本申請是如下發(fā)明專利申請的分案申請：

發(fā)明名稱：充電裝置；申請?zhí)枺?01310299308.6；申請日：2013年7月17日。

本發(fā)明關(guān)于一種物體、方法或制造方法?；蛘?，本發(fā)明關(guān)于一種程序（process）、機(jī)器（machine）或產(chǎn)品（manufacture）。例如，本發(fā)明尤其關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、發(fā)光裝置、蓄電裝置、它們的驅(qū)動方法或它們的制造方法。尤其是，本發(fā)明關(guān)于一種蓄電池的充電裝置。

背景技術(shù)：

近年來，作為以便攜電話、智能手機(jī)為代表的便攜式終端的電源或者驅(qū)動電動汽車等的電動機(jī)的電源，諸如鋰二次電池的蓄電池被廣泛地利用（參照專利文獻(xiàn)1）。

作為上述蓄電池的充電裝置，開發(fā)了測量蓄電池的端子電壓判斷是否完成充電的充電裝置以及累計充電電流（用來對蓄電池進(jìn)行充電所需要的電流）計算出充電電流積分值而判斷是否完成充電的充電裝置（參照專利文獻(xiàn)2）。

[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開2006-269426號公報；

[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開2004-364419號公報。

在專利文獻(xiàn)2中，充電電路1具有正側(cè)輸入端子tm1和負(fù)側(cè)輸入端子tm2，并且微型計算機(jī)5內(nèi)組裝有將模擬輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（也稱為a/d轉(zhuǎn)換器、adc）。這是因為如下緣故：根據(jù)模擬信號使蓄電池2等工作，另一方面根據(jù)數(shù)字信號使微型計算機(jī)及充電電路1的外部的電路工作。

然而，有如下問題：當(dāng)在充電裝置中存在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器時，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的耗電量大，所以充電裝置的耗電量也變大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，所公開的發(fā)明的一個方式的課題之一是獲得一種耗電量小的充電裝置。

注意，上述課題的記載不妨礙其它課題的存在。此外，本發(fā)明的一個方式并不需要解決上述課題。另外，從說明書、附圖、權(quán)利要求等的記載自然可知上述以外的課題，而可以從說明書、附圖、權(quán)利要求等的記載中抽出課題。

所公開的發(fā)明的一個方式是一種對蓄電池進(jìn)行充電的充電裝置，該充電裝置包括：產(chǎn)生對應(yīng)于蓄電池的充電電流的電流的電路；通過流過對應(yīng)于該充電電流的電流積蓄電荷的電路；以及當(dāng)該電荷被積蓄的電路的電位為基準(zhǔn)電位以上時輸出指示結(jié)束該蓄電池的充電的信號的電路。

蓄電池的充電電流（記作ic）是一種以模擬方式變化的模擬信號。另外，蓄電池的充電電流流過具有已知的電阻值的電阻元件中。通過與該電阻元件的兩個端子電連接的電壓電流轉(zhuǎn)換電路，檢測出該電阻元件的兩個端子之間的電位差。

該電壓電流轉(zhuǎn)換電路輸出對應(yīng)于該電阻元件的兩個端子之間的電位差的電流（記作is）。由此，電流is是對應(yīng)于充電電流ic的電流或充電電流ic的一部分。從此可說，該電壓電流轉(zhuǎn)換電路是產(chǎn)生對應(yīng)于充電電流ic的電流is的電路或從充電電流ic產(chǎn)生其一部分的電流即電流is的電路。

該電壓電流轉(zhuǎn)換電路的輸出與作為開關(guān)元件的將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管（下面稱為“氧化物半導(dǎo)體晶體管”）的源極或漏極中的一個電連接。另外，對該氧化物半導(dǎo)體晶體管中的柵極輸入脈沖信號，并根據(jù)該脈沖信號切換導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)。

該晶體管的源極或漏極中的另一個與電容元件電連接。當(dāng)該晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時，電流is流過晶體管的源極和漏極之間而電荷積蓄在電容元件中。

電容元件的一個端子以及該晶體管的源極或漏極中的另一個與比較器的第一端子電連接。當(dāng)積蓄有電荷的電容元件的一個端子的電位為輸入到該比較器的第二端子的基準(zhǔn)電位以上時，該比較器的輸出電位從低電平電位vl變成為高電平電位vh。

通過作為上述基準(zhǔn)電位設(shè)定對應(yīng)于蓄電池的充電完成的電位，當(dāng)電容元件的一個端子的電位為基準(zhǔn)電位以上的時點(diǎn)可以結(jié)束充電。就是說，該比較器的輸出電位是指示蓄電池的充電結(jié)束的信號，該比較器是輸出指示蓄電池的充電結(jié)束的信號的電路。

氧化物半導(dǎo)體晶體管具有截止?fàn)顟B(tài)下的泄漏電流極低的優(yōu)點(diǎn)，例如每溝道寬度1μm的泄漏電流為10aa（1×10^-17a）以下，優(yōu)選為1aa（1×10^-18a）以下，更優(yōu)選為10za（1×10^-20a）以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1za（1×10^-21a）以下，再進(jìn)一步優(yōu)選為100ya（1×10^-22a）以下。由此，通過使用氧化物半導(dǎo)體晶體管作為與電容元件電連接的晶體管，當(dāng)使該晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)時，可以防止積蓄在電容元件中的電荷經(jīng)過該晶體管的源極和漏極之間泄漏。由此，可以保持積蓄在電容元件中的電荷量，從而通過周期性地積蓄在該電容元件中的電荷量可以與表示結(jié)束充電的基準(zhǔn)電位進(jìn)行比較。

通過上述步驟，可以獲得一種不使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器而耗電量小的充電裝置。

所公開的發(fā)明的一個方式是一種對蓄電池進(jìn)行充電的充電裝置，該充電裝置包括：產(chǎn)生對應(yīng)于從電源控制電路供應(yīng)的充電電流的電流的電路；通過流過對應(yīng)于充電電流的電流，以對應(yīng)于充電電流的電荷為模擬信號積蓄在電容元件的電路；以及，當(dāng)電荷被積蓄的電容元件的電位為基準(zhǔn)電位以上時，將指示蓄電池的充電結(jié)束的信號向電源控制電路的控制電路輸出的電路，其中通過指示蓄電池的充電結(jié)束的信號輸出到電源控制電路的控制電路，結(jié)束該充電電流的供應(yīng)。

所公開的發(fā)明的一個方式是一種對蓄電池進(jìn)行充電的充電裝置，該充電裝置包括：產(chǎn)生對應(yīng)于從電源控制電路供應(yīng)的充電電流的電流的電路；根據(jù)輸入的脈沖信號處于導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)元件；通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)元件流過對應(yīng)于充電電流的電流，來積蓄對應(yīng)于充電電流的電荷的與開關(guān)元件電連接的電容元件；以及，當(dāng)電荷被積蓄的電容元件的電位為基準(zhǔn)電位以上時，將指示蓄電池的充電結(jié)束的信號向電源控制電路的控制電路輸出的電路，其中通過指示蓄電池的充電結(jié)束的信號向電源控制電路的控制電路輸出，結(jié)束充電電流的供應(yīng)。

所公開的發(fā)明的一個方式是一種對蓄電池進(jìn)行充電的充電裝置，該充電裝置包括：產(chǎn)生對應(yīng)于從電源控制電路供應(yīng)的充電電流的電流的電路；根據(jù)輸入到柵極的脈沖信號處于導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)并且將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管；通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管流過對應(yīng)于充電電流的電流，來對應(yīng)于充電電流的電荷積蓄的與晶體管電連接的電容元件；以及，當(dāng)電荷被積蓄的電容元件的電位為基準(zhǔn)電位以上時，將指示蓄電池的充電結(jié)束的信號向電源控制電路的控制電路輸出的電路，其中通過指示蓄電池的充電結(jié)束的信號向電源控制電路的控制電路輸出，結(jié)束充電電流的供應(yīng)。

所公開的發(fā)明的一個方式是一種對蓄電池進(jìn)行充電的充電裝置，該充電裝置包括：蓄電池的充電電流流過的電阻元件；根據(jù)對電阻元件施加的電壓產(chǎn)生對應(yīng)于充電電流的電流的運(yùn)算放大器；根據(jù)向柵極輸入的脈沖信號處于導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)并且將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管；通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管流過充電電流的一部分來電荷被積蓄的與晶體管電連接的電容元件；以及，具有電荷被積蓄的電容元件的電位被輸入的第一輸入端子和基準(zhǔn)電位被輸入的第二輸入端子的比較器，其中通過對電容元件的電位與基準(zhǔn)電位進(jìn)行比較來使比較器的輸出電位切換，通過使輸出電位切換來結(jié)束充電電流的供應(yīng)。

在所公開的發(fā)明的一個方式中，比較器也可以為磁滯比較器。

在所公開的發(fā)明的一個方式中，作為該氧化物半導(dǎo)體也可以使用如下氧化物的任一；氧化銦、in-zn類氧化物、in-mg類氧化物、in-ga類氧化物、in-ga-zn類氧化物、in-al-zn類氧化物、in-sn-zn類氧化物、in-hf-zn類氧化物、in-la-zn類氧化物、in-ce-zn類氧化物、in-pr-zn類氧化物、in-nd-zn類氧化物、in-sm-zn類氧化物、in-eu-zn類氧化物、in-gd-zn類氧化物、in-tb-zn類氧化物、in-dy-zn類氧化物、in-ho-zn類氧化物、in-er-zn類氧化物、in-tm-zn類氧化物、in-yb-zn類氧化物、in-lu-zn類氧化物；in-sn-ga-zn類氧化物、in-hf-ga-zn類氧化物、in-al-ga-zn類氧化物、in-sn-al-zn類氧化物、in-sn-hf-zn類氧化物、in-hf-al-zn類氧化物。

