JP5147345B2

JP5147345B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5147345B2
Application number: JP2007251212A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 剛長多
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: JP2008109646A

Description

本発明は無線蓄電装置及び当該無線蓄電装置を具備する半導体装置に関する。特に、電磁波を介したデータの送受信及び電力の受信を行う無線蓄電装置及びそれを具備する半導体装置に関する。

近年、様々な電化製品の普及が進み、多種多様な製品が市場に出荷されている。特に、携帯型の無線通信装置の普及は顕著である。携帯型の無線通信装置を駆動するための電源としては、受電手段であるバッテリーを内蔵した構造を有し、バッテリーから電源を確保している。バッテリーとしてリチウムイオン電池等の２次電池が用いられており、バッテリーの充電には、給電手段である家庭用交流電源にコンセントを挿入したＡＣアダプターより行われているのが現状である（例えば、特許文献１を参照）。

また、近年、無線通信装置の使用形態として電磁界または電波等の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、無線通信装置の一例として無線通信によりデータの交信を行う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タグを用いた個体識別技術は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めており、カードへの搭載等により個人認証への応用も期待されている。

ＲＦＩＤタグは、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タグ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タグと、外部からの電磁波（搬送波）を電力に変換して駆動するパッシブタイプ（受動タイプ）のＲＦＩＤタグとの二つのタイプに分けることができる（アクティブタイプに関しては特許文献２、パッシブタイプに関しては特許文献３を参照）。アクティブタイプのＲＦＩＤタグにおいては、ＲＦＩＤタグを駆動するための電源を内蔵しており、電源として電池を備えて構成されている。また、パッシブタイプにおいては、ＲＦＩＤタグを駆動するための電源を外部からの電磁波（搬送波）の電力を利用して作りだし、電池を備えることのない構成を実現している。
特開２００５−１５００２２号公報特開２００５−３１６７２４号公報特表２００６−５０３３７６号公報

しかしながら、移動型電子機器の使用頻度は増加の一途をたどり、使用時間に対応するための電池の耐久性及び低消費電力化の向上には限界がある。さらには、移動型電子機器に内蔵された電源であるバッテリーの充電には、家庭用交流電源を介したＡＣアダプターによる充電器からの充電または市販の一次電池からの充電の他に方法が無かった。そのため、使用者にとって充電の作業は煩雑であり、給電手段であるＡＣアダプターまたは一次電池そのものをもって屋外を移動する必要があり負担になるといった課題があった。

また、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのＲＦＩＤタグの場合、パッシブタイプのＲＦＩＤタグと比較して、通信距離を長くすることが可能であるが、情報の送受信、送受信に必要な電磁波の強度設定に応じて、電池は経時的に消耗していき、最終的には情報を送受信に必要な電力を発生できなくなるといった課題があった。このため、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのＲＦＩＤタグ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発生するという課題があった。

そこで本発明は、バッテリーを備えた蓄電装置において、当該バッテリーに対する充電を簡便にすることを目的とする。また、駆動電源のための電池の経時的劣化に伴う電池の交換作業をすることなく、情報を送受信することができる無線蓄電装置及び当該無線蓄電装置を具備する半導体装置の提供を目的とする。

上述の諸問題を解決するため、本発明の無線蓄電装置は、電磁波を受信することにより無線で充電可能なＲＦバッテリー（無線電池）を設けることを特徴とする。また、ＲＦバッテリーの充電を長時間かけて行い、放電を充電時間より短い時間（パルス的）で行うことを特徴とする。以下、本発明の具体的な構成について示す。

本発明の無線蓄電装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に整流回路を介して電気的に接続されたバッテリーと、バッテリーに電気的に接続された負荷部とを有し、バッテリーは、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路を介して入力されることにより充電が行われ、充電された電力が負荷部に供給されることにより放電が行われ、バッテリーの充電は積分的に行われ、バッテリーの放電はパルス的に行われることを特徴としている。負荷部とは、バッテリーの電力を用いて動作する回路等をいう。

本発明の無線蓄電装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に整流回路を介して電気的に接続されたバッテリーと、バッテリーに電気的に接続された負荷部とを有し、バッテリーは、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路を介して入力されることにより充電が行われ、充電された電力が負荷部に供給されることにより放電が行われ、バッテリーに充電が行われる期間は、バッテリーが放電する期間より長いことを特徴としている。

本発明の無線蓄電装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に整流回路及び充電制御回路を介して電気的に接続されたバッテリーと、バッテリーにスイッチを具備する放電制御回路を介して電気的に接続された負荷部とを有し、バッテリーは、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路及び充電制御回路を介して入力されることにより充電が行われ、充電された電力が放電制御回路を介して負荷部に供給されることにより放電が行われ、バッテリーの充電は、積分的に行われ、バッテリーの放電は、バッテリーから放電制御回路に供給される電圧に応じてスイッチがオンすることによってパルス的に行われることを特徴としている。

本発明の無線蓄電装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に整流回路及び充電制御回路を介して電気的に接続されたバッテリーと、バッテリーにスイッチを具備する放電制御回路を介して電気的に接続された負荷部とを有し、バッテリーの充電は、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路及び充電制御回路を介して入力されることにより行われ、バッテリーの放電は、バッテリーから放電制御回路に供給される電圧に応じてスイッチがオンすることによって、バッテリーに充電された電力が負荷部に供給されることにより行われ、バッテリーに充電が行われる期間は、バッテリーが放電する期間より長いことを特徴としている。

本発明の無線蓄電装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に整流回路及び充電制御回路を介して電気的に接続されたバッテリーと、バッテリーに第１のスイッチを具備する放電制御回路及び第２のスイッチを具備するスイッチ回路を介して電気的に接続された負荷部とを有し、バッテリーは、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路及び充電制御回路を介して入力されることにより充電が行われ、充電された電力が放電制御回路及びスイッチ回路を介して負荷部に供給されることにより放電が行われ、バッテリーの充電は、積分的に行われ、バッテリーの放電は、バッテリーから放電制御回路に供給される電圧に応じて第１のスイッチがオンし、且つ第２のスイッチがオンすることによってパルス的に行われることを特徴としている。

本発明の無線蓄電装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に整流回路及び充電制御回路を介して電気的に接続されたバッテリーと、バッテリーに第１のスイッチを具備する放電制御回路及び第２のスイッチを具備するスイッチ回路を介して電気的に接続された負荷部とを有し、バッテリーの充電は、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路及び充電制御回路を介して入力されることにより行われ、バッテリーの放電は、バッテリーから放電制御回路に供給される電圧に応じて第１のスイッチがオンし、且つ第２のスイッチがオンすることによって、バッテリーに充電された電力が負荷部に供給されることにより行われ、バッテリーに充電が行われる期間は、バッテリーが放電する期間より長いことを特徴としている。

本発明の無線蓄電装置の一は、上記構成において、第２のスイッチが一定周期でオンとオフが制御されることを特徴としている。

本発明の無線蓄電装置の一は、上記構成において、単位時間あたりにバッテリーに充電される電力は、単位時間あたりにバッテリーから放電される電力と比較して小さいことを特徴としている。

本発明の半導体装置の一は、アンテナ回路と、アンテナ回路に電気的に接続された、電力供給部と信号処理回路とを有し、電力供給部は、整流回路及び充電制御回路を介してアンテナ回路に電気的に接続されたバッテリーと、スイッチを具備する放電制御回路を有し、信号処理回路は、アンテナ回路を介して外部と無線で情報の通信を行い、バッテリーは、アンテナ回路で受信した電磁波が整流回路及び充電制御回路を介して入力されることにより充電が行われ、充電された電力が信号処理回路に供給されることにより放電が行われ、バッテリーの充電は、積分的に行われ、バッテリーの放電は、バッテリーから放電制御回路に供給される電圧に応じてスイッチがオンすることによってパルス的に行われることを特徴としている。

