(57)【要約】【課題】  読取装置の電波が届かない場所（電波圏外）で自然エネルギー、生体エネルギーを受けて発電し自律的に動作をする無線チップの提供を課題とする。【解決手段】  本発明は、自然エネルギー、生体エネルギーによって無線チップの動作に必要な電力を発電する装置（発電装置）として、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子を有し、電波圏外において無線チップに搭載されたメモリ内のプログラムにしたがって、データ処理を自律的に行うことを特徴とする無線チップ及びそれを有するセンサを提供する。【選択図】  図１４
2006333328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続される
ことを特徴とする無線チップ。
【請求項２】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記無線インターフェースは、整流回路と、変調回路と、アンプとを有することを特徴とする無線チップ。
【請求項３】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記演算装置は、ＣＰＵと、ＦＰＵとを有することを特徴とする無線チップ。
【請求項４】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記メモリとして、ＭＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＳＲＡＭを有することを特徴とする無線チップ。
【請求項５】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記発電装置は、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子のいずれかを有することを特徴とする無線チップ。
【請求項６】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記発電装置は、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子のいずれかと、二次電池、容量、電源コントローラを有することを特徴とする無線チップ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記無線インターフェースは、整流回路、復調回路、変調回路、及びアンプを有することを特徴とする無線チップ。
【請求項８】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
ことを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項９】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記無線インターフェースは、整流回路と、変調回路と、アンプとを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項１０】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記演算装置は、ＣＰＵと、ＦＰＵとを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項１１】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記メモリとして、ＭＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＳＲＡＭを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項１２】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記発電装置は、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子のいずれかを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項１３】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記発電装置は、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子のいずれかと、二次電池、容量、電源コントローラを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項１４】
発電装置と、アンテナと、無線インターフェースと、演算装置と、メモリと、センサとを有し、
前記発電装置によって、電波圏外において読取装置と無線通信を行うことが可能となり、前記演算装置へ電力が供給され、
前記演算装置によって前記センサを動作させ、
前記演算装置及び前記無線インターフェースは前記メモリに接続され、前記アンテナは前記無線インターフェースに接続され、
前記センサは、物理センサ、化学センサ、生物センサのいずれかを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【請求項１５】
請求項８乃至１４のいずれか一において、
前記無線インターフェースは、整流回路、復調回路、変調回路、及びアンプを有することを特徴とする無線チップセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読取装置の電波が届かない場所で自然エネルギー、生体エネルギーを受けて発電し自律的に測定動作をする機構を備えた無線チップ及びそれを用いたセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触式無線チップは、それぞれが個体識別情報を持つため、個体の識別が可能であり、また電波で動作する非接触式無線チップにおいては離れたところにある読取装置でデータを受信することが可能である。
【０００３】
非接触式無線チップは、データの送受信に使用する電波の周波数帯によって分けられ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯、マイクロ波帯などで動作するすべてのものが含まれる。
【０００４】
近年、これら非接触式無線チップを使用した在庫管理、情報管理市場が拡大の兆しをみせており、その用途は、食品、服飾、運送など多岐にわたっている。
【０００５】
この非接触式無線チップの一例として、光によって動作する非接触式無線チップが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−４３５２７号公報
【０００６】
図１２は、特許文献１の無線チップの構成を示すブロック図である。この無線チップは、太陽電池１２０１、アンテナ１２０２、無線インターフェース１２０３を有し、読取装置１２０４と通信を行う。太陽電池１２０１は光エネルギーを電気エネルギーに変換し無線インターフェース１２０３へ供給する。無線インターフェース１２０３はアンテナ１２０２から受信電波１２０５を受け取った時に動作を開始し、記憶装置１２０６から個体識別情報を読み出し、応答電波１２０７として読取装置１２０４へ送信することができる。
【０００７】
また、圧電素子によって動作する非接触式無線チップが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献２】特開２００４−９４４８８号公報
【０００８】
