KR20110063668A - 반도체장치 - Google Patents

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KR20110063668A
KR20110063668A KR1020117008426A KR20117008426A KR20110063668A KR 20110063668 A KR20110063668 A KR 20110063668A KR 1020117008426 A KR1020117008426 A KR 1020117008426A KR 20117008426 A KR20117008426 A KR 20117008426A KR 20110063668 A KR20110063668 A KR 20110063668A
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KR1020117008426A
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마사시 후지타
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

통신 거리가 극단적으로 짧은 경우에 있어서도 정상적으로 동작하는 신뢰성이 높은 반도체장치(RF 태그)를 제공하기 위해, 무선에 의해 데이터의 교신이 가능한 반도체장치(RF 태그)를 구성하는 소자를 보호하기 위한 보호회로(리미터회로)를 설치한다. 정류회로에 있어서 생성된 DC 전원 전위가 소정의 값(기준값) 이상이 될 때에 보호회로가 동작하도록 하고, 생성되는 DC 전원 전위의 값을 줄인다. 한편, 정류회로에 있어서 생성된 DC 전원 전위가 소정의 값(기준값) 이하가 될 때에는, 보호회로가 동작하지 않도록 하고, 생성된 DC 전원 전위의 값을 변화없이 그대로 사용한다.

Description

반도체장치{SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 명세서에서 개시하는 발명은, 무선으로 데이터의 교신(송신 및 수신)이 가능한 반도체장치(데이터 캐리어)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 무선통신에 있어서 반도체장치가 대전력을 수신한 경우에, 반도체장치에 포함되는 소자의 파괴나 열화를 방지하는 보호회로에 관한 것이다.
최근, 개별의 대상물에 ID 번호(식별 번호)를 할당함으로써, 그 대상물의 정보의 이력을 명확히 하고, 생산 또는 관리 등에 활용되는 인식 기술이 주목받고 있다. 특히, 무선통신에 의해 데이터의 송수신을 행하는 RFID(radio frequency identification) 기술이 널리 사용되어 왔다. RFID 기술을 사용한 무선통신 시스템은, 무선통신장치(질문기)와 데이터 캐리어(응답기)를 포함하고, 무선으로 양자 사이에서 데이터의 교환을 행하는 통신 시스템이다. 무선통신장치는, 리더/라이터, 휴대전화, 퍼스널컴퓨터 등, 무선으로 신호의 송수신이 가능한 장치를 가리킨다. 본 명세서에 있어서는, 무선통신장치는 대표적으로 리더/라이터로 표기한다. 또한, 본 명세서에서는, 데이터 캐리어는 일반적으로 RF 태그, ID 태그, IC 태그, IC 칩, 무선 태그, 전자 태그 등으로 부르고 있지만, 데이터 캐리어를 대표적으로 RF 태그로 표기한다.
RF 태그의 예로는, 전원을 갖지 않는 패시브형 RF 태그와, 전원을 내장하는 액티브형 RF 태그를 들 수 있다. 패시브형의 RF 태그는, 리더/라이터로부터 발생되는 무선신호(반송파, 또는 반송파에 변조파를 중첩해서 생성된 진폭 변조파)를, RF 태그 내부에 설치된 정류회로에 의해 DC 전압으로 변환하는 기능을 갖고, 이 DC 전압을 사용해서 RF 태그 내부의 회로가 동작한다. 반송파의 세기는 일반적으로 전력으로서 표시되고, 전력이 방사되는 점과 전력의 측정점 사이의 거리(이하, 본 명세서에 있어서는 통신 거리로 표기한다)의 2승에 비례해서 감쇠한다. 즉, 리더/라이터와 RF 태그 사이의 통신 거리가 변화하면, 이 거리의 변화에 따라 RF 태그에 공급되는 전력도 변화한다. 그리고, 리더/라이터와 RF 태그의 통신 거리가 극단적으로 짧은 경우(예를 들면, 양쪽이 서로 접촉하고 있는 경우), RF 태그에 대전력이 공급되어 버린다. RF 태그에 대전력이 공급되면, RF 태그는 리더/라이터로부터의 신호를 정확하게 복조할 수 없어 오동작하여 버리거나, RF 태그 내부에 설치된 소자가 열화 또는 파괴될 우려가 있다.
한편, RFID 기술을 사용한 무선통신 시스템은, 리더/라이터에 의해 복수의 RF 태그의 데이터를 동시에 판독하는 것이 가능하다고 하는 이점이 있지만, 복수의 RF 태그의 데이터를 동시에 판독하는 경우, 복수의 RF 태그 각각과 리더/라이터 사이의 통신 거리가 달라질 수도 있다. 또한, RF 태그가 부착된 상품의 카튼이 포크리프트를 사용하여 리더/라이터를 통과하는 경우, 통신 거리는 시시각각 변화한다. 이와 같은 무선통신 시스템의 이용의 실정을 감안하면, 통신 거리가 의도하지 않게 극단적으로 짧아져 버리고, 그 결과 RF 태그에 대전력이 공급되어 버릴 수 있다.
이와 같은 문제에 대응하기 위해, RF 태그에 대전력이 인가되었을 때에, RF 태그 내부의 소자를 보호하는 보호회로를 설치하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
보호회로는, 대전력을 빠져나가게 하는 전용의 패스(path)의 상태를 제어하는 기능을 갖고 있다. 통신 거리가 길고, 수신하는 전력이 작은 경우에는, RF 태그의 동작에 악영향을 미치지 않도록 대전력을 빠져나가게 하는 전용의 패스를 비도통의 상태로 한다. 한편, 통신 거리가 짧고 수신하는 전력이 큰 경우에는, RF 태그 내부의 소자에 대전력이 인가되지 않도록, 대전력을 빠져나가게 하는 전용의 패스를 도통 상태로 한다.
일본국 특개 2006-180073호 공보
보호회로의 동작은 부하 변조 방식을 사용하는 (RF 태그 내부에 설치되어 있는) 변조 회로의 동작과 유사하기 때문에, RF 태그로부터 리더/라이터에 송신하는 신호에 적지 않게 영향을 받는다. 특히, 보호회로가 전기적 잡음을 포함한 신호를 출력해 버리면, 그 전기적 잡음은, RF 태그로부터 리더/라이터에 송신하는 신호에 그대로 전해져, 리더/라이터와 RF 태그 사이에 있어서의 교신이 방해를 받는다.
