CN101401112B - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了电池作为RFID中用于供电的电源，以及除了向外面发送并且从外面接收个体信息的天线之外，用于对该电池充电的另一个天线作为向该电池供电的装置。

Description

半导体器件
技术领域
本发明涉及半导体器件。特别地，本发明涉及通过无线电波发送和接收数据并且接收电力的半导体器件。此外，本发明涉及通信系统，其中该通信系统使用通过无线电波的半导体器件、向该半导体器件发送数据以及从该半导体器件接收数据的天线和读取器/写入器、以及向该半导体器件供电的天线和充电器。
请注意，在本说明书中的半导体器件指的是可以通过使用半导体特性而运行的所有器件。
背景技术
近来，使用诸如用于无线通信的电磁波的无线电波的个体识别技术得到广泛的注意。特别地，作为通过无线通信传送数据的半导体器件，使用RFID(射频识别)标签的个体识别技术得到广泛的注意。RFID标签(在下文中简称为RFID)还称为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单独物品的生产、管理等，并且被期望用于个人验证。
根据电源是否包含在RFID中或者电源是否从外部提供，RFID可分成两种类型：有源型RFID，其能够发送包含RFID上的信息的无线电波；和无源型RFID，其利用来自外部的无线电波或者无线电波(载波)的电力来驱动(有源型RFID参见参考文献1：日本公开的专利申请No.2005-316724；无源型RFID参见参考文献2：PCT国际申请No.2006-503376的日文翻译)。其中，有源型RFID具有其中包含有用于驱动RFID的电源并且电池作为电源提供的结构。另外，无源型RFID具有其中通过使用外部无线电波(载波)的电力来产生用于驱动RFID的电源的结构，因此实现没有电池的结构。
图31是示出有源型RFID的具体结构的框图。在图31的有源型RFID3100中，向信号处理电路3102中的解调电路3105和放大器3106输入由天线电路3101接收的通信信号。通常，在使用ASK调制、PSK调制等处理了诸如13.56MHz载波或915MHz载波的载波之后发送通信信号。这里，在图31中示出了作为通信信号的13.56MHz载波的实例。在图31中，需要作为基准的时钟信号用于处理信号，并且这里将13.56MHz载波用作时钟。放大器3106放大13.56MHz载波，并将其作为时钟提供至逻辑电路3107。另外，由解调电路3105对经过ASK调制的通信信号或者经过PSK调制的通信信号进行解调。还将已经解调的信号发送到逻辑电路3107进行分析。将由逻辑电路3107分析的信号发送到存储器控制电路3108，并且基于此，存储器控制电路3108控制存储器电路3109，并且将存储器电路3109中存储的数据取出并发送到逻辑电路3110。存储在存储器电路3109中的信号经过由逻辑电路3110编码处理然后由放大器3111放大，所以调制电路3112使用该信号调制载波。这里，由在信号处理电路外部提供的电池3103经过电源电路3104提供图31中的电源。电源电路3104向放大器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3111、调制电路3112等供应电力。如此，有源型RFID运行。
图32是示出无源型RFID的具体结构的框图。在图32的无源型RFID3200中，向信号处理电路3202中的解调电路3205和放大器3206输入由天线电路3201接收的通信信号。通常，在使用ASK调制、PSK调制等处理了诸如13.56MHz载波或915MHz载波的载波之后发送通信信号。这里，在图32中示出了作为通信信号的13.56MHz载波的实例。在图32中，需要作为基准的时钟信号用于处理信号，并且这里将13.56MHz载波用作时钟。放大器3206放大13.56MHz载波，并将其作为时钟提供至逻辑电路3207。另外，由解调电路3205对经过ASK调制的通信信号或者经过PSK调制的通信信号进行解调。还将已经解调的信号发送到逻辑电路3207进行分析。将由逻辑电路3207分析的信号发送到存储器控制电路3208，并且基于此，存储器控制电路3208控制存储器电路3209，并且将存储器电路3209中存储的数据取出并发送到逻辑电路3210。存储在存储器电路3209中的信号经过由逻辑电路3210编码处理然后由放大器3211放大，所以调制电路3212使用该信号调制载波。另一方面，向整流电路3203输入的通信信号被整流，并且被输入到电源电路3204。电源电路3204向放大器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3211、调制电路3212等供应电力。如此，无源型RFID运行。
发明内容
然而，如图31所示，在具有提供有用于驱动的电池的有源型RFID的半导体器件的情况下，存在这样的问题，即根据个体信息的发送和接收以及设置发送和接收所需要的无线电波的强度而随时间消耗电池电力，以至于最后不能产生发送和接收个体信息所需要的电力。因此，存在这样的问题，即产生了对电池的剩余容量的确认和对电池的替换，以继续使用具有提供有用于驱动的电池的有源型RFID的半导体器件。
此外，如图32所示，在具有通过使用外部无线电波(载波)的电力来产生用于驱动的电源的无源型RFID的半导体器件的情况下，存在这样的问题，即难以长距离地发送和接收信号以及保证发送和接收所需要的发送无线电波的电力，所以难以实现良好的发送和接收状态。因此，存在这样的问题，即从作为电源装置的读取器/写入器的天线到提供了足够的外部无线电波(载波)的电力的地方的距离被限制得较短，以使用具有通过使用外部无线电波(载波)的电力来产生用于驱动的电源的无源型RFID的半导体器件。
考虑到前面的问题，本发明的目的是提供一种包括RFID的半导体器件，其中个体信息可以被发送和接收，并且在不存在与用于驱动电源的电池随时间衰退相关的对电池剩余容量的确认和电池的替换的情况下即使当没有向用于驱动的电源提供足够的外部无线电波(载波)的电力时，个体信息的发送和接收也能保持在良好的状态。
为了解决上述问题，本发明提供了电池(也称为二次电池)作为RFID中用于提供电力的电源。除了向外部发送和从外部接收个体信息的天线之外，本发明还提供了作为向电池供应电力的装置的用于对电池充电的另一个天线。在下文中，显示了本发明的具体结构。
本发明的一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路通过增强天线接收信号并且发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路从读取器/写入器接收信号并且向读取器/写入器发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路从包括天线电路的充电器接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；增强天线；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路通过所述增强天线接收信号并且发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路通过所述增强天线接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；增强天线；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路接收信号并且发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路通过所述增强天线接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；增强天线；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路接收信号并且通过所述增强天线发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路通过所述增强天线从包括天线电路的充电器接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；增强天线；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路通过所述增强天线从读取器/写入器接收信号并且向读取器/写入器发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；增强天线；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路从读取器/写入器接收信号并且向读取器/写入器发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路通过所述增强天线从包括天线电路的充电器接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的另一个特征是一种半导体器件，其包括：第一天线电路；第二天线电路；增强天线；信号处理电路；以及电池，其中所述第一天线电路通过所述增强天线从读取器/写入器接收信号并且向读取器/写入器发送用于发送存储在所述信号处理电路中的数据的信号；以及所述第二天线电路通过所述增强天线从包括天线电路的充电器接收用于对所述电池充电的信号。
本发明的所述电池可以为包含在所述信号处理电路中的电源电路供电。
本发明的所述第一天线电路和所述第二天线电路可以通过电磁感应的方法发送和接收无线电信号。
在本发明中，可以满足关系式0.5m<M<1.5m，其中由所述第一天线电路接收到的信号频率设为M(M为正数)，由所述第二天线电路接收到的信号频率设为m(m为正数)。
本发明的电池可以是锂电池、镍氢电池、镍镉电池或者电容器。
本发明的半导体器件包括电池。因此，与传统半导体器件类似，本发明的半导体器件可以防止与电池随时间的衰退相关的用于发送和接收个体信息的电力不足的情况。此外，本发明的半导体器件具有接收用于向电池供电的信号的天线。因此，当使用外部的无线电波的电力时，电池可以在半导体器件不直接与充电器连接的情况下被充电。因此，能够在不产生对电池剩余容量的确认和电池的替换(象有源型RFID那样)的情况下继续使用本发明的半导体器件。此外，将驱动RFID的电力始终保存在电池中，从而可以获得运行RFID的足够电力，并且可以扩展读取器/写入器与RFID之间的通信距离。
附图说明
图1是示出实施方式1的半导体器件的结构的示意图。
图2是示出实施方式1的半导体器件的结构的示意图。
图3A～图3E是分别示出实施方式1的半导体器件的结构的视图。
图4A和图4B是分别示出实施方式1的半导体器件的结构的示意图。
图5是示出实施方式1的半导体器件的结构的示意图。
图6是示出实施方式1的半导体器件的结构的示意图。
图7是示出实施方式1的半导体器件的结构的视图。
图8是示出实施方式1的半导体器件的结构的视图。
图9是示出实施方式1的半导体器件的结构的视图。
图10是示出实施方式1的半导体器件的结构的视图。
图11A和图11B是分别示出实施方式2的半导体器件的结构的视图。
图12是示出实施方式2的半导体器件的结构的示意图。
图13是示出实施方式2的半导体器件的结构的示意图。
图14是示出实施方式2的半导体器件的结构的示意图。
图15是示出实施方式2的半导体器件的结构的示意图。
图16是示出实施方式2的半导体器件的结构的视图。
