电池保护电路、蓄电装置及电器的制作方法
本发明的一个方式涉及一种电池保护电路、蓄电装置及电器。
背景技术：
蓄电装置(也称为电池、二次电池)被应用于从小型电器到汽车的各种领域。蓄电装置通常具备电池保护电路，以便检测过放电、过充电、过电流或短路等充放电时的异常。
电池保护电路取得电压或电流等数据，以便检测充电时或放电时的异常。电池保护电路根据观察到的数据控制设置在充电路径或放电路径的开关的开闭来防止电池单元的过充电或过放电(例如，参照专利文献1)。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利申请公开第2016-118821号说明书
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
当不使电流流过负载时，设置在充电路径或放电路径的开关优选可以更确实地遮断电流。另外，当使电流流过负载时，设置在充电路径或放电路径的开关优选可以使大电流流过。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的电池保护电路、蓄电装置及电器等。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖的结构的电池保护电路、蓄电装置及电器等，其既可以遮断电流也可以使大电流流过。
注意，本发明的一个方式的目的不局限于上述目的。上述列举的目的并不妨碍其他目的的存在。另外，其他目的是上面没有提到而将在下面的记载中进行说明的目的。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出上面没有提到的目的。另外，本发明的一个方式实现上述目的及/或其他目的中的至少一个目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种电池保护电路，该电池保护电路包括用来控制电池单元的充放电的开关电路，开关电路包括机械继电器(mechanicalrelay)、第一晶体管及第二晶体管，开关电路具有控制第一端子与第二端子之间的电连接的功能，机械继电器具有遮断第一端子与第二端子之间的电连接的功能，第一晶体管具有使第一电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第二晶体管具有使第二电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第一电流比第二电流大。
本发明的一个方式是一种电池保护电路，该电池保护电路包括用来控制电池单元的充放电的开关电路，开关电路包括机械继电器、第一晶体管及第二晶体管，开关电路具有控制第一端子与第二端子之间的电连接的功能，机械继电器具有遮断第一端子与第二端子之间的电连接的功能，第一晶体管具有使第一电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第一晶体管中的具有沟道形成区域的半导体层使用硅形成，第二晶体管具有使第二电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第二晶体管中的具有沟道形成区域的半导体层使用氧化物半导体形成，第一电流比第二电流大。
在本发明的一个方式的电池保护电路中，优选的是，第一电流及第二电流为流过第一晶体管及第二晶体管的源极与漏极之间的通态电流。
在本发明的一个方式的电池保护电路中，优选的是，在第一晶体管的关闭工作时流过源极与漏极之间的第一关态电流比在第二晶体管的关闭工作时流过源极与漏极之间的第二关态电流大。
本发明的一个方式是一种电池保护电路，该电池保护电路包括用来控制电池单元的充放电的开关电路，开关电路具有控制第一端子与第二端子之间的电连接的功能，开关电路包括第一晶体管，第一晶体管包括背栅电极，通过控制施加到背栅电极的电压，第一晶体管可以切换在开启工作时流过第一端子与第二端子之间的第一电流及第二电流，第一电流比第二电流大。
本发明的一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括电池单元和用来控制电池单元的充放电的开关电路，开关电路包括机械继电器、第一晶体管及第二晶体管，开关电路具有控制第一端子与第二端子之间的电连接的功能，机械继电器具有遮断第一端子与第二端子之间的电连接的功能，第一晶体管具有使第一电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第二晶体管具有使第二电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第一电流比第二电流大。
本发明的一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括电池单元和用来控制电池单元的充放电的开关电路，开关电路包括机械继电器、第一晶体管及第二晶体管，开关电路具有控制第一端子与第二端子之间的电连接的功能，机械继电器具有遮断第一端子与第二端子之间的电连接的功能，第一晶体管具有使第一电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第一晶体管的具有沟道形成区域的半导体层使用硅形成，第二晶体管具有使第二电流流过第一端子与第二端子之间的功能，第二晶体管的具有沟道形成区域的半导体层使用氧化物半导体形成，第一电流比第二电流大。
在本发明的一个方式的蓄电装置中，优选的是，第一电流及第二电流为流过第一晶体管及第二晶体管的源极与漏极之间的通态电流。
在本发明的一个方式的蓄电装置中，优选的是，在第一晶体管的关闭工作时流过源极与漏极之间的第一关态电流比在第二晶体管的关闭工作时流过源极与漏极之间的第二关态电流大。
