半導体装置

【課題】変調度の小さい搬送波であっても、復調信号を生成して安定して動作させることのできる復調信号生成回路を有する、無線通信可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】無線通信可能な半導体装置に復調信号生成回路を設け、該復調信号生成回路は相反する極性を有する電圧の差分を取得することで復調信号を生成する構成を有する。または、複数の復調信号生成回路と、受信した信号の特性に応じた復調信号生成回路を選択する選択回路を設け、第１の復調信号生成回路の動作時には第２の復調信号生成回路の動作が停止する構成とする。選択回路は、インバータ回路と、フリップフロップ回路と、セレクタ回路と、を有する。第２の復調信号生成回路がコンパレータ等を有するときの消費電力が低減される。

【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、無線通信を利用することにより、非接触で情報の送受信が可能な半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個々の対象物に個体識別情報を与えることで、その対象物の履歴等の情報を明確にする個体認識技術が注目されている。特に、電波を介した無線通信により、非接触でデータの送受信が可能な半導体装置の開発が進められている。このような半導体装置はＩＣタグ又はＲＦＩＤタグ等と呼ばれ、市場における物品の管理等に導入され始めている。
【０００３】
一般に、実用化されているＲＦＩＤタグ等と呼ばれるものの多くは、トランジスタ等から構成される回路を有する素子形成層とアンテナ層とを有する。このような無線通信可能な半導体装置は電磁波を介してリーダ／ライタと無線通信を行うことで、電源電力とデータをリーダ／ライタから受信することにより動作させることができる。リーダ／ライタと半導体装置との無線通信では、一般に、送信側の装置（リーダ／ライタ）が変調した搬送波を送信し、この搬送波を受信側の装置（半導体装置）が復調することでデータを取り出し、情報の送受信を行う。
【０００４】
無線通信可能な半導体装置において、搬送波を変調する方式の一つとして振幅変調方式（ＡＳＫ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式）がある。ＡＳＫ変調方式とは、搬送波の振幅に差を生じさせ、この振幅の差を変調信号とすることにより情報を伝達する手法である。ここで、振幅の小さい状態における振幅（信号ライン（振幅のピーク）と基準ライン（振幅の中心）の差分）をａ、振幅の大きい状態における振幅（信号ライン（振幅のピーク）と基準ライン（振幅の中心）の差分）をｂとおくと、変調度ｍはｍ＝（ｂ−ａ）／（ｂ＋ａ）で表すことができる。送信側の装置は、無線通信を行う送信側の装置と受信側の装置の双方に合わせた方式により変調度を決める。受信側の装置は送信側の装置によって決められた変調度の変調信号を受信し、変調信号を復調する。
【０００５】
しかし、無線通信可能な半導体装置は微細な半導体素子が設けられた集積回路を有することから、素子特性のばらつき等の問題が生じ、良好な電気的特性を有する半導体装置を作製することは困難であった。そこで、様々な改良により良好な電気的特性を有する半導体装置が実現可能になりつつある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
なお、無線通信可能な半導体装置の通信は様々な規格による通信方式に従って信号の送受信等を行う。近傍型無線ＩＣカードの規格であるＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３で規格している通信方式では、１３．５６ＭＨｚの搬送波に変調度が１００％又は１０％となるように変調をかけて、パルス位置の変調位置を変えることでデータを判別するパルス位置変調方式を用いてデータの符号化を行う。ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３と同様の規格として、この他にＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３（ＴＹＰＥ−Ａ）及びＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−３がある。ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３（ＴＹＰＥ−Ａ）では、変調度が１００％の搬送波を、初期振幅（信号の変調がない状態の振幅）の５％以下の振幅で表すことを規定している。なお、これらの通信周波数は、１３．５６ＭＨｚと決められている。そして、変調度が１０％の信号を復調するには様々な手段が考えられる（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００６−２６８８３８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、受信側の装置は、復調回路と、電源回路と、変調回路等を有するアナログ回路と、アナログ回路に接続されるデジタル回路から構成される。復調信号は復調回路の出力として、アナログ回路から出力されてデジタル回路に入力される。無線通信に変調度が１００％の搬送波を用いると、振幅が０になる状態（振幅のピークと基準ラインが一致する状態）を含むことになる。このため、特に、受信した電磁波を介して電源電力を生成して動作する半導体装置では、変調度が１００％の搬送波による無線通信で振幅が０のときに電源電力の確保が困難であり、半導体装置の動作に支障をきたすことになる。このような半導体装置では、変調度の小さい搬送波（例えば、変調度が１０％の搬送波）を用いることである程度の大きさの振幅を確保して電力を供給し、半導体装置を動作させることができる。
【０００８】
変調度が１００％の搬送波を復調する場合の一般的な復調回路の回路構成を図４に示す。図４に示す回路は、第１のダイオードと、第２のダイオードと、第１の抵抗と、第２の抵抗と、第１の容量と、第２の容量と、第３の容量と、を有する。図４に示す回路において、入力部は第１の容量の一端に接続されている。第１の容量の他端は第１のダイオードの陽極（第１の電極）と、第２のダイオードの陰極（第２の電極）に接続されている。第１のダイオードの陰極（第２の電極）は第１の抵抗と、第２の抵抗と、第２の容量の一端に接続されている。第２のダイオードの陽極（第１の電極）は接地されている。第１の抵抗及び第２の容量も接地されている。第２の抵抗の他端は第３の容量の一端と、出力部に接続されている。第３の容量の他端は接地されている。
【０００９】
図４に示す回路は変調度が大きい（例えば、変調度が１００％の）搬送波の復調は可能であるが、変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）搬送波を復調することは困難である。図４に示す回路では、振幅波形に生じる、搬送波起因のノイズの影響が大きく、変調度が小さい場合（例えば、変調度が１０％の場合）にはこれを無視できないからである。このため、復調回路にローパスフィルタ等を採用することでノイズを小さくすることができるが、十分ではない。
【００１０】
そこで、本発明は、変調度の小さい変調信号（例えば、変調度が１０％の信号）についても問題なく復調信号を生成できる回路（復調信号生成回路）を有する半導体装置を提供する。
【００１１】
なお、特許文献２で提案されている回路構成では、（ＩＳＯ１４４４３−Ａ）１００％ＡＳＫ信号（変調度が１００％の信号）からデータを再生する第１の復調手段と、（ＩＳＯ１４４４３−Ｂ）１０％ＡＳＫ信号（変調度が１０％の信号）からデータを再生する第２の復調手段と、それぞれの再生信号を選択するためのセレクタ手段と、が設けられている。また、このセレクタ手段を制御するために、第１の復調手段の再生信号と送信信号を入力して、選択制御信号を発生させる手段が設けられている。特許文献２の構成によれば、セレクタ手段により選択されないデータを再生する手段は、半導体装置の動作上、無駄な回路であるといえる。特に、１０％ＡＳＫ信号（変調度が１０％の信号）からデータを再生する第２の復調手段には、増幅回路が内蔵されていることは明白であり、増幅回路で消費される電力が半導体装置全体の消費電力と比べて無視できないほどの大きさである場合には、半導体装置の性能を低下させる要因になる。
【００１２】
そこで、本発明は変調度が大きい信号（例えば、変調度が１００％の信号）のデータを選択するときは、変調度の小さい信号（変調度が１０％の信号）のデータを再生する第２の復調手段に内蔵されている増幅回路の動作を停止させ、消費電力が小さい半導体装置を提供する。
【００１３】
ところで、図４に示す復調回路は単純な構成であり、且つ、半導体装置の動作に支障を来さない。そのため、変調度が大きい信号（例えば、変調度が１００％の信号）を復調するための復調信号生成回路としては適している。
【００１４】
搬送波の変調度が小さい場合（例えば、変調度が１０％の場合）と変調度が大きい場合（例えば、変調度が１００％の場合）では、動作に最適な構成が異なる場合がある。例えば、変調度が１００％の搬送波を、変調度が１０％の復調回路を用いて復調すると、必要のない素子を動作させ、無駄に電力を消費するおそれがある。
【００１５】
そこで、本発明は、搬送波の変調度が小さい場合（例えば、変調度が１０％の場合）と、変調度が大きい場合（変調度が１００％の場合）で、復調信号の生成を行う回路を別々に設けた半導体装置を提供する。更には、変調度を識別し、変調度に応じて使用する回路を切り替え、使用しない回路の一部の動作を停止させ、変調度に応じた最適な復調信号を、必要最低限の電力で生成することのできる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の半導体装置は、一又は複数の復調信号生成回路を有し、いずれかの復調信号生成回路が、変調信号を復調する第１の復調回路と、第１の復調回路とは逆の極性の電気信号（変調信号）を復調する第２の復調回路と、コンパレータと、を有する。第１の復調回路から出力される復調信号と、第２の復調回路から出力される復調信号がそれぞれコンパレータの入力部に入力されることで、これらの電圧の差分を取得する。
【００１７】
上記の半導体装置において、コンパレータは、第１の復調回路により復調される信号の振幅と第２の復調回路により復調される信号の振幅との差分を取得する。第１の復調回路により復調される信号の振幅と第２の復調回路により復調される信号の振幅は同位相であるため、搬送波に起因するノイズの影響を小さくして、安定して復調することができる。
【００１８】
または、本発明の半導体装置は、変調信号に応じて、第１の復調信号生成回路又は第２の復調信号生成回路のいずれかを選択して他方を停止させる選択回路を有することが好ましい。具体的には、変調度が大きい（例えば、変調度が１００％の）搬送波から復調信号を生成する第１の復調信号生成回路と、変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）搬送波から復調信号を生成する第２の復調信号生成回路と、変調度に応じて第１の復調信号生成回路と第２の復調信号生成回路のどちらを用いるかを選択する選択回路と、を有する。
【００１９】
選択回路は、変調度の違いを識別する論理素子と、使用する復調信号生成回路を決定する論理素子群と、を有する。
【００２０】
本発明の半導体装置では、まず、変調度が大きい（例えば、変調度が１００％の）搬送波に対応する第１の復調信号生成回路が第１の復調信号を出力し、変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）搬送波に対応する第２の復調信号生成回路が第２の復調信号を出力する。つまり、第１の復調信号生成回路は変調度が大きい（例えば、変調度が１００％の）搬送波を復調でき、第２の復調信号生成回路は変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）搬送波を復調することができる。また、第１の復調信号生成回路は変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）搬送波を復調することを保証せず、第２の復調信号生成回路は変調度が大きい（例えば、変調度が１００％の）搬送波を復調することを保証しない。
【００２１】
デジタル回路は第１の復調信号をモニターし、第１の復調信号が有効であれば、第２の復調信号生成回路が有する増幅回路（例えばコンパレータ等）に信号を送り、回路動作を止める。
【００２２】
第１の復調信号生成回路は、変調度が大きい（例えば、変調度１００％の）搬送波の復調には適している。しかし、変調度が小さい（例えば、変調度１０％の）搬送波の場合には、変調がかかっている期間であっても、ある程度の大きさの振幅（例えば、変調がかかっていない期間の振幅の９０％の振幅）を持つ搬送波が存在するため復調することが困難である。第１の復調信号に対して復調できているかどうかについては論理素子（例えばインバータ）を用いて行い、他の信号（例えばクロック信号）を必要としない。クロック信号とはデジタル回路等を動作させる時に用いられる周期的な信号である。一般に、クロック信号は発振回路又は分周回路等により生成される。
【００２３】
なお、本明細書中において、論理素子とは、デジタル回路においてある目的を達成するために設けられる、複数の回路により構成されるものをいう。
【００２４】
なお、本明細書では、「変調度が１０％の場合」と「変調度が１００％の場合」について記載しているが、変調度が概ね１０％以上３０％以下の範囲を代表して「変調度が１０％の場合」として記載している。そして、変調度が概ね９０％以上１００％以下の場合を代表して「変調度が１００％の場合」として記載している。従って、変調度については記載された数値に厳密に限定して解釈されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲であらゆる変調度に適用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、変調度の小さい変調信号（例えば、変調度が１０％の変調信号）の復調信号を生成できる。そのため、変調度の小さい変調信号を用いても無線通信可能な半導体装置を動作させることができ、無線信号の受信中に電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。
【００２６】
更には、本発明の半導体装置では、搬送波に起因するノイズの影響を低減することができ、信頼性の高い復調信号を安定して生成することができる。
【００２７】
本発明の半導体装置では、変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）搬送波と変調度が大きい（例えば、変調度が１００％の）搬送波の場合で異なる復調信号生成回路を用いるため、各々の復調信号生成回路が有する素子のパラメータについて、変調度が異なる場合まで考慮する必要がなく、設計の自由度が向上する。また、第２の復調信号生成回路において第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力の差分を検出することで第２の復調信号を生成することができるため、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成して情報の送受信を可能にする。変調度の小さい信号を用いる場合には電源電力の供給が継続して行われる。そのため、半導体装置を安定して動作させることができる。
【００２８】
なお、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力に存在するノイズは同位相である。本発明では、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力を比較することで第２の復調信号の生成を行うため、各々のノイズが打ち消され、搬送波に起因するノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能になる。その結果、変調度が小さい（例えば、変調度が１０％の）無線信号についても信号の検出を安定して行うことができる。
【００２９】
本発明の半導体装置は、搬送波の変調度が小さい場合（例えば、変調度が１０％の場合）と変調度が大きい場合（例えば、変調度が１００％の場合）で、使用する復調信号生成回路を切り替え、使用しない回路の一部の動作を停止させることで、消費電力を低減することができる。
【００３０】
本発明は、デジタル回路による復調信号のモニターを、第１の復調信号の波形の形状のみを用いて行うため、複雑な回路を必要とせず、簡単な回路構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態及び実施例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、本実施の形態及び実施例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、同じものを指し示す符号は異なる図面間においても共通して用いることとする。
（実施の形態１）
【００３２】
本実施の形態では、本発明の復調信号生成回路を有する半導体装置の構成の一例について、図面を参照して説明する。
【００３３】
図２には本発明の半導体装置のブロック図を示す。本発明の半導体装置１００は、リーダ／ライタ１１６と、電磁波により無線でデータの送受信を行う。リーダ／ライタ１１６は、通信回線１１８を介して制御装置１２０に接続されていることが好ましい。制御装置１２０は、リーダ／ライタ１１６と半導体装置１００の間の通信を制御する。
【００３４】
半導体装置１００は、アンテナ回路１０２と、電源回路１１２と、アナログ回路１０４と、デジタル回路１０６と、メモリ回路１０８と、を有する。アナログ回路１０４は、復調信号生成回路１５０と、変調回路１１４と、を有する。半導体装置１００がアンテナを有することなく、外部アンテナに接続するための配線を有し、該配線と外部アンテナが接続されていてもよい。この場合には、別途作製されたアンテナを配線に接続する。配線とアンテナの接続には、配線と電気的に接続された、接続端子（端子電極）を用いればよい。更には、半導体装置１００は上記の構成に限定されず、クロック発生回路又は中央処理演算装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒＵｎｉｔ。以下、ＣＰＵという。）等を有していてもよい。
【００３５】
なお、クロック発生回路とは、アンテナ回路１０２に発生した交流の誘導電圧に基づいて、デジタル回路１０６、メモリ回路１０８等の動作に必要な周波数のクロック信号を生成し、各回路に供給する回路をいう。クロック発生回路には、発振回路を用いても良いし、分周回路を用いても良い。
【００３６】
アンテナ回路１０２は、アンテナと整流回路を有することが好ましく、リーダ／ライタ１１６より発信される電磁波を受信し、交流の誘導電圧を発生する。この誘導電圧は半導体装置１００の電源電力となるほか、リーダ／ライタ１１６から送信されるデータを含んでいる。
【００３７】
本発明に用いることのできるアンテナの形状については特に限定されない。そのため、半導体装置１００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、電磁誘導方式又は電波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さと形状を有するアンテナを設ければよい。本発明では信号の伝送方式として、通信周波数１３．５６ＭＨｚである、電磁誘導方式を用いることが好ましい。
【００３８】
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）又はらせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。
【００３９】
伝送方式として電波方式の一種であるマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）又は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い。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又はこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
【００４０】
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１２に示す。例えば図１２（Ａ）に示すように、信号処理回路が設けられたチップ１２００の周りに一面のアンテナ１２０１を配した構造としても良い。また、図１２（Ｂ）に示すように、細いアンテナ１２０３が、信号処理回路が設けられたチップ１２０２の周囲を回るように配してもよい。また、図１２（Ｃ）に示すように信号処理回路が設けられたチップ１２０４に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ１２０５のような形状のアンテナを配してもよい。また、図１２（Ｄ）に示すように信号処理回路が設けられたチップ１２０６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）のアンテナ１２０７のような形状のアンテナを配してもよい。また、図１２（Ｅ）に示すように、信号処理回路が設けられたチップ１２０８に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ１２０９のような形状のアンテナを配してもよい。アンテナ回路１０２はこれらの形状のアンテナを組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
また、図１２において、信号処理回路が設けられたチップ１２００等とアンテナ１２０１等との接続方法については特に限定されず、チップとアンテナとの間で信号を送受信できる構成であればよい。図１２（Ａ）を例に挙げると、アンテナ１２０１と信号処理回路が設けられたチップ１２００をワイヤボンディング接続やバンプ接続により接続する、あるいはチップの一部を電極にしてアンテナ１２０１に貼り付けてもよい。この方式では異方性導電性フィルム（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ。以下、ＡＣＦという。）を用いて、チップ１２００をアンテナ１２０１に貼り付けることができる。また、アンテナの長さは、受信する信号の周波数によって適正な長さが異なる。一般には、例えば周波数が２．４５ＧＨｚの場合には、アンテナの長さは約６０ｍｍ（１／２波長）又は約３０ｍｍ（１／４波長）とすればよい。
【００４２】
電源回路１１２はアンテナ回路１０２に発生した誘導電圧をダイオード等により整流し、容量を用いて安定化することで、基準電位（基準ラインの電位）と一定の電位差を有する安定な電位を維持するよう調整する。
【００４３】
デジタル回路１０６は、復調された信号に基づき、命令の解析、メモリ回路１０８の制御、及び外部に送信するデータを変調回路１１４に出力する等の動作を行う。デジタル回路１０６はメモリ制御信号の生成回路のほか、復号化回路や情報判定回路等を含むとよい。また、半導体装置１００からリーダ／ライタ１１６へ送信する、メモリ回路１０８から抽出されたデータの一部又は全部を符号化された信号に変換する回路を有していても良い。
【００４４】
メモリ回路１０８には、少なくとも半導体装置１００に固有のデータ（個体識別情報）が記憶されている。メモリ回路１０８は、デジタル回路１０６に従ってデータの書き込みや読み出しを行う制御回路と、記憶素子を含む回路を有する。メモリ回路１０８は、有機メモリ、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、及びフラッシュメモリから選択された一種又は複数種を有する。記憶内容が半導体装置１００に固有のデータ（個体識別情報等）であれば、電源が供給されずとも記憶の保持が可能な不揮発性メモリを用いることが好ましい。半導体装置１００が行う処理に際して一時的な記憶を保持するのであれば、揮発性メモリを用いてもよい。特に、半導体装置１００が電池を有していない、所謂パッシブ型である場合には、不揮発性メモリを用いることが好ましい。
【００４５】
有機メモリは、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた構造を有する。メモリ回路１０８には有機メモリを用いることが好ましい。
【００４６】
変調回路１１４は、デジタル回路１０６からの信号に基づき、アンテナ回路１０２に負荷変調を伝える。
【００４７】
復調信号生成回路１５０は、アンテナ回路１０２に発生した誘導電圧に含まれるデータを復調して取り出す。
【００４８】
