JP4944745B2 - アンテナ及び当該アンテナを有する半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、円偏波を受信可能なアンテナ及び当該アンテナを有する半導体装置に関する。

近年、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）が研究され、実用化されている。

ＲＦＩＤとは、無線で情報の送受信が可能な半導体装置（ＲＦＩＤタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、無線タグ、電子タグ、無線チップともよばれる）とリーダ／ライタ間で電磁波により通信を行い、データの記録や読み出しを行う技術のことである。このような半導体装置は、メモリ回路、信号処理回路等を有するＩＣ（集積回路）とアンテナとによって構成される。半導体装置に用いられるアンテナとしては、構造が単純なことからダイポールアンテナや折り返しダイポールアンテナなどが多く用いられている。

一方で、半導体装置にダイポールアンテナ等の線状アンテナを設けた場合、当該アンテナとリーダ／ライタに設けられたアンテナとの偏波方向が異なる場合には大きな偏波損失が生じる事が知られている。そのため、半導体装置を物品に貼り付けて使用する状況を考える場合、貼り付ける向きが限定されるため実用上好ましくない。

この問題を解決するため、リーダ／ライタ側の送信アンテナとして円偏波の特性を持つものがしばしば用いられる。これによって、受信アンテナの偏波方向に関係なく通信を行うことが可能になる。ただし、円偏波の性質を持つ送信アンテナからの電磁波を線状アンテナで受信する場合、３ｄＢの円偏波損失が発生する（例えば、非特許文献１）。このような円偏波損失がある場合には半導体装置が受信する電力が減少し、リーダ／ライタと半導体装置との通信距離が減少するため、円偏波損失を低減することが望ましい。

円偏波を受信するのに適したアンテナとして、特許文献１や特許文献２で提案されたアンテナが知られている。このアンテナは誘電体基板と、所定の間隔を介してグラウンドプレーンに対向配置されるよう前記誘電体基板上に形成された切断部を有するＣ型ループ素子からなる。

また、他にも円偏波を受信可能な薄型アンテナについては、ループアンテナとループアンテナの外側に配置された無給電素子を組み合わせたアンテナが提案されている（例えば、特許文献３）。

一般的なアンテナでは、アンテナの給電に５０Ωの特性インピーダンスを持ったケーブルを用い、ケーブルとアンテナの間に整合回路を挿入することによってインピーダンス整合を行っている。インピーダンス整合が十分に行われない場合にはアンテナの入力部分でアンテナが受信した電力の反射が起こり、ケーブルから供給される電力がアンテナに入らないことになる。無線で情報の送受信が可能な半導体装置においては、ケーブル等による給電を行うのでは無く半導体装置を構成するアンテナとＩＣとを直接接続し、給電が行われる。アンテナとＩＣの間にインピーダンスの不整合が生じる場合、ＩＣの動作に必要な電力がアンテナから供給されず半導体装置が動作しなくなる不具合が起こりうる。そのため半導体装置を構成するアンテナとＩＣ間のインピーダンス整合が重要となる。

また、無線で情報を送受信する半導体装置においては低コスト化などの面から整合回路を用いず、インピーダンス整合を行うのが望ましい。（例えば、特許文献４を参照）
Ｋｌａｕｓ Ｆｉｎｋｅｎｚｅｌｌｅｒ 著、「ＲＦＩＤハンドブック」、第２版、日刊工業新聞社刊、２００４年５月、ｐ．９８−９９ 特開平８−１９５６１７号公報 特開２０００−５９２４１号公報 特開２００５−１０２１８３号公報 特開２００５−２４４２８３号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載されている円偏波を受信するアンテナは、アンテナ導体部分とグラウンドプレーン間に所定の間隔を開ける必要がある。従って、半導体装置にこのようなアンテナを設ける場合、当該半導体装置の厚みが大きくなり、コストの増大や使用用途が限定されるという問題がある。また、特許文献３等に記載されている円偏波を受信可能な薄型アンテナを半導体装置に設ける場合、当該アンテナとＩＣ間のインピーダンス整合を行う構造を備えていないため整合回路を別途用意する必要が生じる。

本発明は上記問題を鑑み、円偏波を受信可能であり、半導体装置のＩＣ（集積回路）間とのインピーダンス整合を行うことが可能なアンテナ及び当該アンテナを備えた半導体装置を提供することを目的とする。

本発明は、円偏波損失を低減し、かつ半導体装置を構成するＩＣとのインピーダンス整合を行う構造を有するアンテナを提供することによって、上記課題を解決する。

本発明のアンテナは、切断部により一部が切断されたループ状の第１の導体パターンと、当該ループ状の第１の導体パターンに接続された第２の導体パターン及び第３の導体パターンを有している。また、第２の導体パターンと第３の導体パターンは給電部に電気的に接続され、第２の導体パターンの全長は第３の導体パターンの全長より長く設けられ、第２の導体パターンが第３の導体パターンより切断部に近接して配置している。本発明において「給電部」とは、アンテナに給電を行う場所であり、送受信を行う際に、外部と電力や信号系の入出力を行う部分である。

また、本発明のアンテナは、第１の導体パターンの全長をＬとした場合に、切断部から給電部までの長さがＬ／６以上Ｌ／４以下となる範囲に、給電部が設けられていることを特徴とする。なお、ここでいう給電部の設けられる位置は、当該給電部が電気的に接続される第２の導体パターンの端部と第３の導体パターンの端部の中間点から、最短距離に位置する導体パターン上に給電部を設けた場合を仮定する。