図１３は、特許文献２の無線チップの構成を示すブロック図である。この無線チップは、圧電素子１３０１、アンテナ１３０２、無線インターフェース１３０３を有し、読取装置１３０４と通信を行う。圧電素子１３０１は振動エネルギーを電気エネルギーに変換し無線インターフェース１３０３へ供給する。無線インターフェース１３０３はアンテナ１３０２から受信電波１３０５を受け取った時に動作を開始し、応答電波１３０６を読取装置１３０４へ送信することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１や特許文献２に記載されているように、無線チップに太陽電池、圧電素子のような電源供給機能をつけることができる。
【００１０】
ところで、特許文献１や特許文献２の無線チップは、読取装置の電波を受け、その電波圏内でのみ動作を行うことができる。そのため、無線チップの動作範囲が電波の届く場所に限られてしまう。
【００１１】
たとえば、無線チップに周囲の環境を測定するセンサの付加機能をつけ、無線チップセンサとした際に、電波圏内に動作範囲が限られるということは、そのセンサの測定可能範囲を限定することになる。
【００１２】
そこで本発明は、電波圏外であっても、自然エネルギー、生体エネルギーを受けて自律的に測定動作することが可能な無線チップ及びそれを有するセンサの提案を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を鑑み本発明は、メモリ、演算装置を使用することで、電波圏外で自律動作した際に、メモリ内のプログラムに従って、センサによって取得したデータの処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明では、自然エネルギー、生体エネルギーによって電波圏外での自律動作に必要な電力を発電する装置（発電装置）を無線チップ内に搭載する。そして発電装置を内蔵した無線チップを用いたセンサ（無線チップセンサ）を提供する。
【００１５】
このような発電装置は、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子などの発電素子を有する。
【００１６】
上記発電素子は、無線チップセンサが置かれる環境によって、好ましい素子があり、これらを一つ又は複数用いることができる。例えば常時太陽光があたる環境では、少なくとも太陽電池を用いるとよい。また、物理的衝撃が加わる環境では、少なくとも圧電素子を用いるとよい。また、人体の表面など常時温度差が生じるような環境では、少なくとも熱電発電素子を用いるとよい。これら発電素子を用途に分けて使用することで、自然エネルギー、生体エネルギーから効率の良い発電を行うことができる。
【００１７】
また、発電素子に二次電池、容量を補助的に搭載しても良い。ここで、二次電池とは充電可能な電池のことを指し、使い捨ての一次電池とは異なるものである。
【００１８】
以下に、具体的な本発明の形態を示す。
【００１９】
本発明の一形態は、発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリを有することを特徴とする無線チップ及びそれを有するセンサである。
【００２０】
本発明の別形態は、発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリを有し、無線インターフェースは、整流回路、変調回路、アンプを有することを特徴とする無線チップ及びそれを有するセンサである。
【００２１】
本発明の別形態は、発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリを有し、演算装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ−Ｐｏｉｎｔ−ｎｕｍｂｅｒ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ−Ｕｎｉｔ）を有することを特徴とする無線チップ及びそれを有するセンサである。
【００２２】
本発明の別形態は、発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリを有し、メモリは、ＭＲＯＭ（Ｍａｓｋ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を有することを特徴とする無線チップ及びそれを有するセンサである。
【００２３】
本発明の別形態は、発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリを有し、発電装置は、太陽電池、圧電素子、熱電発電素子、のいずれか、又は複数の発電素子と、二次電池、容量、電源コントローラを有することを特徴とする無線チップ及びそれを有するセンサである。
【００２４】
本発明の別形態は、発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリ、センサを有し、センサは、物理センサ（圧力、音、位置、速度、加速度、角速度、力、機械量、流量、温度、赤外線、可視光、紫外線、放射線、磁気）、化学センサ（ガス、湿度、イオン）、生物センサ（匂い、DNA、血液、味）、のいずれか、又は複数を有することを特徴とする無線チップセンサである。
【００２５】
このような無線チップ及びそれを有するセンサにおいて、無線インターフェースが受信電波を受け取ったとき、メモリ内の測定データを個体識別情報ともに読取装置に返すことができる。
【００２６】
また、無線インターフェースが受信電波を受け取れない状態で、発電装置が一定量以上の発電を行ったときには、センサより情報を取得し、メモリに蓄積することができる。メモリには、ＭＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＳＲＡＭを適用することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電波圏外で自律的にセンサの稼動が可能となる。その結果、電波圏内に限られていた無線チップ及びそれを有するセンサの動作範囲を広げることができ、必要な場所にセンサを置くこと可能になるため、自然環境や食品の汚染状況、大気汚染、紫外線照射量、温度、湿度、水質のチェックなど、広範囲な分野においての利用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明に係る無線チップの一態様を、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１４に本発明の無線チップの一態様を示す。図１４に示す無線チップは、発電装置１４０１、アンテナ１４０２、無線インターフェース１４０３、演算装置１４０４、メモリ１４０５を有する。アンテナ１４０２は、無線インターフェース１４０３に接続され、無線インターフェース１４０３は、メモリ１４０５に接続される。演算装置１４０４はメモリ１４０５に接続される。また、発電装置１４０１は演算装置１４０４へ電力を供給する。
【００３１】
また本発明の無線チップは発電装置を有するため、電波圏外であっても読取装置と無線通信を行うことが可能となる。そして本発明の無線チップは、電波圏外での無線チップの動作内容が書き込まれたメモリと、その動作内容（命令）を実行する演算装置を有する。なお電波圏外とは、無線チップと、読取装置とが所定の距離外にあることを指す。無線チップと読取装置との所定距離とは、無線通信に用いる周波数に起因する。また周波数は、無線チップに用いられるアンテナ長、又はアンテナ形状に起因する。
【００３２】
なお、発電装置１４０１、アンテナ１４０２、無線インターフェース１４０３、演算装置１４０４、メモリ１４０５のいずれか一つ、又は複数を薄膜集積回路上に一体形成することで、製造コストを低減することができる。
【００３３】
また薄膜集積回路は、ＨＤＰ（高密度プラズマ）ＣＶＤ装置で成膜したゲート絶縁膜等の絶縁膜を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＳＰＡ（Ｓｌｏｔ  Ｐｌａｎｅ  Ａｎｔｅｎｎａ）装置で酸化、窒化処理を行ったものを含む。
【００３４】