本発明の半導体装置の一は、第１のアンテナ回路と、第２のアンテナ回路と、第１のアンテナ回路に電気的に接続された電力供給部と、第２のアンテナ回路に電気的に接続された信号処理回路と、電力供給部及び信号処理回路と接続されたセンサー部とを有し、電力供給部は、整流回路及び充電制御回路を介して第１のアンテナ回路に電気的に接続されたバッテリーと、スイッチを具備する放電制御回路を有し、信号処理回路は、第２のアンテナ回路を介して外部と無線で情報の送受信を行い、センサー部は、放電制御回路を介してバッテリーと電気的に接続され、バッテリーは、第１のアンテナ回路で受信した電磁波が整流回路及び充電制御回路を介して入力されることにより充電が行われ、充電された電力が放電制御回路を介してセンサー部に供給されることにより放電が行われ、バッテリーの充電は、積分的に行われ、バッテリーの放電は、バッテリーから放電制御回路に供給される電圧に応じてスイッチがオンすることによってパルス的に行われることを特徴としている。

本発明の半導体装置の一は、上記構成において、第１のアンテナ回路と第２のアンテナ回路がそれぞれ周波数が異なる電磁波を受信することを特徴としている。

本発明の半導体装置の一は、上記構成において、単位時間あたりにバッテリーに充電される電力は、単位時間あたりにバッテリーから放電される電力と比較して小さいことを特徴としている。

本発明は、無線蓄電装置に無線で充電可能なバッテリーを設けることによって、無線蓄電装置に設けられたバッテリーに対する充電を簡便にし、電池の経時的劣化に伴う電池の交換作業をすることなく、外部と情報の送受信が可能な無線蓄電装置を得ることができる。また、一定の時間をかけて電磁波を受信してバッテリーの充電を行い、蓄電された電力をパルス的に放電することによって、バッテリーの充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても大きい電力を供給することが可能となる。

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。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、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の無線蓄電装置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無線蓄電装置１００は、アンテナ回路１０１、整流回路１０２、充電制御回路１０３、バッテリー１０５、放電制御回路１０６を有している（図１参照）。無線蓄電装置１００は、アンテナ回路１０１で電磁波を受信し、当該受信した電磁波が整流回路１０２を介してバッテリー１０５に入力されることによりバッテリー１０５の充電が行われる。また、バッテリー１０５に充電された電力を負荷部１０７に供給することによりバッテリー１０５の放電が行われる。負荷部１０７には、バッテリー１０５の電力を用いて動作する回路等が設けられている。また、無線蓄電装置１００に負荷部１０７が設けられた構成とすることもできる。なお、充電制御回路１０３と放電制御回路１０６の一方又は両方を設けない構成としてもよい。

アンテナ回路１０１は、アンテナ４５１、共振容量４５２によって設けることができ、本明細書ではアンテナ４５１及び共振容量４５２を併せてアンテナ回路１０１という（図４（Ａ）参照）。

整流回路１０２は、アンテナ回路１０１が受信する電磁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。主に、整流回路１０２は、ダイオードと平滑容量で構成される。インピーダンスの調整を行うために抵抗や容量を持たせてもよい。例えば、図４（Ｂ）に示すように、ダイオード４５３、平滑容量４５５によって整流回路１０２を構成すればよい。

充電制御回路１０３は、整流回路１０２より入力された電気信号の電圧レベルを制御してバッテリー１０５に出力する回路であればよい。例えば、図５（Ａ）に示すように、電圧を制御する回路であるレギュレーター４０１と整流特性を有するダイオード４０３で構成することができる。ダイオード４０３は、バッテリー１０５に充電された電力の漏洩を防止するものである。そのため、図５（Ｂ）に示すように、ダイオード４０３をスイッチ４０２に置き換えた構成としてもよい。スイッチ４０２を設ける場合、バッテリー１０５の充電が行われている状態でオンにし、充電が行われていない状態でオフとすることによりバッテリー１０５に充電された電力の漏洩を防止できる。

充電制御回路１０３により電圧レベルが制御された電気信号は、バッテリー１０５に入力され当該バッテリー１０５の充電が行われる。バッテリー１０５に充電された電力は、放電制御回路１０６を介して負荷部１０７に供給される（バッテリー１０５の放電が行われる）。

放電制御回路１０６は、バッテリー１０５より出力された電圧レベルを制御して、バッテリー１０５の放電を制御する回路であればよい。例えば、図７（Ａ）に示すように、スイッチ５０１と、電圧制御する回路であるレギュレーター５０２で構成することができる。スイッチ５０１のオン又はオフを制御することにより、バッテリー１０５から負荷部１０７への電力の供給の有無を制御することができる。

また、バッテリー１０５の電圧値に応じてスイッチ５０１のオン又はオフを制御する構成としてもよい。例えば、図７（Ａ）に示す構成にシュミットトリガー５０３を組み合わせた構成とすることができる（図７（Ｂ）参照）。シュミットトリガー５０３は、スイッチング素子に履歴現象（ヒステリシス性）を持たせることができる。具体的には、入力電圧に対して上限値と下限値との２つのスレッショルドレベルを持ち、これらの値より入力が高くなるか、あるいは低くなるかによりオン、オフを制御することができる。例えば、バッテリー１０５の電圧値が５Ｖ以上の場合にスイッチ５０１がオンし、３Ｖ以下でオフすることができる。つまり、バッテリー１０５に一定の電力が充電されている場合に限って負荷部１０７に電力を供給する構成とすることができる。

次に、本実施の形態で示す無線蓄電装置１００に設けられたバッテリー１０５の充放電に関して図面を参照して説明する。

本実施の形態で示す無線蓄電装置では、バッテリー１０５の充電は積分的に行われ、バッテリー１０５の放電はパルス的に行われることを特徴としている。充電が積分的に行われるとは、アンテナ回路１０１が受信する電磁波を取り込んで足しあわせて充電を行うことをいい、連続的に電磁波を取り込む場合に限らず断続的に電磁波を取り込む場合を含む。放電がパルス的に行われるとは、バッテリーの充電が行われる時間と比較してバッテリーの放電（負荷部への電力の供給）が行われる時間が短く間欠的に放電されることをいう。

例えば、電磁波を一定の時間をかけて連続的に取り込むことによりバッテリー１０５に少しずつ充電を行い、当該バッテリー１０５に充電された電力を負荷部１０７に短期間で供給することにより負荷部１０７を動作させることができる（図３（Ａ）参照）。

上記図１に示した無線蓄電装置を例に挙げると、一定の時間をかけて取り込んだ電磁波によりバッテリー１０５に少しずつ電力が蓄電され、バッテリー１０５の電位が一定値以上に達した場合に放電制御回路１０６のスイッチがオンして負荷部１０７にパルス的に大きい電力が供給される。その後、バッテリー１０５の電位が特定の値より小さくなるまで負荷部１０７に電力を供給し続けることができるが、バッテリー１０５の電位が特定の値より小さくなった場合には、放電制御回路１０６のスイッチがオフしてバッテリー１０５から負荷部１０７への電力の供給を停止する。そして、バッテリー１０５に充電が行われてバッテリー１０５の電位が一定値以上になった場合に再び放電制御回路１０６のスイッチがオンして負荷部１０７に大きい電力が供給される。

このように、一定の時間をかけて電磁波を受信してバッテリー１０５の充電を行い、蓄電された電力をパルス的に放電することによって、バッテリー１０５の充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても、バッテリー１０５から負荷部に大きい電力を供給することが可能となる。この場合、バッテリー１０５に充電が行われる期間は、バッテリー１０５が放電する期間より長くなる。また、単位時間あたりに前記バッテリー１０５から放電される電力（負荷部１０７に供給される電力）は、単位時間あたりにバッテリー１０５に充電される電力と比較して大きくなる。なお、図３（Ａ）では、アンテナ回路１０１が電磁波を連続的に取り込み、単位時間あたり一定の電力を充電する例を示したが、電磁波を連続的に取り込む場合に限られず、パルス波や変調された電磁波を断続的に取り込んでバッテリーの充電を行ってもよい。