また、本発明のアンテナは、基板上に形成された第１の導体パターン、第２の導体パターン及び第３の導体パターンと、２つの端子を具備する給電部とを有し、第１の導体パターンの一方の端部は第２の導体パターンに接続され、他方の端部は第３の導体パターンに接続され、第２の導体パターンの一方の端部は給電部の一方の端子に電気的に接続され、第３の導体パターンの一方の端部は給電部の他方の端子に電気的に接続され、第２の導体パターンの他方の端部と第３の導体パターンの他方の端部は絶縁されており、給電部を介して電気的に接続された第２の導体パターンと第３の導体パターンから構成される導体パターンはループ状であり、第３の導体パターンの全長は第２の導体パターンの全長より長く設けられ、第１の導体パターンと第２の導体パターンの接続部から第２の導体パターンの一方の端部までの長さが、第１の導体パターンと第３の導体パターンの接続部から第３の導体パターンの一方の端部までの長さより長く設けられている。また、本発明のアンテナは、第２の導体パターンの全長をＬ_２とした場合に、第３の導体パターンの全長Ｌ_３を３Ｌ_２以上５Ｌ_２以下とすることができる。

本発明の半導体装置は、２つの端子を具備する集積回路と、前記集積回路と電気的に接続されたアンテナとを有し、前記アンテナは、基板上に形成された第１の導体パターン、第２の導体パターン及び第３の導体パターンを有し、前記第１の導体パターンは、切断部により一部が分断されたループ状であり、前記第２の導体パターン及び前記第３の導体パターンの一方の端部は前記第１の導体パターンとそれぞれ接続され、前記第２の導体パターンの他方の端部は前記集積回路の一方の端子に電気的に接続され、前記第３の導体パターンの他方の端部は前記集積回路の他方の端子に電気的に接続され、前記第２の導体パターンの全長は、前記第３の導体パターンの全長より長く設けられ、前記第２の導体パターンが前記第３の導体パターンより前記切断部に近接して配置されている。また、本発明の半導体装置は、第１の導体パターンの全長をＬとした場合に、切断部から集積回路までの長さがＬ／６以上Ｌ／４以下となる範囲に、集積回路が設けられた構成とすることができる。

また、本発明の半導体装置は、２つの端子を具備する集積回路と、前記集積回路と電気的に接続されたアンテナとを有し、前記アンテナは、基板上に形成された第１の導体パターン、第２の導体パターン及び第３の導体パターンを有し、前記第１の導体パターンの一方の端部は前記第２の導体パターンに接続され、他方の端部は前記第３の導体パターンに接続され、前記第２の導体パターンの一方の端部は前記集積回路の一方の端子に電気的に接続され、前記第３の導体パターンの一方の端部は前記集積回路の他方の端子に電気的に接続され、前記第２の導体パターンの他方の端部と前記第３の導体パターンの他方の端部は絶縁されており、前記集積回路を介して電気的に接続された第２の導体パターンと第３の導体パターンから構成される導体パターンはループ状であり、前記第３の導体パターンの全長は前記第２の導体パターンの全長より長く設けられ、前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンの接続部から前記第２の導体パターンの一方の端部までの長さが、前記第１の導体パターンと前記第３の導体パターンの接続部から前記第３の導体パターンの一方の端部までの長さより長く設けられている。また、本発明の半導体装置は、第２の導体パターンの全長をＬ_２とした場合に、第３の導体パターンの全長Ｌ_３を３Ｌ_２以上５Ｌ_２以下とすることができる。

また、本発明の半導体装置は、集積回路に外部から無線で電力の充電を行うバッテリーを設けた構成とすることができる。

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場合と直接接続されている場合とを含むものとする。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。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。

本発明が提供する円偏波を受信可能なアンテナを使用することによって、リーダ／ライタから送信される円偏波の偏波状態をもった電磁波をＲＦタグで受信するときに発生する円偏波損失を低減する事が出来る。さらに、本発明が提供するアンテナはＲＦタグを構成するアンテナとＩＣ（集積回路）の間でインピーダンス整合を行う構造を持っているため、通常アンテナと給電線の間に挿入される整合回路を必要とせず、小型化や低コスト化を図ることが出来る。また、単一平面で構成することが出来るアンテナであるため半導体装置の薄型化が容易であり、様々な物品に設けることが可能となる。

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。

一般にアンテナは電磁波の送信と受信の両方に用いうる物であるが、以下に示す実施の形態では、説明を簡単にするために、アンテナが電磁波を受信する場合についてのみ説明し、送信する場合については省略する。アンテナからの電磁波の送信が本発明に含まれることは言うまでもない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明のアンテナの一例に関して図面を参照して説明する。

本実施の形態で示すアンテナは、基板１００と、導体パターン１０１と、導体パターン１０２と、導体パターン１０３と、給電部１０４と、切断部１０５とを有している（図１（Ａ）参照）。ここでは、導体パターン１０１は切断部１０５により一部が切断されたループ状となるように配置され、外部からの円偏波を効果的に受信する構成となっている。また、導体パターン１０２と導体パターン１０３は導体パターン１０１に接続され、当該導体パターン１０２と導体パターン１０３の端部が給電部１０４の端子に接続され、アンテナのインピーダンスを制御する構成となっている。以下に、具体的な構造に関して詳細に説明する。

導体パターン１０１、導体パターン１０２及び導体パターン１０３は、基板１００上に設けられている。基板１００としては、ガラス、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、セラミック、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、紙などの誘電体基板を用いることができる。導体パターン１０１〜導体パターン１０３は、例えば、線状に形成することができる。

導体パターン１０１は、切断部１０５により一部分が分断されたループ状となるように配置されており、２つの端部１０１ａ、１０１ｂを有している。ここでは、導体パターン１０１は切断部１０５により一つの頂点が欠けている正方形として示しているが、導体パターン１０１は一部が切断された正方形に限られず、一部が切断された円形状（Ｃ型ループ）であってもよいし（図６（Ａ）参照）、一部が切断された多角形状であってもよい（図６（Ｂ）参照）。図６（Ｂ）では導体パターン１０１の一部が切断された八角形の場合を示したがこれに限られない。

