(57)【要約】【課題】駆動電源のための電池の経時的劣化に伴う電池の残存容量の確認や電池の交換作業をすることなく、個体情報を送受信することができ、且つ駆動するための電源を外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力が十分でない場合であっても良好な個体情報の定期的な送受信状態を維持する半導体装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＲＦＩＤにおける電力を供給するための電源としてバッテリーを具備する電源制御回路を設け、当該電源制御回路のバッテリーに対し無線信号からの信号で充電を行う。そして、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に、電力を供給する電源供給回路においてスイッチ回路を設け、低周波信号発生回路からの信号により、間欠的に信号制御回路への電力の供給を制御する。【選択図】図１
2008009972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路とを有し、
前記電源供給回路は、前記アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、前記整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、
前記スイッチ回路は、前記低周波信号発生回路からの信号により、前記バッテリーから前記電源回路に供給される電力を制御することで、前記信号制御回路への電力の供給を制御する回路であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路とを有し、
前記電源供給回路は、前記アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、制御回路と、前記整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、
前記制御回路は、前記整流回路からの電力と、前記バッテリーからの電力とを比較して、前記スイッチ回路に供給する電力を選択する回路であり、
前記スイッチ回路は、前記低周波信号発生回路からの信号により、前記制御回路を介して前記電源回路に供給される電力を制御することで、前記信号制御回路への電力の供給を制御する回路であ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
前記バッテリーは、リチウム電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池又はキャパシタであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１または２において
前記バッテリーは、負極活物質層と、前記負極活物質層上の固体電解質層と、前記固体電解質層上の正極活物質層と、前記正極活物質層上の集電体薄膜とで構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一において、
前記制御回路は、前記整流回路からの電力が前記バッテリーからの電力より小さいときは、前記バッテリーと前記スイッチ回路とを接続し、
前記バッテリーからの電力が前記整流回路からの電力より小さいときは、前記バッテリーと前記スイッチ回路とを接続しない回路であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、前記半導体装置はブースターアンテナを有し、
前記アンテナ回路はブースターアンテナを介して外部からの信号を受信するものであ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のいずれか一において、
前記アンテナ回路は、前記バッテリーを充電するための信号を受信するための第１のアンテナ回路と、前記信号制御回路に入出力される信号を送受信するための第２のアンテナ回路で構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１のアンテナ回路は、複数のアンテナ回路により構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記第１のアンテナ回路及び前記第２のアンテナ回路のいずれか一は、電磁誘導方式により信号を受信することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記低周波信号発生回路は、生成されるクロック信号を分周することにより、前記スイッチ回路に出力する信号を生成する回路であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、前記信号制御回路は、増幅回路、変調回路、復調回路、論理回路、及びメモリコントロール回路を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とするＩＣラベル、ＩＣタグ、またはＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関する。特に、電波を介したデータの送受信及び電力の受信を行う半導体装置に関する。更に、電波を介した半導体装置と当該半導体装置とデータの送受信を行うアンテナ及びリーダライタ、並びに当該半導体装置に電力を供給するためのアンテナ及び充電器、を用いた通信システムに関する。
【０００２】
なお、本明細書でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。
【背景技術】
【０００３】
近年、電磁界または電波等の無線通信を利用した個体識別技術が注目を集めている。特に、無線通信によりデータの交信を行う半導体装置として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグを利用した個体識別技術が注目を集めている。ＲＦＩＤタグ（以下、単にＲＦＩＤという）は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）タグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグとも呼ばれる。ＲＦＩＤを用いた個体識別技術は、個々の対象物の生産、管理等に役立てられ始めており、個人認証への応用も期待されている。
【０００４】
ＲＦＩＤは、電源を内蔵するか、外部から電源供給を受けるかの違いにより、ＲＦＩＤの情報を含んだ電波または電磁波を送信することが可能なアクティブタイプ（能動タイプ）のＲＦＩＤと、外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用して駆動するパッシブタイプ（受動タイプ）のＲＦＩＤとの二つのタイプに分けることができる（アクティブタイプに関しては特許文献１、パッシブタイプに関しては特許文献２を参照）。このうち、アクティブタイプのＲＦＩＤにおいては、ＲＦＩＤを駆動するための電源を内蔵しており、電源として電池を備えて構成されている。また、パッシブタイプにおいては、ＲＦＩＤを駆動するための電源として外部からの電波または電磁波（搬送波）を利用しており、電池を備えることのない構成を実現している。
【０００５】
図３１にアクティブタイプのＲＦＩＤの具体的な構成についてブロック図を示す。図３１のアクティブタイプのＲＦＩＤ３１００では、アンテナ回路３１０１によって受信された通信信号が信号制御回路３１０２における復調回路３１０５、増幅回路３１０６に入力される。通常、１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリアをＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理をおこなって送られてくる。ここで図３１においては、例として１３．５６ＭＨｚの通信信号について示す。図３１において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは１３．５６ＭＨｚのキャリアをクロックに用いている。増幅回路３１０６は１３．５６ＭＨｚのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路３１０７に供給する。またＡＳＫ変調やＰＳＫ変調された通信信号は復調回路３１０５で復調される。復調後の信号も論理回路３１０７に送られ解析される。論理回路３１０７で解析された信号はメモリコントロール回路３１０８に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路３１０８はメモリ回路３１０９を制御し、メモリ回路３１０９に記憶されたデータを取り出し論理回路３１１０に送られる。論理回路３１１０でそのデータがエンコード処理されたのち増幅回路３１１１で増幅され、その信号によって、変調回路３１１２はキャリアに変調をかける。ここで図３１における電源は、信号制御回路の外に設けられる電池３１０３によって電源回路３１０４を介して供給している。そして電源回路３１０４は増幅回路３１０６、復調回路３１０５、論理回路３１０７、メモリコントロール回路３１０８、メモリ回路３１０９、論理回路３１１０、増幅回路３１１１、変調回路３１１２などに電力を供給する。このようにしてアクティブタイプのＲＦＩＤは動作する。
【０００６】
図３２に、パッシブタイプのＲＦＩＤの具体的な構成についてブロック図を示す。図３２のパッシブタイプのＲＦＩＤ３２００では、アンテナ回路３２０１によって受信された通信信号が信号制御回路３２０２における復調回路３２０５、増幅回路３２０６に入力される。通常、通信信号は１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚなどのキャリアをＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調などの処理をおこなって送られてくる。図３２においては、通信信号として１３．５６ＭＨｚの例について示す。図３２において、信号を処理するためには基準となるクロック信号が必要であり、ここでは１３．５６ＭＨｚのキャリアをクロックに用いている。増幅回路３２０６は１３．５６ＭＨｚのキャリアを増幅し、クロックとして論理回路３２０７に供給する。またＡＳＫ変調やＰＳＫ変調された通信信号は復調回路３２０５で復調される。復調後の信号も論理回路３２０７に送られ解析される。論理回路３２０７で解析された信号はメモリコントロール回路３２０８に送られ、それに基づき、メモリコントロール回路３２０８はメモリ回路３２０９を制御し、メモリ回路３２０９に記憶されたデータを取り出し論理回路３２１０に送られる。論理回路３２１０でエンコード処理されたのち増幅回路３２１１で増幅され、その信号によって、変調回路３２１２はキャリアに変調をかける。一方、整流回路３２０３に入った通信信号は整流され、電源回路３２０４に入力される。電源回路３２０４は増幅回路３２０６、復調回路３２０５、論理回路３２０７、メモリコントロール回路３２０８、メモリ回路３２０９、論理回路３２１０、増幅回路３２１１、変調回路３２１２などに電力を供給する。このようにしてパッシブタイプのＲＦＩＤは動作する。
【特許文献１】特開２００５−３１６７２４号公報
【特許文献２】特表２００６−５０３３７６号公報
【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、図３１に示したように、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置の場合、個体情報の送受信、信号の送受信に必要な電波の強度設定に応じて、電池は経時的に消耗していき、最終的には個体情報を送受信するのに必要な電力を発生できなくなるといった課題があった。このため、駆動用の電池を備えたアクティブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置を使用し続けるためには、電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が必要となるという課題があった。
【０００８】
また、図３２に示したように、駆動するための電源として外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を利用するパッシブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置の場合、長距離の信号の送受信、信号の送受信に必要な電力の確保が難しく、良好な送受信状態を実現することが難しいといった課題があった。このため、外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力を電源として利用するパッシブタイプのＲＦＩＤを有する半導体装置の使用は、電波または電磁波（搬送波）の供給手段であるリーダ／ライタのアンテナから近距離に限られるという課題があった。
【０００９】
そこで本発明は、ＲＦＩＤを有する半導体装置において、駆動電源としての電池の経時的劣化に伴う電池の残存容量の確認や電池の交換作業をすることなく、個体情報を送受信することができ、且つ駆動するための電源としての外部からの電波または電磁波（搬送波）の電力が十分でない場合であっても定期的な個体情報の送受信の良好な状態を維持する半導体装置を提供することを課題とする。また、加えて、駆動電源から電力が供給される信号制御回路での消費電力を低減し、低消費電力で駆動することのできる半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の諸問題を解決するため、本発明はＲＦＩＤにおける電力を供給するための電源としてバッテリー（ここでは２次電池）を具備する電源供給回路を設けることを特徴とする。そして本発明は、当該電源供給回路のバッテリーに対し無線信号で充電を行うことを特徴とする。また、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に、電力を供給する電源供給回路においてスイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。以下、本発明の具体的な構成について示す。
【００１１】
本発明の半導体装置の一は、アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路とを有し、電源供給回路は、アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、スイッチ回路は、低周波信号発生回路からの信号により、バッテリーから電源回路に供給される電力を制御することで、信号制御回路への電力の供給を制御する構成とする。
【００１２】
また、別の本発明の半導体装置の一は、アンテナ回路と、電源供給回路と、信号制御回路とを有し、電源供給回路は、アンテナ回路からの信号を整流化する整流回路と、制御回路と、整流化された信号により充電されるバッテリーと、スイッチ回路と、低周波信号発生回路と、電源回路を有し、信号制御回路は、整流回路からの電力と、バッテリーからの電力とを比較して、スイッチ回路に供給する電力を選択する回路であり、スイッチ回路は、低周波信号発生回路からの信号により、制御回路を介して電源回路に供給される電力を制御することで、信号制御回路への電力の供給を制御する構成とする。
【００１３】
なお本発明において、バッテリーは、リチウム電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池又はキャパシタであってもよい。
【００１４】
なお本発明において、バッテリーは、負極活物質層と、負極活物質層上の固体電解質層と、固体電解質層上の正極活物質層と、正極活物質層上の集電体薄膜とで構成されていてもよい。
【００１５】
なお本発明において、制御回路は、整流回路からの電力がバッテリーからの電力より小さいときは、バッテリーとスイッチ回路とを接続し、バッテリーからの電力が整流回路からの電力より小さいときは、バッテリーとスイッチ回路とを接続しない回路であってもよい。
【００１６】
なお本発明において、半導体装置はブースターアンテナを有し、アンテナ回路はブースターアンテナを介して外部からの信号を受信するものであってもよい。
【００１７】
なお本発明において、アンテナ回路は、バッテリーを充電するための電力を受電するための第１のアンテナ回路と、信号制御回路からの信号を送受信するための第２のアンテナ回路で構成されていてもよい。
【００１８】
なお本発明において、第１のアンテナ回路は、複数のアンテナ回路により構成されていてもよい。
【００１９】
なお本発明において、第１のアンテナ回路及び第２のアンテナ回路のいずれか一は、電磁誘導方式により信号を受信する構成であってもよい。
【００２０】
なお本発明において、低周波信号発生回路は、生成されるクロック信号を分周することにより、スイッチ回路に出力する信号を生成する構成であってもよい。
【００２１】
なお本発明において、信号制御回路は、増幅回路、変調回路、復調回路、論理回路、メモリコントロール回路を有する構成であってもよい。
【００２２】
なお、本発明において、接続されているとは、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。したがって、本発明が開示する構成において、所定の接続関係に加え、その間に電気的な接続を可能とする他の素子（例えば、スイッチやトランジスタや容量素子やインダクタや抵抗素子やダイオードなど）が配置されていてもよい。あるいは、間に他の素子を挟まずに、直接接続されて、配置されていてもよい。なお、電気的な接続を可能とする他の素子を間に介さずに接続されていて、直接接続されている場合のみを含む場合であって、電気的に接続されている場合を含まない場合には、直接接続されている、と記載するものとする。なお、電気的に接続されている、と記載する場合は、電気的に接続されている場合と直接接続されている場合とを含むものとする。
【００２３】
なお、本発明には、様々な形態のトランジスタを適用することが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、半導体基板やＳＯＩ基板を用いて形成されるトランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＺｎＯ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、トランジスタが配置されている基板の種類は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定されることはない。従って例えば、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板などを用いて配置することが出来る。また、ある基板でトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを移動させて、別の基板上に配置するようにしてもよい。
【００２４】
また、本発明の半導体装置に適用するトランジスタの構成として、例えば、ゲート本数が２本以上になっているマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構造にすることにより、オフ電流の低減や、トランジスタの耐圧を向上させ信頼性を向上することや、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造でもよい。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、電流値を大きくし、空乏層ができやすくなってＳ値を小さくすることができる。また、チャネルの上にゲート電極が配置されている構造でもよいし、チャネルの下にゲート電極が配置されている構造でもよいし、正スタガ構造であってもよいし、逆スタガ構造でもよいし、チャネル領域が複数の領域に分かれていてもよいし、並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよい。また、チャネル（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。チャネル（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっている構造にすることにより、チャネルの一部に電荷がたまって、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、ＬＤＤ領域があってもよい。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流の低減や、トランジスタの耐圧を向上させ信頼性を向上することや、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、フラットな特性にすることができる。