본 발명의 일 태양은, 이상과 같은 문제를 감안해서 이루어진 것으로서, 통신 거리가 극단적으로 짧은 경우에 있어서도 정상적으로 동작하고, 또한 신뢰성이 높은 반도체장치(RF 태그)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 사용한다. 즉, 본 발명의 일 태양에 따르면, 무선으로 데이터의 교신이 가능한 반도체장치(RF 태그)에 포함된 소자를 보호하기 위한 보호회로(리미터회로로 불린다)를 설치한다. 그리고, 정류회로에 있어서 생성된 DC 전원 전위의 레벨이 소정의 레벨(기준 레벨) 이상이 될 때, 보호회로가 동작하도록 하고, 생성되는 DC 전원 전위의 레벨을 줄인다. 한편, 정류회로에 있어서 생성된 DC 전원 전위가 소정의 레벨(기준 레벨) 이하가 될 때에는, 보호회로가 동작하지 않도록 하고, 생성된 DC 전원 전위의 레벨을 변경하지 않고 사용한다.
본 발명의 일 태양에 따른 한가지 구성은, 보호회로와, 안테나를 거쳐 수신한 반송파 또는 진폭 변조파를 정류하는 정류회로를 갖는다. 상기 정류회로는 제1 다이오드와 용량을 갖는다. 상기 보호회로는, 제1 저항, 제2 저항, 제2 다이오드, p채널형의 트랜지스터와, 스위치를 갖는다. 상기 제1 다이오드의 애노드는 상기 안테나의 일단 및 상기 스위치의 일단에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는 상기 용량의 한쪽의 전극, 상기 제1 저항의 일단, 및 상기 트랜지스터의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 저항의 타단은 상기 트랜지스터의 게이트 및 상기 제2 다이오드의 애노드에 전기적으로 접속되고, 상기 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 쪽은 상기 제2 저항의 일단에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 다이오드의 캐소드 및 상기 제2 저항의 타단은 상기 안테나의 타단, 상기 스위치의 타단, 및 상기 용량의 다른 쪽의 전극에 전기적으로 접속된다. 더구나, 상기 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 쪽과 상기 제2 저항의 일단 사이의 전위에 따라, 상기 스위치의 도통 또는 비도통이 제어된다.
상기 일 태양에 따른 구성에 있어서, 상기 제2 저항의 일단과 상기 트랜지스터의 소스 및 드레인의 한쪽 사이에 있어서의 노드의 전위가 소정의 전위보다도 클 때에, 상기 스위치는 도통이 되고, 상기 제2 저항의 일단과 상기 트랜지스터의 소스 및 드레인의 한쪽 사이에 있어서의 노드의 전위가 소정의 전위보다도 작을 때, 상기 스위치는 비도통이 된다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 또 다른 구성은, 보호회로와, 안테나를 거쳐 수신한 반송파 또는 진폭 변조파를 정류하는 정류회로를 갖는다. 상기 정류회로는 제1 다이오드와 용량을 갖는다. 상기 보호회로는, 제1저항, 제2 저항, 제2 다이오드, p채널형의 제1 트랜지스터와, n채널형의 제2 트랜지스터를 갖는다. 상기 제1 다이오드의 애노드는, 상기 안테나의 일단 및 상기 제2 트랜지스터의 소스 및 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 다이오드의 캐소드는, 상기 용량의 한쪽의 전극, 상기 제1 저항의 일단, 및 상기 제1 트랜지스터의 소스 및 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 저항의 타단은 상기 제1 트랜지스터의 게이트 및 상기 제2 다이오드의 애노드에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 쪽은 상기 제2 저항의 일단에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 다이오드의 캐소드 및 상기 제2 저항의 타단은 상기 안테나의 타단, 상기 제2 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 쪽 및 상기 용량의 다른 쪽의 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 쪽 및 상기 제2 저항의 일단은 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된다.
또한, 상기 제1 다이오드는, 다이오드 접속된 트랜지스터, 횡 접합형의 PN 다이오드, 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 구비한다. 상기 제2 다이오드는, 다이오드 접속된 트랜지스터가 복수 직렬 접속된 구성, 횡 접합형의 PN 다이오드, 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 갖는다.
본 발명의 상기한 태양 중 어느 한 개에 따른 반도체장치는, 안테나, 복조 회로, 정전압회로, 논리회로 및 변조 회로를 더 갖는다.
이와 달리, 본 발명의 상기한 태양 중 어느 한 개에 따른 반도체장치는, 안테나, 복조 회로, 정전압회로, 논리회로, 변조 회로 및 클록 생성 회로를 더 갖는다.
또한, 본 발명의 일 태양에 따른 반도체장치(RF 태그)는, 리더/라이터와 교신하기 위한 주파수대에 대해 의존성은 없고, 임의의 주파수 대역에서 사용하는 RF 태그에 적용가능하다. 구체적으로는, 주파수 3MHz∼30MHz(예를 들면, 13.56MHz)를 갖는 HF대, 주파수 300MHz∼3GHz(예를 들면, 433MHz, 953MHz, 2.45GHz)를 갖는 UHF대와, 주파수 135kHz의 어느쪽의 경우에도 본 발명의 상기한 태양 중 어느 한 개에 따른 RF 태그가 적용가능하다.
본 발명의 상기한 태양 중 어느 한 개에 따른 RF 태그는, ID 태그, IC 태그, IC 칩, 무선 태그, 전자 태그 등의 무선으로 데이터의 교신이 가능한 모든 장치를 포함한다.
본 명세서에 있어서, "A와 B가 전기적으로 접속되어 있다"라고 기재하는 경우에는, A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우(즉, A와 B 사이에 다른 소자나 다른 회로를 끼워 접속되어 있는 경우)와, A와 B가 기능적으로 접속되어 있는 경우(즉, A와 B 사이에 다른 회로를 끼워 기능적으로 접속되어 있는 경우)와, A와 B가 직접 접속되어 있는 경우(즉, A와 B 사이에 다른 소자나 다른 회로를 끼우지 않고 접속되어 있는 경우)를 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 보호회로를 갖는 RF 태그는, 통신 거리가 극단적으로 짧은 경우에 있어서도, RF 태그에 의해 수신된 대전력으로부터 내부 소자를 보호할 수 있다. 따라서, RF 태그의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 태양에 따른 보호회로는, 전기적 잡음이 실리기 쉬운 신호를 이용하지 않고 보호회로가 동작하기 때문에, 보호회로의 출력 신호에 전기적 잡음이 전해지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, RF 태그로부터 리더/라이터에의 송신 신호에 전기적 잡음이 전해지는 것을 방지할 수 있으므로, 리더/라이터와 RF 태그 사이에 안정된 교신이 가능해 진다.
첨부도면에 있어서,
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그 전체를 나타낸 블록도다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그 전체를 나타낸 블록도다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 정류회로 및 보호회로의 일례를 나타낸 회로도다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 정류회로의 일례를 나타낸 회로도다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로의 일례를 나타낸 회로도다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로의 일례를 나타낸 평면도(레이아웃)이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로의 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로의 특성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로의 특성을 평가하기 위한 측정 환경을 나타낸 블록도다.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그의 사용예를 도시한 도면이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그에 대하여, 정전대책을 실시한 구성의 일례를 나타낸 단면도다.
