WO2021165780A1 - 半導体装置、蓄電装置、電池制御回路、電子部品、車両、および電子機器 - Google Patents

半導体装置、蓄電装置、電池制御回路、電子部品、車両、および電子機器 Download PDF

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transistor
oxide
insulator
semiconductor
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池田隆之
高橋圭
深井修次
山崎舜平
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株式会社半導体エネルギー研究所
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a semiconductor device and a method of operating the semiconductor device. Further, one aspect of the present invention relates to a battery control circuit, a battery protection circuit, a power storage device, an electronic device, and an electric device.
  • one aspect of the present invention is not limited to the above technical fields.
  • the technical field of the invention disclosed in the present specification and the like relates to a product, a method, or a manufacturing method.
  • one aspect of the invention relates to a process, machine, manufacture, or composition of matter. Therefore, more specifically, the technical fields of one aspect of the present invention disclosed in the present specification include display devices, light emitting devices, power storage devices, imaging devices, storage devices, their driving methods, or methods for manufacturing them. Can be given as an example.
  • Power storage devices also called batteries or secondary batteries
  • batteries are being used in a wide range of fields, from small electronic devices to automobiles.
  • applications using multi-cell battery stacks in which multiple battery cells are connected in series are increasing.
  • the power storage device is equipped with a circuit for grasping abnormalities during charging / discharging such as over-discharging, over-charging, over-current, or short circuit.
  • a circuit for grasping abnormalities during charging / discharging such as over-discharging, over-charging, over-current, or short circuit.
  • data such as voltage and current are acquired in order to detect an abnormality during charging and discharging.
  • control such as charge / discharge stop and cell balancing is performed based on the observed data.
  • Patent Document 1 discloses a protection IC that functions as a battery protection circuit.
  • Patent Document 1 discloses a protection IC in which a plurality of comparators are provided internally and a reference voltage is compared with the voltage of a terminal to which a battery is connected to detect an abnormality during charging / discharging. ..
  • Patent Document 2 discloses a battery state detecting device for detecting a minute short circuit of a secondary battery and a battery pack incorporating the device.
  • Patent Document 3 discloses a protective semiconductor device that protects an assembled battery in which cells of a secondary battery are connected in series.
  • One aspect of the present invention is to provide a new battery control circuit, battery protection circuit, power storage device, semiconductor device, vehicle, electronic device, and the like.
  • one aspect of the present invention is to provide a battery control circuit, a battery protection circuit, a power storage device, a semiconductor device, a vehicle, an electronic device, or the like having low power consumption.
  • one aspect of the present invention is to provide a battery control circuit, a battery protection circuit, a power storage device, a semiconductor device, a vehicle, an electronic device, or the like having a high degree of integration.
  • the problem of one aspect of the present invention is not limited to the problems listed above.
  • the issues listed above do not preclude the existence of other issues.
  • Other issues are issues not mentioned in this item, which are described below. Issues not mentioned in this item can be derived from descriptions in the description, drawings, etc. by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions.
  • one aspect of the present invention solves at least one of the above-listed problems and / or other problems.
  • One aspect of the present invention is a first conductor having a first conductor and a first semiconductor on the first conductor, a first insulator on the first conductor, and a first insulator.
  • the first conductor has a second conductor provided in the opening, a second conductor on the first insulator, and a third conductor on the second transistor.
  • the third conductor is electrically connected to the bump or wire bonding.
  • the third conductor is preferably an electrode pad in contact with bumps or wire bonding.
  • the above configuration has a fourth conductor on the first semiconductor, and the fourth conductor has a function as one of the source electrode and the drain electrode of the second transistor, and the fourth conductor. And the second conductor are preferably electrically connected.
  • the second transistor has a metal oxide and the metal oxide has indium.
  • the second transistor has a metal oxide
  • the metal oxide has indium, zinc and the element M
  • the element M is aluminum, gallium, ittrium, tin, boron, titanium and iron.
  • the first semiconductor has one or more materials selected from silicon, silicon carbide, germanium, silicon germanium, gallium arsenic, gallium aluminum arsenide, indium phosphide, zinc selenide, gallium nitride, and gallium oxide. Is preferable.
  • the third transistor has a third transistor on the first conductor, the third transistor has a third semiconductor, and the third semiconductor has silicon, silicon, which the first semiconductor has. It has the same material as one or more materials selected from carbide, germanium, silicon germanium, gallium arsenide, gallium aluminum arsenide, indium phosphate, zinc selenium, gallium nitride, gallium oxide, and the first conductor is the first. It is preferable to function as a source or drain of the transistor of 3.
  • one aspect of the present invention includes the semiconductor device according to any one of the above and a secondary battery, and the negative electrode of the secondary battery and the third conductor are electrically connected to each other. Is preferable.
  • one aspect of the present invention includes a first layer, a second layer, a first insulator arranged between the first layer and the second layer, a first conductor, and the like.
  • the first conductor is provided in the first opening of the first insulator, the first layer has the first transistor, and the first transistor is the first transistor.
  • It has a semiconductor, and the first semiconductor is one or more selected from silicon, silicon carbide, germanium, silicon germanium, gallium arsenic, gallium aluminum arsenic, indium phosphate, zinc selenium, gallium nitride, and gallium oxide.
  • the second layer has a comparator and a logic circuit, the logic circuit or the comparator has a second transistor, and the first transistor has electricity with the second transistor via the first conductor.
  • the comparator has a function of giving a signal corresponding to the positive voltage of the secondary battery to the logic circuit, and the logic circuit has a function of giving a signal corresponding to the output from the comparator to the gate of the first transistor. It is a battery control circuit that has.
  • the first transistor and the second transistor overlap each other.
  • the second transistor has a metal oxide and the metal oxide has indium.
  • the second transistor has a second semiconductor
  • the second semiconductor has a metal oxide
  • the metal oxide has indium, zinc and element M
  • the element M is , Aluminum, gallium, ittrium, tin, boron, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium.
  • the first conductor is electrically connected to the negative electrode of the secondary battery.
  • one aspect of the present invention comprises a first chip having the battery control circuit according to any one of the above, a second chip having an integrated circuit, a printed circuit board, and a first chip and a printed circuit board.
  • the integrated circuit has a function of giving at least one of a control signal and a power source to the battery control circuit of the first chip, and the first chip and the second chip are printed, respectively.
  • the first chip is arranged on the substrate and has a first surface on which the first conductor is exposed, and the first surface and the printed circuit board are arranged so that they face each other via bumps. It is a part.
  • one aspect of the present invention is a vehicle having the above-mentioned electronic components and an electric motor.
  • one aspect of the present invention includes the above-mentioned electronic component and a display unit, the electronic component has a third chip arranged on a printed circuit board, and the third chip is wireless communication. It is an electronic device having a function of sending and receiving signals by.
  • a new battery control circuit, battery protection circuit, power storage device, semiconductor device, vehicle, electronic device, and the like it is possible to provide a battery control circuit, a battery protection circuit, a power storage device, a semiconductor device, a vehicle, an electronic device and the like having low power consumption. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a highly integrated battery control circuit, battery protection circuit, power storage device, semiconductor device, vehicle, electronic device and the like.
  • the effect of one aspect of the present invention is not limited to the effects listed above.
  • the effects listed above do not preclude the existence of other effects.
  • the other effects are the effects not mentioned in this item, which are described below. Effects not mentioned in this item can be derived from those described in the description, drawings, etc. by those skilled in the art, and can be appropriately extracted from these descriptions.
  • one aspect of the present invention has at least one of the above-listed effects and / or other effects. Therefore, one aspect of the present invention may not have the effects listed above in some cases.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 2A is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 2B is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 5A is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 5B is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 6A is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 6B is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 6C is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 6A is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 6B is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 6C is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating one aspect of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a structural example of the semiconductor device.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structural example of the semiconductor device.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 10C is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structural example of the semiconductor device.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structural example of the semiconductor device.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 13B is a cross-sectional view showing a structural example of the transistor.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of an electronic component having a semiconductor device according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of an electronic component having a semiconductor device according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 16A is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 16B is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of an electronic component having a semiconductor device according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of an electronic component.
  • FIG. 20A is a diagram illustrating a secondary battery according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 20B is a diagram illustrating a secondary battery according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 20C is a diagram illustrating a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 20D is a diagram illustrating a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating a secondary battery pack according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating a secondary battery pack according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 21A is a diagram illustrating a secondary battery pack according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating a secondary battery pack according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 21C is a diagram illustrating a secondary battery pack according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 22A is a diagram illustrating a vehicle according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 22B is a diagram illustrating a vehicle according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 22C is a diagram illustrating a vehicle according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 23A is a diagram illustrating a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 23B is a diagram illustrating a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 24A is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 24B is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 24C is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 26A is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 26B is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 26C is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 26D is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 26E is a diagram illustrating an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • 27A, 27B, and 27C are examples of the system of one aspect of the present invention.
  • 28A and 28B are examples of the system of one aspect of the present invention.
  • FIG. 29 is an example of an electronic device according to an aspect of the present invention.
  • 30A, 30B, and 30C are diagrams illustrating an example of a secondary battery.
  • 31A, 31B, 31C, and 31D are perspective views showing electronic devices.
  • 32A and 32B are diagrams illustrating a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • the ordinal numbers “1st”, “2nd”, and “3rd” are added to avoid confusion of the components. Therefore, the number of components is not limited. Moreover, the order of the components is not limited. Further, for example, the component referred to in “first” in one of the embodiments of the present specification and the like is defined as another embodiment or the component referred to in “second” in the scope of claims. It is possible. Further, for example, the component mentioned in “first” in one of the embodiments of the present specification and the like may be omitted in another embodiment or in the claims.
  • the position, size, range, etc. of each configuration shown in the drawings, etc. may not represent the actual position, size, range, etc. in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the disclosed invention is not necessarily limited to the position, size, range, etc. disclosed in the drawings and the like.
  • the resist mask or the like may be unintentionally reduced due to processing such as etching, but it may not be reflected in the figure for easy understanding.
  • top view also referred to as “plan view”
  • perspective view the description of some components may be omitted in order to make the drawing easier to understand.
  • electrode and “wiring” do not functionally limit these components.
  • an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa.
  • the terms “electrode” and “wiring” include the case where a plurality of “electrodes” and “wiring” are integrally formed.
  • terminal may refer to, for example, wiring or an electrode connected to the wiring. Further, in the present specification and the like, a part of “wiring” may be referred to as “terminal”.
  • the terms “upper” and “lower” in the present specification and the like do not limit the positional relationship of the components to be directly above or directly below and to be in direct contact with each other.
  • electrode B on the insulating layer A it is not necessary that the electrode B is formed in direct contact with the insulating layer A, and another configuration is formed between the insulating layer A and the electrode B. Do not exclude those that contain elements.
  • source and drain functions are interchanged depending on operating conditions, such as when transistors with different polarities are used or when the direction of current changes during circuit operation, so which one is the source or drain is limited. Is difficult. Therefore, in the present specification, the terms source and drain can be used interchangeably.
  • electrically connected includes a case of being directly connected and a case of being connected via "something having some electrical action".
  • the "thing having some kind of electrical action” is not particularly limited as long as it enables the exchange of electric signals between the connection targets. Therefore, even when it is expressed as “electrically connected", in an actual circuit, there is a case where there is no physical connection part and only the wiring is extended.
  • parallel means, for example, a state in which two straight lines are arranged at an angle of -10 ° or more and 10 ° or less. Therefore, the case of ⁇ 5 ° or more and 5 ° or less is also included.
  • vertical and orthogonal mean, for example, a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° or more and 100 ° or less. Therefore, the case of 85 ° or more and 95 ° or less is also included.
  • the resist mask when the etching process is performed after forming the resist mask, the resist mask shall be removed after the etching process is completed unless otherwise specified.
  • the voltage often indicates the potential difference between a certain potential and a reference potential (for example, ground potential or source potential). Therefore, it is often possible to paraphrase voltage and potential.
  • semiconductor Even when the term "semiconductor” is used, for example, if the conductivity is sufficiently low, it has the characteristics of an "insulator”. Therefore, it is also possible to replace “semiconductor” with “insulator”. In this case, the boundary between “semiconductor” and “insulator” is ambiguous, and it is difficult to make a strict distinction between the two. Therefore, the "semiconductor” and “insulator” described herein may be interchangeable.
  • the "on state” of the transistor means a state in which the source and drain of the transistor can be regarded as being electrically short-circuited (also referred to as “conduction state”).
  • the “off state” of the transistor means a state in which the source and drain of the transistor can be regarded as being electrically cut off (also referred to as “non-conducting state”).
  • the "on current” may mean a current flowing between the source and the drain when the transistor is in the on state.
  • the “off current” may mean a current flowing between the source and the drain when the transistor is in the off state.
  • the high power supply potential VDD (hereinafter, also simply referred to as “VDD” or “H potential”) indicates a power supply potential having a potential higher than that of the low power supply potential VSS.
  • the low power supply potential VSS (hereinafter, also simply referred to as “VSS” or “L potential”) indicates a power supply potential having a potential lower than that of the high power supply potential VDD.
  • the ground potential can also be used as VDD or VSS. For example, when VDD is the ground potential, VSS is a potential lower than the ground potential, and when VSS is the ground potential, VDD is a potential higher than the ground potential.
  • the gate means a part or all of the gate electrode and the gate wiring.
  • the gate wiring refers to wiring for electrically connecting the gate electrode of at least one transistor with another electrode or another wiring.
  • the source means a part or all of a source area, a source electrode, and a source wiring.
  • the source region refers to a region of the semiconductor layer having a resistivity of a certain value or less.
  • the source electrode refers to a conductive layer in a portion connected to the source region.
  • the source wiring is a wiring for electrically connecting the source electrode of at least one transistor to another electrode or another wiring.
  • the drain means a part or all of the drain region, the drain electrode, and the drain wiring.
  • the drain region refers to a region of the semiconductor layer having a resistivity of a certain value or less.
  • the drain electrode refers to a conductive layer at a portion connected to the drain region.
  • Drain wiring refers to wiring for electrically connecting the drain electrode of at least one transistor to another electrode or another wiring.
  • the battery control circuit of one aspect of the present invention or the power storage device provided with the battery control circuit may be referred to as "BTOS".
  • BTOS may be able to construct a system with low power consumption.
  • BTOS may be able to construct a system by a simple circuit.
  • the battery control circuit of one aspect of the present invention has a function of controlling the battery. For example, it has a function of switching modes. For example, it has a function of changing the charging or discharging conditions of the battery. Examples of the mode include a constant current mode, a constant voltage mode, and the like. The conditions include, for example, current density, upper limit voltage, lower limit voltage, and the like. Moreover, it is preferable that the battery control circuit of one aspect of the present invention has a function of protecting the battery. For example, it has a function of stopping charging or discharging of a battery. For example, it has a function of discharging the battery when overcharge is detected.
  • the battery has a function of detecting an abnormality in the battery, stopping the operation of the battery, or changing the condition of the battery. Stopping the operation of the battery includes, for example, stopping charging or stopping discharging. Examples of the battery abnormality include overcharge, overdischarge, overcurrent during charging, overcurrent during discharge, short circuit, micro short circuit described later, deviation of the operating temperature from a predetermined range, and the like. Further, the battery control circuit of one aspect of the present invention may be referred to as a battery protection circuit.
  • FIG. 1 shows an example of the power storage device 100.
  • the power storage device 100 shown in FIG. 1 has a battery control circuit 101 and an assembled battery 120. It is preferable that the battery control circuit 101 is equipped with a circuit using a transistor having an oxide semiconductor in the channel forming region (hereinafter referred to as an OS transistor).
  • an OS transistor a transistor having an oxide semiconductor in the channel forming region
  • the battery control circuit 101 has a circuit 101a and a circuit 101b.
  • the circuit 101a includes a cell balance circuit 130, a detection circuit 185, a detection circuit 186, a detection circuit MSD, a detection circuit SD, a temperature sensor TS, and a logic circuit 182.
  • the circuit 101b has a transistor 140 and a transistor 150.
  • the transistor 140 and the transistor 150 various transistors described in the present specification and the like, for example, the transistors shown in the embodiments described later can be used. As shown in FIG. 1, it is preferable that the transistor 140 and the transistor 150 each have a parasitic diode.
  • An OS transistor can be used as a transistor included in the cell balance circuit 130, the detection circuit 185, the detection circuit 186, the detection circuit MSD, the detection circuit SD, the temperature sensor TS, and the logic circuit 182 included in the circuit 101a.
  • the transistor 140 and the transistor 150 of the circuit 101b consider an example of using a transistor having single crystal silicon in the channel formation region.
  • a transistor 140 and a transistor 150 can be formed on a silicon substrate, and an OS transistor can be formed on the transistor 140 by using a film forming process, and the circuit 101a and the circuit 101b can be formed on the same substrate. Can be formed. Thereby, for example, the cost can be reduced.
  • the circuit can be integrated and the circuit area can be reduced. Further, by providing the circuit 101a and the circuit 101b by stacking them on the same substrate, it is possible to reduce the resistance of wiring. A large current may flow through the transistor 140 and the transistor 150, and it is preferable to reduce the wiring resistance.
  • the assembled battery 120 has a plurality of battery cells 121.
  • FIG. 1 shows an example having n battery cells 121.
  • the kth battery cell (k is an integer of 1 or more and n or less) may be represented as a battery cell 121 (k).
  • a plurality of battery cells included in the assembled battery 120 are electrically connected in series.
  • FIG. 1 shows an example in which the assembled batteries 120 have a plurality of battery cells 121 connected in series, the assembled batteries 120 may have only one battery.
  • the assembled battery 120 may have a plurality of batteries, and a plurality of the plurality of batteries may be connected in parallel.
  • the battery cell for example, the secondary battery shown in the embodiment described later can be used.
  • a secondary battery having a wound battery element can be used.
  • the battery cell preferably has an exterior body.
  • a cylindrical exterior body, a square exterior body, or the like can be used.
  • a metal plate covered with an insulator, a metal film sandwiched between the insulators, or the like can be used.
  • the battery cell has, for example, a pair of positive and negative electrodes.
  • the battery cell may have a terminal electrically connected to the positive electrode and a terminal electrically connected to the negative electrode.
  • the battery cell may have a partial configuration of the battery control circuit of one aspect of the present invention.
  • the cell balance circuit 130 has a function of controlling the charging of individual battery cells 121 of the assembled battery 120.
  • the detection circuit 185 has a function of detecting overcharging and overdischarging of the assembled battery 120.
  • the detection circuit 186 has a function of detecting the discharge overcurrent and the charge overcurrent of the assembled battery 120.
  • the detection circuit MSD has a function of detecting a micro short circuit.
  • a micro short circuit refers to a minute short circuit inside the secondary battery, and it does not mean that the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery are short-circuited and cannot be charged or discharged. It refers to a phenomenon in which a short-circuit current flows for a short period of time.
  • the cause of the micro short circuit is that metal elements such as lithium or cobalt are deposited inside the battery due to multiple charging and discharging, and the precipitate grows locally in a part of the positive electrode and a part of the negative electrode. It is presumed that there is a concentration of current that causes a part of the separator to stop functioning, or a side reaction product is generated.
  • the detection circuit SD detects, for example, a short circuit in a circuit operated by using the assembled battery 120. Further, the detection circuit SD detects, for example, the charge current and the discharge current of the assembled battery 120.
  • the battery control circuit 101 is electrically connected to the terminals VC1 to VCN electrically connected to the positive electrodes of the n battery cells 121 of the assembled battery 120 and to the negative electrode of the Nth battery cell 121. It has a terminal VSSS.
  • the battery control circuit 101 has a terminal group AH.
  • the terminal group AH has one terminal or a plurality of terminals.
  • the terminal group AH preferably has a function of giving a signal to the logic circuit 182 and a function of giving a signal from the logic circuit 182 to a circuit provided outside the battery control circuit 101.
  • the logic circuit 182 has a function of controlling the transistor 140 and the transistor 150 according to the output signals from the detection circuit 185, the detection circuit 186, the detection circuit SD, the detection circuit MSD, and the temperature sensor TS. Further, the logic circuit 182 may give a signal to a charging circuit provided outside or inside the battery control circuit 101. In this case, for example, the charging of the secondary battery is controlled according to the signal given from the logic circuit 182 to the charging circuit.
  • the charging circuit has, for example, a function of controlling the charging conditions of the battery.
  • a signal for controlling the charging conditions of the battery is transmitted to another circuit, for example, a cell balance circuit, an overcharge detection circuit, a transistor 140, a transistor 150, a transistor 140, and a circuit for controlling the transistor 150, which is included in one aspect of the present invention.
  • a cell balance circuit for example, a cell balance circuit, an overcharge detection circuit, a transistor 140, a transistor 150, a transistor 140, and a circuit for controlling the transistor 150, which is included in one aspect of the present invention.
  • the transistor 140 and the transistor 150 have a function of controlling charging or discharging of the assembled battery 120.
  • the transistor 140 is controlled in a conductive state or a non-conducting state by a control signal T1 given by a logic circuit 182, and whether or not to charge the assembled battery 120 is controlled.
  • the transistor 150 is controlled in a conductive state or a non-conducting state by the control signal T2 given by the logic circuit 182, and whether or not the assembled battery 120 is discharged is controlled.
  • one of the source and drain of the transistor 140 is electrically connected to the terminal VSSS.
  • the other of the source and drain of the transistor 140 is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 150.
  • the other of the source and drain of the transistor 150 is electrically connected to the terminal VM.
  • the terminal VM is, for example, electrically connected to the negative pole of the charger. Further, the terminal VM is electrically connected to, for example, a load at the time of discharging.
  • the battery control circuit 101 may have a function of observing the voltage value (monitor voltage) of each terminal of the battery cell 121 of the assembled battery 120 and the current value (monitoring current) flowing through the assembled battery. For example, the on-current of the transistor 140 or the transistor 150 may be observed as a monitor current. Alternatively, a resistance element may be provided in series with the transistor 140 or the like, and the current value of the resistance element may be observed.
  • the temperature sensor TS may have a function of measuring the temperature of the battery cell 121 and controlling charging and discharging of the battery cell based on the measured temperature. For example, at low temperatures, the resistance of the secondary battery may increase, which may reduce the charge current density and discharge current density. Further, at a high temperature, the resistance of the secondary battery may decrease, so that the discharge current density may increase. Further, when there is a concern about deterioration of the characteristics of the secondary battery by increasing the charging current at a high temperature, for example, the charging current may be controlled so that the deterioration is suppressed. Data such as charging conditions and discharging conditions are preferably stored in a storage circuit or the like included in the battery control circuit 101 of one aspect of the present invention. In addition, the temperature of the battery control circuit 101 or the assembled battery 120 may rise due to charging. In such a case, it is preferable to control the charging according to the measured temperature. For example, the charging current may be suppressed as the temperature rises.
  • the storage element As the storage element, the configuration of the storage element 114 shown in FIG. 2A can be used.
  • the storage element 114 shown in FIG. 2A has a capacitive element 161 and a transistor 162.
  • the transistor 162 It is preferable to use an OS transistor as the transistor 162.
  • the off current the leakage current flowing between the source and the drain at the time of off is extremely low by using the storage element 114 having the OS transistor.
  • the voltage of the above can be held in the storage element.
  • FIG. 2B is different from FIG. 2A in that the transistor 162 included in the storage element 114 has a second gate.
  • the second gate may be called a back gate or a bottom gate.
  • the second gate of the OS transistor will be described in detail in a later embodiment.
  • FIG. 3 shows a cell balance circuit 130a and a detection circuit 185a corresponding to one battery cell 121.
  • the cell balance circuit 130 shown in FIG. 1 has a plurality of cell balance circuits 130a, and each cell balance circuit 130a is connected to one battery cell.
  • a cell balance circuit 130a and a transistor 132 are provided for each battery cell 121, respectively, and the transistors 132 are directly connected to be connected in series.
  • the detection circuit 185a shown in FIG. 3 has a circuit 185c and a circuit 185d.
  • the detection circuit 185 has a function of detecting overcharge
  • the detection circuit 186 has a function of detecting overdischarge.
  • the detection circuit 185 shown in FIG. 1 has a plurality of detection circuits 185a, and each detection circuit 185a is connected to one battery cell.
  • one detection circuit 185a may be provided for a configuration in which a plurality of battery cells 121 are connected in series.
  • the transistor 132 and the resistance element 131 are connected in series, and one of the source and drain of the transistor 132 is electrically connected to the negative electrode of the battery cell 121 and the other is electrically connected to one electrode of the resistance element.
  • the other electrode of the resistance element is electrically connected to the positive electrode of the secondary battery.
  • one of the source and drain of the transistor 132 is electrically connected to the positive electrode of the battery cell 121, the other is electrically connected to one electrode of the resistance element 131, and the other electrode of the resistance element 131 is electrically connected to the negative electrode of the battery cell 121. May be done.
  • the cell balance circuit 130a, the circuit 185c, and the circuit 185d each have a comparator 113 and a storage element 114, respectively.
  • the storage element 114 includes a capacitive element 161 and a transistor 162.
  • the storage element 114 is electrically connected to one of the non-inverting input terminal or the inverting input terminal of each of the comparators 113 included in the cell balance circuit 130a, the circuit 185c, and the circuit 185d.
  • a common terminal here a terminal VT, is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 162 of each storage element 114.
  • terminals (terminal SH6 in the cell balance circuit 130a, terminal SH1 in the circuit 185c, and terminal SH2 in the circuit 185d) are electrically connected to the gate of the transistor 162 of each storage element 114. Will be done.
  • the cell balance circuit 130a is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery cell 121.
  • the positive electrode of the battery cell 121 is electrically connected to the terminal VC1, and the negative electrode is electrically connected to the terminal VC2.
  • the inverting input terminal of the comparator 113 is electrically connected to the other of the source and drain of the transistor 162 included in the storage element 114. Further, in the cell balance circuit 130a, it is preferable that the non-inverting input terminal of the comparator 113 is electrically connected to the terminal VC1.
  • FIG. 1 As shown in FIG.
  • a voltage obtained by dividing the resistance between the terminal VC1 and the terminal VC2 may be applied to the non-inverting input terminal of the comparator 113.
  • the node connected to the other of the source and drain of the transistor 162 included in the storage element 114 is referred to as a node N6.
  • the detection circuit 185a is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery cell 121.
  • the inverting input terminal of the comparator is electrically connected to the other of the source and drain of the transistor 162.
  • the non-inverting input terminal of the comparator 113 is electrically connected to the terminal VC1.
  • a voltage obtained by dividing the resistance between the terminal VC1 and the terminal VC2 may be applied to the non-inverting input terminal of the comparator 113.
  • the node connected to the other of the source and drain of the transistor 162 is referred to as a node N1.
  • the non-inverting input terminal of the comparator is electrically connected to the other of the source and drain of the transistor 162. Further, in the circuit 185d, it is preferable that the inverting input terminal of the comparator 113 is electrically connected to the terminal VC1. Alternatively, as shown in FIG. 3, a voltage obtained by dividing the resistance between the terminal VC1 and the terminal VC2 may be applied to the inverting input terminal of the comparator 113. In the circuit 185d, the node connected to the other of the source and drain of the transistor 162 is referred to as a node N2.
  • the transistor 162 is turned off at the node (here, node N6, node N1 and node N2) to which the other electrode of the capacitance element 161 of each circuit is connected. The potential is retained.
  • the terminal VT sequentially gives an analog signal to the cell balance circuit 130, the circuit 185c, and the circuit 185d.
  • Analog signals are sequentially given and held to node N6, node N1 and node N2.
  • the potential of the first node is maintained by turning off the transistor 162 connected to the node.
  • the potential of the second node is applied and held, and then the potential of the third node is applied and held.
  • the on / off control of the transistor 162 is controlled by the signals given to the terminals SH1, the terminal SH2, and the terminal SH6.
  • the cell balance circuit 130 and the detection circuit 185 shown in FIG. 3 for one of the battery cells 121 of the assembled battery 120, the voltage difference between the two ends of each of the plurality of battery cells 121 is individually provided. (Difference in voltage between the positive electrode and the negative electrode) can be controlled. Further, the cell balance circuit 130 can make the storage element 114 hold a preferable value as the first upper limit voltage of the positive electrode for each battery cell 121.
  • the cell balance circuit 130 controls whether the transistor 132 is turned on or off depending on the relationship between the voltage of the positive electrode of the battery cell 121 and the voltage of the non-inverting input terminal of the comparator 113. I do. By controlling the transistor 132, the ratio of the amount of current flowing through the resistance element 131 and the amount of current flowing through the battery cell 121 can be adjusted. For example, when stopping the charging of the battery cell 121, a current is passed through the resistance element 131 to limit the current flowing through the battery cell 121.
  • a plurality of battery cells 121 are electrically connected in series between the terminal VC1 and the terminal VSSS.
  • a plurality of battery cells 121 are charged by passing a current between the terminal VC1 and the terminal VSSS.
  • the positive electrode reaches a predetermined voltage in one of the plurality of battery cells 121 and the current is limited.
  • the positive electrode is not interrupted by the current path between the terminal VC1 and the terminal VSSS. It is possible to continue charging the other battery cells 121 that have not reached the predetermined voltage. That is, in the battery cell 121 that has been charged, charging is stopped by turning on the transistor 132, and in the battery cell 121 that has not been charged, the transistor 132 is turned off and charging is continued.
  • charging of a battery cell 121 having a low resistance may be completed first, and charging of a battery cell 121 having a higher resistance than that of the battery cell 121 may be insufficient.
  • insufficient charging means, for example, that the voltage difference between the positive electrode and the negative electrode is lower than the desired voltage.
  • the charging capacity, etc. can be controlled.
  • the n cell balance circuits 130 it is possible to reduce the variation in the state after charging of the plurality of battery cells 121, for example, when fully charged. Therefore, the capacity of the assembled battery 120 as a whole may increase. Further, by increasing the capacity, the number of charge / discharge cycles of the battery cell 121 may be reduced, so that the durability of the assembled battery 120 may be increased.
  • the circuit 185c can cause the storage element 114 to hold the second upper limit voltage of the positive electrode in charging the battery cell 121 for each battery cell 121.
  • the second upper limit voltage may be referred to as an overcharge voltage.
  • the circuit 185d can make the storage element 114 hold the lower limit voltage of the positive electrode in the discharge.
  • the lower limit voltage may be referred to as an over-discharge voltage.
  • the comparator constituting the detection circuit 185 may be a hysteresis comparator having a different threshold value depending on whether the output changes from the L level to the H level or from the H level to the L level.
  • the storage element connected to the reference potential input portion of the hysteresis comparator preferably has a function of holding two threshold values.
  • the detection circuit 185 overcharging and overdischarging of one battery cell or a plurality of battery cells are detected without using a circuit provided outside the battery control circuit 101, for example, an arithmetic circuit such as MPU or MCU, and the battery is used.
  • the cell can be protected.
  • the control circuit of one aspect of the present invention cuts off the discharge current and prevents the voltage drop. If the discharge current is not sufficiently cut off, a leak current may occur and the voltage may drop. Leakage current may be suppressed by the circuit configuration using power gating. Further, the leakage current may be suppressed by the circuit configuration using the OS transistor.
  • the upper limit voltage is controlled in each of the cell balance circuit connected to the battery cell and the circuit for detecting overcharge.
  • the upper limit voltage detected by the cell balance circuit is lower than, for example, the upper limit voltage detected by the circuit that detects overcharge. Therefore, in the process of charging, the cell balance circuit detects the arrival of the upper limit voltage of the battery cell in the first step, and changes the charging conditions. Here, for example, the charging current density is lowered. Alternatively, the discharge may be started. After that, when it is detected that the upper limit voltage detected by the circuit for detecting overcharge is reached as the charging voltage of the battery cell rises, the charging condition of the battery cell is changed by the second step. Here, for example, charging is stopped and discharging is started.
  • FIG. 4 shows an example of the logic circuit 182.
  • the logic circuit 182 shown in FIG. 4 includes an interface circuit IF, a counter circuit CND, a latch circuit LTC, and a transistor 172. It is preferable to use an OS transistor as the transistor 172.
  • the configuration shown in FIG. 4 may be composed of only the OS transistor included in the battery control circuit of one aspect of the present invention, or only a part of the configuration shown in FIG. 4 may be composed of the battery control circuit of one aspect of the present invention. It may be composed of the OS transistor which is possessed by.
  • the other part is composed of, for example, a transistor having single crystal silicon.
  • the interface circuit IF is given a signal from the output terminal OUT11 and the output terminal OUT12 of the detection circuit 185, a signal from the output terminal OUT31 and the output terminal OUT32 of the detection circuit 186, and a signal from the output terminal OUT41 of the detection circuit SD. ..
  • the output terminal OUT11 gives, for example, a signal corresponding to overcharging.
  • the output terminal OUT12 gives, for example, a signal corresponding to over-discharging.
  • the output terminal OUT31 gives, for example, a signal corresponding to an overcurrent during charging.
  • the output terminal OUT32 gives a signal corresponding to an overcurrent at the time of discharging, for example.
  • the interface circuit IF gives a signal PG to the gate of the transistor 172 when detecting a signal for detecting an abnormality, for example, a signal corresponding to at least one of overcharge, overdischarge, and overcurrent.
  • Transistor 172 is connected to the counter circuit CND.
  • the counter circuit CND operates a counter and a delay circuit when the signal PG outputs a signal that turns on the transistor 172, more specifically, for example, a high potential signal.
  • the operation of the counter circuit CND can be stopped or the counter circuit CND can be put into a standby state. ..
  • the signal res is given from the interface circuit IF to the counter circuit CND and the latch circuit LTC.
  • the signal res is a reset signal.
  • a signal res is given to the counter circuit CND to start counting.
  • the signal en is an enable signal.
  • the counter circuit CND starts or stops its operation by the signal en.
  • the counter circuit CND When a signal for detecting an abnormality is given to the interface circuit IF, the counter circuit CND counts for a certain period of time, and then the signal corresponding to the detected abnormality is given to the latch circuit LTC via the counter circuit CND. ..
  • the latch circuit LTC gives a signal to turn off the transistor to the gate of the transistor 140 or the transistor 150 according to the detected abnormality.
  • FIG. 5A shows an example of the circuit diagram of the detection circuit 186.
  • the detection circuit 186 has two comparators 113.
  • a storage element 114 that holds a voltage corresponding to discharge overcurrent detection is electrically connected to the non-inverting input terminal of one of the comparators 113.
  • the terminal SH3 is electrically connected to the gate of the transistor included in the storage element 114.
  • the terminal SENS is electrically connected to the inverting input terminal.
  • the terminal SENS is electrically connected to the non-inverting input terminal of the other comparator 113. Further, a storage element 114 corresponding to charging overcurrent detection is electrically connected to the inverting input terminal.
  • the terminal SH4 is electrically connected to the gate of the transistor included in the storage element 114. When an overcurrent is detected by the voltage applied to the non-inverting input terminal, the output from the output terminal OUT31 is inverted.
  • the temperature sensor TS has a function of measuring the temperature of the assembled battery 120 or the power storage device 100 including the assembled battery 120.
  • FIG. 5B is a circuit diagram showing an example of the temperature sensor TS. The circuit diagram shown in FIG. 5B may represent a part of the circuit of the temperature sensor TS.
  • Each given voltage VT is held by a storage element 114 electrically connected to the inverting input terminal.
  • the voltages Tm1, Tm2, and Tm3 may be given from, for example, the voltage generation circuit 119.
  • a voltage corresponding to the measured temperature is given to the input terminal Vt.
  • the input terminal Vt is given to each non-inverting input terminal of the three comparators 113.
  • a signal is output from the output terminals (output terminal OUT51, output terminal OUT52, output terminal OUT53) of each comparator corresponding to the comparison result between the voltage given to the input terminal Vt and the voltage of the inverting input terminal of each comparator 113. And the temperature can be determined.
  • the OS transistor has the property that the resistance value decreases as the temperature rises. This property can be used to convert the environmental temperature into a voltage. This voltage may be applied to the input terminal Vt, for example.
  • the logic circuit 182 detects the output of the temperature sensor TS, and when the temperature range in which the assembled battery 120 can operate is exceeded, the transistor 140 and / or the transistor 150 are made non-conducting, and charging and / or discharging are stopped. It may be configured.
  • a lithium ion secondary battery cell can be used as the battery cell 121.
  • the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery cell preferably has a metal (hereinafter, element A) as a carrier ion.
  • element A for example, alkali metals such as lithium, sodium and potassium, and Group 2 elements such as calcium, beryllium and magnesium can be used.
  • the positive electrode active material carrier ions are desorbed from the positive electrode active material as it is charged. If the desorption of element A is large, the capacity of the secondary battery is increased due to the large number of ions contributing to the capacity of the secondary battery. On the other hand, if the element A is largely desorbed, the crystal structure of the compound contained in the positive electrode active material is likely to collapse. The collapse of the crystal structure of the positive electrode active material may lead to a decrease in the discharge capacity due to the charge / discharge cycle. When the positive electrode active material of one aspect of the present invention has the element X, the collapse of the crystal structure at the time of desorption of carrier ions during charging of the secondary battery may be suppressed.
  • the element X For example, a part of the element X is replaced with the position of the element A.
  • Elements such as magnesium, calcium, zirconium, lanthanum, and barium can be used as the element X.
  • an element such as copper, potassium, sodium or zinc can be used as the element X.
  • two or more of the above-mentioned elements may be used in combination.
  • the positive electrode active material preferably has a halogen in addition to the element X. It is preferable to have a halogen such as fluorine and chlorine. The presence of the halogen in the positive electrode active material may promote the substitution of element X with the position of element A.
  • the positive electrode active material has an element X, or when it has a halogen in addition to the element X, the electrical conductivity on the surface of the positive electrode active material may be suppressed.
  • the positive electrode active material has a metal (hereinafter, element M) whose valence changes depending on the charging and discharging of the secondary battery.
  • the element M is, for example, a transition metal.
  • the positive electrode active material has, for example, one or more of cobalt, nickel, and manganese as the element M, and particularly has cobalt.
  • the position of the element M may have an element such as aluminum that does not change in valence and can have the same valence as the element M, more specifically, for example, a trivalent main group element.
  • the element X described above may be substituted at the position of the element M, for example. When the positive electrode active material is an oxide, the element X may be substituted at the position of oxygen.
  • a lithium composite oxide having a layered rock salt type crystal structure as the positive electrode active material. More specifically, for example, as a lithium composite oxide having a layered rock salt type crystal structure, a lithium composite oxide having lithium cobaltate, lithium nickelate, nickel, manganese and cobalt, and a lithium composite oxide having nickel, cobalt and aluminum. , Etc. can be used. Further, these positive electrode active materials are preferably represented by the space group R-3m.
  • the crystal structure may collapse when the charging depth is increased.
  • the collapse of the crystal structure is, for example, a layer shift. If the crystal structure is irreversible, the capacity of the secondary battery may decrease due to repeated charging and discharging.
  • the positive electrode active material has the element X, for example, even if the charging depth is deepened, the displacement of the above layers is suppressed. By suppressing the deviation, the change in volume during charging and discharging can be reduced. Therefore, the positive electrode active material can realize excellent cycle characteristics. Further, the positive electrode active material can have a stable crystal structure in a high voltage charged state. Therefore, the positive electrode active material may not easily cause a short circuit when the high voltage charged state is maintained. In such a case, safety is further improved, which is preferable.
  • the difference in volume between the fully discharged state and the charged state with a high voltage is small when compared with the change in crystal structure and the same number of transition metal atoms.
  • the positive electrode active material may be represented by the chemical formula AM y O Z (y> 0, z> 0).
  • lithium cobalt oxide may be represented by LiCoO 2.
  • lithium nickelate may be represented by LiNiO 2.
  • the positive electrode active material having element X when the charging depth is 0.8 or more, it is represented by the space group R-3m, and although it does not have a spinel-type crystal structure, element M (for example, cobalt) and element X (for example, magnesium). ), Etc. may occupy the oxygen 6 coordination position, and the arrangement of cations may have symmetry similar to the spinel type.
  • This structure is referred to as a pseudo-spinel type crystal structure in the present specification and the like.
  • a light element such as lithium may occupy the oxygen 4-coordination position, and in this case as well, the ion arrangement has symmetry similar to that of the spinel type.
  • the structure of the positive electrode active material becomes unstable due to the desorption of carrier ions during charging. It can be said that the pseudo-spinel type crystal structure is a structure capable of maintaining high stability despite desorption of carrier ions.
  • the charging depth is high, by using a positive electrode active material having a pseudo-spinel type structure for the secondary battery, charging is possible even at a high charging voltage.
  • the set voltage used for cell balance, overcharge detection, overdischarge detection, etc. can be freely changed according to the characteristics of the positive electrode active material. can do. Therefore, for example, when the charging voltage is high and the property is excellent, such as a positive electrode active material, the excellent property can be sufficiently exhibited while maintaining the safety.
  • the pseudo-spinel type crystal structure has Li randomly between layers, but is similar to the CdCl 2 type crystal structure.
  • This crystal structure similar to CdCl type 2 is similar to the crystal structure when lithium nickel oxide is charged to a charging depth of 0.94 (Li 0.06 NiO 2 ), but contains a large amount of pure lithium cobalt oxide or cobalt. It is known that a layered rock salt type positive electrode active material usually does not have this crystal structure.
  • Layered rock salt crystals and anions of rock salt crystals have a cubic closest packed structure (face-centered cubic lattice structure). Pseudo-spinel-type crystals are also presumed to have a cubic close-packed structure with anions. When they come into contact, there is a crystal plane in which the cubic close-packed structure composed of anions is oriented in the same direction.
  • the space group of layered rock salt type crystals and pseudo-spinel type crystals is R-3m
  • the space group of rock salt type crystals Fm-3m (space group of general rock salt type crystals) and Fd-3m (the simplest symmetry).
  • the mirror index of the crystal plane satisfying the above conditions is different between the layered rock salt type crystal and the pseudo spinel type crystal and the rock salt type crystal.
  • the orientations of the crystals are substantially the same when the orientations of the cubic closest packed structures composed of anions are aligned. be.
  • the pseudo-spinel type crystal structure sets the coordinates of cobalt and oxygen in the unit cell within the range of Co (0,0,0.5), O (0,0,x), 0.20 ⁇ x ⁇ 0.25. Can be indicated by.
  • the difference between the volume of the unit cell at the volume of 0 charge depth and the volume per unit cell of the pseudo-spinel type crystal structure at the charge depth of 0.82 is preferably 2.5% or less, and 2.2% or less. Is even more preferable.
  • the positive electrode active material has a pseudo-spinel-type crystal structure when charged at a high voltage, but not all of the particles need to have a pseudo-spinel-type crystal structure. It may contain other crystal structures or may be partially amorphous. However, when Rietveld analysis is performed on the XRD pattern, the pseudo-spinel type crystal structure is preferably 50 wt% or more, more preferably 60 wt% or more, and further preferably 66 wt% or more. When the pseudo-spinel type crystal structure is 50 wt% or more, more preferably 60 wt% or more, still more preferably 66 wt% or more, the positive electrode active material having sufficiently excellent cycle characteristics can be obtained.
  • the number of atoms of element X is preferably 0.001 times or more and 0.1 times or less the number of atoms of element M, more preferably greater than 0.01 and less than 0.04, and even more preferably about 0.02.
  • the concentration of the element X shown here may be, for example, a value obtained by elemental analysis of the entire particles of the positive electrode active material using ICP-MS or the like, or a value of the composition of the raw materials in the process of producing the positive electrode active material. May be based on.
  • the ratio Ni / (Co + Ni) of the number of nickel atoms (Ni) to the sum of the atomic numbers of cobalt and nickel (Co + Ni) may be less than 0.1. It is preferably 0.075 or less, and more preferably 0.075 or less.
  • the positive electrode active material is not limited to the materials listed above.
  • a composite oxide having a spinel-type crystal structure can be used as the positive electrode active material.
  • a polyanion-based material can be used as the positive electrode active material.
  • the polyanion-based material include a material having an olivine-type crystal structure, a pear-con type material, and the like.
  • a material having sulfur can be used as the positive electrode active material.
  • LiNiO 2 , LiNi 1-x M x O 2 (M Co, Al, etc.
  • a composite oxide having oxygen, a metal A, a metal M, and an element Z can be used.
  • Metal A is one or more of Li, Na, Mg
  • metal M is one or more of Fe, Mn, Co, Ni, Ti, V, Nb
  • element Z is S, P, Mo, W, As, Si. One or more.
  • a composite material (general formula LiMPO 4 (M is one or more of Fe (II), Mn (II), Co (II), Ni (II)) can be used.
  • M is one or more of Fe (II), Mn (II), Co (II), Ni (II)
  • Typical examples of the general formula LiMPO 4 are LiFePO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , LiFe a Ni b PO 4 , LiFe a Co b PO 4 , LiFe a Mn b PO 4 , LiNi a Co b PO 4 .
  • LiNi a Mn b PO 4 (a + b is 1 or less, 0 ⁇ a ⁇ 1, 0 ⁇ b ⁇ 1), LiFe c Ni d Co e PO 4 , LiFe c Ni d Mn e PO 4 , LiNi c Co d Mn e PO 4 (c + d + e ⁇ 1, 0 ⁇ c ⁇ 1,0 ⁇ d ⁇ 1,0 ⁇ e ⁇ 1), LiFe f Ni g Co h Mn i PO 4 (f + g + h + i is 1 or less, 0 ⁇ f ⁇ 1,0 ⁇ Lithium compounds such as g ⁇ 1, 0 ⁇ h ⁇ 1, 0 ⁇ i ⁇ 1) can be used.
  • a composite material such as the general formula Li (2-j) MSiO 4 (M is one or more of Fe (II), Mn (II), Co (II), Ni (II), 0 ⁇ j ⁇ 2) is used. Can be used.
  • Typical examples of the general formula Li (2-j) MSiO 4 are Li (2-j) FeSiO 4 , Li (2-j) NiSiO 4 , Li (2-j) CoSiO 4 , Li (2-j) MnSiO.
  • the represented Nacicon type compound can be used.