【００２５】
なお、すでに述べたように、本発明の半導体装置に適用するトランジスタは、様々なタイプを用いることができ、様々な基板を用いて形成することができる。したがって、回路の全てが、ガラス基板を用いて形成されていてもよいし、プラスチック基板を用いて形成されていてもよいし、単結晶基板を用いて形成されていてもよいし、ＳＯＩ基板上を用いて形成されていてもよいし、どのような基板を用いて形成されていてもよい。回路の全てが１つの基板を用いて形成されていることにより、部品点数を減らしてコストを低減し、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させたりすることができる。あるいは、回路の一部が、ある基板を用いて形成されており、回路の別の一部が、別の基板を用いて形成されていてもよい。つまり、回路の全てが同じ基板上に形成されていなくてもよい。例えば、回路の一部は、ガラス基板上にトランジスタを用いて形成し、回路の別の一部として、単結晶基板を用いてＩＣチップを形成し、そのＩＣチップをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）でガラス基板上に配置し、回路の他方の一部と接続してもよい。あるいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）やプリント配線板を用いてガラス基板と接続してもよい。このように、回路の一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点数を減らしてコストを低減し、回路部品との接続点数を減らして信頼性を向上させたりすることができる。また、駆動電圧が高い部分や駆動周波数が高い部分は、消費電力が大きくなってしまうので、そのような部分は同じ基板に形成しないようにすれば、消費電力の増大を防ぐことができる。
【００２６】
なお、本明細書でいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指すものとする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の半導体装置は、バッテリーを具備する電源供給回路を有することを特徴とする。そのため定期的にバッテリーに対し充電を行うことができ、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信に用いられる電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、ＲＦＩＤに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源としての外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのように電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【００２８】
また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、ＲＦＩＤの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
（実施の形態１）
【００３０】
本発明の半導体装置の一構成例について、図１、図２に示すブロック図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、半導体装置をＲＦＩＤタグ（以下、単に「ＲＦＩＤ」とも記す）として利用する場合について説明する。
【００３１】
図１の半導体装置（以下、「ＲＦＩＤ１０１」と記す）は、アンテナ回路１０２、電源供給回路１０３、信号制御回路１０４によって構成されている。信号制御回路１０４は、増幅回路１０５、復調回路１０６、論理回路１０７、メモリコントロール回路１０８、メモリ回路１０９、論理回路１１０、増幅回路１１１、変調回路１１２によって構成される。また電源供給回路１０３は、整流回路１１３、バッテリー１１４、低周波信号発生回路１１５、スイッチ回路１１６、電源回路１１７によって構成される。
【００３２】
また、図２には、アンテナ回路１０２がリーダ／ライタ２０１からの信号を送受信し、そしてリーダ／ライタ２０１からの信号を元に充電を行うブロック図について示す。図２において、アンテナ回路１０２で受信した信号は、電源供給回路１０３、及び信号制御回路１０４に入力される。
【００３３】
図２において、アンテナ回路１０２より電源供給回路１０３に入力される信号は、整流回路１１３、スイッチ回路１１６を介して電源回路１１７に入力される。また図２においてアンテナ回路１０２で受信する信号は整流回路１１３を介してバッテリー１１４に入力され、バッテリー１１４の充電が行われる。また図２においてアンテナ回路１０２で受信した信号は整流回路１１３を介して低周波信号発生回路１１５に入力される。また、低周波信号発生回路１１５は、スイッチ回路１１６のオンとオフを制御する信号を出力する。
【００３４】
また図２において、アンテナ回路１０２より信号制御回路１０４に入力される信号は、増幅回路１０５を介して復調回路１０６に入力され、復調回路１０６により復調される。その後信号は論理回路１０７、メモリコントロール回路１０８、メモリ回路１０９、論理回路１１０、増幅回路１１１を経て、変調回路１１２に入力された後、変調回路１１２により変調され、アンテナ回路１０２より、リーダ／ライタ２０１に送信される。
【００３５】
なお、アンテナ回路１０２は、図４（Ａ）に示すようにアンテナ４０１、共振容量４０２によって構成されるものとして説明し、アンテナ４０１及び共振容量４０２を併せてアンテナ回路１０２ということにする。また、整流回路１１３は、アンテナ回路１０２が受信する電磁波により誘導される交流信号を整流化、平滑化をすることにより、直流信号に変換する回路であればよい。例えば、図４（Ｂ）に示すように、ダイオード４０４、ダイオード４０５、平滑容量４０６によって整流回路４０７を構成すればよい。
【００３６】
図１、図２における電源回路１１７には、搬送波の信号を整流回路１１３において整流化し、スイッチ回路１１６を介して電源回路１１７に電力供給することができる。バッテリー１１４より供給された電力は、通信距離が伸びた際にＲＦＩＤ１０１のアンテナ回路１０２から十分な電力が得られない際に、バッテリー１１４より供給される電力によってスイッチ回路１１６を介して電源回路１１７へ電力を供給することができる。
【００３７】
また、図１，図２におけるアンテナ回路１０２に設けられるアンテナの形状についても、特に限定されない。つまり、ＲＦＩＤ１０１におけるアンテナ回路１０２に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又はマイクロ波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が適宜使用用途を考慮して選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さや形状のアンテナを設ければよい。
【００３８】
例えば、伝送方式として、電磁結合方式又は電磁誘導方式（例えば、１３．５６ＭＨｚ帯）を適用する場合には、電界密度の変化による電磁誘導を利用するため、アンテナとして機能する導電膜を輪状（例えば、ループアンテナ）、らせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。
【００３９】
また、伝送方式としてマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）、２．４５ＧＨｚ帯等）を適用する場合には、信号の伝送に用いる電波の波長を考慮してアンテナとして機能する導電膜の長さや形状を適宜設定すればよく、アンテナとして機能する導電膜を例えば、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）等に形成することができる。また、アンテナとして機能する導電膜の形状は線状に限られず、電磁波の波長を考慮して曲線状や蛇行形状またはこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
【００４０】
アンテナ回路１０２とリーダ／ライタ２０１間で送受信される信号の周波数は、１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚなどがあり、それぞれＩＳＯ規格などが設定される。勿論、アンテナ回路１０２とリーダ／ライタ２０１間で送受信される信号の周波数はこれに限定されず、例えばサブミリ波である３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ未満、ミリ波である３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ未満、マイクロ波である３ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ未満、極超短波である３００ＭＨｚ以上３ＧＨｚ未満、超短波である３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ未満、短波である３ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ未満、中波である３００ＫＨｚ以上３ＭＨｚ未満、長波である３０ＫＨｚ以上３００ＫＨｚ未満、及び超長波である３ＫＨｚ以上３０ＫＨｚ未満のいずれの周波数も用いることができる。また、アンテナ回路１０２とリーダ／ライタ２０１間で送受信される信号は、搬送波を変調した信号である。搬送波の変調方式は、アナログ変調であってもデジタル変調であってよく、振幅変調、位相変調、周波数変調、及びスペクトラム拡散のいずれであってもよい。望ましくは、振幅変調、または、周波数変調にするとよい。
【００４１】
ここで、アンテナ回路１０２に設けるアンテナの形状の一例を図３に示す。例えば、図３（Ａ）に示すように信号制御回路、電源供給回路が設けられたチップ３３２の周りにアンテナ３３３を配した構造を取っても良い。また、図３（Ｂ）に示すように信号制御回路が設けられたチップ３３２上に細いアンテナ３３３を設けた構造をとってもよい。また、図３（Ｃ）に示すように信号制御回路が設けられたチップ３３２に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ３３３の形状をとってもよい。また、図３（Ｄ）に示すように信号制御回路が設けられたチップ３３２に対して１８０度無指向性（どの方向からでも同じく受信可能）なアンテナ３３３での形状をとってもよい。また、図３（Ｅ）に示すように、信号制御回路が設けられたチップ３３２に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ３３３の形状をとってもよい。アンテナ回路はこれらの形状のアンテナを用いることができる。
【００４２】
また、図３において、信号制御回路が設けられたチップ３３２とアンテナとの接続については特に限定されない。例えば、アンテナ３３３と信号制御回路が設けられたチップ３３２をワイヤボンディング接続やバンプ接続を用いて接続する、あるいはチップの一部を電極にしてアンテナ３３３に貼り付けるという方法を取ってもよい。この方式ではＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ；異方性導電性フィルム）を用いてチップ３３２をアンテナ３３３に貼り付けることができる。また、アンテナに必要な長さは受信に用いる周波数によって適正な長さが異なる。そのため、一般には波長の整数分の１の長さにし、例えば周波数が２．４５ＧＨｚの場合は約６０ｍｍ（１／２波長）、約３０ｍｍ（１／４波長）とすれば良い。
【００４３】
また、図５においては、図１，図２に示した構成におけるＲＦＩＤにおいて、アンテナ回路を増やした構成について示す。図５に示すように、アンテナ回路１０２を信号制御回路１０４用の第１のアンテナ回路３０１と、電源供給回路１０３用の第２のアンテナ回路３０２とに分けてＲＦＩＤ１０１を設けてもよい。この場合、電源供給回路１０３に給電するための無線信号は、リーダ／ライタ２０１から送信される信号とは別に、充電器３０３より供給される構成が望ましい。第２のアンテナ回路３０２に送信される無線信号は、リーダ／ライタ２０１から送受信される信号との混信を避けるため、リーダ／ライタ２０１から送信される信号と異なる周波数の信号であることが望ましい。
【００４４】
なお、図５に示す構成において、第２のアンテナ回路３０２は、充電器３０３からの信号の受信に限らず、空間内の他の無線信号を受信し、電源供給回路に信号を供給してもよい。例えばＲＦＩＤ１０１のバッテリー１１４を充電するために第２のアンテナ回路３０２で受信する無線信号（電波）として、携帯電話の中継局の電波（８００〜９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ、１．９〜２．１ＧＨｚ帯等）、携帯電話から発振される電波、電波時計の電波（４０ｋＨｚ等）、家庭用の交流電源のノイズ（６０Ｈｚ等）、他のリーダ／ライタ（ＲＦＩＤ１０１と直接やりとりを行わないリーダ／ライタ）から無作為に生じている電波等を利用することができる。
【００４５】
外部の無線信号を受信してバッテリーの充電を無線で行うことによって、バッテリーを充電するための充電器等を別途必要としないため、より低コストでＲＦＩＤを設けることができる。また、第２のアンテナ回路３０２に設けられるアンテナの形状は、これらの無線信号を受信しやすい長さや形状で設ける。また、上記のような複数種（複数の周波数帯）の電波を受信する場合には、長さや形状の異なるアンテナを含む複数のアンテナ回路を設けることが好ましい。
【００４６】
また本発明では、低周波信号発生回路１１５からの信号によりスイッチ回路１１６のオンとオフを制御することで、間欠的にＲＦＩＤを動作させ消費電力の低減を図っている。一般にＲＦＩＤはリーダ／ライタからの信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。本発明では、そのような場合に、ＲＦＩＤの動作を停止することによって、バッテリーに蓄えた電力の消費を低減することができる。本発明における半導体装置において、常時動作しているのは、図１、図２における低周波信号発生回路１１５のみである。低周波信号発生回路１１５はバッテリー１１４に蓄えられた電力をもとに動作する。
【００４７】
また本発明において、バッテリーとは、充電することで連続使用時間を回復することができる電池のことをいう。なおバッテリーとしては、厚さ１μｍ〜数μｍのシート状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばリチウム電池、好ましくはゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池等を用いることで、小型化が可能である。勿論、充電可能な電池であればなんでもよく、ニッケル水素電池、ニカド電池などの充電放電可能な電池であってもよいし、また大容量のコンデンサーなどを用いても良い。
【００４８】
次に図１、図２における電源回路１１７の例について、図６を用いて説明する。
【００４９】
電源回路１１７は基準電圧回路とバッファ増幅回路で構成される。基準電圧回路は抵抗１０００、ダイオード接続のトランジスタ１００２、１００３によって構成され、トランジスタのＶＧＳの２倍に相当する基準電圧を発生させる。バッファ増幅回路はトランジスタ１００５、１００６で構成される差動回路、トランジスタ１００７、１００８によって構成されるカレントミラー回路、電流供給用抵抗１００４、トランジスタ１００９、抵抗１０１０によって構成されるソース接地増幅回路より構成される。
【００５０】
図６に示す電源回路において、出力端子より流れる電流が大きいときはトランジスタ１００９に流れる電流が少なくなり、また、出力端子より流れる電流が小さいときはトランジスタ１００９に流れる電流が多くなり、抵抗１０１０に流れる電流はほぼ一定となるように動作する。また出力端子の電位は基準電圧回路とほぼ同じ値となる。ここでは基準電圧回路とバッファ増幅回路を有する電源回路を示したが、本発明に用いる電源回路は図６に限定されず、他の形式の回路であっても良い。
【００５１】
次に、図１、図２に示すＲＦＩＤ１０１の信号制御回路１０４に、リーダ／ライタ２０１よりデータを書き込む際の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０２で受信した信号は、増幅回路１０５を介して、クロック信号として、論理回路１０７に入力される。さらに、アンテナ回路１０２から入力された信号は復調回路１０６で復調され、データとして論理回路１０７に入力される。
【００５２】
論理回路１０７において、入力されたデータはデコードされる。リーダ／ライタ２０１がデータを変形ミラー符号、ＮＲＺ−Ｌ符号などでエンコードして送信するため、それを論理回路１０７はデコードする。デコードされたデータは、メモリコントロール回路１０８に送られ、それに従いメモリ回路１０９にデータが書き込まれる。メモリ回路１０９は電源が切れても保持できる不揮発性メモリ回路である必要があり、マスクＲＯＭなどが使用される。
【００５３】
また、図１、図２に示すＲＦＩＤ１０１の信号制御回路１０４におけるメモリ回路１０９に記憶されたデータをリーダ／ライタ２０１が読み出す場合は以下のように動作する。アンテナ回路１０２で受信した交流信号は、増幅回路１０５を通して論理回路１０７に入力され、論理演算が行われる。そして、論理回路１０７からの信号を用いて、メモリコントロール回路１０８を制御し、メモリ回路１０９に記憶されているデータを読み出す。次にメモリ回路１０９から呼び出されたデータを論理回路１１０で加工し、増幅回路１１１で増幅の後、変調回路１１２を動作させる。データの加工はＩＳＯ１４４４３、ＩＳＯ１５６９３、ＩＳＯ１８０００などの規格に定められた方式に従い加工されるが、リーダ／ライタとの整合性が確保されれば、上記規格以外であってもかまわない。
【００５４】
変調回路１１２が動作すると、アンテナ回路１０２のインピーダンスが変化する。これによって、アンテナ回路１０２で反射されるリーダ／ライタ２０１の信号に変化が生じる。この変化をリーダ／ライタが読み取ることによってＲＦＩＤ１０１のメモリ回路１０９に記憶されたデータを知ることが可能になる。このような変調方式を負荷変調方式という。
【００５５】
なお、信号制御回路１０４に設けるトランジスタとして、様々な形態のトランジスタを適用することが出来る。よって、適用可能なトランジスタの種類に限定はない。したがって、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、半導体基板やＳＯＩ基板を用いて形成されるトランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＺｎＯ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。なお、非単結晶半導体膜には水素またはハロゲンが含まれていてもよい。また、信号制御回路１０４が形成されている基板の種類は、様々なものを用いることができ、特定のものに限定されることはない。従って例えば、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板などを用いて形成することが出来る。また、ある基板に信号制御回路１０４を形成し、その後、別の基板に信号制御回路１０４を移動させて、別の基板上に配置するようにしてもよい。
【００５６】
次に、図１、図２に示すＲＦＩＤ１０１に、外部の無線信号より電力を充電する際の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０２で受信した外部の無線信号は、整流回路１１３により、半波整流され、そして平滑化される。そして整流回路１１３から出力される電力は、スイッチ回路１１６を介して、電源回路１１７に供給され、余剰電力がバッテリー１１４に蓄えられる。
【００５７】
