CN100358144C - 搭载电池的集成电路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种搭载电池的集成电路装置，其中集成电路和固态电池形成在同一基板上。在该搭载电池的集成电路装置中，包括N型杂质的第一扩散层形成在搭载固态电池的半导体基板的区域与搭载集成电路的半导体基板的区域之间，而包括N型杂质的第二扩散层在搭载固态电池的半导体基板的区域下面形成，并与第一扩散层重叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种搭载电池的集成电路装置，该装置由集成电路和固态电池共同构成。
背景技术
近年来，随着电子装置尺寸的缩小，全固态电池已经可与半导体装置一起形成在半导体基板上。在这种半导体基板中，某些情况下，诸如锂离子之类的用于对固态电池充电/放电的离子，向半导体基板进行扩散。当那些已经扩散在半导体基板中的离子到达半导体装置时，可能使半导体装置的特征衰退或半导体装置无法正常工作。
考虑这种搭载电池的集成电路装置如上所述，其中半导体装置和固态电池形成在同一半导体基板上，考虑对半导体基板降低由用于对固态电池充电/放电的离子所引起的影响的方法，已经提议通过在固态电池正下方的半导体基板中掺杂N型杂质来形成扩散层，并且给此扩散层施加不低于固态电池正极电位的电位(日本公开的专利公开号2003-133420)。
施加了不低于固态电池正极电位的电位的扩散层，可以防止用于对固态电池充电/放电的正离子，例如锂离子，扩散到半导体基板中。这可以防止用于对固态电池充电/放电的离子引起半导体装置特征的衰退或半导体装置的不正常工作。
然而，在如上所述的结构中，在扩散层和提供电位的电极之间的接触电阻，在施加高于固态电池正极电位的电位时增高。为了降低此接触电阻，有必要提高固态电池正下方的扩散层中N型杂质的浓度。
当固态电池在基板上所占据的面积较小时，用于形成扩散层的区域可以做得较小。这可以降低提高扩散层中N型杂质浓度所需的N型杂质量。然而，当固态电池在基板上所占据的面积较大时，用于形成扩散层的区域也较大。这导致用于提高扩散层中N型杂质浓度所需的N型杂质量的增加。而且，随着N型杂质所需量的增加，形成扩散层所需的时间也增加。正如就此讨论的，由于形成在半导体基板上的固态电池变大，则可以出现降低生产效率的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种搭载电池的集成电路装置，该装置能够有效防止半导体装置特征的衰退或半导体装置的不正常工作，而不用采用大量的N型杂质。
发明内容
本发明涉及一种搭载电池的集成电路装置，包括：(1)半导体基板；(2)在所述半导体基板上搭载的固态电池；(3)在所述半导体基板上搭载的集成电路；(4)第一扩散层，包括N型杂质，形成在搭载所述固态电池的半导体基板的区域与搭载所述集成电路的所述半导体基板的区域之间；以及(5)第二扩散层，包括N型杂质，在搭载所述固态电池的半导体基板的区域之下形成，并与所述第一扩散层重叠。固态电池包括正极、负极和布置在正极与负极之间的固体电解质，并且，第一扩散层中N型杂质的浓度高于第二扩散层中N型杂质的浓度。另外，至少在进行所述固态电池的充放电时，所述第一扩散层和第二扩散层具有不低于正极相对于负极的电位的正电位。
优选在搭载电池的集成电路装置中，第一扩散层中N型杂质的浓度不低于1×1019atoms/cm3。
还优选在搭载电池的集成电路装置中，第一扩散层中N型杂质的浓度与第二扩散层中N型杂质浓度的比率大于1×101小于1×105。
优选在搭载电池的集成电路装置中，第一扩散层环绕固态电池所搭载的区域。
优选搭载电池的集成电路装置还包括接线层，用于连接第一扩散层与外部。
