半导体器件以及具有这种半导体器件的ic标贴、ic标签和ic卡的制作方法

专利名称：半导体器件以及具有这种半导体器件的ic标贴、ic标签和ic卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件。特别是，本发明涉及一种通过无线电波来发送 和接收数据并且接收电能的半导体器件。此外，本发明涉及一种通过无线电波 实现的通信系统，该通信系统使用半导体器件、天线和读取器/写入器(它们将 数据发送给该半导体器件并且接收来自该半导体器件的数据)、以及天线和充 电器(它们向该半导体器件提供电能)。
注意到，本说明书中的半导体器件是指所有能利用半导体特征来工作的
器件。
背景技术：
近年来，使用电磁场、无线电波等无线通信的个体识别技术己吸引了人
们的注意。特别是，使用作为一种通过无线通信传送数据的半导体器件的RFID (射频识别)标签的个体识别技术已吸引了人们的注意。RFID标签(在下文 中，简称为RFID)也被称为IC (集成电路)标签、IC芯片、RF标签、无线 标签、或电子标签。使用RFID的个体识别技术已经用于个体物品的生产、管 理等，并且预期它们能应用于个人验证。
RFID可以被分成两类，这取决于RFID中是含有电源还是从外部提供电 源有源型RFID，它能够发送包括该RFID的信息的无线电波或电磁波；以及 无源型RFID，它是利用来自外部的无线电波或电磁波(载波)的电能来驱动 的(关于有源型RFID，参阅专利文献1:日本专利申请公报2005-316724;关 于无源型RFID，参阅专利文献2: PCT国际申请2006-503376的日语翻译文本)。 在上述两个类型之间，有源型RFID具有这样一种结构，其中包括用于驱动RFID 的电源并且将电池设置为该电源。另外，无源型RFID具有这样一种结构，其 中来自外部的无线电波或电磁波(载波)的电能被用作驱动RFID的电源，使 得一种不带电池的结构得以实现。图31是一个框图，它显示出有源型RFID的具体结构。在图31的有源 型RFID 3100中，由天线电路3101接收到的通信信号被输入到信号控制电路 3102中的解调电路3105和放大器电路3106。 13.56 MHz或915 MHz的通信信 号通常是在使用ASK调制、PSK调制等进行处理之后被发送的。此处，在图 31中，将13.56 MHz载波示例显示为通信信号。在图31中，作为对信号进行 处理的基准的时钟信号是必需的，此处，13.56 MHz载波被用作时钟。放大器 电路3106放大该13.56 MHz载波，并且将它作为时钟提供给逻辑电路3107。 另外，解调电路3105对经ASK调制的通信信号或经PSK调制的通信信号进行 解调。已被解调的信号也被发送到逻辑电路3107，以待分析。经逻辑电路3107 分析过的信号被发送到存储器控制电路3107，并且根据该信号，存储器控制电 路3108控制存储器电路3109，存储器电路3109中所存储的数据被取出来并且 被发送到逻辑电路3110。存储器电路3109中所存储的信号经逻辑电路3110进 行编码处理，接下来，经放大器电路3111放大，使得调制电路3112使用该信 号对载波进行调制。此处，由位于信号控制电路外部的电池3103通过电源电 路3104来提供图31中的电源。电源电路3104将电能提供给放大器电路3106、 解调电路3105、逻辑电路3107、存储器控制电路3108、存储器电路3109、逻 辑电路3110、放大器电路3111、调制电路3112等。有源型RFID就以这种方 式工作。
图32是一个框图，它显示出无源型RFID的具体结构。在图32的无源 型RFID 3200中，由天线电路3201接收到的通信信号被输入到信号控制电路 3202中的解调电路3205和放大器电路3206。通常，在使用ASK调制、PSK 调制等对诸如13.56 MHz载波或915 MHz载波之类的载波进行处理之后，才发 送通信信号。此处，在图32中，将13.56 MHz载波示例显示成通信信号。在 图32中，作为对信号进行处理的基准的时钟信号是必需的，此处，13.56MHz 载波被用作时钟。放大器电路3206放大13.56 MHz载波，并且将它作为时钟 提供给逻辑电路3207。另外，解调电路3205对经ASK调制的通信信号或经 PSK调制的通信信号进行解调。已被解调的信号也被发送到逻辑电路3207，以 待分析。经逻辑电路3207分析过的信号被发送到存储器控制电路3208，并且 根据该信号，存储器控制电路3208控制存储器电路3209，存储器电路3209中所存储的数据被取出来并且被发送到逻辑电路3210。存储器电路3209中所存 储的信号在逻辑电路3210中被编码，接下来，在放大器电路3211中被放大， 使得调制电路3212对该信号进行调制。另一方面，输入到整流器电路3203的 通信信号被整流，并且被输入到电源电路3204。电源电路3204将电能提供给 放大器电路3206、解调电路3205、逻辑电路3207、存储器控制电路3208、存 储器电路3209、逻辑电路3210、放大器电路3211、调制电路3212等。无源型 RFID就以这种方式工作。

发明内容
然而，如图31所示，对于具有有源型RFID的半导体器件(配有用于驱 动的电池)而言，其问题在于，电池随时间而消耗，最终，无法根据个体信息 的发送和接收以及个体信息的发送和接收所必需的无线电波的设置强度而产 生用于发送和接收个体信息所必需的电能。相应地，其问题在于，需要确认电 池的剩余电量并且更换电池，以便连续地使用具有有源型RFID的半导体器件 (配有用于驱动的电池)。
另外，如图32所示，对于具有无源型RFID的半导体器件而言，该无源 型RFID将来自外部的无线电波或电磁波(载波)的电能用作电源来对自身进 行驱动，其问题在于，很难长距离地发送和接收信号并且很难确保信号发送和 接收所必需的发送无线电波电能，使得很难以很好的条件实现发送和接收操 作。相应地，为了使用具有无源型RFID的半导体器件，该无源型RFID将来 自外部的无线电波或电磁波(载波)的电能用作电源，其问题在于，RFID和 作为供能装置放入读取器/写入器的天线之间的距离被限定得很短。
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种具有RFID的半导体器件， 其中个体信息可以被发送和接收，并且在作为驱动电源的电池随时间老化而没 有确认电池剩余电量且没有更换电池的情况下，即使没有向驱动电源提供足够 的来自外部的无线电波或电磁波(载波)的电能的时候，也能以很好的条件保 持恒定的个体信息发送和接收。另外，本发明的另一个目的是提供一种半导体 器件，其中以来自驱动电源的电能供电的信号控制电路的功耗得以减小，使得
可以按较低的功耗对其进行驱动。
7为了解决上述问题，本发明提供了一种具有电池(此处，是二次电池)
的供能电路，该电池作为电源对RFID进行供电。在本发明中，用无线信号对 供能电路的电池进行充电。另外，开关电路被设置在用于向信号控制电路供能 的供能电路中，用于将个体信息发送到外部并且接收来自外部的个体信息以便 周期性地控制提供给信号控制电路的电能。在下文中，将描述本发明的一种具 体结构。
本发明的一种结构是一种包括天线电路、供能电路和信号控制电路的
半导体器件。该供能电路具有整流器电路，它对来自天线电路的信号进行整 流；电池，用经整流的信号对该电池进行充电；开关电路；低频信号发生电路； 以及电源电路。开关电路利用来自低频信号发生电路的信号来控制从电池提供 给电源电路的电能，由此提供给信号控制电路的电能得到控制。
本发明的另一种结构是一种包括天线电路、供能电路和信号控制电路 的半导体器件。该供能电路具有整流器电路，它对来自天线电路的信号进行 整流；控制电路；电池，用经整流的信号对该电池进行充电；开关电路；低频 信号发生电路；以及电源电路。控制电路将来自整流器电路的电能与来自电池 的电能进行比较，以便选择提供给开关电路的电能。开关电路利用来自低频信 号发生电路的信号，来控制通过控制电路而提供给电源电路的电能，由此提供 给信号控制电路的电能得到控制。
注意到，在本发明中，电池可以是锂电池、镍-金属-氢化物电池、镍-镉 电池、有机-基团电池、或电容器。
注意到，在本发明中，电池可以包括阳极活性材料层；固态电解质层， 该层位于阳极活性材料层上；阴极活性材料层，该层位于固态电解质层上；以 及集电极薄膜，该薄膜位于阴极活性材料层上。
注意到，在本发明中，控制电路可以是这样一种电路，当来自整流器电 路的电能小于来自电池的电能时该电路就把电池和开关电路连接起来，当来自 电池的电能小于来自整流器电路的电能时该电路不会把电池和开关电路连接 起来。
注意到，在本发明中，半导体器件可以具有升压器天线，并且天线电路 可以通过升压器天线接收来自外部的信号。
8注意到，在本发明中，天线电路可以包括第一天线电路，用于接收电 能以便对电池进行充电；以及第二天线电路，用于向信号控制电路发送信号并 接收来自信号控制电路的信号。
注意到，在本发明中，第一天线电路可以包括多个天线电路。
注意到，在本发明中，第一天线电路和第二天线电路之一可以用电磁感 应方法来接收信号。
注意到，在本发明中，通过对所产生的时钟信号进行分频处理，低频信 号发生电路可以产生被输出给开关电路的信号。
注意到，在本发明中，信号控制电路可以包括放大器电路、调制电路、 解调电路、逻辑电路和存储器控制电路。
在本发明中，"连接"是指"电连接"和"直接连接"。因此，在本发 明所揭示的结构中，除了预定的连接以外，另一种用于实现电连接的元件(比 如开关、晶体管、电容器元件、电感器、电阻器元件、二极管等)也可以被设 置在其间。或者，可以实现直接的连接，而不插入另一个元件。注意到，当多 个元件被连接而不插入另一种能实现电连接的元件并且不是电连接而是直接 连接的时候，它被描述成"直接连接"。注意到，"电连接"也是指"直接连 接"。
注意到，各种模式的晶体管都可以应用于本发明。由此，可应用于本发 明的晶体管的种类并不受限。因此，下面的晶体管可应用于本发明使用非单 晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)，典型的是非晶硅和多晶硅；使用半导体基 板或SOI基板而形成的晶体管；MOS晶体管；结型晶体管；双极晶体管；使 用诸如ZnO或a-InGaZnO等化合物半导体的晶体管；使用有机半导体或碳纳米 管的晶体管；以及其它晶体管。注意到，非单晶半导体膜可以包含氢或卤素。 其上设置有晶体管的基板并不限于特定类型，并且可以使用各种基板。因此， 可以使用下列基板来提供晶体管单晶基板；SOI基板；玻璃基板；石英基板; 塑料基板；纸基板；玻璃纸基板等。此外，形成于一个基板上的晶体管可以被 移至另一个基板，以便设置于其上。
另外，应用于本发明的半导体器件的晶体管可以具有多栅极结构，其中 栅极的个数是两个或更多个。在使用多栅极结构的情况下，通过改善晶体管的耐压性，可以减小截止电流并提高可靠性，并且可以获得平稳的特性，因为即 使在饱和区域工作时漏极-源极电压发生变化的情况下，漏极-源极电流也不会 改变多少。另外，栅电极可以被设置在沟道的上方和下方。相应地，电流值增 大了， S值可以被设置得很小，因为很容易形成耗尽层。此外，栅电极可以被 设置在沟道的上方或下方。可以使用正向交错结构或反向交错结构。沟道区域 可以被划分成多个区域，或并联或串联。此外，源极电极或漏极电极可以与沟 道(或其一部分)重叠，由此防止电荷在该沟道的一部分之中累积并防止不稳
定的操作。此外，可以提供LDD区域。通过提供LDD区域，通过改善晶体管 的耐压性就可以减小截止电流并提高可靠性，并且可以获得平稳的特性，因为 即使在饱和区域工作时漏极-源极电压发生变化的情况下，漏极-源极电流也不 会改变多少。
注意到，各种晶体管都可以被用作应用于本发明的半导体器件的晶体 管，并且可以用上述各种基板来形成。因此，所有的电路都可以用玻璃基板、 塑料基板、单晶基板、SOI基板、或任何基板来形成。当用一个基板形成所有 的电路时，通过减少组件的个数可以消减成本，并且通过减少各组件的连接的 次数可以提高可靠性。或者， 一些电路可以形成于一个基板上，其它电路可以 形成于另一个基板上。换句话说，并非所有的电路都必须形成于一个基板上。 例如，当通过COG (玻璃上的芯片)而设置在玻璃基板上的IC芯片将要与玻 璃基板上所形成的电路相连接时， 一些电路可以形成于使用晶体管的玻璃基板 上，其它电路可以用单晶基板来形成。或者，可以使用TAB (巻带自动接合) 或印刷引线板将IC芯片连接到玻璃基板。这样，当一些电路形成于一个基板 上时，通过减少组件的个数可以消减成本，并且通过减少各组件的连接的次数 可以提高可靠性。另外，尽管具有高驱动电压或高驱动频率的电路消耗更多的 电能，但是当它们是用与其它电路不同的基板构成时，就可以防止功耗增大。
注意到，本说明书所描述的半导体器件对应于一般的能利用半导体特征 来工作的器件。
本发明的半导体器件具有一种配有电池的供能电路；因此，电池可以被 周期性地充电，并且当电池随时间老化时可以防止缺少发送和接收个体信息所 需的电能这一情况。另外，在对电池进行充电的过程中，本发明的半导体器件接收RFID中所提供的天线电路中的电能，使得该电池被充电。因此，该半导
体器件可以利用作为驱动RFID的电源的来自外部的无线电波或电磁波对电池 进行充电，而无需直接连接到充电器。结果，有可能连续使用该半导体器件， 而无需査看电池的剩余电量或更换电池，而査看电池的剩余电量或更换电池是 有源型RFID所必需的。另外，电池中总是保留用于驱动RFID的电能，由此 可以获得足够用于RFID工作的电能，并且与读取器/写入器进行通信的距离可 以被扩展。
在本发明的半导体器件中，除了提供上述电池的优点以外，还将开关电 路设置在用于向信号控制电路供能的供能电路中，用于将个体信息发送到外部 并且接收来自外部的个体信息以便周期性地控制提供给信号控制电路的电能。 通过在供能电路中所设置的开关电路中控制提供给信号控制电路的电能，就可 以间歇地执行RFID操作。因此，可以实现电池功耗的减小，并且即使没有无 线信号提供电能也可以进行长时间的工作。


在附图中
图1示出了实施方式1的结构；
图2示出了实施方式1的结构；
图3A-3E各自示出了实施方式1的结构；
图4A-4B各自示出了实施方式1的结构；
图5示出了实施方式1的结构；
图6示出了实施方式1的结构；
图7示出了实施方式1的结构；
图8示出了实施方式1的结构；
图9示出了实施方式1的结构；
图10示出了实施方式2的结构；
图11示出了实施方式2的结构；
图12示出了实施方式2的结构；
图13示出了实施方式2的结构；
11图14示出了实施方式2的结构； 图15示出了实施方式3的结构； 图16示出了实施方式3的结构； 图17示出了实施例1的结构； 图18A-18D示出了实施例2的结构； 图19A-19C示出了实施例2的结构； 图20A和20B示出了实施例2的结构； 图21A和21B示出了实施例2的结构； 图22A和22B示出了实施例2的结构； 图23A-23C示出了实施例3的结构； 图24A-24C示出了实施例3的结构； 图25A和25B示出了实施例3的结构； 图26A-26C示出了实施例4的结构； 图27A-27C示出了实施例4的结构； 图28A-28C示出了实施例4的结构； 图29A和29B示出了实施例4的结构； 图30A-30E各自示出了实施例6的结构； 图31示出了常规的结构； 图32示出了常规的结构； 图33示出了实施例5的结构；以及 图34示出了实施例5的结构。
具体实施例方式
尽管将参照附图解释本发明的各实施方式，但是本领域技术人员应该理 解，各种变化和修改都是明显的。因此，除非这些变化和修改背离了本发明的 精神和范围，否则它们应该被解释为含在本文之中。注意到，在下文将解释的 本发明的结构中，用于表示相同部分的附图标记在不同的图中是通用的。 (实施方式1)
参照图l和2所示的框图，将解释本发明的半导体器件的结构示例。注意到，在本实施方式中，以半导体器件被用作RFID标签(在下文中，也简称 为"RFID")为例来进行解释。
图i所示半导体器件(在下文中，被称为"RFID101")包括天线电路
102、供能电路103和控制电路104。信号控制电路104包括放大器电路105、 解调电路106、逻辑电路107、存储器控制电路108、存储器电路109、逻辑电 路110、放大器电路111和调制电路112。另外，供能电路103包括整流器电 路113、电池114、低频信号发生电路115、开关电路116和电源电路117。
图2显示出一框图，其中天线电路102将信号发送到读取器/写入器201 并且接收来自读取器/写入器201的信号，接下来，根据来自读取器/写入器201 的信号来进行充电。在图2中，由天线电路102接收到的信号被输入到供能电 路103和信号控制电路104。