また、前述したように、本発明では間欠的にＲＦＩＤを動作させることにより、消費電力の低減を図っている。一般にＲＦＩＤはリーダ／ライタからの信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。そのような場合に、ＲＦＩＤの動作を停止することによって、バッテリーに蓄えた電力の消費を低減することができる。本発明において、常時動作しているのは、図１，図２における低周波信号発生回路１１５のみである。低周波信号発生回路１１５はバッテリー１１４に蓄えられた電力をもとに動作する。図７を用いて、低周波信号発生回路の出力波形について説明する。
【００５８】
図７には、低周波信号発生回路がスイッチ回路に出力する信号の波形について示している。図７の例では出力波形のデューティ比を１：ｎ（ｎは整数）にすることによって、消費電力を１／（ｎ＋１）程度にすることができる。この信号を元にしてスイッチ回路１１６を駆動する。スイッチ回路１１６はバッテリー１１４と電源回路１１７を出力信号がハイになっている期間だけ接続し、それによって、その期間だけＲＦＩＤを動作させる。
【００５９】
また図８には図１，図２における低周波信号発生回路の具体的な構成例について説明する。図８の低周波信号発生回路１１５はリングオシレータ８２０、分周回路８２１、ＡＮＤ回路８２２、インバータ８２３、８２４によって構成されている。リングオシレータ８２０の発振信号を分周回路８２１で分周し、その出力をＡＮＤ回路８２２にいれ、ＡＮＤ回路８２２で低デューティ比の信号を作り出している。さらにＡＮＤ回路８２２の出力をインバータ８２３、インバータ８２４を介して、トランスミッションゲート８２５で構成されるスイッチ回路１１６に入力している。リングオシレータ８２０は低周波数で発振するリングオシレータであり、たとえば、１ｋＨｚで発振させる。
【００６０】
また図９は図８で示した低周波信号発生回路１１５の各構成から出力される信号のタイミングチャートについて示す。図９において、リングオシレータ８２０の出力波形、分周回路８２１の出力波形、ＡＮＤ回路８２２の出力波形を示したものである。分周回路８２１を１０２４分周の分周回路とすれば分周回路の出力信号としては、図９に図示するような順次分周された信号である分周回路出力波形１、分周回路出力波形２、分周回路出力波形３が順次出力されていく。本実施の形態では例として、分周回路８２１を１０２４分周の分周回路であるとすると、分周回路８２１から出力された複数の信号が入力されたＡＮＤ回路８２２より出力される信号のデューティ比を１：１０２４の信号として形成することができる。このときリングオシレータ８２０の発振周波数が１ＫＨｚであれば１つの周期において動作期間は０．５ｕｓ、非動作期間は５１２ｕｓである。リングオシレータの発振周波数は１ＫＨｚに限らず、他の周波数であっても良い。また、分周回路における分周の数も１０２４に限らず他の値であっても良い。
【００６１】
そして本発明における低周波信号発生回路から出力される信号は定期的にスイッチ回路１１６のトランスミッションゲートのオンとオフを制御し、バッテリー１１４から電源回路への電力の供給を制御することができる。すなわち、バッテリー１１４から信号制御回路への電力の供給を間欠的に行うことにより、ＲＦＩＤの低消費電力化を図ることができる。
【００６２】
本発明のＲＦＩＤにおいては、リーダ／ライタからの信号に対し、一定周期の割合で信号を送信することにより消費電力を十分小さく下げることが可能になる。また加えて、ＲＦＩＤの外部より入力される無線信号をアンテナ回路で受信し、電源供給回路におけるバッテリー内に電力を蓄電することにより、信号制御回路に供給する電力を定期的にアンテナ回路より供給されることなく動作することが可能になる。また、アンテナ回路から受信信号の電力と、バッテリー内に蓄電された電力を制御回路により比較することで、整流回路からの電力の供給か、バッテリーから電源回路への供給かを選択することによりさらなる低消費電力化を図ることができるため好適である。
【００６３】
以上のように、本発明のＲＦＩＤを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部の無線信号を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。
（実施の形態２）
【００６５】
本実施の形態では、上記実施の形態１で示したＲＦＩＤである半導体装置において、電源供給回路における電源回路に供給される電力として整流回路からの電力とバッテリーからの電力のいずれを用いるかの選択を制御するための制御回路を備えた構成に関して、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態１と同じ部分は同じ符号を用いて示す場合がある。
【００６６】
本実施の形態における本発明の半導体装置の一構成例について、図１０、図１１に示すブロック図を用いて説明する。なお、本実施の形態では、半導体装置をＲＦＩＤとして利用する場合について説明する。
【００６７】
図１０のＲＦＩＤ１０１は、アンテナ回路１０２、電源供給回路１０３、信号制御回路１０４によって構成されている。信号制御回路１０４は、増幅回路１０５、復調回路１０６、論理回路１０７、メモリコントロール回路１０８、メモリ回路１０９、論理回路１１０、増幅回路１１１、変調回路１１２によって構成される。また電源供給回路１０３は、整流回路１１３、制御回路１００１、バッテリー１１４、低周波信号発生回路１１５、スイッチ回路１１６、電源回路１１７によって構成される。実施の形態１における図１の構成との違いは、制御回路１００１が整流回路１１３とバッテリー１１４との間にある点にある。
【００６８】
また、図１１には、アンテナ回路１０２とリーダ／ライタ２０１との間で信号が送受信され、そしてリーダ／ライタ２０１からの信号を元に充電を行うブロック図について示す。図１１において、アンテナ回路１０２で受信した信号は、電源供給回路１０３、及び信号制御回路１０４に入力される。
【００６９】
図１１において、アンテナ回路１０２より電源供給回路１０３に入力される信号は、整流回路１１３、スイッチ回路１１６を介して電源回路１１７に入力される。また図１１においてアンテナ回路１０２で受信する信号は整流回路１１３、制御回路１００１を介してバッテリー１１４に入力され、バッテリー１１４の充電が行われる。
【００７０】
また図１１において、アンテナ回路１０２より信号制御回路１０４に入力される信号は、増幅回路１０５を介して復調回路１０６に出力され、復調回路１０６により復調された後、論理回路１０７、メモリコントロール回路１０８、メモリ回路１０９、論理回路１１０、増幅回路１１１を経て、変調回路１１２に入力され、変調回路１１２により変調された後、アンテナ回路１０２より、リーダ／ライタ２０１に送信される。
【００７１】
なお、アンテナ回路１０２は、実施の形態１で示した図４（Ａ）に示す構成であればよい。また、整流回路１１３は、実施の形態１で示した図４（Ｂ）に示す構成であればよい。
【００７２】
また、図１０，図１１におけるアンテナ回路１０２については、実施の形態１で述べたアンテナ回路１０２の説明と同様であるためここでは説明を省略する。
【００７３】
なお、アンテナ回路１０２に設けるアンテナの形状の例としては、実施の形態１で説明した図３の形状を用いれば良く、上述の説明と同様であるためここでは省略する。
【００７４】
また、図１２においては、図１０，図１１に示した構成におけるＲＦＩＤにおいて、アンテナ回路を増やした構成について示す。図１２に示す構成は、実施の形態１で示した図５の構成に対応する。そのため、実施の形態１で示した図５の説明と同様であり、ここでは省略する。
【００７５】
図１０、図１１における電源回路１１７の構成については、実施の形態１で述べた電源回路１１７の説明、及び図６の構成と同様であるためここでは説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態において、電源供給回路１０３では、整流回路１１３から出力される電力が、信号制御回路１０４を動作させるのに必要な電力より十分に大きいときには、整流回路から出力される電力のうち余剰電力をバッテリーに蓄え、整流回路から出力される電力が、信号制御回路を動作させるのに十分でないときには、バッテリーからも電源回路に電力を供給する制御手段を有している。
【００７７】
本実施の形態においては、整流回路１１３に制御回路１００１を介してバッテリー１１４を接続することにより電源回路への電力の制御を実現することができる。整流回路１１３にバッテリー１１４を接続することによって、余剰電力をバッテリー１１４に蓄え、整流回路１１３から出力される電力が低下した時にはバッテリー１１４から電源回路１１７に電力を供給する。
【００７８】
また、図１０、図１１に示す制御回路１００１の例について図１３を用いて説明する。
【００７９】
図１３において制御回路１００１は整流素子１３９４、整流素子１３９５、電圧比較回路１３９１、スイッチ１３９２、及びスイッチ１３９３を有している。
【００８０】
図１３において、電圧比較回路１３９１は、バッテリー１１４から出力される電圧と整流回路１１３から出力される電圧とを比較する。整流回路１１３から出力される電圧がバッテリー１１４から出力される電圧よりも十分に高いときには、電圧比較回路１３９１はスイッチ１３９２をオンにし、スイッチ１３９３をオフにする。すると、整流回路１１３から整流素子１３９４及びスイッチ１３９２を介してバッテリー１１４に電流が流れる。一方、整流回路１１３から出力される電圧がバッテリー１１４から出力される電圧と比較して十分な高さでなくなると、電圧比較回路１３９１はスイッチ１３９２をオフにし、スイッチ１３９３をオンにする。このとき、整流回路１１３から出力された電圧がバッテリー１１４から出力された電圧より高ければ、整流素子１３９５には電流が流れないが、整流回路１１３から出力された電圧がバッテリー１１４から出力された電圧より低ければ、バッテリー１１４からスイッチ１３９３及び整流素子１３９５、スイッチ回路１１６を介して電源回路１１７に電流が流れる。
【００８１】
なお、制御回路１００１は本実施の形態で説明した構成に限定されず、他の形式を用いても良い。
【００８２】
また、図１３においてにおいて説明した電圧比較回路１３９１の例について図１４を用いて説明する。
【００８３】
図１４に示す構成において、電圧比較回路１３９１は、バッテリー１１４から出力される電圧を抵抗素子１４０３と抵抗素子１４０４で抵抗分割し、整流回路１１３から出力される電圧を抵抗素子１４０１と抵抗素子１４０２で抵抗分割し、これらの抵抗分割により得られる電位をコンパレーター１４０５に入力している。コンパレーター１４０５の出力にはインバータ形式のバッファ回路１４０６及びバッファ回路１４０７を直列に接続する。そして、バッファ回路１４０６の出力は図１３におけるスイッチ１３９３の制御端子に入力され、バッファ回路１４０７の出力は図１３におけるスイッチ１３９２の制御端子に入力され、図１３のスイッチ１３９２及びスイッチ１３９３のオンとオフを制御する。なお、図１３におけるスイッチ１３９２及びスイッチ１３９３は制御端子に入力される信号がＨレベルのときオンし、Ｌレベルのときオフするものとする。
【００８４】
また図１４に示す構成において、抵抗分割して、コンパレーター１４０５に入力する電圧を調整することにより、バッテリー１１４から出力される電圧より整流回路１１３から出力される電圧がどれだけ高くなったら、スイッチ１３９２をオンにし、スイッチ１３９３をオフにするかを制御することができる。
【００８５】
なお、電圧比較回路１３９１は本実施の形態において説明した構成に限定されず、他の形式を用いても良い。
【００８６】
また、図１０、図１１に示すＲＦＩＤ１０１の信号制御回路１０４に、リーダ／ライタ２０１よりデータを書き込む際の動作、ＲＦＩＤ１０１の信号制御回路１０４におけるメモリ回路１０９に記憶されたデータをリーダ／ライタ２０１が呼び出す動作については、実施の形態１において説明した図１、図２における動作と同様であるため本実施の形態においてはその説明を省略する。
【００８７】
次に、図１０、図１１に示すＲＦＩＤ１０１に、外部の無線信号より電力を充電する際の動作を以下に説明する。アンテナ回路１０２で受信した外部の無線信号は、整流回路１１３により、半波整流され、そして平滑化される。
【００８８】
そして制御回路１００１において、バッテリー１１４から出力される電圧と整流回路１１３から出力される電圧とを比較する。整流回路１１３から出力される電圧がバッテリー１１４から出力される電圧よりも十分高ければ、整流回路１１３とバッテリー１１４とを接続する。このとき整流回路１１３から出力される電力はバッテリー１１４と電源回路１１７の両方に供給され、余剰電力がバッテリー１１４に蓄えられる。
【００８９】
制御回路１００１は、整流回路１１３から出力される電圧がバッテリー１１４から出力される電圧と比較して十分な高さでなくなると電源回路１１７とバッテリー１１４とを接続する。このとき、整流回路１１３から出力された電圧がバッテリー１１４から出力された電圧より高いときには、整流回路１１３から出力される電力が電源回路１１７に供給され、バッテリーへの充電やバッテリーの電力の消費はない。そして、整流回路１１３から出力される電圧がバッテリー１１４から出力される電圧より低くなると、バッテリー１１４から電源回路に電力を供給する。すなわち、制御回路１００１は整流回路１１３から出力される電圧とバッテリー１１４から出力される電圧とに応じて電流の方向を制御する。
【００９０】
また、前述したように、本発明では低周波信号発生回路１１５の出力信号によりスイッチ回路１１６のオンとオフを切り替え、間欠的にＲＦＩＤを動作させ消費電力の低減を図っている。一般にＲＦＩＤは信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。そのような場合に、ＲＦＩＤの動作を停止することによって、バッテリーに蓄えた電力の消費を低減することができる。
【００９１】
なお本実施の形態における低周波信号発生回路の構成及びタイミングチャートについては、実施の形態１で説明した図７、図８、図９、及びその説明箇所と同様であるため、本実施の形態においては説明を省略する。
【００９２】
このようにして、本発明のＲＦＩＤにおいては、リーダ／ライタからの信号に対し、一定周期で信号を送信することにより消費電力を十分小さく下げることが可能になる。また加えて、ＲＦＩＤの外部より入力される無線信号をアンテナ回路で受信し、電源供給回路におけるバッテリー内に電力を蓄電することにより、信号制御回路に供給する電力を定期的にアンテナ回路より供給することなくＲＦＩＤを動作することが可能になる。また、アンテナ回路から入力される受信信号の電力と、バッテリー内に蓄電された電力を制御回路により比較することで、整流回路から電源回路に電力を供給するか、バッテリーから電源回路に電力を供給するかを選択することにより、さらなるバッテリーにおける消費電力の低減を図ることができるため好適である。
【００９３】
以上のように、本発明のＲＦＩＤを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来問題視されていた電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源として外部の無線信号を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのように電池の残存容量の確認や電池の交換を行なわずに使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【００９４】
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。
（実施の形態３）
【００９５】
本実施の形態では、上記実施の形態１で示したＲＦＩＤを有する半導体装置において、ブースターアンテナ回路（以下、ブースターアンテナという）を有する構成に関して、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態において使用する図面に関し、実施の形態１と同じ部分は同じ符号を用いて示す。
【００９６】
なお、本実施の形態において述べるブースターアンテナとは、リーダ／ライタからの信号や充電器等の無線信号を受信するアンテナ回路よりも、サイズの大きいアンテナ回路（以下、ブースターアンテナという）のことをいう。アンテナ回路とブースターアンテナを使用する周波数帯域で共振させ、磁界結合させることで、リーダ／ライタまたは充電器より発振された信号を、効率よく目的のＲＦＩＤへ伝達させることができるものをいう。ブースターアンテナは磁界を介してコイルアンテナと結合しているため、直接チップアンテナ及び信号制御回路とは接続する必要が無いため好適である。
【００９７】
本実施の形態におけるＲＦＩＤに用いる半導体装置について、図１５に示すブロック図を用いて説明する。
【００９８】
図１５のＲＦＩＤ１０１は、アンテナ回路１０２、ブースターアンテナ１５０１、電源供給回路１０３、信号制御回路１０４によって構成されている。信号制御回路１０４は、増幅回路１０５、復調回路１０６、論理回路１０７、メモリコントロール回路１０８、メモリ回路１０９、論理回路１１０、増幅回路１１１、変調回路１１２によって構成される。また電源供給回路１０３は、整流回路１１３、バッテリー１１４、低周波信号発生回路１１５、スイッチ回路１１６、電源回路１１７によって構成される。また、図１５においては、アンテナ回路１０２とリーダ／ライタ２０１との間で信号がブースターアンテナを介して送受信され、そしてリーダ／ライタ２０１からの信号を元に充電が行われることを示したブロック図でもある。実施の形態１における図２の構成との違いは、ブースターアンテナ１５０１がリーダ／ライタ２０１とアンテナ回路１０２との間にある点にある。
【００９９】
図１５において、ＲＦＩＤ１０１は、ブースターアンテナ１５０１がリーダ／ライタ２０１からの信号を受信し、アンテナ回路１０２とブースターアンテナ１５０１との磁界結合によりリーダ／ライタからの信号がアンテナ回路１０２で受信される。図１５において、アンテナ回路１０２より電源供給回路１０３に入力される信号は、整流回路１１３、スイッチ回路１１６を介して電源回路１１７に入力される。また図１５においてアンテナ回路１０２で受信する信号は整流回路１１３を介してバッテリー１１４に入力され、バッテリー１１４の充電が行われる。
【０１００】
また図１５において、アンテナ回路１０２より信号制御回路１０４に入力される信号は、増幅回路１０５を介して復調回路１０６により復調され、論理回路１０７、メモリコントロール回路１０８、メモリ回路１０９、論理回路１１０、増幅回路１１１を経て、変調回路１１２により変調され、アンテナ回路１０２より、リーダ／ライタ２０１に送信される。
【０１０１】
なお、アンテナ回路１０２は、実施の形態１で示した図４（Ａ）に示す構成であればよい。また、整流回路１１３は、実施の形態１で示した図４（Ｂ）に示す構成であればよい。
【０１０２】
また、図１５におけるアンテナ回路１０２については、実施の形態１で述べたアンテナ回路１０２の説明と同様であるためここでは説明を省略する。
【０１０３】
また、本実施の形態においては、アンテナ回路１０２がブースターアンテナ１５０１を介して信号を受信する際は、電磁誘導方式により信号の交信が行なわれる。そのため、図１５におけるＲＦＩＤ１０１は、コイル状のアンテナ回路１０２、ブースターアンテナ１５０１を有する構成となる。図１５において、リーダ／ライタ２０１のアンテナ回路中のコイル状のアンテナとＲＦＩＤ１０１のブースターアンテナ１５０１を近づけると、リーダ／ライタ２０１におけるアンテナ回路のコイル状のアンテナから交流磁界が発生する。交流磁界がＲＦＩＤ１０１内のコイル状のブースターアンテナ１５０１を貫き、電磁誘導によりＲＦＩＤ１０１内のコイル状のブースターアンテナの端子間（アンテナの一端と他端の間）に起電力が発生する。コイル状のブースターアンテナ１５０１において電磁誘導による起電力が発生すると共にブースターアンテナ自体から交流磁界が発生する。そして、ブースターアンテナ１５０１から発生する交流磁界がＲＦＩＤ１０１内のコイル状のアンテナ回路１０２を貫き、電磁誘導によりＲＦＩＤ１０１内のコイル状のアンテナ回路１０２の端子間（アンテナの一端と他端の間）に起電力が発生する。このようにして、ＲＦＩＤ１０１は、リーダ／ライタ２０１から信号及び起電力を得ることができる。
【０１０４】
本実施の形態においては、図１５のブースターアンテナを具備する構成により、リーダ／ライタ２０１とＲＦＩＤ１０１間の信号の送受信についての通信距離を伸ばすことができ、信号のやりとりをより確実にすることができるため好適である。