优选搭载电池的集成电路装置还包括电位控制部，用于控制施加给第一扩散层与第二扩散层的电位。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施例的搭载电池的集成电路装置主要部分的垂直剖面图；
图2是示出根据本发明另一实施例的搭载电池的集成电路装置的平面图；
图3是沿图2线III-III切开的剖面图；
图4A、图4B、图4C和图4D是示出图1中搭载电池的集成电路装置的生产工艺的垂直剖面图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的搭载电池的集成电路装置。
实施例1
图1示出了根据本发明一个实施例的搭载电池的集成电路装置。
图1中的搭载电池的集成电路装置10包括半导体基板11，以及半导体基板11上搭载的固态电池12和集成电路(未示出)。搭载电池的集成电路装置10还包括：第一扩散层13，其包括N型杂质，形成在搭载固态电池12的半导体基板11的区域18与搭载集成电路的半导体基板11的区域19之间；以及第二扩散层14，其包括N型杂质，在搭载固态电池12的半导体基板11的区域18之下形成。此处，绝缘层15形成在半导体基板11的表面上。而且，在半导体基板11上形成连线层16，其连接第一扩散层13。第一扩散层13与第二扩散层14重叠。第一扩散层13可以形成在第二扩散层14中。
固态电池12包括负极集电器膜121、负极膜122、固体电解质膜123、正极膜124和正极集电器膜125，这些膜在半导体基板11上连续分层。正极和负极的位置可以互换。
在本实施例中，固态电池12受表面保护层17保护。
各种材料可以用于半导体基板11。例如，可以引用硅基板等。
作为半导体基板11表面上的绝缘层15，可以使用那些能够使半导体基板11和负极集电器膜121绝缘的材料。绝缘层15的示例包括包含氧化硅膜的材料，以及包含氮化硅、氧化铝、石英和诸如聚酰亚胺之类的树脂的材料。
在形成氧化硅膜作为半导体基板上绝缘层的情况下，例如，采用等离子CVD方法在半导体基板上形成包含氧化硅膜的绝缘层。氧化硅膜在具有大约500的厚度时，可以确保其绝缘性能。
作为N型杂质，可以采用诸如磷或砷之类的五价元素。
作为负极集电器膜121，可以采用包含能够形成薄膜的负极集电器材料的膜。负极集电器材料的示例包括铜和镍。
作为负极膜122，可以采用包含能够形成薄膜的负极材料的膜。负极材料的示例包括石墨和锂。
作为正极膜124，可以采用包含能够形成薄膜的正极材料的膜。正极材料的示例包括LiCoO2和LiMn2O4。
作为正极集电器膜125，可以采用包含能够形成薄膜的正极集电器材料的膜。正极集电器材料的示例包括铝和镍。
作为固体电解质膜123，可以参照电极材料，使用锂离子导电固体电解质、银离子导电固体电解质、铜离子导电固体电解质以及类似的电解质。
作为所用的锂离子导电固体电解质，可以是Li2S-SiS2、Li3PO4-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI、LiI-Al2O3、Li3N、Li3N-LiI-LiOH、Li2O-SiO2、Li2O-B2O3、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li2S-B2S3、Li3.6Si0.6P0.4O4、LiI-Li3PO4-P2S5等。而且，有机无水聚合物(organic dry polymer)，例如聚氧化乙烯，可以用作锂离子导电固体电解质。
当采用锂离子导电固体电解质时，通常用于锂电池的化合物，例如LixCoO2、LixNiO2、LixMn2O4、LixTiS2、LixMoS2、LixMoO2、LixV2O5、LixV6O13、金属锂和Li3/4Ti5/3O4，可以通过对它们进行组合而用作电极材料，从而获得期望的电池电压。应当指出，在上述化合物中，满意的是0＜x＜2。
