專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以無線通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(接收、發(fā)送)的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明特別涉及安裝有保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置，所述保護(hù)電路當(dāng)無線通訊中接收大電力時(shí)防止設(shè)置在半導(dǎo)體裝置中的元件的退化或破壞。

背景技術(shù)：
近年來，利用無線通訊的個(gè)體識(shí)別技術(shù)(下面稱為無線通訊系統(tǒng))受到注目。特別地，作為通過無線通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)載體，通過利用RFID(Radio Frequency Identification射頻識(shí)別)技術(shù)的半導(dǎo)體裝置(也稱為RFID標(biāo)簽、RF標(biāo)簽、IC標(biāo)簽(Integrated Circuit；集成電路)標(biāo)簽、IC芯片、無線標(biāo)簽、電子標(biāo)簽等)的個(gè)體識(shí)別技術(shù)引人注目。能夠通過無線通訊收發(fā)信息的半導(dǎo)體裝置開始應(yīng)用于各種物品的生產(chǎn)或管理等，并且逐漸應(yīng)用到個(gè)人身份認(rèn)證。
此處的無線通訊系統(tǒng)是指在讀寫器等的電力供應(yīng)源兼收發(fā)器與半導(dǎo)體裝置等的收發(fā)器之間以無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通訊系統(tǒng)。
在無線通訊系統(tǒng)中，不需要讀寫器與半導(dǎo)體裝置物理性地連接。就是說，只要半導(dǎo)體裝置存在于讀寫器所指定的區(qū)域中，讀寫器就可以與半導(dǎo)體裝置通訊，并且可以與半導(dǎo)體裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
為了延長(zhǎng)讀寫器與半導(dǎo)體裝置之間的通訊距離，對(duì)提高從讀寫器將電力供應(yīng)到半導(dǎo)體裝置的效率的研究開發(fā)日益火熱(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[專利文獻(xiàn)1]特開2006-5651 另一方面，在無線通訊系統(tǒng)中，當(dāng)使用讀寫器來同時(shí)讀取多個(gè)半導(dǎo)體裝置時(shí)，讀寫器與各個(gè)半導(dǎo)體裝置之間的距離(以下稱作通訊距離)有可能不相同。另外，通訊距離有時(shí)隨時(shí)間經(jīng)過而變化，例如，將貼有半導(dǎo)體裝置的商品裝到紙板箱中并利用鏟車通過讀寫器的前面。
一般來說，電力與從電力發(fā)射點(diǎn)到電力檢測(cè)點(diǎn)的距離的平方成比例地衰減。就是說，從讀寫器供應(yīng)到半導(dǎo)體裝置的電力根據(jù)通訊距離而不同。
因此，在通訊距離極短的情況下，特別當(dāng)讀寫器與半導(dǎo)體裝置相接觸時(shí)，大電力供應(yīng)到半導(dǎo)體裝置。在大電力供應(yīng)到半導(dǎo)體裝置的情況下，半導(dǎo)體裝置因不能正確地解調(diào)來自讀寫器的信號(hào)而錯(cuò)誤工作，因而發(fā)生半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部元件的退化。嚴(yán)重時(shí)，半導(dǎo)體裝置本身也有可能被破壞。
此外，還有如下方法為了抑制元件的退化和破壞而在半導(dǎo)體裝置內(nèi)設(shè)置保護(hù)電路，即，即使接收大電力的供應(yīng)，也分割該大電力的保護(hù)電路，以免半導(dǎo)體裝置的元件接收某一定以上的電壓值，但是在此情況下，浪費(fèi)從外部供應(yīng)的電力。


發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，其中即使在通訊距離極短時(shí)半導(dǎo)體裝置也可以正常工作，并且當(dāng)接收大電力時(shí)蓄積半導(dǎo)體裝置的電路工作而不需要的電力。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括天線；與天線連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過開關(guān)元件連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制開關(guān)元件的工作的檢測(cè)電路；以及蓄積從天線通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池。換言之，當(dāng)開關(guān)元件工作時(shí)，從外部供應(yīng)的電力的至少一部分通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)到電池。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括天線；與天線連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過開關(guān)元件連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制開關(guān)元件的工作的檢測(cè)電路；蓄積從天線通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池；以及接收從天線通過第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力和從電池輸出的電力的供應(yīng)的邏輯電路。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括天線；與天線連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過第一開關(guān)元件連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制第一開關(guān)元件的工作的第一檢測(cè)電路；蓄積從天線通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制第二開關(guān)元件及第三開關(guān)元件的工作的第二檢測(cè)電路；接收從天線通過第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路及第二開關(guān)元件供應(yīng)的電力和從電池通過第三開關(guān)元件輸出的電力的供應(yīng)的邏輯電路。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括天線；與天線連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過第一開關(guān)元件連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制第一開關(guān)元件的工作的第一檢測(cè)電路；蓄積從天線通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池；與第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路連接且與電池通過第二開關(guān)元件連接的恒壓電路；以及對(duì)應(yīng)于從恒壓電路輸出的電壓值而控制第二開關(guān)元件的工作的第二檢測(cè)電路。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的要點(diǎn)是在上述結(jié)構(gòu)上電池與第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括天線；與天線連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過第一開關(guān)元件連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過電氣元件連接的第二開關(guān)元件；與第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接且蓄積從天線供應(yīng)的電力的電池；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制第一開關(guān)元件的工作且對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓及電池的充電狀況而控制第二開關(guān)元件的工作的第一檢測(cè)電路；與電池連接的第三開關(guān)元件；以及對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓而控制第三開關(guān)元件的工作的第二檢測(cè)電路。
注意，在本說明書中的“連接”是指“電連接”的情況。
此外，在本說明書中，作為晶體管可以適用各種形態(tài)的晶體管。因此，可以適用的晶體管的種類沒有限制。從而，例如可以適用具有以非晶硅和多晶硅為典型的非單晶半導(dǎo)體膜的薄膜晶體管(TFT)、使用半導(dǎo)體襯底或SOI襯底形成的晶體管、MOS型晶體管、接合型晶體管、雙極晶體管、使用化合物半導(dǎo)體如ZnO、a-InGaZnO等的晶體管、使用有機(jī)半導(dǎo)體或碳納米管的晶體管、其他晶體管。此外，非單晶半導(dǎo)體膜可以含有氫或鹵。此外，作為配置有晶體管的襯底的種類，可以適用各種種類而沒有特別的限制。因此，例如可以將晶體管配置到單晶襯底、SOI襯底、玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底、紙襯底、玻璃紙襯底、以及石材襯底等。此外，也可以在一個(gè)襯底上形成晶體管，然后將該晶體管移動(dòng)且配置到其他襯底上。
此外，通過在同一襯底上形成多個(gè)電路，可以減少零部件數(shù)而降低成本，并且減少與其他電路的零部件的連接數(shù)而提高可靠性?；蛘?，也可以在某一襯底上形成有電路的一部分，并且在另一襯底上形成有電路的另一部分。換言之，也可以在同一襯底上不形成有電路的全部。例如，也可以使用晶體管在玻璃襯底上電路的一部分，而在單晶襯底上形成電路的另一部分，并且通過COG(玻璃上芯片安裝)將該IC芯片連接配置在玻璃襯底上?；蛘撸部梢允褂肨AB(帶式自動(dòng)接合)或印刷電路板將所述IC芯片與玻璃襯底連接。像這樣，通過在同一襯底上形成有電路的一部分，可以減少零部件數(shù)而降低成本，并且減少電路和零部件的連接數(shù)而提高可靠性。此外，若不在同一襯底上形成驅(qū)動(dòng)電壓高的部分和驅(qū)動(dòng)頻率高的部分，則能防止耗電量的增大。
作為適用于本發(fā)明的數(shù)據(jù)載流子的晶體管的結(jié)構(gòu)，例如，可以采用柵極的數(shù)量為兩個(gè)以上的多柵極結(jié)構(gòu)。通過采用多柵極結(jié)構(gòu)，可以降低關(guān)斷電流，提高晶體管的耐壓性來改善可靠性，并且實(shí)現(xiàn)當(dāng)在飽和區(qū)域工作時(shí)即使漏端子和源端子之間的電壓改變，漏端子和源端子之間的電流也不大改變，可以獲得穩(wěn)定的特性。此外，也可以采用在溝道上下布置柵電極的結(jié)構(gòu)。通過采用在溝道上下布置柵電極的結(jié)構(gòu)，溝道區(qū)增大，可以增加電流量，并且容易產(chǎn)生耗盡層，從而減小S值。此外，作為晶體管的結(jié)構(gòu)，也可以采用在溝道上布置有柵電極的結(jié)構(gòu)、在溝道下布置有柵電極的結(jié)構(gòu)、交錯(cuò)結(jié)構(gòu)、以及反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)中的任何結(jié)構(gòu)。也可以采用溝道區(qū)分成多個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)，并且該多個(gè)溝道區(qū)可以并聯(lián)連接或串聯(lián)連接。此外，源電極或漏電極還可以重疊于溝道區(qū)(或其一部分)。通過采用源電極或漏電極與溝道區(qū)(或其一部分)重疊的結(jié)構(gòu)，可以防止在溝道的一部分聚集電荷而其工作變得不穩(wěn)定。此外，也可以在源區(qū)及漏區(qū)具有LDD區(qū)域。通過設(shè)置LDD區(qū)域，可以降低關(guān)斷電流，提高晶體管的耐壓性來改善可靠性，并且實(shí)現(xiàn)當(dāng)在飽和區(qū)域工作時(shí)，即使漏端子和源端子之間的電壓改變，漏端子和源端子之間的電流也不大改變，以可以獲得穩(wěn)定的特性。
通過使用本發(fā)明，即使在通訊距離極短而導(dǎo)致對(duì)半導(dǎo)體裝置供應(yīng)大電力的情況下，也可以防止產(chǎn)生在半導(dǎo)體裝置中的故障，并且通過不浪費(fèi)半導(dǎo)體裝置的電路工作而不需要的電力(剩余的電力)而將它蓄積在電池中，可以實(shí)現(xiàn)電力的有效活用。



圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖2是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖3是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖4是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖5是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的檢測(cè)電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖6是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖7是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖8是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖9是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖10是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖11A和11B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的充電控制電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖12是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的充電控制電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖13A和13B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的檢測(cè)電路的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖； 圖14A至14D是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖15A至15C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖16A和16B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖17A和17B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖18A和18B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖19A至19C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖20A至20C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖21A和21B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子的圖； 圖22A至22C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的使用方式的一個(gè)例子的圖。

具體實(shí)施例方式 下面，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是，其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。此外，在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，有時(shí)在不同附圖之間共同使用表示相同部分的符號(hào)。
實(shí)施方式1 在本實(shí)施方式中，參照

本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)和工作之一例。
本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括輸入部10；第一DC轉(zhuǎn)換電路22；具備第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的限制電路13；以及具備電池26的充電電路14(參照?qǐng)D1)。此外，由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換了的直流電壓輸出到第一輸出部11，并且電池26的電力供應(yīng)到與第二輸出部12連接的電路。