【０１０５】
また、実施の形態１の図５において示したアンテナ回路の如く、リーダ／ライタ２０１との信号の送受信に第１のアンテナ回路３０１、充電器３０３からの無線信号の受信に第２のアンテナ回路３０２を設け、第１のアンテナ回路３０１とリーダ／ライタ２０１との信号の送受信にブースターアンテナを用いる構成としてもよい。その例として図１６に第１のアンテナ回路３０１及び第２のアンテナ回路３０２及び充電器３０３を含む構成について示す。アンテナ回路とブースターアンテナを使用する周波数帯域で共振させ、磁界結合させることで、リーダ／ライタ２０１より発振された信号を、効率よく目的のＲＦＩＤへ伝達させることができ好適である。
【０１０６】
なお図１６に示した構成において、ブースターアンテナ１５０１の同調を第１のアンテナ回路３０１に限らず、ブースターアンテナ１５０１が同調する周波数の帯域を変化させることにより他のアンテナと磁界結合させることもできる。例えば図１６に示す構成において、ブースターアンテナ１５０１が充電器３０３からの信号を受信し第２のアンテナ回路３０２と磁界結合することで充電器からの信号を第２のアンテナに伝える構成であってもよい。
【０１０７】
なお図１６に示した構成において、ブースターアンテナ１５０１の同調を第１のアンテナ回路３０１または第２のアンテナ回路３０２のいずれか一方に限らず、ブースターアンテナ１５０１が同調する周波数の帯域を広げることにより複数のアンテナと磁界結合させることもできる。例えば、図１６に示す構成において、ブースターアンテナ１５０１がリーダ／ライタ２０１及び充電器３０３からの信号を受信し第１のアンテナ回路３０１及び第２のアンテナ回路３０２と磁界結合することでリーダ／ライタからの信号及び充電器からの信号を送受信する構成であってもよい。この場合、第１のアンテナ回路３０１及び第２のアンテナ回路３０２の同調する周波数を近づけておくことにより、よりブースターアンテナ１５０１における電磁誘導の効率が上がるため好ましい。よって、第２のアンテナ回路３０２と充電器３０３間で送受信される信号の周波数ｍ（ｍは正の数）は、第１のアンテナ回路３０１で送受信される信号の周波数をＭ（Ｍは正の数）とすると、０．５ｍ＜Ｍ＜１．５ｍの関係にあり、且つｍ≠Ｍを満たす周波数であることが望ましい。前述の効果に加えて、第２のアンテナ回路３０２に入力される信号の周波数を前述の範囲に設定することにより、第１のアンテナ回路３０１及び第２のアンテナ回路３０２の形状を大きく異ならせることなく設計することが可能となり好適である。すなわち、リーダ／ライタ２０１とＲＦＩＤ１０１間の信号の送受信及び充電器３０３とＲＦＩＤ１０１間の信号の送受信についての通信距離を伸ばすことができ、データのやりとり及びバッテリー１１４への充電をより確実におこなうことができ好適である。
【０１０８】
また、図１５に示すＲＦＩＤ１０１の信号制御回路１０４に、リーダ／ライタ２０１よりデータを書き込む際の動作、ＲＦＩＤ１０１の信号制御回路１０４におけるメモリ回路１０９に記憶されたデータをリーダ／ライタ２０１が呼び出す動作については、リーダ／ライタ２０１からの信号がブースターアンテナを介してアンテナ回路に入力される以外、実施の形態１において説明した図１、図２における動作と同様であるため本実施の形態においてはその説明を省略する。
【０１０９】
また、図１５に示すＲＦＩＤ１０１に、外部の無線信号より電力を充電する際の動作については、実施の形態１において説明した図１における動作の説明と同様であるため本実施の形態においてはその説明を省略する。
【０１１０】
また、本実施の形態における低周波信号発生回路の構成及びタイミングチャートについては、実施の形態１で説明した図７、図８、図９、及びその説明箇所と同様であるため、本実施の形態においては説明を省略する。
【０１１１】
なお、本実施の形態においては、実施の形態２で説明した電源供給回路１０３における制御回路を設ける構成としてもよい。本実施の形態において制御回路を有する構成とすることにより、ブースターアンテナを設ける構成の効果に加えて、アンテナ回路から受信信号の電力と、バッテリー内に蓄電された電力を制御回路により比較することで、整流回路からの電力の供給か、バッテリーから電源回路への供給かを選択することによりさらなるバッテリーにおける消費電力の低減を図ることができるため好適である。
【０１１２】
以上のように、本発明のＲＦＩＤを有する半導体装置は、バッテリーを有することを特徴とする。そのため、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーに電力を供給するための信号を受信するアンテナを有することを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【０１１３】
また、前述したように、本発明では低周波信号発生回路１１５の出力信号によりスイッチ回路１１６のオンとオフを切り替え、間欠的にＲＦＩＤを動作させ消費電力の低減を図っている。一般にＲＦＩＤは信号に対して常時動作しているが、データの内容や、用途によっては必ずしも常時応答しなくとも良い場合もある。そのような場合に、ＲＦＩＤの動作を停止することによって、バッテリーや大容量のコンデンサーにおける消費電力を低減することができる。
【０１１４】
さらに、本実施の形態の構成においては、実施の形態１の構成に加えて、ブースターアンテナを有することを特徴とする。そのため、ＲＦＩＤとリーダ／ライタ間のデータの送受信、ＲＦＩＤと充電器からの充電用の信号の受信に対して、より確実に通信を行うことが可能となるといった利点を有する。
【０１１５】
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態の記載と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０１１６】
本実施例では、本発明の無線通信によりデータの送受信をおこなう半導体装置（以下、ＲＦＩＤ）におけるバッテリーの例について説明する本明細書において、バッテリーとは、充電することで連続使用時間を回復することができる電池のことをいう。バッテリーとしては、シート状に形成された電池を用いることが好ましく、例えばリチウム電池、好ましくはゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池等を用いることで、小型化が可能である。勿論、充電可能な電池であればなんでもよく、ニッケル水素電池、ニカド電池などの充電放電可能な電池であってもよいし、また大容量のコンデンサーなどを用いることもできる。
【０１１７】
本実施例においては、バッテリーとしてリチウムイオン電池の例について説明する。リチウムイオン電池は、ニッカド電池、鉛電池などと比べて、メモリ効果がなく、電流量が大きく取れるなどの利点からが広く用いられている。また、リチウムイオン電池は近年、薄膜化の研究がおこなわれており、厚さ１μｍ〜数μｍのものも作られつつある（以下、薄膜二次電池という）。このような薄膜二次電池をＲＦＩＤなどに貼り付けることによってフレキシブルな二次電池として活用できる。
【０１１８】
図１７に本発明のバッテリーとして用いることが可能な薄膜二次電池の例を示す。図１７に示した例においては、リチウムイオン薄膜電池の断面例である。
【０１１９】
図１７の積層構造について説明する。図１７の基板７１０１上に電極となる集電体薄膜７１０２を成膜する。集電体薄膜７１０２は負極活物質層７１０３と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。次に集電体薄膜７１０２上に負極活物質層７１０３を成膜する。一般には酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）などが用いられる。次に負極活物質層７１０３上に固体電解質層７１０４を成膜する。一般にはリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）などが用いられる。次に固体電解質層７１０４上に正極活物質層７１０５を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）を用いても良い。次に正極活物質層７１０５上に電極となる集電体薄膜７１０６を成膜する。集電体薄膜７１０６は正極活物質層７１０５と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。
【０１２０】
なお、上記集電体薄膜７１０２、負極活物質層７１０３、固体電解質層７１０４、正極活物質層７１０５、集電体薄膜７１０６の薄膜層は、スパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。また集電体薄膜７１０２、負極活物質層７１０３、固体電解質層７１０４、正極活物質層７１０５、集電体薄膜７１０６の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０１２１】
次に以下に充電時、放電時の動作を説明する。充電時には、正極活物質からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層を介して負極活物質に吸収される。このときに、正極活物質から外部へ電子が放出される。
【０１２２】
また放電時には、負極活物質からリチウムがイオンとなって離脱する。そのリチウムイオンは固体電解質層を介して、正極活物質に吸収される。このとき負極活物質層から外部に電子が放出される。この様にして薄膜二次電池は動作する。
【０１２３】
なお、再度集電体薄膜７１０２、負極活物質層７１０３、固体電解質層７１０４、正極活物質層７１０５、集電体薄膜７１０６の薄膜層を重ねて形成することで、より大きい電力の充放電が可能になるため好適である。
【０１２４】
以上のように、薄膜二次電池を形成することで、シート状であり、且つ充放電可能なバッテリーを形成することができる。
【０１２５】
本実施例は、上記の実施の形態および他の実施例と自由に組み合わせることができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、ＲＦＩＤに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【０１２６】
また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、ＲＦＩＤの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。
【実施例２】
【０１２７】
本実施例では、上記実施の形態で示した本発明の半導体装置をＲＦＩＤとして用いた際の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。本実施例においては、アンテナ回路、電源供給回路、信号制御回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に一度にアンテナ回路、電源供給回路、信号制御回路を形成し、電源供給回路、信号制御回路を構成するトランジスタを薄膜トランジスタとすることで、小型化を図ることができるため好適である。また、電源供給回路におけるバッテリーとしては上記実施例で説明した薄膜二次電池を用いた例について本実施例では説明する。
【０１２８】
なお、本実施例においては、上記実施の形態で述べたアンテナ回路について、その形状及び取り付け位置について述べるに留まるため、単にアンテナと称することにする。
【０１２９】
まず、基板１３０１の一表面に絶縁膜１３０２を介して剥離層１３０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜１３０４と半導体膜１３０５（例えば、非晶質珪素を含む膜）を積層して形成する（図１８（Ａ）参照）。なお、絶縁膜１３０２、剥離層１３０３、絶縁膜１３０４および非晶質半導体膜１３０５は、連続して形成することができる。
【０１３０】
基板１３０１は、ガラス基板、石英基板、金属基板（例えばステンレス基板など）、セラミック基板、Ｓｉ基板等の半導体基板、など、から選択されるものである。他にもプラスチック基板として、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリルなどの基板を選択することもできる。なお、本工程では、剥離層１３０３は、絶縁膜１３０２を介して基板１３０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板１３０１の全面に剥離層を設けた後に、フォトリソグラフィ法により選択的に設けてもよい。
【０１３１】
絶縁膜１３０２、絶縁膜１３０４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜１３０２、１３０４を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成してもよい。絶縁膜１３０２は、基板１３０１から剥離層１３０３又はその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜１３０４は基板１３０１、剥離層１３０３からその上に形成される素子に不純物元素が混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。このように、ブロッキング層として機能する絶縁膜１３０２、１３０４を形成することによって、基板１３０１からＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、剥離層１３０３から剥離層に含まれる不純物元素がこの上に形成する素子に悪影響を与えることを防ぐことができる。なお、基板１３０１として石英を用いるような場合には絶縁膜１３０２、１３０４を省略してもよい。
【０１３２】
剥離層１３０３は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属膜としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）から選択された元素または元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層又は積層して形成する。また、これらの材料は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等の各種ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。金属膜と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属膜を形成した後に、酸素雰囲気下またはＮ２Ｏ雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気下または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。また、プラズマ処理として、例えば上述した高密度プラズマ処理を行ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。
【０１３３】
非晶質半導体膜１３０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により、２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで形成する。
【０１３４】
次に、非晶質半導体膜１３０５にレーザー光を照射して結晶化を行う。なお、レーザー光の照射と、ＲＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法とを組み合わせた方法等により非晶質半導体膜１３０５の結晶化を行ってもよい。その後、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にエッチングして、結晶質半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆを形成し、当該半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆを覆うようにゲート絶縁膜１３０６を形成する（図１８（Ｂ）参照）。
【０１３５】
ゲート絶縁膜１３０６は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、ゲート絶縁膜１３０６を２層構造とする場合、第１層目の絶縁膜として酸化窒化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化酸化シリコン膜を形成するとよい。また、第１層目の絶縁膜として酸化シリコン膜を形成し、第２層目の絶縁膜として窒化シリコン膜を形成してもよい。
【０１３６】
結晶質半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆの作製工程の一例を以下に簡単に説明すると、まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０〜６０ｎｍの非晶質半導体膜を形成する。次に、結晶化を助長する金属元素であるニッケルを含む溶液を非晶質半導体膜上に保持させた後、非晶質半導体膜に脱水素化の処理（５００℃、１時間）と、熱結晶化の処理（５５０℃、４時間）を行って結晶質半導体膜を形成する。その後、レーザー光を照射し、フォトリソグラフィ法を用いることよって結晶質半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆを形成する。なお、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化を行わずに、レーザー光の照射だけで非晶質半導体膜の結晶化を行ってもよい。
【０１３７】
結晶化に用いるレーザー発振器としては、連続発振型のレーザービーム（ＣＷレーザービーム）やパルス発振型のレーザービーム（パルスレーザービーム）を用いることができる。ここで用いることができるレーザービームは、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザーなどの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、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ー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザーまたは金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザービームの基本波、及びこれらの基本波の第２高調波から第４高調波のレーザービームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザーのパワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／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ー、Ａｒイオンレーザー、またはＴｉ：サファイアレーザーは、連続発振をさせることが可能であり、Ｑスイッチ動作やモード同期などを行うことによって１０ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。１０ＭＨｚ以上の発振周波数でレーザービームを発振させると、半導体膜がレーザーによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザーを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。
【０１３８】
また、ゲート絶縁膜１３０６は、半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆに対し前述の高密度プラズマ処理を行い、表面を酸化又は窒化することで形成しても良い。例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの希ガスと、酸素、酸化窒素（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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