본 발명의 실시형태 및 실시예를 첨부도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 이하에 나타낸 본 발명의 실시형태 및 실시예에 있어서, 동일한 부분을 다른 도면에 있어서 동일한 참조부호로 표시한다.
또한, 이하에서 설명하는 실시형태 및 실시예 각각은, 특별히 다른 언급이 없는 한, 본 명세서에 기재되어 있는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합하여 실시하는 것이 가능하다.
[실시형태 1]
도 1은, 본 발명의 일 실시형태로서 사용하는 RF 태그 전체의 블록도를 나타낸 것이다. RF 태그(100)는, 수신된 데이터에 근거하여 응답 신호를 생성하는 것 등의 기능적 처리를 행하는 논리회로(101)와, 리더/라이터와 RF 태그 사이에서 신호를 송수신(교신)하는 안테나 회로(102)와, 안테나 회로(102)에 있어서 수신된 진폭 변조파(반송파에 변조파를 중첩해서 생성된 것)를 복조하고, 펄스 신호를 추출하는 복조 회로(103)와, 논리회로(101)로부터 출력되는 응답 신호에 따라 리더/라이터로부터 출력된 반송파를 변조하고, 리더/라이터에 응답 신호를 송신하는 변조 회로(104)와, 안테나 회로(102)에서 수신된 반송파 또는 진폭 변조파로부터 DC 전압을 생성하기 위한 정류회로(113)와, 내부 회로에 과전압이 인가되는 것을 방지하는 보호회로(106)를 갖는다.
안테나 회로(102)는 안테나(111) 및 공진 용량(112)을 갖는다. 안테나(111)는, 그것의 형상이나 감음수에 의존하여 리더/라이터로부터의 반송파의 수신 능력이 다르지만, 본 발명은 특별히 한정되는 것은 아니다. 공진 용량(112)은, 안테나(111)와의 조합에 의해, 안테나 회로(102)의 공진주파수를, 리더/라이터로부터의 반송파의 주파수에 맞추어 최적화하기 위해 설치되는 용량이다. 이때, 본 실시형태에서는 공진 용량(112)을 설치하는 구성으로 하고 있지만, 반드시 설치할 필요는 없고, 공진 용량(112)을 설치하지 않는 경우에는, 안테나(111)만으로 리더/라이터로부터의 반송파의 주파수를 최적화하면 된다.
정류회로(113)는, 안테나 회로(102)에서 수신한 반송파 또는 진폭 변조파를 정류하여, DC 전압 VDC을 생성하는 기능을 갖는다. 정류회로(113)에서 생성되는 DC 전압 VDC의 전위는, 반송파의 크기인 전력에 의존하여 변화한다. 전력이 큰 경우에는, DC 전압 VDC도 높아지고, 전력이 작은 경우에는, DC 전압 VDC도 낮아진다.
정전압회로(114)는, 전력의 레벨에 의존하여 변화하는 DC 전압 VDC을 일정한 전원 전위 Vdd(고전원 전위로 부를 수 있다)를 갖도록 하여, 논리회로(101)에 공급하는 기능을 갖는다. 공급되는 전위가 변동하면, 논리회로(101)의 동작이 불안정해진다. 따라서, 논리회로(101)에는 일정한 전위가 공급될 필요가 있다. 본 실시형태에서는, 정전압회로(114)에 의해 논리회로(101)에 일정한 전원 전위 Vdd가 공급되고 있다. 이때, RF 태그(100)에 포함되는 각각의 회로에 있어서, 저전원 전위(이하, VSS라고 한다)는 공통이며, 예를 들면, VSS를 GND(=0V)로 설정할 수 있다.
보호회로(106)는, 정류회로(113)로부터 출력되고, 논리회로(101), 복조 회로(103) 및 변조 회로(104) 등의 내부 회로에 공급되는 전압을 감시하는 전압 검출회로(115)와, 전압 검출회로(115)에서 검출된 전압에 의존하여 도통 또는 비도통이 제어되는 스위치(116)를 갖는다. 보호회로(106)는, 리더/라이터로부터의 반송파의 전압이 큰 진폭을 가질 때 동작하여, 반송파의 전압의 진폭을 줄이는 기능을 갖는다. 이 결과, 복조 회로(103), 변조 회로(104) 및 정류회로(113) 등의 내부 회로의 파괴나 열화를 방지할 수 있다. 또한, 반송파의 전압의 진폭이 작아지면, 진폭의 감소에 따라 정류회로(113)에 의해 출력되는 DC 전압 VDC의 레벨도 작아진다. 따라서, 정전압회로(114) 등의 내부 회로의 파괴나 열화를 방지할 수도 있다.
이때, 도 1에 나타낸 RF 태그(100)의 구성은, 안테나 회로(102)에서 수신한 반송파 또는 진폭 변조파를 논리회로(101)의 내부에 포함되는 회로에서 적절히 가공하여, 논리회로(101)의 동작에 필요한 클록 신호 CLK을 생성하는 경우의 구성이다. 안테나 회로(102)에서 수신한 반송파 또는 진폭 변조파를 참조하지 않고, 논리회로(101)의 동작에 필요한 클록 신호 CLK을 생성하는 경우에는, 도 2에 나타낸 것과 같이, RF 태그(100)의 내부에 클록 생성 회로(117)가 추가적으로 설치되는 구성을 사용하면 된다. 특히, 300MHz 내지 3GHz(UHF대)의 주파수에서 리더/라이터와 통신을 행하는 원격 타입의 RF 태그에 있어서는, 클록 생성 회로(117)가 추가로 설치된 구성이 바람직하다.
클록 생성 회로(117)는, 일정한 주파수의 클록 신호 CLK을 안정적으로 논리회로(101)에 공급하는 기능을 갖도록 요구된다. 따라서, 앞서 설명한 논리회로(101)와 마찬가지로, 클록 생성 회로(117)에는 일정한 전위가 공급될 필요가 있다.
클록 생성 회로(117)에 공급하는 일정한 전위로서는, 논리회로(101)와 마찬가지로, 정전압회로(114)에서 생성된 전원 전위 Vdd를 사용해도 된다. 그렇지만, 전원 전위 Vdd는 다른 회로에도 공급된다. 다른 회로의 동작에 의해 전원 전위 Vdd가 변동할 우려가 있는 경우에는, 다른 회로에 공급되는 전원 전위 Vdd와는 다른 전원 전위 Vdd_CLK을 정전압회로(114)에서 생성하고, 그 전원 전위 Vdd_CLK을 클록 생성 회로(117)에 공급하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다. 이 구성을 채용함으로써, 클록 생성 회로(117)로부터 일정한 주파수를 갖는 클록 신호 CLK을 안정적으로 논리회로(101)에 공급하는 것이 더 용이해진다.
