(57)【要約】【課題】電磁誘導方式のアンテナにおける電流密度分布の不均一さを抑制し、歪みの少ない磁界を発生させることが可能なアンテナを提供する。また、応答頻度や通信距離のばらつきの少ない半導体装置を提供する。【解決手段】ループ状の導体パターンの一部に切欠部を有し、前記切欠部における前記導体パターンの断面が対向しているアンテナである。また、上記切欠部において、アンテナの導体パターンが電気的に結合し、容量を形成する。また、上記アンテナ及び集積回路が給電部で電気的に接続された半導体装置である。【選択図】図１
2008181492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路と、
前記集積回路と給電部で電気的に接続されたアンテナとを有し、
前記アンテナは、ループ状の導体パターンの一部に切欠部を有し、前記切欠部における前記導体パターンの断面が対向していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、前記切欠部において、容量を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記切欠部は複数であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記切欠部は給電部以外の領域であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
集積回路と、
前記集積回路と給電部で電気的に接続されたアンテナとを有し、
前記アンテナは、前記給電部から一方向に伸びる第１の導体パターンの端部を始点とし、
前記給電部から前記一方向と異なる方向に伸びる第２の導体パターンの端部を終点とする平面形状がループ状であって、前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンのそれぞれ一部が空間的に重畳することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンのそれぞれ一部が空間的に重畳する領域において、容量を形成することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記給電部は、２つの接続端子であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項において、前記給電部はコイルであることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項において、前記集積回路は電界効果トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項において、前記集積回路は薄膜トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導方式で送受信するアンテナを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）が研究され、実用化されている。
【０００３】
ＲＦＩＤとは、無線で情報の送受信が可能な半導体装置（ＲＦＩＤタグ、ＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、無線タグ、電子タグ、無線チップともよばれる）とリーダ／ライタ間で非接触の通信を行い、データの記録や読み出しを行う技術のことである。
【０００４】
このようなＲＦＩＤの通信方式としては、電波方式と電磁誘導方式が主に用いられる（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
電波方式は電力および信号の伝送に電波を用いる。電波方式で主に使用される周波数帯は３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの高周波領域である。電波方式は電磁誘導方式に比べ通信可能範囲は広いという利点があるが、水や人体などの誘電率の大きな障害物に弱いという欠点がある。
【０００６】
一方、電磁誘導方式は電力および信号の伝送に電磁誘導を用いるため、誘電率の高い障害物の影響は受けないが、電波方式ほどの通信距離は望めない。また、電磁誘導方式のアンテナの通信可能範囲はアンテナの大きさとともに周波数にも依存する。電磁誘導方式で一般的に使用されるループアンテナを高周波で適用すると、高周波（３００ＭＨｚから３００ＧＨｚ）の波長（０．１ｃｍから１ｍ）と、アンテナの線路長（数ｃｍ〜数１０ｃｍ）が非常に近い長さであることから、アンテナ線路上で電流の差が生じる。アンテナ線路には一定電流の流れていた方がより安定した磁界が発生できるため、これまで波長の短い高周波領域で電磁誘導方式を使用することがなかった。
【非特許文献１】岸上順一  監修    「ポイント図解式ＲＦＩＤ教科書  ユビキタス社会にむけた無線ＩＣタグのすべて」、  初版、株式会社アスキー、２００５年３月４日、ｐ．２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、高周波を用いた電磁誘導方式のアンテナは、上記背景技術のとおり、波長が非常に短く、アンテナの線路長とほぼ同じであるため、アンテナ上の電流密度分布が不均一になるという問題が生じる。例えば、ダイポールアンテナでは、給電部の電流密度は高く、両端は低いことは知られている。ループアンテナにおいては、この電流密度分布の不均一さにより磁界に歪みが発生してしまう原因となる。
【０００８】
その結果、無線で情報の送受信が可能な半導体装置の配置位置や方向によって応答頻度、通信距離に差異が生じてしまうという問題が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、電磁誘導方式のアンテナにおける電流密度分布の不均一さを抑制し、歪みの少ない磁界を発生させることが可能なアンテナを提供する。また、応答頻度や通信距離のばらつきの少ない半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一は、ループ状の導体パターンの一部に給電点を有すると共に、他部に切欠部を有し、切欠部における導体パターンの断面が対向していることを特徴とするアンテナである。また、上記切欠部において、アンテナの導体パターンが電気的に結合し、容量を形成することを特徴とする。また、上記切欠部は、複数でもよい。
【００１１】
また、本発明の一は、給電部から一方向に伸びる第１の導体パターンの端部を始点とし、上記給電部から一方向と異なる方向に伸びる第２の導体パターンの端部を終点とする平面形状がループ状のアンテナにおいて、上記第１の導体パターン及び第２の導体パターンのそれぞれ一部が空間的に重畳すること特徴とするアンテナである。また、上記空間的に重畳する領域において、アンテナの導体パターンが電気的に結合し、容量を形成することを特徴とする。また、空間的に重畳する領域は、複数でもよい。
【００１２】
また、本発明の一は、集積回路と、当該集積回路と給電部で電気的に接続されたアンテナとを有する半導体装置であって、上記アンテナは、ループ状の導体パターンの一部に給電点を有すると共に、他部に切欠部を有し、切欠部における導体パターンの断面が対向していることを特徴とする。また、上記切欠部において、アンテナの導体パターンが電気的に結合し、容量を形成することを特徴とする。また、上記切欠部は、複数でもよい。
【００１３】
また、本発明の一は、２つの端子を具備する集積回路と、当該集積回路と電気的に接続されたアンテナとを有する半導体装置であって、上記アンテナは、給電部から一方向に伸びる第１の導体パターンの端部を始点とし、給電部から一方向と異なる方向に伸びる第２の導体パターンの端部を終点とする平面形状がループ状であって、第１の導体パターン及び第２の導体パターンのそれぞれ一部が空間的に重畳することを特徴とする。また、上記空間的に重畳する領域は、複数でもよい。
【００１４】
また、本発明の半導体装置は、集積回路に外部から無線で電力の充電が可能なバッテリーを設けた構成とすることができる。
【００１５】
ここでは、アンテナとして機能する導電層の平面形状がループ状であるため、磁界を発生させることが可能である。代表的なループ形状としては、円形ループ状、矩形ループ状、多角形ループ状等がある。さらには、ループの途中に文字や絵柄がはいっていてもよい。
【００１６】