また、半導体膜に対し、連続発振レーザービーム若しくは１０ＭＨｚ以上の周波数で発振するレーザービームを照射しながら一方向に走査して結晶化させて得られた半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆは、そのビームの走査方向に結晶が成長する特性がある。その走査方向をチャネル長方向（チャネル形成領域が形成されたときにキャリアが流れる方向）に合わせてトランジスタを配置し、上記ゲート絶縁層を組み合わせることで、特性ばらつきが小さく、しかも電界効果移動度が高い薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を得ることができる。
【０１４２】
次に、ゲート絶縁膜１３０６上に、第１の導電膜と第２の導電膜とを積層して形成する。ここでは、第１の導電膜は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、２０〜１００ｎｍの厚さで形成する。第２の導電膜は、１００〜４００ｎｍの厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。または、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成する。第１の導電膜と第２の導電膜の組み合わせの例を挙げると、窒化タンタル膜とタングステン膜、窒化タングステン膜とタングステン膜、窒化モリブデン膜とモリブデン膜等が挙げられる。タングステンや窒化タンタルは、耐熱性が高いため、第１の導電膜と第２の導電膜を形成した後に、熱活性化を目的とした加熱処理を行うことができる。また、２層構造ではなく、３層構造の場合は、モリブデン膜とアルミニウム膜とモリブデン膜の積層構造を採用するとよい。
【０１４３】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスクを形成し、ゲート電極とゲート線を形成するためのエッチング処理を行って、半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆの上方にゲート電極１３０７を形成する。ここでは、ゲート電極１３０７として、第１の導電膜１３０７ａと第２の導電膜１３０７ｂの積層構造で設けた例を示している。
【０１４４】
次に、ゲート電極１３０７をマスクとして半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆに、イオンドープ法またはイオン注入法により、ｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加し、その後、フォトリソグラフィ法によりレジストからなるマスクを選択的に形成して、ｐ型を付与する不純物元素を高濃度に添加する。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０１５〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含まれるように半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆに選択的に導入し、ｎ型を示す不純物領域１３０８を形成する。また、ｐ型を付与する不純物元素としてボロン（Ｂ）を用い、１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３の濃度で含まれるように選択的に半導体膜１３０５ｃ、１３０５ｅに導入し、ｐ型を示す不純物領域１３０９を形成する（図１８（Ｃ）参照）。
【０１４５】
続いて、ゲート絶縁膜１３０６とゲート電極１３０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜を、単層又は積層して形成する。次に、絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極１３０７の側面に接する絶縁膜１３１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜１３１０は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  ｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。
【０１４６】
続いて、フォトリソグラフィ法により形成したレジストからなるマスクと、ゲート電極１３０７および絶縁膜１３１０をマスクとして用いて、半導体膜１３０５ａ、１３０５ｂ、１３０５ｄ、１３０５ｆにｎ型を付与する不純物元素を高濃度に添加して、ｎ型を示す不純物領域１３１１を形成する。ここでは、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用い、１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３の濃度で含まれるように半導体膜１３０５ａ、１３０５ｂ、１３０５ｄ、１３０５ｆに選択的に導入し、不純物領域１３０８より高濃度のｎ型を示す不純物領域１３１１を形成する。
【０１４７】
以上の工程により、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１３００ａ、１３００ｂ、１３００ｄ、１３００ｆとｐチャネル型薄膜トランジスタ１３００ｃ、１３００ｅが形成される（図１８（Ｄ）参照）。
【０１４８】
ｎチャネル型薄膜トランジスタ１３００ａは、ゲート電極１３０７と重なる半導体膜１３０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１３０７及び絶縁膜１３１０と重ならない半導体膜１３０５ａの領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１３１１が形成され、絶縁膜１３１０と重なる半導体膜１３０５ａの領域であってチャネル形成領域と不純物領域１３１１の間に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）が形成されている。また、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１３００ｂ、１３００ｄ、１３００ｆも同様にチャネル形成領域、低濃度不純物領域及び不純物領域１３１１が形成されている。
【０１４９】
ｐチャネル型薄膜トランジスタ１３００ｃは、ゲート電極１３０７と重なる半導体膜１３０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極１３０７と重ならない半導体膜１３０５ｃの領域にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１３０９が形成されている。また、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１３００ｅも同様にチャネル形成領域及び不純物領域１３０９が形成されている。なお、ここでは、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１３００ｃ、１３００ｅには、ＬＤＤ領域を設けていないが、ｐチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けてもよいし、ｎチャネル型薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けない構成としてもよい。
【０１５０】
次に、半導体膜１３０５ａ〜１３０５ｆ、ゲート電極１３０７等を覆うように、絶縁膜を単層または積層して形成し、当該絶縁膜上に薄膜トランジスタ１３００ａ〜１３００ｆのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域１３０９、１３１１と電気的に接続する導電膜１３１３を形成する（図１９（Ａ）参照）。絶縁膜は、ＣＶＤ方、スパッタ法、ＳＯＧ法、液滴吐出法、スクリーン印刷法等により、珪素の酸化物や珪素の窒化物等の無機材料、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル、エポキシ等の有機材料やシロキサン材料等により、単層または積層で形成する。ここでは、当該絶縁膜を２層で設け、１層目の絶縁膜１３１２ａとして窒化酸化珪素膜で形成し、２層目の絶縁膜１３１２ｂとして酸化窒化珪素膜で形成する。また、導電膜１３１３は、薄膜トランジスタ１３００ａ〜１３００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成しうる。
【０１５１】
なお、絶縁膜１３１２ａ、１３１２ｂを形成する前、または絶縁膜１３１２ａ、１３１２ｂのうちの１つまたは複数の薄膜を形成した後に、半導体膜の結晶性の回復や半導体膜に添加された不純物元素の活性化、半導体膜の水素化を目的とした加熱処理を行うとよい。加熱処理には、熱アニール、レーザーアニール法またはＲＴＡ法などを適用するとよい。
【０１５２】
導電膜１３１３は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジウム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜１３１３は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜１３１３を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
【０１５３】
次に、導電膜１３１３を覆うように、絶縁膜１３１４を形成し、当該絶縁膜１３１４上に、薄膜トランジスタ１３００ａ、１３００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜１３１３とそれぞれ電気的に接続する導電膜１３１５ａ、１３１５ｂを形成する。また、薄膜トランジスタ１３００ｂのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜１３１３と電気的に接続する導電膜１３１６を形成する。なお、導電膜１３１５ａ、１３１５ｂと導電膜１３１６は同一の材料で同時に形成してもよい。導電膜１３１５ａ、１３１５ｂと導電膜１３１６は、上述した導電膜１３１３で示したいずれかの材料を用いて形成することができる。
【０１５４】
続いて、導電膜１３１６にアンテナとして機能する導電膜１３１７が電気的に接続されるように形成する（図１９（Ｂ）参照）。
【０１５５】
絶縁膜１３１４は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
【０１５６】
導電膜１３１７は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
【０１５７】
例えば、スクリーン印刷法を用いてアンテナとして機能する導電膜１３１７を形成する場合には、粒径が数ｎｍから数十μｍの導電体粒子を有機樹脂に溶解または分散させた導電性のペーストを選択的に印刷することによって設けることができる。導電体粒子としては、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびチタン（Ｔｉ）等のいずれか一つ以上の金属粒子やハロゲン化銀の微粒子、または分散性ナノ粒子を用いることができる。また、導電性ペーストに含まれる有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤および被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一つまたは複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂、珪素樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電膜の形成にあたり、導電性のペーストを押し出した後に焼成することが好ましい。例えば、導電性のペーストの材料として、銀を主成分とする微粒子（例えば粒径１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を用いる場合、１５０〜３００℃の温度範囲で焼成することにより硬化させて導電膜を得ることができる。また、はんだや鉛フリーのはんだを主成分とする微粒子を用いてもよく、この場合は粒径２０μｍ以下の微粒子を用いることが好ましい。はんだや鉛フリーのはんだは、低コストであるといった利点を有している。
【０１５８】
また、導電膜１３１５ａ、１３１５ｂは、後の工程において本発明の半導体装置に含まれるバッテリーと電気的に接続される配線として機能しうる。また、アンテナとして機能する導電膜１３１７を形成する際に、導電膜１３１５ａ、１３１５ｂに電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜をバッテリーに接続する配線として利用してもよい。
【０１５９】
次に、導電膜１３１７を覆うように絶縁膜１３１８を形成した後、薄膜トランジスタ１３００ａ〜１３００ｆ、導電膜１３１７等を含む層（以下、「素子形成層１３１９」と記す）を基板１３０１から剥離する。ここでは、レーザー光（例えばＵＶ光）を照射することによって、薄膜トランジスタ１３００ａ〜１３００ｆを避けた領域に開口部を形成後（図１２（Ｃ）参照）、物理的な力を用いて基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離することができる。また、基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離する前に、形成した開口部にエッチング剤を導入して、剥離層１３０３を選択的に除去してもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン間化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素（ＣｌＦ３）を使用する。そうすると、素子形成層１３１９は、基板１３０１から剥離された状態となる。なお、剥離層１３０３は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。こうすることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また、剥離層１３０３の除去を行った後にも、基板１３０１上に素子形成層１３１９を保持しておくことが可能となる。また、素子形成層１３１９が剥離された基板１３０１を再利用することによって、コストの削減をすることができる。
【０１６０】
絶縁膜１３１８は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。
【０１６１】
本実施の形態では、レーザー光の照射により素子形成層１３１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１３１９の一方の面（絶縁膜１３１８の露出した面）に第１のシート材１３２０を貼り合わせた後、基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離する（図２０（Ａ）参照）。
【０１６２】
次に、素子形成層１３１９の他方の面（剥離により露出した面）に、加熱処理と加圧処理の一方又は両方を行って第２のシート材１３２１を貼り合わせる（図２０（Ｂ）参照）。第１のシート材１３２０、第２のシート材１３２１として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
【０１６３】
また、第１のシート材１３２０、第２のシート材１３２１として、静電気等を防止する帯電防止対策を施したフィルム（以下、帯電防止フィルムと記す）を用いることもできる。帯電防止フィルムとしては、帯電防止可能な材料を樹脂中に分散させたフィルム、及び帯電防止可能な材料が貼り付けられたフィルム等が挙げられる。帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、片面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよいし、両面に帯電防止可能な材料を設けたフィルムであってもよい。さらに、片面に帯電防止可能な材料が設けられたフィルムは、帯電防止可能な材料が設けられた面をフィルムの内側になるように層に貼り付けてもよいし、フィルムの外側になるように貼り付けてもよい。なお、帯電防止可能な材料はフィルムの全面、あるいは一部に設けてあればよい。ここでの帯電防止可能な材料としては、金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、両性界面活性剤や陽イオン性界面活性剤や非イオン性界面活性剤等の界面活性剤用いることができる。また、他にも帯電防止材料として、側鎖にカルボキシル基および４級アンモニウム塩基をもつ架橋性共重合体高分子を含む樹脂材料等を用いることができる。これらの材料をフィルムに貼り付けたり、練り込んだり、塗布することによって帯電防止フィルムとすることができる。帯電防止フィルムで封止を行うことによって、商品として取り扱う際に、外部からの静電気等によって半導体素子に悪影響が及ぶことを抑制することができる。
【０１６４】
なお、バッテリーは、上記実施例１で示した薄膜二次電池を導電膜１３１５ａ、１３１５ｂに接続して形成されるが、バッテリーとの接続は、基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離する前（図１９（Ｂ）又は図１９（Ｃ）の段階）に行ってもよいし、基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離した後（図２０（Ａ）の段階）に行ってもよいし、素子形成層１３１９を第１のシート材及び第２のシート材で封止した後（図２０（Ｂ）の段階）に行ってもよい。以下に、素子形成層１３１９とバッテリーを接続して形成する一例を図２１、図２２を用いて説明する。
【０１６５】
図１９（Ｂ）において、アンテナとして機能する導電膜１３１７と同時に導電膜１３１５ａ、１３１５ｂにそれぞれ電気的に接続する導電膜１３３１ａ、１３３１ｂを形成する。続けて、導電膜１３１７、導電膜１３３１ａ、１３３１ｂを覆うように絶縁膜１３１８を形成した後、導電膜１３３１ａ、１３３１ｂの表面が露出するように開口部１３３２ａ、１３３２ｂを形成する。その後、レーザー光の照射により素子形成層１３１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層１３１９の一方の面（絶縁膜１３１８の露出した面）に第１のシート材１３２０を貼り合わせた後、基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離する（図２１（Ａ）参照）。
【０１６６】
次に、素子形成層１３１９の他方の面（剥離により露出した面）に、第２のシート材１３２１を貼り合わせた後、素子形成層１３１９を第１のシート材１３２０から剥離する。従って、ここでは第１のシート材１３２０として粘着力が弱いものを用いる。続けて、開口部１３３２ａ、１３３２ｂを介して導電膜１３３１ａ、１３３１ｂとそれぞれ電気的に接続する導電膜１３３４ａ、１３３４ｂを選択的に形成する（図２１（Ｂ）参照）。
【０１６７】
導電膜１３３４ａ、導電膜１３３４ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。
【０１６８】
なお、ここでは、基板１３０１から素子形成層１３１９を剥離した後に導電膜１３３４ａ、１３３４ｂを形成する例を示しているが、導電膜１３３４ａ、１３３４ｂを形成した後に基板１３０１から素子形成層１３１９の剥離を行ってもよい。
【０１６９】
次に、基板上に複数の素子を形成している場合には、素子形成層１３１９を素子ごとに分断する（図２２（Ａ）参照）。分断は、レーザー照射装置、ダイシング装置、スクライブ装置等を用いることができる。ここでは、レーザー光を照射することによって１枚の基板に形成された複数の素子を各々分断する。
【０１７０】
次に、分断された素子をバッテリーと電気的に接続する（図２２（Ｂ）参照）。本実施例においては、バッテリーとしては上記実施例１で示した薄膜二次電池が用いられ、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、集電体薄膜の薄膜層が順次積層される。
【０１７１】