なお、バッテリー１０５に充電された電力を負荷部１０７へパルス的に放電を行う場合、放電制御回路１０６と負荷部１０７の間にスイッチ回路を設け、当該スイッチ回路が定期的にオンすることによって、間欠的に負荷部１０７へ電力を供給する構成としてもよい。例えば、放電制御回路１０６と負荷部１０７の間にスイッチ回路１３３を設け、クロック発生回路１３１及び分周回路１３２を用いて定期的に（一定周期で）スイッチ回路１３３に設けられたスイッチのオン又はオフを制御させることができる（図１３参照）。この場合、放電制御回路１０６に設けられたスイッチとスイッチ回路１３３に設けられたスイッチがオンの場合に、バッテリー１０５から負荷部１０７に電力が供給される。また、クロック発生回路１３１及び分周回路１３２の動作に必要な電力はバッテリー１０５から供給する構成とすることができる。なお、図１３に示した構成において、スイッチ回路１３３に設けられたスイッチのオン又はオフの期間の制御等は、クロック発生回路１３１及び分周回路１３２を実施者が適宜設計することにより、自由に設定することができる。

また、バッテリー１０５に充電された電力を負荷部１０７へパルス的に放電を行う場合、放電制御回路１０６に設けられたスイッチがオンの状態のときに、負荷部１０７が定期的に動作しバッテリー１０５から電力を受け取る構成とすることができる。

また、本実施の形態で示した無線蓄電装置において、アンテナ回路１０１が受信する電磁波は、特定の波長の電磁波を発振する給電器から発振された電磁波を利用してもよいし、外部に無作為に生じている電磁波を利用してもよい。給電器は、特定の波長の電磁波を発信する装置であればよく、アンテナ回路に設けられたアンテナが受信し易い波長の電磁波を発信することが好ましい。外部に無作為に生じている電磁波としては、例えば、携帯電話の中継局の電磁波（８００〜９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ、１．９〜２．１ＧＨｚ帯等）、携帯電話から発振される電磁波、電波時計の電磁波（４０ｋＨｚ等）、家庭用の交流電源のノイズ（６０Ｈｚ等）等を利用することができる。

給電器を用いる場合、アンテナ回路１０１と給電器との間に適用する電磁波の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又はマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が適宜使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状のアンテナを設ければよい。

例えば、伝送方式として、電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合には、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。また、伝送方式としてマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信号の伝送に用いる電磁波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよく、アンテナとして機能する導電膜を例えば、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。

なお、複数の形状のアンテナをそれぞれ具備するアンテナ回路を組み合わせて形成し、複数の周波数帯の電磁波の受信に対応する構成とすることができる。一例として、図８にアンテナ回路に設けるアンテナの形状について示す。例えば、図８（Ａ）に示すようにバッテリーや負荷部等が設けられたチップ２９０１の周りにアンテナ２９０２Ａと、１８０度無指向性（どの方向からでも同じく受信可能）なアンテナ２９０２Ｂを配した構造を取っても良い。また、図８（Ｂ）に示すようにバッテリーや負荷部等が設けられたチップ２９０１の周りに細いコイル状のアンテナ２９０２Ｃと、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ２９０２Ｄと、棒状に長く伸ばしたアンテナ２９０２Ｅとを配した構造をとってもよい。図８のように複数の形状のアンテナを具備するアンテナ回路を設けることで複数の周波数帯の電磁波（例えば、給電器からの電磁波と外部に無作為に生じている電磁波）の受信に対応した無線蓄電装置にすることができる。

また、給電器を用いた場合、給電器よりアンテナ回路１０１に送信され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、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。

また、本明細書においてバッテリーとは、充電することで連続使用時間を回復することができる蓄電手段のことをいう。なお蓄電手段としては２次電池、キャパシタ等があるが本明細書においては総称してバッテリーという。なおバッテリーとしては、その用途により異なるが、シート状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばリチウム電池、好ましくは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等を用いることで、小型化が可能である。勿論、充電可能な電池であればなんでもよく、ニッケル水素電池、ニカド電池、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、銀亜鉛電池などの充電放電可能な電池であってもよいし、また大容量のコンデンサーなどを用いても良い。

なお、本発明のバッテリーとして用いることのできるコンデンサーとしては、電極の対向面積が大きいものであることが望ましい。活性炭、フラーレン、カーボンナノチューブなど比表面積の大きい電極用材料を用いた電気二重層コンデンサーを用いることが好適である。コンデンサーは電池に較べ構成が単純であり薄膜化や積層化も容易である。電気二重層コンデンサーは蓄電機能を有し、充放電の回数が増えても劣化が小さく、急速充電特性にも優れているため好適である。

また、本実施の形態において、バッテリーに蓄電される電力は、アンテナ回路１０１で受信する電磁波に限らずに、別途無線蓄電装置の一部に発電素子を設け補う構成としてもよい。無線蓄電装置に、別途発電素子を設ける構成とすることによって、バッテリー１０５に蓄電される電力の供給量を増やし、また充電速度を速めることができるため好適である。発電素子としては、例えば太陽電池を用いた発電素子であってもよいし、圧電素子を用いた発電素子であってもよいし、微小構造体（ＭＥＭＳ：ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）を用いた発電素子であってもよい。

以上のように、無線で充電可能なバッテリーを設けることによって、無線蓄電装置の充電を容易に行うことが可能となる。また、一定の時間をかけて電磁波を受信してバッテリーの充電を行い、蓄電された電力をパルス的に放電することによって、バッテリーの充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても、バッテリーから負荷部に大きい電力を供給することが可能となる。特に、外部に無作為に生じている微弱な電磁波をアンテナ回路で受信してバッテリーの充電を行う場合には、本実施の形態に示した無線蓄電装置は非常に有効となる。

なお、本実施の形態で示した無線蓄電装置は、本明細書中の他の実施の形態で示す無線蓄電装置の構成と組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した無線蓄電装置と異なる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無線蓄電装置１００は、アンテナ回路１０１、整流回路１０２、充電制御回路１０３、バッテリー１０５、放電制御回路１０６、復調回路１０８、変調回路１０９、充放電管理回路１１０を有している（図２参照）。無線蓄電装置１００は、アンテナ回路１０１で外部からの電磁波を受信し、受信した電磁波を整流回路１０２を介してバッテリー１０５に入力することによりバッテリー１０５の充電が行われる。また、バッテリー１０５に充電された電力を負荷部１０７に供給することによりバッテリー１０５の放電が行われる。なお、本実施の形態で示す無線蓄電装置は、上記実施の形態で示した無線蓄電装置１００に復調回路１０８、変調回路１０９、充放電管理回路１１０を追加した構成となっている。

本実施の形態で示す無線蓄電装置１００において、充電制御回路１０３は、上記図５（Ｂ）に示した構成において、バッテリー１０５の充電状況に応じてスイッチ４０２のオン又はオフを制御する構成とすることができる。スイッチ４０２のオン又はオフは充放電管理回路１１０により制御する構成とすることができる。

充放電管理回路１１０は、バッテリー１０５の充電状況の監視を行い、バッテリー１０５の充電状況に応じて、充電制御回路１０３に設けられたスイッチの制御と、放電制御回路１０６に設けられたスイッチの制御を行う回路であればよい。例えば、バッテリー１０５の電圧値をモニタリングし、バッテリー１０５の電圧値が一定値以上になると充電制御回路１０３のスイッチをオフし、放電制御回路１０６のスイッチをオンして、負荷部１０７に電力を供給する構成とすることができる。また、バッテリー１０５の電圧値が特定の値より小さくなると放電制御回路１０６のスイッチをオフし、充電制御回路１０３のスイッチをオンしてバッテリー１０５の充電を行う構成とすることができる。