图17是示出实施方式2的半导体器件的结构的视图。
图18是示出实施方式2的半导体器件的结构的视图。
图19A～图19D是示出实施方式3的半导体器件的结构的示意图。
图20A～图20C是示出实施方式3的半导体器件的结构的示意图。
图21A和图21B是示出实施方式3的半导体器件的结构的示意图。
图22A和图22B是示出实施方式3的半导体器件的结构的示意图。
图23A和图23B是示出实施方式3的半导体器件的结构的示意图。
图24A～图24D是示出实施方式4的半导体器件的结构的示意图。
图25A和图25B是示出实施方式4的半导体器件的结构的示意图。
图26A和图26B是示出实施方式4的半导体器件的结构的示意图。
图27A和图27B是示出实施方式4的半导体器件的结构的示意图。
图28A和图28B是示出实施方式4的半导体器件的结构的示意图。
图29A和图29B是示出实施方式4的半导体器件的结构的示意图。
图30A～图30E是分别示出实施方式的模式的视图。
图31是示出传统结构的示意图。
图32是示出传统结构的示意图。
图33A～图33F是分别示出实施方式5的半导体器件的结构的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施方式。然而，本发明可以在各种模式中实现。对于本领域技术人员容易知道，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以对本发明的模式和细节进行各种变化。因此，本发明不被认为受限于下面的实施方式的描述。请注意，在下面说明的本发明结构的不同附图中通常使用相同的标号表示相同的组件。
(实施方式1)
将参考图1和图2中所示的框图来描述用作本发明的RFID的半导体器件。
图1的RFID100包括第一天线电路101、第二天线电路102、信号处理电路103以及电池104。信号处理电路103包括第一整流电路105、电源电路106、第二整流电路107、解调电路108、放大器109、逻辑电路110、存储器控制电路111、存储器电路112、逻辑电路113、放大器114以及调制电路115。
另外，图2示出了框图，其中第一天线电路101向读取器/写入器201发送信号并且从读取器/写入器201接收信号，并且第二天线电路102从充电器202接收信号。在图2中，通过第一整流电路105向电源电路106输入由第一天线电路101接收的信号。在图2中，通过第二整流电路107向电池104输入由第二天线电路102接收的信号，并且在适当时从电池104向电源电路106供电。
请注意，对于第一天线电路101和第二天线电路102中的每一个的天线形状没有特别限制。例如，如图3A所示，可以使用其中天线303覆盖在衬底301上的信号处理电路302的外围的结构。另外，如图3B所示，可以使用其中信号处理电路302被安排成放置在环形地形成在衬底301上的天线303之上的结构。此外，如图3C所示，可以使用依照在衬底301上的信号处理电路302的用于接收高频电磁波的天线303的形状。另外，如图3D所示，可以使用依照在衬底301上的信号处理电路302的180度全方向天线303(能够近似从任意方向接收信号)。另外，如图3E所示，可以使用依照在衬底301上的信号处理电路302的延伸为棒状的天线303的形状。此外，对于在信号处理电路103与第一天线电路101和第二天线电路102中的天线之间的连接没有特别限制。例如，天线303和信号处理电路302通过引线接合或凸点键合来连接。可替换的，可以将信号处理电路302附在天线303上，其中信号处理电路302是具有在其整个表面上的电极的芯片。在该方法中，通过使用ACF(各向异性导电膜)，信号处理电路302和天线303可以互相附着。在该实施方式中，采用图3B所示的形状作为第一天线电路101和第二天线电路102中的每一个的形状。也就是说，如图4A所示，第一天线电路101和第二天线电路102中的每一个都被描述为具有包括天线401和谐振电容器402的结构，并且天线电路403指的是天线401和谐振电容器402的组合。
另外，第一整流电路105和第二整流电路107可以是其中将由第一天线电路101和第二天线电路102接收的电磁波感应的交流信号转换为直流信号的电路。例如，如图4B所示，整流电路407可以包括二极管404、二极管405和平滑电容器406。
请注意，图2中的读取器/写入器201参考图5来描述。图5中的读取器/写入器500包括接收部分501、发送部分502、控制部分503、接口部分504和天线电路505。控制部分503控制接收部分501和发送部分502，以通过经由接口部分504的更高级器件506的控制来输出数据处理指令和数据处理结果。发送部分502对待发送到RFID100的数据处理指令进行调制，并且将它作为电磁波从天线电路505输出。接收部分501对由天线电路505接收的信号进行解调，并且将它作为数据处理结果输出到控制部分503。
在该实施方式中，图5中所示的读取器/写入器500的天线电路505连接到接收部分501和发送部分502并且每一个天线电路505都包括形成LC并行谐振电路的天线507和谐振电容器508。天线电路505在接收数据的同时，接收在天线电路505中由从RFID100作为电信号输出的信号感应的电动势。另外，在发送数据的同时，电流流过天线电路505，并且天线电路505向RFID100发送信号。
请注意，图2中的充电器202参考图6来描述。图6中的充电器600包括发送控制部分601和天线电路602。发送控制部分601对待发送到RFID100的用于充电的电信号进行调制，并且用于充电的信号从天线电路602被发送。
在该实施方式中，图6中所示的充电器600的天线电路602连接到发送控制部分601，并且包括形成LC并行谐振电路的天线603和谐振电容器604。在天线电路602中，电流流过天线电路602，并且在发送数据的同时，由天线603发送用于对RFID100充电的信号。
请注意，在图1中，第一天线电路101和第二天线电路102可以被堆叠在与信号处理电路103相同的衬底之上，或者可以作为外部天线提供。
另外，在该实施方式中，由第一天线电路101和第二天线电路102接收的信号优选地通过电磁感应方法来实现信号通信。因此，在图1和图2中的RFID100优选地具有包括第一线圈天线电路101和第二线圈天线电路102的结构。例如，图7示出了第一天线电路和第二天线电路的位置关系，以及在包括RFID的半导体器件中的天线形状。图7示出了一种结构，在该结构中第一线圈天线电路701和第二线圈天线电路702分别被提供在RFID700的前表面和后表面上，并且在该结构中接收来自充电器天线的信号。
图7中，当在与发送控制部分703连接的充电器的天线电路704之中的线圈天线705接近RFID的第二天线电路702时，从充电器中的天线电路704的线圈天线705产生交流磁场。交流磁场经过RFID700中的第二线圈天线电路702，所以由于电磁感应在RFID700中的第二线圈天线电路702的端子之间(在天线的一端与其另一端之间)产生了电动势。RFID700中的电池可以由该电动势充电。请注意，如图8所示，即使当RFID800被叠加时，提供在RFID800中的衬底的前表面和后表面上的用于充电的第二天线电路801也可以从充电器充电。另外如图9所示，RFID900可以具有这样的结构，在该结构中第一天线电路901和第二天线电路902可以被并排安排在相同衬底上，并且接收来自充电器的天线电路704的信号。
请注意，在第一天线电路101和读取器/写入器201之间发送和接收的信号频率是均由ISO等标准化的125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHz等。当然，在第一天线电路101和读取器/写入器201之间发送和接收的信号频率不限于此，并且例如，可以使用以下任意一个：300GHz～3THz的亚毫米波；30GHz～300GHz的毫米波；3GHz～30GHz的微波；300MHz～3GHz的超短波；30MHz～300MHz的甚短波；3MHz～30MHz的短波；300KHz～3MHz的中波；30KHz～300KHz的长波；和3KHz～30KHz的超长波。此外，在第一天线电路101和读取器/写入器201之间发送和接收的信号是其中调制了载波的信号。载波的调制方法可以是模拟调制或数字调制，或者可以是幅度调制、相位调制、频率调制和扩展频谱中的任意一种。优选地，可以使用幅度调制或频率调制。
请注意，当在第二天线电路102和充电器202之间发送和接收的信号频率设为m(m为正数)且在第一天线电路101和读取器/写入器201之间发送和接收的信号频率设为M(M为正数)时，优选使用满足关系式0.5m<M<1.5m且m≠M的频率。当输入到第二天线电路102的信号频率设置在上述范围内时，在不明显改变第一天线电路101和第二天线电路102的形状的情况下可以实现设计，这是优选的。
请注意，可以通过两种方式向图1和图2中的电源电路106供电：一种是这样的电源，其中该电源被制作以致与在传统实例中描述的无源型RFID相类似的载波信号在第一整流电路105中被整流，并且驱动信号处理电路103的每一个电路的电源通过电源电路106产生；另一种是这样的电源，其中该电源被制作以致电池104由经过第二整流电路107的从第二天线电路102输入的电池充电信号来充电，并且提供充在电池104中的电力。当通信距离延长时在不能从RFID100的第一天线电路101获得足够电力的情况下，可以将充在电池104中的电力提供给电源电路106。
参考图10描述图1和图2中的电源电路的实例。电源电路包括参考电压电路和缓冲放大器。参考电压电路包括电阻器1001和二极管接法晶体管1002和1003，并且产生与晶体管的两倍VGS相等的参考电压。缓冲放大器包括：包括晶体管1005和1006的差分电路；包括晶体管1007和1008的电流镜电路；以及包括电流源电阻器1004、晶体管1009和电阻器1010的共源极放大器。
在图10中所示的电源电路中，当从输出端流过的电流较大时，供应给晶体管1009的电流较小，反之当从输出端流过的电流较小时，供应给晶体管1009的电流较大。因此，执行操作使得流过晶体管1010的电流恒定。此外，输出端的电位与参考电压电路具有几乎相同的值。这里，示出了包括参考电压电路和缓冲放大器的电源电路；然而，本发明不限于图10中的电源电路，它还可以是其他电路。
请注意，在本说明书中，电池表示可通过充电恢复其连续使用时间的电池。请注意，优选地使用片状电池作为该电池。例如，该电池可以通过使用锂电池，优选地使用凝胶状电解质的锂聚合物电池、锂离子电池等等而被制作得更小。当然，可以使用任何电池作为该电池只要它是可充电的电池，并且可以使用能够充电和放电的电池诸如镍氢电池或者镍镉电池，或者可以使用具有高电容的电容器等等。
接下来，下面描述图1和图2中所示的从读取器/写入器201向RFID100发送数据的操作。通过第一整流电路105将第一天线电路101接收的信号进行半波整流，然后对其平滑化。向电源电路106输入通过第一整流电路105半波整流和平滑化的电压。电源电路向第一整流电路105、电源电路106、第二整流电路107、解调电路108、放大器109、逻辑电路110、存储器控制电路111、存储器电路112、逻辑电路113、放大器114和调制电路115提供已经稳定的电压。
另外，通过放大器109向逻辑电路110输入由第一天线电路101接收的信号作为时钟信号。此外，由解调电路108对从第一天线电路101输入的信号进行解调并且将其作为数据输入到逻辑电路110。