導電膜１３３６ａ、導電膜１３３６ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法、メッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電性材料は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層構造又は積層構造で形成する。なお導電膜１３３４ａ、導電膜１３３４ｂは、上記実施例１で示した集電体薄膜７１０２に対応する。そのため導電性材料としては、負極活物質と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどが好適である。
【０１７２】
薄膜二次電池の構成について次いで詳述すると、導電膜１３３６ａ上に負極活物質層１３８１を成膜する。一般には酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）などが用いられる。次に負極活物質層１３８１上に固体電解質層１３８２を成膜する。一般にはリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）などが用いられる。次に固体電解質層１３８２上に正極活物質層１３８３を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）を用いても良い。次に正極活物質層１３８３上に電極となる集電体薄膜１３８４を成膜する。集電体薄膜１３８４は正極活物質層１３８３と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。
【０１７３】
上記負極活物質層１３８１、固体電解質層１３８２、正極活物質層１３８３、集電体薄膜１３８４の各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０１７４】
次に樹脂を塗布し、層間膜１３８５を形成する。そしてその層間膜１３８５をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜１３８５は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずにコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜１３８５上に配線層１３８６を形成し、導電膜１３３４ｂと接続することにより、薄膜二次電池の電気接続を確保する。
【０１７５】
ここでは、素子形成層１３１９に設けられた導電膜１３３４ａ、１３３４ｂと予め積層されたバッテリーである薄膜二次電池１３８９の接続端子となる導電膜１３３６ａ、１３３６ｂとをそれぞれ接続する。ここで、導電膜１３３４ａと導電膜１３３６ａとの接続、又は導電膜１３３４ｂと導電膜１３３６ｂとの接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ））や異方導電性ペースト（ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ））等の接着性を有する材料を介して圧着させることにより電気的に接続する場合を示している。ここでは、接着性を有する樹脂１３３７に含まれる導電性粒子１３３８を用いて接続する例を示している。また、他にも、銀ペースト、銅ペーストまたはカーボンペースト等の導電性接着剤や半田接合等を用いて接続を行うことも可能である。
【０１７６】
バッテリーが素子より大きい場合には、図２１、図２２に示したように、一枚の基板上に複数の素子を形成し、当該素子を分断後にバッテリーと接続することによって、一枚の基板に作り込める素子の数を増やすことができるため、半導体装置をより低コストで作製することが可能となる。
【０１７７】
なお、本実施例は、上記実施の形態および他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、ＲＦＩＤに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【０１７８】
また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、ＲＦＩＤの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。
【実施例３】
【０１７９】
本実施例では、上記実施の形態で示した本発明の半導体装置をＲＦＩＤとして用いた際の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。本実施例においては、電源供給回路、信号制御回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に電源供給回路、信号制御回路を形成し、電源供給回路、信号制御回路を構成するトランジスタを単結晶基板を用いて形成されたトランジスタとすることで、トランジスタ特性のばらつきが少ないトランジスタでＲＦＩＤを構成することができるため好適である。また、電源供給回路におけるバッテリーとしては上記実施例で説明した薄膜二次電池を用いた例について本実施例では説明する。
【０１８０】
まず、半導体基板２３００に素子を分離した領域２３０４、２３０６（以下、領域２３０４、２３０６とも記す）を形成する（図２３（Ａ）参照）。半導体基板２３００に設けられた領域２３０４、２３０６は、それぞれ絶縁膜２３０２（フィールド酸化膜ともいう）によって分離されている。また、ここでは、半導体基板２３００としてｎ型の導電型を有する単結晶Ｓｉ基板を用い、半導体基板２３００の領域２３０６にｐウェル２３０７を設けた例を示している。
【０１８１】
また、基板２３００は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、ｎ型又はｐ型の導電型を有する単結晶Ｓｉ基板、化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＺｎＳｅ基板等）、貼り合わせ法またはＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）法を用いて作製されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等を用いることができる。
【０１８２】
素子分離領域２３０４、２３０６は、選択酸化法（ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法）又はトレンチ分離法等を適宜用いることができる。
【０１８３】
また、半導体基板２３００の領域２３０６に形成されたｐウェルは、半導体基板２３００にｐ型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって形成することができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。
【０１８４】
なお、本実施例では、半導体基板２３００としてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域２３０４には不純物元素の導入を行っていないが、ｎ型を示す不純物元素を導入することにより領域２３０４にｎウェルを形成してもよい。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。一方、ｐ型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域２３０４にｎ型を示す不純物元素を導入してｎウェルを形成し、領域２３０６には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
【０１８５】
次に、領域２３０４、２３０６を覆うように絶縁膜２３３２、２３３４をそれぞれ形成する（図２３（Ｂ）参照）。
【０１８６】
絶縁膜２３３２、２３３４は、例えば、熱処理を行い半導体基板２３００に設けられた領域２３０４、２３０６の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜（酸窒化珪素膜）との積層構造で形成してもよい。
【０１８７】
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜２３３２、２３３４を形成してもよい。例えば、半導体基板２３００に設けられた領域２３０４、２３０６の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜２３３２、２３３４として酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜又は窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域２３０４、２３０６の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域２３０４、２３０６の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に（酸窒化珪素膜）が形成され、絶縁膜２３３２、２３３４は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域２３０４、２３０６の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。
【０１８８】
また、半導体基板２３００の領域２３０４、２３０６に形成された絶縁膜２３３２、２３３４は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。
【０１８９】
次に、領域２３０４、２３０６の上方に形成された絶縁膜２３３２、２３３４を覆うように導電膜を形成する（図２３（Ｃ）参照）。ここでは、導電膜として、導電膜２３３６と導電膜２３３８を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は３層以上の積層構造で形成してもよい。
【０１９０】
導電膜２３３６、２３３８としては、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。
【０１９１】
ここでは、導電膜２３３６として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜２３３８としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜２３３６として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜２３３８として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。
【０１９２】
次に、積層して設けられた導電膜２３３６、２３３８を選択的にエッチングして除去することによって、領域２３０４、２３０６の上方の一部に導電膜２３３６、２３３８を残存させ、それぞれゲート電極２３４０、２３４２を形成する（図２４（Ａ）参照）。
【０１９３】
次に、領域２３０４を覆うようにレジストマスク２３４８を選択的に形成し、当該レジストマスク２３４８、ゲート電極２３４２をマスクとして領域２３０６に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する（図２４（Ｂ）参照）。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素又はｐ型を付与する不純物元素を用いる。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、リン（Ｐ）を用いる。
【０１９４】
図２４（Ｂ）においては、不純物元素を導入することによって、領域２３０６にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２３５２とチャネル形成領域２３５０が形成される。
【０１９５】
次に、領域２３０６を覆うようにレジストマスク２３６６を選択的に形成し、当該レジストマスク２３６６、ゲート電極２３４０をマスクとして領域２３０４に不純物元素を導入することによって不純物領域を形成する（図２４（Ｃ）参照）。不純物元素としては、ｎ型を付与する不純物元素又はｐ型を付与する不純物元素を用いる。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、図２４（Ｃ）で領域２３０６に導入した不純物元素と異なる導電型を有する不純物元素（例えば、ボロン（Ｂ））を導入する。その結果、領域２３０４にソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２３７０とチャネル形成領域２３６８を形成される。
【０１９６】
次に、絶縁膜２３３２、２３３４、ゲート電極２３４０、２３４２を覆うように第２の絶縁膜２３７２を形成し、当該第２の絶縁膜２３７２上に領域２３０４、２３０６にそれぞれ形成された不純物領域２３５２、２３７０と電気的に接続する配線２３７４を形成する（図２５（Ａ）参照）。
【０１９７】
第２の絶縁膜２３７２は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
【０１９８】
配線２３７４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジウム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。配線２３７４は、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、配線２３７４を形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。
【０１９９】
なお本発明のトランジスタを構成するトランジスタの構造は図示した構造に限定されるものではないことを付記する。例えば、逆スタガ構造、フィンＦＥＴ構造等の構造のトランジスタの構造を取り得る。フィンＦＥＴ構造であることでトランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができるため好適である。
【０２００】
また本発明における半導体装置においては、バッテリーを具備することを特徴とする。バッテリーとしては上記実施例で示した薄膜二次電池を用いることが好ましい。そこで本実施例においては、本実施例において作成したトランジスタにおいて、薄膜二次電池との接続について説明する。
【０２０１】
本実施例において薄膜二次電池は、トランジスタに接続された配線２３７４上に積層して形成される。薄膜二次電池は、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、集電体薄膜の薄膜層が順次積層される（図２５（Ｂ））。そのため、薄膜二次電池の集電体薄膜と兼用される配線２３７４の材料は、負極活物質と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどが好適である。
【０２０２】
薄膜二次電池の構成について次いで詳述すると、配線２３７４上に負極活物質層２３９１を成膜する。一般には酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）などが用いられる。次に負極活物質層２３９１上に固体電解質層２３９２を成膜する。一般にはリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）などが用いられる。次に固体電解質層２３９２上に正極活物質層２３９３を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）を用いても良い。次に正極活物質層２３９３上に電極となる集電体薄膜２３９４を成膜する。集電体薄膜２３９４は正極活物質層２３９３と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。
【０２０３】
上記負極活物質層２３９１、固体電解質層２３９２、正極活物質層２３９３、集電体薄膜２３９４の各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。また、それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０２０４】
次に樹脂を塗布し、層間膜２３９６を形成する。そして層間膜２３９６をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜２３９６は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずにコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜２３９６上に配線層２３９５を形成し、配線２３９７と接続することにより、薄膜二次電池の電気接続を確保する。
【０２０５】
以上のような構成にすることにより、本発明の半導体装置においては、単結晶基板を用いてトランジスタを形成し、その上に薄膜二次電池を有する構成を取り得る。故に本発明の半導体装置においては、極薄化、小型化を達成した柔軟性を具備する半導体装置を提供することができる。
【０２０６】
なお、本実施例は、上記実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、ＲＦＩＤに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【０２０７】
また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、ＲＦＩＤの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。
【実施例４】
【０２０８】
本実施例では、上記実施例３と異なる本発明の半導体装置をＲＦＩＤとして用いた際の作製方法の一例に関して図面を参照して説明する。本実施例においては、電源供給回路、信号制御回路を同じ基板上に設ける構成について説明する。なお、基板上に電源供給回路、信号制御回路を形成し、電源供給回路、信号制御回路を構成するトランジスタを単結晶基板を用いて形成されたトランジスタとすることで、トランジスタ特性のばらつきが少ないトランジスタでＲＦＩＤを構成することができるため好適である。また、電源供給回路におけるバッテリーとしては上記実施例で説明した薄膜二次電池を用いた例について本実施例では説明する。
【０２０９】
まず、基板２６００上に絶縁膜を形成する。ここでは、ｎ型の導電型を有する単結晶Ｓｉを基板２６００として用い、当該基板２６００上に絶縁膜２６０２と絶縁膜２６０４を形成する（図２６（Ａ）参照）。例えば、基板２６００に熱処理を行うことにより絶縁膜２６０２として酸化珪素（ＳｉＯｘ）を形成し、当該絶縁膜２６０２上にＣＶＤ法を用いて窒化珪素（ＳｉＮｘ）を成膜する。
【０２１０】
また、基板２６００は、半導体基板であれば特に限定されず用いることができる。例えば、ｎ型又はｐ型の導電型を有する単結晶Ｓｉ基板、化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＺｎＳｅ基板等）、貼り合わせ法またはＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ＩＭｐｌａｎｔｅｄ  ＯＸｙｇｅｎ）法を用いて作製されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等を用いることができる。
【０２１１】
また、絶縁膜２６０４は、絶縁膜２６０２を形成した後に高密度プラズマ処理により当該絶縁膜２６０２を窒化することにより設けてもよい。なお、基板２６００上に設ける絶縁膜は単層又は３層以上の積層構造で設けてもよい。
【０２１２】
次に、絶縁膜２６０４上に選択的にレジストマスク２６０６のパターンを形成し、当該レジストマスク２６０６をマスクとして選択的にエッチングを行うことによって、基板２６００に選択的に凹部２６０８を形成する（図２６（Ｂ）参照）。基板２６００、絶縁膜２６０２、２６０４のエッチングとしては、プラズマを利用したドライエッチングにより行うことができる。
【０２１３】
次に、レジストマスク２６０６のパターンを除去した後、基板２６００に形成された凹部２６０８を充填するように絶縁膜２６１０を形成する（図２６（Ｃ）参照）。
【０２１４】
