表面にレーザービームを照射して平坦化を行ってもよい。なお、レーザービームを照射する際は、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下で行うことが好ましい。これは、酸素雰囲気下でレーザービームの照射を行うとＳＯＩ層表面が荒れる恐れがあるからである。また、得られたＳＯＩ層の薄膜化を目的として、ＣＭＰ等を行ってもよい。

本実施の形態で述べたＳＯＩ基板の製造方法は、ガラス基板等の耐熱温度が６００℃以下のベース基板２０１０であっても接合部の接着力が強固なＳＯＩ層２０３０を得ることができる。また、６００℃以下の温度プロセスを適用すればよいため、ベース基板２０１０として、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスの如き無アルカリガラスと呼ばれる電子工業用に使われる各種ガラス基板を適用することが可能となる。もちろん、セラミック基板、サファイヤ基板、石英基板等を適用することも可能である。

本実施の形態で説明したＳＯＩ基板は、単結晶半導体膜をガラス基板等の絶縁基板上に直接作製することができるため、半導体特性を高めるための半導体膜のレーザー結晶化等の結晶化工程の必要がない。そのため、ＳＯＩ基板を作製し、上記実施の形態４で述べた方法を用いてトランジスタ等を作製することで、トランジスタ特性のばらつきの少ない素子を用いて半導体装置を構成することができるため、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。

なお、本実施の形態は、本明細書の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、単結晶シリコンにより半導体装置を構成するトランジスタを作製する形態について図１４、図１９を用いて説明する。

まず、図１４（Ａ）を用いて、トランジスタの作製工程について説明する。単結晶シリコンからなるシリコン基板１９０１を用意する。そして、ｎ型の導電性が付与されたシリコン基板の主面（素子形成面または回路形成面）の素子形成領域に素子形成領域にｐ型ウェル１９０２を選択的に形成する。また、シリコン基板の裏面を研磨する等の手法によって薄くすることも可能である。予め、シリコン基板を薄膜化することによって、半導体装置を軽量で薄型な半導体装置を作製することができる。

次いで、第１の素子形成領域と第２の素子形成領域とを区画するための素子分離領域となるフィールド酸化膜１９０３を形成する。フィールド酸化膜１９０３は厚い熱酸化膜であり、公知のＬＯＣＯＳ法を用いて形成すればよい。なお、素子分離法は、ＬＯＣＯＳ法に限定されず、例えば素子分離領域はトレンチ分離法を用いてトレンチ構造を有していてもよいし、ＬＯＣＯＳ構造とトレンチ構造の組み合わせであってもよい。

次いで、シリコン基板の表面を、例えば熱酸化させることによってゲート絶縁膜１９０４を形成する。ゲート絶縁膜１９０４は、ＣＶＤ法を用いて形成してもよく、酸化窒化珪素膜や酸化珪素膜や窒化珪素膜やそれらの積層膜を用いることができる。

次いで、ポリシリコン層１９０５ａとシリサイド層１９０５ｂとの積層膜を全面に形成し、リソグラフィ技術およびドライエッチング技術に基づき積層膜を形成することによってゲート絶縁膜上にポリサイド構造を有するゲート電極１９０５を形成する。ポリシリコン層１９０５ａは低抵抗化するために予め、１０^２１／ｃｍ^３程度の濃度でリン（Ｐ）をドープしておいても良いし、ポリシリコン膜を形成した後で濃いｎ型不純物を拡散させても良い。また、シリサイド層１９０５ｂを形成する材料はモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉｘ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉｘ）、タンタルシリサイド（ＴａＳｉｘ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉｘ）などを適用することが可能であり、公知の方法に従い形成すれば良い。

なおゲート電極の側壁にサイドウォールを形成してもよい。例えば、酸化珪素からなる絶縁材料層を全面にＣＶＤ法にて堆積させ、かかる絶縁材料層をエッチバックすることによってサイドウォールを形成すればよい。エッチバックの際に自己整合的にゲート絶縁膜を選択的に除去してもよい。

次いで、ソース領域およびドレイン領域を形成するために、露出したシリコン基板にイオン注入を行う。ｐチャネル型ＦＥＴを形成すべき第１の素子形成領域をレジスト材料で被覆し、ｎ型不純物であるヒ素（Ａｓ）やリン（Ｐ）をシリコン基板に注入してソース領域１９１３及びドレイン領域１９１４を形成する。また、ｎチャネル型ＦＥＴを形成すべき第２の素子形成領域をレジスト材料で被覆し、ｐ型不純物であるボロン（Ｂ）をシリコン基板に注入してソース領域１９１５及びドレイン領域１９１６を形成する。