作为所用的铜离子导电固体电解质，可以是RbCu4I1.5Cl3.5、CuI-Cu2O-MoO3、Rb4Cu16I7Cl13等。
当铜离子导电材料用作固体电解质时，金属铜、Cu2S、CuxTiS2、Cu2Mo6S7.8等可以用作电极材料。
作为所用的银离子导电固体电解质，可以是α-AgI、Ag6I4WO4、C6H5NHAg5I6、AgI-Ag2O-MoO3、AgI-Ag2O-B2O3、AgI-Ag2O-V2O5等。
当采用银离子导电固体电解质时，金属银、Ag0.7V2O5、AgxTiS2等可以用作电极材料。
负极集电器膜、正极集电器膜、负极膜、正极膜和固体电解质膜，可以用真空镀膜法、溅射镀膜法等制成。
作为连线层16，可以使用包含导电材料的层。铝等可以用作此导电材料。
接下来描述第一扩散层13和第二扩散层14。
正如就此描述的，第一扩散层13布置在搭载固态电池的半导体基板的区域与搭载集成电路的半导体基板的区域之间，而第二扩散层14布置在搭载固态电池的区域之下。而且，第一扩散层13与第二扩散层14重叠。在这种结构中，当通过连线层给第一扩散层13施加正电位时，在搭载固态电池的半导体基板的区域之下的第二扩散层中的电位也变为正的。
在锂固态电池的情况下，例如，作为阳离子的锂离子用于对固态电池充电/放电。因为第一扩散层13和第二扩散层14的电位为正，所以作为阳离子的锂离子电排斥第一扩散层13和第二扩散层14。这能够防止锂离子超过第一扩散层13和第二扩散层14扩散到整个半导体基板中。因此，甚至当已经在集电器膜121或绝缘层15中产生针孔、裂纹或类似物时，仍可以防止用于对固态电池充电/放电的阳离子，例如锂离子，在固态电池充电/放电时从固态电池向形成电路的区域扩散。
而且，在本发明中，第一扩散层中N型杂质的浓度高于第二扩散层中N型杂质的浓度。这可以降低在连线层16与连线层16所连接的第一扩散层13之间的接触电阻。因此，不同于常规结构，可以通过第一扩散层向第二扩散层14施加正电位。
正如就此描述的，对具有较高浓度的N型杂质的第一扩散层13的布置，消除了必须增加第二扩散层14中N型杂质的浓度的必要性，并从而可以降低所用N型杂质的量。
而且，第一扩散层中N型杂质的浓度优选为1×1019atoms/cm3～1×1023atoms/cm3，最好为1×1020atoms/cm3～1×1022atoms/cm3。当第一扩散层中N型杂质的浓度不低于1×1019atoms/cm3时，可以抑止第一扩散层中电位的波动。
另一方面，当第一扩散层中N型杂质的浓度高于1×1023atoms/cm3时，必须进一步增加第二扩散层14中N型杂质的浓度，这却不受欢迎地引起所用N型杂质量的增加。
而且，第一扩散层中N型杂质的浓度与第二扩散层中N型杂质浓度的比率为1×101～1×105，优选为1×102～1×103。
当第一扩散层中N型杂质的浓度与第二扩散层中N型杂质浓度的比率不低于1×101时，在搭载包含单元电池的固态电池的情况下，肯定可以防止半导体基板中阳离子的扩散，因而允许搭载该电池的集成电路装置具有高可靠性。
另一方面，当上述浓度比率超过1×105时，降低了第一扩散层13或第二扩散层14的击穿电压，因此不能施加期望的电压。
第一扩散层中所包含的N型杂质与第二扩散层中所包含的N型杂质可以是同类元素，或不同类的元素。而且，可以混合多种五价元素，然后用作N型杂质。
根据所用半导体基板的尺寸、该半导体基板上所搭载的固态电池的尺寸等，酌情决定第一扩散层13和第二扩散层14的尺寸和深度。
对第一扩散层13和第二扩散层14施加的正电位，是不低于正极相对于负极的电位。这是因为用于对固体电池充电/放电的离子，例如诸如Li+离子的碱性金属离子，离开正极，趋于被吸引到电位低于正极的区域，例如负极。
