TWI423139B - 半導體裝置 - Google Patents
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Description
本發明涉及以無線通訊進行資料交換(發送、接收)的RF標簽。本發明特別涉及安裝有保護電路的RF標簽，所述保護電路當無線通訊中接收大電力時防止RF標簽的晶片本體的元件退化和破壞。
近年來，利用無線通信的個體識別技術(下面稱為無線通訊系統)受到注目。特別地，作為通過無線通信進行資料交換的資料載體，通過利用RFID(Radio Frequency Identification：射頻識別)技術的RF標簽(下面，在本說明書中無論任何形狀(如卡片型、晶片型等)總稱為RF標簽)的個體資訊識別技術引人注目。RF標簽還被稱為IC(積體電路)標簽、IC晶片、RFID標簽、無線標簽、電子標簽。使用了無線晶片的個體識別技術開始應用於各種物品的生產或管理等，並且預期該技術將應用到個人身份認證。
此處的無線通訊系統是指在讀取寫入器等的電力供應源兼發送接收器與RF標簽等的發送接收器之間以無線方式進行資料交換的通訊系統。
在無線通訊系統中，不需要讀取寫入器與RF標簽物理性地連接。就是說，只要RF標簽存在於讀取寫入器所指定的區域中，讀取寫入器就可以與RF標簽通訊，並且
可以與RF標簽進行資料交換。
為了延長讀取寫入器與RF標簽之間的通訊距離，對提高從讀取寫入器供應到RF標簽的電力效率的研究開發日益火熱。(例如，參照專利文件1：日本專利公開2006－5651號公報)
另一方面，在無線通訊系統中，當使用讀取寫入器來同時讀取多個RF標簽時，讀取寫入器與各個RF標簽之間的距離(下面稱作通訊距離)並不完全相同。另外，通訊距離有時隨時間經過而變化，例如，將貼有RF標簽的商品裝到紙板箱中並利用鏟車通過讀取寫入器的前面。
一般來說，電力與從電力發射點到電力檢測點的距離的平方成比例地衰減。就是說，從讀取寫入器供應到RF標簽的電力根據通訊距離而不同。
因此，在通訊距離極短的情況下，特別當讀取寫入器與RF標簽相接觸時，大電力供應到RF標簽。在大電力供應到RF標簽的情況下，RF標簽因不能正確地解調來自讀取寫入器的信號而錯誤工作，因而發生RF標簽的內部元件的退化。嚴重時，RF標簽本身也有可能被破壞。
鑒於上述問題，本發明的目的是提供即使在通訊距離極短時也可以正常工作，且可靠性高的RF標簽。
本發明是鑒於上述問題而作出的。在本發明中，在以無線通訊進行資料交換的RF標簽中包括：對從外部供應
的電力與成為基準的電力進行比較的比較電路；當在比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時工作的保護電路部。
本發明的RF標簽之一包括：對從外部供應的電力與成為基準的電力進行比較的比較電路；當在比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時工作的保護電路部。
本發明的另一RF標簽包括：對從外部供應到電源電路部的電力與成為基準的電力進行比較的比較電路，其中電源電路用於向處理資料的邏輯電路部供應電力；當在比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時工作的保護電路部。
本發明的另一RF標簽包括：對從外部供應的電力與成為基準的電力進行比較的比較電路；具有開關和負載的保護電路部，其中，當在比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時，通過接通開關來使保護電路部工作。
本發明的另一RF標簽包括：對從外部供應到電源電路部的電力與成為基準的電力進行比較的比較電路，其中電源電路用於向處理資料的邏輯電路部供應電力；具有開關和負載的保護電路部，其中，當在比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時，通過接通開關來使保護電路部工作。
本發明的RF標簽也可以包括天線，並且，從外部供
應的電力就是從天線供應的電力。
本發明的RF標簽也可以包括天線、輸入電路部、以及邏輯電路部，並且，比較電路及保護電路部設置在輸入電路部。
本發明的RF標簽也可以包括電池，並且，所述RF標簽還包括：對用來給電池充電而從外部供應的電力與成為基準的電力進行比較的充電用比較電路；當在充電用比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時工作的充電用保護電路部。
本發明的RF標簽也可以包括電池，並且，所述RF標簽還包括：對用來給電池充電而從外部供應的電力與成為基準的電力進行比較的充電用比較電路；具有開關和負載的充電用保護電路部，並且，當在充電用比較電路中從外部供應的電力高於成為基準的電力時，通過接通充電用保護電路部的開關，來使充電用保護電路部工作。
注意，本發明中的“連接”是指“電連接”的情況。
通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
下面，參考附圖對本發明的實施方式及實施例進行說明。但是，本發明可以通過多種不同的方式來實施，所屬領域的技術人員可以很容易地理解的一個事實就是，其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發明的宗旨及其範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在實施方式及實施例所記載的內容中。此外，在用於說明本實施方式及實施例的所有附圖中，相同的部分或具有相同功能的部分使用相同的符號，並省略其重複說明。
將參考圖1說明本發明的第一實施方式。
如圖1所示，本發明的RF標簽包括電路部11、整流電路15、用於對輸入電壓VIN與基準電壓V_BIAS進行比較的單元的比較電路12、以及保護電路部10。保護電路部10包括開關13和負載14。該開關13根據對輸入電壓VIN與基準電壓V_BIAS進行比較的結果來接通或斷開。
在圖1的保護電路部10中，開關13和＋V端子之間提供有改變輸入阻抗的負載14。在保護電路部10中，也可以在開關13和－V端子之間提供負載14。再者，在保護電路部10中，當可以利用開關13本身的負荷時，就不需要提供負載14。
圖1的比較電路12對輸入電壓VIN與基準電壓V_BIAS的電位進行比較，當從＋V端子輸入的電壓低於
V_BIAS時，使開關13維持斷開狀態，而當從＋V端子輸入的電壓高於V_BIAS時，使開關13接通。
也就是說，假設圖1的保護電路部10之外的阻抗為Z1
，當開關13接通時，保護電路部10的阻抗為Z2
。輸入阻抗可以以Z1
和Z2
的並聯連接而表現出來，從而輸入阻抗為((l/Z1
＋1/Z2
)－1
)。另一方面，當保護電路部10中的開關13斷開時，保護電路部10的阻抗Z2
實質上為無限大，從而輸入阻抗為Z1
。
注意，不需要直接比較輸入電壓VIN和基準電壓V_BIAS。將用圖11A和11B來具體說明。
如圖11A所示，當輸入電壓VIN非常高時，在＋V端子和－V端子之間串聯連接電阻器R1和電阻器R2，並且將電阻器Rl和電阻器R2的連接點的電位設為輸入電壓VIN2。也可以採用在比較電路12中對輸入電壓VIN2與基準電壓V_BIAS進行比較的方式。
另外，如圖11B所示，可以通過在輸入電壓VIN和比較電路12之間提供電阻器R1來檢測電流I2
，並且在電流比較電路16中對檢測出來的電流I2
與基準電流I1
進行比較。
例如，具有天線和IC晶片的RF標簽利用由天線接收的電力來使其內部電路工作。
在圖1中，天線的＋端子連接到標記為＋V的端子，天線的－端子連接到標記為－V的端子。由天線接收的電力被傳送到晶片本體內部，由此內部電路工作。在此，當讀取
寫入器與RF標簽之間的距離(下面稱作通訊距離)極短，由天線接收的電力過大，即輸入電壓VIN非常大時，接通開關13來使保護電路部10的阻抗為Z2
。此時，晶片本體的輸入阻抗可以以Z1
和Z2
的並聯連接而表現出來，從而輸入阻抗為((1/Z1
＋1/Z2
)－1
)。通過採用圖1的結構，可以偏移天線與晶片本體之間的阻抗匹配，因此即使天線接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到RF標簽內部。從而，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
因此，通過使用本發明，可以在大電力供應到RF標簽的情況下，通過意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配，即使天線接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到RF標簽內部。從而，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
將參考圖2說明本發明的第1實施例。
本發明的RF標簽100包括接收來自讀取寫入器的電力及資料的天線112、由輸入電路部121和邏輯電路部122構成的晶片本體120。另外，也可以與晶片本體120分開形成天線112，並通過另外的步驟進行連接以形成RF標簽。更優選的是，通過相同的步驟來形成天線112和晶片本體120。
RF標簽100的輸入電路部121包括：將從天線112接收的電力從交流轉換為直流的整流電路部103；將穩定的電壓供應到內部電路的恒壓電源電路部104；在從天線112接收的電力過大的情況下，保護內部電路的保護電路部101(也稱為限制電路)；控制是否使保護電路部101工作的保護電路控制電路部102；產生供應到內部電路的時鐘信號的時鐘產生電路部105；將從天線112接收的資料解調為數位信號的解調電路部106；調變編碼化了的資料的調變電路部111。注意，圖2的保護電路控制電路部102相當於圖1的比較電路12。
RF標簽100的邏輯電路部122包括：分析解調電路部解調的資料的指令分析部；判斷是否正確地接收了解調了的資料的判定電路部107；存儲裝置108(下面稱作記憶體)；控制記憶體的控制器電路部109；使資料編碼化的編碼化電路部110。
關於根據本發明的第1實施例的輸入電路部的結構將參考圖3進行詳細說明。
在圖3中，用＋V表示的端子連接到天線112的＋端子，用－V表示的端子連接到天線112的－端子。輸入有被編碼化電路部110編碼化了的信號的調變電路部111進行負載調變。解調電路部106解調從＋V端子輸入的電波，並輸出解調了的信號。解調了的信號被輸入到邏輯電路部122中的編碼化電路部。輸入有由整流電路部103整流的電壓VIN和－V端子的電壓的恒壓電源電路部104輸出恒
壓化了的電源電壓VDD和基準電壓V_BIAS。VDD端子連接到時鐘產生電路部105及邏輯電路部122，給這些電路供應電源。V_BIAS端子連接到保護電路控制電路部102，其成為用於決定節點q的電位的基準電壓。輸入有電源電壓VDD和－V端子的電壓的時鐘產生電路部105輸出基準時鐘信號。時鐘產生電路部105的輸出端子連接到邏輯電路部122，給邏輯電路部122中的各個電路供應時鐘信號。