このように、バッテリー１０５の充電状況に応じて、充電制御回路１０３を用いてバッテリー１０５の充電について制御することによって、バッテリー１０５の充電を行う際に過充電となることを抑制することができる。また、バッテリー１０５の充電が行われていない状態で充電制御回路１０３のスイッチ４０２をオフとすることによりバッテリー１０５に充電された電力の漏洩を防止できる。

以下に、給電器２０１を用いてバッテリー１０５の充放電を行う場合に関して説明する。

まず、給電器２０１よりアンテナ回路１０１に入力された電磁波は、アンテナ回路１０１で交流の電気信号に変換され、整流回路１０２によって整流化された後、充電制御回路１０３に入力される。また、同時にバッテリー１０５への充電開始を合図する信号が、復調回路１０８を介して充放電管理回路１１０に入力される。充電開始を合図する信号が入力された場合、充放電管理回路１１０は、バッテリー１０５の充電状況に応じて充電制御回路１０３のスイッチのオン、オフを制御する。例えば、充放電管理回路１１０がバッテリー１０５の電圧値をモニタリングし、バッテリー１０５の電圧値が一定以下の場合、充電制御回路１０３に設けられたスイッチをオンして、バッテリー１０５の充電を開始する。

なお、バッテリー１０５の電圧値がある値以上で充電を行う必要がない場合には、充電制御回路１０３のスイッチをオフし、バッテリー１０５の充電を行わない。この場合、バッテリー１０５への充電を停止する信号を変調回路１０９を介して給電器２０１に送信し、給電器２０１からの電磁波の送信を停止することができる。

その後、バッテリー１０５の充電が行われ、当該バッテリー１０５の電圧がある値以上になると充電制御回路１０３のスイッチをオフしてバッテリー１０５の充電を終了する。そして、バッテリー１０５の充電を停止する信号を変調回路１０９を介して給電器２０１に送信し、給電器２０１からの電磁波の送信を停止することができる。

その後、放電制御回路１０６のスイッチをオンし、バッテリー１０５から負荷部１０７へ電力が供給される。負荷部１０７は、バッテリー１０５から供給される電力を用いて負荷部１０７に設けられた回路を動作することができる。例えば、負荷部１０７にセンサーを設け、バッテリー１０５から供給される電力を利用して間欠的にセンサーを動作させることができる。この場合、上記実施の形態の図１３で示したように、放電制御回路１０６と負荷部１０７の間にスイッチ回路１３３を設け、間欠的にバッテリー１０５からセンサーへ電力を供給すればよい。

なお、バッテリー１０５の充電状況は充放電管理回路１１０によりモニタリングされ、バッテリー１０５の電圧が一定値以下となった場合に放電制御回路１０６のスイッチをオフしてバッテリー１０５の放電を停止する。

また、本実施の形態で示した無線蓄電装置において、アンテナ回路１０１は上記図４（Ａ）で示した構成を適用することができ、整流回路１０２は上記図４（Ｂ）で示した構成を適用することができる。また、充電制御回路１０３は上記図５（Ｂ）で示した構成を適用し、スイッチ４０２のオン、オフを充放電管理回路１１０で制御すればよい。また、放電制御回路１０６は、上記図７（Ａ）で示した構成で設け且つスイッチ５０１のオン、オフの制御を充放電管理回路１１０で制御する構成とすることができる（図９参照）。

また、図２における給電器２０１は、送電制御部６０１、アンテナ回路６０２によって構成することができる（図６参照）。送電制御部６０１は、無線蓄電装置１００に送信する送電用の電気信号を変調し、アンテナ回路６０２から送電用の電磁波を出力する。本実施の形態において、図６に示す給電器２０１のアンテナ回路６０２は、送電制御部６０１に接続され、ＬＣ並列共振回路を構成するアンテナ６０３及び共振容量６０４を有する。送電制御部６０１は、送電時にアンテナ回路６０２に誘導電流を供給し、アンテナ６０３より無線蓄電装置１００に送電用の電磁波を出力する。

なお、給電器２０１より送電される信号の周波数は、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。

また、本実施の形態で示した無線蓄電装置１００においても、上記実施の形態で示したように、バッテリーの充電は積分的に行われ、バッテリーの放電はパルス的に行われることを特徴としている。

例えば、バッテリー１０５の充電が完了した場合には充電を停止し、負荷部１０７への電力の供給によりバッテリー１０５の電圧値がある値以下となった場合にバッテリー１０５の充電を行う構成とすることができる（図３（Ｂ）参照）。バッテリー１０５の放電は、バッテリー１０５の電圧値がある値以下となるまで放電制御回路１０６のスイッチをオンの状態にし、負荷部１０７が動作する毎に電力を供給する構成としてもよいし、外部からの信号を用いて放電制御回路１０６のスイッチの制御を行う構成としてもよい。

このように、一定の時間をかけて電磁波を受信してバッテリーの充電を行い、蓄電された電力をパルス的に放電することによって、バッテリーの充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても、バッテリーから負荷部に大きい電力を供給することが可能となる。この場合、バッテリーに充電が行われる期間は、バッテリーが放電する期間より長くなる。また、単位時間あたりに前記バッテリーから放電される電力（負荷部１０７に供給される電力）は、単位時間あたりにバッテリーに充電される電力と比較して大きくなる。

以上のように、無線で充電可能なバッテリーを設けることによって、無線蓄電装置の充電を容易に行うことが可能となる。また、一定の時間をかけて電磁波を受信してバッテリーの充電を行い、蓄電された電力をパルス的に放電することによって、バッテリーの充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても、バッテリーから負荷部に大きい電力を供給することが可能となる。

（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無線蓄電装置を具備する半導体装置（負荷として信号処理回路を設けた半導体装置）の一例に関して図面を参照して説明する。具体的には、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（ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、無線チップ、電子タグとも呼ばれる）を例に挙げて説明する。なお、本実施の形態で示す構成は、ＲＦＩＤタグに限定されず無線通信によりデータの交信を行う半導体装置（例えば、バッテリーを具備する電子機器）であれば適用することができる。

本実施の形態で示す半導体装置の一例に関して図１０を参照して説明する。

図１０に示す半導体装置１５０は、アンテナ回路１０１、電力供給部１６０、信号処理回路１５９を有している。

電力供給部１６０は、整流回路１０２、充電制御回路１０３、バッテリー１０５、放電制御回路１０６、復調回路１０８、変調回路１０９、充放電管理回路１１０が設けられている。また、信号処理回路１５９は、アンプ１５２（増幅回路とも言う）、復調回路１５１、論理回路１５３、メモリコントロール回路１５４、メモリ回路１５５、論理回路１５６、アンプ１５７、変調回路１５８によって構成される。なお、上記実施の形態２における図２の構成との違いは、給電器２０１がリーダ／ライタ２１０に置き換わり、信号処理回路１５９が放電制御回路１０６に接続された点にある。

信号処理回路１５９は、リーダ／ライタ２１０より送信されアンテナ回路１０１により受信した通信信号が、信号処理回路１５９における復調回路１５１、アンプ１５２に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどの信号をＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理をおこなって送られてくる。例えば、通信信号を１３．５６ＭＨｚとする場合は、バッテリー１０５を充電するためのリーダライタからの電磁波の周波数も同じであることが望ましい。なお充電のための信号と、通信のための信号とを同一の周波数帯にすることでアンテナ回路１０１を共有にすることができる。アンテナ回路１０１を共有化することにより、半導体装置の小型化を達成することができる。