また、給電部とは、アンテナに電流を供給する領域またはアンテナから電流を享受する領域である。よって、アンテナを構成する導電層は給電部として２つの接続端子を有してもよい。また、アンテナを構成する導電層は給電部としてコイルを有してもよい。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のアンテナは、ループ状であり、且つ給電部以外において切欠部を有し、切欠部における断面が対向する導体パターンである。当該切欠部において電荷を溜めることができるため、当該切欠部付近に流れこむ電流が大きくなる。このため、アンテナの導体パターン上の電流分布の不均一さが低減し、アンテナから電磁波が送受信される際に、歪みの少ない磁界を発生させることが可能である。その結果、当該アンテナを用いた半導体装置をリーダ／ライタにかざす位置による応答距離や応答頻度のばらつきを低減することができる。
【００１９】
さらに、本発明が提供するアンテナは回路素子を使用することなく、導体パターンのみで構成されているため、単一平面で構成することが出来る。このため、半導体装置の薄型化が容易であり、様々な物品に設けることが可能となる。
【００２０】
さらに、アンテナを構成する導体パターンを３次元的に対向させる、即ち空間的に重畳することで、平行平板コンデンサを形成することができるため、導体パターンの端部において形成する容量を増やすことが可能である。この結果、アンテナの２次元的面積の縮小化が可能である。また、当該アンテナを有する半導体装置の小型化が可能である。
【００２１】
さらに、本発明が提供するアンテナは容量成分を持たせることが可能なので、ある共振周波数にアンテナの大きさを合わせ込む場合、インダクタンス成分が小さくてすむ。つまりアンテナの線路長を短くすることができるため、小型化することができる。
【００２２】
さらに、本発明が提供するアンテナは、非常に単純な形状で構成されるため、試作品が容易に作製できるため、デザイン変更が容易である。
【００２３】
さらに、本発明が提供するアンテナは、非常に単純な形状で構成されるため、短時間かつ安価で作成でき、大量生産が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
一般にアンテナは電波の送信と受信の両方に用いうる物であるが、以下に示す実施の形態では、説明を簡単にするために、アンテナが電波を受信する場合についてのみ説明し、送信する場合については省略する。なお、アンテナからの送信が本発明に含まれることは言うまでもない。
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明のアンテナの一形態に関して図面を参照して説明する。
【００２７】
図１に示すとおり、本実施の形態で示すアンテナは、基板１００と、導体パターン１０１ａと導体パターン１０１ｂと、給電部１０２と、切欠部１０３とを有している。即ち、導体パターン１０１ａの端部及び導体パターン１０１ｂ端部が対向する領域を有する。ただし、基板１００は場合によっては無くてもよく、例えば導体パターン１０１ａ、導体パターン１０１ｂ、給電部１０２、切欠部１０３のみでアンテナを形成してもよい。
【００２８】
本実施の形態のアンテナは、電磁誘導方式に用いる。電磁誘導方式は、アンテナに発生する磁界の変化を電流に変える。このため、アンテナの形状をループ状とすることで、磁束の数を増やすことが可能であり、アンテナに流れる電流をも増やすことができる。このため、図１に示すように、導体パターン１０１は切欠部１０３と給電部１０２を介してループ状とすることが好ましい。
【００２９】
また、給電部１０２の一方の端部を始点として導体パターン１０１ａを通り、切欠部１０３を介し導体パターン１０１ｂを通り、給電部１０２の他方の端部を終点とする線路が長いほど、即ちループの径が大きいほど、ループ内の面積を増大させるため、誘導性が大きく内部を貫く磁束が多くなる。このためより多くの電流が流れる。また、この線路の長さが同じときでも導体パターン１０１ａ、１０１ｂの形状変化によりアンテナの誘導性を増減させることが可能である。
【００３０】
なお、高周波（代表的には、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ）で共振するアンテナの場合、アンテナの線路長は、数ｍｍ〜数ｍ、代表的には１ｍｍ〜１ｍであることが好ましい。
【００３１】
以後、導体パターン１０１と表記するときは、特に断らないかぎりは導体パターン１０１ａと導体パターン１０１ｂの両方を指すこととする。
【００３２】
図２に、切欠部１０３の拡大図を示す。切欠部１０３は容量性を持つように切欠部の幅Ｗ及び切欠部の面積Ｓが最適化されている。切欠部の幅Ｗを狭くすること、切欠部の比誘電率を高くすること、切欠部の面積Ｓを増やすことで容量性を増加させることができる。
【００３３】
図３に、図１で示されているような本実施の形態の等価回路を示す。
【００３４】
図３で示される等価回路において外部素子のインピーダンスが虚数成分を持たないときその共振周波数ｆは数１として表される。導体パターン１０１ａのインダクタンスＬａ、導体パターン１０１ｂのインダクタンスＬｂ、切欠部によって構成される容量Ｃの値はそれぞれ導体パターン１０１ａ、導体パターン１０１ｂ、切欠部１０３の形状に強く影響をうけるため、導体パターン１０１ａ、導体パターン１０１ｂ、切欠部１０３の形状を調整することでアンテナを共振状態にすることが可能である。
【００３５】
【数１】
2008181492.tif 000003
また外部素子のインピーダンスが虚数成分Ｘを持つときは数２となるように導体パターン１０１ａ、導体パターン１０１ｂ、切欠部１０３の形状を調整する。それにより外部素子のインピーダンスに含まれる虚数成分を打ち消すことができるため、アンテナを共振状態にすることが可能である。
【００３６】
【数２】
2008181492.tif 000004
ループアンテナの線路長は、ある長さ以上（例えば、波長の１％以上の長さ）になるとアンテナ上の電流密度分布に不均一さを生じるため磁界が歪んでしまうが、この不均一さは切欠部１０３が持つ容量性により改善される。切欠部１０３の容量性が小さい場合、切欠部１０３付近に電荷のとどまる余地が少なく切欠部１０３に流れ込む電流は小さくなる。一方、切欠部１０３の容量性が大きい場合、切欠部１０３付近により多くの電荷が溜まるため切欠部１０３付近に流れ込む電流が大きくなる。このためアンテナ上の電流密度分布が均一化される。また、切欠部１０３の容量性を大きくすることで、より電流密度分布の均一性を高めることが可能である。
【００３７】
次に、切欠部の上面形状について図４を用いて示す。なお、ここでの切欠部とは、連続した導体パターンが実際に切断された領域である必要はない。代表的には、ループ状の導体パターンにおいて、一定間隔をおいて導体パターンの端部が対向している領域をいう。また、導体パターンの端部全体が対向している必要はなく、端部の一部同士が対向していてもよい。
【００３８】
図４（Ａ）は、単純な構造の切欠部１０３によって導体パターン１０１の端部が一定間隔をおいて対向している。具体的には、導体パターンを上面からみたとき切欠部の形状が一直線状である。また、導体パターンの端部における対向面が１組である。このような形状の切欠部１０３は加工がしやすいため量産化に適している構造である。
【００３９】
図４（Ｂ）は、導体パターンを上面からみたとき切欠部１０３の形状がＶ字状である。また、導体パターンの端部における対向面が２組である。このような形状の切欠部１０３は容量が大きくなり、電流密度分布をより均一化することができる。
【００４０】
図４（Ｃ）は、導体パターンを上面からみたとき切欠部１０３の形状が櫛歯状である。また、導体パターンの端部における対向面が複数組である。このような形状の切欠部１０３は容量を形成する部分の面積を広げることが可能であり、切欠部１０３における容量が大きくなり、電流密度分布をより均一化することができる。図４（Ｃ）は切欠部１０３が複雑な構造になっている。容量を形成する部分の面積が広がるため、上記図４（Ａ）、図４（Ｂ）に比べ、より電流密度分布は均一化される。
【００４１】
また、図１９に示すように、アンテナを構成する導体パターンの一部を３次元的に重畳する、即ち空間的に重畳することで、平行平板コンデンサを形成することができる。図１９（Ａ）は、基板１００上に形成されるアンテナであり、給電部１０２から両側に伸びた導体パターン１０１ａ、１０１ｂを有する。また、導体パターン１０１ｂは導体１０１ｄを介して導体パターン１０１ｃと接続される。また、導体パターン１０１ｃは導体パターン１０１ａと一定間隔を保っている。