  • the pear-con type compound include Fe 2 (MnO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3, and the like.
  • a perovskite-type fluoride such as NaFeF 3 and FeF 3
  • a metal chalcogenide such as TiS 2 and MoS 2
  • an inverse spinel-type crystal structure such as LiMVO 4
  • Materials such as oxides, vanadium oxides (V 2 O 5 , V 6 O 13 , LiV 3 O 8 and the like), manganese oxides, organic sulfur compounds and the like may be used.
  • a borate-based material represented by the general formula LiMBO 3 (M is Fe (II), Mn (II), Co (II)) may be used.
  • Materials having sodium include, for example, NaFeO 2 , Na 2/3 [Fe 1/2 Mn 1/2 ] O 2 , Na 2/3 [Ni 1/3 Mn 2/3 ] O 2 , Na 2 Fe 2 (SO). 4 ) 3 , Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Na 2 FePO 4 F, NaVPO 4 F, NaMPO 4 (M is Fe (II), Mn (II), Co (II), Ni (II)) , Na 2 FePO 4 F, or Na 4 Co 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 , and other sodium-containing oxides may be used as the positive electrode active material.
  • a lithium-containing metal sulfide may be used as the positive electrode active material.
  • Li 2 TiS 3 and Li 3 NbS 4 can be mentioned.
  • the positive electrode active material of one aspect of the present invention two or more of the above-mentioned materials may be mixed and used.
  • the structure of the positive electrode active material becomes unstable, and the element M contained in the positive electrode active material may elute into the electrolytic solution.
  • the capacity of the positive electrode may decrease due to the elution of the element M in the electrolytic solution.
  • a decrease in the capacity of the positive electrode causes a decrease in the capacity of the secondary battery.
  • the element M eluted in the electrolytic solution may be deposited on the surface of the negative electrode of the secondary battery. Inhibition of the reaction of the deposited element M at the negative electrode causes a decrease in the capacity of the secondary battery.
  • the structure of the positive electrode active material is stable even at a high charging voltage, so that the elution of the element M of the positive electrode active material into the electrolytic solution is suppressed. be able to.
  • the positive electrode active material of one aspect of the present invention may be expressed as a positive electrode material, a positive electrode material for a secondary battery, or the like. Further, in the present specification and the like, the positive electrode active material of one aspect of the present invention preferably has a compound. Further, in the present specification and the like, it is preferable that the positive electrode active material of one aspect of the present invention has a composition. Further, in the present specification and the like, the positive electrode active material according to one aspect of the present invention preferably has a complex.
  • the battery cell of one aspect of the present invention preferably has an electrolyte.
  • an electrolyte a solid electrolyte having an inorganic material such as a sulfide type or an oxide type, or a solid electrolyte having a polymer material such as PEO (polyethylene oxide) type can be used.
  • PEO polyethylene oxide
  • solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer for example, a sulfide-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, a halide-based solid electrolyte, or the like can be used.
  • Sulfide-based solid electrolytes include thiosilicon- based (Li 10 GeP 2 S 12 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4, etc.) and sulfide glass (70Li 2 S / 30P 2 S 5 , 30 Li).
  • sulfide crystallized glass Li 7 P 3 S 11 , Li 3.25 P 0.95 S 4 etc.
  • the sulfide-based solid electrolyte has advantages such as having a material having high conductivity, being able to be synthesized at a low temperature, and being relatively soft so that the conductive path can be easily maintained even after charging and discharging.
  • a material having a perovskite type crystal structure La 2 / 3-x Li 3x TIO 3, etc.
  • a material having a NASICON type crystal structure Li 1-X Al X Ti 2-X (PO 4)) ) 3 etc.
  • Material with garnet type crystal structure Li 7 La 3 Zr 2 O 12 etc.
  • Material with LISION type crystal structure Li 14 ZnGe 4 O 16 etc.
  • LLZO Li 7 La 3 Zr 2 O etc. 12
  • Oxide glass Li 3 PO 4- Li 4 SiO 4 , 50Li 4 SiO 4 ⁇ 50Li 3 BO 3, etc.
  • Oxide crystallized glass Li 1.07 Al 0.69 Ti 1.46 (PO 4) ) 3 , Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 etc.
  • Oxide-based solid electrolytes have the advantage of being stable in the atmosphere.
  • the halide-based solid electrolyte includes LiAlCl 4 , Li 3 InBr 6 , LiF, LiCl, LiBr, LiI and the like. Further, a composite material in which the pores of porous aluminum oxide or porous silica are filled with these halide-based solid electrolytes can also be used as the solid electrolyte.
  • Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (0 [x [1) (hereinafter, LATP) having a NASICON type crystal structure is aluminum and titanium, which is a secondary battery 400 of one aspect of the present invention.
  • the positive electrode active material used in the above contains elements that may be contained, a synergistic effect can be expected for improving the cycle characteristics, which is preferable.
  • productivity can be expected to improve by reducing the number of processes.
  • the NASICON type crystal structure is a compound represented by M 2 (AO 4 ) 3 (M: transition metal, A: S, P, As, Mo, W, etc.), and is MO 6 It refers to having an octahedral and AO 4 tetrahedrons arranged three-dimensionally share vertices structure.
  • the battery cell of one aspect of the present invention may have an electrolytic solution.
  • the electrolytic solution has, for example, a solvent and an electrolyte.
  • the solvent of the electrolytic solution is preferably an aprotic organic solvent, for example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate, chloroethylene carbonate, vinylene carbonate, ⁇ -butylolactone, ⁇ -valerolactone, dimethyl carbonate.
  • DMC diethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • methyl formate methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, 1,3-dioxane, 1,4 -Use one of dioxane, dimethoxyethane (DME), dimethyl sulfoxide, diethyl ether, methyl diglyme, acetonitrile, benzonitrile, tetrahydrofuran, sulfolane, sulton, etc., or two or more of them in any combination and ratio. be able to.
  • Ionic liquids consist of cations and anions, including organic cations and anions.
  • Examples of the organic cation used in the electrolytic solution include aliphatic onium cations such as quaternary ammonium cations, tertiary sulfonium cations, and quaternary phosphonium cations, and aromatic cations such as imidazolium cations and pyridinium cations.
  • As anions used in the electrolytic solution monovalent amide anions, monovalent methide anions, fluorosulfonic anions, perfluoroalkyl sulfonic acid anions, tetrafluoroborate anions, perfluoroalkyl borate anions, and hexafluorophosphate anions. , Or perfluoroalkyl phosphate anion and the like.
  • the electrolytic solution used for the secondary battery it is preferable to use a highly purified electrolytic solution having a small content of elements other than granular dust and constituent elements of the electrolytic solution (hereinafter, also simply referred to as "impurities").
  • impurities a highly purified electrolytic solution having a small content of elements other than granular dust and constituent elements of the electrolytic solution.
  • the weight ratio of impurities to the electrolytic solution is preferably 1% or less, preferably 0.1% or less, and more preferably 0.01% or less.
  • vinylene carbonate propane sultone (PS), tert-butylbenzene (TBB), fluoroethylene carbonate (FEC), lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), dinitrile compounds such as succinonitrile and adiponitrile, etc.
  • PS propane sultone
  • TB tert-butylbenzene
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • LiBOB lithium bis (oxalate) borate
  • dinitrile compounds such as succinonitrile and adiponitrile, etc.
  • Additives may be added.
  • the concentration of the material to be added may be, for example, 0.1 wt% or more and 5 wt% or less with respect to the entire solvent.
  • a polymer gel electrolyte obtained by swelling the polymer with an electrolytic solution may be used.
  • the secondary battery can be made thinner and lighter.
  • silicone gel acrylic gel, acrylonitrile gel, polyethylene oxide gel, polypropylene oxide gel, fluoropolymer gel and the like can be used.
  • polymer for example, a polymer having a polyalkylene oxide structure such as polyethylene oxide (PEO), PVDF, polyacrylonitrile, etc., and a copolymer containing them can be used.
  • PEO polyethylene oxide
  • PVDF-HFP which is a copolymer of PVDF and hexafluoropropylene (HFP)
  • the polymer to be formed may have a porous shape.
  • the off current flowing between the source and the drain at the time of off
  • the reference voltage is utilized. Can be held by the storage element. At this time, since the power supply of the storage element can be turned off, the reference voltage can be maintained with extremely low power consumption by using the storage element having the OS transistor.
  • the storage element having the OS transistor can hold the analog potential.
  • the voltage of the secondary battery can be held in the storage element without being converted into a digital value by using an analog-digital conversion circuit.
  • the conversion circuit becomes unnecessary, and the circuit area can be reduced.
  • the reference voltage can be rewritten and read by charging or discharging the electric charge, so that the monitor voltage can be acquired and read substantially unlimited times.
  • a storage element using an OS transistor has excellent rewrite resistance because it does not undergo a structural change at the atomic level, unlike a magnetic memory or a resistance change type memory. Further, in the storage element using the OS transistor, the characteristic instability due to the increase in the electron capture center, which occurs in the flash memory, is not recognized even if the rewriting operation is repeatedly performed.
  • the OS transistor has characteristics such as extremely low off-current and good switching characteristics even in a high temperature environment. Therefore, even in a high temperature environment, it is possible to control the charging or discharging of the assembled battery 120 without malfunction.
  • the storage element using the OS transistor can be freely arranged by stacking it on a circuit using a Si transistor or the like, integration can be easily performed. Further, since the OS transistor can be manufactured by using the same manufacturing apparatus as the Si transistor, it can be manufactured at low cost.
  • the OS transistor can be a 4-terminal semiconductor element including a back gate electrode in addition to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode.
  • An electric network in which the input and output of signals flowing between the source and the drain can be independently controlled according to the voltage applied to the gate electrode or the back gate electrode can be configured. Therefore, the circuit design can be performed with the same thinking as the LSI.
  • the OS transistor has better electrical characteristics than the Si transistor in a high temperature environment. Specifically, since the ratio of the on current to the off current is large even at a high temperature such as 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 125 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, good switching operation can be performed.
  • an OS transistor as the transistor 162. Further, an OS transistor may be used as the transistor 132.
  • the comparator may be configured by using an OS transistor.
  • FIG. 6A is a circuit diagram showing a configuration example of the detection circuit MSD.
  • the detection circuit MSD includes transistors 11 to 15, a capacitive element C11, and a comparator 50.
  • the main signal flow is indicated by arrows or lines, and the power supply line and the like may be omitted.
  • a hysteresis comparator may be used as the comparator 50 included in the detection circuit MSD.
  • the detection circuit MSD may perform detection in a plurality of battery cells connected in series, or may perform detection in each battery cell.
  • the detection circuit MSD shown in FIG. 6A includes a terminal VC1, a wiring VB1_IN to which a predetermined potential VB1 is supplied, a wiring VB2_IN to which a predetermined potential VB2 is supplied, a wiring SH_IN to which a sampling signal is supplied, and an output terminal S_OUT.
  • the predetermined potential VB1 is a potential higher than the predetermined potential VB2
  • the predetermined potential VB2 is a potential higher than the potential of the terminal VSSS.
  • FIG. 6B is different from FIG. 6A in that the transistors 11 to 15 of the detection circuit MSD have a second gate.
  • FIG. 6C is different from FIG. 6B in that it has a terminal VSSS, a storage element 114 connected to the wiring VB1_IN, and a storage element 114 connected to the wiring VB2_IN. Further, in FIG. 6C, one of the source and drain of the transistor 11, one of the source and drain of the transistor 13, and one electrode of the capacitive element C11 are electrically connected to the terminal VSSS. Since the potential VB1 and the potential VB2 are given to the wiring VB1_IN and the wiring VB_2 via the storage element 114, respectively, the potential given by the storage element 114 can be maintained. Therefore, the power supply of the voltage generation circuit that supplies the potential VB1 and the potential VB2, more specifically, for example, the voltage generation circuit 119 can be turned off or put into a standby state.
  • Transistors 11 to 15 are n-channel type transistors. In the present specification and the like, an example in which the detection circuit MSD is configured by using an n-channel type transistor is shown, but it may be a p-channel type transistor. Since it can be easily understood by those skilled in the art to change the transistor to the p-channel type from the circuit diagram configured by using the n-channel type transistor, the description thereof will be omitted.
  • one of the source or drain of the transistor 11 is electrically connected to the terminal VSSS, and the other of the source or drain of the transistor 11 is one of the source or drain of the transistor 12 and the source or drain of the transistor 15. Electrically connected to one of the drains, the gate of the transistor 11 is electrically connected to the wiring VB1_IN, the other of the source or drain of the transistor 12 and the gate of the transistor 12 are electrically connected to the terminal VC1. NS.
  • One of the source or drain of the transistor 13 is electrically connected to the terminal VSSS, and the other of the source or drain of the transistor 13 is electrically connected to one of the source or drain of the transistor 14 and the inverting input terminal of the comparator 50.
  • the gate of the transistor 13 is electrically connected to the wiring VB2_IN, and the other of the source or drain of the transistor 14 and the gate of the transistor 14 are electrically connected to the terminal VC1.
  • the other of the source or drain of the transistor 15 is electrically connected to the other terminal of the capacitive element C11 and the non-inverting input terminal of the comparator 50, and the gate of the transistor 15 is electrically connected to the wiring SH_IN.
  • One terminal of the capacitive element C11 is electrically connected to the terminal VSSS, and the output terminal of the comparator 50 is electrically connected to the output terminal S_OUT.
  • One terminal of the capacitance element C11 may be electrically connected to a wiring other than the terminal VSSS as long as the wiring is supplied with a predetermined potential.
  • connection portion in which the other of the source or drain of the transistor 11, one of the source or drain of the transistor 12, and one of the source or drain of the transistor 15 are electrically connected is referred to as a node N11, and the transistor is referred to as a node N11.
  • the connection portion where the other of the source or drain of 13 and one of the source or drain of the transistor 14 and the inverting input terminal of the comparator 50 are electrically connected is referred to as a node N12, and the source or drain of the transistor 15 is connected.
  • the connection portion in which the other terminal, the other terminal of the capacitive element C11, and the non-inverting input terminal of the comparator 50 are electrically connected is referred to as a node N13.
  • the transistor 11 and the transistor 12 form a first source follower
  • the transistor 13 and the transistor 14 form a second source follower. That is, the gate of the transistor 11 corresponds to the input of the first source follower, and the first source follower outputs a signal to the node N11.
  • the gate of the transistor 13 corresponds to the input of the second source follower, and the second source follower outputs a signal to the node N12.
  • the sampling signal given to the wiring SH_IN becomes a high level at predetermined time intervals.
  • a potential higher than the potential VB2 is given as the potential VB1.
  • the potential of node N11 and the potential of node N12 increase.
  • the potentials of the nodes N11 and N12 drop momentarily.
  • the sampling signal given to the wiring SH_IN is at a low level
  • the potential of the node N13 is not affected by the potential of the node N11, and the potential of the node N12 is lower than the potential of the node N13. Then, the output of the comparator 50 is inverted, and a micro short circuit is detected.
  • the voltage of the secondary battery is converted into digital data by an analog-digital conversion circuit, and calculations are performed based on the digital data using a processor unit or the like to generate a charging waveform or discharge.
  • the waveform may be analyzed to detect microshorts or predict microshorts.
  • the microshort is detected or predicted by using the displacement of the voltage error of each time step.
  • the displacement of the voltage error is obtained by calculating the voltage error and calculating the difference from the previous step.
  • a neural network may be used to improve the detection accuracy of micro shorts.
  • the neural network is a method, and is a neural network process performed by a neural network unit (including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an APU (Accelerated Processing Unit), a memory, etc.).
  • the APU refers to a chip in which a CPU and a GPU are integrated into one.
  • the secondary battery mounted on the device is random because it tends to depend on the user's usage for discharging, but since the charging conditions are fixed for charging, the charging curve is easier to predict than discharging. It can be said that.
  • Accurate values can be predicted using a neural network by using a certain number of charge curves as learning data. If the charge curve is acquired, the SOC (State of charge) or the like can be obtained by using the neural network. For example, a microprocessor or the like may be used for the calculation of the neural network.
  • various obtained data are evaluated and learned using machine learning or artificial intelligence, the expected degree of deterioration of the secondary battery is analyzed, and if there is an abnormality, charging of the secondary battery is stopped. , Or adjust the current density of constant current charging.
  • a neural network is used to predict the deterioration state of the secondary battery.
  • the neural network can be configured by a neural network having a plurality of hidden layers, that is, a deep neural network. Learning in a deep neural network is sometimes called deep learning.
  • Machine learning first extracts feature values from learning data.
  • the relative amount of change that changes with time is extracted as a feature value, and the neural network is trained based on the extracted feature value.
  • the learning means can train the neural network based on learning patterns that are different from each other for each time interval.
  • the connection weight applied to the neural network can be updated according to the training result based on the training data.
  • a method for estimating the charge state of a secondary battery using a neural network it can also be obtained by calculation processing using a regression model, for example, a Kalman filter.
  • the Kalman filter is a type of infinite impulse response filter.
  • multiple regression analysis is one of multivariate analysis, and the independent variables of regression analysis are multiple.
  • Multiple regression analysis includes the least squares method. While regression analysis requires a large number of time series of observed values, the Kalman filter has the advantage that the optimum correction coefficient can be obtained sequentially as long as a certain amount of data is accumulated.
  • the Kalman filter can also be applied to non-stationary time series.
  • a non-linear Kalman filter (specifically, an unscented Kalman filter (also referred to as UKF)) can be used as a method for estimating the internal resistance and charge rate (SOC) of the secondary battery.
  • An extended Kalman filter (also called EKF) can also be used.
  • SOC indicates a charging state (also called a charging rate), and is an index in which 100% is fully charged and 0% is fully discharged.
  • n is an integer, for example, 50
  • the learning system has a teacher data creation device and a learning device.
  • the teacher data creation device creates teacher data to be used when the learning device learns.
  • the teacher data includes data whose processing target data and recognition target are the same, and evaluation of labels corresponding to the data.
  • the teacher data creation device has an input data acquisition unit, an evaluation acquisition unit, and a teacher data creation unit.
  • the input data acquisition unit may acquire the input data for learning from the data stored in the storage device, or may acquire the input data for learning via the Internet.
  • the input data is the data used for learning and is a secondary battery. Including the current value and voltage value of.
  • the teacher data does not have to be the actual measurement data, but the initial parameters are conditioned to give diversity, data close to the actual measurement is created, and the predetermined characteristic database is used as the teacher data for the neural network.
  • the charge rate (SOC) may be estimated by network processing. Efficiently estimate the SOC of the same type of battery by creating data close to actual measurement based on the charge / discharge characteristics of a single battery and performing neural network processing using those predetermined characteristic databases as teacher data. You can also.
  • the initial parameter used in the calculation for estimating the SOC may be updated.
  • the initial parameters to be updated are calculated by an optimization algorithm using the data of charge / discharge characteristics actually measured in advance.
  • a regression model By performing calculation processing with a regression model using the updated initial parameters, for example, a Kalman filter, it is possible to estimate the SOC with high accuracy even after deterioration.
  • the calculation processing using the Kalman filter is also referred to as the Kalman filter processing.
  • the timing of updating the initial parameters may be arbitrary, but in order to estimate the SOC with high accuracy, it is preferable that the update frequency is high, and it is preferable that the initial parameters are updated regularly and continuously.
  • the update frequency is high, and it is preferable that the initial parameters are updated regularly and continuously.
  • FIG. 7 shows an example of the configuration of the comparator 50 described in the previous embodiment.
  • the comparator 50 has transistors 21 to 25. Further, the comparator 50 includes a wiring VBM_IN to which the negative electrode potential of the secondary battery is supplied, a wiring VBP_IN to which the positive electrode potential VBP of the secondary battery is supplied, a wiring VB3_IN to which a predetermined potential VB3 is supplied, an input terminal CP1_IN, and an input terminal CM1_IN. , Output terminal CP1_OUT, and output terminal CM1_OUT.
  • the predetermined potential VB3 is a potential higher than the negative electrode potential VBM, and in the comparator 50, the positive electrode potential VBP is a high power supply potential, and the negative electrode potential VBM is a low power supply potential.
  • one of the source or drain of the transistor 21 is electrically connected to the wiring VBM_IN
  • the other of the source or drain of the transistor 21 is one of the source or drain of the transistor 22, and the source or drain of the transistor 24. It is electrically connected to one of them, and the gate of the transistor 21 is electrically connected to the wiring VB3_IN.
  • the other of the source or drain of the transistor 22 is electrically connected to one of the source or drain of the transistor 23 and the output terminal CM1_OUT, and the other of the source or drain of the transistor 23 and the gate of the transistor 23 are wired VBP_IN.
  • the gate of the transistor 22 is electrically connected to the input terminal CP1_IN.
  • the other of the source or drain of the transistor 24 is electrically connected to one of the source or drain of the transistor 25 and the output terminal CP1_OUT, and the other of the source or drain of the transistor 25 and the gate of the transistor 25 are wired VBP_IN.
  • the gate of the transistor 24 is electrically connected to the input terminal CM1_IN.
  • a plurality of circuits shown in FIG. 7 may be connected in parallel and used as the comparator 50. That is, the output of the comparator shown in FIG. 7 may be input to the comparator 50 of the next stage, and a plurality of comparators may be connected and used.
  • the semiconductor device shown in FIG. 8 includes a transistor 300, a transistor 500, and a capacitance element 600.
  • the semiconductor device has a plurality of transistors 300 (hereinafter, the two transistors 300 shown in the semiconductor device shown in FIG. 8 are referred to as transistor 300 (1) and transistor 300 (2), respectively. In some cases).
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of the transistor 500 in the channel length direction
  • FIG. 13B is a cross-sectional view of the transistor 500 in the channel width direction.
  • Transistor 500 is an OS transistor. Since the transistor 500 has a small off-current, it is possible to hold the data written in the semiconductor device for a long period of time by using it as a transistor included in the semiconductor device.
  • the transistor 500 is, for example, an n-channel transistor.
  • the circuit 101a included in the battery control circuit 101 described in the above embodiment is configured by using the transistor shown as the transistor 500.
  • the circuit 101b included in the battery control circuit 101 described in the above embodiment is preferably configured by using at least two or more transistors shown as transistors 300.
  • the semiconductor device described in this embodiment includes a transistor 300, a transistor 500, and a capacitive element 600 as shown in FIG.
  • the transistor 500 is provided above the transistor 300, and the capacitive element 600 is provided above the transistor 300 and the transistor 500.
  • the layer 385 is a layer on which the transistor 300 is provided. In FIG. 8, for example, the layer 385 has a substrate 311 and each layer sandwiched between the substrate 311 and the insulator 322.
  • the layer 585 is a layer on which the transistor 500 is provided. In FIG. 8, for example, the layer 585 has each layer sandwiched between the insulator 514 and the insulator 574. The substrate 311 and the insulator 322, the insulator 514 and the insulator 574 will be described later.
  • the transistor 300 is provided on the substrate 311 and has a semiconductor region 313 composed of a conductor 316, an insulator 315, and a part of the substrate 311, a low resistance region 314a functioning as a source region or a drain region, and a low resistance region 314b. ..
  • the conductor 316 can function as a gate for the transistor 300.
  • the insulator 315 can function as a gate insulating film of the transistor 300.
  • the transistor 300 can be used, for example, for the transistor 140 and the transistor 150 shown in the above embodiment.
  • the transistor 140 and the transistor 150 shown in the above embodiment may be called a power MOSFET (Power MOSFET).
  • the transistor 300 illustrated in FIGS. 8, 9, 10A, 10B and 10C is particularly preferably applied to the transistor 140 and the transistor 150.
  • the transistor 300 shown in FIGS. 8, 9, 10A, 10B and 10C is called a D-MOS (Double Diffusion Metal Oxide Semiconductor) FET.
  • the transistor 300 shown in FIG. 8 is a planar type transistor.
  • the MOSFET can be operated.
  • both the low resistance region 314a and the low resistance region 314b function as sources.
  • a region 319 is formed outside the low resistance region 314a and the low resistance region 314b, and a low resistance region 317 that functions as a drain is provided in a region corresponding to the lower side in the cross section shown in FIG. 8 with respect to the semiconductor region 313 of the silicon substrate.
  • the transistor 300 can function as a D-MOSFET.
  • the back surface electrode 318 can be provided below the low resistance region 317 to function as a drain electrode.
  • the low resistance region 314a and the low resistance region 314b may both function as drains, and the low resistance region 317 may function as a source.
  • the region 319 is preferably a region having a polarity opposite to that of the low resistance region 314a and the low resistance region 314b.
  • the region 319 is preferably a p-type region.
  • the region 319 may be a high resistance region.
  • Region 319 may be a true region.
  • the conductor 328b (or the conductor 328c shown in FIG. 10A or the like) is provided on the upper surfaces of the low resistance region 314a and the low resistance region 314b. Further, it is preferable that the conductor 328b is also provided on the upper surface of the region 319.
  • the low resistance region 314a, the low resistance region 314b, and the low resistance region 317 may not be provided. Even if these low resistance regions are not provided, when the conductor 328, the back surface electrode 318, etc. are provided by connecting to the semiconductor region 313 or the like of the substrate 311 so that these electrodes function as source electrodes, drain electrodes, etc. There is.
  • the substrate 311 before providing the back surface electrode. For example, by polishing the substrate 311 it is possible to remove a natural oxide film or the like on the surface of the substrate 311 and suppress an increase in resistance. Further, it is preferable to polish the substrate 311 to reduce the thickness of the substrate 311.
  • the thickness of the substrate 311 is preferably 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. By reducing the thickness of the substrate 311, the distance between the source and the drain of the transistor 300 can be shortened, and the on-current of the transistor can be increased.
  • the support substrate on the opposite side, specifically, for example, the conductor 632 and the insulator 640.
  • the support substrate for example, a resin substrate or the like can be used.
  • a substrate having an adhesive layer may be used as the support substrate.
  • a removable adhesive may be used.
  • a second support substrate is provided on the side opposite to the support substrate of 1, and after removing the first support substrate, the conductor 632 is exposed. After that, the conductor 632 is connected by using bumps, wire bonding, clip bonding using a conductive clip, or the like.
  • the low resistance region 314a and the low resistance region 314b are in contact with the region 319 having opposite polarities to form a pn junction.
  • a parasitic diode in the present invention and the like.
  • the parasitic diode has functions such as backflow prevention and rectification.
  • the parasitic diode has a function of protecting the transistor.
  • FIG. 8 shows an example in which a plug such as a conductor 328 is electrically connected to the low resistance region 314a and the low resistance region 314b, respectively.
  • the conductor 328c is connected to a plurality of low resistance regions.
  • An example of being electrically connected is shown.
  • the conductor 328c preferably has a shape that covers at least a part of each of the plurality of low resistance regions. Further, it is preferable that the conductor 328c overlaps with at least a part of each of the plurality of low resistance regions.
  • the transistor 300 may be provided with three or more low resistance regions.
  • the transistor 300 is provided on a semiconductor region sandwiched between two low resistance regions, and is provided between a conductor 316 that functions as a gate electrode and between the conductor 316 and the semiconductor region.
  • a conductor 316 that functions as a gate electrode and between the conductor 316 and the semiconductor region.
  • the plurality of conductors 316 are electrically connected to each other.
  • the plurality of low resistance regions are electrically connected to each other via a conductor 328b or the like.
  • FIG. 11B shows an example in which a plurality of low resistance regions are provided in the trench type transistor shown in FIG. 10B and the like (details will be described later).
  • an insulator having a conductor 316 sandwiched between two low resistance regions and functioning as a gate electrode and a region sandwiched between the conductor 316 and the low resistance region and functioning as a gate insulating film.
  • You may have a plurality of pairs with the body 315.
  • the plurality of conductors 316 are electrically connected to each other.
  • the plurality of low resistance regions are electrically connected to each other via the conductor 328, the conductor 328c, and the like.
  • the transistor 300 may be either a p-channel type or an n-channel type.
  • a semiconductor such as a silicon-based semiconductor is included in a region in which a channel of the semiconductor region 313 is formed, a region in the vicinity thereof, a source region, or a low resistance region 314a, a low resistance region 314b, a low resistance region 317, which is a drain region, and the like. It is preferable that it contains single crystal silicon.
  • Ge germanium
  • SiGe silicon germanium
  • GaAs gallium arsenide
  • GaAlAs gallium aluminum arsenide
  • InP indium phosphide
  • SiC silicon carbide
  • ZnSe zinc selenide
  • GaN gallium arsenide
  • GaOx gallium oxide; x is a real number greater than 0
  • the transistor 300 may be a HEMT (High Electron Mobility Transistor) by using GaAs and GaAlAs or the like.
  • an element that imparts n-type conductivity such as arsenic and phosphorus, or a p-type such as boron. Contains elements that impart conductivity.
  • the conductor 316 that functions as a gate electrode is a semiconductor material such as silicon, a metal material, or an alloy that contains an element that imparts n-type conductivity such as arsenic or phosphorus, or an element that imparts p-type conductivity such as boron.
  • a material or a conductive material such as a metal oxide material can be used.
  • the threshold voltage of the transistor can be adjusted by selecting the material of the conductor. Specifically, it is preferable to use one or more selected from materials such as titanium nitride and tantalum nitride as the conductor. Further, in order to achieve both conductivity and embedding property, it is preferable to use one or more selected from metal materials such as tungsten and aluminum as a conductor, and it is particularly preferable to use tungsten in terms of heat resistance.
  • the transistor 300 shown in FIG. 8 is an example, and the transistor 300 is not limited to the structure thereof, and an appropriate transistor may be used according to the circuit configuration and the driving method.
  • the transistor 300 may be configured in the same manner as the transistor 500 using an oxide semiconductor. The details of the transistor 500 will be described later.
  • An insulator 320, an insulator 322, an insulator 324, and an insulator 326 are laminated in this order so as to cover the transistor 300.
  • the insulator 320, the insulator 322, the insulator 324, and the insulator 326 for example, silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum oxide nitride, aluminum nitride, aluminum nitride and the like can be used. Just do it.
  • silicon oxide refers to a material whose composition has a higher oxygen content than nitrogen
  • silicon nitride refers to a material whose composition has a higher nitrogen content than oxygen. Is shown.
  • aluminum nitride refers to a material whose composition has a higher oxygen content than nitrogen
  • aluminum nitride refers to a material whose composition has a higher nitrogen content than oxygen. Is shown.
  • the insulator 322 may have a function as a flattening film for flattening a step generated by a transistor 300 or the like provided below the insulator 322.
  • the upper surface of the insulator 322 may be flattened by a flattening treatment using a chemical mechanical polishing (CMP) method or the like in order to improve the flatness.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the insulator 324 it is preferable to use a film having a barrier property so that hydrogen and impurities do not diffuse in the region where the transistor 500 is provided from the substrate 311 or the transistor 300.
  • a film having a barrier property against hydrogen for example, silicon nitride formed by the CVD method can be used.
  • hydrogen may diffuse into a semiconductor element having an oxide semiconductor such as a transistor 500, so that the characteristics of the semiconductor element may deteriorate. Therefore, it is preferable to use a film that suppresses the diffusion of hydrogen between the transistor 500 and the transistor 300.
  • the membrane that suppresses the diffusion of hydrogen is a membrane that desorbs a small amount of hydrogen.
  • the amount of hydrogen desorbed can be analyzed using, for example, a heated desorption gas analysis method (TDS).
  • TDS heated desorption gas analysis method
  • the amount of hydrogen desorbed from the insulator 324 is such that the amount desorbed in terms of hydrogen atoms is converted per area of the insulator 324 when the surface temperature of the film is in the range of 50 ° C. to 500 ° C. It may be 10 ⁇ 10 15 atoms / cm 2 or less, preferably 5 ⁇ 10 15 atoms / cm 2 or less.
  • the insulator 326 has a lower dielectric constant than the insulator 324.
  • the relative permittivity of the insulator 326 is preferably less than 4, more preferably less than 3.
  • the relative permittivity of the insulator 326 is preferably 0.7 times or less, more preferably 0.6 times or less, the relative permittivity of the insulator 324.
  • the insulator 320, the insulator 322, the insulator 324, and the insulator 326 are embedded with a capacitance element 600, a conductor 328 connected to the transistor 500, a conductor 330, and the like.
  • the conductor 328 is provided so as to be embedded in the insulator 320 and the insulator 322
  • the conductor 330 is provided so as to be embedded in the insulator 324 and the insulator 326.
  • the conductor 328 and the conductor 330 have a function as a plug or wiring.
  • a conductor having a function as a plug or wiring may collectively give a plurality of structures the same reference numerals.
  • the wiring and the plug connected to the wiring may be integrated. That is, a part of the conductor may function as a wiring, and a part of the conductor may function as a plug.
  • the semiconductor elements, or the semiconductor elements and the conductors, or the conductors are connected via a plug or wiring, for example, they are electrically connected.
  • each plug and wiring As the material of each plug and wiring (conductor 328, conductor 330, etc.), a conductive material such as a metal material, an alloy material, a metal nitride material, or a metal oxide material is used as a single layer or laminated. be able to. It is preferable to use a refractory material such as tungsten or molybdenum that has both heat resistance and conductivity, and it is preferable to use tungsten. Alternatively, it is preferably formed of a low resistance conductive material such as aluminum or copper. Wiring resistance can be reduced by using a low resistance conductive material.
  • An insulator 321 that functions as an element separation layer is provided between the transistor 300 (1) and the transistor 300 (2).
  • the element separation layer can be formed by using a LOCOS (LOCOxidation of Silicon) method, an STI (Shallow Trench Isolation) method, or the like.
  • LOCOS LOCOS
  • STI Shallow Trench Isolation
  • the insulating layer 245 may have a multi-layer structure.
  • the insulator 321 may not be provided.
  • One of the drain and the source of the transistor 300 (1) is electrically connected to one of the drain and the source of the transistor 300 (2) via the back electrode 318.
  • the other of the drain and the source of the transistor 300 (1) is connected to the conductor 610b via the conductor 328 and the like.
  • the conductor 610b can be connected to various semiconductor elements included in the semiconductor device of one aspect of the present invention. Further, when the semiconductor device of one aspect of the present invention is applied as a circuit electrically connected to a secondary battery, more specifically, for example, a protection circuit, a control circuit, etc., the conductor 610b is used as the secondary battery. Or, it can be electrically connected to an electrode of a secondary battery group, more specifically, for example, a negative electrode or a positive electrode.
  • the transistor 300 has a conductor 328b.
  • the conductor 328b is provided on the low resistance region 314a, the low resistance region 314b, and the like.
  • the insulator 315 may have a region sandwiched between the low resistance region 314a and the conductor 328b, and a region sandwiched between the low resistance region 314b and the conductor 328b.
  • the conductor 328 is provided on the conductor 328b.
  • the conductor 328b may have a region sandwiched between the low resistance region 314a and the conductor 328, or a region sandwiched between the low resistance region 314b and the conductor 328. Further, as shown in FIG. 9, a part of the region 319 may be provided so as to be formed deeply.
  • a wiring layer may be provided on the insulator 326 and the conductor 330.
  • the insulator 350, the insulator 352, and the insulator 354 are laminated in this order.
  • a conductor 356 is formed on the insulator 350, the insulator 352, and the insulator 354.
  • the conductor 356 has a function as a plug or wiring for connecting to the transistor 300.
  • the conductor 356 can be provided by using the same material as the conductor 328 and the conductor 330.
  • the insulator 350 it is preferable to use an insulator having a barrier property against hydrogen, similarly to the insulator 324.
  • the conductor 356 preferably contains a conductor having a barrier property against hydrogen.
  • a conductor having a barrier property against hydrogen is formed in the opening of the insulator 350 having a barrier property against hydrogen.
  • the conductor having a barrier property against hydrogen for example, tantalum nitride or the like may be used. Further, by laminating tantalum nitride and tungsten having high conductivity, it is possible to suppress the diffusion of hydrogen from the transistor 300 while maintaining the conductivity as wiring. In this case, it is preferable that the tantalum nitride layer having a barrier property against hydrogen has a structure in contact with the insulator 350 having a barrier property against hydrogen.
  • the semiconductor device according to the present embodiment is not limited to this.
  • a plurality of wiring layers similar to the wiring layer including the conductor 356 may be formed.
  • Insulator 510, insulator 512, insulator 514, and insulator 516 are laminated in this order on the insulator 354.
  • a substance having a barrier property against one or more of oxygen and hydrogen it is preferable to use a substance having a barrier property against one or more of oxygen and hydrogen.
  • the insulator 510 and the insulator 514 it is preferable to use a film having a barrier property so that hydrogen and impurities do not diffuse in the region where the transistor 500 is provided from the region where the substrate 311 or the transistor 300 is provided. .. Therefore, the same material as the insulator 324 can be used.
  • Silicon nitride formed by the CVD method can be used as an example of a film having a barrier property against hydrogen.
  • hydrogen may diffuse into a semiconductor element having an oxide semiconductor such as a transistor 500, so that the characteristics of the semiconductor element may deteriorate. Therefore, it is preferable to use a film that suppresses the diffusion of hydrogen between the transistor 500 and the transistor 300.
  • the membrane that suppresses the diffusion of hydrogen is a membrane that desorbs a small amount of hydrogen.
  • metal oxides such as aluminum oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide for the insulator 510 and the insulator 514.
  • aluminum oxide has a high blocking effect that does not allow the membrane to permeate both oxygen and impurities such as hydrogen and moisture that cause fluctuations in the electrical characteristics of the transistor. Therefore, aluminum oxide can prevent impurities such as hydrogen and moisture from being mixed into the transistor 500 during and after the manufacturing process of the transistor. In addition, it is possible to suppress the release of oxygen from the oxides constituting the transistor 500. Therefore, it is suitable for use as a protective film for the transistor 500.
  • the same material as the insulator 320 can be used for the insulator 512 and the insulator 516. Further, by applying a material having a relatively low dielectric constant to these insulators, it is possible to reduce the parasitic capacitance generated between the wirings.
  • a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like can be used as the insulator 512 and the insulator 516.
  • the insulator 510, the insulator 512, the insulator 514, and the insulator 516 are embedded with a conductor 518, a conductor (for example, a conductor 503) constituting the transistor 500, and the like.
  • the conductor 518 has a function as a plug or wiring for connecting to the conductor 610b, the transistor 300, or the capacitive element 600.
  • the conductor 518 can be provided by using the same material as the conductor 328 and the conductor 330.
  • the conductor 510 and the conductor 518 in the region in contact with the insulator 514 are preferably conductors having a barrier property against oxygen, hydrogen, and water.
  • the transistor 300 and the transistor 500 can be separated by a layer having a barrier property against oxygen, hydrogen, and water, and the diffusion of hydrogen from the transistor 300 to the transistor 500 can be suppressed.
  • a transistor 500 is provided above the insulator 516.
  • the transistor 500 has a conductor 503 arranged so as to be embedded in the insulator 514 and the insulator 516, and an insulator 520 arranged on the insulator 516 and the insulator 503.
  • the insulator 522 placed on the insulator 520 the insulator 524 placed on the insulator 522, the oxide 530a placed on the insulator 524, and the oxide 530a.
  • the arranged oxide 530b, the conductors 542a and 542b arranged apart from each other on the oxide 530b, and the conductors 542a and 542b are arranged between the conductors 542a and 542b.
  • the insulator 544 is arranged between the oxide 530a, the oxide 530b, the conductor 542a, and the conductor 542b and the insulator 580.
  • the conductor 560 includes a conductor 560a provided inside the insulator 550 and a conductor 560b provided so as to be embedded inside the conductor 560a. It is preferable to have.
  • the insulator 574 is arranged on the insulator 580, the conductor 560, and the insulator 550.
  • oxide 530a, oxide 530b, and oxide 530c may be collectively referred to as oxide 530.
  • the transistor 500 shows a configuration in which three layers of oxide 530a, oxide 530b, and oxide 530c are laminated in a region where a channel is formed and in the vicinity thereof, but the present invention is limited to this. It's not a thing. For example, a single layer of oxide 530b, a two-layer structure of oxide 530b and oxide 530a, a two-layer structure of oxide 530b and oxide 530c, or a laminated structure of four or more layers may be provided. Further, in the transistor 500, the conductor 560 is shown as a two-layer laminated structure, but the present invention is not limited to this. For example, the conductor 560 may have a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers. Further, the transistor 500 shown in FIGS. 8 and 13A is an example, and the transistor 500 is not limited to the structure thereof, and an appropriate transistor may be used according to the circuit configuration and the driving method.
  • the conductor 560 functions as a gate electrode of the transistor, and the conductor 542a and the conductor 542b function as a source electrode or a drain electrode, respectively.
  • the conductor 560 is formed so as to be embedded in the opening of the insulator 580 and the region sandwiched between the conductor 542a and the conductor 542b.
  • the arrangement of the conductor 560, the conductor 542a and the conductor 542b is self-aligned with respect to the opening of the insulator 580. That is, in the transistor 500, the gate electrode can be arranged in a self-aligned manner between the source electrode and the drain electrode. Therefore, since the conductor 560 can be formed without providing the alignment margin, the occupied area of the transistor 500 can be reduced. As a result, the semiconductor device can be miniaturized and highly integrated.
  • the conductor 560 is formed in a region between the conductor 542a and the conductor 542b in a self-aligned manner, the conductor 560 does not have a region that overlaps with the conductor 542a or the conductor 542b. Thereby, the parasitic capacitance formed between the conductor 560 and the conductors 542a and 542b can be reduced. Therefore, the switching speed of the transistor 500 can be improved and a high frequency characteristic can be provided.
  • the conductor 560 may function as a first gate (also referred to as a top gate) electrode. Further, the conductor 503 may function as a second gate (also referred to as a bottom gate) electrode.
  • the threshold voltage of the transistor 500 can be controlled by changing the potential applied to the conductor 503 independently of the potential applied to the conductor 560 without interlocking with the potential applied to the conductor 560. In particular, by applying a negative potential to the conductor 503, the threshold voltage of the transistor 500 can be made larger than 0 V, and the off-current can be reduced. Therefore, when a negative potential is applied to the conductor 503, the drain current when the potential applied to the conductor 560 is 0 V can be made smaller than when it is not applied.
  • the conductor 503 is arranged so as to overlap the oxide 530 and the conductor 560. As a result, when a potential is applied to the conductor 560 and the conductor 503, the electric field generated from the conductor 560 and the electric field generated from the conductor 503 are connected to cover the channel forming region formed in the oxide 530. Can be done.
  • the structure of the transistor that electrically surrounds the channel formation region by the electric fields of the first gate electrode and the second gate electrode is referred to as a surroundd channel (S-channel) structure.
  • the conductor 503 has the same configuration as the conductor 518, and the conductor 503a is formed in contact with the inner wall of the opening of the insulator 514 and the insulator 516, and the conductor 503b is further formed inside.
  • the transistor 500 shows a configuration in which the conductor 503a and the conductor 503b are laminated, the present invention is not limited to this.
  • the conductor 503 may be provided as a single layer or a laminated structure having three or more layers.
  • a conductive material for the conductor 503a which has a function of suppressing the diffusion of impurities such as hydrogen atoms, hydrogen molecules, water molecules, and copper atoms (the above impurities are difficult to permeate).
  • a conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen for example, at least one oxygen atom, oxygen molecule, etc.
  • the function of suppressing the diffusion of impurities or oxygen is a function of suppressing the diffusion of any one or all of the above impurities or the above oxygen.
  • the conductor 503a since the conductor 503a has a function of suppressing the diffusion of oxygen, it is possible to prevent the conductor 503b from being oxidized and the conductivity from being lowered.
  • the conductor 503 When the conductor 503 also functions as a wiring, it is preferable to use a highly conductive conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component for the conductor 503b. In that case, the conductor 503a does not necessarily have to be provided. Although the conductor 503b is shown as a single layer, it may have a laminated structure, for example, titanium or titanium nitride may be laminated with the conductive material.
  • the insulator 520, the insulator 522, and the insulator 524 have a function as a second gate insulating film.
  • the insulator 524 in contact with the oxide 530 it is preferable to use an insulator containing more oxygen than oxygen satisfying the stoichiometric composition. That is, it is preferable that the insulator 524 is formed with an excess oxygen region. By providing such an insulator containing excess oxygen in contact with the oxide 530, oxygen deficiency in the oxide 530 can be reduced and the reliability of the transistor 500 can be improved.
  • an oxide material in which a part of oxygen is desorbed by heating is an oxide having an oxygen desorption amount of 1.0 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 1
  • the surface temperature of the film during the TDS analysis is preferably in the range of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
  • the insulator 524 has an excess oxygen region, it is preferable that the insulator 522 has a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, oxygen atom, oxygen molecule, etc.) (the oxygen is difficult to permeate).
  • oxygen for example, oxygen atom, oxygen molecule, etc.
  • the insulator 522 has a function of suppressing the diffusion of one or more of oxygen or impurities, the oxygen contained in the oxide 530 does not diffuse to the insulator 520 side, which is preferable. Further, it is possible to suppress the conductor 503 from reacting with the oxygen contained in the insulator 524 and the oxide 530.
  • the insulator 522 may be, for example, aluminum oxide, hafnium oxide, an oxide containing aluminum and hafnium (hafnium aluminate), tantalum oxide, zirconium oxide, lead zirconate titanate (PZT), strontium titanate (SrTIO 3 ), or It is preferable to use an insulator containing a so-called high-k material such as (Ba, Sr) TiO 3 (BST) in a single layer or in a laminated manner. As transistors become finer and more integrated, problems such as leakage current may occur due to the thinning of the gate insulating film. By using a high-k material for the insulator that functions as a gate insulating film, it is possible to reduce the gate potential during transistor operation while maintaining the physical film thickness.
  • a so-called high-k material such as (Ba, Sr) TiO 3 (BST)
  • an insulator containing oxides of one or both of aluminum and hafnium which are insulating materials having a function of suppressing diffusion of impurities and oxygen (the above oxygen is difficult to permeate).
  • an insulator containing one or both oxides of aluminum and hafnium it is preferable to use aluminum oxide, hafnium oxide, an oxide containing aluminum and hafnium (hafnium aluminate) and the like.