本実施の形態における半導体装置は、リーダ／ライタからの電磁波を受信して、該電磁波による電力供給を受けて駆動する。そのため、本実施の形態ではパッシブ型の半導体装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。半導体装置の内部に電池を有する構成として、電池により電力を供給し、駆動する構成としても良い。
【００４９】
リーダ／ライタから発信される電磁波では、規定の周波数の搬送波が副搬送波により変調されている。副搬送波に含まれる信号は、リーダ／ライタから半導体装置に送信する２値化されたデジタル信号である。搬送波の変調方式には、振幅を変えるＡＳＫ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式、周波数を変えるＦＳＫ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式、位相を変えるＰＳＫ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式がある。本実施の形態ではＡＳＫ変調方式によって変調された電磁波を復調する場合について説明する。
【００５０】
本発明の半導体装置１００が有する復調信号生成回路１５０について図３０を参照して説明する。本実施の形態に用いることのできる復調信号生成回路１５０のブロック図を図３０に示す。復調信号生成回路１５０は第１の復調回路１５４と、第２の復調回路１５６と、第１のバイアス回路１５８と、第２のバイアス回路１６０と、コンパレータ１６２と、を有する。復調信号生成回路１５０が有するこれらの回路について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
図３０に示す復調信号生成回路１５０の入力部１５２は第１の復調回路１５４の入力部６００、及び第２の復調回路１５６の入力部６２０に接続されている。第１の復調回路１５４の出力部６１６は第１のバイアス回路１５８の入力部８００Ａに接続され、第２の復調回路１５６の出力部６３６は第２のバイアス回路１６０の入力部８００Ｂに接続されている。第１のバイアス回路１５８の出力部８０８Ａはコンパレータ１６２の第１の入力部９００Ａに接続され、第２のバイアス回路１６０の出力部８０８Ｂはコンパレータ１６２の第２の入力部９００Ｂに接続されている。コンパレータ１６２の出力部９１２は復調信号生成回路１５０の出力部１６６に接続されている。
【００５２】
なお、コンパレータ１６２の出力部９１２と復調信号生成回路１５０の出力部１６６は、図３０に示すようにアナログバッファ回路１６４を介して接続されていることが好ましい。アナログバッファ回路１６４として、ソースフォロワ回路、ソース接地増幅回路等が挙げられる。アナログバッファ回路１６４を設けることで、より効果的にノイズを除去し、復調信号を安定して生成することができる。
【００５３】
第１の復調回路１５４及び第２の復調回路１５６として用いる復調回路の構成の一例を図６に示す。第１の復調回路１５４を図６（Ａ）に示す。第１の復調回路１５４は入力部６００と、出力部６１６と、第１のダイオード６０４と、第２のダイオード６０６と、第１の抵抗６０８と、第２の抵抗６１２と、第１の容量６０２と、第２の容量６１０と、第３の容量６１４と、を有する。入力部６００は第１の容量６０２の一端に接続されている。第１の容量６０２の他端は第１のダイオード６０４の陽極及び第２のダイオード６０６の陰極に接続されている。第１のダイオード６０４の陰極は第１の抵抗６０８、第２の容量６１０、及び第２の抵抗６１２の一端にそれぞれ接続されている。第２の抵抗６１２の他端は、第３の容量６１４の一端及び出力部６１６に接続されている。更に、第２のダイオード６０６の陽極、第１の抵抗６０８、第２の容量６１０、及び第３の容量６１４の他端はそれぞれ基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【００５４】
第２の復調回路１５６を図６（Ｂ）に示す。図６（Ｂ）に示す復調回路は入力部６２０と、出力部６３６と、第１のダイオード６２４と、第２のダイオード６２６と、第１の抵抗６２８と、第２の抵抗６３２と、第１の容量６２２と、第２の容量６３０と、第３の容量６３４と、を有する。入力部６２０は第１の容量６２２の一端に接続されている。第１の容量６２２の他端は第１のダイオード６２４の陰極及び第２のダイオード６２６の陽極に接続されている。第１のダイオード６２４の陽極は第１の抵抗６２８と、第２の容量６３０と、第２の抵抗６３２の一端にそれぞれ接続されている。第２の抵抗６３２は、第３の容量６３４の一端及び出力部６３６に接続されている。更に、第２のダイオード６２６の陰極、第１の抵抗６２８、第２の容量６３０、及び第３の容量６３４の他端はそれぞれ基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【００５５】
図６の第１のダイオード６０４、第２のダイオード６０６、第１のダイオード６２４、及び第２のダイオード６２６の各々は、ダイオード接続されたＴＦＴで構成しても良い。図６（Ｃ）の（Ｃ−１）に示すダイオードと、（Ｃ−２）に示すダイオード接続されたｎ型ＴＦＴと、（Ｃ−３）に示すダイオード接続されたｐ型ＴＦＴは回路として等価である。図６（Ａ）に示す第１の復調回路１５４の一部である回路６１８について、図６（Ｃ）に示すＴＦＴを用いて構成した例を図７（Ａ−１）及び（Ａ−２）に示す。同様に、図６（Ｂ）に示す第２の復調回路１５６の一部である回路６３８について、図６（Ｃ）に示すＴＦＴを用いて構成した例を図７（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）に示す。図７（Ａ−１）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｎ型ＴＦＴ７００及びｎ型ＴＦＴ７０２を用いる。図７（Ａ−２）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｐ型ＴＦＴ７０４及びｐ型ＴＦＴ７０６を有する。図７（Ｂ−１）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｎ型ＴＦＴ７０８及びｎ型ＴＦＴ７１０を用いる。図７（Ｂ−２）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｐ型ＴＦＴ７１２及びｐ型ＴＦＴ７１４を有する。
【００５６】
第１の復調回路１５４及び第２の復調回路１５６は、図６及び図７に示す回路を組み合わせて構成するとよい。図７（Ａ−１）に示す回路６１８を有する第１の復調回路１５４と、図７（Ｂ−２）に示す回路６３８を有する第２の復調回路１５６を用いてもよいし、図７（Ａ−２）に示す回路６１８を有する第１の復調回路１５４と、図７（Ｂ−１）に示す回路６３８を有する第２の復調回路１５６を用いてもよいし、図７（Ａ−２）に示す回路６１８を有する第１の復調回路１５４と、図７（Ｂ−２）に示す回路６３８を有する第２の復調回路１５６を用いてもよい。好ましくは、第１の復調回路１５４に図７（Ａ−１）に示す回路６１８を用い、第２の復調回路１５６に図７（Ｂ−１）に示す回路６３８を用いる。一般に、ｎ型ＴＦＴはｐ型ＴＦＴよりもキャリアの移動度が高いため、第１の復調回路及び第２の復調回路が有するＴＦＴを、全てｎ型ＴＦＴとすることにより、当該回路の動作性能を向上させることができる。
【００５７】
第１の容量６０２（又は第１の容量６２２）は、波形の振幅の中心（基準ライン）を補正するために設けられている。第１の抵抗６０８（又は第１の抵抗６２８）は、ｂ１点（又はｂ２点）に流れる電流を一定にするために設けられている。また、第２の容量６１０（又は第２の容量６３０）は、波形を平滑にするために設けられている。第１の抵抗６０８（又は第１の抵抗６２８）の抵抗値は、第２の容量６１０（又は第２の容量６３０）の静電容量の大きさに応じて、適宜調整する。第１の抵抗６０８（又は第１の抵抗６２８）の抵抗値が小さい場合には搬送波の振幅が小さくなり、該抵抗値が過大な場合には第２のダイオード６０６（又は第２のダイオード６２６）の降伏現象が生じ、正常に動作しないことになる。また、第２の抵抗６１２（又は第２の抵抗６３２）と、第３の容量６１４（又は第３の容量６３４）は、高周波成分を除去する、ローパスフィルタとして機能する。
【００５８】
第１のバイアス回路１５８及び第２のバイアス回路１６０の構成の一例を図８に示す。図８に示すバイアス回路は入力部８００（以下、第１のバイアス回路では入力部８００Ａ、第２のバイアス回路では入力部８００Ｂという。）が、容量８０２（以下、第１のバイアス回路では容量８０２Ａ、第２のバイアス回路では容量８０２Ｂという。）の一端に接続され、容量８０２の他端が第１の抵抗８０４（以下、第１のバイアス回路では第１の抵抗８０４Ａ、第２のバイアス回路では第１の抵抗８０４Ｂという。）、第２の抵抗８０６（以下、第１のバイアス回路では第２の抵抗８０６Ａ、第２のバイアス回路では第２の抵抗８０６Ｂという。）のそれぞれの一端、及び出力部８０８（以下、第１のバイアス回路では出力部８０８Ａ、第２のバイアス回路では出力部８０８Ｂという。）に接続されている。第１の抵抗８０４の他端は電源電位（Ｖ_ＤＤ）に接続され、第２の抵抗８０６の他端は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【００５９】
容量８０２は入力部８００を、第１の抵抗８０４が接続されている電源電位から直流的に分離させるために設けられている。
【００６０】
第１の抵抗８０４と第２の抵抗８０６は、コンパレータ１６２が有する第１の入力部９００Ａ及び第２の入力部９００Ｂに入力される信号の電位に差異を生じさせるために設けられている。好ましくは、第１の抵抗８０４Ａの抵抗値Ｒ_１Ａ、第１の抵抗８０４Ｂの抵抗値Ｒ_１Ｂ、第２の抵抗８０６Ａの抵抗値Ｒ_２Ａ及び第２の抵抗８０６Ｂの抵抗値Ｒ_２Ｂは、Ｒ_１Ａ＝Ｒ_２Ｂ≠Ｒ_１Ｂ＝Ｒ_２Ａであることが好ましい。
【００６１】
第１のバイアス回路１５８及び第２のバイアス回路１６０を有することにより、コンパレータ１６２における、誤作動を防止することができる。
【００６２】
コンパレータ１６２の構成の一例を図９に示す。コンパレータ１６２には差動回路、差動増幅器、又はオペアンプ等の、二つの入力部を有し、該入力部に入力される信号を比較する機能を有する回路を用いることができる。コンパレータ１６２は少なくとも第１の入力部９００Ａと、第２の入力部９００Ｂと、第１乃至第５のＴＦＴ９０２〜９１０と、第１の出力部９１２と、を有している。コンパレータ１６２の第１の入力部９００Ａは第１のバイアス回路１５８の出力部８０８Ａに接続され、第２の入力部９００Ｂは第２のバイアス回路１６０の出力部８０８Ｂに接続されている。第１の入力部９００Ａは第１のＴＦＴ９０２のゲート電極に接続され、第２の入力部９００Ｂは第２のＴＦＴ９０４のゲート電極に接続されている。第１のＴＦＴ９０２のソース電極又はドレイン電極の一方は、第５のＴＦＴ９１０のソース電極又はドレイン電極の一方と、第２のＴＦＴ９０４のソース電極又はドレイン電極の一方と、に接続されている。第１のＴＦＴ９０２のソース電極又はドレイン電極の他方は第３のＴＦＴ９０６のソース電極又はドレイン電極の一方と、第３のＴＦＴ９０６のゲート電極と、第４のＴＦＴ９０８のゲート電極と、に接続されている。第３のＴＦＴ９０６のソース電極又はドレイン電極の他方は電源電位（Ｖ_ＤＤ）に接続されている。第４のＴＦＴ９０８のソース電極又はドレイン電極の一方は電源電位（Ｖ_ＤＤ）に接続されている。第４のＴＦＴ９０８のソース電極又はドレイン電極の他方は出力部９１２と、第２のＴＦＴ９０４のソース電極又はドレイン電極の他方と、に接続されている。第５のＴＦＴ９１０のゲート電極は配線９１４を介して定電流回路１００３に接続されている。第５のＴＦＴ９１０のソース電極又はドレイン電極の他方は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。なお、配線９１４は、定電流回路１００３に接続されている。なお、図９（Ａ）において、本実施の形態では第６のＴＦＴ９１６は常にオンさせ、または第６のＴＦＴ９１６を設けないものとする。
【００６３】
コンパレータ１６２の第１の入力部９００Ａ及び第２の入力部９００Ｂに、信号が入力されたときの動作について説明する。
【００６４】
コンパレータ１６２の定電流源である第５のＴＦＴ９１０に流れる電流をＩ_ｄとおく。ここで、第３のＴＦＴ９０６と第４のＴＦＴ９０８はカレントミラー回路を構成しているため、第３のＴＦＴ９０６及び第４のＴＦＴ９０８のソース電極とドレイン電極間には各々、Ｉ_ｄ／２の電流が流れることになる。また、図９に示す点ａの電位をＶ_５とする。
【００６５】
ここで、差動対を構成している２つのＴＦＴに、異なる電位がかけられるときについて説明する。まず、第１の入力部９００Ａの電位が、第２の入力部９００Ｂの電位よりも高い場合について考える。第１のＴＦＴ９０２及び第２のＴＦＴ９０４に流れる電流は以下の数式（１）で表される。ここで、Ｖ_ｇｓはゲート電圧、Ｖ_ｄｓはドレイン電圧、Ｖ_ｔｈは閾値電圧であり、ｋはトランスコンダクタンス係数、λはチャネル長変調係数である。
【００６６】
【数１】

【００６７】
数式（１）において、第１の入力部９００Ａの電位は第２の入力部９００Ｂの電位よりも高いため、第１のＴＦＴ９０２のゲート電圧であるＶ_ｇｓ（９０２）と、第２のＴＦＴ９０４のゲート電圧であるＶ_ｇｓ（９０４）には、Ｖ_ｇｓ（９０２）＞Ｖ_ｇｓ（９０４）の関係が成立する。トランスコンダクタンス係数ｋはＴＦＴにおけるキャリアの移動度、ゲート絶縁膜の容量、チャネル幅、及びチャネル長で決定されるＴＦＴに固有の値（定数）であり、チャネル長変調係数λはＴＦＴの作製工程によって決定される定数である。そのため、第１のＴＦＴ９０２と第２のＴＦＴ９０４について、トランスコンダクタンス係数ｋとチャネル長変調係数λが等しいとすると、第１のＴＦＴ９０２のドレイン電圧Ｖ_ｄｓと第２のＴＦＴ９０４のドレイン電圧Ｖ_ｄｓにはＶ_ｄｓ（９０２）＜Ｖ_ｄｓ（９０４）が成立する。次に、第１の入力部９００Ａの電位が、第２の入力部９００Ｂの電位よりも低い場合について上記と同様に考えると、第１のＴＦＴ９０２のドレイン電圧Ｖ_ｄｓと第２のＴＦＴ９０４のドレイン電圧Ｖ_ｄｓには、Ｖ_ｄｓ（９０２）＞Ｖ_ｄｓ（９０４）が成立する。
【００６８】
以上のように、出力部９１２の電圧は、第１の入力部９００Ａと第２の入力部９００Ｂの電位の大小関係により変動する。
【００６９】
次に、アナログバッファ回路１６４の回路構成の例について、図１０に示す。図１０（Ａ）のアナログバッファ回路は入力部１０００と、配線９１４と、ソースフォロワ回路１００１と、インバータ回路１００２と、定電流回路１００３と、インバータ回路１００４と、出力部１００５と、を有する。配線９１４は、図９に示す第５のＴＦＴ９１０のゲート電極に接続されている。出力部１００５は復調信号生成回路１５０の出力部１６６に接続されている。
【００７０】
図１０（Ｂ）のアナログバッファ回路は入力部１０００Ｂと、配線９１４Ｂと、ソースフォロワ回路１００１Ｂと、定電流回路１００３Ｂと、出力部１００５Ｂと、を有する。配線９１４Ｂは、図９に示す第５のＴＦＴ９１０のゲート電極に接続されている。出力部１００５Ｂは復調信号生成回路１５０の出力部１６６に接続されている。
【００７１】
図１０（Ａ）又は（Ｂ）に示すようなアナログバッファ回路１６４を設けることで、より効果的にノイズを除去し、復調信号を安定して生成することができる。
【００７２】
復調された信号はデジタル回路１０６に入力され、デジタル回路１０６によってメモリ回路１０８内に記憶されている個体識別情報等が抽出され、抽出された情報はデジタル回路１０６内にてエンコードされ、変調回路１１４に入力される。変調回路１１４は入力された信号に従って変調し、アンテナ回路１０２からリーダ／ライタ１１６に情報を送信する。リーダ／ライタ１１６で受信された情報は通信回線１１８により制御装置１２０に送信される。
【００７３】
以上説明したように、本発明の半導体装置を用いることで、変調度の小さい変調信号を安定して復調し、情報を受信することができる。具体的には、信号ラインと基準ラインの差分を検出することで復調し、安定してデータを取り出すことが可能である。
【００７４】
また、信号ラインのノイズと基準ラインのノイズは同位相である。本発明の復調方法は、信号ラインと基準ラインを比較することで復調を行うので、それぞれのノイズは同位相であるためにキャンセルされる。以上の理由から、本発明の半導体装置は搬送波起因のノイズの影響の小さい復調をすることが可能である。
【００７５】
また、本発明を用いることで、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出が可能になるため、電力が供給されない期間を経ることなく、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３で規格している通信方式に準拠した信号の送受信が可能となる。本発明の半導体装置では無線信号の受信中に電源電力の供給が中断されないため、安定して動作することができる。
（実施の形態２）
【００７６】
本実施の形態では、本発明の復調信号生成回路を有する半導体装置の構成の一例について、実施の形態１とは異なる形態について図面を参照して説明する。具体的には、複数の復調信号生成回路を有する場合であって、動作時には複数の復調信号生成回路から、選択回路により一の復調信号生成回路が選択される半導体装置について説明する。
【００７７】
図３１は、本発明を適用した半導体装置１５００を示す。図３１において、半導体装置１５００は電波を受信するアンテナ回路１０２と、アンテナ回路１０２で受信した信号から電源電力を生成し、信号を復調するアナログ回路１３０と、他の回路部を制御するデジタル回路１０６と、デジタル回路１０６からの出力に応じてデータの書き込み／読み出しをするメモリ回路１０８と、を有する。
【００７８】
なお、半導体装置１５００は上記の構成に限定されず、中央処理演算装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒＵｎｉｔ。以下、ＣＰＵという。）、センサ素子、又はインターフェース回路等を有していてもよい。
【００７９】
無線通信可能な半導体装置は電源（蓄電部）を内蔵するアクティブ型と、外部からの電波（又は電磁波）の電力を利用して駆動するパッシブ型と、に大別される。また、更には外部からの電波（又は電磁波）の電力を利用して電源（蓄電部）に充電を行う、セミアクティブ型とよばれるものもある。本実施の形態では半導体装置１５００がリーダ／ライタ１１０からの電磁波を受信して、該電磁波による電力供給を受けて駆動するパッシブ型について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、アクティブ型であってもよい。
【００８０】
リーダ／ライタ１１０から発信される電磁波は、規定の周波数の搬送波が副搬送波により変調されている。副搬送波に含まれる信号は、リーダ／ライタ１１０から半導体装置１５００に送信する２値化されたデジタル信号である。搬送波の変調方式には、振幅を変化させるＡＳＫ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式、周波数を変化させるＦＳＫ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式、位相を変えるＰＳＫ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式がある。本実施の形態では、ＡＳＫ変調方式によって変調された電磁波を復調する場合について説明する。
【００８１】
アンテナ回路１０２はアンテナ及び容量を有し、リーダ／ライタ１１０から送信する電波（電磁波）を受信し、このとき得られた信号をアナログ回路１３０が有する電源回路２００と、第１の復調信号生成回路２０１と、第２の復調信号生成回路２０２に入力する。また、アナログ回路１３０から搬送波を変調した信号を受け取り、リーダ／ライタ１１０に応答信号を送信する。
【００８２】
本発明に用いることのできるアンテナの形状については特に限定されない。そのため、半導体装置１５００が有するアンテナ回路１０２に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又は電波方式、等を用いることができる。伝送方式は、実施者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さと形状を有するアンテナを設ければよい。
【００８３】
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）又はらせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。
【００８４】
伝送方式として電波方式の一種であるマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）又は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い。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又はこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
【００８５】
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１２に示す。例えば図１２（Ａ）に示すように、信号処理回路が設けられたチップ１２００の周りに一面のアンテナ１２０１を配した構造としても良い。また、図１２（Ｂ）に示すように、信号処理回路が設けられたチップ１２０２の周りを、細いアンテナ１２０３がチップ１２０２の周囲に配してもよい。また、図１２（Ｃ）に示すように信号処理回路が設けられたチップ１２０４に対して、高周波数の電磁波を受信するためのアンテナ１２０５のような形状のアンテナを配してもよい。また、図１２（Ｄ）に示すように信号処理回路が設けられたチップ１２０６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）のアンテナ１２０７のような形状のアンテナを配してもよい。また、図１２（Ｅ）に示すように、信号処理回路が設けられたチップ１２０８に対して、棒状に長く伸ばしたアンテナ１２０９のような形状のアンテナを配してもよい。アンテナ回路１０２はこれらの形状のアンテナを組み合わせて用いてもよい。
【００８６】
また、図１２において、信号処理回路が設けられたチップ１２００等とアンテナ１２０１等との接続方法については特に限定されない。図１２（Ａ）を例に挙げると、アンテナ１２０１と信号処理回路が設けられたチップ１２００をワイヤボンディング接続やバンプ接続により接続する、あるいはチップの一部を電極にしてアンテナ１２０１に貼り付けてもよい。この方式では異方性導電性フィルム（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ。以下、ＡＣＦという。）を用いて、チップ１２００をアンテナ１２０１に貼り付けることができる。また、アンテナの長さは、受信する信号の周波数によって適正な長さが異なる。一般には、例えば周波数が２．４５ＧＨｚの場合には、アンテナの長さは約６０ｍｍ（１／２波長）又は約３０ｍｍ（１／４波長）とすればよい。
【００８７】
図１を用いてアナログ回路１３０について説明する。アナログ回路１３０は電源回路２００と、第１の復調信号生成回路２０１と、第２の復調信号生成回路２０２と、変調回路２０４と、入出力部２０６と、第１の出力部２０８と、第２の出力部２１０と、第３の出力部２１２と、第４の出力部２１４と、第１の入力部２１６と、第２の入力部２１８と、を有し、アンテナ回路１０２の出力信号から電源電圧と、第１の復調信号と、第２の復調信号と、リセット信号と、を生成する。入出力部２０６はアンテナ回路１０２に接続され、搬送波の受信と送信を行う。第１の出力部２０８は全ての回路ブロックに接続され、電源電圧の供給を行う。第２の出力部２１０は全ての回路ブロックに接続され、リセット信号を供給する。第３の出力部２１２はデジタル回路１０６中の選択回路に接続され、第１の復調信号を出力する。第４の出力部２１４はデジタル回路１０６中の選択回路に接続され、第２の復調信号を出力する。第１の入力部２１６はデジタル回路１０６中の選択回路に接続され、コンパレータ５１０の制御信号を入力する。第２の入力部２１８はデジタル回路１０６に接続され、変調回路２０４が変調する応答データ信号を入力する。第１の復調信号生成回路２０１は変調度が１００％の搬送波を復調し、第２の復調信号生成回路２０２は変調度が１０％の搬送波を復調する。また、第２の復調信号生成回路２０２は、デジタル回路１０６から出力される信号が入力される入力部を有する。なお、アナログ回路１３０は半導体装置１５００の動作を安定させる目的で、レギュレータ回路やリミッタ回路等を適所に追加しても良い。
