JP5192732B2 - Semiconductor device and IC label, IC tag, and IC card including the semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は半導体装置に関する。特に、電波を介したデータの送受信及び電力の受信を行う半導体装置に関する。更に、電波を介した半導体装置と当該半導体装置とデータの送受信を行うアンテナ及びリーダライタ、並びに当該半導体装置に電力を供給するためのアンテナ及び充電器、を用いた通信システムに関する。 The present invention relates to a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a semiconductor device that transmits and receives data and receives power via radio waves. Further, the present invention relates to a communication system using a semiconductor device via radio waves, an antenna and a reader / writer for transmitting / receiving data to / from the semiconductor device, and an antenna and a charger for supplying power to the semiconductor device.

なお、本明細書でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。 Note that a semiconductor device in this specification refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics.

近年、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、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置として、RFID(Radio Frequency Identification)タグを利用した個体識別技術が注目を集めている。RFIDタグ(以下、単にRFIDという)は、IC(Integrated Circuit)タグ、ICチップ、RFタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる。RFIDを用いた個体識別技術は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めており、個人認証への応用も期待されている。 In recent years, individual identification technology using wireless communication such as electromagnetic fields or radio waves has attracted attention. In particular, as a semiconductor device that communicates data by wireless communication, an individual identification technique using an RFID (Radio Frequency Identification) tag has attracted attention. An RFID tag (hereinafter simply referred to as RFID) is also called an IC (Integrated Circuit) tag, an IC chip, an RF tag, a wireless tag, or an electronic tag. Individual identification technology using RFID has begun to be used for production and management of individual objects, and is expected to be applied to personal authentication.

RFIDは、電源を内蔵するか、外部から電源供給を受けるかの違いにより、RFIDの情報を含んだ電波または電磁波を送信することが可能なアクティブタイプ(能動タイプ)のRFIDと、外部からの電波または電磁波(搬送波)の電力を利用して駆動するパッシブタイプ(受動タイプ)のRFIDとの二つのタイプに分けることができる(アクティブタイプに関しては特許文献1、パッシブタイプに関しては特許文献2を参照)。このうち、アクティブタイプのRFIDにおいては、RFIDを駆動するための電源を内蔵しており、電源として電池を備えて構成されている。また、パッシブタイプにおいては、RFIDを駆動するための電源として外部からの電波または電磁波(搬送波)を利用しており、電池を備えることのない構成を実現している。 RFID is an active type (active type) RFID capable of transmitting radio waves or electromagnetic waves containing RFID information and external radio waves depending on whether the power supply is built in or externally supplied with power. Alternatively, it can be divided into two types: passive type (passive type) RFID driven using electromagnetic wave (carrier wave) power (see Patent Document 1 for the active type and Patent Document 2 for the passive type). . Among these, the active type RFID has a built-in power source for driving the RFID, and includes a battery as a power source. In the passive type, an external radio wave or electromagnetic wave (carrier wave) is used as a power source for driving the RFID, and a configuration without a battery is realized.

図31にアクティブタイプのRFIDの具体的な構成についてブロック図を示す。図31のアクティブタイプのRFID3100では、アンテナ回路3101によって受信された通信信号が信号制御回路3102における復調回路3105、増幅回路3106に入力される。通常、13.56MHz、915MHzなどのキャリアをASK変調、PSK変調などの処理をおこなって送られてくる。ここで図31においては、例として13.56MHzの通信信号について示す。図31において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは13.56MHzのキャリアをクロックに用いている。増幅回路3106は13.56MHzのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路3107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3105で復調される。復調後の信号も論理回路3107に送られ解析される。論理回路3107で解析された信号はメモリコントロール回路3108に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路3108はメモリ回路3109を制御し、メモリ回路3109に記憶されたデータを取り出し論理回路3110に送られる。論理回路3110でそのデータがエンコード処理されたのち増幅回路3111で増幅され、その信号によって、変調回路3112はキャリアに変調をかける。ここで図31における電源は、信号制御回路の外に設けられる電池3103によって電源回路3104を介して供給している。そして電源回路3104は増幅回路3106、復調回路3105、論理回路3107、メモリコントロール回路3108、メモリ回路3109、論理回路3110、増幅回路3111、変調回路3112などに電力を供給する。このようにしてアクティブタイプのRFIDは動作する。 FIG. 31 is a block diagram showing a specific configuration of an active type RFID. In the active type RFID 3100 in FIG. 31, a communication signal received by the antenna circuit 3101 is input to the demodulation circuit 3105 and the amplification circuit 3106 in the signal control circuit 3102. Usually, a carrier of 13.56 MHz, 915 MHz or the like is sent after being subjected to processing such as ASK modulation and PSK modulation. Here, FIG. 31 shows a 13.56 MHz communication signal as an example. In FIG. 31, a reference clock signal is required to process a signal, and here, a 13.56 MHz carrier is used as a clock. The amplifier circuit 3106 amplifies the 13.56 MHz carrier and supplies it to the logic circuit 3107 as a clock. A communication signal subjected to ASK modulation or PSK modulation is demodulated by a demodulation circuit 3105. The demodulated signal is also sent to the logic circuit 3107 and analyzed. The signal analyzed by the logic circuit 3107 is sent to the memory control circuit 3108. Based on the signal, the memory control circuit 3108 controls the memory circuit 3109, takes out the data stored in the memory circuit 3109, and sends it to the logic circuit 3110. The data is encoded by the logic circuit 3110 and then amplified by the amplifier circuit 3111. The modulation circuit 3112 modulates the carrier by the signal. Here, the power in FIG. 31 is supplied via a power supply circuit 3104 by a battery 3103 provided outside the signal control circuit. The power supply circuit 3104 supplies power to the amplifier circuit 3106, the demodulator circuit 3105, the logic circuit 3107, the memory control circuit 3108, the memory circuit 3109, the logic circuit 3110, the amplifier circuit 3111, the modulation circuit 3112, and the like. In this way, the active type RFID operates.

図32に、パッシブタイプのRFIDの具体的な構成についてブロック図を示す。図32のパッシブタイプのRFID3200では、アンテナ回路3201によって受信された通信信号が信号制御回路3202における復調回路3205、増幅回路3206に入力される。通常、通信信号は13.56MHz、915MHzなどのキャリアをASK変調、PSK変調などの処理をおこなって送られてくる。図32においては、通信信号として13.56MHzの例について示す。図32において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは13.56MHzのキャリアをクロックに用いている。増幅回路3206は13.56MHzのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路3207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3205で復調される。復調後の信号も論理回路3207に送られ解析される。論理回路3207で解析された信号はメモリコントロール回路3208に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路3208はメモリ回路3209を制御し、メモリ回路3209に記憶されたデータを取り出し論理回路3210に送られる。論理回路3210でエンコード処理されたのち増幅回路3211で増幅され、その信号によって、変調回路3212はキャリアに変調をかける。一方、整流回路3203に入った通信信号は整流され、電源回路3204に入力される。電源回路3204は増幅回路3206、復調回路3205、論理回路3207、メモリコントロール回路3208、メモリ回路3209、論理回路3210、増幅回路3211、変調回路3212などに電力を供給する。このようにしてパッシブタイプのRFIDは動作する。
特開2005−316724号公報 特表2006−503376号公報
FIG. 32 is a block diagram showing a specific configuration of a passive type RFID. In the passive type RFID 3200 in FIG. 32, a communication signal received by the antenna circuit 3201 is input to the demodulation circuit 3205 and the amplification circuit 3206 in the signal control circuit 3202. Usually, a communication signal is sent after a carrier such as 13.56 MHz or 915 MHz is subjected to processing such as ASK modulation or PSK modulation. FIG. 32 shows an example of 13.56 MHz as a communication signal. In FIG. 32, in order to process a signal, a reference clock signal is required, and here, a 13.56 MHz carrier is used as a clock. The amplifier circuit 3206 amplifies the 13.56 MHz carrier and supplies it to the logic circuit 3207 as a clock. A communication signal subjected to ASK modulation or PSK modulation is demodulated by a demodulation circuit 3205. The demodulated signal is also sent to the logic circuit 3207 and analyzed. The signal analyzed by the logic circuit 3207 is sent to the memory control circuit 3208. Based on the signal, the memory control circuit 3208 controls the memory circuit 3209, takes out the data stored in the memory circuit 3209, and sends it to the logic circuit 3210. After being encoded by the logic circuit 3210 and amplified by the amplifier circuit 3211, the modulation circuit 3212 modulates the carrier by the signal. On the other hand, the communication signal input to the rectifier circuit 3203 is rectified and input to the power supply circuit 3204. The power supply circuit 3204 supplies power to the amplifier circuit 3206, the demodulator circuit 3205, the logic circuit 3207, the memory control circuit 3208, the memory circuit 3209, the logic circuit 3210, the amplifier circuit 3211, the modulation circuit 3212, and the like. In this way, the passive type RFID operates.
JP 2005-316724 A JP-T-2006-503376

しかしながら、図31に示したように、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのRFIDを有する半導体装置の場合、個体情報の送受信、信号の送受信に必要な電波の強度設定に応じて、電池は経時的に消耗していき、最終的には個体情報を送受信するの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を有する半導体装置を使用し続けるためには、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が必要となるという課題があった。 However, as shown in FIG. 31, in the case of a semiconductor device having an active type RFID equipped with a battery for driving, the battery is used over time according to the intensity setting of radio waves necessary for transmission / reception of individual information and transmission / reception of signals. However, there is a problem that power necessary for transmitting / receiving individual information cannot be generated. For this reason, in order to continue to use a semiconductor device having an active type RFID equipped with a driving battery, there is a problem in that it is necessary to check the remaining capacity of the battery and replace the battery.

また、図32に示したように、駆動するための電源として外部からの電波または電磁波(搬送波)の電力を利用するパッシブタイプのRFIDを有する半導体装置の場合、長距離の信号の送受信、信号の送受信に必要な電力の確保が難しく、良好な送受信状態を実現することが難しいといった課題があった。このため、外部からの電波または電磁波(搬送波)の電力を電源として利用するパッシブタイプのRFIDを有する半導体装置の使用は、電波または電磁波(搬送波)の供給手段であるリーダ/ライタのアンテナから近距離に限られるという課題があった。 Further, as shown in FIG. 32, in the case of a semiconductor device having a passive type RFID that uses electric power of an external radio wave or electromagnetic wave (carrier wave) as a power source for driving, transmission / reception of a long distance signal, There is a problem that it is difficult to secure power necessary for transmission and reception, and it is difficult to realize a good transmission and reception state. For this reason, use of a semiconductor device having a passive type RFID that uses electric power of an external radio wave or electromagnetic wave (carrier wave) as a power source is a short distance from an antenna of a reader / writer that is a means for supplying the radio wave or electromagnetic wave (carrier wave). There was a problem that it was limited to.

そこで本発明は、RFIDを有する半導体装置において、駆動電源としての電池の経時的劣化に伴う電池の残存容量の確認や電池の交換作業をすることなく、個体情報を送受信することができ、且つ駆動するための電源としての外部からの電波または電磁波(搬送波)の電力が十分でない場合であっても定期的な個体情報の送受信の良好な状態を維持する半導体装置を提供することを課題とする。また、加えて、駆動電源から電力が供給される信号制御回路での消費電力を低減し、低消費電力で駆動することのできる半導体装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can transmit and receive individual information in a semiconductor device having an RFID without performing confirmation of the remaining capacity of the battery or replacement of the battery due to deterioration of the battery as a driving power source, and driving. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that maintains a good state of regular transmission / reception of individual information even when the power of an external radio wave or electromagnetic wave (carrier wave) is not sufficient as a power source for the purpose. In addition, another object is to provide a semiconductor device that can be driven with low power consumption by reducing power consumption in a signal control circuit to which power is supplied from a drive power supply.

上述の諸問題を解決するため、本発明はRFIDにおける電力を供給するための電源としてバッテリー(ここでは2次電池)を具備する電源供給回路を設けることを特徴とする。そして本発明は、当該電源供給回路のバッテリーに対し無線信号で充電を行うことを特徴とする。また、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に、電力を供給する電源供給回路においてスイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。以下、本発明の具体的な構成について示す。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a power supply circuit including a battery (here, a secondary battery) is provided as a power supply for supplying power in the RFID. The present invention is characterized in that the battery of the power supply circuit is charged with a radio signal. Further, a switch circuit is provided in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits and receives individual information to and from the outside, and the supply of power to the signal control circuit is periodically controlled. Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described.

本発明の半導体装置の一は、アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路とを有し、電源供給回路は、アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、スイッチ回路は、低周波信号発生回路からの信号により、バッテリーから電源回路に供給される電力を制御することで、信号制御回路への電力の供給を制御する構成とする。 One of the semiconductor devices of the present invention includes an antenna circuit, a power supply circuit, and a signal control circuit. The power supply circuit includes a rectifier circuit that rectifies a signal from the antenna circuit, and a rectified signal. It has a battery to be charged, a switch circuit, a low frequency signal generation circuit, and a power supply circuit, and the switch circuit controls power supplied from the battery to the power supply circuit by a signal from the low frequency signal generation circuit. Thus, the power supply to the signal control circuit is controlled.

また、別の本発明の半導体装置の一は、アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路とを有し、電源供給回路は、アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、制御回路と、整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、信号制御回路は、整流回路からの電力と、バッテリーからの電力とを比較して、スイッチ回路に供給する電力を選択する回路であり、スイッチ回路は、低周波信号発生回路からの信号により、制御回路を介して電源回路に供給される電力を制御することで、信号制御回路への電力の供給を制御する構成とする。 Another semiconductor device of the present invention includes an antenna circuit, a power supply circuit, and a signal control circuit. The power supply circuit rectifies a signal from the antenna circuit, and a control circuit. And a battery charged by the rectified signal, a switch circuit, a low frequency signal generation circuit, and a power supply circuit, and the signal control circuit compares the power from the rectification circuit with the power from the battery. The switch circuit selects the power to be supplied to the switch circuit. The switch circuit controls the power supplied to the power supply circuit via the control circuit according to the signal from the low frequency signal generation circuit, thereby controlling the signal. The power supply to the circuit is controlled.

なお本発明において、バッテリーは、リチウム電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池又はキャパシタであってもよい。 In the present invention, the battery may be a lithium battery, a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, an organic radical battery, or a capacitor.

なお本発明において、バッテリーは、負極活物質層と、負極活物質層上の固体電解質層と、固体電解質層上の正極活物質層と、正極活物質層上の集電体薄膜とで構成されていてもよい。 In the present invention, the battery includes a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer on the negative electrode active material layer, a positive electrode active material layer on the solid electrolyte layer, and a current collector thin film on the positive electrode active material layer. It may be.

なお本発明において、制御回路は、整流回路からの電力がバッテリーからの電力より小さいときは、バッテリーとスイッチ回路とを接続し、バッテリーからの電力が整流回路からの電力より小さいときは、バッテリーとスイッチ回路とを接続しない回路であってもよい。 In the present invention, the control circuit connects the battery and the switch circuit when the power from the rectifier circuit is smaller than the power from the battery, and when the power from the battery is smaller than the power from the rectifier circuit, A circuit that is not connected to the switch circuit may be used.

なお本発明において、半導体装置はブースターアンテナを有し、アンテナ回路はブースターアンテナを介して外部からの信号を受信するものであってもよい。 In the present invention, the semiconductor device may include a booster antenna, and the antenna circuit may receive an external signal via the booster antenna.

なお本発明において、アンテナ回路は、バッテリーを充電するための電力を受電するための第1のアンテナ回路と、信号制御回路からの信号を送受信するための第2のアンテナ回路で構成されていてもよい。 In the present invention, the antenna circuit may include a first antenna circuit for receiving power for charging the battery and a second antenna circuit for transmitting and receiving signals from the signal control circuit. Good.

なお本発明において、第1のアンテナ回路は、複数のアンテナ回路により構成されていてもよい。 In the present invention, the first antenna circuit may be composed of a plurality of antenna circuits.

なお本発明において、第1のアンテナ回路及び第2のアンテナ回路のいずれか一は、電磁誘導方式により信号を受信する構成であってもよい。 In the present invention, any one of the first antenna circuit and the second antenna circuit may be configured to receive a signal by an electromagnetic induction method.

なお本発明において、低周波信号発生回路は、生成されるクロック信号を分周することにより、スイッチ回路に出力する信号を生成する構成であってもよい。 In the present invention, the low frequency signal generating circuit may be configured to generate a signal to be output to the switch circuit by dividing the generated clock signal.

なお本発明において、信号制御回路は、増幅回路、変調回路、復調回路、論理回路、メモリコントロール回路を有する構成であってもよい。 In the present invention, the signal control circuit may include an amplifier circuit, a modulation circuit, a demodulation circuit, a logic circuit, and a memory control circuit.

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。なお、電気的な接続を可能とする他の素子を間に介さずに接続されていて、直接接続されている場合のみを含む場合であって、電気的に接続されている場合を含まない場合には、直接接続されている、と記載するものとする。なお、電気的に接続されている、と記載する場合は、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。   Note that in the present invention, the term “connected” includes the case of being electrically connected and the case of being directly connected. Therefore, in the configuration disclosed by the present invention, in addition to a predetermined connection relationship, other elements (for example, a switch, a transistor, a capacitor, an inductor, a resistor, a diode, etc.) that can be electrically connected are arranged. May be. Alternatively, they may be arranged directly connected without interposing another element therebetween. In addition, it is a case where it is connected without interposing other elements that enable electrical connection, and includes only the case where it is directly connected, and does not include the case where it is electrically connected Shall be described as being directly connected. Note that the description of being electrically connected includes the case of being electrically connected and the case of being directly connected.

なお、本発明には、様々な形態のトランジスタを適用することが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ZnO、a−InGaZnOなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、トランジスタが配置されている基板の種類は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定されることはない。従って例えば、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板などを用いて配置することが出来る。また、ある基板でトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを移動させて、別の基板上に配置するようにしてもよい。   Note that various types of transistors can be applied to the present invention. Thus, there is no limitation on the type of applicable transistor. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a non-single-crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, a MOS transistor, a junction transistor, or a bipolar transistor Alternatively, a transistor using a compound semiconductor such as ZnO or a-InGaZnO, a transistor using an organic semiconductor or a carbon nanotube, or another transistor can be used. Note that the non-single-crystal semiconductor film may contain hydrogen or halogen. In addition, various types of substrates on which the transistor is arranged can be used, and the substrate is not limited to a specific type. Therefore, for example, a single crystal substrate, an SOI substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a paper substrate, a cellophane substrate, or the like can be used. Alternatively, a transistor may be formed using a certain substrate, and then the transistor may be moved to another substrate and placed on another substrate.

また、本発明の半導体装置に適用するトランジスタの構成として、例えば、ゲート本数が2本以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構造にすることにより、オフ電流の低減や、トランジスタの耐圧を向上させ信頼性を向上することや、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、電流値を大きくし、空乏層ができやすくなってS値を小さくすることができる。また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造でもよいし、チャネルの下にゲート電極が配置されている構造でもよいし、正スタガ構造であってもよいし、逆スタガ構造でもよいし、チャネル領域が複数の領域に分かれていてもよいし、並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよい。また、チャネル(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル(もしくはその一部)にソース電極やドレイン電極が重なっている構造にすることにより、チャネルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、LDD領域があってもよい。LDD領域を設けることにより、オフ電流の低減や、トランジスタの耐圧を向上させ信頼性を向上することや、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることができる。   Further, as a transistor structure applied to the semiconductor device of the present invention, for example, a multi-gate structure in which the number of gates is two or more may be used. The multi-gate structure reduces off-current, improves the breakdown voltage of the transistor to improve reliability, and even when the drain-source voltage changes when operating in the saturation region. The current does not change so much, and a flat characteristic can be obtained. Alternatively, a structure in which gate electrodes are arranged above and below the channel may be employed. By adopting a structure in which gate electrodes are arranged above and below the channel, the current value can be increased, a depletion layer can be easily formed, and the S value can be decreased. Further, a structure in which a gate electrode is disposed above a channel, a structure in which a gate electrode is disposed below a channel, a normal staggered structure, or an inverted staggered structure may be employed. The channel region may be divided into a plurality of regions, may be connected in parallel, or may be connected in series. In addition, a source electrode or a drain electrode may overlap with the channel (or a part thereof). By using a structure in which a source electrode or a drain electrode overlaps with a channel (or part of it), it is possible to prevent electric charges from being accumulated in part of the channel and unstable operation. There may also be an LDD region. By providing the LDD region, the off-current can be reduced, the breakdown voltage of the transistor can be improved to improve reliability, and the drain-source current can be changed even when the drain-source voltage changes when operating in the saturation region. Does not change so much, and a flat characteristic can be obtained.

なお、すでに述べたように、本発明の半導体装置に適用するトランジスタは、様々なタイプを用いることができ、様々な基板を用いて形成することができる。したがって、回路の全てが、ガラス基板を用いて形成されていてもよいし、プラスチック基板を用いて形成されていてもよいし、単結晶基板を用いて形成されていてもよいし、SOI基板上を用いて形成されていてもよいし、どのような基板を用いて形成されていてもよい。回路の全てが1つの基板を用いて形成されていることにより、部品点数を減らしてコストを低減し、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させたりすることができる。あるいは、回路の一部が、ある基板を用いて形成されており、回路の別の一部が、別の基板を用いて形成されていてもよい。つまり、回路の全てが同じ基板上に形成されていなくてもよい。例えば、回路の一部は、ガラス基板上にトランジスタを用いて形成し、回路の別の一部として、単結晶基板を用いてICチップを形成し、そのICチップをCOG(Chip On Glass)でガラス基板上に配置し、回路の他方の一部と接続してもよい。あるいは、そのICチップをTAB(Tape Automated Bonding)やプリント配線板を用いてガラス基板と接続してもよい。このように、回路の一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点数を減らしてコストを低減し、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させたりすることができる。また、駆動電圧が高い部分や駆動周波数が高い部分は、消費電力が大きくなってしまうので、そのような部分は同じ基板に形成しないようにすれば、消費電力の増大を防ぐことができる。 Note that as described above, various types of transistors can be used for the semiconductor device of the present invention, and the transistor can be formed using various substrates. Therefore, the entire circuit may be formed using a glass substrate, a plastic substrate, a single crystal substrate, or an SOI substrate. It may be formed using any substrate, and may be formed using any substrate. Since all the circuits are formed using one substrate, the number of parts can be reduced to reduce the cost, and the number of connection points with circuit parts can be reduced to improve the reliability. Alternatively, a part of the circuit may be formed using a certain substrate, and another part of the circuit may be formed using another substrate. That is, all of the circuits may not be formed on the same substrate. For example, a part of a circuit is formed using a transistor over a glass substrate, an IC chip is formed using a single crystal substrate as another part of the circuit, and the IC chip is formed by COG (Chip On Glass). It may be arranged on a glass substrate and connected to the other part of the circuit. Alternatively, the IC chip may be connected to the glass substrate using TAB (Tape Automated Bonding) or a printed wiring board. As described above, since a part of the circuit is formed on the same substrate, the number of parts can be reduced to reduce the cost, and the number of connection points with the circuit parts can be reduced to improve the reliability. In addition, since the power consumption is high in a portion where the drive voltage is high or a portion where the drive frequency is high, an increase in power consumption can be prevented if such a portion is not formed on the same substrate.

なお、本明細書でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。 Note that a semiconductor device in this specification refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics.

本発明の半導体装置は、バッテリーを具備する電源供給回路を有することを特徴とする。そのため定期的にバッテリーに対し充電を行うことができ、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信に用いられる電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、RFIDに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源としての外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのように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ったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。 A semiconductor device of the present invention includes a power supply circuit including a battery. For this reason, the battery can be charged periodically, and it is possible to prevent a shortage of electric power used for transmission / reception of individual information due to deterioration of the battery over time. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when charging a battery, the antenna circuit provided in the RFID receives power and charges the battery. Therefore, it is possible to charge the battery by using electric power from an external radio wave or electromagnetic wave as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without checking the remaining capacity of the battery or replacing the battery as in the case of the active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、RFIDの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。 In addition to the advantages provided by the battery, the semiconductor device of the present invention is provided with a switch circuit in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits / receives individual information to / from the outside. The power supply to the control circuit is controlled. By controlling the power supply to the signal control circuit in the switch circuit provided in the power supply circuit, the RFID operation can be performed intermittently. Therefore, it is possible to reduce power consumption in the battery and to operate for a long time without supplying power by a wireless signal.

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)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numeral is used in different drawings.
(Embodiment 1)

本発明の半導体装置の一構成例について、図1、図2に示すブロック図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、半導体装置をRFIDタグ(以下、単に「RFID」とも記す)として利用する場合について説明する。   One structural example of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to block diagrams shown in FIGS. Note that in this embodiment, the case where a semiconductor device is used as an RFID tag (hereinafter also simply referred to as “RFID”) will be described.

図1の半導体装置(以下、「RFID101」と記す)は、アンテナ回路102、電源供給回路103、信号制御回路104によって構成されている。信号制御回路104は、増幅回路105、復調回路106、論理回路107、メモリコントロール回路108、メモリ回路109、論理回路110、増幅回路111、変調回路112によって構成される。また電源供給回路103は、整流回路113、バッテリー114、低周波信号発生回路115、スイッチ回路116、電源回路117によって構成される。 The semiconductor device in FIG. 1 (hereinafter referred to as “RFID 101”) includes an antenna circuit 102, a power supply circuit 103, and a signal control circuit 104. The signal control circuit 104 includes an amplification circuit 105, a demodulation circuit 106, a logic circuit 107, a memory control circuit 108, a memory circuit 109, a logic circuit 110, an amplification circuit 111, and a modulation circuit 112. The power supply circuit 103 includes a rectifier circuit 113, a battery 114, a low frequency signal generation circuit 115, a switch circuit 116, and a power supply circuit 117.

また、図2には、アンテナ回路102がリーダ/ライタ201からの信号を送受信し、そしてリーダ/ライタ201からの信号を元に充電を行うブロック図について示す。図2において、アンテナ回路102で受信した信号は、電源供給回路103、及び信号制御回路104に入力される。 FIG. 2 is a block diagram in which the antenna circuit 102 transmits and receives a signal from the reader / writer 201 and performs charging based on the signal from the reader / writer 201. In FIG. 2, a signal received by the antenna circuit 102 is input to the power supply circuit 103 and the signal control circuit 104.