【００４２】
図１９（Ｂ）において、図１９（Ａ）のａ−ｂの断面図を示す。導体パターン１０１ａ及び導体パターン１０１ｃは、一定間隔を保ち重畳している。即ち３次元的に重畳している。当該重畳部１０４において、平行平板コンデンサを形成することができる。これにより図４（Ａ）〜（Ｃ）の切欠部と比較して、さらに大きな容量が形成できる。この結果、アンテナの２次元的面積の縮小化が可能である。
【００４３】
上記で述べた切欠部１０３の形状はいくつかの例にしかすぎない。切欠部１０３の形状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。
【００４４】
なお、導体パターン１０１に対して切欠部１０３または重畳部１０４の数は複数個でもかまわない。
【００４５】
導体パターン１０１を切断する切欠部１０３の場所は、上記で説明した場所に限らない。共振周波数を満たす限り切欠部１０３は導体パターン１０１のどの部分にあっても良いが、導体パターンを上面から見たときに給電部の対向側に設けると、より多くの電荷が切欠部において発生して溜まり、容量を大きくすることができる。
【００４６】
次に、導体パターンの形状について、以下に示す。
【００４７】
図１では、導体パターン１０１は切欠部１０３により導体パターン１０１ａと導体パターン１０１ｂに分割されている正方形として示しているが、導体パターン１０１は一部に切欠部を有する正方形に限られない。たとえば導体パターン１０１は多角形であってもよいし角が丸くなっていてもよい。導体パターン１０１を多角形にすることや角を丸くすることで導体パターン１０１の角の部分で電流密度の偏りが低減するため、導体パターン１０１での電力損失が低減する効果がある。
【００４８】
例えば、図５（Ａ）に示すように、導体パターン１０１は切欠部１０３及び給電部１０２ａ、１０２ｂにより導体パターン１０１ａと導体パターン１０１ｂに分割されている円形状であってもよい。図５（Ａ）では導体パターン１０１は切欠部１０３及び給電部１０２ａ、１０２ｂにより導体パターン１０１ａと導体パターン１０１ｂに分割されている円形状の場合を示したがこれに限られない。たとえば楕円形でもよいし角を有していても良い。導体パターン１０１を基板１００やものに配置する場合に、楕円形や角を有することで配置方法の自由度が増す。
【００４９】
図５（Ｂ）に示すように導体パターン１０１は幅、太さ、厚さなどが不均一であっても良い。導体パターン１０１の形状はアンテナのリアクタンスに影響を与えるため場所により導体パターン１０１の幅、太さ、厚さなどを変えることでアンテナの共振周波数を調整することや周波数に対する共振のピークの鋭さを調整することが可能である。
【００５０】
図５（Ｃ）に示すように導体パターン１０１の一部が枝分かれする構造であってもよい。導体パターン１０１ａ、１０１ｂの一部を枝分かれさせ、且つ切欠部からの距離が異なる複数組の給電点を導体パターンに設けることで共振周波数を複数有するアンテナの作製が可能である。具体的には、給電部１０２ａ、１０２ｂにチップを接続する場合と、給電部１０２ｃ、１０２ｄにチップを接続する場合とでは、アンテナの線路長が異なる。このため、一つのアンテナに複数の周波数を有せしめることができる。
【００５１】
導体パターン１０１は、ループ状であって、且つ本実施の形態で示す基板１００、給電部１０２、切欠部１０３という構成条件を満たす限りどのような形状でもかまわない。たとえば、ループの途中において導体パターン１０１が文字や絵柄などに見える形状であってもよい。導体パターン１０１の一部を文字や絵柄などに見える形状にしたときに環境に溶け込むアンテナが作製可能であるし、企業のロゴなどにした場合には宣伝効果が発生する。
【００５２】
導体パターン１０１は同一平面上に配置されるものに限られない。たとえばコイルのように巻き数を増やしてもよい。巻き数を増やすことでアンテナ内の磁束変化を導体パターン１０１上の電流に変換する効率が増加する。またアンテナを小型化することが可能である。
【００５３】
導体パターン１０１は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料により設けることができる。また、上記導電材料のいずれか複数を積層形成することができる。例えば、銅、ニッケル、及び金の積層構造がある。
【００５４】
導体パターン１０１のループ内に囲まれる部分に関して材料を配置しても良い。例えばフェライトやアモルファスメタルのような磁束密度を高める効果があるものを配置することでループ内の磁束変化を導体パターン１０１上の電流に変換する効率が増加する。
【００５５】
次に、アンテナに電力を給電する給電部１０２について、以下に示す。
【００５６】
給電部１０２は外部素子と電力を受け渡しする部分である。その目的を果たすならばどのような構成をしていても良い。給電部１０２の形状は導体パターン１０１と異なる幅、太さ、厚さにしてもよい。給電部１０２の幅を導体パターン１０１よりも広げると共振周波数を変えずに外部素子との接合する方法に自由度が増す。また、導体パターン１０１の厚さを薄くすると給電部１０２の幅を導体パターン１０１よりも広げることが可能である。
【００５７】
ただし、導体パターン１０１と給電部１０２とは境界を明確に定義されるものではない。そのため導体パターン１０１の一部を給電部１０２として定義してもよい。本明細書において特に断らない限り導体パターン１０１の一部を給電部１０２として定義する。
【００５８】
図６（Ａ）に示すように給電部１０２ａ、１０２ｂは異なる接続端子とすることができる。
【００５９】
導体パターン１０１ａと給電部１０２ａは電気的に接続されており、導体パターン１０１ｂと給電部１０２ｂは電気的に接続されている形状とすることができる。
【００６０】
また、図６（Ｂ）に示すように、給電部として基板の上下方向に磁界を発生させることが可能なコイル１０２ｅを設けてもよい。さらには、外部素子自体でアンテナに磁界を発生させる構造であれば、異なる接続端子やコイルを設けずとも、外部素子と電磁誘導による電力の送受が可能であり、導体パターンの一部が給電部となる。したがって、給電部１０２は図６（Ａ）に示すように給電部１０２ａと給電部１０２ｂに分割される必要も無く、給電部１０２ａと給電部１０２ｂは電気的に接続されていてもよい。
【００６１】
給電部１０２の材料は導体パターン１０１の材料と同一でもよい。また給電部１０２の材料は導体パターン１０１の材料と異なってもよい。
【００６２】
次に、基板１００について、以下に示す。
【００６３】
基板１００を配置する目的は様々である。一つは導体パターン１０１ａと導体パターン１０１ｂや外部環境との位置関係を維持する目的、一つは導体パターン１０１上の電流に対して波長収縮を起こす目的、一つは導体パターン内の磁束密度を高める目的等がある。
【００６４】
基板１００の比誘電率が１よりも大きいときには、電磁波の入射側と透過側とを比較すると、透過側の電磁波の波長が短くなる波長短縮効果がある。このため空気中においては、基板１００の比誘電率が空気の比誘電率より大きいとき（代表的には、誘電率１より大）、波長を短くすることが可能であるため、基板１００が無いときよりアンテナサイズの小型化が可能である。
【００６５】
基板１００の形状は図１で示すような正方形に限定しない。また、基板１００の厚さは不均一でも良い。つまり設置環境や用途に応じた自由な形状にすることが可能である。ここで自由な形状とは文字、絵柄、円形、多角形、導体パターン１０１と似た形状、導体パターン１０１を基板１００で覆うなどである。たとえば導体パターン１０１を基板１００で覆うことで導体パターン１０１が外部環境と接触しない構成にすることが可能である。
【００６６】
基板１００としては、ガラスエポキシ樹脂、フッ素樹脂、セラミック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル、紙などの誘電体材料を用いることができる。
【００６７】
基板１００には場所により異なる材料を用いることが可能である。たとえば導体パターン１０１で構成されるループ内部にフェライトなどの磁性材料を用いることで、導体パターン１０１で構成されるループ内の磁束変化を増加することが可能である。
【００６８】