이때, 도 2에 나타낸 RF 태그(100)에 있어서, 클록 생성 회로(117) 이외의 회로에 대해서는 도 1에 나타낸 RF 태그(100)에 포함된 회로와 유사한 회로를 사용할 수 있으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 설명한 정류회로 및 보호회로의 구성 및 동작에 대해 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 정류회로 및 보호회로의 회로 구성의 일례를 나타낸 것이다.
정류회로(113)는 다이오드(120)와 용량(121)을 갖는다. 다이오드(120)의 애노드는, 안테나의 일단에 전기적으로 접속되고(도 3에 있어서는, +A 단자측에 전기적으로 접속되어 있다), 다이오드(120)의 캐소드는 용량(121)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속된다. 또한, 용량(121)의 다른 쪽의 전극은 안테나의 타단에 전기적으로 접속되어 있다(도 3에 있어서는, -A단자측에 전기적으로 접속되어 있다).
이때, 안테나는 평형 디바이스이기 때문에, RF 태그에 있어서의 안테나의 일단과 안테나의 타단에는, 각각 어떤 주파수를 갖는 정현파가 입력된다. 안테나의 일단의 신호와 안테나의 타단의 신호는, 신호의 위상이 180°어긋난 관계에 있다. 그러나, 회로의 설명을 간단하게 하기 위해, 안테나의 타단의 전위를 고정된 전위(0V)로 가정하여, 이하 설명한다.
정류회로(113)의 동작을 설명한다. 안테나에서 리더/라이터로부터의 반송파 또는 진폭 변조파를 수신하면, 이 반송파 또는 진폭 변조파를 다이오드에 의해 DC 전압 VDC로 정류(변환)한다. DC 전압 VDC은, 용량(121)에 전하가 모임으로써 유지된다. 이 DC 전압 VDC가 생성됨으로써, 정류회로의 후단에 설치되는 로직 회로 등의 회로가 전원을 확보하여, 이들 회로의 동작이 가능해 진다.
다이오드(120)의 종류는 특별히 한정되지 않고, PN 다이오드나, PIN 다이오드, 쇼트키 배리어 다이오드, 정전압 다이오드(제너 다이오드), 다이오드 접속한 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 것과 같이, 게이트와 소스 및 드레인의 한쪽을 다이오드 접속한 n채널형의 트랜지스터를 사용할 수 있다. 또는, 게이트와 소스 및 드레인의 한쪽을 다이오드 접속한 p채널형의 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 또는, 다이오드 접속한 트랜지스터를 복수 직렬로 접속한 트랜지스터 군(이하, 다이오드 접속한 트랜지스터 군이라고 한다)을 사용할 수도 있다. 또한, PN 다이오드나 PIN 다이오드를 사용하는 경우에는, 각각 횡 접합형의 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은, 다이오드(120)로서 횡 접합형의 PN 다이오드 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 사용하는 경우, RF 태그 등의 반도체장치를 구성하는데 필요한 트랜지스터와 동일 기판 위에 다이오드를 제조할 때에, 기존의 프로세스를 변경하지 않고 다이오드(120)를 제조하는 것이 가능해지기 때문이다. 이때, 다이오드(120) 뿐만 아니라 본 발명에서 사용하는 모든 다이오드에 대해, 이들 다양한 종류의 다이오드를 적절히 사용하는 것이 가능하다.
또한, 도 3에 나타낸 회로 구성을 갖는 정류회로(113)를 복수단 직렬로 접속한 구성을 사용할 수도 있다. 이 경우, 도 3의 회로 구성을 갖는 정류회로(113)를 1단 설치하는 구성의 경우와 비교하여, 보다 높은 DC 전압 VDC을 생성할 수 있다.
다음에, 보호회로(106)에 대해 설명한다. 보호회로(106)는 전압 검출회로(115) 및 스위치(116)를 구비한다. 보호회로(106)는, DC 전압 VDC의 레벨을 전압 검출회로(115)에서 검출하고, DC 전압 VDC의 레벨이 기준값보다 작은 경우에 스위치(116)를 비도통 상태로 하고, DC 전압 VDC의 레벨이 기준값보다 큰 경우에 스위치(116)를 도통 상태로 하는 기능을 갖는다.
이와 같은 기능을 갖는 보호회로(106)의 구체적인 회로 구성의 일례에 대해, 도 3 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 보호회로(106)의 레이아웃(평면도)을 나타낸 것이다. 도 6에 있어서는, 스위치로서 사용하는 n채널형의 트랜지스터(116), 저항 130, 다이오드(131), p채널형의 트랜지스터(132) 및 저항 133의 각 소자가 배선을 통해 접속된 레이아웃을 나타내고 있다.
이때, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로에 있어서는, 도 3에 나타낸 저항 133과 같은 2단자 소자를 갖는 저항을 사용하는 쪽이, 3단자 소자를 갖는 저항을 사용하는 것보다도 바람직하다. 예를 들면, 3단자 소자의 일례인 전계효과 트랜지스터에서는, 게이트에 주어지는 전위에 따라 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류량이 변화한다. 따라서, 저항 133으로서 전계효과 트랜지스터를 사용하는 경우, 게이트에 주어지는 전위에 격차가 생기면, 보호회로의 동작이 불안정해질 우려가 있다.
또한, 게이트에 전위를 주는 제어회로의 일례로서 정전압회로(114)를 이용할 수 있지만, 제어회로로서 정전압회로(114)를 사용하더하도, 게이트에 안정한 전위를 주는 것은 곤란하다. 이와 같은 이유로부터, 저항 133으로서 3단자 소자를 사용하는 경우, 보호회로의 동작을 안정화시키는 것이 곤란해진다.
한편, 저항 133으로서 2단자 소자를 사용하는 경우, 이와 같은 문제가 일으킬 가능성을 억제할 수 있다. 2단자 소자의 일례로서는, 금속보다도 전기저항율이 높은 반도체(예를 들면, 실리콘)를 재료로서 사용한 저항 배선을 들 수 있다. 또한, 2단자 소자의 다른 일례로서, 다이오드 접속된 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 본 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타낸 것과 같이, 실리콘을 재료로서 사용하는 저항배선을 저항 133으로서 사용하고 있지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다.
전압 검출회로(115)는, 저항 130과, 다이오드(131)와, p채널형의 트랜지스터(132) 및 저항 133을 갖는다. 저항 130의 일단 및 트랜지스터(132)의 소스 및 드레인의 한쪽은, 정류회로(113)의 다이오드(120)의 캐소드와, 용량(121)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속된다. 또한, 저항 130의 타단은, 트랜지스터(132)의 게이트와 다이오드(131)의 애노드에 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(132)의 소스 및 드레인의 다른 쪽은 저항 133의 일단에 전기적으로 접속된다. 또한, 다이오드(131)의 캐소드 및 저항 133의 타단은, 정류회로(113)의 용량(121)의 다른 쪽의 전극에 전기적으로 접속된다.