図2において、アンテナ回路102より電源供給回路103に入力される信号は、整流回路113、スイッチ回路116を介して電源回路117に入力される。また図2においてアンテナ回路102で受信する信号は整流回路113を介してバッテリー114に入力され、バッテリー114の充電が行われる。また図2においてアンテナ回路102で受信した信号は整流回路113を介して低周波信号発生回路115に入力される。また、低周波信号発生回路115は、スイッチ回路116のオンとオフを制御する信号を出力する。 In FIG. 2, a signal input from the antenna circuit 102 to the power supply circuit 103 is input to the power supply circuit 117 via the rectifier circuit 113 and the switch circuit 116. In FIG. 2, a signal received by the antenna circuit 102 is input to the battery 114 through the rectifier circuit 113, and the battery 114 is charged. In FIG. 2, the signal received by the antenna circuit 102 is input to the low frequency signal generation circuit 115 via the rectification circuit 113. Further, the low frequency signal generation circuit 115 outputs a signal for controlling on and off of the switch circuit 116.

また図2において、アンテナ回路102より信号制御回路104に入力される信号は、増幅回路105を介して復調回路106に入力され、復調回路106により復調される。その後信号は論理回路107、メモリコントロール回路108、メモリ回路109、論理回路110、増幅回路111を経て、変調回路112に入力された後、変調回路112により変調され、アンテナ回路102より、リーダ/ライタ201に送信される。 In FIG. 2, a signal input from the antenna circuit 102 to the signal control circuit 104 is input to the demodulation circuit 106 via the amplifier circuit 105 and demodulated by the demodulation circuit 106. After that, the signal is input to the modulation circuit 112 through the logic circuit 107, the memory control circuit 108, the memory circuit 109, the logic circuit 110, and the amplification circuit 111, and is then modulated by the modulation circuit 112, and is read from the antenna circuit 102 by the reader / writer. 201 is transmitted.

なお、アンテナ回路102は、図4(A)に示すようにアンテナ401、共振容量402によって構成されるものとして説明し、アンテナ401及び共振容量402を併せてアンテナ回路102ということにする。また、整流回路113は、アンテナ回路102が受信する電磁波により誘導される交流信号を整流化、平滑化をすることにより、直流信号に変換する回路であればよい。例えば、図4(B)に示すように、ダイオード404、ダイオード405、平滑容量406によって整流回路407を構成すればよい。   Note that the antenna circuit 102 is described as including an antenna 401 and a resonant capacitor 402 as illustrated in FIG. 4A, and the antenna 401 and the resonant capacitor 402 are collectively referred to as the antenna circuit 102. The rectifier circuit 113 may be a circuit that converts an AC signal induced by electromagnetic waves received by the antenna circuit 102 into a DC signal by rectifying and smoothing the AC signal. For example, as shown in FIG. 4B, a rectifier circuit 407 may be configured by a diode 404, a diode 405, and a smoothing capacitor 406.

図1、図2における電源回路117には、搬送波の信号を整流回路113において整流化し、スイッチ回路116を介して電源回路117に電力供給することができる。バッテリー114より供給された電力は、通信距離が伸びた際にRFID101のアンテナ回路102から十分な電力が得られない際に、バッテリー114より供給される電力によってスイッチ回路116を介して電源回路117へ電力を供給することができる。   In the power supply circuit 117 in FIGS. 1 and 2, a carrier wave signal can be rectified by the rectifier circuit 113 and supplied to the power supply circuit 117 through the switch circuit 116. The power supplied from the battery 114 is supplied to the power supply circuit 117 via the switch circuit 116 by the power supplied from the battery 114 when sufficient power is not obtained from the antenna circuit 102 of the RFID 101 when the communication distance is extended. Electric power can be supplied.

また、図1,図2におけるアンテナ回路102に設けられるアンテナの形状についても、特に限定されない。つまり、RFID101におけるアンテナ回路102に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又はマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が適宜使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状のアンテナを設ければよい。   The shape of the antenna provided in the antenna circuit 102 in FIGS. 1 and 2 is not particularly limited. That is, as a signal transmission method applied to the antenna circuit 102 in the RFID 101, an electromagnetic coupling method, an electromagnetic induction method, a microwave method, or the like can be used. The transmission method may be selected by the practitioner in consideration of the intended use, and an antenna having an optimal length and shape may be provided in accordance with the transmission method.

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。   For example, when an electromagnetic coupling method or an electromagnetic induction method (for example, 13.56 MHz band) is applied as a transmission method, a conductive film functioning as an antenna is formed in a ring shape (for example, an electromagnetic induction due to a change in electric field density). , Loop antenna), and spiral (for example, spiral antenna).

また、伝送方式としてマイクロ波方式(例えば、UHF帯(860〜960MHz帯)、2.45GHz帯等)を適用する場合には、信号の伝送に用いる電波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよく、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。   In addition, when a microwave method (for example, UHF band (860 to 960 MHz band), 2.45 GHz band, or the like) is applied as a transmission method, a conductive function that functions as an antenna in consideration of the wavelength of a radio wave used for signal transmission. The length and shape of the film may be set as appropriate, and the conductive film functioning as an antenna can be formed, for example, in a linear shape (for example, a dipole antenna) or a flat shape (for example, a patch antenna). Further, the shape of the conductive film functioning as an antenna is not limited to a linear shape, and may be provided in a curved shape, a meandering shape, or a combination thereof in consideration of the wavelength of electromagnetic waves.

アンテナ回路102とリーダ/ライタ201間で送受信される信号の周波数は、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。勿論、アンテナ回路102とリーダ/ライタ201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以上3THz未満、ミリ波である30GHz以上300GHz未満、マイクロ波である3GHz以上30GHz未満、極超短波である300MHz以上3GHz未満、超短波である30MHz以上300MHz未満、短波である3MHz以上30MHz未満、中波である300KHz以上3MHz未満、長波である30KHz以上300KHz未満、及び超長波である3KHz以上30KHz未満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102とリーダ/ライタ201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。望ましくは、振幅変調、または、周波数変調にするとよい。   The frequencies of signals transmitted and received between the antenna circuit 102 and the reader / writer 201 include 125 kHz, 13.56 MHz, 915 MHz, 2.45 GHz, and the like, and ISO standards are set for each. Of course, the frequency of the signal transmitted and received between the antenna circuit 102 and the reader / writer 201 is not limited to this. For example, the submillimeter wave is 300 GHz to less than 3 THz, the millimeter wave is 30 GHz to less than 300 GHz, and the microwave is 3 GHz or more. Less than 30 GHz, 300 MHz to less than 3 GHz, which is an ultra-high frequency, 30 MHz to less than 300 MHz, which is an ultrashort wave, 3 MHz to less than 30 MHz that is a short wave, 300 kHz to less than 3 MHz that is a medium wave, 30 kHz to less than 300 KHz that is a long wave, and a very long wave Any frequency of 3 KHz or more and less than 30 KHz can be used. A signal transmitted and received between the antenna circuit 102 and the reader / writer 201 is a signal obtained by modulating a carrier wave. The modulation method of the carrier wave may be analog modulation or digital modulation, and may be any of amplitude modulation, phase modulation, frequency modulation, and spread spectrum. Desirably, amplitude modulation or frequency modulation is used.

ここで、アンテナ回路102に設けるアンテナの形状の一例を図3に示す。例えば、図3(A)に示すように信号制御回路、電源供給回路が設けられたチップ332の周りにアンテナ333を配した構造を取っても良い。また、図3(B)に示すように信号制御回路が設けられたチップ332上に細いアンテナ333を設けた構造をとってもよい。また、図3(C)に示すように信号制御回路が設けられたチップ332に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ333の形状をとってもよい。また、図3(D)に示すように信号制御回路が設けられたチップ332に対して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333での形状をとってもよい。また、図3(E)に示すように、信号制御回路が設けられたチップ332に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ333の形状をとってもよい。アンテナ回路はこれらの形状のアンテナを用いることができる。   Here, an example of the shape of the antenna provided in the antenna circuit 102 is shown in FIG. For example, as shown in FIG. 3A, a structure in which an antenna 333 is arranged around a chip 332 provided with a signal control circuit and a power supply circuit may be employed. Further, as shown in FIG. 3B, a structure in which a thin antenna 333 is provided over a chip 332 provided with a signal control circuit may be employed. Further, as shown in FIG. 3C, the shape of an antenna 333 for receiving high-frequency electromagnetic waves may be used for a chip 332 provided with a signal control circuit. Further, as shown in FIG. 3D, a shape of an antenna 333 that is 180 degrees omnidirectional (same reception is possible from any direction) with respect to the chip 332 provided with the signal control circuit may be employed. Further, as shown in FIG. 3E, an antenna 333 that is elongated in a rod shape with respect to a chip 332 provided with a signal control circuit may be used. The antenna circuit can use antennas of these shapes.

また、図3において、信号制御回路が設けられたチップ332と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333と信号制御回路が設けられたチップ332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、あるいはチップの一部を電極にしてアンテナ333に貼り付けるという方法を取ってもよい。この方式ではACF(anisotropic conductive film;異方性導電性フィルム)を用いてチップ332をアンテナ333に貼り付けることができる。また、アンテナに必要な長さは受信に用いる周波数によって適正な長さが異なる。そのため、一般には波長の整数分の1の長さにし、例えば周波数が2.45GHzの場合は約60mm(1/2波長)、約30mm(1/4波長)とすれば良い。   Further, in FIG. 3, the connection between the chip 332 provided with the signal control circuit and the antenna is not particularly limited. For example, a method may be employed in which the antenna 333 and the chip 332 provided with the signal control circuit are connected using wire bonding connection or bump connection, or a part of the chip is attached to the antenna 333 as an electrode. In this method, the chip 332 can be attached to the antenna 333 by using an ACF (anisotropic conductive film). The length required for the antenna differs depending on the frequency used for reception. For this reason, the length is generally set to 1 / integer of the wavelength. For example, when the frequency is 2.45 GHz, the length may be about 60 mm (1/2 wavelength) and about 30 mm (1/4 wavelength).

また、図5においては、図1,図2に示した構成におけるRFIDにおいて、アンテナ回路を増やした構成について示す。図5に示すように、アンテナ回路102を信号制御回路104用の第1のアンテナ回路301と、電源供給回路103用の第2のアンテナ回路302とに分けてRFID101を設けてもよい。この場合、電源供給回路103に給電するための無線信号は、リーダ/ライタ201から送信される信号とは別に、充電器303より供給される構成が望ましい。第2のアンテナ回路302に送信される無線信号は、リーダ/ライタ201から送受信される信号との混信を避けるため、リーダ/ライタ201から送信される信号と異なる周波数の信号であることが望ましい。 FIG. 5 shows a configuration in which the antenna circuit is increased in the RFID in the configuration shown in FIGS. As shown in FIG. 5, the RFID 101 may be provided by dividing the antenna circuit 102 into a first antenna circuit 301 for the signal control circuit 104 and a second antenna circuit 302 for the power supply circuit 103. In this case, it is desirable that the wireless signal for supplying power to the power supply circuit 103 is supplied from the charger 303 separately from the signal transmitted from the reader / writer 201. The radio signal transmitted to the second antenna circuit 302 is desirably a signal having a frequency different from that of the signal transmitted from the reader / writer 201 in order to avoid interference with the signal transmitted / received from the reader / writer 201.

なお、図5に示す構成において、第2のアンテナ回路302は、充電器303からの信号の受信に限らず、空間内の他の無線信号を受信し、電源供給回路に信号を供給してもよい。例えばRFID101のバッテリー114を充電するために第2のアンテナ回路302で受信する無線信号(電波)として、携帯電話の中継局の電波(800〜900MHz帯、1.5GHz、1.9〜2.1GHz帯等)、携帯電話から発振される電波、電波時計の電波(40kHz等)、家庭用の交流電源のノイズ(60Hz等)、他のリーダ/ライタ(RFID101と直接やりとりを行わないリーダ/ライタ)から無作為に生じている電波等を利用することができる。 In the configuration illustrated in FIG. 5, the second antenna circuit 302 is not limited to receiving a signal from the charger 303, but may receive other wireless signals in the space and supply signals to the power supply circuit. Good. For example, as a radio signal (radio wave) received by the second antenna circuit 302 for charging the battery 114 of the RFID 101, radio waves (800 to 900 MHz band, 1.5 GHz, 1.9 to 2.1 GHz) of a mobile phone relay station are used. Bands), radio waves oscillated from mobile phones, radio clock radio waves (40 kHz, etc.), household AC power source noise (60 Hz, etc.), other readers / writers (readers / writers that do not communicate directly with RFID 101) It is possible to use radio waves that are generated at random.

外部の無線信号を受信してバッテリーの充電を無線で行うことによって、バッテリーを充電するための充電器等を別途必要としないため、より低コストでRFIDを設けることができる。また、第2のアンテナ回路302に設けられるアンテナの形状は、これらの無線信号を受信しやすい長さや形状で設ける。また、上記のような複数種(複数の周波数帯)の電波を受信する場合には、長さや形状の異なるアンテナを含む複数のアンテナ回路を設けることが好ましい。   By receiving an external wireless signal and charging the battery wirelessly, a separate charger or the like for charging the battery is not required, so that the RFID can be provided at a lower cost. In addition, the antenna provided in the second antenna circuit 302 is provided with a length and shape that can easily receive these radio signals. In addition, when receiving a plurality of types (a plurality of frequency bands) of radio waves as described above, it is preferable to provide a plurality of antenna circuits including antennas having different lengths and shapes.

また本発明では、低周波信号発生回路115からの信号によりスイッチ回路116のオンとオフを制御することで、間欠的にRFIDを動作させ消費電力の低減を図っている。一般にRFIDはリーダ/ライタからの信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。本発明では、そのような場合に、RFIDの動作を停止することによって、バッテリーに蓄えた電力の消費を低減することができる。本発明における半導体装置において、常時動作しているのは、図1、図2における低周波信号発生回路115のみである。低周波信号発生回路115はバッテリー114に蓄えられた電力をもとに動作する。 In the present invention, the on / off state of the switch circuit 116 is controlled by a signal from the low-frequency signal generation circuit 115 to operate the RFID intermittently to reduce power consumption. In general, an RFID always operates in response to a signal from a reader / writer. However, depending on the contents of data and application, it may not always be necessary to respond constantly. According to the present invention, in such a case, the consumption of electric power stored in the battery can be reduced by stopping the operation of the RFID. In the semiconductor device of the present invention, only the low frequency signal generation circuit 115 in FIGS. 1 and 2 is always operating. The low frequency signal generation circuit 115 operates based on the electric power stored in the battery 114.

また本発明において、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電池のことをいう。なおバッテリーとしては、厚さ1μm〜数μmの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。   In the present invention, the battery refers to a battery that can recover the continuous use time by charging. As the battery, it is preferable to use a battery formed in a sheet shape having a thickness of 1 μm to several μm. For example, by using a lithium battery, preferably a lithium polymer battery using a gel electrolyte, a lithium ion battery, or the like, Miniaturization is possible. Needless to say, any rechargeable battery may be used, such as a nickel hydride battery or a nickel-cadmium rechargeable battery, or a large-capacity capacitor.

次に図1、図2における電源回路117の例について、図6を用いて説明する。   Next, an example of the power supply circuit 117 in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.

電源回路117は基準電圧回路とバッファ増幅回路で構成される。基準電圧回路は抵抗1000、ダイオード接続のトランジスタ1002、1003によって構成され、トランジスタのVGSの2倍に相当する基準電圧を発生させる。バッファ増幅回路はトランジスタ1005、1006で構成される差動回路、トランジスタ1007、1008によって構成されるカレントミラー回路、電流供給用抵抗1004、トランジスタ1009、抵抗1010によって構成されるソース接地増幅回路より構成される。 The power supply circuit 117 includes a reference voltage circuit and a buffer amplifier circuit. The reference voltage circuit includes a resistor 1000 and diode-connected transistors 1002 and 1003, and generates a reference voltage corresponding to twice the VGS of the transistor. The buffer amplifier circuit includes a differential circuit including transistors 1005 and 1006, a current mirror circuit including transistors 1007 and 1008, a current supply resistor 1004, a transistor 1009, and a source ground amplifier circuit including a resistor 1010. The

図6に示す電源回路において、出力端子より流れる電流が大きいときはトランジスタ1009に流れる電流が少なくなり、また、出力端子より流れる電流が小さいときはトランジスタ1009に流れる電流が多くなり、抵抗1010に流れる電流はほぼ一定となるように動作する。また出力端子の電位は基準電圧回路とほぼ同じ値となる。ここでは基準電圧回路とバッファ増幅回路を有する電源回路を示したが、本発明に用いる電源回路は図6に限定されず、他の形式の回路であっても良い。   In the power supply circuit shown in FIG. 6, when the current flowing from the output terminal is large, the current flowing through the transistor 1009 decreases, and when the current flowing from the output terminal is small, the current flowing through the transistor 1009 increases and flows through the resistor 1010. The current operates so as to be almost constant. Further, the potential of the output terminal is almost the same value as that of the reference voltage circuit. Although a power supply circuit having a reference voltage circuit and a buffer amplifier circuit is shown here, the power supply circuit used in the present invention is not limited to FIG. 6 and may be another type of circuit.

次に、図1、図2に示すRFID101の信号制御回路104に、リーダ/ライタ201よりデータを書き込む際の動作を以下に説明する。アンテナ回路102で受信した信号は、増幅回路105を介して、クロック信号として、論理回路107に入力される。さらに、アンテナ回路102から入力された信号は復調回路106で復調され、データとして論理回路107に入力される。   Next, an operation when data is written from the reader / writer 201 to the signal control circuit 104 of the RFID 101 illustrated in FIGS. 1 and 2 will be described below. A signal received by the antenna circuit 102 is input to the logic circuit 107 through the amplifier circuit 105 as a clock signal. Further, the signal input from the antenna circuit 102 is demodulated by the demodulation circuit 106 and input to the logic circuit 107 as data.

論理回路107において、入力されたデータはデコードされる。リーダ/ライタ201がデータを変形ミラー符号、NRZ−L符号などでエンコードして送信するため、それを論理回路107はデコードする。デコードされたデータは、メモリコントロール回路108に送られ、それに従いメモリ回路109にデータが書き込まれる。メモリ回路109は電源が切れても保持できる不揮発性メモリ回路である必要があり、マスクROMなどが使用される。   In the logic circuit 107, the input data is decoded. Since the reader / writer 201 encodes the data with a deformed mirror code, NRZ-L code or the like and transmits the data, the logic circuit 107 decodes the data. The decoded data is sent to the memory control circuit 108, and the data is written into the memory circuit 109 accordingly. The memory circuit 109 needs to be a nonvolatile memory circuit that can be retained even when the power is turned off, and a mask ROM or the like is used.

また、図1、図2に示すRFID101の信号制御回路104におけるメモリ回路109に記憶されたデータをリーダ/ライタ201が読み出す場合は以下のように動作する。アンテナ回路102で受信した交流信号は、増幅回路105を通して論理回路107に入力され、論理演算が行われる。そして、論理回路107からの信号を用いて、メモリコントロール回路108を制御し、メモリ回路109に記憶されているデータを読み出す。次にメモリ回路109から呼び出されたデータを論理回路110で加工し、増幅回路111で増幅の後、変調回路112を動作させる。データの加工はISO14443、ISO15693、ISO18000などの規格に定められた方式に従い加工されるが、リーダ/ライタとの整合性が確保されれば、上記規格以外であってもかまわない。   When the reader / writer 201 reads data stored in the memory circuit 109 in the signal control circuit 104 of the RFID 101 shown in FIGS. 1 and 2, the following operation is performed. The AC signal received by the antenna circuit 102 is input to the logic circuit 107 through the amplifier circuit 105, and a logic operation is performed. Then, using the signal from the logic circuit 107, the memory control circuit 108 is controlled to read out data stored in the memory circuit 109. Next, the data called from the memory circuit 109 is processed by the logic circuit 110, amplified by the amplifier circuit 111, and then the modulation circuit 112 is operated. Data is processed in accordance with a method defined in standards such as ISO 14443, ISO 15693, and ISO 18000, but other standards may be used as long as consistency with a reader / writer is ensured.

変調回路112が動作すると、アンテナ回路102のインピーダンスが変化する。これによって、アンテナ回路102で反射されるリーダ/ライタ201の信号に変化が生じる。この変化をリーダ/ライタが読み取ることによってRFID101のメモリ回路109に記憶されたデータを知ることが可能になる。このような変調方式を負荷変調方式という。   When the modulation circuit 112 operates, the impedance of the antenna circuit 102 changes. As a result, the signal of the reader / writer 201 reflected by the antenna circuit 102 changes. By reading this change, the reader / writer can know the data stored in the memory circuit 109 of the RFID 101. Such a modulation method is called a load modulation method.

なお、信号制御回路104に設けるトランジスタとして、様々な形態のトランジスタを適用することが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)、半導体基板やSOI基板を用いて形成されるトランジスタ、MOS型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ZnO、a−InGaZnOなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、信号制御回路104が形成されている基板の種類は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定されることはない。従って例えば、単結晶基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板などを用いて形成することが出来る。また、ある基板に信号制御回路104を形成し、その後、別の基板に信号制御回路104を移動させて、別の基板上に配置するようにしてもよい。   Note that various types of transistors can be used as the transistor provided in the signal control circuit 104. Thus, there is no limitation on the type of applicable transistor. Therefore, a thin film transistor (TFT) using a non-single-crystal semiconductor film typified by amorphous silicon or polycrystalline silicon, a transistor formed using a semiconductor substrate or an SOI substrate, a MOS transistor, a junction transistor, or a bipolar transistor Alternatively, a transistor using a compound semiconductor such as ZnO or a-InGaZnO, a transistor using an organic semiconductor or a carbon nanotube, or another transistor can be used. Note that the non-single-crystal semiconductor film may contain hydrogen or halogen. Various types of substrates on which the signal control circuit 104 is formed can be used, and are not limited to specific ones. Therefore, for example, a single crystal substrate, an SOI substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a paper substrate, a cellophane substrate, a stone substrate, or the like can be used. Alternatively, the signal control circuit 104 may be formed on a certain substrate, and then the signal control circuit 104 may be moved to another substrate and disposed on another substrate.

次に、図1、図2に示すRFID101に、外部の無線信号より電力を充電する際の動作を以下に説明する。アンテナ回路102で受信した外部の無線信号は、整流回路113により、半波整流され、そして平滑化される。そして整流回路113から出力される電力は、スイッチ回路116を介して、電源回路117に供給され、余剰電力がバッテリー114に蓄えられる。   Next, an operation when the RFID 101 shown in FIGS. 1 and 2 is charged with power from an external wireless signal will be described below. The external radio signal received by the antenna circuit 102 is half-wave rectified and smoothed by the rectifier circuit 113. The power output from the rectifier circuit 113 is supplied to the power supply circuit 117 via the switch circuit 116, and surplus power is stored in the battery 114.

また、前述したように、本発明では間欠的にRFIDを動作させることにより、消費電力の低減を図っている。一般にRFIDはリーダ/ライタからの信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。そのような場合に、RFIDの動作を停止することによって、バッテリーに蓄えた電力の消費を低減することができる。本発明において、常時動作しているのは、図1,図2における低周波信号発生回路115のみである。低周波信号発生回路115はバッテリー114に蓄えられた電力をもとに動作する。図7を用いて、低周波信号発生回路の出力波形について説明する。 Further, as described above, in the present invention, power consumption is reduced by intermittently operating the RFID. In general, an RFID always operates in response to a signal from a reader / writer. However, depending on the contents of data and application, it may not always be necessary to respond constantly. In such a case, the consumption of electric power stored in the battery can be reduced by stopping the operation of the RFID. In the present invention, only the low-frequency signal generation circuit 115 in FIGS. 1 and 2 is always operating. The low frequency signal generation circuit 115 operates based on the electric power stored in the battery 114. The output waveform of the low frequency signal generation circuit will be described with reference to FIG.

図7には、低周波信号発生回路がスイッチ回路に出力する信号の波形について示している。図7の例では出力波形のデューティ比を1:n(nは整数)にすることによって、消費電力を1/(n+1)程度にすることができる。この信号を元にしてスイッチ回路116を駆動する。スイッチ回路116はバッテリー114と電源回路117を出力信号がハイになっている期間だけ接続し、それによって、その期間だけRFIDを動作させる。 FIG. 7 shows a waveform of a signal output from the low frequency signal generation circuit to the switch circuit. In the example of FIG. 7, the power consumption can be reduced to about 1 / (n + 1) by setting the duty ratio of the output waveform to 1: n (n is an integer). Based on this signal, the switch circuit 116 is driven. The switch circuit 116 connects the battery 114 and the power supply circuit 117 only during a period when the output signal is high, and thereby operates the RFID only during that period.

また図8には図1,図2における低周波信号発生回路の具体的な構成例について説明する。図8の低周波信号発生回路115はリングオシレータ820、分周回路821、AND回路822、インバータ823、824によって構成されている。リングオシレータ820の発振信号を分周回路821で分周し、その出力をAND回路822にいれ、AND回路822で低デューティ比の信号を作り出している。さらにAND回路822の出力をインバータ823、インバータ824を介して、トランスミッションゲート825で構成されるスイッチ回路116に入力している。リングオシレータ820は低周波数で発振するリングオシレータであり、たとえば、1kHzで発振させる。 FIG. 8 illustrates a specific configuration example of the low-frequency signal generation circuit in FIGS. 8 includes a ring oscillator 820, a frequency dividing circuit 821, an AND circuit 822, and inverters 823 and 824. The oscillation signal of the ring oscillator 820 is frequency-divided by the frequency dividing circuit 821, and the output is input to the AND circuit 822. The AND circuit 822 generates a low duty ratio signal. Further, the output of the AND circuit 822 is input to the switch circuit 116 including the transmission gate 825 via the inverter 823 and the inverter 824. The ring oscillator 820 is a ring oscillator that oscillates at a low frequency, and oscillates at 1 kHz, for example.

また図9は図8で示した低周波信号発生回路115の各構成から出力される信号のタイミングチャートについて示す。図9において、リングオシレータ820の出力波形、分周回路821の出力波形、AND回路822の出力波形を示したものである。分周回路821を1024分周の分周回路とすれば分周回路の出力信号としては、図9に図示するような順次分周された信号である分周回路出力波形1、分周回路出力波形2、分周回路出力波形3が順次出力されていく。本実施の形態では例として、分周回路821を1024分周の分周回路であるとすると、分周回路821から出力された複数の信号が入力されたAND回路822より出力される信号のデューティ比を1:1024の信号として形成することができる。このときリングオシレータ820の発振周波数が1KHzであれば1つの周期において動作期間は0.5us、非動作期間は512usである。リングオシレータの発振周波数は1KHzに限らず、他の周波数であっても良い。また、分周回路における分周の数も1024に限らず他の値であっても良い。 FIG. 9 is a timing chart of signals output from the components of the low-frequency signal generation circuit 115 shown in FIG. FIG. 9 shows the output waveform of the ring oscillator 820, the output waveform of the frequency dividing circuit 821, and the output waveform of the AND circuit 822. If the frequency dividing circuit 821 is a frequency dividing circuit having a frequency of 1024, the output signal of the frequency dividing circuit includes a frequency dividing circuit output waveform 1 which is a sequentially frequency-divided signal as shown in FIG. Waveform 2 and frequency divider circuit output waveform 3 are sequentially output. In this embodiment, as an example, when the frequency divider 821 is a frequency divider of 1024, the duty of a signal output from the AND circuit 822 to which a plurality of signals output from the frequency divider 821 are input. The ratio can be formed as a 1: 1024 signal. At this time, if the oscillation frequency of the ring oscillator 820 is 1 KHz, the operation period is 0.5 us and the non-operation period is 512 us in one cycle. The oscillation frequency of the ring oscillator is not limited to 1 KHz and may be other frequencies. Further, the number of frequency divisions in the frequency divider circuit is not limited to 1024, and may be other values.