次に、本発明の無線チップにおける、無線インターフェース１４０３のより詳しい構成について説明する。
【００３５】
図１５に無線インターフェース１４０３のブロック図を示す。無線インターフェース１４０３は、整流回路１５０１、復調回路１５０２、変調回路１５０３、アンプ１５０４を有する。
【００３６】
整流回路１５０１は、アンテナ１４０２より入力された交流電源１５０５を整流化し、直流電源１５０６を発生させ、復調回路１５０２、変調回路１５０３、アンプ１５０４へ供給する。
【００３７】
また、アンテナ１４０２から復調回路１５０２に入力された送信電波１５０７は、復調回路１５０２によって復調され、送信信号１５０８として演算装置１４０４へ出力される。ここで、送信電波１５０７とは高周波信号のことであり、送信信号１５０８とは、送信電波１５０７を復調回路１５０２に通すことによって復調された搬送波（キャリア）信号のことである。
【００３８】
さらに、演算装置１４０４から変調回路１５０３に入力された応答信号１５０９は、変調回路１５０３によって変調され、アンプ１５０４によって増幅または緩衝増幅された後で、応答電波１５１０として、アンテナ１４０２へ出力される。ここで、応答信号１５０９とは搬送波（キャリア）のことであり、応答電波１５１０とは、応答信号１５０９を変調回路１５０３に通すことによって変調された高周波信号である。
【００３９】
このような、高周波で動作する無線インターフェース１４０３に用いる回路は、ゲートや配線のコーナーを丸めた角丸のレイアウトとすることで、製造時のゴミの発生を抑え、歩留まりを向上し、高周波動作時のノイズ発生を低減する効果を持たせても良い。
【００４０】
次に、このような無線チップの動作を示す。
【００４１】
無線インターフェース１４０３は、アンテナ１４０２によって受けた送信電波を復調し、送信信号１５０８として演算装置１４０４へ送る。演算装置１４０４は送信信号１５０８に含まれる動作内容を元にメモリ１４０５のデータを読み出し、応答信号１５０９として無線インターフェース１４０３へ送る。最後に無線インターフェース１４０３は、応答信号１５０９を変調し応答電波１５１０として送信する。
【００４２】
以下に、本実施の形態における無線チップのメリットを示す。
【００４３】
１）演算装置の電源として自然エネルギーを電力に変える、太陽電池などの発電素子を用いることで、半永久的に稼動することができる。
２）演算装置の電源として生体エネルギーを電力に変える、熱電発電素子などの発電素子を用いることで、半永久的に稼動することができる。
３）演算装置を用いてデータを加工することで、メモリの使用量を減らすためにデータを圧縮でき、小規模なメモリを搭載することで、無線チップの価格を低減できることができる。
４）演算装置を用いてデータを加工することで、プライバシーを守るためにデータを暗号化できることができる。
５）発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリのいずれか一つ、又は複数を薄膜集積回路上に一体形成することで、無線チップの製造コストを低減できることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、無線インターフェース１４０３、演算装置１４０４、メモリ１４０５を構成するトランジスタについて説明する。トランジスタは単結晶基板に形成されるＭＯＳトランジスタの他、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成することもできる。
【００４５】
図２０はこれらの回路を構成するトランジスタの断面構造を示す図である。図２０は、ｎチャネル型トランジスタ２００１、ｎチャネル型トランジスタ２００２、容量素子２００４、抵抗素子２００５、ｐチャネル型トランジスタ２００３が示されている。各トランジスタは半導体層２１０５、絶縁層２１０８、ゲート電極２１０９を備えた、所謂薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。ゲート電極２１０９は、第１導電層２１０３と第２導電層２１０２の積層構造で形成されている。また、図２１（Ａ）〜（Ｄ）は、図２０で示すトランジスタ、容量素子、抵抗素子に対応する上面図であり合わせて参照することができる。
【００４６】
図２０において、ｎチャネル型ＴＦＴ２００１は、チャネル長方向（キャリアの流れる方向）において、ゲート電極の両側に低濃度ドレイン（ＬＤＤ）とも呼ばれ、配線２１０４とコンタクトを形成するソース及びドレイン領域を形成する不純物領域２１０６の不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域２１０７が半導体層２１０５に形成されている。不純物領域２１０６と不純物領域２１０７には、ｎチャネル型ＴＦＴ２００１を構成する場合、ｎ型を付与する不純物としてリンなどが添加されている。ＬＤＤはホットエレクトロン劣化や短チャネル効果を抑制する手段として形成される。
【００４７】
図２１（Ａ）で示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２００１のゲート電極２１０９において、第１導電層２１０３は、第２導電層２１０２の両側に広がって形成されている。この場合において、第１導電層２１０３の膜厚は、第２導電層の膜厚よりも薄く形成されている。第１導電層２１０３の厚さは、１０〜１００ｋVの電界で加速されたイオン種を通過させることが可能な厚さに形成されている。不純物領域２１０７はゲート電極２１０９の第１導電層２１０３と重なるように形成されている。すなわち、ゲート電極２１０９とオーバーラップするＬＤＤ領域を形成している。この構造は、ゲート電極２１０９において、第２導電層２１０２をマスクとして、第１導電層２１０３を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的に不純物領域２１０７を形成している。すなわち、ゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを自己整合的に形成している。
【００４８】
両側にＬＤＤ有するトランジスタは、演算装置１４０４の論理回路に用いられるトランスミッションゲート（アナログスイッチとも呼ぶ）を構成するトランジスタに適用される。これらのＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極に正負両方の電圧が印加されるため、ゲート電極の両側にＬＤＤを設けることが好ましい。
【００４９】
図２０において、ｎチャネル型ＴＦＴ２００２は、ゲート電極の片側に不純物領域２１０６の不純物濃度よりも低濃度にドープされた不純物領域２１０７が半導体層２１０５に形成されている。図２１（Ｂ）で示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２００２のゲート電極２１０９において、第１導電層２１０３は、第２導電層２１０２の片側に広がって形成されている。この場合も同様に、第２導電層２１０２をマスクとして、第１導電層２１０３を通して一導電型の不純物を添加することにより、自己整合的にＬＤＤを形成することができる。
【００５０】
片側にＬＤＤを有するトランジスタは、ソース及びドレイン電極間に正電圧のみ、もしくは負電圧のみが印加されるトランジスタに適用すればよい。具体的には、インバータ回路、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路、ラッチ回路といった論理ゲートを構成するトランジスタや、センスアンプ、定電圧発生回路、ＶＣＯといったアナログ回路を構成するトランジスタに適用すればよい。
【００５１】