通過所公開的發(fā)明的一個方式，可以獲得一種耗電量小的充電裝置。

附圖說明

圖1是充電電路的電路圖；

圖2是說明充電電路的工作的時序圖；

圖3是充電電路的電路圖；

圖4是充電裝置的電路圖；

圖5是充電裝置的電路圖；

圖6是充電裝置的電路圖；

圖7是充電裝置的電路圖；

圖8a和圖8b是說明蓄電池的圖；

圖9是氧化物半導(dǎo)體晶體管的截面圖；

圖10是示出半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實例的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本說明書中公開的發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。但是，本說明書中公開的發(fā)明可以以多種不同形式實施，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以在不脫離本說明書中公開的發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下被變更為各種形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限于本實施方式所記載的內(nèi)容中。注意，在如下所述的附圖中，相同部分或具有相同功能的部分用相同的參考標(biāo)記表示，并且省略對它們的重復(fù)說明。另外，當(dāng)表示相同的部分時有時使用同樣的陰影線，而不特別附加附圖標(biāo)記。

注意，在本說明書所公開的發(fā)明中，半導(dǎo)體裝置是指通過利用半導(dǎo)體而工作的所有元件及裝置，并且將包括電子電路、顯示裝置、發(fā)光裝置及存儲裝置等的電器裝置以及安裝有該電器裝置的電器設(shè)備包括在其范圍內(nèi)。

注意，為了容易理解說明，附圖等所示出的各結(jié)構(gòu)的位置、大小和范圍等有時不表示實際上的位置、大小和范圍等。因此，所公開的發(fā)明不一定局限于附圖等所公開的位置、大小、范圍等。

另外，本說明書等中的“第一”、“第二”、“第三”等的序數(shù)詞是為了避免構(gòu)成要素的混同而附記的，而不是用于在數(shù)目方面上進(jìn)行限制。

另外，在本說明書等中，“電極”或“布線”的術(shù)語不限定這些構(gòu)成要素的功能。例如，有時將“電極”用作“布線”的一部分，反之亦然。再者，“電極”或“布線”的術(shù)語還包括多個“電極”或“布線”形成為一體的情況等。

另外，“源極”和“漏極”的功能在使用極性不同的晶體管的情況或電路工作的電流方向變化等情況下，有時互相調(diào)換。因此，在本說明書中，“源極”和“漏極”的術(shù)語可以互相調(diào)換使用。

另外，在本說明書等中，“電連接”包括通過“具有某種電作用的元件”連接的情況。這里，“具有某種電作用的元件”只要可以進(jìn)行連接對象間的電信號的授受，就對其沒有特別的限制。例如，“具有某種電作用的元件”不僅包括電極和布線，而且還包括晶體管等的開關(guān)元件、電阻元件、電感器、電容器、其他具有各種功能的元件等。

另外，在本說明書等中，“上”或“下”的術(shù)語不局限于構(gòu)成要素的位置關(guān)系為“正上”或“正下”。例如，“柵極絕緣膜上的柵電極”的表述不排除柵極絕緣膜與柵電極之間有其它構(gòu)成要素的情況。

在本說明書中，“平行”是指在-10°以上且10°以下的角度的范圍中配置兩條直線的狀態(tài)，因此也包括-5°以上且5°以下的角度的情況。另外，“垂直”是指在80°以上且100°以下的角度的范圍中配置兩條直線的狀態(tài)，因此也包括85°以上且95°以下的角度的情況。

另外，在本說明書中，六方晶系包括晶體為三方晶或菱方晶的情況。

實施方式1

〈充電電路的電路結(jié)構(gòu)〉

圖1示出本實施方式的充電電路的電路圖。圖1所示的充電電路100包括晶體管102、電容元件103、電阻元件104、電壓電流轉(zhuǎn)換電路105、磁滯比較器（也稱為施密特觸發(fā)器（schmitttrigger））107。充電電路100通過端子108、端子109、端子con以及端子out與外部電路電連接。另外，圖1所示的充電電路100與通過該充電電路100進(jìn)行充電的蓄電池101電連接。

另外，使用晶體管102及電容元件103構(gòu)成積分電路112。根據(jù)向柵極輸入的脈沖信號，晶體管102處于導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于該情況下面說明詳細(xì)內(nèi)容。當(dāng)晶體管102處于導(dǎo)通狀態(tài)時，經(jīng)過晶體管102的源極和漏極之間流過電流而電荷積蓄在電容元件103中。

另外，使用電阻元件104及電壓電流轉(zhuǎn)換電路105構(gòu)成電流檢測電路111。在圖1所示的充電電路100中電流檢測電路111設(shè)置在正電位側(cè)。

端子108是充電時正電位被施加的端子，其與電阻元件104的一個端子以及電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的非反相輸入端子電連接。

電阻元件104是用來檢測充電電流ic的電流值的電阻，其具有已知的電阻值r。電阻元件104的一個端子與端子108以及電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的非反相輸入端子電連接，電阻元件104的另一個端子與電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的反相輸入端子以及蓄電池101的正極電連接。

電壓電流轉(zhuǎn)換電路105例如是運(yùn)算放大器，其是根據(jù)電阻元件104的一個端子和另一個端子之間的電位差（對電阻元件104施加的電壓）輸出電流is的電路。更具體而言，電壓電流轉(zhuǎn)換電路105輸出與電阻元件104的一個端子和另一個端子之間的電位差（對電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的非反相輸入端子輸入的電位和對電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的反相輸入端子輸入的電位之間的電位差）成比例的電流is。由于電阻元件104的電阻值r是已知的，電阻元件104的一個端子和另一個端子之間的電位差與充電電流ic成比例。由此，電流is是根據(jù)充電電流ic發(fā)生變化的電流，也可以說電流is是充電電流ic的一部分。另外，也可以說電壓電流轉(zhuǎn)換電路105是從充電電流ic產(chǎn)生其一部分的電流is的電路。

電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的非反相輸入端子與電阻元件104的一個端子以及端子108電連接。電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的反相輸入端子與電阻元件104的另一個端子以及蓄電池101的正極電連接。電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的輸出端子與晶體管102的源極或漏極中的一個電連接。

蓄電池101例如使用鋰二次電池即可，但是不限于此，也可以使用其他蓄電池。

當(dāng)使用充電曲線（繪制容量對充電電壓的曲線或者繪制時間對充電電壓的曲線）上具有平坦（plateau）的鋰二次電池作為蓄電池101時，即使在平坦區(qū)域中檢測鋰二次電池的充電電壓并控制充電的充電裝置增加充電容量也對充電電壓沒有發(fā)生變化。由此，在檢測出充電電壓并控制充電的充電裝置中難檢測出正確的充電容量。

然而，在本實施方式的充電電路100中，充電電流ic（實際上，充電電流ic的一部分電流的電流is）乘以充電時間檢測出蓄電池101的充電電荷量。所以，即使作為蓄電池101使用具有平坦的鋰二次電池也可以檢測出正確的充電電荷量（充電容量）。

蓄電池101的正極與電阻元件104的另一個端子以及電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的反相輸入端子電連接。蓄電池101的負(fù)極與電容元件103的另一個端子以及端子109電連接。

晶體管102是根據(jù)從端子con施加的電位con處于導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)元件。電位con（也稱為信號con）是脈沖信號，其成為高電平電位vh和低電平電位vl中的任一電位，關(guān)于該情況下面說明詳細(xì)內(nèi)容。當(dāng)晶體管102處于導(dǎo)通狀態(tài)時（電位con成為高電平電位vh時），電流is流過源極和漏極之間，對應(yīng)于此電荷積蓄在電容元件103中。

在本實施方式中，高電平電位vh高于低電平電位vl和低電平電源電位vss且為高電平電源電位vdd以下。另外，低電平電位vl低于高電平電位vh和高電平電源電位vdd且為低電平電源電位vss以上。再者，低電平電源電位vss也可以為接地電位gnd，但是不局限于此，只要低于高電平電源電位vdd就可以用作低電平電源電位vss。由算式表示上述情況，如下：低電平電源電位vss≤低電平電位vl＜高電平電位vh≤高電平電源電位vdd（注意，低電平電源電位vss也可以為接地電位gnd）。

在晶體管102中，當(dāng)將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域時具有截止?fàn)顟B(tài)下的泄漏電流（也稱為截止電流（off-statecurrent））極低的優(yōu)點(diǎn)，所以是優(yōu)選的。另外，在本說明書中，將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管稱為氧化物半導(dǎo)體晶體管。通過使用氧化物半導(dǎo)體晶體管作為晶體管102，當(dāng)使晶體管102處于截止?fàn)顟B(tài)時，可以防止積蓄在電容元件103中的電荷經(jīng)過晶體管102的源極和漏極之間泄漏。

在本實施方式中，如上述那樣，使用截止電流極低的氧化物半導(dǎo)體晶體管作為用作根據(jù)從端子con施加的電位con處于導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)元件的晶體管102。但是，只要積蓄在電容元件103中的電荷不泄漏就可以使用其他開關(guān)元件。

晶體管102的柵極與端子con電連接。晶體管102的源極和漏極中的一個與電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的輸出端子電連接。晶體管102的源極或漏極中的另一個與電容元件103的一個端子以及磁滯比較器107的非反相輸入端子電連接。

電容元件103是積蓄流過晶體管102的源極和漏極之間的電流is的電荷的元件。隨著電荷積蓄在電容元件103中，增大電容元件103的一個端子的電位vc。

電容元件103的一個端子與晶體管102的源極或漏極中的另一個以及磁滯比較器107的非反相輸入端子電連接。電容元件103的另一個端子與蓄電池101的負(fù)極以及端子109電連接。

磁滯比較器107是輸入或輸出時顯示滯后現(xiàn)象的比較器。就是說，增大輸入到非反相輸入端子的電位和輸入到反相輸入端子的電位之間的電位差時輸出切換的電位與減少輸入到非反相輸入端子的電位和輸入到反相輸入端子之間的電位差時輸出切換的電位不同。通過利用磁滯比較器，可以抑制受噪聲的影響而頻繁發(fā)生輸出電位的切換。