そして本発明における低周波信号発生回路から出力される信号は定期的にスイッチ回路116のトランスミッションゲートのオンとオフを制御し、バッテリー114から電源回路への電力の供給を制御することができる。すなわち、バッテリー114から信号制御回路への電力の供給を間欠的に行うことにより、RFIDの低消費電力化を図ることができる。 The signal output from the low frequency signal generation circuit according to the present invention can periodically control on / off of the transmission gate of the switch circuit 116 and control the supply of power from the battery 114 to the power supply circuit. That is, the power consumption of the RFID can be reduced by intermittently supplying power from the battery 114 to the signal control circuit.

本発明のRFIDにおいては、リーダ/ライタからの信号に対し、一定周期の割合で信号を送信することにより消費電力を十分小さく下げることが可能になる。また加えて、RFIDの外部より入力される無線信号をアンテナ回路で受信し、電源供給回路におけるバッテリー内に電力を蓄電することにより、信号制御回路に供給する電力を定期的にアンテナ回路より供給されることなく動作することが可能になる。また、アンテナ回路から受信信号の電力と、バッテリー内に蓄電された電力を制御回路により比較することで、整流回路からの電力の供給か、バッテリーから電源回路への供給かを選択することによりさらなる低消費電力化を図ることができるため好適である。 In the RFID of the present invention, the power consumption can be sufficiently reduced by transmitting a signal at a constant cycle rate relative to the signal from the reader / writer. In addition, the radio signal input from the outside of the RFID is received by the antenna circuit, and the electric power supplied to the signal control circuit is periodically supplied from the antenna circuit by storing the electric power in the battery in the power supply circuit. It becomes possible to operate without. Further, by comparing the power of the received signal from the antenna circuit with the power stored in the battery by the control circuit, it is possible to further select the power supply from the rectifier circuit or the power supply circuit from the battery. This is preferable because low power consumption can be achieved.

以上のように、本発明のRFIDを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部の無線信号を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。   As described above, a semiconductor device having an RFID of the present invention has a battery. As a result, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention includes an antenna that receives a signal for supplying power to the battery. Therefore, the battery can be charged by using an external wireless signal as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態2)
Note that this embodiment can be implemented in free combination with the description of the other embodiments in this specification.
(Embodiment 2)

本実施の形態では、上記実施の形態1で示したRFIDである半導体装置において、電源供給回路における電源回路に供給される電力として整流回路からの電力とバッテリーからの電力のいずれを用いるかの選択を制御するための制御回路を備えた構成に関して、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態1と同じ部分は同じ符号を用いて示す場合がある。   In this embodiment mode, in the semiconductor device that is an RFID shown in Embodiment Mode 1, selection is made between using power from the rectifier circuit or power from the battery as power supplied to the power supply circuit in the power supply circuit. A configuration including a control circuit for controlling the above will be described with reference to the drawings. Note that in the drawings used in this embodiment, the same portions as those in Embodiment 1 may be denoted by the same reference numerals.

本実施の形態における本発明の半導体装置の一構成例について、図10、図11に示すブロック図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、半導体装置をRFIDとして利用する場合について説明する。   One structural example of the semiconductor device of the present invention in this embodiment will be described with reference to block diagrams shown in FIGS. Note that in this embodiment, the case where a semiconductor device is used as an RFID will be described.

図10のRFID101は、アンテナ回路102、電源供給回路103、信号制御回路104によって構成されている。信号制御回路104は、増幅回路105、復調回路106、論理回路107、メモリコントロール回路108、メモリ回路109、論理回路110、増幅回路111、変調回路112によって構成される。また電源供給回路103は、整流回路113、制御回路1001、バッテリー114、低周波信号発生回路115、スイッチ回路116、電源回路117によって構成される。実施の形態1における図1の構成との違いは、制御回路1001が整流回路113とバッテリー114との間にある点にある。 10 includes an antenna circuit 102, a power supply circuit 103, and a signal control circuit 104. The signal control circuit 104 includes an amplification circuit 105, a demodulation circuit 106, a logic circuit 107, a memory control circuit 108, a memory circuit 109, a logic circuit 110, an amplification circuit 111, and a modulation circuit 112. The power supply circuit 103 includes a rectifier circuit 113, a control circuit 1001, a battery 114, a low frequency signal generation circuit 115, a switch circuit 116, and a power supply circuit 117. The difference from the configuration of FIG. 1 in Embodiment 1 is that the control circuit 1001 is between the rectifier circuit 113 and the battery 114.

また、図11には、アンテナ回路102とリーダ/ライタ201との間で信号が送受信され、そしてリーダ/ライタ201からの信号を元に充電を行うブロック図について示す。図11において、アンテナ回路102で受信した信号は、電源供給回路103、及び信号制御回路104に入力される。 FIG. 11 illustrates a block diagram in which a signal is transmitted and received between the antenna circuit 102 and the reader / writer 201 and charging is performed based on the signal from the reader / writer 201. In FIG. 11, a signal received by the antenna circuit 102 is input to the power supply circuit 103 and the signal control circuit 104.

図11において、アンテナ回路102より電源供給回路103に入力される信号は、整流回路113、スイッチ回路116を介して電源回路117に入力される。また図11においてアンテナ回路102で受信する信号は整流回路113、制御回路1001を介してバッテリー114に入力され、バッテリー114の充電が行われる。 In FIG. 11, a signal input from the antenna circuit 102 to the power supply circuit 103 is input to the power supply circuit 117 through the rectifier circuit 113 and the switch circuit 116. In FIG. 11, a signal received by the antenna circuit 102 is input to the battery 114 via the rectifier circuit 113 and the control circuit 1001, and the battery 114 is charged.

また図11において、アンテナ回路102より信号制御回路104に入力される信号は、増幅回路105を介して復調回路106に出力され、復調回路106により復調された後、論理回路107、メモリコントロール回路108、メモリ回路109、論理回路110、増幅回路111を経て、変調回路112に入力され、変調回路112により変調された後、アンテナ回路102より、リーダ/ライタ201に送信される。 In FIG. 11, a signal input from the antenna circuit 102 to the signal control circuit 104 is output to the demodulation circuit 106 via the amplifier circuit 105, demodulated by the demodulation circuit 106, and then the logic circuit 107 and the memory control circuit 108. The signal is input to the modulation circuit 112 via the memory circuit 109, the logic circuit 110, and the amplification circuit 111, modulated by the modulation circuit 112, and then transmitted from the antenna circuit 102 to the reader / writer 201.

なお、アンテナ回路102は、実施の形態1で示した図4(A)に示す構成であればよい。また、整流回路113は、実施の形態1で示した図4(B)に示す構成であればよい。   Note that the antenna circuit 102 may have the structure illustrated in FIG. 4A described in Embodiment 1. In addition, the rectifier circuit 113 may have the structure illustrated in FIG. 4B described in Embodiment 1.

また、図10,図11におけるアンテナ回路102については、実施の形態1で述べたアンテナ回路102の説明と同様であるためここでは説明を省略する。   The antenna circuit 102 in FIGS. 10 and 11 is similar to the description of the antenna circuit 102 described in Embodiment Mode 1, and thus description thereof is omitted here.

なお、アンテナ回路102に設けるアンテナの形状の例としては、実施の形態1で説明した図3の形状を用いれば良く、上述の説明と同様であるためここでは省略する。   Note that as an example of the shape of the antenna provided in the antenna circuit 102, the shape shown in FIG. 3 described in Embodiment Mode 1 may be used, which is similar to the above description and is omitted here.

また、図12においては、図10,図11に示した構成におけるRFIDにおいて、アンテナ回路を増やした構成について示す。図12に示す構成は、実施の形態1で示した図5の構成に対応する。そのため、実施の形態1で示した図5の説明と同様であり、ここでは省略する。 In addition, FIG. 12 shows a configuration in which the antenna circuit is increased in the RFID in the configuration shown in FIGS. The configuration shown in FIG. 12 corresponds to the configuration of FIG. 5 shown in the first embodiment. Therefore, this is the same as the description of FIG. 5 described in Embodiment 1, and is omitted here.

図10、図11における電源回路117の構成については、実施の形態1で述べた電源回路117の説明、及び図6の構成と同様であるためここでは説明を省略する。 The configuration of the power supply circuit 117 in FIGS. 10 and 11 is the same as the description of the power supply circuit 117 described in Embodiment Mode 1 and the configuration of FIG.

本実施の形態において、電源供給回路103では、整流回路113から出力される電力が、信号制御回路104を動作させるのに必要な電力より十分に大きいときには、整流回路から出力される電力のうち余剰電力をバッテリーに蓄え、整流回路から出力される電力が、信号制御回路を動作させるのに十分でないときには、バッテリーからも電源回路に電力を供給する制御手段を有している。 In the present embodiment, in the power supply circuit 103, when the power output from the rectifier circuit 113 is sufficiently larger than the power required to operate the signal control circuit 104, the surplus of the power output from the rectifier circuit When the electric power is stored in the battery and the electric power output from the rectifier circuit is not sufficient to operate the signal control circuit, the battery control unit has control means for supplying electric power from the battery to the power supply circuit.

本実施の形態においては、整流回路113に制御回路1001を介してバッテリー114を接続することにより電源回路への電力の制御を実現することができる。整流回路113にバッテリー114を接続することによって、余剰電力をバッテリー114に蓄え、整流回路113から出力される電力が低下した時にはバッテリー114から電源回路117に電力を供給する。 In this embodiment mode, power control to the power supply circuit can be realized by connecting the battery 114 to the rectifier circuit 113 via the control circuit 1001. By connecting the battery 114 to the rectifier circuit 113, surplus power is stored in the battery 114, and when the power output from the rectifier circuit 113 decreases, power is supplied from the battery 114 to the power supply circuit 117.

また、図10、図11に示す制御回路1001の例について図13を用いて説明する。 An example of the control circuit 1001 illustrated in FIGS. 10 and 11 will be described with reference to FIG.

図13において制御回路1001は整流素子1394、整流素子1395、電圧比較回路1391、スイッチ1392、及びスイッチ1393を有している。 In FIG. 13, the control circuit 1001 includes a rectifying element 1394, a rectifying element 1395, a voltage comparison circuit 1391, a switch 1392, and a switch 1393.

図13において、電圧比較回路1391は、バッテリー114から出力される電圧と整流回路113から出力される電圧とを比較する。整流回路113から出力される電圧がバッテリー114から出力される電圧よりも十分に高いときには、電圧比較回路1391はスイッチ1392をオンにし、スイッチ1393をオフにする。すると、整流回路113から整流素子1394及びスイッチ1392を介してバッテリー114に電流が流れる。一方、整流回路113から出力される電圧がバッテリー114から出力される電圧と比較して十分な高さでなくなると、電圧比較回路1391はスイッチ1392をオフにし、スイッチ1393をオンにする。このとき、整流回路113から出力された電圧がバッテリー114から出力された電圧より高ければ、整流素子1395には電流が流れないが、整流回路113から出力された電圧がバッテリー114から出力された電圧より低ければ、バッテリー114からスイッチ1393及び整流素子1395、スイッチ回路116を介して電源回路117に電流が流れる。 In FIG. 13, the voltage comparison circuit 1391 compares the voltage output from the battery 114 with the voltage output from the rectifier circuit 113. When the voltage output from the rectifier circuit 113 is sufficiently higher than the voltage output from the battery 114, the voltage comparison circuit 1391 turns on the switch 1392 and turns off the switch 1393. Then, a current flows from the rectifier circuit 113 to the battery 114 via the rectifier element 1394 and the switch 1392. On the other hand, when the voltage output from the rectifier circuit 113 is not sufficiently high compared to the voltage output from the battery 114, the voltage comparison circuit 1391 turns off the switch 1392 and turns on the switch 1393. At this time, if the voltage output from the rectifier circuit 113 is higher than the voltage output from the battery 114, no current flows through the rectifier element 1395, but the voltage output from the rectifier circuit 113 is the voltage output from the battery 114. If lower, a current flows from the battery 114 to the power supply circuit 117 via the switch 1393, the rectifier element 1395, and the switch circuit 116.

なお、制御回路1001は本実施の形態で説明した構成に限定されず、他の形式を用いても良い。 Note that the control circuit 1001 is not limited to the structure described in this embodiment mode, and other types may be used.

また、図13においてにおいて説明した電圧比較回路1391の例について図14を用いて説明する。 An example of the voltage comparison circuit 1391 described with reference to FIG. 13 will be described with reference to FIG.

図14に示す構成において、電圧比較回路1391は、バッテリー114から出力される電圧を抵抗素子1403と抵抗素子1404で抵抗分割し、整流回路113から出力される電圧を抵抗素子1401と抵抗素子1402で抵抗分割し、これらの抵抗分割により得られる電位をコンパレーター1405に入力している。コンパレーター1405の出力にはインバータ形式のバッファ回路1406及びバッファ回路1407を直列に接続する。そして、バッファ回路1406の出力は図13におけるスイッチ1393の制御端子に入力され、バッファ回路1407の出力は図13におけるスイッチ1392の制御端子に入力され、図13のスイッチ1392及びスイッチ1393のオンとオフを制御する。なお、図13におけるスイッチ1392及びスイッチ1393は制御端子に入力される信号がHレベルのときオンし、Lレベルのときオフするものとする。 In the configuration illustrated in FIG. 14, the voltage comparison circuit 1391 divides the voltage output from the battery 114 by the resistance elements 1403 and 1404, and the voltage output from the rectifier circuit 113 is generated by the resistance elements 1401 and 1402. The resistance is divided, and the potential obtained by the resistance division is input to the comparator 1405. An inverter type buffer circuit 1406 and a buffer circuit 1407 are connected in series to the output of the comparator 1405. The output of the buffer circuit 1406 is input to the control terminal of the switch 1393 in FIG. 13, the output of the buffer circuit 1407 is input to the control terminal of the switch 1392 in FIG. 13, and the switches 1392 and 1393 in FIG. To control. Note that the switch 1392 and the switch 1393 in FIG. 13 are turned on when the signal input to the control terminal is at the H level and turned off when the signal is at the L level.

また図14に示す構成において、抵抗分割して、コンパレーター1405に入力する電圧を調整することにより、バッテリー114から出力される電圧より整流回路113から出力される電圧がどれだけ高くなったら、スイッチ1392をオンにし、スイッチ1393をオフにするかを制御することができる。 Further, in the configuration shown in FIG. 14, when the voltage output from the battery 114 becomes higher than the voltage output from the battery 114 by dividing the resistance and adjusting the voltage input to the comparator 1405, the switch Whether the switch 1392 is turned on and the switch 1393 is turned off can be controlled.

なお、電圧比較回路1391は本実施の形態において説明した構成に限定されず、他の形式を用いても良い。 Note that the voltage comparison circuit 1391 is not limited to the structure described in this embodiment mode, and other types may be used.

また、図10、図11に示すRFID101の信号制御回路104に、リーダ/ライタ201よりデータを書き込む際の動作、RFID101の信号制御回路104におけるメモリ回路109に記憶されたデータをリーダ/ライタ201が呼び出す動作については、実施の形態1において説明した図1、図2における動作と同様であるため本実施の形態においてはその説明を省略する。 The reader / writer 201 stores data stored in the memory circuit 109 in the signal control circuit 104 of the RFID 101 and the operation when data is written to the signal control circuit 104 of the RFID 101 shown in FIGS. Since the calling operation is the same as the operation in FIGS. 1 and 2 described in the first embodiment, the description thereof is omitted in this embodiment.

次に、図10、図11に示すRFID101に、外部の無線信号より電力を充電する際の動作を以下に説明する。アンテナ回路102で受信した外部の無線信号は、整流回路113により、半波整流され、そして平滑化される。   Next, an operation when the RFID 101 shown in FIGS. 10 and 11 is charged with power from an external wireless signal will be described below. The external radio signal received by the antenna circuit 102 is half-wave rectified and smoothed by the rectifier circuit 113.

そして制御回路1001において、バッテリー114から出力される電圧と整流回路113から出力される電圧とを比較する。整流回路113から出力される電圧がバッテリー114から出力される電圧よりも十分高ければ、整流回路113とバッテリー114とを接続する。このとき整流回路113から出力される電力はバッテリー114と電源回路117の両方に供給され、余剰電力がバッテリー114に蓄えられる。 Then, the control circuit 1001 compares the voltage output from the battery 114 with the voltage output from the rectifier circuit 113. If the voltage output from the rectifier circuit 113 is sufficiently higher than the voltage output from the battery 114, the rectifier circuit 113 and the battery 114 are connected. At this time, power output from the rectifier circuit 113 is supplied to both the battery 114 and the power supply circuit 117, and surplus power is stored in the battery 114.

制御回路1001は、整流回路113から出力される電圧がバッテリー114から出力される電圧と比較して十分な高さでなくなると電源回路117とバッテリー114とを接続する。このとき、整流回路113から出力された電圧がバッテリー114から出力された電圧より高いときには、整流回路113から出力される電力が電源回路117に供給され、バッテリーへの充電やバッテリーの電力の消費はない。そして、整流回路113から出力される電圧がバッテリー114から出力される電圧より低くなると、バッテリー114から電源回路に電力を供給する。すなわち、制御回路1001は整流回路113から出力される電圧とバッテリー114から出力される電圧とに応じて電流の方向を制御する。 The control circuit 1001 connects the power supply circuit 117 and the battery 114 when the voltage output from the rectifier circuit 113 is not sufficiently higher than the voltage output from the battery 114. At this time, when the voltage output from the rectifier circuit 113 is higher than the voltage output from the battery 114, the power output from the rectifier circuit 113 is supplied to the power supply circuit 117, and charging of the battery and consumption of the battery power are not performed. Absent. When the voltage output from the rectifier circuit 113 becomes lower than the voltage output from the battery 114, power is supplied from the battery 114 to the power supply circuit. That is, the control circuit 1001 controls the direction of current according to the voltage output from the rectifier circuit 113 and the voltage output from the battery 114.

また、前述したように、本発明では低周波信号発生回路115の出力信号によりスイッチ回路116のオンとオフを切り替え、間欠的にRFIDを動作させ消費電力の低減を図っている。一般にRFIDは信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。そのような場合に、RFIDの動作を停止することによって、バッテリーに蓄えた電力の消費を低減することができる。 Further, as described above, in the present invention, the switch circuit 116 is turned on and off by the output signal of the low frequency signal generation circuit 115, and the RFID is operated intermittently to reduce power consumption. In general, an RFID always operates with respect to a signal. However, depending on the contents of data and application, there is a case where it is not always necessary to respond. In such a case, the consumption of electric power stored in the battery can be reduced by stopping the operation of the RFID.

なお本実施の形態における低周波信号発生回路の構成及びタイミングチャートについては、実施の形態1で説明した図7、図8、図9、及びその説明箇所と同様であるため、本実施の形態においては説明を省略する。 Note that the configuration and timing chart of the low-frequency signal generation circuit in this embodiment are the same as those in FIGS. 7, 8, and 9 described in Embodiment 1, and the description thereof. Will not be described.

このようにして、本発明のRFIDにおいては、リーダ/ライタからの信号に対し、一定周期で信号を送信することにより消費電力を十分小さく下げることが可能になる。また加えて、RFIDの外部より入力される無線信号をアンテナ回路で受信し、電源供給回路におけるバッテリー内に電力を蓄電することにより、信号制御回路に供給する電力を定期的にアンテナ回路より供給することなくRFIDを動作することが可能になる。また、アンテナ回路から入力される受信信号の電力と、バッテリー内に蓄電された電力を制御回路により比較することで、整流回路から電源回路に電力を供給するか、バッテリーから電源回路に電力を供給するかを選択することにより、さらなるバッテリーにおける消費電力の低減を図ることができるため好適である。 In this way, in the RFID of the present invention, it is possible to sufficiently reduce power consumption by transmitting a signal at a constant period with respect to a signal from a reader / writer. In addition, a radio signal input from the outside of the RFID is received by the antenna circuit, and the electric power supplied to the signal control circuit is periodically supplied from the antenna circuit by storing the electric power in the battery in the power supply circuit. RFID can be operated without any problems. Also, the power of the received signal input from the antenna circuit and the power stored in the battery are compared by the control circuit, so that power is supplied from the rectifier circuit to the power circuit, or power is supplied from the battery to the power circuit. It is preferable to select whether or not to further reduce the power consumption of the battery.

以上のように、本発明のRFIDを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来問題視されていた電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源として外部の無線信号を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのように電池の残存容量の確認や電池の交換を行なわずに使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。 As described above, a semiconductor device having an RFID of the present invention has a battery. Therefore, it is possible to prevent a shortage of electric power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, which has been regarded as a problem in the past. The semiconductor device of the present invention includes an antenna that receives a signal for supplying power to the battery. Therefore, the battery can be charged using an external radio signal as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without checking the remaining capacity of the battery or replacing the battery as in the active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。
(実施の形態3)
Note that this embodiment can be implemented in free combination with the description of the other embodiments in this specification.
(Embodiment 3)

本実施の形態では、上記実施の形態1で示したRFIDを有する半導体装置において、ブースターアンテナ回路(以下、ブースターアンテナという)を有する構成に関して、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態1と同じ部分は同じ符号を用いて示す。   In this embodiment, a structure including a booster antenna circuit (hereinafter referred to as a booster antenna) in the semiconductor device including the RFID described in Embodiment 1 is described with reference to drawings. Note that in the drawings used in this embodiment, the same portions as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals.

なお、本実施の形態において述べるブースターアンテナとは、リーダ/ライタからの信号や充電器等の無線信号を受信するアンテナ回路よりも、サイズの大きいアンテナ回路(以下、ブースターアンテナという)のことをいう。アンテナ回路とブースターアンテナを使用する周波数帯域で共振させ、磁界結合させることで、リーダ/ライタまたは充電器より発振された信号を、効率よく目的のRFIDへ伝達させることができるものをいう。ブースターアンテナは磁界を介してコイルアンテナと結合しているため、直接チップアンテナ及び信号制御回路とは接続する必要が無いため好適である。 Note that the booster antenna described in this embodiment refers to an antenna circuit (hereinafter referred to as a booster antenna) that is larger in size than an antenna circuit that receives a signal from a reader / writer or a wireless signal such as a charger. . It means that the signal oscillated from the reader / writer or the charger can be efficiently transmitted to the target RFID by resonating in the frequency band in which the antenna circuit and the booster antenna are used and magnetically coupled. Since the booster antenna is coupled to the coil antenna via a magnetic field, it is preferable that the booster antenna does not need to be directly connected to the chip antenna and the signal control circuit.

本実施の形態におけるRFIDに用いる半導体装置について、図15に示すブロック図を用いて説明する。 A semiconductor device used for the RFID in this embodiment will be described with reference to a block diagram shown in FIG.

図15のRFID101は、アンテナ回路102、ブースターアンテナ1501、電源供給回路103、信号制御回路104によって構成されている。信号制御回路104は、増幅回路105、復調回路106、論理回路107、メモリコントロール回路108、メモリ回路109、論理回路110、増幅回路111、変調回路112によって構成される。また電源供給回路103は、整流回路113、バッテリー114、低周波信号発生回路115、スイッチ回路116、電源回路117によって構成される。また、図15においては、アンテナ回路102とリーダ/ライタ201との間で信号がブースターアンテナを介して送受信され、そしてリーダ/ライタ201からの信号を元に充電が行われることを示したブロック図でもある。実施の形態1における図2の構成との違いは、ブースターアンテナ1501がリーダ/ライタ201とアンテナ回路102との間にある点にある。 15 includes an antenna circuit 102, a booster antenna 1501, a power supply circuit 103, and a signal control circuit 104. The signal control circuit 104 includes an amplification circuit 105, a demodulation circuit 106, a logic circuit 107, a memory control circuit 108, a memory circuit 109, a logic circuit 110, an amplification circuit 111, and a modulation circuit 112. The power supply circuit 103 includes a rectifier circuit 113, a battery 114, a low frequency signal generation circuit 115, a switch circuit 116, and a power supply circuit 117. FIG. 15 is a block diagram showing that signals are transmitted and received between the antenna circuit 102 and the reader / writer 201 via the booster antenna, and charging is performed based on the signal from the reader / writer 201. But there is. The difference from the configuration of FIG. 2 in Embodiment 1 is that the booster antenna 1501 is between the reader / writer 201 and the antenna circuit 102.

図15において、RFID101は、ブースターアンテナ1501がリーダ/ライタ201からの信号を受信し、アンテナ回路102とブースターアンテナ1501との磁界結合によりリーダ/ライタからの信号がアンテナ回路102で受信される。図15において、アンテナ回路102より電源供給回路103に入力される信号は、整流回路113、スイッチ回路116を介して電源回路117に入力される。また図15においてアンテナ回路102で受信する信号は整流回路113を介してバッテリー114に入力され、バッテリー114の充電が行われる。 In FIG. 15, in the RFID 101, a booster antenna 1501 receives a signal from the reader / writer 201, and a signal from the reader / writer is received by the antenna circuit 102 by magnetic coupling between the antenna circuit 102 and the booster antenna 1501. In FIG. 15, a signal input from the antenna circuit 102 to the power supply circuit 103 is input to the power supply circuit 117 via the rectifier circuit 113 and the switch circuit 116. In FIG. 15, a signal received by the antenna circuit 102 is input to the battery 114 via the rectifier circuit 113, and the battery 114 is charged.

また図15において、アンテナ回路102より信号制御回路104に入力される信号は、増幅回路105を介して復調回路106により復調され、論理回路107、メモリコントロール回路108、メモリ回路109、論理回路110、増幅回路111を経て、変調回路112により変調され、アンテナ回路102より、リーダ/ライタ201に送信される。 In FIG. 15, a signal input from the antenna circuit 102 to the signal control circuit 104 is demodulated by the demodulation circuit 106 via the amplifier circuit 105, and the logic circuit 107, the memory control circuit 108, the memory circuit 109, the logic circuit 110, The signal is modulated by the modulation circuit 112 through the amplifier circuit 111 and transmitted from the antenna circuit 102 to the reader / writer 201.

なお、アンテナ回路102は、実施の形態1で示した図4(A)に示す構成であればよい。また、整流回路113は、実施の形態1で示した図4(B)に示す構成であればよい。   Note that the antenna circuit 102 may have the structure illustrated in FIG. 4A described in Embodiment 1. In addition, the rectifier circuit 113 may have the structure illustrated in FIG. 4B described in Embodiment 1.