図２０において、容量素子２００４は、第１導電層２１０３と半導体層２１０５とで絶縁層２１０８を挟んで形成されている。容量素子２００４を形成する半導体層２１０５には、不純物領域２１１０と不純物領域２１１１を備えている。不純物領域２１１１は、半導体層２１０５において第１導電層２１０３と重なる位置に形成される。また、不純物領域２１１０は配線２１０４とコンタクトを形成する。不純物領域２１１１は、第１導電層２１０３を通して一導電型の不純物を添加することができるので、不純物領域２１１０と不純物領域２１１１に含まれる不純物濃度は同じにすることもできるし、異ならせることも可能である。いずれにしても、容量素子２００４において、半導体層２１０５は電極として機能させるので、一導電型の不純物を添加して低抵抗化しておくことが好ましい。また、第１導電層２１０３は、図２１（Ｃ）に示すように、第２導電層２１０２を補助的な電極として利用することにより、電極として十分に機能させることができる。このように、第１導電層２１０３と第２導電層２１０２を組み合わせた複合的な電極構造とすることにより、容量素子２００４を自己整合的に形成することができる。
【００５２】
容量素子は、無線インターフェース１４０３が有する保持容量、共振容量として用いられる。特に、共振容量は、容量素子の２端子間に正負両方の電圧が印加されるため、２端子間の電圧の正負によらず容量として機能することが必要である。
【００５３】
図２０において、抵抗素子２００５は、第１導電層２１０３によって形成されている。第１導電層２１０３は３０〜１５０nm程度の厚さに形成されるので、その幅や長さを適宜設定して抵抗素子を構成することができる。
【００５４】
抵抗素子は、無線インターフェース１４０３が有する抵抗負荷として用いられる。また、ＶＣＯなどで電流を制御する場合の負荷としても用いられる場合がある。抵抗素子は、高濃度に不純物元素を含む半導体層や、膜厚の薄い金属層によって構成すればよい。抵抗値が膜厚、膜質、不純物濃度、活性化率などに依存する半導体層に対して、金属層は、膜厚、膜質で抵抗値が決定するため、ばらつきが小さく好ましい。
【００５５】
図２０において、ｐチャネル型トランジスタ２００３は、半導体層２１０５に不純物領域２１１２を備えている。この不純物領域２１１２は、配線２１０４とコンタクトを形成するソース及びドレイン領域を形成する。ゲート電極２１０９の構成は第１導電層２１０３と第２導電層２１０２が重畳した構成となっている。ｐチャネル型トランジスタ２００３はＬＤＤを設けないシングルドレイン構造のトランジスタである。ｐチャネル型トランジスタ２００３を形成する場合、不純物領域２１１２にはｐ型を付与する不純物として硼素などが添加される。一方、不純物領域２１１２にリンを添加すればシングルドレイン構造のｎチャネル型トランジスタとすることもできる。
【００５６】
半導体層２１０５及びゲート絶縁層２１０８の一方若しくは双方に対してマイクロ波で励起され、電子温度が２ｅＶ以下、イオンエネルギーが５ｅＶ以下、電子密度が１０１１〜１０１３／ｃｍ３程度である高密度プラズマ処理によって酸化又は窒化処理しても良い。このとき、基板温度を３００〜４５０℃とし、酸化雰囲気（Ｏ２、Ｎ２Ｏなど）又は窒化雰囲気（Ｎ２、ＮＨ３など）で処理することにより、半導体層２１０５とゲート絶縁層２１０８の界面の欠陥準位を低減することができる。
【００５７】
ゲート絶縁層２１０８対してこの処理を行うことにより、この絶縁層の緻密化を図ることができる。すなわち、荷電欠陥の生成を抑えトランジスタのしきい値電圧の変動を抑えることができる。また、トランジスタを３Ｖ以下の電圧で駆動させる場合には、このプラズマ処理により酸化若しくは窒化された絶縁層をゲート絶縁層２１０８として適用することができる。また、トランジスタの駆動電圧が３Ｖ以上の場合には、このプラズマ処理で半導体層２１０５の表面に形成した絶縁層とＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法若しくは熱ＣＶＤ法）で堆積した絶縁層とを組み合わせてゲート絶縁層２１０８を形成することができる。また、同様にこの絶縁層は、容量素子２００４の誘電体層としても利用することができる。この場合、このプラズマ処理で形成された絶縁層は、１〜１０ｎｍの厚さで形成され、緻密な膜であるので、大きな電荷容量を持つ容量素子を形成することができる。
【００５８】
図２０及び図２１を参照して説明したように、膜厚の異なる導電層を組み合わせることにより、さまざまな構成の素子を形成することができる。第１導電層のみが形成される領域と、第１導電層と第２導電層が積層されている領域は、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて形成することができる。すなわち、フォトリソグラフィー工程において、フォトレジストを露光する際に、フォトマスクの透過光量を調節して、現像されるレジストマスクの厚さを異ならせる。この場合、フォトマスクまたはレチクルに解像度限界以下のスリットを設けて上記複雑な形状を有するレジストを形成してもよい。また、現像後に約２００℃のベークを行ってフォトレジスト材料で形成されるマスクパターンを変形させてもよい。
【００５９】
また、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いることにより、第１導電層のみが形成される領域と、第１導電層と第２導電層が積層されている領域を連続して形成することができる。図２１（Ａ）に示すように、第１導電層のみが形成される領域を半導体層上に選択的に形成することができる。このような領域は、半導体層上において有効であるが、それ以外の領域（ゲート電極と連続する配線領域）では必要がない。このフォトマスク若しくはレチクルを用いることにより、配線部分は、第１導電層のみの領域を作らないで済むので、配線密度を実質的に高めることができる。
【００６０】
図２０及び図２１の場合には、第１導電層はタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）またはモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物を３０〜５０ｎｍの厚さで形成する。また、第２導電層はタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）またはモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属、又は高融点金属を主成分とする合金もしくは化合物で３００〜６００ｎｍの厚さに形成する。例えば、第１導電層と第２導電層をそれぞれ異なる導電材料を用い、後に行うエッチング工程でエッチングレートの差が生じるようにする。一例として、第１導電層としてＴａＮを用い、第２導電層としてタングステン膜を用いることができる。
【００６１】
また第１導電層は、第２導電層を用いてゲート配線を形成する場合、それらの両端を揃えるようにパターニングしてもよい。その結果、微細なゲート配線を形成することができる。またゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを自己整合的に形成する必要もないからである。
【００６２】
本実施の形態では、回折格子パターン或いは半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置したフォトマスクまたはレチクルを用いて、電極構造の異なるトランジスタ、容量素子、抵抗素子を、同じパターニング工程によって作り分けることができることを示している。これにより、回路の特性に応じて、形態の異なる素子を、工程を増やすことなく作り込み、集積化することができる。
【００６３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、メモリ１４０５の断面図について説明する。
【００６４】
図１６（Ａ）は、絶縁基板１６１０上にメモリセル部１６０１と駆動回路部１６０２とが一体形成されたメモリ素子の断面図を示す。絶縁基板１６１０には、ガラス基板、石英基板、珪素を有する基板、金属基板等を用いることができる。