以上に示すように、本実施の形態のアンテナはループ状であり、導体パターンにおいて給電点のほかに切欠部を有する。当該切欠部において電荷をためることができるため、当該切欠部付近に流れこむ電流が大きくなる。このため、アンテナの導体パターン上の電流分布の不均一さが低減し、アンテナから電磁波が送受信される際に歪みの少ない磁界を発生させることが可能である。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態で示したアンテナを具備する半導体装置に関して図７を参照して説明する。具体的には、上記実施の形態で示したアンテナに、トランジスタ等の素子を有する素子層（ＩＣチップともいう）を貼り合わせることによって、半導体装置を設ける場合に関して説明する。なお、図７において、図７（Ｂ）は図７（Ａ）における領域１２０の拡大図であり、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるａ−ｂ間の断面図を示している。
【００７０】
まず、基板１００上にアンテナとして機能する導体パターン１０１ａ、１０１ｂと給電部１０２ａ、１０２ｂを形成する。一方、アンテナとは別に、トランジスタ等の素子を有する素子層１２６を形成する。アンテナとしては、上記実施の形態で示したいずれかの構成のアンテナを形成すればよい。また、素子層１２６は、トランジスタ等の素子が設けられた集積回路部１３１と、当該集積回路部１３１と電気的に接続された導電膜１３２ａ、１３２ｂを有している（図７（Ｂ））。
【００７１】
次に、基板１００上に素子層１２６を貼り合わせて設ける（図７（Ａ））。基板１００上に素子層１２６を貼り合わせる際に、基板１００に形成された給電部１０２ａ、１０２ｂと素子層１２６に形成された導電膜１３２ａ、１３２ｂが電気的に接続されるようにそれぞれ貼り合わせる。ここでは、基板１００と素子層１２６との貼り合わせに、異方導電性接着剤を用いた場合を示しており（図７（Ｃ））、接着性を有する樹脂１３３を用いて基板１００と素子層１２６とを接着する。また、樹脂１３３に含まれる導電性粒子１３４を用いて、給電部１０２ａ、１０２ｂと導電膜１３２ａ、１３２ｂとをそれぞれ電気的に接続する。なお、基板１００と素子層１２６との貼り合わせは、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行うことも可能である。
【００７２】
素子層１２６の集積回路部１３１には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けることができる。この場合、素子層１２６を構成する基板１３５としてガラス基板やプラスチック基板を用いることができる。また、基板１３５として、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板を用い、当該半導体基板にチャネル領域を設けた電界効果トランジスタにより集積回路部１３１を設けてもよい。
【００７３】
本実施の形態の半導体装置は、本明細書の他の実施の形態で示したアンテナの構造や半導体装置の作製方法等を適用することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、無線で情報を送受信することが可能な半導体装置を用いて説明したが、リーダ／ライタのアンテナに実施の形態１で示すアンテナを用いることができる。
【００７５】
本実施の形態の半導体装置に用いられるアンテナはループ状であり、導体パターンにおいて給電点のほかに切欠部を有する。当該切欠部において電荷をためることができるため、当該切欠部付近に流れこむ電流が大きくなる。このため、アンテナの導体パターン上の電流分布の不均一さが低減し、アンテナから電磁波が送受信される際に歪みの少ない磁界を発生させることが可能である。このため、本実施の形態で示す半導体装置は、他のアンテナに対する半導体装置の位置による応答距離や応答頻度のばらつきを低減することができる。
【００７６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態２で示した半導体装置の作製方法に関して図面を参照して説明する。ここでは、可撓性を有する基板上にトランジスタ等の素子を設けることによって素子層を形成する場合に関して説明する。
【００７７】
まず、基板７０１の一表面に剥離層７０２を形成し、続けて下地となる絶縁膜７０３および非晶質半導体膜７０４（例えば非晶質珪素を含む膜）を形成する（図８（Ａ））。なお、剥離層７０２、絶縁膜７０３および非晶質半導体膜７０４は、連続して形成することができる。
【００７８】
基板７０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板やステンレス基板の一表面に絶縁膜を形成したもの、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いるとよい。このような基板７０１であれば、その面積や形状に大きな制限はないため、基板７０１として、例えば、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。このような利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。なお、本工程では、剥離層７０２は、基板７０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板７０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。また、基板７０１に接するように剥離層７０２を形成しているが、必要に応じて、基板７０１に接するように下地となる絶縁膜を形成し、当該絶縁膜に接するように剥離層７０２を形成してもよい。
【００７９】
剥離層７０２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上記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、金属膜や金属酸化は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等の各種薄膜形成法等でこれらの材料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、酸素雰囲気化またはＮ２Ｏ雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化またはＮ２Ｏ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リング法や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（ＷＯ２）、Ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、Ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）、Ｘが３の場合（ＷＯ３）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リング法で酸化珪素（ＳｉＯ２）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。
【００８０】
絶縁膜７０３は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法等により、珪素の酸化物または珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層で形成する。下地となる絶縁膜が２層構造の場合、例えば、１層目として窒化酸化珪素膜を形成し、２層目として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜が３層構造の場合、１層目の絶縁膜として酸化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。または、１層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成し、２層目の絶縁膜として窒化酸化珪素膜を形成し、３層目の絶縁膜として酸化窒化珪素膜を形成するとよい。下地となる絶縁膜は、基板７０１からの不純物の侵入を防止するブロッキング膜として機能する。
【００８１】