また、図15におけるアンテナ回路102については、実施の形態1で述べたアンテナ回路102の説明と同様であるためここでは説明を省略する。   15 is similar to the description of the antenna circuit 102 described in Embodiment Mode 1, and thus description thereof is omitted here.

また、本実施の形態においては、アンテナ回路102がブースターアンテナ1501を介して信号を受信する際は、電磁誘導方式により信号の交信が行なわれる。そのため、図15におけるRFID101は、コイル状のアンテナ回路102、ブースターアンテナ1501を有する構成となる。図15において、リーダ/ライタ201のアンテナ回路中のコイル状のアンテナとRFID101のブースターアンテナ1501を近づけると、リーダ/ライタ201におけるアンテナ回路のコイル状のアンテナから交流磁界が発生する。交流磁界がRFID101内のコイル状のブースターアンテナ1501を貫き、電磁誘導によりRFID101内のコイル状のブースターアンテナの端子間(アンテナの一端と他端の間)に起電力が発生する。コイル状のブースターアンテナ1501において電磁誘導による起電力が発生すると共にブースターアンテナ自体から交流磁界が発生する。そして、ブースターアンテナ1501から発生する交流磁界がRFID101内のコイル状のアンテナ回路102を貫き、電磁誘導によりRFID101内のコイル状のアンテナ回路102の端子間(アンテナの一端と他端の間)に起電力が発生する。このようにして、RFID101は、リーダ/ライタ201から信号及び起電力を得ることができる。 In this embodiment, when the antenna circuit 102 receives a signal via the booster antenna 1501, the signal is communicated by an electromagnetic induction method. Therefore, the RFID 101 in FIG. 15 includes a coiled antenna circuit 102 and a booster antenna 1501. In FIG. 15, when the coiled antenna in the antenna circuit of the reader / writer 201 and the booster antenna 1501 of the RFID 101 are brought close to each other, an alternating magnetic field is generated from the coiled antenna of the antenna circuit in the reader / writer 201. An alternating magnetic field passes through the coiled booster antenna 1501 in the RFID 101, and an electromotive force is generated between terminals of the coiled booster antenna in the RFID 101 (between one end and the other end of the antenna) due to electromagnetic induction. In the coiled booster antenna 1501, an electromotive force is generated by electromagnetic induction, and an alternating magnetic field is generated from the booster antenna itself. An alternating magnetic field generated from the booster antenna 1501 passes through the coiled antenna circuit 102 in the RFID 101 and is generated between terminals of the coiled antenna circuit 102 in the RFID 101 (between one end and the other end of the antenna) by electromagnetic induction. Electric power is generated. In this way, the RFID 101 can obtain a signal and an electromotive force from the reader / writer 201.

本実施の形態においては、図15のブースターアンテナを具備する構成により、リーダ/ライタ201とRFID101間の信号の送受信についての通信距離を伸ばすことができ、信号のやりとりをより確実にすることができるため好適である。 In the present embodiment, the configuration including the booster antenna of FIG. 15 can increase the communication distance for transmission / reception of signals between the reader / writer 201 and the RFID 101, and can more reliably exchange signals. Therefore, it is preferable.

また、実施の形態1の図5において示したアンテナ回路の如く、リーダ/ライタ201との信号の送受信に第1のアンテナ回路301、充電器303からの無線信号の受信に第2のアンテナ回路302を設け、第1のアンテナ回路301とリーダ/ライタ201との信号の送受信にブースターアンテナを用いる構成としてもよい。その例として図16に第1のアンテナ回路301及び第2のアンテナ回路302及び充電器303を含む構成について示す。アンテナ回路とブースターアンテナを使用する周波数帯域で共振させ、磁界結合させることで、リーダ/ライタ201より発振された信号を、効率よく目的のRFIDへ伝達させることができ好適である。 Further, like the antenna circuit shown in FIG. 5 of Embodiment Mode 1, the first antenna circuit 301 is used for transmitting / receiving a signal to / from the reader / writer 201, and the second antenna circuit 302 is used for receiving a radio signal from the charger 303. And a booster antenna may be used for transmission / reception of signals between the first antenna circuit 301 and the reader / writer 201. As an example, FIG. 16 illustrates a structure including a first antenna circuit 301, a second antenna circuit 302, and a charger 303. It is preferable that the signal oscillated from the reader / writer 201 can be efficiently transmitted to the target RFID by resonating in the frequency band in which the antenna circuit and the booster antenna are used and magnetically coupled.

なお図16に示した構成において、ブースターアンテナ1501の同調を第1のアンテナ回路301に限らず、ブースターアンテナ1501が同調する周波数の帯域を変化させることにより他のアンテナと磁界結合させることもできる。例えば図16に示す構成において、ブースターアンテナ1501が充電器303からの信号を受信し第2のアンテナ回路302と磁界結合することで充電器からの信号を第2のアンテナに伝える構成であってもよい。 In the configuration shown in FIG. 16, the tuning of the booster antenna 1501 is not limited to the first antenna circuit 301, but can be magnetically coupled to another antenna by changing the frequency band in which the booster antenna 1501 is tuned. For example, in the configuration shown in FIG. 16, the booster antenna 1501 receives a signal from the charger 303 and magnetically couples with the second antenna circuit 302 to transmit the signal from the charger to the second antenna. Good.

なお図16に示した構成において、ブースターアンテナ1501の同調を第1のアンテナ回路301または第2のアンテナ回路302のいずれか一方に限らず、ブースターアンテナ1501が同調する周波数の帯域を広げることにより複数のアンテナと磁界結合させることもできる。例えば、図16に示す構成において、ブースターアンテナ1501がリーダ/ライタ201及び充電器303からの信号を受信し第1のアンテナ回路301及び第2のアンテナ回路302と磁界結合することでリーダ/ライタからの信号及び充電器からの信号を送受信する構成であってもよい。この場合、第1のアンテナ回路301及び第2のアンテナ回路302の同調する周波数を近づけておくことにより、よりブースターアンテナ1501における電磁誘導の効率が上がるため好ましい。よって、第2のアンテナ回路302と充電器303間で送受信される信号の周波数m(mは正の数)は、第1のアンテナ回路301で送受信される信号の周波数をM(Mは正の数)とすると、0.5m<M<1.5mの関係にあり、且つm≠Mを満たす周波数であることが望ましい。前述の効果に加えて、第2のアンテナ回路302に入力される信号の周波数を前述の範囲に設定することにより、第1のアンテナ回路301及び第2のアンテナ回路302の形状を大きく異ならせることなく設計することが可能となり好適である。すなわち、リーダ/ライタ201とRFID101間の信号の送受信及び充電器303とRFID101間の信号の送受信についての通信距離を伸ばすことができ、データのやりとり及びバッテリー114への充電をより確実におこなうことができ好適である。 Note that in the configuration shown in FIG. 16, the tuning of the booster antenna 1501 is not limited to either the first antenna circuit 301 or the second antenna circuit 302. It can also be magnetically coupled to the antenna. For example, in the configuration shown in FIG. 16, the booster antenna 1501 receives signals from the reader / writer 201 and the charger 303 and magnetically couples with the first antenna circuit 301 and the second antenna circuit 302 so that the reader / writer The structure which transmits / receives the signal of and the signal from a charger may be sufficient. In this case, it is preferable to make the frequency with which the first antenna circuit 301 and the second antenna circuit 302 are tuned close to each other because the efficiency of electromagnetic induction in the booster antenna 1501 is further increased. Therefore, the frequency m (m is a positive number) of a signal transmitted and received between the second antenna circuit 302 and the charger 303 is the frequency M of the signal transmitted and received by the first antenna circuit 301 (M is a positive number). Number), it is desirable that the frequency satisfies the relationship of 0.5 m <M <1.5 m and satisfies m ≠ M. In addition to the effects described above, the shapes of the first antenna circuit 301 and the second antenna circuit 302 can be greatly different by setting the frequency of the signal input to the second antenna circuit 302 within the above-described range. It is possible to design without any problem. That is, it is possible to increase the communication distance for transmission / reception of signals between the reader / writer 201 and the RFID 101 and transmission / reception of signals between the charger 303 and the RFID 101, and it is possible to more reliably exchange data and charge the battery 114. This is preferable.

また、図15に示すRFID101の信号制御回路104に、リーダ/ライタ201よりデータを書き込む際の動作、RFID101の信号制御回路104におけるメモリ回路109に記憶されたデータをリーダ/ライタ201が呼び出す動作については、リーダ/ライタ201からの信号がブースターアンテナを介してアンテナ回路に入力される以外、実施の形態1において説明した図1、図2における動作と同様であるため本実施の形態においてはその説明を省略する。 Further, an operation for writing data from the reader / writer 201 to the signal control circuit 104 of the RFID 101 shown in FIG. 15 and an operation for the reader / writer 201 to call data stored in the memory circuit 109 in the signal control circuit 104 of the RFID 101 are shown. Is the same as the operation in FIG. 1 and FIG. 2 described in the first embodiment except that the signal from the reader / writer 201 is input to the antenna circuit via the booster antenna. Is omitted.

また、図15に示すRFID101に、外部の無線信号より電力を充電する際の動作については、実施の形態1において説明した図1における動作の説明と同様であるため本実施の形態においてはその説明を省略する。 15 is the same as the description of the operation in FIG. 1 described in the first embodiment because the operation when charging the RFID 101 shown in FIG. 15 from an external wireless signal is the same in the present embodiment. Is omitted.

また、本実施の形態における低周波信号発生回路の構成及びタイミングチャートについては、実施の形態1で説明した図7、図8、図9、及びその説明箇所と同様であるため、本実施の形態においては説明を省略する。 The configuration and timing chart of the low-frequency signal generation circuit in this embodiment are the same as those in FIGS. 7, 8, and 9 described in Embodiment 1 and the description thereof. The description is omitted.

なお、本実施の形態においては、実施の形態2で説明した電源供給回路103における制御回路を設ける構成としてもよい。本実施の形態において制御回路を有する構成とすることにより、ブースターアンテナを設ける構成の効果に加えて、アンテナ回路から受信信号の電力と、バッテリー内に蓄電された電力を制御回路により比較することで、整流回路からの電力の供給か、バッテリーから電源回路への供給かを選択することによりさらなるバッテリーにおける消費電力の低減を図ることができるため好適である。 Note that in this embodiment mode, a control circuit in the power supply circuit 103 described in Embodiment Mode 2 may be provided. By using the configuration having the control circuit in this embodiment, in addition to the effect of the configuration in which the booster antenna is provided, the control circuit compares the power of the reception signal from the antenna circuit with the power stored in the battery. It is preferable that the power consumption in the battery can be further reduced by selecting whether the power is supplied from the rectifier circuit or from the battery to the power supply circuit.

以上のように、本発明のRFIDを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。 As described above, a semiconductor device having an RFID of the present invention has a battery. As a result, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention includes an antenna that receives a signal for supplying power to the battery. For this reason, the battery can be charged by using the power of the radio wave or electromagnetic wave from the outside as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、前述したように、本発明では低周波信号発生回路115の出力信号によりスイッチ回路116のオンとオフを切り替え、間欠的にRFIDを動作させ消費電力の低減を図っている。一般にRFIDは信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。そのような場合に、RFIDの動作を停止することによって、バッテリーや大容量のコンデンサーにおける消費電力を低減することができる。 Further, as described above, in the present invention, the switch circuit 116 is turned on and off by the output signal of the low frequency signal generation circuit 115, and the RFID is operated intermittently to reduce power consumption. In general, an RFID always operates with respect to a signal. However, depending on the contents of data and application, there is a case where it is not always necessary to respond. In such a case, by stopping the operation of the RFID, power consumption in a battery or a large-capacity capacitor can be reduced.

さらに、本実施の形態の構成においては、実施の形態1の構成に加えて、ブースターアンテナを有することを特徴とする。そのため、RFIDとリーダ/ライタ間のデータの送受信、RFIDと充電器からの充電用の信号の受信に対して、より確実に通信を行うことが可能となるといった利点を有する。 Further, the configuration of this embodiment is characterized by having a booster antenna in addition to the configuration of the first embodiment. Therefore, there is an advantage that more reliable communication can be performed with respect to transmission / reception of data between the RFID and the reader / writer and reception of a signal for charging from the RFID and the charger.

なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。   Note that this embodiment can be implemented in free combination with the description of the other embodiments in this specification.

本実施例では、本発明の無線通信によりデータの送受信をおこなう半導体装置(以下、RFID)におけるバッテリーの例について説明する本明細書において、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電池のことをいう。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ることもできる。 In this embodiment, an example of a battery in a semiconductor device (hereinafter referred to as RFID) that transmits and receives data by wireless communication according to the present invention will be described. In this specification, a battery is used to recover continuous use time by charging. A battery that can be used. As the battery, a battery formed in a sheet shape is preferably used. For example, a lithium battery, preferably a lithium polymer battery using a gel electrolyte, a lithium ion battery, or the like can be used to reduce the size. Of course, any rechargeable battery may be used, and a chargeable / dischargeable battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel-cadmium battery may be used, or a large-capacity capacitor may be used.

本実施例においては、バッテリーとしてリチウムイオン電池の例について説明する。リチウムイオン電池は、ニッカド電池、鉛電池などと比べて、メモリ効果がなく、電流量が大きく取れるなどの利点からが広く用いられている。また、リチウムイオン電池は近年、薄膜化の研究がおこなわれており、厚さ1μm〜数μmのものも作られつつある(以下、薄膜二次電池という)。このような薄膜二次電池をRFIDなどに貼り付けることによってフレキシブルな二次電池として活用できる。 In this embodiment, an example of a lithium ion battery will be described as a battery. Lithium ion batteries are widely used because they have no memory effect and have a large amount of current compared to nickel-cadmium batteries, lead batteries, and the like. In recent years, lithium ion batteries have been studied for thinning, and those having a thickness of 1 μm to several μm are being made (hereinafter referred to as thin film secondary batteries). By sticking such a thin film secondary battery to an RFID or the like, it can be used as a flexible secondary battery.

図17に本発明のバッテリーとして用いることが可能な薄膜二次電池の例を示す。図17に示した例においては、リチウムイオン薄膜電池の断面例である。   FIG. 17 shows an example of a thin film secondary battery that can be used as the battery of the present invention. The example shown in FIG. 17 is a cross-sectional example of a lithium ion thin film battery.

図17の積層構造について説明する。図17の基板7101上に電極となる集電体薄膜7102を成膜する。集電体薄膜7102は負極活物質層7103と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。次に集電体薄膜7102上に負極活物質層7103を成膜する。一般には酸化バナジウム(V)などが用いられる。次に負極活物質層7103上に固体電解質層7104を成膜する。一般にはリン酸リチウム(LiPO)などが用いられる。次に固体電解質層7104上に正極活物質層7105を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム(LiMn)などが用いられる。コバルト酸リチウム(LiCoO)やニッケル酸リチウム(LiNiO)を用いても良い。次に正極活物質層7105上に電極となる集電体薄膜7106を成膜する。集電体薄膜7106は正極活物質層7105と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。 The stacked structure in FIG. 17 will be described. A current collector thin film 7102 to be an electrode is formed over the substrate 7101 in FIG. The current collector thin film 7102 is required to have good adhesion to the negative electrode active material layer 7103 and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, or the like can be used. Next, a negative electrode active material layer 7103 is formed over the current collector thin film 7102. In general, vanadium oxide (V 2 O 5 ) or the like is used. Next, a solid electrolyte layer 7104 is formed over the negative electrode active material layer 7103. In general, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) or the like is used. Next, a positive electrode active material layer 7105 is formed over the solid electrolyte layer 7104. Generally, lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) or the like is used. Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or lithium nickelate (LiNiO 2 ) may be used. Next, a current collector thin film 7106 to be an electrode is formed over the positive electrode active material layer 7105. The current collector thin film 7106 is required to have good adhesion to the positive electrode active material layer 7105 and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, or the like can be used.

なお、上記集電体薄膜7102、負極活物質層7103、固体電解質層7104、正極活物質層7105、集電体薄膜7106の薄膜層は、スパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。また集電体薄膜7102、負極活物質層7103、固体電解質層7104、正極活物質層7105、集電体薄膜7106の厚さは0.1μm〜3μmが望ましい。 Note that the current collector thin film 7102, the negative electrode active material layer 7103, the solid electrolyte layer 7104, the positive electrode active material layer 7105, and the current collector thin film 7106 may be formed using a sputtering technique or a vapor deposition technique. May be used. In addition, the thickness of the current collector thin film 7102, the negative electrode active material layer 7103, the solid electrolyte layer 7104, the positive electrode active material layer 7105, and the current collector thin film 7106 is preferably 0.1 μm to 3 μm.

次に以下に充電時、放電時の動作を説明する。充電時には、正極活物質からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層を介して負極活物質に吸収される。このときに、正極活物質から外部へ電子が放出される。   Next, the operation during charging and discharging will be described below. During charging, lithium is released from the positive electrode active material as ions. The lithium ions are absorbed by the negative electrode active material through the solid electrolyte layer. At this time, electrons are emitted from the positive electrode active material to the outside.

また放電時には、負極活物質からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層を介して、正極活物質に吸収される。このとき負極活物質層から外部に電子が放出される。この様にして薄膜二次電池は動作する。 Further, during discharge, lithium is separated from the negative electrode active material as ions. The lithium ions are absorbed by the positive electrode active material through the solid electrolyte layer. At this time, electrons are emitted from the negative electrode active material layer to the outside. In this way, the thin film secondary battery operates.

なお、再度集電体薄膜7102、負極活物質層7103、固体電解質層7104、正極活物質層7105、集電体薄膜7106の薄膜層を重ねて形成することで、より大きい電力の充放電が可能になるため好適である。 Note that by forming the current collector thin film 7102, the negative electrode active material layer 7103, the solid electrolyte layer 7104, the positive electrode active material layer 7105, and the current collector thin film 7106 again, charging and discharging with higher power is possible. This is preferable.

以上のように、薄膜二次電池を形成することで、シート状であり、且つ充放電可能なバッテリーを形成することができる。 As described above, by forming a thin film secondary battery, a sheet-like battery that can be charged and discharged can be formed.

本実施例は、上記の実施の形態および他の実施例と自由に組み合わせることができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、RFIDに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。   This embodiment can be freely combined with the above embodiment mode and other embodiments. That is, by periodically charging the battery, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when charging a battery, the antenna circuit provided in the RFID receives power and charges the battery. For this reason, the battery can be charged by using the power of the radio wave or electromagnetic wave from the outside as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、RFIDの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。 In addition to the advantages provided by the battery, the semiconductor device of the present invention is provided with a switch circuit in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits / receives individual information to / from the outside. The power supply to the control circuit is controlled. By controlling the power supply to the signal control circuit in the switch circuit provided in the power supply circuit, the RFID operation can be performed intermittently. Therefore, it is possible to reduce power consumption in the battery and to operate for a long time without supplying power by a wireless signal.

本実施例では、上記実施の形態で示した本発明の半導体装置をRFIDとして用いた際の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。本実施例においては、アンテナ回路、電源供給回路、信号制御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、電源供給回路、信号制御回路を形成し、電源供給回路、信号制御回路を構成するトランジスタを薄膜トランジスタとすることで、小型化を図ることができるため好適である。また、電源供給回路におけるバッテリーとしては上記実施例で説明した薄膜二次電池を用いた例について本実施例では説明する。   In this example, an example of a manufacturing method when the semiconductor device of the present invention described in the above embodiment mode is used as an RFID will be described with reference to drawings. In this embodiment, a structure in which an antenna circuit, a power supply circuit, and a signal control circuit are provided over the same substrate will be described. Note that it is preferable that an antenna circuit, a power supply circuit, and a signal control circuit be formed over the substrate at once, and the transistors constituting the power supply circuit and the signal control circuit be thin film transistors, which can be downsized. . In this embodiment, an example in which the thin film secondary battery described in the above embodiment is used as the battery in the power supply circuit will be described.

なお、本実施例においては、上記実施の形態で述べたアンテナ回路について、その形状及び取り付け位置について述べるに留まるため、単にアンテナと称することにする。   Note that in this example, the antenna circuit described in the above embodiment is simply referred to as an antenna because only the shape and the mounting position thereof are described.

まず、基板1301の一表面に絶縁膜1302を介して剥離層1303を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜1304と半導体膜1305(例えば、非晶質珪素を含む膜)を積層して形成する(図18(A)参照)。なお、絶縁膜1302、剥離層1303、絶縁膜1304および非晶質半導体膜1305は、連続して形成することができる。   First, a separation layer 1303 is formed over one surface of a substrate 1301 with an insulating film 1302 interposed therebetween, and then an insulating film 1304 functioning as a base film and a semiconductor film 1305 (for example, a film containing amorphous silicon) are stacked. It is formed (see FIG. 18A). Note that the insulating film 1302, the separation layer 1303, the insulating film 1304, and the amorphous semiconductor film 1305 can be formed successively.

基板1301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、など、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ラート(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1303は、絶縁膜1302を介して基板1301の全面に設けているが、必要に応じて、基板1301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。   The substrate 1301 is selected from a glass substrate, a quartz substrate, a metal substrate (for example, a stainless steel substrate), a ceramic substrate, a semiconductor substrate such as a Si substrate, and the like. In addition, a substrate such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), or acrylic can be selected as the plastic substrate. Note that in this step, the separation layer 1303 is provided over the entire surface of the substrate 1301 with the insulating film 1302 interposed therebetween. However, if necessary, after the separation layer is provided over the entire surface of the substrate 1301, the separation layer 1303 can be selectively formed by a photolithography method. May be provided.

絶縁膜1302、絶縁膜1304は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜1302、1304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1302は、基板1301から剥離層1303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1304は基板1301、剥離層1303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1302、1304を形成することによって、基板1301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1303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1301として石英を用いるような場合には絶縁膜1302、1304を省略してもよい。   The insulating films 1302 and 1304 are formed using silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y>) by a CVD method, a sputtering method, or the like. 0) or the like. For example, in the case where the insulating films 1302 and 1304 have a two-layer structure, a silicon nitride oxide film may be formed as the first insulating film and a silicon oxynitride film may be formed as the second insulating film. Alternatively, a silicon nitride film may be formed as the first insulating film, and a silicon oxide film may be formed as the second insulating film. The insulating film 1302 functions as a blocking layer that prevents an impurity element from being mixed into the separation layer 1303 or an element formed thereon from the substrate 1301, and the insulating film 1304 is formed over the substrate 1301 and the separation layer 1303. It functions as a blocking layer that prevents an impurity element from entering the device. In this manner, by forming the insulating films 1302 and 1304 functioning as blocking layers, an alkali metal such as Na or alkaline earth metal from the substrate 1301 and an impurity element contained in the release layer from the release layer 1303 are formed thereon. It is possible to prevent an adverse effect on an element to be formed. Note that the insulating films 1302 and 1304 may be omitted when quartz is used for the substrate 1301.

剥離層1303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NO雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気下またはNO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、この場合、タングステンの酸化物は、WOxで表され、Xは2〜3であり、Xが2の場合(WO)、Xが2.5の場合(W)、Xが2.75の場合(W11)、Xが3の場合(WO)などがある。タングステンの酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたXの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。他にも、例えば、金属膜(例えば、タングステン)を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化珪素(SiO)等の絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物(例えば、タングステン上にタングステン酸化物)を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば上述した高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。 For the separation layer 1303, a metal film, a stacked structure of a metal film and a metal oxide film, or the like can be used. As the metal film, tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), zinc (Zn), An element selected from ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), or a film made of an alloy material or compound material containing the element as a main component, or a single layer. Form. These materials can be formed by using various CVD methods such as a sputtering method and a plasma CVD method. A stacked structure of a metal film and a metal oxide film, after forming a metal film described above, the plasma treatment in or under N 2 O atmosphere an oxygen atmosphere, by performing heat treatment in or under N 2 O atmosphere an oxygen atmosphere The oxide or oxynitride of the metal film can be provided on the surface of the metal film. For example, in the case where a tungsten film is provided as a metal film by a sputtering method, a CVD method, or the like, a metal oxide film made of tungsten oxide can be formed on the tungsten film surface by performing plasma treatment on the tungsten film. In this case, the oxide of tungsten is represented by WOx, X is 2 to 3, X is 2 (WO 2 ), X is 2.5 (W 2 O 5 ), and X is In the case of 2.75 (W 4 O 11 ), X is 3 (WO 3 ), and the like. In forming the tungsten oxide, there is no particular limitation on the value of X mentioned above, and it is preferable to determine which oxide is formed based on the etching rate or the like. In addition, for example, after a metal film (for example, tungsten) is formed, an insulating film such as silicon oxide (SiO 2 ) is provided on the metal film by a sputtering method, and a metal oxide (for example, for example, Tungsten oxide) may be formed over tungsten. Further, as the plasma treatment, for example, the above-described high-density plasma treatment may be performed. In addition to the metal oxide film, metal nitride or metal oxynitride may be used. In this case, plasma treatment or heat treatment may be performed on the metal film in a nitrogen atmosphere or a nitrogen and oxygen atmosphere.

非晶質半導体膜1305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。   The amorphous semiconductor film 1305 is formed with a thickness of 25 to 200 nm (preferably 30 to 150 nm) by a sputtering method, an LPCVD method, a plasma CVD method, or the like.

次に、非晶質半導体膜1305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非晶質半導体膜1305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、結晶質半導体膜1305a〜1305fを形成し、当該半導体膜1305a〜1305fを覆うようにゲート絶縁膜1306を形成する(図18(B)参照)。   Next, crystallization is performed by irradiating the amorphous semiconductor film 1305 with laser light. Note that the amorphous semiconductor film 1305 is crystallized by a combination of laser light irradiation, a thermal crystallization method using an RTA or a furnace annealing furnace, a thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization, or the like. You may go. After that, the obtained crystalline semiconductor film is etched into a desired shape to form crystalline semiconductor films 1305a to 1305f, and a gate insulating film 1306 is formed so as to cover the semiconductor films 1305a to 1305f (FIG. 18 ( B)).

ゲート絶縁膜1306は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜1306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。   The gate insulating film 1306 is formed using silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y> 0), or the like using a CVD method, a sputtering method, or the like. The insulating material is used. For example, in the case where the gate insulating film 1306 has a two-layer structure, a silicon oxynitride film may be formed as the first insulating film and a silicon nitride oxide film may be formed as the second insulating film. Alternatively, a silicon oxide film may be formed as the first insulating film, and a silicon nitride film may be formed as the second insulating film.