在逻辑电路110中，解码所输入的数据。读取器/写入器201在通过变形镜码(deformation mirror code)、NRZ-L码等对数据编码之后发送该数据，并且由逻辑电路110对它解码。将所解码的数据发送到存储器控制电路111；因此，将存储在存储器电路112中的数据读出。存储器电路112需要是即使在电力切断时也能够保存数据的非易失性存储器电路，并且使用掩模ROM等。
另外，当读取器/写入器201接收图1和图2中所示的RFID100中的存储器电路112中存储的数据时，如下执行操作。通过第一整流电路105对第一天线电路101接收的信号进行半波整流，然后对其平滑化。向电源电路106输入通过第一整流电路105半波整流和平滑化的电压。电源电路向第一整流电路105、电源电路106、第二整流电路107、解调电路108、放大器109、逻辑电路110、存储器控制电路111、存储器电路112、逻辑电路113、放大器114和调制电路115提供已经稳定的电压。
此外，通过放大器109向逻辑电路110输入由第一天线电路101接收的交流信号，并执行逻辑运算。然后，使用来自逻辑电路110的信号来控制存储器控制电路111，并调用在存储器电路112中存储的数据。通过逻辑电路113处理从存储器电路112调用的数据，通过放大器114放大该数据，然后，运行调制电路115。虽然根据诸如ISO14443、ISO15693、或ISO18000的标准实现数据处理，但是可以采用除了这些标准之外的处理系统，只要保证与读取器/写入器的兼容性即可。
当调制电路115运行时，第一天线电路101的阻抗改变。因此，受第一天线电路101影响的读取器/写入器201的信号改变。当读取器/写入器读取该改变时，能够获知RFID100中的存储器电路112中存储的数据。这种调制方法称为负载调制方法。
接下来，下面描述由充电器202在图1和图2中所示的RFID100中充电的操作。通过第二整流电路107对第二天线电路接收的信号进行半波整流并对其平滑化。将通过第二整流电路107半波整流和平滑化的电压临时存储在电池104中。将电池104中保存的电力用作向电源电路106提供的电力。请注意，当可以接收由第一天线电路提供的信号但是用于向读取器/写入器发送信号的电力不足时，可以使用设置有确定是否由电池提供电力的电路的结构。
接下来，示出了图1中所示的RFID100的顶视图的实例。根据RFID100的功能和大小，RFID100可以具有这样的布局，在该布局中第一天线电路、第二天线电路、信号处理电路和电池在衬底上堆叠或并排排列。此外，信号处理电路可分成与第一天线电路相关的电路和与第二天线电路相关的电路。与第一天线电路相关的电路称为第一信号处理电路，并且与第二天线电路相关的电路称为第二信号处理电路。具体地，第一信号处理电路相当于图1中的第二整流电路107，第二信号处理电路相当于图1的信号处理电路103中的除了第二整流电路之外的结构。图11A和图11B中所示的顶视图示出了第一天线电路1101、第二天线电路1102、第一信号处理电路1103A、第二信号处理电路1103B和电池1104之间的位置关系的实例。
图11A中所示的作为实例的顶视图的结构可以是这样的结构，在该结构中第一天线电路1101、第二天线电路1102、第一信号处理电路1103A和第二信号处理电路1103B被提供在一个表面上；并且电池1104被提供在另一个表面上。另外，图11B中所示的顶视图的结构可以是这样的结构，在该结构中第一天线电路1101和第一信号处理电路1103A被提供在一个表面上；第二天线电路1102和第二信号处理电路1103B被提供在另一个表面上；并且电池1104被提供在第一信号处理电路1103A和第二信号处理电路1103B之间。
请注意，在图11A和图11B中，通过图示电池1104而描述了RFID中电池1104的位置；然而，本发明不限于此，而取决于电池的种类。例如，变薄到具有约10μm到100μm厚度的锂离子二次电池可以与第一信号处理电路1103A或第二信号处理电路1103B同时形成。另外，薄膜电容器可以与第一信号处理电路1103A或第二信号处理电路1103B同时形成以用作电池1104。由于其较宽的灵活性和更广泛的应用范围，优选地使用包括具有制作的更小且变薄的电池1104、第一信号处理电路1103A和第二信号处理电路1103B的RFID的半导体器件。
如上所述，包括本发明的RFID的半导体器件包括电池。因此，与传统半导体器件类似，本发明的半导体器件可以防止与电池随时间的衰退相关的用于发送和接收个体信息的电力不足的情况。此外，本发明的半导体器件具有接收用于向电池供电的信号的天线。因此，当使用外部的无线电波的电力时，电池可以在半导体器件不直接与充电器连接的情况下被充电。因此，能够在不产生对电池剩余容量的确认和电池的替换(象有源型RFID那样)的情况下继续使用本发明的半导体器件。此外，将电力保存在电池中，从而可以获得足够运行RFID的电力，并且可以扩展读取器/写入器与RFID之间的通信距离。
请注意，可以结合本说明书中的其他实施方式的描述来实现本实施方式。
(实施方式2)
本实施方式将参考附图描述在具有实施方式1中所示的RFID的半导体器件中具有增强(booster)天线电路(以下称为增强天线)的结构。请注意，在本实施方式中使用的附图中，相同的标号用于与实施方式1中相同的部分。
请注意，本实施方式中描述的增强天线表示这样的天线(以下称为增强天线)，其中该天线大于从读取器/写入器接收信号并将它输出到包含在半导体器件中的RFID的信号处理电路的天线(以下称为第一芯片天线或第一天线电路)，或者大于从包含在半导体器件中的充电器接收信号的天线(以下称为第二芯片天线或第二天线电路)。增强天线与第一芯片天线或第二芯片天线在频带上谐振并且磁场耦合，因此由读取器/写入器或充电器振荡的信号可以被有效地发送到目标RFID。由于增强天线通过磁场与线圈天线连接，所以增强天线不需要直接与芯片天线和信号处理电路连接，这是优选的。
参照图12和图13中所示的框图描述在本实施方式中用于RFID的半导体器件。
图12的RFID100包括第一天线电路101、第二天线电路102、增强天线1201、信号处理电路103和电池104。信号处理电路103包括第一整流电路105、电源电路106、第二整流电路107、解调电路108、放大器109、逻辑电路110、存储器控制电路111、存储器电路112、逻辑电路113、放大器114和调制电路115。
图13示出框图，其中增强天线1201向读取器/写入器201发送和从读取器/写入器201接收信号，并且磁场耦合到第一天线电路101，使得来自读取器/写入器的信号被发送和接收，并且第二天线电路102接收来自充电器202的信号。在图13中，增强天线1201从读取器/写入器201接收信号，并且根据电磁感应被磁场耦合到第一天线电路，使得通过第一整流电路105向电源电路106输入由第一天线电路101接收的信号并且将该信号输入到解调电路108和放大器109。此外在图13中，通过第二整流电路107向电池104输入由第二天线电路102接收的信号，并且在适当时从电池104向电源电路106供应电力。通过图13中所示的结构，可以比实施方式1更多地扩展在读取器/写入器201和RFID100之间的信号发送和接收的通信距离，这是优选的，因为可以更可靠发送和接收数据。
另外，增强天线1201的调谐不限于第一天线电路，并且可以通过变化调谐增强天线1201的频带将增强天线1201磁场耦合到另一个天线。
例如，图14示出框图，其中增强天线1201从充电器202接收信号，并且磁场耦合到第二天线电路102，使得来自充电器的信号被接收，并且第一天线电路101向读取器/写入器201发送和从读取器/写入器201接收信号。在图14中，增强天线1201从充电器202接收信号，并且根据电磁感应被磁场耦合到第二天线电路，使得通过第二整流电路107向电池104输入由第二天线电路102接收的信号。然后，在适当时，从电池104向电源电路106供电。此外在图14中，通过第一整流电路105向电源电路106输入由第一天线电路101接收的信号，并且将该信号输入到解调电路108和放大器109。通过图14中所示的结构，可以扩展在充电器202和RFID100之间的信号发送和接收的通信距离，这是优选的，因为可以更可靠地对电池执行充电。
此外，增强天线1201的调谐不限于第一天线电路或第二天线，并且可以通过扩展调谐增强天线1201的频带将增强天线1201磁场耦合到多个天线。
例如，图15示出框图，其中增强天线1201向读取器/写入器201发送信号并且从读取器/写入器201和充电器202接收信号，并且磁场耦合到第一天线电路101和第二天线电路102，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。在图15中，增强天线1201从读取器/写入器201接收信号，并且根据电磁感应被磁场耦合到第一天线电路，使得通过第一整流电路105向电源电路106输入由第一天线电路101接收的信号。另外，在图15中，增强天线1201从充电器202接收信号，并且根据电磁感应被磁场耦合到第二天线电路，使得通过第二整流电路107向电池104输入由第二天线电路102接收的信号。然后，在适当时，从电池104向电源电路106供应电力。调谐第一天线电路和第二天线电路的频率彼此接近，使得更多地增大在增强天线中电磁感应的效率，这是优选的。因此，当在第二天线电路102和充电器202之间发送和接收的信号频率设为m(m为正数)且在第一天线电路101和读取器/写入器201之间发送和接收的信号频率设为M(M为正数)时，优选使用满足关系式0.5m<M<1.5m且m≠M的频率。除了以上有利的影响之外，当输入到第二天线电路102的信号频率设置在上述范围内时，在不明显改变第一天线电路101和第二天线电路102的形状的情况下可以实现设计，这是优选的。通过图15中所示的结构，可以扩展在读取器/写入器201和RFID100之间的信号发送和接收的通信距离以及在充电器202和RFID100之间的信号发送和接收的通信距离，这是优选的，因为可以更可靠发送和接收数据以及可以更可靠地对电池104执行充电。
请注意，第一天线电路101、第二天线电路102和增强天线中的天线形状没有特别限制。例如，可采用具有实施方式1中所述的图3B中所示的形状的天线。请注意，由于其功能，优选地使用具有比磁场耦合的天线电路更大形状的天线作为增强天线。另外，如实施方式1中所述的图4A中所示，第一天线电路101、第二天线电路102和增强天线均被描述为具有包括天线401和谐振电容器402的结构，并且天线电路403指的是天线401和谐振电容器402的组合。
另外，图12～15中的第一整流电路105和第二整流电路107与实施方式1中所示的类似，并且如图4B所示，整流电路407可以包括二极管404、二极管405和平滑电容器406。
请注意，图13～15中的读取器/写入器201与实施方式1中所示的类似，并且可以使用图5所示的结构。
请注意，图13～15中的充电器202与实施方式1中所示的类似，并且可以使用图6所示的结构。
请注意，在图13～15中，第一天线电路101和第二天线电路102可堆叠在与信号处理电路103相同的衬底上，或者可作为外部天线提供。
在本实施方式中，由第一天线电路101、第二天线电路102和增强天线1201接收的信号优选地通过电磁感应方法来通信。因此，在图13～15中的RFID100优选地具有包括第一线圈天线电路101、第二线圈天线电路102和线圈增强天线1201的结构。例如，图16示出了第一天线电路、第二天线电路和增强天线之间的位置关系，以及在包括具有图14所示结构的RFID的半导体器件中的天线形状。图16示出了这样的结构，在该结构中第一线圈天线电路1601和第二线圈天线电路1602被提供在RFID1600的一个表面上，增强天线1603被提供在RFID1600的另一个表面上，并且在该结构中接收来自充电器天线的信号。