図１０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、例えば、１３．５６ＭＨｚの信号をクロックに用いることができる。アンプ１５２は１３．５６ＭＨｚの信号を増幅し、クロックとして論理回路１５３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１５１で復調される。復調後の信号も論理回路１５３に送られ解析される。論理回路１５３で解析された信号はメモリコントロール回路１５４に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路１５４はメモリ回路１５５を制御し、メモリ回路１５５に記憶されたデータが取り出され論理回路１５６に送られる。論理回路１５６でエンコード処理されたのちアンプ１５７信号が増幅され、変調回路１５８は復調された信号に変調をかける。

なお、図１０における信号処理回路１５９の電源は、バッテリー１０５によって放電制御回路１０６を介して供給されている。このようにして半導体装置１５０は動作する。

なお、図１０におけるリーダ／ライタ２１０の一例について、図１４を用いて説明する。リーダ／ライタ２１０は、受信部５２１、送信部５２２、制御部５２３、インターフェース部５２４、アンテナ回路５２５によって構成されている。制御部５２３は、インターフェース部５２４を介した上位装置５２６の制御により、データ処理命令、データ処理結果について、受信部５２１、送信部５２２を制御する。送信部５２２は半導体装置１５０に送信するデータ処理命令を変調し、アンテナ回路５２５から電磁波として出力する。また受信部５２１は、アンテナ回路５２５で受信された信号を復調し、データ処理結果として制御部５２３に出力する。

本実施の形態において、図１４に示すリーダ／ライタ２１０のアンテナ回路５２５は、受信部５２１及び送信部５２２に接続され、ＬＣ並列共振回路を構成するアンテナ５２７及び共振容量５２８を有する。アンテナ回路５２５は、半導体装置１５０により出力された信号によってアンテナ回路５２５に誘導される起電力を電気的信号として受信する。また、アンテナ回路５２５に誘導電流を供給し、アンテナ回路５２５より半導体装置１５０に信号を送信する。

次に、アンテナ回路１０１がリーダ／ライタ２１０からの電磁波を受信した場合の動作の一例について図１２を参照して説明する。なお、ここでは、充電制御回路１０３に第１のスイッチが設けられ、放電制御回路１０６に第２のスイッチが設けられている例を示す。

まず、リーダ／ライタ２１０から電磁波が送信されると（６５１）、アンテナ回路１０１がリーダ／ライタ２１０から送信された電磁波の受信を開始する（６５２）。次に、充放電管理回路１１０は、バッテリー１０５の電圧が所定の電圧値（例えば、Ｖｘ）以上か否かを確認する（６５３）。そして、バッテリー１０５の電圧がＶｘより低い場合には、バッテリー１０５の電力を他の回路へ供給しないように放電制御回路１０６に設けられた第２のスイッチをオフにする（６５４）。

次に、第１のスイッチがオンして（６５８）、バッテリー１０５の充電が開始される（６５９）。充電中はバッテリー１０５の充電状況を充放電管理回路１１０により監視し、バッテリー１０５の電圧値をモニタリングする。そして、バッテリー１０５の電圧が所定の電圧値以上になった場合に、充電制御回路１０３に設けられた第１のスイッチをオフし（６６０）、充電を停止する（６６１）。

次に、第１のスイッチのオフと同時又はその後に第２のスイッチをオンして（６６２）、放電制御回路１０６を介して信号処理回路１５９に設けられた回路に電力を供給し、半導体装置１５０は、通信を開始する信号が含まれた電磁波（以下、単に「信号」と記す場合がある）をリーダ／ライタ２１０に送信する（６６３）。そして、リーダ／ライタ２１０は当該信号を受信した後（６６４）、必要な情報を半導体装置１５０に送信する（６６５）。半導体装置１５０はリーダ／ライタ２１０から送信された信号を受信し（６６６）、受信した信号を処理して（６６７）、返信信号を送信する（６６８）。そして、リーダ／ライタ２１０は、半導体装置１５０から発信された信号を受信した後（６６９）、通信を終了する（６７０）。

なお、図１０に示した構成では、電力供給部１６０と信号処理回路１５９にアンテナ回路１０１を共有させて設けた場合を示したが、電力供給部１６０と信号処理回路１５９にそれぞれアンテナ回路を設けた構成としてもよい。電力供給部１６０に第１のアンテナ回路１６１を設け、信号処理回路１５９に第２のアンテナ回路１６２をそれぞれ設けた構成に関して図１１を参照して説明する。なお、図１１では、第１のアンテナ回路１６１は外部に無作為に生じている電磁波を受信し、第２のアンテナ回路１６２はリーダ／ライタ２１０から発信された特定の波長を有する電磁波を受信する場合を示している。つまり、第１のアンテナ回路１６１と第２のアンテナ回路１６２が周波数の異なる電磁波を受信する構成とすることができる。

図１１に示す半導体装置において、第１のアンテナ回路１６１は外部に無作為に生じている微弱な電磁波を取り込んで、バッテリー１０５に一定の時間をかけて少しずつ充電を行う。なお、充放電管理回路１１０はバッテリー１０５の充電状況を監視し、充電制御回路１０３、放電制御回路１０６に設けられたスイッチのオン、オフを制御することによりバッテリー１０５の過充電を防止する。また、ここでは、バッテリー１０５に充電された電力は、半導体装置１５０に設けられたセンサー部１９０に供給される構成を示している。

また、リーダ／ライタ２１０から発信された特定の波長を有する電磁波を第２のアンテナ回路１６２が受信して半導体装置１５０と情報の送受信を行う。信号処理回路１５９に整流回路１６３、電源回路１６４を設けることにより、半導体装置１５０とリーダ／ライタ２１０との情報の送受信に必要な電力を確保することができる。なお、信号処理回路１５９において、より多くの電力が必要となる場合にはバッテリー１０５から電力が供給される構成としてもよい。

また、センサー部１９０への電力の供給は、信号処理回路１５９が外部から受信した信号（センサー部１９０を動作させる信号）に基づいて、充放電管理回路１１０を介して放電制御回路１０６に設けられたスイッチを制御することにより行うことができる。

また、上記実施の形態１の図１３に示したように、放電制御回路１０６とセンサー部１９０の間にスイッチ回路１３３を設け、間欠的にバッテリー１０５からセンサー部１９０へ電力を供給してセンサー部１９０を動作させる構成としてもよい。この場合、センサー部１９０が定期的に動作した際の情報を信号処理回路１５９のメモリ回路に記憶させておき、リーダ／ライタ２１０と半導体装置１５０との情報の送受信の際にメモリ回路に記憶された情報をリーダ／ライタ２１０に送信する構成とすることができる。

以上のように、無線で充電可能なバッテリーを設けることによって、半導体装置に設けられた無線蓄電装置の充電を容易に行うことが可能となる。また、一定の時間をかけて電磁波を受信してバッテリーの充電を積分的に行い、蓄電された電力をパルス的に放電することによって、バッテリーの充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても、バッテリーから負荷部に大きい電力を供給することが可能となる。特に、外部に無作為に生じている微弱な電磁波をアンテナ回路で受信してバッテリーの充電を行う場合には、本実施の形態に示した半導体装置は有効となる。

なお、本実施の形態で示した半導体装置の構成は、本明細書中の他の実施の形態で示す無線蓄電装置の構成と組み合わせて実施することが可能である。
（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の一例に関して、図面を参照して説明する。本実施の形態においては、アンテナ回路、電力供給部、信号処理回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に一度にアンテナ回路、電力供給部、信号処理回路を形成し、電力供給部、信号処理回路を構成するトランジスタを薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とすることで、小型化を図ることができるため好適である。

まず、図１５（Ａ）に示すように、基板１９０１の一表面に絶縁膜１９０２を介して剥離層１９０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜１９０４と半導体膜１９０５（例えば、非晶質シリコンを含む膜）を積層して形成する。なお、絶縁膜１９０２、剥離層１９０３、絶縁膜１９０４および半導体膜１９０５は、連続して形成することができる。