整流電路部103包括：將從＋V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容302充電的二極體301；將從－V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容304充電的二極體303；保持由二極體301整流的直流電源電壓的電容302；對從＋V端子輸入的電波進行檢波，且保持由二極體303整流的電荷的電容304。此外，RF標簽優選提供有在重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻305。
二極體301的輸出端子連接到電容302，輸入端子連接到電容304。電容302的一端連接到二極體301，另一端連接到－V端子。二極體303的輸出端子連接到電容304，輸入端子連接到－V端子。電容304的一端連接到＋V端子，另一端連接到二極體303。在本說明書中，整流電路部103的輸出端子稱為VIN端子。
另外，在RF標簽中，當提供重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻305時，電阻305的
一端連接到VIN端子，另一端連接到－V端子。
另外，本實施例示出了對整流電路部103採用被稱為半波二倍壓整流電路的電路結構的情況。但不局限於此，也可以採用半波四倍壓整流電路、半波六倍壓整流電路或全波整流電路等。
以下，對圖3所示的保護電路部101及保護電路控制電路部102進行詳細說明。
保護電路控制電路部102包括：通過由恒壓電源電路部104產生的基準電壓(V_BIAS)驅動的電晶體204；位相補償電容205；用於決定節點p的電位的二極體207；電阻206；接受節點p的電位變化而改變節點q的電位的電晶體203。
保護電路部101包括：用於決定是否向負載201供給電流的電晶體202；當電晶體202接通時流過電流，而改變晶片本體120的輸入阻抗的負載201。
負載201根據保護電路控制電路部102的輸出(節點q的電位)控制晶片本體120的輸入阻抗的變化量。例如，負載201由電容元件、電阻、電感器等構成。
電阻206的一端連接到VIN端子，另一端串聯連接到二極體207。二極體207的一端連接到電阻206，另一端連接到－V端子。在圖3中，電阻206與二極體207的連接點為節點p。電晶體203的閘極電極連接到節點p，源極電極連接到＋V端子，汲極電極連接到電晶體204。電晶體204的閘極電極連接到恒壓電源電路部104的基準電壓
(V_BIAS)輸出端子，源極電極連接到－V端子，汲極電極連接到電晶體203。在圖3中，電晶體204與電晶體203的連接點為節點q。電晶體204的源極端子和汲極端子之間連接有電容205。電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極。電晶體202的閘極電極連接到電晶體204的汲極電極，源極電極連接到－V端子，汲極電極連接到負載201。負載201的一端連接到電晶體202的汲極電極，另一端連接到＋V端子。
在圖3中描述了串聯連接4個二極體207的例子，但二極體的個數不局限於此。只要在通常工作時(不欲使保護電路部101工作時)節點p可保持為不使電晶體203接通的電位，即可。
注意，二極體207、二極體301及二極體303不一定必須要使用二極體元件，也可以使MOS電晶體的閘極電極和汲極電極電連接而使用。
在圖3中，在通訊距離適當且RF標簽正常工作的狀態下，通過恒壓電源電路部104的功能，施加到電晶體204的閘極電極的電壓(V_BIAS)為一定值，從而電晶體204作為恒流電源發揮作用。
此外，在節點p的電位低於二極體207的臨限電壓的情況下，電晶體203處於斷開狀態，並且節點q的電位繼續維持比－V端子的電位高相當於電晶體204的臨限電壓的電位。
電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極
，並且電晶體202處於斷開狀態。因此，在負載201中幾乎不流過電流，晶片本體120的輸入阻抗不變化。從而，RF標簽100正常地工作。
在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，當節點p的電位超過二極體207的臨限電壓時，電流流過二極體207，所以節電p的電位降低。由此，電晶體203接通。
當電晶體203接通，電流流過節點q時，節點q的電位上升。節點q的電位超過電晶體202的臨限電壓時，電晶體202接通，並且在負載201中流過電流。
由於在負載201中流過電流，晶片本體120的阻抗變化。
晶片本體120的輸入阻抗變化，這意味著天線112與晶片本體120之間的阻抗匹配發生偏移。換言之，反射係數增加。
一般來說，當供應電力一側的輸出阻抗與接收電力一側的輸入阻抗之間的匹配偏移時，發生電力反射，從而電力的傳送效率低下。也就是說，為了將天線112接收的電力有效地傳送到晶片本體120，需要使天線112與晶片本體120的阻抗相匹配。
本實施例也利用上述特性。在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，通過使電流流過負載201來改變晶片本體120的阻抗，以意向性地偏移與天線112之間的阻抗匹配。因此，即使天線112接收大電力，也可以使
該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
以下，示出本實施例所說明的RF標簽的輸入阻抗的測定結果。
圖9表示應用了本實施例的RF標簽的輸入阻抗的測定環境。
本測定通過同軸電纜904分別連接網路分析器901(Agilent Technologies公司製造的N5230A)、放大器902(R&K公司製造的RK－A250L－SMA)和迴圈器903(NOVA MICROWAVE公司製造的0100CAS)，並且在設置於電波遮罩箱905中的手動探測器中提供高頻測定用探針906(CASCADE MICROTECH公司製造的ACP40－LW－GSG－200)來執行。
其中，迴圈器903具有3個端子。分別記為端子1、端子2、端子3，從端子1輸入的信號只輸出到端子2，從端子2輸入的信號只輸出到端子3，從端子3輸入的信號只輸出到端子1。在本測定中，對端子3以50 Ω的電阻器執行端接，將迴圈器903用作輸入到端子1的信號僅從端子2輸出的隔離器。此外，根據測定樣品900的輸入阻抗，輸入到測定樣品900中的電力有時被反射。為了應付這樣的情況，通過衰減器907(Hirose Electric公司製造的AT－1003)來進行連接以保護放大器902。
圖10A至10D是表示應用了本實施例的RF標簽的輸
入阻抗的測定結果的圖表。
圖10A是關於設置有電容元件作為負載的RF標簽的史密斯圓圖(Smith chart)，其中在頻率為915MHz，輸入電力從－2dBm增加到18dBm的情況下，對RF標簽的輸入阻抗以50 Ω規格化。圖10B是關於設置有電阻元件作為負載的RF標簽的史密斯圓圖，其中在頻率為915MHz，輸入電力從－2dBm增加到18dBm的情況下，對RF標簽的輸入阻抗以50 Ω規格化。
圖10A和10B都顯示出：輸入電力越增加，RF標簽的輸入阻抗越靠近50 Ω。
圖10C是關於設置有電容元件作為負載的RF標簽的在頻率為915MHz，輸入電力從－2dBm增加到18dBm時繪製出的相對於輸入電力的S11的圖表。圖10D是關於設置有電阻元件作為負載的RF標簽的在頻率為915MHz，輸入電力從－2dBm增加到18dBm時繪製出的相對於輸入電力的Sll的圖表。
在輸入電力在至13dBm以前，隨著輸入電力的增大，S11逐漸減小。而在輸入電力為14dBm左右時，Sll發生明顯變化。在輸入電力為15dBm以上時，S11再次逐漸減小。根據上述結果，可以得知在輸入電力為14dBm以上時，電晶體202接通，並且RF標簽的輸入阻抗大幅度變化。
在需要對RF標簽的輸入阻抗大幅度變化時的輸入電力值進行調節的情況下，將節點p設計為所希望的電位，
即可。此外，在需要調節RF標簽的輸入阻抗的變化量的情況下，將電晶體202中流動的電流量以及負載201的大小設計為所希望的數值，即可。
圖10E和10F是表示應用了本實施例的構成RF標簽的晶片和天線之間的匹配度的圖表。
注意，本說明書的匹配度是指在某一電力供應到裝置時的供應電力P1
和實質上傳送到裝置內部的電力P2
之間的比率。通過考慮測定上述裝置的輸入阻抗而獲得的反射係數，來可以算出P2
。
圖10E是表示設置電容元件作為負載的RF標簽的相對於供應電力的匹配度的圖表，圖10F是表示設置電阻元件作為負載的RF標簽的相對於供應電力的匹配度的圖表。
將6dBm的輸入電力設為基準，並將此時的匹配度設為0dB。在輸入電力至13dBm以前，隨著輸入電力的增大，匹配度逐漸減小。在輸入電力為14dBm左右時，匹配度明顯惡化。在輸入電力高於16dBm時，匹配度為－9dB以下。根據上述結果，可以得知在輸入電力為14dBm以上時，由於由天線接收的電力被反射，因而不傳送到RF標簽內部的比率逐漸增加，而且，在輸入電力為16dBm以上時，由於由天線接收的電力幾乎全部被反射，因而幾乎不傳送到RF標簽內部。
一般來說，天線的阻抗幾乎與輸入電力無關。也就是說，圖10E和10F所示的圖表顯示了將在施加RF標簽正
常工作所需要的最低工作電力時的RF標簽的輸入阻抗與天線的阻抗設為實現100%匹配(符合)的情況下，當改變輸入電力時的RF標簽與天線之間的阻抗匹配的變化情況。
根據上述測定，在具有本實施例所說明的電路結構的RF標簽中，實際可以觀察到相對於輸入電力的晶片本體的輸入阻抗的變化。由於可以通過改變晶片本體120的阻抗，以意向性地偏移與天線112之間的阻抗匹配，所以即使天線112接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
如上所述，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
作為根據本發明的第1實施例的輸入電路部的變形例子，可以省略圖3中的負載201。
即使省略了負載201，通過使電晶體202接通或斷開，亦即通過在電晶體202中流過或不流過電流，也可以使
晶片本體120的阻抗變化。可以根據所需要的晶片本體120的阻抗變化程度，預測應該提供到電晶體202的電流量。因此，電晶體202的尺寸被設計為能夠流過使本體120的阻抗充分變化的電流量，即可。
因此，即使在省略了負載201的情況下，也可以通過向電晶體202流過電流來改變晶片本體120的阻抗，意向性地偏移與天線112之間的阻抗匹配。由此，即使天線112接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
作為根據本發明的第1實施例的輸入電路部的另一個變形例子，可以在整流電路部300的電容304和二極體301之間提供保護電路部。
將參考圖4說明根據本發明的第3實施例的輸入電路
部。