图16中，当在与发送控制部分1604连接的充电器的天线电路1605之中的线圈天线1606接近RFID的增强天线1603时，由充电器中的天线电路1605的线圈天线1606产生交流磁场。交流磁场经过RFID1600中的线圈增强天线1603，使得由于电磁感应在RFID1600中的线圈增强天线1603的端子之间(在天线的一端与其另一端之间)产生了电动势。由于电磁感应在线圈增强天线1603中产生了电动势，并且由增强线圈自身产生了交流磁场。然后，从增强天线1603产生的交流磁场经过RFID1600中的第二线圈天线电路1602，使得由于电磁感应在RFID1600中的第二线圈天线电路1602的端子之间(在天线的一端与其另一端之间)产生了电动势。RFID1600中的电池可以由该电动势充电。
另外，图17示出了与图16所示结构不同的结构。图17示出了这样的结构，在该结构中线圈增强天线1603或者和第一天线电路1601或者和第二天线电路1602被提供在RFID1600的一个表面上，且第一天线电路1601和第二天线电路1602中的另一个被提供在RFID1600的另一个表面上，并且在该结构中接收来自充电器天线的信号。在图17中，当在与发送控制部分1604连接的充电器的天线电路1605之中的线圈天线1606接近RFID的增强天线1603时，由充电器中的天线电路1605的线圈天线1606产生交流磁场。交流磁场经过RFID1600中的线圈增强天线1603，使得由于电磁感应在RFID1600中的线圈增强天线1603的端子之间(在天线的一端与其另一端之间)产生了电动势。由于电磁感应在线圈增强天线1603中产生了电动势，并且由增强线圈自身产生了交流磁场。然后，从增强天线1603产生的交流磁场经过RFID1600中的第二线圈天线电路1602，并且由于电磁感应在RFID1600中的第二线圈天线电路1602的端子之间(在天线的一端与其另一端之间)产生了电动势。RFID1600中的电池可以由该电动势充电。可以设计本实施方式中的第一天线电路、第二天线电路和增强天线的布置使得天线被放置以使交流磁场经过天线线圈。另外，如图17所示，通过将第一天线电路或第二天线电路安排在占有较大面积的增强天线内部，可以实现高效的布置；因此，电池面积等可以增大并且天线的线圈数目可以增大，这是优选的。
即使当如实施方式1中的图8所示RFID被重叠放置时，图16和图17所示的RFID1600也能从充电器充电。
请注意，在第一天线电路101和读取器/写入器201之间发送和接收的信号频率与实施方式1的类似；因此，在本实施方式中描述被省略。
请注意，在第二天线电路102和充电器202之间发送和接收的信号频率与实施方式1的类似；因此，在本实施方式中描述被省略。
请注意，可以通过两种方式向图12～15中的电源电路106供电：一种是这样的电源，其中该电源被制作以致与在传统实例中描述的无源型RFID相类似的载波信号在第一整流电路105中被整流，并且驱动信号处理电路103中的每一个电路的电源通过电源电路106产生；另一种是这样的电源，其中该电源被制作以致电池104由经过第二整流电路107的从第二天线电路102输入的电池充电信号来充电，并且提供充在电池104中的电力。当通信距离延长时在不能从RFID100的第一天线电路101获得足够电力的情况下，可以将充在电池104中的电力提供给电源电路106。
图12～15中的电源电路106与实施方式1中图10所示的实例类似；因此，在本实施方式中描述被省略。
另外，图12～15中所示的RFID100的操作与实施方式1中所述的操作类似；因此，在本实施方式中描述被省略。
接下来，示出了图12所示的RFID100的顶视图的实例。根据图12所示的RFID100的功能和大小，RFID100可以具有这样的布局，在该布局中第一天线电路、第二天线电路、增强天线、信号处理电路和电池在衬底上堆叠或并排排列。此外，信号处理电路可分成与第一天线电路相关的电路和与第二天线电路相关的电路。与第一天线电路相关的电路称为第一信号处理电路，与第二天线电路相关的电路称为第二信号处理电路。具体地，第一信号处理电路相当于图12中的第二整流电路107，第二信号处理电路相当于图12的信号处理电路103中的除了第二整流电路之外的结构。图18所示的顶视图示出了第一天线电路1801、第二天线电路1802、第一信号处理电路1803A、第二信号处理电路1803B、电池1804和增强天线1805之间的位置关系的实例。
图18中所示的作为实例的顶视图的结构可以是这样的结构，在该结构中第一天线电路1801、第二天线电路1802、第一信号处理电路1803A和第二信号处理电路1803B被提供在一个表面上；增强天线1805被提供在另一个表面上；并且电池1804被提供在第一信号处理电路1803A和第二信号处理电路1803B之间。
请注意，在图18中，通过图示电池1804而描述了RFID中电池1804的位置；然而，本发明不限于此，而取决于电池的种类。例如，变薄到具有约10μm到100μm厚度的锂离子二次电池可以与第一信号处理电路1803A或第二信号处理电路1803B同时形成。另外，薄膜电容器可以与第一信号处理电路1803A或第二信号处理电路1803B同时形成以用作电池1804。由于其较宽的灵活性、更广泛的应用范围和缩短的制造过程，优选地使用包括具有变薄的电池1804和制作的更小且变薄的第一信号处理电路1803A或第二信号处理电路1803B的RFID的半导体器件。
如上所述，包括本发明的RFID的半导体器件包括电池。因此，与传统半导体器件类似，本发明的半导体器件可以防止与电池随时间的衰退相关的用于发送和接收个体信息的电力不足的情况。此外，本发明的半导体器件具有接收用于向电池供电的信号的天线。因此，当使用外部的无线电波的电力时，电池可以在半导体器件不直接与充电器连接的情况下被充电。因此，能够在不产生对电池剩余容量的确认和电池的替换(象有源型RFID那样)的情况下继续使用本发明的半导体器件。此外，将用于驱动RFID的电力始终保存在电池中，从而可以获得足够运行RFID的电力，并且可以扩展读取器/写入器与RFID之间的通信距离。
此外，本实施方式的结构具有除实施方式1的结构之外的增强天线。因此，存在好处，即能够可靠地实现用于在RFID与读取器/写入器之间发送和接收数据以及由RFID从充电器接收用于充电的信号的通信。
请注意，可以结合本说明书中的其他实施方式的描述来实现本实施方式。
(实施方式3)
本实施方式将参考附图来描述用于制造以上实施方式所示的半导体器件的方法的实例。
首先，在图19A中，释放层1903在衬底1901的一个表面上方形成，在这两者之间插入有绝缘膜1902，随后，将用作基础膜(basefilm)的绝缘膜1904与半导体膜1905(例如，包含非晶硅的膜)堆叠。请注意，可依次形成绝缘膜1902、释放层1903、绝缘膜1904和半导体膜1905。
请注意，作为衬底1901，可使用玻璃衬底、石英衬底、金属衬底(诸如陶瓷衬底或不锈钢衬底)或者诸如Si衬底的半导体衬底。另外，可使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、丙烯酸等形成的衬底作为塑料衬底。请注意，在该过程中，将释放层1903设置在衬底1901的整个表面上方，在这两者之间插入有绝缘膜1902。然而，可以在衬底1901的整个表面上方设置释放层，然后，可通过光刻方法选择性地设置释放层，如必要的话。
通过CVD法、溅射法等，由绝缘材料(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))形成绝缘膜1902和绝缘膜1904。例如，在绝缘膜1902和绝缘膜1904均具有双层结构的情况下，则可形成氮氧化硅膜作为第一绝缘膜，可形成氧氮化硅膜作为第二绝缘膜。或者，可形成氮化硅膜作为第一绝缘膜，可形成氧化硅膜作为第二绝缘膜。绝缘膜1902用作防止衬底1901中的杂质元素混入释放层1903或混入其上形成的元件的阻挡层。绝缘膜1904用作防止衬底1901和释放层1903中的杂质元素混入在绝缘膜1904上方形成的元件的阻挡层。通过以这样方式形成均用作阻挡层的绝缘膜1902和绝缘膜1904，能够防止在衬底1901中的碱土金属或碱金属(例如Na)，或者释放层1903中包含的杂质元素对将要在绝缘膜1904上方形成的元件产生不利影响。在使用石英作为衬底1901的情况下，可省略绝缘膜1902和绝缘膜1904。
作为释放层1903，可使用金属膜、金属膜和金属氧化物膜的叠层结构等。金属膜形成为由从下述元素中选择的元素或包含下述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层膜或叠层膜，其中所述元素包括：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)。可通过溅射法、各种CVD法(诸如等离子体CVD法)等使用这些材料形成金属膜。对于金属膜和金属氧化物膜的叠层结构，在形成上述金属膜之后，可以通过在氧气氛或N2O气氛中进行等离子体处理或者在氧气氛或N2O气氛中进行热处理的方式，在金属膜的表面上形成金属膜的氧化物或氧氮化物。例如，在通过溅射法、CVD法等形成钨膜作为金属膜的情况下，可通过在钨膜上执行等离子体处理的方式在钨膜表面上形成氧化钨的金属氧化物膜。在这种情况下，将钨的氧化物表示为WOx，其中x的值为2～3。存在x＝2(WO2)、x＝2.5(W2O5)、x＝2.75(W4O11)、x＝3(WO3)等情况。在形成钨的氧化物时，没有特别限制上述x的值，并且可根据刻蚀速率等决定要形成哪种氧化物。或者，例如，可以形成金属膜(诸如钨)，之后，可通过溅射法在金属膜上形成氧化硅(SiO2)等的绝缘膜，并可以在金属膜上形成金属氧化物(例如，在钨上的钨氧化物)。此外，作为等离子体处理，例如，可执行上述的高密度等离子体处理。另外，除了金属氧化物膜，还可以使用金属氮化物或金属氧氮化物。在这种情况下，金属膜可以经历在氮气氛或氮氧气氛中的等离子体处理或热处理。
通过溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等形成厚度为25～200nm(优选地30～150nm)的半导体膜1905。
接下来，如图19B所示，通过激光照射使半导体膜1905结晶。可以通过将激光照射方法与使用RTA或退火炉的热结晶方法或与使用促进结晶的金属元素的热结晶方法结合的方法等，使半导体膜1905结晶。之后，刻蚀所获得的结晶半导体膜以使其具有期望形状；从而形成结晶半导体膜1905a～1905f。然后形成栅极绝缘膜1906，以覆盖结晶半导体膜1905a～1905f。
通过CVD法、溅射法等，由绝缘材料(例如，氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y>0)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y>0))形成栅极绝缘膜1906。例如，在栅极绝缘膜1906具有双层结构的情况下，可以形成氧氮化硅膜作为第一绝缘膜，并可以形成氮氧化硅膜作为第二绝缘膜。或者，可以形成氧化硅膜作为第一绝缘膜，并可以形成氮化硅膜作为第二绝缘膜。
以下简单描述结晶半导体膜1905a～1905f的制造步骤实例。首先，通过等离子体CVD法形成具有50～60nm厚度的非晶半导体膜。接下来，在非晶半导体膜上保留包含用以促进结晶的金属元素镍的溶液，并在非晶半导体膜上执行脱氢处理(在500℃，持续1小时)和热结晶处理(在550℃，持续4小时)；从而形成结晶半导体膜。随后，用激光照射结晶半导体膜并使用光刻方法，从而形成结晶半导体膜1905a～1905f。请注意，可以不进行使用促进结晶的金属元素的热结晶，而仅通过激光照射使非晶半导体膜结晶。