非晶質半導体膜７０４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。
【００８２】
次に、非晶質半導体膜７０４をレーザ結晶化法、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、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法等により結晶化して、結晶質半導体膜を形成する。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７０４ａ〜７０４ｄを形成し、当該半導体膜７０４ａ〜７０４ｄを覆うようにゲート絶縁膜７０５を形成する（図８（Ｂ））。
【００８３】
結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄ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、必要に応じてレーザ光を照射し、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７０４ａ〜７０４ｄを形成する。
【００８４】
レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を形成する場合、連続発振型のレーザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビーム）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ビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４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、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザ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：ＹＶＯ４レーザ（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。このときレーザのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）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、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４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、Ａｒイオンレーザ、またはＴｉ：サファイアレーザは、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ビームを発振させると、半導体膜がレーザ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。
【００８５】
また、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質半導体膜の結晶化を行うと、低温で短時間の結晶化が可能となるうえ、結晶の方向が揃うという利点がある一方、金属元素が結晶質半導体膜に残存するためにオフ電流が上昇し、特性が安定しないという欠点がある。そこで、結晶質半導体膜上に、ゲッタリングサイトとして機能する非晶質半導体膜を形成するとよい。ゲッタリングサイトとなる非晶質半導体膜には、リンやアルゴンの不純物元素を含有させる必要があるため、好適には、アルゴンを高濃度に含有させることが可能なスパッタリング法で形成するとよい。その後、加熱処理（ＲＴＡ法やファーネスアニール炉を用いた熱アニール等）を行って、非晶質半導体膜中に金属元素を拡散させ、続いて、当該金属元素を含む非晶質半導体膜を除去する。そうすると、結晶質半導体膜中の金属元素の含有量を低減又は除去することができる。
【００８６】
次に、結晶質半導体膜７０４ａ〜７０４ｄを覆うゲート絶縁膜７０５を形成する。ゲート絶縁膜７０５は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素の酸化物又は珪素の窒化物を含む膜を、単層又は積層して形成する。具体的には、酸化珪素を含む膜、酸化窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜を、単層又は積層して形成する。
【００８７】
また、ゲート絶縁膜７０５は、半導体膜７０４ａ〜７０４ｄに対し高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと、酸素、酸化窒素（ＮＯ２）、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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
また、半導体膜に対し、連続発振レーザ若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザ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７０４ａ〜７０４ｄ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。
【００９１】
次に、ゲート絶縁膜７０５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、プラズマ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。
【００９２】
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７０４ａ〜７０４ｄの上方にゲート電極７０７を形成する。
【００９３】
次に、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形成して、半導体膜７０４ａ〜７０４ｄ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する。ｎ型を付与する不純物元素は、１５族に属する元素を用いれば良く、例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を用いる。
【００９４】
次に、ゲート絶縁膜７０５とゲート電極７０７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７０７の側面に接する絶縁膜７０８（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜７０８は、後に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。
【００９５】
次に、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７０７および絶縁膜７０８をマスクとして用いて、半導体膜７０４ａ〜７０４ｄにｎ型を付与する不純物元素を添加して、第１のｎ型不純物領域７０６ａ（ＬＤＤ領域ともよぶ）と、第２のｎ型不純物領域７０６ｂと、チャネル領域７０６ｃとを形成する（図８（Ｃ））。第１のｎ型不純物領域７０６ａが含む不純物元素の濃度は、第２のｎ型不純物領域７０６ｂの不純物元素の濃度よりも低い。
【００９６】
続いて、ゲート電極７０７、絶縁膜７０８等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成することによって、薄膜トランジスタ７３０ａ〜７３０ｄを形成する（図８（Ｄ））。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、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。例えば、絶縁膜が２層構造の場合、１層目の絶縁膜７０９として窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜７１０として酸化窒化珪素膜で形成することができる。
【００９７】