또한, 스위치(116)의 일단이 정류회로(113)의 다이오드(120)의 애노드에 전기적으로 접속되고, 스위치(116)의 타단이 정류회로(113)의 용량(121)의 다른 쪽의 전극에 전기적으로 접속된다. 그리고, 저항 133의 일단과 트랜지스터(132)의 소스 및 드레인의 다른 쪽 사이의 접속점 q의 전위에 따라, 스위치(116)는 도통·비도통이 제어된다.
다이오드 131에 대해서는, 앞서 서술한 다이오드 120과 유사하게, 다양한 종류의 다이오드를 적절히 사용하는 것이 가능하다. 이하, 다이오드 131로서, 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134)을 사용한 경우의 보호회로(106)의 동작에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.
상기한 것과 같이, 스위치(116)의 상태를 제어하는 것은 접속점 q의 전위이며, 이 전위는 트랜지스터(132)와 저항 133 사이의 저항비에 의해 결정된다. 또한, 트랜지스터(132)의 상태는, 저항 130과, 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134) 사이의 저항비에 의해 결정된다.
DC 전압 VDC이 작고, 트랜지스터(132)의 게이트와 저항 130의 타단 사이에 있어서의 접속점 p의 전위가 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134) 전체의 임계전압의 값보다 작은 경우, 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134)은 비도통 상태가 된다. 이 상태에서는, 저항 130보다도 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134) 쪽이 저항값이 매우 크기 때문에, 접속점 p의 전위는 DC 전압 VDC과 거의 같은 것으로 되어, 트랜지스터(132)는 비도통 상태가 된다. 이때, 트랜지스터(132)와 저항 133의 저항값을 비교하면, 트랜지스터(132)보다도 저항 133의 저항이 매우 작기 때문에, 접속점 q의 전위는 저항 133의 타단에 있어서의 전위와 거의 같은 것으로 된다. 이 결과, 스위치(116)는 비도통 상태가 된다.
한편, DC 전압 VDC이 크고, 접속점 p의 전위가 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134) 전체의 임계전압의 값보다 큰 경우, 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134)은 도통 상태가 된다. 이 상태에서는, 저항 130보다도 다이오드 접속한 트랜지스터 군(134) 쪽이 저항값이 훨씬 작기 때문에, 접속점 p의 전위가 DC 전압 VDC보다도 낮고, 더구나 트랜지스터(132)의 게이트-소스 사이의 전위차(Vgs)가 트랜지스터(132)의 임계전압보다 낮아지면, 트랜지스터(132)는 도통 상태가 된다. 이때, 트랜지스터(132)와 저항 133의 저항값을 비교하면, 트랜지스터(132)보다 저항 133의 저항 쪽이 크다. 접속점 q의 전위는 트랜지스터(132)와 저항 133의 저항값의 비에 의해 결정되므로, DC 전압 VDC이 커지면 커질수록, 접속점 q의 전위는 저항 133의 타단에 있어서의 전위보다도 높아진다. 그리고, DC 전압 VDC이 더욱 커져, 접속점 q의 전위가 소정의 전위에 이르면, 스위치(116)는 도통 상태가 된다.
상기한 것과 같이 동작하는 스위치(116)의 일례로서는, n채널형의 트랜지스터를 들 수 있다. n채널형의 트랜지스터를 사용한 경우에는, 스위치(116)의 일단이 소스 및 드레인의 한쪽에 대응하고, 스위치(116)의 타단이 소스 및 드레인의 다른 쪽에 대응하고, 접속점 q의 전위의 입력처가 게이트에 대응한다. 이때, 보호회로(106)가 양호한 특성을 갖도록, 도통 상태에 있어서의 n채널형의 트랜지스터의 저항값이 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 반송파의 주파수가 높은 경우, 반송파는 용량을 통과하는 특성을 갖는다. 따라서, 보호회로(106)의 비도통 상태를 유지하기 위해서는, 기생 용량이 작은 n채널형의 트랜지스터를 사용할 필요가 있다. 기생 용량이 크면, 보호회로(106)의 비도통 상태를 유지하는 것이 불가능하게 되어, DC 전압 VDC을 생성하는 것이 곤란해진다. 그 결과, RF 태그의 통신 거리가 짧아져 버린다.
또한, n채널형의 트랜지스터가 도통 상태일 때, 이 트랜지스터 주변에 있어서 대전력이 통과하여, 열이 발생한다. 이것의 대책으로서, n채널형의 트랜지스터 주변의 배선의 폭을 증가시키는 것, 또는 트랜지스터 위의 막을 없애는 것 등의 방열 대책을 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시형태에서 설명한 보호회로(106)는 전기적 잡음이 실리기 쉬운 신호를 이용하지 않고 동작하기 때문에, 보호회로의 출력 신호에 전기적 잡음이 전해지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, RF 태그로부터 리더/라이터에의 송신 신호에 전기적 잡음이 전해지는 것을 방지할 수 있으므로, 리더/라이터와 RF 태그 사이에서 안정된 교신이 가능해진다.
[실시형태 3]
RF 태그 등의 반도체장치는, 미소한 반도체소자를 복수 사용해서 형성된 반도체 집적회로를 갖는다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로도 반도체소자를 사용해서 형성되어 있다. 이 때문에, 외부에서의 정전기 방전(ESD)에 의한 회로의 오동작이나 반도체소자의 손상을 일으키기 쉽다. 특히, 표면적이 큰 도전체인 안테나를 갖는 RF 태그에는 정전기 방전이 생길 가능성이 높다. 본 실시형태에 있어서는, 그와 같은 정전기 방전으로부터 반도체 집적회로를 보호하는 구성의 일례에 대해 설명한다.
도 11a∼도 11d에 구성예를 나타낸다. 본 실시형태에 있어서는, 도전성 재료를 갖는 차폐체를 반도체 집적회로의 근방에 설치함으로써, 반도체 집적회로를 보호할 수 있다. 이때, 차폐체는, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 증착법 등의 각종 건식법, 도포법, 인쇄법, 액적토출법(잉크젯법) 등의 각종 습식법에 의해 형성할 수 있다.
도 11a는, 차폐체(1101)가 반도체 집적회로의 외측 전체를 덮도록 형성된 예이다. 차폐체(1101)는, 리더/라이터로부터 발생되는 반송파 또는 진폭 변조파의 안테나에 의한 수신을 최대한 방해하지 않을 정도의 막두께로 형성하면 된다.