なお、基板１９０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板（例えば、ステンレス基板など）、セラミック基板、Ｓｉ基板等の半導体基板から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、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）、アクリルなどの基板を選択することもできる。なお、本工程では、剥離層１９０３は、絶縁膜１９０２を介して基板１９０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１９０１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、絶縁膜１９０２、絶縁膜１９０４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）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜１９０２、１９０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒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１９０２は、基板１９０１から剥離層１９０３又はその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜１９０４は基板１９０１、剥離層１９０３からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜１９０２、１９０４を形成することによって、基板１９０１からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、剥離層１９０３から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板１９０１として石英を用いるような場合には絶縁膜１９０２、１９０４を省略してもよい。

また、剥離層１９０３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当該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。

また、半導体膜１９０５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、図１５（Ｂ）に示すように、半導体膜１９０５にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、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半導体膜１９０５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、結晶化した結晶質半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆを形成し、当該半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆを覆うようにゲート絶縁膜１９０６を形成する。

なお、ゲート絶縁膜１９０６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、窒化酸化シリコン等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜１９０６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してもよい。

結晶質半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆ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、レーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって結晶質半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆ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半導体膜の結晶化を行ってもよい。

なお、結晶化に用いる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。

また、ゲート絶縁膜１９０６は、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆ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。

なお、ゲート絶縁膜１９０６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。

また、半導体膜に対し、連続発振レーザー若しくは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１９０５ａ〜１９０５ｆは、その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を得ることができる。

次に、ゲート絶縁膜１９０６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、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、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。

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１９０５ａ〜１９０５ｆの上方にゲート電極１９０７を形成する。ここでは、ゲート電極１９０７として、第１の導電膜１９０７ａと第２の導電膜１９０７ｂの積層構造で設けた例を示している。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、ゲート電極１９０７をマスクとして半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆ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し、その後、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選択的に形成して、ｐ型を付与する不純物元素を高濃度に添加する。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の濃度で含まれるように半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆに選択的に導入し、ｎ型を示す不純物領域１９０８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１９０５ｃ、１９０５ｅに導入し、ｐ型を示す不純物領域１９０９を形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１９０６とゲート電極１９０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、シリコン、シリコンの酸化物又はシリコン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１９０７の側面に接する絶縁膜１９１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜１９１０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。

続いて、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１９０７および絶縁膜１９１０をマスクとして用いて、半導体膜１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｆにｎ型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、ｎ型を示す不純物領域１９１１を形成する。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１９０５ａ、１９０５ｂ、１９０５ｄ、１９０５ｆに選択的に導入し、不純物領域１９０８より高濃度のｎ型を示す不純物領域１９１１を形成する。

以上の工程により、図１５（Ｄ）に示すように、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｂ、１９００ｄ、１９００ｆとｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃ、１９００ｅが形成される。

なお、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１９００ａは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７及び絶縁膜１９１０と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９１１が形成され、絶縁膜１９１０と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域１９１１の間に低濃度不純物領域（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１９００ｂ、１９００ｄ、１９００ｆも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域１９１１が形成されている。

また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｃは、ゲート電極１９０７と重なる半導体膜１９０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１９０７と重ならない領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９０９が形成されている。また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１９００ｅも同様にチャネル形成領域及び不純物領域１９０９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１９００ｃ、１９００ｅ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し、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。

次に、図１６（Ａ）に示すように、半導体膜１９０５ａ〜１９０５ｆ、ゲート電極１９０７等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１９０９、１９１１と電気的に接続する導電膜１９１３を形成する。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、シリコンの酸化物やシリコン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、当該絶縁膜を２層で設け、１層目の絶縁膜１９１２ａとして窒化酸化シリコン膜で形成し、２層目の絶縁膜１９１２ｂとして酸化窒化シリコン膜で形成する。また、導電膜１９１３は、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する。

なお、絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂを形成する前、または絶縁膜１９１２ａ、１９１２ｂ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、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。

また、導電膜１９１３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、炭素とシリコンの一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜１９１３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１９１３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１９１３を覆うように、絶縁膜１９１４を形成し、当該絶縁膜１９１４上に、薄膜トランジスタ１９００ａ、１９００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜１９１３とそれぞれ電気的に接続する導電膜１９１５ａ、１９１５ｂを形成する。また、薄膜トランジスタ１９００ｂ、１９００ｅのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜１９１３とそれぞれ電気的に接続する導電膜１９１６ａ、１９１６ｂを形成する。なお、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６ａ、１９１６ｂは同一の材料で同時に形成してもよい。導電膜１９１５ａ、１９１５ｂと導電膜１９１６ａ、１９１６ｂは、上述した導電膜１９１３で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。

続いて、図１６（Ｂ）に示すように、導電膜１９１６ａ、１９１６ｂにアンテナとして機能する導電膜１９１７ａ、１９１７ｂが電気的に接続されるように形成する。ここでは、アンテナとして機能する導電膜１９１７ａと１９１７ｂの一方が上記実施の形態で示した第１のアンテナ回路のアンテナに相当し、他方が第２のアンテナ回路のアンテナに相当する。例えば、導電膜１９１７ａが第１のアンテナ回路のアンテナであり、導電膜１９１７ｂが第２のアンテナ回路のアンテナであるとすると、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｃが上記実施の形態で示した第１の信号処理回路として機能し、薄膜トランジスタ１９００ｄ〜１９００ｆが上記実施の形態で示した第２の信号処理回路として機能する。

なお、絶縁膜１９１４は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン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。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。

また、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂ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。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１９１７ａ、１９１７ｂ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。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、シリコーン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。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。

また、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂは、後の工程においてバッテリーと電気的に接続される配線として機能しうる。また、アンテナとして機能する導電膜１９１７ａ、１９１７ｂを形成する際に、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂに電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜をバッテリーに接続する配線として利用してもよい。なお図１６（Ｂ）における導電膜１９１７ａ、１９１７ｂは、上記実施の形態１で示した第１のアンテナ回路、及び第２のアンテナ回路に対応する。

次に、図１６（Ｃ）に示すように、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂを覆うように絶縁膜１９１８を形成した後、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆ、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂ等を含む層（以下、「素子形成層１９１９」と記す）を基板１９０１から剥離する。ここでは、レーザー光（例えばＵＶ光）を照射することによって、薄膜トランジスタ１９００ａ〜１９００ｆを避けた領域に開口部を形成後、物理的な力を用いて基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離することができる。また、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する前に、形成した開口部にエッチング剤を導入して、剥離層１９０３を選択的に除去してもよい。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、素子形成層１９１９は、基板１９０１から剥離された状態となる。なお、剥離層１９０３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１９０３の除去を行った後にも、基板１９０１上に素子形成層１９１９を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層１９１９が剥離された基板１９０１を再利用することによって、コストの削減をすることができる。

絶縁膜１９１８は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン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。

本実施の形態では、図１７（Ａ）に示すように、レーザー光の照射により素子形成層１９１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１９１９の一方の面（絶縁膜１９１８の露出した面）に第１のシート材１９２０を貼り合わせた後、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する。

次に、図１７（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）に、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第２のシート材１９２１を貼り合わせる。第１のシート材１９２０、第２のシート材１９２１として、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１９２０、第２のシート材１９２１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。

なお、バッテリーは、導電膜１９１５ａ、１９１５ｂに接続して形成されるが、バッテリーとの接続は、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する前（図１６（Ｂ）又は図１６（Ｃ）の段階）に行ってもよいし、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離した後（図１７（Ａ）の段階）に行ってもよいし、素子形成層１９１９を第１のシート材及び第２のシート材で封止した後（図１７（Ｂ）の段階）に行ってもよい。以下に、素子形成層１９１９とバッテリーを接続して形成する一例を図１８、図１９を用いて説明する。