【００６５】
絶縁基板１６１０上には下地膜１６１１が設けられている。駆動回路部１６０２では下地膜１６１１を介して薄膜トランジスタ１６２０、１６２１が設けられ、メモリセル部１６０１には下地膜１６１１を介して薄膜トランジスタが設けられている。各薄膜トランジスタは、島状にパターニングされた半導体膜１６１２、ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極１６１４、ゲート電極側面に設けられた絶縁物（所謂サイドウォール）１６１３、ゲート電極１６１４が設けられている。半導体膜１６１２は、膜厚が０．２μｍ以下、代表的には４０ｎｍから１７０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍから１５０ｎｍとなるように形成する。さらに、サイドウォール１６１３、及び半導体膜１６１２を覆う絶縁膜１６１６、半導体膜１６１２に形成された不純物領域に接続する電極１６１５を有する。なお電極１６１５は不純物領域と接続するため、ゲート絶縁膜及び絶縁膜１６１６にコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールに導電膜を形成し、当該導電膜をパターニングして形成することができる。
【００６６】
本発明のメモリにおいて、ゲート絶縁膜等を代表とする絶縁膜は、高密度プラズマ処理を用いて作製することができる。高密度プラズマ処理とは、プラズマ密度が１×１０11ｃｍ-3以上、好ましくは１×１０11ｃｍ-3から９×１０15ｃｍ-3以下であり、マイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）といった高周波を用いたプラズマ処理である。このような条件でプラズマを発生させると、低電子温度が０．２ｅＶから２ｅＶとなる。このように低電子温度が特徴である高密度プラズマは、活性種の運動エネルギーが低いため、プラズマダメージが少なく欠陥が少ない膜を形成することができる。このようなプラズマ処理を可能とする成膜室に、被形成体、ゲート絶縁膜を形成する場合であればパターニングされた半導体膜が形成された基板を配置する。そして、プラズマ発生用の電極、所謂アンテナと被形成体との距離を２０ｍｍから８０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍから６０ｍｍとして成膜処理を行う。このような高密度プラズマ処理は、低温プロセス（基板温度４００℃以下）の実現が可能となる。そのため、耐熱性の低いプラスチックを基板上に成膜することができる。
【００６７】
このような絶縁膜の成膜雰囲気は窒素雰囲気、又は酸素雰囲気とすることができる。窒素雰囲気とは、代表的には、窒素と希ガスとの混合雰囲気、又は窒素と水素と希ガスとの混合雰囲気である。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの少なくとも１つを用いることができる。また酸素雰囲気とは、代表的には、酸素と希ガスとの混合雰囲気、酸素と水素と希ガスとの混合雰囲気、又は一酸化二窒素と希ガスとの混合雰囲気である。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの少なくとも１つを用いることができる。
【００６８】
このように形成された絶縁膜は、他の被膜に与えるダメージが少なく、緻密なものとなる。また高密度プラズマ処理により形成された絶縁膜は、当該絶縁膜と接触する界面状態を改善することができる。例えば高密度プラズマ処理を用いてゲート絶縁膜を形成すると、半導体膜との界面状態を改善することができる。その結果、薄膜トランジスタの電気特性を向上させることができる。
【００６９】
絶縁膜の作製に高密度プラズマ処理を用いる場合を説明したが、半導体膜に高密度プラズマ処理を施してもよい。高密度プラズマ処理によって、半導体膜表面の改質を行うことができる。その結果、界面状態を改善でき、強いては薄膜トランジスタの電気特性を向上させることができる。
【００７０】
また平坦性を高めるため、絶縁膜１６１７、１６１８が設けられているとよい。このとき絶縁膜１６１７は有機材料から形成し、絶縁膜１６１８は無機材料から形成するとよい。絶縁膜１６１７、１６１８が設けられている場合、電極１６１５は、これら絶縁膜１６１７、１６１８にコンタクトホールを介して不純物領域と接続するように形成することができる。
【００７１】
さらに絶縁膜１６２５が設けられ、電極１６１５と接続するように下部電極１６２７を形成する。下部電極１６２７の端部を覆い、下部電極１６２７が露出するように開口部が設けられた絶縁膜１６２８を形成する。開口部内に、メモリ材料層１６２９を形成し、上部電極１６３０を形成する。このようにして、下部電極１６２７、メモリ材料層１６２９、上部電極１６３０を有するメモリ素子が形成される。メモリ材料層１６２９は、有機材料又は無機材料から形成することができる。下部電極１６２７又は上部電極１６３０は、導電性材料から形成することができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素を有する膜又はこれらの元素を用いた合金膜等から形成することができる。またインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、２から２０％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材料を用いることができる。
【００７２】
さらに平坦性を高め、不純物元素の侵入を防止するため、絶縁膜１６３１を形成するとよい。
【００７３】
本実施の形態で説明した絶縁膜は、無機材料又は有機材料を用いることができる。無機材料は、酸化珪素、窒化珪素を用いることができる。有機材料はポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。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、フルオロ基を用いてもよい。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。ポリシラザンは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される。
【００７４】
図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）と異なり、電極１６１５のコンタクトホール１６５１内にメモリ材料層を形成したメモリ素子の断面図を示す。図１６（Ａ）と同様に、下部電極として電極１６１５を用い、電極１６１５上にメモリ材料層１６２９、上部電極１６３０を形成し、メモリ素子１６４１を形成することができる。その後絶縁膜１６３１を形成する。その他の構成は図１６（Ａ）と同様であるため、説明を省略する。
【００７５】
このようにコンタクトホール１６５１にメモリ素子１６４１を形成すると、メモリ装置の小型化を図ることができる。またメモリ用の電極が不要となるため製造工程を削減し、低コスト化されたメモリ装置を提供することができる。
【００７６】
このように本発明の無線チップに適用することができるメモリは絶縁基板上に作製され、駆動回路を一体形成することができるため、製造コストを低くすることができる。
【００７７】
（実施の形態４）
本実施の形態では、無線チップが有する回路の一部の薄膜トランジスタのレイアウトについて説明する。
【００７８】