在图2中，被天线电路102输入到供能电路103的信号是通过整流器电 路113和开关电路116而被输入到电源电路117的。另外，在图2中，由天线 电路102接收到的信号是通过整流器电路113而被输入到电池114中的，以便 对电池114进行充电。此外，在图2中，由天线电路102接收到的信号是通过 整流器电路113而被输入到低频信号发生电路115的。此外，低频信号发生电 路115输出用于控制开关电路116的开/关的信号。
另外，在图2中，被天线电路102输入到信号控制电路104的信号是通 过放大器电路105而被输入到解调电路106的，接下来，解调电路106对这些 信号进行解调。这些信号是通过逻辑电路107、存储器控制电路108、存储器 电路109、逻辑电路和放大器电路111而被输入到调制电路112的，接下来， 调制电路112对它们进行调制。然后，由天线电路102将这些信号发送到读取 器/写入器201。
注意到，天线电路102可以由图4A所示的天线401和谐振电容器402 构成，并且天线401和谐振电容器402被统一视作天线电路102。唯一必要的 是，整流器电路113通过对天线电路102所接收到的电磁波所感应的AC信号 进行整流和平滑处理，而将该AC信号转换成DC信号。例如，如图4B所示， 整流器电路407由二极管404、 二极管405和平滑电容器406构成。
在图1和2各自的电源电路117中，载波信号在整流器电路113中被整
13流，使得可以通过开关电路116向电源电路117提供电能。在通信距离被扩展
的情况下，当无法从RFID 101的天线电路102中获得足够的电能时，可以通 过开关电路116向电源电路117提供电池114的电能。
此外，图1和2的天线电路102中所提供的天线的形状没有受到特别地 限定。换句话说，电磁耦合方法、电磁感应方法、微波方法等都可以被用作应 用于RFID 101的天线电路102的信号传输方法。可以在考虑到用途的情况下 适当地选择传输方法，并且根据传输方法就可以提供具有最佳长度和形状的天 线。
例如，在将电磁耦合方法或电磁感应方法(比如13.56 MHz频带)用作 传输方法的情况下，使用了由磁场密度变化所导致的电磁感应。因此，形成了 充当天线的导电膜，使其具有环行形状(比如环形天线)或螺旋形状(比如螺 旋天线)。
例如，在将微波方法(UHF频带(860-960 MHz频带)、2.45 GHz频带 等)用作传输方法的情况下，考虑到信号传输所使用的电磁波的波长，可以适 当地设置充当天线的导电膜的形状和长度。例如，形成充当天线的导电膜，使 其形状为线性形状(比如偶极天线)、平面形状(比如接线天线)等。充当天 线的导电膜的形状并不限于线性形状，考虑到电磁波的波长，充当天线的导电 膜可以具有曲线形状、迂曲形状、或它们的组合。
注意到，在天线电路102和读取器/写入器201之间发送和接收的信号的 频率是125kHz、 13.56 MHz、 915 MHz、 2.45 GHz等，每一个都是通过ISO等 标准化的。当然，天线电路102和从读取器/写入器201接收和发送的信号的频 率并不限于此，例如，下列任何频率都可以使用大于或等于300 GHz且小于 3 THz的亚毫米波；大于或等于30 GHz且小于300 GHz的毫米波；大于或等 于3 GHz且小于30 GHz的微波；大于或等于300 MHz且小于3 GHz的超短波； 大于或等于30 MHz且小于300 MHz的甚短波；大于或等于3 MHz且小于30 MHz的短波；大于或等于300KHz且小于3MHz的中波；大于或等于30KHz 且小于300 KHz的长波；以及大于或等于3KHz且小于30KHz的超长波。另 外，天线电路102读取器/写入器201发送和接收的信号是一种其载波被调制的 信号。载波的调制方法可以是模拟调制或数字调制，或者可以是振幅调制、相位调制、频率调制和扩频中的任一种。较佳地，可以使用振幅调制或频率调制。
此处，图3A-3E显示出为天线电路102提供的天线的形状的示例。例如， 如图3A所示，天线333可以被设置在芯片332的外围，芯片332具有信号控 制电路和供能电路。如图3B所示，很薄的天线333可以被设置在具有信号控 制电路的芯片332上。如图3C所示，天线333可以接收与具有信号处理电路 的芯片332有关的高频电磁波。如图3D所示，天线333可以是与具有信号处 理电路的芯片332有关的180度全向的(能够接收任何方向上的信号)。如图 3E所示，天线333可以被扩展得很长，成为一个与具有信号处理电路的芯片 332有关的棒。具有这些形状的天线可以被用于天线电路。
另外，在图3A-3E中，关于具有信号控制电路的芯片332与天线之间的 连接，没有任何具体的限制。例如，可通过导线接合连接或凸块连接将天线333 与具有信号控制电路的芯片332连接起来。或者，该芯片可以附着于天线333 上，同时该芯片的一部分是电极。在这种方法中，可以使用ACF (各向异性导 电膜)将芯片332附着到天线333上。天线所需的合适的长度依据用于接收信 号的频率而变化。因此，该长度是波长的因数。例如，当频率是2.45 GHz时， 天线的长度约为60毫米(1/2波长)和30毫米(1/4波长)。
图5显示出一种RFID，在它的结构中天线电路的个数多于图1和2所 示的那些。如图5所示，使用了用于信号控制电路104的第一天线电路301和 用于供能电路103的第二天线电路302,取代了 RFID 101中的天线电路102。 在这种情况下，较佳地，用于向供能电路103提供电能的无线信号从充电器303 中提供，而不是从读取器/写入器201中提供的。较佳地，发送到第二天线电路 302的无线信号是一种其频率不同于从读取器/写入器201中所发送的信号的频 率的信号，以避免与从读取器/写入器201中所发送的信号相互干扰。
注意到，在图5所示的结构中，并不限于从充电器303中接收到的信号， 第二天线电路302可以接收空间中的另一个无线信号，以便将该信号提供给供 能电路。例如，下列都可以被用作第二天线电路302所接收到的无线信号(无 线电波)，以便对RFID 101的电池114进行充电蜂窝电话的中继站的无线 电波(800-卯0 MHz波带，1.5GHz频带，1.9-2.1 GHz频带等)；蜂窝电话所 产生的无线电波；无线电波时钟的无线电波(40kHz等)；家用AC电源的噪声(60 Hz等)；从另一个读取器/写入器(即并不与RFID 101直接通信的读 取器/写入器)随机产生的无线电波等等。
因为电池是通过外部无线信号的接收而以无线方式进行充电的，所以用 于对电池进行充电的额外的充电器不是必需的；因此，可以提供成本较低的 RFID。第二天线电路302的天线的长度和形状被设置成可以使该天线很容易地 接收这些无线信号的长度和形状。在接收多种无线电波(具有不同的频率)的 情况下，最好提供多个天线电路，它们包括具有不同长度和不同形状的天线。
另外，在本发明中，RFID间歇地工作，使得通过使用来自低频信号发 生电路115的信号来控制开关电路116的开/关，就可以实现功耗的减小。 一般 的RFID通过接收来自读取器/写入器的信号而恒定地工作，然而，根据数据的 内容或RFID的用途，在某些情况下RFID并不总是必须恒定地响应。根据本 发明，在这种情况下，RFID停止操作，使得电池中所存储的电能的消耗可以 减小。在本发明的半导体器件中，只有图l和2中的低频信号发生电路115恒 定地工作着。低频信号发生电路115基于电池114中所存储的电能来工作。
在本发明中，电池是指一种通过充电就可以恢复连续工作时间的电池。 注意到，作为电池，最好使用厚度为1到几微米的片形电池。例如，最好使用 锂电池、使用凝胶类电解质的锂聚合物电池、锂离子电池等。相应地，电池的 尺寸可以縮小。当然，任何能充电的电池都可以使用，可以使用能够充电和放 电的电池，比如镍-金属-氢化物电池或镍-镉电池，或者也可以使用具有高电容 的电容器等。
接下来，参照图6，将解释图1和2中的电源电路117的示例。 电源电路117包括基准电压电路和缓冲器放大器电路。基准电压电路包 括电阻器1000以及二极管连接形式的晶体管1002和1003，并且产生与晶体管 的Vgs的两倍相对应的基准电压。缓冲器放大器电路包括由晶体管1005和 1006构成的差分电路；由晶体管1007和1008构成的电流镜电路；电流供给电 阻器1004;以及由晶体管1009和电阻器IOIO构成的公共源放大器电路。
在图6所示的电源电路中，当从输出端流出的电流的量很大时，流过晶 体管1009的电流的量就减小了；当从输出端流出的电流的量很小时，流过晶 体管1009的电流的量就增大了；并且流过电阻器IOIO的电流几乎是恒定的。
16输出端的电势具有与基准电压电路几乎相同的数值。尽管此处显示出包括基准 电压电路和缓冲器放大器电路的电源电路，但是本发明所使用的电源电路并不 限于图6所示的那样，并且电源电路可以是具有另一种形式的电路。
接下来，将解释由读取器/写入器201将数据写入图1和2所示RFID 101 的信号控制电路104的操作过程。通过放大器电路105，将天线电路102所接 收到的信号作为时钟信号而输入到逻辑电路107中。此外，从天线电路102输 入的信号在解调电路106中经解调，接下来，作为数据被输入到逻辑电路107 中。
在逻辑电路107中，所输入的数据被解码。读取器/写入器201用转换 镜代码、NRZ-L代码等对数据进行编码以便进行发送，接下来，逻辑电路107 对该数据进行解码。当被解码的数据被发送到存储器控制电路108时，根据被 解码的数据将该数据写入存储器电路109。存储器电路109必须是非易失性存 储器电路，即使电源被关闭它也能保持数据；由此，使用掩码ROM等。
为了读取图1和2所示RFID IOO的信号控制电路104中的存储器电路 109中所存储的数据，读取器/写入器201按下述来操作。通过放大器电路105， 将天线电路102所接收到的AC信号输入到逻辑电路107，并且执行逻辑操作。 然后，来自逻辑电路107的信号被用于控制存储器控制电路108，并且存储器 电路109中所存储的数据被调用。在从存储器电路109中调用的数据在逻辑电 路110中被处理并且接下来在放大器电路111中被放大之后，调制电路112工 作。根据ISO 14443、 ISO 15693、 ISO 18000等所规定的方法，对数据进行处 理。也可以使用由另一种标准规定的方法，只要能确保与读取器/写入器的一致 性。
当调制电路112工作时，天线电路102的阻抗会变化。相应地，在天线 电路102中反射的读取器/写入器201的信号被改变。这种改变被读取器/写入 器读取，从而有可能知道RFID 101的存储器电路109中所存储的数据。这种 调制方法被称为负载调制方法。
注意到，各种模式的晶体管可以应用于为信号控制电路104提供的晶体 管。由此，可应用于本发明的晶体管的种类并不受限。因此，下面的晶体管可 应用于本发明使用非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)，该非单晶半导体
17膜包括的典型材料是非晶硅和多晶硅；使用半导体基板或SOI基板而形成的晶 体管；MOS晶体管；结型晶体管；双极晶体管；使用诸如ZnO或a-InGaZnO 等化合物半导体的晶体管；使用有机半导体或碳纳米管的晶体管；以及其它晶 体管。注意到，非单晶半导体膜还可以包含氢或卤素。其上设置有信号控制电 路104的基板并不限于特定类型，并且可以使用各种基板。由此，可以使用例 如下列基板来提供信号控制电路104:单晶基板；SOI基板；玻璃基板；石英 基板；塑料基板；纸基板；玻璃纸基板；石头基板等。此外，形成于某一基板 上的信号控制电路104可以被移动到另一个基板上，以使其设置于其上。
接下来，将解释用外部无线信号对图1和2所示的RFID 101进行充电 的操作过程。整流器电路113对天线电路102所接收到的外部无线信号进行半 波整流，接下来，使其平滑。然后，通过开关电路116，将从整流器电路113 中输出的电能提供到电源电路117，并且剩余的电能被存储到电池114中。
如上所述，RFID间歇地工作，使得在本发明中可以实现功耗的减小。 通常，RFID通过接收来自读取器/写入器的信号而恒定地工作；然而，根据数 据的内容或RFID的用途，在某些情况下RFID并不总是必须恒定地响应。在 这种情况下，RFID停止操作，使得电池中所存储的电能的消耗可以减小。在 本发明中，只有图1和2中的低频信号发生电路115恒定地工作着。低频信号 发生电路115基于电池114中所存储的电能工作。参照图7,将解释低频信号 发生电路的输出波形。
图7显示出一种从低频信号发生电路输出到开关电路的信号的波形。在 图7的示例中，输出波形的占空比被设为1 : n (n是整数)，使得功耗可以被 设为大约l/(n+l)。根据该信号驱动开关电路116。仅在输出信号为高的周期 内，开关电路116才将电池114和电源电路117连接起来；因此，RFID仅在 该周期内工作。
图8解释了图l和2中的低频信号发生电路的具体结构示例。图8的低 频信号发生电路115包括环形振荡器820、分频电路821、緒D(与)电路822以 及反相器823和824。用分频电路821对环形振荡器820的振荡信号进行分频 操作，并且该输出被输入到AND电路822，以便用AND电路822来产生低占空 比信号。此外，通过反相器823和824，将認D电路822的输出输入到包括传输门825的开关电路116。环形振荡器820是一种以低频振荡的环形振荡器， 并且例如振荡是以lkHz进行的。
图9显示出从图8所示低频信号发生电路115的每一个结构中输出的信 号的时序图。图9显示出环形振荡器820的输出波形、分频电路821的输出波 形和AND电路822的输出波形。当分频电路821是一种分割数目为1024的分 频电路时，如图9所示按顺序被分频的信号一一即分频电路输出波形1、分频 电路输出波形2和分频电路输出波形3—_作为分频电路的输出信号按顺序输 出。当分频电路821是一种分割数目为1024的分频电路时，作为本实施方式 的示例，从AND电路822 (分频电路821所输出的多个信号被输入到该AND电 路822中)中输出的信号可以构成其占空比为1 : 1024的信号。只要环形振荡 器820的重复率此刻是1 KHz，则在一个周期内工作周期是0.5微秒，而非工 作周期为512微秒。环形振荡器的重复率并不限于1 KHz，也可以使用另一种 重复率。另外，分频电路中的分割数目并不限于1024，也可以使用另一个数值。
然后，从本发明的低频信号发生电路中输出的信号可以周期性地控制开 关电路116的传输门的开/关，并且控制从电池114提供给电源电路的电能。换 句话说，从电池114向信号控制电路间歇地提供电能，使得可以实现RFID的 低功耗。
在本发明的RFID中，按照与来自读取器/写入器的信号有关的某一周期 的速率来发送信号，使得功耗得以充分地减小。另外，从RFID外部输入的无 线信号被天线电路接收到，并且电能被存储到供能电路中的电池内，使得提供 给信号控制电路的电能可以被操作，无需由天线电路周期性地提供。另外，控 制电路将从天线电路中接收到的信号的电能与电池中所存储的电能进行比较， 以便选择是从整流器电路向电源电路提供电能，还是从电池向电源电路提供电 能。相应地，这是较佳的，因为可以实现很低的功耗。
如上所述，包括RFID的本发明的半导体器件具有电池；因此，如在常 规技术中那样，电池随时间老化而导致缺少用于发送和接收个体信息的电能这 一状况得到抑制。另外，本发明的半导体器件具有这样一种天线，该天线能接 收用于向电池提供电能的信号。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID 的电源的来自外部的无线信号对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结果，有可能连续使用该半导体器件，而无需査看电池的剩余电量或更换电池， 而查看电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总
是保留用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并 且与读取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
注意到，本实施方式可以与本说明书的其它实施方式自由组合来实现。 (实施方式2)
本实施方式将参照附图解释一种半导体器件，它是一种具有上文实施方 式1所描述的结构的RFID，该RFID还具有一种控制电路，用于控制在从整流 器电路中提供的电能与从电池中提供的电能之间选择其一，并把其作为提供给 供能电路的电源电路的电能。注意到，关于本实施方式所使用的附图，在某些 情况下，与实施方式1相同的部分是用相同的附图标记指示的。
参照图10和ll所示的框图，将解释本实施方式中的本发明的半导体器 件的一个结构示例。注意到，本实施方式将解释将半导体器件用作RFID的情 况。