在圖4中，用＋V表示的端子連接到天線112的＋端子，用－V表示的端子連接到天線112的－端子。輸入有被編碼化電路部110編碼化了的信號的調變電路部111進行負載調變。解調電路部106解調從＋V端子輸入的電波，並輸出解調了的信號。解調了的信號被輸入到邏輯電路部122中的編碼化電路部。輸入有由整流電路部300整流的電壓VIN和－V端子的電壓的恒壓電源電路部104輸出恒壓化了的電源電壓VDD和基準電壓V_BIAS。VDD端子連接到時鐘產生電路部105及邏輯電路部122，給這些電路供應電源。V_BIAS端子連接到保護電路控制電路部102，其成為用於決定節點q的電位的基準電壓。輸入有電源電壓VDD和－V端子的電壓的時鐘產生電路部105輸出基準時鐘信號。時鐘產生電路部105的輸出端子連接到邏輯電路部122，給邏輯電路部122中的各個電路供應時鐘信號。
整流電路部300包括：將從＋V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容302充電的二極體301；將從－V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容304充電的二極體303；保持由二極體301整流的直流電源電壓的電容302；對從＋V端子輸入的電波進行檢波，且保持由二極體303整流的電荷的電容304。此外，RF標簽優選提供有在重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻305。
二極體301的輸出端子連接到電容302，輸入端子連接到電容304。電容302的一端連接到二極體301，另一端連接到－V端子。二極體303的輸出端子連接到電容304，輸入端子連接到－V端子。電容304的一端連接到＋V端子，另一端連接到二極體303。在本說明書中，整流電路部300的輸出端子稱為VIN端子。
另外，在RF標簽中，當提供重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻305時，電阻305的一端連接到VIN端子，另一端連接到－V端子。
以下，對圖4所示的保護電路部101及保護電路控制電路部102的結構進行詳細說明。
保護電路控制電路部102包括：通過由恒壓電源電路部104產生的基準電壓(V_BIAS)驅動的電晶體204；位相補償電容205；用於決定節點p的電位的二極體207；電阻206；接受節點p的電位變化而改變節點q的電位的電晶體203。
保護電路部101包括：用於決定是否向負載201供給電流的電晶體202；當電晶體202接通時流過電流，而改變晶片本體120的輸入阻抗的負載201。
電阻206的一端連接到VIN端子，另一端串聯連接到二極體207。二極體207的一端連接到電阻206，另一端連接到－V端子。在圖4中，電阻206與二極體207的連接點為節點p。電晶體203的閘極電極連接到節點p，源極電極連接到＋V端子，汲極電極連接到電晶體204。電晶
體204的閘極電極連接到恒壓電源電路部104的基準電壓(V_BIAS)輸出端子，源極電極連接到－V端子，汲極電極連接到電晶體203。在圖4中，電晶體204與電晶體203的連接點為節點q。電晶體204的源極端子和汲極端子之間連接有電容205。電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極。電晶體202的閘極電極連接到電晶體204的汲極電極，源極電極連接到－V端子，汲極電極連接到負載201。負載201的一端連接到電晶體202的汲極電極，另一端連接到＋V端子。
在圖4中描述了串聯連接4個二極體207的例子，但二極體的個數不局限於此。只要在通常工作時(不欲使保護電路部101工作時)節點p可保持為不使電晶體203接通的電位，即可。
注意，二極體207、二極體301及二極體303不一定必須要使用二極體元件，也可以使MOS電晶體的閘極電極和汲極電極電連接而使用。
在圖4中，在通訊距離適當且RF標簽正常工作的狀態下，通過恒壓電源電路部104的功能，使施加到電晶體204的閘極電極的電壓(V_BIAS)為一定值，從而電晶體204作為恒流電源發揮作用。
此外，在節點p的電位低於二極體207的臨限電壓的情況下，電晶體203處於斷開狀態，並且節點q的電位繼續維持比－V端子的電位高相當於電晶體204的臨限電壓的電位。
電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極，並且電晶體202處於斷開狀態。因此，在負載201中幾乎不流過電流，晶片本體120的輸入阻抗不變化。從而，RF標簽100正常地工作。
在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，當節點p的電位超過二極體207的臨限電壓時，電流流過二極體207，所以節電p的電位降低。由此，電晶體203接通。
當電晶體203接通，電流流過節點q時，節點q的電位上升。節點q的電位超過電晶體202的臨限電壓時，電晶體202接通，並且在負載201中流過電流。
由於在負載201中流過電流，晶片本體120的阻抗變化。
晶片本體120的輸入阻抗變化，這意味著天線112與晶片本體120之間的阻抗匹配發生偏移。換言之，反射係數增加。
一般來說，當供應電力一側的輸出阻抗與接收電力一側的輸入阻抗之間的匹配偏移時，發生電力反射，從而電力的傳送效率低下。也就是說，為了將天線112接收的電力有效地傳送到晶片本體120，需要配合天線112與晶片本體120的阻抗匹配。
本實施例也利用上述特性。在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，通過使電流流過負載201來改變晶片本體120的阻抗，以意向性地偏移與天線112之間
的阻抗匹配。因此，即使天線112接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
作為根據本發明的第3實施例的輸入電路部的變形例子，可以省略圖4的負載201。
即使省略了負載201，也通過使電晶體202接通或斷開，亦即通過在電晶體202中流過或不流過電流，可以使晶片本體120的阻抗變化。可以根據所需要的晶片本體120的阻抗變化程度，預測應該提供到電晶體202的電流量。因此，電晶體202的尺寸被設計為能夠流過使本體120的阻抗充分變化的電流量，即可。
因此，即使在省略了負載201的情況下，也可以通過向電晶體202流過電流來改變晶片本體120的阻抗，來意
向性地偏移與天線112之間的阻抗匹配。由此，即使天線112接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
將參考圖5說明根據本發明的第5實施例的輸入電路部。
在圖5中，用＋V表示的端子連接到天線112的＋端子，用－V表示的端子連接到天線112的－端子。輸入有被編碼化電路部110編碼化了的信號的調變電路部111進行負載調變。解調電路部106解調從＋V端子輸入的電波，並輸出解調了的信號。解調了的信號被輸入到邏輯電路部122中的編碼化電路部。輸入有由整流電路部500整流的電壓VIN和－V端子的電壓的恒壓電源電路部104輸出恒壓化了的電源電壓VDD和基準電壓V_BIAS。VDD端子連
接到時鐘產生電路部105及邏輯電路部122，給這些電路供應電源。V_BIAS端子連接到保護電路控制電路部102，其成為用於決定節點q的電位的基準電壓。輸入有電源電壓VDD和－V端子的電壓的時鐘產生電路部105輸出基準時鐘信號。時鐘產生電路部105的輸出端子連接到邏輯電路部122，給邏輯電路部122中的各個電路供應時鐘信號。
以下，對圖5所示的保護電路部101和保護電路控制電路部102的結構進行詳細說明。
保護電路控制電路部102包括：由恒壓電源電路部104產生的基準電壓(V_BIAS)驅動的電晶體204；位相補償電容205；用於決定節點p的電位的二極體207；電阻206；接受節點p的電位變化而改變節點q的電位的電晶體203。保護電路部101包括電晶體208，該電晶體208根據節點q的電位變化而被控制，且在－V端子的電位為比＋V端子的電位高的高電位時，將電荷供應到電容504。
整流電路部500包括：將從＋V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容502充電的二極體501；保持由二極體501整流的直流電源電壓的電容502；對從＋V端子輸入的電波進行檢波，且保持從電晶體208供應的電荷的電容504。此外，RF標簽優選提供有在重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻505。
二極體501的輸出端子連接到電容502，輸入端子連
接到電容504。電容502的一端連接到二極體501，另一端連接到－V端子。電容504的一端連接到＋V端子，另一端連接到二極體208。在本說明書中，整流電路部500的輸出端子稱為VIN2端子。
另外，在RF標簽中，當提供重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻505時，電阻505的一端連接到VIN2端子，另一端連接到－V端子。
二極體207及二極體501不一定必須要使用二極體元件，也可以使MOS電晶體的閘極電極和汲極電極電連接而使用。
電阻206的一端連接到VIN2端子，另一端串聯連接到二極體207。二極體207的一端連接到電阻206，另一端連接到－V端子。在圖5中，電阻206與二極體207的連接點為節點p。電晶體203的閘極電極連接到節點p，源極電極連接到＋V端子，汲極電極連接到電晶體204。電晶體204的閘極電極連接到恒壓電源電路部104的基準電壓(V_BIAS)輸出端子，源極電極連接到－V端子，汲極電極連接到電晶體203。在圖5中，電晶體204與電晶體203的連接點為節點q。電晶體204的源極端子和汲極端子之間連接有電容205。電晶體204的汲極電極連接到電晶體208的閘極電極。電晶體208的閘極電極連接到電晶體204的汲極電極，圖5中用s表示的電極連接到－V端子，圖5中用d表示的電極連接到整流電路部500的電容504的一端。
在圖5中描述了串聯連接4個二極體207的例子，但二極體的個數不局限於此。只要在通常工作時(不欲使保護電路部101工作時)節點p可保持為不使電晶體203接通的電位，即可。
在通訊距離適當且RF標簽正常工作的狀態下，通過恒壓電源電路部104的功能，使施加到電晶體204的閘極電極的電壓(V_BIAS)為一定值，從而電晶體204作為恒流電源發揮作用。
此外，在節點p的電位低於二極體207的臨限電壓的情況下，電晶體203處於斷開狀態，並且節點q的電位繼續維持比－V端子的電位高相當於電晶體204的臨限電壓的電位。
電晶體204的汲極電極連接到電晶體208的閘極電極，並且電晶體208處於斷開狀態。因此，晶片本體120的輸入阻抗不變化。從而，RF標簽100正常地工作。