結晶質半導体膜1305a〜1305f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1305a〜1305f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。   An example of a manufacturing process of the crystalline semiconductor films 1305a to 1305f will be briefly described below. First, an amorphous semiconductor film with a thickness of 50 to 60 nm is formed using a plasma CVD method. Next, after a solution containing nickel, which is a metal element that promotes crystallization, is held on the amorphous semiconductor film, the amorphous semiconductor film is subjected to dehydrogenation treatment (500 ° C., 1 hour), heat Crystallization treatment (550 ° C., 4 hours) is performed to form a crystalline semiconductor film. After that, laser light is irradiated and crystalline semiconductor films 1305a to 1305f are formed by using a photolithography method. Note that the amorphous semiconductor film may be crystallized only by laser light irradiation without performing thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization.

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、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVO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程度(好ましくは0.1〜10MW/cm)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、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVO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。 As a laser oscillator used for crystallization, a continuous wave laser beam (CW laser beam) or a pulsed laser beam (pulse laser beam) can be used. The laser beam that can be used here is a gas laser such as Ar laser, Kr laser, or excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants Lasers oscillated from one or more of laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser or gold vapor laser as a medium can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonics of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. In this case, a laser power density is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec. Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta as a medium, a laser, Ar ion laser, or Ti: sapphire laser with one or more added as a medium should be continuously oscillated It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When a laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or higher, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.

また、ゲート絶縁膜1306は、半導体膜1305a〜1305fに対し前述の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)、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。 Alternatively, the gate insulating film 1306 may be formed by performing the above-described high-density plasma treatment on the semiconductor films 1305a to 1305f and oxidizing or nitriding the surface. For example, it is formed by plasma treatment in which a rare gas such as He, Ar, Kr, or Xe and a mixed gas such as oxygen, nitrogen oxide (NO 2 ), ammonia, nitrogen, or hydrogen are introduced. When excitation of plasma in this case is performed by introducing microwaves, high-density plasma can be generated at a low electron temperature. The surface of the semiconductor film can be oxidized or nitrided by oxygen radicals (which may include OH radicals) or nitrogen radicals (which may include NH radicals) generated by this high-density plasma.

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。   By such treatment using high-density plasma, an insulating film with a thickness of 1 to 20 nm, typically 5 to 10 nm, is formed over the semiconductor film. Since the reaction in this case is a solid-phase reaction, the interface state density between the insulating film and the semiconductor film can be extremely low. Such high-density plasma treatment directly oxidizes (or nitrides) a semiconductor film (crystalline silicon or polycrystalline silicon), so that the thickness of the formed insulating film ideally has extremely small variation. can do. In addition, since oxidation is not strengthened even at the crystal grain boundaries of crystalline silicon, a very favorable state is obtained. That is, the surface of the semiconductor film is solid-phase oxidized by the high-density plasma treatment shown here, thereby forming an insulating film with good uniformity and low interface state density without causing an abnormal oxidation reaction at the grain boundaries. can do.

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。   As the gate insulating film, only an insulating film formed by high-density plasma treatment may be used, or an insulating film such as silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride is deposited by a CVD method using plasma or thermal reaction. , May be laminated. In any case, a transistor formed by including an insulating film formed by high-density plasma in part or all of the gate insulating film can reduce variation in characteristics.

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1305a〜1305f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(TFT)を得ることができる。   Further, the semiconductor films 1305a to 1305f obtained by scanning and crystallizing in one direction while irradiating the semiconductor film with a continuous wave laser beam or a laser beam oscillating at a frequency of 10 MHz or more are in the scanning direction of the beam. There is a characteristic that crystals grow. By arranging the transistors in accordance with the scanning direction in the channel length direction (the direction in which carriers flow when a channel formation region is formed) and combining the gate insulating layer, characteristic variation is small and field effect mobility is reduced. A high thin film transistor (TFT) can be obtained.

次に、ゲート絶縁膜1306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。   Next, a first conductive film and a second conductive film are stacked over the gate insulating film 1306. Here, the first conductive film is formed with a thickness of 20 to 100 nm by a CVD method, a sputtering method, or the like. The second conductive film is formed with a thickness of 100 to 400 nm. The first conductive film and the second conductive film include tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), niobium ( Nb) or the like or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component. Alternatively, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus is used. Examples of the combination of the first conductive film and the second conductive film include a tantalum nitride film and a tungsten film, a tungsten nitride film and a tungsten film, a molybdenum nitride film and a molybdenum film, and the like. Since tungsten and tantalum nitride have high heat resistance, heat treatment for thermal activation can be performed after the first conductive film and the second conductive film are formed. In the case of a three-layer structure instead of a two-layer structure, a stacked structure of a molybdenum film, an aluminum film, and a molybdenum film is preferably employed.

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1305a〜1305fの上方にゲート電極1307を形成する。ここでは、ゲート電極1307として、第1の導電膜1307aと第2の導電膜1307bの積層構造で設けた例を示している。   Next, a resist mask is formed using a photolithography method, and an etching process for forming a gate electrode and a gate line is performed, so that a gate electrode 1307 is formed over the semiconductor films 1305a to 1305f. Here, an example in which the gate electrode 1307 has a stacked structure of a first conductive film 1307a and a second conductive film 1307b is shown.

次に、ゲート電極1307をマスクとして半導体膜1305a〜1305f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、1×1015〜1×1019/cmの濃度で含まれるように半導体膜1305a〜1305fに選択的に導入し、n型を示す不純物領域1308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、1×1019〜1×1020/cmの濃度で含まれるように選択的に半導体膜1305c、1305eに導入し、p型を示す不純物領域1309を形成する(図18(C)参照)。 Next, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor films 1305a to 1305f at a low concentration by ion doping or ion implantation using the gate electrode 1307 as a mask, and then a resist mask is formed by photolithography. An impurity element which is selectively formed and imparts p-type conductivity is added at a high concentration. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, phosphorus (P) is used as an impurity element imparting n-type conductivity, and is selectively introduced into the semiconductor films 1305a to 1305f so as to be included at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 19 / cm 3. An impurity region 1308 indicating a mold is formed. Further, boron (B) is used as an impurity element imparting p-type, and is selectively introduced into the semiconductor films 1305c and 1305e so as to be included at a concentration of 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3. An impurity region 1309 is formed (see FIG. 18C).

続いて、ゲート絶縁膜1306とゲート電極1307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、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1307の側面に接する絶縁膜1310(サイドウォールともよばれる)を形成する。絶縁膜1310は、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。   Subsequently, an insulating film is formed so as to cover the gate insulating film 1306 and the gate electrode 1307. The insulating film is formed by a single layer or a stacked layer of a film containing an inorganic material such as silicon, silicon oxide or silicon nitride, or a film containing an organic material such as an organic resin, by plasma CVD or sputtering. To do. Next, the insulating film is selectively etched by anisotropic etching mainly in the vertical direction, so that an insulating film 1310 (also referred to as a sidewall) in contact with the side surface of the gate electrode 1307 is formed. The insulating film 1310 is used as a mask for doping when an LDD (Lightly Doped Drain) region is formed.

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1307および絶縁膜1310をマスクとして用いて、半導体膜1305a、1305b、1305d、1305f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1311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、1×1019〜1×1020/cmの濃度で含まれるように半導体膜1305a、1305b、1305d、1305fに選択的に導入し、不純物領域1308より高濃度のn型を示す不純物領域1311を形成する。 Subsequently, an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor films 1305a, 1305b, 1305d, and 1305f at a high concentration using a resist mask formed by a photolithography method, the gate electrode 1307, and the insulating film 1310 as masks. Thus, an n-type impurity region 1311 is formed. Here, phosphorus (P) is used as an impurity element imparting n-type conductivity, and the semiconductor films 1305a, 1305b, 1305d, and 1305f are selectively used so as to be included at a concentration of 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3. Then, an impurity region 1311 having an n type concentration higher than that of the impurity region 1308 is formed.

以上の工程により、nチャネル型薄膜トランジスタ1300a、1300b、1300d、1300fとpチャネル型薄膜トランジスタ1300c、1300eが形成される(図18(D)参照)。   Through the above steps, n-channel thin film transistors 1300a, 1300b, 1300d, and 1300f and p-channel thin film transistors 1300c and 1300e are formed (see FIG. 18D).

nチャネル型薄膜トランジスタ1300aは、ゲート電極1307と重なる半導体膜1305aの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極1307及び絶縁膜1310と重ならない半導体膜1305aの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1311が形成され、絶縁膜1310と重なる半導体膜1305aの領域であってチャネル形成領域と不純物領域1311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1300b、1300d、1300f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1311が形成されている。   In the n-channel thin film transistor 1300a, an impurity which forms a channel formation region in a region of the semiconductor film 1305a overlapping with the gate electrode 1307 and forms a source region or a drain region in a region of the semiconductor film 1305a not overlapping with the gate electrode 1307 and the insulating film 1310 A region 1311 is formed, and a low concentration impurity region (LDD region) is formed between the channel formation region and the impurity region 1311 in the region of the semiconductor film 1305a that overlaps with the insulating film 1310. Similarly, channel formation regions, low-concentration impurity regions, and impurity regions 1311 are also formed in the n-channel thin film transistors 1300b, 1300d, and 1300f.

pチャネル型薄膜トランジスタ1300cは、ゲート電極1307と重なる半導体膜1305cの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極1307と重ならない半導体膜1305cの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1309が形成されている。また、pチャネル型薄膜トランジスタ1300eも同様にチャネル形成領域及び不純物領域1309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1300c、1300e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。   In the p-channel thin film transistor 1300c, a channel formation region is formed in a region of the semiconductor film 1305c that overlaps with the gate electrode 1307, and an impurity region 1309 that forms a source region or a drain region is formed in a region of the semiconductor film 1305c that does not overlap with the gate electrode 1307. Has been. Similarly, the channel formation region and the impurity region 1309 are formed in the p-channel thin film transistor 1300e. Note that although the LDD region is not provided in the p-channel thin film transistors 1300c and 1300e here, an LDD region may be provided in the p-channel thin film transistor, or an LDD region may not be provided in the n-channel thin film transistor. Good.

次に、半導体膜1305a〜1305f、ゲート電極1307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1300a〜1300fのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域1309、1311と電気的に接続する導電膜1313を形成する(図19(A)参照)。絶縁膜は、CVD方、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。ここでは、当該絶縁膜を2層で設け、1層目の絶縁膜1312aとして窒化酸化珪素膜で形成し、2層目の絶縁膜1312bとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜1313は、薄膜トランジスタ1300a〜1300fのソース電極又はドレイン電極を形成しうる。   Next, an insulating film is formed as a single layer or a stacked layer so as to cover the semiconductor films 1305a to 1305f, the gate electrode 1307, and the like, and an impurity region that forms a source region or a drain region of the thin film transistors 1300a to 1300f A conductive film 1313 which is electrically connected to 1309 and 1311 is formed (see FIG. 19A). Insulating film is formed by CVD, sputtering, SOG, droplet discharge, screen printing, etc., inorganic materials such as silicon oxide and silicon nitride, polyimide, polyamide, benzocyclobutene, acrylic, epoxy, etc. A single layer or a stacked layer is formed using an organic material, a siloxane material, or the like. Here, the insulating film is provided in two layers, and a silicon nitride oxide film is formed as the first insulating film 1312a, and a silicon oxynitride film is formed as the second insulating film 1312b. The conductive film 1313 can form a source electrode or a drain electrode of the thin film transistors 1300a to 1300f.

なお、絶縁膜1312a、1312bを形成する前、または絶縁膜1312a、1312b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。   Note that before the insulating films 1312a and 1312b are formed or after one or more thin films of the insulating films 1312a and 1312b are formed, the crystallinity of the semiconductor film is restored and the activity of the impurity element added to the semiconductor film is increased. Heat treatment for the purpose of hydrogenation of the semiconductor film is preferably performed. For the heat treatment, thermal annealing, laser annealing, RTA, or the like is preferably applied.

導電膜1313は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、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1313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1313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。   The conductive film 1313 is formed by a CVD method, a sputtering method, or the like by aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), nickel (Ni), platinum (Pt), copper ( Cu), gold (Au), silver (Ag), manganese (Mn), neodymium (Nd), carbon (C), silicon (Si), or an alloy material containing these elements as a main component or The compound material is formed as a single layer or a stacked layer. The alloy material containing aluminum as a main component corresponds to, for example, a material containing aluminum as a main component and containing nickel, or an alloy material containing aluminum as a main component and containing nickel and one or both of carbon and silicon. For the conductive film 1313, for example, a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, and a barrier film, or a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, a titanium nitride film, and a barrier film may be employed. . Note that the barrier film corresponds to a thin film formed of titanium, titanium nitride, molybdenum, or molybdenum nitride. Aluminum and aluminum silicon are suitable materials for forming the conductive film 1313 because they have low resistance and are inexpensive. In addition, when an upper layer and a lower barrier layer are provided, generation of hillocks of aluminum or aluminum silicon can be prevented. In addition, when a barrier film made of titanium, which is a highly reducing element, is formed, even if a thin natural oxide film is formed on the crystalline semiconductor film, the natural oxide film is reduced, and the crystalline semiconductor film is excellent. Contact can be made.

次に、導電膜1313を覆うように、絶縁膜1314を形成し、当該絶縁膜1314上に、薄膜トランジスタ1300a、1300fのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜1313とそれぞれ電気的に接続する導電膜1315a、1315bを形成する。また、薄膜トランジスタ1300bのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜1313と電気的に接続する導電膜1316を形成する。なお、導電膜1315a、1315bと導電膜1316は同一の材料で同時に形成してもよい。導電膜1315a、1315bと導電膜1316は、上述した導電膜1313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。   Next, an insulating film 1314 is formed so as to cover the conductive film 1313, and conductive films that are electrically connected to the conductive film 1313 that forms source and drain electrodes of the thin film transistors 1300 a and 1300 f over the insulating film 1314, respectively. 1315a and 1315b are formed. In addition, a conductive film 1316 that is electrically connected to the conductive film 1313 that forms the source electrode or the drain electrode of the thin film transistor 1300b is formed. Note that the conductive films 1315a and 1315b and the conductive film 1316 may be formed using the same material at the same time. The conductive films 1315a and 1315b and the conductive film 1316 can be formed using any of the materials described for the conductive film 1313.

続いて、導電膜1316にアンテナとして機能する導電膜1317が電気的に接続されるように形成する(図19(B)参照)。   Next, a conductive film 1317 functioning as an antenna is formed so as to be electrically connected to the conductive film 1316 (see FIG. 19B).

絶縁膜1314は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y>0)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。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。   The insulating film 1314 is formed by silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y>) by CVD or sputtering. 0) and other insulating films having oxygen or nitrogen, films containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), organic materials such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, and acrylic, or siloxane materials such as siloxane resin It can be provided in a single layer or laminated structure. Note that the siloxane material corresponds to a material including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group can also be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

導電膜1317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。   The conductive film 1317 is formed using a conductive material by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, a plating method, or the like. Conductive materials are aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) nickel (Ni), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum An element selected from (Mo) or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component is formed in a single layer structure or a laminated structure.

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1317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、珪素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。はんだや鉛フリーのはんだは、低コストであるといった利点を有している。   For example, when the conductive film 1317 that functions as an antenna is formed using a screen printing method, a conductive paste in which conductive particles having a particle size of several nanometers to several tens of micrometers are dissolved or dispersed in an organic resin is selected. Can be provided by printing. Conductor particles include silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), platinum (Pt), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) and titanium (Ti). Any one or more metal particles, silver halide fine particles, or dispersible nanoparticles can be used. In addition, as the organic resin contained in the conductive paste, one or more selected from organic resins functioning as a binder of metal particles, a solvent, a dispersant, and a coating material can be used. Typically, an organic resin such as an epoxy resin or a silicon resin can be given. In forming the conductive film, it is preferable to fire after extruding the conductive paste. For example, when fine particles containing silver as a main component (for example, a particle size of 1 nm or more and 100 nm or less) are used as a conductive paste material, the conductive film is obtained by being cured by baking in a temperature range of 150 to 300 ° C. Can do. Further, fine particles mainly composed of solder or lead-free solder may be used. In this case, it is preferable to use fine particles having a particle diameter of 20 μm or less. Solder and lead-free solder have the advantage of low cost.

また、導電膜1315a、1315bは、後の工程において本発明の半導体装置に含まれる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1317を形成する際に、導電膜1315a、1315b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。   In addition, the conductive films 1315a and 1315b can function as wirings that are electrically connected to a battery included in the semiconductor device of the present invention in a later step. Further, when the conductive film 1317 functioning as an antenna is formed, a separate conductive film may be formed so as to be electrically connected to the conductive films 1315a and 1315b, and the conductive film may be used as wiring for connecting to the battery. .

次に、導電膜1317を覆うように絶縁膜1318を形成した後、薄膜トランジスタ1300a〜1300f、導電膜1317等を含む層(以下、「素子形成層1319」と記す)を基板1301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1300a〜1300fを避けた領域に開口部を形成後(図12(C)参照)、物理的な力を用いて基板1301から素子形成層1319を剥離することができる。また、基板1301から素子形成層1319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1303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)を使用する。そうすると、素子形成層1319は、基板1301から剥離された状態となる。なお、剥離層1303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1303の除去を行った後にも、基板1301上に素子形成層1319を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層1319が剥離された基板1301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。 Next, after an insulating film 1318 is formed so as to cover the conductive film 1317, a layer including the thin film transistors 1300 a to 1300 f, the conductive film 1317, and the like (hereinafter referred to as “element formation layer 1319”) is peeled from the substrate 1301. Here, after an opening is formed in a region avoiding the thin film transistors 1300a to 1300f by irradiating laser light (for example, UV light) (see FIG. 12C), the element is removed from the substrate 1301 using physical force. The formation layer 1319 can be peeled off. Alternatively, before the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301, an etching agent may be introduced into the formed opening to selectively remove the peeling layer 1303. As the etchant, a gas or liquid containing halogen fluoride or an interhalogen compound is used. For example, chlorine trifluoride (ClF 3 ) is used as a gas containing halogen fluoride. Then, the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301. Note that a part of the peeling layer 1303 may be left without being removed. By doing so, it is possible to suppress the consumption of the etching agent and shorten the processing time required for removing the release layer. Further, the element formation layer 1319 can be held over the substrate 1301 even after the peeling layer 1303 is removed. In addition, cost can be reduced by reusing the substrate 1301 from which the element formation layer 1319 is peeled.

絶縁膜1318は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y>0)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。   The insulating film 1318 is formed by silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y>) by a CVD method, a sputtering method, or the like. 0) and other insulating films having oxygen or nitrogen, films containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), organic materials such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, and acrylic, or siloxane materials such as siloxane resin It can be provided in a single layer or laminated structure.

本実施の形態では、レーザー光の照射により素子形成層1319に開口部を形成した後に、当該素子形成層1319の一方の面(絶縁膜1318の露出した面)に第1のシート材1320を貼り合わせた後、基板1301から素子形成層1319を剥離する(図20(A)参照)。   In this embodiment, after an opening is formed in the element formation layer 1319 by laser light irradiation, the first sheet material 1320 is attached to one surface of the element formation layer 1319 (the surface where the insulating film 1318 is exposed). After the alignment, the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301 (see FIG. 20A).

次に、素子形成層1319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1321を貼り合わせる(図20(B)参照)。第1のシート材1320、第2のシート材1321として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。   Next, the second sheet material 1321 is attached to the other surface (the surface exposed by peeling) of the element formation layer 1319 by performing one or both of heat treatment and pressure treatment (see FIG. 20B). . As the first sheet material 1320 and the second sheet material 1321, a hot melt film or the like can be used.

また、第1のシート材1320、第2のシート材1321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。   In addition, as the first sheet material 1320 and the second sheet material 1321, films provided with antistatic measures for preventing static electricity or the like (hereinafter referred to as antistatic films) can be used. Examples of the antistatic film include a film in which an antistatic material is dispersed in a resin, a film on which an antistatic material is attached, and the like. The film provided with an antistatic material may be a film provided with an antistatic material on one side, or a film provided with an antistatic material on both sides. Furthermore, a film provided with an antistatic material on one side may be attached to the layer so that the surface provided with the antistatic material is on the inside of the film, or on the outside of the film. It may be pasted. Note that the antistatic material may be provided on the entire surface or a part of the film. As the antistatic material here, surfactants such as metals, oxides of indium and tin (ITO), amphoteric surfactants, cationic surfactants and nonionic surfactants can be used. . In addition, as the antistatic material, a resin material containing a crosslinkable copolymer polymer having a carboxyl group and a quaternary ammonium base in the side chain can be used. An antistatic film can be obtained by sticking, kneading, or applying these materials to a film. By sealing with an antistatic film, it is possible to prevent the semiconductor element from being adversely affected by external static electricity or the like when handled as a product.

なお、バッテリーは、上記実施例1で示した薄膜二次電池を導電膜1315a、1315bに接続して形成されるが、バッテリーとの接続は、基板1301から素子形成層1319を剥離する前(図19(B)又は図19(C)の段階)に行ってもよいし、基板1301から素子形成層1319を剥離した後(図20(A)の段階)に行ってもよいし、素子形成層1319を第1のシート材及び第2のシート材で封止した後(図20(B)の段階)に行ってもよい。以下に、素子形成層1319とバッテリーを接続して形成する一例を図21、図22を用いて説明する。   Note that the battery is formed by connecting the thin film secondary battery described in Embodiment 1 to the conductive films 1315a and 1315b. Before the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301, the battery is connected (see FIG. 19 (B) or FIG. 19 (C), or after the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301 (stage (A) of FIG. 20), or the element formation layer. You may perform after sealing 1319 with the 1st sheet material and the 2nd sheet material (the stage of Drawing 20 (B)). Hereinafter, an example in which the element formation layer 1319 and the battery are connected to each other will be described with reference to FIGS.

図19(B)において、アンテナとして機能する導電膜1317と同時に導電膜1315a、1315bにそれぞれ電気的に接続する導電膜1331a、1331bを形成する。続けて、導電膜1317、導電膜1331a、1331bを覆うように絶縁膜1318を形成した後、導電膜1331a、1331bの表面が露出するように開口部1332a、1332bを形成する。その後、レーザー光の照射により素子形成層1319に開口部を形成した後に、当該素子形成層1319の一方の面(絶縁膜1318の露出した面)に第1のシート材1320を貼り合わせた後、基板1301から素子形成層1319を剥離する(図21(A)参照)。   In FIG. 19B, conductive films 1331a and 1331b which are electrically connected to the conductive films 1315a and 1315b, respectively, are formed at the same time as the conductive film 1317 functioning as an antenna. Subsequently, after an insulating film 1318 is formed so as to cover the conductive films 1317 and 1331a and 1331b, openings 1332a and 1332b are formed so that the surfaces of the conductive films 1331a and 1331b are exposed. Then, after an opening is formed in the element formation layer 1319 by laser light irradiation, the first sheet material 1320 is bonded to one surface of the element formation layer 1319 (the exposed surface of the insulating film 1318). The element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301 (see FIG. 21A).

次に、素子形成層1319の他方の面(剥離により露出した面)に、第2のシート材1321を貼り合わせた後、素子形成層1319を第1のシート材1320から剥離する。従って、ここでは第1のシート材1320として粘着力が弱いものを用いる。続けて、開口部1332a、1332bを介して導電膜1331a、1331bとそれぞれ電気的に接続する導電膜1334a、1334bを選択的に形成する(図21(B)参照)。   Next, after the second sheet material 1321 is attached to the other surface (the surface exposed by peeling) of the element formation layer 1319, the element formation layer 1319 is peeled from the first sheet material 1320. Therefore, here, the first sheet material 1320 having weak adhesive force is used. Subsequently, conductive films 1334a and 1334b that are electrically connected to the conductive films 1331a and 1331b through the openings 1332a and 1332b, respectively, are selectively formed (see FIG. 21B).

導電膜1334a、導電膜1334b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。   The conductive films 1334a and 1334b are formed using a conductive material by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, a plating method, or the like. Conductive materials are aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) nickel (Ni), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum An element selected from (Mo) or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component is formed in a single layer structure or a laminated structure.

なお、ここでは、基板1301から素子形成層1319を剥離した後に導電膜1334a、1334bを形成する例を示しているが、導電膜1334a、1334bを形成した後に基板1301から素子形成層1319の剥離を行ってもよい。   Note that here, the conductive films 1334a and 1334b are formed after the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301, but the element formation layer 1319 is peeled from the substrate 1301 after the conductive films 1334a and 1334b are formed. You may go.

次に、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1319を素子ごとに分断する(図22(A)参照)。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。   Next, in the case where a plurality of elements are formed over the substrate, the element formation layer 1319 is divided for each element (see FIG. 22A). For the division, a laser irradiation device, a dicing device, a scribe device, or the like can be used. Here, a plurality of elements formed on one substrate are divided by irradiation with laser light.

次に、分断された素子をバッテリーと電気的に接続する(図22(B)参照)。本実施例においては、バッテリーとしては上記実施例1で示した薄膜二次電池が用いられ、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、集電体薄膜の薄膜層が順次積層される。   Next, the separated element is electrically connected to the battery (see FIG. 22B). In this example, the thin film secondary battery shown in Example 1 is used as the battery, and a current collector thin film, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a current collector thin film thin film layer. Are sequentially stacked.

導電膜1336a、導電膜1336b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。なお導電膜1334a、導電膜1334bは、上記実施例1で示した集電体薄膜7102に対応する。そのため導電性材料としては、負極活物質と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどが好適である。   The conductive films 1336a and 1336b are formed using a conductive material by a CVD method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or gravure printing, a droplet discharge method, a dispenser method, a plating method, or the like. Conductive materials are aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), platinum (Pt) nickel (Ni), palladium (Pd), tantalum (Ta), molybdenum An element selected from (Mo) or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component is formed in a single layer structure or a laminated structure. Note that the conductive film 1334a and the conductive film 1334b correspond to the current collector thin film 7102 described in Embodiment 1. Therefore, the conductive material is required to have good adhesion to the negative electrode active material and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, and the like are particularly preferable.

薄膜二次電池の構成について次いで詳述すると、導電膜1336a上に負極活物質層1381を成膜する。一般には酸化バナジウム(V)などが用いられる。次に負極活物質層1381上に固体電解質層1382を成膜する。一般にはリン酸リチウム(LiPO)などが用いられる。次に固体電解質層1382上に正極活物質層1383を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム(LiMn)などが用いられる。コバルト酸リチウム(LiCoO)やニッケル酸リチウム(LiNiO)を用いても良い。次に正極活物質層1383上に電極となる集電体薄膜1384を成膜する。集電体薄膜1384は正極活物質層1383と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。 Next, the structure of the thin film secondary battery will be described in detail. A negative electrode active material layer 1381 is formed over the conductive film 1336a. In general, vanadium oxide (V 2 O 5 ) or the like is used. Next, a solid electrolyte layer 1382 is formed over the negative electrode active material layer 1381. In general, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) or the like is used. Next, a positive electrode active material layer 1383 is formed over the solid electrolyte layer 1382. Generally, lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) or the like is used. Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or lithium nickelate (LiNiO 2 ) may be used. Next, a current collector thin film 1384 serving as an electrode is formed over the positive electrode active material layer 1383. The current collector thin film 1384 is required to have good adhesion to the positive electrode active material layer 1383 and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, or the like can be used.