【００８８】
図３を参照して電源回路２００について説明する。電源回路２００は第１の容量３００と、２つのダイオードが設けられた整流部３０２と、平滑化容量３０４と、一の抵抗と一の容量が設けられた遅延回路３０６と、を有する。電源回路２００はアンテナ回路１０２からの出力信号を平滑化し、電源電圧及びデジタル回路のリセット信号を生成する。電源電圧は、基準電位（基準ラインの電位）と一定の電位差を有する安定な電位となるよう調整する。
【００８９】
第１の復調信号生成回路２０１は、アンテナ回路１０２に発生した誘導電圧に含まれるデータを復調する。第２の復調信号生成回路２０２はアンテナ回路１０２に発生した誘導電圧に含まれるデータを復調する。
【００９０】
変調回路２０４はリーダ／ライタ１１０から送信されてくる搬送波に対し、デジタル回路１０６からの出力に従って変調をかけ、アンテナ回路１０２に送る。
【００９１】
まず、デジタル回路１０６は、アナログ回路１３０から供給される電源電圧と、２系統の復調信号と、リセット信号と、を受信し、第１の復調信号の波形の状況に応じて、第１の復調信号か第２の復調信号かを選択することで、使用する復調信号生成回路が決定する。次に、デジタル回路１０６において選択した信号が他のデジタル回路に送られ、どちらの信号を選択したかの情報をアナログ回路１３０にフィードバックする。さらに、選択された復調信号のデータの内容に従って半導体装置１５００が動作するように命令する。例えば、選択された復調信号のデータの内容が「メモリ回路１０８のデータをリーダ／ライタ１１０に返信せよ」というものである場合には、メモリ回路１０８にアクセスしてデータを取得し、変調回路２０４に送信する。
【００９２】
メモリ回路１０８には、少なくとも半導体装置１５００に固有のデータ（個体識別情報）が記憶されている。メモリ回路１０８は、デジタル回路１０６に従ってデータの書き込みや読み出しを行う制御回路、及び記憶素子を含む回路を有する。メモリ回路１０８は、実施の形態１におけるメモリ回路１０８と同様である。記憶内容が半導体装置１５００に固有のデータ（個体識別情報等）であれば、電源が供給されずとも記憶の保持が可能な不揮発性メモリを用いることが好ましい。半導体装置１５００が行う処理に際して一時的な記憶を保持するのであれば、揮発性メモリを用いてもよい。特に、半導体装置１５００が電池を有していない、所謂パッシブ型である場合には、不揮発性メモリを用いることが好ましい。更にはセキュリティ面を考慮すると、半導体装置１５００に固有のデータの記憶には、書き換え不可能なメモリを用いることが好ましい。
【００９３】
本実施の形態の半導体装置１５００が有する第１の復調信号生成回路２０１について図４を用いて説明する。第１の復調信号生成回路２０１は入力部４００と、出力部４１６と、第１のダイオード４０４と、第２のダイオード４０６と、第１の抵抗４０８と、第２の抵抗４１２と、第１の容量４０２と、第２の容量４１０と、第３の容量４１４と、を有する。入力部４００は第１の容量４０２の一端に接続されている。第１の容量４０２の他端は第１のダイオード４０４の陽極及び第２のダイオード４０６の陰極に接続されている。第１のダイオード４０４の陰極は第１の抵抗４０８、第２の容量４１０、及び第２の抵抗４１２それぞれの一端に接続されている。第２の抵抗４１２の他方は、第３の容量４１４の一端及び出力部４１６に接続されている。更には、第２のダイオード４０６の陽極、第１の抵抗４０８、第２の容量４１０、及び第３の容量４１４それぞれの他端は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【００９４】
本実施の形態の半導体装置１５００が有する第２の復調信号生成回路２０２の一構成例について、図５及び図６を参照して説明する。第２の復調信号生成回路２０２は第１の入力部５００と、第２の入力部５１８と、出力部５１４と、第１の復調回路５０２と、第２の復調回路５０４と、第１のバイアス回路５０６と、第２のバイアス回路５０８と、コンパレータ５１０を有する。第２の復調信号生成回路２０２に設けられているこれらの回路について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９５】
第２の復調信号生成回路２０２の第１の入力部５００は第１の復調回路５０２の入力部６００、及び第２の復調回路５０４の入力部６２０に接続され、第２の復調信号生成回路２０２の第２の入力部５１８はコンパレータ５１０の入力部９１８（図９を参照。）に接続されている。第１の復調回路５０２の出力部６１６は第１のバイアス回路５０６の入力部８００Ａに接続され、第２の復調回路５０４の出力部６３６は第２のバイアス回路５０８の入力部８００Ｂに接続されている。第１のバイアス回路５０６の出力部８０８Ａはコンパレータ５１０の第１の入力部９００Ａに接続され、第２のバイアス回路５０８の出力部８０８Ｂはコンパレータ５１０の第２の入力部９００Ｂに接続されている。コンパレータ５１０の出力部９１２は第２の復調信号生成回路２０２の出力部５１４に接続されている。
【００９６】
なお、第２の復調信号生成回路が有する第１の復調回路と第２の復調回路は、各々逆の極性の電気信号を復調する。
【００９７】
なお、コンパレータ５１０の出力部９１２と第２の復調信号生成回路２０２の出力部５１４は、図５に示すようにアナログバッファ回路５１２を介して接続されていることが好ましい。アナログバッファ回路５１２として、ソースフォロワ回路、ソース接地増幅回路、定電流回路等が挙げられる。アナログバッファ回路５１２を設けることで、より効果的にノイズを除去し、復調信号を安定して生成することができる。
【００９８】
第１の復調回路５０２及び第２の復調回路５０４として用いる復調回路の構成の一例を図６に示す。第１の復調回路５０２を図６（Ａ）に示す。第１の復調回路５０２は入力部６００と、出力部６１６と、第１のダイオード６０４と、第２のダイオード６０６と、第１の抵抗６０８と、第２の抵抗６１２と、第１の容量６０２と、第２の容量６１０と、第３の容量６１４と、を有する。入力部６００は第１の容量６０２の一端に接続されている。第１の容量６０２の他端は第１のダイオード６０４の陽極及び第２のダイオード６０６の陰極に接続されている。第１のダイオード６０４の陰極は第１の抵抗６０８、第２の容量６１０、及び第２の抵抗６１２それぞれの一端に接続されている。第２の抵抗６１２の他端は、第３の容量６１４の一端及び出力部６１６に接続されている。更に、第２のダイオード６０６の陽極、第１の抵抗６０８、第２の容量６１０、及び第３の容量６１４それぞれの他端は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【００９９】
第２の復調回路５０４を図６（Ｂ）に示す。第２の復調回路５０４は入力部６２０と、出力部６３６と、第１のダイオード６２４と、第２のダイオード６２６と、第１の抵抗６２８と、第２の抵抗６３２と、第１の容量６２２と、第２の容量６３０と、第３の容量６３４と、を有する。入力部６２０は第１の容量６２２の一端に接続されている。第１の容量６２２の他端は第１のダイオード６２４の陰極及び第２のダイオード６２６の陽極に接続されている。第１のダイオード６２４の陽極は第１の抵抗６２８と、第２の容量６３０と、第２の抵抗６３２それぞれの一端に接続されている。第２の抵抗６３２は、第３の容量６３４の一端及び出力部６３６に接続されている。更に、第２のダイオード６２６の陰極、第１の抵抗６２８、第２の容量６３０、及び第３の容量６３４それぞれの一端は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【０１００】
図６の第１のダイオード６０４、第２のダイオード６０６、第１のダイオード６２４、及び第２のダイオード６２６の各々は、ダイオード接続されたＴＦＴで構成しても良い。図６（Ｃ）の（Ｃ−１）に示すダイオードと、（Ｃ−２）に示すダイオード接続されたｎ型ＴＦＴと、（Ｃ−３）に示すダイオード接続されたｐ型ＴＦＴは回路として等価である。図６（Ａ）に示す第１の復調回路５０２の一部である回路６１８について、図６（Ｃ−２）又は（Ｃ−３）に示すＴＦＴを用いて構成した例を図７（Ａ−１）及び（Ａ−２）に示す。同様に、図６（Ｂ）に示す第２の復調回路５０４の一部である回路６３８について、図６（Ｃ）に示すＴＦＴを用いて構成した例を図７（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）に示す。図７（Ａ−１）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｎ型ＴＦＴ７００及びｎ型ＴＦＴ７０２を用いる。図７（Ａ−２）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｐ型ＴＦＴ７０４及びｐ型ＴＦＴ７０６を有する。図７（Ｂ−１）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｎ型ＴＦＴ７０８及びｎ型ＴＦＴ７１０を用いる。図７（Ｂ−２）に示す回路では、ダイオード接続されたＴＦＴとして、ｐ型ＴＦＴ７１２及びｐ型ＴＦＴ７１４を有する。
【０１０１】
第１の復調回路５０２及び第２の復調回路５０４は、図６及び図７に示す回路を組み合わせて構成すればよい。図７（Ａ−１）に示す回路６１８を有する第１の復調回路５０２と、図７（Ｂ−２）に示す回路６３８を有する第２の復調回路５０４を用いてもよいし、図７（Ａ−２）に示す回路６１８を有する第１の復調回路５０２と、図７（Ｂ−１）に示す回路６３８を有する第２の復調回路５０４を用いてもよいし、図７（Ａ−２）に示す回路６１８を有する第１の復調回路５０２と、図７（Ｂ−２）に示す回路６３８を有する第２の復調回路５０４を用いてもよい。好ましくは、第１の復調回路５０２に図７（Ａ−１）に示す回路６１８を用い、第２の復調回路５０４に図７（Ｂ−１）に示す回路６３８を用いる。一般に、ｎ型ＴＦＴはｐ型ＴＦＴよりもキャリアの移動度が高いため、第１の復調回路及び第２の復調回路が有するＴＦＴを、全てｎ型ＴＦＴとすることにより、当該回路の動作性能を向上させることができる。
【０１０２】
図６（Ａ）に示す、第１の容量６０２（又は第１の容量６２２）は、波形の振幅の中心（基準ライン）を補正する。第１の抵抗６０８（又は第１の抵抗６２８）は、ｂ１点（又はｂ２点）に流れる電流を一定にする。また、第２の容量６１０（又は第２の容量６３０）は、波形を平滑にするために設けられている。第１の抵抗６０８（又は第１の抵抗６２８）の抵抗値は、第２の容量６１０（又は第２の容量６３０）の静電容量の大きさに応じて、適宜調整する。第１の抵抗６０８（又は第１の抵抗６２８）の抵抗値が小さい場合には振幅が小さくなり、該抵抗値が過大な場合には第２のダイオード６０６（又は第２のダイオード６２６）の降伏現象が生じ、正常に動作しない。また、第２の抵抗６１２（又は第２の抵抗６３２）と、第３の容量６１４（又は第３の容量６３４）は、高周波成分を除去するローパスフィルタとして機能する。
【０１０３】
第１のバイアス回路５０６及び第２のバイアス回路５０８の構成の一例を図８に示す。図８に示すバイアス回路は入力部８００（以下、第１のバイアス回路では入力部８００Ａ、第２のバイアス回路では入力部８００Ｂという。）が、容量８０２（以下、第１のバイアス回路では容量８０２Ａ、第２のバイアス回路では容量８０２Ｂという。）の一端に接続され、容量８０２の他端が第１の抵抗８０４（以下、第１のバイアス回路では第１の抵抗８０４Ａ、第２のバイアス回路では第１の抵抗８０４Ｂという。）、第２の抵抗８０６（以下、第１のバイアス回路では第２の抵抗８０６Ａ、第２のバイアス回路では第２の抵抗８０６Ｂという。）それぞれの一端、及び出力部８０８（以下、第１のバイアス回路では出力部８０８Ａ、第２のバイアス回路では出力部８０８Ｂという。）に接続されている。第１の抵抗８０４の他端は電源電位（Ｖ_ＤＤ）に接続され、第２の抵抗８０６の他端は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。
【０１０４】
容量８０２は入力部８００を、第１の抵抗８０４が接続されている電源電位から直流的に分離させる。
【０１０５】
第１の抵抗８０４と第２の抵抗８０６は、コンパレータ５１０が有する第１の入力部９００Ａと第２の入力部９００Ｂに入力される信号の電位に差異を生じさせるために設けられている。第１の抵抗８０４Ａの抵抗値Ｒ_１Ａ、第１の抵抗８０４Ｂの抵抗値Ｒ_１Ｂ、第２の抵抗８０６Ａの抵抗値Ｒ_２Ａ及び第２の抵抗８０６Ｂの抵抗値Ｒ_２Ｂは、Ｒ_１Ａ≠Ｒ_２Ａ、且つＲ_１Ｂ≠Ｒ_２Ｂとする。好ましくは、Ｒ_１Ａ＝Ｒ_２Ｂ、且つＲ_１Ｂ＝Ｒ_２Ａとする。第１のバイアス回路５０６及び第２のバイアス回路５０８を有することにより、コンパレータ５１０における、ノイズに起因する誤作動を防止することができる。
【０１０６】
コンパレータ５１０の構成の一例を図９に示す。コンパレータ５１０には差動回路、差動増幅器、又はオペアンプ等の、二の信号を比較する機能を有する回路と、その動作を止める（電源電位から基準電位に流れる電流を止める）ためのスイッチで構成される。コンパレータ５１０は第１の入力部９００Ａと、第２の入力部９００Ｂと、第３の入力部９１８と、第１乃至第６のＴＦＴ９０２〜９１６と、第１の出力部９１２と、を有している。コンパレータ５１０の第１の入力部９００Ａは第１のバイアス回路５０６の出力部８０８Ａに接続され、第２の入力部９００Ｂは第２のバイアス回路５０８の出力部８０８Ｂに接続されている。第１の入力部９００Ａは第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のゲート電極に接続され、第２の入力部９００Ｂは第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のゲート電極に接続されている。第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の一方は、第５のＴＦＴ９１０（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の一方と、第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の一方と、に接続されている。第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の他方は第３のＴＦＴ９０６（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の一方と、第３のＴＦＴ９０６（ｐ型）のゲート電極と、第４のＴＦＴ９０８（ｐ型）のゲート電極と、に接続されている。第３のＴＦＴ９０６（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の他方は電源電位（Ｖ_ＤＤ）に接続されている。第４のＴＦＴ９０８（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の一方は電源電位（Ｖ_ＤＤ）に接続されている。第４のＴＦＴ９０８（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の他方は出力部９１２と、第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の他方と、に接続されている。第５のＴＦＴ９１０（ｎ型）のゲート電極は配線９１４を介して定電流回路１００３（図１０（Ａ）を参照。）に接続されている。第５のＴＦＴ９１０（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の他方は第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の一方に接続されている。第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の他方は基準電位（Ｖ_ＳＳ）に接続されている。なお、第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）の接続箇所は電源電位から基準電位へと流れ込む電流を制御できればよい。第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）は、第３のＴＦＴ９０６（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の一方及び第４のＴＦＴ９０８（ｐ型）のソース電極又はドレイン電極の一方を接続する配線と電源電位（Ｖ_ＤＤ）の配線との間に配置しても良く（図９（Ｃ）の第６のＴＦＴ９１６Ｃを参照）、第５のＴＦＴ９１０（ｎ型）と基準電位の配線との間に配置しても良く（図９（Ａ）の第６のＴＦＴ９１６を参照）、第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の一方及び第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の一方を接続する配線と第５のＴＦＴ９１０（ｎ型）のソース電極又はドレイン電極の一方との間に配置しても良い（図９（Ｂ）の第６のＴＦＴ９１６Ｂを参照）。第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）のゲート電極は第３の入力部９１８と接続されている。配線９１４は、定電流回路１００３に接続されている。なお、コンパレータ５１０の構成はこれに限定されない。
【０１０７】
以下に、コンパレータ５１０の動作について説明する。まず、第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）がオンしている場合を説明する。
【０１０８】
コンパレータ５１０の定電流源である第５のＴＦＴ９１０（ｎ型）に流れる電流をＩ_ｄとおく。ここで、第３のＴＦＴ９０６（ｐ型）と第４のＴＦＴ９０８（ｐ型）はカレントミラー回路を構成しているため、第３のＴＦＴ９０６（ｐ型）及び第４のＴＦＴ９０８（ｐ型）のソース電極とドレイン電極間には各々、Ｉ_ｄ／２の電流が流れることになる。また、図９に示す点ａの電位をＶ_５とする。
【０１０９】
ここで、差動対を構成している２つのＴＦＴに、異なる電位がかけられるときについて説明する。まず、第１の入力部９００Ａの電位が、第２の入力部９００Ｂの電位よりも高い場合について考える。第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）及び第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）に流れる電流は以下の数式（１）で表される。ここで、Ｖ_ｇｓはゲート電圧、Ｖ_ｄｓはドレイン電圧、Ｖ_ｔｈは閾値電圧であり、ｋはトランスコンダクタンス係数、λはチャネル長変調係数である。
【０１１０】
【数１】

【０１１１】
数式（１）において、第１の入力部９００Ａの電位は第２の入力部９００Ｂの電位よりも高いため、第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のゲート電圧であるＶ_ｇｓ（９０２）と、第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のゲート電圧であるＶ_ｇｓ（９０４）には、Ｖ_ｇｓ（９０２）＞Ｖ_ｇｓ（９０４）の関係が成立する。トランスコンダクタンス係数ｋはＴＦＴのチャネル形成領域におけるキャリアの移動度、ゲート絶縁膜の容量、チャネル幅、及びチャネル長で決定されるＴＦＴに固有の値（定数）であり、チャネル長変調係数λはＴＦＴの作製工程によって決定される定数である。そのため、第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）と第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）について、トランスコンダクタンス係数ｋとチャネル長変調係数λが等しいとすると、第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のドレイン電圧Ｖ_ｄｓと第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のドレイン電圧Ｖ_ｄｓにはＶ_ｄｓ（９０２）＜Ｖ_ｄｓ（９０４）が成立する。次に、第１の入力部９００Ａの電位が、第２の入力部９００Ｂの電位よりも低い場合について上記と同様に考えると、第１のＴＦＴ９０２（ｎ型）のドレイン電圧Ｖ_ｄｓと第２のＴＦＴ９０４（ｎ型）のドレイン電圧Ｖ_ｄｓには、Ｖ_ｄｓ（９０２）＞Ｖ_ｄｓ（９０４）が成立する。
【０１１２】
以上のように、出力部９１２の電圧は、入力部９００Ａと入力部９００Ｂの電位の大小関係により変動する。
【０１１３】
次に、第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）がオフしている場合を説明する。
【０１１４】
第６のＴＦＴ９１６（ｐ型）がオフすることによってコンパレータ５１０では電源電位（Ｖ_ＤＤ）と基準電位（Ｖ_ＳＳ）のキャリアの移動がほぼなくなる箇所が生じるため、この箇所（ノード）が浮動電位になり、浮動電位になったノードはデバイスの各パラメータや製造工程等に左右される。
【０１１５】
なお、コンパレータ５１０は、上記に示す構成に限定されるものではなく、上記と同様に機能するものであれば、いかなる構成であってもよい。
【０１１６】
次に、アナログバッファ回路５１２の回路構成の例について、図１０に示す。図１０（Ａ）のアナログバッファ回路は入力部１０００と、配線９１４と、ソースフォロワ回路１００１と、インバータ回路１００２と、定電流回路１００３と、インバータ回路１００４と、出力部１００５と、を有する。配線９１４は、コンパレータ５１０の配線９１４に接続されている。出力部１００５は第２の復調信号生成回路２０２の出力部５１４に接続されている。
【０１１７】
図１０（Ｂ）のアナログバッファ回路は入力部１０００Ｂと、配線９１４Ｂと、ソースフォロワ回路１００１Ｂと、定電流回路１００３Ｂと、出力部１００５Ｂと、を有する。出力部１００５Ｂは第２の復調信号生成回路２０２の出力部５１４に接続されている。
【０１１８】
図１０（Ａ）又は（Ｂ）に示すようなアナログバッファ回路５１２を設けることで、より効果的にノイズを除去し、復調信号を安定して生成することができる。
【０１１９】
図１１を用いて第１の復調信号と第２の復調信号を処理する選択回路について説明する。選択回路はデジタル回路の一部であるが、クロックを必要としない。以下に回路ブロック構成の一例と、その動作について示す。
【０１２０】
図１１に示す選択回路は、第１の入力部１１００と、第２の入力部１１０２と、第１の出力部１１１０と、第２の出力部１１１２と、インバータ１１０４と、フリップフロップ回路１１０６と、セレクタ回路１１０８と、を有する。第１の入力部１１００はインバータ１１０４の入力部とセレクタ回路１１０８のＡ端子に接続され、第２の入力部１１０２はセレクタ回路１１０８のＢ端子に接続されている。なお、セレクタ回路１１０８のＡ端子及びＢ端子への接続はこれに限定されず、第１の入力部１１００がセレクタ回路１１０８のＢ端子に接続され、第２の入力部１１０２がインバータ１１０４の入力部とセレクタ回路１１０８のＡ端子に接続されていても良い。インバータ１１０４の出力部はフリップフロップ回路１１０６のＣＬＫ端子に接続され、Ｄ端子には電源電位が接続され、リセット信号がＸＲ端子に入力されている。フリップフロップ回路１１０６の出力部であるＱ端子は第１の出力部１１１０とセレクタ回路１１０８のＳ端子に接続される。セレクタ回路１１０８の出力部であるＱ端子は第２の出力部１１１２に接続される。
【０１２１】
以下、図１１の選択回路の動作について説明する。動作の説明中「ＨＩＧＨ」の記載は電源電位と同じ電位状態を表し、「ＬＯＷ」は基準電位と同じ電位状態を表す。図１１の選択回路は、第１の入力部１１００の状態をモニターし、その結果から２つの入力部の信号の一方を選択し、選択された信号を第２の出力部１１１２へ出力し、どちらの信号を選択したかの情報を第１の出力部１１１０へ出力する。選択された信号は第２の出力部１１１２から他のデジタル回路に出力され、どちらの信号を選択したかについての情報は第１の出力部１１１０からアナログ回路１３０の第２の復調信号生成回路２０２にフィードバックされる。フィードバック信号は、第１の復調信号を選択するときはＨＩＧＨになり、第２の復調信号を選択するときはＬＯＷになる。なお、フィードバック信号と選択される信号の関係はこれに限定されず、第１の復調信号を選択するときはＬＯＷになり、第２の復調信号を選択するときはＨＩＧＨになるように構成してもよい。
【０１２２】