注意，在本實施方式中，雖然為了抑制受噪聲的影響而頻繁發(fā)生輸出電位的切換利用磁滯比較器，但是不局限于此。只要根據(jù)輸入到非反相輸入端子及反相輸入端子的電位差能夠切換輸出電位，也可以利用其他比較器代替磁滯比較器。

基準(zhǔn)電位vref輸入到磁滯比較器107的反相輸入端子。磁滯比較器107的非反相輸入端子與晶體管102的源極或漏極中的另一個以及電容元件103的一個端子電連接。磁滯比較器107的非反相輸入端子與電容元件103的一個端子電連接，所以電位vc輸入到磁滯比較器107的非反相輸入端子。磁滯比較器107的輸出端子與端子out電連接。

當(dāng)輸入到磁滯比較器107的反相輸入端子的基準(zhǔn)電位vref高于輸入到磁滯比較器107的非反相輸入端子的電位vc時，磁滯比較器107從輸出端子向端子out輸出低電平電位vl。當(dāng)輸入到磁滯比較器107的非反相輸入端子的電位vc成為輸入到磁滯比較器107的反相輸入端子的基準(zhǔn)電位vref以上時，磁滯比較器107從輸出端子向端子out輸出高電平電位vh。在將端子out的電位設(shè)定為電位out的情況下，當(dāng)電位vc為基準(zhǔn)電位vref以上時，電位out從低電平電位vl變?yōu)楦唠娖诫娢籿h。

通過作為基準(zhǔn)電位vref設(shè)定對應(yīng)于蓄電池101的充電結(jié)束的電位，當(dāng)電位vc成為基準(zhǔn)電位vref以上的時點(diǎn)可以結(jié)束充電。即，可以說磁滯比較器107的輸出電位（等于電位out）是指示蓄電池101的充電結(jié)束的信號，磁滯比較器107是輸出指示蓄電池101的充電結(jié)束的信號的電路。

端子109是充電時負(fù)電位被施加的端子，其與蓄電池101的負(fù)極以及電容元件103的另一個端子電連接。

如上述那樣，本實施方式的充電電路100使用模擬信號的充電電流ic檢測出蓄電池101的充電電荷量。由此，不使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的情況下也可以檢測出蓄電池的充電電荷量（充電容量）。

〈充電電路的其他結(jié)構(gòu)〉

另外，雖然在圖1所示的充電電路100中電流檢測電路111設(shè)置在正電位側(cè)，但是電流檢測電路也可以設(shè)置在負(fù)電位側(cè)。圖3示出電流檢測電路設(shè)置在負(fù)電位側(cè)的例子。另外，在圖3中，與圖1相同的構(gòu)成要素由相同的符號表示。在圖3所示的充電電路120中電流檢測電路113設(shè)置在負(fù)電位側(cè)。

〈充電電路的工作〉

下面采用圖1和圖2說明充電電路100的工作的詳細(xì)內(nèi)容。

注意，在前階段將電容元件103的兩個端子設(shè)定為接地電位gnd，使電容元件103放電，將電位vc設(shè)定為接地電位gnd。

脈沖信號的電位con從端子con輸入到晶體管102的柵極。電位con在期間p2n-1（注意，n為自然數(shù)）成為高電平電位vh，在期間p2n成為低電平電位vl，在固定的周期（期間p2n-1＋期間p2n）交替反復(fù)高電平電位vh和低電平電位vl。由此，晶體管102在期間p2n-1處于導(dǎo)通狀態(tài)，在期間p2n處于截止?fàn)顟B(tài)，在固定的周期（期間p2n-1＋期間p2n）交替反復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。

當(dāng)在期間p1晶體管102處于導(dǎo)通狀態(tài)時，充電電流ic的一部分電流的電流is流過晶體管102的源極和漏極之間，電荷積蓄在電容元件103中。當(dāng)電荷積蓄在電容元件103中時，電容元件103的一個端子的電位即電位vc從接地電位gnd增加到電位v1。

當(dāng)在期間p2晶體管102處于截止?fàn)顟B(tài)時，保持積蓄在電容元件103中的電荷而電容元件103的一個端子的電位即電位vc也保持為電位v1。通過如上述那樣使用氧化物半導(dǎo)體晶體管作為晶體管102，由于氧化物半導(dǎo)體晶體管的截止電流極低，所以可以防止積蓄在電容元件103中的電荷經(jīng)過晶體管102的源極和漏極之間泄漏。

接著，與在期間p1同樣在期間p3電位con成為高電平電位vh。由此晶體管102也處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流is流過晶體管102的源極和漏極之間而電荷積蓄在電容元件103中。當(dāng)電荷積蓄在電容元件103中時，電容元件103的一個端子的電位即電位vc從電位v1增加到電位v2。

接著，與在期間p2同樣在期間p4電位con成為低電平電位vl。由此晶體管102也處于截止?fàn)顟B(tài)，保持積累在電容元件103中的電荷而電容元件103的一個端子的電位即電位vc也保持為電位v2。

如上述那樣，通過反復(fù)期間p2n-1和期間p2n，電位vc上升。在電位vc低于基準(zhǔn)電位vref的情況下，磁滯比較器107的輸出電位即電位out為低電平電位vl。當(dāng)電位vc上升到基準(zhǔn)電位vref以上時，磁滯比較器107的輸出電位即電位out從低電平電位vl變成為高電平電位vh。

如上述那樣，將基準(zhǔn)電位vref設(shè)定為對應(yīng)于蓄電池101的充電結(jié)束的電位。由此，磁滯比較器107的輸出電位out從低電平電位vl變成為高電平電位vh的時間t成為結(jié)束充電的時間。

〈充電裝置的結(jié)構(gòu)〉

接著，下面說明使用上述的充電電路的充電裝置的結(jié)構(gòu)。

圖4所示的充電裝置包括充電電路100、電源控制電路150、分壓電路164、直流電源161、控制電路170、計數(shù)電路181、振蕩電路182。另外，雖然在圖4所示的充電裝置中示出使用圖1所示的充電電路100的實例，但是也可以使用圖3所示的充電電路120代替充電電路100。

電源控制電路150包括電容元件151、電阻元件152、線圈153、二極管154、晶體管155，其是利用降壓型dc-dc轉(zhuǎn)換器的電流控制電路。

電容元件151的一個端子與電阻元件152的一個端子、電阻元件162的一個端子、控制電路170的端子sense2以及充電電路100的端子108電連接。電容元件151的另一個端子接地。

電阻元件152的一個端子與電容元件151的一個端子、電阻元件162的一個端子、控制電路170的端子sense2以及充電電路100的端子108電連接。電阻元件152的另一個端子與線圈153的一個端子以及控制電路170的端子sense1電連接。對具有已知的電阻值的電阻元件152的兩個端子施加的電位差與對控制電路170的端子sense1以及sense2施加的電位差相同。由此，可以測量流過電阻元件152中的電流的電流值。

線圈153的一個端子與電阻元件152的另一個端子以及控制電路170的端子sense1電連接。線圈153的另一個端子與二極管154的陰極以及晶體管155的源極或漏極中的一個電連接。

二極管154的陽極接地。二極管154的陰極與線圈153的另一個端子以及晶體管155的源極或漏極中的一個電連接。

晶體管155是n溝道型晶體管，其柵極與控制電路170的端子gs電連接。通過脈沖寬度調(diào)制（pwm：pulsewidthmodulation）信號從控制電路170輸入到晶體管155的柵極，可以控制流過電阻元件152中的電流的電流值?？刂屏鬟^電阻元件152中的電流的電流值相等于控制向蓄電池101的充電電流ic的電流值。

晶體管155的源極和漏極中的一個與二極管154的陰極以及線圈153的另一個端子電連接。晶體管155的源極或漏極中的另一個與直流電源161電連接。

直流電源161供應(yīng)用于對蓄電池101進(jìn)行充電的電力。在圖4中，雖然使用直流電源161作為用于對蓄電池101進(jìn)行充電的電力的電力供給源，但是不局限于此。也可以使用交流電源（例如商用電源）以及將交流電源的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的交流-直流轉(zhuǎn)換器（也稱為ac-dc轉(zhuǎn)換器或ac-dc逆變器）代替直流電源161。

分壓電路164的電阻元件162的一個端子與電容元件151的一個端子、電阻元件152的一個端子、控制電路170的端子sense2以及充電電路100的端子108電連接。電阻元件162的另一個端子與電阻元件163的一個端子以及控制電路170的端子fb電連接。

電阻元件163的一個端子與電阻元件162的另一個端子以及控制電路170的端子fb電連接。電阻元件163的另一個端子接地。

通過具有已知的電阻值的電阻元件162和電阻元件163，分壓電路164可以檢測出對電阻元件162的一個端子施加的電位值、即輸入到充電電路100的端子108的電位值。更具體地說，作為對電阻元件162的一個端子施加的電位的分壓的、對電阻元件162的另一個端子和電阻元件163的一個端子施加的電位，通過端子fb輸入到控制電路170。如上述那樣，電阻元件162和電阻元件163的電阻值是已知的，從而根據(jù)輸入到端子fb的電位可以檢測出對電阻元件162的一個端子施加的電位值（輸入到充電電路100的端子108的電位值）。

計數(shù)電路181是生成輸入到充電電路100的晶體管102的柵極的作為脈沖信號的電位con的電路。計數(shù)電路181的一個端子通過端子con與晶體管102的柵極電連接。計數(shù)電路181的另一個端子與振蕩電路182電連接。

振蕩電路182是為了計數(shù)電路181生成作為脈沖信號的電位con振蕩基準(zhǔn)脈沖信號的電路。振蕩電路182與計數(shù)電路181的另一個端子電連接。