在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，當節點p的電位超過二極體207的臨限電壓時，電流流過二極體207，所以節點p的電位降低。由此，電晶體203接通。
當電晶體203接通，電流流過節點q時，節點q的電位上升。節點q的電位超過電晶體208的臨限電壓時，電晶體208接通。在此，流動在電晶體208的源極電極和汲極電極之間的電流的方向根據輸入電力而反轉。當汲極電極的電位低於源極電極的電位時，電流從s流向d的方向
，因此電容502被充電。當汲極電極的電位高於源極電極的電位時，電流從d流向s的方向，因此流過二極體501的電流量減少。
在圖5中，當從電晶體208的s向d的方向流過電流時，與電流不流動的情況相比，晶片本體120的阻抗變化。
晶片本體120的輸入阻抗變化，這意味著天線112與晶片本體120之間的阻抗匹配發生偏移。換言之，反射係數增加。
一般來說，當供應電力一側的輸出阻抗與接收電力一側的輸入阻抗之間的匹配偏移時，發生電力反射，從而電力的傳送效率低下。也就是說，為了將天線112接收的電力有效地傳送到晶片本體120，需要配合天線112與晶片本體120的阻抗匹配。
本實施例也利用上述特性。在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，通過從電晶體208的源極端子向汲極端子的方向流過電流，來改變晶片本體120的阻抗，以意向性地偏移與天線112之間的阻抗匹配。因此，即使天線112接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹
配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
將參考圖6說明本發明的第6實施例。
本發明的RF標簽400包括接收來自讀取寫入器的電力及資料的天線113、電池401、控制電池401的充電放電的充電電路部123。
充電電路部123包括：監視由整流電路部600整流的電源電壓，且管理電池401的充電狀態的充電機構控制電路部410；將從天線113接收的電力從交流轉換為直流的整流電路部600；在從天線113接收的電力過大的情況下，保護內部電路的充電用保護電路部101b；控制是否使充電用保護電路部101b工作的充電用保護電路控制電路部102b(也稱為充電用比較電路)。
另外，也可以與充電電路部123及電池401分開形成天線113，並通過另外的步驟進行連接以形成RF標簽。更優選的是，通過相同的步驟來形成天線113和充電電路部123及天線401。
在本說明書中，電池是指通過充電可以恢復連續使用時間的電池。
作為電池，優選使用形成為片狀的電池，例如鋰電池，更優選的是，使用凝膠狀電解質的鋰聚合物電池、鋰離子電池等。通過使用形成為片狀的電池，可以實現小型化(薄型化)。當然，只要是可充電的電池，就不局限於上述電池。既可使用可充電放電的電池如鎳氫電池、鎳鎘電池，又可使用大容量的電容器等。
將參考圖7說明根據本發明的第6實施例的充電電路部的結構。
在圖7中，用＋V2表示的端子連接到天線113的＋端子，用－V2表示的端子連接到天線113的－端子。輸入有由整流電路部600整流的電源VIN2的充電機構控制電路部410輸出恒壓化了的電源電壓VDD2和基準電壓V2_BIAS。恒壓化了的電源電壓VDD2供應到電池401。基準電壓V2_BIAS供應到充電用保護電路控制電路部102b。
整流電路部600包括：將從＋V2端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容602充電的二極體601；將從－V2端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容604充電的二極體603；保持由二極體601整流的直流電源電壓的電容602；對從＋V2端子輸入的電波進行檢波，且保持由二極體603整流的電荷的電容604。
二極體601的輸出端子連接到電容602，輸入端子連接到電容604。電容602的一端連接到二極體601，另一端連接到－V2端子。二極體603的輸出端子連接到電容
604，輸入端子連接到－V2端子。電容604的一端連接到＋V2端子，另一端連接到二極體603。在本說明書中，整流電路部600的輸出端子稱為VIN3端子。
以下，對充電用保護電路部101b及充電用保護電路控制電路部102b進行詳細說明。
充電用保護電路控制電路部102b包括：通過由充電機構控制電路部410產生的基準電壓(V2_BIAS)驅動的電晶體204；位相補償電容205；用於決定節點p的電位的二極體207；電阻206；接受節點p的電位變化而改變節點q的電位的電晶體203。
充電用保護電路部101b包括：用於決定是否向負載201供給電流的電晶體202；當電晶體202接通時流過電流，而改變晶片本體120的輸入阻抗的負載201。
負載201根據充電用保護電路控制電路部102b的輸出(節點q的電位)控制晶片本體120的輸入阻抗的變化量。例如，作為負載201使用電容元件、電阻、電感器等。
電阻206的一端連接到VIN3端子，另一端串聯連接到二極體207。二極體207的一端連接到電阻206，另一端連接到－V2端子。在圖7中，電阻206與二極體207的連接點為節點p。電晶體203的閘極電極連接到節點p，源極電極連接到VIN2端子，汲極電極連接到電晶體204。電晶體204的閘極電極連接到充電機構控制電路部410的基準電壓(V2_BIAS)輸出端子，源極電極連接到－V2
端子，汲極電極連接到電晶體203。在圖7中，電晶體204與電晶體203的連接點為節點q。電晶體204的源極端子和汲極端子之間連接有電容205。電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極。電晶體202的閘極電極連接到電晶體204的汲極電極，源極電極連接到－V2端子，汲極電極連接到負載201。負載201的一端連接到電晶體202的汲極電極，另一端連接到＋V2端子。
在圖7中描述了串聯連接4個二極體207的例子，但二極體的個數不局限於此。只要在通常工作時(不欲使充電用保護電路部101b工作時)節點p可保持為不使電晶體203接通的電位，即可。
注意，二極體207、二極體601及二極體603不一定必須使要用二極體元件，也可以使MOS電晶體的閘極電極和汲極電極電連接而使用。
在通訊距離適當且RF標簽正常工作的狀態下，通過充電機構控制電路部410的功能，使施加到電晶體204的閘極電極的電壓(V2_BIAS)為一定值，從而電晶體204作為恒流電源發揮作用。
此外，在節點p的電位低於二極體207的臨限電壓的情況下，電晶體203處於斷開狀態，並且節點q的電位繼續維持比－V2端子的電位高相當於電晶體204的臨限電壓的電位。
電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極，並且電晶體202處於斷開狀態。因此，晶片本體120的
輸入阻抗不變化，RF標簽400正常地工作。
在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，當節點p的電位超過二極體207的臨限電壓時，電流流過二極體207，所以節電p的電位降低。由此，電晶體203接通。
當電晶體203接通，電流流過節點q時，節點q的電位上升。節點q的電位超過電晶體202的臨限電壓時，電晶體202接通，並且在負載201中流過電流。
由於在負載201中流過電流，晶片本體120的阻抗變化。
對天線113一側來說的充電電路部123的輸入阻抗變化，意味著天線113與充電電路部123之間的阻抗匹配發生偏移。換言之，反射係數增加。
一般來說，當供應電力一側的輸出阻抗與接收電力一側的輸入阻抗之間的匹配偏移時，發生電力反射，從而電力的傳送效率低下。也就是說，為了將天線113接收的電力有效地傳送到充電電路部123，需要配合天線113與充電電路部123的阻抗匹配。
本實施例也利用上述特性。在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，通過使電流流過負載201來改變充電電路部123的阻抗，以意向性地偏移與天線113之間的阻抗匹配。因此，即使天線113接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到充電電路部123內部。從而，可以對電池401充電，而不使RF標簽內部的元件退化或
者不使RF標簽本身破壞。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
將參考圖8說明本發明的第7實施例。
本發明的RF標簽700包括接收來自讀取寫入器的電力及資料的天線112；用於接收電池401充電所需要的電波的天線113；由輸入電路部121、邏輯電路部122和充電電路部123構成的晶片本體120。另外，也可以與晶片本體120分開形成天線112，並通過之後的步驟將天線與晶片本體集成到一起。更優選的是，集成形成天線112和晶片本體120。
RF標簽700的輸入電路部121包括：將從天線112接收的電力從交流轉換為直流的整流電路部103；將穩定的電壓供應到內部電路的恒壓電源電路部104；在從天線112接收的電力過大的情況下，保護內部電路的保護電路部101；控制是否使保護電路部101工作的保護電路控制
電路部102；產生供應到內部電路的時鐘信號的時鐘產生電路部105；將從天線112接收的資料解調為數位信號的解調電路部106；調變編碼化了的資料的調變電路部111。
RF標簽700的邏輯電路部122包括：分析解調電路部106解調的資料的指令分析部；判斷是否正確地接收了解調了的資料的判定電路部107；存儲裝置(下面稱作記憶體)108；控制記憶體的控制器電路部109；使資料編碼化的編碼化電路部110。
本實施例的輸入電路部121可以採用所述第1實施例至第5實施例中的任何結構例子。另外，也可以不連接輸入電路部121所使用的保護電路部101以及保護電路控制電路部102，而只連接以下說明的充電電路部123。下面，將參考圖3說明使用第1實施例的輸入電路部121的情況。
在圖3中，用＋V表示的端子連接到天線112的＋端子，用－V表示的端子連接到天線112的－端子。輸入有被編碼化電路部110編碼化了的信號的調變電路部111進行負載調變。解調電路部106解調從＋V端子輸入的電波，並輸出解調了的信號。解調了的信號被輸入到邏輯電路部122中的編碼化電路部。
輸入有由整流電路部103整流的電壓VIN和－V端子的電壓的恒壓電源電路部104輸出恒壓化了的電源電壓VDD和基準電壓V_BIAS。VDD端子連接到時鐘產生電路
部105及邏輯電路部122，給這些電路供應電源。V_BIAS端子連接到保護電路控制電路部102，其成為用於決定節點q的電位的基準電壓。輸入有電源電壓VDD和－V端子的電壓的時鐘產生電路部105輸出基準時鐘信號。時鐘產生電路部105的輸出端子連接到邏輯電路部122，給邏輯電路部122中的各個電路供應時鐘信號。