이때, 도 11a에서는, 차폐체(1101)가 반도체 집적회로의 윗면, 밑면 및 측면을 덮도록 형성되어 있다. 또는, 다른 형성방법으로서, 윗면 및 측면의 일부에 차폐체를 형성한 후, 반도체 집적회로를 뒤집어, 밑면 및 측면의 일부에 차폐체를 형성하는 방식으로, 반도체 집적회로 칩의 전체면을 덮도록 차폐체(1101)를 형성하면 된다.
도 11b는, 차폐체(1102)가 절연체의 내측에 설치되어 반도체 집적회로의 전체면을 덮도록 형성된 예이다. 이와 같이 반도체 집적회로의 전체면을 덮도록 차폐체(1102)를 형성하기 위해서는, 반도체 집적회로를 절연체 사이에 끼우고 접착하기 전에, 반도체 집적회로를 각각 별개의 칩으로 절단하여, 차폐체(1102)를 형성할 필요가 있지만, 본 발명이 특히 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 반도체 집적회로를 절연체 사이에 끼우고 접착하기 전에, 반도체 집적회로의 윗면 및 밑면에 차폐체를 사전에 형성해 두고, 반도체 집적회로를 절연체 사이에 끼우고 접착한다. 그후, 레이저 조사에 의해 반도체 집적회로를 개별 칩으로 절단하면, 절단면에 있어서 차폐체가 용융하여, 반도체 집적회로의 측면을 상하로부터 용착해서 덮도록 형성할 수 있다.
도 11c는, 차폐체(1103)가 절연체의 내측에 설치되고, 반도체 집적회로의 한쪽 면에만 형성된 예이다. 본 예에서는, 차폐체(1103)는 안테나가 설치되어 있는 측에 형성되어 있지만, 차폐체(1103)를 반대측의 면에 형성해도 된다.
차폐체를 반도체 집적회로의 한쪽 면에만 형성함으로써, 리더/라이터로부터 발생하는 반송파 또는 진폭 변조파의 안테나에 의한 수신을 차폐체가 방해하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 양호한 통신 정밀도를 확보할 수 있다.
도 11a∼도 11c에 있어서는 도전성의 재료를 사용해서 차폐체를 막 형상으로 형성한 예를 나타내었지만, 도 11d에 나타낸 것과 같이 차폐체 1104a, 차폐체 1104b, 차폐체 1104c, 차폐체 1104d, 차폐체 1104e, 차폐체 1104f 및 차폐체 1104g를 섬 형상으로 형성해도 된다. 차폐체 1104a 내지 1104g 각각은, 도전성 재료로 형성되어 있기 때문에 도전성을 갖지만, 반도체 집적회로 위에 서로 점재해서 형성되어 있다. 따라서, 예를 들면, 차폐체 1104a와 1104b 사이와, 차폐체 1104c와 1104g 사이에서는 서로 도통하지 않고 있다. 즉, 차폐체 1104a 내지 1104g 각각이 도전성을 갖더라도, 차폐체 1104a 내지 1104g 전체로서는 절연체와 같은 막으로 간주할 수 있다. 이와 같은 구성을 채용하면, 차폐체 1104a 내지 1104g 각각이 도전성을 갖고 있기 때문에, 정전기 방전에 대하여 양호하게 반도체 집적회로를 보호할 수 있다. 이와 동시에, 차폐체 1104a 내지 1104g가 전체로서는 절연체와 같은 막으로 간주할 수 있기 때문에, 리더/라이터로부터 발생되는 반송파 또는 진폭 변조파의 안테나에 의한 수신을 차폐체가 방해하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 양호한 통신 정밀도를 확보할 수 있다.
도 11a∼도 11d를 참조하여 설명한 차폐체에 사용되는 재료로서는, 도전체 또는 반도체가 바람직하고, 예를 들면, 금속막, 금속 산화물막, 반도체막, 또는 금속 질화물막을 들 수 있다. 구체적인 재료로서는, 티타늄, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 은, 금, 니켈, 백금, 팔라듐, 이리듐, 로듐, 탄탈, 카드뮴, 아연, 철, 실리콘, 게르마늄, 지르코늄, 바륨으로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 포함하는 합금 재료, 화합물 재료, 질화물 재료, 산화물 재료 등을 사용할 수 있다.
이때, 질화물 재료로서는, 질화 탄탈, 질화 티타늄 등을 사용할 수 있다.
산화물 재료로서는, 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 유기 인듐, 유기 주석, 산화 아연 등을 사용할 수 있다. 또는, 산화 아연(ZnO)을 포함하는 인듐 아연 산화물(IZO), 산화 아연(ZnO), 갈륨(Ga)을 포함하는 산화 아연, 산화 주석(SnO2), 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 산화 티탄을 포함하는 인듐 산화물, 산화 티탄을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
이와 달리, 차폐체에 사용되는 재료로서, 반도체에 불순물 원소 등을 첨가해서 얻어진 도전성을 갖는 반도체막 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 불순물 원소로서 인을 포함하는 다결정 실리콘 막을 사용할 수 있다.
또한, 차폐체에 사용되는 재료로서, 도전성 고분자(도전성 폴리머)를 사용해도 된다. 도전성 고분자로서는, 소위 π 전자 공역계 도전성 고분자를 사용할 수 있다. 일례로서, 폴리아닐린 및/또는 그 유도체, 폴리피롤 및/또는 그 유도체, 폴리티오펜 및/또는 그 유도체를 들 수 있다. 또는, 다른 예로서 이들 재료의 2종 이상을 갖는 공중합체를 들 수 있다.
공역 도전성 고분자의 구체적인 예로서는, 폴리피롤, 폴리(3-메틸피롤), 폴리(3-부틸피롤), 폴리(3-옥틸피롤), 폴리(3-데실피롤), 폴리(3,4-디메틸피롤), 폴리(3,4-디부틸피롤), 폴리(3-히드록시피롤), 폴리(3-메틸-4-히드록시피롤), 폴리(3-메톡시피롤), 폴리(3-에톡시피롤), 폴리(3-옥톡시피롤, 폴리(3-카르복실피롤), 폴리(3-메틸-4-카르복실피롤), 폴리N-메틸피롤, 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3-부틸티오펜), 폴리(3-옥틸티오펜), 폴리(3-데실티오펜), 폴리(3-도데실티오펜), 폴리(3-메톡시티오펜), 폴리(3-에톡시티오펜), 폴리(3-옥톡시티오펜), 폴리(3-카르복실티오펜), 폴리(3-메틸-4-카르복실티오펜), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리아닐린, 폴리(2-메틸아닐린), 폴리(2-옥틸어닐린), 폴리(2-이소부틸아닐린), 폴리(3-이소부틸아닐린), 폴리(2-아닐린술폰산), 폴리(3-아닐린술폰산) 등을 들 수 있다.