通過檢測出端子sense1和端子sense2的電位，控制電路170測量流過端子sense1和端子sense2之間的電流的電流值，即流過電阻元件152中的電流的電流值。通過控制電路170生成脈沖寬度調(diào)制信號并從端子gs向晶體管155的柵極輸入脈沖寬度調(diào)制信號，控制流過電阻元件152中的電流的電流值，即向蓄電池101的充電電流ic的電流值。

根據(jù)輸入到端子fb的電位，控制電路170控制輸入到晶體管155的柵極的脈沖寬度調(diào)制信號。如上述那樣，控制脈沖寬度調(diào)制信號是指控制流過電阻元件152中的電流的電流值，也是指控制向蓄電池101的充電電流ic的電流值。

另外，通過充電電路100的端子out，磁滯比較器107的輸出電位輸入到控制電路170的端子en。如上述那樣，當(dāng)磁滯比較器107的輸出電位的電位out從低電平電位vl變成為高電平電位vh時，停止輸入從端子gs向晶體管155的柵極輸入的脈沖寬度調(diào)制信號。由此，結(jié)束供應(yīng)向蓄電池101的充電電流而可以結(jié)束對蓄電池101進(jìn)行充電。

〈充電裝置的其他結(jié)構(gòu)1〉

圖5示出具有與圖4不同的結(jié)構(gòu)的充電裝置的實例。在圖5所示的充電裝置中，在控制電路180中設(shè)置有計數(shù)電路181以及振蕩電路182?？刂齐娐?80的端子con_o通過充電電路100的端子con與晶體管102的柵極電連接，脈沖信號的電位con從控制電路180的端子con_o輸入到晶體管102的柵極。

〈充電裝置的其他結(jié)構(gòu)2〉

圖6示出具有與圖4以及圖5不同的結(jié)構(gòu)的充電裝置的實例。在圖6所示的充電裝置中，微型計算機(jī)185包括計數(shù)電路181以及振蕩電路182。微型計算機(jī)185的端子con_o通過充電電路100的端子con與晶體管102的柵極電連接，脈沖信號的電位con從微型計算機(jī)185的端子con_o輸入到晶體管102的柵極。

另外，也可以使用實施方式3所說明的氧化物半導(dǎo)體晶體管作為構(gòu)成微型計算機(jī)185的晶體管。

〈充電裝置的其他結(jié)構(gòu)3〉

圖7示出具有與圖4至圖6不同的結(jié)構(gòu)的充電裝置的實例。在圖7所示的充電裝置中，微型計算機(jī)190包括控制電路170、計數(shù)電路181以及振蕩電路182。在微型計算機(jī)190中設(shè)置有控制電路170的端子gs、端子sense1、端子sense2、端子fb和端子en以及計數(shù)電路181的端子con_o。

另外，也可以使用實施方式3所說明的氧化物半導(dǎo)體晶體管作為構(gòu)成微型計算機(jī)190的晶體管。

通過上述的本實施方式，可以獲得一種不使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的充電裝置。

另外，在本實施方式中可以獲得一種不使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器而耗電量小的充電裝置。

實施方式2

在本實施方式中，作為實施方式1所述的蓄電池101的一個例子說明鋰二次電池。

圖8a是蓄電池的截面圖。圖8a所示的蓄電池300包括：具有正極集流體301及正極活性物質(zhì)層302的正極311；具有負(fù)極集流體305及負(fù)極活性物質(zhì)層304的負(fù)極312；以及夾持在正極311與負(fù)極312之間且為液體電解質(zhì)的電解液308。

正極311通過利用cvd法、濺射法或涂敷法在正極集流體301上形成正極活性物質(zhì)層302來形成。

作為正極集流體301，可以使用不銹鋼、金、鉑、鋅、鐵、銅、鋁、鈦等金屬及它們的合金等導(dǎo)電性高且不與鋰等載體離子合金化的材料。另外，可以使用添加有硅、鈦、釹、鈧、鉬等提高耐熱性的元素的鋁合金。另外，也可以使用與硅起反應(yīng)形成硅化物的金屬元素形成。作為與硅起反應(yīng)形成硅化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。正極集流體301能夠適當(dāng)?shù)厥褂貌瓲?、板狀（薄片狀）、網(wǎng)狀、沖孔金屬網(wǎng)狀、拉制金屬網(wǎng)狀等形狀。

作為包含在正極活性物質(zhì)層302中的正極活性物質(zhì)，只要使用能夠嵌入及脫嵌鋰離子等載體離子的材料，既可。例如，可以使用lifeo2、licoo2、linio2、limn2o4、v2o5、cr2o5、mno2等各種化合物。在通過涂敷法形成正極活性物質(zhì)層302的情況下，對正極活性物質(zhì)添加導(dǎo)電助劑或粘結(jié)劑制造正極漿料，將其涂敷在正極集流體301上進(jìn)行干燥，即可。

作為用于正極活性物質(zhì)的具有層狀巖鹽型的晶體結(jié)構(gòu)的鋰氧化物，例如可以舉出：鈷酸鋰（licoo2）；linio2、limno2、li2mno3、lini0.8co0.2o2等nico類（通式為linixco1-xo2（0<x<1））；lini0.5mn0.5o２等nimn類（通式為linixmn1-xo2（0<x<1））；以及l(fā)ini1/3mn1/3co1/3o2等nimnco類（也稱為nmc。通式為linixmnyco1-x-yo2（x>0，y>0，x+y<1））。而且，也可以舉出li(ni0.8co0.15al0.05)o2、li2mno3-limo2（ｍ=co、ni、mn）等。

licoo2具有容量大、與linio2相比在大氣中穩(wěn)定、以及與linio2相比熱穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，所以是特別優(yōu)選的。

作為具有尖晶石型的晶體結(jié)構(gòu)的鋰氧化物，例如可以舉出limn2o4、li1+xmn2-xo4、li(mnal)2o4、limn1.5ni0.5o4等。

當(dāng)對limn2o4等含有錳的具有尖晶石型的晶體結(jié)構(gòu)的鋰氧化物混合少量鎳酸鋰（linio2或lini1-xmo2（m=co、al等））時，有抑制錳的洗提等優(yōu)點(diǎn)，所以是優(yōu)選的。

或者，作為正極活性物質(zhì)，可以使用橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰氧化物（通式limpo4（m是fe（ⅱ）、mn（ⅱ）、co（ⅱ）、ni（ⅱ）中的一種以上））。作為通式limpo4的典型例子，可以使用lifepo4、linipo4、licopo4、limnpo4、lifeanibpo4、lifeacobpo4、lifeamnbpo4、liniacobpo4、liniamnbpo4(a＋b為1以下，0〈a〈1，0〈b〈1)、lifecnidcoepo4、lifecnidmnepo4、liniccodmnepo4(c＋d＋e為1以下，0〈c〈1，0〈d〈1，0〈e〈1)、lifefnigcohmnipo4(f＋g＋h＋i為1以下，0〈f〈1，0〈g〈1，0〈h〈1，0〈i〈1)等鋰化合物。

例如將磷酸鐵鋰（lifepo4）用于正極活性物質(zhì)的鋰二次電池是在充電曲線上具有平坦的鋰二次電池。即使在使用將磷酸鐵鋰（lifepo4）用于正極活性物質(zhì)的鋰二次電池作為實施方式1的蓄電池101的情況下，本發(fā)明的充電裝置也可以充電電流ic乘以充電時間檢測出蓄電池101的充電電荷量，從而可以檢測出正確的充電電荷量（充電容量）。

另外，lifepo4均勻地滿足正極活性物質(zhì)被要求的項目諸如安全性、穩(wěn)定性、高容量密度、高電位、初期氧化（充電）時能夠抽出的鋰離子的存在等，所以是優(yōu)選的。

或者，作為正極活性物質(zhì)，可以使用通式li(2-j)msio4(m為fe(ⅱ)、mn(ⅱ)、co(ⅱ)以及ni(ⅱ)中的一種以上，0≤j≤2)等鋰氧化物。作為通式li(2-j)msio4的典型例子，可以使用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為1以下，0〈k〈1，0〈l〈1)、li(2-j)femnincoqsio4、li(2-j)femninmnqsio4、li(2-j)nimconmnqsio4(m＋n＋q為1以下，0〈m〈1，0〈n〈1，0〈q〈1)、li(2-j)ferniscotmnusio4(r＋s＋t＋u為1以下，0〈r〈1，0〈s〈1，0〈t〈1，0〈u〈1)等鋰化合物。

此外，作為正極活性物質(zhì)，可以使用以通式axm2(xo4)3（a=li、na、mg，m=fe、mn、ti、v、nb、al，x=s、p、mo、w、as、si）表示的鈉超離子導(dǎo)體（nasicon）型化合物。作為鈉超離子導(dǎo)體型化合物，可以舉出fe2(mno4)3、fe2(so4)3、li3fe2(po4)3等。此外，作為正極活性物質(zhì)，可以舉出：以通式li2mpo4f、li2mp2o7、li5mo4（m=fe、mn）表示的化合物；naf3、fef3等鈣鈦礦氟化物；tis2、mos2等金屬硫族化合物（硫化物、硒化物、碲化物）；limvo4等具有反尖晶石型的晶體結(jié)構(gòu)的鋰氧化物；釩氧化物類（v2o5、v6o13、liv3o8等）；錳氧化物類；以及有機(jī)硫類等材料。

在載體離子是鋰離子以外的堿金屬離子、堿土類金屬離子、鈹離子或者鎂離子的情況下，作為正極活性物質(zhì)，也可以使用堿金屬（例如，鈉、鉀等）、堿土類金屬（例如，鈣、鍶、鋇等）、鈹或鎂代替上述鋰化合物及鋰氧化物中的鋰。