上記実施の形態で示した半導体膜１６１２に相当する半導体層は、絶縁表面を有する基板の全面若しくは一部（トランジスタの半導体領域として確定されるよりも広い面積を有する領域）に、下地膜等を介して形成される。そして、フォトリソグラフィー技術によって、半導体層上にマスクパターンを形成する。そのマスクパターンを利用して半導体層をエッチング処理することにより、薄膜トランジスタのソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を含む特定形状を有する島状の半導体パターンを形成することができる。そのパターン形成された半導体層の形状は、薄膜トランジスタの特性に基づき、要求される回路特性やレイアウトの適切さを考慮して決められる。
【００７９】
本発明の薄膜トランジスタにおいて、半導体層を形成するためのフォトマスクは、パターンを備えている。このフォトマスクのパターンは角部を有し、（直角三角形）の一辺が１０μｍ以下の大きさに角部を削除し、丸みを帯びている。
このマスクパターンの形状は、図１７に示すように半導体層のパターン形状として転写することができる。また半導体層への転写のとき、半導体膜の角部は、フォトマスクパターンの角部よりさらに丸みを帯びるように転写されることがある。すなわち、半導体膜のパターンの角部には、フォトマスクのパターンよりもさらにパターン形状をなめらかにした丸みが設けられてもよい。なお図１７において、後に形成されるゲート電極や配線を点線で示す。
【００８０】
次に、角部に丸みが設けられるようにパターニングされた半導体層上には、ゲート絶縁膜が形成される。そして、上記実施の形態で示したように、半導体層と一部が重なるようにゲート電極１６１４、及び同時にゲート配線が形成される。ゲート電極又はゲート配線は、金属層や半導体層を成膜し、フォトリソグラフィー技術によって形成することができる。
【００８１】
このゲート電極又はゲート配線を形成するためのフォトマスクは、パターンを備えている。このフォトマスクのパターンは、角部を有し、この角部に形成される直角三角形の一辺が１０μｍ以下、または配線の線幅の１／２以下で、線幅の１／５以上の大きさに角部を削除している。このマスクパターンの形状は、図１８に示すように、ゲート電極又はゲート配線のパターン形状として転写することができる。またゲート電極又はゲート配線への転写のときに、ゲート電極又はゲート配線の角部がさらに丸みを帯びるように転写されることがある。
すなわちゲート電極又はゲート配線の角部には、フォトマスクのパターンよりもさらにパターン形状をなめらかにした丸めが設けられていてもよい。このようなフォトマスクを用いて形成されたゲート電極又はゲート配線の角部には、線幅の１／２以下で、１／５以上に角部に丸みをおびさせることができる。なお図１８において、後に形成される配線を点線で示す。
【００８２】
このようなゲート電極又はゲート配線は、レイアウトの制約上、矩形に折れ曲がる。そのため、ゲート電極又はゲート配線の丸みを帯びた角部には凸部（外側の辺）と凹部（内側の辺）が設けられる。この丸みを帯びた凸部ではプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑えることができる。また丸みを帯びた凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉があっても、それが角に集まりやすいのを洗い流すことができる。その結果、歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。
【００８３】
次に、ゲート電極又はゲート配線上には、上記実施の形態で示したように絶縁膜１６１６、１６１７、１６１８に相当する絶縁層等を形成する。勿論、本発明において絶縁膜は単層であっても構わない。
【００８４】
そして絶縁層上に、絶縁膜には所定の位置に開口を形成し、当該開口に電極１６１５に相当する配線を形成する。この開口は、下層に位置する半導体層又はゲート配線層と、配線層との間の電気的な接続をとるために設けられる。配線は、フォトリソグラフィー技術によってマスクパターンが形成され、エッチング加工により所定のパターンに形成される。
【００８５】
配線によって、ある特定の素子間を連結することができる。この配線は、特定の素子と素子の間を直線で結ぶのではなく、レイアウトの制約上、矩形に折れ曲がる（以下、屈曲部という）。また配線は、開口部やその他の領域において配線幅が変化することがある。例えば開口部では、開口が配線幅と同等若しくは大きい場合には、その部分で配線幅が広がるように変化する。また、配線は回路のレイアウト上、容量部の一方の電極を兼ねるため、配線幅を大きくとることがある。
【００８６】
この場合において、フォトマスクのパターンの屈曲部において、形成される直角三角形の一辺が１０μｍ以下、または、配線の線幅の１／２以下で、線幅の１／５以上の大きさに角部を削除する。そして、図１９に示すように、配線のパターンにも同様な丸みを帯びさせる。配線の角部は、線幅の１／２以下で、１／５以上に屈曲部に丸みをおびさせることができる。このような丸みを帯びた配線は、その屈曲部における凸部はプラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、凹部では、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。配線の角部が丸みを帯びることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。
【００８７】
図１９に示したレイアウトを有する回路において、屈曲部や配線幅が変化する部位の角部をなめらかにして、丸みを付けることにより、プラズマによるドライエッチの際、異常放電による微粉の発生を抑え、洗浄のときに、たとえできた微粉であっても、それが角に集まりやすいのを洗い流す結果として歩留まり向上が甚だしく期待できるという効果を有する。すなわち、製造工程における塵や微粉の問題を解消することができる。また、配線の角部が丸みを帯びた構成をとることにより、電気的にも伝導させることが期待できる。特に多数の平行配線が設けられる駆動回路部等の配線において、ゴミを洗い流すことを可能とすることは、きわめて好都合である。
【００８８】
なお本実施の形態では、半導体層、ゲート配線、配線の３つのレイアウトにおいて、角部又は屈曲部に丸みを帯びる形態を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、いずれか一の層において、角部又は屈曲部に丸みを帯びさせ、製造工程における塵や微粉等の問題を解消することができればよい。
【００８９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明に係る無線チップセンサの一態様を、図面を参照しながら説明する。
【００９０】
図１（Ａ）に本発明の無線チップセンサの一態様を示す。図１（Ａ）に示す無線チップセンサは、非接触で端末装置の読取装置とデータの送受信を行う非接触型である。電波圏内１１１に存在する無線チップセンサ１０１は、読取装置１０２と無線通信を行うことができる。
【００９１】
また本発明の無線チップセンサは発電装置を有するため、電波圏外であっても読取装置と無線通信を行うことが可能となる。そして本発明の無線チップセンサは、電波圏外での無線チップの動作内容が書き込まれたメモリと、その動作内容（命令）を実行する演算装置を有する。なお電波圏外とは、無線チップ、又は無線チップセンサ自体と、読取装置とが所定の距離外にあることを指す。無線チップと読取装置との所定距離とは、無線通信に用いる周波数に起因する。また周波数は、無線チップに用いられるアンテナ長、又はアンテナ形状に起因する。
【００９２】
このような本発明にかかる無線チップセンサ１０１の構成を、図１（Ｂ）に示す。本無線チップセンサ１０１は、発電装置１０３、アンテナ１０４、無線インターフェース１０５、演算装置１０６、メモリ１０７、センサ１０８を有する。アンテナ１０４は、無線インターフェース１０５に接続され、無線インターフェース１０５は、メモリ１０７に接続される。演算装置１０６はセンサ１０８とメモリ１０７に接続される。また、発電装置１０３には、演算装置１０６、センサ１０８が接続されており、これらに電力を供給する。