輸入部10例如可以具有與天線連接的結(jié)構(gòu)，并且具有接收天線所接收的電力的供應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
第一DC轉(zhuǎn)換電路22將從輸入部10輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到第一輸出部11、限制電路13。此外，第二DC轉(zhuǎn)換電路25當(dāng)開關(guān)24導(dǎo)通時(shí)將從輸入部10輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到充電電路14。第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25分別可以使用半波整流電路、半波二倍壓整流電路、全波整流電路、或者科克羅夫特(Cockcroft)電路等來構(gòu)成。注意，第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25既可由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又可由不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。此外，在此所述的DC轉(zhuǎn)換電路是指將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的AC/DC轉(zhuǎn)換電路。
第一檢測(cè)電路23具有根據(jù)從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的直流電壓的電壓值控制開關(guān)元件24的導(dǎo)通和不導(dǎo)通的功能。作為第一檢測(cè)電路23，例如可以使用電阻元件61、n級(jí)連接二極管62、p溝道型晶體管63、以及n溝道型晶體管64構(gòu)成(參照?qǐng)D5)。注意，作為晶體管，例如可以使用薄膜晶體管(TFT)來形成。
接下來，說明圖5所示的第一檢測(cè)電路23的工作。當(dāng)對(duì)Vin施加直流電壓，并且n級(jí)連接二極管62不處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于通過Vbiasn溝道型晶體管64處于導(dǎo)通狀態(tài)而p溝道型晶體管63處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所以GND電位供應(yīng)到開關(guān)元件24(在此是n溝道型晶體管)而導(dǎo)致開關(guān)元件24處于不導(dǎo)通狀態(tài)，以電池26不充電。當(dāng)n級(jí)連接二極管62處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流流入到電阻元件61而產(chǎn)生電壓降，從而p溝道型晶體管63的柵極和源極之間的電位變?yōu)樾∮?。當(dāng)柵極和源極之間的電位為p溝道型晶體管63的閾值以上時(shí)，p溝道型晶體管63處于導(dǎo)通狀態(tài)，n溝道型晶體管64的柵極和源極之間的電位發(fā)送到開關(guān)元件24，從而開關(guān)元件24變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，以電池26開始充電。
關(guān)于上述第一檢測(cè)電路23的n級(jí)連接二極管，只有n個(gè)串聯(lián)連接的二極管都變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的電位施加到n級(jí)連接二極管，上述檢測(cè)電路才工作。換言之，檢測(cè)電路的工作開始電壓根據(jù)串聯(lián)連接的二極管的數(shù)目、二極管的閾值來確定。
注意，在圖1中，通過將第一檢測(cè)電路23設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22之后，可以在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓為最大額定值以下的狀態(tài)下使限制電路13工作，但是也可以采用在其他位置布置第一檢測(cè)電路23的結(jié)構(gòu)。
開關(guān)元件24只要是控制輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25之間的電連接的元件即可，優(yōu)選為傳播遲延時(shí)間短且因高速開關(guān)而導(dǎo)致的噪聲小的元件。例如，開關(guān)元件24可以由晶體管、可控硅整流器等構(gòu)成。
在本發(fā)明中，電池是指通過充電能夠恢復(fù)連續(xù)使用時(shí)間的蓄電單元。注意，蓄電單元雖然包括二次電池、電容器等，但是在本說明書中，將這些總和稱為電池。注意，作為電池26，雖然根據(jù)其用途而不同，但是例如使用鋰電池，優(yōu)選使用利用凝膠狀電解質(zhì)的鋰聚合物電池、鋰離子電池等，以可以實(shí)現(xiàn)小型化。不言而喻，只要是可充電的電池則可以任意選擇，既可為可充放電的電池如鎳氫電池、鎳鎘電池、有機(jī)基電池、鉛蓄電池、空氣二次電池、鎳鋅電池、銀鋅電池等，又可使用大容量的電容器等。
注意，作為可用作本發(fā)明的電池的大容量電容器，優(yōu)選為電極的相對(duì)面積大的電容器。優(yōu)選使用采用了比表面積較大的電極用材料如活性炭、富勒烯(fullerene)、碳納米管等的雙電層電容器。電容器的結(jié)構(gòu)比電池單純，并且還容易實(shí)現(xiàn)薄膜化和疊層化。雙電層電容器具有蓄電功能，即使充放電的次數(shù)增加，劣化也較少，急速充電特性也優(yōu)良，因此是優(yōu)選的。
此外，還可以采用對(duì)第一輸出部11和第二輸出部12連接集成電路等的結(jié)構(gòu)。
注意，雖然在圖1中示出了將第二DC轉(zhuǎn)換電路25設(shè)置在限制電路13中的情況，但是也可以設(shè)置在充電電路14中。
接下來，說明本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的工作。
首先，當(dāng)從外部到輸入部10輸入交流電壓時(shí)，第一DC轉(zhuǎn)換電路22將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且將它輸入到第一檢測(cè)電路23。在輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓小于一定的電壓值(Vx)的情況下，開關(guān)元件24保持不導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電絕緣的狀態(tài))，從而該直流電壓不供應(yīng)到第二DC轉(zhuǎn)換電路25。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到第一輸出部11。
另一方面，輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓為一定的電壓值(Vx)以上的情況下，電壓施加到開關(guān)元件24來該開關(guān)元件24變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電連接的狀態(tài))。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓在由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到第一輸出部11的同時(shí)，通過開關(guān)元件24由第二DC轉(zhuǎn)換電路25轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到設(shè)置在充電電路14中的電池26。
輸入到輸入部10的交流電壓與從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的直流電壓之間有相關(guān)關(guān)系，即，第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓隨著輸入到輸入部10的交流電壓增大而增加。在從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的電壓為一定的值以上的情況下，有可能破壞包括第一DC轉(zhuǎn)換電路22且連接到第一輸出部11的電路，因此通過設(shè)置限制電路13，當(dāng)高交流電壓供應(yīng)到輸入部10時(shí)，將該高交流電壓供應(yīng)到充電電路14。
此外，當(dāng)充電時(shí)，通過控制串聯(lián)連接第一DC轉(zhuǎn)換電路22和連接到第一輸出部11的電路而得出的阻抗Z1以及串聯(lián)連接第二DC轉(zhuǎn)換電路25和電池26而得出的阻抗Z2，來可以調(diào)整對(duì)連接到第一輸出部11的電路的供應(yīng)電力和對(duì)電池26的供應(yīng)電力的比率。阻抗Z1及阻抗Z2的控制依賴于第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，因此通過實(shí)施者選擇性地設(shè)定第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，來適當(dāng)?shù)乜刂谱杩筞1及阻抗Z2的值即可。
此外，也可以采用在充電電路14中設(shè)置充電控制電路27來控制電池26的充電的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D2)。
如上所述那樣，在電池26處于可以充電的狀態(tài)的情況下，當(dāng)限制電路13工作而開關(guān)元件24導(dǎo)通時(shí)，輸入到輸入部10的交流電壓供應(yīng)到電池26。但是，在電池26充分充電的情況下，有可能因?yàn)檫^ 充電而導(dǎo)致電池26中產(chǎn)生故障。因此，通過設(shè)置充電控制電路27，可以防止電池26因?yàn)閷?duì)該電池26過充電而至于破壞。
用作電池26的保護(hù)電路的充電控制電路27只要是具有檢測(cè)出電池26的過充電、發(fā)熱，若有異常則遮斷電流源、電壓源的功能的元件即可。此外，優(yōu)選使用能夠選擇適合電池26的充電方式的電路來構(gòu)成充電控制電路27。例如，電池充電方式包括-ΔV充電、計(jì)時(shí)充電、恒壓恒流充電、以及ΔT/Δt檢測(cè)等。由于電池26具有因?yàn)檫^充電而導(dǎo)致體積能密度降低的特性，因此必須要選擇適合該電池26的充電方式。
圖2所示的充電控制電路27只要是控制從第二DC轉(zhuǎn)換電路25輸入的電信號(hào)的電壓電平且輸出到電池26的電路即可。例如，如圖11A所示，充電控制電路27可以由作為控制電壓的電路的調(diào)節(jié)器145和具有整流特性的二極管146構(gòu)成。二極管146防止充電在電池26中的電力的泄漏。因此，如圖11B所示，也可以采用使用開關(guān)147而代替二極管146的結(jié)構(gòu)。在設(shè)置開關(guān)147的情況下，在電池26充電的狀態(tài)下將開關(guān)147設(shè)定為導(dǎo)通，而在不充電的狀態(tài)下設(shè)定為不導(dǎo)通，由此可以防止充電在電池26中的電力的泄漏。
注意，充電控制電路27的結(jié)構(gòu)不局限于一個(gè)例子，也可以為具有用來保護(hù)電池26的各種功能的結(jié)構(gòu)，例如可以為設(shè)置有電源部71、輸出電流控制部72、輸出電壓控制部73、充電控制部74、逆流防止部75、電池連接檢測(cè)部76、以及溫度檢測(cè)部77的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D12)。
圖12中的逆流防止部75當(dāng)遮斷通過第二DC轉(zhuǎn)換電路25供應(yīng)的電力時(shí)，防止由電池26通過第二DC轉(zhuǎn)換電路25釋放電力。作為逆流防止部75，雖然肖特基勢(shì)壘二極管是一般的，但是有時(shí)使用晶體管、繼電器。逆流防止部75無論是晶體管還是二極管，都優(yōu)選是低損失的開關(guān)。
圖12中的溫度檢測(cè)部77由熱敏電阻器構(gòu)成，并且是當(dāng)急速充電之際進(jìn)行電池的溫度檢測(cè)時(shí)使用的。此外，溫度檢測(cè)部77還可以檢測(cè)電池是否在于額定溫度以內(nèi)、電池外圍電路所產(chǎn)生的熱的影響、以及電池內(nèi)部短路時(shí)的充電導(dǎo)致的發(fā)熱等。
在本實(shí)施方式中的充電控制電路的溫度檢測(cè)部77中，使用電阻變化量比溫度變化量大的熱敏電阻器，并且該熱敏電阻器具有從電壓或電流的變化量得知溫度的結(jié)構(gòu)。注意，溫度檢測(cè)部77具有如下功能檢測(cè)急速充電之際的電池溫度、電池外圍電路所產(chǎn)生的熱的影響、以及電池內(nèi)部短路時(shí)的充電導(dǎo)致的發(fā)熱等。
作為構(gòu)成圖12中的溫度檢測(cè)部77的熱敏電阻器，雖然一般使用±1℃以內(nèi)的熱敏電阻器，但是熱敏電阻器的材質(zhì)只要能根據(jù)其用途使用，就可以使用任何材質(zhì)如NTC熱敏電阻器、PTC熱敏電阻器、以及CTR熱敏電阻器等。
如上所述那樣，在設(shè)置第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，并且控制從外部輸入的電力的供應(yīng)目的地來保護(hù)第一DC轉(zhuǎn)換電路的狀態(tài)下，進(jìn)行電池的充電，由此可以有效地利用電力。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式2 在本實(shí)施方式中，參照

將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置形成為能夠通過無線收發(fā)信息的無線標(biāo)簽(也稱作RFID(射頻識(shí)別)標(biāo)簽、IC(集成電路)標(biāo)簽、IC芯片、RF標(biāo)簽、電子標(biāo)簽)的情況。
本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括天線40；第一DC轉(zhuǎn)換電路22；限制電路13；充電電路14；調(diào)制被編碼化了的數(shù)據(jù)的調(diào)制電路28；將從天線40接收的信號(hào)數(shù)字化的解調(diào)電路29；將第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓變?yōu)楹愣妷旱暮銐弘娐?0；時(shí)鐘產(chǎn)生電路31；編碼化電路32；控制電路33；判定電路34；以及存儲(chǔ)器35(參照?qǐng)D3)。注意，上述限制電路13包括第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，而充電電路14包括電池26及充電控制電路27。此外，將具備編碼化電路32、控制電路33、判定電路34、以及存儲(chǔ)器35的電路稱作邏輯電路38，并且從恒壓電路30到邏輯電路38供應(yīng)恒定電壓。
注意，也可以作為無線標(biāo)簽、無線芯片利用本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置。
此外，將圖3的具體結(jié)構(gòu)示于圖4。
圖4所示的方式與圖3所示的方式相同。注意，第一檢測(cè)電路23包括4級(jí)連接二極管49、電阻元件50、p溝道型晶體管51、以及n溝道型晶體管52，而第一DC轉(zhuǎn)換電路22包括電容器44、二極管45、二極管46、電容器47、以及電阻元件48(參照?qǐng)D4)。開關(guān)元件24只要控制輸入部10和第DC轉(zhuǎn)換電路25之間的電連接即可，為了簡(jiǎn)單地說明本實(shí)施方式的工作，而在圖4中使用n溝道型晶體管來構(gòu)成。
接下來，參照?qǐng)D4說明通過無線從讀寫器接收指令且通過無線向該讀寫器發(fā)送應(yīng)答的無線標(biāo)簽的工作。
從讀寫器發(fā)送來的指令被分類成載波和指令信號(hào)。將載波用作使無線標(biāo)簽工作的電源電壓，而指令信號(hào)由邏輯電路38分析。具體來說，首先，天線40接收電力，第一DC轉(zhuǎn)換電路22將從輸入部10輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且將該直流電壓供應(yīng)到恒壓電路30。并且，恒壓電路30產(chǎn)生時(shí)鐘產(chǎn)生電路31和邏輯電路38的電源電壓。從讀寫器發(fā)送來的指令信號(hào)由于是被編碼化的，所以由解調(diào)電路29數(shù)字化。數(shù)字化了的數(shù)據(jù)由判定電路34判定解調(diào)了的數(shù)據(jù)是否正常被接收，并且控制電路33抽出蓄積在存儲(chǔ)器35中的數(shù)據(jù)。并且，編碼化電路32進(jìn)行來自標(biāo)簽的應(yīng)答信號(hào)的編碼化，該被編碼化了的信號(hào)由調(diào)制電路28負(fù)載調(diào)制，應(yīng)答信號(hào)發(fā)送到讀寫器。
對(duì)第一檢測(cè)電路23的工作原理進(jìn)行說明。當(dāng)來自第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓低，并且4級(jí)連接二極管49不導(dǎo)通時(shí)，第一檢測(cè)電路23不工作。當(dāng)來自第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓高，并且4級(jí)連接二極管49導(dǎo)通時(shí)，電流流入到電阻元件50，在p溝道型晶體管51的柵極和源極之間產(chǎn)生電壓，以p溝道型晶體管51導(dǎo)通。然后，由于電壓施加到用作開關(guān)元件24的n溝道型晶體管的柵極，所以n溝道型晶體管導(dǎo)通，并且第二DC轉(zhuǎn)換電路25將從輸入部10輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。由第二DC轉(zhuǎn)換電路25轉(zhuǎn)換了的直流電壓充電在充電電路14中。