図１６（Ｂ）において、アンテナとして機能する導電膜１９１７ａ、１９１７ｂと同時に導電膜１９１５ａ、１９１５ｂにそれぞれ電気的に接続する導電膜１９３１ａ、１９３１ｂを形成する。続けて、導電膜１９１７ａ、１９１７ｂ、導電膜１９３１ａ、１９３１ｂを覆うように絶縁膜１９１８を形成した後、導電膜１９３１ａ、１９３１ｂの表面が露出するように開口部１９３２ａ、１９３２ｂを形成する。その後、図１８（Ａ）に示すように、レーザー光の照射により素子形成層１９１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１９１９の一方の面（絶縁膜１９１８の露出した面）に第１のシート材１９２０を貼り合わせた後、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離する。

次に、図１８（Ｂ）に示すように、素子形成層１９１９の他方の面（剥離により露出した面）に、第２のシート材１９２１を貼り合わせた後、素子形成層１９１９を第１のシート材１９２０から剥離する。従って、ここでは第１のシート材１９２０として粘着力が弱いものを用いる。続けて、開口部１９３２ａ、１９３２ｂを介して導電膜１９３１ａ、１９３１ｂとそれぞれ電気的に接続する導電膜１９３４ａ、１９３４ｂを選択的に形成する。

導電膜１９３４ａ、１９３４ｂ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。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。

なお、ここでは、基板１９０１から素子形成層１９１９を剥離した後に導電膜１９３４ａ、１９３４ｂを形成する例を示しているが、導電膜１９３４ａ、１９３４ｂを形成した後に基板１９０１から素子形成層１９１９の剥離を行ってもよい。

次に、図１９（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１９１９を素子ごとに分断する。分断は、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。ここでは、レーザー光を照射することによって１枚の基板に形成された複数の素子を各々分断する。

次に、図１９（Ｂ）に示すように、分断された素子をバッテリーの接続端子と電気的に接続する。ここでは、素子形成層１９１９に設けられた導電膜１９３４ａ、１９３４ｂと基板１９３５上に設けられたバッテリーの接続端子となる導電膜１９３６ａ、１９３６ｂとをそれぞれ接続する。ここで、導電膜１９３４ａと導電膜１９３６ａとの接続、又は導電膜１９３４ｂと導電膜１９３６ｂとの接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ））等の接着性を有する材料を介して圧着させることにより電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性を有する樹脂１９３７に含まれる導電性粒子１９３８を用いて接続する例を示している。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。

バッテリーが素子より大きい場合には、図１８、図１９に示したように、一枚の基板上に複数の素子を形成し、当該素子を分断後にバッテリーと接続することによって、一枚の基板に作り込める素子の数を増やすことができるため、半導体装置をより低コストで作製することが可能となる。

以上の工程により、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、基板上に薄膜トランジスタ等の素子を形成した後に剥離する工程を示したが、剥離を行わずそのまま製品としてもよい。また、ガラス基板上に薄膜トランジスタ等の素子を設けた後に、当該ガラス基板を素子が設けられた面と反対側から研磨することにより、又はＳｉ等の半導体基板を用いてＭＯＳ型のトランジスタを形成した後に当該半導体基板を研磨することによって、半導体装置の薄膜化、小型化を行うことができる。

なお、本実施の形態で示した半導体装置の作製方法は、本明細書中の他の実施の形態で示す無線蓄電装置の作製方法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３で示した無線で情報の送受信が可能な半導体装置の利用形態の一例であるＲＦＩＤタグの用途について説明する。ＲＦＩＤタグは、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等）、包装用容器類（包装紙やボトル等）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札等の物品に設けることができ、いわゆるＩＤラベル、ＩＤタグ、ＩＤカードとして使用することができる。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（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）及び携帯電話等を指す。以下に、図２０を参照して、本発明の応用例、及びそれらを付した商品の一例について説明する。

図２０（Ａ）は、本発明に係るＲＦＩＤタグの完成品の状態の一例である。ラベル台紙３００１（セパレート紙）上に、ＲＦＩＤタグ３００２を内蔵した複数のＩＤラベル３００３が形成されている。ＩＤラベル３００３は、ボックス３００４内に収納されている。また、ＩＤラベル３００３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）が記されている。一方、内蔵されているＲＦＩＤタグには、その商品（又は商品の種類）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、ＲＦＩＤタグ内には、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。なお、ＲＦＩＤタグに表示部を設けこれらの情報を表示できる構成としてもよい。

図２０（Ｂ）は、ＲＦＩＤタグ３０１２を内蔵したラベル状のＲＦＩＤタグ３０１１を示している。ＲＦＩＤタグ３０１１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、ＲＦＩＤタグを備えることにより、所謂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２０（Ｃ）は、ＲＦＩＤタグ３０２２を内包したＩＤカード３０２１の完成品の状態の一例である。上記ＩＤカード３０２１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。また、ＩＤカード３０２１の表面に表示部を設け様々な情報を表示させる構成としてもよい。

図２０（Ｄ）は、無記名債券３０３１の完成品の状態を示している。無記名債券３０３１には、ＲＦＩＤタグ３０３２が埋め込まれており、その周囲は樹脂によって成形され、ＲＦＩＤタグを保護している。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３０３１は、本発明に係るＲＦＩＤタグ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、チケット、入場券、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、勿論これらに限定されるものではない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明のＲＦＩＤタグ３０３２を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。

図２０（Ｅ）はＲＦＩＤタグ３０４２を内包したＩＤラベル３０４１を貼付した書籍３０４３を示している。本発明のＲＦＩＤタグ３０４２は、表面に貼ったり、埋め込んだりして、物品に固定される。図２０（Ｅ）に示すように、本なら紙に埋め込んだり、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して、各物品に固定される。本発明のＲＦＩＤタグ３０４２は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。

また、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、電子機器等に本発明のＲＦＩＤタグを設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。また乗物類にＲＦＩＤタグ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、家畜等の生き物に無線タグ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を容易に識別することが可能となる。

図２１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係るＲＦＩＤタグを含んだＩＤラベル２５０２を貼付した書籍２７０１、及びペットボトル２７０２を示している。本発明に用いられるＲＦＩＤタグは非常に薄いため、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。更に、非接触型薄膜集積回路装置の場合、アンテナとチップを一体形成でき、曲面を有する商品に直接転写することが容易になる。

図２１（Ｃ）は、果物類２７０５の生鮮食品に、直接ＲＦＩＤタグを含んだＩＤラベル２５０２を貼り付けた状態を示している。また、図２１（Ｄ）は、包装用フィルム２７０３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、チップ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２７０３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、本発明に係る無線蓄電装置を利用することができる。

また、本発明の無線蓄電装置が設けられた半導体装置は、上記実施の形態３の図１１で示したようにセンサー部１９０を設け、様々な情報を検出することができる。そのため、人間や動物等にセンサー部を搭載した半導体装置を携帯させることによって、生体情報や健康状態等の様々な情報を場所を問わず半永久的に測定することが可能となる。以下に、無線蓄電装置が設けられた半導体装置の使用形態の具体例について図面を参照して説明する。

センサー部に温度を検出する素子が設けられた半導体装置５５２を動物５５１に埋め込み、動物５５１付近に設けられたえさ箱等にリーダ／ライタ５５３を設ける（図２２（Ａ））。そして、間欠的にセンサー部を動作させ測定した情報を半導体装置５５２に記憶させておく。その後、リーダ／ライタ５５３を用いて、半導体装置５５２により検出される動物５５１の体温等の情報を定期的に読み取ることにより、動物５５１の健康状態を監視し管理することができる。この場合、半導体装置５５２に設けられたバッテリーの充電はリーダ／ライタ５５３からの電磁波を利用して行ってもよい。