整流電路部103包括：將從＋V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容302充電的二極體301；將從－V端子輸入的交流電源轉換(整流)為直流電源，且給電容304充電的二極體303；保持由二極體301整流的直流電源電壓的電容302；對從＋V端子輸入的電波進行檢波，且保持由二極體303整流的電荷的電容304。此外，RF標簽優選提供有在重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻305。
二極體301的輸出端子連接到電容302，輸入端子連接到電容304。電容302的一端連接到二極體301，另一端連接到－V端子。二極體303的輸出端子連接到電容304，輸入端子連接到－V端子。電容304的一端連接到＋V端子，另一端連接到二極體303。在本說明書中，整流電路部103的輸出端子稱為VIN端子。
另外，在RF標簽中，當提供重定(不工作)時放出存儲在晶片本體120中的電荷的電阻305時，電阻305的一端連接到VIN端子，另一端連接到－V端子。
以下，對保護電路部101及保護電路控制電路部102
進行詳細說明。
保護電路控制電路部102包括：通過由恒壓電源電路部104產生的基準電壓(V_BIAS)驅動的電晶體204；位相補償電容205；用於決定節點p的電位的二極體207；電阻206；接受節點p的電位變化而改變節點q的電位的電晶體203。
保護電路部101包括：用於決定是否向負載201供給電流的電晶體202；當電晶體202接通時流過電流，而改變晶片本體120的輸入阻抗的負載201。
負載201根據保護電路控制電路部102的輸出(節點q的電位)控制晶片本體120的輸入阻抗的變化量。例如，負載201由電容元件、電阻、電感器等構成。
電阻206的一端連接到VIN端子，另一端串聯連接到二極體207。二極體207的一端連接到電阻206，另一端連接到－V端子。在圖3中，電阻206與二極體207的連接點為節點p。電晶體203的閘極電極連接到節點p，源極電極連接到VIN端子，汲極電極連接到電晶體204。電晶體204的閘極電極連接到恒壓電源電路部104的基準電壓(V_BIAS)輸出端子，源極電極連接到－V端子，汲極電極連接到電晶體203。在圖3中，電晶體204與電晶體203的連接點為節點q。電晶體204的源極端子和汲極端子之間連接有電容205。電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極。電晶體202的閘極電極連接到電晶體204的汲極電極，源極電極連接到－V端子，汲極電極
連接到負載201。負載201的一端連接到電晶體202的汲極電極，另一端連接到＋V端子。
在圖3中描述了串聯連接4個二極體207的例子，但二極體的個數不局限於此。只要在通常工作時(不欲使保護電路部101工作時)節點p可保持為不使電晶體203接通的電位，即可。
注意，二極體207、二極體301、二極體303不一定必須要使用二極體元件，也可以使MOS電晶體的閘極電極和汲極電極電連接而使用。
將參考圖7說明作為本實施例的充電電路部123採用所述第6實施例的結構的情況。
充電電路部123包括：電池401；監視由整流電路部600整流的電源電壓，且管理電池401的充電狀態的充電機構控制電路部410；將從天線113接收的電力從交流轉換為直流的整流電路部600；在從天線113接收的電力過大的情況下，保護內部電路的充電用保護電路部101b；控制是否使充電用保護電路部101b工作的充電用保護電路控制電路部102b(也稱為充電用比較電路)。
在本說明書中，電池是指通過充電可以恢復連續使用時間的電池。
作為電池，優選使用形成為片狀的電池，例如鋰電池，更優選的是，使用凝膠狀電解質的鋰聚合物電池、鋰離子電池等。通過使用形成為片狀的電池，可以實現小型化(薄型化)。當然，只要是可充電的電池，就不局限於上
述電池。既可使用可充電放電的電池如鎳氫電池、鎳鎘電池，又可使用大容量的電容器等。
在通訊距離適當且RF標簽正常工作的狀態下，通過充電機構控制電路部410的功能，使施加到電晶體204的閘極電極的電壓(V2_BIAS)為一定值，從而電晶體204作為恒流電源發揮作用。
此外，在節點p的電位低於二極體207的臨限電壓的情況下，電晶體203處於斷開狀態，並且電晶體204的汲極電壓繼續維持與－V2端子的電位相同的電位。
電晶體204的汲極電極連接到電晶體202的閘極電極，電晶體202一直處於斷開狀態。因此，在負載201中不流過電流，晶片本體120的輸入阻抗不變化。從而，RF標簽700正常地動作。
在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，當節點p的電位超過二極體207的臨限電壓時，電流流過二極體207，所以節電p的電位降低。由此，電晶體203接通。
當電晶體203接通，電流流過節點q時，節點q的電位上升。節點q的電位超過電晶體202的臨限電壓時，電晶體202接通，並且在負載201中流過電流。
由於在負載201中流過電流，晶片本體120的阻抗變化。
晶片本體120的輸入阻抗變化，這意味著天線112及天線113與晶片本體120之間的阻抗匹配發生偏移。換言
之，反射係數增加。
一般來說，當供應電力一側的輸出阻抗與接收電力一側的輸入阻抗之間的匹配偏移時，發生電力反射，從而電力的傳送效率低下。也就是說，為了將天線112及天線113接收的電力有效地傳送到晶片本體120，需要配合天線112及天線113與晶片本體120的阻抗匹配。
本實施例也利用上述特性。在通訊距離極短，大電力供應到RF標簽的情況下，通過使電流流過負載201來改變晶片本體120的阻抗，以意向性地偏移與天線112及天線113之間的阻抗匹配。因此，即使天線112及天線113接收大電力，也可以使該大電力不過度地傳送到晶片本體120內部。從而，可以使RF標簽工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
另外，通過採用本實施例，即使在通訊距離很遠，僅通過來自讀取寫入器的接收電波不可能獲得RF標簽的內部電路工作所需要的電力的情況下，也可以利用充電於電池中的電源來進行與讀取寫入器之間的通訊。
另外，如果電池的充電容量充分大，可以安裝易失性記憶體如DRAM(動態隨機存取記憶體)或SRAM(靜態隨機存取記憶體)作為RF標簽700的存儲裝置。
本實施例描述了使用天線112及天線113的兩種天線的情況。通過將兩種天線設計為分別具有不同的共振頻率，可以在與讀取寫入器進行通訊時之外的期間對電池進行充電。
另外，作為根據本發明的第6實施例的輸入電路部的變形例子，天線112和天線113可以為相同的天線。
由於將相同的天線用於與讀取寫入器的通訊和電池充電的兩種用途，因此可以使RF標簽的尺寸小型化。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
在本實施例中，將描述構成RF標簽的天線及電晶體的製造例子。
注意，在本說明書中所述的以無線通信的方式進行資料交換的RF標簽也相當於具有通過利用半導體特性而發揮功能的元件如電晶體等的裝置。因此，在本說明書中有時將RF標簽也稱作半導體裝置。
首先，用圖19表示構成本發明的RF標簽的半導體元件的佈局圖。圖19所示的佈局圖顯示對應於圖3所示的電路圖中的保護電路部101及保護電路控制電路部102的部分。圖19是表示作為實例的由電阻元件構成的負載201
、電晶體202、電晶體203、電晶體204、電容205、電阻206、二極體207的各元件通過佈線相連接的佈局圖。下面，對關於圖19所示的電晶體202、電晶體203、電晶體204的製造例子，通過參考圖13至圖16進行詳細說明，並且描述在該電晶體上設置天線的例子。另外，在下文中，作為本實施例所描述的電晶體，將說明使用形成在絕緣基底上的半導體膜來製造電晶體的方式。
在基底1601的一個表面上形成剝離層1602，接著形成成為基底的絕緣膜1603和非晶半導體膜1604(例如，包含非晶矽的膜)(圖13A)。剝離層1602、絕緣膜1603、以及非晶半導體膜1604可以連續形成。通過進行連續形成，可以使這些膜不暴露於大氣中，從而可以防止雜質混入。
作為基底1601，優選使用玻璃基底、石英基底、金屬基底、不銹鋼基底、具有耐受本步驟的處理溫度的耐熱性的塑膠基底等。在使用上述基底的情況下，對其面積和形狀沒有大的限定，從而，通過使用例如一個邊長為一米以上的矩形基底作為基底1601，可以飛躍性地提高生產率。該優點與使用圓形的矽基底的情況相比，是個很大的優勢。因此，在與矽基底相比即使將積體電路部和天線形成為具有大尺寸的情況下，也可以實現低成本化。
注意，在本步驟中，在基底1601的整個表面上設置剝離層1602，然而根據需要，還可以在基底1601的整個表面上設置了剝離層之後，通過光刻法選擇性地提供剝離
層1602。此外，這裏與基底1601接觸地形成剝離層1602，然而根據需要，還可以與基底1601接觸地形成絕緣膜如氧化矽(SiOx
)膜、氧氮化矽(SiOx
Ny
)(x>y)膜、氮化矽(SiNx
)膜、氮氧化矽(SiNx
Oy
)(x>y)膜，然後與該絕緣膜接觸地形成剝離層1602。
剝離層1602可以採用金屬膜以及金屬膜和金屬氧化膜的疊層結構等。作為金屬膜，可以使用由選自鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、以及銥(Ir)的元素、以上述元素為其主要成分的合金材料或化合物材料構成的膜的單層或疊層。此外，這些材料可以使用濺射法或等離子體CVD法等各種CVD法等形成。作為金屬膜和金屬氧化膜的疊層結構，可以通過在形成上述的金屬膜之後，在氧氣氛下或在N2
O氣氛下進行等離子體處理或者在氧氣氛下或在N2
O氣氛下進行加熱處理，來在金屬膜的表面上提供該金屬膜的氧化物或氧氮化物。另外，也可以在形成金屬膜之後，通過使用臭氧水等氧化力強的溶液對金屬膜的表面進行處理，來在金屬膜的表面上提供該金屬膜的氧化物或氧氮化物。
作為絕緣膜1603，通過濺射法或等離子體CVD法等以單層或疊層形成包含矽的氧化物或矽的氮化物的膜。在成為基底的絕緣膜具有兩層結構的情況下，例如可以形成氮氧化矽膜作為第一層，且形成氧氮化矽膜作為第二層。
在成為基底的絕緣膜具有三層結構的情況下，氧化矽膜、氮氧化矽膜和氧氮化矽膜可以分別形成為第一層絕緣膜、第二層絕緣膜和第三層絕緣膜。可選地，氧氮化矽膜、氮氧化矽膜和氧氮化矽膜可以分別形成為第一層絕緣膜、第二層絕緣膜和第三層絕緣膜。成為基底的絕緣膜用作阻擋膜，該阻擋膜防止來自基底1601的雜質的侵入。
通過濺射法、LPCVD法、等離子體CVD法等以25至200nm(優選以30至150nm)的厚度形成半導體膜1604。作為半導體膜1604，例如形成非晶矽膜，即可。
然後，通過對非晶半導體膜1604照射雷射光束來進行結晶化。此外，也可以通過組合雷射晶化法、利用RTA或退火爐的熱晶化法、利用促進結晶化的金屬元素的熱晶化法等的方法來結晶非晶半導體膜1604。之後，將得到的晶體半導體膜蝕刻成所希望的形狀，由此形成半導體膜1604a至1604d，並且覆蓋該半導體膜1604a至1604d地形成閘極絕緣膜1605(圖13B)。