導体パターン１０２は、２つの端部１０２ａ、１０２ｂを有しており、一方の端部１０２ａは導体パターン１０１と電気的に接続されている。導体パターン１０３は、２つの端部１０３ａ、１０３ｂを有しており、一方の端部１０３ａは導体パターン１０１と電気的に接続されている。また、導体パターン１０２、導体パターン１０３と電気的に接続するように給電部１０４が設けられている。給電部１０４は２つの端子を有し、導体パターン１０２の他方の端部１０２ｂと給電部１０４の一方の端子が電気的に接続され、導体パターン１０３の他方の端部１０３ｂと給電部１０４の他方の端子が電気的に接続されるように設けられる。例えば、導体パターン１０２の端部１０２ｂ及び導体パターン１０３の端部１０３ｂと電気的に接続されるようにＩＣチップを設けることによって、無線で情報の送受信が可能な半導体装置とすることができる。また、ここでは、導体パターン１０２、導体パターン１０３をＬ字状に設けた例を示しているが、これに限られない。

なお、導体パターン１０１、導体パターン１０２及び導体パターン１０３が同一の材料で同時に形成される場合には、ループ状の導体パターン１０１から突き出た部分が図１（Ａ）における導体パターン１０２、導体パターン１０３に相当する。つまり、導体パターン１０１、導体パターン１０２及び導体パターン１０３が同一の材料で設けられた場合には、一つの導体パターンが、導体パターン１０１に相当する第１の部分と、導体パターン１０２に相当する第２の部分と、導体パターン１０３に相当する第３の部分を有する構成とみなすことができる。

また、導体パターン１０１、導体パターン１０２、導体パターン１０３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の導電材料により設けることができる。

次に、導体パターン１０１と切断部１０５の関係を図１（Ｂ）に示す。導体パターン１０１を切断部１０５により一つの頂点が欠けている正方形として設ける場合、切断部１０５はいずれかの辺の一部に設ければよい。例えば、導体パターン１０１の向かい合う頂点を結んだ第一の対角線ＤＬ１と第二の対角線ＤＬ２の交点を原点Ｏとおく。次に原点Ｏから導体パターン１０１の各辺とそれぞれ直交するようにＸ軸及びＹ軸を定める。その時、Ｘ軸及びＹ軸によって決まる第一から第四までのどの象限にも、Ｙ軸に平行な導体パターン１０１の辺と、Ｘ軸に平行な導体パターン１０１の辺が存在するように切断部１０５は配置される。

本実施の形態で示すアンテナにおいて、導体パターン１０２、導体パターン１０３は、アンテナの入力インピーダンスを制御するために設けられている。アンテナの入力インピーダンスの値は、導体パターン１０２の長さをＤ１、導体パターン１０３の長さをＤ２とすると、Ｄ１とＤ２の和（Ｄ０）に依存し、導体パターン１０２及び導体パターン１０３の長さを変えることにより、アンテナの入力インピーダンスを制御することが可能となる。本実施の形態で示すアンテナは、導体パターン１０２の長さＤ１と導体パターン１０３の長さＤ２が異なるように設ける。具体的には、導体パターン１０２と導体パターン１０３のうち、導体パターン１０１の端部から近い位置に設けられた導体パターンを長く設ける。ここでは、導体パターン１０１の端部１０１ａと導体パターン１０２の端部１０２ａとの間隔が、導体パターン１０１の端部１０１ｂと導体パターン１０３の端部１０３ａとの間隔より小さいため、導体パターン１０２を導体パターン１０３より長く設けた構成を示している。なお、導体パターン１０２の長さＤ１とは、直線状に伸ばした導体パターン１０２の一方の端部１０２ａから他方の端部１０２ｂまでの距離をいう。同様に、導体パターン１０３の長さＤ２とは、直線状に伸ばした導体パターン１０３の一方の端部１０３ａから他方の端部１０３ｂまでの距離をいう。

このように、一部が分断されたループ状に設けられた導体パターンにアンテナのインピーダンスを制御する導体パターン１０２及び導体パターン１０３を設ける場合、導体パターン１０２と導体パターン１０３のうち、導体パターン１０１の端部から近い位置に設けられた導体パターンを長く設けることによって、アンテナとＩＣ（集積回路）の間のインピーダンスが整合されるので、給電部１０４に供給される電力を大きくすることができる。

次に、給電部１０４を設ける位置について説明する。ここでは、一部が切断されたループ状の導体パターン１０１を一本の直線と仮定して、給電部１０４を設ける位置について説明する。

図１（Ａ）において、切断部１０５によって一部分が分断された正方形として示された導体パターン１０１をまっすぐに伸ばすと、当該導体パターン１０１を一本の直線とみなせる。そして、導体パターン１０２の他方の端部１０２ｂと導体パターン１０３の他方の端部１０３ｂとの中間点から、最短距離に位置する導体パターン１０１上の点を点１０１ｃとする（図２（Ａ）参照）。ここでは、給電部１０４の中心から導体パターン１０１に向かう垂線と、当該導体パターン１０１との交点である点１０１ｃを、給電部１０４を設ける位置の基準としている。この場合、導体パターン１０１は、点１０１ｃによって分割された導体パターン１１１ａと導体パターン１１１ｂとに分けて考えることができる（図２（Ｂ）参照）。

このように仮定した場合に、導体パターン１１１ａと導体パターン１１１ｂを合わせた長さ（導体パターン１０１の長さ）をＬとおくと、本実施の形態で示すアンテナは、導体パターン１１１ａと導体パターン１１１ｂのうち一方の導体パターンの長さがＬ／６〜Ｌ／４となるように給電部１０４が設けられる。図２（Ｂ）では、導体パターン１１１ａが導体パターン１１１ｂより短く設けられており、導体パターン１１１ａの長さがＬ／６〜Ｌ／４となるように給電部１０４を設ける。このような位置に給電部１０４を設けることによって、円偏波損失を低減しアンテナが受信することが出来る電力が大きくなるためである。なお、導体パターン１１１ａの長さとは、直線状に伸ばした導体パターン１０１の一方の端部１０１ａから点１０１ｃまでの距離をいう。同様に、導体パターン１１１ｂの長さとは、直線状に伸ばした導体パターン１０１の他方の端部１０１ｂから点１０１ｃまでの距離をいう（図２（Ｂ）参照）。

また、アンテナで使用する電磁波の波長をλと置くと、導体パターン１０１の長さＬは、およそ０．８λ〜２λであることが望ましい。これは、この範囲で円偏波損失が低減し、かつアンテナ利得が高くなるためである。