图IO的RFID 101包括天线电路102、供能电路103和信号控制电路104。 信号控制电路104包括放大器电路105、解调电路106、逻辑电路107、存储器 控制电路108、存储器电路109、逻辑电路110、放大器电路111和调制电路 112。另外，供能电路103包括整流器电路113、控制电路IOOI、电池114、低 频信号发生电路115、开关电路116和电源电路117。与实施方式1中图1所 示结构相比，其差异在于，在整流器电路113和电池114之间有控制电路1001。
图ll显示出一框图，其中天线电路102将信号发送到读取器/写入器201 并且接收来自读取器/写入器201的信号，接下来，根据来自读取器/写入器201 的信号来进行充电。在图11中，由天线电路102接收到的信号被输入到供能 电路103和信号控制电路104。
在图11中，由天线电路102输入到供能电路103的信号是通过整流器 电路113和开关电路116而被输入到电源电路117的。另外，在图11中，由 天线电路102接收到的信号是通过整流器电路113和控制电路1001而被输入 到电池114中的，以便对电池114进行充电。
另外，在图11中，由天线电路102输入到信号控制电路104的信号是通过放大器电路105而被输入到解调电路106的，接下来，解调电路106对这 些信号进行解调。这些信号是通过逻辑电路107、存储器控制电路108、存储 器电路109、逻辑电路110和放大器电路111而被输入到调制电路112的，接 下来，调制电路112对这些信号进行调制。然后，由天线电路102将这些信号 发送到读取器/写入器201。
注意到，任何天线电路都可以被用作天线电路102，只要它具有实施方 式1所描述的图4A所示的结构就可以。此外，任何整流器电路都可以被用作 整流器电路113，只要它具有实施方式1所描述的图4B所示的结构就可以。
另外，关于图10和11中的天线电路102，其解释相似于实施方式1中 所描述的天线电路102;因此，此处省略该解释。
注意到，作为天线电路102的天线形状的示例，可以使用实施方式l中 所描述的图3A-3E的形状，并且其解释相似于上文；因此，此处省略该解释。
图12示出了一种具有图10和ll所示结构的RFID，同时图12的结构 具有比图10和11要多的天线电路。图12所示的结构对应于实施方式1所示 的图5的结构。因此，其解释相似于对实施方式1所示的图5中所作的解释； 因此，此处省略该解释。
图IO和11中的电源电路117的结构相似于实施方式1中所描述的电源 电路117和图6的结构的解释；因此，此处省略该解释。
根据本实施方式，在供能电路103中，当从整流器电路113中输出的电 能比操作信号控制电路104所必需的电能高出足够多时，从整流器电路中输出 的电能的剩余部分就被存储到电池中；并且当从整流器电路中输出的电能不足 以操作信号控制电路时，从电池向电源电路提供电能。
在本实施方式中，通过控制电路1001在整流器电路113和电池114之 间进行连接，就可以实现向电源电路供能的控制。通过整流器电路113和电池 114之间的连接，剩余的电能被存储到电池114中，并且当从整流器电路113 中输出的电能不足以操作信号控制电路时，就从电池114向电源电路117提供 电能。
另外，将参照图13来解释图10和ll所示的控制电路1001的示例。 在图13中，控制电路1001包括整流器元件1394、整流器元件1395、电压比较器1391、开关1392和开关1393。
在图13中，电压比较器1391对从电池114中输出的电压与从整流器电 路113中输出的电压进行比较。当从整流器电路113中输出的电压比从电池114 中输出的电压高出足够多时，电压比较器1391就接通1392并且断开开关1393。 由此，电流通过整流器元件1394和开关1392从整流器电路113流向电池114。 另一方面，当从整流器电路113中输出的电压并不比从电池114中输出的电压 高出足够多时，电压比较器1391就断开开关1392并且接通开关1393。此时， 如果从整流器电路113中输出的电压高于从电池114中输出的电压，则没有电 流流向整流器元件1395;然而，如果从整流器电路113中输出的电压低于从电 池114中输出的电压，则电流通过开关1393、整流器元件1395和开关电路116 而从电池114流向电源电路117。
注意到，控制电路1001并不限于本实施方式中所解释的结构，也可以 使用具有另一种形式的结构。
另外，将参照图14来解释图13中所解释的电压比较器1391的示例。 在图14所示的结构中，电压比较器1391用电阻元件1403和1404对从 电池114中输出的电压进行分压，用电阻元件1401和1402对从整流器电路113 中输出的电压进行分压，并且将通过电阻元件进行分压之后所获得的电势输出 给比较器1405。反相器类型的缓冲器电路1406和1407串联连接到比较器1405 的输出。然后，缓冲器电路1406的输出被输入到开关1393的控制端，缓冲器 电路1407的输出被输入到开关1392的控制端，由此在图13中控制开关1392 和1393的开/关。注意到，当被输入到其每个控制端的信号是高电平时开关1392 和1393各自被接通，当被输入到其控制端的信号是低电平时开关1392和1393 就被断开。
另外，在图14所示的结构中，通过电阻元件进行分压从而调节输入到 比较器1^05的电势，电压比较器1391可以根据从整流器电路113中输出的电 压比从电池114中输出的电压高出多少，来控制何时接通开关1392以及何时 断开开关1393。
电压比较器1391并不限于本实施方式中所解释的结构，也可以使用具 有另一种形式的结构。另外，由读取器/写入器201将数据写入图10和11所示RFID 101的信 号控制电路104中的操作以及由读取器/写入器201调用RFID 101的信号控制 电路104中的存储器电路109中所存储的数据的操作都与实施方式1中所解释 的图1和2中的操作相似；因此，在本实施方式中省略这些解释。
接下来，将解释用外部无线信号对图IO和11所示的RFID 101充电的 操作过程。整流器电路113对天线电路102所接收到的外部无线信号进行半波 整流，接下来，使其平滑。
接下来，在控制电路1001中，对从整流器电路113中输出的电压与从 电池114中输出的电压进行比较。当从整流器电路113中输出的电压比从电池 114中输出的电压高出足够多时，将整流器电路113和电池114连接起来。此 时，从整流器电路113中输出的电压被提供给电池114和电源电路117，剩余 的电能被存储到电池114中。
当从整流器电路113中输出的电压并不比从电池114中输出的电压高出 足够多时，控制电路IOOI就将电源电路117和电池114连接起来。此时，当 从整流器电路113中输出的电压高于从电池114中输出的电压时，从整流器电 路113中输出的电压就被提供给电源电路117，并且没有电荷流向电池，并且 没有消耗电池的电能。然后，当从整流器电路113中输出的电压低于从电池114 中输出的电压时，就从电池114向电源电路提供电能。换句话说，控制电路1001 根据从整流器电路113中输出的电压和从电池114中输出的电压，来控制电流 的方向。
如上所述，在本发明中，RFID间歇地工作，使得通过使用低频信号发 生电路115的输出信号来对开关电路116的开/关进行切换，就可以实现功耗的 减小。通常，RFID通过接收信号而恒定地工作；然而，根据数据的内容或RFID 的用途，在某些情况下RFID并不总是必须恒定地响应。在这种情况下，RFID 停止操作，使得电池中所存储的电能的消耗可以减小。
注意到，本实施方式中的低频信号发生电路的结构和时序图相似于实施 方式1中所解释的图7、 8、 9以及其解释部分；因此，在本实施方式中省略有 关解释。
这样，在本发明的RFID中，在与来自读取器/写入器的信号有关的某一周期内发送多个信号，使得功耗可以得到足够的减小。另外，从RFID外部输
入的无线信号被天线电路接收到，并且电能被存储到供能电路中的电池内，使
得在没有周期性地从天线电路向信号控制电路提供电能的情况下RFID也可以 工作。另外，控制电路对从天线电路中接收到的信号的电能与电池中所存储的 电能进行比较，以便确定是从整流器电路向电源电路提供电能，还是从电池向 电源电路提供电能。相应地，这是较佳的，因为可以实现进一步减小电池中的 功耗。
如上所述，包括RFID的本发明的半导体器件具有电池；因此，电池随 时间老化而导致缺少用于发送和接收个体信息的电能这一现有技术中常出现 的状况得到抑制。另外，本发明的半导体器件具有这样一种天线，该天线能接 收用于向电池提供电能的信号。因此，可以利用作为驱动RFID的电源的来自 外部的无线信号对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结果，有可能连 续使用该半导体器件，而无需查看电池的剩余电量或更换电池，而查看电池的 剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总是保留用于驱 动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并且RFID与读取 器/写入器之间的通信距离可以被扩展。
注意到，本实施方式可以与本说明书的其它实施方式自由组合来实现。 (实施方式3)
本实施方式将参照附图，解释一种具有升压器天线电路(在下文中，被 称为升压器天线)的结构，该结构位于具有实施方式1所示RFID的半导体器 件中。注意到，在本实施方式所使用的附图中，相同的附图标记表示与实施方 式l相同的部分。
注意到，本实施方式中所描述的升压器天线是指这样一种天线电路(在 下文中，被称为升压器天线)，它比用于接收来自读取器/写入器的信号或来自 充电器等的无线信号的天线电路要大。天线电路和升压器天线在一待用的频率 带中谐振，并且被磁场耦合，使得读取器/写入器或充电器所产生的信号可以被 有效地发送到目标RFID。因为升压器天线通过磁场被连接到线圈天线，所以 升压器天线没必要直接连接到芯片天线和信号控制电路，这是较佳的。
参照图15中所示的框图，解释用于本实施方式中的RFID的半导体器件。
24图15的RFID 101包括天线电路102、升压器天线1501、供能电路103 和信号控制电路104。信号控制电路104包括放大器电路105、解调电路106、 逻辑电路107、存储器控制电路108、存储器电路109、逻辑电路IIO、放大器 电路111和调制电路112。另外，供能电路103包括整流器电路113、电池114、 低频信号发生电路115、开关电路U6和电源电路117。另外，图15也是示出 通过升压器天线1501在天线102和读取器/写入器201之间发送和接收信号的 框图，并且用来自读取器/写入器201的信号对电池114进行充电。与实施方式 l中图2所示结构相比，其差异在于，在本实施方式中升压器天线1501被包括 在读取器/写入器201和天线电路102之间。
在图15中，在RFID101中，升压器天线1501接收来自读取器/写入器 201的信号，该读取器/写入器201将要与天线102磁场耦合，使得天线电路102 接收到来自读取器/写入器的信号。在图15中，从天线电路102输入到供能电 路103的信号是通过整流器电路113和开关电路116而被输入到电源电路117 的。另外，在图15中，由天线电路102接收到的信号是通过整流器电路113 而被输入到电池114中的，以便对电池114进行充电。
另外，在图15中，由天线电路102输入到信号控制电路104的信号是 通过放大器电路105而被发送到解调电路106的，接下来，解调电路106对这 些信号进行解调。这些信号是通过逻辑电路107、存储器控制电路108、存储 器电路109、逻辑电路110和放大器电路111而被发送到调制电路112的，接 下来，调制电路112对这些信号进行调制。然后，由天线电路102将这些信号 发送到读取器/写入器201。
注意到，任何天线电路都是可以接受的，只要该天线电路具有实施方式 1所描述的图4A所示的天线电路102的结构就可以。此外，任何整流器电路都 是可以接受的，只要该整流器电路具有实施方式1所描述的图4B所示的整流 器电路113的结构就可以。
另外，关于图15中的天线电路102，其解释相似于实施方式1中所描述 的天线电路102;因此，此处省略该解释。
另外，在本实施方式中，通过用电磁感应进行通信，经过升压器天线 1501，由天线电路102来接收上述信号。因此，图15中的RFID 101包括线圈式天线电路102和升压器天线1501。在图15中，当使RFID 101的升压器天线 1501靠近读取器/写入器201的天线电路中的线圈式天线时，从读取器/写入器 201中的天线电路的线圈式天线中产生了交变磁场。该交变磁场穿过RFID 101 内的线圈式升压器天线1501，并且通过电磁感应在RFID IOI内的线圈式升压 器天线的多个端子之间(该天线的一个端子和另一个端子之间)产生了电动势。 通过电磁感应，不仅从线圈式升压器天线1501中产生了电动势，还从升压器 天线自身中产生了交变磁场。然后，从升压器天线1501中产生的交变磁场穿 过RFID 101内的线圈式天线电路102，并且通过电磁感应在RFID 101内的线 圈式天线电路102的多个端子之间(该天线的一个端子和另一个端子之间)产 生了电动势。相应地，RFID 101可以获得信号和电动势。
对于其中设置了图15的升压器天线的结构而言，在本实施方式中，读 取器/写入器201和RFID 101之间的信号收发的通信距离可以得到扩展，这是 较佳的，因为可以更稳妥地执行数据的通信。
另外，作为实施方式1的图5所示天线电路，也可以使用设置有下列元 件的结构第一天线电路301用于将信号发送到读取器/写入器201并且接收来 自读取器/写入器201的信号；第二天线电路302用于接收来自充电器303的无 线信号；以及升压器天线，用于将信号发送到第一天线电路301和读取器/写入 器201并且接收来自第一天线电路301和读取器/写入器201的信号。作为该结 构的示例，图16示出了一种包括第一天线电路301、第二天线电路302和充电 器303的结构。天线电路和升压器天线在一待用的频率带中谐振，并且被磁场 耦合，使得读取器/写入器201所产生的信号可以被有效地发送到目标RFID， 这是较佳的。
注意到，在图16所示的结构中，不仅当升压器天线1501被调谐到第一 天线电路301时，而且还当升压器天线1501所调谐到的频率带被改变时，升 压器天线1501可以被磁场耦合到另一个天线。例如，在图16所示的结构中， 升压器天线1501可以接收来自充电器303的信号，并且通过磁场耦合将信号 发送到第二天线302。
注意到，在图16所示的结构中，升压器天线1501的调谐并不限于调谐 到第一天线电路301或第二天线电路302。升压器天线1501所调谐到的频率带
26被扩展，使得升压器天线1501可以磁场耦合到多个天线。例如，在图16所示
的结构中，升压器天线1501可以接收来自读取器/写入器201和充电器303的 信号，并且被磁场耦合到第一天线电路301和第二天线电路302，使得来自读 取器/写入器的信号和来自充电器的信号被发送和接收。在这种情况下，使第一 天线电路301和第二天线电路302所调谐到的频率彼此接近，使得升压器天线 1501中的电磁感应的效率增大得更多，这是较佳的。由此，当第二天线电路 302和充电器303之间收发的信号的频率被设为m (m是正数)且发送到第一 天线电路301和读取器/写入器201的信号和从两者中接收到的信号的频率被设 为M (M是正数)时，最好使用满足关系式0.5 m < M < 1.5 m和m^M的频 率。除了上述优势效果以外，当被输入到第二天线电路302的信号的频率被设 置在上述范围中时，可以进行设计，而并不显著改变第一天线电路301和第二 天线电路302的形状，这是较佳的。换句话说，在读取器/写入器201和RFID 101 之间收发信号的通信距离以及在充电器303和RFID 101之间收发信号的通信 距离都得到扩展了，这是较佳的，因为可以更稳妥地收发数据了，并且可以更 稳妥地对电池114进行充电。
另外，由读取器/写入器201将数据写入图15所示RFID 101的信号控制 电路104中的操作以及由读取器/写入器201调用RFID 101的信号控制电路104 中的存储器电路109中所存储的数据的操作都与实施方式1中所解释的图1和 2中的操作相似，不同之处仅在于来自读取器/写入器201的信号是通过升压器 天线而被输入到天线电路中的；因此，在本实施方式中省略这些解释。
此外，由外部无线信号对图15所示RFID101进行充电操作也与实施方 式1中所解释的图1中的操作相似；因此，在本实施方式中省略这些解释。
本实施方式中的低频信号发生电路的结构和时序图相似于实施方式1中 所解释的图7、 8、 9以及其解释部分；因此，在本实施方式中省略有关解释。
注意到，本实施方式也可以具有这样一种结构，其中在供能电路103中 设置了实施方式2中所解释的控制电路。对于本实施方式中具有控制电路的结 构而言，控制电路对从天线电路中接收到的信号的电能与电池中所存储的电能 进行比较，以便选择是从整流器电路向电源电路提供电能，还是从电池向电源 电路提供电能；因此，这是较佳的，因为除了其中设置了升压器天线的结构的