以下，簡單地描述半導體膜1604a至1604d的製造步驟的一例。首先，通過等離子體CVD法形成50至60nm厚的非晶半導體膜(例如非晶矽膜)。接下來，將包含作為促進結晶化的金屬元素的鎳的溶液保持在非晶半導體膜上，然後對非晶半導體膜進行脫氫處理(在500℃，一個小時)和熱晶化處理(在550℃，四個小時)，以形成晶體半導體膜。之後，使用雷射振盪器照射雷射光束並且使用光刻法，以形成半導體膜1604a至1604d。注意，還可
以只通過照射雷射光束，而不進行使用促進晶化的金屬元素的熱晶化，來使非晶半導體膜晶化。
雷射振盪器可以採用連續振盪型的雷射光束(CW雷射光束)或脈衝振盪型的雷射光束(脈衝雷射光束)。作為雷射光束，在此可以使用從選自如下雷射器的一種或多種中振盪出來的雷射光束：氣體雷射器如Ar雷射器、Kr雷射器、受激準分子雷射器等；將在單晶的YAG、YVO4
、鎂橄欖石(Mg2
SiO4
)、YAlO3
、GdVO4
、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2
O3
、YVO4
、YAlO3
、GdVO4
中添加Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質的雷射器；玻璃雷射器；紅寶石雷射器；變石雷射器；Ti：藍寶石雷射器；銅蒸氣雷射器；以及金蒸氣雷射器。通過照射上述雷射光束的基波以及該基波的第二至第四高次諧波的雷射光束，可以獲得粒徑大的結晶。例如，可以使用Nd：YVO4
雷射器(基波為1064nm)的第二高次諧波(532nm)和第三高次諧波(355nm)。此時，雷射的功率密度必需大約為0.01至100MW/cm2
(優選為0.1至10MW/cm2
)。並且，以掃描速度大約為10至2000cm/sec來進行照射。注意，將在單晶的YAG、YVO4
、鎂橄欖石(Mg2
SiO4
)、YAlO3
、GdVO4
、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2
O3
、YVO4
、YAlO3
、GdVO4
中添加Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質的雷射器；Ar離子雷射器；以及Ti：藍寶石雷射器都可以使雷射
進行連續振盪，也可以通過進行Q開關工作或鎖模等來以10MHz或更大的振盪頻率使雷射進行脈衝振盪。當以10MHz或更大的振盪頻率使雷射光束振盪時，在半導體膜被雷射熔融直到固化的期間中，下一個脈衝被照射到半導體膜。因此，與使用低振盪頻率的脈衝雷射器的情況不同，可以在半導體膜中連續移動固體和液體的介面，因此，可以獲得向掃描方向連續成長的晶粒。
接下來，形成覆蓋半導體膜1604a至1604d的閘極絕緣膜1605。作為閘極絕緣膜1605，通過CVD法或濺射法等以單層或疊層形成包含矽的氧化物或矽的氮化物的膜。具體而言，以單層或疊層形成氧化矽膜、氧氮化矽的膜、或氮氧化矽的膜。
此外，可以對非晶半導體膜1604a至1604d進行高密度等離子體處理，使其表面氧化或氮化來形成閘極絕緣膜1605。例如，通過引入稀有氣體諸如He、Ar、Kr、Xe等與氧、氧化氮(NO2
)、氨、氮、氫等的混合氣體的等離子體處理形成閘極絕緣膜1605。通過微波的引入進行在此情況下的等離子體的激發，可以以低電子溫度生成高密度的等離子體。由通過該高密度等離子體生成的氧基(還有包括OH基的情況)或氮基(還有包括NH基的情況)，可以使半導體膜的表面氧化或氮化。
通過如上所述的使用高密度等離子體的處理，1至20nm典型為5至10nm的絕緣膜被形成在半導體膜上。在此情況下的反應為固相反應，所以可以使該絕緣膜和半導
體膜的介面態密度極低。這種高密度等離子體處理由於使半導體膜(結晶矽或多晶矽)直接氧化(或氮化)，所以可以使被形成的絕緣膜的厚度成為理想的不均勻性極為小的厚度。而且，即使在結晶矽的晶粒介面也不會加強氧化，所以成為很優選的狀態。即，通過這裏所示的高密度等離子體處理使半導體膜的表面固相氧化，可以形成均勻性好且介面態密度低的絕緣膜，而不在晶粒介面異常地氧化反應。
閘極絕緣膜1605可以僅僅使用通過高密度等離子體處理形成的絕緣膜，還可以使用在該絕緣膜上利用等離子體或熱反應的CVD法澱積氧化矽、氧氮化矽、氮化矽等的絕緣膜形成的疊層。不論上述哪一種情況，都可以使其閘極絕緣膜的一部分或所有部分使用通過高密度等離子體形成的絕緣膜而形成的電晶體的特性的不均勻性很小。
此外，通過對半導體膜照射連續振盪雷射或以10MHz以上的頻率振盪的雷射光束並使它向一個方向掃描而進行結晶化得到的半導體膜1604a至1604d具有結晶向雷射光束的掃描方向成長的特性。通過將其掃描方向對應于通道長度方向(當形成通道形成區域時，載流子所流過的方向)地設置電晶體，並且組合上述閘極絕緣膜，可以得到一種特性不均勻性小且場效應遷移率大的薄膜電晶體(TFT)。
接下來，在閘極絕緣膜1605上層疊形成第一導電膜和第二導電膜。這裏，通過等離子體CVD法或濺射法等
以20至100nm的厚度形成第一導電膜。以100至400nm的厚度形成第二導電膜。第一導電膜和第二導電膜由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈮(Nb)等中的元素、以上述元素為其主要成分的合金材料或化合物材料形成。可選擇地，第一導電膜和第二導電膜由以摻雜磷等的雜質元素的多晶矽為典型的半導體材料形成。作為第一導電膜和第二導電膜組合的實例，可以舉出氮化鉭膜和鎢膜、氮化鎢膜和鎢膜、或者氮化鉬膜和鉬膜等。由於鎢和氮化鉭具有高耐熱性，可以在形成第一導電膜和第二導電膜之後進行目的為熱啟動的加熱處理。此外，在不是雙層結構而是三層結構的情形中，優選採用由鉬膜、鋁膜和鉬膜組成的疊層結構。
接下來，通過光刻法形成由抗蝕劑構成的掩模，並且進行用於形成閘極電極和閘極線的蝕刻處理，以在半導體膜1604a至1604d上方形成閘極電極1607。
接下來，通過光刻法形成由抗蝕劑構成的掩模。然後，通過離子摻雜法或離子注入法以低濃度將賦予n型的雜質元素添加到半導體膜1604a至1604d中。使用屬於元素周期表第15族的元素作為賦予n型的雜質元素即可，例如使用磷(P)或砷(As)。
接下來，形成覆蓋閘極絕緣膜1605和閘極電極1607的絕緣膜。作為絕緣膜，通過等離子體CVD法或濺射法等以單層或疊層形成含有無機材料諸如矽、矽的氧化物或
矽的氮化物的膜、或者含有有機材料諸如有機樹脂等的膜。接下來，通過主要沿著垂直方向的各向異性蝕刻選擇性地蝕刻絕緣膜，來形成與閘極電極1607的側面接觸的絕緣膜1608(也稱為側壁)。當之後形成LDD(輕摻雜汲極)區時使用絕緣膜1608作為用於摻雜的掩模。
接下來，使用通過光刻法形成的由抗蝕劑構成的掩模、閘極電極1607、以及絕緣膜1608作為掩模，將賦予n型的雜質元素添加到半導體膜1604a至1604d中，以形成通道形成區域1606a、第一雜質區域1606b、以及第二雜質區域1606c(圖13C)。第一雜質區域1606b用作薄膜電晶體的源極區或汲極區，而第二雜質區域1606c用作LDD區域。第二雜質區域1606b所包含的雜質元素的濃度低於第一雜質區域1606b所包含的雜質元素的濃度。
接下來，覆蓋閘極電極1607、絕緣膜1608等地形成單層或疊層的絕緣膜，並且在該絕緣膜上形成用作薄膜電晶體的源極電極或汲極電極的導電膜1631(圖13D)。
通過CVD法、濺射法、SOG法、液滴噴射法、絲網印刷法等由無機材料如矽的氧化物和矽的氮化物等；有機材料如聚酰亞胺、聚酰胺、苯並環丁烯、丙烯酸、環氧等；或矽氧烷材料等形成單層或疊層的絕緣膜。例如，這裏示出絕緣膜為兩層結構的實例，可以形成氮氧化矽膜作為第一層絕緣膜1609，並且形成氧氮化矽膜作為第二層的絕緣膜1610。
注意，在形成絕緣膜1609和1610之前或在形成絕緣
膜1609和1610中的一個或兩者之後，優選進行目的在於恢復半導體膜1604a至1604d的結晶性、啟動已加入到半導體膜中的雜質元素、或氫化半導體膜的加熱處理。對於加熱處理，優選採用熱退火法、雷射退火法或RTA法等。
通過光刻法蝕刻絕緣膜1609和1610等，以形成露出第一雜質區域1606b的接觸孔。隨後，填充接觸孔地形成導電膜，並且選擇性地蝕刻該導電膜來形成導電膜1631。注意，也可以在形成導電膜之前在接觸孔中被露出了的半導體膜1604a至1604d的表面上形成矽化物。
導電膜1631通過CVD法或濺射法等使用選自鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、釹(Nd)、碳(C)、矽(Si)的元素、以上述元素為其主要成分的合金材料或化合物材料以單層或疊層形成。以鋁為其主要成分的合金材料，例如相當於其主要成分是鋁且含鎳的材料、或者主要成分是鋁且含鎳以及碳和矽中之一或二者的合金材料。作為導電膜1631，例如優選採用阻擋膜、鋁矽膜和阻擋膜的疊層結構、或者阻擋膜、鋁矽膜、氮化鈦膜和阻擋膜的疊層結構。注意，阻擋膜相當於由鈦、鈦的氮化物、鉬、或鉬的氮化物構成的薄膜。由於鋁和鋁矽的電阻低而且價廉，所以是形成導電膜1631的最佳材料。另外，當提供上層和下層的阻擋層時可以防止產生鋁或鋁矽的小丘。此外，當由還原性高的元素鈦形
成阻擋膜時，即使在晶體半導體膜上形成薄的自然氧化膜，也可以還原該自然氧化膜而獲得與晶體半導體膜的更好接觸。
接下來，覆蓋導電膜1631地形成絕緣膜1611(圖14A)。絕緣膜1611通過CVD法、濺射法、SOG法、液滴噴射法、或絲網印刷法等由無機材料或有機材料以單層或疊層形成。此外，絕緣膜1611優選以0.75至3μm的厚度形成。
然後，在絕緣膜1611的表面上選擇性地形成用作天線的導電膜1612(圖14B)。
通過光刻法蝕刻絕緣膜1611，來形成露出導電膜1631的接觸孔，然後，填充接觸孔地形成導電膜，並且選擇性地蝕刻該導電膜，以形成導電膜1612。
導電膜1612通過CVD法、濺射法、絲網印刷或凹版印刷等印刷法、鍍敷法等使用導電材料來形成。通過使用選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)中的元素；以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料以單層結構或疊層結構形成導電材料。
例如，在使用絲網印刷法形成用作天線的導電膜1612的情況下，可以通過選擇性地印刷將粒徑為幾nm至幾十μm的導電粒子溶解或分散在有機樹脂中的導電膏來設置。作為導電粒子，可以使用銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(
Mo)、以及鈦(Ti)等的任何一個或更多的金屬粒子；鹵化銀的微粒子；或分散性納粒子。通過採用絲網印刷法來形成導電膜1612，可以簡化步驟，實現低成本化。
然後，覆蓋用作天線的導電膜1612地形成絕緣膜1613(圖15A)。