而且，不低于正极相对于负极的电位的正电位，仅在固态电池充电/放电时施加，或在稳定的基础上施加。例如，如果电池和半导体电路的特性不受影响的话，正电位可以被施加给第一扩散层13或第二扩散层14的击穿电压。
作为施加正电位的电源，可以使用上述的固态电池，或可以使用不同的电源。
而且，在本发明中，代替包含单元电池的固态电池12的是，可以使用通过使其中每个都包含多个堆栈的单元电池的固态电池或其中每个都包括一个单元电池的固态电池串联/并联而获得的电池。此情况下，由于固态电池的电压根据所堆栈的单元电池数等进行变化，所以更优选的是对第一扩散层13和第二扩散层14施加高于此固态电池电压的正电位。
以上述方式控制正电位，可以由电位控制部分执行。此情况下，可以通过电位控制部分预先设置即将施加给扩散层13和14的正电位，来控制正电位的大小。可以检测到正极相对于负极的电位，并可以施加不低于所检测电位的正电位。此处，电位控制部分可以包含用于施加正电位的电源部。
而且，正电位可由电位控制部分在稳定的基础上，施加给扩散层13和14；正电位只在固态电池充电/放电时施加给扩散层13和14。而且，电位控制部分可以布置在搭载电池的集成电路装置之中或之外。
下面，示出了一个产生第一扩散层13和第二扩散层14的方法示例。
包含N型杂质的第一扩散层13，例如可以在半导体基板上形成包含半导体装置的集成电路时，通过在集成电路搭载区与固态电池搭载区之间离子注入N型杂质来形成。例如，宽0.5mm和厚0.2μm的第一扩散层可以在N型杂质加速电压为40keV且N型杂质用量为4.0×1015/cm2的注入条件下形成。
包含N型杂质的第二扩散层14，例如可以如下形成。在形成第一扩散层之前，在固态电池搭载区执行N型杂质的离子注入。注入条件例如是N型杂质加速电压为100 keV、N型杂质用量为5.0×1015/cm2。接着，在1000℃执行热处理60分钟。因此，可以形成具有宽10mm，厚3μm的第二扩散层14。
正如就此描述的，因为第二扩散层14需要热处理，所以优选在第一扩散层形成之前形成第二扩散层。
而且，第一扩散层13和第二扩散层14中N型杂质的浓度，可以在形成第一扩散层13和第二扩散层14时，通过调节N型杂质的加速电压和用量，酌情进行控制。
实施例2
参照图2和3描述搭载电池的集成电路装置，其中形成第一扩散层，以使其环绕固态电池所搭载的区域。
在图2搭载电池的集成电路装置20中，固态电池22和集成电路(未示出)搭载在半导体基板21上。如图3所示，第一扩散层23包括N型杂质，形成在搭载固态电池22的半导体基板21的区域28与搭载集成电路的半导体基板21的区域29之间，而且，第二扩散层24包括N型杂质，在搭载固态电池22的半导体基板21的区域28之下形成。此处，如同以上实施例1的情况，绝缘层25形成在半导体基板21的表面上。而且，在半导体基板21上形成连线层26，其连接第一扩散层23。第一扩散层23与第二扩散层24重叠。第一扩散层23可以形成在第二扩散层24中。
另外在本实施例中，第一扩散层23中N型杂质的浓度高于第二扩散层中N型杂质的浓度。而且，第一扩散层23中N型杂质的浓度，以及第一扩散层23中N型杂质浓度与第二扩散层24中N型杂质浓度的比率，与上述实施例1的情况相同。
固态电池22包括负极集电器膜221、负极膜222、固体电解质膜223、正极膜224和正极集电器膜225，这些膜在半导体基板21上连续堆栈。正极和负极的位置可以互换。
对于半导体基板21、固态电池22、N型杂质等而言，可以使用与上述实施例1相同的材料。
在本实施例中，形成第一扩散层23，以使其环绕即将搭载固态电池的区域。在此结构下，通过施加不低于正极相对于负极的电位的电位，不但可以使固态电池正下方的电位为正，还可以使固态电池周围的电位为正。因此，可以控制来自第一扩散层23所环绕的区域的、用于对固态电池充电/放电的离子的移动，并且还可以在该区域的周围上随意布置集成电路。