上記負極活物質層1381、固体電解質層1382、正極活物質層1383、集電体薄膜1384の各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。それぞれの層の厚さは0.1μm〜3μmが望ましい。 The thin film layers of the negative electrode active material layer 1381, the solid electrolyte layer 1382, the positive electrode active material layer 1383, and the current collector thin film 1384 may be formed by a sputtering technique or a vapor deposition technique. The thickness of each layer is preferably 0.1 μm to 3 μm.

次に樹脂を塗布し、層間膜1385を形成する。そしてその層間膜1385をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜1385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1385上に配線層1386を形成し、導電膜1334bと接続することにより、薄膜二次電池の電気接続を確保する。 Next, a resin is applied to form an interlayer film 1385. Then, the interlayer film 1385 is etched to form a contact hole. The interlayer film 1385 is not limited to resin, and may be another film such as a CVD oxide film, but is preferably a resin from the viewpoint of flatness. Alternatively, a contact hole may be formed using a photosensitive resin without using etching. Next, a wiring layer 1386 is formed over the interlayer film 1385 and connected to the conductive film 1334b, thereby ensuring electrical connection of the thin film secondary battery.

ここでは、素子形成層1319に設けられた導電膜1334a、1334bと予め積層されたバッテリーである薄膜二次電池1389の接続端子となる導電膜1336a、1336bとをそれぞれ接続する。ここで、導電膜1334aと導電膜1336aとの接続、又は導電膜1334bと導電膜1336bとの接続は、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1337に含まれる導電性粒子1338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。 Here, the conductive films 1334a and 1334b provided in the element formation layer 1319 are connected to the conductive films 1336a and 1336b which serve as connection terminals of the thin film secondary battery 1389 which is a stacked battery, respectively. Here, the conductive film 1334a and the conductive film 1336a or the conductive film 1334b and the conductive film 1336b are connected by an anisotropic conductive film (ACF (Anisotropic Conductive Film)) or an anisotropic conductive paste (ACP (Anisotropic)). The case where it electrically connects by making it crimp through the material which has adhesiveness, such as Conductive Paste)) is shown. Here, an example is shown in which the conductive particles 1338 included in the adhesive resin 1337 are used for connection. In addition, it is also possible to perform connection using a conductive adhesive such as silver paste, copper paste, or carbon paste, solder bonding, or the like.

バッテリーが素子より大きい場合には、図21、図22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。   When the battery is larger than the element, as shown in FIGS. 21 and 22, a plurality of elements are formed on a single substrate, and the elements are divided and connected to the battery, thereby forming a single substrate. Since the number of elements that can be manufactured can be increased, a semiconductor device can be manufactured at lower cost.

なお、本実施例は、上記実施の形態および他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、RFIDに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode and other embodiments. That is, by periodically charging the battery, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when charging a battery, the antenna circuit provided in the RFID receives power and charges the battery. For this reason, the battery can be charged by using the power of the radio wave or electromagnetic wave from the outside as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、RFIDの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。 In addition to the advantages provided by the battery, the semiconductor device of the present invention is provided with a switch circuit in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits / receives individual information to / from the outside. The power supply to the control circuit is controlled. By controlling the power supply to the signal control circuit in the switch circuit provided in the power supply circuit, the RFID operation can be performed intermittently. Therefore, it is possible to reduce power consumption in the battery and to operate for a long time without supplying power by a wireless signal.

本実施例では、上記実施の形態で示した本発明の半導体装置をRFIDとして用いた際の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。本実施例においては、電源供給回路、信号制御回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に電源供給回路、信号制御回路を形成し、電源供給回路、信号制御回路を構成するトランジスタを単結晶基板を用いて形成されたトランジスタとすることで、トランジスタ特性のばらつきが少ないトランジスタでRFIDを構成することができるため好適である。また、電源供給回路におけるバッテリーとしては上記実施例で説明した薄膜二次電池を用いた例について本実施例では説明する。   In this example, an example of a manufacturing method when the semiconductor device of the present invention described in the above embodiment mode is used as an RFID will be described with reference to drawings. In this embodiment, a configuration in which a power supply circuit and a signal control circuit are provided over the same substrate will be described. Note that a transistor with less variation in transistor characteristics is formed by forming a power supply circuit and a signal control circuit over a substrate and using a transistor formed using a single crystal substrate as a transistor constituting the power supply circuit and the signal control circuit. This is preferable because an RFID can be configured. In this embodiment, an example in which the thin film secondary battery described in the above embodiment is used as the battery in the power supply circuit will be described.

まず、半導体基板2300に素子を分離した領域2304、2306(以下、領域2304、2306とも記す)を形成する(図23(A)参照)。半導体基板2300に設けられた領域2304、2306は、それぞれ絶縁膜2302(フィールド酸化膜ともいう)によって分離されている。また、ここでは、半導体基板2300としてn型の導電型を有する単結晶Si基板を用い、半導体基板2300の領域2306にpウェル2307を設けた例を示している。   First, regions 2304 and 2306 (hereinafter, also referred to as regions 2304 and 2306) in which elements are separated are formed in the semiconductor substrate 2300 (see FIG. 23A). The regions 2304 and 2306 provided in the semiconductor substrate 2300 are separated by an insulating film 2302 (also referred to as a field oxide film). Here, an example in which a single crystal Si substrate having n-type conductivity is used as the semiconductor substrate 2300 and a p-well 2307 is provided in a region 2306 of the semiconductor substrate 2300 is shown.

また、基板2300は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon on Insulator)基板等を用いることができる。   The substrate 2300 can be used without any particular limitation as long as it is a semiconductor substrate. For example, a single crystal Si substrate having an n-type or p-type conductivity, a compound semiconductor substrate (GaAs substrate, InP substrate, GaN substrate, SiC substrate, sapphire substrate, ZnSe substrate, etc.), bonding method or SIMOX (Separation by Implanted) An SOI (Silicon on Insulator) substrate manufactured by an Oxygen method or the like can be used.

素子分離領域2304、2306は、選択酸化法(LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法)又はトレンチ分離法等を適宜用いることができる。   For the element isolation regions 2304 and 2306, a selective oxidation method (LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method), a trench isolation method, or the like can be used as appropriate.

また、半導体基板2300の領域2306に形成されたpウェルは、半導体基板2300にp型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって形成することができる。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。   The p-well formed in the region 2306 of the semiconductor substrate 2300 can be formed by selectively introducing an impurity element having p-type conductivity into the semiconductor substrate 2300. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used.

なお、本実施例では、半導体基板2300としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域2304には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域2304にnウェルを形成してもよい。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。一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域2304にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域2306には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。   Note that in this embodiment, since a semiconductor substrate having n-type conductivity is used as the semiconductor substrate 2300, no impurity element is introduced into the region 2304, but an impurity element exhibiting n-type is introduced. Thus, an n-well may be formed in the region 2304. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. On the other hand, when a semiconductor substrate having p-type conductivity is used, an n-type impurity element is introduced into the region 2304 to form an n-well, and no impurity element is introduced into the region 2306. Good.

次に、領域2304、2306を覆うように絶縁膜2332、2334をそれぞれ形成する(図23(B)参照)。   Next, insulating films 2332 and 2334 are formed so as to cover the regions 2304 and 2306, respectively (see FIG. 23B).

絶縁膜2332、2334は、例えば、熱処理を行い半導体基板2300に設けられた領域2304、2306の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化珪素膜)との積層構造で形成してもよい。   The insulating films 2332 and 2334 can be formed using a silicon oxide film, for example, by performing heat treatment to oxidize the surfaces of the regions 2304 and 2306 provided in the semiconductor substrate 2300. In addition, after a silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method, the surface of the silicon oxide film is nitrided by performing nitriding treatment, so that a silicon oxide film and a film containing oxygen and nitrogen (silicon oxynitride film) are stacked. You may form with a structure.

他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜2332、2334を形成してもよい。例えば、半導体基板2300に設けられた領域2304、2306の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜2332、2334として酸化珪素(SiOx)膜又は窒化珪素(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域2304、2306の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域2304、2306の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に(酸窒化珪素膜)が形成され、絶縁膜2332、2334は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域2304、2306の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。   In addition, as described above, the insulating films 2332 and 2334 may be formed by plasma treatment. For example, the surfaces of the regions 2304 and 2306 provided in the semiconductor substrate 2300 are subjected to oxidation treatment or nitridation treatment by high-density plasma treatment, whereby silicon oxide (SiOx) films or silicon nitride (SiNx) films are formed as the insulating films 2332 and 2334. Can be formed. Alternatively, the surface of the regions 2304 and 2306 may be oxidized by high-density plasma treatment, and then nitridation may be performed by performing high-density plasma treatment again. In this case, a silicon oxide film is formed in contact with the surfaces of the regions 2304 and 2306, a (silicon oxynitride film) is formed over the silicon oxide film, and the insulating films 2332 and 2334 are formed of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film. Becomes a laminated film. Alternatively, after a silicon oxide film is formed on the surfaces of the regions 2304 and 2306 by a thermal oxidation method, oxidation treatment or nitridation treatment may be performed by high-density plasma treatment.

また、半導体基板2300の領域2304、2306に形成された絶縁膜2332、2334は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。 In addition, the insulating films 2332 and 2334 formed in the regions 2304 and 2306 of the semiconductor substrate 2300 function as gate insulating films in transistors to be completed later.

次に、領域2304、2306の上方に形成された絶縁膜2332、2334を覆うように導電膜を形成する(図23(C)参照)。ここでは、導電膜として、導電膜2336と導電膜2338を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。   Next, a conductive film is formed so as to cover the insulating films 2332 and 2334 formed over the regions 2304 and 2306 (see FIG. 23C). Here, an example is shown in which a conductive film 2336 and a conductive film 2338 are sequentially stacked as the conductive film. Needless to say, the conductive film may be formed of a single layer or a stacked structure of three or more layers.

導電膜2336、2338としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、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こともできる。   The conductive films 2336 and 2338 are selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), niobium (Nb), and the like. Or an alloy material or a compound material containing these elements as main components. Alternatively, a metal nitride film obtained by nitriding these elements can be used. In addition, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus can be used.

ここでは、導電膜2336として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜2338としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜2336として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜2338として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。   Here, the conductive film 2336 is formed using tantalum nitride, and the conductive film 2338 is formed using tungsten in a stacked structure. In addition, a single layer or a stacked film selected from tungsten nitride, molybdenum nitride, or titanium nitride is used as the conductive film 2336, and a single layer or a stacked film selected from tantalum, molybdenum, or titanium is used as the conductive film 2338. Can be used.

次に、積層して設けられた導電膜2336、2338を選択的にエッチングして除去することによって、領域2304、2306の上方の一部に導電膜2336、2338を残存させ、それぞれゲート電極2340、2342を形成する(図24(A)参照)。   Next, the conductive films 2336 and 2338 provided in a stacked manner are selectively removed by etching, so that the conductive films 2336 and 2338 are left in portions above the regions 2304 and 2306, respectively. 2342 are formed (see FIG. 24A).

次に、領域2304を覆うようにレジストマスク2348を選択的に形成し、当該レジストマスク2348、ゲート電極2342をマスクとして領域2306に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図24(B)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。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、不純物元素として、リン(P)を用いる。   Next, a resist mask 2348 is selectively formed so as to cover the region 2304, and an impurity element is formed by introducing an impurity element into the region 2306 using the resist mask 2348 and the gate electrode 2342 as masks (FIG. 24B )reference). As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity is used. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, phosphorus (P) is used as the impurity element.

図24(B)においては、不純物元素を導入することによって、領域2306にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2352とチャネル形成領域2350が形成される。   In FIG. 24B, an impurity region 2352 and a channel formation region 2350 which form a source region or a drain region are formed in the region 2306 by introducing an impurity element.

次に、領域2306を覆うようにレジストマスク2366を選択的に形成し、当該レジストマスク2366、ゲート電極2340をマスクとして領域2304に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する(図24(C)参照)。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素又はp型を付与する不純物元素を用いる。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、図24(C)で領域2306に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素(例えば、ボロン(B))を導入する。その結果、領域2304にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2370とチャネル形成領域2368を形成される。   Next, a resist mask 2366 is selectively formed so as to cover the region 2306, and an impurity region is formed by introducing an impurity element into the region 2304 using the resist mask 2366 and the gate electrode 2340 as masks (FIG. 24C )reference). As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity is used. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, an impurity element (eg, boron (B)) having a conductivity type different from that of the impurity element introduced into the region 2306 in FIG. 24C is introduced. As a result, an impurity region 2370 that forms a source region or a drain region and a channel formation region 2368 are formed in the region 2304.

次に、絶縁膜2332、2334、ゲート電極2340、2342を覆うように第2の絶縁膜2372を形成し、当該第2の絶縁膜2372上に領域2304、2306にそれぞれ形成された不純物領域2352、2370と電気的に接続する配線2374を形成する(図25(A)参照)。   Next, a second insulating film 2372 is formed so as to cover the insulating films 2332 and 2334 and the gate electrodes 2340 and 2342, and impurity regions 2352 formed in regions 2304 and 2306 on the second insulating film 2372, respectively. A wiring 2374 which is electrically connected to 2370 is formed (see FIG. 25A).

第2の絶縁膜2372は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y>0)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。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。   The second insulating film 2372 is formed by silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x) by CVD or sputtering. > Y> 0) and other insulating films having oxygen or nitrogen, films containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), organic materials such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, acrylic, or siloxane resins It can be provided in a single layer or a laminated structure made of a siloxane material. Note that the siloxane material corresponds to a material including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group can also be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

配線2374は、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、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。配線2374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、配線2374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。   The wiring 2374 is formed of aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), nickel (Ni), platinum (Pt), copper (Cu) by CVD or sputtering. ), Gold (Au), silver (Ag), manganese (Mn), neodymium (Nd), carbon (C), silicon (Si), or an alloy material or compound containing these elements as a main component The material is a single layer or a laminate. The alloy material containing aluminum as a main component corresponds to, for example, a material containing aluminum as a main component and containing nickel, or an alloy material containing aluminum as a main component and containing nickel and one or both of carbon and silicon. For the wiring 2374, for example, a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, and a barrier film, or a stacked structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, a titanium nitride film, and a barrier film may be employed. Note that the barrier film corresponds to a thin film formed of titanium, titanium nitride, molybdenum, or molybdenum nitride. Aluminum and aluminum silicon are optimal materials for forming the wiring 2374 because they have low resistance and are inexpensive. In addition, when an upper layer and a lower barrier layer are provided, generation of hillocks of aluminum or aluminum silicon can be prevented. In addition, when a barrier film made of titanium, which is a highly reducing element, is formed, even if a thin natural oxide film is formed on the crystalline semiconductor film, the natural oxide film is reduced, and the crystalline semiconductor film is excellent. Contact can be made.

なお本発明のトランジスタを構成するトランジスタの構造は図示した構造に限定されるものではないことを付記する。例えば、逆スタガ構造、フィンFET構造等の構造のトランジスタの構造を取り得る。フィンFET構造であることでトランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができるため好適である。 Note that the structure of the transistor constituting the transistor of the present invention is not limited to the illustrated structure. For example, a transistor structure such as an inverted stagger structure or a fin FET structure can be employed. The fin FET structure is preferable because the short channel effect accompanying the miniaturization of the transistor size can be suppressed.

また本発明における半導体装置においては、バッテリーを具備することを特徴とする。バッテリーとしては上記実施例で示した薄膜二次電池を用いることが好ましい。そこで本実施例においては、本実施例において作成したトランジスタにおいて、薄膜二次電池との接続について説明する。 The semiconductor device according to the present invention includes a battery. As the battery, it is preferable to use the thin film secondary battery shown in the above embodiment. Therefore, in this embodiment, connection with a thin film secondary battery in the transistor formed in this embodiment will be described.

本実施例において薄膜二次電池は、トランジスタに接続された配線2374上に積層して形成される。薄膜二次電池は、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、集電体薄膜の薄膜層が順次積層される(図25(B))。そのため、薄膜二次電池の集電体薄膜と兼用される配線2374の材料は、負極活物質と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどが好適である。 In this embodiment, the thin film secondary battery is formed by being stacked over the wiring 2374 connected to the transistor. In the thin film secondary battery, a current collector thin film, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a current collector thin film are sequentially stacked (FIG. 25B). Therefore, the material of the wiring 2374 that is also used as the current collector thin film of the thin film secondary battery is required to have good adhesion to the negative electrode active material and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, and the like are particularly preferable. is there.

薄膜二次電池の構成について次いで詳述すると、配線2374上に負極活物質層2391を成膜する。一般には酸化バナジウム(V)などが用いられる。次に負極活物質層2391上に固体電解質層2392を成膜する。一般にはリン酸リチウム(LiPO)などが用いられる。次に固体電解質層2392上に正極活物質層2393を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム(LiMn)などが用いられる。コバルト酸リチウム(LiCoO)やニッケル酸リチウム(LiNiO)を用いても良い。次に正極活物質層2393上に電極となる集電体薄膜2394を成膜する。集電体薄膜2394は正極活物質層2393と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。 Next, the structure of the thin film secondary battery will be described in detail. A negative electrode active material layer 2391 is formed over the wiring 2374. In general, vanadium oxide (V 2 O 5 ) or the like is used. Next, a solid electrolyte layer 2392 is formed over the negative electrode active material layer 2391. In general, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) or the like is used. Next, a positive electrode active material layer 2393 is formed over the solid electrolyte layer 2392. Generally, lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) or the like is used. Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or lithium nickelate (LiNiO 2 ) may be used. Next, a current collector thin film 2394 serving as an electrode is formed over the positive electrode active material layer 2393. The current collector thin film 2394 is required to have good adhesion to the positive electrode active material layer 2393 and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, or the like can be used.

上記負極活物質層2391、固体電解質層2392、正極活物質層2393、集電体薄膜2394の各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。また、それぞれの層の厚さは0.1μm〜3μmが望ましい。 The thin film layers of the negative electrode active material layer 2391, the solid electrolyte layer 2392, the positive electrode active material layer 2393, and the current collector thin film 2394 may be formed by a sputtering technique or an evaporation technique. The thickness of each layer is preferably 0.1 μm to 3 μm.

次に樹脂を塗布し、層間膜2396を形成する。そして層間膜2396をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜2396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2396上に配線層2395を形成し、配線2397と接続することにより、薄膜二次電池の電気接続を確保する。 Next, a resin is applied to form an interlayer film 2396. Then, the interlayer film 2396 is etched to form a contact hole. The interlayer film 2396 is not limited to a resin, and may be another film such as a CVD oxide film, but is preferably a resin from the viewpoint of flatness. Alternatively, a contact hole may be formed using a photosensitive resin without using etching. Next, a wiring layer 2395 is formed over the interlayer film 2396 and connected to the wiring 2397 to ensure electrical connection of the thin film secondary battery.

以上のような構成にすることにより、本発明の半導体装置においては、単結晶基板を用いてトランジスタを形成し、その上に薄膜二次電池を有する構成を取り得る。故に本発明の半導体装置においては、極薄化、小型化を達成した柔軟性を具備する半導体装置を提供することができる。 With the above structure, the semiconductor device of the present invention can have a structure in which a transistor is formed using a single crystal substrate and a thin film secondary battery is provided thereover. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having flexibility that achieves ultrathinning and miniaturization.

なお、本実施例は、上記実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、RFIDに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode and other embodiments. That is, by periodically charging the battery, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when charging a battery, the antenna circuit provided in the RFID receives power and charges the battery. For this reason, the battery can be charged by using the power of the radio wave or electromagnetic wave from the outside as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、RFIDの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。 In addition to the advantages provided by the battery, the semiconductor device of the present invention is provided with a switch circuit in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits / receives individual information to / from the outside. The power supply to the control circuit is controlled. By controlling the power supply to the signal control circuit in the switch circuit provided in the power supply circuit, the RFID operation can be performed intermittently. Therefore, it is possible to reduce power consumption in the battery and to operate for a long time without supplying power by a wireless signal.

本実施例では、上記実施例3と異なる本発明の半導体装置をRFIDとして用いた際の作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。本実施例においては、電源供給回路、信号制御回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に電源供給回路、信号制御回路を形成し、電源供給回路、信号制御回路を構成するトランジスタを単結晶基板を用いて形成されたトランジスタとすることで、トランジスタ特性のばらつきが少ないトランジスタでRFIDを構成することができるため好適である。また、電源供給回路におけるバッテリーとしては上記実施例で説明した薄膜二次電池を用いた例について本実施例では説明する。   In this embodiment, an example of a manufacturing method when the semiconductor device of the present invention, which is different from that of Embodiment 3 described above, is used as an RFID will be described with reference to drawings. In this embodiment, a configuration in which a power supply circuit and a signal control circuit are provided over the same substrate will be described. Note that a transistor with less variation in transistor characteristics is formed by forming a power supply circuit and a signal control circuit over a substrate and using a transistor formed using a single crystal substrate as a transistor constituting the power supply circuit and the signal control circuit. This is preferable because an RFID can be configured. In this embodiment, an example in which the thin film secondary battery described in the above embodiment is used as the battery in the power supply circuit will be described.

まず、基板2600上に絶縁膜を形成する。ここでは、n型の導電型を有する単結晶Siを基板2600として用い、当該基板2600上に絶縁膜2602と絶縁膜2604を形成する(図26(A)参照)。例えば、基板2600に熱処理を行うことにより絶縁膜2602として酸化珪素(SiOx)を形成し、当該絶縁膜2602上にCVD法を用いて窒化珪素(SiNx)を成膜する。   First, an insulating film is formed over the substrate 2600. Here, single crystal Si having n-type conductivity is used as the substrate 2600, and an insulating film 2602 and an insulating film 2604 are formed over the substrate 2600 (see FIG. 26A). For example, heat treatment is performed on the substrate 2600 to form silicon oxide (SiOx) as the insulating film 2602, and silicon nitride (SiNx) is formed over the insulating film 2602 by a CVD method.

また、基板2600は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、n型又はp型の導電型を有する単結晶Si基板、化合物半導体基板(GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、サファイア基板、ZnSe基板等)、貼り合わせ法またはSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)法を用いて作製されたSOI(Silicon on Insulator)基板等を用いることができる。   The substrate 2600 can be used without any particular limitation as long as it is a semiconductor substrate. For example, a single crystal Si substrate having an n-type or p-type conductivity, a compound semiconductor substrate (GaAs substrate, InP substrate, GaN substrate, SiC substrate, sapphire substrate, ZnSe substrate, etc.), bonding method or SIMOX (Separation by IMplanted) An SOI (Silicon on Insulator) substrate manufactured using an OXygen method or the like can be used.

また、絶縁膜2604は、絶縁膜2602を形成した後に高密度プラズマ処理により当該絶縁膜2602を窒化することにより設けてもよい。なお、基板2600上に設ける絶縁膜は単層又は3層以上の積層構造で設けてもよい。   The insulating film 2604 may be provided by nitriding the insulating film 2602 by high-density plasma treatment after the insulating film 2602 is formed. Note that the insulating film provided over the substrate 2600 may be a single layer or a stacked structure including three or more layers.

次に、絶縁膜2604上に選択的にレジストマスク2606のパターンを形成し、当該レジストマスク2606をマスクとして選択的にエッチングを行うことによって、基板2600に選択的に凹部2608を形成する(図26(B)参照)。基板2600、絶縁膜2602、2604のエッチングとしては、プラズマを利用したドライエッチングにより行うことができる。   Next, a pattern of a resist mask 2606 is selectively formed over the insulating film 2604, and selective etching is performed using the resist mask 2606 as a mask, whereby a recess 2608 is selectively formed in the substrate 2600 (FIG. 26). (See (B)). Etching of the substrate 2600 and the insulating films 2602 and 2604 can be performed by dry etching using plasma.

次に、レジストマスク2606のパターンを除去した後、基板2600に形成された凹部2608を充填するように絶縁膜2610を形成する(図26(C)参照)。   Next, after the pattern of the resist mask 2606 is removed, an insulating film 2610 is formed so as to fill the recess 2608 formed in the substrate 2600 (see FIG. 26C).

絶縁膜2610は、CVD法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y>0)等の絶縁材料を用いて形成する。ここでは、絶縁膜2610として、常圧CVD法または減圧CVD法によりTEOS(テトラエチルオルソシリケート)ガスを用いて酸化珪素膜を形成する。   The insulating film 2610 is formed using silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y> 0), or the like using a CVD method, a sputtering method, or the like. It is formed using an insulating material. Here, as the insulating film 2610, a silicon oxide film is formed using TEOS (tetraethylorthosilicate) gas by an atmospheric pressure CVD method or a low pressure CVD method.

次に、研削処理、研磨処理又はCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことによって、基板2600の表面を露出させる。ここでは、基板2600の表面を露出させることにより、基板2600の凹部2608に形成された絶縁膜2611間に領域2612、2613が設けられる。なお、絶縁膜2611は、基板2600の表面に形成された絶縁膜2610が研削処理、研磨処理又はCMP処理により除去されることにより得られたものである。続いて、p型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって、基板2600の領域2613にpウェル2615を形成する(図27(A)参照)。   Next, the surface of the substrate 2600 is exposed by performing a grinding process, a polishing process, or a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. Here, regions 2612 and 2613 are provided between the insulating films 2611 formed in the recesses 2608 of the substrate 2600 by exposing the surface of the substrate 2600. Note that the insulating film 2611 is obtained by removing the insulating film 2610 formed over the surface of the substrate 2600 by grinding treatment, polishing treatment, or CMP treatment. Subsequently, a p-well 2615 is formed in the region 2613 of the substrate 2600 by selectively introducing an impurity element having p-type conductivity (see FIG. 27A).

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、不純物元素として、ボロン(B)を領域2613に導入する。   As the p-type impurity element, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used. Here, boron (B) is introduced into the region 2613 as the impurity element.

なお、本実施例では、基板2600としてn型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域2612には不純物元素の導入を行っていないが、n型を示す不純物元素を導入することにより領域2612にnウェルを形成してもよい。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。   Note that in this embodiment, since a semiconductor substrate having n-type conductivity is used as the substrate 2600, no impurity element is introduced into the region 2612; however, by introducing an impurity element exhibiting n-type conductivity An n-well may be formed in the region 2612. As the impurity element exhibiting n-type, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used.

一方、p型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域2612にn型を示す不純物元素を導入してnウェルを形成し、領域2612、2613には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。   On the other hand, when a semiconductor substrate having p-type conductivity is used, an n-type impurity element is introduced into the region 2612 to form an n-well, and no impurity element is introduced into the regions 2612 and 2613. It is good.