次いで、イオン注入された不純物の活性化および、イオン注入によって発生したシリコン基板における結晶欠陥を回復するために、活性化処理を行う。

そして、活性化後に層間絶縁膜やソース電極またはドレイン電極となるメタル配線等を形成する。層間絶縁膜１９１７は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを形成する。なお、さらにその上にリンガラス（ＰＳＧ）、あるいはボロンガラス（ＢＳＧ）、もしくはリンボロンガラス（ＰＢＳＧ）の層間絶縁膜を形成してもよい。

メタル電極１９１９、メタル電極１９２１、メタル電極１９２０、メタル電極１９２２は、層間絶縁膜１９１７及びゲート絶縁膜１９０４にそれぞれのＦＥＴのソース領域及びドレイン領域に達するコンタクトホールを形成した後に形成するもので、低抵抗材料として通常良く用いられるアルミニウム（Ａｌ）を用いると良い。また、Ａｌとチタン（Ｔｉ）の積層構造としても良い。

なお、コンタクトホールは、電子線直接描画技術によって形成してもよい。電子線直接描画は、ポジ型の電子線描画用レジストを層間絶縁膜１９１７上の全面に形成し、電子線が照射された部分を現像液によって溶解させる。そして、コンタクトホールが形成される箇所のレジストに穴が空き、レジストをマスクとしてドライエッチングを行なうことにより、所定の位置の層間絶縁膜１９１７およびゲート絶縁膜１９０４がエッチングされてコンタクトホールを形成することができる。以上のようにして、ｐチャネル型トランジスタ１９５１、ｎチャネル型トランジスタ１９５２を単結晶基板を用いて作製することが出来る（図１４（Ａ））。

次に図１４（Ｂ）に示すように層間膜１９２４を形成する。そして層間膜１９２４をエッチングしコンタクトホールを形成し、メタル電極１９２２の一部を露出させる。層間膜１９２４は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずにコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜１９２４上に、コンタクトホールを介して導電膜１９２２と接する配線１９２５を形成する。

次にアンテナとして機能する導電膜１９２６を、配線１９２５と接するように形成する。導電膜１９２６は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属を用いて形成することが出来る。導電膜１９２６は、上記金属で形成された膜の他に、上記金属を主成分とする合金で形成された膜、或いは上記金属を含む化合物を用いて形成された膜を用いても良い。導電膜１９２６は、上述した膜を単層で用いても良いし、上述した複数の膜を積層して用いても良い。

導電膜１９２６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、めっき法、フォトリソグラフィ法、蒸着法等を用いて形成することが出来る。

なお本実施の形態では、アンテナを半導体素子と同じ基板上に形成する例について説明したが、この構成に限定されない。半導体素子を形成した後、別途形成したアンテナを、集積回路と電気的に接続するようにしても良い。この場合、アンテナと集積回路との電気的な接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ））等で圧着させることにより電気的に接続することが出来る。また、他にも、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接続を行うことも可能である。

次に図１９に示すように、アンテナとして機能する導電膜１９２６を覆うように保護膜１９２７を形成する。保護膜１９２７は、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜、あるいは窒化酸化シリコン膜で形成されている。また、窒化シリコン膜等の代わりに有機樹脂膜、若しくは保護膜の上に有機樹脂膜を積層してもよい。有機樹脂材料として、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などを用いることができる。有機樹脂膜を用いる利点は、膜の形成方法が簡単である点や、比誘電率が低いので寄生容量を低減できる点、平坦化するのに適している点などがある。勿論、上述した以外の有機樹脂膜を用いても良い。

そして、図１９に示すように、フィルム１９２８によって覆い、半導体装置を完成させることができる。フィルム１９２８の表面には、水分や酸素等の侵入を防ぐために、保護膜を形成しても良い。保護膜は、珪素を有する酸化物、又は珪素を有する窒化物によって形成することができる。また、フィルムには半導体装置のブースターアンテナとなるパターンが形成されていてもよい。

このように単結晶基板上に形成された半導体装置は、軽量でより小型化された製品を提供することができる。またこのような半導体装置は小型化された半導体装置を作成することができ、トランジスタ特性のばらつきも小さいため、好適である。