而且，不低于正极相对于负极的电位的正电位，仅在固态电池充电/放电时施加，或在稳定的基础上施加。此外，可以借助于电位控制部分控制正电位，如同上述的实施例1。
根据所用半导体基板的尺寸、该半导体基板上所搭载的固态电池的尺寸等，酌情决定第一扩散层23和第二扩散层24的尺寸和深度，如同上述的实施例1。
下面，基于示例来描述本发明。
示例1
如图1所示的搭载电池的集成电路装置，通过图4A～4D所示的工艺过程来生产。图4A～4D主要示出了第一扩散层、第二扩散层和固态电池的生产方法。
在图4A(1)所示的硅基板31上，通过等离子CVD方法形成厚度为1500的氧化硅膜32。此处，硅基板31为P型，直径为4英寸，厚525μm，电阻率为10～15Ω·cm。在等离子CVD方法中，SiH4和N2O用作反应气体，并且这些反应气体在4kW输出用50kHz频率的低频进行照射，以产生等离子。而且，氧化硅膜32的生长温度为380℃。
在氧化硅膜32上涂抹光致抗蚀剂。在此涂抹中，使用转速2000rpm的旋转涂料器，并且涂抹的光致抗蚀剂厚3000。在该涂抹之后，在100℃执行热处理15分钟，以便形成抗蚀膜33(图4A(2))。
接着，如图4A(3)所示，使用步进器用短波(波长：436nm)光照射抗蚀膜33。此处，使用被构图成具有开口35的石英掩模34。
随即，抗蚀膜33通过浸入包含有机碱(氢氧化四甲铵)的显影剂中实现构图。
然后，氧化硅膜32未涂抹抗蚀膜33的部分，通过RIE(反应离子刻蚀)干刻蚀法进行蚀刻，并且只留下涂有抗蚀膜的氧化硅膜36。
此处，在干刻蚀过程中，使用了13.56 MHz的高频和作为刻蚀气体的CHF3。而且，同时形成用于对准掩模的标记。在后续的抗蚀剂暴露工艺中，通过使用此标记完成掩模的校准。这防止后续工艺中所形成和构图的膜的错位。
留在氧化硅膜36上的抗蚀膜浸入抗蚀剂剥离器中，以便被去除。接着，借助于离子注入机，将磷离子注入硅基板31未覆盖有氧化硅膜36的部分(图4A(4))。此处，磷加速电压为100keV，其用量为5×1012/cm2。
此后，在1000℃执行热处理1小时，以便形成包含N型杂质的第二扩散层37(图4B(5))。此处，形成的第二扩散层37厚3μm，面积为100mm2(10mm(长)×10mm(宽))。而且，使用SIMS(二次离子质谱法)测量第二扩散层37中所包含的N型杂质的浓度为1×1016/cm3。
然后，使用等离子体CVD方法，在氧化硅膜36和第二扩散层37上形成具有1500厚度的氧化硅膜38(图4B(6))。此处，在等离子体CVD方法中，SiH4和N2O用作反应气体，并且这些反应气体在4kW输出用50kHz频率的低频进行照射，以产生等离子。而且，氧化硅膜38的生长温度为380℃。
在氧化硅膜38上涂抹光致抗蚀剂，使其厚度为3000。在此涂抹中，使用转速2000rpm的旋转涂料器。随即，在100℃执行热处理15分钟，以便形成抗蚀膜39(图4B(7))。
使用被构图成具有开口41的石英掩模40，用短波光照射抗蚀膜39(图4B(8))。此处，采用步进器来进行短波光的照射。此后，抗蚀膜39通过浸入包含有机碱(氢氧化四甲铵)的显影剂中，得以构图。因此，去除用于形成第一扩散层的部分之上的抗蚀膜39。
然后，在已去除抗蚀膜39的部分上的二氧化硅膜38，通过RIE干刻蚀法进行蚀刻，以被去除。通过此去除，暴露出用于形成第一扩散层的部分中的硅基板。此后，留下的抗蚀膜39被浸入在抗蚀剂剥离器中，以将其去除。
此处，在干刻蚀中，使用了13.56MHz的高频和作为刻蚀气体的CHF3。
在以上述方式形成的硅基板暴露的部分中，使用离子植入机离子植入作为N型杂质的砷。此处，砷加速电压为40keV，其用量为4×1015/cm2(图4C(9))。