次に、上述したアンテナの動作について説明する。円偏波では時間の経過と共に電界の向きが変化する。そのため円偏波を受信するアンテナでは、電界によってアンテナ上に発生する電流の向きが時間の経過とともに変化する。図３（Ａ）は、アンテナの電磁波の周期をＴ［ｓ］とするとき、アンテナ平面に垂直な方向から電磁波が入射したときの電界の向きと、前記アンテナの導体パターン１０１上に流れる電流の向きをＴ／４［ｓ］ごとに示した図である。導体パターン１０１の一方の端部１０１ａをａ、他方の端部１０１ｂをｅとおく。また、導体パターン１０１の直角に曲がった頂点をそれぞれｂ、ｃ、ｄとおく。矢印１４１は指定した時間の電界の向きを示す矢印である。また、矢印１４２ａ、１４２ｂは指定した時間に大きい電流が発生する部位とその向きを示す矢印である。

図３（Ｂ）は、図２と同じく導体パターン１０１の直角に曲がっている部分等をまっすぐに伸ばしたと仮定した時に、そこに流れる電流を示した図であり、図３（Ａ）で示した各時間に、大きい電流が発生する部位とその向きがどのように変化しているかが図示されている。右向きの矢印１４２ａに注目すると、ｔ＝０［ｓ］には右向きの矢印１４２ａは導体パターンのｅにあり、その後Ｔ／４［ｓ］ごとにｂ、ｃ、ｄと右の方向に移動していくのが分かる。同様に左向きの矢印１４２ｂに注目すると、ｃ、ｄ、ｅ、ｂというように右側に移動している。このように、本実施の形態のアンテナでは、電流の向きがが時間の経過とともに変化することによって円偏波を受信することができる。

以上のように、本実施の形態で示すアンテナを用いることによって、リーダ／ライタから送信される電磁波を受信するときに円偏波損失を低減することができる。さらに、本実施の形態で示したアンテナを無線で情報の送受信を行う半導体装置に適用することによって、アンテナと給電部（例えば、ＩＣチップ）との間でインピーダンスの整合を行う構造を有しているため、別途整合回路を設ける必要がなく、小型化や低コスト化を図ることが出来る。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるアンテナに関して図面を参照して説明する。

本実施の形態で示すアンテナは、基板１００と、導体パターン２０１と、導体パターン２０２と、導体パターン２０３と、給電部１０４と、切断部１０５とを有している（図５参照）。ここでは、導体パターン２０２と導体パターン２０３が給電部１０４の２つの端子にそれぞれ接続され、導体パターン２０２と導体パターン２０３から構成される導体パターンが切断部１０５により一部が切断されたループ状となるように配置されることにより、外部からの円偏波を効果的に受信する構成となっている。また、導体パターン２０１は、導体パターン２０２と導体パターン２０３に接続され、アンテナのインピーダンスを制御する構成となっている。以下に、具体的な構造に関して詳細に説明する。

導体パターン２０１は２つの端部２０１ａ、２０１ｂを有し、一方の端部２０１ａは導体パターン２０２に接続され、他方の端部２０１ｂは導体パターン２０３に接続されている。また、導体パターン２０１は、導体パターン２０２の一方の端部２０２ａと導体パターン２０３の一方の端部２０３ａに接続される給電部１０４を迂回するように設けられている（図５参照）。

導体パターン２０２は２つの端部２０２ａ、２０２ｂを有し、一方の端部２０２ａは給電部１０４の一方の端子と電気的に接続され、他方の端部２０２ｂは電気的に絶縁されている。また、導体パターン２０３は２つの端部２０３ａ、２０３ｂを有し、一方の端部２０３ａは給電部１０４の他方の端子と電気的に接続され、他方の端部２０３ｂは電気的に絶縁されている。

また、導体パターン２０１の一方の端部２０１ａと導体パターン２０２の接続点から導体パターン２０２の一方の端部２０２ａまでの長さをｄ１、導体パターン２０１の他方の端部２０１ｂと導体パターン２０３の接続点から導体パターン２０３の一方の端部２０３ａまでの長さをｄ２とした場合、ｄ１＞ｄ２を満たすように設ける。ｄ１＞ｄ２となるように設けることによって、アンテナとＩＣ（集積回路）の間のインピーダンスが整合されるので、大きい電力を給電部１０４に供給することが可能となる。

また、導体パターン２０３の全長Ｌ_３を導体パターン２０２の全長Ｌ_２より長く設ける。具体的には、第３の導体パターンの全長Ｌ_３を３Ｌ_２〜５Ｌ_２となるように設けることが好ましい。この関係を満たすように導体パターン２０２、導体パターン２０３を設け、当該導体パターン２０２、導体パターン２０３の端部に接続するように給電部１０４を設けることによって、円偏波損失を低減しアンテナが受信することが出来る電力が大きくなるためである。

以上のように、本実施の形態で示すアンテナを用いることによって、リーダ／ライタから送信される電磁波を受信するときに円偏波損失を低減することができる。さらに、本実施の形態で示したアンテナを無線で情報の送受信を行う半導体装置に適用することによって、アンテナと給電部（例えば、ＩＣチップ）との間でインピーダンスの整合を行う構造を有しているため、別途整合回路を設ける必要がなく、小型化や低コスト化を図ることが出来る。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態で示したアンテナを具備する半導体装置に関して図７を参照して説明する。具体的には、上記実施の形態で示したアンテナに、トランジスタ等の素子を有する素子層（ＩＣチップともいう）を貼り合わせることによって、半導体装置を設ける場合に関して説明する。なお、図７において、図７（Ｂ）は図７（Ａ）における領域１２０の拡大図であり、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるａ−ｂ間の断面図を示している。

まず、基板１００上にアンテナとして機能する導体パターン１０１〜１０３を形成する。ここでは、導体パターン１０１〜１０３を同一の材料で同時に形成した場合を示している。一方、アンテナとは別に、トランジスタ等の素子を有する素子層１２６を形成する。アンテナとしては、本発明の構成のアンテナのいずれかを形成すればよい。また、素子層１２６は、トランジスタ等の素子が設けられた集積回路部１３１と、当該集積回路部１３１と電気的に接続された導電膜１３２ａ、１３２ｂを有している（図７（Ｂ））。