なお、本実施の形態は、本明細書の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態７）
本実施形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置を構成するアンテナの具体例について説明する。アンテナは、電波法に定められた範囲内で目的に合った大きさ、形状であればよい。送受信される信号は、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどがあり、それぞれＩＳＯ規格などが設定される。具体的なアンテナとしては、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、八木アンテナなどを用いればよい。本実施の形態では、半導体装置に接続されるアンテナ形状について説明する。

図１５（Ａ）に、半導体装置１５０１に接続されるアンテナ１５０２を示す。図１５（Ａ）において、半導体装置１５０１が中心部に設けられ、アンテナ１５０２は半導体装置１５０１の接続端子に接続されている。アンテナの長さを確保するため、アンテナ１５０２は矩形状に折れ曲がっている。

図１５（Ｂ）には、半導体装置１５０１が一端側に設けられ、アンテナ１５０３は半導体装置１５０１の接続端子に接続されている。アンテナの長さを確保するため、アンテナ１５０３は矩形状に折れ曲がっている。

図１５（Ｃ）には、半導体装置１５０１の両端にメアンダ状に折れ曲がったアンテナ１５０４が設けられている。

図１５（Ｄ）には、半導体装置１５０１の両端に直線上のアンテナ１５０５が設けられている。

このようにアンテナの形状は半導体装置の構造若しくは偏波、又は用途に見合ったものを選択すればよい。そのため、ダイポールアンテナであれば折り返しダイポールアンテナであってもよい。ループアンテナであれば、円形ループアンテナ、方形ループアンテナであってもよい。パッチアンテナであれば円形パッチアンテナ、方形パッチアンテナであってもよい。

パッチアンテナの場合、セラミック等の誘電材料を用いたアンテナを用いればよい。パッチアンテナの基板として用いる誘電材料の誘電率を高くすることによってアンテナを小型化することができる。また、パッチアンテナの場合、機械強度が高いため、繰り返し使用することが可能である。

パッチアンテナの誘電材料は、セラミック、有機樹脂、又はセラミックと有機樹脂の混合物等で形成することができる。セラミックの代表例としては、アルミナ、ガラス、フォルステライト等が挙げられる。さらには、複数のセラミックを混合して用いてもよい。また、高い誘電率を得るためには、誘電体層を、強誘電体材料で形成することが好ましい。強誘電体材料の代表例としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、チタン酸ジルコン鉛（ＰＺＴ）等が挙げられる。さらには、複数の強誘電体材料を混合して用いてもよい。

なお、本実施の形態は、本明細書の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、半導体装置を物品の情報を記憶するＲＦタグとして利用し、通信装置よりＲＦタグの情報を送受信する具体例について示し説明する。ＲＦタグは、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの具体例に関して図１１を用いて説明する。本実施の形態で説明する無線通信方法は、上記実施の形態で説明したように、半導体装置であるＲＦタグから通信装置への無線信号の送信が障害物により難しい状況でも、他の半導体装置を経由して送信可能ですることができる。このため、図１１に示すように、通信装置に対して、障害物の裏に位置する物品に添付されたＲＦタグの情報を読み取ることが可能となる。また、半導体装置であるＲＦタグは上記実施の形態で示したように薄膜トランジスタを用いることで薄型化できるため、物品のデザイン性の低下を防ぐことができる。

図１１に本実施の形態の無線通信方法の構成の一態様を示す。図１１に示すＲＦタグ１７０１は、非接触で通信装置１７０３とデータの送受信を行う非接触型である。電波圏内１７０２に存在するＲＦタグ１７０１は、通信装置１７０３からの第１の無線信号を受信することができる。

図１１において、通信装置１７０３は包装用容器類１７０５、記憶媒体１７０６、書籍類１７０７が電波圏内１７０２に存在し、通信装置１７０３はコンピュータ１７０４と電気的に接続され、商品の管理または商品の情報の読み取り等をおこなう。なお、包装用容器類１７０５とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指すものとする。また、書籍類１７０７とは、書物、本等を指すものとする。また、記憶媒体１７０６とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指すものとする。図１１において、電波圏内１７０２に存在するＲＦタグ１７０１を有する包装用容器類１７０５、記憶媒体１７０６、書籍類１７０７は、通信装置１７０３により第１の無線信号が送信され、それぞれのＲＦタグ内の情報を読み出される。しかし、記憶媒体１７０６に貼付されたＲＦタグ１７０１は、障害物１７００によってＲＦタグ１７０１から通信装置１７０３への第２の無線信号の送信が、困難な場合があり得る。その際に、上記実施の形態で説明した無線通信方法を用いることによって、別の商品、ここでは包装用容器類１７０５に貼付されたＲＦタグ１７０１または書籍類１７０７に貼付されたＲＦタグ１７０１を経由することで、通信装置１７０３は障害物１７００の裏に位置する記憶媒体１７０６に貼付されたＲＦタグ１７０１の存在を確認することができる。