通過CVD法、濺射法、SOG法、液滴噴射法、絲網印刷法等使用矽的氧化物或矽的氮化物等的無機材料(例如氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮化矽膜、氮氧化矽膜等)、聚酰亞胺、聚酰胺、苯並環丁烯、丙烯、環氧等的有機材料、或矽氧烷材料等形成單層或疊層的絕緣膜1613。
接著，從基底1601剝離包括薄膜電晶體1630a至1630d和用作天線的導電膜1612的元件形成層。
首先，照射雷射光束來形成開口部1618(圖15B)。接著，將元件形成層的一個表面(這裏，絕緣膜1613的表面)貼到第一薄片材料1620，然後通過物理性力量從基底1601剝離元件形成層(圖16A)。作為第一薄片材料1620可以使用熱熔薄膜等。另外，在之後剝離第一薄片材料1620的情況下，也可以使用由於加熱而減弱其粘合力的熱剝離膠帶。
通過用水或臭氧水沾濕剝離表面來進行剝離，可以防止因靜電等而損壞薄膜電晶體1630a至1630d等的元件。另外，通過再次利用剝離元件形成層之後的基底1601，可以實現低成本化。
接著，在元件形成層的另一表面(由於剝離基底1601
而露出的表面)上設置第二薄片材料1621(圖16B)。第二薄片材料1621可以使用熱熔薄膜，並且通過進行加熱處理和加壓處理之一或兩者，貼到元件形成層的另一表面上。另外，在使用熱剝離膠帶作為第二薄片材料1620的情況下，可以利用為了貼合第二薄片材料1621施加的熱來進行剝離。
接著，通過切片、劃線、或者雷射切割法等選擇性地切割設置在第二薄片材料1621上的元件形成層，可以獲得多個RF標簽。通過使用塑膠等具有柔性的基底作為第二薄片材料1621，可以製造具有柔性的RF標簽。
注意，本實施例示出了如下情況：通過在基底1601上形成薄膜電晶體和天線等的元件，然後從該基底1601剝離這些元件，來製造具有柔性的RF標簽。然而本發明不局限於此。例如，通過應用圖13A和13B、圖14A和14B、圖15A的步驟，在基底1601上不設置剝離層1602，而可以製造在基底1601上設置有薄膜電晶體和天線等的元件的RF標簽。
注意，雖然在本實施例中說明了在相同的基底上形成天線和電晶體的實例，但本發明不局限於該結構。也可以在形成電晶體之後使另行形成的天線與積體電路電連接。在此情況下，可以通過使用各向異性導電薄膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)或各向異性導電膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等使天線和積體電路壓合，來使它們電連接。另外，也可以使用導電粘合劑如銀膏
、銅膏或碳膏等；或者焊接來進行連接。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
在本實施例中，將參考圖17和圖18說明使用單晶矽基底製造構成RF標簽的電晶體的例子。
首先，參考圖17A說明電晶體的製造步驟。準備由單晶矽形成的矽基底1901。接著，在被賦予n性導電性的矽基底的主表面(元件形成表面或電路形成表面)上的元件形成區域中選擇性地形成p型阱1902。此外，矽基底可以通過研磨其背面等的方法而做薄。通過事先對矽基底進行薄膜化，可以製造輕薄的RF標簽。
接著，形成場氧化膜1903作為元件隔離區域，用來隔開第一元件形成區域和第二元件形成區域。場氧化膜1903是厚的熱氧化膜，可以通過公知的LOCOS法形成。注意，隔開元件的方法並不局限於LOCOS法。例如，通過使用溝槽隔離法，元件隔離區域可以形成為具有溝槽結
構，或者LOCOS結構和溝槽結構可以結合使用。
接著，通過例如熱氧化矽基底的表面而形成閘極絕緣膜1904。閘極絕緣膜1904也可以由CVD法形成，可以使用氧氮化矽膜、氧化矽膜、氮化矽膜或它們的疊層膜。
接著，在整個表面上形成多晶矽層1905a和矽化物層1905b的疊層膜，並且通過光刻技術及幹蝕刻技術形成疊層膜，來在閘極絕緣膜上形成具有多晶矽－矽化物(polycide)結構的閘極電極1905。多晶矽層1905a既可以預先摻雜有大約1021
/cm3
濃度的磷(P)以降低電阻，又可以在形成多晶矽層之後擴散高濃度n型雜質。此外，矽化物層1905b可以通過已知方法使用矽化鉬、矽化鎢、矽化鉭或矽化鈦等的材料形成。
另外，也可以在閘極電極的側面形成側壁。例如，可以通過CVD法在整個表面上沈積由氧化矽形成的絕緣材料層，回刻該絕緣材料層以形成側壁。在回刻中，可以以自對準的方式選擇性地去除閘極絕緣膜。
接著，對暴露出的矽基底進行離子注入以形成源極區和汲極區。用抗蝕劑材料覆蓋要形成p通道型電晶體的元件形成區域，將n型雜質的砷(As)或磷(P)注入到矽基底中，以形成源極區1913及汲極區1914。此外，用抗蝕劑材料覆蓋要形成n通道型電晶體的元件形成區域，將p型雜質的硼(B)注入到矽基底中，以形成源極區1915及汲極區1916。
接著，進行啟動處理，以啟動離子注入的雜質並修復
在矽基底中由離子注入產生的晶體缺陷。
在啟動之後，形成層間絕緣膜、成為源極電極或汲極電極的金屬佈線等。作為層間絕緣膜1917，通過等離子體CVD法或低壓CVD法形成氧化矽膜、氧氮化矽膜等。此外，還可以在其上形成由磷矽酸玻璃(PSG)、硼矽酸玻璃(BSG)或硼磷矽玻璃(BPSG)形成的層間絕緣膜。
在層間絕緣膜1917中形成到達各自的電晶體的源極區和汲極區的接觸孔之後形成金屬電極1919、1921、1920、1922。這些金屬電極可以使用作為常用的低電阻材料的鋁(Al)，來形成。此外，金屬電極可以具有鋁和鈦的疊層結構。
注意，接觸孔可以由電子束直接描繪技術形成。在電子束直接描繪中，在層間絕緣膜的整個表面上形成正性的電子束描繪用抗蝕劑，使用顯影液溶解被電子束照射的部分。在將要形成接觸孔的位置的抗蝕劑中開出孔，並且通過使用抗蝕劑作為掩模進行幹蝕刻，可以蝕刻預定位置的層間絕緣膜1917，來形成接觸孔。通過這樣，可以使用單晶基底來製造p通道型電晶體1951和n通道型電晶體1952。
接下來，如圖17B所示，形成層間膜1924。然後，蝕刻該層間膜1924以形成接觸孔，並露出金屬電極1922的一部分。層間膜1924不局限於樹脂，也可以為CVD氧化膜等的其他膜，但是，從平坦性的觀點來看，優選為樹脂。此外，也可以使用感光樹脂而不使用蝕刻來形成接觸
孔。接下來，在層間膜1924上形成通過接觸孔與金屬電極1922連接的佈線1925。
接著，與佈線1925接觸地形成用作天線的導電膜1926。導電膜1926可以使用銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鉑(Pt)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鋁(Al)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鎳(Ni)等的金屬來形成。導電膜1926除了使用由上述金屬形成的膜之外，還可以使用由以上述金屬為主要成分的合金形成的膜或由包含上述金屬的化合物形成的膜。導電膜1926可以以單層使用上述的膜，也可以以疊層使用上述多個膜。
導電膜1926可以通過CVD法、濺射法、印刷法如絲網印刷或膠版印刷等、液滴噴射法、滴落法、塗鍍法、光刻法、氣相沈積法等來形成。
注意，雖然在本實施例中說明了在電晶體上形成天線的實例，但本發明不局限於該結構。也可以在形成電晶體之後使另行形成的天線與積體電路電連接。在此情況下，可以通過使用各向異性導電薄膜(ACF)或各向異性導電膏(ACP)等使天線和積體電路壓合，來使它們電連接。另外，也可以使用導電粘合劑如銀膏、銅膏或碳膏等；或者焊接來進行連接。
然後，如圖18所示，覆蓋用作天線的導電膜1926地形成保護膜1927。保護膜1927由氮化矽膜、氧化矽膜或氮氧化矽膜形成。另外，可以使用有機樹脂膜而代替氮化
矽膜等，或者可以在保護膜之上層疊有機樹脂膜。作為有機樹脂材料，可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、苯並環丁烯(BCB)等。使用有機樹脂膜的優點在於：薄膜的形成方法很簡單；由於介電常數低所以可以減少寄生電容；以及，適於平坦化。當然，也可以使用除了上述之外的有機樹脂膜。
而且，如圖18所示，可以通過由薄膜1928覆蓋而完成RF標簽。可以在薄膜1928的表面上形成保護膜以避免水汽和氧等的滲透。保護膜可以由含有矽的氧化物或含有矽的氮化物形成。此外，可以在薄膜上形成用作RF標簽的升壓天線(booster antenna)的圖案。
這樣使用單晶基底而形成的RF標簽可以提供更輕、更小型化的產品。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
在本實施例中，說明本發明的以無線通訊進行資料交
換的RF標簽以及使用該RF標簽的通訊系統的用途。本發明的RF標簽可以設置在如下物品中來使用：例如紙幣、硬幣、有價證券、無記名債券、證書類(駕照或居住證等)、包裝用容器類(包裝紙或瓶子等)、DVD(數位通用光碟)軟體或CD(光碟)。此外，也可以設置在記錄媒體如錄影帶等、交通工具類如汽車、摩托車或自行車等、個人物品如書包或眼鏡等、食品類、衣類、生活用品類、電子設備等來使用。電子設備指的是液晶顯示裝置、EL(電致發光)顯示裝置、電視裝置(也簡稱為電視機或電視接收機)、以及移動電話等。
本發明的RF標簽可以被貼在物品表面或者被嵌入到物品中來固定於物品上。例如，如果是書，就可以被嵌入到紙中；而如果是由有機樹脂構成的包裝，就可以被嵌入到該有機樹脂中。通過將RF標簽提供到紙幣、硬幣、有價證券類、無記名債券類、證書類等，可以防止偽造。另外，通過將RF標簽提供於包裝用容器類、記錄媒體、個人物品、食品類、衣類、生活用品類、電子設備等，可以實現產品檢查系統或租賃店中的系統等的效率化。另外，通過將RF標簽提供於交通工具類，可以防止偽造和偷竊。另外，通過將RF標簽嵌入到諸如動物等的活體中，可以容易地識別各個活體，例如通過將RF標簽嵌入到諸如家畜等的活體中，可以容易管理出生年、性別、或種類等。
像這樣，本發明的RF標簽可以提供到任何物品(包
括活體)來使用。
接著，參照圖12A說明使用了RF標簽的系統的一個方式。在包括顯示部9521的終端9520上設置有天線及連接到該天線的讀取寫入器。本發明的RF標簽9531被設置在物品A9532中，而本發明的RF標簽9523被設置在物品B9522中。在圖12A中，示出內服藥作為物品A或物品B的實例。當將終端9520的天線對準物品A9532包括的RF標簽9531時，和商品有關的資訊如物品A9532的原材料和原產地、各生產步驟的檢查結果、流通過程的記錄以及商品的說明等顯示在顯示部9521。當將終端9520的天線對準物品B9522包括的RF標簽9523時，和商品有關的資訊如物品B9522的原材料和原產地、各生產步驟的檢查結果、流通過程的記錄以及商品的說明等顯示在顯示部9521。