次に、基板１００上に素子層１２６を貼り合わせて設ける（図７（Ａ））。基板１００上に素子層１２６を貼り合わせる際に、基板１００に形成された導体パターン１０２、導体パターン１０３と素子層１２６に形成された導電膜１３２ａ、１３２ｂが電気的に接続されるように貼り合わせる。ここでは、基板１００と素子層１２６との貼り合わせに、異方導電性フィルムを用いた場合を示しており（図７（Ｃ））、接着性を有する樹脂１３３を用いて基板１００と素子層１２６とを接着する。また、樹脂１３３に含まれる導電性粒子１３４を用いて、導体パターン１０２、導体パターン１０３と導電膜１３２ａ、１３２ｂとをそれぞれ電気的に接続する。なお、基板１００と素子層１２６との貼り合わせは、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行うことも可能である。

素子層１２６の集積回路部１３１には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けることができる。この場合、素子層１２６を構成する基板１３５としてガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。また、基板１３５として、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板を用い、当該半導体基板にチャネル領域を設けたトランジスタにより集積回路部１３１を設けてもよい。

本実施の形態の半導体装置は、本明細書の他の実施の形態で示したアンテナの構造や半導体装置の作製方法等を適用することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態３で示した半導体装置の作製方法に関して図面を参照して説明する。ここでは、可撓性を有する基板上にトランジスタ等の素子を設けることによって素子層を形成する場合に関して説明する。

まず、基板７０１の一表面に剥離層７０２を形成し、続けて下地となる絶縁膜７０３および非晶質半導体膜７０４（例えば非晶質珪素を含む膜）を形成する（図８（Ａ））。なお、剥離層７０２、絶縁膜７０３および非晶質半導体膜７０４は、連続して形成することができる。

基板７０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁膜を形成したもの、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７０１であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板７０１として、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。なお、本工程では、剥離層７０２は、基板７０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板７０１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選択的に設けてもよい。また、基板７０１に接するように剥離層７０２を形成しているが、必要に応じて、基板７０１に接するように下地となる絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に接するように剥離層７０２を形成してもよい。

剥離層７０２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。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。タングステンの酸化物を形成するにあたり、酸素の量に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。

絶縁膜７０３は、スパッタ法やプラズマ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７０１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。

非晶質半導体膜７０４は、スパッタ法、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７０４をレーザ結晶化法、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、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等により結晶化して、結晶質半導体膜を形成する。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、結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄを形成し、当該半導体膜７０４ａ〜７０４ｄを覆うようにゲート絶縁膜７０５を形成する（図８（Ｂ））。

結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄ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、必要に応じてフォトリソグラフィ法を用いてレーザ光を照射し、エッチングを行うことよって結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄを形成する。

レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を形成する場合、連続発振型のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビーム）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ビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、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、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザ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（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、Ａｒイオンレーザ、またはＴｉ：サファイアレーザは、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以上の発振周波数又は連続でレーザビームを発振させると、半導体膜がレーザ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。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、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。

また、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質半導体膜の結晶化を行うと、低温で短時間の結晶化が可能となるうえ、結晶の方向が揃うという利点がある一方、金属元素が結晶質半導体膜に残存するためにオフ電流が上昇し、特性が安定しないという欠点がある。そこで、結晶質半導体膜上に、ゲッタリングサイトとして機能する非晶質半導体膜を形成するとよい。ゲッタリングサイトとなる非晶質半導体膜には、リンやアルゴンの不純物元素を含有させる必要があるため、好適には、アルゴンを高濃度に含有させることが可能なスパッタ法で形成するとよい。その後、加熱処理（ＲＴＡ法やファーネスアニール炉を用いた熱アニール等）を行って、非晶質半導体膜中に金属元素を拡散させ、続いて、当該金属元素を含む非晶質半導体膜を除去する。そうすると、結晶質半導体膜中の金属元素の含有量を低減又は除去することができる。

次に、結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄを覆うゲート絶縁膜７０５を形成する。ゲート絶縁膜７０５は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、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、酸化珪素を含む膜、酸化窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜を、単層又は積層して形成する。

また、ゲート絶縁膜７０５は、半導体膜７０４ａ〜７０４ｄ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。

次に、ゲート絶縁膜７０５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線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜７０４ａ〜７０４ｄの上方にゲート電極７０７を形成する。

次に、ゲート電極７０７をマスクとして結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄ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７０５とゲート電極７０７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７０７の側面に接する絶縁膜７０８（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜７０８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、ゲート電極７０７および絶縁膜７０８をマスクとして用いて、結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄにｎ型を付与する不純物元素を添加して、第１のｎ型不純物領域７０６ａ（ＬＤＤ領域ともよぶ）と、第２のｎ型不純物領域７０６ｂと、チャネル領域７０６ｃとを形成する（図８（Ｃ））。第１のｎ型不純物領域７０６ａが含む不純物元素の濃度は、第２のｎ型不純物領域７０６ｂの不純物元素の濃度よりも低い。

続いて、ゲート電極７０７、絶縁膜７０８等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成することによって、薄膜トランジスタ７３０ａ〜７３０ｄを形成する（図８（Ｄ））。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタ法、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。例えば、絶縁膜が２層構造の場合、１層目の絶縁膜７０９として窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜７１０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７０９、７１０を形成する前、または絶縁膜７０９、７１０のうちの１つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜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、レーザアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。

次に、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより絶縁膜７０９、７１０等をパターニングして、第２のｎ型不純物領域７０６ｂを露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、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導電膜７３１を形成する。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７０４ａ〜７０４ｄの表面にシリサイドを形成してもよい。

導電膜７３１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７３１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７３１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７３１を覆うように、絶縁膜７１１を形成し、当該絶縁膜７１１上に導電膜７３１と電気的に接続するように導電膜７１２を形成する（図９（Ａ））。絶縁膜７１１は、ＣＶＤ法、スパッタ法、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７１１は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。また、導電膜７１２は上述した導電膜７３１で示したいずれかの材料を用いることができる。