作为用于结晶的激光振荡器，可使用连续波激光束(CW激光束)或脉冲波激光束(脉冲激光束)。作为这里可使用的激光束，可使用从以下中的一个或多个发射的激光束：气体激光器，诸如Ar激光器、Kr激光器或受激准分子激光器；其介质是单晶YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4，或添加有Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中一个或多个作为杂质的多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3或GdVO4的激光器；玻璃激光器；红宝石激光器；紫翠玉激光器；钛：蓝宝石激光器；铜蒸气激光器；或金蒸气激光器。在使用这种激光束的基波或基波的第二至第四谐波时，可能获得具有较大粒度的结晶。例如，可使用Nd:YVO4激光(1064nm的基波)的第二谐波(532nm)或第三谐波(355nm)。在这种情况下，需要大约0.01～100MW/cm2(优选地，0.1～10MW/cm2)的激光能量密度。以大约10～2000cm/sec(秒)的扫描速率进行照射。请注意，使用单晶YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3或GdVO4，或者添加有Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中一个或多个作为杂质的多晶(陶瓷)YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3或GdVO4作为介质的激光器；Ar离子激光器；或钛：蓝宝石激光器可连续振荡。此外，可通过执行Q开关操作、模式同步等，以10MHz或更高的重复速率执行其脉冲振荡。在以10MHz或更高的重复速率对激光束进行振荡的情况下，在通过激光器熔化半导体膜之后并且在其固化之前，用下一个脉冲照射半导体膜。因此，与使用具有较低重复速率的脉冲激光的情况不同，可以在半导体膜中连续移动固体-液体界面，从而可获得在扫描方向上连续生长的晶粒。
可选择地，可通过在半导体膜1905a～1905f上进行上述高密度等离子体处理以氧化或氮化表面的方式形成栅极绝缘膜1906。例如，通过引入稀有气体(例如，He、Ar、Kr或Xe)和氧、氧化氮(NO2)、氨、氮、氢等的混合气体的等离子体处理来形成该膜。在通过引入微波执行在这种情况下的等离子体的激发时，可以以较低电子温度产生高密度等离子体。可通过这种高密度等离子体产生的氧基(存在包括OH基的情况)或氮基(存在包括NH基的情况)，氧化或氮化半导体膜的表面。
通过使用这种高密度等离子体处理，在半导体膜上形成具有1～20nm(典型地，5～10nm)厚度的绝缘膜。由于这种情况的反应是固相反应，所以在绝缘膜和半导体膜之间的界面态密度可以非常地低。由于这种高密度等离子体处理直接氧化(或氮化)半导体膜(晶体硅或多晶硅)，所以理想地，将形成的绝缘膜厚度的不均匀度可以非常地小。此外，即使在晶体硅的晶粒边界也没有加强氧化，这得到了很优选的条件。也就是说，通过由这里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，可以形成具有良好均匀性和低界面态密度的绝缘膜，而不会在晶粒边界出现异常的氧化反应。
作为栅极绝缘膜1906，可以单独使用由高密度等离子体处理形成的绝缘膜，或者可以通过使用等离子体或热反应的CVD法在其上形成氧化硅、氧氮化硅、氮化硅等的绝缘膜，以形成叠层。在任意情况下，包括在一部分栅极绝缘膜或整个栅极绝缘膜中的由高密度等离子体形成的绝缘膜的晶体管可以减少不均匀特征。
此外，用连续波激光束或以10MHz或更高重复速率振荡的激光束照射半导体膜并在用于结晶的一个方向上扫描半导体膜而获得的半导体膜1905a～1905f，具有晶体在激光束的扫描方向上生长的特性。在放置晶体管使得扫描方向与沟道长度方向(在形成沟道形成区域时载流子流动的方向)对准并且使用上述栅极绝缘膜时，可以获得具有较少特征变化和较高电子场效应迁移率的薄膜晶体管(TFT)。
接下来，在栅极绝缘膜1906上堆叠第一导电膜和第二导电膜。这里，通过CVD法、溅射法等形成具有20～100nm厚度的第一导电膜。形成具有100～400nm厚度的第二导电膜。使用从钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)等中选择的元素，或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料来形成第一导电膜和第二导电膜。或者，使用掺杂有例如磷的杂质元素的多晶硅代表的半导体材料形成所述导电膜。作为第一导电膜和第二导电膜的组合的实例，可给出氮化钽膜和钨膜、氮化钨膜和钨膜、氮化钼膜和钼膜等。由于钨和氮化钽具有较高耐热性，所以可以在形成第一导电膜和第二导电膜之后执行用于热激发的热处理。此外，在使用三层结构代替双层结构的情况下，可以采用钼膜、铝膜和钼膜的叠层结构。
接下来，使用光刻方法形成抗蚀剂掩模，并执行用于形成栅电极和栅极线的刻蚀处理，从而在半导体膜1905a～1905f上形成栅电极1907。这里，示出栅电极1907中的一个具有第一导电膜1907a和第二导电膜1907b的叠层结构的实例。
接下来，如图19C所示，将栅电极1907用作掩模，并通过离子掺杂方法或离子注入方法以较低浓度对半导体膜1905a～1905f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形成抗蚀剂掩模，并且以较高浓度对半导体膜1905a～1905f添加赋予p型导电性的杂质元素。作为表现n型导电性的杂质元素，可以使用磷(P)、砷(As)等。作为表现p型导电性的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)等。这里，将磷(P)用作赋予n型导电性的杂质元素，并且将其选择性地引入到半导体膜1905a～1905f中使得它们包含浓度为1×1015～1×1019/cm3的磷(P)，并且因此，形成n型杂质区1908。此外，将硼(B)用作赋予p型导电性的杂质元素，并且将其选择性地引入到半导体膜1905c～1905e中使得它们包含浓度为1×1019～1×1020/cm3的硼(B)，并且因此，形成p型杂质区1909。
接下来，形成绝缘膜，以覆盖栅极绝缘膜1906和栅电极1907。通过等离子体CVD法、溅射法等形成绝缘膜，作为包含无机材料(例如硅、硅氧化物或硅氮化物)或有机材料(例如有机树脂)的单层膜或叠层膜。接下来，通过主要沿垂直方向刻蚀的各向异性刻蚀来选择性刻蚀绝缘膜，从而形成与栅电极1907的侧表面接触的绝缘膜1910(也称为侧壁)。在形成LDD(轻掺杂漏极)区时，绝缘膜1910用作掺杂掩模。
接下来，使用通过光刻方法形成的抗蚀剂掩模、栅电极1907和绝缘膜1910作为掩模，以高浓度向半导体膜1905a、1905b、1905d和1905f添加赋予n型导电性的杂质元素，从而形成n型杂质区1911。这里，将磷(P)用作赋予n型导电性的杂质元素，并将其选择性地引入到半导体膜1905a、1905b、1905d和1905f中使得它们包含浓度为1×1019～1×1020/cm3的磷(P)，并且因此，形成具有比杂质区1908更高浓度的n型杂质区1911。
通过上述步骤形成了如图19D所示的n沟道薄膜晶体管1900a、1900b、1900d和1900f以及p沟道薄膜晶体管1900c和1900e。
请注意，在n沟道薄膜晶体管1900a中，在与栅电极1907中的一个重叠的半导体膜1905a的区域中形成沟道形成区；在不与栅电极1907和绝缘膜1910重叠的区域中形成杂质区1911，该杂质区1911形成源极区或漏极区；并且在与绝缘膜1910重叠的区域中形成轻掺杂漏极区(LDD区)，且该轻掺杂漏极区(LDD区)在沟道形成区和杂质区1911之间。另外，n沟道薄膜晶体管1900b、1900d和1900f类似地被提供有沟道形成区、轻掺杂漏极区和杂质区1911。
此外，在p沟道薄膜晶体管1900c中，在与栅电极1907中的一个重叠的半导体膜1905c的区域中形成沟道形成区，并且在不与栅电极1907中的一个重叠的区域中形成杂质区1909，该杂质区1909形成源极区或漏极区。另外，p沟道薄膜晶体管1900e类似地被提供有沟道形成区和杂质区1909。请注意，这里p沟道薄膜晶体管1900c和1900e没有被提供有LDD区；然而，p沟道薄膜晶体管可以被提供有LDD区而n沟道薄膜晶体管不一定被提供有LDD区。
接下来，如图20A所示，形成单层或叠层的绝缘膜，以覆盖半导体膜1905a～1905f、栅电极1907等；从而在绝缘膜上形成导电膜1913，其与形成薄膜晶体管1900a～1900f的源极区或漏极区的杂质区1909和1911电连接。通过CVD法、溅射法、SOG法、液滴排放(droplet
discharge)法、丝网印刷法等，使用无机材料(例如硅氧化物或硅氮化物)、有机材料(例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯酸或环氧树脂)、硅氧烷材料等形成单层或叠层的绝缘膜。这里，绝缘膜具有双层结构，形成氮氧化硅膜作为第一绝缘膜1912a，且形成氧氮化硅膜作为第二绝缘膜1912b。另外，导电膜1913形成半导体膜1905a～1905f的源电极或漏电极。
请注意，在形成绝缘膜1912a和1912b之前或形成绝缘膜1912a和1912b的一个或多个薄膜之后，可以进行热处理，用于恢复半导体膜的结晶度、激活已添加到半导体膜中的杂质元素或对半导体膜氢化。对于热处理，可以采用热退火、激光退火法、RTA法等。
通过CVD法、溅射法等，使用从铝(Al)、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)中选择的元素，或包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料来形成单层或叠层的导电膜1913。例如，包含铝作为其主要成分的合金材料对应于包含铝作为其主要成分并且还包含镍的材料，或者包含铝作为其主要成分并且还包含镍以及碳与硅中的一个或两者的合金材料。导电膜1913优选地采用，例如，阻挡膜、铝-硅(Al-Si)膜和阻挡膜的叠层结构，或者阻挡膜、铝-硅(Al-Si)膜、氮化钛(TiN)膜和阻挡膜的叠层结构。请注意，阻挡膜对应于通过使用钛、钛的氮化物、钼或钼的氮化物形成的薄膜。具有较低阻抗和价格便宜的铝和铝硅是用于形成导电膜1913的最佳材料。另外，当形成上阻挡层和下阻挡层时可以防止产生铝或铝硅的突起。此外，当通过使用高还原性元素的钛形成阻挡膜时，即使在结晶半导体膜上形成薄的自然氧化物膜，该自然氧化物膜也会被还原，从而可以获得与结晶半导体膜的良好接触。
接下来，形成绝缘膜1914以覆盖导电膜1913，并且在绝缘膜1914上形成将被电连接至导电膜1913的导电膜1915a和1915b，该导电膜1913形成半导体膜1905a和1905f的源电极或漏电极。形成将被电连接至导电膜1913的导电膜1916a和1916b，该导电膜1913形成半导体膜1905b和1905e的源电极或漏电极。请注意，可以与导电膜1915a和1915b同时使用相同材料形成导电膜1916a和1916b。可以使用对于导电膜1913给出的任意材料形成导电膜1915a和1915b以及导电膜1916a和1916b。
接下来，如图20B所示，形成用作天线的导电膜1917a和1917b以电连接至导电膜1916a和1916b。