包装用容器類１７０５、記憶媒体１７０６、書籍類１７０７等にＲＦタグ１７０１を設け、上記実施の形態で説明した無線通信方法を用いることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどでの、無線信号の障害物となりうる位置にあるＲＦタグの個体情報の検出漏れを防ぐことが出来る。ＲＦタグ１７０１の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。このようにして、包装用容器類１７０５、記憶媒体１７０６、書籍類１７０７等にＲＦタグを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。

以上のように、本実施の形態で説明した、無線通信方法に用いる半導体装置は物品であればどのようなものにでも設けて使用してもよく、ほかにも紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に使用することができる。本実施の形態は、上述した他の実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。

なお、本実施の形態は、本明細書の実施の形態の技術的要素と組み合わせて行うことができる。

実施の形態１の無線通信方法を説明するための図。 実施の形態１の無線通信方法を説明するための図。 実施の形態１の無線通信方法を説明するための図。 実施の形態１の無線通信方法を説明するための図。 実施の形態１の無線通信方法を説明するためのフローチャート図。 実施の形態１の無線通信方法を説明するためのフローチャート図。 実施の形態１の無線通信方法を説明するための図。 実施の形態２の無線通信方法を説明するためのフローチャート図。 実施の形態２の無線通信方法を説明するための図。 実施の形態３の半導体装置を示したブロック図。 実施の形態８の半導体装置の使用例について示した図。 実施の形態３の半導体装置を示したブロック図。 実施の形態４の半導体装置の作製方法に関する図 実施の形態６の半導体装置の作製方法に関する図 実施の形態７のアンテナ形状について示した図。 実施の形態４の半導体装置の作製方法に関する図 実施の形態４の半導体装置の作製方法に関する図 実施の形態４の半導体装置の作製方法に関する図 実施の形態６の半導体装置の作製方法に関する図 実施の形態５のＳＯＩ基板の作製方法について示した図。 実施の形態５のＳＯＩ基板の作製方法について示した図。 実施の形態５のＳＯＩ基板の作製方法について示した図

符号の説明

１０１ 通信装置
１０２ 半導体装置
１０３ 半導体装置
１０４ 障害物
５０１ ステップ
５０２ ステップ
５０３ ステップ
５０４ ステップ
５０５ ステップ
５０６ ステップ
５０７ ステップ
６０１ ステップ
６０２ ステップ
６０３ ステップ
６０４ ステップ
６０５ ステップ
６０６ ステップ
６０７ ステップ
６０８ ステップ
６０９ ステップ
６１０ ステップ
６１１ ステップ
６１２ ステップ
６１３ ステップ
６１４ ステップ
６１５ ステップ
６１６ ステップ
７００ 伝搬空間
８０１ ステップ
８０２ ステップ
８０３ ステップ
８０４ ステップ
８０５ ステップ
８０６ ステップ
８０７ ステップ
８０８ ステップ
８０９ ステップ
８１０ ステップ
９００ 半導体装置
９０１ 半導体集積回路
９０２ アンテナ
９０３ 送受信回路
９０４ 電源回路
９０５ 制御回路
９０６ 記憶素子
９０９ 復調信号
９１０ 符号化された信号
９２０ 通信装置
９２１ アンテナユニット
９２２ 制御用端末
１５０１ 半導体装置
１５０２ アンテナ
１５０３ アンテナ
１５０４ アンテナ
１５０５ アンテナ
１６０１ 基板
１６０１ 基板
１６０２ 剥離層
１６０３ 絶縁膜
１６０４ 半導体膜
１６０５ ゲート絶縁膜
１６０７ ゲート電極
１６０８ 絶縁膜
１６０９ 絶縁膜
１６１０ 絶縁膜
１６１１ 絶縁膜
１６１２ 導電膜
１６１３ 絶縁膜
１６１７ 絶縁膜
１６１８ 開口部
１６２０ シート材
１６２１ シート材
１６３１ 導電膜
１６３１ 導電膜
１７００ 障害物
１７０１ ＲＦタグ
１７０２ 電波圏内
１７０３ 通信装置
１７０４ コンピュータ
１７０５ 包装用容器類
１７０６ 記憶媒体
１７０７ 書籍類
１９０１ シリコン基板
１９０２ ｐ型ウェル
１９０３ フィールド酸化膜
１９０４ ゲート絶縁膜
１９０５ ゲート電極
１９１３ ソース領域
１９１４ ドレイン領域
１９１５ ソース領域
１９１６ ドレイン領域
１９１７ 層間絶縁膜
１９１８ 導電膜
１９１９ メタル電極
１９２０ メタル電極
１９２１ メタル電極
１９２２ メタル電極
１９２４ 層間膜
１９５１ ｐチャネル型トランジスタ
１９２５ 配線
１９５２ ｎチャネル型トランジスタ
１９２６ 導電膜
１９２７ 保護膜
１９２８ フィルム
２００１ 半導体基板
２００２ 半導体基板
２００３ イオンドーピング層
２００４ イオン
２０１０ ベース基板
２０２２ 接合層
２０３０ ＳＯＩ層
１６０４ａ 半導体膜
１６０４ｂ 半導体膜
１６０４ｃ 半導体膜
１６０４ｄ 半導体膜
１６０６ａ チャネル形成領域
１６０６ｂ 不純物領域
１６０６ｃ 不純物領域
１６３０ａ 薄膜トランジスタ
１６３０ｂ 薄膜トランジスタ
１６３０ｃ 薄膜トランジスタ
１６３０ｄ 薄膜トランジスタ
１６３０ａ 薄膜トランジスタ
１９０５ａ ポリシリコン層
１９０５ｂ シリサイド層