また、センサー部にガス等の気体成分を検出する素子を含む半導体装置５５６を食品５５５に設け、包装紙や陳列棚にリーダ／ライタ５５７を設ける（図２２（Ｂ））。そして、間欠的にセンサー部を動作させ測定した情報を半導体装置５５６に記憶させておく。その後、リーダ／ライタ５５７を用いて、半導体装置５５６により検出される情報を定期的に読み取ることにより、食品５５５の鮮度を管理することができる。

また、センサー部に光を検出する素子を含む半導体装置５６２を植物５６１に設け、植物５６１の植木鉢等にリーダ／ライタ５６３を設ける（図２２（Ｃ））。そして、間欠的にセンサー部を動作させ測定した情報を半導体装置５６２に記憶させておく。その後、リーダ／ライタ５６３を用いて、半導体装置５６２により検出される情報を定期的に読み取ることで、日照時間の情報を得ると共に、花の開花時期や出荷時期の情報を正確に予想することができる。特に、光を検出する素子を含む半導体装置５６２においては、同時に太陽電池を設けることによって、リーダ／ライタ５６３からの電磁波による電力供給とあわせて、外部からの光によって半導体装置５６２に設けられたバッテリーの充電を行うことが可能となる。

また、センサー部に圧力を検出する素子を含む半導体装置５６５を人体の腕に貼り付けるかもしくは埋め込んで設ける（図２２（Ｄ））。そして、間欠的にセンサー部を動作させ測定した情報を半導体装置５６５に記憶させておく。その後、リーダ／ライタを用いて、半導体装置５６５により検出される情報を読み取れば、血圧、脈拍等の情報を得ることができる。

上述した商品以外にも、あらゆる商品に、本発明に係る無線蓄電装置を搭載した半導体装置を利用することができる。なお、本実施の形態では、半導体装置の利用形態の一例であるＲＦＩＤタグの用途について説明したが、これに限られない。上記実施の形態で示した無線蓄電装置は上述した電子機器に組み込んで設けることができる。この場合、電子機器を動作させる電力として、無線蓄電装置が外部から無線で取り込んだ電力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、本発明の無線蓄電装置に用いるバッテリーの例について説明する。本実施の形態では、ある決められた回数、好ましくは２回以下の放電により、バッテリーに保存された電力のほとんど、例えば、８０％以上を放電することにより負荷部に電力を供給するバッテリーを用いる。つまり、単位時間あたりに充電される電力より、単位時間あたりに放電される電力の方が大きい、好ましくは２倍以上、より好ましくは５倍以上のバッテリーを用いる。このとき、バッテリー容量の８０％以上が充電されるまで、当該バッテリーの放電は行われない構成とする。

このようなバッテリーを用いることで、バッテリーの充電に利用する電磁波が微弱な場合であっても大きい電力を供給することが可能となる。また、バッテリー容量を、負荷部が動作するのに必要な電力を数回放電できるだけのバッテリー容量とすることで、バッテリーが小さくなり、無線蓄電装置の小型化、軽量化を図ることができる。

なお、本実施の形態で示したバッテリーの構成は、本明細書中の他の実施の形態で示す無線蓄電装置の構成と組み合わせて実施することが可能である。

本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の充放電の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置に電磁波を供給する給電器の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置が設けられた半導体装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置が設けられた半導体装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置が設けられた半導体装置の動作の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置が設けられた半導体装置に電磁波を供給するリーダ／ライタの一構成例を示す図。本発明の無線蓄電装置の作製方法の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の作製方法の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の作製方法の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の作製方法の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の作製方法の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の使用形態の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の使用形態の一例を示す図。本発明の無線蓄電装置の使用形態の一例を示す図。

符号の説明

１００無線蓄電装置
１０１アンテナ回路
１０２整流回路
１０２整流回路
１０３充電制御回路
１０４電制御回路
１０５バッテリー
１０６放電制御回路
１０７負荷部
１０８復調回路
１０９変調回路
１１０充放電管理回路
１３１クロック発生回路
１３２分周回路
１３３スイッチ回路
１５０半導体装置
１５１復調回路
１５２アンプ
１５３論理回路
１５４メモリコントロール回路
１５５メモリ回路
１５６論理回路
１５７アンプ
１５８変調回路
１５９信号処理回路
１６０電力供給部
１６１アンテナ回路
１６２アンテナ回路
１６３整流回路
１６４電源回路
１６９信号処理回路
１９０センサー部
２０１給電器
２１０リーダ／ライタ
４０１レギュレーター
４０２スイッチ
４０３ダイオード
４５１アンテナ
４５２共振容量
４５３ダイオード
４５５平滑容量
５０１スイッチ
５０２レギュレーター
５０３シュミットトリガー
５２１受信部
５２２送信部
５２３制御部
５２４インターフェース部
５２５アンテナ回路
５２６上位装置
５２７アンテナ
５２８共振容量
５５１動物
５５２半導体装置
５５３リーダ／ライタ
５５５食品
５５６半導体装置
５５７リーダ／ライタ
５６１植物
５６２半導体装置
５６３リーダ／ライタ
５６５半導体装置
６０１送電制御部
６０２アンテナ回路
６０３アンテナ
６０４共振容量
１９０１基板
１９０２絶縁膜
１９０３剥離層
１９０４絶縁膜
１９０５半導体膜
１９０６ゲート絶縁膜
１９０７ゲート電極
１９０８不純物領域
１９０９不純物領域
１９１０絶縁膜
１９１１不純物領域
１９１３導電膜
１９１４絶縁膜
１９１８絶縁膜
１９１９素子形成層
１９２０シート材
１９２１シート材
１９３５基板
１９３７樹脂
１９３８導電性粒子
２５０１チップ
２５０２ＩＤラベル
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
２９０１チップ
３００１ラベル台紙
３００２ＲＦＩＤタグ
３００３ＩＤラベル
３００４ボックス
３０１１ＲＦＩＤタグ
３０１２ＲＦＩＤタグ
３０２１ＩＤカード
３０２２ＲＦＩＤタグ
３０３１無記名債券
３０３２ＲＦＩＤタグ
３０４１ＩＤラベル
３０４２ＲＦＩＤタグ
３０４３書籍
１９００ａ薄膜トランジスタ
１９００ｂ薄膜トランジスタ
１９００ｃ薄膜トランジスタ
１９００ｄ薄膜トランジスタ
１９００ｅ薄膜トランジスタ
１９０５ａ半導体膜
１９０５ｂ半導体膜
１９０５ｃ半導体膜
１９０７ａ導電膜
１９０７ｂ導電膜
１９１２ａ絶縁膜
１９１２ｂ絶縁膜
１９１５ａ導電膜
１９１６ａ導電膜
１９１７ａ導電膜
１９１７ｂ導電膜
１９３１ａ導電膜
１９３２ａ開口部
１９３４ａ導電膜
１９３４ｂ導電膜
１９３６ａ導電膜
１９３６ｂ導電膜
２９０２Ａアンテナ
２９０２Ｂアンテナ
２９０２Ｃアンテナ
２９０２Ｄアンテナ
２９０２Ｅアンテナ

Claims

アンテナ回路と、バッテリーと、負荷と、シュミットトリガーと、スイッチと、を有し、
前記バッテリーの充電は、前記アンテナ回路で受信した電磁波を用いて積分的に行われ、
前記バッテリーの放電は、オンとなった前記スイッチを介して、充電された電力が前記負荷にパルス的に供給されることにより行われ、
前記シュミットトリガーによって、前記バッテリーの電圧が第１の電圧以下となった場合に前記スイッチをオフして前記バッテリーの放電を停止し、前記バッテリーの電圧が前記第１の電圧よりも高い第２の電圧以上となった場合に前記スイッチをオンして前記バッテリーの放電を行うことを特徴とする半導体装置。