次に、基板2600の領域2612、2613の表面上に絶縁膜2632、2634をそれぞれ形成する(図27(B)参照)。   Next, insulating films 2632 and 2634 are formed over the surfaces of the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600, respectively (see FIG. 27B).

絶縁膜2632、2634は、例えば、熱処理を行い基板2600に設けられた領域2612、2613の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で絶縁膜2632、2634を形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜(酸窒化珪素膜)との積層構造で形成してもよい。   For example, the insulating films 2632 and 2634 can be formed using silicon oxide films by oxidizing the surfaces of the regions 2612 and 2613 provided in the substrate 2600 by performing heat treatment. In addition, after a silicon oxide film is formed by a thermal oxidation method, the surface of the silicon oxide film is nitrided by performing nitriding treatment, so that a silicon oxide film and a film containing oxygen and nitrogen (silicon oxynitride film) are stacked. You may form with a structure.

他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜2632、2634を形成してもよい。例えば、基板2600に設けられた領域2612、2613の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜2632、2634として酸化珪素(SiOx)膜又は窒化珪素(SiNx)膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域2612、2613の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域2612、2613の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に(酸窒化珪素膜)が形成され、絶縁膜2632、2634は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域2612、2613の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。   In addition, as described above, the insulating films 2632 and 2634 may be formed by plasma treatment. For example, the surface of the regions 2612 and 2613 provided in the substrate 2600 is subjected to oxidation treatment or nitridation treatment by high-density plasma treatment, so that a silicon oxide (SiOx) film or a silicon nitride (SiNx) film is formed as the insulating films 2632 and 2634. Can be formed. Alternatively, after the surface of the regions 2612 and 2613 is oxidized by high-density plasma treatment, nitriding treatment may be performed by performing high-density plasma treatment again. In this case, a silicon oxide film is formed in contact with the surfaces of the regions 2612 and 2613, a (silicon oxynitride film) is formed over the silicon oxide film, and the insulating films 2632 and 2634 are formed of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film. Becomes a laminated film. Alternatively, after a silicon oxide film is formed on the surfaces of the regions 2612 and 2613 by a thermal oxidation method, oxidation treatment or nitridation treatment may be performed by high-density plasma treatment.

なお、基板2600の領域2612、2613に形成された絶縁膜2632、2634は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。   Note that the insulating films 2632 and 2634 formed in the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600 function as gate insulating films in transistors to be completed later.

次に、基板2600に設けられた領域2612、2613の上方に形成された絶縁膜2632、2634を覆うように導電膜を形成する(図27(C)参照)。ここでは、導電膜として、導電膜2636と導電膜2638を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は3層以上の積層構造で形成してもよい。   Next, a conductive film is formed so as to cover the insulating films 2632 and 2634 formed over the regions 2612 and 2613 provided in the substrate 2600 (see FIG. 27C). Here, an example is shown in which a conductive film 2636 and a conductive film 2638 are sequentially stacked as the conductive film. Needless to say, the conductive film may be formed of a single layer or a stacked structure of three or more layers.

導電膜2636、2638としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニオブ(Nb)等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、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こともできる。   The conductive films 2636 and 2638 are selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), niobium (Nb), and the like. Or an alloy material or a compound material containing these elements as main components. Alternatively, a metal nitride film obtained by nitriding these elements can be used. In addition, a semiconductor material typified by polycrystalline silicon doped with an impurity element such as phosphorus can be used.

ここでは、導電膜2636として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜2638としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜2636として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜2638として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。   Here, the conductive film 2636 is formed using tantalum nitride, and the conductive film 2638 is formed using tungsten in a stacked structure. In addition, a single layer or stacked film selected from tungsten nitride, molybdenum nitride, or titanium nitride is used as the conductive film 2636, and a single layer or stacked film selected from tantalum, molybdenum, or titanium is used as the conductive film 2638. Can be used.

次に、積層して設けられた導電膜2636、2638を選択的にエッチングして除去することによって、基板2600の領域2612、2613の上方の一部に導電膜2636、2638を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜2640、2642を形成する(図28(A)参照)。また、ここでは、基板2600において、導電膜2640、2642と重ならない領域2612、2613の表面が露出するようにする。   Next, the conductive films 2636 and 2638 provided in a stacked manner are selectively removed by etching, whereby the conductive films 2636 and 2638 are left in portions above the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600, respectively. Conductive films 2640 and 2642 functioning as electrodes are formed (see FIG. 28A). Here, in the substrate 2600, the surfaces of the regions 2612 and 2613 that do not overlap with the conductive films 2640 and 2642 are exposed.

具体的には、基板2600の領域2612において、導電膜2640の下方に形成された絶縁膜2632のうち当該導電膜2640と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜2640と絶縁膜2632の端部が概略一致するように形成する。また、基板2600の領域2613において、導電膜2642の下方に形成された絶縁膜2634のうち当該導電膜2642と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜2642と絶縁膜2634の端部が概略一致するように形成する。   Specifically, in the region 2612 of the substrate 2600, a portion of the insulating film 2632 formed below the conductive film 2640 that does not overlap with the conductive film 2640 is selectively removed, so that the edges of the conductive film 2640 and the insulating film 2632 are removed. The parts are formed so as to roughly match. Further, in a region 2613 of the substrate 2600, a portion of the insulating film 2634 formed below the conductive film 2642 that does not overlap with the conductive film 2642 is selectively removed, so that end portions of the conductive film 2642 and the insulating film 2634 are roughly formed. Form to match.

この場合、導電膜2640、2642の形成と同時に重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよいし、導電膜2640、2642を形成後残存したレジストマスク又は当該導電膜2640、2642をマスクとして重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよい。   In this case, an insulating film or the like which does not overlap with the formation of the conductive films 2640 and 2642 may be removed, or the resist mask remaining after the formation of the conductive films 2640 and 2642 or the conductive films 2640 and 2642 may be used as a mask. A portion of the insulating film that does not become necessary may be removed.

次に、基板2600の領域2612、2613に不純物元素を選択的に導入する(図28(B)参照)。ここでは、領域2650に導電膜2642をマスクとしてn型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入し、領域2648に導電膜2640をマスクとしてp型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入する。n型を付与する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型を付与する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。   Next, an impurity element is selectively introduced into the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600 (see FIG. 28B). Here, a low-concentration impurity element imparting n-type conductivity is selectively introduced into the region 2650 using the conductive film 2642 as a mask, and a low-concentration impurity element imparting p-type conductivity is selected in the region 2648 using the conductive film 2640 as a mask. Introduced. As the impurity element imparting n-type conductivity, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used. As the impurity element imparting p-type conductivity, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or the like can be used.

次に、導電膜2640、2642の側面に接するサイドウォール2654を形成する。具体的には、プラズマCVD法やスパッタリング法等により、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などの絶縁膜を、単層又は積層して形成する。そして、当該絶縁膜を、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、導電膜2640、2642の側面に接するように形成することができる。なお、サイドウォール2654は、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。また、ここでは、サイドウォール2654は、導電膜2640、2642の下方に形成された絶縁膜や導電膜2640、2642の側面にも接するように形成されている。   Next, sidewalls 2654 that are in contact with the side surfaces of the conductive films 2640 and 2642 are formed. Specifically, an insulating film such as a film containing an inorganic material of silicon, silicon oxide, or silicon nitride, or a film containing an organic material such as an organic resin is formed by a plasma CVD method or a sputtering method. Alternatively, they are stacked. Then, the insulating film can be selectively etched by anisotropic etching mainly in the vertical direction so as to be in contact with the side surfaces of the conductive films 2640 and 2642. Note that the sidewall 2654 is used as a mask for doping when an LDD (Lightly Doped Drain) region is formed. Here, the sidewall 2654 is formed so as to be in contact with the insulating film formed below the conductive films 2640 and 2642 and the side surfaces of the conductive films 2640 and 2642.

続いて、当該サイドウォール2654、導電膜2640、2642をマスクとして基板2600の領域2612、2613に不純物元素を導入することによって、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域を形成する(図28(C)参照)。ここでは、基板2600の領域2613にサイドウォール2654と導電膜2642をマスクとして高濃度のn型を付与する不純物元素を導入し、領域2612にサイドウォール2654と導電膜2640をマスクとして高濃度のp型を付与する不純物元素を導入する。   Subsequently, an impurity element functioning as a source region or a drain region is formed by introducing an impurity element into the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600 using the sidewalls 2654 and the conductive films 2640 and 2642 as masks (FIG. 28C )reference). Here, an impurity element imparting high concentration n-type is introduced into the region 2613 of the substrate 2600 using the sidewall 2654 and the conductive film 2642 as a mask, and a high concentration p is applied to the region 2612 using the sidewall 2654 and the conductive film 2640 as a mask. Impurity elements that impart molds are introduced.

その結果、基板2600の領域2612には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2658と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域2660と、チャネル形成領域2656が形成される。また、基板2600の領域2613には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域2664と、LDD領域を形成する低濃度不純物領域2666と、チャネル形成領域2662が形成される。   As a result, an impurity region 2658 that forms a source region or a drain region, a low-concentration impurity region 2660 that forms an LDD region, and a channel formation region 2656 are formed in the region 2612 of the substrate 2600. In the region 2613 of the substrate 2600, an impurity region 2664 that forms a source region or a drain region, a low-concentration impurity region 2666 that forms an LDD region, and a channel formation region 2662 are formed.

なお、本実施例では、導電膜2640、2642と重ならない基板2600の領域2612、2613を露出させた状態で不純物元素の導入を行っている。従って、基板2600の領域2612、2613にそれぞれ形成されるチャネル形成領域2656、2662は導電膜2640、2642と自己整合的に形成することができる。   Note that in this embodiment, the impurity element is introduced in a state where the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600 which do not overlap with the conductive films 2640 and 2642 are exposed. Accordingly, channel formation regions 2656 and 2662 formed in the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600 can be formed in self-alignment with the conductive films 2640 and 2642, respectively.

次に、基板2600の領域2612、2613上に設けられた絶縁膜や導電膜等を覆うように第2の絶縁膜2677を形成し、当該絶縁膜2677に開口部2678を形成する(図29(A)参照)。   Next, a second insulating film 2677 is formed so as to cover insulating films, conductive films, and the like provided over the regions 2612 and 2613 of the substrate 2600, and an opening 2678 is formed in the insulating film 2677 (FIG. 29 (A)). A)).

第2の絶縁膜2677は、CVD法やスパッタ法等により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸化窒化珪素(SiOxNy)(x>y>0)、窒化酸化珪素(SiNxOy)(x>y>0)等の酸素または窒素を有する絶縁膜やDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。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。   The second insulating film 2677 is formed by silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y> 0), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x) by a CVD method, a sputtering method, or the like. > Y> 0) and other insulating films having oxygen or nitrogen, films containing carbon such as DLC (diamond-like carbon), organic materials such as epoxy, polyimide, polyamide, polyvinylphenol, benzocyclobutene, acrylic, or siloxane resins It can be provided in a single layer or a laminated structure made of a siloxane material. Note that the siloxane material corresponds to a material including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group can also be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

次に、CVD法を用いて開口部2678に導電膜2680を形成し、当該導電膜2680と電気的に接続するように絶縁膜2677上に導電膜2682a〜2682dを選択的に形成する(図29(B)参照)。   Next, a conductive film 2680 is formed in the opening 2678 using a CVD method, and conductive films 2682a to 2682d are selectively formed over the insulating film 2677 so as to be electrically connected to the conductive film 2680 (FIG. 29). (See (B)).

導電膜2680、2682a〜2682dは、CVD法やスパッタリング法等により、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、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2680、2682a〜2682d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2680、2682a〜2682d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。ここでは、導電膜2680、2682a〜2682dはCVD法によりタングステン(W)を選択成長することにより形成することができる。   The conductive films 2680 and 2682a to 2682d are formed of aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), nickel (Ni), platinum (Pt) by CVD or sputtering. ), Copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), manganese (Mn), neodymium (Nd), carbon (C), silicon (Si), or these elements as main components An alloy material or a compound material to be formed is a single layer or a laminated layer. The alloy material containing aluminum as a main component corresponds to, for example, a material containing aluminum as a main component and containing nickel, or an alloy material containing aluminum as a main component and containing nickel and one or both of carbon and silicon. The conductive films 2680 and 2682a to 2682d include, for example, a laminated structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, and a barrier film, and a laminated structure of a barrier film, an aluminum silicon (Al—Si) film, a titanium nitride film, and a barrier film. Should be adopted. Note that the barrier film corresponds to a thin film formed of titanium, titanium nitride, molybdenum, or molybdenum nitride. Aluminum and aluminum silicon have low resistance and are inexpensive, and thus are optimal materials for forming the conductive films 2680 and 2682a to 2682d. In addition, when an upper layer and a lower barrier layer are provided, generation of hillocks of aluminum or aluminum silicon can be prevented. In addition, when a barrier film made of titanium, which is a highly reducing element, is formed, even if a thin natural oxide film is formed on the crystalline semiconductor film, the natural oxide film is reduced, and the crystalline semiconductor film is excellent. Contact can be made. Here, the conductive films 2680 and 2682a to 2682d can be formed by selectively growing tungsten (W) by a CVD method.

以上の工程により、基板2600の領域2612に形成されたp型のトランジスタと、領域2613に形成されたn型のトランジスタとを具備する半導体装置を得ることができる。   Through the above steps, a semiconductor device including a p-type transistor formed in the region 2612 of the substrate 2600 and an n-type transistor formed in the region 2613 can be obtained.

なお本発明のトランジスタを構成するトランジスタの構造は図示した構造に限定されるものではないことを付記する。例えば、逆スタガ構造、フィンFET構造等の構造のトランジスタの構造を取り得る。フィンFET構造であることでトランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができるため好適である。 Note that the structure of the transistor constituting the transistor of the present invention is not limited to the illustrated structure. For example, a transistor structure such as an inverted stagger structure or a fin FET structure can be employed. The fin FET structure is preferable because the short channel effect accompanying the miniaturization of the transistor size can be suppressed.

また本発明における半導体装置においては、バッテリーを具備することを特徴とする。バッテリーとしては上記実施例で示した薄膜二次電池を用いることが好ましい。そこで本実施例においては、本実施例において作成したトランジスタにおいて、薄膜二次電池との接続について説明する。 The semiconductor device according to the present invention includes a battery. As the battery, it is preferable to use the thin film secondary battery shown in the above embodiment. Therefore, in this embodiment, connection with a thin film secondary battery in the transistor formed in this embodiment will be described.

本実施例において薄膜二次電池は、トランジスタに接続された導電膜2682d上に積層して形成される。薄膜二次電池は、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、集電体薄膜の薄膜層が順次積層される(図29(B))。そのため、薄膜二次電池の集電体薄膜と兼用される導電膜2682dの材料は、負極活物質と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどが好適である。 In this embodiment, the thin film secondary battery is stacked over the conductive film 2682d connected to the transistor. In the thin film secondary battery, a current collector thin film, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a current collector thin film are sequentially stacked (FIG. 29B). Therefore, the material of the conductive film 2682d used also as the current collector thin film of the thin film secondary battery is required to have good adhesion to the negative electrode active material and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, and the like are particularly preferable. It is.

薄膜二次電池の構成について次いで詳述すると、導電膜2682d上に負極活物質層2691を成膜する。一般には酸化バナジウム(V)などが用いられる。次に負極活物質層2691上に固体電解質層2692を成膜する。一般にはリン酸リチウム(LiPO)などが用いられる。次に固体電解質層2692上に正極活物質層2693を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム(LiMn)などが用いられる。コバルト酸リチウム(LiCoO)やニッケル酸リチウム(LiNiO)を用いても良い。次に正極活物質層2693上に電極となる集電体薄膜2694を成膜する。集電体薄膜2694は正極活物質層2693と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。 Next, the structure of the thin film secondary battery will be described in detail. A negative electrode active material layer 2691 is formed over the conductive film 2682d. In general, vanadium oxide (V 2 O 5 ) or the like is used. Next, a solid electrolyte layer 2692 is formed over the negative electrode active material layer 2691. In general, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) or the like is used. Next, a positive electrode active material layer 2693 is formed over the solid electrolyte layer 2692. Generally, lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) or the like is used. Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or lithium nickelate (LiNiO 2 ) may be used. Next, a current collector thin film 2694 serving as an electrode is formed over the positive electrode active material layer 2693. The current collector thin film 2694 is required to have good adhesion to the positive electrode active material layer 2693 and low resistance, and aluminum, copper, nickel, vanadium, or the like can be used.

上記負極活物質層2691、固体電解質層2692、正極活物質層2693、集電体薄膜2694の各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。また、それぞれの層の厚さは0.1μm〜3μmが望ましい。 The thin film layers of the negative electrode active material layer 2691, the solid electrolyte layer 2692, the positive electrode active material layer 2693, and the current collector thin film 2694 may be formed by a sputtering technique or an evaporation technique. The thickness of each layer is preferably 0.1 μm to 3 μm.

次に樹脂を塗布し、層間膜2696を形成する。そして層間膜2696をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜2696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2696上に配線層2695を形成し、配線2697と接続することにより、薄膜二次電池の電気接続を確保する。 Next, resin is applied to form an interlayer film 2696. Then, the interlayer film 2696 is etched to form contact holes. The interlayer film 2696 is not limited to resin, and may be another film such as a CVD oxide film, but is preferably a resin from the viewpoint of flatness. Alternatively, a contact hole may be formed using a photosensitive resin without using etching. Next, a wiring layer 2695 is formed over the interlayer film 2696 and connected to the wiring 2697, so that electrical connection of the thin film secondary battery is ensured.

以上のような構成にすることにより、本発明の半導体装置においては、単結晶基板を用いてトランジスタを形成し、その上に薄膜二次電池を有する構成を取り得る。故に本発明の半導体装置においては、極薄化、小型化を達成した柔軟性を具備する半導体装置を提供することができる。 With the above structure, the semiconductor device of the present invention can have a structure in which a transistor is formed using a single crystal substrate and a thin film secondary battery is provided thereover. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having flexibility that achieves ultrathinning and miniaturization.

なお、本実施例は、上記実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、RFIDに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode and other embodiments. That is, by periodically charging the battery, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when charging a battery, the antenna circuit provided in the RFID receives power and charges the battery. For this reason, the battery can be charged by using the power of the radio wave or electromagnetic wave from the outside as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、RFIDの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。 In addition to the advantages provided by the battery, the semiconductor device of the present invention is provided with a switch circuit in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits / receives individual information to / from the outside. The power supply to the control circuit is controlled. By controlling the power supply to the signal control circuit in the switch circuit provided in the power supply circuit, the RFID operation can be performed intermittently. Therefore, it is possible to reduce power consumption in the battery and to operate for a long time without supplying power by a wireless signal.

本実施例においては、上記実施の形態及び上記実施例で述べた本発明の半導体装置における電源供給回路のバッテリーの充電管理を行うための充電管理回路について説明する。本発明においてバッテリーとして二次電池を使用する場合、一般に、充放電の管理が必要である。充電をおこなう際に過充電にならないように、充電状況をモニターしながら充電を行う必要がある。本発明に用いる二次電池において、充電管理をおこなう場合には専用の回路が必要となる。図33に示すのは充電管理をおこなうための充電管理回路のブロック図である。 In this embodiment, a charge management circuit for performing charge management of a battery of a power supply circuit in the semiconductor device of the present invention described in the above embodiment modes and embodiments will be described. In the present invention, when a secondary battery is used as a battery, it is generally necessary to manage charge and discharge. In order to prevent overcharging when charging, it is necessary to charge while monitoring the charging status. In the secondary battery used in the present invention, a dedicated circuit is required for charge management. FIG. 33 is a block diagram of a charge management circuit for performing charge management.

図33に示す充電管理回路は定電流源7401、スイッチ回路7402、充電量制御回路7403、二次電池7404から構成されている。なお図33に示した構成における定電流源7401、スイッチ回路7402、充電量制御回路7403、二次電池7404は、総じて上記実施の形態1で示した図1のバッテリー114に対応する。すなわち、バッテリー114における定電流源7401には、上記実施の形態1で示した図1における整流回路113、図10における制御回路1001からの信号が入力されるものである。 The charge management circuit shown in FIG. 33 includes a constant current source 7401, a switch circuit 7402, a charge amount control circuit 7403, and a secondary battery 7404. Note that the constant current source 7401, the switch circuit 7402, the charge amount control circuit 7403, and the secondary battery 7404 in the configuration shown in FIG. 33 generally correspond to the battery 114 of FIG. 1 described in Embodiment 1. That is, the constant current source 7401 in the battery 114 is input with signals from the rectifier circuit 113 in FIG. 1 and the control circuit 1001 in FIG.

ここで述べた充電管理回路は一例であり、この構成に限定されるものではなく、他の構成であっても良い。本実施例は定電流によって、二次電池に充電をおこなっているが、定電流だけの充電ではなく、途中で定電圧充電に切り替えても良い。定電流を用いない別の方式であっても良い。また、以下説明する図33のブロック図における回路を構成するトランジスタは薄膜トランジスタであっても良いし、単結晶基板を用いたトランジスタや有機トランジスタであっても良い。 The charge management circuit described here is an example, and the present invention is not limited to this configuration, and may have other configurations. In this embodiment, the secondary battery is charged with a constant current, but it may be switched to constant voltage charging in the middle instead of charging only with a constant current. Another method that does not use a constant current may be used. In addition, a transistor included in the circuit in the block diagram of FIG. 33 described below may be a thin film transistor, a transistor using a single crystal substrate, or an organic transistor.

図34には、上記図33で示したブロック図について、詳細にしたものである。以下に動作を説明する。 FIG. 34 shows the details of the block diagram shown in FIG. The operation will be described below.

図34に示す構成において、定電流源7401、スイッチ回路7402、充電量制御回路7403は高電位電源線7526、低電位電源線7527を電源線として用いている。図34では低電位電源線7527をGND線として用いている。なお、GND線には限定されず他の電位であっても良い。 34, the constant current source 7401, the switch circuit 7402, and the charge amount control circuit 7403 use the high potential power line 7526 and the low potential power line 7527 as power lines. In FIG. 34, the low potential power line 7527 is used as the GND line. Note that the potential is not limited to the GND line and may be another potential.

定電流源7401はトランジスタ7502〜7511、抵抗7501、抵抗7512によって構成されている。高電位電源線7526より抵抗7501を介してトランジスタ7502、7503に電流が流れ、トランジスタ7502、7503がオンする。 The constant current source 7401 includes transistors 7502 to 7511, a resistor 7501, and a resistor 7512. Current flows from the high potential power line 7526 to the transistors 7502 and 7503 through the resistor 7501, so that the transistors 7502 and 7503 are turned on.

トランジスタ7504、トランジスタ7505、トランジスタ7506、トランジスタ7507、トランジスタ7508は帰還型の差動増幅回路を構成し、トランジスタ7507のゲート電位はトランジスタ7502ゲート電位とほぼ同じとなる。トランジスタ7511のドレイン電流はトランジスタ7507のゲート電位と低電位電源線7527の電位差を抵抗7512の抵抗値で割った値となる。その電流をトランジスタ7509、7510によって構成されるカレントミラー回路に入力し、カレントミラー回路の出力電流をスイッチ回路7402に供給する。定電流源7401は本構成に限定されず他の構成を用いても良い。 The transistor 7504, the transistor 7505, the transistor 7506, the transistor 7507, and the transistor 7508 constitute a feedback differential amplifier circuit, and the gate potential of the transistor 7507 is almost the same as the gate potential of the transistor 7502. The drain current of the transistor 7511 has a value obtained by dividing the potential difference between the gate potential of the transistor 7507 and the low potential power supply line 7527 by the resistance value of the resistor 7512. The current is input to a current mirror circuit including transistors 7509 and 7510, and an output current of the current mirror circuit is supplied to the switch circuit 7402. The constant current source 7401 is not limited to this configuration, and other configurations may be used.

スイッチ回路7402はトランスミッションゲート7515、インバータ7513,インバータ7514から構成され、インバータ7514の入力信号によって定電流源7401の電流を二次電池7404に供給するか、否かを制御する。スイッチ回路はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。   The switch circuit 7402 includes a transmission gate 7515, an inverter 7513, and an inverter 7514, and controls whether or not the current of the constant current source 7401 is supplied to the secondary battery 7404 according to an input signal of the inverter 7514. The switch circuit is not limited to this configuration, and other configurations may be used.

充電量制御回路7403はトランジスタ7516〜7524、抵抗7525によって構成される。高電位電源線7526より抵抗7525を介してトランジスタ7523、7524に電流が流れ、トランジスタ7523、7524がオンする。トランジスタ7518、7519、7520、7521、7522は差動型のコンパレーターを構成している。トランジスタ7520のゲート電位がトランジスタ7521のゲート電位より低い場合、トランジスタ7518のドレイン電位はほぼ高電位電源線7526の電位とほぼ等しくなり、トランジスタ7520のゲート電位がトランジスタ7521のゲート電位より高い場合、トランジスタ7518のドレイン電位はトランジスタ7520のソース電位とほぼ等しくなる。   The charge amount control circuit 7403 includes transistors 7516 to 7524 and a resistor 7525. A current flows from the high potential power line 7526 to the transistors 7523 and 7524 through the resistor 7525, so that the transistors 7523 and 7524 are turned on. The transistors 7518, 7519, 7520, 7521, and 7522 form a differential comparator. When the gate potential of the transistor 7520 is lower than the gate potential of the transistor 7521, the drain potential of the transistor 7518 is substantially equal to the potential of the high potential power supply line 7526, and when the gate potential of the transistor 7520 is higher than the gate potential of the transistor 7521, The drain potential of 7518 is substantially equal to the source potential of the transistor 7520.

トランジスタ7518のドレイン電位が高電位電源線とほぼ等しい場合、トランジスタ7517、7516で構成されるバッファを介して、充電量制御回路はロウを出力する。 When the drain potential of the transistor 7518 is substantially equal to the high potential power supply line, the charge amount control circuit outputs low through a buffer including the transistors 7517 and 7516.

トランジスタ7518のドレイン電位がトランジスタ7520のソース電位とほぼ等しい場合、トランジスタ7517、7516で構成されるバッファを介して、充電量制御回路はハイを出力する。 When the drain potential of the transistor 7518 is substantially equal to the source potential of the transistor 7520, the charge amount control circuit outputs high through a buffer including the transistors 7517 and 7516.

充電量制御回路7403の出力がロウの場合、二次電池にはスイッチ回路7402を介して電流が供給される。また、充電量制御回路7403の出力がハイの場合は、スイッチ回路7402はオフして、二次電池に電流は供給されない。 When the output of the charge amount control circuit 7403 is low, a current is supplied to the secondary battery through the switch circuit 7402. When the output of the charge amount control circuit 7403 is high, the switch circuit 7402 is turned off and no current is supplied to the secondary battery.