次に、インバータ１１０４について説明する。インバータ１１０４の入力部に接続されている第１の入力部１１００がＨＩＧＨからＬＯＷになる、又はＬＯＷからＨＩＧＨになるとき、インバータ１１０４の出力は、出力の直前の状態から反転の状態へと（ＬＯＷからＨＩＧＨになる、又はＨＩＧＨからＬＯＷになる）遷移する。逆に、インバータ１１０４の入力部に接続されている第１の入力部１１００がＨＩＧＨを維持する、又はＬＯＷを維持するとき、インバータ１１０４の出力は、出力の直前の状態から反転せず、状態を維持（ＨＩＧＨを維持、又はＬＯＷを維持）する。この性質を利用して、第１の入力部１１００の波形の状態（インバータにおいてＨＩＧＨからＬＯＷになる、又はＬＯＷからＨＩＧＨになる信号か否か）を検知する。なお、入力部における信号がＨＩＧＨからＬＯＷになるになる、又はＬＯＷからＨＩＧＨになることをモニターできればよく、インバータ以外の素子を用いてもよい。
【０１２３】
次に、フリップフロップ回路１１０６について説明する。まず、ＸＲ端子に入力されているリセット信号によって出力ＱがＬＯＷになる。次に、インバータ１１０４からの出力がＬＯＷからＨＩＧＨ（回路構成によってはＨＩＧＨからＬＯＷ）へと遷移する時、フリップフロップ回路１１０６はＤ端子に接続されている電源電位（Ｖ_ＤＤであり、通常ＨＩＧＨである。以下同じ。）を出力Ｑへ伝達する。逆に、インバータ１１０４からの出力がＬＯＷからＨＩＧＨ（回路構成によってはＨＩＧＨからＬＯＷ）へと遷移する以外のときはフリップフロップ回路１１０６の出力は直前の状態を維持する。つまり、リセット信号により出力ＱがＬＯＷになり、インバータ１１０４からの出力がＬＯＷからＨＩＧＨ（回路構成によってはＨＩＧＨからＬＯＷ）へと遷移したときのみ、電源電位を出力する。
【０１２４】
次にセレクタ回路１１０８について説明する。セレクタ回路はＳ端子の電位によりＡ端子又はＢ端子を選択し、選択された端子の電位をＹ端子に出力する。例えば、Ｓ端子の電位がＨＩＧＨの時、Ａ端子の電位をＹ端子に出力する構成とした場合、Ｓ端子がＬＯＷならばＢ端子の電位をＹ端子に出力する。ここではＳ端子がＨＩＧＨのときはＡ端子を選択し、Ｓ端子がＬＯＷのときはＢ端子を選択するとしたが、Ｓ端子の電位と、Ａ端子又はＢ端子を選択する関係は上記に限定されず、自由に設定することができる。
【０１２５】
復調信号及びその周辺の信号線の挙動について搬送波の変調度が１００％のときと変調度が１０％の搬送波のときについて、それぞれ説明する。
【０１２６】
変調度が１００％のときでは、アンテナ回路１０２から変調度１００％の信号がアナログ回路１３０の第１の復調信号生成回路２０１と第２の復調信号生成回路２０２に入力される。第１の復調信号生成回路２０１からの出力信号である、第１の復調信号はインバータ１１０４がＨＩＧＨからＬＯＷになる、又はＬＯＷからＨＩＧＨになる。）波形を有する。その結果、第１の復調信号を復調信号として選択し、他のデジタル回路に出力する。また、その情報を第２の復調信号生成回路２０２にフィードバックし、コンパレータ５１０の動作をとめ、消費電力の浪費を抑える。
【０１２７】
変調度が１０％のときには、アンテナ回路１０２から変調度１０％の信号がアナログ回路１３０の第１の復調信号生成回路２０１と第２の復調信号生成回路２０２に入力される。第２の復調信号生成回路２０２からの出力信号である、第２の復調信号はインバータ１１０４がＨＩＧＨを維持する、又はＬＯＷを維持する波形を有する。その結果、第２の復調信号を復調信号として選択し、他のデジタル回路に出力する。また、その情報を第２の復調信号生成回路２０２にフィードバックし、コンパレータ５１０の動作をとめずに、そのまま動作させる。
【０１２８】
以上説明した一構成例により、変調度が１００％の搬送波と変調度が１０％の搬送波のどちらも復調でき、かつ変調度が１００％のときは無駄な消費電力を抑えることが可能になる。
【０１２９】
以上説明したように、本発明の半導体装置は搬送波の変調度が１０％の場合と変調度が１００％の場合で、使用する復調信号生成回路を切り替え、使用しない回路の一部の動作を停止させるため、消費電力を低減することができる。
【０１３０】
また、変調度が１０％の搬送波と変調度が１００％の搬送波の場合で、異なる復調信号生成回路を用いるため、各々の復調信号生成回路が有する素子のパラメータについて、変調度が異なる場合まで考慮する必要がなく、設計の自由度が向上する。また、半導体装置を安定して動作させることが容易になる。
【０１３１】
デジタル回路による復調信号のモニターを、第１の復調信号の波形の形状のみを用いて行うため、本発明は、小さな回路規模で実現することができる。
【０１３２】
また、第２の復調信号生成回路において第２の復調信号生成回路中の第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力の差分を検出することで第２の復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成して情報の送受信を可能にする。
【０１３３】
第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力に存在するノイズは同位相である。本発明では、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力を比較することで第２の復調信号の生成を行うため、各々のノイズが打ち消され、搬送波に起因するノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能になる。その結果、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出を安定して行うことができる。そのため、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠した信号の送受信を安定して行うことができる。
【０１３４】
更には、本発明の半導体装置では、無線信号の受信中に電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。
（実施の形態３）
【０１３５】
本実施の形態では、本発明の復調信号生成回路を有する半導体装置の構成の一例について、実施の形態１及び２にて説明した形態とは異なる形態について説明する。具体的には、実施の形態２にて説明した半導体装置にバッテリーを設けた構成とする。
【０１３６】
図１４には本実施の形態の半導体装置のブロック図を示す。本実施の形態の半導体装置１８００は、リーダ／ライタ１８１１と電磁波により無線でデータの送受信を行う。リーダ／ライタ１８１１は、通信回線１８１２を介して制御装置１８１３に接続されていることが好ましい。制御装置１８１３は、リーダ／ライタ１８１１と半導体装置１８００間の通信を制御する。
【０１３７】
更には、半導体装置１８００はリーダ／ライタ１８１１から無線により電力が供給される。
【０１３８】
半導体装置１８００は、アンテナ回路１８０２と、充放電回路１８０３と、バッテリー１８０４と、電源回路１８０５と、第１の復調信号生成回路１８０６と、第２の復調信号生成回路１８０７と、変調回路１８０８と、制御回路１８０９と、記憶回路１８１０と、を有する。半導体装置１８００がアンテナを有することなく、外部アンテナを接続するための配線を有し、該配線と外部アンテナが接続されていてもよい。この場合には、別途作製されたアンテナを配線に接続する。配線とアンテナの接続には、配線と電気的に接続された、接続端子（端子電極）を用いればよい。更には、半導体装置１８００は上記の構成に限定されず、クロック発生回路、又は中央処理演算装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒＵｎｉｔ。以下、ＣＰＵという。）等を有していてもよい。
【０１３９】
なお、クロック発生回路とは、アンテナ回路１８０２に発生した交流の誘導電圧に基づいて、制御回路１８０９、記憶回路１８１０等の動作に必要な周波数のクロック信号を生成し、各回路にクロック信号を供給する回路をいう。クロック発生回路には、発振回路を用いても良いし、分周回路を用いても良い。
【０１４０】
アンテナ回路１８０２は、アンテナと整流回路を有することが好ましく、リーダ／ライタ１８１１より発信される電磁波を受信し、交流の誘導電圧を発生する。この誘導電圧は半導体装置１８００の電源電力となるほか、リーダ／ライタ１８１１から送信されるデータを含んでいる。
【０１４１】
本発明に用いることのできるアンテナの形状については特に限定されない。そのため、半導体装置１８００におけるアンテナ回路１８０２に適用する信号の伝送方式は、電磁結合方式、電磁誘導方式又は電波方式等を用いることができる。伝送方式は、実施者が使用用途を考慮して適宜選択すればよく、伝送方式に伴って最適な長さと形状を有するアンテナを設ければよい。本発明では信号の伝送方式として、通信周波数１３．５６ＭＨｚである、電磁誘導方式を用いることが好ましい。
【０１４２】
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）又はらせん状（例えば、スパイラルアンテナ）に形成する。
【０１４３】
伝送方式として電波方式の一種であるマイクロ波方式（例えば、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ帯）又は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い。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又はこれらを組み合わせた形状で設けてもよい。
【０１４４】
なお、アンテナ回路１８０２に設けるアンテナの形状及び接続方法については実施の形態１の半導体装置１５００が有するアンテナである、図８に示されたものと同様である。
【０１４５】
電源回路１８０５はアンテナ回路１８０２に発生した誘導電圧をダイオード等により整流し、容量を用いて安定化することで、基準電位（基準ラインの電位）と一定の電位差を有する安定な電位を維持するよう調整する。
【０１４６】
制御回路１８０９は第１の復調信号又は第２の復調信号を選択し、第１の復調信号の選択時は第２の復調信号生成回路１８０７を制御するためのデータを出力する。また、選択された復調信号に基づき命令の解析、記憶回路１８１０の制御、及び外部に送信するデータを変調回路１８０８に出力する等の動作を行う。制御回路１８０９はメモリ制御信号の生成回路のほか、復号化回路や情報判定回路等を含むとよい。また、半導体装置１８００からリーダ／ライタ１８１１へ送信する、記憶回路１８１０から抽出されたデータの一部又は全部を符号化された信号に変換する回路を有していても良い。
【０１４７】
記憶回路１８１０には、少なくとも半導体装置１８００に固有のデータ（個体識別情報）が記憶されている。記憶回路１８１０は、制御回路１８０９に従ってデータの書き込みや読み出しを行う制御回路と、記憶素子を含む回路を有する。記憶回路１８１０は、有機メモリ、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、マスクＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、及びフラッシュメモリから選択された一種又は複数種を有する。記憶内容が半導体装置１８００に固有のデータ（個体識別情報等）であれば、電源が供給されずとも記憶の保持が可能な不揮発性メモリを用いることが好ましい。半導体装置１８００が行う処理に際して一時的な記憶を保持するのであれば、揮発性メモリを用いてもよい。特に、半導体装置１８００が電池を有していない、所謂パッシブ型である場合には、不揮発性メモリを用いることが好ましい。
【０１４８】
有機メモリは、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた構造を有し、構造が単純であるため、少なくとも二つの利点がある。一つは作製工程を簡略化することができ、コストを削減することができる点である。もう一つはメモリ回路の面積を小さくすることが容易であり、大容量化を容易に実現することができる点である。このため、記憶回路１８１０には有機メモリを用いることが好ましい。
【０１４９】
変調回路１８０８は、制御回路１８０９からの信号に基づき、アンテナ回路１８０２に負荷変調を伝える。
【０１５０】
第１の復調信号生成回路１８０６と第２の復調信号生成回路１８０７は、アンテナ回路１８０２に発生した誘導電圧に含まれるデータを復調して取り出す。
【０１５１】
本実施の形態における半導体装置は、リーダ／ライタからの電磁波を受信して、該電磁波による電力供給を受けて駆動する。そのため、本実施の形態ではパッシブ型の半導体装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。半導体装置の内部に電池を有する構成として、電池により電力を供給し、駆動する構成としても良い。
【０１５２】
リーダ／ライタから発信される電磁波は、規定の周波数の搬送波が副搬送波により変調されている。副搬送波に含まれる信号は、リーダ／ライタから半導体装置に送信する２値化されたデジタル信号である。搬送波の変調方式には、振幅を変えるＡＳＫ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式、周波数を変えるＦＳＫ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式がある。本実施の形態ではＡＳＫ変調方式によって変調された電磁波を復調する場合について説明する。
【０１５３】
本発明の半導体装置１８００が有する第１の復調信号生成回路１８０６と、第２の復調信号生成回路１８０７は実施の形態１にて説明した、半導体装置１００が有する第１の復調信号生成回路２０１と、第２の復調信号生成回路２０２と同様である。そのため、本実施の形態では詳細な記載については省略する。
【０１５４】
第１の復調信号生成回路１８０６と、第２の復調信号生成回路１８０７にて復調された信号は制御回路１８０９に入力され、制御回路１８０９によって記憶回路１８１０内に記憶されている個体識別情報等が抽出され、抽出された情報は制御回路１８０９内にてエンコードされ、変調回路１８０８に入力される。変調回路１８０８は入力された信号に従って変調し、アンテナ回路１８０２からリーダ／ライタ１８１１に情報を送信する。リーダ／ライタ１８１１で受信された情報は通信回線１８１２により制御装置１８１３に送信される。
【０１５５】
図１４における電源回路１８０５は、半導体装置１８００が有する各回路に電力を供給する。また、アンテナ回路１８０２に設けられている整流回路を介してアンテナ回路１８０２から入力される外部の無線信号によりバッテリー１８０４が充電され、バッテリー１８０４に充電された電力によって充放電回路１８０３を介して各回路へ電力の供給を行うことができる。バッテリー１８０４に充電された電力を用いることにより、通信距離が伸びた際に半導体装置１８００のアンテナ回路１８０２から十分な電力が得られない際にも電源回路１８０５に電力を供給することができ、半導体装置１８００を動作させることが可能になる。これにより、本発明の半導体装置の動作を安定に、より確実なものとすることができる。
【０１５６】
また、アンテナ回路１８０２は複数のアンテナを有していても良い。複数のアンテナを有することで、リーダ／ライタとのデータの送受信に用いるアンテナと電力の供給を行うアンテナとを別に設けることができる。また、複数のアンテナが受信する周波数帯がそれぞれ異なることで、リーダ／ライタ１８１１以外（他のリーダ／ライタ等）から送信された電波等を受信することが可能になり、電波を効率よく利用して電力の供給を行うことができる。
【０１５７】
なお、本明細書におけるバッテリーとは、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、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これらに限定されるものではなく、ニッケル水素電池、ニカド電池等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などを用いても良い。
【０１５８】
以上説明したように、本発明の半導体装置を用いることで、変調度の小さい変調信号を安定して復調し、情報を受信することができる。具体的には、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力の差分を検出することで復調し、安定してデータを取り出すことが可能である。
【０１５９】
また、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力に存在するノイズは同位相である。本発明の復調方法は、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力を比較することで復調を行うので、それぞれのノイズは同位相であるためにキャンセルされる。以上の理由から、本発明の半導体装置は搬送波に起因するノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能になる。
【０１６０】
また、本発明を用いることで、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出が可能になるため、電力が供給されない期間を経ることなく、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３で規格している通信方式に準拠した信号の送受信が可能となる。本発明の半導体装置では、変調度１０％の搬送波の受信中は電源電力の供給が中断されないため、安定して動作することができる。
【０１６１】
本実施の形態の半導体装置は、バッテリーを有するため、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を行うための電力の不足を補うことができる。特に、本発明の半導体装置はコンパレータを用いており、コンパレータの消費電力は大きいため、本実施の形態で説明したようにバッテリーを設けることが非常に有効である。
【０１６２】
本実施の形態の半導体装置は、バッテリーに無線で電力を供給するために複数個のアンテナを有していてもよい。そのため、充電器に直接接続することなく、半導体装置を駆動するための電力を供給するバッテリーの充電を、外部からの電磁波により行うことができる。その結果、従来のアクティブタイプのＲＦＩＤタグのように電池の残存容量の確認や電池の交換をする必要がなく、長時間・長期間に渡って使用し続けることができる。加えて、半導体装置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、当該半導体装置が動作するための十分な電力が得られ、リーダ／ライタと半導体装置との通信距離を伸ばすことができる。
【０１６３】
なお、本実施の形態では、蓄電部としてバッテリーを例示して説明したが、それに換えてコンデンサを用いて半導体装置を構成することもできる。コンデンサとしては各種のものを用いることができるが、小型で容量の大きい電気二重層コンデンサや積層セラミックコンデンサを用いることが好ましい。また、蓄電部としてバッテリーとコンデンサの両方を設けてもよい。
【０１６４】
なお、本実施の形態は、本明細書中の他の実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
（実施の形態４）
【０１６５】
本実施の形態では、実施の形態１にて説明した半導体装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。本実施の形態においては、半導体装置におけるアンテナ、バッテリー、信号処理回路を同一基板上に薄膜トランジスタを用いて設ける構成について説明する。なお、一の基板上にアンテナ、バッテリー、信号処理回路を形成することで、小型化を図ることができる。また、バッテリーとしては薄膜の二次電池を用いた例について説明する。
【０１６６】
まず、基板３４０１の一表面に絶縁膜３４０２を介して剥離層３４０３を形成し、続けて下地膜として機能する絶縁膜３４０４と、非晶質半導体膜３４０５（例えば、非晶質シリコンを含む膜）と、を積層して形成する（図１５（Ａ）を参照）。なお、絶縁膜３４０２、剥離層３４０３、絶縁膜３４０４及び非晶質半導体膜３４０５は、連続して形成することができる。なお、剥離層３４０３は、剥離する必要のない場合には形成しなくても良い。
【０１６７】
基板３４０１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）、セラミック基板及びシリコン基板等の半導体基板等から選択されるものである。他にも、プラスチック基板である、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）、アクリル等の基板を用いても良い。なお、本工程では、剥離層３４０３は、絶縁膜３４０２を介して基板３４０１の全面に設けているが、必要に応じて、基板３４０１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パターンを形成してもよい。
【０１６８】
絶縁膜３４０２及び絶縁膜３４０４は、ＣＶＤ法又は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（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）又は窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。例えば、絶縁膜３４０２及び絶縁膜３４０４を２層の積層構造とする場合、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３４０２は、基板３４０１から剥離層３４０３又はその上に形成される素子への不純物元素の混入を防ぐブロッキング層として機能し、絶縁膜３４０４は基板３４０１及び剥離層３４０３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３４０２及び絶縁膜３４０４を形成することによって、基板３４０１に含まれるナトリウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属、及び剥離層３４０３に含まれる不純物元素がこの上に形成され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３４０１として石英を用いるような場合には絶縁膜３４０２及び絶縁膜３４０４を省略してもよい。石英基板にはアルカリ金属及びアルカリ土類金属が含まれないからである。
【０１６９】
剥離層３４０３は、金属膜又は金属膜と金属酸化膜とを積層した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、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムから選択された元素あるい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、スパッタ法又はプラズマ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と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Ｎ_２Ｏ雰囲気下におけるプラズマ処理、酸素雰囲気下またはＮ_２Ｏ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形成することで設けることができる。例えば、金属膜としてスパッタ法又は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と、タングステン膜の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。他にも、例えば、金属膜（例えば、タングステン膜）を形成した後に、当該金属膜上にスパッタリング法により酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等からなる絶縁膜を設けると共に、金属膜上に金属酸化物（例えば、タングステン膜上にタングステン酸化物膜）を形成してもよい。また、プラズマ処理として、例えば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、金属窒化物又は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又は窒素と酸素の混合雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。
【０１７０】
非晶質半導体膜３４０５は、スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法等により、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下（好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下）の厚さで形成する。