此外，從第一DC轉(zhuǎn)換電路22或電池26輸出的電壓由恒壓電路30調(diào)整為恒定電壓，然后輸出到時(shí)鐘產(chǎn)生電路31和邏輯電路38。恒壓電路30包括參考電路和差動(dòng)放大電路。此外，在參考電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，并且在差動(dòng)放大電路比較該基準(zhǔn)電壓和輸入到恒壓電路30中的電壓，來產(chǎn)生恒定電壓。
參考電路81包括具備p溝道型晶體管83和p溝道型晶體管84的電流鏡電路；n溝道型晶體管85；n溝道型晶體管86；以及電阻元件87(參照?qǐng)D13A)。差動(dòng)放大電路82包括具備p溝道型晶體管89和p溝道型晶體管90的電流鏡電路；n溝道型晶體管91；p溝道型晶體管92；p溝道型晶體管93；n溝道型晶體管94；n溝道型晶體管95；n溝道型晶體管96；電容器97；以及電容器98(參照?qǐng)D13B)。
對(duì)參考電路81的工作原理進(jìn)行說明。當(dāng)直流電壓施加到Vin，并且p溝道型晶體管83和p溝道型晶體管84的柵極和源極之間的電位為閾值以上時(shí)，p溝道型晶體管83和p溝道型晶體管84導(dǎo)通。然后，當(dāng)n溝道型晶體管85的柵極電位上升，并且Vgs變?yōu)殚撝狄陨蠒r(shí)，n溝道型晶體管85導(dǎo)通。此時(shí)，電流流入到電阻元件87，在該電阻元件87中產(chǎn)生電壓降，如果其值為n溝道型晶體管86的閾值以上，n溝道型晶體管86就導(dǎo)通。參考電路具備作為恒流電路的電流鏡電路，并且在p溝道型晶體管83和p溝道型晶體管84中流過相同的電流。通過以上工作原理，Vbias處產(chǎn)生差動(dòng)放大電路的比較用基準(zhǔn)電壓。
對(duì)差動(dòng)放大電路82的工作原理進(jìn)行說明。p溝道型晶體管89和p溝道型晶體管90當(dāng)其柵極和源極之間的電壓變?yōu)樾∮陂撝禃r(shí)導(dǎo)通。當(dāng)p溝道型晶體管89導(dǎo)通時(shí)，由于n溝道型晶體管91如果其柵極和源極之間的電位為閾值以上就導(dǎo)通，所以p溝道型晶體管89的柵極和源極之間產(chǎn)生電位差。結(jié)果，p溝道型晶體管92導(dǎo)通，因此電壓產(chǎn)生在Vdd。p溝道型晶體管93和n溝道型晶體管94為二極管連接，并且差動(dòng)放大電路82以p溝道型晶體管93和n溝道型晶體管94的柵極節(jié)點(diǎn)與從參考電路供應(yīng)的Vbias相同的方式工作。
通過如上那樣的參考電路81和差動(dòng)放大電路82的工作進(jìn)行輸入到恒壓電路30中的電壓的穩(wěn)定化。
存儲(chǔ)器35包括可以在很長(zhǎng)時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)而不需要供應(yīng)電力的EEPROM和FeRAM，鑒于寫入速度、寫入電壓、寫入能等，F(xiàn)eRAM更實(shí)用。
二極管45、46、49也可以通過使n溝道型晶體管的柵極節(jié)點(diǎn)和漏極節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通來構(gòu)成而不使用二極管元件。
天線40的形狀根據(jù)通訊方式選擇即可，本實(shí)施方式所示的無線標(biāo)簽中，可以通過電磁感應(yīng)方式或電波方式進(jìn)行通訊。
上述負(fù)載調(diào)制的目的在于根據(jù)天線的終端或連接狀態(tài)改變來自天線的反射量或相位來進(jìn)行數(shù)據(jù)的密碼化。負(fù)載調(diào)制包括電阻負(fù)載調(diào)制和容量性負(fù)載調(diào)制。
上述無線標(biāo)簽是對(duì)應(yīng)于ASK調(diào)制方式、FSK調(diào)制方式、以及PSK調(diào)制方式的。ASK調(diào)制方式是改變要發(fā)送的信號(hào)振幅的方式。在100％的ASK調(diào)制的情況下，將“0”設(shè)定為振蕩停止，而將“1”設(shè)定為振蕩。FSK調(diào)制方式是改變要發(fā)送的信號(hào)的頻率的方式。PSK調(diào)制方式是改變要發(fā)送的信號(hào)相位的方式。
在本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置中，通過在圖3所示的位置安裝充電電路14，在電池中蓄積剩余電力，以保護(hù)第一DC轉(zhuǎn)換電路22。此外，通過將充電的電壓供應(yīng)到恒壓電路30，可以實(shí)現(xiàn)從來不能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)距離通訊。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式3 本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括第一DC轉(zhuǎn)換電路22、限制電路13、充電電路14、第一恒壓電路54、第二恒壓電路55、以及第一放電控制電路201。注意，限制電路13包括第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，充電電路14包括電池26，并且第一放電控制電路201包括第二檢測(cè)電路43、開關(guān)元件56、開關(guān)元件57、以及緩沖器36(參照?qǐng)D6)。
對(duì)本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的工作進(jìn)行說明。注意，在以下解釋中，在第一放電控制電路201不工作的情況下，開關(guān)元件56保持導(dǎo)通狀態(tài)而開關(guān)元件57保持不導(dǎo)通狀態(tài)。
首先，當(dāng)從外部到輸入部10輸入交流電壓時(shí)，第一DC轉(zhuǎn)換電路22將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸入到第一檢測(cè)電路23。在輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓小于一定的電壓值(Vx)的情況下，開關(guān)元件24保持不導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電絕緣的狀態(tài))，從而該直流電壓不供應(yīng)到第二DC轉(zhuǎn)換電路25。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到第一恒壓電路54。在第一放電控制電路201不工作的期間中，由于開關(guān)元件56處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一恒壓電路54的輸出電壓施加到第三輸出部15。注意，作為輸入到輸入部10的交流電壓，例如可以利用通過將輸入部10連接到天線來獲得的交流電壓。
此外，輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓為一定的電壓值(Vx)以上的情況下，開關(guān)元件24處于導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電連接的狀態(tài))。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓在由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到第一恒壓電路54的同時(shí)，通過開關(guān)元件24由第二DC轉(zhuǎn)換電路25轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到設(shè)置在充電電路14中的電池26。在第一放電控制電路201不工作的期間中，由于開關(guān)元件56處于導(dǎo)通狀態(tài)而開關(guān)元件57處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一恒壓電路54對(duì)第三輸出部15供應(yīng)恒壓，充電電路14的充電電壓不供應(yīng)到第二恒壓電路55。
輸入到輸入部10的交流電壓與從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的直流電壓之間有相關(guān)關(guān)系，即，第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓隨著輸入到輸入部10的交流電壓增大而增加。在從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的電壓為一定的值以上的情況下，有可能破壞包括第一DC轉(zhuǎn)換電路22且連接到第一輸出部11的電路，因此通過設(shè)置限制電路13，當(dāng)高交流電壓供應(yīng)到輸入部10時(shí)，將該高交流電壓供應(yīng)到充電電路14。
隨著輸入到輸入部10的交流電壓減小，由第二檢測(cè)電路43檢測(cè)出的從第一恒壓電路54輸出的電壓變?yōu)槭沟谝环烹娍刂齐娐?01工作的電壓(Vy以下)時(shí)，開關(guān)元件56變?yōu)椴粚?dǎo)通狀態(tài)而開關(guān)元件57變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，所以第一恒壓電路54的輸出電壓不施加到第三輸出部15。另一方面，充電電路14的充電電壓供應(yīng)到第二恒壓電路55，第二恒壓電路55的輸出電壓僅僅施加到第三輸出部15。
第一DC轉(zhuǎn)換電路22將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到第一恒壓電路54、限制電路13。此外，第二DC轉(zhuǎn)換電路25當(dāng)開關(guān)元件24導(dǎo)通時(shí)將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到充電電路14。第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25分別可以使用半波整流電路、半波二倍壓整流電路、全波整流電路、或者科克羅夫特電路等來構(gòu)成。注意，第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25既可由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又可由不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
注意，在圖6中，通過將第一檢測(cè)電路23設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22之后，可以在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓小于最大額定值的狀態(tài)下使限制電路13工作，但是也可以采用在其他位置布置第一檢測(cè)電路23的結(jié)構(gòu)。
此外，也可以采用第三輸出部15與上述實(shí)施方式所示的邏輯電路和時(shí)鐘產(chǎn)生電路等集成電路或需要電源的負(fù)載的結(jié)構(gòu)。
注意，雖然在圖6中示出了將第二DC轉(zhuǎn)換電路25設(shè)置在限制電路13中的情況，但是也可以采用設(shè)置在充電電路14的結(jié)構(gòu)。
第二檢測(cè)電路43、緩沖器36、開關(guān)元件56、以及開關(guān)元件57的設(shè)置地方不局限于本實(shí)施方式所示的地方，優(yōu)選適合用途地連接。例如，第二檢測(cè)電路43也可以設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出而不設(shè)置在第一恒壓電路54的輸出。緩沖器36也可以設(shè)置在開關(guān)元件57的輸入而不設(shè)置在開關(guān)元件56的輸入。開關(guān)元件56也可以設(shè)置在第一恒壓電路54的輸入而不設(shè)置在第一恒壓電路54的輸出。開關(guān)元件57也可以設(shè)置在第二恒壓電路55的輸出而不設(shè)置在充電電路14的輸出。
第一恒壓電路54和第二恒壓電路55也可以具有包括上述實(shí)施方式所示的參考電路81和差動(dòng)放大電路82的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D13A和13B)。
第一恒壓電路54和第二恒壓電路55既可由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又可由不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
此外，當(dāng)充電時(shí)，通過控制串聯(lián)連接第一DC轉(zhuǎn)換電路22和連接到第一輸出部11的電路而得出的阻抗Z1以及串聯(lián)連接第二DC轉(zhuǎn)換電路25和電池26而得出的阻抗Z2，來可以調(diào)整對(duì)連接到第一輸出部11的電路的供應(yīng)電力和對(duì)電池26的供應(yīng)電力的比率。阻抗Z1及阻抗Z2的控制依賴于第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，因此通過實(shí)施者選擇性地設(shè)定第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，來適當(dāng)?shù)乜刂谱杩筞1及阻抗Z2的值即可。
此外，也可以采用在充電電路14中設(shè)置充電控制電路27來控制電池26的充電的結(jié)構(gòu)。
如上所示那樣，通過對(duì)實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)追加第一恒壓電路54、第二恒壓電路55、以及第一放電控制電路201，除了在保護(hù)第一DC轉(zhuǎn)換電路的狀態(tài)下對(duì)電池充電之外，還可以確定充電電路14的充電電壓的使用周期。此外，通過使用兩個(gè)恒壓電路，可以消除第一恒壓電路和第二恒壓電路的干擾。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式4 本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括輸入部10、第一DC轉(zhuǎn)換電路22、限制電路13、充電電路14、以第一DC轉(zhuǎn)換電路22和電池26為供應(yīng)源的恒壓電路58、以及第二放電控制電路202(參照?qǐng)D7)。注意，限制電路13包括第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，充電電路14包括電池26，并且第二放電控制電路202包括第二檢測(cè)電路43、開關(guān)元件59。
具體來說，與上述實(shí)施方式3中所示的結(jié)構(gòu)相比，恒壓電路的數(shù)目和放電控制電路的結(jié)構(gòu)不同。
對(duì)本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的工作進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)從外部到輸入部10輸入交流電壓時(shí)，第一DC轉(zhuǎn)換電路22將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸入到第一檢測(cè)電路23。在輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓小于一定的電壓值(Vx)的情況下，開關(guān)元件24保持不導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電絕緣的狀態(tài))，從而該直流電壓不供應(yīng)到第二DC轉(zhuǎn)換電路25。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到第一輸出部11，即，恒壓電路58。在第二檢測(cè)電路43不工作的期間中，由于開關(guān)元件59處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓施加到恒壓電路58，并且在恒壓電路58中所產(chǎn)生的電壓施加到第三輸出部15。
另一方面，輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓為一定的電壓值(Vx)以上的情況下，電壓施加到開關(guān)元件24，該開關(guān)元件24變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電連接的狀態(tài))。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到恒壓電路58。此外，輸入到輸入部10的交流電壓由第二DC轉(zhuǎn)換電路25轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后供應(yīng)到設(shè)置在充電電路14中的電池26。在第二放電控制電路202不工作的期間中，由于開關(guān)元件59處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22對(duì)恒壓電路58供應(yīng)直流電壓，電池26的充電電壓不供應(yīng)到恒壓電路58。