27有利的效果以外，还可以实现进一步减小电池中的功耗。
如上所述，包括RFID的本发明的半导体器件具有电池；因此，如在常 规技术中那样，电池随时间老化而导致缺少用于发送和接收个体信息的电能这 一状况得到抑制。另外，本发明的半导体器件具有这样一种天线，该天线能接
收用于向电池提供电能的信号。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID
的电源的来自外部的无线信号对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结 果，有可能连续使用该半导体器件，而无需查看电池的剩余电量或更换电池，
而査看电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总 是保留用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并 且与读取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
如上所述，RFID间歇地工作，使得通过使用本发明的低频信号发生电 路115的输出信号来对开关电路116的开/关进行切换，就可以实现功耗的减小。 通常，RFID通过接收上述信号而恒定地工作；然而，根据数据的内容或RFID 的用途，在某些情况下RFID并不总是必须恒定地响应。在这种情况下，RFID 停止操作，使得电池或高容量电容器中的功耗可以减小。
此外，在本实施方式的结构中，除了实施方式1的结构以外，还提供了 升压器天线。因此，其优点在于，在RFID和读取器/写入器之间的数据收发的 通信以及来自RFID和充电器的充电信号的接收都可以更稳妥地执行。
注意到，本实施方式可以与本说明书的其它实施方式自由组合来实现。 [实施例1]
在本说明书中，解释了本发明的半导体器件中的电池的示例，它通过无 线通信进行数据收发，在本实施例中电池是指一种通过充电能恢复连续操作时 间的电池。注意到，作为上述电池，最好使用片状电池。例如，使用锂电池， 最好是一种使用凝胶类电解质的锂聚合物电池、锂离子电池等。相应地，上述 电池可以在尺寸方面縮小。当然，任何电池都是可以使用的，只要该电池能够 充电即可，并且也可以使用像镍-金属-氢化物电池或镍-镉电池这种能够充电 和放电的电池，或者也可以使用高容量的电容器等。
在本实施例中，作为上述电池，将解释锂离子电池的示例。与镍-镉电 池、铅电池等相比，锂离子电池使用得很广，因为其优点在于它没有存储效应且具有很大的电流量。另外，近年来，对锂离子电池的薄化进行了大量的研究， 已经能够制造出1到若干个微米厚的锂离子电池(在下文中，这种锂离子电池
被称为薄膜二次电池)。通过粘贴到RFID等上，这种薄膜二次电池可以被用
作柔性二次电池。
图17示出了可以被用作本发明的电池的薄膜二次电池的示例。图17所 示的示例是锂离子薄膜电池的横截面示例。
解释了图17的层叠结构。在图17的基板7101上形成了将要成为电极 的集电极薄膜7102。集电极薄膜7102具有对于阳极活性材料层7103的很好的 粘附性，并且需要具有较低的电阻；由此，可以使用铝、铜、镍、钒等。接下 来，在集电极薄膜7102上形成了阳极活性材料层7103。氧化钒(V205)等通 常被用于阳极活性材料层7103。然后，在阳极活性材料层7103上形成了固态 电解质层7104。锂磷氧化物(Li3P04)等通常被用于固态电解质层7104。然后， 在固态电解质层7104上，形成了阴极活性材料层7105。锂锰氧化物(LiMn204) 等通常被用于阴极活性材料层7105。也可以使用锂钴氧化物(LiCo02)或锂镍 氧化物(LiNi02)。然后，在阴极活性材料层7105上，形成将要成为电极的集 电极薄膜7106。集电极薄膜7106需要具有对于阴极活性材料层7105的很好的 粘附性，并且需要具有较低的电阻；由此，可以使用铝、铜、镍、钒等。
上述的集电极薄膜7102、阳极活性材料层7103、固态电解质层7104、 阴极活性材料层7105和集电极薄膜7106中的每一个薄膜层都可以利用溅射技 术或蒸镀技术来形成。集电极薄膜7102、阳极活性材料层7103、固态电解质 层7104、阴极活性材料层7105和集电极薄膜7106的各自厚度最好是0. 1-3微 米。
接下来，在下文中，将解释在充电和放电时的操作。在充电时，从阴极 活性材料层中分离出锂，使其成为离子。通过固态电解质层，锂离子被阳极活 性材料层吸收。此时，从阴极活性材料层将电子排放到外部。
在放电时，从阳极活性材料层中分离出锂，使其成为离子。通过固态电 解质层，锂离子被阴极活性材料层吸收。此时，从阳极活性材料层将电子排放 到外部。上述薄膜二次电池就是以这种方式工作的。
注意到，集电极薄膜7102、阳极活性材料层7103、固态电解质层7104、阴极活性材料层7105和集电极薄膜7106这些薄膜层再次被堆叠起来，以形成 薄膜二次电池，使得用更大量的电能进行充电和放电变为可能，这是较佳的。 如上所述，通过形成薄膜二次电池，就可以形成能充电放电的片状电池。 本实施例可以与上述实施方式和其它示例自由组合。换句话说，可以周 期性地对电池充电；因此，如在常规技术中那样，当电池随时间而性能下降从
而致使缺少用于收发个体信息的电能这一情况可以被抑制。另外，在对电池进
行充电的过程中，本发明的半导体器件接收RFID中设置的天线电路中的电能， 使得电池被充电。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID的电源的来自 外部的无线电波或电磁波的电能对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。 结果，有可能连续使用该半导体器件，而无需査看电池的剩余电量或更换电池， 而查看电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总 是保留用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并 且与读取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
在本发明的半导体器件中，除了提供上述电池的优点以外，还将开关电 路设置在用于向信号控制电路供能的供能电路中，用于将个体信息发送到外部 并且接收来自外部的个体信息以便周期性地控制提供给信号控制电路的电能。 通过在供能电路中所设置的开关电路中控制提供给信号控制电路的电能，就可 以间歇地执行RFID操作。因此，可以实现电池功耗的减小，并且即使没有无 线信号提供电能也可以进行长时间的工作。 [实施例2]
本实施例将参照附图，解释在使用本发明的半导体器件(上文描述过， 即RFID)的过程中一种制造方法的示例。本实施例将解释一种结构，其中天线 电路、供能电路和信号控制电路都被设置在同一基板上。注意到，天线电路、 供能电路和信号控制电路都一次形成于基板上，并且包括供能电路和信号控制 电路的晶体管是作为薄膜晶体管而形成的。相应地，可以实现微型化，这是较 佳的。此外，关于供能电路中的电池，在本实施例中将解释一种使用上述实施 例中解释过的薄膜二次电池的示例。
注意到，在本实施方式中，关于上述实施方式中所描述的天线电路，将 只描述其形状和位置；由此，它将被简称为"天线"。首先，在基板1301的表面上，形成了剥离层1303，同时绝缘膜1302 插在两者之间。接下来，层叠了用于充当基膜的绝缘膜1304以及半导体膜1305
(比如含非晶硅的膜)(参照图18A)。注意到，可以连续地形成绝缘膜1302、 剥离层1303、绝缘膜1304和非晶半导体膜1305。
基板1301可以选自玻璃基板；石英基板；金属基板(比如不锈钢基 板)；陶瓷基板；半导体基板，比如硅基板等等。或者，作为塑料基板，也可 以选择由聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚砜
(PES)、丙烯酸等构成的基板。注意到，在该过程中，剥离层1303被设置在 基板1301的整个表面上，同时绝缘膜1302插在其间。然而，如有必要，也可 以在基板1301的整个表面上设置剥离层之后，利用光刻方法来选择性地设置 剥离层1303。
在使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧 化硅(SiNxOy， x>y>0)等绝缘材料的情况下，通过CVD方法、溅射方法等， 形成绝缘膜1302和绝缘膜1304。例如，当绝缘膜1302和1304具有双层结构 时，氮氧化硅膜可以构成第一绝缘膜，氧氮化硅膜可以构成第二绝缘膜。或者， 氮化硅膜也可以构成第一绝缘膜，氧化硅膜也可以构成第二绝缘膜。绝缘膜 1302充当一种阻挡层，用于防止基板1301中的杂质元素与剥离层1303相混或 者与剥离层130上所形成的元件相混，并且绝缘膜1304充当一种阻挡层，用 于防止基板1301或剥离层1303中的杂质元素与剥离层1303上所形成的元件 相混。用于充当阻挡层的绝缘膜1302和1304就是以这样一种方式形成的，由 此可以防止来自基板1301的碱金属(比如Na)或碱土金属以及剥离层1303中 所包含的杂质元素对绝缘膜上所形成的元件有不利的影响。注意到，在将石英 用作基板1301的情况下，该结构中可以省去绝缘膜1302和1304。
作为剥离层1303，可以使用金属膜、金属膜和金属氧化物膜的层叠结构 等。作为金属膜，选自钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、 锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、或铱(Ir)的元素、或者以这 些元素为主要成分的化合物材料可以按单层或叠层来形成。另外，这些材料可 以通过溅射方法、各种CVD方法(比如等离子体CVD方法)等来构成。作为金 属膜和金属氧化物膜的层叠结构，在形成上述金属膜之后，通过在氧气氛中或N20气氛中执行等离子体处理，或者在氧气氛中或N20气氛中执行热处理，就 可以在金属膜的表面上设置金属膜的氧化物或氧氮化物。例如，在通过溅射方
法、CVD方法等提供作为上述金属膜的钩膜的情况下，在该钨膜上执行等离子
体处理，由此可以在该钨膜的表面上形成由氧化钨构成的金属氧化膜。在这种
情况下，钨的氧化钨被表达为WOx，其中x是2或3，并且有些情况下x是2
(W02)，有些情况下x是2. 5 (W205)，有些情况下x是2. 75 (W4Ou)， 有些情况下x是3 (W03)等。当形成钨的氧化钨时，对x的值没有特别的限 制，可以根据蚀刻速率等来确定将要形成哪一种氧化物。或者，例如，在形成 金属膜(比如钨)之后，可以通过溅射方法在金属膜上设置诸如氧化硅(Si02) 之类的绝缘膜，也可以在金属膜上形成金属氧化物(比如，钨上有氧化钨)。 另外，作为等离子体处理，例如，可以执行上述高密度等离子体处理。此外， 除了金属氧化物膜以外，也可以使用金属氮化物或金属氧氮化物。在这种情况 下，可以在氮气氛中或氮和氧的气氛中，对金属膜执行等离子体处理或热处理。
通过溅射方法、LPCVD方法、等离子体CVD方法等，形成厚度为25-200 nm (最好是30-150 nm)的非晶半导体膜1305。
接下来，通过激光照射，使非晶半导体膜1305结晶化。非晶半导体膜 1305是通过下列方法而结晶化的激光照射方法与一种使用RTA或退火炉的热 结晶化方法相结合或者与一种使用促进结晶化的金属元素的热结晶化方法等 相结合。接下来，所获得的结晶半导体膜被蚀刻成期望的形状，从而形成结晶 半导体膜1305a-1305f和栅极绝缘膜1306，以便覆盖半导体膜1305a-1305f (参 照图18B)。
在使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧 化硅(SiNxOy， x>y>0)等绝缘材料的情况下，通过CVD方法、溅射方法等， 可以形成栅极绝缘膜1306。例如，当栅极绝缘膜1306具有双层结构时，氧氮 化硅膜可以构成第一绝缘膜，氮氧化硅膜可以构成第二绝缘膜。或者，氧化硅 膜也可以构成第一绝缘膜，氮化硅膜也可以构成第二绝缘膜。
下面將简单解释结晶半导体膜1305a-1305f的制造过程的示例。首先， 通过等离子体CVD方法，形成厚度为50-60 nm的非晶半导体膜。接下来，使 含镍(镍是一种促进结晶化的金属元素)的溶液保留在非晶半导体膜上，然后，
32在非晶半导体膜上执行脱氢处理(50(TC， l个小时)和热结晶处理(550'C， 4 个小时)。因此，形成了结晶半导体膜。接下来，执行激光照射，并且使用光 刻方法，由此形成了结晶半导体膜1305a-1305f。注意到，或者，也可以仅仅通 过激光照射使非晶半导体膜结晶化，而不执行使用促进结晶化的金属元素的热 结晶化。
作为用于结晶化的激光振荡器，可以使用连续波激光束(CW激光束)或 脉冲波激光束(脉冲激光束)。作为此处所使用的激光束，可以使用从下列中 的一个或多个激光器发射出的激光束气体激光器，比如Ar激光器、Kr激光 器、或准分子激光器；其介质为单晶YAG、 YV04、镁橄榄石(Mg2Si04)、 YA103、 GdV04、或多晶(陶瓷)YAG、 Y203、 YV04、 YA103、或GdV04且其中掺杂 有Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm和Ta中的一种或多种元素作为掺杂剂的激 光器；玻璃激光器；红宝石激光器；翠绿宝石激光器；Ti:蓝宝石激光器；铜蒸 气激光器；或金蒸气激光器。当使用这种激光束的基波或基波的二次到四次谐 波时，有可能获得具有大晶粒尺寸的晶体。例如，可以使用Nd:YV04激光器(基 波为1064 nm)的二次谐波(532 nm)或三次谐波(355 nm)。此时激光器的 能量密度必须约为0.01-100 MW/cm2(最好是0.1-10 MW/cm2)。以大约10-2000 cm/s的扫描速率，来执行照射。注意到，下列激光器可以连续地振荡其介质 为单晶YAG、YV04、镁橄榄石(Mg2Si04)、YA103、GdV04、或多晶(陶瓷)YAG、 Y203、 YV04、 YA103、或GdV04且其中掺杂有Nd、 Yb、 Cr、 Ti、 Ho、 Er、 Tm和Ta中的一种或多种元素作为掺杂剂的激光器；Ar离子激光器；或Ti:蓝 宝石激光器。此外，通过执行Q开关操作、锁模等，也可以按10MHz或更大 的重复率来执行其脉冲振荡。当按10 MHz或更大的重复率使激光束振荡时， 在激光使半导体膜熔化之后且在它固化之前，用下一个脉冲来照射半导体膜。 由此，不像使用低重复率的脉冲激光那样，固态-液体界面可以在半导体膜中 连续地移动，使得可以获得在扫描方向上连续生长的晶粒。
此外，通过在半导体膜1305a-1305f上执行上述高密度等离子体处理以 氧化或氮化这些表面，也可以形成栅极绝缘膜1306。例如，利用其中包含诸如 He、 Ar、 Kr或Xe等稀有气体以及氧气、二氧化氮(N02)、氨气、氮气、氢 气等的混合气体，通过等离子体处理，形成了该膜。当这种情况下通过引入微
33波来激活的等离子体时，可以产生具有低电子温度的高密度等离子体。通过使 用由这种高密度等离子体所产生的氧基团(有些情况下包括OH基团)或氮基 团(有些情况下包括NH基团)，就可以使半导体膜的表面氧化或氮化。
通过使用这种高密度等离子体进行处理，就在半导体膜上形成了 1-20 nm厚一一通常是5-10 nm——的绝缘膜。因为这种情况下的反应是固相反应， 所以绝缘膜和半导体膜之间的界面态密度可以被设置得极低。因为这种高密度 等离子体处理直接地氧化(或氮化)了半导体膜(结晶硅或多晶硅)，所以在 理想情况下所形成的绝缘膜可以具有极小的厚度变化。另外，因为即使在结晶 硅的晶粒界面处也没有执行强烈的氧化，所以获得了极有利的状态。换句话说，
通过此处所示的高密度等离子体处理对半导体膜的表面进行固相氧化，就可以 形成具有很好的均匀性和较低的界面态密度的绝缘膜，而在晶粒界面处却没有
过分的氧化反应。
作为栅极绝缘膜，可以仅使用通过高密度等离子体处理而形成的绝缘 膜，或者使用等离子体或热反应，通过CVD方法，在其上可以形成诸如氧化硅、 氧氮化硅、或氮化硅等绝缘膜，以便构成叠层。在任何情况下，当晶体管包括 在栅极绝缘膜的一部分之中或在整个栅极绝缘膜之中由高密度等离子体构成 的绝缘膜时，可以使特性变化很小。
此外，通过用连续波激光束或按10MHz或更高的重复率进行振荡的激 光束来照射半导体膜且在一个方向上扫描半导体膜以使半导体膜结晶化，会得 到半导体膜1305a-1305f，在这样的半导体膜中，晶体沿光束的扫描方向生长。 当晶体管被设置成使得扫描方向与沟道长度方向(即当沟道形成区域形成时载 流子流动的方向) 一致且上述栅极绝缘层被结合着使用时，就可以获得其特性 变化很小且电子场效应迁移率很高的薄膜晶体管(TFT)。