なお、絶縁膜７０９、７１０を形成する前、または絶縁膜７０９、７１０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、レーザアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。
【００９８】
次に、フォトリソグラフィ法により絶縁膜７０９、７１０等をエッチングして、第２のｎ型不純物領域７０６ｂを露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電膜を形成し、当該導電膜を選択的にエッチングして導電膜７３１を形成する。なお、導電膜を形成する前に、コンタクトホールにおいて露出した半導体膜７０４ａ〜７０４ｄの表面にシリサイドを形成してもよい。
【００９９】
導電膜７３１は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と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７３１は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン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７３１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。
【０１００】
次に、導電膜７３１を覆うように、絶縁膜７１１を形成し、当該絶縁膜７１１上に導電膜７３１と電気的に接続するように導電膜７１２を形成する（図９（Ａ））。絶縁膜７１１は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法またはスクリーン印刷法等を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。また、絶縁膜７１１は、好適には、０．７５μｍ〜３μｍの厚さで形成する。また、導電膜７１２は上述した導電膜７３１で示したいずれかの材料を用いることができる。
【０１０１】
次に、導電膜７１２上に導電膜７１３を形成する。導電膜７１３は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等を用いて、導電性材料により形成する（図９（Ｂ））。好ましくは、導電膜７１３は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）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。ここでは、スクリーン印刷法により、銀を含むペーストを導電膜７１２上に形成し、その後、５０〜３５０度の加熱処理を行って導電膜７１３とする。また、導電膜７１２上に導電膜７１３を形成した後に、電気的な接続を向上させるために導電膜７１３および導電膜７１２の重なっている領域にレーザ光の照射を行ってもよい。なお、絶縁膜７１１および導電膜７１２を設けずに、導電膜７３１上に選択的に導電膜７１３を設けることも可能である。
【０１０２】
次に、導電膜７１２、７１３を覆うように絶縁膜７１４を形成し、フォトリソグラフィ法により絶縁膜７１４を選択的にエッチングして、導電膜７１３を露出させる開口部７１５を形成する（図９（Ｃ））。絶縁膜７１４は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、ＳＯＧ法、液滴吐出法またはスクリーン印刷法等を用いて、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。
【０１０３】
次に、薄膜トランジスタ７３０ａ〜７３０ｄ等を含む層７３２（以下、「層７３２」とも記す。）を基板７０１から剥離する。ここでは、レーザ光（例えばＵＶ光）を照射することによって開口部７１６を形成後（図１０（Ａ））、物理的な力を用いて基板７０１から層７３２を剥離することができる。また、基板７０１から層７３２を剥離する前に、開口部７１６にエッチング剤を導入して、剥離層７０２を除去してもよい。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を使用する。そうすると、層７３２は、基板７０１から剥離された状態となる。なお、剥離層７０２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７０２の除去を行った後にも、基板７０１上に層７３２を保持しておくことが可能となる。また、層７３２が剥離された基板７０１は、コストの削減のために、再利用することが好ましい。
【０１０４】
ここでは、レーザ光の照射により絶縁膜をエッチングして開口部７１６を形成した後に、層７３２の一方の面（絶縁膜７１４の露出した面）を、第１のシート材７１７に貼り合わせて基板７０１から完全に剥離する（図１０（Ｂ））。第１のシート材７１７としては、例えば熱を加えることによって粘着力が弱まる熱剥離テープを用いることができる。
【０１０５】
次に、層７３２の他方の面（剥離した面）に、第２のシート材７１８を設け、その後加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第２のシート材７１８を貼り合わせる。また、第２のシート材７１８を設けると同時または設けた後に第１のシート材７１７を剥離する（図１１（Ａ））。第２のシート材７１８としては、ホットメルトフィルム等を用いることができる。また、第１のシート材７１７として熱剥離テープを用いた場合には、第２のシート材７１８を貼り合わせる際に加えた熱を利用して剥離することができる。
【０１０６】
また、第２のシート材７１８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を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。
【０１０７】
次に、開口部７１５を覆うように導電膜７１９を形成する（図１１（Ｂ））。なお、導電膜７１９の形成前または形成後に導電膜７１２および７１３にレーザ光を照射することによって、電気的な接続を向上させてもよい。
【０１０８】
次に、レーザ光を素子群７３３に選択的に照射することによって、複数の素子層に分断する（図１２（Ａ））。以上の工程によって、素子層を作製することができる。
【０１０９】
次に、アンテナとして機能する導体パターン１０１ａ、１０１ｂ（図示しない。）が形成された基板１００に素子層１２６を圧着させる（図１２（Ｂ））。具体的には、上記実施の形態で示したように、基板１００上に形成されたアンテナとして機能する導体パターン１０１ａと素子層１２６の導電膜７１９とが電気的に接続するように貼り合わせて設ける。ここでは、接着性を有する樹脂１３３を用いて基板１００と素子層１２６とを接着する。また、樹脂１３３に含まれる導電性粒子１３４を用いて導電膜７１９と導体パターン１０１ａとを電気的に接続する。
【０１１０】
なお、本実施の形態は、本明細書の他の実施の形態で示した半導体装置の作製に適用することが可能である。
【０１１１】
本実施の形態の半導体装置に用いられるアンテナはループ状であり、導体パターンにおいて給電点のほかに切欠部を有する。当該切欠部において電荷を溜めることができるため、当該切欠部付近に流れこむ電流が大きくなる。このため、アンテナの導体パターン上の電流分布の不均一さが低減し、アンテナから電磁波が送受信される際に歪みの少ない磁界を発生させることが可能である。このため、本実施の形態により、応答距離や応答頻度のばらつきを低減する半導体装置を作製することができる。
【０１１２】
さらに、本実施の形態の半導体装置で用いられるアンテナは回路素子を使用することなく、導体のみで構成されているため、単一平面で構成することが出来る。また、給電部においてアンテナに接続される集積回路として薄膜トランジスタを用いて形成している。このため、半導体装置の薄型化が容易であり、様々な物品に設けることが可能となる。
【０１１３】
さらに、本実施の形態の半導体装置で用いられるアンテナは、切欠部により容量成分を持たせるので、ある共振周波数に合わせる場合、インダクタンス成分が小さくてすむ。つまりアンテナの線路長を短くすることができる。このため、半導体装置を小型化することができる。
【０１１４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態で示したアンテナを有する半導体装置をＲＦＩＤタグとして用いる場合の構成に関して図面を参照して説明する。