  • the insulator 522 is formed using such a material, the insulator 522 suppresses the release of oxygen from the oxide 530 and the mixing of impurities such as hydrogen from the peripheral portion of the transistor 500 into the oxide 530. Functions as a layer.
  • aluminum oxide, bismuth oxide, germanium oxide, niobium oxide, silicon oxide, titanium oxide, tungsten oxide, yttrium oxide, and zirconium oxide may be added to these insulators.
  • these insulators may be nitrided. Silicon oxide, silicon oxide nitride, or silicon nitride may be laminated on the above insulator.
  • the insulator 520 is thermally stable.
  • silicon oxide and silicon nitride nitride are suitable because they are thermally stable.
  • by combining the insulator of the high-k material with silicon oxide or silicon oxide nitride it is possible to obtain an insulator 520 having a laminated structure that is thermally stable and has a high relative permittivity.
  • an insulator 520, an insulator 522, and an insulator 524 are shown as a second gate insulating film having a three-layer laminated structure, but the second gate The insulating film may have a single layer, two layers, or a laminated structure of four or more layers. In that case, the laminated structure is not limited to the same material, and may be a laminated structure made of different materials.
  • oxide 530 a metal oxide that functions as an oxide semiconductor for the oxide 530 including the channel forming region.
  • oxide 530 In-M-Zn oxide (element M is aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lantern, cerium, neodymium).
  • Hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, etc. (one or more) and the like may be used.
  • the metal oxide of the above may be used.
  • Ga: Zn 2: 5 [atomic number ratio]
  • Laminated structure of [number ratio] and In: Ga: Zn 4: 2: 3 [atomic number ratio]
  • laminated structure of gallium oxide and In: Ga: Zn 4: 2: 3 [atomic number ratio] And so on.
  • the oxide 530b may have crystallinity.
  • CAAC-OS c-axis aligned crystalline oxide semiconductor
  • Crystalline oxides such as CAAC-OS have a dense structure with high crystallinity with few impurities and defects (oxygen deficiency, etc.). Therefore, it is possible to suppress the extraction of oxygen from the oxide 530b by the source electrode or the drain electrode. Further, even if heat treatment is performed, oxygen can be reduced from being extracted from the oxide 530b, so that the transistor 500 is stable against a high temperature (so-called thermal budget) in the manufacturing process.
  • the oxide 530 can suppress the diffusion of impurities into the oxide 530b from the structure formed below the oxide 530a. Further, by having the oxide 530c on the oxide 530b, it is possible to suppress the diffusion of impurities into the oxide 530b from the structure formed above the oxide 530c.
  • the oxide 530 preferably has a laminated structure of a plurality of oxide layers having different atomic number ratios of each metal atom. Specifically, in the metal oxide used for the oxide 530a, the atomic number ratio of the element M in the constituent elements is larger than the atomic number ratio of the element M in the constituent elements in the metal oxide used in the oxide 530b. Is preferable. Further, in the metal oxide used for the oxide 530a, the atomic number ratio of the element M to In is preferably larger than the atomic number ratio of the element M to In in the metal oxide used for the oxide 530b.
  • the atomic number ratio of In to the element M is preferably larger than the atomic number ratio of In to the element M in the metal oxide used for the oxide 530a.
  • the oxide 530c a metal oxide that can be used for the oxide 530a or the oxide 530b can be used.
  • the energy at the lower end of the conduction band of the oxide 530a and the oxide 530c is higher than the energy at the lower end of the conduction band of the oxide 530b.
  • the electron affinity of the oxide 530a and the oxide 530c is smaller than the electron affinity of the oxide 530b.
  • the energy level at the lower end of the conduction band changes gently.
  • the energy level at the lower end of the conduction band at the junction of the oxide 530a, the oxide 530b, and the oxide 530c is continuously changed or continuously bonded.
  • the oxide 530a and the oxide 530b, and the oxide 530b and the oxide 530c have a common element (main component) other than oxygen, so that a mixed layer having a low defect level density is formed.
  • a common element (main component) other than oxygen so that a mixed layer having a low defect level density is formed.
  • the oxide 530b is an In-Ga-Zn oxide, In-Ga-Zn oxide, Ga-Zn oxide, gallium oxide or the like may be used as the oxide 530a and the oxide 530c.
  • the main path of the carrier is oxide 530b.
  • the defect level density at the interface between the oxide 530a and the oxide 530b and the interface between the oxide 530b and the oxide 530c can be lowered. Therefore, the influence of interfacial scattering on carrier conduction is reduced, and the transistor 500 can obtain a high on-current.
  • a conductor 542a and a conductor 542b that function as a source electrode and a drain electrode are provided on the oxide 530b.
  • the conductors 542a and 542b include aluminum, chromium, copper, silver, gold, platinum, tantalum, nickel, titanium, molybdenum, tungsten, hafnium, vanadium, niobium, manganese, magnesium, zirconium, beryllium, indium, and ruthenium.
  • Iridium, strontium, lanthanum, or an alloy containing the above-mentioned metal element as a component, or an alloy in which the above-mentioned metal element is combined is preferably used.
  • tantalum nitride, titanium nitride, tungsten, nitrides containing titanium and aluminum, nitrides containing tantalum and aluminum, ruthenium oxide, ruthenium nitride, oxides containing strontium and ruthenium, oxides containing lanthanum and nickel, etc. are used. Is preferable.
  • tantalum nitride, titanium nitride, nitrides containing titanium and aluminum, nitrides containing tantalum and aluminum, ruthenium oxide, ruthenium nitride, oxides containing strontium and ruthenium, and oxides containing lanthanum and nickel are difficult to oxidize.
  • a metal nitride film such as tantalum nitride is preferable because it has a barrier property against hydrogen or oxygen.
  • the conductor 542a and the conductor 542b are shown as a single-layer structure, but a laminated structure of two or more layers may be used.
  • a tantalum nitride film and a tungsten film may be laminated.
  • the titanium film and the aluminum film may be laminated.
  • a two-layer structure in which an aluminum film is laminated on a tungsten film a two-layer structure in which a copper film is laminated on a copper-magnesium-aluminum alloy film, a two-layer structure in which a copper film is laminated on a titanium film, and a tungsten film. It may have a two-layer structure in which copper films are laminated.
  • a molybdenum nitride film and an aluminum film or a copper film are laminated on the molybdenum film or the molybdenum nitride film, and a molybdenum film or a molybdenum nitride film is further formed on the aluminum film or the copper film.
  • a transparent conductive material containing indium oxide, tin oxide or zinc oxide may be used.
  • a region 543a and a region 543b may be formed as low resistance regions at the interface of the oxide 530 with the conductor 542a (conductor 542b) and its vicinity.
  • the region 543a functions as one of the source region or the drain region
  • the region 543b functions as the other of the source region or the drain region.
  • a channel forming region is formed in a region sandwiched between the region 543a and the region 543b.
  • the oxygen concentration in the region 543a (region 543b) may be reduced. Further, in the region 543a (region 543b), a metal compound layer containing the metal contained in the conductor 542a (conductor 542b) and the component of the oxide 530 may be formed. In such a case, the carrier density of the region 543a (region 543b) increases, and the region 543a (region 543b) becomes a low resistance region.
  • the insulator 544 is provided so as to cover the conductor 542a and the conductor 542b, and suppresses the oxidation of the conductor 542a and the conductor 542b. At this time, the insulator 544 may be provided so as to cover the side surface of the oxide 530 and come into contact with the insulator 524.
  • insulator 544 a metal oxide containing one or more selected from hafnium, aluminum, gallium, yttrium, zirconium, tungsten, titanium, tantalum, nickel, germanium, neodymium, lanthanum, magnesium and the like. Can be used. Further, as the insulator 544, silicon nitride oxide, silicon nitride or the like can also be used.
  • the insulator 544 it is preferable to use aluminum, or an oxide containing one or both oxides of aluminum or hafnium, such as aluminum oxide, hafnium oxide, aluminum, and an oxide containing hafnium (hafnium aluminate). ..
  • hafnium aluminate has higher heat resistance than the hafnium oxide film. Therefore, it is preferable because it is difficult to crystallize in the heat treatment in the subsequent step.
  • the conductors 542a and 542b are made of a material having oxidation resistance, or if the conductivity does not significantly decrease even if oxygen is absorbed, the insulator 544 is not an indispensable configuration. It may be appropriately designed according to the desired transistor characteristics.
  • the insulator 544 By having the insulator 544, it is possible to prevent impurities such as water and hydrogen contained in the insulator 580 from diffusing into the oxide 530b via the oxide 530c and the insulator 550. Further, it is possible to suppress the oxidation of the conductor 560 due to the excess oxygen contained in the insulator 580.
  • the insulator 550 functions as a first gate insulating film.
  • the insulator 550 is preferably arranged in contact with the inside (upper surface and side surface) of the oxide 530c.
  • the insulator 550 is preferably formed by using an insulator that contains excess oxygen and releases oxygen by heating.
  • silicon oxide having excess oxygen silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride, silicon oxide to which fluorine is added, silicon oxide to which carbon is added, carbon, and silicon oxide to which nitrogen is added, and vacancies are used.
  • Silicon oxide having can be used.
  • silicon oxide and silicon nitride nitride are preferable because they are stable against heat.
  • oxygen is effectively applied from the insulator 550 through the oxide 530c to the channel forming region of the oxide 530b. Can be supplied. Further, it is preferable that the concentration of impurities such as water or hydrogen in the insulator 550 is reduced as in the insulator 524.
  • the film thickness of the insulator 550 is preferably 1 nm or more and 20 nm or less.
  • a metal oxide may be provided between the insulator 550 and the conductor 560.
  • the metal oxide preferably suppresses oxygen diffusion from the insulator 550 to the conductor 560.
  • the diffusion of excess oxygen from the insulator 550 to the conductor 560 is suppressed. That is, it is possible to suppress a decrease in the amount of excess oxygen supplied to the oxide 530.
  • oxidation of the conductor 560 due to excess oxygen can be suppressed.
  • a material that can be used for the insulator 544 may be used.
  • the insulator 550 may have a laminated structure as in the case of the second gate insulating film.
  • an insulator that functions as a gate insulating film is made of a high-k material and heat.
  • the conductor 560 that functions as the first gate electrode is shown as a two-layer structure in FIGS. 13A and 13B, but may have a single-layer structure or a laminated structure of three or more layers.
  • Conductor 560a is a hydrogen atom, a hydrogen molecule, a water molecule, a nitrogen atom, a nitrogen molecule, nitric oxide molecule (N 2 O, NO, etc. NO 2), conductive having a function of suppressing the diffusion of impurities such as copper atoms It is preferable to use a material. Alternatively, it is preferable to use a conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen (for example, at least one oxygen atom, oxygen molecule, etc.). Since the conductor 560a has a function of suppressing the diffusion of oxygen, it is possible to prevent the conductor 560b from being oxidized by the oxygen contained in the insulator 550 and the conductivity from being lowered.
  • the conductive material having a function of suppressing the diffusion of oxygen for example, tantalum, tantalum nitride, ruthenium, ruthenium oxide and the like are preferably used.
  • an oxide semiconductor applicable to the oxide 530 can be used as the conductor 560a. In that case, by forming the conductor 560b into a film by a sputtering method, the electric resistance value of the conductor 560a can be lowered to form a conductor. This can be called an OC (Oxide Conductor) electrode.
  • the conductor 560b it is preferable to use a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component. Further, since the conductor 560b also functions as wiring, it is preferable to use a conductor having high conductivity. For example, a conductive material containing tungsten, copper, or aluminum as a main component can be used. Further, the conductor 560b may have a laminated structure, for example, a laminated structure of titanium or titanium nitride and the conductive material.
  • the insulator 580 is provided on the conductor 542a and the conductor 542b via the insulator 544.
  • the insulator 580 preferably has an excess oxygen region.
  • silicon, resin, or the like silicon oxide and silicon oxide nitride are preferable because they are thermally stable.
  • silicon oxide and silicon oxide having pores are preferable because an excess oxygen region can be easily formed in a later step.
  • the insulator 580 preferably has an excess oxygen region. By providing the insulator 580 from which oxygen is released by heating in contact with the oxide 530c, the oxygen in the insulator 580 can be efficiently supplied to the oxide 530 through the oxide 530c. It is preferable that the concentration of impurities such as water and hydrogen in the insulator 580 is reduced.
  • the opening of the insulator 580 is formed so as to overlap the region between the conductor 542a and the conductor 542b.
  • the conductor 560 is formed so as to be embedded in the opening of the insulator 580 and the region sandwiched between the conductor 542a and the conductor 542b.
  • the conductor 560 When miniaturizing a semiconductor device, it is required to shorten the gate length, but it is necessary to prevent the conductivity of the conductor 560 from decreasing. Therefore, if the film thickness of the conductor 560 is increased, the conductor 560 may have a shape having a high aspect ratio. In the present embodiment, since the conductor 560 is provided so as to be embedded in the opening of the insulator 580, even if the conductor 560 has a shape having a high aspect ratio, the conductor 560 is formed without collapsing during the process. Can be done.
  • the insulator 574 is preferably provided in contact with the upper surface of the insulator 580, the upper surface of the conductor 560, and the upper surface of the insulator 550.
  • an excess oxygen region can be provided in the insulator 550 and the insulator 580. Thereby, oxygen can be supplied into the oxide 530 from the excess oxygen region.
  • the insulator 574 use one or more metal oxides selected from hafnium, aluminum, gallium, yttrium, zirconium, tungsten, titanium, tantalum, nickel, germanium, magnesium and the like. Can be done.
  • aluminum oxide has a high barrier property and can suppress the diffusion of hydrogen and nitrogen even in a thin film of 0.5 nm or more and 3.0 nm or less. Therefore, the aluminum oxide formed by the sputtering method can have a function as a barrier film for impurities such as hydrogen as well as an oxygen supply source.
  • the insulator 581 that functions as an interlayer film on the insulator 574.
  • the insulator 581 preferably has a reduced concentration of impurities such as water or hydrogen in the film.
  • the conductor 540a and the conductor 540b are arranged in the openings formed in the insulator 581, the insulator 574, the insulator 580, and the insulator 544.
  • the conductor 540a and the conductor 540b are provided so as to face each other with the conductor 560 interposed therebetween.
  • the conductor 540a and the conductor 540b have the same configuration as the conductor 546 and the conductor 548 described later.
  • An insulator 582 is provided on the insulator 581.
  • the insulator 582 it is preferable to use a substance having a barrier property against one or more of oxygen and hydrogen. Therefore, the same material as the insulator 514 can be used for the insulator 582.
  • a metal oxide such as aluminum oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide for the insulator 582.
  • aluminum oxide has a high blocking effect that does not allow the membrane to permeate both oxygen and impurities such as hydrogen and moisture that cause fluctuations in the electrical characteristics of the transistor. Therefore, aluminum oxide can prevent impurities such as hydrogen and moisture from being mixed into the transistor 500 during and after the manufacturing process of the transistor. In addition, it is possible to suppress the release of oxygen from the oxides constituting the transistor 500. Therefore, it is suitable for use as a protective film for the transistor 500.
  • a conductor 546, a conductor 548, etc. are embedded in the insulator 520, the insulator 522, the insulator 524, the insulator 544, the insulator 580, the insulator 574, the insulator 581, and the insulator 582.
  • the conductor 546 and the conductor 548 have a function as, for example, a plug for connecting the conductor 610b and the transistor 300, or a wiring.
  • Conductor 546b, conductor 548b, etc. are embedded in the insulator 580, the insulator 574, the insulator 581, and the insulator 582.
  • the conductor 546b and the conductor 548b have a function as a plug or wiring for connecting to the conductor 542a, the conductor 542b, etc. of the transistor 500.
  • the conductor 546, the conductor 546b, the conductor 548 and the conductor 548b can be provided by using the same materials as the conductor 328 and the conductor 330.
  • a conductor 610b is provided above the transistor 500.
  • the conductor 610b is provided on the insulator 582.
  • the conductor 610b is connected to the transistor 500 via the conductor 548b.
  • the conductor 610a may be provided on the insulator 582 in addition to the conductor 610b.
  • the conductor 610a can be formed, for example, by processing from the same conductive film as the conductor 610b.
  • the conductor 610a and the conductor 610a are provided on the insulator 582.
  • a capacitive element 600 composed of a conductor 620 and an insulator 630 can be provided.
  • the conductor 610a and the conductor 610b are a metal film containing an element selected from molybdenum, titanium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, chromium, neodymium, and scandium, or a metal nitride film containing the above-mentioned elements as components.
  • a metal nitride film, titanium nitride film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film can be used.
  • indium tin oxide indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, and silicon oxide are added. It is also possible to apply a conductive material such as indium tin oxide.
  • the conductor 610a and the conductor 610b show a single-layer structure, but the structure is not limited to this, and a laminated structure of two or more layers may be used.
  • a conductor having a barrier property and a conductor having a high adhesion to a conductor having a high conductivity may be formed between a conductor having a barrier property and a conductor having a high conductivity.
  • a conductive material such as a metal material, an alloy material, or a metal oxide material can be used. It is preferable to use a refractory material such as tungsten or molybdenum that has both heat resistance and conductivity, and it is particularly preferable to use tungsten. When it is formed at the same time as another structure such as a conductor, Cu (copper), Al (aluminum), or the like, which is a low resistance metal material, may be used.
  • An insulator 640 is provided on the conductor 620 and the insulator 630.
  • the insulator 640 can be provided by using the same material as the insulator 320. Further, the insulator 640 may function as a flattening film that covers the uneven shape below the insulator 640.
  • the conductor 631 is provided so as to be embedded in the insulator 640, and the conductor 632 is further provided on the conductor 631.
  • the conductor 631 can function as a plug that is electrically connected to the transistor 300 (1). Further, the conductor 632 is electrically connected to the transistor 300 (1) via the conductor 631.
  • FIG. 8 shows an example of a semiconductor device configured on the substrate 311.
  • the conductor 632 has, for example, a function as an electrode pad for connecting a circuit provided on a chip different from the configuration provided on the substrate 311 by bump, wire bonding, clip bonding, or the like.
  • FIG. 14 shows an example in which the semiconductor device shown in FIG. 8 is arranged on the printed circuit board 638 via bumps 637.
  • the surface on which the conductor 632 is exposed and the printed circuit board 638 are arranged so as to face each other via the bump 637.
  • the resin layer 641 may be provided on the back surface electrode 318.
  • FIG. 15 shows an example in which the semiconductor device shown in FIG. 8 is arranged on the printed circuit board 638 and the conductor 632 is connected to another chip by wire bonding.
  • the conductor 632 is arranged on the printed circuit board 638 with the exposed surface as the upper surface.
  • the surface on which the back surface electrode 318 is provided and the printed circuit board 638 are arranged so as to face each other via the resin layer 639.
  • a wire 642 is bonded to the conductor 632.
  • the conductor 632 is provided so as to overlap the conductor connected to the low resistance region (for example, the low resistance region 314a or the low resistance region 314b) of the transistor 300, so that the conductor between the transistor 300 and the conductor 632 is provided.
  • the resistance between the transistor 300 (1) and the conductor 632 can be shortened, and more specifically, for example, as shown in FIG. 1, at least the conductor 328b and the conductor 328. It is preferable that the conductor 632 is provided so as to overlap with any of them. Further, it is preferable that the conductor 356 and the conductor 518 are each provided so that at least a part thereof overlaps with the conductor 632.
  • each wiring more specifically, for example, the insulator 326, The thickness of the conductor provided on the insulator 354, the insulator 516, etc., and the conductor 632 can be reduced. Therefore, in the semiconductor device shown in FIG. 8, the semiconductor element can be miniaturized.
  • a large-capacity assembled battery may be connected to the power storage device of one aspect of the present invention. Further, in the assembled battery connected to the power storage device of one aspect of the present invention, rapid charging, rapid discharging, etc. may be performed. Therefore, a large current may flow through the transistor 300.
  • the amount of heat generated by the transistor 300 may increase.
  • the fluctuation of the characteristic with respect to the temperature change can be suppressed. Therefore, by using the OS transistor as the transistor 500, the semiconductor device can be operated stably even when the heat generation amount of the transistor 300 becomes large.
  • a layer 585 having a transistor 500 is provided on the substrate 311b, a conductor 610b, a conductor 631 and the like are provided on the layer 585, and insulation is provided on the conductor 631 and the like.
  • a conductor 632 provided so as to be embedded in the body 901 and the insulator 901 is provided, a configuration having a layer 385 is provided as a second structure, and the insulator 322 is insulated from the insulator 322 of the layer 385. It has a laminated structure of the insulator 902 on the body 322, and has a structure in which the first structure and the second structure are bonded together.
  • the transistor 300 (1) and the transistor 300 (2) are provided on the substrate 311.
  • the conductor 328 provided on the low resistance region such as the transistor 300 (1) is provided so as to be embedded in the insulator 320, the insulator 322, and the insulator 902.
  • the insulator 902 and the conductor 328 have a function as a bonding surface.
  • an insulator 322b is provided on the substrate 311b.
  • the description of the substrate 311 can be referred to.
  • the description of the insulator 322 can be referred to.
  • the configuration above the insulator 324 shown in FIG. 8 is provided. After that, an insulator 901 and a conductor 632 provided so as to be embedded in the insulator 901 are provided on the conductor 631 and the like.
  • the surface on which the insulator 901 and the conductor 632 are exposed and the surface on which the insulator 902 and the conductor 328 are exposed are bonded together.
  • the substrate 311 is polished and thinned. After that, the low resistance region 317 is provided on the polished surface of the polished substrate 311. After that, the back surface electrode 318 is formed.
  • the distance between the low resistance region 314a, the low resistance region 314b, etc. and the low resistance region 317 can be shortened, and in the transistors 300 (1) and 300 (2), , The resistance between source and drain can be reduced.
  • the strength of the semiconductor device can be maintained because it has a sufficient thickness when combined with the thickness of the substrate 311b.
  • the conductor 903 is provided so as to penetrate the substrate 311b and the insulator 322b, and the configuration of the semiconductor device shown in FIG. 12 is obtained.
  • the conductor 903 may be provided before bonding. Further, the substrate 311b may be polished to be thin before the conductor 903 is provided.
  • the surface on which the conductor 903 is exposed and the printed circuit board 638 are arranged so as to face each other via the bump 637. Further, as shown in FIG. 18, it is preferable to further provide the conductor 903b on the conductor 903.
  • the conductor 328 and the conductor 632 are metal elements having the same main components. Further, it is preferable that the insulator 901 and the insulator 902 are composed of the same components.
  • Cu, Al, Sn, Zn, W, Ag, Pt, Au, or the like can be used for the conductor 328 and the conductor 632.
  • Cu, Al, W, or Au is preferably used because of the ease of joining.
  • silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, titanium nitride and the like can be used as the insulator 901 and the insulator 902.
  • the conductor 328 and the conductor 632 may have a multi-layer structure having a plurality of layers, and in that case, the surface layer (bonding surface) may be the same metal material. Further, the insulator 901 and the insulator 902 may also have a multi-layer structure having a plurality of layers, and in that case, the insulating material may have the same surface layer (bonding surface).
  • the electrical connection between the conductor 328 and the conductor 632 can be satisfactorily obtained. Further, it is possible to obtain a connection having sufficient mechanical strength of the insulator 901 and the insulator 902.
  • a surface-activated bonding method can be used in which the oxide film on the surface and the adsorption layer of impurities are removed by sputtering or the like, and the cleaned and activated surfaces are brought into contact with each other for bonding. ..
  • a diffusion bonding method or the like in which surfaces are bonded to each other by using both temperature and pressure can be used. In both cases, bonding at the atomic level occurs, so that excellent bonding can be obtained not only electrically but also mechanically.
  • the surfaces treated with hydrophilicity by oxygen plasma or the like are brought into contact with each other for temporary bonding, and then main bonding is performed by dehydration by heat treatment.
  • a joining method or the like can be used. Since the hydrophilic bonding method also causes bonding at the atomic level, it is possible to obtain mechanically excellent bonding.
  • a surface activation bonding method and a hydrophilic bonding method may be combined.
  • a method can be used in which the surface is cleaned after polishing, the surface of the metal layer is subjected to an antioxidant treatment, and then a hydrophilic treatment is performed to join the metal layer.
  • the surface of the metal layer may be made of a refractory metal such as Au and subjected to hydrophilic treatment.
  • a joining method other than the above-mentioned method may be used.
  • FIG. 8A shows an example of a D-MOSFET in which the transistor 300 (1) and the transistor 300 (2) have a planar structure
  • FIG. 10B shows the transistor 300 (1) and the transistor (2). Shows an example of a D-MOSFET having a trench structure.
  • the conductor 316 that functions as a gate is formed in a trench provided between the low resistance region 314a and the low resistance region 314b.
  • An insulator 315 that functions as a gate insulator is formed between the low resistance region 314a and the low resistance region 314b and the conductor 316.
  • FIG. 10B shows an example in which electrodes, plugs, etc. of the conductor 328b, the conductor 328, etc. are electrically connected to the low resistance region 314a and the low resistance region 314b, respectively.
  • An example is shown in which the body 328c is electrically connected to a plurality of low resistance regions.
  • the conductor 328c preferably has a shape that covers at least a part of each of the plurality of low resistance regions. Further, it is preferable that the conductor 328c overlaps with at least a part of each of the plurality of low resistance regions.
  • an insulator 320 is provided on the conductor 316, and the insulator 320 has a function of separating the conductivity between the conductor 316 and the conductor 328c.
  • the area of the integrated circuit is preferably reduced to 0.5 times or less, and more preferably 0.4 times or less.
  • Metal Oxide As the oxide 530, it is preferable to use a metal oxide that functions as an oxide semiconductor. Hereinafter, the metal oxide applicable to the oxide 530 according to the present invention will be described.
  • the metal oxide preferably contains at least indium or zinc. In particular, it preferably contains indium and zinc. In addition to them, gallium, yttrium, tin and the like are preferably contained. Further, one kind or a plurality of kinds selected from boron, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium and the like may be contained.
  • the metal oxide is an In-M-Zn oxide having indium, the element M, and zinc.
  • the element M is aluminum, gallium, yttrium, or tin.
  • elements applicable to the other element M include boron, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium.
  • the element M a plurality of the above-mentioned elements may be combined in some cases.
  • a metal oxide having nitrogen may also be collectively referred to as a metal oxide. Further, a metal oxide having nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.
  • Oxide semiconductors are divided into single crystal oxide semiconductors and other non-single crystal oxide semiconductors.
  • the non-single crystal oxide semiconductor include CAAC-OS, polycrystalline oxide semiconductor, nc-OS (nanocrystalline oxide semiconductor), pseudo-amorphous oxide semiconductor (a-like OS: amorphous-like oxide semiconductor), and the like. And amorphous oxide semiconductors.
  • CAAC-OS has a c-axis orientation and has a distorted crystal structure in which a plurality of nanocrystals are connected in the ab plane direction.
  • the strain refers to a region where the orientation of the lattice arrangement changes between a region in which the lattice arrangement is aligned and a region in which another lattice arrangement is aligned in the region where a plurality of nanocrystals are connected.
  • Nanocrystals are basically hexagons, but they are not limited to regular hexagons and may be non-regular hexagons. In addition, in distortion, it may have a lattice arrangement such as a pentagon and a heptagon. In CAAC-OS, it is difficult to confirm a clear grain boundary (also referred to as grain boundary) even in the vicinity of strain. That is, it can be seen that the formation of grain boundaries is suppressed by the distortion of the lattice arrangement. This is because CAAC-OS can tolerate distortion due to the fact that the arrangement of oxygen atoms is not dense in the ab plane direction and the bond distance between atoms changes due to the substitution of metal elements. Is.
  • CAAC-OS is a layered crystal in which a layer having indium and oxygen (hereinafter, In layer) and a layer having elements M, zinc, and oxygen (hereinafter, (M, Zn) layer) are laminated. It tends to have a structure (also called a layered structure). Indium and the element M can be replaced with each other, and when the element M of the (M, Zn) layer is replaced with indium, it can be expressed as the (In, M, Zn) layer. Further, when the indium of the In layer is replaced with the element M, it can be expressed as the (In, M) layer.
  • CAAC-OS is a highly crystalline metal oxide.
  • CAAC-OS it is difficult to confirm a clear crystal grain boundary, so it can be said that a decrease in electron mobility due to the crystal grain boundary is unlikely to occur.
  • CAAC-OS since the crystallinity of the metal oxide may be lowered due to the mixing of impurities and the generation of defects, CAAC-OS can be said to be a metal oxide having few impurities and defects (oxygen deficiency, etc.). Therefore, the metal oxide having CAAC-OS has stable physical properties. Therefore, the metal oxide having CAAC-OS is resistant to heat and has high reliability.
  • the nc-OS has periodicity in the atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm or more and 10 nm or less, particularly a region of 1 nm or more and 3 nm or less).
  • nc-OS does not show regularity in crystal orientation between different nanocrystals. Therefore, no orientation is observed in the entire film. Therefore, nc-OS may be indistinguishable from a-like OS or amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.
  • In-Ga-Zn oxide which is a kind of metal oxide having indium, gallium, and zinc, may have a stable structure by forming the above-mentioned nanocrystals. be.
  • IGZO tends to have difficulty in crystal growth in the atmosphere, it is preferable to use smaller crystals (for example, the above-mentioned nanocrystals) than large crystals (here, a few mm crystal or a few cm crystal). However, it may be structurally stable.
  • the a-like OS is a metal oxide having a structure between the nc-OS and the amorphous oxide semiconductor.
  • the a-like OS has a void or low density region. That is, a-like OS has lower crystallinity than nc-OS and CAAC-OS.
  • Oxide semiconductors have various structures, and each has different characteristics.
  • the oxide semiconductor of one aspect of the present invention may have two or more of amorphous oxide semiconductor, polycrystalline oxide semiconductor, a-like OS, nc-OS, and CAAC-OS.
  • Impurities mixed in oxide semiconductors may form defect levels or oxygen deficiencies. Therefore, when impurities are mixed in the channel formation region of the oxide semiconductor, the electrical characteristics of the transistor using the oxide semiconductor are likely to fluctuate, and the reliability may be lowered. Further, when the channel formation region contains oxygen deficiency, the transistor tends to have a normally-on characteristic.
  • the above defect level may include a trap level.
  • the charge captured at the trap level of the metal oxide takes a long time to disappear and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor having a metal oxide having a high trap level density in the channel forming region may have unstable electrical characteristics.
  • the crystallinity of the channel forming region may be lowered, or the crystallinity of the oxide provided in contact with the channel forming region may be lowered. Poor crystallinity in the channel formation region tends to reduce the stability or reliability of the transistor. Further, if the crystallinity of the oxide provided in contact with the channel forming region is low, an interface state may be formed and the stability or reliability of the transistor may be lowered.
  • Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals, iron, nickel, silicon and the like.
  • the concentration of the above-mentioned impurities obtained by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the channel formation region of the oxide semiconductor and its vicinity is 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less. , Preferably 2 ⁇ 10 16 atoms / cm 3 or less.
  • the concentration of the impurities obtained by elemental analysis using EDX in the channel formation region of the oxide semiconductor and its vicinity is set to 1.0 atomic% or less.
  • the concentration ratio of the impurities to the element M in the channel formation region of the oxide semiconductor and its vicinity is set to less than 0.10, preferably 0.05. To less than.
  • the concentration of the element M used in calculating the concentration ratio may be the concentration in the same region as the region in which the concentration of the impurities is calculated, or may be the concentration in the oxide semiconductor.
  • the metal oxide with reduced impurity concentration has a low defect level density, so the trap level density may also be low.
  • V O H acts as a donor, sometimes electrons serving as carriers are generated.
  • a part of hydrogen may be combined with oxygen that is bonded to a metal atom to generate an electron as a carrier.
  • a transistor using an oxide semiconductor containing a large amount of hydrogen tends to have a normally-on characteristic. Further, since hydrogen in the oxide semiconductor easily moves due to stress such as heat and electric field, if the oxide semiconductor contains a large amount of hydrogen, the reliability of the transistor may decrease.
  • the highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic it is preferable that the highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic.
  • the V O H to obtain a sufficiently reduced oxide semiconductor, the moisture in the oxide semiconductor, to remove impurities such as hydrogen (dehydration, may be described as dehydrogenation.) It is important to supply oxygen to the oxide semiconductor to compensate for the oxygen deficiency (sometimes referred to as dehydrogenation treatment).
  • the V O H oxide semiconductor impurity is sufficiently reduced such by using a channel formation region of the transistor, it is possible to have stable electrical characteristics.
  • an oxide semiconductor having a low carrier concentration for the transistor it is preferable to use an oxide semiconductor having a low carrier concentration for the transistor.
  • the impurity concentration in the oxide semiconductor may be lowered and the defect level density may be lowered.
  • a low impurity concentration and a low defect level density is referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic.
  • impurities in the oxide semiconductor include hydrogen, nitrogen, alkali metal, alkaline earth metal, iron, nickel, silicon and the like.
  • hydrogen contained in an oxide semiconductor reacts with oxygen bonded to a metal atom to form water, which may form an oxygen deficiency in the oxide semiconductor. If the channel formation region in the oxide semiconductor contains oxygen deficiency, the transistor may have a normally-on characteristic.
  • a defect containing hydrogen in an oxygen deficiency may function as a donor and generate electrons as carriers.
  • a part of hydrogen may be combined with oxygen that is bonded to a metal atom to generate an electron as a carrier. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing a large amount of hydrogen tends to have a normally-on characteristic.
  • Defects containing hydrogen to an oxygen vacancy (V O H) can function as a donor of the oxide semiconductor.
  • the carrier concentration may be evaluated instead of the donor concentration. Therefore, in the present specification and the like, as a parameter of the oxide semiconductor, a carrier concentration assuming a state in which an electric field is not applied may be used instead of the donor concentration. That is, the "carrier concentration" described in the present specification and the like may be paraphrased as the "donor concentration".
  • the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 , more preferably 5 ⁇ 10 18 atoms / cm. Less than 3 , more preferably less than 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor in the channel formation region is preferably 1 ⁇ 10 18 cm -3 or less, more preferably less than 1 ⁇ 10 17 cm -3 , and 1 ⁇ 10 16 cm -3. It is more preferably less than 1 ⁇ 10 13 cm -3 , even more preferably less than 1 ⁇ 10 12 cm -3.
  • the lower limit of the carrier concentration of the oxide semiconductor in the channel formation region is not particularly limited, but may be, for example, 1 ⁇ 10 -9 cm -3 .
  • a semiconductor device having good reliability it is possible to provide a semiconductor device having good electrical characteristics. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having a large on-current. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of miniaturization or high integration. Another object of one aspect of the present invention is to provide a semiconductor device having low power consumption.
  • the semiconductor material that can be used for the oxide 530 is not limited to the above-mentioned metal oxide.
  • a semiconductor material having a bandgap (a semiconductor material that is not a zero-gap semiconductor) may be used.
  • a semiconductor of a single element such as silicon, a compound semiconductor such as gallium arsenide, a layered substance (also referred to as an atomic layer substance, a two-dimensional material, or the like) that functions as a semiconductor as a semiconductor material.
  • a layered substance also referred to as an atomic layer substance, a two-dimensional material, or the like
  • the layered substance is a general term for a group of materials having a layered crystal structure.
  • a layered crystal structure is a structure in which layers formed by covalent or ionic bonds are laminated via bonds that are weaker than covalent or ionic bonds, such as van der Waals forces.
  • the layered material has high electrical conductivity in the unit layer, that is, high two-dimensional electrical conductivity.
  • Chalcogenides are compounds containing chalcogens.
  • chalcogen is a general term for elements belonging to Group 16, and includes oxygen, sulfur, selenium, tellurium, polonium, and livermorium.
  • Examples of chalcogenides include transition metal chalcogenides and group 13 chalcogenides.
  • oxide 530 for example, it is preferable to use a transition metal chalcogenide that functions as a semiconductor.
  • Specific transition metal chalcogenides applicable as oxide 530 include molybdenum sulfide (typically MoS 2 ), molybdenum disulfide (typically MoSe 2 ), and molybdenum tellurium (typically MoTe 2 ).
  • Tungsten sulfide typically WS 2
  • Tungsten disulfide typically WSe 2
  • Tungsten tellurium typically WTe 2
  • Hafnium sulfide typically HfS 2
  • Hafnium serene typically typically
  • Typical examples include HfSe 2 ), zirconium sulfide (typically ZrS 2 ), and zirconium selenium (typically ZrSe 2 ).
  • FIG. 1204 an example of a chip 1204 on which the semiconductor device of the present invention is mounted is shown with reference to FIG.
  • a plurality of circuits (systems) are mounted on the chip 1204.
  • SoC system on chip
  • FIG. 19 shows an example in which a plurality of chips are provided on a printed circuit board (Printed Circuit Board: PCB) 1203.
  • a circuit 1201 is provided on the printed circuit board 1203.
  • the circuit 1201 is provided with a battery control circuit according to an aspect of the present invention.
  • a plurality of bumps 1202 are provided on the back surface of the circuit 1201 and are connected to the printed circuit board 1203.
  • the battery control circuit By providing the battery control circuit using the configuration of the semiconductor device according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a plurality of circuits on the same chip. By providing the battery control circuit using the configuration of the semiconductor device according to one aspect of the present invention, the number of chips in the electronic component can be reduced. For example, the circuit 101a and the circuit 101b shown in the above embodiment can be provided on the same chip.
  • circuit operation can be performed stably even in an environment with vibration. Further, by mechanically and firmly making a strong connection between the chip and the connection electrode of the printed circuit board using the bump and making an electrical connection surely, it is possible to further make the structure resistant to vibration. Therefore, for example, it is suitable for an electronic component mounted on a vehicle.
  • the battery control circuit using the configuration of the semiconductor device according to one aspect of the present invention, it is possible to integrate the chips, so that the battery control circuit is occupied in the portable terminal and various other electronic devices. Since the volume can be reduced, the electronic device can be miniaturized. Further, by downsizing the control circuit, the volume occupied by the battery can be increased. As a result, the duration of the storage battery can be extended. Further, the power consumption may be reduced by downsizing the control circuit.
  • the printed circuit board 1203 is provided with an integrated circuit 1223 as a second circuit.
  • the integrated circuit 1223 has a function of giving a control signal, a power source, and the like to the circuit 1201.
  • the printed circuit board 1203 may be provided with a circuit 1225 as a circuit having a function of performing wireless communication.
  • the integrated circuit 1223 may have one or more of a function of performing image processing and a function of performing product-sum calculation.
  • the integrated circuit 1223 may have an analog arithmetic unit.
  • the analog arithmetic unit may have one or both of an A / D (analog / digital) conversion circuit and a D / A (digital / analog) conversion circuit.
  • the cylindrical secondary battery 400 has a positive electrode cap (battery lid) 401 on the upper surface and a battery can (outer can) 402 on the side surface and the bottom surface.
  • the positive electrode cap 401 and the battery can (outer can) 402 are insulated by a gasket (insulating packing) 410.
  • FIG. 20B is a diagram schematically showing a cross section of a cylindrical secondary battery.
  • the cylindrical secondary battery shown in FIG. 20B has a positive electrode cap (battery lid) 401 on the upper surface and a battery can (outer can) 402 on the side surface and the bottom surface.
  • the positive electrode cap and the battery can (outer can) 402 are insulated by a gasket (insulating packing) 410.
  • a battery element in which a strip-shaped positive electrode 604 and a negative electrode 606 are wound with a separator 605 sandwiched between them is provided inside the hollow cylindrical battery can 402.
  • the battery element is wound around the center pin.
  • One end of the battery can 402 is closed and the other end is open.
  • a metal such as nickel, aluminum, or titanium, which is corrosion resistant to an electrolytic solution, or an alloy thereof, or an alloy between these and another metal (for example, stainless steel, etc.) may be used. can. Further, in order to prevent corrosion by the electrolytic solution, it is preferable to coat the battery can 402 with nickel, aluminum or the like.
  • a battery element in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are wound is sandwiched between a pair of insulating plates 608 and 609 facing each other. Further, a non-aqueous electrolytic solution (not shown) is injected into the inside of the battery can 402 provided with the battery element.
  • the non-aqueous electrolyte solution the same one as that of a coin-type secondary battery can be used.
  • a positive electrode terminal (positive electrode current collecting lead) 603 is connected to the positive electrode 604, and a negative electrode terminal (negative electrode current collecting lead) 607 is connected to the negative electrode 606.
  • a metal material such as aluminum can be used for both the positive electrode terminal 603 and the negative electrode terminal 607.
  • the positive electrode terminal 603 is resistance welded to the safety valve mechanism 613, and the negative electrode terminal 607 is resistance welded to the bottom of the battery can 402.
  • the safety valve mechanism 613 is electrically connected to the positive electrode cap 401 via a PTC (Positive Temperature Coefficient) element 611.
  • the safety valve mechanism 613 disconnects the electrical connection between the positive electrode cap 401 and the positive electrode 604 when the increase in the internal pressure of the battery exceeds a predetermined threshold value.
  • the PTC element 611 is a heat-sensitive resistance element whose resistance increases when the temperature rises, and the amount of current is limited by the increase in resistance to prevent abnormal heat generation.
  • Barium titanate (BaTIO 3 ) -based semiconductor ceramics or the like can be used as the PTC element.
  • FIG. 20C shows an example of the power storage device 415.
  • the power storage device 415 has a plurality of secondary batteries 400.
  • the positive electrode of each secondary battery is in contact with the conductor 424 separated by the insulator 425 and is electrically connected.
  • the conductor 424 is electrically connected to the control circuit 420 via the wiring 423.
  • the negative electrode of each secondary battery is electrically connected to the control circuit 420 via the wiring 426.
  • the control circuit 420 the battery control circuit described in the previous embodiment can be used.
  • FIG. 20D shows an example of the power storage device 415.
  • the power storage device 415 has a plurality of secondary batteries 400, and the plurality of secondary batteries 400 are sandwiched between the conductive plate 413 and the conductive plate 414.
  • the plurality of secondary batteries 400 are electrically connected to the conductive plate 413 and the conductive plate 414 by wiring 416.
  • the plurality of secondary batteries 400 may be connected in parallel, may be connected in series, or may be connected in parallel and then further connected in series.
  • the battery cell 121 corresponds to a plurality of secondary batteries connected in parallel, and one cell balance circuit 130 is connected in parallel. It is electrically connected to multiple secondary batteries.
  • a temperature control device may be provided between the plurality of secondary batteries 400.
  • the secondary battery 400 When the secondary battery 400 is overheated, it can be cooled by the temperature control device, and when the secondary battery 400 is too cold, it can be heated by the temperature control device. Therefore, the performance of the power storage device 415 is less likely to be affected by the outside air temperature.
  • the power storage device 415 is electrically connected to the control circuit 420 via the wiring 421 and the wiring 422.
  • the control circuit 420 the battery control circuit described in the previous embodiment can be used.
  • the wiring 421 is electrically connected to the positive electrode of the plurality of secondary batteries 400 via the conductive plate 413
  • the wiring 422 is electrically connected to the negative electrode of the plurality of secondary batteries 400 via the conductive plate 414.
  • a secondary battery 913 having a winding body 950a as shown in FIGS. 30A to 30C may be used.
  • the wound body 950a shown in FIG. 30A has a negative electrode 931, a positive electrode 932, and a separator 933.
  • the negative electrode 931 has a negative electrode active material layer 931a.
  • the positive electrode 932 has a positive electrode active material layer 932a.
  • the separator 933 has a wider width than the negative electrode active material layer 931a and the positive electrode active material layer 932a, and is wound so as to overlap the negative electrode active material layer 931a and the positive electrode active material layer 932a. Further, it is preferable that the width of the negative electrode active material layer 931a is wider than that of the positive electrode active material layer 932a from the viewpoint of safety. Further, the wound body 950a having such a shape is preferable because of its good safety and productivity.
  • the negative electrode 931 is electrically connected to the terminal 951.
  • the terminal 951 is electrically connected to the terminal 911a.
  • the positive electrode 932 is electrically connected to the terminal 952.
  • the terminal 952 is electrically connected to the terminal 911b.
  • the winding body 950a and the electrolytic solution are covered with the housing 930 to form the secondary battery 913.
  • the housing 930 is provided with a safety valve, an overcurrent protection element, or the like.
  • the secondary battery 913 may have a plurality of winding bodies 950a. By using a plurality of winding bodies 950a, it is possible to obtain a secondary battery 913 having a larger charge / discharge capacity.
  • Other elements of the secondary battery 913 shown in FIGS. 30A and 30B can take into account the description of the secondary battery 913 shown in FIG.
  • FIG. 21A is a diagram showing the appearance of the secondary battery pack 531.
  • FIG. 21B is a diagram illustrating the configuration of the secondary battery pack 531.
  • the secondary battery pack 531 includes a circuit board 501 and a secondary battery 513. A label 509 is affixed to the secondary battery 513.
  • the circuit board 501 is fixed by a seal 515. Further, the secondary battery pack 531 has an antenna 517.
  • the circuit board 501 has a control circuit 590.
  • the control circuit 590 the battery control circuit shown in the previous embodiment can be used.
  • the control circuit 590 is provided on the circuit board 501.
  • the circuit board 501 is electrically connected to the terminal 511.
  • the circuit board 501 is electrically connected to the antenna 517, one 551 of the positive electrode lead and the negative electrode lead of the secondary battery 513, and the other 552 of the positive electrode lead and the negative electrode lead.
  • the secondary battery pack has a circuit system 590a provided on the circuit board 501 and a circuit system 590b electrically connected to the circuit board 501 via the terminal 511.
  • a part of the control circuit of one aspect of the present invention is provided in the circuit system 590a, and another part of the control circuit of one aspect of the present invention is provided in the circuit system 590b.