【０１７１】
次に、非晶質半導体膜３４０５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（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌｉｎｇ）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３４０５を結晶化してもよい。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３４０５ａ〜３４０５ｆを形成し、結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆを覆うようにゲート絶縁膜３４０６を形成する（図１５（Ｂ）参照）。なお、結晶質半導体膜の端部はテーパ形状を有するようにエッチングすることが好ましい。テーパ形状とすることで、ゲート絶縁膜を良好に形成することができるためである。
【０１７２】
ゲート絶縁膜３４０６は、ＣＶＤ法又は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（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料により形成する。例えば、ゲート絶縁膜３４０６を２層の積層構造とする場合、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。
【０１７３】
次に、結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆの作製工程の一例を以下に簡単に説明する。まず、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚が５０ｎｍ〜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）と、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てエッチングを行うことよって結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆ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。なお、上記で形成される多結晶半導体膜に限定されず、単結晶半導体膜であってもよい。
【０１７４】
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）又は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、エキシマレーザー等の気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち一種又は複数種が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、銅蒸気レーザー又は金蒸気レーザーのうち一種又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：ＹＶＯ_４レーザー（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）又は第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／ｃｍ^２程度（好ましくは０．１以上１０ＭＷ／ｃｍ^２以下）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、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち一種又は複数種が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、又は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等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、次のパルスのレーザー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、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。
【０１７５】
また、ゲート絶縁膜３４０６は、結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆ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又はＸｅ等の希ガスと、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、又は水素等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。
【０１７６】
このような高密度プラズマを用いた処理により、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、代表的には５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の絶縁膜が半導体膜上に形成される。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について、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強く酸化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な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。
【０１７７】
ゲート絶縁膜３４０６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、酸窒化シリコン又は窒化シリコン等の絶縁膜を堆積し、積層して形成しても良い。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。
【０１７８】
また、半導体膜に対し、連続発振レーザー若しくは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結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆは、そのレーザービームの走査方向に結晶を成長させることができる。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、上記ゲート絶縁膜を組み合わせることで、特性のばらつきが小さく、且つ電界効果移動度が高い薄膜トランジスタを得ることができる。
【０１７９】
次に、ゲート絶縁膜３４０６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法又はスパッタリング法等により、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さで形成する。第２の導電膜は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の厚さで形成する。第１の導電膜と第２の導電膜は、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、ニオブ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て導電性を付加した多結晶シリコン等の半導体材料により形成してもよい。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、及び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層の積層構造ではなく、３層の積層構造の場合には、アルミニウム膜をモリブデン膜により挟んだ積層構造を採用するとよい。
【０１８０】
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、結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆの上方にゲート電極３４０７を形成する。ここでは、ゲート電極３４０７として、第１の導電膜３４０７ａと第２の導電膜３４０７ｂを積層して設けた例を示している。
【０１８１】
次に、ゲート電極３４０７をマスクとして結晶質半導体膜３４０５ａ、３４０５ｂ、３４０５ｄ、及び３４０５ｆに、イオンドープ法又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で結晶質半導体膜３４０５ｃ及び３４０５ｅに添加する。Ｎ型を付与する不純物元素としては、リン又はヒ素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、アルミニウム又はガリウム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を用い、１×１０^１５〜１×１０^１９／ｃｍ^３の濃度で含まれるように結晶質半導体膜３４０５ａ、３４０５ｂ、３４０５ｄ、及び３４０５ｆに選択的に導入し、Ｎ型を示す不純物領域３４０８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を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように選択的に結晶質半導体膜３４０５ｃ、３４０５ｅに導入し、Ｐ型を示す不純物領域３４０９を形成する（図１５（Ｃ）参照）。
【０１８２】
続いて、ゲート絶縁膜３４０６とゲート電極３４０７を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、シリコン、シリコンの酸化物若しくはシリコンの窒化物の無機材料を含む膜、又は有機樹脂等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３４０７の側面に接する絶縁膜３４１０（サイドウォールともよばれる）を形成する。絶縁膜３４１０は、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）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。
【０１８３】
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３４０７及び絶縁膜３４１０をマスクとして用いて、結晶質半導体膜３４０５ａ、結晶質半導体膜３４０５ｂ、結晶質半導体膜３４０５ｄ及び結晶質半導体膜３４０５ｆにＮ型を付与する不純物元素を高濃度に添加し、Ｎ型を示す不純物領域３４１１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を用い、１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３の濃度で含まれるように結晶質半導体膜３４０５ａ、結晶質半導体膜３４０５ｂ、結晶質半導体膜３４０５ｄ及び結晶質半導体膜３４０５ｆに選択的に導入し、不純物領域３４０８より高濃度のＮ型を示す不純物領域３４１１を形成する。
【０１８４】
以上の工程により、ｎチャネル型の薄膜トランジスタ３４００ａ、３４００ｂ、３４００ｄ、３４００ｆとｐチャネル型の薄膜トランジスタ３４００ｃ、３４００ｅが形成される（図１５（Ｄ）参照）。
【０１８５】
ｎチャネル型の薄膜トランジスタ３４００ａは、ゲート電極３４０７と重なる結晶質半導体膜３４０５ａの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極３４０７及び絶縁膜３４１０と重ならない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３４１１が形成され、絶縁膜３４１０と重なる領域であってチャネル形成領域と不純物領域３４１１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チャネル型の薄膜トランジスタ３４００ｂ、３４００ｄ、３４００ｆ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３４１１が形成されている。
【０１８６】
ｐチャネル型の薄膜トランジスタ３４００ｃは、ゲート電極３４０７と重なる結晶質半導体膜３４０５ｃの領域にチャネル形成領域が形成され、ゲート電極３４０７と重ならない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３４０９が形成されている。また、ｐチャネル型の薄膜トランジスタ３４００ｅも同様にチャネル形成領域及び不純物領域３４０９が形成されている。なお、ここでは、ｐチャネル型の薄膜トランジスタ３４００ｃ、３４００ｅには、ＬＤＤ領域を設けていないが、ｐチャネル型の薄膜トランジスタにＬＤＤ領域を設けてもよいし、ｎチャネル型の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。
【０１８７】
次に、結晶質半導体膜３４０５ａ〜３４０５ｆ及びゲート電極３４０７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３４００ａ〜３４００ｆのソース領域又はドレイン領域を形成する不純物領域３４０９及び不純物領域３４１１と電気的に接続される導電膜３４１３を形成する（図１６（Ａ）を参照）。絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタ法、ＳＯＧ法、液滴吐出法又はスクリーン印刷法等により、シリコンの酸化物若しくはシリコン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、アクリル若しくはエポキシ等の有機材料又はシロキサン材料等により、単層又は積層して形成する。ここでは、当該絶縁膜を２層で設け、第１層目の絶縁膜３４１２ａとして窒化酸化シリコン膜で形成し、第２層目の絶縁膜３４１２ｂとして酸化窒化シリコン膜で形成する。また、導電膜３４１３は、薄膜トランジスタ３４００ａ〜３４００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する。
【０１８８】
なお、絶縁膜３４１２ａ及び絶縁膜３４１２ｂを形成する前、または絶縁膜３４１２ａ、３４１２ｂのうちの１つ又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。加熱処理としては、熱アニール法、レーザーアニール法又はＲＴＡ法等を適用するとよい。
【０１８９】
導電膜３４１３は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、白金、銅、金、銀、マンガン、ネオジム、炭素若しくはシリコン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により、単層又は積層して形成する。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、炭素及びシリコンの一方又は両方と、を含む合金材料が相当する。積層の導電膜３４１３としては、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との積層構造を採用するとよい。なお、バリア膜は、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より設けられる。アルミニウム及び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３４１３の材料として最適である。また、上層と下層にバリア層を設けると、アルミニウム及びアルミニウムシリコンにヒロックが発生すること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により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することができるため自然酸化膜が除去され、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。
【０１９０】
次に、導電膜３４１３を覆うように、絶縁膜３４１４を形成し、当該絶縁膜３４１４上に、薄膜トランジスタ３４００ａ及び薄膜トランジスタ３４００ｆのソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜３４１３とそれぞれ電気的に接続される、導電膜３４１５ａ及び導電膜３４１５ｂを形成する。また、薄膜トランジスタ３４００ｂ等のソース電極又はドレイン電極を形成する導電膜３４１３と電気的に接続される導電膜３４１６を形成する。なお、導電膜３４１５ａ、導電膜３４１５ｂ及び導電膜３４１６は同一の材料で同一の工程で形成してもよい。導電膜３４１５ａ、導電膜３４１５ｂ及び導電膜３４１６は、上述した導電膜３４１３の材料として示した、いずれかの材料を用いて形成することができる。
【０１９１】
続いて、導電膜３４１６にアンテナとして機能する導電膜３４１７が電気的に接続されるように形成する（図１６（Ｂ）を参照）。
【０１９２】
絶縁膜３４１４は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）若しくは窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素若しくは窒素を有する絶縁膜、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又はシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる膜を単層で、又は積層して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、シリコンと酸素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、アルキル基又は芳香族炭化水素）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。
【０１９３】
導電膜３４１７は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷若しくはグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法又はメッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電膜３４１７は、アルミニウム、チタン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム、タンタル若しくはモリブデン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、単層で又は積層して形成する。
【０１９４】
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３４１７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又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、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、タンタル、モリブデン及びチタン等のいずれか一以上の金属粒子、ハロゲン化銀の微粒子又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、分散剤及び被覆材として機能する有機樹脂から選ばれた一又は複数を用いることができる。代表的には、エポキシ樹脂及びシリコン樹脂等の有機樹脂が挙げられる。また、導電性のペーストを押し出した後に焼成を行うことが好ましい。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、約１５０〜３００℃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、はんだ又は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う利点を有している。
【０１９５】
また、導電膜３４１５ａ及び導電膜３４１５ｂは、後の工程において本発明の半導体装置に含まれる二次電池と電気的に接続される配線として機能する。また、アンテナとして機能する導電膜３４１７を形成する際に、導電膜３４１５ａ及び導電膜３４１５ｂに電気的に接続するように別途導電膜を形成し、当該導電膜を二次電池に接続する配線として利用してもよい。
【０１９６】
次に、導電膜３４１７を覆うように絶縁膜３４１８を形成し、薄膜トランジスタ３４００ａ〜３４００ｆ及び導電膜３４１７等を含む層（以下、「素子形成層３４１９」という。）を基板３４０１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３４００ａ〜３４００ｆを避けた領域に開口部を形成し（図１６（Ｃ）を参照）、物理的な力を用いて基板３４０１から素子形成層３４１９を剥離することができる。また、基板３４０１から素子形成層３４１９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３４０３を選択的に除去してもよい。エッチング剤は、フッ化ハロゲン若しく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、素子形成層３４１９は、基板３４０１から剥離された状態となる。なお、剥離層３４０３は全てを除去するのではなく、一部分を残存させてもよい。一部を残存させて除去することによって、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。そのため、スループットが向上し、コストが低下する。また、剥離層３４０３の除去を行った後にも、基板３４０１上に素子形成層３４１９を保持しておくことが可能となる。また、剥離された基板３４０１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。
【０１９７】
絶縁膜３４１８は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の酸素若しくは窒素を有する絶縁膜、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又はシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる膜を単層で、または積層して設けることができる。
【０１９８】
本実施の形態では、レーザー光の照射により素子形成層３４１９に開口部を形成した後に、当該素子形成層３４１９の一方の面（絶縁膜３４１８の露出した面）に第１のシート材３４２０を貼り合わせ、基板３４０１から素子形成層３４１９を剥離する（図１７（Ａ）を参照）。
【０１９９】
次に、素子形成層３４１９の他方の面（剥離により露出した面）に、第２のシート材３４２１を貼り合わせ、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３４２１を貼り合わせる（図１７（Ｂ）を参照）。第１のシート材３４２０及び第２のシート材３４２１として、ホットメルトフィルム等を用いることができる。
【０２００】
また、第１のシート材３４２０及び第２のシート材３４２１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又は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、片面にのみ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。更には、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又は一部の面に設ければよい。ここで帯電防止可能な材料としては、導電性材料である金属、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）又は両性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤若しくは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及び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、練り込み、又は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防止することができる。