接下来，在栅极绝缘膜1306上，层叠着第一导电膜和第二导电膜。此 处，通过CVD方法、溅射方法等，形成厚度为20-100 nm的第一导电膜。形成 第二导电膜，使其厚度为100-400 nm。第一导电膜和第二导电膜是使用选自钽 (Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(A1)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等元素或包含 这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料所构成的。或者，利用半导体材 料一一典型的是掺有诸如磷等杂质元素的多晶硅，形成第一导电膜和第二导电膜。作为第一导电膜和第二导电膜的组合示例，可以给出氮化钽膜和钨膜、氮 化钨膜和钨膜、氮化钼膜和钼膜等等。因为钨和氮化钽具有很高的耐热性，所 以在形成第一导电膜和第二导电膜之后，就可以执行用于热激活的热处理。另 外，在使用三层结构而非两层结构的情况下，可以使用一种包括钼膜、铝膜和 钼膜的叠层结构。
然后，利用光刻方法来形成抗蚀剂掩模，并且执行用于形成栅电极和栅
极线的蚀刻处理，以在半导体膜1305a-1305f上形成栅电极1307。此处，描述 了一个示例，其中栅电极1307具有叠层结构，该叠层结构包括第一导电膜1307a 和第二导电膜1307b。
接下来，将栅电极1307用作掩模，并且通过离子掺杂方法或离子注入 方法，按低浓度向半导体膜1305a-1305f添加赋予n型导电性的杂质元素。然 后，通过光刻方法，选择性地形成抗蚀剂掩模，并且按高浓度向半导体膜 1305a-1305f添加赋予p型导电性的杂质元素。作为具有n型导电性的杂质元素， 可以使用磷(P)、砷(As)等。作为具有p型导电性的杂质元素，可以使用硼(B)、 铝(A1)、镓(Ga)等。此处，磷(P)被用作一种赋予n型导电性的杂质元素，并且 选择性地将磷引入半导体膜1305a-1305f，使得这些半导体膜包含浓度为IX 10"-lXl(T/cm3的磷(P)。由此，形成了 n型杂质区域1308。此外，硼(B)被用 作一种赋予P型导电性的杂质元素，并且选择性地将硼引入半导体膜1305c和 1305e，使得这些半导体膜包含浓度为1X1019-1X102() /cmS的硼。由此，形成 了 P型杂质区域1309 (参照图18C)。
接下来，形成绝缘膜，以便覆盖栅极绝缘膜1306和栅电极1307。通过 等离子体CVD方法、溅射方法等将绝缘膜形成为单层膜或叠层膜，该膜包含诸 如硅、硅的氧化物、或硅的氮化物等无机材料或诸如有机树脂等有机材料。接 下来，通过各向异性蚀刻对绝缘膜进行选择性蚀刻，它主要在垂直方向上进行 蚀刻，以形成绝缘膜1310 (也被称为侧壁)，它们与栅电极1307的侧面相接 触。当形成LDD (轻掺杂漏极)区域时，绝缘膜1310被用作掺杂的掩模。
接下来，在经光刻而形成的抗蚀剂掩模、栅电极1307和绝缘膜1310被 用作掩模的情况下，按很高的浓度将用于赋予n型导电性的杂质元素添加到半 导体膜1305a、 1305b、 1305d和1305f，以形成n型杂质区域1311 。此处，磷(P)被用作一种赋予n型导电性的杂质元素，并且选择性地将磷引入半导体膜
1305a、 1305b、 1305d和1305f，使得这些半导体膜包含浓度为1 X 1019-1 X 102Q /cr^的磷。由此，形成了 n型杂质区域1311，它比杂质区域1308具有更高的 浓度。
在上述步骤中，形成了 n沟道薄膜晶体管1300a、 1300b、 1300d和1300f 以及p沟道薄膜晶体管1300c和1300e (参照图18D)。
在n沟道薄膜晶体管1300a中，沟道形成区域是在半导体膜1305a与栅 电极1307相重叠的区域中形成的；各自形成源极区域或漏极区域的杂质区域 1311是在半导体膜1305a与栅电极1307和绝缘膜1310不相重叠的区域中形成 的；并且轻掺杂区域(LDD区域)是在半导体膜1305a与绝缘膜1310相重叠 的区域中形成的，并且位于沟道形成区域和杂质区域1311之间。另外，n沟道 薄膜晶体管B00b、 1300d和1300f相似地具有沟道形成区域、轻掺杂漏极区域 和杂质区域1311。
在P沟道薄膜晶体管1300c中，沟道形成区域是在半导体膜1305c与栅 电极1307相重叠的区域中形成的，并且各自形成源极区域或漏极区域的杂质 区域1309是在半导体膜1305c与栅电极1307不相重叠的区域中形成的。另外， P沟道薄膜晶体管1300e相似地具有沟道形成区域和杂质区域1309。注意到， 此处，p沟道薄膜晶体管1300c和1300e不具有LDD区域；然而，p沟道薄膜 晶体管可以具有LDD区域，并且n沟道薄膜晶体管也可以具有一种不带LDD 区域的结构。
接下来，形成单层或叠层的绝缘膜，以便覆盖半导体膜1305a-1305f、 栅电极1307等；因此，在绝缘膜上形成了导电膜1313，该导电膜1313电连接 到杂质区域1309和1311，杂质区域1309和1311分别构成薄膜晶体管1300a 至1300f的源极区域或漏极区域(参照图19A)。通过CVD方法、溅射方法、 SOG方法、微滴排放方法、丝网印刷方法等，利用诸如硅的氧化物或硅的氮化 物之类的无机材料、诸如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁基(benzocyclobutene)、 丙烯酸、或环氧树脂之类的有机材料、硅氧烷材料等，就形成了单层或叠层的 绝缘膜。此处，绝缘膜具有双层结构。氮氧化硅膜构成第一绝缘膜1312a，氧 氮化硅膜构成第二绝缘膜1312b。此外，每一个导电膜1313可以构成薄膜晶体
36管1300a-1300f的源极电极或漏极电极。
注意到，在形成绝缘膜1312a和1312b之前，或在形成绝缘膜1312a和 1312b中的一个或多个之后，可以执行热处理，以恢复半导体膜的结晶性、激 活已被添加到半导体膜中的杂质元素，或使半导体膜氢化。作为热处理，可以 施加热退火、激光退火方法、RTA方法等。
导电膜1313是通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠层方式使用选自 下列的元素或材料构成的铝(A1)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、镍(Ni)、 铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、或硅(Si);或包含 这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。 一种包含铝作为主要成分的合 金材料对应于一种包含铝作为主要成分且包含镍的材料、或一种包含铝为其主 要成分且包含镍以及碳和硅之一或碳和硅两者的合金材料。导电膜1313最好 使用一种包括阻挡膜、铝-硅(A卜Si)膜和阻挡膜的叠层结构，或者使用一种包 括阻挡膜、铝-硅(Al-Si)膜、氮化钛(TiN)膜和阻挡膜的叠层结构。注意到， 阻挡膜对应于一种由钛、钛的氮化物、钼、或钼的氮化物构成的薄膜。铝和铝 硅具有很低的电阻并且很便宜，它们是构成导电膜1313的理想材料。此外， 当提供了顶部和底部阻挡层时，可以防止产生由铝或铝硅构成的小丘。此外， 当阻挡膜由钛(它是一种高还原性元素)构成时，即使结晶半导体膜上形成了 薄自然氧化物膜，该自然氧化物膜也被化学地还原，使得可以实现与多晶半导 体膜有较佳的接触。
接下来，形成绝缘膜1314以便覆盖导电膜1313，并且在绝缘膜1314 上形成了导电膜1315a和1315b，导电膜1315a和1315b分别电连接到导电膜 1313，导电膜1313分别构成薄膜晶体管1300a和1300f的源极电极或漏极电极。 另外，形成了导电膜1316，它电连接到导电膜1313，导电膜1313构成薄膜晶 体管1300b的源极电极或漏极电极。注意到，导电膜1315a和1315b也可以由 与导电膜1316相同的材料同时构成。通过使用上述任何可以构成导电膜1313 的材料，就可以形成导电膜1315a和1315b以及导电膜1316。
接下来，形成了充当天线的导电膜1317，以便电连接到导电膜1316(参 照图19B)。
可通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠层结构提供绝缘膜1314，该结
37构可以由下列构成具有氧或氮的绝缘膜，比如氧化硅(SiO》、氮化硅(SiNx)、
氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧化硅(SiNxOy， x>y>0);含碳的 膜，比如DLC (类金刚石的碳)；有机材料，比如环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰 胺、聚乙烯酚(polyvinyl phenol)、苯并环丁基(benzocyclobutene)、或丙烯 酸；或硅氧烷材料，比如硅氧垸树脂。注意到，硅氧垸材料对应于一种具有 Si-O-Si键的材料。硅氧烷具有一种由硅氧键构成的骨架结构。作为取代基，使 用了至少包含氢的有机基团(例如，垸基基团或芳香烃)。也可以将氟代基团 用作取代基。或者，也可以将至少包含氢的氟代基团和有机基团用作取代基。
通过CVD方法、溅射方法、诸如丝网印刷方法或凹版印刷方法之类的印 刷方法、微滴排放方法、分配方法、镀覆方法等，使用导电材料，形成导电膜 1317。导电材料由选自下列的元素或材料按单层或叠层来构成铝(A1)、钛(Ti)、 银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)、或钼(Mo);或者包 括这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。
例如，在使用丝网印刷方法形成充当天线的导电膜1317的情况下，通 过选择性地印刷导电膏就可以提供导电膜1317，导电膏中晶粒尺寸为若干个纳 米到几十个微米的导电粒子溶解或分散在有机树脂中。作为导电粒子，可以使 用银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、钽(Ta)、钼(Mo)、钛(Ti) 等中的任一种或多种的金属粒子，或使用卤化银的精细粒子或分散的纳米粒 子。另外，作为导电膏中所包含的有机树脂，可以使用选自充当金属粒子的粘 合剂、溶剂、分散剂、或涂敷材料等有机树脂中的一种或多种有机树脂。作为 典型的示例，可以给出像环氧树脂或硅树脂等有机树脂。此外，当形成导电膜 时，最好在涂敷导电膏之后执行烘烤。例如，在将以银作为主要成分的精细粒 子(比如，晶粒尺寸大于或等于1 nm且小于或等于100 nm)用作导电膏的材 料的情况下，通过在150-30(TC的温度范围中进行烘烤，使精细粒子固化，就 可以获得导电膜。或者，也可以使用以焊料或无铅焊料为其主要成分的精细粒 子。在这种情况下，较佳地，使用了晶粒尺寸为20微米或更小的精细粒子。 焊料或无铅焊料具有低成本等优点。
另外，导电膜1315a和1315b可以充当在后续过程中电连接到本发明的 半导体器件中所包括的电池的引线。此外，当形成充当天线的导电膜1317时，也可以单独形成另一个导电膜以便电连接到导电膜1315a和1315b，使得该导 电膜也可以被用作连接到电池的引线。
接下来，在形成绝缘膜1318以便覆盖导电膜1317之后，从基板1301 上剥离包括薄膜晶体管1300a-1300f、导电膜1317等的层(在下文中，该层被 描述成"元件形成层1319")。此处，在没有用激光(比如UV光)照射而形 成薄膜晶体管1300a-1300f的区域中，形成了多个开口 (参照图12C)，接下 来，使用物理力从基板1301上剥离元件形成层1319。或者，在从基板1301上 剥离元件形成层1319之前，也可以将蚀刻剂引入到这些已形成的开口中，以 选择性地除去剥离层1303。作为蚀刻剂，使用了含卤素氟化物或卤间化合物的 气体或液体。例如，将三氟化氯用作一种含卤素氟化物的气体。相应地，从基 板1301上剥离元件形成层1319。注意到，剥离层1303可以部分地留下来，而 非全部除去。这样，除去剥离层所必需的蚀刻剂的消耗量以及处理时间都可以 减小。此外，即使在除去剥离层1303之后，元件形成层1319也可以留在基板 1301上。此外，从中剥离元件形成层1319的基板1301可以被重新使用，由此， 成本可以进一步减小。
可通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠层结构提供绝缘膜1318，该结 构可以由下列构成含有氧或氮的绝缘膜，比如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiN》、 氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧化硅(SiNxOy， x>y>0);含碳的 膜，比如DLC (类金刚石的碳)；有机材料，比如环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰 胺、聚乙烯酚(polyvinyl phenol)、苯并环丁基(benzocyclobutene)、或丙烯 酸；或硅氧垸材料，比如硅氧烷树脂。
在这种实施方式中，通过激光照射在元件形成层1319中形成多个开口 之后，将第一片材1320贴到元件形成层1319的一个表面(绝缘膜1318露出 的表面)，然后，从基 板1301上剥离元件形成层1319 (参照图20A)。
接下来，通过执行热处理和压力处理，将第二片材1321贴到元件形成 层1319的另一个表面(通过剥离而露出的表面)(参照图20B)。作为第一片 材1320和第二片材1321，可以使用热-熔化膜等。
作为第一片材1320和第二片材1321，也可以使用这样一种膜(在下文 中，被称为防静电膜)，其上已执行过防静电处理以便防止静电等。防静电膜的示例是一种将可防静电电荷的材料分散在树脂中的膜、 一种将可防静电电荷 的材料粘附于其上的膜等。具有可防静电电荷的材料的膜可以是一种将可防静 电电荷的材料设置在其多个表面之一上的膜，或者可以是一种将可防静电电荷 的材料设置在其每个表面上的膜。此外，关于上述将可防静电电荷的材料设置 在其多个表面之一上的膜，该膜可以被粘附于上述的层上，使得可防静电电荷
的材料被置于该膜的内侧或该膜的外侧。可防静电电荷的材料可以被设置在该 膜的整个表面上，或者被设置在该膜的一部分之上。此处作为一种可防静电电 荷的材料，可以使用金属、氧化铟锡(ITO)、或表面活性剂，比如两性表面 活性剂、阳离子表面活性剂、或非离子表面活性剂。此外，作为防静电材料， 可以使用包含交联共聚物的树脂材料，这种共聚物具有位于其侧链上的羧基或 季铵基等。这种材料可以被粘附于、混入、或涂敷到一个膜上，由此可以形成 防静电膜。执行使用防静电膜的密封，由此当作为商品被处置时，半导体元件 受来自外部等静电影响的程度可以被抑制。
注意到，形成了电池，使得上述实施例1中所描述的薄膜二次电池连接
到导电膜1315a和1315b。然而，可以在从基板1301上剥离元件形成层1319 之前执行与电池的连接操作(在图19B或19C所示的阶段的一个步骤中)，也 可以在从基板1301上剥离元件形成层1319之后执行与电池的连接操作(在图 20A所示的阶段的一个步骤中)，或者可以在用第一片材和第二片材对元件形 成层1319进行密封之后执行与电池的连接操作(在图20B所示的阶段的一个 步骤中)。下面参照图21A和21B以及图22A和22B,将解释形成元件形成 层1319和电池以便使它们相连的示例。
在图19B中，与充当天线的导电膜1317同时形成了导电膜1331a和 1331b，导电膜1331a和1331b分别电连接到导电膜1315a和1315b。接下来， 形成绝缘膜1318，以便覆盖导电膜1317以及导电膜1331a和1331b。然后，形 成开口 1332a和1332b，以便露出导电膜1331a和1331b的表面。之后，通过 激光照射在元件形成层1319中形成多个开口之后，将第一片材1320贴到元件 形成层1319的一个表面(绝缘膜1318露出的表面)，然后，从基板1301上 剥离元件形成层1319 (参照图21A)。
接下来，将第二片材1321粘贴到元件形成层1319的另一面(通过剥离而露出的表面)，并且从第一片材1320上剥离元件形成层1319。由此，此处， 将具有弱粘合力的片材用作第一片材1320。接下来，选择性地形成导电膜1334a 和1334b，导电膜B34a和1334b通过开口 1332a和1332b而电连接到导电膜 1331a和1331b (参照图21B)。