  • the antenna 517 is not limited to a coil shape, and may be, for example, a linear shape or a plate shape. Further, antennas such as a flat antenna, an open surface antenna, a traveling wave antenna, an EH antenna, a magnetic field antenna, and a dielectric antenna may be used. Alternatively, the antenna 517 may be a flat conductor. This flat conductor can function as one of the conductors for electric field coupling. That is, the antenna 517 may function as one of the two conductors of the capacitor. As a result, electric power can be exchanged not only by an electromagnetic field and a magnetic field but also by an electric field.
  • the secondary battery pack 531 has a layer 519 between the antenna 517 and the secondary battery 513.
  • the layer 519 has a function capable of shielding the electromagnetic field generated by the secondary battery 513, for example.
  • a magnetic material can be used as the layer 519.
  • the secondary battery 513 is, for example, a battery in which a negative electrode and a positive electrode are overlapped and laminated with a separator sandwiched between them, and the laminated sheet is wound.
  • HV hybrid vehicle
  • EV electric vehicle
  • PSV plug-in hybrid vehicle
  • FIG. 22 illustrates a vehicle using a power storage device, which is one aspect of the present invention.
  • the automobile 8400 shown in FIG. 22A is an electric vehicle that uses an electric motor as a power source for traveling. Alternatively, it is a hybrid vehicle in which an electric motor and an engine can be appropriately selected and used as a power source for driving. By using one aspect of the present invention, a vehicle having a long cruising range can be realized.
  • the automobile 8400 has a power storage device.
  • the power storage device can not only drive the electric motor 8406, but also supply electric power to a light emitting device such as a headlight 8401 and a room light (not shown).
  • the power storage device can supply electric power to display devices such as speedometers and tachometers of the automobile 8400.
  • the power storage device can supply electric power to the navigation system and the like of the automobile 8400.
  • the automobile 8500 shown in FIG. 22B can charge the power storage device 8024 of the automobile 8500 by receiving electric power from an external charging facility by one or more methods such as a plug-in method and a non-contact power supply method.
  • FIG. 22B shows a state in which the power storage device 8024 mounted on the automobile 8500 is being charged from the ground-mounted charging device 8021 via the cable 8022.
  • the charging method, connector specifications, etc. may be appropriately performed by a predetermined method such as CHAdeMO (registered trademark) or combo.
  • the charging device 8021 may be a charging station provided in a commercial facility or a household power source.
  • the plug-in technology can charge the power storage device 8024 mounted on the automobile 8500 by supplying electric power from the outside. Charging can be performed by converting AC power into DC power via a conversion device such as an ACDC converter.
  • a power receiving device on the vehicle and supply electric power from a ground power transmission device in a non-contact manner to charge the vehicle.
  • this non-contact power supply system by incorporating a power transmission device on the road or the outer wall, it is possible to charge the battery not only while the vehicle is stopped but also while the vehicle is running.
  • the non-contact power feeding method may be used to transmit and receive electric power between vehicles.
  • a solar cell may be provided on the exterior of the vehicle to charge the power storage device when the vehicle is stopped or running. An electromagnetic induction method and a magnetic field resonance method can be used for such non-contact power supply.
  • FIG. 22C is an example of a two-wheeled vehicle using the power storage device of one aspect of the present invention.
  • the scooter 8600 shown in FIG. 22C includes a power storage device 8602, a side mirror 8601, and a turn signal 8603.
  • the power storage device 8602 can supply electricity to the turn signal 8603.
  • the scooter 8600 shown in FIG. 22C can store the power storage device 8602 in the storage under the seat 8604.
  • the power storage device 8602 can be stored in the under-seat storage 8604 even if the under-seat storage 8604 is small.
  • FIG. 23A is an example of an electric bicycle using the power storage device of one aspect of the present invention.
  • One aspect of the power storage device of the present invention can be applied to the electric bicycle 8700 shown in FIG. 23A.
  • the power storage device of one aspect of the present invention includes, for example, a plurality of storage batteries, a protection circuit, and a neural network.
  • the electric bicycle 8700 is equipped with a power storage device 8702.
  • the power storage device 8702 can supply electricity to a motor that assists the driver. Further, the power storage device 8702 is portable, and FIG. 23B shows a state in which the power storage device 8702 is removed from the bicycle. Further, the power storage device 8702 incorporates a plurality of storage batteries 8701 included in the power storage device of one aspect of the present invention, and the remaining battery level and the like can be displayed on the display unit 8703. Further, the power storage device 8702 has a control circuit 8704 according to an aspect of the present invention. The control circuit 8704 is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode of the storage battery 8701. As the control circuit 8704, the battery control circuit shown in the previous embodiment can be used.
  • FIGS. 24A and 24B show an example of a tablet terminal (including a clamshell terminal) that can be folded in half.
  • the tablet terminal 9600 shown in FIGS. 24A and 24B has a housing 9630a, a housing 9630b, a movable portion 9640 connecting the housing 9630a and the housing 9630b, a display unit 9631, a display mode changeover switch 9626, a power switch 9627, and a saving. It has a power mode changeover switch 9625, a fastener 9629, and an operation switch 9628.
  • FIG. 24A shows a state in which the tablet terminal 9600 is opened
  • FIG. 24B shows a state in which the tablet terminal 9600 is closed.
  • the tablet terminal 9600 has a power storage body 9635 inside the housing 9630a and the housing 9630b.
  • the power storage body 9635 passes through the movable portion 9640 and is provided over the housing 9630a and the housing 9630b.
  • a part of the display unit 9631 can be used as a touch panel area, and data can be input by touching the displayed operation keys. Further, the keyboard button can be displayed on the display unit 9631 by touching the position where the keyboard display switching button on the touch panel is displayed with a finger or a stylus.
  • the display mode changeover switch 9626 can switch the display direction such as vertical display or horizontal display, and can select switching between black and white display and color display.
  • the power saving mode changeover switch 9625 can optimize the brightness of the display according to the amount of external light during use detected by the optical sensor built in the tablet terminal 9600.
  • the tablet terminal may incorporate not only an optical sensor but also other detection devices such as a gyro, an acceleration sensor, and other sensors that detect the inclination.
  • FIG. 24B shows a state in which the tablet terminal is closed, and the tablet terminal 9600 has a housing 9630, a solar cell 9633, and a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • the power storage device includes a control circuit 9634 and a power storage body 9635.
  • the control circuit 9634 the battery control circuit shown in the previous embodiment can be used.
  • the tablet terminal 9600 can be folded in two, it can be folded so that the housing 9630a and the housing 9630b are overlapped when not in use. Since the display unit 9631 can be protected by folding, the durability of the tablet terminal 9600 can be improved.
  • the tablet-type terminals shown in FIGS. 24A and 24B have a function of displaying various information (still images, moving images, text images, etc.), a function of displaying a calendar, a date, a time, etc. on the display unit.
  • a touch input function for touch input operation or editing of information displayed on the display unit, a function for controlling processing by various software (programs), and the like can be provided.
  • Electric power can be supplied to a touch panel, a display unit, a video signal processing unit, or the like by a solar cell 9633 mounted on the surface of a tablet terminal.
  • the solar cell 9633 can be provided on one side or both sides of the housing 9630, and can be configured to efficiently charge the power storage body 9635.
  • FIGS. 24A and 24B have described a configuration in which a control circuit using the battery control circuit shown in the previous embodiment is applied to a tablet terminal that can be folded in half
  • FIG. 24C it can be applied to a notebook personal computer which is a clamshell type terminal.
  • a notebook personal computer 9601 having a display unit 9631 on the housing 9630a and a keyboard unit 9650 on the housing 9630b is shown.
  • the notebook personal computer 9601 includes a control circuit 9634 described with reference to FIGS. 24A and 24B, and a power storage body 9635.
  • the control circuit 9634 the battery control circuit shown in the previous embodiment can be used.
  • FIG. 25 shows an example of another electronic device.
  • the display device 8000 is an example of an electronic device that implements the power storage device of one aspect of the present invention.
  • the display device 8000 corresponds to a display device for receiving TV broadcasts, and includes a housing 8001, a display unit 8002, a speaker unit 8003, a secondary battery 8004, and the like.
  • the detection system according to one aspect of the present invention is provided inside the housing 8001.
  • the display device 8000 can be supplied with electric power from a commercial power source, or can use the electric power stored in the secondary battery 8004.
  • the display unit 8002 includes a light emitting device equipped with a light emitting element such as a liquid crystal display device and an organic EL element in each pixel, an electrophoresis display device, a DMD (Digital Micromirror Device), a PDP (Plasma Display Panel), and a FED (Field Emission Display). ), Etc., a semiconductor display device can be used.
  • a light emitting element such as a liquid crystal display device and an organic EL element in each pixel
  • an electrophoresis display device such as a liquid crystal display device and an organic EL element in each pixel
  • a DMD Digital Micromirror Device
  • PDP Plasma Display Panel
  • FED Field Emission Display
  • the voice input device 8005 also uses a secondary battery.
  • the voice input device 8005 has the power storage device shown in the previous embodiment.
  • the voice input device 8005 has a plurality of sensors including a microphone (optical sensor, temperature sensor, humidity sensor, pressure sensor, illuminance sensor, motion sensor, etc.) in addition to the wireless communication element, and other sensors can be used according to the words commanded by the user. It is possible to operate the power supply of the device, for example, the display device 8000, adjust the amount of light of the lighting device 8100, and the like.
  • the voice input device 8005 can operate peripheral devices by voice and is an alternative to a manual remote controller.
  • the voice input device 8005 has a wheel or a mechanical moving means, moves in a direction in which the user's utterance can be heard, accurately listens to a command with a built-in microphone, and displays the content thereof. It is configured so that it can be displayed on 8008 or the touch input operation of the display unit 8008 can be performed.
  • the voice input device 8005 can also function as a charging dock for a mobile information terminal 8009 such as a smartphone.
  • the personal digital assistant 8009 and the voice input device 8005 can transfer and receive electric power by wire or wirelessly.
  • the portable information terminal 8009 does not need to be carried indoors in particular, and it is desired to prevent the secondary battery from being overloaded and deteriorated while securing the required capacity. Therefore, the voice input device 8005 manages the secondary battery. It is desirable to be able to perform maintenance. Further, since the voice input device 8005 has a speaker 8007 and a microphone, it is possible to have a hands-free conversation even when the portable information terminal 8009 is being charged. If the capacity of the secondary battery of the voice input device 8005 decreases, the battery may move in the direction of the arrow and be charged by wireless charging from the charging module 8010 connected to the external power source.
  • the voice input device 8005 may be placed on the table. Further, the voice input device 8005 may be moved to a desired position by providing wheels or mechanical moving means, or the voice input device 8005 may be placed in a desired position, for example, on the floor, without providing a table and wheels. It may be fixed.
  • the display device includes all information display devices such as those for receiving TV broadcasts, those for personal computers, and those for displaying advertisements.
  • the stationary lighting device 8100 is an example of an electronic device using a secondary battery 8103 controlled by a microprocessor (including APS) that controls charging.
  • the lighting device 8100 includes a housing 8101, a light source 8102, a secondary battery 8103, and the like.
  • FIG. 25 illustrates a case where the secondary battery 8103 is provided inside the ceiling 8104 in which the housing 8101 and the light source 8102 are installed, but the secondary battery 8103 is provided inside the housing 8101. It may have been done.
  • the lighting device 8100 can be supplied with electric power from a commercial power source, or can use the electric power stored in the secondary battery 8103.
  • FIG. 25 illustrates the stationary lighting device 8100 provided on the ceiling 8104
  • the secondary battery 8103 is a stationary type provided on a side wall 8105, a floor 8106, a window 8107, or the like other than the ceiling 8104. It can be used for the lighting device of the above, or it can be used for a desktop lighting device or the like.
  • an artificial light source that artificially obtains light by using electric power can be used.
  • an incandescent lamp, a discharge lamp such as a fluorescent lamp, and a light emitting element such as an LED or an organic EL element can be mentioned as an example of the artificial light source.
  • the air conditioner having the indoor unit 8200 and the outdoor unit 8204 is an example of an electronic device using the secondary battery 8203.
  • the indoor unit 8200 has a housing 8201, an air outlet 8202, a secondary battery 8203, and the like.
  • FIG. 25 illustrates the case where the secondary battery 8203 is provided in the indoor unit 8200, the secondary battery 8203 may be provided in the outdoor unit 8204. Alternatively, the secondary battery 8203 may be provided in both the indoor unit 8200 and the outdoor unit 8204.
  • the air conditioner can be supplied with electric power from a commercial power source, or can use the electric power stored in the secondary battery 8203.
  • the electric freezer / refrigerator 8300 is an example of an electronic device using the secondary battery 8304.
  • the electric freezer / refrigerator 8300 has a housing 8301, a refrigerator door 8302, a freezer door 8303, a secondary battery 8304, and the like.
  • the secondary battery 8304 is provided inside the housing 8301.
  • the electric refrigerator / freezer 8300 can be supplied with electric power from a commercial power source, or can use the electric power stored in the secondary battery 8304.
  • the power usage rate the ratio of the amount of power actually used (called the power usage rate) to the total amount of power that can be supplied by the supply source of commercial power is low.
  • the power usage rate By storing power in the next battery, it is possible to suppress an increase in the power usage rate outside the above time zone.
  • the electric refrigerator-freezer 8300 electric power is stored in the secondary battery 8304 at night when the temperature is low and the refrigerator door 8302 and the freezer door 8303 are not opened and closed. Then, in the daytime when the temperature rises and the refrigerating room door 8302 and the freezing room door 8303 are opened and closed, the power usage rate in the daytime can be suppressed low by using the secondary battery 8304 as an auxiliary power source.
  • secondary batteries can be installed in any electronic device. According to one aspect of the present invention, the cycle characteristics of the secondary battery are improved. Therefore, by mounting a microprocessor (including APS) that controls charging, which is one aspect of the present invention, in the electronic device described in the present embodiment, it is possible to obtain an electronic device having a longer life.
  • a microprocessor including APS
  • This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
  • 26A to 26E show examples of mounting the power storage device of one aspect of the present invention on an electronic device.
  • electronic devices to which the power storage device of one aspect of the present invention is applied include television devices (also referred to as televisions or television receivers), monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, and mobile phones.
  • television devices also referred to as televisions or television receivers
  • monitors for computers digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, and mobile phones.
  • telephones also referred to as mobile phones and mobile phone devices
  • portable game machines mobile information terminals
  • sound playback devices and large game machines such as pachinko machines.
  • FIG. 26A shows an example of a mobile phone.
  • the mobile phone 7400 includes an operation button 7403, an external connection port 7404, a speaker 7405, a microphone 7406, and the like, in addition to the display unit 7402 incorporated in the housing 7401.
  • the mobile phone 7400 has a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • the power storage device according to one aspect of the present invention includes, for example, a storage battery 7407 and a battery control circuit shown in the previous embodiment.
  • FIG. 26B shows a state in which the mobile phone 7400 is curved.
  • the storage battery 7407 provided inside the mobile phone 7400 may also be bent.
  • the bent state of the flexible storage battery is shown in FIG. 26C.
  • a control circuit 7408 is electrically connected to the storage battery. As the control circuit 7408, the battery control circuit shown in the previous embodiment can be used.
  • a storage battery with a flexible shape along the inner and outer walls of houses and buildings, and along the curved surfaces of the interior or exterior of automobiles.
  • FIG. 26D shows an example of a bangle type display device.
  • the portable display device 7100 includes a housing 7101, a display unit 7102, an operation button 7103, and a power storage device according to an aspect of the present invention.
  • the power storage device according to one aspect of the present invention includes, for example, a storage battery 7104 and a battery control circuit shown in the previous embodiment.
  • FIG. 26E shows an example of a wristwatch-type mobile information terminal.
  • the mobile information terminal 7200 includes a housing 7201, a display unit 7202, a band 7203, a buckle 7204, an operation button 7205, an input / output terminal 7206, and the like.
  • the mobile information terminal 7200 can execute various applications such as mobile phone, e-mail, text viewing and creation, music playback, Internet communication, and computer games.
  • the display unit 7202 is provided with a curved display surface, and can display along the curved display surface. Further, the display unit 7202 is provided with a touch sensor and can be operated by touching the screen with a finger or a stylus. For example, the application can be started by touching the icon 7207 displayed on the display unit 7202.
  • the operation button 7205 can have various functions such as power on / off operation, wireless communication on / off operation, manner mode execution / cancellation, and power saving mode execution / cancellation. ..
  • the function of the operation button 7205 can be freely set by the operating system incorporated in the mobile information terminal 7200.
  • the mobile information terminal 7200 can execute short-range wireless communication standardized for communication. For example, by communicating with a headset capable of wireless communication, it is possible to make a hands-free call.
  • the mobile information terminal 7200 is provided with an input / output terminal 7206, and data can be directly exchanged with another information terminal via a connector. It is also possible to charge via the input / output terminal 7206. The charging operation may be performed by wireless power supply without going through the input / output terminal 7206.
  • the portable information terminal 7200 has a power storage device according to one aspect of the present invention.
  • the power storage device includes a storage battery and a battery control circuit shown in the previous embodiment.
  • the portable information terminal 7200 has a sensor.
  • a human body sensor such as a fingerprint sensor, a pulse sensor, and a body temperature sensor, and one or more selected from a touch sensor, a pressure sensor, an acceleration sensor, and the like are preferably mounted.
  • the present embodiment describes an example of a system in which the battery control circuit of one aspect of the present invention is mounted.
  • FIG. 27A is a conceptual diagram of a battery control system in which a semiconductor device 810 formed on a flexible substrate 811 which is a flexible film is mounted on a cylindrical secondary battery 815.
  • the semiconductor device 810 for example, the semiconductor device 900 shown in the above embodiment can be applied.
  • the semiconductor device 810 for example, a part of the components of the semiconductor device 900 shown in the above embodiment, for example, the components provided in the layer 585 may be applied.
  • the battery control system of one aspect of the present invention includes at least a cylindrical secondary battery 815, a semiconductor device 810, and a switch.
  • the cylindrical secondary battery 815 has a first terminal 812 on the upper surface and a second terminal 813 on the bottom surface.
  • the first transmission line connected to the first terminal 812 of the cylindrical secondary battery and transmitting the electric power output from the cylindrical secondary battery 815 is electrically connected to the terminal of the charge control circuit via the electrode 818. Be connected.
  • the second transmission line connected to the second terminal 813 of the cylindrical secondary battery is connected to a switch that cuts off the second transmission line via the electrode 819.
  • FIG. 27A two switches (also referred to as cutoff switches) that cut off the second transmission line are provided, and diodes are also connected to each of them to prevent over-discharging, over-charging, or over-current. It functions as a protection circuit.
  • the switch controls the conduction and cutoff operations, and can also be called a switching means for switching between supply and cutoff.
  • the third terminal 814 which is the other terminal of the second transmission line formed on the flexible substrate 811, is connected to one or more of the charger 816 and the mobile device 817.
  • a method of forming the semiconductor device 810 on the semiconductor substrate and then fixing the semiconductor device 810 on the flexible substrate 811 after peeling using a peeling method is used.
  • a known technique can be used.
  • a method may be used in which the semiconductor substrate is formed, the back surface is polished, and then the semiconductor substrate is fixed on the flexible substrate 811.
  • a method of partially cutting with a laser beam, so-called laser cutting, and then fixing on the flexible substrate 811 may be used.
  • a method of directly forming the semiconductor device 810 on the flexible substrate 811 may be used.
  • a method is used in which the semiconductor device 810 formed on the glass substrate is fixed on the flexible substrate 811 after peeling by using the peeling method.
  • the second transmission line can be cut off by inputting a signal to the gate of the switch that cuts off the second transmission line. If the second transmission line is cut off, the supply of current from the charger 816 can be stopped, or the supply of current to the mobile device 817 can be stopped. Further, by holding the signal voltage applied to the gate of the switch that cuts off the second transmission line by a memory circuit (including a transistor using an oxide semiconductor), the cutoff can be maintained for a long time. Therefore, it is possible to obtain a highly safe charge control system.
  • FIG. 27B is a process diagram showing a state immediately before bonding the cylindrical secondary battery 815 and the flexible substrate 811, and shows the contact surface side of the flexible substrate 811.
  • the body portion of the cylindrical secondary battery 815 is applied to the contact surface of the flexible substrate 811 and rolled, and the flexible substrate 811 is wound and attached in the circumferential direction of the body portion.
  • the flexible substrate 811 has the electrodes 818 and 819 arranged side by side in the Y direction, but is not particularly limited, and one of them may be displaced in the X direction.
  • FIG. 27C The figure after the upset is shown in FIG. 27C.
  • An exterior film is attached so as to cover the outer peripheral surface of the body of the cylindrical secondary battery 815. This exterior film is used to protect the metal can for sealing the internal structure of the secondary battery and to provide insulation with the metal can.
  • an insulating sheet may be sandwiched between the electrode 818 and the electrode 819.
  • the electrode 818 or the electrode 819 is a conductive tape or a lead wire made of a conductive metal foil or a conductive material, and is connected to the terminal of the cylindrical secondary battery 815 by a known method such as soldering or wire bonding. Connecting. Further, the electrode 818 or the electrode 819 is connected to the terminal of the charge control circuit by a soldering or wire bonding method.
  • the cylindrical secondary battery 815 when power is supplied from the cylindrical secondary battery 815 to the mobile device 817, the cylindrical secondary battery 815 is discharged, and the voltage and current at the first terminal 812 and the second terminal 813 are discharged.
  • the behavior such as is monitored by the semiconductor device 810, and when an abnormality is detected, the second transmission line is cut off to stop the discharge.
  • the mobile device 817 refers to a configuration other than the secondary battery, and the power source for the mobile device 817 is the cylindrical secondary battery 815.
  • the mobile device 817 is an electronic device that can be carried around.
  • the cylindrical secondary battery 815 when the cylindrical secondary battery 815 is charged by supplying electric power from the charger 816, the cylindrical secondary battery 815 is in a charged state, and the voltage and current at the first terminal 812 and the second terminal 813 are charged. The behavior is monitored by the semiconductor device 810, and when an abnormality is detected, the second transmission line is cut off and charging is stopped.
  • the charger 816 refers to a device having an adapter connected to an external power source or a device that transmits power using a wireless signal.
  • the charger 816 may be built in the mobile device 817.
  • FIG. 27A shows an example of a cylindrical secondary battery, but as a different example, an example in which a semiconductor device 964 formed on a flexible substrate 910, which is a flexible film, is mounted on a flat secondary battery 963. It is shown in FIG. 28A.
  • the semiconductor device 964 is formed or fixed on the flexible substrate 910.
  • the semiconductor device 964 detects an abnormality such as a micro short circuit. Further, it may have a function as a protection circuit that protects the secondary battery 963 from overcharge, overdischarge and overcurrent.
  • the semiconductor device 964 for example, the semiconductor device 900 shown in the above embodiment can be applied.
  • the semiconductor device 810 for example, a partial configuration of the semiconductor device 900 shown in the above embodiment, for example, a configuration provided on the layer 585 may be applied.
  • an antenna, a receiving circuit, and a rectifier circuit may be provided in addition to the semiconductor device 964. It is also possible to charge the secondary battery 963 in a non-contact manner using an antenna.
  • the antenna is not limited to a coil shape, and may be, for example, a linear shape or a plate shape. Further, antennas such as a flat antenna, an open surface antenna, a traveling wave antenna, an EH antenna, a magnetic field antenna, and a dielectric antenna may be used.
  • the antenna has a function capable of performing data communication with, for example, an external device. As a communication method between the battery pack and other devices via the antenna, a response method that can be used between the battery pack and other devices such as NFC can be applied.
  • connection terminal 911 is electrically connected to the terminals 951 and 952 of the secondary battery 963 via the semiconductor device 964.
  • a plurality of connection terminals 911 may be provided, and each of the plurality of connection terminals 911 may be used as a control signal input terminal, a power supply terminal, or the like.
  • the battery pack has an insulating sheet layer 916 between the semiconductor device 964 and the secondary battery 963.
  • the insulating sheet layer 916 has a function of preventing a short circuit caused by, for example, the secondary battery 963.
  • As the insulating sheet layer 916 for example, an organic resin film or an adhesive sheet can be used.
  • FIG. 28A shows an example in which the insulating sheet layer 916 is provided on the surface of the housing and the flexible substrate is fixed with the surface on which the semiconductor device 964 is provided inside, but the charging is not particularly limited.
  • the connection may be made with the terminal 951 or the terminal 952 with the surface on which the control circuit is formed facing outward. However, in that case, the connection part will be exposed and there is a risk of electrostatic breakdown or short circuit, so care must be taken when assembling.
  • the present invention is not particularly limited, and a protection circuit, a cutoff switch, an antenna, a sensor, and the like may be provided on the same substrate.
  • the semiconductor device 964 is formed on a flexible substrate, can be bent, and can detect an abnormality such as a micro short circuit of a secondary battery. Further, the semiconductor device according to one aspect of the present invention can be provided on the side surface of the secondary battery, and space saving and reduction in the number of parts used can be realized.
  • the cleaning robot 7000 has a secondary battery, a display arranged on the upper surface, a plurality of cameras arranged on the side surface, a brush, operation buttons, various sensors, and the like. Although not shown, the cleaning robot 7000 is provided with tires, suction ports, and the like. The cleaning robot 7000 is self-propelled, can detect dust, and can suck dust from a suction port provided on the lower surface. By applying a semiconductor device equipped with a battery control circuit of one aspect of the present invention that is electrically connected to the secondary battery of the cleaning robot 7000, the number of parts used is reduced, and abnormalities such as micro short circuit of the secondary battery are applied. Can be detected.
  • the cleaning robot 7000 is equipped with a secondary battery, an illuminance sensor, a microphone, a camera, a speaker, a display, various sensors (infrared sensor, ultrasonic sensor, acceleration sensor, piezo sensor, optical sensor, gyro sensor, etc.), and a moving mechanism.
  • a semiconductor device equipped with the battery control circuit of one aspect of the present invention can be applied to the secondary battery of the cleaning robot 7000 to control and protect the secondary battery.
  • the microphone has a function of detecting acoustic signals such as user's voice and environmental sound.
  • the speaker has a function of emitting audio signals such as voice and warning sound.
  • the cleaning robot 7000 can analyze the audio signal input via the microphone and emit the necessary audio signal from the speaker. In the cleaning robot 7000, it is possible to communicate with the user by using a microphone and a speaker.
  • the camera has a function of capturing the surroundings of the cleaning robot 7000. Further, the cleaning robot 7000 has a function of moving using a moving mechanism.
  • the cleaning robot 7000 can capture an image of the surroundings using a camera, analyze the image, and detect the presence or absence of an obstacle when moving.
  • the flying object 7120 has a propeller, a camera, a secondary battery, and the like, and has a function of autonomously flying.
  • the semiconductor device equipped with the battery control circuit of one aspect of the present invention to the secondary battery of the flying object 7120, it is possible to control and protect the secondary battery in addition to weight reduction.
  • An electric vehicle 7160 is shown as an example of a moving body.
  • the electric vehicle 7160 includes a secondary battery, tires, brakes, a steering device, a camera, and the like.
  • a semiconductor device equipped with a battery control circuit of one aspect of the present invention connected to a secondary battery of an electric vehicle 7160 the number of parts used is reduced and an abnormality such as a micro short circuit of the secondary battery is detected. be able to.
  • the electric vehicle is described as an example of the moving body, but the moving body is not limited to the electric vehicle.
  • moving objects include trains, monorails, ships, and flying objects (helishes, unmanned aerial vehicles (drones), airplanes, rockets), and books that electrically connect to the secondary batteries of these moving objects.
  • the semiconductor device equipped with the battery control circuit of one aspect of the present invention it is possible to reduce the number of parts used and detect an abnormality such as a micro short circuit of the secondary battery.
  • a cylindrical secondary battery equipped with the semiconductor device 810 and / or a battery pack equipped with the semiconductor device 964 can be incorporated into a smartphone 7210, a PC 7220 (personal computer), a game machine 7240, or the like.
  • the semiconductor device 810 attached to the cylindrical secondary battery corresponds to the semiconductor device 810 shown in FIG. 27.
  • the semiconductor device 964 attached to the battery pack corresponds to the semiconductor device 964 shown in FIG. 28.
  • the smartphone 7210 is an example of a mobile information terminal.
  • the smartphone 7210 includes a microphone, a camera, a speaker, various sensors, and a display unit. These peripheral devices are controlled by a semiconductor device equipped with a battery control circuit.
  • a semiconductor device equipped with a battery control circuit of one aspect of the present invention that is electrically connected to the secondary battery of the smartphone 7210, the number of parts used is reduced, and the secondary battery is controlled and protected. Can be done and safety can be enhanced.
  • PC7220 is an example of a notebook PC.
  • a semiconductor device equipped with a battery control circuit of one aspect of the present invention that is electrically connected to the secondary battery of a notebook PC, the number of parts used can be reduced, and the secondary battery can be controlled and protected. It can be done and safety can be enhanced.
  • the game machine 7240 is an example of a portable game machine.
  • the game machine 7260 is an example of a stationary game machine for home use.
  • a controller 7262 is connected to the game machine 7260 wirelessly or by wire.
  • FIGS. 31A to 31D show examples of mounting the secondary battery in the electronic device described in the previous embodiment.
  • Electronic devices to which bendable secondary batteries are applied include, for example, television devices (also called televisions or television receivers), monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones. (Also referred to as a mobile phone or a mobile phone device), a portable game machine, a mobile information terminal, a sound reproduction device, a large game machine such as a pachinko machine, and the like can be mentioned.
  • a secondary battery can be applied to a moving body, typically an automobile.
  • automobiles include next-generation clean energy vehicles such as hybrid vehicles (HVs), electric vehicles (EVs), and plug-in hybrid vehicles (PHVs), and secondary batteries are used as one of the power sources to be mounted on the vehicles.
  • HVs hybrid vehicles
  • EVs electric vehicles
  • PSVs plug-in hybrid vehicles
  • Secondary batteries are used as one of the power sources to be mounted on the vehicles.
  • Mobiles are not limited to automobiles.
  • examples of moving objects include trains, monorails, ships, flying objects (helicopters, unmanned aerial vehicles (drones), airplanes, rockets), electric bicycles, electric motorcycles, and the like.
  • the secondary battery of the embodiment can be applied.
  • the secondary battery of the present embodiment may be applied to a ground-mounted charging device provided in a house or a charging station provided in a commercial facility.
  • FIG. 31A shows an example of a mobile phone.
  • the mobile phone 2100 includes an operation button 2103, an external connection port 2104, a speaker 2105, a microphone 2106, and the like, in addition to the display unit 2102 incorporated in the housing 2101.
  • the mobile phone 2100 has a secondary battery 2107.
  • the mobile phone 2100 can execute various applications such as mobile phones, e-mails, text viewing and creation, music playback, Internet communication, and computer games.
  • the operation button 2103 can have various functions such as power on / off operation, wireless communication on / off operation, manner mode execution / cancellation, and power saving mode execution / cancellation. ..
  • the function of the operation button 2103 can be freely set by the operating system incorporated in the mobile phone 2100.
  • the mobile phone 2100 can execute short-range wireless communication with communication standards. For example, by communicating with a headset capable of wireless communication, it is possible to make a hands-free call.
  • the mobile phone 2100 is provided with an external connection port 2104, and data can be directly exchanged with another information terminal via a connector. It can also be charged via the external connection port 2104. The charging operation may be performed by wireless power supply without going through the external connection port 2104.
  • the mobile phone 2100 has a sensor.
  • a human body sensor such as a fingerprint sensor, a pulse sensor, or a body temperature sensor, a touch sensor, a pressure sensor, an acceleration sensor, or the like is preferably mounted.
  • FIG. 31B is an unmanned aerial vehicle 2300 having a plurality of rotors 2302.
  • the unmanned aerial vehicle 2300 is sometimes called a drone.
  • the unmanned aerial vehicle 2300 has a secondary battery 2301, a camera 2303, and an antenna (not shown), which is one aspect of the present invention.
  • the unmanned aerial vehicle 2300 can be remotely controlled via an antenna. Since the secondary battery of one aspect of the present invention has high safety, it can be used safely for a long period of time, and is suitable as a secondary battery to be mounted on the unmanned aerial vehicle 2300.
  • the secondary battery 2602 having a plurality of secondary batteries 2601 of one aspect of the present invention can be used as a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), or other electronic devices. It may be mounted on a device.
  • HV hybrid vehicle
  • EV electric vehicle
  • PSV plug-in hybrid vehicle
  • FIG. 31D shows an example of a vehicle equipped with a secondary battery 2602.
  • the vehicle 2603 is an electric vehicle that uses an electric motor as a power source for traveling. Alternatively, it is a hybrid vehicle in which an electric motor and an engine can be appropriately selected and used as a power source for driving.
  • the vehicle 2603 using an electric motor has a plurality of ECUs (Electronic Control Units), and the ECU controls the engine and the like.
  • the ECU includes a microcomputer.
  • the ECU is connected to a CAN (Control Area Area Network) provided in the electric vehicle.
  • CAN is one of the serial communication standards used as an in-vehicle LAN.
  • the secondary battery can not only drive an electric motor (not shown), but also supply electric power to light emitting devices such as headlights and room lights.
  • the secondary battery can supply electric power to display devices such as speedometers, tachometers, and navigation systems, and semiconductor devices included in the vehicle 2603.
  • the vehicle 2603 can charge the secondary battery of the secondary battery 2602 by receiving power from an external charging facility by one or more methods such as a plug-in method and a non-contact power supply method.
  • FIGS. 32A and 32B An example of the power storage device according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 32A and 32B.
  • the house shown in FIG. 32A has a power storage device 2612 having a secondary battery and a solar panel 2610, which is one aspect of the present invention.
  • the power storage device 2612 is electrically connected to the solar panel 2610 via wiring 2611 and the like. Further, the power storage device 2612 and the ground-mounted charging device 2604 may be electrically connected.
  • the electric power obtained by the solar panel 2610 can be charged to the power storage device 2612. Further, the electric power stored in the power storage device 2612 can be charged to the secondary battery 2602 of the vehicle 2603 via the charging device 2604.
  • the power storage device 2612 is preferably installed in the underfloor space. By installing it in the underfloor space, the space above the floor can be used effectively. Alternatively, the power storage device 2612 may be installed on the floor.
  • the electric power stored in the power storage device 2612 can also supply electric power to other electronic devices in the house. Therefore, even when power cannot be supplied from the commercial power supply due to a power failure or the like, the electronic device can be used by using the power storage device 2612 according to one aspect of the present invention as an uninterruptible power supply.
  • FIG. 32A shows a state in which the vehicle 2603 is being charged from the ground-mounted charging device 2604 via a cable.
  • the charging method, connector specifications, and the like may be appropriately performed by a predetermined method such as CHAdeMO (registered trademark) or combo.
  • the plug-in technology can charge the secondary battery 2602 mounted on the vehicle 2603 by supplying electric power from the outside. Charging can be performed by converting AC power into DC power via a conversion device such as an ACDC converter.
  • the charging device 2604 may be provided in a house as shown in FIG. 32A, or may be a charging station provided in a commercial facility.
  • a power receiving device on the vehicle and supply electric power from a ground power transmission device in a non-contact manner to charge the vehicle.
  • this non-contact power supply system by incorporating a power transmission device on the road or the outer wall, charging can be performed not only while the vehicle is stopped but also while the vehicle is running.
  • the non-contact power feeding method may be used to transmit and receive electric power between vehicles.
  • a solar cell may be provided on the exterior of the vehicle to charge the secondary battery when the vehicle is stopped or running.
  • one or more of the electromagnetic induction method and the magnetic field resonance method can be used.
  • FIG. 32B shows an example of the power storage device 700 according to one aspect of the present invention. As shown in FIG. 32B, the power storage device 791 according to one aspect of the present invention is installed in the underfloor space portion 796 of the building 799.
  • a control device 790 is installed in the power storage device 791, and the control device 790 is connected to a distribution board 703, a power storage controller 705 (also referred to as a control device), a display 706, and a router 709 by wiring. It is electrically connected.
  • Electric power is sent from the commercial power supply 701 to the distribution board 703 via the drop line mounting portion 710. Further, electric power is sent to the distribution board 703 from the power storage device 791 and the commercial power supply 701, and the distribution board 703 transfers the sent electric power through an outlet (not shown) to a general load. It is supplied to the 707 and the power storage system load 708.
  • the general load 707 is, for example, an electronic device such as a television or a personal computer
  • the power storage system load 708 is, for example, an electronic device such as a microwave oven, a refrigerator, or an air conditioner.
  • the power storage controller 705 has a measurement unit 711, a prediction unit 712, and a planning unit 713.
  • the measuring unit 711 has a function of measuring the amount of electric power consumed by the general load 707 and the power storage system load 708 during one day (for example, from 0:00 to 24:00). Further, the measuring unit 711 may have a function of measuring the electric energy of the power storage device 791 and the electric energy supplied from the commercial power source 701.
  • the prediction unit 712 determines the demand consumed by the general load 707 and the power storage system load 708 during the next day based on the amount of power consumed by the general load 707 and the power storage system load 708 during the next day. It has a function of predicting the amount of electric power.
  • the planning unit 713 has a function of making a charge / discharge plan of the power storage device 791 based on the power demand amount predicted by the prediction unit 712.
  • the amount of electric power consumed by the general load 707 and the power storage system load 708 measured by the measuring unit 711 can be confirmed by the display 706. It can also be confirmed in electronic devices such as televisions and personal computers via the router 709. Further, it can be confirmed by a portable electronic terminal such as a smartphone and a tablet via the router 709. In addition, the amount of power demand for each time zone (or every hour) predicted by the prediction unit 712 can be confirmed by the display 706, the electronic device, and the portable electronic terminal.
  • This embodiment can be used in combination with other embodiments as appropriate.
  • each embodiment can be appropriately combined with the configuration shown in other embodiments to form one aspect of the present invention. Further, when a plurality of configuration examples are shown in one embodiment, the configuration examples can be appropriately combined.
  • the content described in one embodiment is another content (may be a part of the content) described in the embodiment, and / or one or more. It is possible to apply, combine, or replace the contents described in another embodiment (some contents may be used).
  • figure (which may be a part) described in one embodiment is another part of the figure, another figure (which may be a part) described in the embodiment, and / or one or more.
  • figures (which may be a part) described in another embodiment of the above more figures can be constructed.
  • the components are classified by function and shown as blocks independent of each other.
  • it is difficult to separate the components for each function and there may be a case where a plurality of functions are involved in one circuit or a case where one function is involved in a plurality of circuits. Therefore, the blocks in the block diagram are not limited to the components described in the specification, and can be appropriately paraphrased according to the situation.
  • the size, the thickness of the layer, or the area is shown in an arbitrary size for convenience of explanation. Therefore, it is not necessarily limited to that scale.
  • the drawings are schematically shown for the sake of clarity, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings. For example, it is possible to include variations in the signal, voltage, or current due to noise, or variations in the signal, voltage, or current due to timing lag.
  • electrode and “wiring” do not functionally limit these components.
  • an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa.
  • the terms “electrode” and “wiring” include the case where a plurality of “electrodes” and “wiring” are integrally formed.
  • the voltage and the potential can be paraphrased as appropriate.
  • the voltage is a potential difference from the reference potential.
  • the reference potential is the ground voltage
  • the voltage can be paraphrased as the potential.
  • the ground potential does not necessarily mean 0V.
  • the electric potential is relative, and the electric potential given to the wiring or the like may be changed depending on the reference electric potential.
  • membrane and layer can be interchanged with each other in some cases or depending on the situation.
  • conductive layer to the term “conductive layer”.
  • insulating film to the term “insulating layer”.
  • the switch means a switch that is in a conductive state (on state) or a non-conducting state (off state) and has a function of controlling whether or not a current flows.
  • the switch means a switch having a function of selecting and switching a path through which a current flows.
  • the channel length means, for example, in the top view of a transistor, a region or a channel where a semiconductor (or a portion where a current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate overlap is formed.
  • the distance between the source and drain in the region means, for example, in the top view of a transistor, a region or a channel where a semiconductor (or a portion where a current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate overlap is formed. The distance between the source and drain in the region.
  • the channel width is a source in, for example, a region where a semiconductor (or a portion where a current flows in a semiconductor when a transistor is on) and a gate electrode overlap, or a region where a channel is formed.
  • a and B are connected includes those in which A and B are directly connected and those in which A and B are electrically connected.
  • the fact that A and B are electrically connected means that when an object having some kind of electrical action exists between A and B, it is possible to send and receive an electric signal between A and B. It means what is said.