此外，在以電池26充電的狀態(tài)對(duì)輸入部10供應(yīng)小于最低工作電壓的交流電壓的情況下，輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓小于一定的電壓值(Vx)，電壓不施加到開關(guān)元件24，該開關(guān)元件24處于不導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電絕緣的狀態(tài))。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓且供應(yīng)到恒壓電路58。此外，在輸入到第二檢測(cè)電路43的直流電壓變?yōu)橐欢ǖ碾妷褐?Vy)以下的情況下，電壓施加到開關(guān)元件59，該開關(guān)元件59變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(第一輸出部11和第二輸出部12電連接的狀態(tài))，電池26的充電電壓施加到恒壓電路58。結(jié)果，即使小于芯片最低工作電壓的交流電壓供應(yīng)到輸入部10，通過利用電池26的充電電壓，也可以產(chǎn)生恒壓電路58的飽和電壓(Vz)以上的電壓。
第一DC轉(zhuǎn)換電路22將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到恒壓電路58和限制電路13。此外，第二DC轉(zhuǎn)換電路25當(dāng)開關(guān)元件24導(dǎo)通時(shí)將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到充電電路14。第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25分別可以使用半波整流電路、半波二倍壓整流電路、全波整流電路、或者科克羅夫特電路等來構(gòu)成。注意，第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25既可由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又可由不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
注意，在圖7中，通過將第一檢測(cè)電路23設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22之后，可以在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓小于最大額定值的狀態(tài)下使限制電路13工作，但是也可以采用在其他位置布置第一檢測(cè)電路23的結(jié)構(gòu)。
注意，雖然在圖7中示出了將第二DC轉(zhuǎn)換電路25設(shè)置在限制電路13中的情況，但是也可以采用設(shè)置在充電電路14的結(jié)構(gòu)。
輸入到輸入部10的交流電壓與從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的直流電壓之間有相關(guān)關(guān)系，即，第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓隨著輸入到輸入部10的交流電壓增大而增加。在從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的電壓為一定的值以上的情況下，有可能破壞包括第一DC轉(zhuǎn)換電路22且連接到第一輸出部11的電路，因此通過設(shè)置限制電路13，當(dāng)高交流電壓供應(yīng)到輸入部10時(shí)，將該高交流電壓除了第三輸出部15以外還供應(yīng)到充電電路14。就是說，通過并聯(lián)地增多負(fù)載，可以減少施加到第一DC轉(zhuǎn)換電路22的負(fù)擔(dān)。
隨著輸入到輸入部10的交流電壓減小，由第二檢測(cè)電路43檢測(cè)出的從恒壓電路58輸出的電壓變?yōu)槭沟诙烹娍刂齐娐?02工作的電壓(Vy以下)時(shí)，開關(guān)元件59處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓和充電電路14的充電電壓供應(yīng)到恒壓電路58，恒壓電路58的輸出電壓施加到第三輸出部15。關(guān)于上述第二放電控制電路202，當(dāng)在第一DC轉(zhuǎn)換電路22對(duì)恒壓電路58施加恒壓電路58的輸入電壓最大額定值的狀態(tài)下，將充電電路14的充電電壓施加到恒壓電路58時(shí)，有可能恒壓電路58破壞，因此，必須要根據(jù)其用途考慮充電電路14的放電條件。注意，當(dāng)將第二檢測(cè)電路43的工作電壓設(shè)定為芯片最低工作電壓時(shí)，有可能在電池放電之后芯片不工作，因此，將該第二檢測(cè)電路43的工作電壓設(shè)定為比芯片最低工作電壓稍微高。
第二檢測(cè)電路43的設(shè)置地方不局限于本實(shí)施方式所示的恒壓電路58的輸出。例如，可以設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出。
作為恒壓電路58，可以使用具備參考電路81和差動(dòng)放大電路82的電路，所述參考電路81產(chǎn)生用來使差動(dòng)放大電路82進(jìn)行電壓比較的基準(zhǔn)電壓，并且所述差動(dòng)放大電路82進(jìn)行恒壓電路58的輸出電壓和參考電路產(chǎn)生電壓的比較(參照?qǐng)D13A和13B)。
此外，當(dāng)充電時(shí)，通過控制串聯(lián)連接第一DC轉(zhuǎn)換電路22和連接到第一輸出部11的電路而得出的阻抗Z1以及串聯(lián)連接第二DC轉(zhuǎn)換電路25和電池26而得出的阻抗Z2，來可以調(diào)整對(duì)連接到第一輸出部11的電路的供應(yīng)電力和對(duì)電池26的供應(yīng)電力的比率。阻抗Z1及阻抗Z2的控制依賴于第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，因此通過實(shí)施者選擇性地設(shè)定第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，來適當(dāng)?shù)乜刂谱杩筞1及阻抗Z2的值即可。
此外，也可以采用在充電電路14中設(shè)置充電控制電路27來控制電池26的充電的結(jié)構(gòu)。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式5 本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括輸入部10、第一限制電路203、充電電路14、第二放電控制電路202、第二限制電路204、以及第一DC轉(zhuǎn)換電路22(參照?qǐng)D8)。注意，第一限制電路203包括第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，充電電路14包括電池26、以及充電控制電路27，第二放電控制電路202包括第二檢測(cè)電路43、開關(guān)元件59，并且第二限制電路204包括AND電路39、電氣元件21、以及開關(guān)元件60。
接下來，對(duì)本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的工作進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)從外部到輸入部10輸入交流電壓時(shí)，第一DC轉(zhuǎn)換電路22將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后輸入到第一檢測(cè)電路23。在輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓小于一定的電壓值(Vx)的情況下，開關(guān)元件24保持不導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電絕緣的狀態(tài))，從而該直流電壓不供應(yīng)到第二DC轉(zhuǎn)換電路25。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后該直流電壓供應(yīng)到第一輸出部11。
另一方面，輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓為一定的電壓值(Vx)以上的情況下，電壓施加到開關(guān)元件24，該開關(guān)元件24變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電連接的狀態(tài))。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后該直流電壓施加到第一輸出部11。此外，輸入到輸入部10的交流電壓通過開關(guān)元件24由第二DC轉(zhuǎn)換電路25轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后從第二DC轉(zhuǎn)換電路25輸出的電壓供應(yīng)到設(shè)置在充電電路14中的電池26。在第二放電控制電路202不工作的期間中，由于開關(guān)元件59處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22對(duì)第一輸出部11施加直流電壓，充電電路14的充電電壓不施加到第二輸出部12。
隨著輸入到輸入部10的交流電壓減小，由第二檢測(cè)電路43檢測(cè)出的從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的電壓變?yōu)槭沟诙烹娍刂齐娐?02工作的電壓(Vy以下)時(shí)，開關(guān)元件59處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓施加到第一輸出部11，充電電路14的充電電壓施加到第二輸出部12。關(guān)于上述第二放電控制電路202，必須要根據(jù)其用途確定充電電路14的放電條件。當(dāng)將放電控制電路202的工作電壓設(shè)定為半導(dǎo)體裝置的最低工作電壓+α?xí)r，可以防止當(dāng)利用半導(dǎo)體裝置作為無線標(biāo)簽時(shí)導(dǎo)致不工作狀態(tài)，并且可以改善遠(yuǎn)距離一側(cè)的通訊距離特性。
第一DC轉(zhuǎn)換電路22將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出。此外，第二DC轉(zhuǎn)換電路25當(dāng)開關(guān)元件24導(dǎo)通時(shí)將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到充電電路14。第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25分別可以使用半波整流電路、半波二倍壓整流電路、全波整流電路、或者科克羅夫特電路等來構(gòu)成。注意，第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25既可由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又可由不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
注意，雖然在圖8中示出了將第二DC轉(zhuǎn)換電路25設(shè)置在第一限制電路203中的情況，但是也可以采用設(shè)置在充電電路14的結(jié)構(gòu)。
在充電電路14的電池26處于滿充電狀態(tài)，并且第一DC轉(zhuǎn)換電路22產(chǎn)生用來使第一檢測(cè)電路23工作的電壓的情況下，充電電路14的充電控制電路27遮斷第二DC轉(zhuǎn)換電路25和電池26，以便防止電池26的過充電。由此，不能采取第一DC轉(zhuǎn)換電路22的退化措施。為了防止這種情況，而在本實(shí)施方式中在輸入部10設(shè)置第二限制電路204。第二限制電路204如上述那樣當(dāng)?shù)谝粰z測(cè)電路23工作時(shí)，根據(jù)電池26的充電狀況(例如在電池處于滿充電狀態(tài)的情況下)工作。此外，電氣元件21的尺寸在電阻元件中盡可能地縮小，而在電容元件中盡可能地?cái)U(kuò)大，以增多流入到電氣元件21中的電流，來大幅度地改變阻抗。必須要考慮到此而確定電氣元件21的尺寸。
第二檢測(cè)電路43的設(shè)置地方不局限于本實(shí)施方式所示的第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出。例如，如上那樣，可以將恒壓電路或集成電路等連接到第一輸出部11和第二輸出部12，并且在這恒壓電路或集成電路等的輸入或輸出設(shè)置第二檢測(cè)電路43。
此外，當(dāng)充電時(shí)，通過控制串聯(lián)連接第一DC轉(zhuǎn)換電路22和連接到第一輸出部11的電路而得出的阻抗Z1以及串聯(lián)連接第二DC轉(zhuǎn)換電路25和充電電路14而得出的阻抗Z2，來可以調(diào)整對(duì)連接到第一輸出部11的電路的供應(yīng)電力和對(duì)電池26的供應(yīng)電力的比率。阻抗Z1及阻抗Z2的控制依賴于第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，因此通過實(shí)施者選擇性地設(shè)定第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，來適當(dāng)?shù)乜刂谱杩筞1及阻抗Z2的值即可。
如上所述那樣，在本實(shí)施方式中，通過如圖8所示那樣對(duì)實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)添加地連接電氣元件21、開關(guān)元件60、AND電路39、以及充電控制電路27，當(dāng)電池26處于滿充電狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)第一DC轉(zhuǎn)換電路22和電池26的雙方采取保護(hù)措施。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式6 本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括輸入部10、第一DC轉(zhuǎn)換電路22、限制電路13、充電電路14、以第一DC轉(zhuǎn)換電路22和電池26為供應(yīng)源的恒壓電路58、第二放電控制電路202、以及時(shí)鐘產(chǎn)生電路31(參照?qǐng)D9)。注意，限制電路13包括第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，充電電路14包括電池26，第二放電控制電路202包括檢測(cè)出恒壓電路58的輸出電壓的第二檢測(cè)電路43、以及開關(guān)元件59。
本實(shí)施方式的目的在于抑制時(shí)鐘產(chǎn)生電路31的振蕩頻率波動(dòng)，這是因?yàn)檎{(diào)制之際的第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出壓降而產(chǎn)生的。為了抑制時(shí)鐘產(chǎn)生電路31的振蕩頻率波動(dòng)，而需要使恒壓電路58的輸出電壓穩(wěn)定化。恒壓電路58的供應(yīng)源是第一DC轉(zhuǎn)換電路22，并且當(dāng)?shù)谝籇C轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓變成小于恒壓電路58的飽和輸出電壓時(shí)，時(shí)鐘產(chǎn)生電路31的振蕩頻率就波動(dòng)。就是說，作為時(shí)鐘產(chǎn)生電路31的振蕩頻率波動(dòng)的措施方法，如果供應(yīng)到恒壓電路58的電壓經(jīng)常為恒壓電路58的飽和電壓以上，就可以抑制時(shí)鐘產(chǎn)生電路31的振蕩頻率波動(dòng)。從而，本實(shí)施方式通過如下方法解決上述問題，即，將充電電路14充電的電壓供應(yīng)到恒壓電路58，以使供應(yīng)到恒壓電路58的電壓經(jīng)常為恒壓電路58的飽和電壓以上。
接下來，對(duì)本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的工作進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)從外部到輸入部10輸入交流電壓時(shí)，第一DC轉(zhuǎn)換電路22將該交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后輸入到第一檢測(cè)電路23。在輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓小于一定的電壓值(Vx)的情況下，開關(guān)元件24保持不導(dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電絕緣的狀態(tài))，從而該直流電壓不供應(yīng)到第二DC轉(zhuǎn)換電路25。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后該直流電壓施加到恒壓電路58。然后，恒壓電路58將恒定電壓施加到時(shí)鐘產(chǎn)生電路31，該時(shí)鐘產(chǎn)生電路31產(chǎn)生時(shí)鐘。此處，由于當(dāng)從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的電壓下降到小于恒壓電路58的飽和電壓時(shí)，恒壓電路58的輸出電壓也下降，因此時(shí)鐘產(chǎn)生電路31的振蕩頻率變?yōu)椴环€(wěn)定的狀態(tài)。