這裏示出利用圖12A所示系統的商業模型的實例。參考圖12B的流程圖來進行說明。關於過敏反應的資訊被輸入到終端9520(第一步驟9001)。關於過敏反應的資訊是關於醫藥產品、它們的成分等的資訊，其可能使某些人產生過敏反應。如上所述，通過設置在終端9520中的天線獲得關於內服藥A(物品A 9532)的資訊(第二步驟9002)。關於內服藥A的資訊包括關於內服藥A的成分等的資訊。將關於過敏反應的資訊與所獲得的關於內服藥A的成分等的資訊相比較，來判斷是否一致(第三步驟9003)。如果一致，那麽終端9520的使用者被警告某些
人可能會對內服藥A有過敏反應(第四步驟9004)。如果不一致，那麽終端9520的使用者被通知某些人對內服藥A具有過敏反應的風險低(內服藥A安全的事實)(第五步驟9005)。在第四步驟9004或第五步驟9005中，作為將該資訊告知到終端9520的使用者的方法，既可以顯示在終端9520的顯示部9521上，又可以發出終端9520的警報等。
而且，圖12C示出商業模型的另一實例。關於當同時使用時會有危險的內服藥的組合或當同時使用時會有危險的內服藥的成分的組合的資訊(在下文中稱作組合資訊)被輸入到終端9520(第一步驟9101)。如上所述，通過設置在終端9520中的天線獲得關於內服藥A(物品A 9532)的資訊(第二步驟9102)。關於內服藥A的資訊包括關於內服藥A的成分等的資訊。隨後，如上所述，通過設置在終端9520中的天線獲得關於內服藥B(物品B 9522)的資訊(第三步驟9103)。關於內服藥B的資訊包括關於內服藥B的成分等的資訊。像這樣，獲得關於多種內服藥的資訊。將組合資訊與所獲得的關於該多種內服藥的資訊比較，來判斷是否一致，亦即是否包含當同時使用時會有危險的內服藥的成分的相應組合(第四步驟9104)。如果一致，那麽終端9520的使用者被警告(第五步驟9105)。如果不一致，那麽終端9520的使用者被告知安全(第六步驟9106)。在第五步驟9105或第六步驟9106中，作為將該資訊告知到終端9520的使用者的方法
，既可以顯示在終端9520的顯示部9521上，又可以發出終端9520的警報等。
另外，本實施例可以與其他實施方式以及實施例的技術要素組合來實施。也就是說，通過採用本發明，可以意向性地偏移構成RF標簽的天線與晶片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在RF標簽與讀取寫入器之間的通訊距離極短的情況下，也可以防止因RF標簽接收大電力而產生的故障，並且可以提高RF標簽的可靠性。換言之，可以使RF標簽正常地工作，而不使RF標簽內部的元件退化或者不使RF標簽本身破壞。
本說明書根據2006年10月18日在日本專利局受理的日本專利申請編號2006－283935而製作，所述申請內容包括在本說明書中。
10‧‧‧保護電路部
11‧‧‧電路部
12‧‧‧比較電路
13‧‧‧開關
14‧‧‧負載
15‧‧‧整流電路
16‧‧‧電流比較電路
100‧‧‧RF標簽
101‧‧‧保護電路部
101b‧‧‧充電用保護電路部
102b‧‧‧充電用保護電路控制電路部
102‧‧‧保護電路控制電路部
103‧‧‧整流電路部
104‧‧‧恒壓電源電路部
105‧‧‧時鐘產生電路部
106‧‧‧解調電路部
107‧‧‧判定電路部
108‧‧‧存儲裝置
109‧‧‧控制器電路部
110‧‧‧編碼化電路部
111‧‧‧調變電路部
112‧‧‧天線
113‧‧‧天線
120‧‧‧晶片本體
121‧‧‧輸入電路部
122‧‧‧邏輯電路部
123‧‧‧充電電路部
201‧‧‧負載
202‧‧‧電晶體
203‧‧‧電晶體
204‧‧‧電晶體
205‧‧‧位相補償電容
206‧‧‧電阻
207‧‧‧二極體
208‧‧‧電晶體
300‧‧‧整流電路部
301‧‧‧二極體
302‧‧‧電容
303‧‧‧二極體
304‧‧‧電容
305‧‧‧電阻
400‧‧‧RF標簽
401‧‧‧電池
410‧‧‧充電機構控制電路部
500‧‧‧整流電路部
501‧‧‧二極體
502‧‧‧電容
504‧‧‧電容
505‧‧‧電阻
600‧‧‧整流電路部
601‧‧‧二極體
602‧‧‧電容
603‧‧‧二極體
604‧‧‧電容
700‧‧‧RF標簽
900‧‧‧測定樣品
901‧‧‧網路分析器
902‧‧‧放大器
903‧‧‧迴圈器
904‧‧‧同軸電纜
905‧‧‧電波遮罩箱
906‧‧‧高頻測定用探針
907‧‧‧衰減器
1601‧‧‧基底
1602‧‧‧剝離層
1603‧‧‧絕緣膜
1604‧‧‧非晶半導體膜
1604a‧‧‧半導體膜
1604b‧‧‧半導體膜
1604c‧‧‧半導體膜
1604d‧‧‧半導體膜
1605‧‧‧閘極絕緣膜
1606a‧‧‧通道形成區域
1606b‧‧‧第一雜質區域
1606c‧‧‧第二雜質區域
1607‧‧‧閘極電極
1608‧‧‧絕緣膜
1609‧‧‧第一層絕緣膜
1610‧‧‧第二層絕緣膜
1611‧‧‧絕緣膜
1612‧‧‧導電膜
1613‧‧‧絕緣膜
1618‧‧‧開口部
1620‧‧‧第一薄片材料
1621‧‧‧第二薄片材料
1630a‧‧‧薄膜電晶體
1630b‧‧‧薄膜電晶體
1630c‧‧‧薄膜電晶體
1630d‧‧‧薄膜電晶體
1631‧‧‧導電膜
1901‧‧‧矽基底
1902‧‧‧p型阱
1903‧‧‧場氧化膜
1904‧‧‧閘極絕緣膜
1905‧‧‧閘極電極
1905a‧‧‧多晶矽層
1905b‧‧‧矽化物層
1913‧‧‧源極區
1914‧‧‧汲極區
1915‧‧‧源極區
1916‧‧‧汲極區
1917‧‧‧層間絕緣膜
1919‧‧‧金屬電極
1920‧‧‧金屬電極
1921‧‧‧金屬電極
1922‧‧‧金屬電極
1924‧‧‧層間膜
1925‧‧‧佈線
1926‧‧‧導電膜
1927‧‧‧保護膜
1928‧‧‧薄膜
9520‧‧‧終端
9521‧‧‧顯示部
9522‧‧‧物品B
9523‧‧‧RF標簽
9531‧‧‧F標簽
9532‧‧‧物品A
圖1是表示本發明的第1實施方式的一個結構例子的方塊圖；圖2是表示本發明的第1實施例的方塊圖；圖3是表示根據本發明的第1實施例的輸入電路部的一個結構例子的圖；圖4是表示根據本發明的第3實施例的輸入電路部的變形例子的圖；圖5是表示根據本發明的第5實施例的輸入電路部的變形例子的圖；
圖6是表示本發明的第6實施例的方塊圖；圖7是表示本發明的第6實施例的方塊圖；圖8是表示根據本發明的第7實施例的輸入電路部的一個結構例子的圖；圖9是表示應用了本發明的第6實施例的RF標簽的輸入阻抗測定環境的方塊圖；圖10A至10F是應用了本發明的第6實施例的RF標簽的輸入阻抗的測定結果的圖；圖11A和11B是表示本發明的第1實施方式的一個結構例子的方塊圖；圖12A至12C是說明本發明的第10實施例的圖；圖13A至13D是說明本發明的第8實施例的圖；圖14A和14B是說明本發明的第8實施例的圖；圖15A和15B是說明本發明的第8實施例的圖；圖16A和16B是說明本發明的第8實施例的圖；圖17A和17B是說明本發明的第9實施例的圖；圖18是說明本發明的第9實施例的圖；圖19是說明本發明的第8實施例的圖。
10‧‧‧保護電路部
11‧‧‧電路部
12‧‧‧比較電路
13‧‧‧開關
14‧‧‧負載
15‧‧‧整流電路
Claims (16)
- 一種半導體裝置，包括：天線；對從該天線供應的電力與基準電力進行比較的比較電路；以及當在該比較電路中從該天線供應的該電力高於該基準電力時工作的保護電路。
- 一種半導體裝置，包括：天線；對從該天線供應的電力與基準電力進行比較的比較電路；以及配置在該天線的一個端子與該天線的另一個端子之間的保護電路，其中，當在該比較電路中從該天線供應的該電力高於該基準電力時，電流流過該保護電路中。
- 一種半導體裝置，包括：天線；對從該天線供應的電力與基準電力進行比較的比較電路；以及配置在該天線的一個端子與該天線的另一個端子之間的保護電路，其中，該保護電路至少具有開關，以及當在該比較電路中從該天線供應的該電力高於該基準電力時，該開關接通，並且電流流過該保護電路中。
- 如申請專利範圍第3項的半導體裝置，其中，該天線的一個端子電連接到該開關的一個端子，以及其中，該開關的另一個端子電連接到該天線的另一個端子。
- 一種半導體裝置，包括：天線；對從該天線供應的電力與基準電力進行比較的比較電路；以及配置在該天線的一個端子與該天線的另一個端子之間的保護電路，其中，該保護電路至少具有開關和負載，以及當在該比較電路中從該天線供應的該電力高於該基準電力時，該開關接通，該負載工作，並且電流流過該保護電路中。
- 如申請專利範圍第1、2、3及5項中的任一項的半導體裝置，該半導體裝置還包括：將從該天線供應的交流電源電壓轉換為直流電源電壓的整流電路。
- 如申請專利範圍第1、2、3及5項中的任一項的半導體裝置，該半導體裝置還包括：處理資料的邏輯電路。
- 如申請專利範圍第1、2、3及5項中的任一項的半導體裝置，該半導體裝置還包括電池。
- 如申請專利範圍第3或5項的半導體裝置，其中 該開關為電晶體。
- 如申請專利範圍第5項的半導體裝置，其中，該天線的一個端子電連接到該開關的一個端子，其中，該開關的另一個端子電連接到該負載的一個端子，以及其中，該負載的另一個端子電連接到該天線的另一個端子。
- 如申請專利範圍第5項的半導體裝置，其中該負載至少具有電容器、電阻和電感器中的一個。
- 一種半導體裝置，包括：整流電路；第一電晶體；第二電晶體；電阻；以及在第一節點與第二節點之間的第一二極體，其中，該整流電路的輸入部電連接到改編與天線電連接的第一端子，其中，該整流電路的輸出部電連接到第二端子，其中，該第一電晶體的源極與汲極的其中一個電連接到該第二端子，其中，該電阻的一個端子電連接到該第二端子，其中，該電阻的另一個端子電連接到該第一節點，其中，該第一電晶體的閘極電連接到該第一節點， 其中，該第一電晶體的該源極與該汲極的另一個電連接到該第二電晶體的閘極，以及其中，該第二電晶體的源極與汲極的其中一個電連接到該第一端子。
- 如申請專利範圍第12項的半導體裝置，還包括：第三電晶體，以及供應基準電壓的恆壓電源電路，其中，該基準電壓被供應給該第三電晶體的閘極，其中，該第三電晶體的源極與汲極的其中一個電連接到該第一電晶體的該源極與該汲極的另一個，以及其中，該第三電晶體的該源極與該汲極的另一個電連接到該第二節點。
- 如申請專利範圍第12項的半導體裝置，還包括：第二二極體，其中，該第一二極體與該第二二極體在該第一節點與該第二節點之間串聯連接。
- 如申請專利範圍第12項的半導體裝置，其中該整流電路包括：第一電容；第二電容；第二二極體；以及第三二極體，其中，該第一電容的一個端子電連接到該第一端子，其中，該第二電容的一個端子與該第二二極體的一個 端子電連接到該第二端子，其中，該第一電容的另一個端子，該第二二極體的另一個端子，以及該第三二極體的一個端子係彼此電連接，以及其中，該第二電容的另一個端子電連接到該第三二極體的另一個端子。
- 如申請專利範圍第12項的半導體裝置，還包括：負載，其中該第二電晶體的該源極與該汲極的其中一個係透過該負載電連接到該第一端子。
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