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Abstract

新規な構成、または消費電力の低い構成、または集積度の高い構成の、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供する。 第１の導電体および第１の導電体上の第１の半導体を有する第１のトランジスタ、第１のトランジスタ上の第１の絶縁体、第１の絶縁体が有する開口部に設けられる第２の導電体、第１の絶縁体上の第２のトランジスタ、第２のトランジスタ上の第３の導電体、を有し、第１の導電体は、第１のトランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能し、第１の半導体と第２の導電体は互いに重なり合い、第２の導電体と第３の導電体は互いに重なり合い、第３の導電体と第２のトランジスタは互いに重なり合い、第１の半導体と第２のトランジスタは第２の導電体および第３の導電体を介して電気的に接続される半導体装置である。

Description

半導体装置、蓄電装置、電池制御回路、電子部品、車両、および電子機器
　本発明の一態様は、半導体装置、及び半導体装置の動作方法に関する。また、本発明の一態様は、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、電子機器及び電気機器に関する。
　なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
　蓄電装置（バッテリ、二次電池ともいう）は、小型の電子機器から自動車に至るまで幅広い分野で利用されるようになっている。電池の応用範囲が広がるにつれて、複数の電池セルを直列に接続したマルチセル構成のバッテリスタックを使ったアプリケーションが増えている。
　蓄電装置は、過放電、過充電、過電流、または短絡といった充放電時の異常を把握するための回路を備えている。このように、電池の保護、及び制御を行う回路において、充放電時の異常を検知するため、電圧や電流等のデータを取得する。また、このような回路においては、観測されるデータに基づいて、充放電の停止やセル・バランシングなどの制御を行う。
　特許文献１は、電池保護回路として機能する保護ＩＣについて開示している。特許文献１では、内部に複数のコンパレータ（比較器）を設け、参照電圧と、電池が接続された端子の電圧と、を比較して充放電時の異常を検出する保護ＩＣについて開示している。
　また特許文献２では、二次電池の微小短絡を検出する電池状態検知装置及びそれを内蔵する電池パックを開示している。
　また特許文献３では、二次電池のセルが直列接続された組電池を保護する保護用半導体装置を開示している。
米国特許出願公開第２０１１−２６７７２６号明細書 特開２０１０−６６１６１号公報 特開２０１０−２２０３８９号公報
　本発明の一態様は、新規な、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の低い、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、集積度の高い、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供することを課題の一とする。
　なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
　本発明の一態様は、第１の導電体および第１の導電体上の第１の半導体を有する第１のトランジスタと、第１のトランジスタ上の第１の絶縁体と、第１の絶縁体が有する開口部に設けられる第２の導電体と、第１の絶縁体上の第２のトランジスタと、第２のトランジスタ上の第３の導電体と、を有し、第１の導電体は、第１のトランジスタのソース電極およびドレイン電極の一方としての機能を有し、第１の半導体と、第２の導電体と、は互いに重なり合い、第２の導電体と、第３の導電体と、は互いに重なり合い、第３の導電体と、第２のトランジスタと、は互いに重なり合い、第１の半導体と、第２のトランジスタと、は第２の導電体および第３の導電体を介して電気的に接続される半導体装置である。
　また、上記構成において、第３の導電体は、バンプまたはワイヤーボンディングに電気的に接続されることが好ましい。
　また、上記構成において、第３の導電体は、バンプまたはワイヤーボンディングに接する電極パッドであることが好ましい。
　また上記構成において、第１の半導体上の第４の導電体を有し、第４の導電体は第２のトランジスタのソース電極およびドレイン電極の一方としての機能を有し、第４の導電体と、第２の導電体と、は電気的に接続されることが好ましい。
　また上記構成において、第２のトランジスタは、金属酸化物を有し、金属酸化物はインジウムを有することが好ましい。
　また上記構成において、第２のトランジスタは、金属酸化物を有し、金属酸化物は、インジウム、亜鉛および元素Ｍを有し、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、錫、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムから選ばれる一以上であることが好ましい。
　また上記構成において、第１の半導体は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、酸化ガリウムから選ばれる一以上の材料を有することが好ましい。
　また上記構成において、第１の導電体上の第３のトランジスタを有し、第３のトランジスタは、第３の半導体を有し、第３の半導体は、第１の半導体が有する、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、酸化ガリウムから選ばれる一以上の材料、と同じ材料を有し、第１の導電体は、第３のトランジスタのソースまたはドレインとして機能することが好ましい。
　または、本発明の一態様は、上記のいずれかに記載の半導体装置と、二次電池と、を有し、二次電池の負極と、第３の導電体と、は電気的に接続されると好ましい。
　または、本発明の一態様は、第１の層と、第２の層と、第１の層と第２の層の間に配置される第１の絶縁体と、第１の導電体と、を有し、第１の導電体は、第１の絶縁体が有する第１の開口部に設けられ、第１の層は、第１のトランジスタを有し、第１のトランジスタは、第１の半導体を有し、第１の半導体は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、酸化ガリウムから選ばれる一以上であり、第２の層は、コンパレータと、論理回路と、を有し、論理回路またはコンパレータは、第２のトランジスタを有し、第１のトランジスタは、第１の導電体を介して第２のトランジスタと電気的に接続されコンパレータは、二次電池の正極電圧に応じた信号を論理回路に与える機能を有し、論理回路は、コンパレータからの出力に応じた信号を第１のトランジスタのゲートに与える機能を有する電池制御回路である。
　また上記構成において、第１のトランジスタと、第２のトランジスタは、互いに重なり合うことが好ましい。
　また上記構成において、第２のトランジスタは、金属酸化物を有し、金属酸化物はインジウムを有することが好ましい。
　また上記構成において、第２のトランジスタは、第２の半導体を有し、第２の半導体は、金属酸化物を有し、金属酸化物は、インジウム、亜鉛および元素Ｍを有し、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、錫、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムから選ばれる一以上であることが好ましい。
　また上記構成のいずれか一において、第１の導電体は、二次電池の負極に電気的に接続されることが好ましい。
　または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の電池制御回路を有する第１のチップと、集積回路を有する第２のチップと、プリント基板と、第１のチップとプリント基板の間のバンプと、を有し、集積回路は、第１のチップが有する電池制御回路へ制御信号および電源の少なくとも一を与える機能を有し、第１のチップおよび第２のチップはそれぞれ、プリント基板上に配置され、第１のチップは、第１の導電体が露出する第１面を有し、第１面と、プリント基板と、はバンプを介して互いに面するように配置される電子部品である。
　または、本発明の一態様は、上記の電子部品と、電気モーターと、を有する車両である。
　または、本発明の一態様は、上記の電子部品と、表示部と、を有し、電子部品は、プリント基板上に配置される第３のチップを有し、第３のチップは、無線通信による信号の授受を行う機能を有する電子機器である。
　本発明の一態様により、新規な電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供することができる。また、本発明の一態様により、消費電力の低い、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供することができる。また、本発明の一態様により、集積度の高い、電池制御回路、電池保護回路、蓄電装置、半導体装置、車両、電子機器等を提供することができる。
　なお本発明の一態様の効果は、上記列挙した効果に限定されない。上記列挙した効果は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお他の効果は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない効果である。本項目で言及していない効果は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した効果、及び／又は他の効果のうち、少なくとも一つの効果を有するものである。従って本発明の一態様は、場合によっては、上記列挙した効果を有さない場合もある。
図１は本発明の一態様を説明するブロック図である。
図２Ａは本発明の一態様を説明する回路図である。図２Ｂは本発明の一態様の説明する回路図である。
図３は本発明の一態様を説明する回路図である。
図４は本発明の一態様を説明するブロック図である。
図５Ａは本発明の一態様を説明する回路図である。図５Ｂは本発明の一態様を説明する回路図である。
図６Ａは本発明の一態様を説明する回路図である。図６Ｂは本発明の一態様を説明する回路図である。図６Ｃは本発明の一態様を説明する回路図である。
図７は本発明の一態様を説明する回路図である。
図８は半導体装置の構造例を示す断面図である。
図９は半導体装置の構造例を示す断面図である。
図１０Ａはトランジスタの構造例を示す断面図である。図１０Ｂはトランジスタの構造例を示す断面図である。図１０Ｃはトランジスタの構造例を示す断面図である。
図１１Ａはトランジスタの構造例を示す断面図である。図１１Ｂはトランジスタの構造例を示す断面図である。
図１２は半導体装置の構造例を示す断面図である。
図１３Ａはトランジスタの構造例を示す断面図である。図１３Ｂはトランジスタの構造例を示す断面図である。
図１４は本発明の一態様の半導体装置を有する電子部品の構成例を示す図である。
図１５は本発明の一態様の半導体装置を有する電子部品の構成例を示す図である。
図１６Ａは本発明の一態様の半導体装置の作製方法の一例を説明する図である。図１６Ｂは本発明の一態様の半導体装置の作製方法の一例を説明する図である。
図１７は本発明の一態様の半導体装置の作製方法の一例を説明する図である。
図１８は本発明の一態様の半導体装置を有する電子部品の構成例を示す図である。
図１９は電子部品の一例を示す図である。
図２０Ａは本発明の一態様の二次電池を説明する図である。図２０Ｂは本発明の一態様の二次電池を説明する図である。図２０Ｃは本発明の一態様の蓄電装置を説明する図である。図２０Ｄは本発明の一態様の蓄電装置を説明する図である。
図２１Ａは本発明の一態様の二次電池パックを説明する図である。図２１Ｂは本発明の一態様の二次電池パックを説明する図である。図２１Ｃは本発明の一態様の二次電池パックを説明する図である。
図２２Ａは本発明の一態様の車両を説明する図である。図２２Ｂは本発明の一態様の車両を説明する図である。図２２Ｃは本発明の一態様の車両を説明する図である。
図２３Ａは本発明の一態様の蓄電装置を説明する図である。図２３Ｂは本発明の一態様の蓄電装置を説明する図である。
図２４Ａは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。図２４Ｂは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。図２４Ｃは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。
図２５は本発明の一態様の電子機器を説明する図である。
図２６Ａは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。図２６Ｂは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。図２６Ｃは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。図２６Ｄは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。図２６Ｅは本発明の一態様の電子機器を説明する図である。
図２７Ａ、図２７Ｂ、図２７Ｃは本発明の一態様のシステムの一例である。
図２８Ａ、図２８Ｂは本発明の一態様のシステムの一例である。
図２９は本発明の一態様の電子機器の一例である。
図３０Ａ、図３０Ｂ、図３０Ｃは二次電池の例を説明する図である。
図３１Ａ、図３１Ｂ、図３１Ｃ、図３１Ｄは、電子機器を示す斜視図である。
図３２Ａ、図３２Ｂは本発明の一態様に係る蓄電装置を説明する図である。
　以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
　なお本明細書等において、「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものである。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第１」に言及された構成要素が、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において「第２」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第１」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲において省略することもありうる。
　なお図面において、同一の要素または同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、あるいは同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
　また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、発明の理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理によりレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、理解を容易とするために図に反映しないことがある。
　また、上面図（「平面図」ともいう）や斜視図などにおいて、図面をわかりやすくするために、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。
　また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
　また、本明細書等において「端子」は例えば、配線、あるいは配線に接続される電極を指す場合がある。また、本明細書等において「配線」の一部を「端子」と呼ぶ場合がある。
　なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
　また、ソースおよびドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合など、動作条件などによって互いに入れ替わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。このため、本明細書においては、ソースおよびドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
　また、本明細書等において、「電気的に接続」には、直接接続している場合と、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。よって、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。
　また、本明細書などにおいて、「平行」とは、例えば、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」および「直交」とは、例えば、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
　なお、本明細書などにおいて、計数値および計量値に関して「同一」、「同じ」、「等しい」または「均一」などと言う場合は、明示されている場合を除き、プラスマイナス２０％の誤差を含むものとする。
　また、本明細書において、レジストマスクを形成した後にエッチング処理を行う場合は、特段の説明がない限り、レジストマスクは、エッチング処理終了後に除去するものとする。
　また、電圧は、ある電位と、基準の電位（例えば接地電位またはソース電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧と電位は互いに言い換えることが可能な場合が多い。
　なお、「半導体」と表記した場合でも、例えば、導電性が十分低い場合は「絶縁体」としての特性を有する。よって、「半導体」を「絶縁体」に置き換えて用いることも可能である。この場合、「半導体」と「絶縁体」の境界は曖昧であり、両者の厳密な区別は難しい。したがって、本明細書に記載の「半導体」と「絶縁体」は、互いに読み換えることができる場合がある。
　また、「半導体」と表記した場合でも、例えば、導電性が十分高い場合は「導電体」としての特性を有する。よって、「半導体」を「導電体」に置き換えて用いることも可能である。この場合、「半導体」と「導電体」の境界は曖昧であり、両者の厳密な区別は難しい。したがって、本明細書に記載の「半導体」と「導電体」は、互いに読み換えることができる場合がある。
　なお、本明細書等において、トランジスタの「オン状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に短絡しているとみなせる状態（「導通状態」ともいう。）をいう。また、トランジスタの「オフ状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に遮断しているとみなせる状態（「非導通状態」ともいう。）をいう。
　また、本明細書等において、「オン電流」とは、トランジスタがオン状態の時にソースとドレイン間に流れる電流をいう場合がある。また、「オフ電流」とは、トランジスタがオフ状態である時にソースとドレイン間に流れる電流をいう場合がある。
　また、本明細書等において、高電源電位ＶＤＤ（以下、単に「ＶＤＤ」または「Ｈ電位」ともいう）とは、低電源電位ＶＳＳよりも高い電位の電源電位を示す。また、低電源電位ＶＳＳ（以下、単に「ＶＳＳ」または「Ｌ電位」ともいう）とは、高電源電位ＶＤＤよりも低い電位の電源電位を示す。また、接地電位をＶＤＤまたはＶＳＳとして用いることもできる。例えばＶＤＤが接地電位の場合には、ＶＳＳは接地電位より低い電位であり、ＶＳＳが接地電位の場合には、ＶＤＤは接地電位より高い電位である。
　また、本明細書等において、ゲートとは、ゲート電極およびゲート配線の一部または全部のことをいう。ゲート配線とは、少なくとも一つのトランジスタのゲート電極と、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいう。
　また、本明細書等において、ソースとは、ソース領域、ソース電極、およびソース配線の一部または全部のことをいう。ソース領域とは、半導体層のうち、抵抗率が一定値以下の領域のことをいう。ソース電極とは、ソース領域に接続される部分の導電層のことをいう。ソース配線とは、少なくとも一つのトランジスタのソース電極と、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいう。
　また、本明細書等において、ドレインとは、ドレイン領域、ドレイン電極、及びドレイン配線の一部または全部のことをいう。ドレイン領域とは、半導体層のうち、抵抗率が一定値以下の領域のことをいう。ドレイン電極とは、ドレイン領域に接続される部分の導電層のことをいう。ドレイン配線とは、少なくとも一つのトランジスタのドレイン電極と、別の電極や別の配線とを電気的に接続させるための配線のことをいう。
（実施の形態１）
　本実施の形態では、電池制御回路、および当該電池制御回路を備えた蓄電装置の構成について説明する。
　本発明の一態様の電池制御回路、または当該電池制御回路を備えた蓄電装置を「ＢＴＯＳ」と呼ぶ場合がある。「ＢＴＯＳ」は、低い消費電力によりシステムを構築できる場合がある。「ＢＴＯＳ」は、簡便な回路によりシステムを構築できる場合がある。
　本発明の一態様の電池制御回路は、電池の制御を行う機能を有する。例えば、モードの切り替えを行う機能を有する。例えば、電池の充電または放電の条件を変更する機能を有する。モードとして例えば、定電流モード、定電圧モード、等が挙げられる。該条件は例えば、電流密度、上限電圧、下限電圧、等を含む。また、本発明の一態様の電池制御回路は、電池の保護を行う機能を有することが好ましい。例えば、電池の充電または放電を停止する機能を有する。例えば、過充電の検出に伴い、電池を放電する機能を有する。例えば、電池の異常を検出し、電池の動作を停止、あるいは電池の条件を変更する機能を有する。電池の動作を停止とは例えば、充電の停止、あるいは放電の停止が挙げられる。電池の異常とは例えば、過充電、過放電、充電時の過電流、放電時の過電流、ショート、後述するマイクロショート、動作温度の所定の範囲からの逸脱、等が挙げられる。また、本発明の一態様の電池制御回路は、電池保護回路と呼ばれる場合がある。
＜蓄電装置の一例１＞
　図１には蓄電装置１００の一例を示す。図１に示す蓄電装置１００は、電池制御回路１０１および組電池１２０を有する。電池制御回路１０１には、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタという）を用いた回路が搭載されることが好ましい。
　電池制御回路１０１は、回路１０１ａおよび回路１０１ｂを有する。
　回路１０１ａは、セルバランス回路１３０、検出回路１８５、検出回路１８６、検出回路ＭＳＤ、検出回路ＳＤ、温度センサＴＳおよび論理回路１８２を有する。
　また、回路１０１ｂは、トランジスタ１４０およびトランジスタ１５０を有する。トランジスタ１４０およびトランジスタ１５０として本明細書等に記載の様々なトランジスタ、例えば後述の実施の形態に示すトランジスタを用いることができる。なお、図１に示すようにトランジスタ１４０およびトランジスタ１５０はそれぞれ、寄生ダイオードを有することが好ましい。
　回路１０１ａが有するセルバランス回路１３０、検出回路１８５、検出回路１８６、検出回路ＭＳＤ、検出回路ＳＤ、温度センサＴＳおよび論理回路１８２が有するトランジスタとしてＯＳトランジスタを用いることができる。
　回路１０１ｂが有するトランジスタ１４０およびトランジスタ１５０の一例として、単結晶シリコンをチャネル形成領域に有するトランジスタを用いる例を考える。このような場合には例えば、シリコン基板上にトランジスタ１４０およびトランジスタ１５０を形成し、その上に、成膜プロセスを用いてＯＳトランジスタを形成することができ、回路１０１ａと回路１０１ｂを同じ基板上に形成することができる。これにより例えば、コストの低減を行うことができる。また、回路の集積化が可能となり、回路面積を縮小することができる。また、同一基板上に積層して回路１０１ａおよび回路１０１ｂを設けることにより、配線の引き回しの抵抗を削減することができる。トランジスタ１４０およびトランジスタ１５０には大電流が流れる場合があり、配線抵抗を下げることが好ましい。
　組電池１２０は複数の電池セル１２１を有する。図１ではｎ個の電池セル１２１を有する例を示す。第ｋの電池セル（ｋは１以上ｎ以下の整数）を電池セル１２１（ｋ）と表す場合がある。組電池１２０が有する複数の電池セルは電気的に直列に接続される。ここで図１においては組電池１２０が直列に接続された複数の電池セル１２１を有する例を示すが、組電池１２０は一つの電池のみを有してもよい。あるいは、組電池１２０が複数の電池を有し、該複数の電池が並列に複数接続されてもよい。
　ここで電池セルとして例えば、後述する実施の形態に示す二次電池を用いることができる。例えば、捲回された電池素子を有する二次電池を用いることができる。また、電池セルは外装体を有することが好ましい。例えば、円筒型の外装体、または角型の外装体等を用いることができる。外装体の材料として絶縁体に覆われた金属板、または絶縁体に挟まれた金属フィルム等を用いることができる。電池セルは例えば、一対の正極と負極を有する。また、電池セルは正極に電気的に接続される端子、および負極に電気的に接続される端子を有してもよい。また、電池セルが本発明の一態様の電池制御回路の一部の構成を有する場合がある。
　セルバランス回路１３０は、組電池１２０が有する個々の電池セル１２１の充電を制御する機能を有する。検出回路１８５は組電池１２０の過充電および過放電を検出する機能を有する。検出回路１８６は組電池１２０の放電過電流および充電過電流を検出する機能を有する。
　検出回路ＭＳＤはマイクロショートを検出する機能を有する。
　マイクロショートとは、二次電池の内部の微小な短絡のことを指しており、二次電池の正極と負極が短絡して充放電不可能の状態になるというほどではなく、微小な短絡部で短絡電流が短期間流れてしまう現象を指している。マイクロショートの原因は、充放電が複数回行われることによって、リチウムまたはコバルトなどの金属元素が電池内部で析出し、析出物が成長することにより、正極の一部と負極の一部で局所的な電流の集中が生じ、セパレータの一部が機能しなくなる箇所が発生すること、または副反応物が発生することにあると推定されている。
　検出回路ＳＤは例えば、組電池１２０を用いて動作させる回路の短絡を検出する。また、検出回路ＳＤは例えば、組電池１２０の充電電流および放電電流を検出する。
　電池制御回路１０１は、組電池１２０が有するｎ個の電池セル１２１のそれぞれの正極に電気的に接続される端子ＶＣ１乃至端子ＶＣＮと、第Ｎの電池セル１２１の負極に電気的に接続される端子ＶＳＳＳと、を有する。
　また、電池制御回路１０１は端子群ＡＨを有する。端子群ＡＨは一の端子、または複数の端子を有する。
　端子群ＡＨは、論理回路１８２に信号を与える機能、および論理回路１８２からの信号を電池制御回路１０１の外部に設けられる回路に与える機能を有することが好ましい。
　論理回路１８２は、検出回路１８５、検出回路１８６、検出回路ＳＤ、検出回路ＭＳＤおよび温度センサＴＳからの出力信号に応じて、トランジスタ１４０およびトランジスタ１５０の制御を行う機能を有する。また、論理回路１８２は、電池制御回路１０１の外部または内部に設けられる充電回路へ信号を与えてもよい。この場合には例えば、論理回路１８２から該充電回路に与えられる信号に応じて、二次電池の充電が制御される。ここで充電回路は例えば、電池の充電の条件を制御する機能を有する。あるいは、電池の充電の条件を制御する信号を、他の回路、例えば本発明の一態様が有するセルバランス回路、過充電検出回路、トランジスタ１４０、トランジスタ１５０、トランジスタ１４０およびトランジスタ１５０を制御する回路、等に与える。
　トランジスタ１４０およびトランジスタ１５０は、組電池１２０への充電または放電を制御する機能を有する。一例としては、トランジスタ１４０は、論理回路１８２が与える制御信号Ｔ１によって導通状態または非導通状態が制御され、組電池１２０を充電させるか否かが制御される。またトランジスタ１５０は、論理回路１８２が与える制御信号Ｔ２によって導通状態または非導通状態が制御され、組電池１２０を放電するか否かが制御される。また図１に示す例において、トランジスタ１４０のソースおよびドレインの一方は、端子ＶＳＳＳに電気的に接続される。トランジスタ１４０のソースおよびドレインの他方は、トランジスタ１５０のソースおよびドレインの一方に電気的に接続される。トランジスタ１５０のソースおよびドレインの他方は、端子ＶＭに電気的に接続される。端子ＶＭは例えば、充電器のマイナス極に電気的に接続される。また、端子ＶＭは例えば、放電の際の負荷に電気的に接続される。
　電池制御回路１０１は、組電池１２０が有する電池セル１２１の各端子の電圧値（モニタ電圧）、および組電池に流れる電流値（モニタ電流）を観測する機能を有してもよい。例えばトランジスタ１４０またはトランジスタ１５０のオン電流をモニタ電流として観測する構成としてもよい。あるいは、トランジスタ１４０等に直列に抵抗素子を設け、該抵抗素子の電流値を観測してもよい。
　温度センサＴＳは、電池セル１２１の温度を測定し、測定された温度に基づき電池セルの充電および放電を制御する機能を有してもよい。例えば低い温度においては二次電池の抵抗が増加する場合があるため、充電電流密度および放電電流密度を小さくする場合がある。また高い温度においては二次電池の抵抗が減少する場合があるため、放電電流密度を高くする場合がある。また、高い温度において充電電流を高くすることにより、二次電池特性の劣化が懸念される場合には例えば、劣化が抑制される充電電流に制御すればよい。充電条件、放電条件等のデータは、本発明の一態様の電池制御回路１０１が有する記憶回路等に格納されることが好ましい。また、充電により電池制御回路１０１、あるいは組電池１２０の温度が上昇する場合がある。このような場合には、測定される温度に合わせて、充電の制御を行うことが好ましい。例えば温度の上昇に伴い、充電電流を抑制すればよい。
　記憶素子として、図２Ａに示す記憶素子１１４の構成を用いることができる。図２Ａに示す記憶素子１１４は、容量素子１６１およびトランジスタ１６２を有する。
　トランジスタ１６２として、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。本発明の一態様の構成では、ＯＳトランジスタを有する記憶素子１１４を用いる構成とすることで、オフ時にソースとドレイン間を流れるリーク電流（以下、オフ電流）が極めて低いことを利用して、所望の電圧を記憶素子に保持させることができる。
　図２Ｂは、記憶素子１１４が有するトランジスタ１６２が第２のゲートを有する点が図２Ａと異なる。第２のゲートはバックゲート、あるいはボトムゲートと呼ばれる場合がある。ＯＳトランジスタが有する第２のゲートについては、後の実施の形態で詳述する。
　次に、セルバランス回路１３０および検出回路１８５の構成要素を説明する。
　図３は、一の電池セル１２１に対応するセルバランス回路１３０ａおよび検出回路１８５ａを示す。
　図１に示すセルバランス回路１３０は複数のセルバランス回路１３０ａを有し、一の電池セルに対して各々のセルバランス回路１３０ａはそれぞれ接続される。複数の電池セル１２１が直列に接続された構成において、一ずつの電池セル１２１に対してそれぞれ、セルバランス回路１３０ａおよびトランジスタ１３２を設け、該トランジスタ１３２を直接に接続することにより、直列に接続された複数の該電池セル１２１を充電する際に、電池セル１２１の間の充電電圧のばらつきを低減することができる。
　図３に示す検出回路１８５ａは、回路１８５ｃと回路１８５ｄを有する。検出回路１８５は過充電を検出する機能を有し、検出回路１８６は過放電を検出する機能を有する。
　図１に示す検出回路１８５は複数の検出回路１８５ａを有し、一の電池セルに対して各々の検出回路１８５ａはそれぞれ接続される。あるいは、図１に示す検出回路は、複数の電池セル１２１が直列に接続された構成に対して、一の検出回路１８５ａが設けられてもよい。
　図３において、トランジスタ１３２および抵抗素子１３１が直列に接続され、トランジスタ１３２のソースおよびドレインの一方は電池セル１２１の負極に、他方は抵抗素子の一方の電極にそれぞれ電気的に接続される。抵抗素子の他方の電極は、二次電池の正極に電気的に接続される。
　ここで、トランジスタ１３２のソースおよびドレインの一方が電池セル１２１の正極に、他方が抵抗素子１３１の一方の電極に、抵抗素子１３１の他方の電極が電池セル１２１の負極に、それぞれ電気的に接続されてもよい。
　また図３において、セルバランス回路１３０ａ、回路１８５ｃおよび回路１８５ｄはそれぞれ、コンパレータ１１３および記憶素子１１４を有する。記憶素子１１４は、容量素子１６１およびトランジスタ１６２を有する。セルバランス回路１３０ａ、回路１８５ｃおよび回路１８５ｄが有するそれぞれのコンパレータ１１３の非反転入力端子または反転入力端子の一方には、記憶素子１１４が電気的に接続される。記憶素子１１４において、それぞれの記憶素子１１４が有するトランジスタ１６２のソースおよびドレインの一方に、共通の端子、ここでは端子ＶＴが電気的に接続される。また、記憶素子１１４において、それぞれの記憶素子１１４が有するトランジスタ１６２のゲートに、端子（セルバランス回路１３０ａにおいては端子ＳＨ６、回路１８５ｃにおいては端子ＳＨ１、回路１８５ｄにおいては端子ＳＨ２）が電気的に接続される。
　図３において、セルバランス回路１３０ａは電池セル１２１の正極および負極に電気的に接続される。電池セル１２１の正極は端子ＶＣ１に電気的に接続され、負極は端子ＶＣ２に電気的に接続される。セルバランス回路１３０ａにおいて、記憶素子１１４が有するトランジスタ１６２のソースおよびドレインの他方にはコンパレータ１１３の反転入力端子が電気的に接続される。またセルバランス回路１３０ａにおいて、コンパレータ１１３の非反転入力端子は端子ＶＣ１に電気的に接続されることが好ましい。あるいは図３に示すように、コンパレータ１１３の非反転入力端子には端子ＶＣ１と端子ＶＣ２の間が抵抗分割された電圧が与えられてもよい。セルバランス回路１３０ａにおいて、記憶素子１１４が有するトランジスタ１６２のソースおよびドレインの他方に接続されるノードをノードＮ６とする。
　図３において、検出回路１８５ａは電池セル１２１の正極および負極に電気的に接続される。回路１８５ｃにおいて、トランジスタ１６２のソースおよびドレインの他方にはコンパレータの反転入力端子が電気的に接続される。また回路１８５ｃにおいて、コンパレータ１１３の非反転入力端子は端子ＶＣ１に電気的に接続されることが好ましい。あるいは図３に示すように、コンパレータ１１３の非反転入力端子には端子ＶＣ１と端子ＶＣ２の間が抵抗分割された電圧が与えられてもよい。回路１８５ｃにおいて、トランジスタ１６２のソースおよびドレインの他方に接続されるノードをノードＮ１とする。
　回路１８５ｄにおいて、トランジスタ１６２のソースおよびドレインの他方にはコンパレータの非反転入力端子が電気的に接続される。また回路１８５ｄにおいて、コンパレータ１１３の反転入力端子は端子ＶＣ１に電気的に接続されることが好ましい。あるいは図３に示すように、コンパレータ１１３の反転入力端子には端子ＶＣ１と端子ＶＣ２の間が抵抗分割された電圧が与えられてもよい。回路１８５ｄにおいて、トランジスタ１６２のソースおよびドレインの他方に接続されるノードをノードＮ２とする。
　セルバランス回路１３０および検出回路１８５において、それぞれの回路が有する容量素子１６１の他方の電極が接続されるノード（ここではノードＮ６、ノードＮ１およびノードＮ２）にはトランジスタ１６２をオフ状態にすることにより電位が保持される。
　端子ＶＴはセルバランス回路１３０、回路１８５ｃおよび回路１８５ｄに順次、アナログ信号を与える。ノードＮ６、ノードＮ１およびノードＮ２に順次、アナログ信号が与えられ、保持される。ノードＮ６、ノードＮ１およびノードＮ２のうち、第１のノードにアナログ信号を与えた後、ノードに接続されるトランジスタ１６２をオフ状態とすることにより、第１のノードの電位が保持される。その後、第２のノードに電位を与えて保持し、その後、第３のノードの電位を与えて保持する。トランジスタ１６２のオンとオフの制御は、端子ＳＨ１、端子ＳＨ２および端子ＳＨ６に与えられる信号により制御される。
　組電池１２０が有する電池セル１２１の一に対して、図３に示すセルバランス回路１３０および検出回路１８５をそれぞれ、設けることにより、複数の電池セル１２１のそれぞれにおいて、個別に、その両端の電圧差（正極と負極との電圧の差）を制御することができる。またセルバランス回路１３０は、電池セル１２１毎に、正極の第１の上限電圧として好ましい値を、記憶素子１１４に保持させることができる。
　セルバランス回路１３０は、電池セル１２１の正極の電圧と、コンパレータ１１３の非反転入力端子の電圧と、の関係に応じて、トランジスタ１３２をオン状態にするか、あるいはオフ状態にするか、の制御を行う。トランジスタ１３２の制御を行うことにより、抵抗素子１３１に流れる電流量と、電池セル１２１に流れる電流量と、の比を調整することができる。例えば、電池セル１２１の充電を停止する場合には、抵抗素子１３１に電流を流し、電池セル１２１に流れる電流を制限する。
　図１において、複数の電池セル１２１が端子ＶＣ１と端子ＶＳＳＳとの間に直列に電気的に接続されている。端子ＶＣ１と端子ＶＳＳＳとの間に電流を流すことにより、複数の電池セル１２１の充電を行う。
　複数の電池セル１２１のうち一の電池セル１２１において、正極が所定の電圧に達し、電流が制限される場合を考える。このような場合には、該電池セルに並列に接続されるトランジスタ１３２および抵抗素子１３１に電流を流すことにより、端子ＶＣ１と端子ＶＳＳＳとの間の電流の経路が遮断されることなく、正極が所定の電圧に達していないその他の電池セル１２１の充電を継続することができる。すなわち、充電が完了した電池セル１２１においては、トランジスタ１３２をオン状態とすることにより充電を停止し、充電が完了していない電池セル１２１においては、トランジスタ１３２をオフ状態として充電を継続する。
　電池セル１２１毎に例えば抵抗のばらつきがある場合、抵抗の低いある電池セル１２１の充電が先に完了し、ある電池セル１２１と比べて抵抗の高い電池セル１２１の充電が不充分となる場合がある。ここで、充電が不充分とは例えば、正極と負極の電圧差が所望の電圧より低いことを指す。セルバランス回路１３０を用いることにより、充電における電池セル１２１の正極の電圧を、それぞれの電池セルの負極の電圧を基準として制御することができる。
　本発明の一態様のセルバランス回路において、電池制御回路１０１の外部に設けられる回路、例えばＭＰＵあるいはＭＣＵ等の演算回路を用いることなく、一の電池セル、あるいは複数の電池セルの充電電圧、あるいは充電容量、等を制御することができる。
　すなわち、ｎ個のセルバランス回路１３０を用いることにより、複数の電池セル１２１の充電後の状態、例えば満充電時のばらつきを小さくすることができる。よって、組電池１２０全体としての容量が高まる場合がある。また、容量を高めることにより、電池セル１２１の充放電サイクルの回数を減少させることができる場合があるため、組電池１２０の耐久性が高まる場合がある。
　回路１８５ｃは、電池セル１２１毎に、電池セル１２１の充電における正極の第２の上限電圧を記憶素子１１４に保持させることができる。該第２の上限電圧は、過充電電圧と呼ばれる場合がある。回路１８５ｄは、放電における正極の下限電圧を記憶素子１１４に保持させることができる。該下限電圧は、過放電電圧と呼ばれる場合がある。
　なお、検出回路１８５を構成するコンパレータは、出力がＬレベルからＨレベルに変化する場合と、ＨレベルからＬレベルに変化する場合とで閾値が異なる、すなわちヒステリシスコンパレータとしてもよい。ヒステリシスコンパレータの参照電位の入力部に接続される記憶素子は２つの閾値を保持する機能を有することが好ましい。
　検出回路１８５において、電池制御回路１０１の外部に設けられる回路、例えばＭＰＵあるいはＭＣＵ等の演算回路を用いることなく、一の電池セル、あるいは複数の電池セルの過充電および過放電を検知し、電池セルの保護を行うことができる。過放電による電圧の低下が検知されると、本発明の一態様の制御回路は放電電流を遮断し、電圧の低下を防止する。放電電流の遮断が不充分な場合、リーク電流が生じ、電圧の低下が生じてしまう場合がある。パワーゲーティングを用いた回路構成により、リーク電流が抑制される場合がある。また、ＯＳトランジスタを用いた回路構成により、リーク電流が抑制される場合がある。
　電池セルは、該電池セルに接続されるセルバランス回路と、過充電を検出する回路と、においてそれぞれ、上限の電圧が制御される。セルバランス回路が検出する上限電圧は例えば、過充電を検出する回路が検出する上限電圧よりも低い。よって、充電を行う過程で、第１のステップによりセルバランス回路が電池セルの上限電圧への到達を検知し、充電条件を変更する。ここでは例えば、充電の電流密度を低くする。あるいは、放電を開始してもよい。その後、電池セルの充電電圧の上昇に伴い、過充電を検出する回路が検出する上限電圧への到達が検知される場合には、第２のステップにより電池セルの充電条件を変更する。ここでは例えば、充電を停止し、放電を開始する。
＜蓄電装置のさらなる構成要素＞
　以下に、本発明の一態様の蓄電装置が有するさらなる構成要素の一例を説明する。
　図４には、論理回路１８２の一例を示す。図４に示す論理回路１８２は、インターフェース回路ＩＦ、カウンタ回路ＣＮＤ、ラッチ回路ＬＴＣおよびトランジスタ１７２を有する。トランジスタ１７２としてＯＳトランジスタを用いることが好ましい。なお、図４に示す構成は、本発明の一態様の電池制御回路が有するＯＳトランジスタのみで構成されてもよいし、図４に示す構成の一部のみが本発明の一態様の電池制御回路が有するＯＳトランジスタにより構成されてもよい。図４に示す構成の一部のみが本発明の一態様の電池制御回路が有するＯＳトランジスタにより構成される場合には、他の一部が例えば単結晶シリコンを有するトランジスタ等により構成される。
　インターフェース回路ＩＦには、検出回路１８５の出力端子ＯＵＴ１１および出力端子ＯＵＴ１２からの信号、検出回路１８６の出力端子ＯＵＴ３１および出力端子ＯＵＴ３２からの信号、および検出回路ＳＤの出力端子ＯＵＴ４１からの信号が与えられる。出力端子ＯＵＴ１１は例えば、過充電に対応する信号を与える。出力端子ＯＵＴ１２は例えば、過放電に対応する信号を与える。出力端子ＯＵＴ３１は例えば、充電時の過電流に対応する信号を与える。出力端子ＯＵＴ３２は例えば、放電時の過電流に対応する信号を与える。
　インターフェース回路ＩＦは、異常を検知する信号、例えば過充電、過放電および過電流の少なくともいずれかに対応する信号の検知する場合に、信号ＰＧをトランジスタ１７２のゲートに与える。
　トランジスタ１７２はカウンタ回路ＣＮＤに接続される。
　カウンタ回路ＣＮＤは、信号ＰＧがトランジスタ１７２をオン状態とする信号、より具体的には例えば高電位信号を出力する場合には、カウンタと、遅延回路と、を動作させる。一方、信号ＰＧがトランジスタ１７２をオフ状態とする信号、より具体的には例えば低電位信号を出力する場合には、カウンタ回路ＣＮＤの動作を停止、あるいはカウンタ回路ＣＮＤを待機状態とすることができる。インターフェース回路ＩＦからカウンタ回路ＣＮＤおよびラッチ回路ＬＴＣに信号ｒｅｓが与えられる。信号ｒｅｓはリセット信号である。カウンタ回路ＣＮＤに信号ｒｅｓが与えられ、カウントを開始する。信号ｅｎはイネーブル信号である。カウンタ回路ＣＮＤは信号ｅｎにより動作を開始、あるいは動作を停止する。
　インターフェース回路ＩＦに異常を検知する信号が与えられる場合には、カウンタ回路ＣＮＤで一定期間、カウントを行った後、検知した異常に対応する信号が、カウンタ回路ＣＮＤを介してラッチ回路ＬＴＣに与えられる。
　ラッチ回路ＬＴＣは検知した異常に応じてトランジスタ１４０またはトランジスタ１５０のゲートに、トランジスタをオフ状態とする信号を与える。
　図５Ａには検出回路１８６の回路図の一例を示す。検出回路１８６は２つのコンパレータ１１３を有する。
　一方のコンパレータ１１３の非反転入力端子には放電過電流検出に対応する電圧が保持される記憶素子１１４が電気的に接続される。記憶素子１１４が有するトランジスタのゲートには端子ＳＨ３が電気的に接続される。また、反転入力端子には端子ＳＥＮＳが電気的に接続される。反転入力端子に与えられる電圧により過電流を検出すると、出力端子ＯＵＴ３２からの出力が反転する。
　他方のコンパレータ１１３の非反転入力端子には端子ＳＥＮＳが電気的に接続される。また、反転入力端子には充電過電流検出に対応する記憶素子１１４が電気的に接続される。記憶素子１１４が有するトランジスタのゲートには端子ＳＨ４が電気的に接続される。非反転入力端子に与えられる電圧により過電流を検出すると、出力端子ＯＵＴ３１からの出力が反転する。
　温度センサＴＳは、組電池１２０、あるいは組電池１２０を含む蓄電装置１００の温度を測定する機能を有する。図５Ｂは温度センサＴＳの一例を示す回路図である。なお、図５Ｂに示す回路図は、温度センサＴＳの一部の回路を表す場合がある。
　図５Ｂにおいて、温度センサＴＳはコンパレータ１１３を３つ有し、それぞれのコンパレータの反転入力端子には異なる温度に対応する電圧ＶＴ（ＶＴ＝Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３）がそれぞれ与えられる。与えられたそれぞれの電圧ＶＴは、反転入力端子に電気的に接続された記憶素子１１４により保持される。電圧Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３は例えば電圧生成回路１１９から与えられてもよい。
　入力端子Ｖｔには測定された温度に対応する電圧が与えられる。入力端子Ｖｔは３つのコンパレータ１１３のそれぞれの非反転入力端子に与えられる。
　入力端子Ｖｔに与えられた電圧とそれぞれのコンパレータ１１３の反転入力端子の電圧との比較結果に対応し、それぞれのコンパレータの出力端子（出力端子ＯＵＴ５１、出力端子ＯＵＴ５２、出力端子ＯＵＴ５３）から信号が出力され、温度を判定することができる。
　ＯＳトランジスタは温度が上昇すると抵抗値が小さくなる性質を有する。この性質を利用して、環境温度を電圧に変換することができる。この電圧を例えば、入力端子Ｖｔに与えればよい。
　論理回路１８２は、温度センサＴＳの出力を検知し、組電池１２０の動作可能な温度範囲を超えた場合、トランジスタ１４０および（または）トランジスタ１５０を非導通とし、充電および（または）放電を停止する構成としてもよい。
＜電池セル＞
　電池セル１２１としてリチウムイオン二次電池セルを用いることができる。リチウムイオン二次電池セルが有する正極活物質は、キャリアイオンとなる金属（以降、元素Ａ）を有することが好ましい。元素Ａとして例えばリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、およびカルシウム、ベリリウム、マグネシウム等の第２族の元素を用いることができる。
　正極活物質において、充電に伴いキャリアイオンが正極活物質から脱離する。元素Ａの脱離が多ければ、二次電池の容量に寄与するイオンが多く、容量が増大する。一方、元素Ａの脱離が多いと、正極活物質が有する化合物の結晶構造が崩れやすくなる。正極活物質の結晶構造の崩れは、充放電サイクルに伴う放電容量の低下を招く場合がある。本発明の一態様の正極活物質が元素Ｘを有することにより、二次電池の充電時にキャリアイオンが脱離する際の結晶構造の崩れが抑制される場合がある。元素Ｘは例えば、その一部が元素Ａの位置に置換される。元素Ｘとしてマグネシウム、カルシウム、ジルコニウム、ランタン、バリウム等の元素を用いることができる。また例えば元素Ｘとして銅、カリウム、ナトリウム、亜鉛等の元素を用いることができる。また元素Ｘとして上記に示す元素のうち二以上を組み合わせて用いてもよい。
　また、正極活物質は、元素Ｘに加えてハロゲンを有することが好ましい。フッ素、塩素等のハロゲンを有することが好ましい。正極活物質が該ハロゲンを有することにより、元素Ｘの元素Ａの位置への置換が促進される場合がある。
　正極活物質が元素Ｘを有する場合、あるいは元素Ｘに加えてハロゲンを有する場合、正極活物質の表面における電気伝導度が抑制される場合がある。
　また、正極活物質は、二次電池の充電および放電により価数が変化する金属（以降、元素Ｍ）を有する。元素Ｍは例えば、遷移金属である。正極活物質は例えば元素Ｍとしてコバルト、ニッケル、マンガンのうち一以上を有し、特にコバルトを有する。また、元素Ｍの位置に、アルミニウムなど、価数変化がなく、かつ元素Ｍと同じ価数をとり得る元素、より具体的には例えば三価の典型元素を有してもよい。前述の元素Ｘは例えば、元素Ｍの位置に置換されてもよい。また正極活物質が酸化物である場合には、元素Ｘは酸素の位置に置換されてもよい。
　正極活物質として例えば、層状岩塩型結晶構造を有するリチウム複合酸化物を用いることが好ましい。より具体的には例えば層状岩塩型結晶構造を有するリチウム複合酸化物として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケル、マンガンおよびコバルトを有するリチウム複合酸化物、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムを有するリチウム複合酸化物、等を用いることができる。また、これらの正極活物質は空間群Ｒ−３ｍで表されることが好ましい。
　層状岩塩型結晶構造を有する正極活物質において、充電深度を高めると結晶構造の崩れが生じる場合がある。ここで結晶構造の崩れとは例えば層のズレである。結晶構造の崩れが不可逆な場合には、充電と放電の繰り返しに伴い二次電池の容量の低下が生じる場合がある。
　正極活物質が元素Ｘを有することにより例えば、充電深度が深くなっても、上記の層のズレが抑制される。ズレを抑制することにより、充放電における体積の変化を小さくすることができる。よって、正極活物質は、優れたサイクル特性を実現することができる。また、正極活物質は、高電圧の充電状態において安定な結晶構造を取り得る。よって、正極活物質は、高電圧の充電状態を保持した場合において、ショートが生じづらい場合がある。そのような場合には安全性がより向上するため、好ましい。
　正極活物質では、十分に放電された状態と、高電圧で充電された状態における、結晶構造の変化および同数の遷移金属原子あたりで比較した場合の体積の差が小さい。
　正極活物質は化学式ＡＭｙＯＺ（ｙ＞０、ｚ＞０）で表わされる場合がある。例えばコバルト酸リチウムはＬｉＣｏＯ２で表される場合がある。また例えばニッケル酸リチウムはＬｉＮｉＯ２で表される場合がある。
　元素Ｘを有する、正極活物質では、充電深度が０．８以上の場合において、空間群Ｒ−３ｍで表され、スピネル型結晶構造ではないものの、元素Ｍ（例えばコバルト）、元素Ｘ（例えばマグネシウム）、等のイオンが酸素６配位位置を占め、陽イオンの配列がスピネル型と似た対称性を有する場合がある。本構造を本明細書等では擬スピネル型の結晶構造と呼ぶ。なお、擬スピネル型の結晶構造は、リチウムなどの軽元素は酸素４配位位置を占める場合があり、この場合もイオンの配列がスピネル型と似た対称性を有する。
　充電に伴うキャリアイオンの脱離により、正極活物質の構造は不安定となる。擬スピネル型結晶構造は、キャリアイオンが脱離したにもかかわらず、高い安定性を保つことができる構造である、といえる。
　充電深度が高い場合において、擬スピネル型構造を有する正極活物質を二次電池に用いることにより、高い充電電圧においても、充電が可能となる。本発明の一態様の電池制御回路は例えば、記憶素子１１４を用いることにより、正極活物質の特性に合わせて、セルバランス、過充電検知、過放電検知、等に用いられる設定電圧を自由に変更することができる。よって例えば、正極活物質のように、充電電圧が高く、優れた特性を有する場合において、安全性を保ったまま、その優れた特性を充分に発揮することができる。
　また擬スピネル型の結晶構造は、層間にランダムにＬｉを有するもののＣｄＣｌ２型の結晶構造に類似する結晶構造であるということもできる。このＣｄＣｌ２型に類似した結晶構造は、ニッケル酸リチウムを充電深度０．９４まで充電したとき（Ｌｉ０．０６ＮｉＯ２）の結晶構造と近いが、純粋なコバルト酸リチウム、またはコバルトを多く含む層状岩塩型の正極活物質では通常この結晶構造を取らないことが知られている。
　層状岩塩型結晶、および岩塩型結晶の陰イオンは立方最密充填構造（面心立方格子構造）をとる。擬スピネル型結晶も、陰イオンは立方最密充填構造をとると推定される。これらが接するとき、陰イオンにより構成される立方最密充填構造の向きが揃う結晶面が存在する。ただし、層状岩塩型結晶および擬スピネル型結晶の空間群はＲ−３ｍであり、岩塩型結晶の空間群Ｆｍ−３ｍ（一般的な岩塩型結晶の空間群）およびＦｄ−３ｍ（最も単純な対称性を有する岩塩型結晶の空間群）とは異なるため、上記の条件を満たす結晶面のミラー指数は層状岩塩型結晶および擬スピネル型結晶と、岩塩型結晶では異なる。本明細書では、層状岩塩型結晶、擬スピネル型結晶、および岩塩型結晶において、陰イオンにより構成される立方最密充填構造の向きが揃うとき、結晶の配向が概略一致する、と言う場合がある。
　擬スピネル型の結晶構造は、ユニットセルにおけるコバルトと酸素の座標を、Ｃｏ（０，０，０．５）、Ｏ（０，０，ｘ）、０．２０≦ｘ≦０．２５の範囲内で示すことができる。
　正極活物質において、充電深度０の体積におけるユニットセルの体積と、充電深度０．８２の擬スピネル型結晶構造のユニットセルあたりの体積の差は２．５％以下が好ましく、２．２％以下がさらに好ましい。
　擬スピネル型の結晶構造では、２θ＝１９．３０±０．２０°（１９．１０°以上１９．５０°以下）、および２θ＝４５．５５±０．１０°（４５．４５°以上４５．６５°以下）に回折ピークが出現する。より詳しく述べれば、２θ＝１９．３０±０．１０°（１９．２０°以上１９．４０°以下）、および２θ＝４５．５５±０．０５°（４５．５０°以上４５．６０以下）に鋭い回折ピークが出現する。
　なお、正極活物質は高電圧で充電したとき擬スピネル型の結晶構造を有するが、粒子のすべてが擬スピネル型の結晶構造でなくてもよい。他の結晶構造を含んでいてもよいし、一部が非晶質であってもよい。ただし、ＸＲＤパターンについてリートベルト解析を行ったとき、擬スピネル型の結晶構造が５０ｗｔ％以上であることが好ましく、６０ｗｔ％以上であることがより好ましく、６６ｗｔ％以上であることがさらに好ましい。擬スピネル型の結晶構造が５０ｗｔ％以上、より好ましくは６０ｗｔ％以上、さらに好ましくは６６ｗｔ％以上あれば、十分にサイクル特性に優れた正極活物質とすることができる。
　元素Ｘの原子数は、元素Ｍの原子数の０．００１倍以上０．１倍以下が好ましく、０．０１より大きく０．０４未満がより好ましく、０．０２程度がさらに好ましい。ここで示す元素Ｘの濃度は例えば、ＩＣＰ−ＭＳ等を用いて正極活物質の粒子全体の元素分析を行った値であってもよいし、正極活物質の作製の過程における原料の配合の値に基づいてもよい。
　元素Ｍとしてコバルトおよびニッケルを有する場合には、コバルトとニッケルの原子数の和（Ｃｏ＋Ｎｉ）に占める、ニッケルの原子数（Ｎｉ）の割合Ｎｉ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）が、０．１未満であることが好ましく、０．０７５以下であることがより好ましい。
　正極活物質は、上記に挙げた材料に限られない。
　正極活物質として例えば、スピネル型結晶構造を有する複合酸化物等を用いることができる。また、正極活物質として例えば、ポリアニオン系の材料を用いることができる。ポリアニオン系の材料として例えば、オリビン型の結晶構造を有する材料、ナシコン型の材料、等が挙げられる。また、正極活物質として例えば、硫黄を有する材料を用いることができる。
　スピネル型の結晶構造を有する材料として例えば、ＬｉＭ２Ｏ４で表される複合酸化物を用いることができる。元素ＭとしてＭｎを有することが好ましい。例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４を用いることができる。また元素Ｍとして、Ｍｎに加えてＮｉを有することにより、二次電池の放電電圧が向上し、エネルギー密度が向上する場合があり、好ましい。また、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合することにより、二次電池の特性を向上させることができ好ましい。
　ポリアニオン系の材料として例えば、酸素と、金属Ａと、金属Ｍと、元素Ｚと、を有する複合酸化物を用いることができる。金属ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｍｇの一以上であり、金属ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂの一以上であり、元素ＺはＳ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉの一以上である。
　オリビン型の結晶構造を有する材料として例えば、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を用いることができる。
　また、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料を用いることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
　また、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物を用いることができる。
　また、正極活物質として、ＮａＦｅＦ３、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いてもよい。
　また、正極活物質として、一般式ＬｉＭＢＯ３（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ））で表されるホウ酸塩系材料を用いてもよい。
　ナトリウムを有する材料として例えば、ＮａＦｅＯ２、Ｎａ２／３［Ｆｅ１／２Ｍｎ１／２］Ｏ２、Ｎａ２／３［Ｎｉ１／３Ｍｎ２／３］Ｏ２、Ｎａ２Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３、Ｎａ２ＦｅＰＯ４Ｆ、ＮａＶＰＯ４Ｆ、ＮａＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ））、Ｎａ２ＦｅＰＯ４Ｆ、またはＮａ４Ｃｏ３（ＰＯ４）２Ｐ２Ｏ７、などのナトリウム含有酸化物を正極活物質として用いてもよい。
　また、正極活物質として、リチウム含有金属硫化物を用いてもよい。例えば、Ｌｉ２ＴｉＳ３、Ｌｉ３ＮｂＳ４などが挙げられる。
　本発明の一態様の正極活物質として、上記に挙げる材料のうち、二以上を混合して用いてもよい。
　一般的な二次電池において、充電電圧が高くなるのに伴い、正極活物質の構造が不安定となり、正極活物質が有する元素Ｍが電解液中に溶出する場合がある。元素Ｍが電解液中に溶出することにより例えば、正極の容量が低下してしまう場合がある。正極の容量の低下は、二次電池の容量の低下を招く。また、電解液中に溶出した元素Ｍが、二次電池の負極の表面に析出する場合がある。析出した元素Ｍの負極の反応の阻害は、二次電池の容量の低下を招く。
　本発明の一態様の正極活物質を用いた二次電池では、高い充電電圧においても正極活物質の構造が安定であるため、正極活物質が有する元素Ｍの電解液中への溶出を抑制することができる。
　本明細書等において、本発明の一態様の正極活物質は、正極材料、あるいは二次電池用正極材、等と表現される場合がある。また本明細書等において、本発明の一態様の正極活物質は、化合物を有することが好ましい。また本明細書等において、本発明の一態様の正極活物質は、組成物を有することが好ましい。また本明細書等において、本発明の一態様の正極活物質は、複合体を有することが好ましい。
　本発明の一態様の電池セルは、電解質を有することが好ましい。電解質として、硫化物系、酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質、またはＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができる。固体電解質を用いる場合には、セパレータおよびスペーサの一方または両方の設置が不要となる。また、電池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。
　固体電解質層が有する固体電解質としては、例えば硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、ハロゲン化物系固体電解質等を用いることができる。