또한, 도전성 고분자를 포함하는 차폐체는, 유기 수지나 불순물(할로겐류, 루이스산, 무기산, 유기산, 천이금속 할로겐화물, 유기 시아노 화합물, 비이온성 계면활성제 등)을 더 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로를 갖는 RF 태그에 있어서, 도전성 재료를 갖는 차폐체가 반도체 집적회로의 근방에 설치된 구조를 채용함으로써, RF 태그의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로를 구비한 RF 태그의 사용예에 대해 도 10a 내지 도 10f를 사용하면서 설명한다. RF 태그가 광범하게 사용될 수 있지만, 예를 들면, 지폐, 동전, 유가증권류, 무기명 채권류, 증서류(운전면허증, 주민등록증 등(도 10a 참조)), 물품 포장용 용기류(포장지나 보틀 등(도 10c 참조)), 기록매체(DVD, 비디오테잎 등(도 10b 참조)), 탈것류(자전거 등(도 10d 참조)), 신변품(가방이나 안경 등), 식품류, 식물류, 동물류, 인체, 의류, 생활용품류 또는 전자기기(액정 표시장치, EL 표시장치, 텔레비젼 장치 또는 휴대전화) 등의 물품, 혹은 각 물품의 꼬리표(도 10e 및 도 10f 참조) 등에 설치해서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그(4000)는, 예를 들어, 프린트 기판에 실장, 표면에 부착, 또는 매립하는 것에 의해, 물품에 고정된다. 예를 들면, RF 태그(4000)는 책의 종이에 매립되거나 유기수지 패키지에 매립하여, 각 물품에 고정된다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그(4000)에 대해서는, 소형, 초박형 및 경량을 실현하기 때문에, 물품에 고정한 후에도 그 물품 자체의 디자인성을 손상하는 일이 없다. 또한, 지폐, 동전, 유가증권류, 무기명 채권류 또는 증서류 등에 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그(4000)를 설치함으로써 인증 기능을 설치할 수 있고, 이 인증 기능을 활용하면, 위조를 방지할 수 있다. 또한, 예를 들어, 포장용 용기류, 기록매체, 신변품, 식품류, 의류, 생활용품류, 또는 전자기기 등에 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그를 부착함으로써, 검품 시스템 등의 시스템의 효율화를 도모할 수 있다. 또한, 탈것류도, 본 발명의 일 실시형태에 따른 RF 태그를 부착함으로써, 도난 등을 방지하는 시큐리티성을 높일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로를 탑재한 RF 태그를 본 실시형태에서 서술한 각 용도에 사용함으로써, 소정의 통신 거리 내에서 데이터를 통신하는 RF 태그의 통신 거리가 변화하거나, 극단적으로 짧은 거리에서 신호를 수신함으로써, 소자를 파괴하는데 충분한 대전력을 갖는 고주파 신호가 회로에 공급되어 버린 경우에도, 회로 내부의 소자가 열화 또는 파괴되지 않고 안정된 동작을 실현할 수 있다. 따라서, 물품의 인증성 또는 시큐리티성에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로의 특성에 대해 설명한다.
도 7은, 리더/라이터의 설정 전력(출력 신호)의 레벨을 변화시켰을 때, 보호회로의 스위치를 제어하는 신호(이하, 스위치 제어신호로 표기한다)의 파형으로부터 판독한 전위의 결과를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 8은, 리더/라이터의 출력 신호의 레벨을 변화시켰을 때, 스위치 제어신호의 파형에서 판독된 전위의 변동폭의 결과를 나타낸 그래프이다. 여기에서, 스위치 제어신호는 도 3에 있어서의 접속점 q의 전위에 해당한다. 또한, 측정 샘플수는 2이다.
스위치 제어신호의 파형이 관측되는 측정 환경을 도 9에 나타낸다. 본 측정에서는, 리더/라이터(901)(CDEX사제 CRDK-900J-G2N)와, 어테뉴에이터(902)(히로세전기사제 AT-1003(40))와, 고주파 측정용 프로브(906)(Cascade Microtech사제 ACP40-LW-GSG-200)를 동축 케이블 903 및 904로 접속하였다. 또한, 피코 프로브(907)(GGB Industries제 Model28)와 오실로스코프(908)(Tektronix사제 TDS3054B)를 접속하였다. 전파 실드 박스(905) 내부에 설치된 매뉴얼 프로버에, 측정 샘플인 RF 태그(900), 고주파 측정용 프로브(906)와, 피코 프로브(907)를 설치하였다.
이때, 어테뉴에이터(902)는 2개의 단자를 갖고, 각각의 단자를 제1 단자와, 제2 단자로 하면, 제1 단자로부터 입력된 신호는 제2 단자에 출력되고, 제2 단자로부터 입력된 신호는 제1 단자에 출력된다.
도 7에 나타낸 것과 같이, 리더/라이터(901)의 설정 전력을 증가시키면, 스위치 제어신호의 전위는 증가하지만, 3.5V로부터 4.5V의 범위에 있어서는 전위의 변화가 작아지고 있다. 이 결과로부터, 이 범위에서 보호회로(106)가 정상적으로 기능하고 있다는 것을 알 수 있다. 이때, 리더/라이터(901)의 설정 전력의 레벨은, 40% 내지 70%의 범위에 있다.
또한, 도 8에 나타낸 것과 같이, 리더/라이터(901)의 설정 전력의 레벨에 관계없이, 스위치 제어신호의 전위의 변동폭이 0.4B 내지 0.7V의 범위에 들어가, 스위치 제어신호에 전기적 잡음이 거의 포함되어 있지 않은 것을 알 수 있다. 이 결과, 리더/라이터(901)의 설정 전력의 레벨에 상관없이, 항상 스위치가 안정적으로 동작한다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로는, 항상 안정된 동작이 얻어진다고 할 수 있다.
이상의 결과에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로는, 스위치를 사용해서 대전력을 빠져나가게 하는 전용의 패스를 제어함으로써, 통신 거리가 짧은 경우에 있어서 RF 태그에 의해 수신된 대전력으로부터 내부 소자를 보호할 수 있다. 따라서, RF 태그의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보호회로는, 보호회로의 스위치를 제어하는 신호로서 전기적 잡음이 전해지기 어려운 구조를 갖는다. 따라서, 통신 거리가 짧은 경우에도, 리더/라이터와 RF 태그 사이에서 안정한 교신을 행할 수 있다.
본 출원은, 2008년 9월 30일자 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 2008-254944에 근거한 것으로, 이 출원의 전체내용은 참조를 위해 본 출원에 원용한다.