通过CVD方法、溅射方法、诸如丝网印刷方法或凹版印刷方法之类的印 刷方法、微滴排放方法、分配方法、镀覆方法等，使用导电材料，形成了导电 膜1334a和1334b。导电材料由选自下列的元素或材料按单层或叠层来构成 铝(A1)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)、 或钼(Mo);或者包含这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。
注意到，此处显示了一个示例，其中在形成导电膜1334a和1334b之前， 从基板1301中剥离元件形成层1319。然而，在形成导电膜1334a和1334b之 后，可以从基板1301中剥离元件形成层1319。
接下来，在多个元件形成于该基板上的情况下，将元件形成层1319分 离成不同的元件(参照图22A)。激光照射装置、切片装置、雕刻装置等都可 以用于上述分离操作。此处，通过激光照射，将一个基板上所形成的多个元件 彼此分离。
然后，经分离的元件被电连接到电池(参照图22B)。在本实施例中， 上述实施例1中所示的薄膜二次电池被用作该电池，并且集电极薄膜、阳极活 性材料层、固态电解质层、阴极活性材料层和集电极薄膜是按顺序层叠的。
通过CVD方法、溅射方法、诸如丝网印刷方法或凹版印刷方法之类的印 刷方法、微滴排放方法、分配方法、镀覆方法等，使用导电材料，形成了导电 膜1336a和1336b。导电材料由选自下列的元素或材料按单层或叠层来构成 铝(A1)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)、 或钼(Mo);或者包含这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。注意到， 导电膜1334a和1334b分别对应于上述实施例中所示的集电极薄膜7102。因此， 作为导电材料，导电膜1334a和1334b需要具有对于阳极活性材料的很好的粘 合力，还需要具有低电阻；由此，铝、铜、镍、钒等是特别好的。
然后，将详细描述薄膜二次电池的结构。在导电膜1336a上，形成了阳 极活性材料层1381。氧化钒(V205)等通常被用于阳极活性材料层1381。然后，在阳极活性材料层1381上形成了固态电解质层1382。锂磷氧化物(Li3P04) 等通常被用于固态电解质层1382。然后，在固态电解质层1382上，形成了阴 极活性材料层1383。锂锰氧化物(LiMn204)等通常被用于阴极活性材料层1383。 也可以使用锂钴氧化物(LiCo02)或锂镍氧化物(LiNi02)。然后，在阴极活 性材料层1383上，形成了将要成为电极的集电极薄膜1384。集电极薄膜1384 需要具有对于阴极活性材料层1383的很好的粘附性，并且需要具有低电阻； 由此，可以使用铝、铜、镍、钒等。
上述的阳极活性材料层1381、固态电解质层1382、阴极活性材料层1383 和集电极薄膜1384中的每一个薄膜层都可以是利用溅射技术或蒸镀技术来形 成的。它们各自的厚度最好是0.1-3微米。
接下来，执行树脂的涂敷操作，以形成夹层膜1385。然后，对夹层膜 1385进行蚀刻，以形成接触孔。夹层膜1385并不限于树脂。也可以使用另一 种膜，比如CVD氧化膜；然而，就平整性而言，树脂是较佳的。另外，也可以 用感光树脂来形成接触孔，而不用蚀刻。接下来，在夹层膜1385上形成了引 线层1386以便连接到导电膜1334b，由此确保了薄膜二次电池的电连接。
此处，将要成为导电膜1334a和1334b的连接端子并被设置在元件形成 层1319中的导电膜1336a和1336b与薄膜二次电池1389 (它是预先层叠的电 池)彼此相连。此处，示出了这样一种情况，其中将导电膜1334a和1336a、 或导电膜1334b和1336b彼此压力接合，同时将诸如各向异性的导电膜(ACF) 或各向异性的导电膏(ACP)之类的具有粘性的材料插在其间，以便彼此电连 接。此处，示出了一个示例，其中具有粘性的树脂1337中所包含的导电粒子 1338被用于该连接操作。此外，通过使用诸如银膏、铜膏、或碳膏之类的导电 粘合剂，或者通过使用焊料接合等，可以执行上述连接操作。
在电池比元件大的情况下， 一个基板上形成了多个元件，如图21A和 21B以及22A和22B所示，并且这些元件被分离，然后，将这些元件连接到 电池，由此能够增加形成于一个基板上的元件的个数。相应地，可以以较低的 成本形成半导体器件。
本实施例可以与上述实施方式和其它实施例自由组合。换句话说，可以 周期性地对电池充电；因此，如在常规技术中那样，当电池随时间而性能下降从而致使缺少用于收发个体信息的电能这一情况可以被抑制。另外，在对电池 进行充电的过程中，本发明的半导体器件接收RFID中的天线电路中的电能，
使得电池被充电。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID的电源的来自 外部的无线电波的电能对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结果，有 可能连续使用该半导体器件，而无需査看电池的剩余电量或更换电池，而查看 电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总是保留 用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并且与读 取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
在本发明的半导体器件中，除了提供上述电池的优点以外，还将开关电 路设置在用于向信号控制电路供能的供能电路中，该信号控制电路用于将个体 信息发送到外部并且接收来自外部的个体信息以便周期性地控制提供给信号 控制电路的电能。通过在供能电路中所设置的开关电路中控制提供给信号控制 电路的电能，就可以间歇地执行RFID操作。因此，可以实现减小电池的功耗， 并且即使没有无线信号提供电能，也能够长时间的工作。 [实施例3]
本实施例将参照附图，解释在使用本发明的半导体器件(上文描述过， 即RFID)的过程中一种制造方法的示例。本实施例将解释一种结构，其中供能 电路和信号控制电路都被设置在同一基板上。注意到，供能电路和信号控制电 路都形成于一个基板上，并且包括供能电路和信号控制电路的晶体管是作为一 种用单晶基板形成的晶体管而形成的。因此，RFID可以由一种其晶体管特性变 化很小的晶体管构成的，这是较佳的。另外，本实施例将解释一种将上述实施 例所解释的薄膜二次电池用作供能电路中的电池的示例。
首先，在半导体基板2300上形成分离的元件区域2304和2306 (在下文 中被描述成区域2304和2306)(参照图23A)。通过绝缘膜2302 (也被称为 场氧化膜)，将半导体基板2300中所设置的区域2304和2306彼此分离开。 另外，具有n型导电性的单晶硅基板被用作半导体基板2300，并且在半导体基 板2300的区域2306中设置了 p-阱2307。
另外，任何半导体基板都可以被用作基板2300。例如，可以使用具有 n型或p型导电性的单晶硅基板；化合物半导体基板(比如GaAs基板、InP基板、GaN基板、SiC基板、蓝宝石基板、或ZnSe基板)；通过接合方法或SIMOX (通过注入氧进行分离)方法而制造出的SOI (绝缘体上硅)基板等等。
对于形成分离的元件区域2304和2306，可以适当地使用选择性氧化方 法(LOCOS (局部硅氧化)方法)、沟槽隔离方法等等。
此外，通过将具有p型导电性的杂质元素选择性地引入到半导体基板 2300中，就可以在半导体基板2300的区域2306中形成p阱。作为p型杂质元 素，可以使用硼(B)、铝(A1)、镓(Ga)等。
注意到，在本实施例中，尽管杂质元素没有被引入到区域2304中，其 原因是具有n型导电性的半导体基板被用作半导体基板2300，但是通过引入具 有n型导电性的杂质元素，也可以在区域2304中形成n阱。作为n型杂质元 素，可以使用磷(P)、砷(As)等。另一方面，在使用具有p型导电性的半导体基 板的情况下，通引入具有n型导电性的杂质元素就可以在区域2304中形成n 阱，并且可能没有将任何杂质元素引入到区域2306中。
接下来，形成了绝缘膜2332和2334，以便分别覆盖区域2304和2306 (参照图23B)。
例如，通过热处理，使半导体基板2300中所设置的区域2304和2306 的各个表面发生氧化，就可以用硅氧化物膜来形成绝缘膜2332和2334。或者， 在用热氧化方法形成硅氧化物膜之后，通过氮化处理，就可以使硅氧化物膜的 表面发生氮化，由此，在硅氧化物膜以及含氧和氮的膜(氧氮化硅膜)的叠层 结构中就可以形成绝缘膜2332和2334。
此外，如上所述，绝缘膜2332和2334也可以是用等离子体处理而形成 的。例如，在半导体基板2300中的区域2304和2306的表面上，执行利用高 密度等离子体处理的氧化处理或氮化处理，由此，可以形成氧化硅(Si(X)膜和 氮化硅(SiN,)膜并以它们为绝缘膜2332和2334。或者，在通过高密度等离子 体处理在区域2304和2306的表面上执行氧化处理之后，就可以通过再次执行 高密度等离子处理体来执行氮化处理。在这种情况下，氧化硅膜以接触的方式 形成于区域2304和2306的表面上，并且氧氮化硅膜形成于氧化硅膜上，使得 绝缘膜2332和2334构成一种其中氧化硅膜和氧氮化硅膜层叠在一起的膜。或 者，在通过热氧化方法在区域2304和2306的表面上形成氧化硅膜之后，就可
44以通过高密度等离子体处理来执行氧化处理或氮化处理。
另外，半导体基板2300的区域2304和2306中所形成的绝缘膜2332和 2334分别充当随后完成的晶体管中的栅极绝缘膜。
接下来，形成导电膜，以便覆盖在区域2304和2306上所形成的绝缘膜 2332和2334 (参照图23C)。在此处所描述的示例中，导电膜2336和导电膜 2338按顺序地层叠为导电膜。当然，导电膜可以由单层结构形成，或者由三层 或更多层的叠层结构形成。
导电膜2336和2338是由选自钽(Ta)、鸨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(A1)、 铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等元素或包含这些元素为其主要成分的合金材料或化合 物材料所构成的。或者，可以使用通过使这些元素氮化而获得的金属氮化物膜。 此外，或者，也可以使用以掺有诸如磷之类的杂质元素的多晶硅为代表的半导 体材料。
此处，形成了叠层结构，其中导电膜2336是用氮化钽形成的，导电膜 2338是用其上的钩形成的。或者，氮化钩、氮化钼、或氮化钛的单层或叠层膜 也可以被用作导电膜2336，并且钽、钼、或钛的单层或叠层可以被用作导电膜 2338。
接下来，层叠的导电膜2336和2338被选择性地蚀刻和除去，由此导电 膜2336和2338被部分地留在区域2304和2306上，从而分别形成栅电极2340 和2342 (参照图24A)。
然后，选择性地形成抗蚀剂掩模2348以覆盖区域2304，并且在将抗蚀 剂掩模2348和栅电极2342用作掩模的情况下将杂质元素引入到区域2306中， 由此形成了杂质区域(参照图24B)。作为杂质元素，使用了赋予n型导电性 的杂质元素或赋予p型导电性的杂质元素。作为具有n型导电性的杂质元素， 可以使用磷(P)、砷(As)等。作为具有p型导电性的杂质元素，可以使用硼(B)、 铝(A1)、镓(Ga)等。此处，磷被用作杂质元素。
在图24B中，引入了杂质元素，由此在区域2306中形成了用于各自构 成源极区域或漏极区域的杂质区域2352以及沟道形成区域2350。
接下来，选择性地形成抗蚀剂掩模2366以覆盖区域2306，并且在将抗 蚀剂掩模2366和栅龟极2340用作掩模的情况下将杂质元素引入到区域2304中，由此形成了杂质区域(参照图24C)。作为杂质元素，使用了赋予n型导 电性的杂质元素或赋予P型导电性的杂质元素。作为具有n型导电性的杂质元 素，可以使用磷(P)、砷(As)等。作为具有p型导电性的杂质元素，可以使用硼 (B)、铝(A1)、镓(Ga)等。此处，所引入的杂质元素的导电类型不同于在图24C 中被引入到区域2306中的杂质元素(比如硼)。结果，在区域2304中，形成 了用于各自构成源极区域或漏极区域的杂质区域2370以及沟道形成区域2368。
接下来，形成了第二绝缘膜2372以覆盖绝缘膜2332和2334，以及栅电 极2340和2342。在第二绝缘膜2372上形成了引线2374，引线2374电连接到 区域2304和2306中所形成的杂质区域2352和2370 (参照图25A)。
通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠层结构，就可以提供第二绝缘膜 2372，该结构可以由下列构成具有氧或氮的绝缘膜，比如氧化硅(SiOx)、 氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧化硅(SiNxOy， x> y>0);含碳的膜，比如DLC (类金刚石的碳)；有机材料，比如环氧树脂、 聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯酚(polyvinyl phenol )、苯并环丁基 (benzocyclobutene)、或丙烯酸；或硅氧垸材料，比如硅氧垸树脂。注意到， 硅氧烷材料对应于一种具有Si-O-Si键的材料。硅氧垸具有一种由硅氧键构成 的骨架结构。作为取代基，使用了至少包含氢的有机基团(例如，垸基基团或 芳香烃)。也可以将氟代基团用作取代基。或者，也可以将至少包含氢的氟代 基团和有机基团用作取代基。
引线2374是通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠层方式使用选自下 列的元素或材料构成的铝(A1)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、镍(Ni)、铂 (Pt)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、或硅(Si);或以这些 元素为主要成分的合金材料或化合物材料。 一种以铝作为主要成分的合金材料 对应于例如一种以铝作为主要成分且还包含镍的材料、或一种以铝为其主要成 分且还包含镍以及碳和硅两者之一或碳和硅两者的合金材料。引线2374最好 使用例如一种包括阻挡膜、铝-硅(Al-Si)膜和阻挡膜的叠层结构，或者使用一种 包括阻挡膜、铝-硅(Al-Si)膜、氮化钛(TiN)膜和阻挡膜的叠层结构。注意到， 阻挡膜对应于一种由钛、钛的氮化物、钼、或钼的氮化物构成的薄膜。铝和铝 硅具有很低的电阻并且很便宜，它们是构成引线2374的理想材料。此外，当提供了顶部和底部阻挡层时，可以防止产生由铝或铝硅构成的小丘。此外，当 阻挡层由钛(它是一种高还原性元素)构成时，即使结晶半导体膜上形成了薄 自然氧化物膜，该自然氧化物膜也被化学地还原，使得可以实现与多晶半导体 膜有较佳的接触。
另外还描述了，用于构成本发明的晶体管的晶体管结构并不限于附图所
示的结构。例如，可以使用一种具有反向-交错结构、垂直稳定面-FET(Fin-FET) 结构等的晶体管。当使用垂直稳定面-FET结构时，可以因晶体管尺寸的微型化 而抑制短沟道效应，这是较佳的。
另外，本发明的半导体器件配有电池。作为电池，最好使用上述实施例 中所示的薄膜二次电池。由此，本实施例将解释连接到本实施例中所制造的晶 体管中的薄膜二次电池的连接情况。
在这种实施例中，通过层叠在连接到上述晶体管的引线2374上，就形 成了薄膜二次电池。作为薄膜二次电池，集电极薄膜、阳极活性材料层、固态 电解质层、阴极活性材料层和集电极薄膜等薄膜层是按顺序层叠的(图25B)。 因此，引线2374的材料_—该材料也被用作薄膜二次电池的集电极薄膜的材 料一_需要具有对于阳极活性材料层的良好的粘附性，还需要具有很低的电 阻；由此，铝、铜、镍、钒等都是较佳的。
下文将详细描述薄膜二次电池的结构。阳极活性材料层2391形成于引 线2374上。氧化钒(V205)等通常被用于阳极活性材料层2391。然后，在阳 极活性材料层2391上形成了固态电解质层2392。锂磷氧化物(Li3P04)等通 常被用于固态电解质层2392。然后，在固态电解质层2392上，形成了阴极活 性材料层2393。锂锰氧化物(LiMn204)等通常被用于阴极活性材料层2393。 也可以使用锂钴氧化物(LiCo02)或锂镍氧化物(LiNi02)。然后，在阴极活 性材料层2393上，形成了将要成为电极的集电极薄膜2394。集电极薄膜2394 需要具有对于阴极活性材料层2393的很好的粘附性，并且需要具有较低的电 阻；由此，可以使用铝、铜、镍、钒等。
上述的阳极活性材料层2391、固态电解质层2392、阴极活性材料层2393 和集电极薄膜2394中的每一个薄膜层也可以利用溅射技术或蒸镀技术来形成。 它们各自的厚度最好是0.1-3微米。