　硫化物系固体電解質には、チオシリコン系（Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２、Ｌｉ３．２５Ｇｅ０．２５Ｐ０．７５Ｓ４等）、硫化物ガラス（７０Ｌｉ２Ｓ・３０Ｐ２Ｓ５、３０Ｌｉ２Ｓ・２６Ｂ２Ｓ３・４４ＬｉＩ、６３Ｌｉ２Ｓ・３８ＳｉＳ２・１Ｌｉ３ＰＯ４、５７Ｌｉ２Ｓ・３８ＳｉＳ２・５Ｌｉ４ＳｉＯ４、５０Ｌｉ２Ｓ・５０ＧｅＳ２等）、硫化物結晶化ガラス（Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１、Ｌｉ３．２５Ｐ０．９５Ｓ４等）が含まれる。硫化物系固体電解質は、高い伝導度を有する材料がある、低い温度で合成可能、また比較的やわらかいため充放電を経ても導電経路が保たれやすい等の利点がある。
　酸化物系固体電解質には、ペロブスカイト型結晶構造を有する材料（Ｌａ２／３−ｘＬｉ３ｘＴｉＯ３等）、ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶構造を有する材料（Ｌｉ１−ＸＡｌＸＴｉ２−Ｘ（ＰＯ４）３等）、ガーネット型結晶構造を有する材料（Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２等）、ＬＩＳＩＣＯＮ型結晶構造を有する材料（Ｌｉ１４ＺｎＧｅ４Ｏ１６等）、ＬＬＺＯ（Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）、酸化物ガラス（Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ４ＳｉＯ４、５０Ｌｉ４ＳｉＯ４・５０Ｌｉ３ＢＯ３等）、酸化物結晶化ガラス（Ｌｉ１．０７Ａｌ０．６９Ｔｉ１．４６（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３等）が含まれる。酸化物系固体電解質は、大気中で安定であるといった利点がある。
　ハロゲン化物系固体電解質には、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ３ＩｎＢｒ６、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ等が含まれる。また、これらハロゲン化物系固体電解質を、ポーラス酸化アルミニウムまたはポーラスシリカの細孔に充填したコンポジット材料も固体電解質として用いることができる。
　また、異なる固体電解質を混合して用いてもよい。
　中でも、ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶構造を有するＬｉ１＋ｘＡｌｘＴｉ２−ｘ（ＰＯ４）３（０〔ｘ〔１）（以下、ＬＡＴＰ）は、アルミニウムとチタンという、本発明の一態様の二次電池４００に用いる正極活物質が有してもよい元素を含むため、サイクル特性の向上について相乗効果が期待でき好ましい。また、工程の削減による生産性の向上も期待できる。なお本明細書等において、ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶構造とは、Ｍ２（ＡＯ４）３（Ｍ：遷移金属、Ａ：Ｓ、Ｐ、Ａｓ、Ｍｏ、Ｗ等）で表される化合物であり、ＭＯ６八面体とＡＯ４四面体が頂点を共有して３次元的に配列した構造を有するものをいう。
　また、本発明の一態様の電池セルは、電解液を有してもよい。電解液は例えば、溶媒と電解質を有する。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の１種、又はこれらのうちの２種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
　また、電解液の溶媒として、難燃性および難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つ又は複数用いることで、二次電池の内部領域短絡または過充電等によって内部領域温度が上昇しても、二次電池の破裂および発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオンからなり、有機カチオンとアニオンとを含む。電解液に用いる有機カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、および四級ホスホニウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオン、イミダゾリウムカチオンおよびピリジニウムカチオン等の芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、１価のアミド系アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、パーフルオロアルキルボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、またはパーフルオロアルキルホスフェートアニオン等が挙げられる。
　また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
　二次電池に用いる電解液は、粒状のごみおよび電解液の構成元素以外の元素（以下、単に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。
　また、電解液にビニレンカーボネート、プロパンスルトン（ＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン（ＴＢＢ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、リチウムビス（オキサレート）ボレート（ＬｉＢＯＢ）、またスクシノニトリル、アジポニトリル等のジニトリル化合物などの添加剤を添加してもよい。添加する材料の濃度は、例えば溶媒全体に対して０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とすればよい。
　また、ポリマーを電解液で膨潤させたポリマーゲル電解質を用いてもよい。
　ポリマーゲル電解質を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、二次電池の薄型化および軽量化が可能である。
　ゲル化されるポリマーとして、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等を用いることができる。
　ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキシド構造を有するポリマー、ＰＶＤＦ、およびポリアクリロニトリル等、およびそれらを含む共重合体等を用いることができる。例えばＰＶＤＦとヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体であるＰＶＤＦ−ＨＦＰを用いることができる。また、形成されるポリマーは、多孔質形状を有してもよい。
＜トランジスタ＞
　本発明の一態様の構成では、ＯＳトランジスタを有する記憶素子を用いる構成とすることで、オフ時にソースとドレイン間を流れるリーク電流（以下、オフ電流）が極めて低いことを利用して、参照電圧を記憶素子に保持させることができる。このとき、記憶素子の電源をオフ状態にすることができるため、ＯＳトランジスタを有する記憶素子を用いることにより、極めて低い消費電力で、参照電圧を保持させることができる。
　また、ＯＳトランジスタを有する記憶素子は、アナログ電位を保持することができる。例えば、二次電池の電圧を、アナログ−デジタル変換回路を用いてデジタル値に変換することなく、記憶素子に保持することができる。変換回路が不要となり、回路面積を縮小することができる。
　加えてＯＳトランジスタを用いた記憶素子では、電荷を充電又は放電することによって参照電圧の書き換えおよび読み出しが可能となるため、実質的に無制限回のモニタ電圧の取得および読み出しが可能である。ＯＳトランジスタを用いた記憶素子は、磁気メモリあるいは抵抗変化型メモリなどとは異なり原子レベルでの構造変化を伴わないため、書き換え耐性に優れている。またＯＳトランジスタを用いた記憶素子は、繰り返し書き換え動作を行っても、フラッシュメモリで生じるような電子捕獲中心の増加による特性不安定性が認められない。
　またＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて低く、高温環境下においてもスイッチング特性が良好といった特性を有する。そのため、高温環境下においても、組電池１２０への充電または放電の制御を誤動作なく行うことができる。
　またＯＳトランジスタを用いた記憶素子は、Ｓｉトランジスタを用いた回路上などに積層することで自由に配置可能であるため、集積化を容易に行うことができる。またＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタと同様の製造装置を用いて作製することが可能であるため、低コストで作製可能である。
　またＯＳトランジスタは、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極に加えて、バックゲート電極を含む、４端子の半導体素子とすることができる。ゲート電極またはバックゲート電極に与える電圧に応じて、ソースとドレインとの間を流れる信号の入出力が独立制御可能な電気回路網で構成することができる。そのため、ＬＳＩと同一思考で回路設計を行うことができる。加えてＯＳトランジスタは、高温環境下において、Ｓｉトランジスタよりも優れた電気特性を有する。具体的には、１００℃以上２００℃以下、好ましくは１２５℃以上１５０℃以下といった高温下においてもオン電流とオフ電流の比が大きいため、良好なスイッチング動作を行うことができる。
　トランジスタ１６２としてＯＳトランジスタを用いることが好ましい。また、トランジスタ１３２としてＯＳトランジスタを用いてもよい。
　また、コンパレータをＯＳトランジスタを用いて構成してもよい。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
　本実施の形態では、本発明の一形態に係わる半導体装置の構成例について説明する。本発明の一形態に係わる半導体装置は、充放電中の二次電池において、二次電池の正極負極間電位を所定の時間ごとにサンプリングし（取得し）、サンプリングした電位と、サンプリング後の正極負極間電位とを比較することで、マイクロショートによる瞬間的な電位変動（ここでは、電位が下がる）を検知する機能を有する。所定時間ごとのサンプリングを繰り返すことで、充放電中における二次電池の電位変動に対応し、また、当該半導体装置は、二次電池の正極負極間電位を用いて動作させることができる。
　なお、本実施の形態では、充電中の二次電池において、二次電池および半導体装置の電位変動を、タイミングチャート等を用いて説明する。放電中の電位変動については、当業者であれば容易に理解できるため、その説明は省略する。
＜検出回路の一例＞
　図６Ａは、検出回路ＭＳＤの構成例を示す回路図である。検出回路ＭＳＤは、トランジスタ１１乃至トランジスタ１５、容量素子Ｃ１１、および、コンパレータ５０を有する。なお、本明細書等で説明する図面においては、主な信号の流れを矢印または線で示しており、電源線等は省略する場合がある。検出回路ＭＳＤが有するコンパレータ５０として、ヒステリシスコンパレータを用いてもよい。なお、検出回路ＭＳＤは複数の直列に接続された電池セルにおいて検出を行ってもよいし、電池セルの一毎に検出をおこなってもよい。
　また、図６Ａに示す検出回路ＭＳＤは、端子ＶＣ１、所定の電位ＶＢ１が供給される配線ＶＢ１＿ＩＮ、所定の電位ＶＢ２が供給される配線ＶＢ２＿ＩＮ、サンプリング信号が供給される配線ＳＨ＿ＩＮ、および、出力端子Ｓ＿ＯＵＴを有する。
　ここで、所定の電位ＶＢ１は、所定の電位ＶＢ２より高い電位であり、所定の電位ＶＢ２は、端子ＶＳＳＳの電位より高い電位である。
　図６Ｂは検出回路ＭＳＤが有するトランジスタ１１乃至トランジスタ１５が第２のゲートを有する点が図６Ａと異なる。
　図６Ｃは端子ＶＳＳＳを有する点、配線ＶＢ１＿ＩＮに接続される記憶素子１１４を有する点と、配線ＶＢ２＿ＩＮに接続される記憶素子１１４を有する点と、が図６Ｂと異なる。また図６Ｃにおいて、トランジスタ１１のソースおよびドレインの一方と、トランジスタ１３のソースおよびドレインの一方と、容量素子Ｃ１１の一方の電極と、は端子ＶＳＳＳに電気的に接続される。電位ＶＢ１および電位ＶＢ２が記憶素子１１４を介してそれぞれ配線ＶＢ１＿ＩＮおよび介して配線ＶＢ＿２に与えられるため、記憶素子１１４により与えた電位を保持することができる。よって、電位ＶＢ１および電位ＶＢ２を供給する電圧生成回路、より具体的には例えば電圧生成回路１１９の電源をオフとする、あるいは待機状態とすることができる。
　トランジスタ１１乃至トランジスタ１５は、ｎチャネル型のトランジスタである。本明細書等では、検出回路ＭＳＤを、ｎチャネル型のトランジスタを用いて構成した例を示すが、ｐチャネル型のトランジスタであってもよい。ｎチャネル型のトランジスタを用いて構成した回路図から、トランジスタをｐチャネル型に変更することは、当業者であれば容易に理解できるため、その説明は省略する。
　検出回路ＭＳＤにおいて、トランジスタ１１のソースまたはドレインの一方は、端子ＶＳＳＳと電気的に接続され、トランジスタ１１のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ１２のソースまたはドレインの一方、および、トランジスタ１５のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、トランジスタ１１のゲートは、配線ＶＢ１＿ＩＮと電気的に接続され、トランジスタ１２のソースまたはドレインの他方、および、トランジスタ１２のゲートは、端子ＶＣ１と電気的に接続される。
　トランジスタ１３のソースまたはドレインの一方は、端子ＶＳＳＳと電気的に接続され、トランジスタ１３のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ１４のソースまたはドレインの一方、および、コンパレータ５０の反転入力端子と電気的に接続され、トランジスタ１３のゲートは、配線ＶＢ２＿ＩＮと電気的に接続され、トランジスタ１４のソースまたはドレインの他方、および、トランジスタ１４のゲートは、端子ＶＣ１と電気的に接続される。
　また、トランジスタ１５のソースまたはドレインの他方は、容量素子Ｃ１１の他方の端子、および、コンパレータ５０の非反転入力端子と電気的に接続され、トランジスタ１５のゲートは、配線ＳＨ＿ＩＮと電気的に接続され、容量素子Ｃ１１の一方の端子は、端子ＶＳＳＳと電気的に接続され、コンパレータ５０の出力端子は、出力端子Ｓ＿ＯＵＴと電気的に接続される。なお、容量素子Ｃ１１の一方の端子は、所定の電位が供給される配線であれば、端子ＶＳＳＳ以外の配線と電気的に接続されてもよい。
　ここで、トランジスタ１１のソースまたはドレインの他方と、トランジスタ１２のソースまたはドレインの一方、および、トランジスタ１５のソースまたはドレインの一方が、電気的に接続された接続部をノードＮ１１と呼称し、トランジスタ１３のソースまたはドレインの他方と、トランジスタ１４のソースまたはドレインの一方、および、コンパレータ５０の反転入力端子が、電気的に接続された接続部をノードＮ１２と呼称し、トランジスタ１５のソースまたはドレインの他方と、容量素子Ｃ１１の他方の端子、および、コンパレータ５０の非反転入力端子が、電気的に接続された接続部をノードＮ１３と呼称する。
　また、トランジスタ１１およびトランジスタ１２は、第１ソースフォロワを構成し、トランジスタ１３およびトランジスタ１４は、第２ソースフォロワを構成する。すなわち、トランジスタ１１のゲートは、第１ソースフォロワの入力に相当し、第１ソースフォロワはノードＮ１１に信号を出力する。トランジスタ１３のゲートは、第２ソースフォロワの入力に相当し、第２ソースフォロワはノードＮ１２に信号を出力する。
　検出回路ＭＳＤの動作の一例を図６Ｃに示す回路を用いて説明する。
　組電池において充電が開始されると、配線ＳＨ＿ＩＮへ与えられるサンプリング信号は所定の時間ごとにハイレベルとなる。電位ＶＢ１として電位ＶＢ２より高い電位を与える。充電に伴い、ノードＮ１１の電位およびノードＮ１２の電位が上昇する。
　マイクロショートの発生により正極電位が瞬間的に低下すると、ノードＮ１１およびノードＮ１２の電位は瞬間的に低下する。一方、配線ＳＨ＿ＩＮへ与えられるサンプリング信号がローレベルの場合、ノードＮ１３の電位はノードＮ１１の電位に影響されず、ノードＮ１２の電位がノードＮ１３の電位より低くなる。すると、コンパレータ５０の出力が反転し、マイクロショートが検出される。
　また、マイクロショートの検出精度を高めるため、二次電池の電圧をアナログデジタル変換回路によりデジタルデータに変換し、プロセッサユニット等を用いて該デジタルデータを基に演算を行い、充電の波形または放電の波形を解析し、マイクロショートの検出、またはマイクロショートの予測を行ってもよい。例えば、充電の波形または放電の波形において、各時間ステップの電圧誤差の変位を用いてマイクロショートの検出、あるいは予測を行う。電圧誤差の変位とは、電圧誤差を算出し、前のステップとの差を算出することにより求められる。
　マイクロショートの検出精度を高めるため、ニューラルネットワークを用いてもよい。
　ニューラルネットワークとは手法であり、ニューラルネットワーク部（例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＡＰＵ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、メモリなどを含む）で行うニューラルネットワーク処理である。なお、ＡＰＵは、ＣＰＵとＧＰＵを一つに統合したチップを指している。
　デバイスに搭載される二次電池は、放電に関しては使用者の使用方法に依存しやすいためランダムであるが、充電に関しては充電条件が決まっているため、放電に比べれば充電のカーブは予想しやすいといえる。ある程度多くの充電カーブを学習用のデータとすることで正確な値をニューラルネットワークを用いて予測することができる。充電カーブを取得すれば、ニューラルネットワークを利用してＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｅ）等を得ることができる。ニューラルネットワークの演算には例えばマイクロプロセッサ等を用いればよい。
　具体的には、得られる様々なデータを機械学習または人工知能を用いて評価、及び学習し、予想される二次電池の劣化度合いを解析し、異常があれば二次電池への充電を停止、または定電流充電の電流密度を調整する。
　例えば、電気自動車において、走行中に学習データの取得ができ、二次電池の劣化状態を把握することができる。なお、二次電池の劣化状態の予測にはニューラルネットワークを用いる。ニューラルネットワークは、隠れ層を複数有するニューラルネットワーク、すなわち、ディープニューラルネットワークによって構成することができる。なお、ディープニューラルネットワークにおける学習を、ディープラーニングと呼ぶことがある。
　機械学習は、まず、学習データから特徴値を抽出する。時間によって変化する相対的変化量を特徴値として抽出し、抽出された特徴値に基づいてニューラルネットワークを学習させる。学習手段は時間区間ごとに互いに異なる学習パターンに基づいてニューラルネットワークを学習させることができる。学習データに基づいた学習結果に従ってニューラルネットワークに適用された結合重みを更新することができる。
　ニューラルネットワークを用いて行う二次電池の充電状態推定方法としては、回帰モデル、例えばカルマンフィルタなどを用いて計算処理して得ることもできる。
　カルマンフィルタは、無限インパルス応答フィルタの一種である。また、重回帰分析は多変量解析の一つであり、回帰分析の独立変数を複数にしたものである。重回帰分析としては、最小二乗法などがある。回帰分析では観測値の時系列が多く必要とされる一方、カルマンフィルタは、ある程度のデータの蓄積さえあれば、逐次的に最適な補正係数が得られるメリットを有する。また、カルマンフィルタは、非定常時系列に対しても適用できる。
　二次電池の内部抵抗及び充電率（ＳＯＣ）を推定する方法として、非線形カルマンフィルタ（具体的には無香料カルマンフィルタ（ＵＫＦとも呼ぶ））を利用することができる。また、拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦともよぶ）を用いることもできる。ＳＯＣとは、充電状態（充電率ともよぶ）を示しており、満充電時を１００％、完全放電時を０％とする指標である。
　最適化アルゴリズムにより得られた初期パラメータをｎ（ｎは整数、例えば５０）サイクル毎に集め、それらのデータ群を教師データに用いてニューラルネットワーク処理することで高精度のＳＯＣの推定を行うことができる。
　学習システムは、教師データ作成装置及び学習装置を有する。教師データ作成装置は、学習装置が学習する際に利用する教師データを作成する。教師データとは処理対象データと認識対象が同一のデータと、そのデータに対応するラベルの評価とを含む。教師データ作成装置は、入力データ取得部、評価取得部、教師データ作成部を有する。入力データ取得部は、記憶装置に記憶されたデータから取得してもよいし、インターネットを介して学習の入力データを取得してもよく、入力データとは学習に用いるデータであり、二次電池の電流値や電圧値を含む。また、教師データとしては、実測のデータでなくともよく、初期パラメータを条件振りすることで多様性を持たせ、実測に近いデータを作成し、それらの所定の特性データベースを教師データに用いてニューラルネットワーク処理することで充電率（ＳＯＣ）を推定してもよい。ある一つの電池の充放電特性を基に、実測に近いデータを作成し、それらの所定の特性データベースを教師データに用いてニューラルネットワーク処理することで、同種の電池のＳＯＣ推定を効率よく行うこともできる。
　二次電池の劣化が進んだ場合、初期パラメータのＦＣＣが大きく変化するとＳＯＣの誤差が生じる恐れがあるため、ＳＯＣの推定のための演算に用いる初期パラメータを更新してもよい。更新する初期パラメータは、予め実測した充放電特性のデータを用いて最適化アルゴリズムにより算出する。更新された初期パラメータを用いた回帰モデル、例えばカルマンフィルタで計算処理することで、劣化後であっても高精度のＳＯＣの推定を行うことができる。本明細書ではカルマンフィルタを用いて計算処理することをカルマンフィルタ処理するとも表現する。
　初期パラメータを更新するタイミングは任意でよいが、高い精度でＳＯＣの推定を行うためには、更新頻度は多い方が好ましく、定期的、連続的に更新するほうが好ましい。なお、二次電池の温度が高い状態において、ＳＯＣが高いと劣化が進みやすい場合がある。このような場合には、二次電池の放電を行い、ＳＯＣを低くすることにより二次電池の劣化を抑制することが好ましい。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
　本実施の形態は、コンパレータの構成例を示す。
　図７には、先の実施の形態で述べたコンパレータ５０の構成の一例を示す。コンパレータ５０はトランジスタ２１乃至トランジスタ２５を有する。またコンパレータ５０は、二次電池の負極電位が供給される配線ＶＢＭ＿ＩＮ、二次電池の正極電位ＶＢＰが供給される配線ＶＢＰ＿ＩＮ、所定の電位ＶＢ３が供給される配線ＶＢ３＿ＩＮ、入力端子ＣＰ１＿ＩＮ、入力端子ＣＭ１＿ＩＮ、出力端子ＣＰ１＿ＯＵＴ、および、出力端子ＣＭ１＿ＯＵＴを有する。
　図７のコンパレータ５０を図４のセルバランス回路１３０および検出回路１８５に適用する場合には例えば、配線ＶＢＰ＿ＩＮには端子ＶＣ１から、配線ＶＢＭ＿ＩＮには端子ＶＣ２から、それぞれ電位が与えられる。
　ここで、所定の電位ＶＢ３は、負極電位ＶＢＭより高い電位であり、また、コンパレータ５０において、正極電位ＶＢＰは高電源電位であり、負極電位ＶＢＭは低電源電位である。
　コンパレータ５０において、トランジスタ２１のソースまたはドレインの一方は、配線ＶＢＭ＿ＩＮと電気的に接続され、トランジスタ２１のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ２２のソースまたはドレインの一方、および、トランジスタ２４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、トランジスタ２１のゲートは、配線ＶＢ３＿ＩＮと電気的に接続される。
　トランジスタ２２のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ２３のソースまたはドレインの一方、および、出力端子ＣＭ１＿ＯＵＴと電気的に接続され、トランジスタ２３のソースまたはドレインの他方、および、トランジスタ２３のゲートは、配線ＶＢＰ＿ＩＮと電気的に接続され、トランジスタ２２のゲートは、入力端子ＣＰ１＿ＩＮと電気的に接続される。
　トランジスタ２４のソースまたはドレインの他方は、トランジスタ２５のソースまたはドレインの一方、および、出力端子ＣＰ１＿ＯＵＴと電気的に接続され、トランジスタ２５のソースまたはドレインの他方、および、トランジスタ２５のゲートは、配線ＶＢＰ＿ＩＮと電気的に接続され、トランジスタ２４のゲートは、入力端子ＣＭ１＿ＩＮと電気的に接続される。
　また、図７に示す回路を並列に複数接続して、コンパレータ５０として用いてもよい。すなわち、図７に示すコンパレータの出力を次段のコンパレータ５０に入力し、複数のコンパレータを接続して用いてもよい。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
　上記実施の形態で説明した電池制御回路に適用可能な半導体装置の構成例について説明する。
　図８に示す半導体装置は、トランジスタ３００と、トランジスタ５００と、容量素子６００と、を有している。なお、図８に示す例においては、半導体装置は複数のトランジスタ３００を有する（以下、図８に示す半導体装置に示す２つのトランジスタ３００をそれぞれ、トランジスタ３００（１）およびトランジスタ３００（２）と呼ぶ場合がある）。
　図１３Ａはトランジスタ５００のチャネル長方向の断面図であり、図１３Ｂはトランジスタ５００のチャネル幅方向の断面図である。
　トランジスタ５００は、ＯＳトランジスタである。トランジスタ５００は、オフ電流が小さいため、半導体装置が有するトランジスタに用いることにより、半導体装置において、長期にわたり書き込んだデータを保持することが可能である。
　トランジスタ５００は例えば、ｎチャネル型トランジスタである。
　ここで、先の実施の形態に述べた電池制御回路１０１が有する回路１０１ａは、トランジスタ５００として示すトランジスタを用いて、構成されることが好ましい。また例えば先の実施の形態に述べた電池制御回路１０１が有する回路１０１ｂは、トランジスタ３００として示すトランジスタを少なくとも２以上用いて、構成されることが好ましい。
　本実施の形態で説明する半導体装置は、図８に示すようにトランジスタ３００、トランジスタ５００、容量素子６００を有する。トランジスタ５００はトランジスタ３００の上方に設けられ、容量素子６００はトランジスタ３００、及びトランジスタ５００の上方に設けられている。層３８５は、トランジスタ３００が設けられる層である。図８においては例えば層３８５は、基板３１１と、基板３１１と絶縁体３２２に挟まれた各層と、を有する。層５８５は、トランジスタ５００が設けられる層である。図８においては例えば層５８５は、絶縁体５１４と絶縁体５７４に挟まれた各層を有する。基板３１１、絶縁体３２２、絶縁体５１４および絶縁体５７４については後述する。
　トランジスタ３００は、基板３１１上に設けられ、導電体３１６、絶縁体３１５、基板３１１の一部からなる半導体領域３１３、ソース領域又はドレイン領域として機能する低抵抗領域３１４ａ、及び低抵抗領域３１４ｂを有する。導電体３１６はトランジスタ３００のゲートとして機能することができる。絶縁体３１５はトランジスタ３００のゲート絶縁膜として機能することができる。
　なお、トランジスタ３００は、例えば、上記実施の形態に示すトランジスタ１４０およびトランジスタ１５０に用いることができる。
　上記の実施の形態に示すトランジスタ１４０およびトランジスタ１５０はパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｐｏｗｅｒ　ＭＯＳＦＥＴ）と呼ばれる場合がある。図８、図９、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃに例示するトランジスタ３００は特にトランジスタ１４０およびトランジスタ１５０に適用することが好ましい。図８、図９、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すトランジスタ３００はＤ−ＭＯＳ（Ｄｏｕｂｌｅ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴと呼ばれる。
　図８に示すトランジスタ３００は、プレーナー型のトランジスタである。低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂの一方と他方をそれぞれソース領域及びドレイン領域として用いることにより、ＭＯＳＦＥＴとして動作させることができるが、ここでは低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂをともにソースとして機能させ、低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂの外側に領域３１９を形成し、シリコン基板の半導体領域３１３に対して、図８に示す断面において下方にあたる領域にドレインとして機能する低抵抗領域３１７を設けることにより、トランジスタ３００をＤ−ＭＯＳＦＥＴとして機能させることができる。また、低抵抗領域３１７の下方に裏面電極３１８は設け、ドレイン電極として機能させることができる。なお、低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂをともにドレインとして機能させ、低抵抗領域３１７をソースとして機能させてもよい。領域３１９は、低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂと逆の極性の領域であることが好ましい。例えば、低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂがｎ型領域の場合には領域３１９はｐ型領域であることが好ましい。あるいは領域３１９は高抵抗領域としてもよい。領域３１９は真性領域である場合がある。低抵抗領域３１４ａおよび低抵抗領域３１４ｂの上面には導電体３２８ｂ（あるいは図１０Ａ等に示す導電体３２８ｃ）が設けられることが好ましい。また、領域３１９の上面にも導電体３２８ｂが設けられるとよい。
　なお、低抵抗領域３１４ａ、低抵抗領域３１４ｂおよび低抵抗領域３１７を設けない場合がある。これらの低抵抗領域が設けられなくも、基板３１１の半導体領域３１３等に接続して導電体３２８、裏面電極３１８、等を設けることにより、これらの電極がソース電極、ドレイン電極等として機能する場合がある。
　ここで、裏面電極を設ける前に、基板３１１を研磨することが好ましい。例えば、基板３１１を研磨することにより、基板３１１の表面の自然酸化膜等を除去し、抵抗の上昇抑制することができる。また、基板３１１を研磨して、基板３１１の厚さを薄くすることが好ましい。例えば、基板３１１の厚さは５μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましい。基板３１１の厚さを薄くすることにより、トランジスタ３００において、ソースとドレインの距離を近くすることができ、トランジスタのオン電流を高めることができる。
　ここで、基板３１１を研磨して薄くする場合には、対向側、具体的には例えば導電体６３２および絶縁体６４０の上に支持基板を設けることが好ましい。支持基板としては例えば、樹脂基板等を用いることができる。また、支持基板として接着層を有する基板を用いてもよい。接着層として、着脱が可能な接着剤を用いてもよい。このような場合には、基板３１１の研磨を行う際に、第１の支持基板を接着層により接着し、研磨を行った後、裏面電極３１８を形成し、裏面電極３１８を覆うように、第１の支持基板とは対向側に第２の支持基板を設け、第１の支持基板を外した後、導電体６３２を露出させる。その後、導電体６３２をバンプ、ワイヤーボンディング、導電性クリップを用いたクリップボンディング、等を用いて接続する。
　なお、図８において、低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂは逆の極性の領域である領域３１９と接することにより、ｐｎ接合が形成される。このようなｐｎ接合領域を本発明書等では寄生ダイオードと呼ぶ。寄生ダイオードは、逆流防止、整流、等の機能を有する。また、寄生ダイオードはトランジスタを保護する機能を有する。寄生ダイオードがソースとドレインの間、例えば低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂと低抵抗領域３１７の間に形成されることにより、ソースとドレインの間に高電圧が印加される際の電界集中等が緩和され、トランジスタの破壊あるいは劣化を抑制することができる。
　図８では低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂにそれぞれ、導電体３２８等のプラグが電気的に接続される例を示すが、図１０Ａに示す例では、導電体３２８ｃが複数の低抵抗領域に電気的に接続される例を示す。導電体３２８ｃは複数の低抵抗領域のそれぞれの少なくとも一部を覆う形状であることが好ましい。また、導電体３２８ｃは複数の低抵抗領域のそれぞれの少なくとも一部と重畳することが好ましい。
　図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、トランジスタ３００において、３以上の低抵抗領域を設けてもよい。
　トランジスタ３００は、図１１Ａに示すように、２つの低抵抗領域に挟まれる半導体領域の上に設けられ、ゲート電極として機能する導電体３１６と、導電体３１６と半導体領域との間に設けられ、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体３１５と、の組を複数有してもよい。また、複数の導電体３１６は、互いに電気的に接続されることが好ましい。また、複数の低抵抗領域は、導電体３２８ｂ等を介して、互いに電気的に接続されることが好ましい。
　図１１Ｂは、図１０Ｂ等において示す（詳細は後述）トレンチ型のトランジスタにおいて、低抵抗領域を複数設ける例を示す。図１１Ｂに示すように、２つの低抵抗領域に挟まれ、ゲート電極として機能する導電体３１６と、導電体３１６と低抵抗領域の間に挟まれる領域を有し、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体３１５と、の組を複数有してもよい。また、複数の導電体３１６は、互いに電気的に接続されることが好ましい。また、複数の低抵抗領域は、導電体３２８、導電体３２８ｃ等を介して、互いに電気的に接続されることが好ましい。ｓｓ
　なお、トランジスタ３００は、ｐチャネル型、あるいはｎチャネル型のいずれでもよい。
　半導体領域３１３のチャネルが形成される領域、その近傍の領域、ソース領域、又はドレイン領域となる低抵抗領域３１４ａ、低抵抗領域３１４ｂ、低抵抗領域３１７、などにおいて、シリコン系半導体などの半導体を含むことが好ましく、単結晶シリコンを含むことが好ましい。又は、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＧａＡｌＡｓ（ガリウムアルミニウムヒ素）、ＩｎＰ（リン化インジウム）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＧａＯｘ（酸化ガリウム；ｘは０より大きい実数）などを有する材料で形成してもよい。結晶格子に応力を与え、格子間隔を変化させることで有効質量を制御したシリコンを用いた構成としてもよい。又はＧａＡｓとＧａＡｌＡｓ等を用いることで、トランジスタ３００をＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｏｂｉｌｉｔｙ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）としてもよい。
　低抵抗領域３１４ａ、低抵抗領域３１４ｂ、および低抵抗領域３１７は、半導体領域３１３に適用される半導体材料に加え、ヒ素、リンなどのｎ型の導電性を付与する元素、又はホウ素などのｐ型の導電性を付与する元素を含む。
　ゲート電極として機能する導電体３１６は、ヒ素、リンなどのｎ型の導電性を付与する元素、もしくはホウ素などのｐ型の導電性を付与する元素を含むシリコンなどの半導体材料、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。
　なお、導電体の材料によって仕事関数が決まるため、当該導電体の材料を選択することで、トランジスタのしきい値電圧を調整することができる。具体的には、導電体に窒化チタンおよび窒化タンタルなどの材料から選ばれる一以上を用いることが好ましい。さらに導電性と埋め込み性を両立するために導電体にタングステンおよびアルミニウムなどの金属材料から選ばれる一以上を積層として用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが耐熱性の点で好ましい。
　なお、図８に示すトランジスタ３００は一例であり、その構造に限定されず、回路構成および駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。例えば、半導体装置をＯＳトランジスタのみで構成する場合、トランジスタ３００の構成を、酸化物半導体を用いているトランジスタ５００と同様の構成にすればよい。なお、トランジスタ５００の詳細については後述する。
　トランジスタ３００を覆って、絶縁体３２０、絶縁体３２２、絶縁体３２４、及び絶縁体３２６が順に積層して設けられている。
　絶縁体３２０、絶縁体３２２、絶縁体３２４、及び絶縁体３２６として、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いればよい。
　なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。また、本明細書中において、酸化窒化アルミニウムとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化アルミニウムとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
　絶縁体３２２は、その下方に設けられるトランジスタ３００などによって生じる段差を平坦化する平坦化膜としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁体３２２の上面は、平坦性を高めるために化学機械研磨（ＣＭＰ）法等を用いた平坦化処理により平坦化されていてもよい。
　また、絶縁体３２４には、基板３１１、又はトランジスタ３００などから、トランジスタ５００が設けられる領域に、水素および不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。
　水素に対するバリア性を有する膜の一例として、例えば、ＣＶＤ法で形成した窒化シリコンを用いることができる。ここで、トランジスタ５００等の酸化物半導体を有する半導体素子に、水素が拡散することで、当該半導体素子の特性が低下する場合がある。したがって、トランジスタ５００と、トランジスタ３００との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。
　水素の脱離量は、例えば、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）などを用いて分析することができる。例えば、絶縁体３２４の水素の脱離量は、ＴＤＳ分析において、膜の表面温度が５０℃から５００℃の範囲において、水素原子に換算した脱離量が、絶縁体３２４の面積当たりに換算して、１０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下、好ましくは５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下であればよい。
　なお、絶縁体３２６は、絶縁体３２４よりも誘電率が低いことが好ましい。例えば、絶縁体３２６の比誘電率は４未満が好ましく、３未満がより好ましい。また例えば、絶縁体３２６の比誘電率は、絶縁体３２４の比誘電率の０．７倍以下が好ましく、０．６倍以下がより好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。
　また、絶縁体３２０、絶縁体３２２、絶縁体３２４、及び絶縁体３２６には容量素子６００、又はトランジスタ５００と接続する導電体３２８、及び導電体３３０等が埋め込まれている。図８に示す例においては、絶縁体３２０および絶縁体３２２に埋め込まれるように導電体３２８が設けられ、絶縁体３２４および絶縁体３２６に埋め込まれるように導電体３３０が設けられる。なお、導電体３２８、及び導電体３３０は、プラグ又は配線としての機能を有する。また、プラグ又は配線としての機能を有する導電体は、複数の構造をまとめて同一の符号を付与する場合がある。また、本明細書等において、配線と、配線と接続するプラグとが一体物であってもよい。すなわち、導電体の一部が配線として機能する場合、及び導電体の一部がプラグとして機能する場合もある。
　ここで、半導体素子同士、あるいは半導体素子と導電体、あるいは導電体同士がプラグ又は配線を介して接続される場合には例えば、電気的に接続される。
　各プラグ、及び配線（導電体３２８、導電体３３０等）の材料としては、金属材料、合金材料、金属窒化物材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を、単層又は積層して用いることができる。耐熱性と導電性を両立するタングステンまたはモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましく、タングステンを用いることが好ましい。又は、アルミニウムまたは銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。低抵抗導電性材料を用いることで配線抵抗を低くすることができる。
　トランジスタ３００（１）とトランジスタ３００（２）の間には、素子分離層として機能する絶縁体３２１が設けられている。素子分離層は、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）法、またはＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。絶縁層２４５としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコンなどの無機絶縁膜、ポリイミド、アクリルなどの有機絶縁膜を用いることができる。なお、絶縁層２４５は多層構成であってもよい。
　なお、トランジスタ３００（１）とトランジスタ３００（２）の距離が充分離れていれば、絶縁体３２１は設けなくてもよい場合がある。
　トランジスタ３００（１）のドレインおよびソースの一方は、裏面電極３１８を介して、トランジスタ３００（２）のドレインおよびソースの一方と電気的に接続される。トランジスタ３００（１）のドレインおよびソースの他方は、導電体３２８等を介して、導電体６１０ｂに接続される。導電体６１０ｂは、本発明の一態様の半導体装置が有する様々な半導体素子と接続することができる。また、本発明の一態様の半導体装置を二次電池に電気的に接続される回路、より具体的には例えば保護回路、制御回路、等として適用する場合には、導電体６１０ｂを二次電池、あるいは二次電池群の電極、より具体的には例えば負極、あるいは正極に電気的に接続することができる。
　図８に示す半導体装置においては、トランジスタ３００が導電体３２８ｂを有する。導電体３２８ｂは、低抵抗領域３１４ａ、低抵抗領域３１４ｂ等の上に設けられる。また、絶縁体３１５が低抵抗領域３１４ａと導電体３２８ｂに挟まれる領域、および低抵抗領域３１４ｂと導電体３２８ｂに挟まれる領域を有する場合がある。導電体３２８は、導電体３２８ｂの上に設けられる。導電体３２８ｂは低抵抗領域３１４ａと導電体３２８に挟まれる領域、あるいは低抵抗領域３１４ｂと導電体３２８に挟まれる領域を有する場合がある。また、図９に示すように、領域３１９の一部が深くまで形成されるように設けられてもよい。
　絶縁体３２６、及び導電体３３０上に、配線層を設けてもよい。例えば、図８において、絶縁体３５０、絶縁体３５２、及び絶縁体３５４が順に積層して設けられている。また、絶縁体３５０、絶縁体３５２、及び絶縁体３５４には、導電体３５６が形成されている。導電体３５６は、トランジスタ３００と接続するプラグ、又は配線としての機能を有する。なお導電体３５６は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
　なお、例えば、絶縁体３５０は、絶縁体３２４と同様に、水素に対するバリア性を有する絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体３５６は、水素に対するバリア性を有する導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体３５０が有する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ５００とは、バリア層により分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ５００への水素の拡散を抑制することができる。
　なお、水素に対するバリア性を有する導電体としては、例えば、窒化タンタル等を用いるとよい。また、窒化タンタルと導電性が高いタングステンを積層することで、配線としての導電性を保持したまま、トランジスタ３００からの水素の拡散を抑制することができる。この場合、水素に対するバリア性を有する窒化タンタル層が、水素に対するバリア性を有する絶縁体３５０と接する構造であることが好ましい。
　上記において、導電体３５６を含む配線層について説明したが、本実施の形態に係る半導体装置はこれに限られるものではない。導電体３５６を含む配線層と同様の配線層を複数層形成してもよい。
　絶縁体３５４上には絶縁体５１０、絶縁体５１２、絶縁体５１４、及び絶縁体５１６が、順に積層して設けられている。絶縁体５１０、絶縁体５１２、絶縁体５１４、及び絶縁体５１６のいずれかは、酸素および水素のうち一以上に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。
　例えば、絶縁体５１０、及び絶縁体５１４には、基板３１１、又はトランジスタ３００を設ける領域などから、トランジスタ５００を設ける領域に、水素や不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。したがって、絶縁体３２４と同様の材料を用いることができる。
　水素に対するバリア性を有する膜の一例として、ＣＶＤ法で形成した窒化シリコンを用いることができる。ここで、トランジスタ５００等の酸化物半導体を有する半導体素子に、水素が拡散することで、当該半導体素子の特性が低下する場合がある。したがって、トランジスタ５００と、トランジスタ３００との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。
　また、水素に対するバリア性を有する膜として、例えば、絶縁体５１０、及び絶縁体５１４には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
　特に、酸化アルミニウムは、酸素、及びトランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ５００への混入を防止することができる。また、トランジスタ５００を構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ５００に対する保護膜として用いることに適している。
　また、例えば、絶縁体５１２、及び絶縁体５１６には、絶縁体３２０と同様の材料を用いることができる。また、これらの絶縁体に、比較的誘電率が低い材料を適用することで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体５１２、及び絶縁体５１６として、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。
　また、絶縁体５１０、絶縁体５１２、絶縁体５１４、及び絶縁体５１６には、導電体５１８、及びトランジスタ５００を構成する導電体（例えば、導電体５０３）等が埋め込まれている。なお、導電体５１８は、導電体６１０ｂ、トランジスタ３００、または容量素子６００と接続するプラグ、又は配線としての機能を有する。導電体５１８は、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
　特に、絶縁体５１０、及び絶縁体５１４と接する領域の導電体５１８は、酸素、水素、及び水に対するバリア性を有する導電体であることが好ましい。当該構成により、トランジスタ３００とトランジスタ５００とは、酸素、水素、及び水に対するバリア性を有する層で、分離することができ、トランジスタ３００からトランジスタ５００への水素の拡散を抑制することができる。
　絶縁体５１６の上方には、トランジスタ５００が設けられている。
　図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、トランジスタ５００は、絶縁体５１４及び絶縁体５１６に埋め込まれるように配置された導電体５０３と、絶縁体５１６及び導電体５０３の上に配置された絶縁体５２０と、絶縁体５２０の上に配置された絶縁体５２２と、絶縁体５２２の上に配置された絶縁体５２４と、絶縁体５２４の上に配置された酸化物５３０ａと、酸化物５３０ａの上に配置された酸化物５３０ｂと、酸化物５３０ｂ上に互いに離れて配置された導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂと、導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂ上に配置され、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間に重畳して開口が形成された絶縁体５８０と、開口の底面及び側面に配置された酸化物５３０ｃと、酸化物５３０ｃの形成面に配置された絶縁体５５０と、絶縁体５５０の形成面に配置された導電体５６０と、を有する。
　また、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂと、絶縁体５８０との間に絶縁体５４４が配置されることが好ましい。また、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、導電体５６０は、絶縁体５５０の内側に設けられた導電体５６０ａと、導電体５６０ａの内側に埋め込まれるように設けられた導電体５６０ｂと、を有することが好ましい。また、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、絶縁体５８０、導電体５６０、及び絶縁体５５０の上に絶縁体５７４が配置されることが好ましい。
　なお、以下において、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃをまとめて酸化物５３０という場合がある。
　なお、トランジスタ５００では、チャネルが形成される領域と、その近傍において、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃの３層を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、酸化物５３０ｂの単層、酸化物５３０ｂと酸化物５３０ａの２層構造、酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃの２層構造、又は４層以上の積層構造を設ける構成にしてもよい。また、トランジスタ５００では、導電体５６０を２層の積層構造として示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体５６０が、単層構造であってもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。また、図８、図１３Ａに示すトランジスタ５００は一例であり、その構造に限定されず、回路構成および駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。
　ここで、導電体５６０は、トランジスタのゲート電極として機能し、導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂは、それぞれソース電極又はドレイン電極として機能する。上記のように、導電体５６０は、絶縁体５８０の開口、及び導電体５４２ａと導電体５４２ｂに挟まれた領域に埋め込まれるように形成される。導電体５６０、導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂの配置は、絶縁体５８０の開口に対して、自己整合的に選択される。つまり、トランジスタ５００において、ゲート電極を、ソース電極とドレイン電極の間に、自己整合的に配置させることができる。よって、導電体５６０を位置合わせのマージンを設けることなく形成することができるので、トランジスタ５００の占有面積の縮小を図ることができる。これにより、半導体装置の微細化、高集積化を図ることができる。
　さらに、導電体５６０が、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間の領域に自己整合的に形成されるので、導電体５６０は、導電体５４２ａ又は導電体５４２ｂと重畳する領域を有さない。これにより、導電体５６０と導電体５４２ａ及び導電体５４２ｂとの間に形成される寄生容量を低減することができる。よって、トランジスタ５００のスイッチング速度を向上させ、高い周波数特性を有せしめることができる。
　導電体５６０は、第１のゲート（トップゲートともいう）電極として機能する場合がある。また、導電体５０３は、第２のゲート（ボトムゲートともいう）電極として機能する場合がある。その場合、導電体５０３に印加する電位を、導電体５６０に印加する電位と、連動させず、独立して変化させることで、トランジスタ５００のしきい値電圧を制御することができる。特に、導電体５０３に負の電位を印加することにより、トランジスタ５００のしきい値電圧を０Ｖより大きくし、オフ電流を低減することが可能となる。したがって、導電体５０３に負の電位を印加したほうが、印加しない場合よりも、導電体５６０に印加する電位が０Ｖのときのドレイン電流を小さくすることができる。
　導電体５０３は、酸化物５３０、及び導電体５６０と、重なるように配置する。これにより、導電体５６０、及び導電体５０３に電位を印加した場合、導電体５６０から生じる電界と、導電体５０３から生じる電界と、がつながり、酸化物５３０に形成されるチャネル形成領域を覆うことができる。本明細書等において、第１のゲート電極、及び第２のゲート電極の電界によって、チャネル形成領域を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ　ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよぶ。
　また、導電体５０３は、導電体５１８と同様の構成であり、絶縁体５１４及び絶縁体５１６の開口の内壁に接して導電体５０３ａが形成され、さらに内側に導電体５０３ｂが形成されている。なお、トランジスタ５００では、導電体５０３ａ及び導電体５０３ｂを積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体５０３は、単層、又は３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。
　ここで、導電体５０３ａは、水素原子、水素分子、水分子、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい。）導電性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）導電性材料を用いることが好ましい。なお、本明細書において、不純物、又は酸素の拡散を抑制する機能とは、上記不純物、又は上記酸素のいずれか一又は、すべての拡散を抑制する機能とする。
　例えば、導電体５０３ａが酸素の拡散を抑制する機能を持つことにより、導電体５０３ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。
　また、導電体５０３が配線の機能を兼ねる場合、導電体５０３ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする、導電性が高い導電性材料を用いることが好ましい。その場合、導電体５０３ａは、必ずしも設けなくともよい。なお、導電体５０３ｂを単層で図示したが、積層構造としてもよく、例えば、チタンまたは窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。
　絶縁体５２０、絶縁体５２２および絶縁体５２４は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。
　ここで、酸化物５３０と接する絶縁体５２４は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む絶縁体を用いることが好ましい。つまり、絶縁体５２４には、過剰酸素領域が形成されていることが好ましい。このような過剰酸素を含む絶縁体を酸化物５３０に接して設けることにより、酸化物５３０中の酸素欠損を低減し、トランジスタ５００の信頼性を向上させることができる。
　過剰酸素領域を有する絶縁体として、具体的には、加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、又は３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上４００℃以下の範囲が好ましい。
　また、絶縁体５２４が、過剰酸素領域を有する場合、絶縁体５２２は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子など）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）ことが好ましい。
　絶縁体５２２が、酸素または不純物のうち一以上の拡散を抑制する機能を有することで、酸化物５３０が有する酸素は、絶縁体５２０側へ拡散することがなく、好ましい。また、導電体５０３が、絶縁体５２４および、酸化物５３０が有する酸素と反応することを抑制することができる。
　絶縁体５２２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３（ＢＳＴ）などのいわゆるｈｉｇｈ−ｋ材料を含む絶縁体を単層又は積層で用いることが好ましい。トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁膜の薄膜化により、リーク電流などの問題が生じる場合がある。ゲート絶縁膜として機能する絶縁体にｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位の低減が可能となる。
　特に、不純物、及び酸素などの拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい）絶縁性材料であるアルミニウム、ハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。アルミニウム、ハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）などを用いることが好ましい。このような材料を用いて絶縁体５２２を形成した場合、絶縁体５２２は、酸化物５３０からの酸素の放出や、トランジスタ５００の周辺部から酸化物５３０への水素等の不純物の混入を抑制する層として機能する。
　又は、これらの絶縁体に、例えば、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理してもよい。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。
　また、絶縁体５２０は、熱的に安定していることが好ましい。例えば、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため、好適である。また、ｈｉｇｈ−ｋ材料の絶縁体を酸化シリコン、または酸化窒化シリコンと組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造の絶縁体５２０を得ることができる。