请注意，绝缘膜1914可以通过CVD法、溅射法等而被提供有以下材料的单层结构或叠层结构，所述材料包括：包含氧和/或氮的绝缘膜(例如硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y))，包含碳的膜(例如DLC(类金刚石碳))，有机材料(例如环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯或丙烯酸)或者硅氧烷材料(例如硅氧烷树脂)。请注意，硅氧烷材料对应于具有Si-O-Si键的材料。硅氧烷具有由硅(Si)和氧(O)的键形成的骨架(skeleton)。作为取代基，使用至少包含氢的有机基(例如，烷基或芳烃)。作为取代基，也可以使用氟基。或者，可以使用至少包含氢的有机基和氟基作为取代基。
通过使用CVD法、溅射法、例如丝网印刷法或凹版印刷法的印刷方法、液滴排放法、分配法、电镀法等由导电材料形成导电膜1917a和1917b。该导电材料是从铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)或钼(Mo)中选择的元素，或者包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料。该导电膜被形成为具有单层结构或叠层结构。
例如，在通过使用丝网印刷法形成用作天线的导电膜1917a和1917b的情况下，可以通过选择性印刷其中在有机树脂中溶解或分散具有几纳米到几十微米粒度的导电粒子的导电胶来提供导电膜1917a和1917b。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)等中的任意一种或多种金属粒子、卤化银的微粒或者分散的纳米粒子。另外，作为包括在导电胶中的有机树脂，可以使用选自用作粘结剂、溶剂、分散剂和金属粒子涂层的有机树脂的一个或多个有机树脂。典型地，可以使用例如环氧树脂或硅树脂的有机树脂。此外，在形成导电膜时，优选地可以在涂覆导电胶之后进行烘烤。例如，在使用包含银作为主要成分的微粒(例如，粒度在1nm～100nm的范围内，包括1nm和100nm)作为导电胶的材料的情况下，可以通过在150～300℃的温度下烘烤固化来获得导电膜。可选择地，也可以使用包含焊料或无铅焊料作为主要成分的微粒；在这种情况下，优选地使用具有20μm或更小粒度的微粒。焊料或无铅焊料具有例如低成本的优点。
另外，在随后的工艺中，导电膜1915a和1915b均可以用作与包括在本实施方式的半导体器件中的电池电连接的配线。此外，当形成用作天线的导电膜1917a和1917b时，可以单独形成另一个导电膜以电连接至导电膜1915a和1915b，并且该导电膜可以用作连接至电池的配线。请注意，在图20B中的导电膜1917a和1917b对应于在实施方式1中所示的第一天线电路和第二天线电路。
接下来，如图20C所示，在形成绝缘膜1918以覆盖导电膜1917a和1917b之后，将包括薄膜晶体管1900a～1900f、导电膜1917a和1917b等的层(以下称为“元件形成层1919”)从衬底1901剥离。这里，在没有形成薄膜晶体管1900a～1900f的区域中通过激光(例如紫外光)照射形成开口，然后，可以通过使用物理力将元件形成层1919从衬底1901剥离。可选择地，在将元件形成层1919从衬底1901剥离之前，可以将刻蚀剂引入到所形成的开口中以选择性地去除释放层1903。作为刻蚀剂，使用包含卤素氟化物或卤素互化物的气体或液体。例如，将三氟化氯(ClF3)用作包含卤素氟化物的气体。因此，将元件形成层1919从衬底1901剥离。请注意，释放层1903可以部分地留下，而并非完全去除。通过留下部分释放层1903，可以减少刻蚀剂消耗量并且可以缩短用于去除释放层的时间。另外，即使在去除释放层1903之后，也可以在衬底1901上留下元件形成层1919。此外，在剥离元件形成层1919之后重复使用衬底1901；因此，可以减少成本。
绝缘膜1918可以通过CVD法、溅射法等被提供有以下材料的单层结构或叠层结构，所述材料包括：包含氧和/或氮的绝缘膜(例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y))，包含碳的膜(例如DLC(类金刚石碳))，有机材料(例如环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯或丙烯酸)或硅氧烷材料(例如硅氧烷树脂)。
在本实施方式中，如图21A所示，在通过激光照射方式在元件形成层1919中形成开口之后，将第一板材1920附接在元件形成层1919的一个表面(暴露绝缘膜1918的表面)，然后，将元件形成层1919从衬底1901剥离。
接下来，如图21B所示，通过进行热处理和压力处理中的一个或两个处理将第二板材1921附接在元件形成层1919的另一表面(通过剥离所暴露的表面)。作为第一板材1920和第二板材1921，可以使用热熔性膜等。
作为第一板材1920和第二板材1921，可以使用在上面执行了用于防止静电的抗静电处理等的膜(以下称为抗静电膜)。作为抗静电膜，可以给出在树脂中散布有防静电材料的膜、在其上附接有防静电材料的膜等作为实例。提供有防静电材料的膜可以是在其一个表面上提供有防静电材料的膜或者在其每一个表面上提供有防静电材料的膜。对于在其一个表面上提供有防静电材料的膜，可以将该膜附接在所述层上，从而将防静电材料放置在膜的内侧或膜的外侧。防静电材料可以被提供在膜的整个表面上，或者在膜的一部分上。作为这里的防静电材料，可以使用金属、氧化铟锡(ITO)、表面活性剂(例如，两性表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂)。除此以外，作为防静电材料，可以使用包含在其侧链上具有羧基和季铵碱的交联共聚物的树脂材料等。通过对膜附接、混合或涂覆这种材料，可以形成防静电膜。通过使用防静电膜进行密封，可以减少半导体元件在作为商品处理时由来自外部的静电对半导体元件产生的不利影响。
请注意，形成电池，以连接至导电膜1915a和1915b。然而，在将元件形成层1919从衬底1901剥离之前，可以进行与电池的连接(在图20B或图20C的步骤中)；在将元件形成层1919从衬底1901剥离之后，可以进行与电池的连接(在图21A的步骤中)；或者在用第一板材和第二板材对元件形成层1919密封之后，可以进行与电池的连接(在图21B的步骤中)。以下参照图22A～23B描述形成元件形成层1919和电池连接的实例。
在图22A中，在形成用作天线的导电膜1917a和1917b的同时形成分别与导电膜1915a和1915b电连接的导电膜1931a和1931b。接下来，形成绝缘膜1918以覆盖导电膜1917a、1917b、1931a和1931b。然后，形成开口1932a和1932b，从而暴露导电膜1931a和1931b的表面。随后，如图22A所示，在通过激光照射的方式在元件形成层1919中形成开口之后，将第一板材1920附接在元件形成层1919的一个表面(暴露绝缘膜1918的表面)上，然后，将元件形成层1919从衬底1901剥离。
接下来，如图22B所示，将第二板材1921附接在元件形成层1919的另一表面(通过剥离所暴露的表面)上，然后将元件形成层1919从第一板材1920剥离。因此，这里使用具有弱粘合性的板材作为第一板材1920。然后，选择性形成分别通过开口1932a和1932b与导电膜1931a和1931b电连接的导电膜1934a和1934b。
通过使用CVD法、溅射法、例如丝网印刷法或凹版印刷法的印刷方法、液滴排放法、分配法、电镀法等用导电材料形成导电膜1934a和1934b。该导电材料是从铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)或钼(Mo)中选择的元素，或者包含上述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料。该导电膜形成以具有单层结构或叠层结构。
请注意，这里显示了其中将元件形成层1919从衬底1901剥离，然后形成导电膜1934a和1934b的实例。然而，可以在形成导电膜1934a和1934b之后将元件形成层1919从衬底1901剥离。
接下来，如图23A所示，在衬底上形成多个元件的情况下，将元件形成层1919分离成元件。可以使用激光照射装置、切割装置、划割装置等进行分离。这里，通过激光照射将一个衬底上形成的多个元件互相分离。
接下来，如图23B所示，将分离的元件电连接至电池的连接端子。这里，将放置在衬底1935a和1935b上的作为电池连接端子的导电膜1936a和1936b分别连接至放置在元件形成层1919上的导电膜1934a和1934b。这里，示出了这样的情况，即通过具有粘性的材料(例如各向异性导电膜(ACF)或各向异性导电胶(ACP))将导电膜1934a和导电膜1936a，或者导电膜1934b和导电膜1936b彼此压力接合以便彼此电连接。这里，示出了使用在具有粘性的树脂1937中包含的导电粒子1938进行连接的实例。另外，可以通过使用诸如银胶、铜胶或碳胶的导电粘合剂，或者通过使用焊料接合等进行连接。
当电池大于元件时，如图22A～23B所示，在一个衬底上形成多个元件，并在元件被分离之后将元件连接至电池。因此，可以增加在一个衬底上可以形成的元件数目，从而能够以低成本形成半导体器件。
请注意，如上述实施方式所示的，增强天线可以被提供在衬底之上。
请注意，可以自由结合任意以上实施方式来实现本实施方式。
(实施方式4)
本实施方式将参考附图描述不同于上面实施方式的半导体器件及其制造方法的实例。
首先，如图24A～24D所示，释放层2403在衬底2401的一个表面上方形成，在这两者之间插入有绝缘膜2402，随后，将用作基础膜的绝缘膜2404与导电膜2405堆叠。请注意，可以依次形成绝缘膜2402、释放层2403、绝缘膜2404和导电膜2405。
请注意，导电膜2405可以形成为由从下述选择的元素或包含下述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层膜或叠层膜，其中所述元素包括：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)和铱(Ir)。可以通过溅射法、各种CVD法(例如等离子体CVD法)等，使用这些材料形成导电膜。
另外，可以使用在上述实施方式中描述的衬底1901、绝缘膜1902、释放层1903和绝缘膜1904的任意材料来分别形成衬底2401、绝缘膜2402、释放层2403和绝缘膜2404。
接下来，如图24B所示，选择性刻蚀导电膜2405，以形成导电膜2405a～2405e，并将绝缘膜2406和2407堆叠，以覆盖导电膜2405a～2405e。
通过CVD法、溅射法等由绝缘材料(例如，氧化硅、氮化硅、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y>0)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y>0))形成绝缘膜2406和绝缘膜2407。例如，可以使用氮氧化硅作为绝缘膜2406，并可以使用氧氮化硅作为绝缘膜2407。另外，虽然这里示出了堆叠两个绝缘膜的实例，但是可以只提供绝缘膜2406或绝缘膜2407，或者可以堆叠三个或更多绝缘膜。