(부호의 설명)
100 RF 태그, 101 논리회로, 102 안테나 회로, 103 복조 회로, 104 변조 회로, 106 보호회로, 111 안테나, 112 공진 용량, 113 정류회로, 114 정전압회로, 115 전압 검출회로, 116 스위치, 117 클록 생성 회로, 120 다이오드, 121 용량, 130 저항, 131 다이오드, 132 p채널형의 트랜지스터, 133 저항, 134 다이오드 접속한 트랜지스터 군, 900 RF 태그(측정 샘플), 901 리더/라이터, 902 어테뉴에이터, 903 동축케이블, 904 동축케이블, 905 전파 실드 박스, 906 고주파 측정용 프로브, 907 피코 프로브, 908 오실로스코프, 1101 차폐체, 1102 차폐체, 1103 차폐체, 1104a 차폐체, 1104b 차폐체, 1104c 차폐체, 1104d 차폐체, 1104e 차폐체, 1104f 차폐체, 1104g 차폐체, 4000 RF 태그

Claims (16)

  1. 반도체장치로서,
    안테나를 거쳐 수신된 반송파 또는 진폭 변조파를 정류하도록 구성된 정류회로를 구비하고, 상기 정류회로는,
    애노드가 상기 안테나의 일 단자에 전기적으로 접속된 제 1 다이오드와,
    한쪽의 전극이 상기 제 1 다이오드의 캐소드에 전기적으로 접속되고, 다른쪽의 전극이 상기 안테나의 타 단자에 전기적으로 접속된 용량을 갖고,
    상기 반도체장치는, 상기 정류회로에 전기적으로 접속된 보호회로를 더 구비하고, 상기 보호회로는,
    일 단자가 상기 제 1 다이오드의 상기 캐소드 및 상기 용량의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속된 제 1 저항과,
    애노드가 상기 제 1 저항의 타 단자에 전기적으로 접속된 제 2 다이오드와,
    일 단자가 상기 제 2 다이오드의 캐소드 및 상기 안테나의 상기 타 단자에 전기적으로 접속된 제 2 저항과,
    소스 및 드레인의 한쪽이 상기 제 2 저항의 타 단자에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인의 다른쪽이 상기 제 1 저항의 일 단자와 상기 제 1 다이오드의 상기 캐소드에 전기적으로 접속되고, 게이트가 상기 제 1 저항의 상기 타 단자 및 상기 제 2 다이오드의 상기 애노드에 전기적으로 접속된 트랜지스터와,
    제 1 단자가 상기 제 1 다이오드의 상기 애노드와 상기 안테나의 일 단자에 전기적으로 접속되고, 제 2 단자가 상기 안테나의 상기 타 단자, 상기 용량의 상기 다른쪽 전극, 상기 제 2 다이오드의 상기 캐소드 및 상기 제 2 저항의 일 단자에 전기적으로 접속되고, 제 3 단자가 상기 트랜지스터의 소스 및 드레인의 한쪽과 상기 제 2 저항의 상기 타 단자에 전기적으로 접속되는 스위치를 갖는, 반도체장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치의 상기 제 3 단자의 전위가 소정 전위보다 높을 때 상기 스위치가 도통이 되고, 상기 스위치의 상기 제 3 단자의 전위가 상기 소정 전위보다 낮을 때 상기 스위치가 비도통이 되는 반도체장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는, 다이오드 접속된 트랜지스터, 횡 접합형의 PN 다이오드 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 갖는 반도체장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 다이오드는, 직렬 접속된 복수의 다이오드 접속된 트랜지스터, 횡 접합형의 PN 다이오드 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 갖는 반도체장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정류회로에 전기적으로 접속된 안테나를 더 갖는 반도체장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    복조회로, 정전압회로, 논리회로 및 변조회로를 더 갖는 반도체장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    복조회로, 정전압회로와, 논리회로, 변조회로 및 클록 생성회로를 더 갖는 반도체장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 저항은 2단자 소자인 반도체장치.
  9. 반도체장치로서,
    안테나를 거쳐 수신된 반송파 또는 진폭 변조파를 정류하도록 구성된 정류회로를 구비하고, 상기 정류회로는,
    애노드가 상기 안테나의 일 단자에 전기적으로 접속된 제 1 다이오드와,
    한쪽의 전극이 상기 제 1 다이오드의 캐소드에 전기적으로 접속되고, 다른쪽의 전극이 상기 안테나의 타 단자에 전기적으로 접속된 용량을 갖고,
    상기 반도체장치는, 상기 정류회로에 전기적으로 접속된 보호회로를 더 구비하고, 상기 보호회로는,
    일 단자가 상기 제 1 다이오드의 상기 캐소드 및 상기 용량의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속된 제 1 저항과,
    애노드가 상기 제 1 저항의 타 단자에 전기적으로 접속된 제 2 다이오드와,
    일 단자가 상기 제 2 다이오드의 캐소드 및 상기 안테나의 상기 타 단자에 전기적으로 접속된 제 2 저항과,
    소스 및 드레인의 한쪽이 상기 제 2 저항의 타 단자에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인의 다른쪽이 상기 제 1 저항의 일 단자와 상기 제 1 다이오드의 상기 캐소드에 전기적으로 접속되고, 게이트가 상기 제 1 저항의 상기 타 단자 및 상기 제 2 다이오드의 상기 애노드에 전기적으로 접속된 제 1 트랜지스터와,
    소스 및 드레인의 한쪽이 상기 제 1 다이오드의 상기 애노드 및 상기 안테나의 일 단자에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인의 다른쪽이 상기 안테나의 상기 타 단자, 상기 용량의 상기 다른쪽 전극, 상기 제 2 다이오드의 상기 캐소드 및 상기 제 2 저항의 일 단자에 전기적으로 접속되고, 게이트가 상기 1 트랜지스터의 소스 및 드레인의 한쪽과 상기 제 2 저항의 상기 타 단자에 전기적으로 접속되는 제 2 트랜지스터를 갖는, 반도체장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트의 전위가 소정 전위보다 높을 때 상기 제2 트랜지스터가 도통이 되고, 상기 제2 트랜지스터의 상기 게이트의 전위가 상기 소정 전위보다 낮을 때 상기 제2 트랜지스터가 비도통이 되는 반도체장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는, 다이오드 접속된 트랜지스터, 횡 접합형의 PN 다이오드 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 갖는 반도체장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 다이오드는, 직렬 접속된 복수의 다이오드 접속된 트랜지스터, 횡 접합형의 PN 다이오드 또는 횡 접합형의 PIN 다이오드를 갖는 반도체장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 정류회로에 전기적으로 접속된 안테나를 더 갖는 반도체장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    복조회로, 정전압회로, 논리회로 및 변조회로를 더 갖는 반도체장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    복조회로, 정전압회로와, 논리회로, 변조회로 및 클록 생성회로를 더 갖는 반도체장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 저항은 2단자 소자인 반도체장치.
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