　なお、図１３Ａ、図１３Ｂのトランジスタ５００では、３層の積層構造からなる第２のゲート絶縁膜として、絶縁体５２０、絶縁体５２２、及び絶縁体５２４が図示されているが、第２のゲート絶縁膜は、単層、２層、又は４層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。
　トランジスタ５００は、チャネル形成領域を含む酸化物５３０に、酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、酸化物５３０として、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は複数種）等の金属酸化物を用いるとよい。
　具体的には、酸化物５３０ａとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、または１：１：０．５［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｂとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］、または１：１：１［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］、またはＧａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］の金属酸化物を用いればよい。また、酸化物５３０ｃを積層構造とする場合の具体例としては、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］との積層構造、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］との積層構造、Ｇａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］と、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］との積層構造、酸化ガリウムと、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］との積層構造などが挙げられる。
　また、酸化物５３０ｂは、結晶性を有していてもよい。例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（ｃ−ａｘｉｓ　ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることが好ましい。ＣＡＡＣ−ＯＳなどの結晶性を有する酸化物は、不純物および欠陥（酸素欠損など）が少なく、結晶性の高い、緻密な構造を有している。よって、ソース電極またはドレイン電極による、酸化物５３０ｂからの酸素の引き抜きを抑制することができる。また、加熱処理を行っても、酸化物５３０ｂから酸素が、引き抜かれることを低減できるので、トランジスタ５００は、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対して安定である。
　酸化物５３０においてチャネル形成領域にとして機能する金属酸化物は、バンドギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。このように、バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
　酸化物５３０は、酸化物５３０ｂ下に酸化物５３０ａを有することで、酸化物５３０ａよりも下方に形成された構造物から、酸化物５３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。また、酸化物５３０ｂ上に酸化物５３０ｃを有することで、酸化物５３０ｃよりも上方に形成された構造物から、酸化物５３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。
　なお、酸化物５３０は、各金属原子の原子数比が異なる複数の酸化物層の積層構造を有することが好ましい。具体的には、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物において、構成元素中の元素Ｍの原子数比が、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、構成元素中の元素Ｍの原子数比より、大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物において、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比が、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物における、Ｉｎに対する元素Ｍの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ｂに用いる金属酸化物において、元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、酸化物５３０ａに用いる金属酸化物における、元素Ｍに対するＩｎの原子数比より大きいことが好ましい。また、酸化物５３０ｃは、酸化物５３０ａ又は酸化物５３０ｂに用いることができる金属酸化物を、用いることができる。
　また、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｃの伝導帯下端のエネルギーが、酸化物５３０ｂの伝導帯下端のエネルギーより高くなることが好ましい。また、言い換えると、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｃの電子親和力が、酸化物５３０ｂの電子親和力より小さいことが好ましい。
　ここで、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃの接合部において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｂ、及び酸化物５３０ｃの接合部における伝導帯下端のエネルギー準位は、連続的に変化又は連続接合するともいうことができる。このようにするためには、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面、及び酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃとの界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。
　具体的には、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂ、酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃが、酸素以外に共通の元素を有する（主成分とする）ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、酸化物５３０ｂがＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の場合、酸化物５３０ａ及び酸化物５３０ｃとして、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物、酸化ガリウムなどを用いるとよい。
　このとき、キャリアの主たる経路は酸化物５３０ｂとなる。酸化物５３０ａ、酸化物５３０ｃを上述の構成とすることで、酸化物５３０ａと酸化物５３０ｂとの界面、及び酸化物５３０ｂと酸化物５３０ｃとの界面における欠陥準位密度を低くすることができる。そのため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さくなり、トランジスタ５００は高いオン電流を得られる。
　酸化物５３０ｂ上には、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂが設けられる。導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂとしては、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウム、イリジウム、ストロンチウム、ランタンから選ばれた金属元素、又は上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることが好ましい。例えば、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物などを用いることが好ましい。また、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物は、酸化しにくい導電性材料、又は、酸素を吸収しても導電性を維持する材料であるため、好ましい。更に、窒化タンタルなどの金属窒化物膜は、水素又は酸素に対するバリア性があるため好ましい。
　また、図１３Ａでは、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂを単層構造として示したが、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、窒化タンタル膜とタングステン膜を積層するとよい。また、チタン膜とアルミニウム膜を積層してもよい。また、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造としてもよい。
　また、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。
　また、図１３Ａに示すように、酸化物５３０の、導電体５４２ａ（導電体５４２ｂ）との界面とその近傍には、低抵抗領域として、領域５４３ａ、及び領域５４３ｂが形成される場合がある。このとき、領域５４３ａはソース領域又はドレイン領域の一方として機能し、領域５４３ｂはソース領域又はドレイン領域の他方として機能する。また、領域５４３ａと領域５４３ｂに挟まれる領域にチャネル形成領域が形成される。
　酸化物５３０と接するように上記導電体５４２ａ（導電体５４２ｂ）を設けることで、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）の酸素濃度が低減する場合がある。また、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）に導電体５４２ａ（導電体５４２ｂ）に含まれる金属と、酸化物５３０の成分とを含む金属化合物層が形成される場合がある。このような場合、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）のキャリア密度が増加し、領域５４３ａ（領域５４３ｂ）は、低抵抗領域となる。
　絶縁体５４４は、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂを覆うように設けられ、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂの酸化を抑制する。このとき、絶縁体５４４は、酸化物５３０の側面を覆い、絶縁体５２４と接するように設けられてもよい。
　絶縁体５４４として、ハフニウム、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、タンタル、ニッケル、ゲルマニウム、ネオジム、ランタン又は、マグネシウムなどから選ばれた一種、又は二種以上が含まれた金属酸化物を用いることができる。また、絶縁体５４４として、窒化酸化シリコン又は窒化シリコンなども用いることができる。
　特に、絶縁体５４４として、アルミニウム、又はハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体である、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム、及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）などを用いることが好ましい。特に、ハフニウムアルミネートは、酸化ハフニウム膜よりも、耐熱性が高い。そのため、後の工程での熱処理において、結晶化しにくいため好ましい。なお、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂが耐酸化性を有する材料、又は、酸素を吸収しても著しく導電性が低下しない場合、絶縁体５４４は、必須の構成ではない。求めるトランジスタ特性により、適宜設計すればよい。
　絶縁体５４４を有することで、絶縁体５８０に含まれる水、及び水素などの不純物が酸化物５３０ｃ、絶縁体５５０を介して、酸化物５３０ｂに拡散することを抑制することができる。また、絶縁体５８０が有する過剰酸素により、導電体５６０が酸化するのを抑制することができる。
　絶縁体５５０は、第１のゲート絶縁膜として機能する。絶縁体５５０は、酸化物５３０ｃの内側（上面、及び側面）に接して配置することが好ましい。絶縁体５５０は、上述した絶縁体５２４と同様に、過剰に酸素を含み、かつ加熱により酸素が放出される絶縁体を用いて形成することが好ましい。
　具体的には、過剰酸素を有する酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素、及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンを用いることができる。特に、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは熱に対し安定であるため好ましい。
　加熱により酸素が放出される絶縁体を、絶縁体５５０として、酸化物５３０ｃの上面に接して設けることにより、絶縁体５５０から、酸化物５３０ｃを通じて、酸化物５３０ｂのチャネル形成領域に効果的に酸素を供給することができる。また、絶縁体５２４中と同様に、絶縁体５５０中の水又は水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体５５０の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とするのが好ましい。
　また、絶縁体５５０が有する過剰酸素を、効率的に酸化物５３０へ供給するために、絶縁体５５０と導電体５６０との間に金属酸化物を設けてもよい。当該金属酸化物は、絶縁体５５０から導電体５６０への酸素拡散を抑制することが好ましい。酸素の拡散を抑制する金属酸化物を設けることで、絶縁体５５０から導電体５６０への過剰酸素の拡散が抑制される。つまり、酸化物５３０へ供給する過剰酸素量の減少を抑制することができる。また、過剰酸素による導電体５６０の酸化を抑制することができる。当該金属酸化物としては、絶縁体５４４に用いることができる材料を用いればよい。
　なお、絶縁体５５０は、第２のゲート絶縁膜と同様に、積層構造としてもよい。トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁膜の薄膜化により、リーク電流などの問題が生じる場合があるため、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体を、ｈｉｇｈ−ｋ材料と、熱的に安定している材料との積層構造とすることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位の低減が可能となる。また、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。
　第１のゲート電極として機能する導電体５６０は、図１３Ａ、図１３Ｂでは２層構造として示しているが、単層構造でもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。
　導電体５６０ａは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２など）、銅原子などの不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、酸素分子などの少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。導電体５６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を持つことにより、絶縁体５５０に含まれる酸素により、導電体５６０ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、又は酸化ルテニウムなどを用いることが好ましい。また、導電体５６０ａとして、酸化物５３０に適用できる酸化物半導体を用いることができる。その場合、導電体５６０ｂをスパッタリング法で成膜することで、導電体５６０ａの電気抵抗値を低下させて導電体にすることができる。これをＯＣ（Ｏｘｉｄｅ　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）電極と呼ぶことができる。
　また、導電体５６０ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体５６０ｂは、配線としても機能するため、導電性が高い導電体を用いることが好ましい。例えば、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることができる。また、導電体５６０ｂは積層構造としてもよく、例えば、チタンまたは窒化チタンと上記導電性材料との積層構造としてもよい。
　絶縁体５８０は、絶縁体５４４を介して、導電体５４２ａ、及び導電体５４２ｂ上に設けられる。絶縁体５８０は、過剰酸素領域を有することが好ましい。例えば、絶縁体５８０として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素、及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコン、又は樹脂などを有することが好ましい。特に、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため好ましい。特に、酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンは、後の工程で、容易に過剰酸素領域を形成することができるため好ましい。
　絶縁体５８０は、過剰酸素領域を有することが好ましい。加熱により酸素が放出される絶縁体５８０を、酸化物５３０ｃと接して設けることで、絶縁体５８０中の酸素を、酸化物５３０ｃを通じて、酸化物５３０へと効率良く供給することができる。なお、絶縁体５８０中の水又は水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。
　絶縁体５８０の開口は、導電体５４２ａと導電体５４２ｂの間の領域に重畳して形成される。これにより、導電体５６０は、絶縁体５８０の開口、及び導電体５４２ａと導電体５４２ｂに挟まれた領域に、埋め込まれるように形成される。
　半導体装置を微細化するに当たり、ゲート長を短くすることが求められるが、導電体５６０の導電性が下がらないようにする必要がある。そのために導電体５６０の膜厚を大きくすると、導電体５６０はアスペクト比が高い形状となりうる。本実施の形態では、導電体５６０を絶縁体５８０の開口に埋め込むように設けるため、導電体５６０をアスペクト比の高い形状にしても、工程中に導電体５６０を倒壊させることなく、形成することができる。
　絶縁体５７４は、絶縁体５８０の上面、導電体５６０の上面、及び絶縁体５５０の上面に接して設けられることが好ましい。絶縁体５７４をスパッタリング法で成膜することで、絶縁体５５０、及び絶縁体５８０へ過剰酸素領域を設けることができる。これにより、当該過剰酸素領域から、酸化物５３０中に酸素を供給することができる。
　例えば、絶縁体５７４として、ハフニウム、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、タンタル、ニッケル、ゲルマニウム、又はマグネシウムなどから選ばれた一種、又は二種以上が含まれた金属酸化物を用いることができる。
　特に、酸化アルミニウムはバリア性が高く、０．５ｎｍ以上３．０ｎｍ以下の薄膜であっても、水素、及び窒素の拡散を抑制することができる。したがって、スパッタリング法で成膜した酸化アルミニウムは、酸素供給源であるとともに、水素などの不純物のバリア膜としての機能も有することができる。
　また、絶縁体５７４の上に、層間膜として機能する絶縁体５８１を設けることが好ましい。絶縁体５８１は、絶縁体５２４などと同様に、膜中の水又は水素などの不純物濃度が低減されていることが好ましい。
　また、絶縁体５８１、絶縁体５７４、絶縁体５８０、及び絶縁体５４４に形成された開口に、導電体５４０ａ、及び導電体５４０ｂを配置する。導電体５４０ａ及び導電体５４０ｂは、導電体５６０を挟んで対向して設ける。導電体５４０ａ及び導電体５４０ｂは、後述する導電体５４６、及び導電体５４８と同様の構成である。
　絶縁体５８１上には、絶縁体５８２が設けられている。絶縁体５８２は、酸素および水素のうち一以上に対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。したがって、絶縁体５８２には、絶縁体５１４と同様の材料を用いることができる。例えば、絶縁体５８２には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
　特に、酸化アルミニウムは、酸素、及びトランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化アルミニウムは、トランジスタの作製工程中及び作製後において、水素、水分などの不純物のトランジスタ５００への混入を防止することができる。また、トランジスタ５００を構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ５００に対する保護膜として用いることに適している。
　また、絶縁体５２０、絶縁体５２２、絶縁体５２４、絶縁体５４４、絶縁体５８０、絶縁体５７４、絶縁体５８１、及び絶縁体５８２には、導電体５４６、及び導電体５４８等が埋め込まれている。　導電体５４６、及び導電体５４８は例えば、導電体６１０ｂとトランジスタ３００とを接続するプラグ、又は配線としての機能を有する。
　絶縁体５８０、絶縁体５７４、絶縁体５８１および絶縁体５８２には、導電体５４６ｂ、及び導電体５４８ｂ等が埋め込まれている。導電体５４６ｂ及び導電体５４８ｂは、トランジスタ５００の導電体５４２ａ、導電体５４２ｂ等と接続するプラグ、又は配線としての機能を有する。
　導電体５４６、導電体５４６ｂ、導電体５４８及び導電体５４８ｂは、導電体３２８、及び導電体３３０と同様の材料を用いて設けることができる。
　続いて、トランジスタ５００の上方には、導電体６１０ｂが設けられる。図１に示す例においては、導電体６１０ｂは絶縁体５８２上に設けられる。図１に示す例においては、導電体６１０ｂは、導電体５４８ｂを介してトランジスタ５００に接続されている。
　また、絶縁体５８２上に、導電体６１０ｂに加えて導電体６１０ａを設けてもよい。導電体６１０ａは例えば、導電体６１０ｂと同じ導電膜から加工して形成することができる。導電体６１０ａおよび導電体６１０ｂ上に絶縁体６３０を設け、さらに、導電体６１０ａと重畳するように絶縁体６３０を介して導電体６２０を設けることにより、絶縁体５８２上に、導電体６１０ａと、導電体６２０、及び絶縁体６３０により構成される容量素子６００を設けることができる。
　導電体６１０ａおよび導電体６１０ｂには、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜（窒化タンタル膜、窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用いることができる。又は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの導電性材料を適用することもできる。
　図８では、導電体６１０ａ及び導電体６１０ｂは単層構造を示したが、当該構成に限定されず、２層以上の積層構造でもよい。例えば、バリア性を有する導電体と導電性が高い導電体との間に、バリア性を有する導電体、及び導電性が高い導電体に対して密着性が高い導電体を形成してもよい。
　導電体６２０は、金属材料、合金材料、又は金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。耐熱性と導電性を両立するタングステンまたはモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが好ましい。また、導電体などの他の構造と同時に形成する場合は、低抵抗金属材料であるＣｕ（銅）またはＡｌ（アルミニウム）等を用いればよい。
　導電体６２０、及び絶縁体６３０上には、絶縁体６４０が設けられている。絶縁体６４０は、絶縁体３２０と同様の材料を用いて設けることができる。また、絶縁体６４０は、その下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜として機能してもよい。
　図８に示す半導体装置では、絶縁体６４０において埋め込むように導電体６３１を設け、さらに導電体６３１上に導電体６３２を設ける。導電体６３１は、トランジスタ３００（１）と電気的に接続されるプラグとして機能することができる。また、導電体６３２は導電体６３１を介してトランジスタ３００（１）と電気的に接続される。
　図８には、基板３１１上に構成される半導体装置の一例を示す。導電体６３２は例えば、基板３１１上に設けられる構成とは異なるチップに設けられる回路と、バンプ、ワイヤーボンディング、クリップボンディング等で接続するための電極パッドとしての機能を有する。
　図１４には、図８に示す半導体装置を、プリント基板６３８上にバンプ６３７を介して配置する例を示す。図１４では、図８に示す半導体装置において導電体６３２が露出する面と、プリント基板６３８とがバンプ６３７を介して面するように配置される。また、強度を保つため、裏面電極３１８上に樹脂層６４１を設けてもよい。
　図１５には、図８に示す半導体装置を、プリント基板６３８上に配置し、ワイヤーボンディングで導電体６３２と他のチップとを接続する例を示す。図１５では、図８に示す半導体装置において、導電体６３２が露出する面を上面としてプリント基板６３８上に配置される。裏面電極３１８が設けられる面とプリント基板６３８が樹脂層６３９を介して面するように配置される。導電体６３２には、ワイヤー６４２がボンディングされる。
　ここで、導電体６３２をトランジスタ３００の低抵抗領域（例えば低抵抗領域３１４ａあるいは低抵抗領域３１４ｂに接続される導電体と重畳するように設けることにより、トランジスタ３００と導電体６３２の間の導電体の引き回しを短くし、トランジスタ３００（１）と導電体６３２の間の抵抗を低くすることができる。より具体的には例えば、図１に示すように、導電体３２８ｂ、および導電体３２８の少なくともいずれかと重畳するように導電体６３２を設けることが好ましい。また、導電体３５６および導電体５１８はそれぞれ、少なくとも一部が導電体６３２と重畳するように設けられることが好ましい。
　トランジスタ３００と導電体６３２の間の導電体の引き回しを短くすることにより抵抗を低くすることができるため例えば、図８に示す半導体装置において、各配線、より具体的には例えば、絶縁体３２６、絶縁体３５４、絶縁体５１６等に設けられる導電体および、導電体６３２の厚さを薄くすることができる。よって、図８に示す半導体装置において、半導体素子の微細化が可能となる。
　本発明の一態様の蓄電装置には、容量の大きな組電池が接続される場合がある。また、本発明の一態様の蓄電装置に接続される組電池において、急速充電、急速放電等が行われる場合がある。よって、トランジスタ３００には、大きな電流が流れる場合がある。
　トランジスタ３００に大きな電流が流れる場合には、トランジスタ３００の発熱量が大きくなる可能性がある。ＯＳトランジスタでは、温度変化に対する特性の変動を抑制することができる。よって、トランジスタ５００としてＯＳトランジスタを用いることにより、トランジスタ３００の発熱量が大きくなる場合においても、半導体装置を安定して動作させることができる。
　図１２に示す構成は、第１の構造体として、基板３１１ｂ上にトランジスタ５００を有する層５８５を設け、層５８５上に導電体６１０ｂ、導電体６３１等を設け、導電体６３１等の上に絶縁体９０１および絶縁体９０１に埋め込まれるように設けられる導電体６３２を設け、第２の構造体として、層３８５を有する構成を設け、層３８５の絶縁体３２２に替えて、絶縁体３２２と、絶縁体３２２上の絶縁体９０２と、の積層構造とし、該第１の構造体と、該第２の構造体と、を貼り合わせた構成を有する。
　図１２に示す構成の作製方法の一例を、図１６乃至図１８を用いて説明する。
　まず、図１６Ａに示すように、基板３１１上にトランジスタ３００（１）およびトランジスタ３００（２）を設ける。トランジスタ３００（１）等の低抵抗領域上に設けられる導電体３２８は、絶縁体３２０、絶縁体３２２および絶縁体９０２に埋め込まれるように設けられる。
　絶縁体９０２および導電体３２８は、貼り合わせ面としての機能を有する。
　次に、図１６Ｂに示すように、基板３１１ｂ上に絶縁体３２２ｂを設ける。基板３１１ｂについては、基板３１１の記載を参照することができる。絶縁体３２２ｂについては、絶縁体３２２の記載を参照することができる。
　次に、絶縁体３２２上に、図８に示す絶縁体３２４から上部の構成を設ける。その後、導電体６３１等の上に、絶縁体９０１と、絶縁体９０１に埋め込まれるように設けられる導電体６３２と、を設ける。
　次に、図１７に示すように、絶縁体９０１および導電体６３２が露出する面と、絶縁体９０２および導電体３２８が露出する面を貼り合わせる。
　次に、図１８に示すように、基板３１１を研磨し、薄くする。その後、研磨した基板３１１の研磨面に、低抵抗領域３１７を設ける。その後、裏面電極３１８を形成する。
　基板３１１を研磨して薄くすることにより、低抵抗領域３１４ａ、低抵抗領域３１４ｂ等と、低抵抗領域３１７と、の距離を短くすることができ、トランジスタ３００（１）、トランジスタ３００（２）において、ソース−ドレイン間の抵抗を低減することができる。
　また、図１８に示す構成においては、基板３１１を研磨して薄くした場合でも、基板３１１ｂの厚さと合わせると、充分な厚さを有するため、半導体装置の強度を維持することができる。
　その後、基板３１１ｂおよび絶縁体３２２ｂを貫通するように、導電体９０３を設け、図１２に示す半導体装置の構成を得る。なお、導電体９０３は貼り合わせを行う前に設けてもよい。また、導電体９０３を設ける前に、基板３１１ｂを研磨して薄くしてもよい。
　また、図１８においては、半導体装置において、導電体９０３が露出する面と、プリント基板６３８と、がバンプ６３７を介して面するように配置される。また、図１８に示すように導電体９０３上にさらに導電体９０３ｂを設けることが好ましい。
　ここで、導電体３２８および導電体６３２は、主成分が同一の金属元素であることが好ましい。また、絶縁体９０１および絶縁体９０２は、同一の成分で構成されていることが好ましい。
　例えば、導電体３２８、導電体６３２には、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｗ、Ａｇ、ＰｔまたはＡｕなどを用いることができる。接合のしやすさから、好ましくはＣｕ、Ａｌ、Ｗ、またはＡｕを用いる。また、絶縁体９０１、絶縁体９０２には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、窒化チタンなどを用いることができる。
　つまり、導電体３２８および導電体６３２のそれぞれに、上記に示す同一の金属材料を用いることが好ましい。また、絶縁体９０１および絶縁体９０２のそれぞれに、上記に示す同一の絶縁材料を用いることが好ましい。当該構成とすることで、貼り合わせを、歩留まりよく行うことができる。
　なお、導電体３２８および導電体６３２は複数の層の多層構造であってもよく、その場合は、表層（接合面）が同一の金属材料であればよい。また、絶縁体９０１および絶縁体９０２も複数の層の多層構造であってもよく、その場合は、表層（接合面）が同一の絶縁材料であればよい。
　当該貼り合わせによって、導電体３２８および導電体６３２の電気的な接続を良好に得ることができる。また、絶縁体９０１および絶縁体９０２の機械的な強度を充分に有する接続を得ることができる。
　金属層同士の接合には、表面の酸化膜および不純物の吸着層などをスパッタリング処理などで除去し、清浄化および活性化した表面同士を接触させて接合する表面活性化接合法を用いることができる。または、温度と圧力を併用して表面同士を接合する拡散接合法などを用いることができる。どちらも原子レベルでの結合が起こるため、電気的だけでなく機械的にも優れた接合を得ることができる。
　また、絶縁層同士の接合には、研磨などによって高い平坦性を得たのち、酸素プラズマ等で親水性処理をした表面同士を接触させて仮接合し、熱処理による脱水で本接合を行う親水性接合法などを用いることができる。親水性接合法も原子レベルでの結合が起こるため、機械的に優れた接合を得ることができる。
　貼り合わせの接合面には絶縁層と金属層が混在するため、例えば、表面活性化接合法および親水性接合法を組み合わせて行えばよい。
　例えば、研磨後に表面を清浄化し、金属層の表面に酸化防止処理を行ったのちに親水性処理を行って接合する方法などを用いることができる。また、金属層の表面をＡｕなどの難酸化性金属とし、親水性処理を行ってもよい。なお、上述した方法以外の接合方法を用いてもよい。
　本構造を用いることで、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制するとともに、信頼性を向上させることができる。又は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた電池制御回路において、微細化又は高集積化を図ることができる。
　図８、図９および図１０Ａには、トランジスタ３００（１）およびトランジスタ３００（２）がプレーナー構造を有するＤ−ＭＯＳＦＥＴの例を示すが、図１０Ｂにはトランジスタ３００（１）およびトランジスタ（２）がトレンチ構造を有するＤ−ＭＯＳＦＥＴの例を示す。図１０Ｂにおいて、ゲートとして機能する導電体３１６は、低抵抗領域３１４ａと低抵抗領域３１４ｂの間に設けられるトレンチ内に形成される。低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂと、導電体３１６との間にはゲート絶縁体として機能する絶縁体３１５が形成される。
　図１０Ｂにおいては、低抵抗領域３１４ａ及び低抵抗領域３１４ｂにそれぞれ、導電体３２８ｂ、導電体３２８等の電極、プラグ等が電気的に接続される例を示すが、図１０Ｃに示す例では、導電体３２８ｃが複数の低抵抗領域に電気的に接続される例を示す。導電体３２８ｃは複数の低抵抗領域のそれぞれの少なくとも一部を覆う形状であることが好ましい。また、導電体３２８ｃは複数の低抵抗領域のそれぞれの少なくとも一部と重畳することが好ましい。また、導電体３１６上には絶縁体３２０が設けられており、絶縁体３２０は導電体３１６と導電体３２８ｃとの間の導電を分離する機能を有する。
　プレーナー構造と比較して、トレンチ構造においては、集積回路の面積は０．５倍以下に縮小されることが好ましく、０．４倍以下に縮小されることがより好ましい。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
　本実施の形態では、本発明の一態様の金属酸化物について説明する。
＜＜金属酸化物＞＞
　酸化物５３０として、酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。以下では、本発明に係る酸化物５３０に適用可能な金属酸化物について説明する。
　金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特に、インジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、ガリウム、イットリウム、錫などが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
　ここでは、金属酸化物が、インジウム、元素Ｍおよび亜鉛を有するＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物である場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、または錫とする。そのほかの元素Ｍに適用可能な元素としては、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある。ただし、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。
　なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ　ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
［金属酸化物の構造］
　酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、および非晶質酸化物半導体などがある。
　ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ−ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
　ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことおよび金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
　また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム、および酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、および酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
　ＣＡＡＣ−ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ−ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入および欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
　ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳまたは非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
　なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
　ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。
　酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
［不純物］
　ここで、金属酸化物中における各不純物の影響について説明する。
　酸化物半導体に不純物が混入すると、欠陥準位または酸素欠損が形成される場合がある。よって、酸化物半導体のチャネル形成領域に不純物が混入することで、酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性が変動しやすく、信頼性が低くなる場合がある。また、チャネル形成領域に酸素欠損が含まれていると、トランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。
　また、上記欠陥準位には、トラップ準位が含まれる場合がある。金属酸化物のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い金属酸化物をチャネル形成領域に有するトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
　また、酸化物半導体のチャネル形成領域に不純物が存在すると、チャネル形成領域の結晶性が低くなる場合がある、また、チャネル形成領域に接して設けられる酸化物の結晶性が低くなる場合がある。チャネル形成領域の結晶性が低いと、トランジスタの安定性または信頼性が低下する傾向がある。また、チャネル形成領域に接して設けられる酸化物の結晶性が低いと、界面準位が形成され、トランジスタの安定性または信頼性が低下する場合がある。
　したがって、トランジスタの安定性または信頼性を向上させるには、酸化物半導体のチャネル形成領域およびその近傍の不純物濃度を低減することが有効である。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
　具体的には、当該酸化物半導体のチャネル形成領域およびその近傍において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる上記不純物の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。または、当該酸化物半導体のチャネル形成領域およびその近傍において、ＥＤＸを用いた元素分析により得られる上記不純物の濃度を、１．０ａｔｏｍｉｃ％以下にする。なお、当該酸化物半導体として元素Ｍを含む酸化物を用いる場合、当該酸化物半導体のチャネル形成領域およびその近傍において、元素Ｍに対する上記不純物の濃度比を、０．１０未満、好ましくは０．０５未満にする。ここで、上記濃度比を算出する際に用いる元素Ｍの濃度は、上記不純物の濃度を算出した領域と同じ領域の濃度でもよいし、当該酸化物半導体中の濃度でもよい。
　また、不純物濃度を低減した金属酸化物は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
　また、金属酸化物中の酸素欠損に水素が入った場合、酸素欠損と水素とが結合しＶＯＨを形成する場合がある。ＶＯＨはドナーとして機能し、キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成する場合がある。
　従って、水素が多く含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタは、ノーマリーオン特性となりやすい。また、酸化物半導体中の水素は、熱、電界などのストレスによって動きやすいため、酸化物半導体に多くの水素が含まれると、トランジスタの信頼性が低下する恐れもある。
　つまり、金属酸化物中のＶＯＨをできる限り低減し、高純度真性または実質的に高純度真性にすることが好ましい。このように、ＶＯＨが十分低減された酸化物半導体を得るには、酸化物半導体中の水分、水素などの不純物を除去すること（脱水、脱水素化処理と記載する場合がある。）と、酸化物半導体に酸素を供給して酸素欠損を補填すること（加酸素化処理と記載する場合がある。）が重要である。ＶＯＨなどの不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
　また、トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。酸化物半導体のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性という。なお、酸化物半導体中の不純物としては、例えば、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
　特に、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸化物半導体中に酸素欠損を形成する場合がある。酸化物半導体中のチャネル形成領域に酸素欠損が含まれていると、トランジスタはノーマリーオン特性となる場合がある。さらに、酸素欠損に水素が入った欠陥はドナーとして機能し、キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成する場合がある。従って、水素が多く含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタは、ノーマリーオン特性となりやすい。
　酸素欠損に水素が入った欠陥（ＶＯＨ）は、酸化物半導体のドナーとして機能しうる。しかしながら、当該欠陥を定量的に評価することは困難である。そこで、酸化物半導体においては、ドナー濃度ではなく、キャリア濃度で評価される場合がある。よって、本明細書等では、酸化物半導体のパラメータとして、ドナー濃度ではなく、電界が印加されない状態を想定したキャリア濃度を用いる場合がある。つまり、本明細書等に記載の「キャリア濃度」は、「ドナー濃度」と言い換えることができる場合がある。
　よって、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。水素などの不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
　また、チャネル形成領域の酸化物半導体のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３以下であることが好ましく、１×１０１７ｃｍ−３未満であることがより好ましく、１×１０１６ｃｍ−３未満であることがさらに好ましく、１×１０１３ｃｍ−３未満であることがさらに好ましく、１×１０１２ｃｍ−３未満であることがさらに好ましい。なお、チャネル形成領域の酸化物半導体のキャリア濃度の下限値については、特に限定は無いが、例えば、１×１０−９ｃｍ−３とすることができる。
　本発明の一態様により、信頼性が良好な半導体装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、良好な電気特性を有する半導体装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、オン電流の大きい半導体装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、微細化または高集積化が可能な半導体装置を提供することができる。また、本発明の一態様は、低消費電力の半導体装置を提供することを課題の一つとする。
＜＜その他の半導体材料＞＞
　酸化物５３０に用いることができる半導体材料は、上述の金属酸化物に限られない。酸化物５３０として、バンドギャップを有する半導体材料（ゼロギャップ半導体ではない半導体材料）を用いてもよい。例えば、シリコンなどの単体元素の半導体、ヒ化ガリウムなどの化合物半導体、半導体として機能する層状物質（原子層物質、２次元材料などともいう。）などを半導体材料に用いることが好ましい。特に、半導体として機能する層状物質を半導体材料に用いると好適である。
　ここで、本明細書等において、層状物質とは、層状の結晶構造を有する材料群の総称である。層状の結晶構造は、共有結合またはイオン結合によって形成される層が、ファンデルワールス力のような、共有結合またはイオン結合よりも弱い結合を介して積層している構造である。層状物質は、単位層内における電気伝導性が高く、つまり、２次元電気伝導性が高い。半導体として機能し、かつ、２次元電気伝導性の高い材料をチャネル形成領域に用いることで、オン電流の大きいトランジスタを提供することができる。
　層状物質として、グラフェン、シリセン、カルコゲン化物などがある。カルコゲン化物は、カルコゲンを含む化合物である。また、カルコゲンは、第１６族に属する元素の総称であり、酸素、硫黄、セレン、テルル、ポロニウム、リバモリウムが含まれる。また、カルコゲン化物として、遷移金属カルコゲナイド、１３族カルコゲナイドなどが挙げられる。
　酸化物５３０として、例えば、半導体として機能する遷移金属カルコゲナイドを用いることが好ましい。酸化物５３０として適用可能な遷移金属カルコゲナイドとして、具体的には、硫化モリブデン（代表的にはＭｏＳ２）、セレン化モリブデン（代表的にはＭｏＳｅ２）、モリブデンテルル（代表的にはＭｏＴｅ２）、硫化タングステン（代表的にはＷＳ２）、セレン化タングステン（代表的にはＷＳｅ２）、タングステンテルル（代表的にはＷＴｅ２）、硫化ハフニウム（代表的にはＨｆＳ２）、セレン化ハフニウム（代表的にはＨｆＳｅ２）、硫化ジルコニウム（代表的にはＺｒＳ２）、セレン化ジルコニウム（代表的にはＺｒＳｅ２）などが挙げられる。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態６）
　本実施の形態では、上述の実施の形態で説明した電池制御回路を電子部品とする例について、図１９を用いて説明する。
　本実施の形態では、図１９を用いて、本発明の半導体装置が実装されたチップ１２０４の一例を示す。チップ１２０４には、複数の回路（システム）が実装されている。このように、複数の回路（システム）を一つのチップに集積する技術を、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎ　Ｃｈｉｐ：ＳｏＣ）と呼ぶ場合がある。
　図１９には、プリント基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）１２０３上に複数のチップが設けられる例を示す。図１９において、プリント基板１２０３上には、回路１２０１が設けられている。回路１２０１には、本発明の一態様の電池制御回路が設けられている。回路１２０１の裏面には、複数のバンプ１２０２が設けられており、プリント基板１２０３と接続する。
　本発明の一態様の半導体装置の構成を用いて電池制御回路を設けることにより、同一チップ上に複数の回路を設けることができる。本発明の一態様の半導体装置の構成を用いて電池制御回路を設けることにより、電子部品において、チップの数を少なくすることができる。例えば、先の実施の形態に示す回路１０１ａおよび回路１０１ｂを、同一チップ上に設けることができる。
　チップの数を少なくすることにより、振動のある環境においても、回路動作を安定して行うことができる。また、バンプを用いてチップとプリント基板の接続電極と機械的に強固な接続を行い、且つ確実に電気的な接続を行うことにより、さらに、振動に強い構成とすることができる。よって、例えば、車両に搭載する電子部品に適している。
　また、本発明の一態様の半導体装置の構成を用いて電池制御回路を設けることにより、チップの集積化が可能となるため、携帯端末、およびその他の様々な電子機器において、電池制御回路の占有体積を小さくすることができるため、電子機器の小型化が可能となる。また、制御回路の小型化により、電池の占める体積を大きくすることもできる。これにより、蓄電池の持続時間を長くすることができる。また、制御回路の小型化により、消費電力を低減できる場合がある。
　プリント基板１２０３には、第２の回路として集積回路１２２３が設けられることが好ましい。集積回路１２２３は回路１２０１へ制御信号、電源、等を与える機能を有する。
　プリント基板１２０３に設けられる様々な回路として、ＤＲＡＭ１２２１、フラッシュメモリ１２２２等の記憶装置が設けられていてもよい。また、プリント基板１２０３には、無線通信を行う機能を有する回路として、回路１２２５が設けられてもよい。
　また、集積回路１２２３は、画像処理を行う機能、および積和演算を行う機能のうち一以上を有してもよい。
　また、集積回路１２２３は、アナログ演算部を有してもよい。アナログ演算部はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路、およびＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換回路の一、または両方を有してもよい。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態７）
　本実施の形態では、上記実施の形態で説明した電池制御回路を備えた電子部品を適用可能な蓄電装置の構成について説明する。
［円筒型二次電池］
　円筒型の二次電池の例について図２０Ａを参照して説明する。円筒型の二次電池４００は、図２０Ａに示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）４０１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）４０２を有している。これら正極キャップ４０１と電池缶（外装缶）４０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）４１０によって絶縁されている。
　図２０Ｂは、円筒型の二次電池の断面を模式的に示した図である。図２０Ｂに示す円筒型の二次電池は、上面に正極キャップ（電池蓋）４０１を有し、側面および底面に電池缶（外装缶）４０２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）４０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）４１０によって絶縁されている。
　中空円柱状の電池缶４０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶４０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶４０２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれらの合金、あるいはこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルおよびアルミニウム等を電池缶４０２に被覆することが好ましい。電池缶４０２の内側において、正極、負極およびセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶４０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン型の二次電池と同様のものを用いることができる。
　円筒型の蓄電池に用いる正極および負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成することが好ましい。正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３が接続され、負極６０６には負極端子（負極集電リード）６０７が接続される。正極端子６０３および負極端子６０７は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端子６０３は安全弁機構６１３に、負極端子６０７は電池缶４０２の底にそれぞれ抵抗溶接される。安全弁機構６１３は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子６１１を介して正極キャップ４０１と電気的に接続されている。安全弁機構６１３は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ４０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系半導体セラミックス等を用いることができる。
　図２０Ｃは蓄電装置４１５の一例を示す。蓄電装置４１５は複数の二次電池４００を有する。それぞれの二次電池の正極は、絶縁体４２５で分離された導電体４２４に接触し、電気的に接続されている。導電体４２４は配線４２３を介して、制御回路４２０に電気的に接続されている。また、それぞれの二次電池の負極は、配線４２６を介して制御回路４２０に電気的に接続されている。制御回路４２０として、先の実施の形態にて述べた電池制御回路を用いることができる。
　図２０Ｄは、蓄電装置４１５の一例を示す。蓄電装置４１５は複数の二次電池４００を有し、複数の二次電池４００は、導電板４１３及び導電板４１４の間に挟まれている。複数の二次電池４００は、配線４１６により導電板４１３及び導電板４１４と電気的に接続される。複数の二次電池４００は、並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよいし、並列に接続された後さらに直列に接続されていてもよい。複数の二次電池４００を有する蓄電装置４１５を構成することで、大きな電力を取り出すことができる。
　複数の二次電池４００が、並列に接続された後さらに直列に接続される場合を考える。このような場合には、図１または図２に示す蓄電装置において例えば、電池セル１２１は、並列に接続された複数の二次電池に対応し、一のセルバランス回路１３０が並列に接続された複数の二次電池に電気的に接続される。
　複数の二次電池４００の間に温度制御装置を有していてもよい。二次電池４００が過熱されたときは、温度制御装置により冷却し、二次電池４００が冷えすぎているときは温度制御装置により加熱することができる。そのため蓄電装置４１５の性能が外気温に影響されにくくなる。
　また、図２０Ｄにおいて、蓄電装置４１５は制御回路４２０に配線４２１及び配線４２２を介して電気的に接続されている。制御回路４２０として、先の実施の形態にて述べた電池制御回路を用いることができる。配線４２１は導電板４１３を介して複数の二次電池４００の正極に、配線４２２は導電板４１４を介して複数の二次電池４００の負極に、それぞれ電気的に接続される。
　また図３０Ａ乃至図３０Ｃに示すような捲回体９５０ａを有する二次電池９１３としてもよい。図３０Ａに示す捲回体９５０ａは、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、を有する。負極９３１は負極活物質層９３１ａを有する。正極９３２は正極活物質層９３２ａを有する。セパレータ９３３は、負極活物質層９３１ａおよび正極活物質層９３２ａよりも広い幅を有し、負極活物質層９３１ａおよび正極活物質層９３２ａと重畳するように捲回されている。また正極活物質層９３２ａよりも負極活物質層９３１ａの幅が広いことが安全性の点で好ましい。またこのような形状の捲回体９５０ａは安全性および生産性がよく好ましい。
　図３０Ｂに示すように、負極９３１は端子９５１と電気的に接続される。端子９５１は端子９１１ａと電気的に接続される。また正極９３２は端子９５２と電気的に接続される。端子９５２は端子９１１ｂと電気的に接続される。
　図３０Ｃに示すように、筐体９３０により捲回体９５０ａおよび電解液が覆われ、二次電池９１３となる。筐体９３０には安全弁、過電流保護素子等を設けることが好ましい。
　図３０Ｂに示すように二次電池９１３は複数の捲回体９５０ａを有していてもよい。複数の捲回体９５０ａを用いることで、より充放電容量の大きい二次電池９１３とすることができる。図３０Ａおよび図３０Ｂに示す二次電池９１３の他の要素は、図１７に示す二次電池９１３の記載を参酌することができる。
　正極９３２に、先の実施の形態で説明した正極活物質を用いることで、充放電容量が高くサイクル特性に優れた二次電池９１３とすることができる。
［二次電池パック］
　次に本発明の一態様の蓄電装置の例について、図２１を用いて説明する。
　図２１Ａは、二次電池パック５３１の外観を示す図である。図２１Ｂは二次電池パック５３１の構成を説明する図である。二次電池パック５３１は、回路基板５０１と、二次電池５１３と、を有する。二次電池５１３には、ラベル５０９が貼られている。回路基板５０１は、シール５１５により固定されている。また、二次電池パック５３１は、アンテナ５１７を有する。
　回路基板５０１は制御回路５９０を有する。制御回路５９０は、先の実施の形態に示す電池制御回路を用いることができる。例えば、図２１Ｂに示すように、回路基板５０１上に、制御回路５９０を有する。また、回路基板５０１は、端子５１１と電気的に接続されている。また回路基板５０１は、アンテナ５１７、二次電池５１３の正極リード及び負極リードの一方５５１、正極リード及び負極リードの他方５５２と電気的に接続される。
　あるいは、図２１Ｃに示すように、二次電池パックは、回路基板５０１上に設けられる回路システム５９０ａと、端子５１１を介して回路基板５０１に電気的に接続される回路システム５９０ｂと、を有してもよい。例えば、本発明の一態様の制御回路の一部分が回路システム５９０ａに、本発明の一態様の制御回路の他の一部分が回路システム５９０ｂに、それぞれ設けられる。
　なお、アンテナ５１７はコイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ５１７は、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能することができる。つまり、コンデンサの有する２つの導体のうちの一つの導体として、アンテナ５１７を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけでなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