照此方式，形成包含N型杂质的第一扩散层42(图4C(10))。此处，第一扩散层42厚0.2μm，面积为4.75mm2(0.5mm(长)×9.5mm(宽))。而且，使用SIMS测量第一扩散层42中所包含的N型杂质(在这种情况下为磷和砷)的浓度，并且作为测量结果，杂质浓度为1×1020/cm3。因此，第一扩散层中N型杂质浓度与第二扩散层中N型杂质浓度的比率为1×104。
接着，氧化硅膜36和38通过被浸入氢氟酸水溶液(5vol％)10分钟来去除。
与形成集成电路(MOS晶体管)一起，同时执行到此为止的步骤。
然后，在形成有第一扩散层和第二扩散层的硅基板31上，使用转速1000rpm的旋转涂料器，形成厚1μm的聚酰亚胺膜43(图4C(11))。
随后，采用如上所述的光刻技术，构图聚酰亚胺膜43，尺寸为15mm(长)×15mm(宽)(面积为225mm2)。照此模式，暴露出硅基板中形成第一扩散层42的部分。
接着，使用腔内压力10m Torr(托)的真空蒸发镀膜装置，在形成第一扩散层42的硅基板部分和聚酰亚胺膜43上，形成厚为1μm，面积为81mm2(9mm(长)×9mm(宽))的金属铝膜。使用上述光刻技术以及RIE干刻蚀装置，构图金属铝膜，以形成正极集电器膜45和连接第一扩散层42的连线层44(图4D(12))。
用RF磁控溅射镀膜法在正极集电器膜45上形成包含LiCoO2的膜。此处，使用规定的金属掩模(由SUS304制成)，从而形成的膜厚5μm，面积为64mm2(8mm(长)×8mm(宽))。而且，在溅射镀膜中，照射光线对目标的输出为200W，Ar和O2的混合气体用作溅射镀膜气体(Ar∶O2＝3∶1)，所引入的溅射镀膜气体量为20 SCCM，并且腔内压力为20m Torr。
随即，包含LiCoO2的膜在400℃下退火2小时，以形成正极膜46。
在正极膜46上，形成包含Li2S-SiS2-Li3PO4、厚2μm的固体电解质膜47。然后，在固体电解质膜47上，形成包含石墨、厚5μm的负极膜48。在固体电解质膜47和负极膜48的形成中，使用了激光烧蚀法。在激光烧蚀法中，腔内压力为10-2Torr，硅基板31的温度为800℃。因为所用的激光是波长为266nm、能量密度为2025mJ/cm2的YAG激光。该YAG激光的重复频率为10Hz，其发射(shots)数为36000。
使用上述光刻技术和RIE干刻蚀，构图固体电解质膜47和负极膜48，以具有49mm2(7mm(长)×7mm(宽))的面积。
在负极膜48上，用真空镀膜法形成包含金属铜的负极集电器膜49(图4D(13))。此处，使用构图成规定形式的金属掩模(由SUS304制成)，制成负极集电器膜49，其厚度为1μm，面积为49mm2(7mm(长)×7mm(宽))。这里获得的电池容量为300μAh。
使用转速1500rpm的旋转涂料器，将液体环氧树脂(CEL-C-1102，由日立化学有限公司制造)涂抹到形成固态电池的硅基板31上，涂层厚度为1μm。然后，在150℃下使涂抹的液体环氧树脂热固化3小时，以形成表面保护层50。最后，使用上述光刻技术和RIE干刻蚀装置，表面保护层50如图4D(14)所示进行构图，以获得搭载电池的集成电路装置。获得的搭载电池的集成电路装置称为装置1。
示例2
如图2所示的搭载电池的集成电路装置，按照与示例1相同的方式生产，除了第一扩散层和连线层被形成为环绕固态电池搭载区以外。如此获得的搭载电池的集成电路装置称为装置2。
[评价]
在上述的装置1和2中，固态电池使用外部电源在这种状态下充电/放电，即，向第一扩散层和第二扩散层施加不低于正极相对于负极的电位的正电位(5V)。此处要检查出现或不出现相邻的P型和N型MOS晶体管的基本特性的异常。
作为基本特性，研究了Vd-Id特性和导通电压特性。
[Vd-Id特性]