接下来，如图24C所示，在导电膜2405a～2405d上选择性形成半导体膜2408a～2408d。这里，通过溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等在绝缘膜2407上方形成具有25～200nm厚度(优选地，具有30～150nm厚度)的非晶半导体膜(例如，非晶硅膜)，并且使非晶半导体膜结晶。然后，进行选择性刻蚀，从而形成半导体膜2408a～2408d。可以使用在上述实施方式中所示的方法用于半导体膜的材料、其结晶方法等。另外，可以依次形成绝缘膜2406、绝缘膜2407以及非晶半导体膜。
请注意，当由于导电膜2405a～2405d而使得绝缘膜2407的表面不平坦时，优选地在绝缘膜2407上形成非晶半导体膜之前在绝缘膜2407上进行平坦化工艺并且绝缘膜2407的表面变平。作为平坦化工艺，可以使用诸如CMP法的抛光工艺。如图24A所示，通过执行诸如CMP法的抛光工艺，可以在其表面变平的绝缘膜2407上形成半导体膜；因此，在使用半导体膜2408a～2408d形成元件时，可以减少对元件特性产生的不利影响。
接下来，如图24D所示，形成栅极绝缘膜2409，以覆盖半导体膜2408a～2408d，并且在半导体膜2408a～2408c上选择性形成栅电极2410。然后，通过使用栅电极2410作为掩模，将杂质元素添加至半导体膜2408a～2408d，以形成杂质区2411。将赋予n型导电性或p型导电性的杂质元素作为杂质元素添加到半导体膜2408a～2408d。作为显示n型导电性的杂质元素，可以使用磷(P)、砷(As)等。作为显示p型导电性的杂质元素，可以使用硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)等。这里，将作为赋予n型导电性的杂质元素的磷(P)引入到半导体膜2408a～2408d中使得它们包含浓度为1×1019～1×1020/cm3的磷(P)，因此形成n型杂质区2411。请注意，本发明不限于此，可以添加赋予p型导电性的杂质元素以形成p型杂质区，或可以将赋予n型导电性和p型导电性的杂质元素选择性引入到半导体膜2408a～2408d中。这里，示出了其中栅电极2410中的一个具有第一导电膜2410a和第二导电膜2410b的叠层结构的实例。
通过上述步骤，如图24D所示，可以形成n沟道薄膜晶体管2400a～2400c和用作电容器的元件2400d。
在n沟道薄膜晶体管2400a中，在与栅电极2410中的一个重叠的半导体膜2408a的区域中形成沟道形成区；并且在不与栅电极2410重叠的与沟道形成区邻近的区域中，形成杂质区2411，该杂质区2411形成源极区或漏极区。另外，n沟道薄膜晶体管2400b和2400c均类似地被提供有沟道形成区和杂质区2411，该杂质区2411形成源极区或漏极区。
在元件2400d中，通过导电膜2405d、绝缘膜2406和2407以及引入杂质元素的杂质区2411中的一个的叠层结构来形成电容器。
请注意，这里示出了其中提供有n沟道薄膜晶体管2400a～2400c的实例；然而，可以提供p沟道薄膜晶体管；或者如上述实施方式所示，可以提供与栅电极2410的侧表面接触的绝缘膜，并可以在n沟道薄膜晶体管2400a～2400c的半导体膜中提供轻掺杂漏极区(LDD区)。
这里，如图27A所示，示出了其中形成有大于半导体膜2408a～2408c的导电膜2405a～2405c的实例(形成导电膜2405a～2405c，以与薄膜晶体管2400a～2400c的沟道形成区和杂质区2411重叠)；然而本发明不限于此。例如，如图27B所示，可以提供导电膜2405a～2405c，以与薄膜晶体管2400a～2400c的杂质区2411的一部分和沟道形成区的整个表面重叠；可以提供导电膜2405a～2405c，以与杂质区2411的一部分和沟道形成区的一部分重叠；或者可以提供导电膜2405a～2405c，以仅与沟道形成区的一部分重叠。在以这种方式提供导电膜2405a～2405c的情况下，特别地，进行诸如CMP的抛光工艺，以便绝缘膜2407优选地变平。
如图24A～24D所示，本实施方式示出了这样的结构，其中导电膜2405a～2405c中的每一个都被提供在栅电极的相对侧上，并有半导体膜插在该导电膜与该栅电极之间。通过该结构，静电通过导电膜2405a～2405c泄漏，从而可以减少由于半导体膜中静电的聚集而发生的半导体层的静电放电(ESD)。因此，该结构是优选使用的。
另外，在本实施方式中通过对导电膜2405a～2405c施加恒定电势，可以减少与较小晶体管尺寸有关的短沟道效应。因此，可以减少显示晶体管特性的ID-VG曲线的曲线畸变。另外，在本实施方式中通过对导电膜2405a～2405c施加恒定电势，可以控制阈值，这是优选的。在这个时候，施加到导电膜2405a～2405c的电势优选地是除了地电势(0V)之外的电势，并且在适当时施加的电势可以根据晶体管阈值的偏移程度来设置。
除了上述有利效应之外，特别在本实施例中，如图27B所示，位于有半导体膜插入这两者之间的栅电极的相对侧的导电膜2405a～2405c中的每一个的尺寸都可以大于半导体膜的尺寸，从而在晶体管中的半导体层的物理强度增加。因此，可以防止由于对晶体管施加的物理力而引起的晶体管损坏。
另外，当栅电极2410具有与导电膜2405a～2405c中的每一个相反功能，其中该导电膜2405a～2405c中的每一个都位于有半导体膜插入这两者之间的栅电极的相对侧，或者栅电极2410与导电膜2405a～2405c中的每一个具有相同功能时，它们可以在功能互补。例如，可以通过施加到导电膜2405a～2405c的电势来控制晶体管开态(ON)和关态(OFF)，并且可以通过向栅电极2410施加恒定电势来抑制短沟道效应和控制晶体管阈值。为了可靠地控制晶体管的开态和关态，可以通过栅电极2410和导电膜2405a～2405c两者来控制晶体管的开态和关态。
请注意，可以在形成本实施方式中导电膜2405a～2405c的同时在导电膜上形成天线电路。通过同时形成导电膜和天线电路，可以减少步骤的数目并且可以减少掩模的数目，这是优选的。另外，导电膜2405a～2405c可以用作半导体膜之间的配线，这是优选的。
接下来，如图25A所示，形成绝缘膜2412，以覆盖薄膜晶体管2400a～2400c和元件2400d。在绝缘膜2412上形成与杂质区2411电连接的导电膜2413，其中杂质区2411形成薄膜晶体管2400a～2400c的源极区或漏极区。
通过CVD法、溅射法、SOG法、液滴排放法、丝网印刷法等，使用无机材料(例如硅氧化物或硅氮化物)、有机材料(例如聚酰亚胺、聚酰胺、苯并环丁烯、丙烯酸或环氧树脂)、硅氧烷材料等形成单层或叠层的绝缘膜2412。
可以使用上述实施方式中所述的导电膜1913的任意材料形成导电膜2413。
接下来，如图25B所示，形成绝缘膜2414，以覆盖导电膜2413，并且在绝缘膜2414上形成与导电膜2413电连接的导电膜2415a和2415b，其中导电膜2413形成薄膜晶体管2400a～2400c的源电极或漏电极。之后，形成用作天线的导电膜2416a和2416b，以与导电膜2415a和2415b电连接。请注意，在图25B中的导电膜2416a和2416b对应于实施方式1所示的第一天线电路和第二天线电路。
接下来，在形成绝缘膜2417以覆盖导电膜2416a和2416b之后，从衬底2401剥离包括薄膜晶体管2400a～2400c、元件2400d、导电膜2416a和2416b等的层(以下称为“元件形成层2420”)。作为剥离的方法，可以使用在以上实施方式中所示的任意方法。
这里，如图26A所示，在通过激光照射在元件形成层2420中形成开口之后，将元件形成层2420的一个表面(暴露绝缘膜2417的表面)附接到第一板材2418，然后，将元件形成层2420从衬底2401剥离。
接下来，如图26B所示，通过热处理和压力处理中的一个或两个处理将第二板材2419附接在元件形成层2420的另一表面(通过剥离暴露的表面)。作为第一板材2418和第二板材2419，可以使用热熔性膜等。
可以通过上述工艺形成半导体器件。请注意，在本实施方式中，可以将形成电容器的元件2400d用作电池。此外，可以提供除元件2400d之外的电池。在这种情况下，可以使用在以上实施方式中所示的任意方法提供电池。
请注意，在本实施方式中所示的半导体器件不限于此。例如，可以在薄膜晶体管2400a～2400c下方提供用作电池或天线的导电膜。
图28A和28B中示出了在薄膜晶体管2400a～2400c下方提供电池的实例。这里，示出了这样的实例，其中提供导电膜2431a以与用作薄膜晶体管2400b的源电极或漏电极的导电膜2413电连接，并且导电膜2431a与形成电池连接配线的导电膜2433a在元件形成层2420下方(将元件形成层2420从衬底2401剥离而被暴露的表面)连接。另外，这里，示出了这样的实例，其中提供薄膜晶体管代替形成电容器的元件2400d；提供导电膜2433a以与用作薄膜晶体管的源电极或漏电极的导电膜2413电连接；并且导电膜2433b与形成电池连接配线的导电膜2433a在元件形成层2420下方(将元件形成层2420从衬底2401剥离而被暴露的表面)连接。
在以这种方式提供薄膜晶体管的情况下，在图25A中，因为暴露了薄膜晶体管2400a～2400c的杂质区2411，在栅极绝缘膜2409和绝缘膜2412中形成第一开口的同时，在绝缘膜2406和2407、栅极绝缘膜2409和绝缘膜2412中形成第二开口；提供导电膜2413以填充第一开口；并且形成导电膜2431a和2431b以填充第二开口。第一开口和第二开口可以同时形成。当形成第一开口时，半导体膜2408a～2408c用作阻挡层，并且当形成第二开口时，释放层2403用作阻挡层。随后，如图28A所述，形成用作天线的导电膜2416a和2416b，然后，将元件形成层2420从衬底2401剥离。
然后，如图28B所示，将在衬底2432上提供的用作电池连接配线的导电膜2433a和2433b分别与导电膜2431a和2431b连接，所述导电膜2431a和2431b被提供在从衬底2401剥离的元件形成层2420的暴露表面上。这里，示出这样的情况，其中通过具有粘性的材料(例如各向异性导电膜(ACF)或各向异性导电胶(ACP))压力接合导电膜2431a和导电膜2433a，或导电膜2431b和导电膜2433b，从而彼此电连接。这里，示出了在具有粘性的树脂2434中包含的导电粒子2435的实例。另外，可以通过使用例如银胶、铜胶或碳胶的导电粘合剂，或使用焊料接合等进行连接。
请注意，在本实施方式中，可以在薄膜晶体管2400a～2400c下方提供用作天线以及用作电池的导电膜。图29A和29B示出在薄膜晶体管2400a～2400c下方提供用作图28A和28B所述的天线的导电膜2416b的实例。
这里，示出了这样的实例，其中提供导电膜2431c以与用作薄膜晶体管2400c的源电极或漏电极的导电膜2413电连接，并且导电膜2431c和用作天线的导电膜2416b在元件形成层2420下方(从衬底2401剥离元件形成层2420而所暴露的表面)连接。另外，示出了其中与图28A和28B类似的还提供了电池的实例。
在以这种方式提供薄膜晶体管的情况下，在图25A中，因为暴露薄膜晶体管2400a～2400c的杂质区2411，在栅极绝缘膜2409和绝缘膜2412中形成第一开口的同时，在绝缘膜2406和2407、栅极绝缘膜2409和绝缘膜2412中形成第二开口；提供导电膜2413以填充第一开口；以及如图29A所示，形成导电膜2431a、2431b和2431c以填充第二开口。第一开口和第二开口可以同时形成。当形成第一开口时，半导体膜2408a～2408c用作阻挡层，并且当形成第二开口时，释放层2403用作阻挡层。随后，如图28A所述，形成用作天线的导电膜2416a，然后，将元件形成层2420从衬底2401剥离。