【０１１５】
本実施の形態で示すＲＦＩＤタグのブロック図を図１４に示す。
【０１１６】
図１４のＲＦＩＤタグ３００は、アンテナ３０１及び信号処理回路３０２によって構成されている。また、信号処理回路３０２は、整流回路３０３、電源回路３０４、復調回路３０５、発振回路３０６、論理回路３０７、メモリコントロール回路３０８、メモリ回路３０９、論理回路３１０、アンプ３１１、変調回路３１２によって構成されている。
【０１１７】
ＲＦＩＤタグ３００において、アンテナ３０１によって受信された通信信号は信号処理回路３０２における復調回路３０５に入力される。受信される通信信号、すなわちアンテナ３０１とリーダ／ライタ間で送受信される信号の周波数は極超短波帯においては９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどがあり、それぞれＩＳＯ規格などで設定される。もちろん、アンテナ３０１とリーダ／ライタ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〜３ＴＨｚ、ミリ波である３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ、マイクロ波である３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ、極超短波である３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ、超短波である３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚのいずれの周波数も用いることができる。また、アンテナ３０１とリーダ／ライタ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。好ましくは、振幅変調または周波数変調にするとよい。
【０１１８】
発振回路３０６から出力された発振信号は、クロック信号として論理回路３０７に供給される。また、変調された搬送波は復調回路３０５で復調される。復調後の信号も論理回路３０７に送られ解析される。論理回路３０７で解析された信号はメモリコントロール回路３０８に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路３０８はメモリ回路３０９を制御し、メモリ回路３０９に記憶されたデータを取り出し、論理回路３１０に送る。論理回路３１０に送られた信号は論理回路３１０でエンコード処理されたのちアンプ３１１で増幅され、その信号によって変調回路３１２は搬送波に変調をかける。この変調された搬送波によりリーダ／ライタがＲＦＩＤタグからの信号を認識する。一方、整流回路３０３に入った搬送波は整流された後、電源回路３０４に入力される。このようにして得られた電源電圧を電源回路３０４より復調回路３０５、発振回路３０６、論理回路３０７、メモリコントロール回路３０８、メモリ回路３０９、論理回路３１０、アンプ３１１、変調回路３１２などに供給する。なお、電源回路３０４は必ずしも必要ではないが、ここでは入力電圧を降圧、昇圧や正負反転させる機能を有している。以上のようにして、ＲＦＩＤタグ３００は動作する。
【０１１９】
なお、アンテナ３０１の形状については、上記実施の形態に示したいずれかの構成を適用すればよい。また、信号処理回路とアンテナとの接続については特に限定されない。例えばアンテナと信号処理回路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、あるいはチップ化した信号処理回路の一面を電極にしてアンテナに貼り付けるという方法を取ってもよい。また、信号処理回路とアンテナとの貼り付けにはＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ；異方性導電性フィルム）を用いることができる。
【０１２０】
なお、アンテナは、信号処理回路３０２と共に同じ基板上に積層して設ける構成としても良いし、外付けのアンテナを用いた構成であってもよい。もちろん、信号処理回路の上部もしくは下部にアンテナが設けられた構成であってもよい。
【０１２１】
また、整流回路３０３は、アンテナ３０１が受信する搬送波により誘導される交流信号を直流信号に変換する回路であればよい。
【０１２２】
なお、本実施の形態で示すＲＦＩＤタグは図１４に示す構成に加え、図１５に示すようにバッテリー３６１を設けた構成としてもよい。整流回路３０３から出力される電源電圧が、信号処理回路３０２を動作させるのに十分でないときには、バッテリー３６１からも信号処理回路３０２を構成する各回路、例えば復調回路３０５、発振回路３０６、論理回路３０７、メモリコントロール回路３０８、メモリ回路３０９、論理回路３１０、アンプ３１１、変調回路３１２などに電源電圧を供給することができる。なお、バッテリー３６１に蓄えられるエネルギーは、例えば整流回路３０３から出力される電源電圧が信号処理回路３０２を動作させるために必要な電源電圧より十分に大きいときに、整流回路３０３から出力される電源電圧のうちの余剰分をバッテリー３６１に充電すれば良い。また、ＲＦＩＤタグにアンテナ３０１及び整流回路３０３とは別にさらにアンテナ及び整流回路を設けることにより、無作為に生じている電波等からバッテリー３６１に蓄えるエネルギーを得ても良い。即ち、無線でバッテリー３６１に充電が可能である。
【０１２３】
なお、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、リチウム２次電池等を用いることで、小型化が可能である。もちろん、充電可能な電池であれば何でもよく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などであってもよいし、また大容量のコンデンサなどを用いても良い。
【０１２４】
また、本実施形態は本明細書の他の実施の形態で示したアンテナや半導体装置の構成を適用することができる。
【０１２５】
本実施の形態の半導体装置に用いられるアンテナは、導体パターンにおいて切欠部を有する。当該切欠部において電荷をためることができるため、当該切欠部付近に流れこむ電流が大きくなる。このため、アンテナの導体パターン上の電流分布の不均一さが低減し、アンテナから電磁波が送受信される際に歪みの少ない磁界を発生させることが可能である。このため、本実施の形態で示す半導体装置は、他のアンテナや、磁界を発生させる外部素子に対する半導体装置の位置による応答距離や応答頻度のばらつきを低減することができる。
【０１２６】
また、本実施の形態の半導体装置に無線で充電可能なバッテリーを設けることによって、半導体装置に設けられたバッテリーに対する充電を簡便にし、電池の経時的劣化に伴う電池の交換作業をすることなく、外部と情報の送受信が可能となる。
【０１２７】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の半導体装置の利用形態の一例について説明する。本発明の半導体装置の用途は広範にわたり、非接触で対象物の履歴等の情報を明確にし、生産・管理等に役立てる商品であればどのようなものにも適用することができる。例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。これらの例に関して図１６を用いて説明する。
【０１２８】
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの（金券）、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指す（図１６（Ａ））。証書類とは、運転免許証、住民票等を指す（図１６（Ｂ））。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す（図１６（Ｃ））。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指す（図１６（Ｄ））。書籍類とは、書物等を指す（図１６（Ｅ））。記録媒体とは、ＤＶＤソフト、ビデオテープ等を指す（図１６（Ｆ））。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指す（図１６（Ｇ））。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指す（図１６（Ｈ））。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。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（テレビ受像機、薄型テレビ受像機）、携帯電話機等を指す。