絶縁膜２６１０は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。ここでは、絶縁膜２６１０として、常圧ＣＶＤ法または減圧ＣＶＤ法によりＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）ガスを用いて酸化珪素膜を形成する。
【０２１５】
次に、研削処理、研磨処理又はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を行うことによって、基板２６００の表面を露出させる。ここでは、基板２６００の表面を露出させることにより、基板２６００の凹部２６０８に形成された絶縁膜２６１１間に領域２６１２、２６１３が設けられる。なお、絶縁膜２６１１は、基板２６００の表面に形成された絶縁膜２６１０が研削処理、研磨処理又はＣＭＰ処理により除去されることにより得られたものである。続いて、ｐ型の導電型を有する不純物元素を選択的に導入することによって、基板２６００の領域２６１３にｐウェル２６１５を形成する（図２７（Ａ）参照）。
【０２１６】
ｐ型を示す不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロン（Ｂ）を領域２６１３に導入する。
【０２１７】
なお、本実施例では、基板２６００としてｎ型の導電型を有する半導体基板を用いているため、領域２６１２には不純物元素の導入を行っていないが、ｎ型を示す不純物元素を導入することにより領域２６１２にｎウェルを形成してもよい。ｎ型を示す不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。
【０２１８】
一方、ｐ型の導電型を有する半導体基板を用いる場合には、領域２６１２にｎ型を示す不純物元素を導入してｎウェルを形成し、領域２６１２、２６１３には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
【０２１９】
次に、基板２６００の領域２６１２、２６１３の表面上に絶縁膜２６３２、２６３４をそれぞれ形成する（図２７（Ｂ）参照）。
【０２２０】
絶縁膜２６３２、２６３４は、例えば、熱処理を行い基板２６００に設けられた領域２６１２、２６１３の表面を酸化させることにより酸化珪素膜で絶縁膜２６３２、２６３４を形成することができる。また、熱酸化法により酸化珪素膜を形成した後に、窒化処理を行うことによって酸化珪素膜の表面を窒化させることにより、酸化珪素膜と酸素と窒素を有する膜（酸窒化珪素膜）との積層構造で形成してもよい。
【０２２１】
他にも、上述したように、プラズマ処理を用いて絶縁膜２６３２、２６３４を形成してもよい。例えば、基板２６００に設けられた領域２６１２、２６１３の表面に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行うことにより、絶縁膜２６３２、２６３４として酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜又は窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜で形成することができる。また、高密度プラズマ処理により領域２６１２、２６１３の表面に酸化処理を行った後に、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化処理を行ってもよい。この場合、領域２６１２、２６１３の表面に接して酸化珪素膜が形成され、当該酸化珪素膜上に（酸窒化珪素膜）が形成され、絶縁膜２６３２、２６３４は酸化珪素膜と酸窒化珪素膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域２６１２、２６１３の表面に酸化珪素膜を形成した後に高密度プラズマ処理により酸化処理又は窒化処理を行ってもよい。
【０２２２】
なお、基板２６００の領域２６１２、２６１３に形成された絶縁膜２６３２、２６３４は、後に完成するトランジスタにおいてゲート絶縁膜として機能する。
【０２２３】
次に、基板２６００に設けられた領域２６１２、２６１３の上方に形成された絶縁膜２６３２、２６３４を覆うように導電膜を形成する（図２７（Ｃ）参照）。ここでは、導電膜として、導電膜２６３６と導電膜２６３８を順に積層して形成した例を示している。もちろん、導電膜は、単層又は３層以上の積層構造で形成してもよい。
【０２２４】
導電膜２６３６、２６３８としては、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素またはこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成することができる。また、これらの元素を窒化した金属窒化膜で形成することもできる。他にも、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素に代表される半導体材料により形成することもできる。
【０２２５】
ここでは、導電膜２６３６として窒化タンタルを用いて形成し、その上に導電膜２６３８としてタングステンを用いて積層構造で設ける。また、他にも、導電膜２６３６として、窒化タングステン、窒化モリブデン又は窒化チタンから選ばれた単層又は積層膜を用い、導電膜２６３８として、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた単層又は積層膜を用いることができる。
【０２２６】
次に、積層して設けられた導電膜２６３６、２６３８を選択的にエッチングして除去することによって、基板２６００の領域２６１２、２６１３の上方の一部に導電膜２６３６、２６３８を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜２６４０、２６４２を形成する（図２８（Ａ）参照）。また、ここでは、基板２６００において、導電膜２６４０、２６４２と重ならない領域２６１２、２６１３の表面が露出するようにする。
【０２２７】
具体的には、基板２６００の領域２６１２において、導電膜２６４０の下方に形成された絶縁膜２６３２のうち当該導電膜２６４０と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜２６４０と絶縁膜２６３２の端部が概略一致するように形成する。また、基板２６００の領域２６１３において、導電膜２６４２の下方に形成された絶縁膜２６３４のうち当該導電膜２６４２と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜２６４２と絶縁膜２６３４の端部が概略一致するように形成する。
【０２２８】
この場合、導電膜２６４０、２６４２の形成と同時に重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよいし、導電膜２６４０、２６４２を形成後残存したレジストマスク又は当該導電膜２６４０、２６４２をマスクとして重ならない部分の絶縁膜等を除去してもよい。
【０２２９】
次に、基板２６００の領域２６１２、２６１３に不純物元素を選択的に導入する（図２８（Ｂ）参照）。ここでは、領域２６５０に導電膜２６４２をマスクとしてｎ型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入し、領域２６４８に導電膜２６４０をマスクとしてｐ型を付与する低濃度の不純物元素を選択的に導入する。ｎ型を付与する不純物元素としては、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等を用いることができる。ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）やアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等を用いることができる。
【０２３０】
次に、導電膜２６４０、２６４２の側面に接するサイドウォール２６５４を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等により、珪素、珪素の酸化物又は珪素の窒化物の無機材料を含む膜や、有機樹脂などの有機材料を含む膜などの絶縁膜を、単層又は積層して形成する。そして、当該絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、導電膜２６４０、２６４２の側面に接するように形成することができる。なお、サイドウォール２６５４は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  ｄｒａｉｎ）領域を形成する際のドーピング用のマスクとして用いる。また、ここでは、サイドウォール２６５４は、導電膜２６４０、２６４２の下方に形成された絶縁膜や導電膜２６４０、２６４２の側面にも接するように形成されている。
【０２３１】
続いて、当該サイドウォール２６５４、導電膜２６４０、２６４２をマスクとして基板２６００の領域２６１２、２６１３に不純物元素を導入することによって、ソース領域又はドレイン領域として機能する不純物領域を形成する（図２８（Ｃ）参照）。ここでは、基板２６００の領域２６１３にサイドウォール２６５４と導電膜２６４２をマスクとして高濃度のｎ型を付与する不純物元素を導入し、領域２６１２にサイドウォール２６５４と導電膜２６４０をマスクとして高濃度のｐ型を付与する不純物元素を導入する。
【０２３２】
その結果、基板２６００の領域２６１２には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２６５８と、ＬＤＤ領域を形成する低濃度不純物領域２６６０と、チャネル形成領域２６５６が形成される。また、基板２６００の領域２６１３には、ソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域２６６４と、ＬＤＤ領域を形成する低濃度不純物領域２６６６と、チャネル形成領域２６６２が形成される。
【０２３３】
なお、本実施例では、導電膜２６４０、２６４２と重ならない基板２６００の領域２６１２、２６１３を露出させた状態で不純物元素の導入を行っている。従って、基板２６００の領域２６１２、２６１３にそれぞれ形成されるチャネル形成領域２６５６、２６６２は導電膜２６４０、２６４２と自己整合的に形成することができる。
【０２３４】
次に、基板２６００の領域２６１２、２６１３上に設けられた絶縁膜や導電膜等を覆うように第２の絶縁膜２６７７を形成し、当該絶縁膜２６７７に開口部２６７８を形成する（図２９（Ａ）参照）。
【０２３５】
第２の絶縁膜２６７７は、ＣＶＤ法やスパッタ法等により、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素または窒素を有する絶縁膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素を含む膜、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテン、アクリル等の有機材料またはシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる単層または積層構造で設けることができる。なお、シロキサン材料とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
【０２３６】
次に、ＣＶＤ法を用いて開口部２６７８に導電膜２６８０を形成し、当該導電膜２６８０と電気的に接続するように絶縁膜２６７７上に導電膜２６８２ａ〜２６８２ｄを選択的に形成する（図２９（Ｂ）参照）。
【０２３７】
導電膜２６８０、２６８２ａ〜２６８２ｄは、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、マンガン（Ｍｎ）、ネオジウム（Ｎｄ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。アルミニウムを主成分とする合金材料とは、例えば、アルミニウムを主成分としニッケルを含む材料、又は、アルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素と珪素の一方又は両方とを含む合金材料に相当する。導電膜２６８０、２６８２ａ〜２６８２ｄは、例えば、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜とバリア膜の積層構造、バリア膜とアルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ）膜と窒化チタン膜とバリア膜の積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン、又はモリブデンの窒化物からなる薄膜に相当する。アルミニウムやアルミニウムシリコンは抵抗値が低く、安価であるため、導電膜２６８０、２６８２ａ〜２６８２ｄを形成する材料として最適である。また、上層と下層のバリア層を設けると、アルミニウムやアルミニウムシリコンのヒロックの発生を防止することができる。また、還元性の高い元素であるチタンからなるバリア膜を形成すると、結晶質半導体膜上に薄い自然酸化膜ができていたとしても、この自然酸化膜を還元し、結晶質半導体膜と良好なコンタクトをとることができる。ここでは、導電膜２６８０、２６８２ａ〜２６８２ｄはＣＶＤ法によりタングステン（Ｗ）を選択成長することにより形成することができる。
【０２３８】
以上の工程により、基板２６００の領域２６１２に形成されたｐ型のトランジスタと、領域２６１３に形成されたｎ型のトランジスタとを具備する半導体装置を得ることができる。
【０２３９】
なお本発明のトランジスタを構成するトランジスタの構造は図示した構造に限定されるものではないことを付記する。例えば、逆スタガ構造、フィンＦＥＴ構造等の構造のトランジスタの構造を取り得る。フィンＦＥＴ構造であることでトランジスタサイズの微細化に伴う短チャネル効果を抑制することができるため好適である。
【０２４０】
また本発明における半導体装置においては、バッテリーを具備することを特徴とする。バッテリーとしては上記実施例で示した薄膜二次電池を用いることが好ましい。そこで本実施例においては、本実施例において作成したトランジスタにおいて、薄膜二次電池との接続について説明する。
【０２４１】
本実施例において薄膜二次電池は、トランジスタに接続された導電膜２６８２ｄ上に積層して形成される。薄膜二次電池は、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、集電体薄膜の薄膜層が順次積層される（図２９（Ｂ））。そのため、薄膜二次電池の集電体薄膜と兼用される導電膜２６８２ｄの材料は、負極活物質と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどが好適である。
【０２４２】
薄膜二次電池の構成について次いで詳述すると、導電膜２６８２ｄ上に負極活物質層２６９１を成膜する。一般には酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）などが用いられる。次に負極活物質層２６９１上に固体電解質層２６９２を成膜する。一般にはリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）などが用いられる。次に固体電解質層２６９２上に正極活物質層２６９３を成膜する。一般にはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）を用いても良い。次に正極活物質層２６９３上に電極となる集電体薄膜２６９４を成膜する。集電体薄膜２６９４は正極活物質層２６９３と密着性がよく、抵抗が小さいことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウムなどを用いることができる。
【０２４３】
上記負極活物質層２６９１、固体電解質層２６９２、正極活物質層２６９３、集電体薄膜２６９４の各薄膜層はスパッタ技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いても良い。また、それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０２４４】
次に樹脂を塗布し、層間膜２６９６を形成する。そして層間膜２６９６をエッチングしコンタクトホールを形成する。層間膜２６９６は樹脂には限定せず、ＣＶＤ酸化膜など他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いて、エッチングを用いずにコンタクトホールを形成しても良い。次に層間膜２６９６上に配線層２６９５を形成し、配線２６９７と接続することにより、薄膜二次電池の電気接続を確保する。
【０２４５】
以上のような構成にすることにより、本発明の半導体装置においては、単結晶基板を用いてトランジスタを形成し、その上に薄膜二次電池を有する構成を取り得る。故に本発明の半導体装置においては、極薄化、小型化を達成した柔軟性を具備する半導体装置を提供することができる。
【０２４６】
なお、本実施例は、上記実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、ＲＦＩＤに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【０２４７】
また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、ＲＦＩＤの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。
【実施例５】
【０２４８】
本実施例においては、上記実施の形態及び上記実施例で述べた本発明の半導体装置における電源供給回路のバッテリーの充電管理を行うための充電管理回路について説明する。本発明においてバッテリーとして二次電池を使用する場合、一般に、充放電の管理が必要である。充電をおこなう際に過充電にならないように、充電状況をモニターしながら充電を行う必要がある。本発明に用いる二次電池において、充電管理をおこなう場合には専用の回路が必要となる。図３３に示すのは充電管理をおこなうための充電管理回路のブロック図である。
【０２４９】
図３３に示す充電管理回路は定電流源７４０１、スイッチ回路７４０２、充電量制御回路７４０３、二次電池７４０４から構成されている。なお図３３に示した構成における定電流源７４０１、スイッチ回路７４０２、充電量制御回路７４０３、二次電池７４０４は、総じて上記実施の形態１で示した図１のバッテリー１１４に対応する。すなわち、バッテリー１１４における定電流源７４０１には、上記実施の形態１で示した図１における整流回路１１３、図１０における制御回路１００１からの信号が入力されるものである。
【０２５０】
ここで述べた充電管理回路は一例であり、この構成に限定されるものではなく、他の構成であっても良い。本実施例は定電流によって、二次電池に充電をおこなっているが、定電流だけの充電ではなく、途中で定電圧充電に切り替えても良い。定電流を用いない別の方式であっても良い。また、以下説明する図３３のブロック図における回路を構成するトランジスタは薄膜トランジスタであっても良いし、単結晶基板を用いたトランジスタや有機トランジスタであっても良い。
【０２５１】
図３４には、上記図３３で示したブロック図について、詳細にしたものである。以下に動作を説明する。
【０２５２】
図３４に示す構成において、定電流源７４０１、スイッチ回路７４０２、充電量制御回路７４０３は高電位電源線７５２６、低電位電源線７５２７を電源線として用いている。図３４では低電位電源線７５２７をＧＮＤ線として用いている。なお、ＧＮＤ線には限定されず他の電位であっても良い。
【０２５３】
定電流源７４０１はトランジスタ７５０２〜７５１１、抵抗７５０１、抵抗７５１２によって構成されている。高電位電源線７５２６より抵抗７５０１を介してトランジスタ７５０２、７５０３に電流が流れ、トランジスタ７５０２、７５０３がオンする。
【０２５４】
トランジスタ７５０４、トランジスタ７５０５、トランジスタ７５０６、トランジスタ７５０７、トランジスタ７５０８は帰還型の差動増幅回路を構成し、トランジスタ７５０７のゲート電位はトランジスタ７５０２ゲート電位とほぼ同じとなる。トランジスタ７５１１のドレイン電流はトランジスタ７５０７のゲート電位と低電位電源線７５２７の電位差を抵抗７５１２の抵抗値で割った値となる。その電流をトランジスタ７５０９、７５１０によって構成されるカレントミラー回路に入力し、カレントミラー回路の出力電流をスイッチ回路７４０２に供給する。定電流源７４０１は本構成に限定されず他の構成を用いても良い。