注意，活性物質(zhì)是指有關(guān)載體離子的嵌入及脫嵌的物質(zhì)。在制造電極（正極和負(fù)極中的一方或雙方）時，將活性物質(zhì)與導(dǎo)電助劑、粘結(jié)劑、溶劑等其他材料一起混合而成的活性物質(zhì)層形成在集流體上。因此，“活性物質(zhì)”與“活性物質(zhì)層”之間有區(qū)別。因此，對“正極活性物質(zhì)”與“正極活性物質(zhì)層302”加以區(qū)別，并且對后面描述的“負(fù)極活性物質(zhì)”與“負(fù)極活性物質(zhì)層304”加以區(qū)別。

再者，正極活性物質(zhì)層302也可以包含已知的導(dǎo)電助劑或粘結(jié)劑（也稱為binder）。尤其是，在使用石墨烯作為導(dǎo)電助劑時，構(gòu)成電子傳導(dǎo)性高的電子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，因此是特別有效的。

石墨烯是具有將由碳構(gòu)成的六角形骨架延伸成平面狀的晶體結(jié)構(gòu)的碳材料。石墨烯是從石墨的晶體中剝離出的單原子面的材料。

在本說明書中，石墨烯包括單層石墨烯或兩層以上且一百層以下的多層石墨烯。單層石墨烯是指具有π鍵的一原子層的碳分子的薄片。另外，氧化石墨烯是指使上述石墨烯氧化的化合物。另外，在將氧化石墨烯還原而形成石墨烯時，包含在氧化石墨烯中的氧不一定都脫離，其中一部分氧殘留在石墨烯中。在石墨烯包含氧的情況下，氧的比率為全體的2atomic%以上且20atomic%以下，優(yōu)選為3atomic%以上且15atomic%以下。

在此，在石墨烯為包含將氧化石墨烯還原的石墨烯的多層石墨烯的情況下，石墨烯之間的層間距離為0.34nm以上且0.5nm以下，優(yōu)選為0.38nm以上且0.42nm以下，更優(yōu)選為0.39nm以上且0.41nm以下。在一般的石墨中，單層石墨烯的層間距離為0.34nm，用于本發(fā)明的一個方式涉及的蓄電裝置的石墨烯的層間距離比上述單層石墨烯的層間距長，因此，多層石墨烯的層間中的載體離子的遷移變?nèi)菀住?/p>

在本實施方式的正極311中，以在正極活性物質(zhì)層302中石墨烯彼此重疊且石墨烯與多個正極活性物質(zhì)粒子接觸的方式分散石墨烯。換言之，在正極活性物質(zhì)層302中利用石墨烯形成電子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。由此，多個正極活性物質(zhì)粒子之間的結(jié)合被保持，從而可以形成電子傳導(dǎo)性高的正極活性物質(zhì)層302。

此外，作為包含在正極活性物質(zhì)層302中的粘結(jié)劑（binder），除了典型的聚偏氟乙烯（pvdf）之外，還可以使用聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙聚合物、丁苯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、氟橡膠、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、硝酸纖維素等。

負(fù)極312通過利用cvd法、濺射法或涂敷法在負(fù)極集流體305上形成負(fù)極活性物質(zhì)層304來形成。

作為負(fù)極集流體305，可以使用鋁、銅、鎳、鈦等金屬及鋁-鎳合金、鋁-銅合金等導(dǎo)電性高的材料。負(fù)極集流體305可以適當(dāng)?shù)鼐哂胁瓲?、板狀（薄片狀）、網(wǎng)狀、沖孔金屬網(wǎng)狀、拉制金屬網(wǎng)狀等的形狀。

包含在負(fù)極活性物質(zhì)層304中的負(fù)極活性物質(zhì)只要是能夠溶解且析出金屬或嵌入及脫嵌金屬離子的材料，就沒有特別的限制。作為負(fù)極活性物質(zhì)，例如可以使用鋰金屬、碳類材料、硅、硅合金、錫等。

在通過涂敷法形成負(fù)極活性物質(zhì)層304的情況下，對負(fù)極活性物質(zhì)添加導(dǎo)電助劑或粘結(jié)劑制造負(fù)極漿料，將其涂敷在負(fù)極集流體305上進(jìn)行干燥，即可。尤其是，在使用石墨烯作為導(dǎo)電助劑時，構(gòu)成上述電子傳導(dǎo)率高的電子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，因此是特別有效的。

在作為負(fù)極活性物質(zhì)使用硅形成負(fù)極活性物質(zhì)層304的情況下，優(yōu)選在負(fù)極活性物質(zhì)層304的表面形成石墨烯。因為硅在充放電循環(huán)中的伴隨載體離子的吸留及釋放的體積變化大，所以負(fù)極集流體305與負(fù)極活性物質(zhì)層304之間的貼緊性降低，充放電導(dǎo)致電池特性的劣化。于是，通過在包含硅的負(fù)極活性物質(zhì)層304的表面形成石墨烯，即使在充放電循環(huán)中硅的體積發(fā)生變化，也由形成在負(fù)極活性物質(zhì)層304表面的石墨烯抑制負(fù)極集流體305與負(fù)極活性物質(zhì)層304之間的貼緊性的降低。由此，電池特性的劣化得到抑制，所以是優(yōu)選的。

當(dāng)使用硅作為負(fù)極活性物質(zhì)時，可以使用非晶（amorphous）硅、微晶硅、多晶硅或它們的組合。一般地，結(jié)晶性越高硅的導(dǎo)電率越高，因此作為導(dǎo)電率高的電極可以將硅用于蓄電裝置。另一方面，當(dāng)硅是非晶時，與硅是結(jié)晶時相比，可以吸留鋰等載體離子，因此可以提高放電容量。

可以使用借助與載體離子發(fā)生合金化、脫合金化反應(yīng)可以起充放電反應(yīng)的金屬作為負(fù)極活性物質(zhì)。作為該金屬，例如可以使用mg?ca?al?si?ge?sn?pb?as?sb?bi?ag?au?zn?cd?hg等。這種金屬的電容比黑鉛高，尤其是si(硅)的理論容量顯著高，即4200mah/g。由此，優(yōu)選將硅用于負(fù)極活性物質(zhì)。作為使用這種元素的合金類材料，例如可以舉出sio、mg2si、mg2ge、sno、sno2、mg2sn、sns2、v2sn3、fesn2、cosn2、ni3sn2、cu6sn5、ag3sn、ag3sb、ni2mnsb、cesb3、lasn3、la3co2sn7、cosb3、insb以及sbsn等。

此外，作為負(fù)極活性物質(zhì)，可以使用氧化物諸如二氧化鈦（tio2）、鋰鈦氧化物（li4ti5o12）、鋰-黑鉛層間化合物（lixc6）、五氧化鈮（nb2o5）、氧化鎢（wo2）、氧化鉬（moo2）等。

此外，作為負(fù)極活性物質(zhì)，可以使用具有鋰和過渡金屬的氮化物的li3n型結(jié)構(gòu)的li3-xmxn（m=co、ni、cu）。例如，li2.6co0.4n3呈現(xiàn)大充放電容量（900mah/g），所以是優(yōu)選的。

當(dāng)使用鋰和過渡金屬的氮化物時，在負(fù)極活性物質(zhì)中包含鋰離子，因此可以將其與用作正極活性物質(zhì)的不包含鋰離子的v2o5、cr3o8等材料組合，所以是優(yōu)選的。注意，當(dāng)將含有鋰離子的材料用作正極活性物質(zhì)時，通過預(yù)先使包含于正極活性物質(zhì)的鋰離子脫離，也可以使用鋰和過渡金屬的氮化物作為負(fù)極活性物質(zhì)。

當(dāng)使用碳類材料時，可以使用粉末狀或纖維狀的黑鉛或石墨等黑鉛等。

另外，也可以對負(fù)極活性物質(zhì)層304進(jìn)行鋰的預(yù)摻雜。作為鋰的預(yù)摻雜的方法，也可以采用通過濺射法在負(fù)極活性物質(zhì)層304的表面形成鋰層的方法?；蛘?，通過在負(fù)極活性物質(zhì)層304的表面設(shè)置鋰箔，可以對負(fù)極活性物質(zhì)層304進(jìn)行鋰的預(yù)摻雜。

夾持在正極311與負(fù)極312之間的電解液308具有溶質(zhì)和溶劑。作為溶質(zhì)，使用具有作為載體離子的鋰離子的鋰鹽。作為該溶質(zhì)的典型例子，可以舉出liclo4、liasf6、libf4、lipf6、li(c2f5so2)2n等鋰鹽。

此外，在載體離子是鋰離子以外的堿金屬離子、堿土類金屬離子、鈹離子或者鎂離子的情況下，作為溶質(zhì)也可以使用堿金屬（例如，鈉、鉀等）、堿土類金屬（例如，鈣、鍶、鋇等）、鈹或鎂代替上述鋰鹽中的鋰。

作為電解液的溶劑，使用能夠輸送載體離子的材料。作為電解液的溶劑，優(yōu)選使用非質(zhì)子有機(jī)溶劑。作為非質(zhì)子有機(jī)溶劑的典型例子，可以使用碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯（dec）、γ-丁內(nèi)酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氫呋喃等中的一種或多種。另外，作為電解液的溶劑使用凝膠化的高分子材料，從而防漏液性等的安全性得到提高。此外，還可以實現(xiàn)鋰二次電池的薄型化及輕量化。作為凝膠化的高分子材料的典型例子，可以舉出硅酮膠、丙烯酸膠、丙烯腈膠、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、氟類聚合物等。另外，通過作為電解液的溶劑使用一種或多種具有阻燃性及難揮發(fā)性的離子液體（室溫熔融鹽），即使由于二次電池的內(nèi)部短路、過充電等而使內(nèi)部溫度上升，也可以防止二次電池的破裂或起火等。