次に、導電膜７１２上に導電膜７１３を形成する。導電膜７１３は、ＣＶＤ法、スパッタ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等を用いて、導電性材料により形成する（図９（Ｂ））。好ましくは、導電膜７１３は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）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。ここでは、スクリーン印刷法により、銀を含むペーストを導電膜７１２上に形成し、その後、５０〜３５０度の加熱処理を行って導電膜７１３とする。また、導電膜７１２上に導電膜７１３を形成した後に、電気的な接続を向上させるために導電膜７１３および導電膜７１２の重なっている領域にレーザ光の照射を行ってもよい。なお、絶縁膜７１１および導電膜７１２を設けずに、導電膜７３１上に選択的に導電膜７１３を設けることも可能である。

次に、導電膜７１２、７１３を覆うように絶縁膜７１４を形成し、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより絶縁膜７１４をパターニングして、導電膜７１３を露出させる開口部７１５を形成する（図９（Ｃ））。絶縁膜７１４は、ＣＶＤ法、スパッタ法、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。

次に、薄膜トランジスタ７３０ａ〜７３０ｄ等を含む層７３２（以下、「層７３２」とも記す。）を基板７０１から剥離する。ここでは、レーザ光（例えばＵＶ光）を照射することによって開口部７１６を形成後（図１０（Ａ））、物理的な力を用いて基板７０１から層７３２を剥離することができる。また、基板７０１から層７３２を剥離する前に、開口部７１６にエッチング剤を導入して、剥離層７０２を除去してもよい。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又は液体を使用する。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。そうすると、層７３２は、基板７０１から剥離された状態となる。なお、剥離層７０２は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層７０２の除去を行った後にも、基板７０１上に層７３２を保持しておくことが可能となる。また、層７３２が剥離された基板７０１は、コストの削減のために、再利用することが好ましい。

ここでは、レーザ光の照射により絶縁膜をエッチングして開口部７１６を形成した後に、層７３２の一方の面（絶縁膜７１４の露出した面）を、第１のシート材７１７に貼り合わせて基板７０１から完全に剥離する（図１０（Ｂ））。第１のシート材７１７としては、例えば熱を加えることによって粘着力が弱まる熱剥離テープを用いることができる。

次に、層７３２の他方の面（剥離した面）に、第２のシート材７１８を設け、その後加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第２のシート材７１８を貼り合わせる。また、第２のシート材７１８を設けると同時または設けた後に第１のシート材７１７を剥離する（図１１（Ａ））。第２のシート材７１８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、第１のシート材７１７として熱剥離テープを用いた場合には、第２のシート材７１８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。

また、第２のシート材７１８として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム（以下、帯電防止フィルムと記す）を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および４級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布することによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。

次に、開口部７１５を覆うように導電膜７１９を形成する（図１１（Ｂ））。なお、導電膜７１９の形成前または形成後に導電膜７１２および７１３にレーザ光を照射することによって、電気的な接続を向上させてもよい。

次に、レーザ光を選択的に照射することによって、複数の素子層に分断する（図１２（Ａ））。

以上の工程によって、素子層を作製することができる。

次に、アンテナとして機能する導体パターン１０１〜導体パターン１０３が形成された基板１００に分断された素子層１２６を圧着させる（図１２（Ｂ））。具体的には、上記実施の形態で示したように、基板１００上に形成されたアンテナとして機能する導体パターン１０２と素子層１２６の導電膜７１９とが電気的に接続するように貼り合わせて設ける。ここでは、接着性を有する樹脂１３３を用いて基板１００と素子層１２６とを接着する。また、樹脂１３３に含まれる導電性粒子１３４を用いて導電膜７１９と導体パターン１０２とを電気的に接続する。

なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態で示した半導体装置の作製に適用することが可能である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるアンテナ又は半導体装置に関して図面を参照して説明する。

本実施の形態で示す半導体装置は、素子層等を設ける給電部がループ状の導体パターンの外側に配置された構成となっている（図４参照）。この構成は、素子層が大きく、ループ状の導体パターンの内側に配置することが困難である場合に特に有効となる。なお、導体パターン１０２、導体パターン１０３、給電部１０４の位置は内側に設けた場合と、導体パターン１０１を軸に対称となるように設ければよい。

また、図４に示したように、給電部１０４を導体パターン１０１の外側に設けることによって、導体パターン１０１の内側部分を別の用途に使う事が出来る。例えば、本発明のアンテナをＲＦＩＤタグとして使用し、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録メディアなどにＲＦＩＤタグを貼り付ける場合に、それら記録メディア中央部の穴が開いている部分にＲＦＩＤタグ付ける場合がある。この場合、一般的にはＲＦＩＤタグの中央部分にも丸い穴を開ける必要があるが、本実施の形態で示すアンテナの形状だと都合がよい。

（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態と異なるアンテナ又は半導体装置に関して図１３を参照して説明する。

本実施の形態で示すアンテナは、上記図１で示したアンテナにおいて、導体パターン１０１を２本の導体が平行に配置される構成としたものである。ここでは、導体パターン１０１が、外側の辺１５１ａと内側の辺１５１ｂとが一定の間隔をおき、導体１５２により接続された例を示している。

この場合、給電部１０４は、第２の導体パターン１０２の他方の端部１０２ｂ及び第３の導体パターン１０３の他方の端部１０３ｂに接続される。また、第２の導体パターン１０２の一方の端部１０２ａ及び第３の導体パターン１０３の一方の端部１０３ａが導体パターン１０１の外側の辺１５１ａに接続され、導体パターン１０１の内側の辺１５１ｂの端部は第２の導体パターン１０２と第３の導体パターン１０３に接続される。図１３に示すように導体パターン１０１を設けることによって、アンテナの放射効率を向上させることができる。なお、図１３では、切断部１０５に面した部分のみに導体１５２を設けた場合を示したが、導体１５２の数と位置はこれに限られない。