【０２０１】
なお、電源回路の保持容量は、薄膜の二次電池を導電膜３４１５ａ、３４１５ｂに接続して形成されるが、二次電池との接続は、基板３４０１から素子形成層３４１９を剥離する前（図１６（Ｂ）又は図１６（Ｃ）の段階）に行ってもよいし、基板３４０１から素子形成層３４１９を剥離した後（図１７（Ａ）の段階）に行ってもよいし、素子形成層３４１９を第１のシート材及び第２のシート材で封止した後（図１７（Ｂ）の段階）に行ってもよい。以下に、素子形成層３４１９と二次電池とを接続して形成する構成の一例を図１８及び図１９を用いて説明する。
【０２０２】
図１６（Ｂ）において、アンテナとして機能する導電膜３４１７と同時に導電膜３４１５ａ及び導電膜３４１５ｂにそれぞれ電気的に接続される導電膜３４３１ａ及び導電膜３４３１ｂを形成する。続けて、導電膜３４１７、導電膜３４３１ａ、導電膜３４３１ｂを覆うように絶縁膜３４１８を形成した後、導電膜３４３１ａ及び導電膜３４３１ｂの表面が露出するように開口部３４３２ａ及び開口部３４３２ｂを形成する。その後、レーザー光の照射により素子形成層３４１９に開口部を形成し、当該素子形成層３４１９の一方の面（絶縁膜３４１８の露出した面）に第１のシート材３４２０を貼り合わせ、基板３４０１から素子形成層３４１９を剥離する（図１８（Ａ）を参照）。
【０２０３】
次に、素子形成層３４１９の他方の面（剥離により露出した面）に第２のシート材３４２１を貼り合わせ、素子形成層３４１９を第１のシート材３４２０から剥離する。従って、ここでは第１のシート材３４２０として粘着力が弱いものを用いる。続けて、開口部３４３２ａ及び開口部３４３２ｂを介して導電膜３４３１ａ及び導電膜３４３１ｂとそれぞれ電気的に接続される導電膜３４３４ａ及び導電膜３４３４ｂを選択的に形成する（図１８（Ｂ）を参照）。
【０２０４】
導電膜３４３４ａ及び導電膜３４３４ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷若しくはグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法又はメッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電膜３４３４ａ及び導電膜３４３４ｂは、アルミニウム、チタン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム、タンタル若しくはモリブデン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により、単層で又は積層して形成する。
【０２０５】
なお、ここでは、基板３４０１から素子形成層３４１９を剥離した後に導電膜３４３４ａ及び導電膜３４３４ｂを形成する例を示しているが、導電膜３４３４ａ及び導電膜３４３４ｂを形成した後に基板３４０１から素子形成層３４１９の剥離を行ってもよい。
【０２０６】
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３４１９を素子ごとに分断する（図１９（Ａ）を参照）。分断は、レーザー照射装置、ダイシング装置又は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。
【０２０７】
次に、分断された素子を二次電池と電気的に接続する（図１９（Ｂ）を参照）。本実施の形態においては、電源回路の保持容量としては薄膜の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、正極活物質層及び集電体薄膜の薄膜層が順次積層される。
【０２０８】
導電膜３４３６ａ及び導電膜３４３６ｂは、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スクリーン印刷若しくはグラビア印刷等の印刷法、液滴吐出法、ディスペンサ法又はメッキ法等を用いて、導電性材料により形成する。導電膜３４３６ａ及び導電膜３４３６ｂは、アルミニウム、チタン、銀、銅、金、白金、ニッケル、パラジウム、タンタル、モリブデン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により、単層で、又は積層して形成する。導電性材料には、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、バナジウム等が好適である。
【０２０９】
薄膜の二次電池の構成について更に詳述すると、導電膜３４３６ａ上に負極活物質層３４８１を形成する。一般には酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）等が用いられる。次に負極活物質層３４８１上に固体電解質層３４８２を形成する。一般にはリン酸リチウム（Ｌｉ_３ＰＯ_４）等が用いられる。次に、固体電解質層３４８２上に正極活物質層３４８３を形成する。一般には、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）等が用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）又はニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）を用いても良い。次に、正極活物質層３４８３上に電極となる集電体薄膜３４８４を形成する。集電体薄膜３４８４は正極活物質層３４８３と密着性がよく、抵抗が低いことが必要であり、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム等を用いることができる。
【０２１０】
上述の負極活物質層３４８１、固体電解質層３４８２、正極活物質層３４８３及び集電体薄膜３４８４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。各層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０２１１】
次に、樹脂膜をスピンコート法等により形成し、層間膜３４８５をエッチングすることでコンタクトホールを形成する。層間膜３４８５は樹脂膜には限定されず、ＣＶＤ法により形成された酸化膜等の他の膜であっても良いが、平坦性の観点から樹脂膜が望ましい。また、感光性樹脂を用いることで、エッチングを行うことなくコンタクトホールを形成することができる。次に、層間膜３４８５上に配線層３４８６を形成し、導電膜３４３６ｂと接続することにより、二次電池の電気的な接続を確保する。
【０２１２】
ここでは、素子形成層３４１９に設けられた導電膜３４３４ａ及び導電膜３４３４ｂと、予め別に形成した薄膜の二次電池３４８９の接続端子となる導電膜３４３６ａ及び導電膜３４３６ｂと、をそれぞれ接続する。ここで、導電膜３４３４ａと導電膜３４３６ａとの接続、又は導電膜３４３４ｂと導電膜３４３６ｂとの接続は、異方導電性フィルム（ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ））又は異方導電性ペースト（ＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ））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３４３７に含まれる導電性粒子３４３８を介して接続される例を示している。また、他にも、銀ペースト、銅ペースト若しくはカーボンペースト等の導電性接着剤又は半田接合等を用いて接続を行うことも可能である。
【０２１３】
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができる。本実施の形態で示した特定の構成に限定されない。例えば、ゲート電極が２個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と、チャネル領域が直列に接続される構成となるため、複数のトランジスタが直列に接続された構成となる。マルチゲート構造にすることによりオフ電流を低減し、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を向上させ、また、飽和領域での動作時にドレイン電極とソース電極との間の電圧が変化しても、ドレイン電極とソース電極との間の電流の変化が小さく、フラットな特性にすること等ができる。また、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構成でもよい。チャネルの上下にゲート電極を配置することでチャネル領域が増えるため、電流値を大きくし、空乏層ができやすくなってサブスレッショルド係数（Ｓ値）を小さくすることができる。チャネルの上下にゲート電極が配置されると、複数のトランジスタが並列に接続された構成となる。
【０２１４】
また、本発明に用いるトランジスタは、チャネル形成領域上にゲート電極が配置されている構成でもよく、チャネル形成領域下にゲート電極が配置されている構成でもよい。または、正スタガ構造であってもよく、逆スタガ構造でもよい。チャネル形成領域が複数の領域に分かれていてもよく、複数のチャネル領域が並列に接続されていてもよく、直列に接続されていてもよい。また、チャネル形成領域（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。または、チャネル形成領域（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と、チャネル形成領域の一部に電荷が蓄積され、動作が不安定になることを防ぐことができる。また、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）領域があってもよい。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流を低減し、トランジスタの耐圧を向上させて信頼性を向上させ、飽和領域での動作時に、ドレイン電極とソース電極の間の電圧が変化しても、ドレイン電極とソース電極との間の電流の変化が小さく、フラットな特性にすることができる。
【０２１５】
なお、本実施の形態の半導体装置の作製方法は、本明細書に記載した半導体装置に適用することができる。すなわち本実施の形態によれば、信号波形における信号ラインと基準ラインの差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成して情報の送受信を可能にする半導体装置を作製することができる。
【０２１６】
更には、各々のノイズが打ち消され、搬送波に起因するノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能な半導体装置を作製することができる。
【０２１７】
更には、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出が安定して行うことができ、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠した信号の送受信を安定して行うことができる半導体装置を作製することができる。
【０２１８】
本発明の半導体装置では、無線信号の受信中に電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。また、無線による充電が可能な半導体装置とすることで、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信を行うための電力の不足を補うことができる。
【０２１９】
更には、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力の差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成可能であり、ノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能な半導体装置を作製することができる。
【０２２０】
また、本発明の半導体装置では、変調度１０％の搬送波の受信中は電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。また、無線による充電が可能な半導体装置とすることで、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信を行うための電力の不足を補うことができる。
（実施の形態５）
【０２２１】
本実施の形態では、上記の実施の形態で示した半導体装置の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。本実施の形態においては、半導体装置が有するアンテナ、バッテリー及び信号処理回路を同一基板上に設ける構成について説明する。なお、一の単結晶基板上に、チャネル形成領域が形成されたトランジスタを用いて一度にアンテナ、バッテリー及び信号処理回路を形成する。単結晶基板上にトランジスタを形成することで、電気的特性のばらつきが少ないトランジスタにより半導体装置を構成することができるため好適である。また、バッテリーとしては薄膜二次電池を用いた例について説明する。
【０２２２】
まず、半導体基板３５００に素子領域を分離して、領域３５０４及び領域３５０６を形成する（図２０（Ａ）を参照）。半導体基板３５００に設けられた領域３５０４及び領域３５０６は、それぞれ絶縁膜３５０２（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３５００としてＮ型の導電型を有する単結晶シリコン基板を用い、半導体基板３５００の領域３５０６にｐウェル３５０７を設けた例を示している。
【０２２３】
また、半導体基板３５００は、半導体基板であれば特に限定されない。例えば、Ｎ型又はＰ型の導電型を有する単結晶シリコン基板、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）、貼り合わせ法又はＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩｍｐｌａｎｔｅｄＯｘｙｇｅｎ）法を用いて作製されたＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等を用いることができる。
【０２２４】
領域３５０４及び領域３５０６は、選択酸化法（ＬＯＣＯＳ（ＬｏｃａｌＯｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＳｉｌｉｃｏｎ）法）又はトレンチ分離法等を適宜用いることで形成することができる。
【０２２５】
また、半導体基板３５００の領域３５０６に形成されたｐウェル３５０７は、半導体基板３５００にＰ型を付与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型を付与する不純物元素としては、ボロン、アルミニウム又はガリウム等を用いることができる。
【０２２６】
なお、本実施の形態では、半導体基板３５００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３５０４には不純物元素の導入を行っていないが、Ｎ型を付与する不純物元素を導入することにより、領域３５０４にｎウェルを形成してもよい。Ｎ型を付与する不純物元素としては、リン又はヒ素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３５０４にＮ型を付与する不純物元素を導入してｎウェルを形成し、領域３５０６には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
【０２２７】
次に、領域３５０４及び領域３５０６を覆うように絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４をそれぞれ形成する（図２０（Ｂ）を参照）。
【０２２８】
絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４は、例えば、熱処理により半導体基板３５００に設けられた領域３５０４及び領域３５０６の表面を酸化させることにより酸化シリコン膜で絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４を形成することができる。また、熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した後に窒化処理を行うことによって、酸化シリコン膜の表面を窒化させ、酸化シリコン膜と、酸素と窒素を有する膜（酸化窒化シリコン膜）と、を積層して形成してもよい。
【０２２９】
他にも、上述したように、プラズマ処理により絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４を形成してもよい。例えば、半導体基板３５００に設けられた領域３５０４及び領域３５０６の表面に高密度プラズマ処理を行うことで、表面を酸化又は窒化して、絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４として酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を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３５０４及び領域３５０６の表面に酸化処理を行い、再度高密度プラズマ処理を行うことで窒化してもよい。この場合、領域３５０４及び領域３５０６の表面に接して酸化シリコン膜が形成され、当該酸化シリコン膜上に酸化窒化シリコン膜が形成され、絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４は酸化シリコン膜と酸窒化シリコン膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域３５０４及び領域３５０６の表面に酸化シリコン膜を形成し、高密度プラズマ処理により表面を酸化又は窒化してもよい。
【０２３０】
また、半導体基板３５００の領域３５０４及び領域３５０６に形成された絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４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。
【０２３１】
次に、領域３５０４及び領域３５０６の上方に形成された絶縁膜３５３２及び絶縁膜３５３４を覆うように導電膜を形成する（図２０（Ｃ）を参照）。ここでは、導電膜として、導電膜３５３６と導電膜３５３８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、単層で又は３層以上を積層して形成してもよい。
【０２３２】
導電膜３５３６及び導電膜３５３８としては、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、若しくはニオブ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シリコンに代表される半導体材料により形成することもできる。
【０２３３】
ここでは、導電膜３５３６として窒化タンタル膜を形成し、その上に導電膜３５３８としてタングステン膜を形成する。または、導電膜３５３６として、窒化タングステン膜、窒化モリブデン膜若しくは窒化チタン膜を単層で、又は積層して形成し、導電膜３５３８として、タングステン膜、タンタル膜、モリブデン膜若しくはチタン膜を単層で、又は積層して形成することができる。
【０２３４】
次に、積層して設けられた導電膜３５３６及び導電膜３５３８を選択的にエッチングして除去することで、領域３５０４及び領域３５０６上の所望の位置に導電膜３５３６及び導電膜３５３８を残存させ、ゲート電極３５４０及びゲート電極３５４２を形成する（図２１（Ａ）を参照）。
【０２３５】
次に、領域３５０４を覆うようにレジストマスク３５４８を選択的に形成し、レジストマスク３５４８及びゲート電極３５４２をマスクとして領域３５０６の所望の位置に不純物元素を導入し、不純物領域を形成する（図２１（Ｂ）を参照）。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型を付与する不純物元素としては、リン又はヒ素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、アルミニウム又はガリウム等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、リンを用いる。
【０２３６】
図２１（Ｂ）においては、不純物元素を導入することで、領域３５０６にソース領域及びドレイン領域を形成する不純物領域３５５２と、チャネル形成領域３５５０と、が形成される。
【０２３７】
次に、領域３５０６を覆うようにレジストマスク３５６６を選択的に形成し、レジストマスク３５６６及びゲート電極３５４０をマスクとして領域３５０４に不純物元素を導入し、不純物領域を形成する（図２１（Ｃ）を参照）。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型を付与する不純物元素としては、リン又はヒ素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、アルミニウム又はガリウム等を用いることができる。ここでは、図２１（Ｃ）で領域３５０６に導入した不純物元素と異なる導電型を付与する不純物元素（例えば、ボロン）を導入する。その結果、領域３５０４にソース領域及びドレイン領域を形成する不純物領域３５７０と、チャネル形成領域３５６８と、が形成される。
【０２３８】
次に、絶縁膜３５３２、絶縁膜３５３４、ゲート電極３５４０及びゲート電極３５４２を覆って絶縁膜３５７２を形成し、絶縁膜３５７２上に領域３５０４及び領域３５０６にそれぞれ形成された不純物領域３５５２及び不純物領域３５７０と電気的に接続される配線３５７４を形成する（図２２（Ａ）を参照）。
【０２３９】
第２の絶縁膜３５７２は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素若しくは窒素を有する絶縁膜、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又はシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる膜を単層で、又は積層して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、シリコンと酸素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（例えばアルキル基又は芳香族炭化水素）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。
【０２４０】
配線３５７４は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、白金、銅、金、銀、マンガン、ネオジム、炭素、シリコン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の膜を、単層で、又は積層して形成する。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、またはアルミニウムを主成分とし、ニッケルと、炭素及びシリコンの一方又は両方と、を含む合金材料に相当する。配線３５７４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との積層構造、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と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より設けられる。アルミニウム及びアルミニウムシリコンは低抵抗であり、且つ安価であるため、配線３５７４の材料として最適である。また、上層と下層にバリア膜を設けると、アルミニウム及びアルミニウムシリコンにヒロックが発生することを防止できる。また、還元性の高い元素であるチタンにより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することができるため自然酸化膜が除去され、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。
【０２４１】
なお、本発明にて適用するトランジスタの構造は図示した構造に限定されない。例えば、逆スタガ構造、フィンＦＥＴ構造等であってもよい。フィンＦＥＴ構造とすることで、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。