另外，可以使用具有硫化物類或氧化物類等的無機(jī)材料的固體電解質(zhì)、具有peo（聚環(huán)氧乙烷）類等的高分子材料的固體電解質(zhì)代替電解液308。在使用固體電解質(zhì)的情況下，由于可以使電池整體固態(tài)化，所以沒有漏液的擔(dān)憂而顯著提高安全性。

以下，參照圖8b對層壓型蓄電池的一個例子進(jìn)行說明。

圖8b所示的層壓型蓄電池310包括：具有正極集流體301及正極活性物質(zhì)層302的正極311；具有負(fù)極集流體305及負(fù)極活性物質(zhì)層304的負(fù)極312；隔離體307；電解液308；以及外殼309。在設(shè)置于外殼309內(nèi)的正極311與負(fù)極312之間設(shè)置有隔離體307。另外，在外殼309內(nèi)充滿著電解液308。

作為隔離體307，可以使用絕緣體諸如纖維素（紙）、設(shè)置有空孔的聚丙烯或設(shè)置有空孔的聚乙烯等。在隔離體307的內(nèi)部也浸滲有電解液308。

在圖8b所示的層壓型蓄電池310中，正極集流體301及負(fù)極集流體305還用作與外部電接觸的端子。因此，配置成使正極集流體301及負(fù)極集流體305的一部分露出到外殼309的外側(cè)。

在層壓型蓄電池310中，作為外殼309，例如可以使用如下三層結(jié)構(gòu)的層壓薄膜：在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、離聚物、聚酰胺等的材料構(gòu)成的膜上設(shè)置鋁、不銹鋼、銅、鎳等的高柔性金屬薄膜，并且在該金屬薄膜上設(shè)置聚酰胺類樹脂、聚酯類樹脂等的絕緣性合成樹脂膜作為外殼的外表面。通過采用上述三層結(jié)構(gòu)，可以隔斷電解液及氣體的透過，同時確保絕緣性并具有耐電解液性。

注意，作為本實施方式的蓄電池的一個例子，說明了鋰二次電池，但是本發(fā)明不局限于此。作為本實施方式的蓄電池的另一個例子，也可以使用雙電層電容器。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合而實施。

實施方式3

在本實施方式中，說明實施方式1所述的將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管（氧化物半導(dǎo)體晶體管）。

圖9是示出將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管的結(jié)構(gòu)實例的圖。圖9所示的晶體管220包括設(shè)置在具有絕緣表面的層230上的氧化物半導(dǎo)體層231、與氧化物半導(dǎo)體層231的一端接觸的導(dǎo)電層232、與氧化物半導(dǎo)體層231的另一端接觸的導(dǎo)電層233、設(shè)置在氧化物半導(dǎo)體層231、導(dǎo)電層232以及導(dǎo)電層233上的絕緣層234以及設(shè)置在絕緣層234上的導(dǎo)電層235。另外，在圖9所示的晶體管220中，導(dǎo)電層232和導(dǎo)電層233分別用作源極和漏極，絕緣層234用作柵極絕緣膜，導(dǎo)電層235用作柵極。

〈氧化物半導(dǎo)體層231的具體例子〉

《關(guān)于氧化物半導(dǎo)體材料》

作為氧化物半導(dǎo)體層231，可以應(yīng)用至少包含銦的膜。尤其是，優(yōu)選應(yīng)用包含銦及鋅的膜。另外，作為用來降低晶體管的電特性的不均勻的穩(wěn)定劑，除了上述膜以外優(yōu)選還應(yīng)用包含鎵的膜。另外，下面有時將氧化物半導(dǎo)體層稱為氧化物半導(dǎo)體膜。

此外，作為氧化物半導(dǎo)體層231，可以應(yīng)用如下膜，其中包含：錫；鉿；鋁；鋯；鑭系元素的鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥中的一種或多種作為穩(wěn)定劑。

例如，作為氧化物半導(dǎo)體層231可以應(yīng)用如下氧化物膜的任一：氧化銦膜；二元金屬氧化物的in-zn類氧化物膜、in-mg類氧化物膜、in-ga類氧化物膜；三元金屬氧化物的in-ga-zn類氧化物膜、in-al-zn類氧化物膜、in-sn-zn類氧化物膜、in-hf-zn類氧化物膜、in-la-zn類氧化物膜、in-ce-zn類氧化物膜、in-pr-zn類氧化物膜、in-nd-zn類氧化物膜、in-sm-zn類氧化物膜、in-eu-zn類氧化物膜、in-gd-zn類氧化物膜、in-tb-zn類氧化物膜、in-dy-zn類氧化物膜、in-ho-zn類氧化物膜、in-er-zn類氧化物膜、in-tm-zn類氧化物膜、in-yb-zn類氧化物膜、in-lu-zn類氧化物膜；四元金屬氧化物的in-sn-ga-zn類氧化物膜、in-hf-ga-zn類氧化物膜、in-al-ga-zn類氧化物膜、in-sn-al-zn類氧化物膜、in-sn-hf-zn類氧化物膜、in-hf-al-zn類氧化物膜。

在此，例如in-ga-zn類氧化物是指以in、ga及zn為主要成分的氧化物，并且對于in、ga及zn的比率沒有限制。此外，也可以包含in、ga、zn以外的金屬元素。

另外，構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層231的氧的一部分也可以用氮取代。

《關(guān)于氧化物半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)》

作為氧化物半導(dǎo)體層231，可以應(yīng)用具有單晶、多晶（也稱為polycrystal）或非晶等晶體結(jié)構(gòu)的膜。另外，作為氧化物半導(dǎo)體層231，可以應(yīng)用caac-os（caxisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體）膜。

以下說明氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。

氧化物半導(dǎo)體膜大致分為單晶氧化物半導(dǎo)體膜和非單晶氧化物半導(dǎo)體膜。非單晶氧化物半導(dǎo)體膜包括非晶氧化物半導(dǎo)體膜、微晶氧化物半導(dǎo)體膜、多晶氧化物半導(dǎo)體膜及caac-os（c-axisalignedcrystallineoxidesemiconductor：c軸取向結(jié)晶氧化物半導(dǎo)體）膜等。

非晶氧化物半導(dǎo)體膜是膜中的原子排列無序并且不具有結(jié)晶成分的氧化物半導(dǎo)體膜。其典型例子是在微小區(qū)域中也不具有結(jié)晶部而膜整體具有完全的非晶結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體膜。

微晶氧化物半導(dǎo)體膜例如包括大于或等于1nm且小于10nm的尺寸的微晶（也稱為納米晶）。因此，微晶氧化物半導(dǎo)體膜的原子排列的有序度比非晶氧化物半導(dǎo)體膜高。因此，微晶氧化物半導(dǎo)體膜的缺陷態(tài)密度低于非晶氧化物半導(dǎo)體膜。

caac-os膜是包含多個結(jié)晶部的氧化物半導(dǎo)體膜之一，大部分的結(jié)晶部為能夠容納在一邊短于100nm的立方體的尺寸。因此，有時包括在caac-os膜中的結(jié)晶部為能夠容納在一邊短于10nm、短于5nm或短于3nm的立方體的尺寸。caac-os膜具有缺陷態(tài)密度低于微晶氧化物半導(dǎo)體膜的特征。下面，詳細(xì)說明caac-os膜。

在利用透射電子顯微鏡（tem：transmissionelectronmicroscope）所得到的caac-os膜的圖像中，不能明確地觀察到結(jié)晶部與結(jié)晶部之間的邊界，即晶界（grainboundary）。因此，在caac-os膜中，不容易產(chǎn)生起因于晶界的電子遷移率的降低。

由從大致平行于樣品面的方向利用tem所得到的caac-os膜的圖像（截面tem圖像）可知，在結(jié)晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映被形成caac-os膜的面（也稱為被形成面）或caac-os膜的上表面的凸凹的形狀并以平行于caac-os膜的被形成面或上表面的方式排列。

另一方面，由從大致垂直于樣品面的方向利用tem所得到的caac-os膜的圖像（平面tem圖像）可知，在結(jié)晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結(jié)晶部之間沒有確認(rèn)到金屬原子的排列的有序性。

由截面tem圖像及平面tem圖像可知，caac-os膜的結(jié)晶部具有取向性。

使用x射線衍射(xrd:x-raydiffraction)裝置對caac-os膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。例如，在通過外平面（out-of-plane）法分析包括ingazno4結(jié)晶的caac-os膜的情況下，在衍射角度（2θ）為31°附近有時出現(xiàn)峰值。由于該峰值歸屬于ingazno4結(jié)晶的(009)面，所以可以確認(rèn)到caac-os膜的結(jié)晶具有c軸取向性并且c軸在大致垂直于caac-os膜的被形成面或上表面的方向上取向。

另一方面，在通過從大致垂直于c軸的方向使x線入射的內(nèi)平面（in-plane）法分析caac-os膜的情況下，在2θ為56°附近有時出現(xiàn)峰值。該峰值歸屬于ingazno4結(jié)晶的(110)面。假設(shè)樣品是ingazno4的單晶氧化物半導(dǎo)體膜，在將2θ固定為56°附近的狀態(tài)下，一邊以樣品面的法線向量為軸（ф軸）旋轉(zhuǎn)樣品一邊進(jìn)行分析（φ掃描），則觀察到六個歸屬于等價于（110）面的結(jié)晶面的峰值。另一方面，在該樣品是caac-os膜的情況下，即使在將2θ固定為56°附近的狀態(tài)下進(jìn)行φ掃描也不能觀察到明確的峰值。

由上述結(jié)果可知，在具有c軸取向的caac-os膜中，雖然a軸及b軸的方向在不同結(jié)晶部之間無序，但是c軸在平行于被形成面或上表面的法線向量的方向上取向。因此，在上述截面tem圖像中觀察到的排列為層狀的各金屬原子層相當(dāng)于平行于結(jié)晶的ab面的面。