（実施の形態７）
本実施の形態では、上記実施の形態で示したアンテナを有する半導体装置をＲＦＩＤタグとして用いる場合の構成に関して図面を参照して説明する。

本実施の形態で示すＲＦＩＤタグのブロック図を図１４に示す。

図１４のＲＦＩＤタグ３００は、アンテナ回路３０１及び信号処理回路３０２によって構成されている。また、信号処理回路３０２は、整流回路３０３、電源回路３０４、復調回路３０５、発振回路３０６、論理回路３０７、メモリコントロール回路３０８、メモリ回路３０９、論理回路３１０、アンプ３１１、変調回路３１２によって構成されている。

ＲＦＩＤタグ３００において、アンテナ回路３０１によって受信された通信信号は信号処理回路３０２における復調回路３０５に入力される。受信される通信信号、すなわちアンテナ回路３０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号の周波数は極超短波帯においては９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどがあり、それぞれＩＳＯ規格などで設定される。もちろん、アンテナ回路３０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号の周波数はこれに限定されず、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のいずれの周波数も用いることができる。また、アンテナ回路３０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号は、搬送波を変調した信号である。搬送波の変調方式は、アナログ変調であってもデジタル変調であってよく、振幅変調、位相変調、周波数変調、及びスペクトラム拡散のいずれであってもよい。好ましくは、振幅変調または周波数変調にするとよい。

発振回路３０６から出力された発振信号は、クロック信号として論理回路３０７に供給される。また、変調された搬送波は復調回路３０５で復調される。復調後の信号も論理回路３０７に送られ解析される。論理回路３０７で解析された信号はメモリコントロール回路３０８に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路３０８はメモリ回路３０９を制御し、メモリ回路３０９に記憶されたデータを取り出し、論理回路３１０に送る。論理回路３１０に送られた信号は論理回路３１０でエンコード処理されたのちアンプ３１１で増幅され、その信号によって変調回路３１２は搬送波に変調をかける。この変調された搬送波によりリーダ／ライタがＲＦＩＤタグからの信号を認識する。一方、整流回路３０３に入った搬送波は整流された後、電源回路３０４に入力される。このようにして得られた電源電圧を電源回路３０４より復調回路３０５、発振回路３０６、論理回路３０７、メモリコントロール回路３０８、メモリ回路３０９、論理回路３１０、アンプ３１１、変調回路３１２などに供給する。なお、電源回路３０４は必ずしも必要ではないが、ここでは入力電圧を降圧、昇圧や正負反転させる機能を有している。以上のようにして、ＲＦＩＤタグ３００は動作する。

なお、アンテナ回路３０１におけるアンテナの形状については、上記実施の形態に示したいずれかの構成を適用すればよい。また、信号処理回路とアンテナ回路におけるアンテナとの接続については特に限定されない。例えばアンテナと信号処理回路をワイヤボンディング接続やバンプ接続を用いて接続する、あるいはチップ化した信号処理回路の一面を電極にしてアンテナに貼り付けるという方法を取ってもよい。また、信号処理回路とアンテナとの貼り付けにはＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ；異方性導電性フィルム）を用いることができる。

なお、アンテナは、信号処理回路３０２と共に同じ基板上に積層して設ける構成としても良いし、外付けのアンテナを用いた構成であってもよい。もちろん、信号処理回路の上部もしくは下部にアンテナが設けられた構成であってもよい。

また、整流回路３０３は、アンテナ回路３０１が受信する搬送波により誘導される交流信号を直流信号に変換する回路であればよい。

ＲＦＩＤタグはリーダ／ライタから送信される円偏波の受信状態により得られる電源電圧値が変化しやすいが、本発明のアンテナを用いることでリーダ／ライタから送信される円偏波を効果的に受信することができる。

なお、本実施の形態で示すＲＦＩＤタグは図１４に示す構成に加え、図１５に示すようにバッテリー３６１を設けた構成としてもよい。整流回路３０３から出力される電源電圧が、信号処理回路３０２を動作させるのに十分でないときには、バッテリー３６１からも信号処理回路３０２を構成する各回路、例えば復調回路３０５、発振回路３０６、論理回路３０７、メモリコントロール回路３０８、メモリ回路３０９、論理回路３１０、アンプ３１１、変調回路３１２などに電源電圧を供給することができる。なお、バッテリー３６１に蓄えられるエネルギーは、例えば整流回路３０３から出力される電源電圧が信号処理回路３０２を動作させるために必要な電源電圧より十分に大きいときに、整流回路３０３から出力される電源電圧のうちの余剰分をバッテリー３６１に充電すれば良い。また、ＲＦＩＤタグにアンテナ回路３０１及び整流回路３０３とは別にさらにアンテナ回路及び整流回路を設けることにより、無作為に生じている電磁波等からバッテリー３６１に蓄えるエネルギーを得ても良い。

なお、バッテリーとは、充電することで連続使用時間を回復することができる電池のことをいう。なおバッテリーとしては、シート状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池、リチウム２次電池等を用いることで、小型化が可能である。もちろん、充電可能な電池であれば何でもよく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などであってもよいし、また大容量のコンデンサーなどを用いても良い。

また、本実施形態は本明細書の他の実施の形態で示したアンテナや半導体装置の構成を適用することができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の利用形態の一例について説明する。本発明の半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。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。これらの例に関して図１６を用いて説明する。

紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す（図１６（Ａ））。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図１６（Ｂ））。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す（図１６（Ｃ））。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す（図１６（Ｄ））。書籍類とは、書物、本等を指す（図１６（Ｅ））。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図１６（Ｆ））。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図１６（Ｇ））。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図１６（Ｈ））。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話機等を指す。

紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に半導体装置８０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。乗物類、保健用品類、薬品類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。半導体装置８０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、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に半導体装置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。また乗物類に半導体装置を設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置を埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等はもちろん体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。