首先，对N型MOS晶体管漏极连续施加0V～5V的电压，对栅极施加电压0V、1V、2V、3V、4V或5V，以便测量流动的漏极电流。
[导通电压]
在对漏极施加5V电压下，对栅极施加的电压(栅极电压)增加，并且该栅极电压使漏极电流被测量为1μA。
在任何测量中，测量值与5V级N型MOS晶体管的设计值相同。
也可以按照上述的相同方式，检查P型MOS晶体管的Vd-Id特性和导通电压特性。
对漏极连续施加0V～-5V的电压，对栅极施加电压0V、-1V、-2V、-3V、-4V或-5V，以便测量流动的漏极电流。
而且，在对漏极施加-5V电压下，对栅极施加的电压(栅极电压)负向增加，并且该栅极电压使漏极电流被测量为-1μA。
在任何测量中，测量值与5V级P型MOS晶体管的设计值相同。
正如就此所述，在MOS晶体管的基本特性中，没有观察到异常。
此外，搭载电池的集成电路装置按照与示例1相同的方式生产，除了第一扩散层中N型杂质浓度与第二扩散层中N型杂质浓度的比率为1×101、1×102、1×103或1×105以外。获得的装置分别称为装置3、装置4、装置5和装置6。应当注意，第一扩散层中N型杂质的浓度为1×1019/cm3。
按照与上述相同的方式，测量装置3～装置6中的Vd-Id特性和导通电压特性。
结果，在任何装置中，观察不到MOS晶体管基本特性中的异常。
如同就此所述，本发明的搭载电池的集成电路装置，能够有效防止与固态电池形成在同一基板上的集成电路受到用于对固态电池充电/放电的离子的污染。
以上描述了装置，其中包含半导体装置的集成电路和固态电池形成在半导体基板上。本发明不但可以应用于搭载包含半导体装置的集成电路的情况，还可以应用于搭载包含电子设备的集成电路的情况。
而且，本发明不但可以应用于使用半导体基板的情况，还可以应用于使用任何锂离子扩散的基板的情况。此外，本发明不但可以应用于锂离子电池，还可以应用于其中碱性金属离子用于对电池充电/放电的固态电池。
工业实用性
根据本发明，可以提供一种搭载电池的集成电路装置，该装置能够有效防止用于对固态电池充电/放电的离子在半导体基板中的扩散所引起的、半导体装置特征的衰退以及半导体装置的不正常工作。
Claims (6)
1.一种搭载电池的集成电路装置，包括：
(1)半导体基板；
(2)在所述半导体基板上搭载的固态电池；
(3)在所述半导体基板上搭载的集成电路；
(4)第一扩散层，包括N型杂质，形成在搭载所述固态电池的所述半导体基板的区域与搭载所述集成电路的所述半导体基板的区域之间；以及
(5)第二扩散层，包括N型杂质，在搭载所述固态电池的所述半导体基板的所述区域之下形成，并与所述第一扩散层重叠，
所述固态电池包括正极、负极和布置在所述正极与所述负极之间的固体电解质，
所述第一扩散层中所述N型杂质的浓度高于所述第二扩散层中所述N型杂质的浓度，其中
至少在进行所述固态电池的充放电时，所述第一扩散层和所述第二扩散层具有正电位，所述第一扩散层和第二扩散层的正电位均不低于所述正极相对于所述负极的电位。
2.根据权利要求1的搭载电池的集成电路装置，其中，所述第一扩散层中所述N型杂质的浓度不低于1×1019atoms/cm3。
3.根据权利要求1的搭载电池的集成电路装置，其中，所述第一扩散层中所述N型杂质的浓度与所述第二扩散层中所述N型杂质浓度的比率大于1×101小于1×105。
4.根据权利要求1的搭载电池的集成电路装置，其中，所述第一扩散层环绕所述固态电池所搭载的所述区域。
5.根据权利要求1的搭载电池的集成电路装置，还包括接线层，用于连接所述第一扩散层与外部。
6.根据权利要求1的搭载电池的集成电路装置，还包括电位控制部，用于控制施加给所述第一扩散层与所述第二扩散层的电位。
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