【０２４２】
また、本発明の半導体装置においては、信号処理回路に電力を供給する、電力を蓄積できる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、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ又は薄膜の二次電池を用いることが好ましい。そこで本実施の形態においては、トランジスタと薄膜の二次電池との接続について説明する。
【０２４３】
本実施の形態において二次電池は、トランジスタに接続された配線３５７４上に積層して形成される。二次電池は、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び集電体薄膜の薄膜層が順次積層される（図２２（Ｂ）を参照）。そのため、二次電池の集電体薄膜と兼用される配線３５７４の材料には、負極活物質と密着性がよく、抵抗が低いものが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケル及びバナジウム等が好適である。
【０２４４】
次に、薄膜二次電池の構成について詳述する。まず、配線３５７４上に負極活物質層３５９１を形成する。一般には酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）等が用いられる。次に、負極活物質層３５９１上に固体電解質層３５９２を形成する。一般にはリン酸リチウム（Ｌｉ_３ＰＯ_４）等が用いられる。次に、固体電解質層３５９２上に正極活物質層３５９３を形成する。一般にはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）等が用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）又はニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）を用いても良い。次に、正極活物質層３５９３上に電極となる集電体薄膜３５９４を形成する。集電体薄膜３５９４には正極活物質層３５９３と密着性がよく、抵抗が低いものが求められ、アルミニウム、銅、ニッケル、バナジウム等を用いることができる。
【０２４５】
上述の負極活物質層３５９１、固体電解質層３５９２、正極活物質層３５９３及び集電体薄膜３５９４の各薄膜層はスパッタリング技術を用いて形成しても良いし、蒸着技術を用いて形成しても良い。また、それぞれの層の厚さは０．１μｍ〜３μｍが望ましい。
【０２４６】
次に、樹脂膜をスピンコート法等により形成する。そして、この樹脂膜をエッチングしてコンタクトホールを形成し、層間膜３５９６を形成する。層間膜３５９６は樹脂膜には限定されず、ＣＶＤ法により形成した酸化膜等の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、感光性樹脂を用いると、エッチングを行うことなくコンタクトホールを形成することができる。次に、層間膜３５９６上に配線層３５９５を形成し、配線３５９７と接続させることで、二次電池の電気的な接続を確保する。
【０２４７】
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、単結晶基板上に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採ることができる。従って、本実施の形態においては、極薄であり、且つ小型の半導体装置を作製することができる。
【０２４８】
なお、本実施の形態の半導体装置の作製方法は、本明細書に記載した半導体装置に適用することができる。すなわち本実施の形態によれば、信号波形における信号ラインと基準ラインの差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成して情報の送受信を可能にする半導体装置を作製することができる。
【０２４９】
更には、各々のノイズが打ち消され、搬送波に起因するノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能な半導体装置を作製することができる。
【０２５０】
更には、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出が安定して行うことができ、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠した信号の送受信を安定して行うことができる半導体装置を作製することができる。
【０２５１】
本発明の半導体装置では、無線信号の受信中に電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。また、無線による充電が可能な半導体装置とすることで、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信を行うための電力の不足を補うことができる。
【０２５２】
更には、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力の差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成可能であり、ノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能な半導体装置を作製することができる。
【０２５３】
また、本発明の半導体装置では、変調度１０％の搬送波の受信中は電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。また、無線による充電が可能な半導体装置とすることで、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信を行うための電力の不足を補うことができる。
（実施の形態６）
【０２５４】
本実施の形態では、上記の実施の形態とは異なる半導体装置の作製方法の一例に関して、図面を参照して説明する。
【０２５５】
まず、基板３６００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シリコン基板を基板３６００として用いて、基板３６００上に絶縁膜３６０２及び絶縁膜３６０４を形成する（図２３（Ａ）を参照）。例えば、基板３６００に熱処理を行うことにより絶縁膜３６０２として酸化シリコン膜を形成し、絶縁膜３６０２上にＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を形成する。
【０２５６】
また、基板３６００は、半導体基板であればシリコン基板に限定されない。例えば、Ｎ型又はＰ型の導電型を有する単結晶シリコン基板、化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板若しくはＺｎＳｅ基板等）又は貼り合わせ法若しくはＳＩＭＯＸ（ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔｅｄＯＸｙｇｅｎ）法を用いて作製されたＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等を用いることができる。
【０２５７】
また、絶縁膜３６０４は、絶縁膜３６０２を形成した後に高密度プラズマ処理により絶縁膜３６０２を窒化することにより設けてもよい。なお、基板３６００上に設ける絶縁膜は単層で、又は３層以上に積層して設けてもよい。
【０２５８】
次に、絶縁膜３６０４上に選択的にレジストマスク３６０６のパターンを形成し、レジストマスク３６０６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３６００に選択的に凹部３６０８を形成する（図２３（Ｂ）を参照）。基板３６００の一部、絶縁膜３６０２及び絶縁膜３６０４のエッチングは、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。
【０２５９】
次に、レジストマスク３６０６のパターンを除去した後、基板３６００に形成された凹部３６０８を充填するように絶縁膜３６１０を形成する（図２３（Ｃ）を参照）。
【０２６０】
絶縁膜３６１０は、ＣＶＤ法又は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（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）又は窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の絶縁材料を用いて形成する。ここでは、絶縁膜３６１０として、常圧ＣＶＤ法又は減圧ＣＶＤ法を用いて、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）ガスにより酸化シリコン膜を形成する。
【０２６１】
次に、研削処理、研磨処理又はＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を行うことによって、基板３６００の表面を露出させる。ここでは、基板３６００の表面を露出させることにより、基板３６００の凹部３６０８に形成された絶縁膜３６１１間に領域３６１２及び領域３６１３が設けられる。なお、絶縁膜３６１１は、基板３６００の表面に形成された絶縁膜３６１０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型の導電型を付与する不純物元素を選択的に導入することによって、基板３６００の領域３６１３及び領域３６１４にｐウェル３６１５を形成する（図２４（Ａ）を参照）。
【０２６２】
Ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン、アルミニウム又はガリウム等を用いることができる。ここでは、不純物元素として、ボロンを領域３６１３に導入する。
【０２６３】
なお、本実施の形態では、基板３６００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３６１２には不純物元素の導入を行っていないが、Ｎ型を付与する不純物元素を導入することにより領域３６１２にｎウェルを形成してもよい。Ｎ型を付与する不純物元素としては、リン又はヒ素等を用いることができる。
【０２６４】
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３６１２にＮ型を付与する不純物元素を導入してｎウェルを形成し、領域３６１３には不純物元素の導入を行わない構成としてもよい。
【０２６５】
次に、基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３の表面に絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４をそれぞれ形成する（図２４（Ｂ）を参照）。
【０２６６】
絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４は、例えば、熱処理を行って基板３６００に設けられた領域３６１２及び領域３６１３の表面を酸化させることにより、酸化シリコン膜で絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４を形成することで設けることができる。また、熱酸化法により酸化シリコン膜を形成し、窒化処理を行うことによって酸化シリコン膜の表面を窒化させ、酸化シリコン膜と、酸素及び窒素を有する膜（酸窒化シリコン膜）と、を積層して形成してもよい。
【０２６７】
他にも、上述したように、プラズマ処理により絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４を形成してもよい。例えば、基板３６００に設けられた領域３６１２及び領域３６１３の表面に高密度プラズマ処理を行って、表面を酸化又は窒化することにより、絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４として酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を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３６１２及び領域３６１３の表面に酸化処理を行い、再度高密度プラズマ処理を行うことによって窒化してもよい。この場合、領域３６１２及び領域３６１３の表面に接して酸化シリコン膜が形成され、この酸化シリコン膜上に酸化窒化シリコン膜が形成され、絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４は酸化シリコン膜と酸窒化シリコン膜とが積層された膜となる。また、熱酸化法により領域３６１２及び領域３６１３の表面に酸化シリコン膜を形成した後に高密度プラズマ処理を行って、表面を酸化又は窒化してもよい。
【０２６８】
なお、基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３に形成された絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４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。
【０２６９】
次に、基板３６００に設けられた領域３６１２及び領域３６１３上に形成された絶縁膜３６３２及び絶縁膜３６３４を覆うように導電膜を形成する（図２４（Ｃ）を参照）。ここでは、導電膜として、導電膜３６３６と導電膜３６３８と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、単層で、又は３層以上に積層して形成してもよい。
【０２７０】
導電膜３６３６及び導電膜３６３８としては、タンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、クロム、若しくはニオブ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シリコンに代表される半導体材料により形成することもできる。
【０２７１】
ここでは、導電膜３６３６として窒化タンタル膜を形成し、その上に導電膜３６３８としてタングステン膜を形成して積層構造で設ける。また、導電膜３６３６として、窒化タンタル膜、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材料からなる膜を単層で、又は積層して形成した膜を用い、導電膜３６３８として、タングステン、タンタル、モリブデン、チタンから選ばれた材料からなる膜を単層で、又は積層して形成することができる。
【０２７２】
次に、積層して設けられた導電膜３６３６及び導電膜３６３８を選択的にエッチングして除去することによって、基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３上の一部に導電膜３６３６及び導電膜３６３８を残存させ、それぞれゲート電極として機能する導電膜３６４０及び導電膜３６４２を形成する（図２５（Ａ）を参照）。また、ここでは、基板３６００において、導電膜３６４０及び導電膜３６４２と重ならない領域３６１２及び領域３６１３の表面を露出させる。
【０２７３】
具体的には、基板３６００の領域３６１２において、導電膜３６４０の下方に形成された絶縁膜３６３２のうち導電膜３６４０と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜３６４０と絶縁膜３６３２の端部が概ね一致するように形成する。また、基板３６００の領域３６１３において、導電膜３６４２の下方に形成された絶縁膜３６３４のうち導電膜３６４２と重ならない部分を選択的に除去し、導電膜３６４２と絶縁膜３６３４の端部が概ね一致するように形成する。
【０２７４】
この場合、導電膜３６４０及び導電膜３６４２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３６４０及び導電膜３６４２を形成後残存したレジストマスク又は導電膜３６４０及び導電膜３６４２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。
【０２７５】
次に、基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３に不純物元素を選択的に導入する（図２５（Ｂ）を参照）。ここでは、領域３６１３に導電膜３６４２をマスクとしてＮ型を付与する不純物元素を選択的に導入し、領域３６１２に導電膜３６４０をマスクとしてＰ型を付与する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、リン又はヒ素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、アルミニウム又はガリウム等を用いることができる。
【０２７６】
次に、導電膜３６４０及び導電膜３６４２の側面に接するサイドウォール３６５４を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、シリコン、シリコンの酸化物若しくはシリコンの窒化物等の無機材料を含む膜又は有機樹脂等の有機材料を含む膜を、単層で、又は積層して形成する。そして、この絶縁膜を、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することで、導電膜３６４０及び導電膜３６４２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３６５４は、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄｄｒａｉｎ）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３６５４は、導電膜３６４０及び導電膜３６４２の下方に形成された絶縁膜の側面にも接するように形成される。
【０２７７】
続いて、サイドウォール３６５４、導電膜３６４０及び導電膜３６４２をマスクとして基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３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２５（Ｃ）を参照）。ここでは、基板３６００の領域３６１３にサイドウォール３６５４と導電膜３６４２をマスクとしてＬＤＤ領域よりも高濃度にＮ型を付与する不純物元素を導入し、領域３６１２にサイドウォール３６５４と導電膜３６４０をマスクとしてＬＤＤ領域よりも高濃度にＰ型を付与する不純物元素を導入する。
【０２７８】
その結果、基板３６００の領域３６１２には、ソース領域及びドレイン領域を形成する不純物領域３６５８と、ＬＤＤ領域を形成する低濃度不純物領域３６６０と、チャネル形成領域３６５６と、が形成される。また、基板３６００の領域３６１３には、ソース領域及びドレイン領域を形成する不純物領域３６６４と、ＬＤＤ領域を形成する低濃度不純物領域３６６６と、チャネル形成領域３６６２と、が形成される。
【０２７９】
なお、本実施の形態では、導電膜３６４０及び導電膜３６４２と重ならない基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３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３６００の領域３６１２及び領域３６１３にそれぞれ形成されるチャネル形成領域３６５６及びチャネル形成領域３６６２は導電膜３６４０及び導電膜３６４２と自己整合的に形成することができる。
【０２８０】
次に、基板３６００の領域３６１２及び領域３６１３上に設けられた絶縁膜及び導電膜等を覆うように絶縁膜を形成し、この絶縁膜に開口部３６７８を形成することで、絶縁膜３６７７を形成する（図２６（Ａ）を参照）。
【０２８１】
絶縁膜３６７７は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ）（ｘ＞ｙ）等の酸素若しくは窒素を有する絶縁膜、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若しくはアクリル等の有機材料又はシロキサン樹脂等のシロキサン材料からなる膜を単層で、または積層して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、シリコンと酸素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。
【０２８２】
次に、ＣＶＤ法等を用いて開口部３６７８に導電膜３６８０を形成し、当該導電膜３６８０と電気的に接続されるように絶縁膜３６７７上に導電膜３６８２ａ〜３６８２ｄを選択的に形成する（図２６（Ｂ）を参照）。
【０２８３】
導電膜３６８０及び導電膜３６８２ａ〜３６８２ｄは、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、アルミニウム、タングステン、チタン、タンタル、モリブデン、ニッケル、白金、銅、金、銀、マンガン、ネオジム、炭素若しくはシリコン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により、単層で、又は積層して形成する。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、炭素及びシリコンの一方又は両方と、を含む合金材料に相当する。導電膜３６８０及び導電膜３６８２ａ〜３６８２ｄ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との積層構造、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と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より設けられる。アルミニウム及びアルミニウムシリコンは低抵抗値であり、且つ安価であるため、導電膜３６８０及び導電膜３６８２ａ〜３６８２ｄの材料として最適である。また、上層と下層にバリア膜を設けると、アルミニウム及びアルミニウムシリコンにヒロックが発生すること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により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することができるため自然酸化膜が除去され、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３６８０及び導電膜３６８２ａ〜３６８２ｄはＣＶＤ法によりタングステンを選択成長することにより形成することができる。
【０２８４】
以上の工程により、基板３６００の領域３６１２に形成されたＰ型のトランジスタと、領域３６１３に形成されたＮ型のトランジスタとを得ることができる。
【０２８５】
なお、本発明にて適用するトランジスタの構造は図示した構造に限定されない。例えば、逆スタガ構造又はフィンＦＥＴ構造等であってもよい。フィンＦＥＴ構造とす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。
【０２８６】
また、本発明における半導体装置においては、信号処理回路に電力を供給する、電力を蓄積できる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、電気二重層コンデンサ又は薄膜の二次電池を用いることが好ましい。そこで本実施の形態においては、トランジスタと、薄膜の二次電池との接続について説明する。
【０２８７】
本実施の形態において二次電池は、トランジスタに接続された導電膜３６８２ｄ上に積層して形成される。二次電池は、集電体薄膜、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び集電体薄膜の薄膜層が順次積層される（図２６（Ｂ）を参照）。そのため、二次電池の集電体薄膜と兼用される導電膜３６８２ｄの材料には、負極活物質と密着性がよく、抵抗が低いことが求められ、特にアルミニウム、銅、ニッケルバナジウム等が好適である。
【０２８８】
薄膜二次電池の構成について詳述する。導電膜３６８２ｄ上に負極活物質層３６９１を形成する。一般には酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）等が用いられる。次に、負極活物質層３６９１上に固体電解質層３６９２を形成する。一般には、リン酸リチウム（Ｌｉ_３ＰＯ_４）等が用いられる。次に、固体電解質層３６９２上に正極活物質層３６９３を形成する。一般には、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）等が用いられる。コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）又はニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）を用いても良い。次に、正極活物質層３６９３上に電極となる集電体薄膜３６９４を形成する。集電体薄膜３６９４は正極活物質層３６９３と密着性がよく、抵抗が低いことが求められ、アルミニウム、銅、ニッケルバナジウム等を用いることができる。