Claims (7)

1. 通信装置より送信される第１の無線信号を複数の半導体装置が受信することで、前記複数の半導体装置より前記通信装置に第２の無線信号を送信する無線通信方法において、
   前記複数の半導体装置は、前記通信装置より送信される前記第１の無線信号により、前記通信装置より送信される前記第１の無線信号を受信する第１の状態、または前記半導体装置より送信される前記第２の無線信号を受信する第２の状態、のいずれかを選択的に切り替えて動作し、
   前記第２の状態の半導体装置は、前記第１の状態の半導体装置から前記第２の無線信号を受信し、当該第２の無線信号を受信したことを知らせる検知データを有する前記第２の無線信号を前記通信装置に送信することを特徴とする無線通信方法。
2. 請求項１において、前記第２の状態の半導体装置は、前記通信装置からの前記第１の無線信号を受信して得られる電力をもとに、前記第１の状態の半導体装置から受信した前記第２の無線信号を前記通信装置に送信するものであることを特徴とする無線通信方法。
3. 請求項１または２において、前記通信装置は、前記第１の無線信号によって、前記複数の半導体装置に記憶されたデータを当該通信装置に送信させる第１の命令、及び前記複数の半導体装置の前記第１の状態または前記第２の状態を選択的に切り替えるための第２の命令、を出力するものであることを特徴とする無線通信方法。
4. 通信装置より送信される第１の無線信号を複数の半導体装置が受信することで、前記複数の半導体装置より前記通信装置に第２の無線信号を送信する無線通信方法において、
   前記複数の半導体装置は、前記通信装置より送信される前記第１の無線信号により、前記通信装置より送信される前記第１の無線信号を受信する第１の状態、または前記半導体装置より送信される前記第２の無線信号を受信する第２の状態、のいずれかを選択的に切り替えて動作し、
   前記第２の状態の半導体装置は、前記第１の状態の半導体装置から前記第２の無線信号を受信し、当該第２の無線信号のデータを前記第２の状態の半導体装置が有する記憶素子に保持し、
   前記第１の状態の半導体装置からの前記データを前記記憶素子に保持する半導体装置は、前記通信装置からの前記第１の無線信号を受信することで、前記データを第２の無線信号として前記通信装置に送信することを特徴とする無線通信方法。
5. 請求項４において、前記通信装置は、前記第１の無線信号によって、前記複数の半導体装置に記憶されたデータを当該通信装置に送信させる第１の命令、前記複数の半導体装置の前記第１の状態または前記第２の状態を選択的に切り替えるための第２の命令、及び前記複数の半導体装置のいずれか一からの前記データを記憶素子に保持している半導体装置より当該データを読み出すための第３の命令、を出力するものであることを特徴とする無線通信方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一において、前記半導体装置は物品に貼付されて、前記通信装置との無線信号の送受信が行われることを特徴とする無線通信方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか一において、前記半導体装置は薄膜トランジスタで構成され、物品に貼付されていることを特徴とする無線通信方法。

Images