また、本実施形態は本明細書の他の実施の形態で示したアンテナや半導体装置の構成を適用することができる。

本実施例では、上記実施の形態で示した構成（例えば、図１）において、導体パターン１０２の長さＤ１と導体パターン１０３の長さＤ２の関係を変化させた場合における、給電部１０４に供給される電力と、ＲＦＩＤのアンテナとリーダライタのアンテナ間の距離との関係のシミュレーションによる計算結果について説明する。なお、ここでは、Ｄ１：Ｄ２＝１：１、４：１、１：４、として計算を行った。また、図１７において、Ｄ１：Ｄ２＝１：１にしたときに給電部１０４に供給された電力がプロット４０１に相当し、Ｄ１：Ｄ２＝４：１にしたときに給電部１０４に供給された電力がプロット４０２に相当し、Ｄ１：Ｄ２＝１：４にしたときに給電部１０４に供給された電力がプロット４０３に相当する。

計算の結果より、Ｄ１：Ｄ２＝４：１（プロット４０２）にしたときに給電部１０４に供給された電力は、Ｄ１：Ｄ２＝１：１（プロット４０１）及びＤ１：Ｄ２＝１：４（プロット４０３）にしたときに給電部１０４に供給された電力より大きくなっている。また、Ｄ１：Ｄ２＝１：４（プロット４０３）にしたときに給電部１０４に供給された電力は、Ｄ１：Ｄ２＝１：１（プロット４０１）にしたときに給電部１０４に供給された電力より小さくなっている。

以上の結果より、Ｄ１＞Ｄ２にすることにより給電部１０４に供給される電力が大きくなることが確認された。

本実施例では、上記実施の形態で示した構成（例えば、図１）において、導体パターン１０１における給電部１０４の設ける位置を変化させた場合の利得（アンテナ利得及び円偏波損失特性）のシミュレーションによる計算結果について説明する。なお、図１８において、Ｘ軸は給電部の設けた位置（導体パターン１０１の全長をＬとした場合に、切断部から給電部までの長さ）、Ｙ軸はアンテナ利得から円偏波損失を差し引いたものを示している。

計算の結果より、本発明のアンテナは、給電部１０４をどの位置に配置した場合であっても、ダイポールアンテナの利得から円偏波損失を差し引いたものと比較して高い利得が得られることが確認された。特に、給電部１０４をＬ／６（０．１６Ｌ）〜Ｌ／４（０．２５Ｌ）の範囲に設けた場合に、３ｄＢ程度の十分なアンテナ利得が得られる結果が得られた。従って、この範囲に給電部１０４を配置することによって、当該給電部１０４に大きい電力が供給されることが確認された。

本発明のアンテナの一例を示す図。 本発明のアンテナにおいて、給電部を設ける位置を説明する図。 本発明のアンテナで円偏波を受信する場合の各時間での動作を説明する図。 本発明のアンテナの一例を示す図。 本発明のアンテナの一例を示す図。 本発明のアンテナの一例を示す図。 本発明のアンテナが設けられた半導体装置を示す図。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図。 本発明のアンテナの一例を示す図。 本発明の半導体装置の構成を示す図。 本発明の半導体装置の構成を示す図。 本発明の半導体装置の使用形態を示す図。 実施例１を説明する図。 実施例２を説明する図。

符号の説明

１００ 基板
１０１ 導体パターン
１０２ 導体パターン
１０３ 導体パターン
１０４ 給電部
１０５ 切断部
１０１ａ 端部
１０１ｂ 端部
１０２ａ 端部
１０２ｂ 端部
１０３ａ 端部
１０３ｂ 端部

Claims (7)

1. 基板上に形成された第１の導体パターン、第２の導体パターン及び第３の導体パターンと、２つの端子を具備する給電部とを有し、
   前記第１の導体パターンは、切断部により一部が分断されたループ状であり、
   前記第２の導体パターン及び前記第３の導体パターンの一方の端部は前記第１の導体パターンとそれぞれ電気的に接続され、
   前記第２の導体パターンの他方の端部は前記給電部の一方の端子に電気的に接続され、
   前記第３の導体パターンの他方の端部は前記給電部の他方の端子に電気的に接続され、
   前記第２の導体パターンの全長は、前記第３の導体パターンの全長より長く設けられ、
   前記第２の導体パターンが前記第３の導体パターンより前記切断部に近接して配置されていることを特徴とするアンテナ。
2. 請求項１において、
   前記第１の導体パターンの全長をＬとした場合に、前記切断部から前記給電部までの長さがＬ／６以上Ｌ／４以下となる範囲に、前記給電部が設けられていることを特徴とするアンテナ。
3. 基板上に形成された第１の導体パターン、第２の導体パターン及び第３の導体パターンと、２つの端子を具備する給電部とを有し、
   前記第１の導体パターンの一方の端部は前記第２の導体パターンに電気的に接続され、
   前記第１の導体パターンの他方の端部は前記第３の導体パターンに電気的に接続され、
   前記第２の導体パターンの一方の端部は前記給電部の一方の端子に電気的に接続され、
   前記第３の導体パターンの一方の端部は前記給電部の他方の端子に電気的に接続され、
   前記第２の導体パターンの他方の端部と前記第３の導体パターンの他方の端部は絶縁されており、
   前記給電部を介して電気的に接続された前記第２の導体パターンと前記第３の導体パターンから構成される導体パターンはループ状であり、
   前記第３の導体パターンの全長は前記第２の導体パターンの全長より長く設けられ、
   前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンの接続部から前記第２の導体パターンの一方の端部までの長さが、前記第１の導体パターンと前記第３の導体パターンの接続部から前記第３の導体パターンの一方の端部までの長さより長いことを特徴とするアンテナ。
4. 請求項３において、
   前記第２の導体パターンの全長をＬ_２とした場合に、前記第３の導体パターンの全長Ｌ_３が３Ｌ_２以上５Ｌ_２以下であることを特徴とするアンテナ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
   前記第１の導体パターン、前記第２の導体パターン及び前記第３の導体パターンが同一の材料で設けられていることを特徴とするアンテナ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナと、前記給電部の一方の端子及び前記給電部の他方の端子と電気的に接続された集積回路を有することを特徴とする半導体装置。
7. 請求項６において、
   前記集積回路は、外部から無線で電力の充電を行うバッテリーを有することを特徴とする半導体装置。

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