【００９３】
なお、図１（Ｂ）の構成は本発明の一形態を示したに過ぎず、センサ１０８の測定値を読取装置１０２に送信する目的を満たす限り、図１（Ｂ）の構成に限定されない。たとえばセンサ１０８で測定を行った時間を記録するために、電波時計を有していても良い。また、演算装置１０６は必ずしも必要なものではなく、消費電力を減らすために、存在しない構成にしても良い。その際には、センサ１０８で取得した測定データは演算装置１０６によって処理されることなく、そのままメモリ１０７に記録される。
【００９４】
また、発電装置１０３、アンテナ１０４、無線インターフェース１０５、演算装置１０６、メモリ１０７、センサ１０８のいずれか一つ、又は複数を薄膜集積回路上に一体形成することで、製造コストを低減することができる。
【００９５】
なお薄膜集積回路は、ＨＤＰ（高密度プラズマ）ＣＶＤ装置で成膜したゲート絶縁膜等の絶縁膜を有するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＳＰＡ（Ｓｌｏｔ  Ｐｌａｎｅ  Ａｎｔｅｎｎａ）装置で酸化、窒化処理を行ったものを含む。
【００９６】
図１（Ｃ）には、本発明にかかる読取装置１０２の構成が示されている。本読取装置１０２は、アンテナ１０９、情報処理装置１１０を有する。アンテナ１０９は情報処理装置１１０と接続され、当該情報処理装置１１０の制御の元に無線チップセンサ１０１との情報の送受信を行うことができる。
【００９７】
次に、非接触型無線チップセンサにおける、発電装置１０３のより詳しい構成について説明する。図２に発電装置１０３のブロック図を示す。
【００９８】
発電装置１０３は、太陽電池２０１、圧電素子２０２、熱電素子２０３を有する。なおこれら発電素子の種類は図２に示したものに限定されず、いずれか一つ、又は複数を使用しても良い。また、これら発電素子に二次電池２０４、容量２０５を接続することで電力の安定供給を可能にする。さらに、電源コントローラ２０６が容量２０５の電位を測定し、スイッチ２０８によって発電量の多い発電素子に切り替える。生成された電源２０７は、演算装置１０６、センサ１０８に供給される
【００９９】
次に、非接触型無線チップセンサにおける、無線インターフェース１０５のより詳しい構成について説明する。
【０１００】
図３に無線インターフェース１０５のブロック図を示す。無線インターフェース１０５は、整流回路３０１、変調回路３０２、アンプ３０３を有する。
【０１０１】
整流回路３０１は、アンテナ１０４より入力された交流電源３０４を整流化し、直流電源３０５を発生させ、変調回路３０２、アンプ３０３、メモリ１０７へ供給する。なお整流回路３０１が直流電源３０５を発生できるのは、読取装置１０２との距離が近いとき（つまり電波圏内）であり、読取装置１０２との距離が遠いとき（つまり電波圏外）は、直流電源３０５を発生しない。そのため電波圏外では、変調回路３０２、アンプ３０３、メモリ１０７は、直流電源３０５を使用せず、発電装置１０３によって生じた電力を使用して動作する。
【０１０２】
また、メモリ１０７から変調回路３０２に入力された応答信号３０６は、変調回路３０２によって変調され、アンプ３０３によって増幅または緩衝増幅された後で、応答電波３０７として、アンテナ１０４へ出力される。ここで、応答信号３０６とは搬送波（キャリア）のことであり、応答電波３０７とは、応答信号３０６を変調回路３０２に通すことによって変調された高周波信号である。
【０１０３】
次に、非接触型無線チップセンサにおける、演算装置１０６のより詳しい構成について説明する。図４に演算装置１０６のブロック図を示す。
【０１０４】
演算装置１０６は、ＣＰＵ４０１とＦＰＵ４０２を有する。ＣＰＵ４０１はメモリ１０７から読み込んだ測定プログラム４０３を実行し、センサ１０８から受け取った測定データ４０４を処理した処理データ４０５をメモリ１０７に書き込む。また、ＦＰＵ４０２はＣＰＵ４０１の計算機能を補助する。なお、ＦＰＵ４０２を用いず、ＣＰＵ４０１のみを用いても良い。
【０１０５】
また、図４に示す構成は一例であり、本発明はこの構成に限定されない。たとえばＦＰＵ４０２を暗号処理装置などの限定機能を持つ演算装置に置き換えても良い。このような限定機能を持つ演算装置を有する利点は、特定の処理に特化した回路が、短時間でデータの処理を可能とし、データ処理時の電力消費量を削減することである。暗号処理装置を搭載することによる利点は、比較的演算量が多い暗号化計算を短時間で行えるようになることがある。
【０１０６】
次に、非接触型無線チップセンサにおける、メモリ１０７のより詳しい構成について説明する。図５にメモリ１０７のブロック図を示す。
【０１０７】
メモリ１０７は、ＭＲＯＭ５０１、ＰＲＯＭ５０２、ＳＲＡＭ５０３を有する。ＭＲＯＭ５０１は、あらかじめ記憶された内容を書き換えることのできないマスクＲＯＭであり、測定プログラムと個体識別情報が格納され、演算装置１０６が測定プログラムを読み込む。ＰＲＯＭ５０２は、電気的に内容を書き換えることのできるプログラマブルＲＯＭであり、演算装置１０６が測定データを読み書きし、変調回路３０２が測定データを読み込む。また、ＳＲＡＭ５０３は、電源が供給されている期間は記憶内容が保持されるスタティックＲＡＭであり、測定プログラム動作時に作業エリアとして使用するために、演算装置１０６が演算途中経過を読み書きする。
【０１０８】
次に、非接触型無線チップセンサにおける、センサ１０８のより詳しい構成について説明する。図６にセンサ１０８のブロック図を示す。
【０１０９】
センサ１０８として、物理センサ６０１、化学センサ６０２、生物センサ６０３を用いることができる。物理センサ６０１は、圧力、音、位置、速度、加速度、角速度、力、機械量、流量、温度、赤外線、可視光、紫外線、放射線、磁気などを測定する。化学センサ６０２は、ガス、湿度、イオンを測定する。また、生物センサ６０３は、匂いDNA、タンパク分析、味、花粉、有害物を測定する。なおこれらセンサの種類は図６に示したものに限定されず、いずれか一つ、又は複数を使用しても良い。
【０１１０】
なお、上記物理センサは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）テクノロジを用いたものを含む。
【０１１１】
ここで、ＭＥＭＳとは、シリコン基板上に半導体微細加工技術を用いて、三次元的微小構造物をつくる技術のことを指し、ＭＥＭＳテクノロジを用いた物理センサとは、圧力や加速度変化に応じてシリコンにかかる歪みによる抵抗変化や、シリコンと電極の間隔差で生じる静電容量変化を測定するセンサである。
【０１１２】
ＭＥＭＳテクノロジを用いた物理センサは高感度かつ低消費電力、軽量といった特徴があり、また、シリコン基板上に無線チップセンサを構成する回路と一体形成することで、製造コストを低減することができる。
【０１１３】
次に、このような非接触型無線チップセンサの動作をフローチャートとして図７に示す。
【０１１４】
無線インターフェース１０５は、読取装置１０２よりアンテナ１０４によって交流電源３０４を受け（Ｓ７０１）、交流電源３０４より無線インターフェース１０５を動作させることができる直流電源３０５を発生させられたときには（ＹＥＳ）、メモリ１０７より識別情報、測定データを含む応答信号３０６を読み出し（Ｓ７０２）、応答電波３０７をアンテナ１０４より読取装置１０２に返す（Ｓ７０３）。直流電源３０５を発生させられなかったときには（ＮＯ）、発電装置１０３の発電量を電源コントローラ２０６がチェックする（Ｓ７０４）。
【０１１５】
ステップＳ７０４において、発電装置１０３の発電量が演算装置１０６、センサ１０８を動作させるために必要な電力を発生しているときに（ＹＥＳ）、演算装置１０６はメモリ１０７より測定プログラムを読み込み（Ｓ７０５）、センサの測定値を取得し（Ｓ７０６）、データ処理を行い（Ｓ７０７）、処理された測定データをメモリ１０７に書き込む（Ｓ７０８）。