　二次電池パック５３１は、アンテナ５１７と、二次電池５１３との間に層５１９を有する。層５１９は、例えば二次電池５１３による電磁界を遮蔽することができる機能を有する。層５１９としては、例えば磁性体を用いることができる。
　二次電池５１３は、例えば、セパレータを挟んで負極と、正極とが重なり合って積層され、該積層シートを捲回したものである。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態８）
　本実施の形態では、車両に本発明の一態様である蓄電装置を搭載する例を示す。車両として例えば自動車、二輪車、自転車、等が挙げられる。
　蓄電装置を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。
　図２２において、本発明の一態様である蓄電装置を用いた車両を例示する。図２２Ａに示す自動車８４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離の長い車両を実現することができる。自動車８４００は蓄電装置を有する。蓄電装置は電気モーター８４０６を駆動するだけでなく、ヘッドライト８４０１およびルームライト（図示せず）などの発光装置に電力を供給することができる。
　また、蓄電装置は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車８４００が有するナビゲーションシステムなどに電力を供給することができる。
　図２２Ｂに示す自動車８５００は、自動車８５００が有する蓄電装置８０２４にプラグイン方式および非接触給電方式等のうち一以上の方式により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる。図２２Ｂに、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された蓄電装置８０２４に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充電方法やコネクターの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）またはコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８５００に搭載された蓄電装置８０２４を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。
　また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電の方式を利用して、車両同士で電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時または走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触での電力の供給には、電磁誘導方式および磁界共鳴方式を用いることができる。
　また、図２２Ｃは、本発明の一態様の蓄電装置を用いた二輪車の一例である。図２２Ｃに示すスクータ８６００は、蓄電装置８６０２、サイドミラー８６０１、方向指示灯８６０３を備える。蓄電装置８６０２は、方向指示灯８６０３に電気を供給することができる。
　また、図２２Ｃに示すスクータ８６００は、座席下収納８６０４に、蓄電装置８６０２を収納することができる。蓄電装置８６０２は、座席下収納８６０４が小型であっても、座席下収納８６０４に収納することができる。
　また、図２３Ａは、本発明の一態様の蓄電装置を用いた電動自転車の一例である。図２３Ａに示す電動自転車８７００に、本発明の一態様の蓄電装置を適用することができる。本発明の一態様の蓄電装置は例えば、複数の蓄電池と、保護回路と、ニューラルネットワークと、を有する。
　電動自転車８７００は、蓄電装置８７０２を備える。蓄電装置８７０２は、運転者をアシストするモーターに電気を供給することができる。また、蓄電装置８７０２は、持ち運びができ、図２３Ｂに自転車から取り外した状態を示している。また、蓄電装置８７０２は、本発明の一態様の蓄電装置が有する蓄電池８７０１が複数内蔵されており、そのバッテリー残量などを表示部８７０３で表示できるようにしている。また蓄電装置８７０２は、本発明の一態様の制御回路８７０４を有する。制御回路８７０４は、蓄電池８７０１の正極及び負極と電気的に接続されている。制御回路８７０４として、先の実施の形態に示す電池制御回路を用いることができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態９）
　本実施の形態では、先の実施の形態で示した蓄電装置を電子機器に実装する例を説明する。
　次に、図２４Ａ及び図２４Ｂに、２つ折り可能なタブレット型端末（クラムシェル型端末も含む）の一例を示す。図２４Ａ及び図２４Ｂに示すタブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａ、筐体９６３０ｂ、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂを接続する可動部９６４０、表示部９６３１、表示モード切り替えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め具９６２９、操作スイッチ９６２８、を有する。表示部９６３１には、可撓性を有するパネルを用いることで、より広い表示部を有するタブレット端末とすることができる。図２４Ａは、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図２４Ｂは、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。
　また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａ及び筐体９６３０ｂの内部に蓄電体９６３５を有する。蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂに渡って設けられている。
　表示部９６３１は、一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーにふれることでデータ入力をすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタンが表示されている位置に指またはスタイラスなどでふれることで表示部９６３１にキーボードボタン表示することができる。
　また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９６２５は、タブレット型端末９６００に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
　図２４Ｂは、タブレット型端末が閉じた状態を示し、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、及び本発明の一態様の蓄電装置を有する。蓄電装置は、制御回路９６３４と、蓄電体９６３５と、を有する。制御回路９６３４については、先の実施の形態に示す電池制御回路を用いることができる。
　なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０ａ及び筐体９６３０ｂを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１を保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めることができる。
　また、この他にも図２４Ａ及び図２４Ｂに示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
　タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。
　なお図２４Ａ、図２４Ｂでは、２つ折り可能なタブレット型端末に先の実施の形態に示す電池制御回路を用いた制御回路を適用する構成について説明したが、他の構成でもよい。例えば、図２４Ｃに図示するように、クラムシェル型端末であるノート型パーソナルコンピュータへの適用も可能である。図２４Ｃでは、筐体９６３０ａに表示部９６３１、筐体９６３０ｂにキーボード部９６５０を備えたノート型パーソナルコンピュータ９６０１を図示している。ノート型パーソナルコンピュータ９６０１内には、図２４Ａ、図２４Ｂで説明した制御回路９６３４と、蓄電体９６３５と、を有する。制御回路９６３４については、先の実施の形態に示す電池制御回路を用いることができる。
　図２５に、他の電子機器の例を示す。図２５において、表示装置８０００は、本発明の一態様の蓄電装置を実装する電子機器の一例である。具体的に、表示装置８０００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部８００３、二次電池８００４等を有する。本発明の一態様に係る検出システムは、筐体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８００４に蓄積された電力を用いることもできる。
　表示部８００２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。
　また、音声入力デバイス８００５も二次電池を用いる。音声入力デバイス８００５は、先の実施の形態に示す蓄電装置を有する。音声入力デバイス８００５は、無線通信素子の他、マイクを含むセンサ（光学センサ、温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、照度センサ、モーションセンサなど）を複数有し、使用者の命令する言葉によって他のデバイス、例えば表示装置８０００の電源操作、照明装置８１００の光量調節などを行うことができる。音声入力デバイス８００５は音声で周辺機器の操作が行え、手動リモコンの代わりとなる。
　また、音声入力デバイス８００５は、車輪、あるいは機械式移動手段を有しており、使用者の発声が聞こえる方向に移動し、内蔵されているマイクで正確に命令を聞き取るとともに、その内容を表示部８００８に表示する、または表示部８００８のタッチ入力操作が行える構成としている。
　また、音声入力デバイス８００５は、スマートフォンなどの携帯情報端末８００９の充電ドックとしても機能させることができる。携帯情報端末８００９と音声入力デバイス８００５は、有線または無線で電力の授受を可能としている。携帯情報端末８００９は、室内においては、特に持ち運ぶ必要がなく、必要な容量を確保しつつ、二次電池に負荷がかかり劣化することを回避したいため、音声入力デバイス８００５によって二次電池の管理、メンテナンスなどを行えることが望ましい。また、音声入力デバイス８００５はスピーカ８００７及びマイクを有しているため、携帯情報端末８００９が充電中であってもハンズフリーで会話することもできる。また、音声入力デバイス８００５の二次電池の容量が低下すれば、矢印の方向に移動し、外部電源と接続された充電モジュール８０１０から無線充電によって充電を行えばよい。
　また、音声入力デバイス８００５を台に載せてもよい。また、音声入力デバイス８００５を車輪、あるいは機械式移動手段を設けて所望の位置に移動させてもよく、或いは台および車輪を設けず、音声入力デバイス８００５を所望の位置、例えば床の上などに固定してもよい。
　なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
　図２５において、据え付け型の照明装置８１００は、充電を制御するマイクロプロセッサ（ＡＰＳを含む）で制御される二次電池８１０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光源８１０２、二次電池８１０３等を有する。図２５では、二次電池８１０３が、筐体８１０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示しているが、二次電池８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明装置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８１０３に蓄積された電力を用いることもできる。
　なお、図２５では天井８１０４に設けられた据え付け型の照明装置８１００を例示しているが、二次電池８１０３は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８１０６、窓８１０７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置などに用いることもできる。
　また、光源８１０２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができる。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤまたは有機ＥＬ素子などの発光素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。
　図２５において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナーは、二次電池８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、二次電池８２０３等を有する。図２５では、二次電池８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、二次電池８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室外機８２０４の両方に、二次電池８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナーは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８２０３に蓄積された電力を用いることもできる。
　図２５において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、二次電池８３０４を用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、二次電池８３０４等を有する。図２５では、二次電池８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８３０４に蓄積された電力を用いることもできる。
　また、電子機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、二次電池に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫８３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われない夜間において、二次電池８３０４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われる昼間において、二次電池８３０４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率を低く抑えることができる。
　上述の電子機器の他、二次電池はあらゆる電子機器に搭載することができる。本発明の一態様により、二次電池のサイクル特性が良好となる。そのため、本発明の一態様である充電を制御するマイクロプロセッサ（ＡＰＳを含む）を本実施の形態で説明した電子機器に搭載することで、より長寿命の電子機器とすることができる。本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
　本発明の一態様の蓄電装置を電子機器に実装する例を図２６Ａ乃至図２６Ｅに示す。本発明の一態様の蓄電装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
　図２６Ａは、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、本発明の一態様の蓄電装置を有する。本発明の一態様の蓄電装置は例えば、蓄電池７４０７と、先の実施の形態に示す電池制御回路と、を有する。
　図２６Ｂは、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電池７４０７も湾曲される場合がある。このような場合には、蓄電池７４０７として、可撓性を有する蓄電池を用いることが好ましい。可撓性を有する蓄電池の曲げられた状態を図２６Ｃに示す。蓄電池には制御回路７４０８が電気的に接続されている。制御回路７４０８として、先の実施の形態に示す電池制御回路を用いることができる。
　また、フレキシブルな形状を備える蓄電池を、家屋およびビルの内壁および外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
　図２６Ｄは、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び本発明の一態様の蓄電装置を有する。本発明の一態様の蓄電装置は例えば、蓄電池７１０４と、先の実施の形態に示す電池制御回路と、を有する。
　図２６Ｅは、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７２００は、筐体７２０１、表示部７２０２、バンド７２０３、バックル７２０４、操作ボタン７２０５、入出力端子７２０６などを備える。
　携帯情報端末７２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
　表示部７２０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部７２０２はタッチセンサを備え、指またはスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部７２０２に表示されたアイコン７２０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
　操作ボタン７２０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７２００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７２０５の機能を自由に設定することもできる。
　また、携帯情報端末７２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
　また、携帯情報端末７２００は入出力端子７２０６を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により行ってもよい。
　携帯情報端末７２００は、本発明の一態様の蓄電装置を有する。該蓄電装置は、蓄電池と、先の実施の形態に示す電池制御回路と、を有する。
　携帯情報端末７２００はセンサを有することが好ましい。センサとして例えば、指紋センサ、脈拍センサ、および体温センサ等の人体センサ、ならびにタッチセンサ、加圧センサ、加速度センサ、等から選ばれる一以上が搭載されることが好ましい。
　本実施の形態は、他の実施の形態の記載と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態１０）
　本実施の形態は、本発明の一態様の電池制御回路が搭載されるシステムの一例について説明する。
　図２７Ａは、フレキシブルなフィルムである可撓性基板８１１上に形成された半導体装置８１０を円筒形二次電池８１５に実装させた電池制御システムの概念図である。
　半導体装置８１０として例えば、先の実施の形態に示す半導体装置９００を適用することができる。または半導体装置８１０として例えば、先の実施の形態に示す半導体装置９００の一部の構成要素、例えば層５８５に設けられる構成要素を適用してもよい。
　本発明の一態様の電池制御システムは、円筒形二次電池８１５と、半導体装置８１０と、スイッチとを少なくとも有している。
　円筒形二次電池８１５は、上面に第１の端子８１２を有し、底面に第２の端子８１３を有している。円筒形二次電池の第１の端子８１２に接続され、円筒形二次電池８１５から出力される電力を伝送する第１の伝送路は、電極８１８を介して充電制御回路の端子と電気的に接続される。また、円筒形二次電池の第２の端子８１３に接続されている第２の伝送路は、電極８１９を介して第２の伝送路を遮断するスイッチと接続されている。
　図２７Ａでは、第２の伝送路を遮断するスイッチ（遮断用スイッチとも呼ぶ）が２個設けられており、ダイオードもそれぞれ接続されており、過放電、過充電、または過電流を防止するための保護回路として機能している。スイッチは、導通および遮断動作を制御しており、供給及び遮断を切り替える切替手段とも呼べる。可撓性基板８１１上に形成された第２の伝送路のもう一方の端子である第３の端子８１４は、充電器８１６およびモバイル機器８１７のうち一以上に接続されている。
　半導体装置８１０を可撓性基板８１１上に形成する作製方法は、半導体基板上に形成した後、剥離方法を用いて剥離後に可撓性基板８１１上に固定する方法を用いる。剥離方法においては、公知の技術を用いることができる。また、半導体基板上に形成した後、裏面を研磨した後、可撓性基板８１１上に固定する方法でもよい。また、レーザー光を用いて部分的に切り取った、所謂レーザーカット後、可撓性基板８１１上に固定する方法でもよい。また、直接、半導体装置８１０を可撓性基板８１１上に形成する方法でもよい。また、ガラス基板上に形成した半導体装置８１０を剥離方法を用いて剥離後に可撓性基板８１１上に固定する方法を用いる。
　本実施の形態では、これらのダイオードおよびスイッチも可撓性基板８１１上に形成または実装させる例を示しているが、特にこの構成に限定されない。
　半導体装置８１０においてマイクロショートなどの異常を検知した場合には、第２の伝送路を遮断するスイッチのゲートに信号を入力することで第２の伝送路を遮断することができる。第２の伝送路を遮断すれば、充電器８１６からの電流の供給の停止、またはモバイル機器８１７への電流の供給の停止を行うことができる。また、第２の伝送路を遮断するスイッチのゲートへ印加する信号電圧をメモリ回路（酸化物半導体を用いたトランジスタを含む）で保持することで、遮断を長時間維持することができる。従って、安全性の高い充電制御システムとすることができる。
　また、図２７Ｂは、円筒形二次電池８１５と、可撓性基板８１１とを貼り合わせる直前の様子を示す工程図であり、可撓性基板８１１の接触面側を示している。図２７Ｂに示すように可撓性基板８１１の接触面に円筒形二次電池８１５の胴部をあてがって転動させ、胴部の円周方向に可撓性基板８１１を巻き付け貼着する。また、可撓性基板８１１にはＹ方向に電極８１８と電極８１９を並べた配置としているが特に限定されず、一方がＸ方向にずれていてもよい。なお、動転後の図が図２７Ｃである。
　円筒形二次電池８１５の胴部外周面を覆うように外装フィルムが装着されている。この外装フィルムは、二次電池内部の構造を封止するための金属缶を保護し、金属缶と絶縁性を図るために用いられる。
　外装フィルムを使用せずに、円筒形二次電池８１５の外表面（端子部分を除く）が金属面である場合には、電極８１８との間、電極８１９との間に絶縁シートを挟むことが好ましい。電極８１８、または電極８１９は、導電性金属箔、導電材料からなる導電性テープ、またはリード線であり、円筒形二次電池８１５の端子とは、半田付けまたはワイヤボンディング法などの公知の方法により接続する。また、電極８１８、または電極８１９は、充電制御回路の端子と半田付けまたはワイヤボンディング法により接続する。
　図２７Ａに示すように、円筒形二次電池８１５からモバイル機器８１７に電力を供給する場合、円筒形二次電池８１５は放電状態となり、第１の端子８１２及び第２の端子８１３における電圧および電流などの挙動を半導体装置８１０で監視し、異常を検知した場合には、第２の伝送路を遮断して放電を停止する。
　モバイル機器８１７は二次電池以外の構成を指しており、モバイル機器８１７にとっての電源が、円筒形二次電池８１５である。なお、モバイル機器８１７とは携帯して持ち歩ける電子機器である。
　また、円筒形二次電池８１５に充電器８１６から電力を供給されて充電する場合、円筒形二次電池８１５は充電状態となり、第１の端子８１２及び第２の端子８１３における電圧および電流などの挙動を半導体装置８１０で監視し、異常を検知した場合には、第２の伝送路を遮断して充電を停止する。
　充電器８１６は、外部電源と接続するアダプターを有する機器、または無線信号を用いて電力伝送を行う機器を指している。なお、充電器８１６がモバイル機器８１７に内蔵されている場合もある。
　図２７Ａでは円筒形二次電池の例を示したが、異なる例として、フレキシブルなフィルムである可撓性基板９１０上に形成された半導体装置９６４を扁平形状の二次電池９６３に実装する例を図２８Ａに示す。
　半導体装置９６４は、可撓性基板９１０上に形成または固定されている。半導体装置９６４は、マイクロショートなどの異常を検出する。さらに、過充電、過放電および過電流から二次電池９６３を保護する、保護回路としての機能を有してもよい。
　半導体装置９６４として例えば、先の実施の形態に示す半導体装置９００を適用することができる。または半導体装置８１０として例えば、先の実施の形態に示す半導体装置９００の一部の構成、例えば層５８５に設けられる構成を適用してもよい。
　また、半導体装置９６４に加えてアンテナ及び受信回路及び整流回路を設けてもよい。アンテナを用いて二次電池９６３に非接触で充電を行うこともできる。アンテナは、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。アンテナは、たとえば外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナを介した電池パックと他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、電池パックと他の機器との間で用いることができる応答方式などを適用することができる。
　図２８Ｂに示すように、接続端子９１１は、半導体装置９６４を介して、二次電池９６３が有する端子９５１および端子９５２と電気的に接続される。なお、接続端子９１１を複数設けて、複数の接続端子９１１のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子などとしてもよい。
　電池パックは、半導体装置９６４と、二次電池９６３との間に絶縁シート層９１６を有する。絶縁シート層９１６は、例えば二次電池９６３による短絡を防止することができる機能を有する。絶縁シート層９１６としては、例えば有機樹脂フィルムまたは接着シートを用いることができる。
　図２８Ａでは、筐体表面に絶縁シート層９１６を設け、半導体装置９６４が設けられている面を内側にして可撓性基板を固定している例を示しているが、特に限定されず、充電制御回路が形成されている面を外側にして端子９５１または端子９５２と接続を行ってもよい。ただし、その場合には接続部分が露出することとなり、静電破壊、または短絡の危険があるため注意して組み立てることとなる。
　上記には可撓性基板に半導体装置９６４を設ける例を示したが、特に限定されず、同一基板上に保護回路、遮断用スイッチ、アンテナ、センサなどを設けてもよい。半導体装置９６４は、可撓性基板に形成されており、曲げることができ、且つ、二次電池のマイクロショートなどの異常を検知することができる。また、本発明の一態様の半導体装置は、二次電池の側面に設けることができ、省スペース化及び使用部品数の削減を実現することができる。
　本発明の一態様の電池制御回路を備えた電子機器の例について図２９を用いて説明を行う。
　掃除ロボット７０００は、二次電池、上面に配置されたディスプレイ、側面に配置された複数のカメラ、ブラシ、操作ボタン、各種センサなどを有する。図示されていないが、掃除ロボット７０００には、タイヤ、吸い込み口などが備えられている。掃除ロボット７０００は自走し、ゴミを検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。掃除ロボット７０００の二次電池に電気的に接続する本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、使用部品数を削減し、且つ、二次電池のマイクロショートなどの異常を検知することができる。
　掃除ロボット７０００は、二次電池、照度センサ、マイクロフォン、カメラ、スピーカ、ディスプレイ、各種センサ（赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなど）、および移動機構などを備える。掃除ロボット７０００の二次電池に本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、二次電池の制御および保護等を行うことができる。
　マイクロフォンは、使用者の音声および環境音などの音響信号を検知する機能を有する。また、スピーカは、音声および警告音などのオーディオ信号を発する機能を有する。掃除ロボット７０００は、マイクロフォンを介して入力されたオーディオ信号を解析し、必要なオーディオ信号をスピーカから発することができる。掃除ロボット７０００において、は、マイクロフォン、およびスピーカを用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
　カメラは、掃除ロボット７０００の周囲を撮像する機能を有する。また、掃除ロボット７０００は、移動機構を用いて移動する機能を有する。掃除ロボット７０００は、カメラを用いて周囲の画像を撮像し、画像を解析して移動する際の障害物の有無などを察知することができる。
　飛行体７１２０は、プロペラ、カメラ、および二次電池などを有し、自律して飛行する機能を有する。
　また、飛行体７１２０の二次電池に本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、軽量化に加えて、二次電池の制御および保護等を行うことができる。
　移動体の一例として電気自動車７１６０を示す。電気自動車７１６０は、二次電池、タイヤ、ブレーキ、操舵装置、カメラなどを有する。電気自動車７１６０の二次電池に接続する本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、使用部品数を削減し、且つ、二次電池のマイクロショートなどの異常を検知することができる。
　なお、上述では、移動体の一例として電気自動車について説明しているが、移動体は電気自動車に限定されない。例えば、移動体としては、電車、モノレール、船、飛行体（ヘリコプター、無人航空機（ドローン）、飛行機、ロケット）なども挙げることができ、これらの移動体の二次電池に電気的に接続する本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、使用部品数を削減し、且つ、二次電池のマイクロショートなどの異常を検知することができる。
　半導体装置８１０を備えた円筒形二次電池および／または半導体装置９６４を備えた電池パックは、スマートフォン７２１０、ＰＣ７２２０（パーソナルコンピュータ）、ゲーム機７２４０等に組み込むことができる。なお、円筒形二次電池に貼り付けられた半導体装置８１０は、図２７に示した半導体装置８１０に相当する。また、電池パックに貼り付けられた半導体装置９６４は、図２８に示した半導体装置９６４に相当する。
　スマートフォン７２１０は、携帯情報端末の一例である。スマートフォン７２１０は、マイクロフォン、カメラ、スピーカ、各種センサ、および表示部を有する。電池制御回路を搭載した半導体装置によってこれら周辺機器が制御される。スマートフォン７２１０の二次電池に電気的に接続する本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、使用部品数を削減し、且つ、二次電池の制御および保護等を行うことができ、安全性を高めることができる。
　ＰＣ７２２０はノート型ＰＣの例である。ノート型ＰＣの二次電池に電気的に接続する本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、使用部品数を削減し、且つ、二次電池の制御および保護等を行うことができ、安全性を高めることができる。
　ゲーム機７２４０は携帯型ゲーム機の例である。ゲーム機７２６０は家庭用の据え置き型ゲーム機の例である。ゲーム機７２６０には、無線または有線でコントローラ７２６２が接続されている。コントローラ７２６２に、本発明の一態様の電池制御回路を搭載した半導体装置を適用して、使用部品数を削減し、且つ、二次電池の制御および保護等を行うことができ、安全性を高めることができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
（実施の形態１１）
　本実施の形態では、本発明の一態様である二次電池を電子機器または移動体に実装する例について説明する。
　まず先の実施の形態で説明した、二次電池を電子機器に実装する例を図３１Ａ乃至図３１Ｄに示す。曲げることのできる二次電池を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
　また、移動体、代表的には自動車に二次電池を適用することができる。自動車としては、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を挙げることができ、自動車に搭載する電源の一つとして二次電池を適用することができる。移動体は自動車に限定されない。例えば、移動体としては、電車、モノレール、船、飛行体（ヘリコプター、無人航空機（ドローン）、飛行機、ロケット）、電動自転車、電動バイクなども挙げることができ、これらの移動体に本発明の一態様の二次電池を適用することができる。
　また、住宅に設けられる地上設置型の充電装置または商用施設に設けられた充電ステーションに本実施の形態の二次電池を適用してもよい。
　図３１Ａは、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機２１００は、筐体２１０１に組み込まれた表示部２１０２の他、操作ボタン２１０３、外部接続ポート２１０４、スピーカ２１０５、マイク２１０６などを備えている。なお、携帯電話機２１００は、二次電池２１０７を有している。
　携帯電話機２１００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
　操作ボタン２１０３は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯電話機２１００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン２１０３の機能を自由に設定することもできる。
　また、携帯電話機２１００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
　また、携帯電話機２１００は外部接続ポート２１０４を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また外部接続ポート２１０４を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は外部接続ポート２１０４を介さずに無線給電により行ってもよい。
　携帯電話機２１００はセンサを有することが好ましい。センサとして例えば、指紋センサ、脈拍センサ、体温センサ等の人体センサや、タッチセンサ、加圧センサ、加速度センサ、等が搭載されることが好ましい。
　図３１Ｂは複数のローター２３０２を有する無人航空機２３００である。無人航空機２３００はドローンと呼ばれることもある。無人航空機２３００は、本発明の一態様である二次電池２３０１と、カメラ２３０３と、アンテナ（図示しない）を有する。無人航空機２３００はアンテナを介して遠隔操作することができる。本発明の一態様の二次電池は安全性が高いため、長期間に渡って長時間の安全な使用ができ、無人航空機２３００に搭載する二次電池として好適である。
　また図３１Ｃに示すように、本発明の一態様の二次電池２６０１を複数有する二次電池２６０２を、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、その他電子機器に搭載してもよい。
　図３１Ｄに、二次電池２６０２が搭載された車両の一例を示す。車両２６０３は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハイブリッド自動車である。電動モーターを用いる車両２６０３は、複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）を有し、ＥＣＵによってエンジン制御などを行う。ＥＣＵは、マイクロコンピュータを含む。ＥＣＵは、電動車両に設けられたＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続される。ＣＡＮは、車内ＬＡＮとして用いられるシリアル通信規格の一つである。本発明の一態様の二次電池を用いることで、ＥＣＵの電源として機能させ、安全性が高く、航続距離の長い車両を実現することができる。
　二次電池は電気モーター（図示せず）を駆動するだけでなく、ヘッドライトおよびルームライトなどの発光装置に電力を供給することができる。また、二次電池は、車両２６０３が有するスピードメーター、タコメーター、ナビゲーションシステムなどの表示装置および半導体装置に電力を供給することができる。
　車両２６０３は、二次電池２６０２が有する二次電池にプラグイン方式および非接触給電方式等のうち一以上の方式により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる。
　次に、本発明の一態様の蓄電装置の一例について、図３２Ａおよび図３２Ｂを用いて説明する。
　また図３２Ａに示す住宅は、本発明の一態様である二次電池を有する蓄電装置２６１２と、ソーラーパネル２６１０を有する。蓄電装置２６１２は、ソーラーパネル２６１０と配線２６１１等を介して電気的に接続されている。また蓄電装置２６１２と地上設置型の充電装置２６０４が電気的に接続されていてもよい。ソーラーパネル２６１０で得た電力は、蓄電装置２６１２に充電することができる。また蓄電装置２６１２に蓄えられた電力は、充電装置２６０４を介して車両２６０３が有する二次電池２６０２に充電することができる。蓄電装置２６１２は、床下空間部に設置されることが好ましい。床下空間部に設置することにより、床上の空間を有効的に利用することができる。あるいは、蓄電装置２６１２は床上に設置されてもよい。
　蓄電装置２６１２に蓄えられた電力は、住宅内の他の電子機器にも電力を供給することができる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置２６１２を無停電電源として用いることで、電子機器の利用が可能となる。
　図３２Ａには、地上設置型の充電装置２６０４から、ケーブルを介して車両２６０３に充電している状態を示している。充電に際しては、充電方法およびコネクターの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）またはコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により車両２６０３に搭載された二次電池２６０２を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。充電装置２６０４は、図３２Ａのように住宅に備えられたものであってもよいし、商用施設に設けられた充電ステーションでもよい。
　また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路または外壁に送電装置を組み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電の方式を利用して、車両同士で電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時または走行時に二次電池の充電を行ってもよい。このような非接触での電力の供給には、電磁誘導方式および磁界共鳴方式のうち一以上の方式を用いることができる。
　図３２Ｂに、本発明の一態様に係る蓄電装置７００の一例を示す。図３２Ｂに示すように、建物７９９の床下空間部７９６には、本発明の一態様に係る蓄電装置７９１が設置されている。
　蓄電装置７９１には、制御装置７９０が設置されており、制御装置７９０は、配線によって、分電盤７０３と、蓄電コントローラ７０５（制御装置ともいう）と、表示器７０６と、ルータ７０９と、に電気的に接続されている。
　商業用電源７０１から、引込線取付部７１０を介して、電力が分電盤７０３に送られる。また、分電盤７０３には、蓄電装置７９１と、商業用電源７０１と、から電力が送られ、分電盤７０３は、送られた電力を、コンセント（図示せず）を介して、一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８に供給する。
　一般負荷７０７は、例えば、テレビまたはパーソナルコンピュータなどの電子機器であり、蓄電系負荷７０８は、例えば、電子レンジ、冷蔵庫、空調機などの電子機器である。
　蓄電コントローラ７０５は、計測部７１１と、予測部７１２と、計画部７１３と、を有する。計測部７１１は、一日（例えば、０時から２４時）の間に、一般負荷７０７、蓄電系負荷７０８で消費された電力量を計測する機能を有する。また、計測部７１１は、蓄電装置７９１の電力量と、商業用電源７０１から供給された電力量と、を計測する機能を有していてもよい。また、予測部７１２は、一日の間に一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８で消費された電力量に基づいて、次の一日の間に一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８で消費される需要電力量を予測する機能を有する。また、計画部７１３は、予測部７１２が予測した需要電力量に基づいて、蓄電装置７９１の充放電の計画を立てる機能を有する。
　計測部７１１によって計測された一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８で消費された電力量は、表示器７０６によって確認することができる。また、ルータ７０９を介して、テレビおよびパーソナルコンピュータなどの電子機器において、確認することもできる。さらに、ルータ７０９を介して、スマートフォンおよびタブレットなどの携帯電子端末によっても確認することができる。また、表示器７０６、電子機器、携帯電子端末によって、予測部７１２が予測した時間帯ごと（または一時間ごと）の需要電力量なども確認することができる。
　本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
（本明細書等の記載に関する付記）
　以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
　各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
　なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。
　なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。
　なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
　また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合や、複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
　また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
　本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、「ソース又はドレインの一方」（又は第１電極、又は第１端子）、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」（又は第２電極、又は第２端子）という表記を用いる。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース（ドレイン）端子や、ソース（ドレイン）電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。
　また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
　また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電圧とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも０Ｖを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。
　なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
　本明細書等において、スイッチとは、導通状態（オン状態）、または、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。または、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
　本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲートとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。
　本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。
　本明細書等において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、ＡとＢとが電気的に接続されているとは、ＡとＢとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、ＡとＢとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
Ｃ１１：容量素子、ＣＮＤ：カウンタ回路、ＣＭ１＿ＩＮ：入力端子、ＣＭ１＿ＯＵＴ：出力端子、ＣＰ１＿ＩＮ：入力端子、ＣＰ１＿ＯＵＴ：出力端子、ＩＦ：インターフェース回路、ＬＴＣ：ラッチ回路、ＭＳＤ：検出回路、Ｎ１：ノード、Ｎ２：ノード、Ｎ６：ノード、Ｎ１１：ノード、Ｎ１２：ノード、Ｎ１３：ノード、ＯＵＴ１１：出力端子、ＯＵＴ１２：出力端子、ＯＵＴ３１：出力端子、ＯＵＴ３２：出力端子、ＯＵＴ４１：出力端子、ＯＵＴ５１：出力端子、ＯＵＴ５２：出力端子、ＯＵＴ５３：出力端子、ＳＤ：検出回路、ＳＥＮＳ：端子、ＳＨ１：端子、ＳＨ２：端子、ＳＨ３：端子、ＳＨ４：端子、ＳＨ６：端子、ＳＨ＿ＩＮ：配線、Ｓ＿ＯＵＴ：出力端子、Ｔ１：制御信号、Ｔ２：制御信号、ＶＢ＿２：配線、ＶＢ１：電位、ＶＢ１＿ＩＮ：配線、ＶＢ２：電位、ＶＢ２＿ＩＮ：配線、ＶＢ３：電位、ＶＢ３＿ＩＮ：配線、ＶＢＭ：負極電位、ＶＢＭ＿ＩＮ：配線、ＶＢＰ：正極電位、ＶＢＰ＿ＩＮ：配線、ＶＣ１：端子、ＶＣ２：端子、ＶＣＮ：端子、ＶＤＤ：高電源電位、ＶＭ：端子、ＶＴ：端子、Ｖｔ：入力端子、ＶＳＳ：低電源電位、ＶＳＳＳ：端子、１１：トランジスタ、１２：トランジスタ、１３：トランジスタ、１４：トランジスタ、１５：トランジスタ、２１：トランジスタ、２２：トランジスタ、２３：トランジスタ、２４：トランジスタ、２５：トランジスタ、５０：コンパレータ、１００：蓄電装置、１０１：電池制御回路、１０１ａ：回路、１０１ｂ：回路、１１３：コンパレータ、１１４：記憶素子、１１９：電圧生成回路、１２０：組電池、１２１：電池セル、１３０：セルバランス回路、１３０ａ：セルバランス回路、１３１：抵抗素子、１３２：トランジスタ、１４０：トランジスタ、１５０：トランジスタ、１６１：容量素子、１６２：トランジスタ、１７２：トランジスタ、１８２：論理回路、１８５：検出回路、１８５ａ：検出回路、１８５ｃ：回路、１８５ｄ：回路、１８６：検出回路、２４５：絶縁層、３００：トランジスタ、３１１：基板、３１１ｂ：基板、３１３：半導体領域、３１４ａ：低抵抗領域、３１４ｂ：低抵抗領域、３１５：絶縁体、３１６：導電体、３１７：低抵抗領域、３１８：裏面電極、３１９：領域、３２０：絶縁体、３２１：絶縁体、３２２：絶縁体、３２２ｂ：絶縁体、３２４：絶縁体、３２６：絶縁体、３２８：導電体、３２８ｂ：導電体、３２８ｃ：導電体、３３０：導電体、３５０：絶縁体、３５２：絶縁体、３５４：絶縁体、３５６：導電体、３８５：層、４００：二次電池、４０１：正極キャップ、４０２：電池缶、４１０：ガスケット、４１３：導電板、４１４：導電板、４１５：蓄電装置、４１６：配線、４２０：制御回路、４２１：配線、４２２：配線、４２３：配線、４２４：導電体、４２５：絶縁体、４２６：配線、５００：トランジスタ、５０１：回路基板、５０３：導電体、５０３ａ：導電体、５０３ｂ：導電体、５０９：ラベル、５１０：絶縁体、５１１：端子、５１２：絶縁体、５１３：二次電池、５１４：絶縁体、５１５：シール、５１６：絶縁体、５１７：アンテナ、５１８：導電体、５１９：層、５２０：絶縁体、５２２：絶縁体、５２４：絶縁体、５３０：酸化物、５３０ａ：酸化物、５３０ｂ：酸化物、５３０ｃ：酸化物、５３１：二次電池パック、５４０ａ：導電体、５４０ｂ：導電体、５４２ａ：導電体、５４２ｂ：導電体、５４３ａ：領域、５４３ｂ：領域、５４４：絶縁体、５４６：導電体、５４６ｂ：導電体、５４８：導電体、５４８ｂ：導電体、５５０：絶縁体、５５１：一方、５５２：他方、５６０：導電体、５６０ａ：導電体、５６０ｂ：導電体、５７４：絶縁体、５８０：絶縁体、５８１：絶縁体、５８２：絶縁体、５８５：層、５９０：制御回路、５９０ａ：回路システム、５９０ｂ：回路システム、６００：容量素子、６０３：正極端子、６０４：正極、６０５：セパレータ、６０６：負極、６０７：負極端子、６０８：絶縁板、６０９：絶縁板、６１０ａ：導電体、６１０ｂ：導電体、６１１：ＰＴＣ素子、６１３：安全弁機構、６２０：導電体、６３０：絶縁体、６３１：導電体、６３２：導電体、６３７：バンプ、６３８：プリント基板、６３９：樹脂層、６４０：絶縁体、６４１：樹脂層、６４２：ワイヤー、７００：蓄電装置、７０１：商業用電源、７０３：分電盤、７０５：蓄電コントローラ、７０６：表示器、７０７：一般負荷、７０８：蓄電系負荷、７０９：ルータ、７１０：引込線取付部、７１１：計測部、７１２：予測部、７１３：計画部、７９０：制御装置、７９１：蓄電装置、７９６：床下空間部、７９９：建物、８１０：半導体装置、８１１：可撓性基板、８１２：端子、８１３：端子、８１４：端子、８１５：円筒形二次電池、８１６：充電器、８１７：モバイル機器、８１８：電極、８１９：電極、９００：半導体装置、９０１：絶縁体、９０２：絶縁体、９０３：導電体、９０３ｂ：導電体、９１０：可撓性基板、９１１：接続端子、９１１ａ：端子、９１１ｂ：端子、９１３：二次電池、９１４：アンテナ、９１６：絶縁シート層、９３０：筐体、９３１：負極、９３１ａ：負極活物質層、９３２：正極、９３２ａ：正極活物質層、９３３：セパレータ、９５０ａ：捲回体、９５１：端子、９５２：端子、９６３：二次電池、９６４：半導体装置、１２０１：回路、１２０２：バンプ、１２０３：プリント基板、１２０４：チップ、１２２１：ＤＲＡＭ、１２２２：フラッシュメモリ、１２２３：集積回路、１２２５：回路、２１００：携帯電話機、２１０１：筐体、２１０２：表示部、２１０３：操作ボタン、２１０４：外部接続ポート、２１０５：スピーカ、２１０６：マイク、２１０７：二次電池、２３００：無人航空機、２３０１：二次電池、２３０２：ローター、２３０３：カメラ、２６０１：二次電池、２６０２：二次電池、２６０３：車両、２６０４：充電装置、２６１０：ソーラーパネル、２６１１：配線、２６１２：蓄電装置、７０００：掃除ロボット、７１００：携帯表示装置、７１０１：筐体、７１０２：表示部、７１０３：操作ボタン、７１０４：蓄電池、７１２０：飛行体、７１６０：電気自動車、７２００：携帯情報端末、７２０１：筐体、７２０２：表示部、７２０３：バンド、７２０４：バックル、７２０５：操作ボタン、７２０６：入出力端子、７２０７：アイコン、７２１０：スマートフォン、７２２０：ＰＣ、７２４０：ゲーム機、７２６０：ゲーム機、７２６２：コントローラ、７４００：携帯電話機、７４０１：筐体、７４０２：表示部、７４０３：操作ボタン、７４０４：外部接続ポート、７４０５：スピーカ、７４０６：マイク、７４０７：蓄電池、７４０８：制御回路、８０００：表示装置、８００１：筐体、８００２：表示部、８００３：スピーカ部、８００４：二次電池、８００５：音声入力デバイス、８００７：スピーカ、８００８：表示部、８００９：携帯情報端末、８０１０：充電モジュール、８０２１：充電装置、８０２２：ケーブル、８０２４：蓄電装置、８１００：照明装置、８１０１：筐体、８１０２：光源、８１０３：二次電池、８１０４：天井、８１０５：側壁、８１０６：床、８１０７：窓、８２００：室内機、８２０１：筐体、８２０２：送風口、８２０３：二次電池、８２０４：室外機、８３００：電気冷凍冷蔵庫、８３０１：筐体、８３０２：冷蔵室用扉、８３０３：冷凍室用扉、８３０４：二次電池、８４００：自動車、８４０１：ヘッドライト、８４０６：電気モーター、８５００：自動車、８６００：スクータ、８６０１：サイドミラー、８６０２：蓄電装置、８６０３：方向指示灯、８６０４：座席下収納、８７００：電動自転車、８７０１：蓄電池、８７０２：蓄電装置、８７０３：表示部、８７０４：制御回路、９６００：タブレット型端末、９６０１：ノート型パーソナルコンピュータ、９６２５：スイッチ、９６２６：スイッチ、９６２７：電源スイッチ、９６２８：操作スイッチ、９６２９：留め具、９６３０：筐体、９６３０ａ：筐体、９６３０ｂ：筐体、９６３１：表示部、９６３３：太陽電池、９６３４：制御回路、９６３５：蓄電体、９６４０：可動部、９６５０：キーボード部

Claims (17)

  1. 　第１の導電体および前記第１の導電体上の第１の半導体を有する第１のトランジスタと、
    　前記第１のトランジスタ上の第１の絶縁体と、
    　前記第１の絶縁体が有する開口部に設けられる第２の導電体と、
    　前記第１の絶縁体上の第２のトランジスタと、
    　前記第２のトランジスタ上の第３の導電体と、を有し、
    　前記第１の導電体は、前記第１のトランジスタのソース電極およびドレイン電極の一方としての機能を有し、
    　前記第１の半導体と、前記第２の導電体と、は互いに重なり合い、
    　前記第２の導電体と、前記第３の導電体と、は互いに重なり合い、
    　前記第３の導電体と、前記第２のトランジスタと、は互いに重なり合い、
    　前記第１の半導体と、前記第２のトランジスタと、は前記第２の導電体および前記第３の導電体を介して電気的に接続される半導体装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記第３の導電体は、バンプまたはワイヤーボンディングに電気的に接続される半導体装置。
  3. 　請求項１において、
    　前記第３の導電体は、バンプまたはワイヤーボンディングと接する電極パッドである半導体装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一において、
    　前記第１の半導体上の第４の導電体を有し、
    　前記第４の導電体は、前記第２のトランジスタのソース電極およびドレイン電極の一方としての機能を有し、
    　前記第４の導電体と、前記第２の導電体と、は電気的に接続される半導体装置。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    　前記第２のトランジスタは、金属酸化物を有し、
    　前記金属酸化物はインジウムを有する半導体装置。
  6. 　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    　前記第２のトランジスタは、金属酸化物を有し、
    　前記金属酸化物は、インジウム、亜鉛および元素Ｍを有し、
    　前記元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、錫、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムから選ばれる一以上である半導体装置。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
    　前記第１の半導体は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、酸化ガリウムから選ばれる一以上の材料を有する半導体装置。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
    　前記第１の導電体上の第３のトランジスタを有し、
    　前記第３のトランジスタは、第３の半導体を有し、
    　前記第３の半導体は、前記第１の半導体が有する、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、酸化ガリウムから選ばれる一以上の材料、と同じ材料を有し、
    　前記第１の導電体は、前記第３のトランジスタのソースまたはドレインとして機能する半導体装置。
  9. 　請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体装置と、二次電池と、を有し、
    　前記二次電池の負極と、前記第３の導電体と、は電気的に接続される蓄電装置。
  10. 　第１の層と、第２の層と、前記第１の層と前記第２の層の間の第１の絶縁体と、第１の導電体と、を有し、
    　前記第１の導電体は、前記第１の絶縁体が有する第１の開口部に設けられ、
    　前記第１の層は、第１のトランジスタを有し、
    　前記第１のトランジスタは、第１の半導体を有し、
    　前記第１の半導体は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、酸化ガリウムから選ばれる一以上であり、
    　前記第２の層は、コンパレータと、論理回路と、を有し、
    　前記コンパレータは、第２のトランジスタを有し、
    　前記第１のトランジスタは、前記第１の導電体を介して前記第２のトランジスタと電気的に接続され、
    　前記コンパレータは、二次電池の正極電圧に応じた信号を前記論理回路に与える機能を有し、
    　前記論理回路は、前記コンパレータからの出力に応じた信号を前記第１のトランジスタのゲートに与える機能を有する電池制御回路。
  11. 　請求項１０において、
    　前記第１のトランジスタと、前記第２のトランジスタは、互いに重なり合う電池制御回路。
  12. 　請求項１０または請求項１１において、
    　前記第２のトランジスタは、金属酸化物を有し、
    　前記金属酸化物はインジウムを有する電池制御回路。
  13. 　請求項１０または請求項１１において、
    　前記第２のトランジスタは、第２の半導体を有し、
    　前記第２の半導体は、金属酸化物を有し、
    　前記金属酸化物は、インジウム、亜鉛および元素Ｍを有し、
    　前記元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、錫、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムから選ばれる一以上である電池制御回路。
  14. 　請求項１０乃至請求項１３のいずれか一において、
    　前記第１の導電体は、前記二次電池の負極に電気的に接続される電池制御回路。
  15. 　請求項１０乃至請求項１４のいずれか一に記載の電池制御回路を有する第１のチップと、集積回路を有する第２のチップと、プリント基板と、前記第１のチップと前記プリント基板の間のバンプと、を有し、
    　前記集積回路は、前記第１のチップが有する前記電池制御回路へ制御信号および電源の少なくとも一を与える機能を有し、
    　前記第１のチップおよび前記第２のチップはそれぞれ、前記プリント基板上に配置され、
    　前記第１のチップは、前記第１の導電体が露出する第１面を有し、
    　前記第１面と、前記プリント基板と、は前記バンプを介して互いに面するように配置される電子部品。
  16. 　請求項１５に記載の電子部品と、電気モーターと、を有する車両。
  17. 　請求項１５に記載の電子部品と、表示部と、を有し、
    　前記電子部品は、前記プリント基板上に配置される第３のチップを有し、
    　前記第３のチップは、無線通信による信号の授受を行う機能を有する電子機器。
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