注意，結(jié)晶部在形成caac-os膜或進(jìn)行加熱處理等晶化處理時形成。如上所述，結(jié)晶的c軸在平行于caac-os膜的被形成面或上表面的法線向量的方向上取向。由此，例如，在通過蝕刻等改變caac-os膜的形狀的情況下，有時結(jié)晶的c軸未必平行于caac-os膜的被形成面或上表面的法線向量。

此外，caac-os膜中的晶化度未必均勻。例如，在caac-os膜的結(jié)晶部通過從caac-os膜的上表面附近產(chǎn)生的結(jié)晶生長而形成的情況下，有時上表面附近的區(qū)域的晶化度高于被形成面附近的區(qū)域。另外，在對caac-os膜添加雜質(zhì)時，被添加雜質(zhì)的區(qū)域的晶化度變化，有時局部地形成晶化度不同的區(qū)域。

注意，在通過外平面法分析包括ingazno4結(jié)晶的caac-os膜的情況下，除了2θ為31°附近的峰值之外，有時還觀察到2θ為36°附近的峰值。2θ為36°附近的峰值示出不具有c軸取向性的結(jié)晶包括在caac-os膜的一部分中。優(yōu)選的是，caac-os膜在2θ為31°附近出現(xiàn)峰值并在2θ為36°附近不出現(xiàn)峰值。

在使用caac-os膜的晶體管中，起因于可見光或紫外光的照射的電特性的變動小。因此，該晶體管具有高可靠性。

《關(guān)于氧化物半導(dǎo)體的層結(jié)構(gòu)》

作為氧化物半導(dǎo)體層231，不僅可以應(yīng)用由單一層構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體膜，而且可以應(yīng)用多種氧化物半導(dǎo)體膜的疊層。例如，也可以應(yīng)用包括非晶氧化物半導(dǎo)體膜、多晶氧化物半導(dǎo)體膜和caac-os膜中的至少兩種的層作為氧化物半導(dǎo)體層231。

此外，也可以應(yīng)用由其組成彼此不同的氧化物半導(dǎo)體膜的疊層構(gòu)成的層作為氧化物半導(dǎo)體層231。具體地說，可以應(yīng)用包括設(shè)置在絕緣層234側(cè)的第一氧化物半導(dǎo)體膜（以下，也稱為上層）以及設(shè)置在具有絕緣表面的層230側(cè)且其組成與第一氧化物半導(dǎo)體膜不同的第二氧化物半導(dǎo)體膜（以下，也稱為下層）的層作為氧化物半導(dǎo)體層231。

〈導(dǎo)電層232及導(dǎo)電層233的具體例子〉

作為導(dǎo)電層232及導(dǎo)電層233都可以應(yīng)用由選自鋁、銅、鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的元素、以這些元素為成分的合金或包含這些元素的氮化物構(gòu)成的膜。此外，也可以應(yīng)用這些膜的疊層。

〈絕緣層234的具體例子〉

作為絕緣層234，可以應(yīng)用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜或氧化鎵膜等無機(jī)絕緣材料膜。此外，也可以應(yīng)用這些材料的疊層。另外，作為絕緣層234優(yōu)選應(yīng)用氧化鋁膜的層。氧化鋁膜具有不使氫等雜質(zhì)和氧的雙方透過膜的高遮斷效果（阻擋效果）。因此，通過作為絕緣層234應(yīng)用包括氧化鋁膜的層，可以防止從氧化物半導(dǎo)體層231的氧脫離，同時可以防止向氧化物半導(dǎo)體層231的氫等雜質(zhì)的混入。

另外，作為絕緣層234可以應(yīng)用包括氧化鉿膜、氧化釔膜、硅酸鉿（hfsixoy（x>0，y>0））膜、添加有氮的硅酸鉿膜、鋁酸鉿（hfalxoy（x>0、y>0））膜或氧化鑭膜等（由所謂的high-k材料構(gòu)成的膜）的膜。通過使用這種膜，可以降低柵極泄漏電流。

〈導(dǎo)電層235的具體例子〉

作為導(dǎo)電層235，可以應(yīng)用由選自鋁、銅、鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的元素、以這些元素為成分的合金構(gòu)成的膜。此外，作為導(dǎo)電層235，也可以應(yīng)用包含氮的金屬氧化物，具體地說，包含氮的in-ga-zn類氧化物膜、包含氮的in-sn類氧化物膜、包含氮的in-ga類氧化物膜、包含氮的in-zn類氧化物膜、包含氮的sn類氧化物膜、包含氮的in類氧化物膜或金屬氮化物膜（inn、snn等）。這些氮化膜具有5ev（電子伏特）以上的功函數(shù)，優(yōu)選具有5.5ev（電子伏特）以上的功函數(shù)。當(dāng)將這些膜用作柵極時，可以使晶體管的閾值電壓成為正值，而能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的常閉型（normallyoff）的開關(guān)元件。此外，也可以應(yīng)用這些膜的疊層。

在圖9所示的晶體管220中，優(yōu)選抑制雜質(zhì)混入到氧化物半導(dǎo)體層231中或者構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層231的元素脫離。這是因為當(dāng)發(fā)生上述現(xiàn)象時晶體管220的電特性發(fā)生變動的緣故。作為抑制發(fā)生上述現(xiàn)象的方法，可以舉出將阻擋效果高的絕緣層設(shè)置在晶體管的上表面及下表面（具有絕緣表面的層230和晶體管220之間以及絕緣層234和導(dǎo)電層235的上表面）的方法。例如，作為上述絕緣層，可以應(yīng)用氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜或氧化鎵膜等無機(jī)絕緣材料膜。此外，也可以應(yīng)用這些材料的疊層。

可以使用圖9所示的將氧化物半導(dǎo)體層231用于溝道形成區(qū)域的晶體管220作為實施方式1所說明的晶體管102。將氧化物半導(dǎo)體層231用于溝道形成區(qū)域的晶體管220的截止電流小。由此，當(dāng)晶體管220（晶體管102）處于截止?fàn)顟B(tài)時，可以防止積蓄在電容元件103中的電荷經(jīng)過晶體管220（晶體管102）的源極和漏極之間泄漏。

〈硅晶體管和氧化物半導(dǎo)體晶體管的層疊結(jié)構(gòu)〉

下面，參照圖10說明層疊將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管902和將單晶硅片用于溝道形成區(qū)域的晶體管901構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)實例。另外，可以應(yīng)用晶體管902作為實施方式1所示的晶體管102等，還可以應(yīng)用晶體管901作為包含于實施方式1所示的電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的晶體管、包含于磁滯比較器107的晶體管、電源控制電路150的晶體管155、包含于控制電路170的晶體管、包含于控制電路180的晶體管、包含于計數(shù)電路181的晶體管、包含于振蕩電路182的晶體管、包含于微型計算機(jī)185的晶體管、包含于微型計算機(jī)190的晶體管等。

但是，作為晶體管901的材料，除了使用硅以外，還可以使用鍺、硅鍺、單晶碳化硅等半導(dǎo)體材料。另外，例如，使用硅的晶體管可以使用通過soi法制造的硅薄膜、通過氣相生長法制造的硅薄膜等形成。此時，作為襯底，可以使用通過熔融法或浮法而制造的玻璃襯底、石英襯底、半導(dǎo)體襯底、陶瓷襯底等。另外，當(dāng)后面的加熱處理的溫度較高時，作為玻璃襯底優(yōu)選使用應(yīng)變點(diǎn)為730℃以上的玻璃襯底。

在圖10所示的半導(dǎo)體裝置中，形成有使用單晶硅片形成的晶體管901以及在其上層使用氧化物半導(dǎo)體形成的晶體管902。就是說，本實施方式所示的半導(dǎo)體裝置是具有使用硅片作為襯底并且在其上層設(shè)置有晶體管層的三維層疊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置，也是具有將硅用于溝道形成區(qū)域的晶體管和將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管的混合型半導(dǎo)體裝置。

既可以使用n溝道晶體管（nmosfet）又可以使用p溝道晶體管（pmosfet）作為使用包含半導(dǎo)體材料的襯底900制造的晶體管901。在圖10所示的例子中，例如晶體管901由通過sti（shallowtrenchisolation；淺溝槽隔離）法形成的元件分離區(qū)域905與其他元件絕緣分離。通過利用元件分離區(qū)域905，可以進(jìn)行元件分離部分的縮小等。另一方面，在不被要求結(jié)構(gòu)的微型化、小型化的半導(dǎo)體裝置中，未必需要通過sti法形成元件分離區(qū)域905，也可以利用locos等元件分離方法。在形成了晶體管901的襯底900中，形成有添加了諸如硼、磷或砷等賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)的阱904。

圖10所示的晶體管901包括設(shè)置在襯底900中的溝道形成區(qū)域、以夾著溝道形成區(qū)域的方式設(shè)置的雜質(zhì)區(qū)域906（也稱為源區(qū)域及漏區(qū)域）、設(shè)置在溝道形成區(qū)域上的柵極絕緣膜907、在柵極絕緣膜907上以與溝道形成區(qū)域重疊的方式設(shè)置的柵電極層908。作為柵電極層908，可以采用層疊使用用來提高加工精度的第一材料構(gòu)成的柵電極層和使用作為布線用來低電阻化的第二材料構(gòu)成的柵電極層的結(jié)構(gòu)。例如，可以舉出添加了賦予導(dǎo)電性的磷等的結(jié)晶硅和鎳硅化物的層疊結(jié)構(gòu)等。但是，不局限于上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)被要求的規(guī)格可以調(diào)整材料、層疊數(shù)量以及形狀等。