【０１２９】
紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等に半導体装置８０を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等に半導体装置８０を設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。半導体装置８０の設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。また、半導体装置を紙等に設けた場合であっても、微細化した半導体装置を設けることによって、当該半導体装置に含まれる素子の破損等を防止することができる。
【０１３０】
このように、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、電子機器等に半導体装置を設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。また乗物類に半導体装置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、家畜等の生き物にセンサーを備えた半導体装置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はもちろん測定時の体温等の健康状態を容易に管理することが可能となる。
【０１３１】
また、本実施形態は本明細書の他の実施の形態で示したアンテナや半導体装置の構成を適用することで、リーダ／ライタに対する半導体装置の位置による応答距離や応答頻度のばらつきを低減することができる。また、半導体装置の薄型化が容易であり、様々な物品に設けることが可能となる。
【実施例１】
【０１３２】
本発明が提供するアンテナの具体例および実験や計算結果などを以下に記載する。具体的には、切欠部の形状による電流密度分布の変化を確かめた計算結果の一例を図１３、１７、及び１８を用いて示す。
【０１３３】
図１７において、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）が、計算に用いたアンテナの形状を示している。なお、図１７において、図１７（Ｄ）は図１７（Ａ）におけるａ−ｂ間の断面図を示し、図１７（Ｅ）は図１７（Ｂ）におけるｃ−ｄ間の断面図を示し、図１７（Ｆ）は図１７（Ｃ）におけるｅ−ｆ間の断面図を示している。
【０１３４】
図１７（Ａ）において、切欠部１０３が直線で構成される。図１７（Ｂ）において、切欠部１０３がジグザグに構成される。図１７（Ｃ）は、重ね合わせ部９０１を有する。計算では、抵抗０の完全導体を設定することができる。完全導体層９０２を挟むことによって導体パターンを立体的に構成でき、領域９０３内に平行平板コンデンサを形成することができる。これにより図１７（Ｂ）よりさらに大きな容量が形成できる。
【０１３５】
アンテナは、いずれも厚さ０．２ｍｍ、比誘電率４．６の誘電材料基板の上に膜厚３５μｍ、線幅１ｍｍのＣｕを配置したものとし、それ以外の領域はすべて空気である。
【０１３６】
計算の流れは、以下の順である。図１７（Ａ）における切欠部１０３、導体パターン１０１の長さのみ変化させ、９１５ＭＨｚで共振するアンテナ形状に決定し、その後、電流密度分布の様子を観測した。図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）のアンテナも同様の計算を施した。
【０１３７】
図１７（Ａ）に示す形状のアンテナにおいて、９１５ＭＨｚで共振する大きさは、一辺Ｌａ０＝３８ｍｍの正方形となり、図１７（Ｂ）に示す形状のアンテナにおいて、９１５ＭＨｚで共振するアンテナの大きさは、一辺Ｌｂ０＝３６ｍｍの正方形となり、図１７（Ｃ）に示す形状のアンテナにおいて、９１５ＭＨｚで共振するアンテナの大きさは、一辺Ｌｃ０＝３２ｍｍの正方形となった。このように、図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す形状のアンテナにおいて、切欠部１０３の形状を直線状、ジグザグ状、平行平板コンデンサ状とすることによりアンテナの線路長が短くなったことから、切欠部１０３及び重ね合わせ部９０１で発生する容量が大きくなっていることが分かる。
【０１３８】
このときの図１７（Ａ）のアンテナのインピーダンスを図１８（Ａ）に示し、図１７（Ｂ）のアンテナのインピーダンスを図１８（Ｂ）に示し、図１７（Ｃ）におけるアンテナのインピーダンスを図１８（Ｃ）に示す。
【０１３９】
給電部１０２ａ、１０２ｂの測定点に設けるポートのインピーダンスを５０Ωとし、差動入力で計算を行った。このとき、図１７（Ａ）に示す形状のアンテナのインピーダンスは６．６７２−ｊ４．４５９（ｊは虚数）となり、図１７（Ｂ）に示す形状のアンテナのインピーダンスは５．４１４＋ｊ４．１６０（ｊは虚数）となり、図１７（Ｃ）に示す形状のアンテナのインピーダンスは３．４５２＋ｊ１４．４２５（ｊは虚数）となった。
【０１４０】
次に、電磁界シミュレータによって導体パターン１０１上に生ずる電流密度の分布の観測を行った。
【０１４１】
図１３（Ａ）が図１７（Ａ）のモデルの計算結果であり、図１３（Ｂ）が図１７（Ｂ）のモデルの計算結果であり、図１３（Ｃ）が図１７（Ｃ）のモデルの計算結果である。図１３（Ａ）〜（Ｃ）において、アンテナの導体パターン上に見える矢印の方向が電流の方向、大きさが電流密度を表している。図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）の比較、及び図１３（Ａ）と図１３（Ｃ）の比較において、特に切欠部における矢印の大きさを比較すると、切欠部が入り組み、より大きな容量を形成する形状の方が、より均一な電流密度分布をしている結果になっている。したがって本発明の効果が確認された。
【０１４２】
なお、今回の計算結果は一例にすぎない。アンテナの線幅、材料等によりアンテナの大きさは変化する。
【０１４３】
ループアンテナの線路長は波長に対してある長さ以上になるとアンテナの電流密度分布に不均一さを生じるため磁界が歪んでしまうが、この不均一さは切欠部１０３が持つ容量性により改善される。切欠部１０３の容量性が小さい場合、切欠部１０３付近に電荷のとどまる余地が少なく切欠部１０３に流れ込む電流は小さくなる。一方、切欠部１０３の容量性が大きい場合、切欠部１０３付近により多くの電荷が溜まるため切欠部１０３付近に流れ込む電流が大きくなる。このためアンテナの電流密度分布が均一化される。また、切欠部１０３の容量性が大きいほどこの効果が現れることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明のアンテナの形態を示す上面図である。
【図２】本発明のアンテナにおいて、切欠部の詳細な説明をする斜視図である。
【図３】本発明のアンテナの等価回路を示す図である。
【図４】本発明のアンテナにおいて、切欠部の詳細な形状を示す上面図である。
【図５】本発明のアンテナの形態を示す上面図である。
【図６】本発明のアンテナの形態を示す上面図である。
【図７】本発明の半導体装置の形態を示す斜視図、上面図、及び断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図９】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。
【図１３】本発明のアンテナの電流密度分布の計算結果を示す図である。
【図１４】本発明の半導体装置の形態を示す図である。
【図１５】本発明の半導体装置の形態を示す図である。
【図１６】本発明の半導体装置の応用形態を示す図である。
【図１７】本発明のアンテナのモデルを示す図である。
【図１８】本発明のアンテナの計算結果を示す図である。
【図１９】本発明のアンテナの形態を示す斜視図及び断面図である。
【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１３】
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