47接下来，执行树脂的涂敷操作，以形成夹层膜2396。然后，对夹层膜 2396进行蚀刻，以形成接触孔。夹层膜2396并不限于树脂。也可以使用另一 种膜，比如CVD氧化膜；然而，就平整性而言，树脂是较佳的。另外，也可以 用感光树脂来形成接触孔，而不用蚀刻。接下来，在夹层膜2396上形成了引 线层2395以便连接到引线2397，由此确保了薄膜二次电池的电连接。
对于上述结构，可以使用这种结构，其中在本发明的半导体器件中晶体 管是利用单晶基板形成的，并且晶体管上形成了薄膜二次电池。因此，作为本 发明的半导体器件，有可能提供一种具有柔性的半导体器件，其尺寸很小且极 薄。
本实施例可以与上述实施方式和其它实施例自由组合。换句话说，可以 周期性地对电池充电；因此，如在常规技术中那样，当电池随时间而性能下降 从而致使缺少用于收发个体信息的电能这一情况可以被抑制。另外，在对电池 进行充电的过程中，本发明的半导体器件接收RFID中设置的天线电路中的电 能，使得电池被充电。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID的电源的 来自外部的无线电波的电能对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结果， 有可能连续使用该半导体器件，而无需查看电池的剩余电量或更换电池，而查 看电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总是保 留用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并且与 读取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
在本发明的半导体器件中，除了提供上述电池的优点以外，还将开关电 路设置在用于向信号控制电路供能的供能电路中，该信号控制电路用于将个体 信息发送到外部并且接收来自外部的个体信息以便周期性地控制提供给信号 控制电路的电能。通过在供能电路中所设置的开关电路中控制提供给信号控制 电路的电能，就可以间歇地执行RFID操作。因此，可以实现减小电池的功耗， 并且即使没有无线信号提供电能，也能够长时间的工作。 [实施例4]
本实施例将参照附图，解释在将本发明的半导体器件用作RFID(与上文 描述过的半导体器件不同)的过程中一种制造方法的示例。本实施例将解释一 种结构，其中供能电路和信号控制电路都被设置在同一基板上。注意到，供能电路和信号控制电路都形成于一个基板上，并且包括供能电路和信号控制电路
的晶体管是作为一种用单晶基板形成的晶体管而形成的。因此，RFID可以由一
种其晶体管特性变化很小的晶体管构成的，这是较佳的。另外，本实施例将解 释一种将上述实施例所解释的薄膜二次电池用作供能电路中的电池的示例。
首先，在基板2600上形成了绝缘膜。此处，具有n型导电性的单晶硅 被用于基板2600，并且在基板2600上形成了绝缘膜2602和绝缘膜2604 (参 照图26A)。例如，通过对基板2600执行热处理，就形成了用作绝缘膜2602 的氧化硅(SiO,)，并且通过使用CVD方法，就在绝缘膜2602上形成了氮化硅 (SiNj膜。
另外，任何半导体基板都可以被用作基板2600。例如，可以使用具有 n型或p型导电性的单晶硅基板；化合物半导体基板(比如GaAs基板、InP基 板、GaN基板、SiC基板、蓝宝石基板、或ZnSe基板)；通过接合方法或SIMOX (通过注入氧进行分离)方法而制造出的SOI (绝缘体上硅)基板等等。
此外，在形成绝缘膜2602之后，通过高密度等离子体处理，使绝缘膜 2602氮化，就可以提供绝缘膜2604。注意到，基板2600上的绝缘膜可以由单 层结构形成，或者由三层或更多层的叠层结构形成。
接下来，在绝缘膜2604上选择性地形成了抗蚀剂掩模2606的图案，并 且在将抗蚀剂掩模2606用作掩模的情况下选择性地进行蚀刻，由此在基板2600 中选择性地形成了凹陷208 (参照图26B)。通过使用等离子体进行干蚀，就 可以对基板2600以及绝缘膜2602和2604进行蚀刻。
接下来，在除去抗蚀剂掩模2606的图案之后，就形成了绝缘膜2610， 以填充基板2600中所形成的凹陷2608 (参照图26C)。
在使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧 化硅(SiNxOy， x>y>0)等绝缘材料的情况下，通过CVD方法、溅射方法等， 可以形成绝缘层2610。此处，通过常压CVD方法或低压CVD方法，在使用TEOS (四乙基原硅酸盐)气体的情况下，形成了氧化硅膜并且将该氧化硅膜用作绝 缘膜2610。
接下来，执行研磨处理、抛光处理、或CMP (化学机械抛光)处理，由 此露出了基板2600的表面。此处，露出了基板2600的表面，由此区域2612
49和2613被设置在基板2600的凹陷2608中所形成的绝缘膜2611之间。注意到， 通过研磨处理、抛光处理、或CMP处理，除去基板2600的表面上所形成的绝 缘膜2610，就形成了绝缘膜2611。接下来，选择性地引入具有p型导电性的 杂质元素，由此在基板2600中的区域2613中形成了 p阱2615 (参照图27A)。
作为具有p型导电性的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(A1)、镓(Ga)等。 此处，将硼(B)作为杂质元素引入到区域2613中。
注意到，在本实施例中，尽管杂质元素没有被引入到区域2612中，其 原因是具有n型导电性的半导体基板被用作基板2600，但是通过引入具有n型 导电性的杂质元素，也可以在区域2612中形成n阱。作为n型杂质元素，可 以使用磷(P)、砷(As)等。
另一方面，在使用具有p型导电性的半导体基板的情况下，通引入具有 n型导电性的杂质元素就可以在区域2612中形成n阱，并且可能没有将任何杂 质元素引入到区域2612和2613中。
接下来，在基板2600中所形成的区域2612和2613的表面上，分别形 成了绝缘膜2632和2634 (参照图27B)。
例如，通过热处理，使基板2600中所设置的区域2612和2613的各个 表面发生氧化，就可以用氧化硅膜来形成绝缘膜2632和2634。或者，在用热 氧化方法形成硅氧化物膜之后，通过氮化处理，就可以使硅氧化物膜的表面发 生氮化，由此，在硅氧化物膜以及含氧和氮的膜(氧氮化硅膜)的叠层结构中 就可以形成绝缘膜2632和2634。
此外，如上所述，绝缘膜2632和2634也可以是用等离子体处理而形成 的。例如，在基板2600中的区域2612和2613的表面上，执行利用高密度等 离子体处理的氧化处理或氮化处理，由此，可以形成氧化硅(SiOj膜和氮化硅 (SifO膜并以它们为绝缘膜2632和2634。或者，在通过高密度等离子体处理 在区域2612和2613的表面上执行氧化处理之后，就可以通过再次执行高密度 等离子体来执行氮化处理。在这种情况下，氧化硅膜以接触的方式形成于区域 2612和2613的表面上，并且氧氮化硅膜形成于氧化硅膜上，使得每一个绝缘 膜2632和2634构成一种其中氧化硅膜和氧氮化硅膜层叠在一起的膜。此外， 或者，在通过热氧化方法在区域2612和2613的表面上形成氧化硅膜之后，就可以通过高密度等离子体处理来执行氧化处理或氮化处理。
注意到，基板2600的区域2612和2613中所形成的绝缘膜2632和2634 分别充当随后将完成的晶体管中的栅极绝缘膜。
接下来，形成导电膜，以便覆盖在基板2600中所设置的区域2612和2613 上所形成的绝缘膜2632和2634 (参照图27C)。在此处所描述的示例中，导 电膜2636和导电膜2638按顺序地层叠构成导电膜。当然，导电膜可以由单层 结构形成，或者由三层或更多层的叠层结构形成。
导电膜2636和2638是由选自钼(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(A1)、 铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等元素或以这些元素为主要成分的合金材料或化合物材 料所构成的。或者，可以使用通过使这些元素氮化而获得的金属氮化物膜。此 外，或者，也可以使用以掺有诸如磷之类的杂质元素的多晶硅为代表的半导体 材料。
此处，提供了叠层结构，其中导电膜2636是用氮化钽形成的，导电膜 2638是用其上的钨形成的。或者，氮化钨、氮化钼、或氮化钛的单层或叠层膜 也可以被用作导电膜2636，并且钽、钼、或钛的单层或叠层也可以被用作导电 膜2638。
接下来，层叠的导电膜2636和2638被选择性地蚀刻和除去，由此导电 膜2636和2638部分地留在基板2600的区域2612和2613之上，以形成充当 栅电极的导电膜2640和2642 (参照图28A)。另夕卜，此处，在基板2600中露 出了没有与导电膜2640和2642相重叠的区域2612和2613的表面。
具体来讲，在基板2600的区域2612中，选择性地除去在导电膜2640 下方形成且与导电膜2640不相重叠的绝缘膜2632的一部分，使得导电膜2640 和绝缘膜2632的末端彼此大致地相符。在基板2600的区域2613中，选择性 地除去在导电膜2642下方形成且与导电膜2642不相重叠的绝缘膜2634的一 部分，使得导电膜2642和绝缘膜2634的末端彼此大致地相符。
在这种情况下，可以在形成导电膜2640和2642的同时除去与导电膜 2640和2642不相重叠的绝缘膜的部分，或者这些部分也可以在将留下的抗蚀 剂或导电膜2640和2642用作掩模的情况下在形成导电膜导电膜2640和2642 之后再被除去。接下来，将杂质元素选择性地引入到基板2600的区域2612和2613中 (参照图28B)。此处，通过将导电膜2642用作掩模，以低浓度将具有n型导 电性的杂质元素选择性地引入到区域2650中，同时通过将导电膜2640用作掩 模，以低浓度将具有P型导电性的杂质元素选择性地引入到区域2648中。作 为具有n型导电性的杂质元素，可以使用磷(P)、砷(As)等。作为具有p型导电 性的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(A1)、镓(Ga)等。
然后，形成了侧壁2654，以便与导电膜2640和2642的侧壁相接触。具 体来讲，通过等离子体CVD方法、溅射方法等将绝缘膜形成为单层膜或叠层膜， 该绝缘膜例如是包含硅、硅的氧化物、或硅的氮化物等无机材料的膜或包含有 机树脂等有机材料的膜。然后，通过主要在垂直方向上进行各向异性的蚀刻，
来选择性地蚀刻上述绝缘膜，使得所形成的绝缘膜可以与导电膜2640和2642 的侧面相接触。注意到，当形成LDD (轻掺杂漏极)区域时，侧壁2654被用作 掺杂的掩模。此外，此处，形成侧壁2654，以便接触形成于导电膜2640和2642 下方的绝缘膜以及导电膜2640和2642的侧面。
接下来，通过将侧壁2654以及导电膜2640和2642用作掩模，将杂质 元素引入到基板2600的区域2612和2613之中，由此形成了充当源极区域或 漏极区域的杂质区域(参照图28C)。此处，通过将侧壁2654以及导电膜2642 用作掩模，就可以按高浓度将具有n型导电性的杂质元素引入到基板2600的 区域2613中，同时通过将侧壁2654以及导电膜2640用作掩模，就可以按高 浓度将具有P型导电性的杂质元素引入到区域2612中。
结果，在基板2600的区域2612中，形成了用于各自构成源极区域或漏 极区域的杂质区域2658、构成LDD区域的低浓度杂质区域2660、以及沟道形 成区域2656。在基板2600的区域2613中，形成了用于各自构成源极区域或漏 极区域的杂质区域2664、构成LDD区域的低浓度杂质区域2666、以及沟道形 成区域2662。
注意到，在本实施例中，杂质元素的引入是在这样的条件下执行的不 与导电膜2640和2642相重叠的、基板2600的区域2612和2613的那些部分 是露出来的。因此，按照与导电膜2640和2642自对准的方式，可以形成分别 位于基板2600的区域2612和2613中的沟道形成区域2656和2662。接下来，形成了第二绝缘膜2677，以便覆盖基板2600的区域2612和 2613上所设置的绝缘膜、导电膜等，以便在绝缘膜2677中形成开口 2678 (参 照图29A)。
通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠层结构，就可以提供第二绝缘膜 2677，该结构可以由下列构成具有氧或氮的绝缘膜，比如氧化硅(SiOx)、 氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy， x>y>0)、或氮氧化硅(SiNxOy， x> y>0);含碳的膜，比如DLC (类金刚石的碳)；有机材料，比如环氧树脂、 聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯酚(polyvinyl phenol )、苯并环丁基
(benzocyclobutene)、或丙烯酸；或硅氧烷材料，比如硅氧垸树脂。注意到， 硅氧烷材料对应于一种具有Si-O-Si键的材料。硅氧烷具有一种由硅氧键构成 的骨架结构。作为取代基，使用了至少包含氢的有机基团(例如，垸基基团或 芳香烃)。也可以将氟代基团用作取代基。或者，也可以将至少包含氢的氟代 基团和有机基团用作取代基。
接下来，通过使用CVD方法，在开口 2678中形成了导电膜2680，以在 绝缘膜2677上选择性地构成导电膜2682a-2682d，以便电连接到导电膜2680
(参照图29B)。
导电膜2680以及2682a-2682d是通过CVD方法、溅射方法等按单层或叠
层方式使用选自下列的元素或材料构成的铝(A1)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、
钼(Mo)、镍(Ni)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锰(Mn)、钕(Nd)、碳(C)、
或硅(Si);或以这些元素为主要成分的合金材料或化合物材料。 一种以铝作为
主要成分的合金材料对应于例如一种以铝作为主要成分且还包含镍的材料、或 一种以铝为其主要成分且还包含镍以及碳和硅两者之一或碳和硅两者的合金
材料。导电膜2680以及2682a-2682d最好使用例如一种包括阻挡膜、铝-硅 (Al-Si)膜和阻挡膜的叠层结构，或者使用一种包括阻挡膜、铝-硅(A1-Si)膜、 氮化钛(TiN)膜和阻挡膜的叠层结构。注意到，阻挡膜对应于一种由钛、钛的 氮化物、钼、或钼的氮化物构成的薄膜。铝和铝硅具有低电阻并且很便宜，它 们是构成导电膜2680以及2682a-2682d的理想材料。此外，当提供了顶部和 底部阻挡层时，可以防止产生由铝或铝硅构成的小丘。此外，当阻挡层由钛(它 是一种高还原性元素)构成时，即使结晶半导体膜上形成了薄自然氧化物膜，该自然氧化物膜也被化学地还原，使得可以实现与多晶半导体膜有较佳的接
触。此处，使用CVD方法，通过钨(W)的选择性生长，就可以形成导电膜2680 以及2682a-2682d中的每一个。
在上述步骤中，可以获得设置有在基板2600的区域2612中所形成的p 型晶体管以及在区域2613中所形成的n型晶体管的半导体器件。
另外还描述了，用于构成本发明的晶体管的晶体管结构并不限于附图所 示的结构。例如，可以使用一种具有反向-交错结构、垂直稳定面-FET结构等 的晶体管。当使用垂直稳定面-FET结构时，可以因晶体管尺寸的微型化而抑制 短沟道效应，这是较佳的。
另外，本发明的半导体器件配有电池。作为电池，最好使用上述实施例 中所示的薄膜二次电池。由此，本实施例将解释连接到本实施例中所制造的晶 体管中的薄膜二次电池的连接情况。
在这种实施例中，通过层叠在连接到上述晶体管的导电膜2682d上，就 形成了薄膜二次电池。作为薄膜二次电池，集电极薄膜、阳极活性材料层、固 态电解质层、阴极活性材料层和集电极薄膜等薄膜层是按顺序层叠的(图29B)。 因此，导电膜2682d的材料一一该材料也被用作薄膜二次电池的集电极薄膜的 材料_一需要具有对于阳极活性材料层良好的粘附性，还需要具有很低的电 阻；由此，铝、铜、镍、钒等都是较佳的。
下文将详细描述薄膜二次电池的结构。在导电膜2682d上，形成了阳极 活性材料层2691。氧化钒(V205)等通常被用于阳极活性材料层2691。然后， 在阳极活性材料层2691上形成了固态电解质层2692。锂磷氧化物(Li3P04) 等通常被用于固态电解质层2692。然后，在固态电解质层2692上，形成了阴 极活性材料层2693。锂锰氧化物(LiMri204)等通常被用于阴极活性材料层2693。 也可以使用锂钴氧化物(LiCo02)或锂镍氧化物(LiNi02)。然后，在阴极活 性材料层2693上，形成了将要成为电极的集电极薄膜2694。集电极薄膜2694 需要具有对于阴极活性材料层2693的很好的粘附性，并且需要具有低电阻； 由此，可以使用铝、铜、镍、钒等。