然后，如图29B所示，分别将在衬底2432上提供的用作电池连接配线的导电膜2433a和2433b连接至在从衬底2401剥离的元件形成层2420的暴露表面上提供的导电膜2431a和2431b。此外，在从衬底2401剥离的元件形成层2420的暴露表面上形成的导电膜2431c与在衬底2436上提供的用作天线的导电膜2416b连接。
在电池和天线大于提供有薄膜晶体管2400a～2400c等的元件的情况下，如图28A～29B所示，优选地将元件形成层和电池或天线彼此附接。在电池和天线大于元件的情况下，可以在一个衬底上形成多个元件，并且在将元件分离之后将元件附接到电池和天线。因此，可以以较低成本形成半导体器件。
请注意，可以自由结合任意以上实施方式来实现本实施方式。
(实施方式5)
本实施方式将参照附图描述在上述实施方式中所示的半导体器件中第一天线、第二天线、信号处理电路、电池和增强天线的连接结构。
首先，图33A示出结构，该结构包括：信号处理电路9901、信号处理电路的上电极9902、信号处理电路的下电极9903、电池9904、电池的侧电极9905、衬底9906和天线电路9907。在图33A中，信号处理电路9901包括提供在信号处理电路9901上方和下方的电极；电池包括在电池侧部的电极；并且天线电路包括在天线电路上部的电极。此外，依次堆叠电池9904、信号处理电路9901和具有天线电路的衬底9906。
请注意，参照附图指定本实施方式中的上部、下部和侧部用于说明，并且在实际连接中，通过每个部分的形状与附图的比较来指定和连接每个部分的位置。
请注意，在本实施方式中的天线电路9907指的是在上述实施方式中描述的第一天线电路或第二天线电路。此外，天线电路9907和信号处理电路9901在天线电路的端子部连接。
此外，描述了在本实施方式中所示每一个部件之间的连接，显示了一个部分连接到一个部分。然而，每一个部件之间的实际连接的数目不限于此，并且在本实施方式中所示的连接可以在多个位置实现。
请注意，作为其中信号处理电路中上电极和下电极连接的结构，可以使用其中在上述实施方式中图22B所示的晶体管的上部进行电连接的结构，或者可以使用其中在上述实施方式中图29B所示的晶体管的下部进行电连接的结构。此外，可以通过使用溅射法、电镀法等形成通过侧面连接上电极和下电极的侧电极。
接下来，图33B示出了与图33A不同的结构。图33B示出了包括信号处理电路9901、信号处理电路的上电极9912、信号处理电路的侧电极9913、电池9904、电池的侧电极9905、衬底9906和天线电路9907的结构。在图33B中，信号处理电路9901包括两个电极：与电池侧面连接的上电极，以及从电池侧面延伸到衬底侧面以包围信号处理电路的侧表面的侧电极9913；电池包括在电池侧部的电极；并且天线电路包括在天线电路上部的电极。此外，依次堆叠电池9904、信号处理电路9901和具有天线电路的衬底9906。
接下来，图33C示出与图33A和33B不同的结构。图33C示出了包括信号处理电路9901、信号处理电路的上电极9902、电池9904、电池的侧电极9905、衬底9906和增强天线9909的结构。在图33C中，信号处理电路9901包括与电池侧面连接的上电极；电池包括在电池侧部的电极；并且增强天线包括在增强天线上部的电极。此外，依次堆叠电池9904、信号处理电路9901和具有增强天线的衬底9906。
与图33A和33B所示的结构不同，图33C示出了在上述实施方式中所述的第一天线电路和第二天线电路被提供有信号处理电路的结构。
接下来，图33D示出与图33A～33C不同的结构。图33D示出了包括信号处理电路9901、信号处理电路的上电极9902、信号处理电路的下电极9903、电池9904、电池的下电极9915、衬底9906和天线电路9907的结构。在图33D中，信号处理电路9901包括提供在信号处理电路9901上方和下方的电极；电池包括在电池下部的电极；并且天线电路包括在天线电路上部的电极。此外，依次堆叠电池9904、信号处理电路9901和具有天线电路的衬底9906。
接下来，图33E示出与图33A～33D不同的结构。图33E示出了包括信号处理电路9901、信号处理电路的上电极9912、信号处理电路的侧电极9913、电池9904、电池的下电极9915、衬底9906和天线电路9907的结构。在图33E中，信号处理电路9901包括两个电极：与电池侧面连接的上电极，以及从电池侧面延伸到衬底侧面以包围信号处理电路的侧表面的侧电极9913；电池包括在电池下部的电极；并且天线电路包括在天线电路上部的电极。此外，依次堆叠电池9904、信号处理电路9901和具有天线电路的衬底9906。
接下来，图33F示出与图33A～33E不同的结构。图33F示出了包括信号处理电路9901、信号处理电路的上电极9902、电池9904、电池的下电极9915、衬底9906和增强天线9909的结构。在图33F中，信号处理电路9901包括与电池侧面连接的上电极；电池包括在电池下部的电极；并且增强天线包括在增强天线上部的电极。此外，依次堆叠电池9904、信号处理电路9901和具有增强天线的衬底9906。
与图33A、33B、33D和33E所示的结构不同，图33F示出了其中在上述实施方式中所述的第一天线电路和第二天线电路被提供有信号处理电路的结构。
如上所述，可以用各种方式连接本实施方式中的天线电路、信号处理电路、电池和增强天线。通过使用图33A～33F所示的任意结构，天线电路、信号处理电路和电池可以直接连接；因此，不必将配线延伸到衬底的外围来进行连接。此外，当在适当时调节天线电路、信号处理电路和电池的尺寸时，可以将包括RFID的半导体器件制作的更小，这是优选的。
请注意，可以自由结合任意以上实施方式来实现本实施方式。
(实施方式6)
本实施方式将描述通过无线通信进行数据通信的本发明的半导体器件的应用(以下称为RFID)。本发明的半导体器件可以用作结合在例如帐单、硬币、证券、不记名债券、证件(驾驶执照、户口簿等)、用于包裹物体的容器(包装纸、瓶子等)、记录介质(DVD软件、录像带等)、交通工具(自行车等)、个人物品(包、眼镜等)、食品、植物、动物、人体、服装、日用品、诸如电子设备的产品或行李的货运标签等中的所谓的ID标记、ID标签或ID卡。电子设备包括液晶显示设备、EL显示设备、电视机(还简单称为电视、电视接收机或电视接收器)、移动电话等。
本实施方式将参照图30A～30E描述本发明的应用以及被提供有该应用的物品的实例。
图30A示出包括本发明的RFID的半导体器件的完整产品状态的实例。在标记板(单独的纸)3001上，形成多个ID标记3003，其中每个标记都包含RFID3002。ID标记3003被放入盒3004中。此外，在ID标记3003上，写入商品或服务的信息(例如，产品名称、品牌、商标、商标所有者、销售商、制造商等)，而对于所包含的RFID分配对于商品(或商品种类)唯一的ID号，以使其可能容易地识别出知识产权(例如专利和商标)的伪造、侵权，以及非法行为(例如不正当竞争)。此外，可以在RFID中放入太多以至于不能够清楚写在商品容器或标记上的许多信息，例如生产地区、销售地区、质量、原材料、功效、用途、数量、形状、价格、生产方法、用法、生产时间、使用时间、过期时间、商品的使用说明、关于商品的知识产权的信息等，从而交易者和消费者可以通过使用简单的读取器访问该信息。生产者也可以容易地重写或者删除该信息等，但是交易者或消费者不允许重写或者删除该信息等。
图30B示出具有包含其中的RFID3012的标记状ID标签3011。通过在商品上安放ID标签3011，商品的管理变得更容易。例如，可以通过跟踪商品的轨迹而获得商品的运动。如此，通过提供ID标签，可以分配具有高级的所谓跟踪能力的商品。
图30C示出包括本发明的RFID3022的ID卡3021的完整产品状态的实例。ID卡3021包括所有类型的卡，例如现金卡、信用卡、预付卡、电子票、电子货币、电话卡和会员卡。
图30D示出不记名债券3031的完整产品状态。不记名债券3031具有包含其中的RFID3032，并且在其外围浇铸树脂以保护RFID，其中在树脂中包括填充料。不记名债券3031可以与本发明的ID标记、ID标签和ID卡以同样方式制作。不记名债券包括邮票、票据、入场票、商品券、图书代价券、文具代价券、啤酒代价券、大米代价券、各种礼品代价券、各种服务代价券等；不言而喻，本发明不限于这些。此外，可以在帐单、硬币、证券、不记名债券、证件等中提供本发明的RFID3032，从而可以提供验证功能。另外，当使用验证功能时，可以防止它们被伪造。
图30E示出对其附着有包括本发明的RFID3042的ID标记3041的图书3043。通过附着到商品表面或嵌入商品中的方式将本发明的RFID3042固定在商品上。如图30E所示，将RFID3042固定在每个商品上以致通过将RFID3042嵌入纸张中而将其固定在图书上，或者通过将RFID3042嵌入在有机树脂中而将其固定在包装容器上。本发明的RFID3042小、薄而且轻；因此，在将RFID3042固定在商品上之后不会破坏商品的设计。
尽管这里没有示出，但是当本发明的RFID被装备到用于包裹物体的容器、记录介质、个人物品、食品、服装、生活用品、电子设备等时，可以更有效地实现检查系统等。通过在交通工具上提供RFID，RFID还防止交通工具被伪造或者偷窃。另外，当RFID被植入到诸如动物的生物中时，可以容易地识别出每一个生物。例如，当RFID被植入到诸如家畜的生物中时，可以容易地识别出出生年份、性别、品种等。
如上所述，本发明的RFID可以被提供在任意商品(包括生物)中并使用。
可以自由结合任意以上实施方式来实现本实施方式。
本申请基于2006年3月10日在日本专利局提交的日本专利申请No.2006-066808，其全部内容合并于此以资参考。

Claims (3)

1.一种半导体器件，包括：
第一衬底；
在所述第一衬底上的第一天线电路；
在第一衬底上的第一信号处理电路；
在所述第一天线电路和所述第一信号处理电路上的第二衬底；
在所述第二衬底上的第二天线电路；
在所述第二衬底上的第二信号处理电路；以及
电池；
其中所述第一天线电路被配置来在读取器/写入器和所述第一天线电路之间接收第一信号并且发送第二信号，所述第二信号用于发送存储在所述第一信号处理电路中的数据；
其中所述第二天线电路被配置来从包含天线电路的充电器接收用于对所述电池充电的第三信号，
其中所述第二天线电路通过所述第二信号处理电路操作地连接至所述电池，并且
其中所述电池形成在所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路之间。
2.一种半导体器件，包括：
第一衬底；
在所述第一衬底上的第一天线电路；
在所述第一衬底上的第一信号处理电路；
在所述第一天线电路和所述第一信号处理电路上的第二衬底；
在所述第二衬底上的第二天线电路；
在所述第二衬底上的第二信号处理电路；以及
电池；
其中所述第一天线电路被配置来在读取器/写入器与所述第一天线电路之间接收第一信号并且发送第二信号，所述第二信号用于发送存储在所述第一信号处理电路中的数据；以及
其中所述第二天线电路被配置来从包括天线电路的充电器接收用于对所述电池充电的第三信号，
其中所述第二天线电路通过所述第二信号处理电路操作地连接至所述电池；
其中满足关系式0.5m＜M＜1.5m，其中由所述第一天线电路接收的信号的频率设为M，其中M为正数，由所述第二天线电路接收的信号的频率设为m，其中m为正数，并且
其中所述电池形成在所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路之间。
3.根据权利要求1和2中的任何一个所述的半导体器件，其中所述电池包括选自锂电池、镍氢电池、镍镉电池和电容器中的一个。
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