另一方面，輸入到第一檢測(cè)電路23的直流電壓為一定的電壓值(Vx)以上的情況下，電壓施加到開關(guān)元件24，該開關(guān)元件24變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(輸入部10和第二DC轉(zhuǎn)換電路25電連接的狀態(tài))。結(jié)果，輸入到輸入部10的交流電壓由第一DC轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后該直流電壓施加到第一輸出部11。此外，輸入到輸入部10的交流電壓通過開關(guān)元件24由第二DC轉(zhuǎn)換電路25轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后該第二DC轉(zhuǎn)換電路25的輸出電壓施加到設(shè)置在充電電路14中的電池26。在第二放電控制電路202不工作的期間中，由于開關(guān)元件59處于不導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22對(duì)恒壓電路58施加直流電壓，電池26的充電電壓不施加到恒壓電路58。恒壓電路58的輸出電壓施加到時(shí)鐘產(chǎn)生電路31，并且該時(shí)鐘產(chǎn)生電路31產(chǎn)生時(shí)鐘且輸出。
隨著輸入到輸入部10的交流電壓減小，由第二檢測(cè)電路43檢測(cè)出的從第一DC轉(zhuǎn)換電路22輸出的電壓變?yōu)槭沟诙烹娍刂齐娐?02工作的電壓(Vy以下)時(shí)，開關(guān)元件59處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓及充電電路14的充電電壓施加到恒壓電路58。關(guān)于上述第二放電控制電路202，必須要根據(jù)其用途確定充電電路14的放電條件。
第一DC轉(zhuǎn)換電路22將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到恒壓電路58和限制電路13。此外，第二DC轉(zhuǎn)換電路25當(dāng)開關(guān)元件24導(dǎo)通時(shí)將從輸入部10輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且輸出到充電電路14。第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25分別可以使用半波整流電路、半波二倍壓整流電路、全波整流電路、或者科克羅夫特電路等來構(gòu)成。注意，第一DC轉(zhuǎn)換電路22和第二DC轉(zhuǎn)換電路25既可由同一結(jié)構(gòu)構(gòu)成，又可由不同結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
注意，在圖9中，通過將第一檢測(cè)電路23設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22之后，可以在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓小于最大額定值的狀態(tài)下使限制電路13工作，但是也可以采用在其他位置布置第一檢測(cè)電路23的結(jié)構(gòu)。
注意，雖然在圖9中示出了將第二DC轉(zhuǎn)換電路25設(shè)置在限制電路13中的情況，但是也可以采用設(shè)置在充電電路14的結(jié)構(gòu)。
第二檢測(cè)電路43的設(shè)置地方不局限于本實(shí)施方式所示的恒壓電路58的輸出。例如，也可以設(shè)置在第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出。
此外，當(dāng)充電時(shí)，通過控制串聯(lián)連接第一DC轉(zhuǎn)換電路22和連接到第一輸出部11的電路而得出的阻抗Z1以及串聯(lián)連接第二DC轉(zhuǎn)換電路25和充電電路14而得出的阻抗Z2，來可以調(diào)整對(duì)連接到第一輸出部11的電路的供應(yīng)電力和對(duì)電池26的供應(yīng)電力的比率。阻抗Z1及阻抗Z2的控制依賴于第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，因此通過實(shí)施者選擇性地設(shè)定第一DC轉(zhuǎn)換電路22及第二DC轉(zhuǎn)換電路25的元件尺寸，來適當(dāng)?shù)乜刂谱杩筞1及阻抗Z2的值即可。
如上所述那樣，在本實(shí)施方式中，通過對(duì)實(shí)施方式4的第三輸出部15連接時(shí)鐘產(chǎn)生電路31，第二放電控制電路以小于恒壓電路58的飽和電壓值的電壓值工作，可以采取在短距離通訊之際防止第一DC轉(zhuǎn)換電路退化的措施，并且抑制時(shí)鐘產(chǎn)生電路的振蕩頻率波動(dòng)。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式7 在本實(shí)施方式中，參照

與上述實(shí)施方式不同的半導(dǎo)體裝置。
本實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置包括第一DC轉(zhuǎn)換電路22；限制電路13；充電電路14；調(diào)制被編碼了的數(shù)據(jù)的調(diào)制電路28；將接收了的信號(hào)數(shù)字化的解調(diào)電路29；將第一DC轉(zhuǎn)換電路22的輸出電壓變?yōu)楹愣妷旱牡谝缓銐弘娐?4；將從充電電路14的輸出電壓變?yōu)楹愣妷旱牡诙銐弘娐?5；時(shí)鐘產(chǎn)生電路31；存儲(chǔ)器37；以及邏輯電路38(參照?qǐng)D10)。注意，限制電路13包括第一檢測(cè)電路23、開關(guān)元件24、以及第二DC轉(zhuǎn)換電路25，并且充電電路14包括電池26和充電控制電路27。此外，從第一恒壓電路54輸出的恒定電壓供應(yīng)到邏輯電路38，并且從第二恒壓電路55輸出的恒定電壓供應(yīng)到存儲(chǔ)器37。
像這樣，通過采用對(duì)存儲(chǔ)器37從電池26供應(yīng)電源的結(jié)構(gòu)，即使在作為存儲(chǔ)器37使用SRAM或DRAM的情況下，當(dāng)不從外部供應(yīng)電力時(shí)，也可以保持?jǐn)?shù)據(jù)。例如，可以采用如下結(jié)構(gòu)在作為存儲(chǔ)器37使用SRAM型的存儲(chǔ)器的情況下，當(dāng)從外部經(jīng)過連接到輸入部10的天線供應(yīng)電力時(shí)，邏輯電路38驅(qū)動(dòng)來對(duì)存儲(chǔ)器37寫入數(shù)據(jù)，而當(dāng)不從外部供應(yīng)電力時(shí)，通過從電池26供應(yīng)的電力來保持存儲(chǔ)器37的數(shù)據(jù)。
注意，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)組合來實(shí)施。
實(shí)施方式8 在本實(shí)施方式中，參照

上述實(shí)施方式所示的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)例子。在本實(shí)施方式中，說明在同一襯底上使用薄膜晶體管設(shè)置半導(dǎo)體裝置的限制電路、邏輯電路、充電電路等電路中所包括的元件的情況。此外，說明使用薄膜二次電池作為設(shè)置在充電電路中的電池的例子。不言而喻，也可以采用設(shè)置雙電層電容器等而代替二次電池的結(jié)構(gòu)。注意，在本實(shí)施方式中，說明在支撐襯底上設(shè)置薄膜晶體管等元件，然后將該元件轉(zhuǎn)移到具有撓性的襯底上的情況。
首先，在襯底1301的一個(gè)表面上夾著絕緣膜1302形成剝離層1303，接著，層疊形成用作基底膜的絕緣膜1304和半導(dǎo)體膜(例如，包含非晶硅的膜)1305(參照?qǐng)D14A)。注意，絕緣膜1302、剝離層1303、絕緣膜1304、以及半導(dǎo)體膜1305可以連續(xù)形成。
襯底1301是選自玻璃襯底、石英襯底、金屬襯底如不銹鋼襯底等、陶瓷襯底、以及半導(dǎo)體襯底如Si襯底等、SOI(Silicon onInsulator；絕緣體上硅)襯底等中的襯底。另外，作為塑料襯底，也可以選擇聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、以及丙烯等的襯底。注意，在本工序中，剝離層1303夾著絕緣膜1302地設(shè)置在襯底1301的整個(gè)面上，但是，必要時(shí)，也可以在襯底1301的整個(gè)面上設(shè)置剝離層之后，通過光刻法選擇性地設(shè)置。
作為絕緣膜1302、絕緣膜1304，通過CVD法或?yàn)R射法等，使用如下絕緣材料來形成氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x＞y)、氮氧化硅(SiNxOy)(x＞y)等。例如，當(dāng)將絕緣膜1302、絕緣膜1304形成為兩層結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選作為第一層絕緣膜形成氮氧化硅膜并且作為第二層絕緣膜形成氧氮化硅膜。此外，也可以作為第一層絕緣膜形成氮化硅膜并且作為第二層絕緣膜形成氧化硅膜。絕緣膜1302用作防止雜質(zhì)元素從襯底1301混入到剝離層1303或形成在其上的元件的阻擋層，而絕緣膜1304用作防止雜質(zhì)元素從襯底1301、剝離層1303混入到形成在其上的元件的阻擋層。像這樣，通過形成作為阻擋層發(fā)揮功能的絕緣膜1302、1304可以防止來自襯底1301的Na等堿金屬和堿土金屬、以及來自剝離層1303中的雜質(zhì)元素給形成在其上的元件造成不良影響。注意，在例如使用石英作為襯底1301的情況下，也可以省略絕緣膜1302、1304。
作為剝離層1303，可以使用金屬膜或金屬膜和金屬氧化膜的疊層結(jié)構(gòu)等。作為金屬膜，可以使用由選自鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、以及銥(Ir)中的元素或以上述元素為主要成分的合金材料或化合物材料構(gòu)成的膜的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)而形成。另外，可以通過濺射法或各種CVD法如等離子體CVD法等而形成上述材料。作為金屬膜和金屬氧化膜的疊層結(jié)構(gòu)，在形成上述金屬膜之后，進(jìn)行在氧氣氣氛中或在N2O氣氛中的等離子體處理、在氧氣氣氛中或在N2O氣氛中的加熱處理，以在金屬膜的表面上設(shè)置該金屬膜的氧化物或氧氮化物。例如，在通過濺射法或CVD法等形成鎢膜作為金屬膜的情況下，對(duì)鎢膜進(jìn)行等離子體處理，可以在鎢膜的表面上形成由鎢氧化物構(gòu)成的金屬氧化膜。另外，例如，也可以在形成金屬膜(例如，鎢)之后，通過濺射法在該金屬膜上設(shè)置氧化硅等的絕緣膜的同時(shí)，在金屬膜上形成金屬氧化物(例如，在鎢上形成鎢氧化物)。
通過濺射法、LPCVD法、等離子體CVD法等以25nm至200nm(優(yōu)選為30nm至150nm)的厚度形成非晶半導(dǎo)體膜1305。
接下來，對(duì)非晶半導(dǎo)體膜1305照射激光來進(jìn)行晶化。注意，也可以通過將激光的照射和利用RTA或退火爐的熱結(jié)晶法、使用有助于晶化的金屬元素的熱結(jié)晶法進(jìn)行組合的方法等進(jìn)行非晶半導(dǎo)體膜1305的晶化。之后，將獲得的結(jié)晶半導(dǎo)體膜蝕刻為所希望的形狀來形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜1305a至1305f，并且覆蓋該半導(dǎo)體膜1305a至1305f地形成柵極絕緣膜1306(參照?qǐng)D14B)。
作為柵極絕緣膜1306，通過CVD法或?yàn)R射法等，使用如下絕緣材料來形成氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。例如，當(dāng)將柵極絕緣膜1306形成為兩層結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選作為第一層絕緣膜形成氧氮化硅膜并且作為第二層絕緣膜形成氮氧化硅膜。此外，也可以作為第一層絕緣膜形成氧化硅膜并且作為第二層絕緣膜形成氮化硅膜。
以下簡(jiǎn)單地說明結(jié)晶半導(dǎo)體膜1305a至1305f的制造工序的一個(gè)例子。首先，通過等離子體CVD法形成50nm至60nm厚的非晶半導(dǎo)體膜。接著，將包含作為促進(jìn)晶化的金屬元素的鎳的溶液保持在非晶半導(dǎo)體膜上，接著對(duì)非晶半導(dǎo)體膜進(jìn)行脫氫處理(在500℃下，一個(gè)小時(shí))和熱結(jié)晶處理(在550℃下，四個(gè)小時(shí))，來形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。然后，通過照射激光且使用光刻法，來形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜1305a至1305f。注意，也可以只通過照射激光而不進(jìn)行使用促進(jìn)晶化的金屬元素的熱結(jié)晶，來使非晶半導(dǎo)體膜晶化。
作為用于晶化的激光振蕩器，可以使用連續(xù)振蕩型的激光束(CW激光束)或脈沖振蕩型的激光束(脈沖激光束)。作為此處可采用的激光束，可以采用從如下激光器的一種或多種激光器中振蕩發(fā)出的激光束，即氣體激光器如Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器等；將在單晶的YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4中添加Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質(zhì)的激光器；玻璃激光器；紅寶石激光器；變石激光器；Ti藍(lán)寶石激光器；銅蒸氣激光器；以及金蒸氣激光器。通過照射這種激光束的基波以及這些基波的二次諧波到四次諧波的激光束，可以獲得大粒徑的晶體。例如，可以使用NdYVO4激光器(基波為1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。此時(shí)，需要大約0.01MW/cm2至100MW/cm2(優(yōu)選為0.1MW/cm2至10MW/cm2)的激光功率密度。而且，以大約10cm/sec至2000cm/sec的掃描速度照射。注意，將在單晶的YAG、YVO4、鎂橄欖石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4中添加Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一種或多種作為摻雜物而獲得的材料用作介質(zhì)的激光器、Ar離子激光器、或者Ti藍(lán)寶石激光器可以進(jìn)行連續(xù)振蕩，可以通過Q開關(guān)動(dòng)作或鎖模等以10MHz以上的振蕩頻率進(jìn)行脈沖振蕩。當(dāng)使用10MHz以上的振蕩頻率來使激光束振蕩時(shí)，在半導(dǎo)體膜由激光熔化之后并在凝固之前，對(duì)半導(dǎo)體膜照射下一個(gè)脈沖。因此，由于不同于使用振蕩頻率低的脈沖激光的情況，可以在半導(dǎo)體膜中連續(xù)地移動(dòng)固相和液相之間的界面，所以可以獲得沿掃描方向連續(xù)生長(zhǎng)的晶粒。
此外，也可以通過對(duì)半導(dǎo)體膜1305a至1305f進(jìn)行上述高密度等離子體處理來使其表面氧化或氮化，以形成柵極絕緣膜1306。例如，通過引入了稀有氣體如He、Ar、Kr、Xe等與氧氣、氧化氮(NO2)、氨氣、氮?dú)饣驓錃獾鹊幕旌蠚怏w的等離子體處理，形成柵極絕緣膜1306。在此情況下，通過引入微波進(jìn)行等離子體的激發(fā)時(shí)，可以產(chǎn)生低電子溫度且高密度的等離子體?？梢酝ㄟ^使用由該高密度等離子體產(chǎn)生的氧自由基(有可能含有OH自由基)或氮自由基(有可能含有NH自由基)，使半導(dǎo)體膜的表面氧化或氮化。
通過使用了上述高密度等離子體的處理，厚度為1nm至20nm，典型為5nm至10nm的絕緣膜形成于半導(dǎo)體膜上。由于此時(shí)的反應(yīng)為固相反應(yīng)，因此可以使該絕緣膜和半導(dǎo)體膜之間的界面能級(jí)密度極低。由于上述高密度等離子體處理直接使半導(dǎo)體膜(晶體硅或多晶硅)氧化(或氮化)，所以在理想上可以將所形成的絕緣膜的厚度形成為不均勻性極小的狀態(tài)。再者，由于即使在晶體硅的晶粒界面也不會(huì)進(jìn)行強(qiáng)烈的氧化，所以實(shí)現(xiàn)非常優(yōu)選的狀態(tài)。換句話說，通過在此所示的高密度等離子體處理使半導(dǎo)體膜的表面固相氧化，以可以形成具有良好的均勻性且界面能級(jí)密度較低的絕緣膜而不會(huì)在晶粒界面中引起異常的氧化反應(yīng)。
作為柵極絕緣膜，既可僅僅使用通過高密度等離子體處理形成的絕緣膜，此外，又可通過利用了等離子體或熱反應(yīng)的CVD法將氧化硅、氧氮化硅或氮化硅等的絕緣膜堆積且層疊在所述絕緣膜上。在任意一種情況下，將通過高密度等離子體形成的絕緣膜包含于柵極絕緣膜的一部分或全部而形成的晶體管，可以減少特性差異。
此外，一邊對(duì)半導(dǎo)體膜照射連續(xù)振蕩激光束或以10MHz以上的頻率振蕩的激光束，一邊向一個(gè)方向掃描而使該半導(dǎo)體膜晶化而獲得的半導(dǎo)體膜1305a至1305f，具有其晶體沿該激光束的掃描方向成長(zhǎng)的特性。當(dāng)使該掃描方向與溝道長(zhǎng)度方向(形成溝道形成區(qū)域時(shí)載流子流動(dòng)的方向)一致地配置晶體管，并且組合上述柵極絕緣膜時(shí)，可以獲得特性差異小且電場(chǎng)效應(yīng)遷移率高的薄膜晶體管(TFT)。
接著，在柵極絕緣膜1306上層疊形成第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜。在此，第一導(dǎo)電膜通過CVD法或?yàn)R射法等以20nm至100nm的厚度而形成。第二導(dǎo)電膜以100nm至400nm的厚度而形成。作為第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜，采用選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)和鈮(Nb)等中的元素或以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料而形成。或者，采用以摻雜了磷等雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料而形成第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜。作為第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜的組合的實(shí)例，可以舉出氮化鉭膜和鎢膜、氮化鎢膜和鎢膜、或者氮化鉬膜和鉬膜等。由于鎢和氮化鉭具有高耐熱性，因此在形成第一導(dǎo)電膜和第二導(dǎo)電膜之后，可以進(jìn)行用來熱激活的加熱處理。此外，在不是兩層結(jié)構(gòu)而是三層結(jié)構(gòu)的情況下，最好采用鉬膜、鋁膜和鉬膜的疊層結(jié)構(gòu)。