上述的阳极活性材料层2691、固态电解质层2692、阴极活性材料层2693 和集电极薄膜2694中的每一个薄膜层都可以是利用溅射技术或蒸镀技术来形
54成的。它们各自的厚度最好是0.1-3微米。
接下来，执行树脂的涂敷操作，以形成夹层膜2696。然后，对夹层膜 2696进行蚀刻，以形成接触孔。夹层膜2696并不限于树脂。也可以使用另一 种膜，比如CVD氧化膜；然而，就平整性而言，树脂是较佳的。另外，也可以 用感光树脂来形成接触孔，而不用蚀刻。接下来，在夹层膜2696上形成了引 线层2695以便连接到引线2697，由此确保了薄膜二次电池的电连接。
对于上述结构，可以使用这种结构，其中晶体管是利用单晶基板形成的， 并且在本发明的半导体器件中的晶体管上形成了薄膜二次电池。因此，作为本 发明的半导体器件，有可能提供一种具有柔性的半导体器件，其尺寸很小且极 薄。
本实施例可以与上述实施方式和其它实施例自由组合。换句话说，可以 周期性地对电池充电；因此，如在常规技术中那样，当电池随时间而性能下降 从而致使缺少用于收发个体信息的电能这一情况可以被抑制。另外，在对电池 进行充电的过程中，本发明的半导体器件接收RFID中设置的天线电路中的电 能，使得电池被充电。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID的电源的 来自外部的无线电波的电能对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结果， 有可能连续使用该半导体器件，而无需査看电池的剩余电量或更换电池，而査 看电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总是保 留用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并且与 读取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
在本发明的半导体器件中，除了提供上述电池的优点以外，还将开关电 路设置在用于向信号控制电路供能的供能电路中，该信号控制电路用于将个体 信息发送到外部并且接收来自外部的个体信息以便周期性地控制提供给信号 控制电路的电能。通过在供能电路中所设置的开关电路中控制提供给信号控制 电路的电能，就可以间歇地执行RFID操作。因此，可以实现减小电池的功耗， 并且即使没有无线信号提供电能，也能够长时间的工作。 [实施例5]
本实施例将解释一种充电管理电路，用于管理上述实施方式和实施例中 所描述的本发明的半导体器件中的供能电路的电池的充电。当二次电池被用作
55本发明的电池时，通常，必须控制充电和放电。有必要在监控充电情形的同时 对二次电池进行充电，使得在充电的情况下二次电池不会被过充。当本发明中 所使用的二次电池的充电被管理时，需要专门的电路。图33示出了用于执行 充电管理的充电管理电路的框图。
图33所示的充电管理电路包括恒流源7401、开关电路7402、充电量控 制电路7403以及二次电池7404。注意到，图33所示结构中的恒流源7401、 开关电路7402、充电量控制电路7403和二次电池7404作为一个整体对应于上 述实施方式1所示的图1的电池114。换句话说，来自图1中的整流器电路113 和图10的控制电路1001 (上述实施方式中对此进行过描述)的信号被输入到 电池114中的恒流源7401中。
本文所描述的充电管理电路仅仅是一个示例，并不限于这种结构，也可 以使用其它结构。在本实施方式中，用恒定电流对二次电池进行充电；然而， 若取代用恒定电流进行充电，则在某一点处可以将通过恒定电流进行充电切换 成通过恒定电压进行充电。或者，也可以使用另一种不用恒定电流的方法。此 外，用于构成图33所示框图中的电路的晶体管(下文将进行详细描述)可以 是薄膜晶体管、使用单晶基板的晶体管、或有机晶体管。
图34更详细地示出了图33所示的框图。在下文中，将解释其操作。
在图34所示的结构中，恒流源7401、开关电路7402以及充电量控制电 路7403各自将高电位电源线7526和低电位电源线7527用作电源线。在图34 中，低电位电源线7527被用作GND线；然而，并不限于GND线，低电位电源 线7527也可以被用作其它电位。
恒流源7401包括晶体管7502-7511以及电阻器7501和7512。电流从高 电位电源线7526通过电阻器7501流向晶体管7502和7503;由此，晶体管7502 和7503被导通。
晶体管7504、 7505、 7506、 7507和7508构成一种反馈差分放大器电路， 并且晶体管7507的栅极电位几乎与晶体管7502的栅极电位相同。通过用晶体 管7507的栅极电位与低电位电源线7527的电位之差除以电阻器7512的电阻， 就获得了晶体管7511的漏电流的值。电流被输入到由晶体管7509和7510所 形成的电流镜电路中，并且电流镜电路的输出电流被提供给开关电路7402。恒流源7401并不限于该结构，也可以使用其它结构。
开关电路7402包括传输门电路7515以及反相器7513和7514。反相器 7514的输入信号控制着是否将恒流源7401的电流提供给二次电池7404。开关 电路并不限于这种结构，也可以使用其它结构。
充电量控制电路7403包括晶体管7516-7524以及电阻器7525。电流从 高电位电源线7526通过电阻器7525流向晶体管7523和7524;由此，晶体管 7523和7524被导通。晶体管7518、 7519、 7520、 7521和7522形成差分比较 器。当晶体管7520的栅极电位低于晶体管7521的栅极电位时，晶体管7518 的漏极电位几乎等价于高电位电源线7526的电位。当晶体管7520的栅极电位 高于晶体管7521的栅极电位时，晶体管7518的漏极电位几乎等于晶体管7520 的源极电位。
当晶体管7518的漏极电位几乎等于高电位电源线的电位时，充电量控 制电路通过一个包括晶体管7517和7516的缓冲器而输出低电位。
当晶体管7518的漏极电位几乎等于晶体管7520的源极电位时，充电量 控制电路通过一个包括晶体管7517和7516的缓冲器而输出高电位。
当充电量控制电路7403的输出为低时，通过开关电路7402将电流提供 给二次电池。另外，当充电量控制电路7403的输出为高时，开关电路7402就 被截止，并且没有电流被提供给二次电池。
因为晶体管7520的栅极连接到二次电池7404，所以二次电池被充电， 并且当该电位超过充电量控制电路7403的比较器的阈值时就停止充电。在本 实施例中，根据晶体管7523的栅极电位，来设置比较器的阈值；然而，该阈 值并不限于此，并且也可以使用其它电位。通常，根据充电量控制电路7403 的使用情况以及二次电池的性能，来大约地确定预定的电位。
在本实施例中，形成了二次电池的上述充电电路；然而，充电电路并不 限于这种结构。
对于上述这种结构而言，可以向本发明的半导体器件添加一种用于管理 半导体器件的供能电路中的电池的充电的功能。由此，作为本发明的半导体器 件，有可能提供一种能防止诸如其供能电路中的电池被过度充电之类的故障的 半导体器件。本实施例可以与上述实施方式和其它实施例自由组合。换句话说，可以 周期性地对电池充电；因此，如在常规技术中那样，当电池随时间而性能下降 从而致使缺少用于收发个体信息的电能这一情况可以被抑制。另外，在对电池 进行充电的过程中，本发明的半导体器件接收RFID中的天线电路中的电能，
使得电池被充电。因此，该半导体器件可以利用作为驱动RFID的电源的来自
外部的无线电波的电能对电池进行充电，而无需直接连接到充电器。结果，有 可能连续使用该半导体器件，而无需查看电池的剩余电量或更换电池，而査看
电池的剩余电量或更换电池是有源型RFID所必需的。另外，电池中总是保留 用于驱动RFID的电能，由此可以获得足够用于RFID工作的电能，并且与读 取器/写入器进行通信的距离可以被扩展。
在本发明的半导体器件中，除了提供上述电池的优点以外，还将开关电 路设置在用于向信号控制电路供能的供能电路中，该信号控制电路用于将个体 信息发送到外部并且接收来自外部的个体信息以便周期性地控制提供给信号 控制电路的电能。通过在供能电路中所设置的开关电路中控制提供给信号控制 电路的电能，就可以间歇地执行RFID操作。因此，可以实现减小电池的功耗， 并且即使没有无线信号提供电能，也能够长时间的工作。 [实施例6]
本实施例将解释本发明的通过无线通信来传输数据的半导体器件(在下 文中，被称为RFID)的各种用途。本发明的半导体器件可以被用作所谓的IC 标贴、IC标签和ID卡，例如它们可以被设置在下列之中纸币；硬币；证券； 不记名债券；文档(比如驾照或居住证)；包装容器(比如包装纸或瓶子)； 存储介质(比如DVD软件或录影带)；车辆(比如自行车)；个人物品(比如 包或眼镜)；食品；植物；动物；人体；衣服；商品；产品，比如电子设备； 或物品，比如行李的拖运标签。上述电子设备包括液晶显示设备、EL显示设备、 电视机(也简单地称为电视机、TV接收器或电视接收器)；手机等等。
注意到，在本说明书中，IC卡是指一种将层压形式的半导体集成电路(IC 芯片)植入塑料卡中而形成的卡片，使得数据可以被存储。根据读取和写入数 据的系统，IC卡可以被归类为"接触型"和"非接触型"。非接触型卡片中含 有天线，通过利用弱无线电波就可以与一个终端进行通信。IC标签是指一种用于识别物体的小IC芯片，它存储着数据(比如其自身的识别代码)并且能够
通过无线电波用管理系统来发送和接收数据。其尺寸为几十个毫米的ic标签 可以通过无线电波或电磁波与读取器进行通信。本发明的IC标签有各种应用， 可用于执行无线数据通信的RFID，比如卡片型、标贴型(被称为IC标贴)以
及证书型。
在本实施例中，参照图30A-30E，解释本发明的各种应用以及具有RFID 的产品的示例。
图30A示出了具有RFID的本发明的半导体器件的成品的状态示例。在 标贴片(分离的纸张)3001上，形成了多个IC标贴3003，每一个IC标贴都 包含RFID 3002。 IC标贴3003被固定在盒子3004中。另外，在IC标贴3003 上，写入了产品或服务的信息(产品名、品牌、商标、商标持有人、销售商、 制造商等)，同时该产品(或该产品的类型)所独有的ID号码被分配到所含 的RFID，从而有可能很容易识别假货、知识产权(比如专利权和商标权)的侵 权以及像不正当竞争这样的非法行为。另外，大量无法清晰地写在产品容器或 标贴上的信息都可以被输入到RFID中，比如产地、销售区域、质量、原材料、 功效、使用方法、数量、形状、价格、生产方法、用途、生产时间、使用时间、 过期日期、产品说明、产品的知识产权信息等等，使得贸易商和消费者可以用 简单的读取器来读取该信息。尽管生产商也可以很容易地复写或删除这些信 息，但是不允许贸易商或消费者复写或删除这些信息。
图30B示出了包含RFID 3012的标贴形状的IC标签3011。通过配有IC 标签30U，可以很容易地对产品进行管理。例如，在产品被偷的情况下，产品 的路径被跟踪，使得可以很快获知该产品在分配路径中的哪个地方被偷的。由 此，通过配有IC标签，可以分配在所谓的可跟踪性方面很卓越的产品。另外， 在本发明中，可以使用这样一种结构，其中RFID配有薄膜二次电池并以之为 电池。因此，本发明可以用于将RFID贴到具有曲面的物件上，比如图30B所 示。
图30C显示出本发明的包括RFID 3022的IC卡片3021的成品的状态示 例。IC卡片3021包括所有类型的卡片，比如现金卡、信用卡、预付卡、电子 票据、电子钱币、电话卡和会员卡。图30C所示IC卡可以使用这样一种结构，其中RFID配有薄膜二次电池 并以之为本发明的电池。因此，既然IC卡片甚至都可以变为弯曲形状(如图 30D所示那样)而加以使用，那么本发明是极为有用的。
图30E显示出不记名债券3031的成品的状态的示例。RFID 3032被嵌入 不记名债券3031中，并且受其外围树脂保护。此处，该树脂是用填充剂填充 的。不记名债券3031可以按与本发明的IC标贴、IC标签和IC卡相同的方式 来形成。注意到，上述不记名债券包括邮票、票据、入场票、商品优惠券、书 券、文具优惠券、啤酒优惠券、大米优惠券、各种礼券、各种服务优惠券等等。 当然，不记名债券并不限于这些。另外，当本发明的RFID 3032被设置在纸币、 硬币、证券、不记名债券、文档等之中时，就可以提供验证功能；因此，通过 使用这种验证功能，就可以防止伪造。
另外，尽管此处未示出，但是本发明的RFID可用于书籍、包装容器、 存储介质、个体物品、食品、衣物、商品、电子设备等，由此，检査系统等系 统的效率可以得到提高。此外，通过在车辆上设置RFID，就可以防止赝品和偷 窃。通过植入RFID，可以很容易地识别诸如动物等各种生物。例如，通过在诸 如家畜等生物体中植入RFID，就可以很容易地识别其出生年月、性别、品种等。
如上所述，本发明的RFID可以被设置在任何物品(包括生物)中并加 以使用。
注意到，本实施方式可以与上述实施方式和其它实施例自由组合。
本申请基于2006年5月31日向日本专利局提交的日本专利申请 2006-152831，其全部内容引用在此作为参考。
权利要求
1. 一种半导体器件，包括天线电路；供能电路；以及信号控制电路，其中供能电路包括整流器电路，用于对来自天线电路的信号进行整流；电池，用经整流的信号对其进行充电；开关电路；低频信号发生电路；以及电源电路；以及其中开关电路通过来自低频信号发生电路的信号，来控制从电池提供给电源电路的电能。
2. —种半导体器件，包括 天线电路；供能电路；以及信号控制电路，其中供能电路包括整流器电路，用于对来自天线电路的信号进行整流；控制电路；电池，用经整流的信号对其进行充电； 开关电路；低频信号发生电路；以及 电源电路，其中控制电路将来自整流器电路的电能与来自电池的电能进行比较，以选 择由来自整流器电路的电能向开关电路供能还是由来自电池的电能向开关电路供 能，以及其中开关电路通过来自低频信号发生电路的信号，来控制经由控制电路而 提供给电源电路的电能。
3. 如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于， 所述电池是选自锂电池、镍-金属-氢化物电池、镍-镉电池、有机基团电池和电容器所构成的群组中的电池。
4. 如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于， 所述电池包括阳极活性材料层、位于阳极活性材料层上的固态电解质层、位于固态电解质层上的阴极活性材料层以及位于阴极活性材料层上的集电极薄膜。
5. 如权利要求1或2所述的半导体器件，所述控制电路是一种当来自整流 器电路的电能小于来自电池的电能时就将电池和开关电路连接起来并且当来自电 池的电能小于来自整流器电路的电能时就不将电池和开关电路连接起来的电路。
6. 如权利要求1或2所述的半导体器件，还包括 升压器天线，并且所述天线电路通过升压器天线接收来自外部的信号。
7. 如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于， 所述天线电路包括第一天线电路，用于接收电能以对电池进行充电；以及第二天线电路，用于向信号控制电路发送信号并且接收来自信号控制电路的信号。
8. 如权利要求7所述的半导体器件，其特征在于， 所述第一天线电路包括多个天线电路。
9. 如权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，第一天线电路和第二天线电路之一通过使用电磁感应来接收信号。
10. 如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于，所述低频信号发生电路通过时钟信号的分频，来产生被输入到开关电路的信号。
11. 如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于， 所述信号控制电路包括放大器电路、调制电路、解调电路、逻辑电路和存储器控制电路。
12. —种IC标贴，包括如权利要求1或2所述的半导体器件。
13. —种IC标签，包括如权利要求1或2所述的半导体器件。
14. 一种IC卡，包括如权利要求1或2所述的半导体器件。
全文摘要
本发明提供了一种配有电池的供能电路，该电池充当一个向RFID供电的电源，并且该供能电路的电池是用无线信号来充电的。然后，开关电路被设置在上述用于向信号控制电路供能的供能电路中，该信号控制电路向外部发送信息并且接收来自外部的信息，该开关电路通过来自低频信号发生电路的信号来间歇地控制提供给信号控制电路的电能。
文档编号G06K19/07GK101454788SQ200780019549
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月25日 优先权日2006年5月31日
发明者小山润 申请人:株式会社半导体能源研究所