トランジスタ7520のゲートは二次電池7404に接続されているため、二次電池が充電され、その電位が充電量制御回路7403のコンパレーターのしきい値を超えると、充電が停止する。本実施例ではコンパレーターのしきい値をトランジスタ7523のゲート電位で設定しているが、この値に限定するものではなく、他の電位であっても良い。一般に設定電位は充電量制御回路7403の用途と二次電池の性能によって適宜決められるものである。 Since the gate of the transistor 7520 is connected to the secondary battery 7404, charging is stopped when the secondary battery is charged and its potential exceeds the threshold value of the comparator of the charge amount control circuit 7403. In this embodiment, the threshold value of the comparator is set by the gate potential of the transistor 7523, but is not limited to this value, and may be another potential. In general, the set potential is appropriately determined depending on the use of the charge amount control circuit 7403 and the performance of the secondary battery.

本実施例では以上のような二次電池への充電回路を構成したが、この構成に限定されるものではない。 In the present embodiment, the charging circuit for the secondary battery as described above is configured, but the present invention is not limited to this configuration.

以上のような構成にすることにより、本発明の半導体装置においては、半導体装置における電源供給回路におけるバッテリーの充電を管理する機能を追加することができる。故に本発明の半導体装置においては、半導体装置における電源供給回路におけるバッテリーの過充電等の不具合を防ぐことのできる半導体装置を提供することが可能になる。 With the above structure, a function for managing charging of a battery in a power supply circuit in the semiconductor device can be added to the semiconductor device of the present invention. Therefore, in the semiconductor device of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that can prevent problems such as overcharging of a battery in a power supply circuit in the semiconductor device.

なお、本実施例は、上記実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、RFIDに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、RFIDを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのRFIDのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、RFIDを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、RFIDが動作するための十分な電力が得られ、リーダ/ライタとの通信距離を伸ばすことができる。   Note that this embodiment can be freely combined with the above embodiment mode and other embodiments. That is, by periodically charging the battery, it is possible to prevent a shortage of power for transmitting / receiving individual information associated with deterioration of the battery over time, as in the past. The semiconductor device of the present invention is characterized in that when charging a battery, the antenna circuit provided in the RFID receives power and charges the battery. For this reason, the battery can be charged by using the power of the radio wave or electromagnetic wave from the outside as a power source for driving the RFID without being directly connected to the charger. As a result, it is possible to continue using the battery without confirming the remaining capacity of the battery or exchanging the battery, such as active type RFID. In addition, by always holding the power for driving the RFID in the battery, sufficient power for operating the RFID can be obtained, and the communication distance with the reader / writer can be extended.

また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、RFIDの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。 In addition to the advantages provided by the battery, the semiconductor device of the present invention is provided with a switch circuit in a power supply circuit that supplies power to a signal control circuit that transmits / receives individual information to / from the outside. The power supply to the control circuit is controlled. By controlling the power supply to the signal control circuit in the switch circuit provided in the power supply circuit, the RFID operation can be performed intermittently. Therefore, it is possible to reduce power consumption in the battery and to operate for a long time without supplying power by a wireless signal.

本実施例では、本発明の無線通信によりデータの交信を行う半導体装置(以下、RFIDという)の用途について説明する。本発明の半導体装置は、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、いわゆるICラベル、ICタグ、IC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。   In this embodiment, an application of a semiconductor device (hereinafter referred to as RFID) that performs data communication by wireless communication according to the present invention will be described. The semiconductor device of the present invention includes, for example, banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificate documents (driver's license, resident's card, etc.), packaging containers (wrapping paper, bottles, etc.), recording media (DVD software) And video tapes), vehicles (bicycles, etc.), personal items (such as bags and glasses), foods, plants, animals, human bodies, clothing, daily necessities, electronic equipment, etc. and luggage tags It can be used as a so-called IC label, IC tag, or IC card provided on an article. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (also simply referred to as televisions, television receivers, television receivers), mobile phones, and the like.

なお、本明細書において、ICカードとは、プラスチック製カードに薄片化した半導体集積回路(ICチップ)を埋設して情報を記録できるようにしたカードである。データを読み書きする方式の違いによって「接触式」と「非接触式」に分けられる。非接触式カードにはアンテナが内蔵されており、微弱な電波を利用して端末と交信することができるものである。また、ICタグとは、物体の識別に利用される微小なICチップに自身の識別コードなどの情報が記録されており、電波を使って管理システムと情報を送受信する能力をもつものをいう。数十ミリメートルの大きさで、電波や電磁波で読み取り器と交信することができる。本発明の無線通信によりデータの交信を行うRFIDに使うICタグの態様はさまざまであり、カード形式のものや、ラベル類(ICラベルという)、証書類などがある。   Note that in this specification, an IC card is a card in which information is recorded by embedding a sliced semiconductor integrated circuit (IC chip) in a plastic card. It is divided into “contact type” and “non-contact type” depending on the method of reading and writing data. The non-contact card has a built-in antenna and can communicate with the terminal using weak radio waves. An IC tag is a tag in which information such as its own identification code is recorded on a minute IC chip used for identifying an object, and has the ability to transmit and receive information to and from a management system using radio waves. With a size of several tens of millimeters, it can communicate with a reader using radio waves or electromagnetic waves. There are various types of IC tags used for RFID that performs data communication by wireless communication of the present invention, and there are card-type, labels (referred to as IC labels), certificates, and the like.

本実施例では、図30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。   In this embodiment, with reference to FIG. 30, an application example of the present invention and an example of a product with them will be described.

図30(A)は、本発明に係るRFIDを有する半導体装置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、RFID3002を内蔵した複数のICラベル3003が形成されている。ICラベル3003は、ボックス3004内に収納されている。また、IC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)が記されており、一方、内蔵されているRFID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。   FIG. 30A illustrates an example of a state of a finished product of a semiconductor device having an RFID according to the present invention. A plurality of IC labels 3003 incorporating RFID 3002 are formed on a label mount 3001 (separate paper). The IC label 3003 is stored in the box 3004. In addition, on the IC label 3003, information (product name, brand, trademark, trademark owner, seller, manufacturer, etc.) regarding the product or service is recorded, while the built-in RFID includes An ID number unique to the product (or product type) is attached, and it is possible to easily grasp illegal activities such as forgery, infringement of intellectual property rights such as trademark rights and patent rights, and unfair competition. In addition, in the RFID, a great deal of information that cannot be clearly stated on the container or label of the product, for example, the product's production area, sales place, quality, raw materials, efficacy, use, quantity, shape, price, production method, usage method, Production time, use time, expiration date, handling instructions, intellectual property information related to products, etc. can be input, and a trader and a consumer can access such information with a simple reader. In addition, rewriting and erasing can be easily performed from the producer side, but rewriting and erasing etc. are not possible from the trader and the consumer side.

図30(B)は、RFID3012を内蔵したラベル状のICタグ3011を示している。IC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、IC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。また、本発明においては、バッテリーとして薄膜二次電池を具備する構成を取り得る。そのため図30(B)に示すように曲面形状を有する物品への貼付に際しても本発明は有用である。   FIG. 30B illustrates a label-like IC tag 3011 in which an RFID 3012 is incorporated. By providing the IC tag 3011 in the product, product management becomes easy. For example, when a product is stolen, the culprit can be quickly grasped by following the route of the product. As described above, by providing the IC tag, it is possible to distribute a product excellent in so-called traceability. Moreover, in this invention, the structure which comprises a thin film secondary battery as a battery can be taken. Therefore, as shown in FIG. 30B, the present invention is also useful when sticking to an article having a curved shape.

図30(C)は、本発明に係るRFID3022を内包したICカード3021の完成品の状態の一例である。上記IC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。   FIG. 30C shows an example of a state of a completed product of the IC card 3021 including the RFID 3022 according to the present invention. The IC card 3021 includes all cards such as a cash card, a credit card, a prepaid card, an electronic ticket, electronic money, a telephone card, and a membership card.

なお図30(C)に示したICカードにおいては、本発明におけるバッテリーとして薄膜二次電池を具備する構成を取り得る。そのため、図30(D)に示すように折り曲げた形状に変形させたとしても使用することが可能になるため、本発明は大変有用である。 Note that the IC card shown in FIG. 30C can have a structure including a thin film secondary battery as a battery in the present invention. Therefore, the present invention is very useful because it can be used even if it is deformed into a bent shape as shown in FIG.

図30(E)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、RFID3032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ICラベル、ICタグ、ICカードと同じ要領で作成することができる。なお、上記無記名債券類には、切手、切符、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RFID3032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。   FIG. 30E shows a state of a completed product of the bearer bond 3031. An RFID 3032 is embedded in the bearer bond 3031 and the periphery thereof is molded with resin to protect the RFID. Here, the resin is filled with a filler. The bearer bond 3031 can be created in the same manner as the IC label, IC tag, and IC card according to the present invention. The bearer bonds include stamps, tickets, tickets, admission tickets, gift certificates, book coupons, stationery tickets, beer tickets, gift tickets, various gift certificates, various service tickets, etc. Is not to be done. Further, by providing the RFID 3032 of the present invention to bills, coins, securities, bearer bonds, certificates, etc., an authentication function can be provided, and forgery can be prevented by utilizing this authentication function. .

また、ここでは図示しないが、書籍、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RFID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。 Although not shown here, the efficiency of a system such as an inspection system can be improved by providing the RFID of the present invention in books, packaging containers, recording media, personal items, foods, clothing, daily necessities, electronic devices, etc. Can be achieved. In addition, forgery and theft can be prevented by providing RFID for vehicles. Moreover, by embedding it in creatures such as animals, it is possible to easily identify individual creatures. For example, by embedding RFID in a living creature such as livestock, it becomes possible to easily identify the year of birth, sex, type, or the like.

以上、本発明のRFIDは物品(生き物を含む)であればどのようなものにでも設けて使用することができる。   As described above, the RFID of the present invention can be provided and used for any article (including living creatures).

本実施例は、上記の実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせることができる。   This embodiment can be freely combined with the above embodiment mode and other embodiments.

実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態1の構成について説明する図。FIG. 3 illustrates a structure of Embodiment 1; 実施の形態2の構成について説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of Embodiment 2; 実施の形態2の構成について説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of Embodiment 2; 実施の形態2の構成について説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of Embodiment 2; 実施の形態2の構成について説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of Embodiment 2; 実施の形態2の構成について説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of Embodiment 2; 実施の形態3の構成について説明する図。FIG. 10 illustrates a structure of Embodiment 3; 実施の形態3の構成について説明する図。FIG. 10 illustrates a structure of Embodiment 3; 実施例1の構成について説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 1. 実施例2の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. 実施例2の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. 実施例2の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. 実施例2の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. 実施例2の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment. 実施例3の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a third embodiment. 実施例3の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a third embodiment. 実施例3の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a third embodiment. 実施例4の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fourth embodiment. 実施例4の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fourth embodiment. 実施例4の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fourth embodiment. 実施例4の構成について説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a fourth embodiment. 実施例6の構成について説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of Example 6. 従来の構成を示す図。The figure which shows the conventional structure. 従来の構成を示す図。The figure which shows the conventional structure. 実施例5の構成について説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a fifth embodiment. 実施例5の構成について説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101 RFID
102 アンテナ回路
103 電源供給回路
104 信号制御回路
105 増幅回路
106 復調回路
107 論理回路
108 メモリコントロール回路
109 メモリ回路
110 論理回路
111 増幅回路
112 変調回路
113 整流回路
114 バッテリー
115 低周波信号発生回路
116 スイッチ回路
117 電源回路
201 リーダ/ライタ
301 第1のアンテナ回路
302 第2のアンテナ回路
303 充電器
332 チップ
333 アンテナ
401 アンテナ
402 共振容量
403 アンテナ回路
404 ダイオード
405 ダイオード
406 平滑容量
407 整流回路
820 リングオシレータ
821 分周回路
822 AND回路
823 インバータ
824 インバータ
825 トランスミッションゲート
1000 抵抗
1001 制御回路
1004 抵抗
1010 抵抗
1002 トランジスタ
1003 トランジスタ
1005 トランジスタ
1006 トランジスタ
1007 トランジスタ
1008 トランジスタ
1009 トランジスタ
1301 基板
1302 絶縁膜
1303 剥離層
1304 絶縁膜
1305 半導体膜
1306 ゲート絶縁膜
1307 ゲート電極
1308 不純物領域
1309 不純物領域
1310 絶縁膜
1311 不純物領域
1313 導電膜
1314 絶縁膜
1316 導電膜
1317 導電膜
1318 絶縁膜
1319 素子形成層
1320 第1のシート材
1321 第2のシート材
1337 樹脂
1338 導電性粒子
1381 負極活物質層
1382 固体電解質層
1383 正極活物質層
1384 集電体薄膜
1385 層間膜
1386 配線層
1389 薄膜二次電池
1391 電圧比較回路
1392 スイッチ
1393 スイッチ
1394 整流素子
1395 整流素子
1401 抵抗素子
1402 抵抗素子
1403 抵抗素子
1404 抵抗素子
1405 コンパレーター
1406 バッファ回路
1407 バッファ回路
1501 ブースターアンテナ
2300 基板
2302 絶縁膜
2304 領域
2306 領域
2307 pウェル
2332 絶縁膜
2336 導電膜
2338 導電膜
2340 ゲート電極
2342 ゲート電極
2348 レジストマスク
2350 チャネル形成領域
2352 不純物領域
2366 レジストマスク
2368 チャネル形成領域
2370 不純物領域
2372 絶縁膜
2374 配線
2391 負極活物質層
2392 固体電解質層
2393 正極活物質層
2394 集電体薄膜
2395 配線層
2396 層間膜
2397 配線
2600 基板
2602 絶縁膜
2604 絶縁膜
2606 レジストマスク
2608 凹部
2610 絶縁膜
2611 絶縁膜
2612 領域
2613 領域
2614 領域
2615 pウェル
2632 絶縁膜
2634 絶縁膜
2636 導電膜
2638 導電膜
2640 導電膜
2642 導電膜
2648 領域
2650 領域
2654 サイドウォール
2656 チャネル形成領域
2658 不純物領域
2660 低濃度不純物領域
2662 チャネル形成領域
2664 不純物領域
2666 低濃度不純物領域
2677 絶縁膜
2678 開口部
2680 導電膜
2691 負極活物質層
2692 固体電解質層
2693 正極活物質層
2694 集電体薄膜
2695 配線層
2696 層間膜
2697 配線
3001 ラベル台紙
3002 RFID
3003 ICラベル
3004 ボックス
3011 ICタグ
3012 RFID
3021 ICカード
3022 RFID
3031 無記名債券
3032 RFID
3100 RFID
3101 アンテナ回路
3102 信号制御回路
3103 電池
3104 電源回路
3105 復調回路
3106 増幅回路
3107 論理回路
3108 メモリコントロール回路
3109 メモリ回路
3110 論理回路
3111 増幅回路
3112 変調回路
3200 RFID
3201 アンテナ回路
3202 信号制御回路
3203 整流回路
3204 電源回路
3205 復調回路
3206 増幅回路
3207 論理回路
3208 メモリコントロール回路
3209 メモリ回路
3210 論理回路
3211 増幅回路
3212 変調回路
7101 基板
7102 集電体薄膜
7103 負極活物質層
7104 固体電解質層
7105 正極活物質層
7106 集電体薄膜
7401 定電流源
7402 スイッチ回路
7403 充電量制御回路
7404 二次電池
7501 抵抗
7502 トランジスタ
7504 トランジスタ
7505 トランジスタ
7506 トランジスタ
7507 トランジスタ
7508 トランジスタ
7509 トランジスタ
7511 トランジスタ
7512 抵抗
7513 インバータ
7514 インバータ
7515 トランスミッションゲート
7516 トランジスタ
7517 トランジスタ
7518 トランジスタ
7520 トランジスタ
7521 トランジスタ
7523 トランジスタ
7525 抵抗
7526 高電位電源線
7527 低電位電源線
1300a 薄膜トランジスタ
1300b 薄膜トランジスタ
1300c 薄膜トランジスタ
1300d 薄膜トランジスタ
1300e 薄膜トランジスタ
1300f 薄膜トランジスタ
1305a 半導体膜
1305b 半導体膜
1305c 半導体膜
1305d 半導体膜
1305e 半導体膜
1305f 半導体膜
1307a 導電膜
1307b 導電膜
1312a 絶縁膜
1312b 絶縁膜
1315a 導電膜
1315b 導電膜
1331a 導電膜
1331b 導電膜
1332a 開口部
1332b 開口部
1334a 導電膜
1334b 導電膜
1336a 導電膜
1336b 導電膜
2682a 導電膜
2682b 導電膜
2682c 導電膜
2682d 導電膜
101 RFID
102 antenna circuit 103 power supply circuit 104 signal control circuit 105 amplifying circuit 106 demodulating circuit 107 logic circuit 108 memory control circuit 109 memory circuit 110 logic circuit 111 amplifying circuit 112 modulating circuit 113 rectifying circuit 114 battery 115 low frequency signal generating circuit 116 switch circuit 117 Power supply circuit 201 Reader / writer 301 First antenna circuit 302 Second antenna circuit 303 Charger 332 Chip 333 Antenna 401 Antenna 402 Resonant capacitor 403 Antenna circuit 404 Diode 405 Diode 406 Smoothing capacitor 407 Rectifier circuit 820 Ring oscillator 821 Frequency division Circuit 822 AND circuit 823 inverter 824 inverter 825 transmission gate 1000 resistor 1001 control circuit 1004 resistor 101 Resistor 1002 Transistor 1003 Transistor 1005 Transistor 1006 Transistor 1007 Transistor 1008 Transistor 1009 Transistor 1301 Substrate 1302 Insulating film 1303 Release layer 1304 Insulating film 1305 Semiconductor film 1306 Gate insulating film 1307 Gate electrode 1308 Impurity region 1309 Impurity region 1310 Insulating film 1311 Impurity region 1313 Conduction Film 1314 Insulating film 1316 Conductive film 1317 Conductive film 1318 Insulating film 1319 Element forming layer 1320 First sheet material 1321 Second sheet material 1337 Resin 1338 Conductive particles 1381 Negative electrode active material layer 1382 Solid electrolyte layer 1383 Positive electrode active material layer 1384 Current collector thin film 1385 Interlayer film 1386 Wiring layer 1389 Thin film secondary battery 1391 Voltage comparison circuit 1392 H 1393 switch 1394 rectifier element 1395 rectifier element 1401 resistor element 1402 resistor element 1403 resistor element 1404 resistor element 1405 comparator 1406 buffer circuit 1407 buffer circuit 1501 booster antenna 2300 substrate 2302 insulating film 2304 region 2306 region 2307 p-well 2332 insulating film 2336 conductive Film 2338 conductive film 2340 gate electrode 2342 gate electrode 2348 resist mask 2350 channel formation region 2352 impurity region 2366 resist mask 2368 channel formation region 2370 impurity region 2372 insulating film 2374 wiring 2391 negative electrode active material layer 2392 solid electrolyte layer 2393 positive electrode active material layer 2394 Current collector thin film 2395 Wiring layer 2396 Interlayer film 2397 Wiring 2600 Substrate 2602 Edge film 2604 Insulating film 2606 Resist mask 2608 Recessed film 2610 Insulating film 2611 Insulating film 2612 Region 2613 Region 2614 Region 2615 P well 2632 Insulating film 2634 Insulating film 2636 Conductive film 2638 Conductive film 2640 Conductive film 2642 Conductive film 2648 Area 2650 Area 2654 Side wall 2656 Channel formation region 2658 Impurity region 2660 Low concentration impurity region 2662 Channel formation region 2664 Impurity region 2666 Low concentration impurity region 2677 Insulating film 2678 Opening 2680 Conductive film 2691 Negative electrode active material layer 2692 Solid electrolyte layer 2693 Positive electrode active material layer 2694 Current collector Thin body film 2695 Wiring layer 2696 Interlayer film 2697 Wiring 3001 Label mount 3002 RFID
3003 IC label 3004 Box 3011 IC tag 3012 RFID
3021 IC card 3022 RFID
3031 bearer bond 3032 RFID
3100 RFID
3101 Antenna circuit 3102 Signal control circuit 3103 Battery 3104 Power supply circuit 3105 Demodulation circuit 3106 Amplification circuit 3107 Logic circuit 3108 Memory control circuit 3109 Memory circuit 3110 Logic circuit 3111 Amplification circuit 3112 Modulation circuit 3200 RFID
3201 Antenna circuit 3202 Signal control circuit 3203 Rectifier circuit 3204 Power circuit 3205 Demodulator circuit 3206 Amplifier circuit 3207 Logic circuit 3208 Memory control circuit 3209 Memory circuit 3210 Logic circuit 3211 Amplifier circuit 3212 Modulator circuit 7101 Substrate 7102 Current collector thin film 7103 Negative electrode active material layer 7104 Solid electrolyte layer 7105 Positive electrode active material layer 7106 Current collector thin film 7401 Constant current source 7402 Switch circuit 7403 Charge amount control circuit 7404 Secondary battery 7501 Resistor 7502 Transistor 7504 Transistor 7505 Transistor 7506 Transistor 7507 Transistor 7508 Transistor 7509 Transistor 7511 Transistor 7512 Resistor 7513 Inverter 7514 Inverter 7515 Transmission Gate 7516 Transistor 7517 Transistor 7518 Transistor 7518 Transistor 7520 Transistor 7521 Transistor 7523 Transistor 7525 Resistor 7526 High potential power line 7527 Low potential power line 1300a Thin film transistor 1300b Thin film transistor 1300c Thin film transistor 1300d Thin film transistor 1300e Thin film transistor 1300f Thin film transistor 1305a Semiconductor film 1305c Semiconductor film 1305d Semiconductor film 1305d Semiconductor film 1305d Semiconductor film 1305f semiconductor film 1307a conductive film 1307b conductive film 1312a insulating film 1312b insulating film 1315a conductive film 1315b conductive film 1331a conductive film 1331b conductive film 1332a opening 1332b opening 1334a conductive film 1334b conductive film 1336a Conductive film 1336b conductive film 2682a conductive film 2682b conductive film 2682c conductive film 2682d conductive film

Claims (9)

アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路と、ブースターアンテナとを有し、
前記電源供給回路は、前記アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、制御回路と、前記整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、
前記アンテナ回路はブースターアンテナを介して外部からの信号を受信するものであり、
前記制御回路は、
前記整流回路からの電力と、前記バッテリーからの電力とを比較して、前記スイッチ回路に供給する電力を選択する回路であり、
前記整流回路からの電力が前記バッテリーからの電力より小さいときは、前記バッテリーと前記スイッチ回路とを接続し、前記バッテリーからの電力が前記整流回路からの電力より小さいときは、前記バッテリーと前記スイッチ回路とを接続しない回路であり、
前記低周波信号発生回路は、デューティー比1:n(1がハイ信号であり、nがロー信号である。nは整数である。)の出力信号を発生する回路であり、
前記スイッチ回路は、
前記出力信号がハイ信号のときには、前記制御回路によって供給された電力を、前記電源回路に供給し、
前記出力信号がロー信号のときには、前記制御回路によって供給された電力を、前記電源回路に供給しない回路であり、
前記電源回路は、基準電圧を発生する回路を有し、
前記スイッチ回路によって前記電力が供給された前記電源回路は、前記デューティー比に応じた期間において、前記基準電圧と同じ電位を前記信号制御回路へ出力することを特徴とする半導体装置。
An antenna circuit, a power supply circuit, a signal control circuit, and a booster antenna;
The power supply circuit includes a rectifier circuit that rectifies a signal from the antenna circuit, a control circuit, a battery that is charged by the rectified signal, a switch circuit, a low-frequency signal generation circuit, and a power supply circuit Have
The antenna circuit receives an external signal via a booster antenna,
The control circuit includes:
A circuit that compares the power from the rectifier circuit with the power from the battery and selects the power to be supplied to the switch circuit;
When the power from the rectifier circuit is smaller than the power from the battery, the battery and the switch circuit are connected, and when the power from the battery is smaller than the power from the rectifier circuit, the battery and the switch It is a circuit that does not connect the circuit,
The low-frequency signal generating circuit is a circuit that generates an output signal having a duty ratio of 1: n (1 is a high signal, n is a low signal, and n is an integer),
The switch circuit is
When the output signal is a high signal, the power supplied by the control circuit is supplied to the power supply circuit,
When the output signal is a low signal, the power supplied by the control circuit is a circuit that does not supply the power supply circuit,
The power supply circuit has a circuit for generating a reference voltage,
The power supply circuit to which the power is supplied by the switch circuit outputs the same potential as the reference voltage to the signal control circuit in a period corresponding to the duty ratio .
請求項1において、前記バッテリーは、リチウム電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池又はキャパシタであることを特徴とする半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the battery is a lithium battery, a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, an organic radical battery, or a capacitor. 請求項1において、前記バッテリーは、負極活物質層と、前記負極活物質層上の固体電解質層と、前記固体電解質層上の正極活物質層と、前記正極活物質層上の集電体薄膜とで構成されていることを特徴とする半導体装置。 2. The battery according to claim 1, wherein the battery includes a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer on the negative electrode active material layer, a positive electrode active material layer on the solid electrolyte layer, and a current collector thin film on the positive electrode active material layer. And a semiconductor device. 請求項1乃至3のいずれか一において、前記アンテナ回路は、前記バッテリーを充電するための信号を受信するための第1のアンテナ回路と、前記信号制御回路に入出力される信号を送受信するための第2のアンテナ回路で構成されていることを特徴とする半導体装置。 4. The antenna circuit according to claim 1, wherein the antenna circuit transmits / receives a signal input / output to / from the signal control circuit with a first antenna circuit for receiving a signal for charging the battery. 5. A semiconductor device comprising the second antenna circuit. 請求項4において、前記第1のアンテナ回路は、複数のアンテナ回路により構成されていることを特徴とする半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the first antenna circuit includes a plurality of antenna circuits. 請求項4または5において、前記第1のアンテナ回路及び前記第2のアンテナ回路のいずれか一は、電磁誘導方式により信号を受信することを特徴とする半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 4, wherein one of the first antenna circuit and the second antenna circuit receives a signal by an electromagnetic induction method. 請求項1乃至6のいずれか一において、前記低周波信号発生回路は、生成されるクロック信号を分周することにより、前記スイッチ回路に出力する信号を生成する回路であることを特徴とする半導体装置。 7. The semiconductor according to claim 1, wherein the low-frequency signal generation circuit is a circuit that generates a signal to be output to the switch circuit by dividing a generated clock signal. apparatus. 請求項1乃至7のいずれか一において、前記信号制御回路は、増幅回路、変調回路、復調回路、論理回路、及びメモリコントロール回路を有することを特徴とする半導体装置。 8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the signal control circuit includes an amplifier circuit, a modulation circuit, a demodulation circuit, a logic circuit, and a memory control circuit. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とするICラベル、ICタグ、またはICカード。
An IC label, an IC tag, or an IC card comprising the semiconductor device according to any one of claims 1 to 8.
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