接著，利用光刻法形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模，并且進(jìn)行蝕刻處理以形成柵電極和柵極線，從而在半導(dǎo)體膜1305a至1305f的上方形成柵電極1307。在此，示出了采用第一導(dǎo)電膜1307a和第二導(dǎo)電膜1307b的疊層結(jié)構(gòu)形成柵電極1307的例子。
接著，以柵電極1307為掩模，通過離子摻雜法或離子注入法對(duì)半導(dǎo)體膜1305a至1305f以低濃度添加賦予n型的雜質(zhì)元素，然后通過光刻法選擇性地形成由抗蝕劑構(gòu)成的掩模，以高濃度添加賦予p型的雜質(zhì)元素。作為呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)、砷(As)等。作為呈現(xiàn)p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)等。在此，使用磷(P)作為賦予n型的雜質(zhì)元素，以1×1015至1×1019/cm3的濃度選擇性地引入到半導(dǎo)體膜1305a至1305f，以形成呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)區(qū)域1308。此外，使用硼(B)作為賦予p型的雜質(zhì)元素，以1×1019至1×1020/cm3的濃度選擇性地引入到半導(dǎo)體膜1305c、1305e，以形成呈現(xiàn)p型的雜質(zhì)區(qū)域1309(參照?qǐng)D14C)。
接著，覆蓋柵極絕緣膜1306和柵電極1307地形成絕緣膜。通過等離子體CVD法或?yàn)R射法等以單層或疊層方式形成含有無機(jī)材料如硅、硅的氧化物或硅的氮化物的膜、或含有有機(jī)材料如有機(jī)樹脂等的膜，從而形成絕緣膜。接著，通過以垂直方向?yàn)橹黧w的各向異性蝕刻選擇性地蝕刻絕緣膜，從而形成與柵電極1307的側(cè)面接觸的絕緣膜1310(也稱為側(cè)壁)。絕緣膜1310用作當(dāng)形成LDD(輕摻雜漏)區(qū)域時(shí)的摻雜用的掩模。
接著，將通過光刻法形成的由抗蝕劑構(gòu)成的掩模和柵電極1307及絕緣膜1310用作掩模，對(duì)半導(dǎo)體膜1305a、1305b、1305d、1305f以高濃度添加賦予n型的雜質(zhì)元素，以形成呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)區(qū)域1311。在此，使用磷(P)作為賦予n型的雜質(zhì)元素，1×1019至1×1020/cm3的濃度選擇性地引入到半導(dǎo)體膜1305a、1305b、1305d、1305f，以形成呈現(xiàn)比雜質(zhì)區(qū)域1308高濃度的n型的雜質(zhì)區(qū)域1311。
通過以上工序，形成n溝道型薄膜晶體管1300a、1300b、1300d、1300f和p溝道型薄膜晶體管1300c、1300e(參照?qǐng)D14D)。
在n溝道型薄膜晶體管1300a中，溝道形成區(qū)域形成在與柵電極1307重疊的半導(dǎo)體膜1305a的區(qū)域中，形成源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域1311形成在不與柵電極1307及絕緣膜1310重疊的區(qū)域中，而低濃度雜質(zhì)區(qū)域(LDD區(qū)域)形成在與絕緣膜1310重疊且溝道形成區(qū)域和雜質(zhì)區(qū)域1311之間。此外，n溝道型薄膜晶體管1300b、1300d、1300f也同樣形成有溝道形成區(qū)域、低濃度雜質(zhì)區(qū)域、以及雜質(zhì)區(qū)域1311。
在p溝道型薄膜晶體管1300c中，溝道形成區(qū)域形成在與柵電極1307重疊的半導(dǎo)體膜1305c的區(qū)域中，形成源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域1309形成在不與柵電極1307重疊的區(qū)域中。此外，p溝道型薄膜晶體管1300e也同樣形成有溝道形成區(qū)域以及雜質(zhì)區(qū)域1309。注意，這里，雖然在p溝道型薄膜晶體管1300c、1300e未設(shè)置LDD區(qū)域，但是既可采用在p溝道型薄膜晶體管設(shè)置LDD區(qū)域的結(jié)構(gòu)，又可采用在n溝道型薄膜晶體管不設(shè)置LDD區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
接下來，以單層或疊層的方式形成絕緣膜以覆蓋半導(dǎo)體膜1305a至1305f、柵電極1307等，并且在該絕緣膜上形成導(dǎo)電膜1313，以使該導(dǎo)電膜1313與形成薄膜晶體管1300a至1300f的源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域1309、1311電連接(參照?qǐng)D15A)。絕緣膜通過CVD法、濺射法、SOG法、液滴噴出法、絲網(wǎng)印刷法等使用無機(jī)材料如硅的氧化物或硅的氮化物等、有機(jī)材料如聚酰亞胺、聚酰胺、苯并環(huán)丁烯、丙烯、環(huán)氧等、或者硅氧烷材料等，以單層或疊層的方式形成。在此，以兩層的方式設(shè)置所述絕緣膜，分別形成氮氧化硅膜和氧氮化硅膜作為第一層絕緣膜1312a和第二層絕緣膜1312b。此外，導(dǎo)電膜1313可以形成薄膜晶體管1300a至1300f的源電極或漏電極。
注意，優(yōu)選在形成絕緣膜1312a、1312b之前，或者在形成絕緣膜1312a、1312b中的一個(gè)或多個(gè)薄膜之后，進(jìn)行用于恢復(fù)半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性、使添加到半導(dǎo)體膜中的雜質(zhì)元素活性化、或者使半導(dǎo)體膜氫化的加熱處理。作為加熱處理，優(yōu)選適用熱退火法、激光退火法、或者RTA法等。
通過CVD法或?yàn)R射法等，使用選自鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、釹(Nd)、碳(C)、硅(Si)中的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料以單層或疊層的方式形成導(dǎo)電膜1313。以鋁為主要成分的合金材料例如相當(dāng)于以鋁為主要成分且含有鎳的材料、或者以鋁為主要成分且含有碳和硅中的一方或兩方與鎳的合金材料。作為導(dǎo)電膜1313，例如可以使用由阻擋膜、鋁硅(Al-Si)膜和阻擋膜組成的疊層結(jié)構(gòu)、或者由阻擋膜、鋁硅(Al-Si)膜、氮化鈦膜和阻擋膜組成的疊層結(jié)構(gòu)。注意，阻擋膜相當(dāng)于由鈦、鈦的氮化物、鉬或鉬的氮化物組成的薄膜。因?yàn)殇X或者鋁硅具有電阻低并且價(jià)格低廉的特性，所以作為用于形成導(dǎo)電膜1313的材料最合適。此外，當(dāng)設(shè)置上層和下層的阻擋層時(shí)，可以防止鋁或鋁硅的小丘的產(chǎn)生。此外，當(dāng)形成由高還原性的元素即鈦構(gòu)成的阻擋膜時(shí)，即使在結(jié)晶半導(dǎo)體膜上形成有較薄的自然氧化膜，也可以使該自然氧化膜還原，而獲得與結(jié)晶半導(dǎo)體膜之間的良好接觸。
接下來，覆蓋導(dǎo)電膜1313地形成絕緣膜1314，并且在該絕緣膜1314上形成導(dǎo)電膜1315a、1315b，以分別與形成薄膜晶體管1300a、1300f的源電極或漏電極的導(dǎo)電膜1313電連接。此外，還形成導(dǎo)電膜1316，以使該導(dǎo)電膜1316與形成薄膜晶體管1300b的源電極或漏電極的導(dǎo)電膜1313分別電連接。注意，導(dǎo)電膜1315a、1315b和導(dǎo)電膜1316也可以由同一材料同時(shí)形成。導(dǎo)電膜1315a、1315b和導(dǎo)電膜1316可以使用上述導(dǎo)電膜1313中所示的任何材料形成。
接下來，形成用作天線的導(dǎo)電膜1317，以使該導(dǎo)電膜1317與導(dǎo)電膜1316電連接(參照?qǐng)D15B)。
絕緣膜1314通過CVD法或?yàn)R射法等使用如下材料的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)而形成具有氧或氮的絕緣膜如氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜等；包含碳的膜如DLC(類金剛石碳)膜等；有機(jī)材料如環(huán)氧、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯等；或者硅氧烷材料如硅氧烷樹脂等。注意，硅氧烷材料相當(dāng)于包含Si-O-Si鍵的材料。硅氧烷的骨架結(jié)構(gòu)由硅(Si)和氧(O)的鍵構(gòu)成。作為取代基，使用至少包含氫的有機(jī)基(例如烷基、芳烴)。作為取代基，也可以使用氟基?；蛘?，作為取代基，也可以使用至少包含氫的有機(jī)基以及氟基。
導(dǎo)電膜1317通過CVD法、濺射法、印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等、液滴噴出法、分配器法、鍍敷法等使用導(dǎo)電材料形成。導(dǎo)電材料是選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)中的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料，并且以單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電膜1317。
例如，在通過絲網(wǎng)印刷法形成用作天線的導(dǎo)電膜1317的情況下，可以通過選擇性地印刷將粒徑為幾nm至幾十μm的導(dǎo)電粒子溶解或分散于有機(jī)樹脂中而成的導(dǎo)電膏來設(shè)置導(dǎo)電膜1317。作為導(dǎo)電粒子，可以使用銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、以及鈦(Ti)等中的任何一個(gè)以上的金屬粒子或鹵化銀的微粒、或者分散性納米粒子。另外，作為包含于導(dǎo)電膏的有機(jī)樹脂，可以使用選自用作金屬粒子的粘結(jié)劑、溶劑、分散劑及覆蓋劑的有機(jī)樹脂中的一種或多種?？梢缘湫偷嘏e出環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂等的有機(jī)樹脂。此外，在形成導(dǎo)電膜時(shí)，優(yōu)選在設(shè)置導(dǎo)電膏之后進(jìn)行焙燒。例如，在作為導(dǎo)電膏的材料使用以銀為主要成分的微粒(例如粒徑為1nm以上且100nm以下)的情況下，可以通過在150℃至300℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行焙燒來固化，而獲得導(dǎo)電膜。此外，也可以使用以焊料或無鉛焊料為主要成分的微粒，在此情況下，優(yōu)選使用粒徑為20μm以下的微粒。焊料或無鉛焊料具有成本低等的優(yōu)點(diǎn)。
此外，導(dǎo)電膜1315a、1315b在以后的工序中能夠用作與本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置所包括的二次電池電連接的布線。此外，也可以在形成用作天線的導(dǎo)電膜1317時(shí)，以電連接到導(dǎo)電膜1315a、1315b的方式另行形成導(dǎo)電膜，以將該導(dǎo)電膜用作連接到二次電池的布線。
接下來，在覆蓋導(dǎo)電膜1317地形成絕緣膜1318之后，從襯底1301剝離包括薄膜晶體管1300a至1300f、導(dǎo)電膜1317等的層(以下寫為“元件形成層1319”)。在此，可以通過照射激光(例如UV光)在除了薄膜晶體管1300a至1300f以外的區(qū)域中形成開口部之后(參照?qǐng)D15C)，利用物理力從襯底1301剝離元件形成層1319。此外，也可以在剝離元件形成層1319之際，通過一邊使用液體如水等濡濕一邊剝離，可以防止設(shè)置在元件形成層1319中的薄膜晶體管因靜電而破壞。此外，再次利用剝離了元件形成層1319的襯底1301，由此可以縮減成本。
絕緣膜1318通過CVD法或?yàn)R射法等使用如下材料的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)而形成具有氧或氮的絕緣膜如氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜等；包含碳的膜如DLC(類金剛石碳)膜等；有機(jī)材料如環(huán)氧、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯等或硅氧烷材料如硅氧烷樹脂等。
在本實(shí)施方式中，在通過激光的照射在元件形成層1319中形成開口部之后，將第一片材1320貼合到該元件形成層1319的一個(gè)表面(露出絕緣膜1318的面)，然后從襯底1301剝離元件形成層1319(參照?qǐng)D16A)。
接下來，通過進(jìn)行加熱處理和加壓處理中的一方或兩方將第二片材1321貼合到元件形成層1319的另一個(gè)表面(因剝離而露出的面)(參照?qǐng)D16B)。作為第一片材1320、第二片材1321，可以使用熱熔膜等。
此外，作為第一片材1320、第二片材1321，也可以使用進(jìn)行了防止靜電等的抗靜電處理的膜(以下寫為抗靜電膜)。作為抗靜電膜，可以舉出在樹脂中分散有抗靜電材料的膜、以及貼有抗靜電材料的膜等。作為設(shè)有抗靜電材料的膜，既可采用單面上設(shè)有抗靜電材料的膜，又可采用雙面上設(shè)有抗靜電材料的膜。再者，既可將單面上設(shè)有抗靜電材料的膜貼到層上并使設(shè)有抗靜電材料的一面置于膜的內(nèi)側(cè)，又可將單面上設(shè)有抗靜電材料的膜貼到層上并使設(shè)有抗靜電材料的一面置于膜的外側(cè)。注意，該抗靜電材料設(shè)在膜的整個(gè)面或一部分上即可。在此，作為抗靜電材料，可以使用金屬、銦和錫的氧化物(ITO)、界面活性劑如兩性界面活性劑、陽離子界面活性劑、非離子界面活性劑等。此外，作為抗靜電材料，除了上述以外，還可以使用包含具有羧基和季銨堿作為側(cè)鏈的交聯(lián)共聚物高分子的樹脂材料等?？梢酝ㄟ^將這些材料貼在膜上，揉入在膜中，或者涂敷在膜上而形成抗靜電膜。通過使用抗靜電膜進(jìn)行密封，可以抑制當(dāng)作為商品使用時(shí)來自外部的靜電等給半導(dǎo)體元件造成的負(fù)面影響。
注意，設(shè)置在半導(dǎo)體裝置的充電電路中的電池通過將薄膜二次電池連接到導(dǎo)電膜1315a、1315b而形成，而與二次電池的連接又可在從襯底1301剝離元件形成層1319之前(圖15B或圖15C的階段)進(jìn)行，又可在從襯底1301剝離元件形成層1319之后(圖16A的階段)進(jìn)行，并且又可在由第一片材及第二片材密封了元件形成層1319之后(圖16B的階段)進(jìn)行。以下，參照?qǐng)D17A至圖18B說明連接形成元件形成層1319和二次電池的一個(gè)例子。
在圖15B中，與用作天線的導(dǎo)電膜1317同時(shí)形成分別與導(dǎo)電膜1315a、1315b電連接的導(dǎo)電膜1331a、1331b。接著，在覆蓋導(dǎo)電膜1317、導(dǎo)電膜1331a、1331b地形成絕緣膜1318之后，形成開口部1332a、1332b，以使導(dǎo)電膜1331a、1331b的表面露出。然后，在通過激光的照射在元件形成層1319中形成開口部之后，將第一片材1320貼合到該元件形成層1319的一個(gè)表面(露出絕緣膜1318的面)，然后從襯底1301剝離元件形成層1319(參照?qǐng)D17A)。
接下來，在將第二片材1321貼合到元件形成層1319的另一個(gè)表面(因剝離而露出的面)之后，從第一片材1320剝離元件形成層1319。從而，在此，使用粘合性低的材料作為第一片材1320。接著，選擇性地形成分別通過開口部1332a、1332b電連接到導(dǎo)電膜1331a、1331b的導(dǎo)電膜1334a、1334b(參照?qǐng)D17B)。
導(dǎo)電膜1334a、1334b通過CVD法、濺射法、印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等、液滴噴出法、分配器法、鍍敷法等使用導(dǎo)電材料而形成。導(dǎo)電材料是選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)中的元素、或者以這些元素為主成分的合金材料或化合物材料，并且以單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電膜1334a、1334b。
注意，在此，表示在從襯底1301剝離元件形成層1319之后，形成導(dǎo)電膜1334a、1334b的例子，但是也可以在形成導(dǎo)電膜1334a、1334b之后，從襯底1301剝離元件形成層1319。
接下來，在襯底上形成有多個(gè)元件的情況下，將元件形成層1319按每一個(gè)元件切斷(參照?qǐng)D18A)。當(dāng)進(jìn)行切斷時(shí)可以使用激光照射裝置、切割裝置、劃片裝置等。在此，通過照射激光，分別切斷形成在一片襯底的多個(gè)元件。