【０１１６】
以下に、本実施の形態における無線チップセンサのメリットを示す。
【０１１７】
１）演算装置、センサの電源として自然エネルギーを電力に変える、太陽電池などの発電素子を用いることで、半永久的に稼動することができる。
２）演算装置、センサの電源として生体エネルギーを電力に変える、熱電発電素子などの発電素子を用いることで、半永久的に稼動することができる。
３）演算装置を用いてセンサから得られた測定データを加工することで、メモリの使用量を減らすためにデータを圧縮でき、小規模なメモリを搭載することで、無線チップセンサの価格を低減できることができる。
４）演算装置を用いてセンサから得られた測定データを加工することで、プライバシーを守るために測定データを暗号化できることができる。
５）発電装置、アンテナ、無線インターフェース、演算装置、メモリ、センサのいずれか一つ、又は複数を薄膜集積回路上に一体形成することで、無線チップセンサの製造コストを低減できることができる。
【実施例】
【０１１８】
（実施例１）
本実施の形態では、図１（Ｂ）に示す無線チップセンサを有する応用例として靴内蔵式歩数計システムを示す。
【０１１９】
図８において、靴内蔵式歩数計システムは、靴底に発電装置８０１、アンテナ８０２、無線インターフェース８０３、メモリ８０４、センサ８０５を有する無線チップと、データ読み出し端末８０６とを有する。発電装置８０１として、人間の歩行動作によって生じた靴の圧力を電力に変換する圧電素子と圧電素子によって生じた電力を安定化する容量を、センサ８０５として圧力センサを有する。また、メモリ８０４が有する個体識別番号は販売店における在庫管理に用いても良い。
【０１２０】
上記システムが搭載された靴は、人間が歩行するたびに圧電素子によって発電を行い、歩数をカウントする。上記靴にデータ読み出し端末８０６が近づくと、蓄積された歩数データと、靴の個体識別番号が読み出され、この歩数データを集計することで健康管理に活用する。
【０１２１】
（実施例２）
本実施の形態では、図１（Ｂ）に示す無線チップセンサを有する応用例として生鮮食品保存記録システムを示す。
【０１２２】
図９において、生鮮食品保存記録システムは、発電装置９０１、アンテナ９０２、無線インターフェース９０３、メモリ９０４、センサ９０５、ＬＥＤ９０６を有する生鮮食品用販売トレーと、生鮮食品９０７、データ読み出し端末９０８を有する。発電装置９０１は、光を電力に変換する太陽電池、もしくはその他の自然エネルギーを電力に変換する発電素子を有し、センサ９０５として温度センサを有する。
【０１２３】
上記システムが搭載された生鮮食品用販売トレーは、ある温度以上の条件下にトレーが置かれていると、その時間を積算し、その積算時間値が食中毒発生の危険があるレベルまで達すると、ＬＥＤ９０６を光らせて警告することができる。
【０１２４】
上記システムを使用することで、生鮮食品９０７の賞味期限を時間単位で決めることなく、温度などの周辺条件を考慮したうえで、賞味期限を管理することが可能になる。
【０１２５】
（実施例３）
本実施の形態では、図１（Ｂ）に示す無線チップセンサを有する応用例として環境記録システムを示す。
【０１２６】
図１０において、環境記録システムは、発電装置１００１、アンテナ１００２、無線インターフェース１００３、演算装置１００４、メモリ１００５、センサ１００６、電波時計１００７を有する測定器と、データ読み出し端末１００８を有する。発電装置１００１は、光を電力に変換する太陽電池と太陽電池によって生じた電力を充電する二次電池を有し、センサ１００６として温度、湿度、花粉、有害物、ガスセンサを有する。
【０１２７】
上記システムが搭載された測定器は、太陽光によって発電を行い自立的に動作し、電波時計１００７によって時間を受信、環境データを蓄積し、メモリ１００５がいっぱいになると演算装置１００４によって環境データを圧縮し、少ないメモリ１００５で長期間の環境データを蓄積する。また、太陽光のない夜間、雨天時は、昼間、晴天時に充電した二次電池によって動作する。
【０１２８】
上記測定器にデータ読み出し端末１００８が近づくと、蓄積された環境データと、測定器の個体識別番号が読み出され、この環境データを集計することで環境保護および研究目的に活用することができる。
【０１２９】
（実施例４）
本実施の形態では、図１（Ｂ）に示す無線チップセンサを有する応用例として生体解析システムを示す。
【０１３０】
図１１においては、生体解析システムは、発電装置１１０１、アンテナ１１０２、無線インターフェース１１０３、演算装置１１０４、メモリ１１０５、センサ１１０６を有する測定器と、データ読み出し端末１１０７とを有する。発電装置１１０１は、生体内物質の化学反応によって発電する化学電池を有し、センサ１１０６としてＤＮＡ、血液センサを有する。体内に埋め込んで半永久的に使用する。
【０１３１】
ここで、生体内物質の化学反応によって発電する化学電池とは、主に生体触媒（酵素）の働きにより糖分を分解し、電気エネルギーを取りだす電池であり。たとえば、血中グルコースの分解酵素を塗布した炭素電極で、グルコース分解時に流れる電流を使用するものがある。
【０１３２】
上記測定器は、生体内の化学反応によって発電を行い自立的に動作し、生体データを蓄積し、演算装置１１０４によって暗号化、圧縮した上でメモリ１１０５に格納し、個人のプライバシーを確保した隠蔽性の高いデータを蓄積する。また、電波を受けて発電した電力を使用するセンサはないため、生体に電波をあて続けることなく、安全にデータを収集することできる。
【０１３３】
上記測定器にデータ読み出し端末１１０７が近づくと、蓄積された暗号化済の生体データと、測定器の個体識別番号が読み出され、この生体データを集計することで健康管理および医学研究に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に係る無線チップセンサの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】無線チップセンサの発電装置のブロック図である。
【図３】無線チップセンサの無線インターフェースのブロック図である。
【図４】無線チップセンサの演算装置のブロック図である。
【図５】無線チップセンサのメモリのブロック図である。
【図６】無線チップセンサのセンサのブロック図である。
【図７】本発明に係る無線チップセンサの動作を示すフローチャートである。
【図８】無線チップセンサの実施の応用例である靴内蔵式歩数計システムを示すブロック図である。
【図９】無線チップセンサの実施の応用例である生鮮食品保存記録システムを示すブロック図である。
【図１０】無線チップセンサの実施の応用例である環境記録システムを示すブロック図である。
【図１１】無線チップセンサの実施の応用例である生体解析システムを示すブロック図である。
【図１２】従来の無線チップの一例を示すブロック図である。
【図１３】従来の無線チップの一例を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る無線チップの実施の形態を示すブロック図である。
【図１５】無線チップの無線インターフェースのブロック図である。
【図１６】無線チップのメモリの断面図である。
【図１７】本発明の半導体層のパターン形状である。
【図１８】本発明のゲート電極又はゲート配線のパターン形状である。
【図１９】本発明の配線のパターン形状である。
【図２０】本発明の回路を構成するトランジスタの断面構造である。
【図２１】図２０に示したトランジスタ、容量素子、抵抗素子に対応する上面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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