【０２８９】
上述の負極活物質層３６９１、固体電解質層３６９２、正極活物質層３６９３及び集電体薄膜３６９４の各薄膜層はスパッタリング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。
【０２９０】
次に樹脂膜をスピンコート法等により形成する。そして、この樹脂膜をエッチングしてコンタクトホールを形成し、層間膜３６９６を形成する。層間膜３６９６は樹脂膜には限定されず、ＣＶＤ法により形成された酸化膜等であっても良いが、平坦性の観点から樹脂膜であることが望ましい。また、感光性樹脂を用いると、エッチングを行うことなくコンタクトホールを形成することができる。次に、層間膜３６９６上に配線層３６９５を形成し、配線３６９７と接続させることにより、薄膜二次電池の電気的な接続を確保する。
【０２９１】
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、単結晶基板上に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採りうる。従って、本実施の形態においては、極薄及び小型の半導体装置を作製することができる。
【０２９２】
なお、本実施の形態の半導体装置の作製方法は、本明細書に記載した半導体装置に適用することができる。すなわち本実施の形態によれば、信号波形における信号ラインと基準ラインの差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成して情報の送受信を可能にする半導体装置を作製することができる。
【０２９３】
更には、各々のノイズが打ち消され、搬送波のノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能な半導体装置を作製することができる。
【０２９４】
更には、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出が安定して行うことができ、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠した信号の送受信を安定して行うことができる半導体装置を作製することができる。
【０２９５】
本発明の半導体装置では、無線信号の受信中に電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。また、無線による充電が可能な半導体装置とすることで、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信を行うための電力の不足を補うことができる。
【０２９６】
更には、第１のバイアス回路の出力と第２のバイアス回路の出力の差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成可能であり、ノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能な半導体装置を作製することができる。
【０２９７】
また、本発明の半導体装置では、変調度１０％の搬送波の受信中は電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。また、無線による充電が可能な半導体装置とすることで、電池の経時的な劣化に伴う個体情報の送受信を行うための電力の不足を補うことができる。
（実施の形態７）
【０２９８】
本発明を適用した半導体装置２０００は、電磁波の送信と受信ができるという機能を活用して、様々な物品やシステムに用いることができる。物品とは、例えば、鍵（図１３（Ａ）参照）、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、図１３（Ｂ）参照）、書籍類、容器類（シャーレ等、図１３（Ｃ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図１３（Ｅ）（Ｆ）参照）、記録媒体（ディスクやビデオテープ等）、乗物類（自転車等）、装身具（鞄や眼鏡等、図１３（Ｄ）参照）、食品類、衣類、生活用品類、電子機器（液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置、携帯端末等）等である。本発明の半導体装置は、上記のような様々な形状の物品の表面に貼り付けたり、埋め込んだりして、固定される。また、システムとは、物品管理システム、認証機能システム、流通システム等である。
【０２９９】
本発明の半導体装置を用いることにより、無線通信によって継続的に電力を供給しながら動作させることができる。また、搬送波のノイズを低減することができる。
【０３００】
本発明の半導体装置を用い、変調度１０％の搬送波の受信中は継続的に電源電力を供給しながら動作させることができる。また、搬送波のノイズを低減することができる。本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例１】
【０３０１】
本発明を適用した無線通信可能な半導体装置を、実際に動作させた際の信号の波形について、図面を参照して説明する。無線通信可能な半導体装置として、実施の形態１にて説明した半導体装置１００を用いた。復調信号生成回路中の各部において、オシロスコープを用いて波形を取得した。アナログバッファ回路には図１０（Ａ）に示すものを用いた。
【０３０２】
本実施例にて用いた半導体装置中の各素子のパラメータは、次の通りである。第１の復調回路１５４では、第１の容量６０２を１０ｐＦ、第２の容量６１０を２ｐＦ、第３の容量６１４を１ｐＦ、第１の抵抗６０８を２００ｋΩ、第２の抵抗６１２を１００ｋΩとした。第２の復調回路１５６では、第１の容量６２２を１０ｐＦ、第２の容量６３０を２ｐＦ、第３の容量６３４を１ｐＦとした。第１のバイアス回路１５８では、容量８０２Ａを５００ｐＦ、第１の抵抗８０４Ａを３００ｋΩ、第２の抵抗８０６Ａを４００ｋΩとした。第２のバイアス回路１６０では、容量８０２Ｂを５００ｐＦ、第１の抵抗８０４Ｂを３００ｋΩ、第２の抵抗８０６Ｂを４００ｋΩとした。定電流回路１００３が有する抵抗の抵抗値は１００ｋΩとした。
【０３０３】
図２７は、復調信号生成回路の入力部１５２に入力される波形１４００、及び出力部１６６から出力される波形１４０１を示す。入力部１５２に波形１４００を入力すると、出力部１６６から波形１４０１が出力された。なお、図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）中の領域１４０２を拡大したものである。
【０３０４】
図２８は入力部１５２に波形１４００を入力したときの、コンパレータ１６２の第１の入力部９００Ａ及び第２の入力部９００Ｂにて検出される波形を示す。図２８（Ａ）は第１の入力部９００Ａにて検出される波形１４０３を示す。図２８（Ｂ）は第２の入力部９００Ｂにて検出される波形１４０４を示す。
【０３０５】
第１の入力部９００Ａに波形１４０３を、第２の入力部９００Ｂに波形１４０４をそれぞれ入力すると、コンパレータ１６２の出力部９１２では波形１４０６が検出される。図２９（Ａ）には波形１４０６を示す。図３２（Ａ）及び図３３（Ａ）には、比較のために波形１４０４及び波形１４０３をそれぞれ示す。波形１４０３及び波形１４０４と、図２９（Ａ）に示す波形１４０６とを比較すると、コンパレータ１６２を介することにより、波形１４０３と波形１４０４の差分をとることができ、波形１４０６のようにノイズが小さい信号を得ることができる。また、図２９（Ｂ）より、波形１４０６では、波形１４０３及び波形１４０４と比較して、搬送波のノイズが小さくなっていることがわかる。なお、図２９（Ａ）の領域１４０５を拡大したものを図２９（Ｂ）に示す。同様に、図３２（Ａ）の領域１４０７を拡大したものを図３２（Ｂ）に示し、図３３（Ａ）の領域１４０８を拡大したものを図３３（Ｂ）に示す。
【０３０６】
本実施例にて示したように、本発明の半導体装置を用いることにより、信号波形における信号ラインと基準ラインの差分を検出することで復調信号を生成し、変調度の小さい信号であっても安定して復調信号を生成して情報の送受信を可能にする。
【０３０７】
上記の信号波形において、信号ラインと基準ラインに存在するノイズは同位相である。本発明では、信号ラインと基準ラインを比較することで復調を行うため、各々のノイズが打ち消され、搬送波に起因するノイズの影響を低減して信号の復調をすることが可能になる。
【０３０８】
更には、本発明を用いることで、変調度が１０％の無線信号についても信号の検出が安定して行うことができ、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３に準拠した信号の送受信を安定して行うことができる。
【０３０９】
本発明の半導体装置では、無線信号の受信中に電源電力の供給が継続して行われるため、安定した動作が可能である。更には実施の形態２に示すように、本発明の半導体装置にバッテリーを搭載することで、より安定した動作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０３１０】
【図１】本発明の半導体装置を説明する図。
【図２】本発明の半導体装置を説明する図。
【図３】本発明の半導体装置を説明する図。
【図４】本発明の半導体装置を説明する図。
【図５】本発明の半導体装置を説明する図。
【図６】本発明の半導体装置を説明する図。
【図７】本発明の半導体装置を説明する図。
【図８】本発明の半導体装置を説明する図。
【図９】本発明の半導体装置を説明する図。
【図１０】本発明の半導体装置を説明する図。
【図１１】本発明の半導体装置を説明する図。
【図１２】本発明の半導体装置を説明する図。
【図１３】本発明の半導体装置の搭載例。
【図１４】本発明の半導体装置を説明する図。
【図１５】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１６】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１７】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１８】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図１９】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２０】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２１】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２２】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２３】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２４】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２５】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２６】本発明を適用した半導体装置の作製方法を説明する図。
【図２７】本発明を適用した半導体装置各部の波形。
【図２８】本発明を適用した半導体装置各部の波形。
【図２９】本発明を適用した半導体装置各部の波形。
【図３０】本発明の半導体装置を説明する図。
【図３１】本発明の半導体装置を説明する図。
【図３２】本発明を適用した半導体装置各部の波形。
【図３３】本発明を適用した半導体装置各部の波形。
【符号の説明】
【０３１１】
１００半導体装置
１０２アンテナ回路
１０４アナログ回路
１０６デジタル回路
１０８メモリ回路
１１０リーダ／ライタ
１１２電源回路
１１４変調回路
１１６リーダ／ライタ
１１８通信回線
１２０制御装置
１３０アナログ回路
１５０復調信号生成回路
１５２入力部
１５４第１の復調回路
１５６第２の復調回路
１５８第１のバイアス回路
１６０第２のバイアス回路
１６２コンパレータ
１６４アナログバッファ回路
１６６出力部
２００電源回路
２０１復調信号生成回路
２０２復調信号生成回路
２０４変調回路
２０６入出力部
２０８出力部
２１０出力部
２１２出力部
２１４出力部
２１６入力部
２１８入力部
３００第１の容量
３０２整流部
３０４平滑化容量
３０６遅延回路
４００入力部
４０２第１の容量
４０４第１のダイオード
４０６第２のダイオード
４０８第１の抵抗
４１０第２の容量
４１２第２の抵抗
４１４第３の容量
４１６出力部
５００入力部
５０２第１の復調回路
５０４第２の復調回路
５０６第１のバイアス回路
５０８第２のバイアス回路
５１０コンパレータ
５１２アナログバッファ回路
５１４出力部
５１８入力部
６００入力部
６０２第１の容量
６０４第１のダイオード
６０６第２のダイオード
６０８第１の抵抗
６１０第２の容量
６１２第２の抵抗
６１４第３の容量
６１６出力部
６１８回路
６２０入力部
６２２第１の容量
６２４第１のダイオード
６２６第２のダイオード
６２８第１の抵抗
６３０第２の容量
６３２第２の抵抗
６３４第３の容量
６３６出力部
６３８回路
７００ｎ型ＴＦＴ
７０２ｎ型ＴＦＴ
７０４ｐ型ＴＦＴ
７０６ｐ型ＴＦＴ
７０８ｎ型ＴＦＴ
７１０ｎ型ＴＦＴ
７１２ｐ型ＴＦＴ
７１４ｐ型ＴＦＴ
８００入力部
８００Ａ入力部
８００Ｂ入力部
８０２容量
８０２Ａ容量
８０２Ｂ容量
８０４第１の抵抗
８０４Ａ第１の抵抗
８０４Ｂ第１の抵抗
８０６第２の抵抗
８０６Ａ第２の抵抗
８０６Ｂ第２の抵抗
８０８出力部
８０８Ａ出力部
８０８Ｂ出力部
９００Ａ入力部
９００Ｂ入力部
９０２第１のＴＦＴ
９０４第２のＴＦＴ
９０６第３のＴＦＴ
９０８第４のＴＦＴ
９１０第５のＴＦＴ
９１２出力部
９１４配線
９１４Ｂ配線
９１６ＴＦＴ
９１６ＢＴＦＴ
９１６ＣＴＦＴ
９１８入力部
１０００入力部
１０００Ｂ入力部
１００１ソースフォロワ回路
１００１Ｂソースフォロワ回路
１００２インバータ回路
１００３定電流回路
１００３Ｂ定電流回路
１００４インバータ回路
１００５出力部
１００５Ｂ出力部
１１００入力部
１１０２入力部
１１０４インバータ
１１０６フリップフロップ回路
１１０８セレクタ回路
１１１０出力部
１１１２出力部
１２００チップ
１２０１アンテナ
１２０２チップ
１２０３アンテナ
１２０４チップ
１２０５アンテナ
１２０６チップ
１２０７アンテナ
１２０８チップ
１２０９アンテナ
１４００波形
１４０１波形
１４０２領域
１４０３波形
１４０４波形
１４０５領域
１４０６波形
１４０７領域
１４０８領域
１５００半導体装置
１８００半導体装置
１８０２アンテナ回路
１８０３充放電回路
１８０４バッテリー
１８０５電源回路
１８０６復調信号生成回路
１８０７復調信号生成回路
１８０８変調回路
１８０９制御回路
１８１０記憶回路
１８１１リーダ／ライタ
１８１２通信回線
１８１３制御装置
２０００半導体装置
３４００ａ薄膜トランジスタ
３４００ｂ薄膜トランジスタ
３４００ｃ薄膜トランジスタ
３４００ｅ薄膜トランジスタ
３４００ｆ薄膜トランジスタ
３４０１基板
３４０２絶縁膜
３４０３剥離層
３４０４絶縁膜
３４０５非晶質半導体膜
３４０５ａ結晶質半導体膜
３４０５ｂ結晶質半導体膜
３４０５ｃ結晶質半導体膜
３４０５ｄ結晶質半導体膜
３４０５ｅ結晶質半導体膜
３４０５ｆ結晶質半導体膜
３４０６ゲート絶縁膜
３４０７ゲート電極
３４０７ａ導電膜
３４０７ｂ導電膜
３４０８不純物領域
３４０９不純物領域
３４１０絶縁膜
３４１１不純物領域
３４１２ａ絶縁膜
３４１２ｂ絶縁膜
３４１３導電膜
３４１４絶縁膜
３４１５ａ導電膜
３４１５ｂ導電膜
３４１６導電膜
３４１７導電膜
３４１８絶縁膜
３４１９素子形成層
３４２０シート材
３４２１シート材
３４３１ａ導電膜
３４３１ｂ導電膜
３４３２ａ開口部
３４３２ｂ開口部
３４３４ａ導電膜
３４３４ｂ導電膜
３４３６ａ導電膜
３４３６ｂ導電膜
３４３７樹脂
３４３８導電性粒子
３４８１負極活物質層
３４８２固体電解質層
３４８３正極活物質層
３４８４集電体薄膜
３４８５層間膜
３４８６配線層
３４８９二次電池
３５００半導体基板
３５０２絶縁膜
３５０４領域
３５０６領域
３５０７ｐウェル
３５３２絶縁膜
３５３４絶縁膜
３５３６導電膜
３５３８導電膜
３５４０ゲート電極
３５４２ゲート電極
３５４８レジストマスク
３５５０チャネル形成領域
３５５２不純物領域
３５６６レジストマスク
３５６８チャネル形成領域
３５７０不純物領域
３５７２絶縁膜
３５７４配線
３５９１負極活物質層
３５９２固体電解質層
３５９３正極活物質層
３５９４集電体薄膜
３５９５配線層
３５９６層間膜
３５９７配線
３６００基板
３６０２絶縁膜
３６０４絶縁膜
３６０６レジストマスク
３６０８凹部
３６１０絶縁膜
３６１１絶縁膜
３６１２領域
３６１３領域
３６１４領域
３６１５ｐウェル
３６３２絶縁膜
３６３４絶縁膜
３６３６導電膜
３６３８導電膜
３６４０導電膜
３６４２導電膜
３６５４サイドウォール
３６５６チャネル形成領域
３６５８不純物領域
３６６０低濃度不純物領域
３６６２チャネル形成領域
３６６４不純物領域
３６６６低濃度不純物領域
３６７７絶縁膜
３６７８開口部
３６８０導電膜
３６８２ａ導電膜
３６８２ｄ導電膜
３６９１負極活物質層
３６９２固体電解質層
３６９３正極活物質層
３６９４集電体薄膜
３６９５配線層
３６９６層間膜
３６９７配線
３７００半導体装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ回路に電気的に接続された一の入力部を有する第１の復調回路と、
前記入力部に電気的に接続された、前記第１の復調回路とは逆の極性の電気信号を復調する第２の復調回路と、
前記第１の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第１のバイアス回路と、
前記第２の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第２のバイアス回路と、
第１の入力部と第２の入力部を有するコンパレータと、を有し、
前記第１のバイアス回路の出力部は前記第１の入力部に電気的に接続され、
前記第２のバイアス回路の出力部は前記第２の入力部に電気的に接続されている復調信号生成回路を有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項２】
アンテナ回路に電気的に接続された一の入力部を有する第１の復調回路と、
前記入力部に電気的に接続された、前記第１の復調回路とは逆の極性の電気信号を復調する第２の復調回路と、
前記第１の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第１のバイアス回路と、
前記第２の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第２のバイアス回路と、
第１の入力部と第２の入力部を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力部が電気的に接続されたアナログバッファ回路と、を有し、
前記第１のバイアス回路の出力部は前記第１の入力部に電気的に接続され、
前記第２のバイアス回路の出力部は前記第２の入力部に電気的に接続されている復調信号生成回路を有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記アンテナ回路から受信された信号の変調度に応じて前記第１の復調信号生成回路又は前記第２の復調信号生成回路のいずれかを選択し、他方を停止させる選択回路を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
アンテナ回路と、
前記アンテナ回路に電気的に接続された第１の復調信号生成回路と、
前記第１の復調信号生成回路よりも変調度の小さい信号を復調する第２の復調信号生成回路と、
前記アンテナ回路を介して信号を受信するときに、前記第１の復調信号生成回路又は前記第２の復調信号生成回路のどちらを用いるかについて選択を行う選択回路と、を有し、
前記第２の復調信号生成回路はコンパレータを有し、
前記コンパレータと、電源電位の配線又は基準電位の配線とは、トランジスタを介して接続されていることを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項５】
アンテナ回路と、
変調度９０％以上１００％以下の信号を復調する第１の復調信号生成回路と、
変調度１０％以上３０％以下の信号を復調する第２の復調信号生成回路と、
前記アンテナ回路を介して信号を受信するときに、前記第１の復調信号生成回路又は前記第２の復調信号生成回路のどちらを用いるかについて選択を行う選択回路と、を有し、
前記第２の復調信号生成回路はコンパレータを有し、
前記コンパレータと、電源電位の配線又は基準電位の配線とは、トランジスタを介して接続されていることを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一において、
前記選択回路はインバータ回路と、フリップフロップ回路と、セレクタ回路と、を有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項７】
請求項３乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の復調信号生成回路はコンパレータを有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の復調信号生成回路は、
アンテナ回路に電気的に接続された一の入力部を有する第１の復調回路と、
前記入力部に電気的に接続された、前記第１の復調回路とは逆の極性の電気信号を復調する第２の復調回路と、
前記第１の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第１のバイアス回路と、
前記第２の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第２のバイアス回路と、
第１の入力部と第２の入力部を有するコンパレータと、を有し、
前記第１のバイアス回路の出力部は前記第１の入力部に電気的に接続され、
前記第２のバイアス回路の出力部は前記第２の入力部に電気的に接続されていることを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項９】
請求項３乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２の復調信号生成回路は、
アンテナ回路に電気的に接続された一の入力部を有する第１の復調回路と、
前記入力部に電気的に接続された、前記第１の復調回路とは逆の極性の電気信号を復調する第２の復調回路と、
前記第１の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第１のバイアス回路と、
前記第２の復調回路の出力部に電気的に接続された入力部を有する第２のバイアス回路と、
第１の入力部と第２の入力部を有するコンパレータと、
前記コンパレータの出力部が電気的に接続されたアナログバッファ回路と、を有し、
前記第１のバイアス回路の出力部は前記第１の入力部に電気的に接続され、
前記第２のバイアス回路の出力部は前記第２の入力部に電気的に接続されていることを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項１０】
請求項２又は請求項９において、
前記アナログバッファ回路はソースフォロワ回路と、定電流回路と、インバータ回路と、を有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一において、
前記コンパレータは差動回路、差動増幅器、又はオペアンプのいずれか一であることを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一において、
前記半導体装置はアンテナを有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記アンテナは輪状又はらせん状であることを特徴とする無線通信可能な半導体装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記半導体装置が無線により充電可能なバッテリーを有することを特徴とする無線通信可能な半導体装置。

【図１】