接下來，將切斷的元件與二次電池電連接(參照?qǐng)D18B)。在本實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體裝置的充電電路的電池使用薄膜二次電池，依次層疊有集電體薄膜、負(fù)極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層、正極活性物質(zhì)層、集電體薄膜的薄膜層。
導(dǎo)電膜1336a、1336b通過CVD法、濺射法、印刷法如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等、液滴噴出法、分配器法、鍍敷法等使用導(dǎo)電材料形成。導(dǎo)電材料是選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)、鉬(Mo)中的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料，并且以單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)電膜1336a、1336b。導(dǎo)電材料需要是與負(fù)極活性物質(zhì)的粘合性良好且電阻低的，尤其是鋁、銅、鎳、釩等很合適于導(dǎo)電材料。
接下來，詳細(xì)地說明薄膜二次電池的結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)電膜1336a上形成負(fù)極活性物質(zhì)層1381。一般使用氧化釩(V2O5)等。接著，在負(fù)極活性物質(zhì)層1381上形成固體電解質(zhì)層1382。一般使用磷酸鋰(Li3PO4)等。接下來，在固體電解質(zhì)層1382上形成正極活性物質(zhì)層1383。一般使用錳酸鋰(LiMn2O4)等。也可以使用鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)等。接下來，在正極活性物質(zhì)層1383上形成成為電極的集電體薄膜1384。集電體薄膜1384需要是與正極活性物質(zhì)層1383的粘合性良好且電阻低的，可以使用鋁、銅、鎳、釩等。
上述負(fù)極活性物質(zhì)層1381、固體電解質(zhì)層1382、正極活性物質(zhì)層1383、集電體薄膜1384的每個(gè)薄膜層既可使用濺射技術(shù)形成，又可使用蒸發(fā)淀積技術(shù)形成。每個(gè)層的厚度優(yōu)選為0.1μm至3μm。
接下來，涂布樹脂來形成層間膜1385。然后，蝕刻該層間膜1385以形成接觸孔。層間膜1385不局限于樹脂，也可以為通過CVD法等形成的氧化膜等的其他膜，但是，從平坦性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選為樹脂。此外，也可以使用感光樹脂而不使用蝕刻來形成接觸孔。接下來，在層間膜1385上形成布線層1386，與導(dǎo)電膜1334b連接，來確保二次電池的電連接。
在此，分別連接設(shè)置在元件形成層1319的導(dǎo)電膜1334a、1334b與成為預(yù)先層疊的薄膜二次電池1389的連接端子的導(dǎo)電膜1336a、1336b。在此，表示如下情況通過具有粘結(jié)性的材料如各向異性導(dǎo)電膜(ACF)或各向異性導(dǎo)電膏(ACP)等壓合來電連接，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電膜1334a和導(dǎo)電膜1336a的連接或?qū)щ娔?334b和導(dǎo)電膜1336b的連接。在此，表示使用具有粘結(jié)性的樹脂1337所包含的導(dǎo)電粒子1338進(jìn)行連接的例子。此外，除了上述以外，還可以使用導(dǎo)電粘結(jié)劑如銀膏、銅膏或碳膏等、或者焊接等進(jìn)行連接。
注意，晶體管的結(jié)構(gòu)可以采用各種各樣的方式，而不局限于本實(shí)施方式所示的特定結(jié)構(gòu)。例如，也可以采用柵電極的數(shù)量為兩個(gè)以上的多柵極結(jié)構(gòu)。如果采用多柵極結(jié)構(gòu)，則變成溝道區(qū)串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，從而成為多個(gè)晶體管串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。通過采用多柵極結(jié)構(gòu)，可以降低關(guān)斷電流，提高晶體管的耐壓性來改善可靠性，并且實(shí)現(xiàn)當(dāng)在飽和區(qū)域工作時(shí)即使漏極-源極間電壓改變，漏極和源極之間流過的電流也不大改變，可以獲得穩(wěn)定的特性。此外，也可以采用在溝道上下布置柵電極的結(jié)構(gòu)。通過采用在溝道上下布置柵電極的結(jié)構(gòu)，溝道區(qū)增大，可以增加電流值，并且容易產(chǎn)生耗盡層，從而減小S值。如果在溝道上下布置柵電極，則變成多個(gè)晶體管并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
此外，也可以采用在溝道上布置柵電極的結(jié)構(gòu)、在溝道下布置柵電極的結(jié)構(gòu)、交錯(cuò)結(jié)構(gòu)、反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)。另外，溝道區(qū)還可以分成多個(gè)區(qū)域，并且該多個(gè)溝道區(qū)可以并聯(lián)連接或串聯(lián)連接。此外，源電極或漏電極還可以重疊于溝道(或其一部分)。通過采用源電極或漏電極與溝道(或其一部分)重疊的結(jié)構(gòu)，可以防止在溝道的一部分聚集電荷而其工作變得不穩(wěn)定。此外，也可以具有LDD區(qū)域。通過設(shè)置LDD區(qū)域，可以降低關(guān)斷電流，提高晶體管的耐壓性來改善可靠性，并且實(shí)現(xiàn)當(dāng)在飽和區(qū)域工作時(shí)，即使漏極-源極之間的電壓改變，漏極-源極之間的電流也不大改變，以可以獲得穩(wěn)定的特性。
另外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法可以適用于本說明書中所述的其他實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式9 在本實(shí)施方式中，參照

與上述實(shí)施方式8不同的半導(dǎo)體裝置的制造方法。在本實(shí)施方式中，說明在同一半導(dǎo)體襯底上設(shè)置半導(dǎo)體裝置的限制電路、邏輯電路、充電電路等中所包括的元件等的情況。此外，在本實(shí)施方式中說明使用上述實(shí)施方式8所說明的二次電池作為設(shè)置在充電電路中的電池的例子。不言而喻，也可以采用設(shè)置有雙電層電容器等而代替二次電池的結(jié)構(gòu)。
首先，在半導(dǎo)體襯底2300上形成絕緣膜(也稱為場(chǎng)氧化膜)2302，使得形成區(qū)域2304、2306(以下也稱為元件形成區(qū)域2304、2306、或者元件分離區(qū)域2304、2306)(參照?qǐng)D19A)。設(shè)置在半導(dǎo)體襯底2300上的區(qū)域2304、2306都由絕緣膜2302(也稱為場(chǎng)氧化膜)分離。此外，在此表示使用具有n型導(dǎo)電型的單晶Si襯底作為半導(dǎo)體襯底2300，并且在半導(dǎo)體襯底2300的區(qū)域2306設(shè)置p阱2307的例子。
此外，作為半導(dǎo)體襯底2300，只要是半導(dǎo)體則并沒有特別的限制而可以使用。例如，可以使用具有n型或p型導(dǎo)電型的單晶Si襯底、化合物半導(dǎo)體襯底(GaAs襯底、InP襯底、GaN襯底、SiC襯底、藍(lán)寶石襯底、ZnSe襯底等)、通過貼合法或SIMOX(Separation byImplanted Oxygen；注氧隔離)法而制造的SOI(絕緣體上硅)襯底等。
對(duì)區(qū)域2304、2306可以適當(dāng)?shù)厥褂眠x擇氧化法(LOCOS(硅局部氧化)法)或深溝分離法等。
此外，形成在半導(dǎo)體襯底2300的區(qū)域2306中的p阱2307可以通過將具有p型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素選擇性地引入到半導(dǎo)體襯底2300中而形成。作為呈現(xiàn)p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)、以及鎵(Ga)等。
注意，在本實(shí)施方式中，由于使用具有n型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底作為半導(dǎo)體襯底2300，所以對(duì)區(qū)域2304沒有引入雜質(zhì)元素，但是也可以通過引入呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)元素而在區(qū)域2304形成n阱。作為呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)、砷(As)等。另一方面，在使用具有p型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底的情況下，也可以采用如下結(jié)構(gòu)對(duì)區(qū)域2304引入呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)元素來形成n阱，而對(duì)區(qū)域2306不進(jìn)行雜質(zhì)元素的引入。
接下來，分別覆蓋區(qū)域2304、2306地形成絕緣膜2332、2334(參照?qǐng)D19B)。
例如可以通過進(jìn)行熱處理，以使設(shè)置在半導(dǎo)體襯底2300的區(qū)域2304、2306的表面氧化，從而以氧化硅膜形成絕緣膜2332、2334。此外，也可以使用通過熱氧化法形成了氧化硅膜，然后進(jìn)行氮化處理，從而使氧化硅膜的表面氮化，由此以氧化硅膜和具有氧和氮的膜(氧氮化硅膜)的疊層結(jié)構(gòu)形成絕緣膜2332、2334。
另外，也可以如上述那樣使用等離子體處理形成絕緣膜2332、2334。例如，可以對(duì)設(shè)置在半導(dǎo)體襯底2300的區(qū)域2304、2306的表面通過高密度等離子體處理進(jìn)行氧化處理或氮化處理，來形成氧化硅膜或氮化硅膜作為絕緣膜2332、2334。此外，也可以在通過高密度等離子體處理對(duì)區(qū)域2304、2306的表面進(jìn)行氧化處理之后，再次進(jìn)行高密度等離子體處理，以進(jìn)行氮化處理。在此情況下，氧化硅膜形成為與區(qū)域2304、2306的表面接觸，氧氮化硅膜形成在該氧化硅膜上，因此，絕緣膜2332、2334成為層疊有氧化硅膜和氧氮化硅膜的膜。此外，也可以在通過熱氧化法在區(qū)域2304、2306的表面上形成氧化硅膜之后，通過高密度等離子體處理進(jìn)行氧化處理或氮化處理。
此外，形成在半導(dǎo)體襯底2300的區(qū)域2304、2306的絕緣膜2332、2334在之后完成的晶體管中用作柵極絕緣膜。
接下來，以覆蓋形成在區(qū)域2304、2306上方的絕緣膜2332、2334的方式形成導(dǎo)電膜(參照?qǐng)D19C)。在此，示出了按順序?qū)盈B導(dǎo)電膜2336和導(dǎo)電膜2338來形成導(dǎo)電膜的例子。不言而喻，導(dǎo)電膜也可以以單層或三層以上的疊層結(jié)構(gòu)形成。
作為導(dǎo)電膜2336、2338，可以由選自鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)和妮(Nb)等中的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料形成。此外，導(dǎo)電膜2336、2338還可以由使這些元素氮化的金屬氮化膜形成。除此之外，導(dǎo)電膜2336、2338還可以由以摻雜了磷等雜質(zhì)元素的多晶硅為代表的半導(dǎo)體材料形成。
在此，使用氮化鉭形成導(dǎo)電膜2336，并且在其上使用鎢層疊形成導(dǎo)電膜2338。此外，除此之外，還可以使用選自氮化鎢、氮化鉬和氮化鈦中的單層或疊層膜作為導(dǎo)電膜2336，并且使用選自鉭、鉬和鈦中的單層或疊層膜作為導(dǎo)電膜2338。
接下來，通過選擇性地蝕刻并去除層疊設(shè)置的導(dǎo)電膜2336、2338，在區(qū)域2304、2306上方的一部分殘留導(dǎo)電膜2336、2338，以分別形成柵電極2340、2342(參照?qǐng)D20A)。
接著，通過覆蓋區(qū)域2304地選擇性地形成抗蝕劑掩模2348，并且使用該抗蝕劑掩模2348、柵電極2342作為掩模對(duì)區(qū)域2306引入雜質(zhì)元素，來形成雜質(zhì)區(qū)域(參照?qǐng)D20B)。作為雜質(zhì)元素，使用賦予n型的雜質(zhì)元素或賦予p型的雜質(zhì)元素。作為呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為呈現(xiàn)p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)或鎵(Ga)等。在此，使用磷(P)作為雜質(zhì)元素。
在圖20B中，通過引入雜質(zhì)元素，在區(qū)域2306中形成形成源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域2352和溝道形成區(qū)域2350。
接著，通過覆蓋區(qū)域2306地選擇性地形成抗蝕劑掩模2366，并且使用該抗蝕劑掩模2366、柵電極2340作為掩模對(duì)區(qū)域2304引入雜質(zhì)元素，來形成雜質(zhì)區(qū)域(參照?qǐng)D20C)。作為雜質(zhì)元素，使用賦予n型的雜質(zhì)元素或賦予p型的雜質(zhì)元素。作為呈現(xiàn)n型的雜質(zhì)元素，可以使用磷(P)或砷(As)等。作為呈現(xiàn)p型的雜質(zhì)元素，可以使用硼(B)、鋁(Al)或鎵(Ga)等。在此，引入具有與在圖20B中引入到區(qū)域2306中的雜質(zhì)元素不同的導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素(例如，硼(B))。結(jié)果，在區(qū)域2304中形成形成源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域2370和溝道形成區(qū)域2368。
接下來，覆蓋絕緣膜2332、2334、柵電極2340、2342地形成第二絕緣膜2372，并且在該第二絕緣膜2372上形成布線2374，該布線2374與分別形成在區(qū)域2304、2306中的雜質(zhì)區(qū)域2352、2370電連接(參照?qǐng)D21A)。
第二絕緣膜2372通過CVD法或?yàn)R射法等使用如下材料的單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)而形成具有氧或氮的絕緣膜如氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜等；包含碳的膜如DLC(類金剛石碳)膜等；有機(jī)材料如環(huán)氧、聚酰亞胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并環(huán)丁烯、丙烯等；或者硅氧烷材料如硅氧烷樹脂等。注意，硅氧烷材料相當(dāng)于包含Si-O-Si鍵的材料。硅氧烷的骨架結(jié)構(gòu)由硅(Si)和氧(O)的鍵構(gòu)成。作為取代基，使用至少包含氫的有機(jī)基(例如烷基、芳烴)。作為取代基，也可以使用氟基?；蛘?，作為取代基，也可以使用至少包含氫的有機(jī)基以及氟基。
通過CVD法或?yàn)R射法等使用選自鋁(Al)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錳(Mn)、釹(Nd)、碳(C)、硅(Si)中的元素、或者以這些元素為主要成分的合金材料或化合物材料以單層或疊層的方式形成布線2374。以鋁為主要成分的合金材料例如相當(dāng)于以鋁為主要成分且含有鎳的材料、或者以鋁為主要成分且含有碳和硅中的一方或兩方與鎳的合金材料。作為布線2374，例如可以使用由阻擋膜、鋁硅(Al-Si)膜和阻擋膜組成的疊層結(jié)構(gòu)、或者由阻擋膜、鋁硅(Al-Si)膜、氮化鈦膜和阻擋膜組成的疊層結(jié)構(gòu)。注意，阻擋膜相當(dāng)于由鈦、鈦的氮化物、鉬或鉬的氮化物組成的薄膜。因?yàn)殇X和鋁硅具有電阻低并且價(jià)格低廉的特性，所以作為用于形成布線2374的材料最合適。此外，當(dāng)設(shè)置上層和下層的阻擋層時(shí)，可以防止鋁或鋁硅的小丘的產(chǎn)生。此外，當(dāng)形成由高還原性的元素的鈦構(gòu)成的阻擋膜時(shí)，即使在結(jié)晶半導(dǎo)體膜上形成有薄的自然氧化膜，也可以使該自然氧化膜還原，而獲得與結(jié)晶半導(dǎo)體膜的良好接觸。
注意，要附記的是，構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的晶體管的結(jié)構(gòu)不局限于圖示的結(jié)構(gòu)。例如，可采用反交錯(cuò)型結(jié)構(gòu)、鰭式場(chǎng)效晶體管(FinFET)結(jié)構(gòu)等的晶體管結(jié)構(gòu)。通過采用鰭式場(chǎng)效晶體管結(jié)構(gòu)，可以抑制隨著晶體管尺寸的微細(xì)化的短溝效應(yīng)，因此這是優(yōu)選的。
在本實(shí)施方式中，二次電池層疊形成在連接到晶體管的布線2374上。二次電池依次層疊有集電體薄膜、負(fù)極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層、正極活性物質(zhì)層、集電體薄膜的薄膜層(參照?qǐng)D21B)。因此，兼用二次電池的集電體薄膜的布線2374的材料需要是與負(fù)極活性物質(zhì)的粘合性良好且電阻低的，尤其是鋁、銅、鎳、釩等很合適。