另外，作為圖10所示的晶體管901可以采用鰭（fin）型結(jié)構(gòu)的晶體管。鰭型結(jié)構(gòu)是指將半導(dǎo)體襯底的一部分加工為板狀的突起形狀并以使突起形狀的長尺方向交叉的方式設(shè)置柵電極層的結(jié)構(gòu)。柵電極層隔著柵極絕緣膜覆蓋突起形狀的上表面和側(cè)面。通過采用鰭型結(jié)構(gòu)的晶體管作為晶體管901，可以縮小溝道寬度實現(xiàn)晶體管的集成化。另外，除了可以流過多電流以外，還可以提高控制效率，從而降低晶體管處于截止時的電流和閾值電壓。

另外，設(shè)置在襯底900中的雜質(zhì)區(qū)域906與接觸銷913以及接觸銷915連接。在此，接觸銷913及接觸銷915也用作連接的晶體管901的源電極或漏電極。另外，在雜質(zhì)區(qū)域906與溝道形成區(qū)域之間設(shè)置有與雜質(zhì)區(qū)域906不同的雜質(zhì)區(qū)域。作為ldd區(qū)域或擴(kuò)展區(qū)域，上述雜質(zhì)區(qū)域具有按照被導(dǎo)入的雜質(zhì)的濃度控制溝道形成區(qū)域附近的電場分布的功能。在柵電極層908的側(cè)壁上隔著絕緣膜具有側(cè)壁絕緣膜909。通過使用上述絕緣膜或側(cè)壁絕緣膜909，可以形成ldd區(qū)域或擴(kuò)展區(qū)域。

另外，晶體管901由絕緣膜910覆蓋?？梢允菇^緣膜910具有保護(hù)膜的功能，并且絕緣膜910可以防止雜質(zhì)從外部侵入到溝道形成區(qū)域。另外，通過利用cvd法使用氮化硅等材料形成絕緣膜910，在作為溝道形成區(qū)域使用單晶硅的情況下可以通過加熱處理使單晶硅氫化。另外，通過作為絕緣膜910使用具有拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力的絕緣膜，可以對構(gòu)成溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體材料施加應(yīng)變。通過在采用n溝道型晶體管的情況下對成為溝道形成區(qū)域的硅材料施加拉伸應(yīng)力，且在p溝道型晶體管的情況下對成為溝道形成區(qū)域的硅材料施加壓縮應(yīng)力，可以提高各晶體管的場效應(yīng)遷移率。

再者，在絕緣膜910上設(shè)置絕緣膜911，對其上表面進(jìn)行了利用cmp的平坦化處理。由此，可以在包括晶體管901的層的上層以高精度層疊元件層。

在包括晶體管901的層的上層形成包括將氧化物半導(dǎo)體用于溝道形成區(qū)域的晶體管902的層。晶體管902是頂柵結(jié)構(gòu)的晶體管，該晶體管包括與氧化物半導(dǎo)體膜926的側(cè)面以及上表面接觸的源電極層927及漏電極層928以及它們上的柵極絕緣膜929上的柵電極層930。另外，以覆蓋晶體管902的方式形成有絕緣膜932及絕緣膜933。氧化物半導(dǎo)體膜926形成在絕緣膜924上。作為絕緣膜924，可以使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁或氧氮化鋁等無機(jī)絕緣膜。

另外，也可以在氧化物半導(dǎo)體膜926和源電極層927以及漏電極層928之間設(shè)置用作源區(qū)域及漏區(qū)域的氧化物導(dǎo)電膜。作為氧化物導(dǎo)電膜的材料，優(yōu)選使用以氧化鋅為成分的材料，且優(yōu)選不含有氧化銦的材料。作為上述氧化物導(dǎo)電膜，可以適用氧化鋅、氧化鋅鋁、氧氮化鋅鋁、氧化鋅鎵等。以覆蓋源電極層927、漏電極層928以及氧化物半導(dǎo)體膜926的方式形成有柵極絕緣膜929。并且，在柵極絕緣膜929上的與氧化物半導(dǎo)體膜926重疊的位置上形成有柵電極層930。

另外，雖然使用單柵結(jié)構(gòu)晶體管說明晶體管902，但是也可以根據(jù)需要形成通過具有彼此電連接的多個柵電極來具有多個溝道形成區(qū)域的多柵結(jié)構(gòu)晶體管。

另外，在本實施方式中，晶體管902采用頂柵結(jié)構(gòu)。另外，在晶體管902中設(shè)置有背柵電極層923。通過設(shè)置背柵電極層，可以進(jìn)一步實現(xiàn)晶體管902的常閉化。例如，通過將背柵電極層923的電位設(shè)定為gnd或固定電位，可以使晶體管902的閾值電壓進(jìn)一步向正方向漂移，從而可以實現(xiàn)常閉晶體管。

為了如上述那樣使晶體管901與晶體管902電連接形成電路，在各層之間及上層中層疊用來連接的一個或多個布線層。

在圖10中，晶體管901的源極和漏極中的一個通過接觸銷913與布線層914電連接。另一方面，晶體管901的源極和漏極中的另一個通過接觸銷915與布線層916電連接。另外，晶體管901的柵極通過接觸銷917、布線層918、接觸銷921、布線層922以及接觸銷925與晶體管902的漏極電極層928電連接。

布線層914、布線層918、布線層916、布線層922以及背柵電極層923都埋入在絕緣膜中。上述布線層等例如優(yōu)選使用銅或鋁等低電阻的導(dǎo)電性材料。另外，也可以使用通過cvd法形成的石墨烯作為導(dǎo)電性材料，形成布線層。石墨烯是指具有sp²鍵的一個原子層的碳分子的薄片，或者是指層疊兩層至一百層而成的碳分子的疊層體。

作為絕緣膜911，絕緣膜912，絕緣膜919，絕緣膜920以及絕緣膜933，都可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、bpsg（borophosphosilicateglass；硼磷硅玻璃）、psg（phosphosilicateglass；磷硅玻璃）、添加有碳的氧化硅（sioc）、添加有氟的氧化硅（siof）、作為以si(oc2h5)4為原料的氧化硅的teos（tetraethylorthosilicate：四乙氧基硅烷）、hsq(hydrogensilsesquioxane：氫硅倍半環(huán)氧乙烷)、msq(methylsilsesquioxane：甲基硅倍半環(huán)氧乙烷)、osg(organosilicateglass：有機(jī)硅酸鹽玻璃)、有機(jī)聚合物類材料等的絕緣體。尤其是，當(dāng)進(jìn)行半導(dǎo)體裝置的微型化時，由于布線之間的寄生電容變?yōu)槊黠@而信號延遲增大，所以氧化硅的相對介電常數(shù)（k=4.0至4.5）高，因此優(yōu)選使用k為3.0以下的材料。另外，由于在將布線埋入在該絕緣膜中之后進(jìn)行cmp處理，所以要求絕緣膜具有機(jī)械強(qiáng)度。只要確保該機(jī)械強(qiáng)度，就可以使它們多孔（porous）化而實現(xiàn)低介電常數(shù)化。

如上面說明那樣，可以使用將氧化物半導(dǎo)體膜926用于溝道形成區(qū)域的晶體管902作為實施方式1所說明的晶體管102。將氧化物半導(dǎo)體膜926用于溝道形成區(qū)域的晶體管902的截止電流小。由此，當(dāng)晶體管902（晶體管102）處于截止?fàn)顟B(tài)時，可以防止積蓄在電容元件103中的電荷經(jīng)過晶體管902（晶體管102）的源極和漏極之間泄漏。

另外，溝道形成區(qū)域采用單晶硅片的晶體管901，可以用在包含于實施方式1所示的電壓電流轉(zhuǎn)換電路105的晶體管、包含于磁滯比較器107的晶體管、電源控制電路150的晶體管155、包含于控制電路170的晶體管、包含于控制電路180的晶體管、包含于計數(shù)電路181的晶體管、包含于振蕩電路182的晶體管、包含于微型計算機(jī)185的晶體管、包含于微型計算機(jī)190的晶體管等。通過層疊晶體管901和晶體管902，可以減少充電裝置所占的面積。

另外，雖然未圖示，但是不僅晶體管901和晶體管902而且電容元件103可以層疊。例如，作為電容元件103也使用層疊與源電極層927以及漏電極層928相同的層的導(dǎo)電膜、與柵極絕緣膜929相同的層的絕緣膜以及與柵電極層930相同的層的導(dǎo)電膜的膜。通過層疊晶體管901、晶體管902以及電容元件103，可以減少充電裝置所占的面積。

本實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等可以與其他實施方式所示的結(jié)構(gòu)、方法等適當(dāng)?shù)亟M合而實施。

符號說明

100充電電路；101蓄電池；102晶體管；103電容元件；104電阻元件；105電壓電流轉(zhuǎn)換電路；107磁滯比較器；108端子；109端子；111電流檢測電路；112積分電路；113電流檢測電路；120充電電路；150電源控制電路；151電容元件；152電阻元件；153線圈；154二極管；155晶體管；161直流電源；162電阻元件；163電阻元件；164分壓電路；170控制電路；180控制電路；181計數(shù)電路；182振蕩電路；185微型計算機(jī)；190微型計算機(jī)；220晶體管；230層；231氧化物半導(dǎo)體層；232導(dǎo)電層；233導(dǎo)電層；234絕緣層；235導(dǎo)電層；300蓄電池；301正極集流體；302正極活性物質(zhì)層；304負(fù)極活性物質(zhì)層；305負(fù)極集流體；307隔離體；308電解液；309外殼；310蓄電池；311正極；312負(fù)極；900襯底；901晶體管；902晶體管；904阱；906雜質(zhì)區(qū)域；907柵極絕緣膜；908柵電極層；909側(cè)壁絕緣膜；910絕緣膜；911絕緣膜；912絕緣膜；913接觸銷；914布線層；915接觸銷；916布線層；917接觸銷；918布線層；919絕緣膜；920絕緣膜；921接觸銷；922布線層；923背柵電極層；924絕緣膜；925接觸銷；926氧化物半導(dǎo)體膜；927源電極層；928漏電極層；929柵極絕緣膜；930柵電極層；932絕緣膜；933絕緣膜。