【０２５５】
スイッチ回路７４０２はトランスミッションゲート７５１５、インバータ７５１３，インバータ７５１４から構成され、インバータ７５１４の入力信号によって定電流源７４０１の電流を二次電池７４０４に供給するか、否かを制御する。スイッチ回路はこの構成に限定されず他の構成を用いても良い。
【０２５６】
充電量制御回路７４０３はトランジスタ７５１６〜７５２４、抵抗７５２５によって構成される。高電位電源線７５２６より抵抗７５２５を介してトランジスタ７５２３、７５２４に電流が流れ、トランジスタ７５２３、７５２４がオンする。トランジスタ７５１８、７５１９、７５２０、７５２１、７５２２は差動型のコンパレーターを構成している。トランジスタ７５２０のゲート電位がトランジスタ７５２１のゲート電位より低い場合、トランジスタ７５１８のドレイン電位はほぼ高電位電源線７５２６の電位とほぼ等しくなり、トランジスタ７５２０のゲート電位がトランジスタ７５２１のゲート電位より高い場合、トランジスタ７５１８のドレイン電位はトランジスタ７５２０のソース電位とほぼ等しくなる。
【０２５７】
トランジスタ７５１８のドレイン電位が高電位電源線とほぼ等しい場合、トランジスタ７５１７、７５１６で構成されるバッファを介して、充電量制御回路はロウを出力する。
【０２５８】
トランジスタ７５１８のドレイン電位がトランジスタ７５２０のソース電位とほぼ等しい場合、トランジスタ７５１７、７５１６で構成されるバッファを介して、充電量制御回路はハイを出力する。
【０２５９】
充電量制御回路７４０３の出力がロウの場合、二次電池にはスイッチ回路７４０２を介して電流が供給される。また、充電量制御回路７４０３の出力がハイの場合は、スイッチ回路７４０２はオフして、二次電池に電流は供給されない。
【０２６０】
トランジスタ７５２０のゲートは二次電池７４０４に接続されているため、二次電池が充電され、その電位が充電量制御回路７４０３のコンパレーターのしきい値を超えると、充電が停止する。本実施例ではコンパレーターのしきい値をトランジスタ７５２３のゲート電位で設定しているが、この値に限定するものではなく、他の電位であっても良い。一般に設定電位は充電量制御回路７４０３の用途と二次電池の性能によって適宜決められるものである。
【０２６１】
本実施例では以上のような二次電池への充電回路を構成したが、この構成に限定されるものではない。
【０２６２】
以上のような構成にすることにより、本発明の半導体装置においては、半導体装置における電源供給回路におけるバッテリーの充電を管理する機能を追加することができる。故に本発明の半導体装置においては、半導体装置における電源供給回路におけるバッテリーの過充電等の不具合を防ぐことのできる半導体装置を提供することが可能になる。
【０２６３】
なお、本実施例は、上記実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせて行うことができる。すなわち、定期的にバッテリーに対し充電を行うことにより、従来のように、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信にするための電力の不足を防止することができる。そして、本発明の半導体装置は、バッテリーへの充電に際し、ＲＦＩＤに設けられたアンテナ回路にて、電力を受電し、当該バッテリーの充電を行うことを特徴とする。そのため、充電器に直接接続することなく、ＲＦＩＤを駆動するための電源を外部からの電波または電磁波の電力を利用してバッテリーを充電することができる。その結果、アクティブタイプのＲＦＩＤのような電池の残存容量の確認や電池の交換をする作業が発生するといったことなく、使用し続けることが可能になる。加えて、ＲＦＩＤを駆動するための電力を常にバッテリー内に保持することにより、ＲＦＩＤが動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタとの通信距離を伸ばすことができる。
【０２６４】
また、本発明の半導体装置は上記バッテリーを具備することによる利点に加え、外部との個体情報の送受信を行う信号制御回路に電力を供給する電源供給回路において、スイッチ回路を設け、定期的に信号制御回路への電力の供給を制御することを特徴とする。電源供給回路に設けられたスイッチ回路において信号制御回路への電力の供給を制御することにより、ＲＦＩＤの動作を間欠的におこなうことができる。そのためバッテリーにおける消費電力の低減を図り、さらに無線信号による電力の供給がなくても、長時間の動作を可能にすることができる。
【実施例６】
【０２６５】
本実施例では、本発明の無線通信によりデータの交信を行う半導体装置（以下、ＲＦＩＤという）の用途について説明する。本発明の半導体装置は、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等）、包装用容器類（包装紙やボトル等）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札等の物品に設ける、いわゆるＩＣラベル、ＩＣタグ、ＩＣカードとして使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）及び携帯電話等を指す。
【０２６６】
なお、本明細書において、ＩＣカードとは、プラスチック製カードに薄片化した半導体集積回路（ＩＣチップ）を埋設して情報を記録できるようにしたカードである。データを読み書きする方式の違いによって「接触式」と「非接触式」に分けられる。非接触式カードにはアンテナが内蔵されており、微弱な電波を利用して端末と交信することができるものである。また、ＩＣタグとは、物体の識別に利用される微小なＩＣチップに自身の識別コードなどの情報が記録されており、電波を使って管理システムと情報を送受信する能力をもつものをいう。数十ミリメートルの大きさで、電波や電磁波で読み取り器と交信することができる。本発明の無線通信によりデータの交信を行うＲＦＩＤに使うＩＣタグの態様はさまざまであり、カード形式のものや、ラベル類（ＩＣラベルという）、証書類などがある。
【０２６７】
本実施例では、図３０を参照して、本発明の応用例、及びそれらを付した商品の一例について説明する。
【０２６８】
図３０（Ａ）は、本発明に係るＲＦＩＤを有する半導体装置の完成品の状態の一例である。ラベル台紙３００１（セパレート紙）上に、ＲＦＩＤ３００２を内蔵した複数のＩＣラベル３００３が形成されている。ＩＣラベル３００３は、ボックス３００４内に収納されている。また、ＩＣラベル３００３上には、その商品や役務に関する情報（商品名、ブランド、商標、商標権者、販売者、製造者等）が記されており、一方、内蔵されているＲＦＩＤには、その商品（又は商品の種類）固有のＩＤナンバーが付されており、偽造や、商標権、特許権等の知的財産権侵害、不正競争等の不法行為を容易に把握することができる。また、ＲＦＩＤ内には、商品の容器やラベルに明記しきれない多大な情報、例えば、商品の産地、販売地、品質、原材料、効能、用途、数量、形状、価格、生産方法、使用方法、生産時期、使用時期、賞味期限、取扱説明、商品に関する知的財産情報等を入力しておくことができ、取引者や消費者は、簡易なリーダによって、それらの情報にアクセスすることができる。また、生産者側からは容易に書換え、消去等も可能であるが、取引者、消費者側からは書換え、消去等ができない仕組みになっている。
【０２６９】
図３０（Ｂ）は、ＲＦＩＤ３０１２を内蔵したラベル状のＩＣタグ３０１１を示している。ＩＣタグ３０１１を商品に備え付けることにより、商品管理が容易になる。例えば、商品が盗難された場合に、商品の経路を辿ることによって、その犯人を迅速に把握することができる。このように、ＩＣタグを備えることにより、所謂トレーサビリティに優れた商品を流通させることができる。また、本発明においては、バッテリーとして薄膜二次電池を具備する構成を取り得る。そのため図３０（Ｂ）に示すように曲面形状を有する物品への貼付に際しても本発明は有用である。
【０２７０】
図３０（Ｃ）は、本発明に係るＲＦＩＤ３０２２を内包したＩＣカード３０２１の完成品の状態の一例である。上記ＩＣカード３０２１としては、キャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、電子乗車券、電子マネー、テレフォンカード、会員カード等のあらゆるカード類が含まれる。
【０２７１】
なお図３０（Ｃ）に示したＩＣカードにおいては、本発明におけるバッテリーとして薄膜二次電池を具備する構成を取り得る。そのため、図３０（Ｄ）に示すように折り曲げた形状に変形させたとしても使用することが可能になるため、本発明は大変有用である。
【０２７２】
図３０（Ｅ）は、無記名債券３０３１の完成品の状態を示している。無記名債券３０３１には、ＲＦＩＤ３０３２が埋め込まれており、その周囲は樹脂によって成形され、ＲＦＩＤを保護している。ここで、該樹脂中にはフィラーが充填された構成となっている。無記名債券３０３１は、本発明に係るＩＣラベル、ＩＣタグ、ＩＣカードと同じ要領で作成することができる。なお、上記無記名債券類には、切手、切符、チケット、入場券、商品券、図書券、文具券、ビール券、おこめ券、各種ギフト券、各種サービス券等が含まれるが、勿論これらに限定されるものではない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明のＲＦＩＤ３０３２を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。
【０２７３】
また、ここでは図示しないが、書籍、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に本発明のＲＦＩＤを設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。また乗物類にＲＦＩＤを設けることにより、偽造や盗難を防止することができる。また、動物等の生き物に埋め込むことによって、個々の生き物の識別を容易に行うことができる。例えば、家畜等の生き物にＲＦＩＤを埋め込むことによって、生まれた年や性別または種類等を容易に識別することが可能となる。
【０２７４】
以上、本発明のＲＦＩＤは物品（生き物を含む）であればどのようなものにでも設けて使用することができる。
【０２７５】
本実施例は、上記の実施の形態と他の実施例と自由に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２７６】
【図１】実施の形態１の構成について説明する図。
【図２】実施の形態１の構成について説明する図。
【図３】実施の形態１の構成について説明する図。
【図４】実施の形態１の構成について説明する図。
【図５】実施の形態１の構成について説明する図。
【図６】実施の形態１の構成について説明する図。
【図７】実施の形態１の構成について説明する図。
【図８】実施の形態１の構成について説明する図。
【図９】実施の形態１の構成について説明する図。
【図１０】実施の形態２の構成について説明する図。
【図１１】実施の形態２の構成について説明する図。
【図１２】実施の形態２の構成について説明する図。
【図１３】実施の形態２の構成について説明する図。
【図１４】実施の形態２の構成について説明する図。
【図１５】実施の形態３の構成について説明する図。
【図１６】実施の形態３の構成について説明する図。
【図１７】実施例１の構成について説明する図。
【図１８】実施例２の構成について説明する図。
【図１９】実施例２の構成について説明する図。
【図２０】実施例２の構成について説明する図。
【図２１】実施例２の構成について説明する図。
【図２２】実施例２の構成について説明する図。
【図２３】実施例３の構成について説明する図。
【図２４】実施例３の構成について説明する図。
【図２５】実施例３の構成について説明する図。
【図２６】実施例４の構成について説明する図。
【図２７】実施例４の構成について説明する図。
【図２８】実施例４の構成について説明する図。
【図２９】実施例４の構成について説明する図。
【図３０】実施例６の構成について説明する図。
【図３１】従来の構成を示す図。
【図３２】従来の構成を示す図。
【図３３】実施例５の構成について説明する図。
【図３４】実施例５の構成について説明する図。
【符号の説明】
【０２７７】
１０１    ＲＦＩＤ
１０２    アンテナ回路
１０３    電源供給回路
１０４    信号制御回路
１０５    増幅回路
１０６    復調回路
１０７    論理回路
１０８    メモリコントロール回路
１０９    メモリ回路
１１０    論理回路
１１１    増幅回路
１１２    変調回路
１１３    整流回路
１１４    バッテリー
１１５    低周波信号発生回路
１１６    スイッチ回路
１１７    電源回路
２０１    リーダ／ライタ
３０１    第１のアンテナ回路
３０２    第２のアンテナ回路
３０３    充電器
３３２    チップ
３３３    アンテナ
４０１    アンテナ
４０２    共振容量
４０３    アンテナ回路
４０４    ダイオード
４０５    ダイオード
４０６    平滑容量
４０７    整流回路
８２０    リングオシレータ
８２１    分周回路
８２２    ＡＮＤ回路
８２３    インバータ
８２４    インバータ
８２５    トランスミッションゲート
１０００    抵抗
１００１    制御回路
１００４    抵抗
１０１０    抵抗
１００２    トランジスタ
１００３    トランジスタ
１００５    トランジスタ
１００６    トランジスタ
１００７    トランジスタ
１００８    トランジスタ
１００９    トランジスタ
１３０１    基板
１３０２    絶縁膜
１３０３    剥離層
１３０４    絶縁膜
１３０５    半導体膜
１３０６    ゲート絶縁膜
１３０７    ゲート電極
１３０８    不純物領域
１３０９    不純物領域
１３１０    絶縁膜
１３１１    不純物領域
１３１３    導電膜
１３１４    絶縁膜
１３１６    導電膜
１３１７    導電膜
１３１８    絶縁膜
１３１９    素子形成層
１３２０    第１のシート材
１３２１    第２のシート材
１３３７    樹脂
１３３８    導電性粒子
１３８１    負極活物質層
１３８２    固体電解質層
１３８３    正極活物質層
１３８４    集電体薄膜
１３８５    層間膜
１３８６    配線層
１３８９    薄膜二次電池
１３９１    電圧比較回路
１３９２    スイッチ
１３９３    スイッチ
１３９４    整流素子
１３９５    整流素子
１４０１    抵抗素子
１４０２    抵抗素子
１４０３    抵抗素子
１４０４    抵抗素子
１４０５    コンパレーター
１４０６    バッファ回路
１４０７    バッファ回路
１５０１    ブースターアンテナ
２３００    基板
２３０２    絶縁膜
２３０４    領域
２３０６    領域
２３０７    ｐウェル
２３３２    絶縁膜
２３３６    導電膜
２３３８    導電膜
２３４０    ゲート電極
２３４２    ゲート電極
２３４８    レジストマスク
２３５０    チャネル形成領域
２３５２    不純物領域
２３６６    レジストマスク
２３６８    チャネル形成領域
２３７０    不純物領域
２３７２    絶縁膜
２３７４    配線
２３９１    負極活物質層
２３９２    固体電解質層
２３９３    正極活物質層
２３９４    集電体薄膜
２３９５    配線層
２３９６    層間膜
２３９７    配線
２６００    基板
２６０２    絶縁膜
２６０４    絶縁膜
２６０６    レジストマスク
２６０８    凹部
２６１０    絶縁膜
２６１１    絶縁膜
２６１２    領域
２６１３    領域
２６１４    領域
２６１５    ｐウェル
２６３２    絶縁膜
２６３４    絶縁膜
２６３６    導電膜
２６３８    導電膜
２６４０    導電膜
２６４２    導電膜
２６４８    領域
２６５０    領域
２６５４    サイドウォール
２６５６    チャネル形成領域
２６５８    不純物領域
２６６０    低濃度不純物領域
２６６２    チャネル形成領域
２６６４    不純物領域
２６６６    低濃度不純物領域
２６７７    絶縁膜
２６７８    開口部
２６８０    導電膜
２６９１    負極活物質層
２６９２    固体電解質層
２６９３    正極活物質層
２６９４    集電体薄膜
２６９５    配線層
２６９６    層間膜
２６９７    配線
３００１    ラベル台紙
３００２    ＲＦＩＤ
３００３    ＩＣラベル
３００４    ボックス
３０１１    ＩＣタグ
３０１２    ＲＦＩＤ
３０２１    ＩＣカード
３０２２    ＲＦＩＤ
３０３１    無記名債券
３０３２    ＲＦＩＤ
３１００    ＲＦＩＤ
３１０１    アンテナ回路
３１０２    信号制御回路
３１０３    電池
３１０４    電源回路
３１０５    復調回路
３１０６    増幅回路
３１０７    論理回路
３１０８    メモリコントロール回路
３１０９    メモリ回路
３１１０    論理回路
３１１１    増幅回路
３１１２    変調回路
３２００    ＲＦＩＤ
３２０１    アンテナ回路
３２０２    信号制御回路
３２０３    整流回路
３２０４    電源回路
３２０５    復調回路
３２０６    増幅回路
３２０７    論理回路
３２０８    メモリコントロール回路
３２０９    メモリ回路
３２１０    論理回路
３２１１    増幅回路
３２１２    変調回路
７１０１    基板
７１０２    集電体薄膜
７１０３    負極活物質層
７１０４    固体電解質層
７１０５    正極活物質層
７１０６    集電体薄膜
７４０１    定電流源
７４０２    スイッチ回路
７４０３    充電量制御回路
７４０４    二次電池
７５０１    抵抗
７５０２    トランジスタ
７５０４    トランジスタ
７５０５    トランジスタ
７５０６    トランジスタ
７５０７    トランジスタ
７５０８    トランジスタ
７５０９    トランジスタ
７５１１    トランジスタ
７５１２    抵抗
７５１３    インバータ
７５１４    インバータ
７５１５    トランスミッションゲート
７５１６    トランジスタ
７５１７    トランジスタ
７５１８    トランジスタ
７５２０    トランジスタ
７５２１    トランジスタ
７５２３    トランジスタ
７５２５    抵抗
７５２６    高電位電源線
７５２７    低電位電源線
１３００ａ    薄膜トランジスタ
１３００ｂ    薄膜トランジスタ
１３００ｃ    薄膜トランジスタ
１３００ｄ    薄膜トランジスタ
１３００ｅ    薄膜トランジスタ
１３００ｆ    薄膜トランジスタ
１３０５ａ    半導体膜
１３０５ｂ    半導体膜
１３０５ｃ    半導体膜
１３０５ｄ    半導体膜
１３０５ｅ    半導体膜
１３０５ｆ    半導体膜
１３０７ａ    導電膜
１３０７ｂ    導電膜
１３１２ａ    絶縁膜
１３１２ｂ    絶縁膜
１３１５ａ    導電膜
１３１５ｂ    導電膜
１３３１ａ    導電膜
１３３１ｂ    導電膜
１３３２ａ    開口部
１３３２ｂ    開口部
１３３４ａ    導電膜
１３３４ｂ    導電膜
１３３６ａ    導電膜
１３３６ｂ    導電膜
２６８２ａ    導電膜
２６８２ｂ    導電膜
２６８２ｃ    導電膜
２６８２ｄ    導電膜 
【図１】
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【図２】
2008009972.tif 000004
【図３】
2008009972.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008009972.tif 000007
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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