接下來，詳細(xì)地說明薄膜二次電池的結(jié)構(gòu)。在布線2374上形成負(fù)極活性物質(zhì)層2391。一般使用氧化釩(V2O5)等。接著，在負(fù)極活性物質(zhì)層2391上形成固體電解質(zhì)層2392。一般使用磷酸鋰(Li3PO4)等。接下來，在固體電解質(zhì)層2392上形成正極活性物質(zhì)層2393。一般使用錳酸鋰(LiMn2O4)等。也可以使用鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)等。接下來，在正極活性物質(zhì)層2393上形成成為電極的集電體薄膜2394。集電體薄膜2394需要是與正極活性物質(zhì)層2393的粘合性良好且電阻低的，可以使用鋁、銅、鎳、釩等。
上述負(fù)極活性物質(zhì)層2391、固體電解質(zhì)層2392、正極活性物質(zhì)層2393、集電體薄膜2394的每個(gè)薄膜層既可使用濺射技術(shù)形成，又可使用蒸發(fā)淀積技術(shù)形成。此外，每個(gè)層的厚度優(yōu)選為0.1μm至3μm。
接下來，涂布樹脂來形成層間膜2396。然后，蝕刻該層間膜2396以形成接觸孔。層間膜不局限于樹脂，也可以為通過CVD法等形成的氧化膜等的其他膜，但是，從平坦性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選為樹脂。此外，也可以使用感光樹脂而不使用蝕刻來形成接觸孔。接下來，在層間膜2396上形成布線層2395，與布線2397連接，由此確保二次電池和晶體管的電連接。
通過采用如上結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，可以獲得在單晶襯底上形成晶體管，并且在其上具有薄膜二次電池的結(jié)構(gòu)。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，通過實(shí)現(xiàn)極薄化、小型化，而可以提供物理形狀的自由度高的半導(dǎo)體裝置。
注意，本實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的制造方法可以適用于本說明書中所述的其他實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式10 在本實(shí)施方式中，說明通過無線通訊來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置、以及使用該半導(dǎo)體裝置的通訊系統(tǒng)的用途。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置例如可以設(shè)置在紙幣、硬幣、有價(jià)證券、無記名債券、證書(駕駛執(zhí)照、居民證等)、包裝容器(包裝紙、瓶等)、DVD(數(shù)字通用光盤)軟件、CD(光盤)中來使用。另外，還可以設(shè)置在記錄介質(zhì)如錄像帶等、交通工具如汽車、摩托車、自行車等、個(gè)人物品類如提包、眼鏡等、食品類、衣類、生活用品類、以及電子設(shè)備等來使用。電子設(shè)備是指液晶顯示裝置、EL(電致發(fā)光)顯示裝置、電視裝置(簡(jiǎn)稱電視機(jī)或電視圖像接收機(jī))、以及便攜式電話機(jī)等。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以被貼在物品表面或者被嵌入到物品中來固定于物品上。例如，如果是書，就可以被嵌入到紙中；而如果是由有機(jī)樹脂構(gòu)成的包裝，就可以被嵌入到該有機(jī)樹脂中。通過將半導(dǎo)體裝置提供到紙幣、硬幣、有價(jià)證券類、無記名債券類、證書類等，可以防止偽造。另外，通過將半導(dǎo)體裝置提供于包裝用容器類、記錄介質(zhì)、個(gè)人物品、食品類、衣類、生活用品類、電子設(shè)備等，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品檢查系統(tǒng)或租賃店中的系統(tǒng)等的效率化。另外，通過將半導(dǎo)體裝置提供于交通工具類，可以防止偽造和偷竊。另外，通過將半導(dǎo)體裝置嵌入到諸如動(dòng)物等的活體中，可以容易地識(shí)別各個(gè)活體，例如通過將無線標(biāo)簽嵌入到諸如家畜等的活體中，可以容易識(shí)別出生年、性別、或種類等。
像這樣，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以提供到任何物品(包括活體)來使用。
接著，參照?qǐng)D22A說明使用了半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)的一個(gè)方式。在包括顯示部9521的終端9520上設(shè)置有天線及連接到該天線的讀寫器。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置9531被設(shè)置在物品A9532中，而本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置9523被設(shè)置在物品B9522中。在圖22A中，示出內(nèi)服藥作為物品A或物品B的實(shí)例。當(dāng)將終端9520的天線對(duì)準(zhǔn)物品A9532所包括的半導(dǎo)體裝置9531時(shí)，和商品有關(guān)的信息如物品A9532的原材料和原產(chǎn)地、各生產(chǎn)工序的檢查結(jié)果、流通過程的記錄以及商品的說明等顯示在顯示部9521上。當(dāng)將終端9520的天線對(duì)準(zhǔn)物品B9522所包括的半導(dǎo)體裝置9523時(shí)，和商品有關(guān)的信息如物品B9522的原材料和原產(chǎn)地、各生產(chǎn)工序的檢查結(jié)果、流通過程的記錄以及商品的說明等顯示在顯示部9521上。這里示出參考圖22B的流程圖來說明利用圖22A所示的系統(tǒng)的商業(yè)模型的實(shí)例。
關(guān)于過敏反應(yīng)的信息被輸入到終端9520(步驟1)。關(guān)于過敏反應(yīng)的信息是關(guān)于醫(yī)藥產(chǎn)品、它們的成分等的信息，其可能使某些人產(chǎn)生過敏反應(yīng)。如上所述，通過設(shè)置在終端9520中的天線獲得關(guān)于物品A 9532即內(nèi)服藥A的信息(步驟2)。關(guān)于內(nèi)服藥A的信息包括關(guān)于內(nèi)服藥A的成分等的信息。將關(guān)于過敏反應(yīng)的信息與所獲得的關(guān)于內(nèi)服藥A的成分等的信息相比較，來判斷是否一致(步驟3)。如果一致，那么終端9520的使用者被警告某些人可能會(huì)對(duì)內(nèi)服藥A有過敏反應(yīng)(步驟4)。如果不一致，那么終端9520的使用者被通知某些人對(duì)內(nèi)服藥A具有過敏反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)低(內(nèi)服藥A安全的事實(shí))(步驟5)。在步驟4或步驟5中，作為將該信息告知到終端9520的使用者的方法，既可以顯示在終端9520的顯示部9521上，又可以發(fā)出終端9520的警報(bào)等。
而且，圖22C示出商業(yè)模型的另一實(shí)例。關(guān)于當(dāng)同時(shí)使用時(shí)會(huì)有危險(xiǎn)的內(nèi)服藥的組合或當(dāng)同時(shí)使用時(shí)會(huì)有危險(xiǎn)的內(nèi)服藥的成分的組合的信息(在下文中稱作組合信息)被輸入到終端9520(步驟1)。如上所述，通過設(shè)置在終端9520中的天線獲得關(guān)于物品A 9532即內(nèi)服藥A的信息(步驟2a)。關(guān)于內(nèi)服藥A的信息包括關(guān)于內(nèi)服藥A的成分等的信息。隨后，如上所述，通過設(shè)置在終端9520中的天線獲得關(guān)于物品B 9522即內(nèi)服藥B的信息(步驟2b)。關(guān)于內(nèi)服藥B的信息包括關(guān)于內(nèi)服藥B的成分等的信息。像這樣，獲得關(guān)于多種內(nèi)服藥的信息。將組合信息與所獲得的關(guān)于該多種內(nèi)服藥的信息比較，來判斷是否一致，亦即是否包含當(dāng)同時(shí)使用時(shí)會(huì)有危險(xiǎn)的內(nèi)服藥的成分的相應(yīng)組合(步驟3)。如果一致，那么終端9520的使用者被警告(步驟4)。如果不一致，那么終端9520的使用者被告知安全(步驟5)。在步驟4或步驟5中，作為將該信息告知到終端9520的使用者的方法，既可以顯示在終端9520的顯示部9521上，又可以發(fā)出終端9520的警報(bào)等。
另外，本實(shí)施方式可以與本說明書中的其他實(shí)施方式的技術(shù)要素組合來實(shí)施。也就是說，通過采用本發(fā)明，可以意向性地偏移構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的天線與芯片本體之間的阻抗匹配。從而，即使在半導(dǎo)體裝置與讀寫器之間的通訊距離極短的情況等下，也可以防止因半導(dǎo)體裝置接收大電力而產(chǎn)生的故障，并且可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。換言之，可以使半導(dǎo)體裝置正常地工作，而不使半導(dǎo)體裝置內(nèi)部的元件退化或者不使半導(dǎo)體裝置本身破壞。
本說明書根據(jù)2006年12月26日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)2006-349381而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括
天線；
與所述天線電連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
與所述天線通過開關(guān)元件電連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制所述開關(guān)元件的工作的檢測(cè)電路；以及
蓄積從所述天線通過所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電池與所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接。
3.一種半導(dǎo)體裝置，包括
天線；
與所述天線電連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
與所述天線通過開關(guān)元件電連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制所述開關(guān)元件的工作的檢測(cè)電路；
蓄積從所述天線通過所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池；以及
接收來自所述天線通過所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路的第一電力和來自所述電池的第二電力的邏輯電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電池與所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述邏輯電路具有編碼化電路、控制電路、判定電路、以及存儲(chǔ)器。
6.一種半導(dǎo)體裝置，包括
天線；
與所述天線電連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
與所述天線通過第一開關(guān)元件電連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制所述第一開關(guān)元件的工作的第一檢測(cè)電路；
蓄積從所述天線通過所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池；
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制第二開關(guān)元件及第三開關(guān)元件的第二檢測(cè)電路；以及
接收來自所述天線通過所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路及所述第二開關(guān)元件的第一電力和來自所述電池通過所述第三開關(guān)元件的第二電力的邏輯電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電池與所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述邏輯電路具有編碼化電路、控制電路、判定電路、以及存儲(chǔ)器。
9.一種半導(dǎo)體裝置，包括
天線；
與所述天線電連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
與所述天線通過第一開關(guān)元件電連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制所述第一開關(guān)元件的工作的第一檢測(cè)電路；
蓄積從所述天線通過所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池；
與所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路電連接且與所述電池通過第二開關(guān)元件電連接的恒壓電路；以及
對(duì)應(yīng)于從所述恒壓電路輸出的電壓值而控制所述第二開關(guān)元件的工作的第二檢測(cè)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電池與所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述恒壓電路具有參考電路和差動(dòng)放大電路。
12.一種半導(dǎo)體裝置，包括
天線；
與所述天線電連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
與所述天線通過第一開關(guān)元件電連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
與所述天線通過電氣元件電連接的第二開關(guān)元件；
與所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接且蓄積從所述天線供應(yīng)的電力的電池；
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制所述第一開關(guān)元件的工作且對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓及所述電池的充電狀況而控制所述第二開關(guān)元件的工作的第一檢測(cè)電路；
與所述電池電連接的第三開關(guān)元件；以及
對(duì)應(yīng)于從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓而控制所述第三開關(guān)元件的工作的第二檢測(cè)電路。
13.一種半導(dǎo)體裝置，包括
天線；
將從外部通過所述天線供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換為直流電壓的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；
比較從所述第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電力和基準(zhǔn)電力的檢測(cè)電路；
對(duì)應(yīng)于從所述檢測(cè)電路的輸出工作的開關(guān)元件；
將通過所述開關(guān)元件供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換為直流電壓的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；以及
蓄積從所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電力的電池，
其中當(dāng)所述開關(guān)元件工作時(shí)，從外部供應(yīng)的電力的至少一部分通過所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)到所述電池。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電池與所述第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路通過充電控制電路電連接。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，其中即使在通訊距離極短時(shí)半導(dǎo)體裝置也可以正常工作，并且當(dāng)接收大電力時(shí)蓄積半導(dǎo)體裝置的電路工作而不需要的電力。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置包括天線；與天線連接的第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路；與天線通過開關(guān)元件連接的第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路；對(duì)應(yīng)于從第一AC/DC轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓值而控制開關(guān)元件的工作的檢測(cè)電路；以及蓄積從天線通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)的電力的電池。當(dāng)開關(guān)元件工作時(shí)，從外部供應(yīng)的電力的至少一部分通過第二AC/DC轉(zhuǎn)換電路供應(yīng)到電池。
文檔編號(hào)G06K19/077GK101221628SQ20071030540
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者加藤清, 古谷一馬 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所