本发明的一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括电池单元和用来控制电池单元的充放电的开关电路，开关电路具有控制第一端子与第二端子之间的电连接的功能，开关电路包括第一晶体管，第一晶体管包括背栅电极，通过控制施加到背栅电极的电压，第一晶体管可以切换在开启工作时流过第一端子与第二端子之间的第一电流及第二电流，第一电流比第二电流大。
在本发明的一个方式的蓄电装置中，优选的是，上述蓄电装置包括用来控制开关电路的电池保护电路和用来切换电池单元的充电模式的充电控制电路，第一晶体管具有控制流过第一端子与第二端子之间的电流量的功能，电池保护电路根据充电控制电路的信号控制电流量。
在本发明的一个方式的蓄电装置中，优选的是，电池保护电路具有以将充电模式从恒流充电模式切换为恒压充电模式的方式控制电流量的功能。
在本发明的一个方式的蓄电装置中，优选的是，第一晶体管在沟道形成区域包含氧化物半导体。
本发明的一个方式是一种包括上面所述的蓄电装置和框体的电器。
注意，本发明的其他方式记载于下面所述的实施方式中的说明及附图中。
发明效果
本发明的一个方式可以提供一种新颖的电池保护电路、蓄电装置及电器等。另外，本发明的一个方式可以提供一种具有新颖的结构的电池保护电路、蓄电装置及电器等，其既可以遮断电流也可以使大电流流过。因此，可以防止变为如下状态：超过将成为过充电的电压而进行充电；超过过放电电压而进行放电。
注意，本发明的一个方式的效果不局限于上述列举的效果。上述列举的效果并不妨碍其他效果的存在。其他效果是下面记载的在本节中未说明的效果。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载导出并适当地抽出该在本节中未说明的效果。注意，本发明的一个方式至少具有上述列举的效果及/或其他效果中的一个效果。因此，本发明的一个方式有时不具有上述列举的效果。
附图简要说明
图1a、图1b是说明本发明的一个方式的方框图及电路图。
图2a、图2b、图2c、图2d是说明本发明的一个方式的图。
图3a、图3b是说明本发明的一个方式的电路图。
图4a、图4b是说明本发明的一个方式的电路图。
图5a、图5b、图5c、图5d是说明本发明的一个方式的电路图。
图6a、图6b是说明本发明的一个方式的图表及流程图。
图7a、图7b是说明本发明的一个方式的图表及流程图。
图8a、图8b是说明本发明的一个方式的方框图及电路图。
图9a、图9b、图9c是说明本发明的一个方式的图表及电路图。
图10a、图10b、图10c是说明本发明的一个方式的图表及电路图。
图11a、图11b、图11c是说明本发明的一个方式的电路图。
图12a、图12b、图12c、图12d是说明本发明的一个方式的图。
图13是说明半导体装置的结构的截面示意图。
图14是说明半导体装置的结构的截面示意图。
图15a、图15b、图15c是说明半导体装置的结构的截面示意图。
图16a、图16b是示出电子构件的制造工序的流程图及透视示意图。
图17a、图17b、图17c是说明本发明的一个方式的电器的图。
图18a、图18b、图18c是说明本发明的一个方式的电器的图。
图19a、图19b、图19c是说明本发明的一个方式的电器的图。
图20a、图20b是说明本发明的一个方式的电器的图。
图21a、图21b、图21c是说明本发明的一个方式的电器的图。
图22是说明本发明的一个方式的电器的图。
图23a、图23b、图23c、图23d、图23e是说明本发明的一个方式的电器的图。
图24a、图24b是说明本发明的实施例的布局图。
图25a、图25b是说明本发明的实施例的布局图。
图26a、图26b是说明本发明的实施例的立体图及电路图。
图27是说明本发明的实施例的图表。
图28是说明本发明的实施例的图表。
图29是说明本发明的实施例的图表。
图30是说明本发明的实施例的图表。
图31是说明本发明的实施例的图表。
图32是说明本发明的实施例的图表。
图33是说明本发明的实施例的图表。
图34是说明本发明的实施例的图表。
图35是示出测量锯齿形量的沟道长度及沟道宽度依赖性的结果的图。
图36a、图36b是示出使用1/f噪声测量系统而得的结果的图。
图37是说明锯齿形量与1/f噪声的相关的图。
图38a、图38b是说明本发明的一个方式的方框图及图表。
实施发明的方式
下面，参照附图对实施方式进行说明。注意，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外，在本说明书等中，“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附加上的。因此，这不是为了限定构成要素的数量而附加上的。此外，这不是为了限定构成要素的顺序而附加上的。例如，在本说明书等的实施方式之一中附有“第一”的构成要素有可能在其他实施方式或权利要求书中附有“第二”。此外，例如，在本说明书等的实施方式之一中附有“第一”的构成要素有可能在其他实施方式或权利要求书中被省略。
在附图中，有时使用同一附图标记表示同一构成要素、具有相同功能的构成要素、由同一材料形成的构成要素或者同时形成的构成要素等，并且有时省略重复说明。
(实施方式1)
参照图1至图12说明本发明的一个方式的电池保护电路及具有该电池保护电路的蓄电装置的结构。
图1a示出具有电池保护电路的蓄电装置的方框图的一个例子。图1所示的蓄电装置10包括电池单元11、电池保护电路12及开关电路13。
蓄电装置10在端子14与端子15之间设置用来进行充电的充电电路及/或用来供应电力的负载。充电电路是供应用来进行电池单元的充电的电流(充电电流)的电路。负载是由电池单元放电而流过的电流(放电电流)驱动的电路。
将电池单元11作为单个的电池单元进行说明，但其也可以是由多个电池单元组合而成的。注意，将电池单元11作为锂离子二次电池单元进行说明，但不局限于锂离子二次电池单元，作为二次电池的正极材料，例如可以使用包含元素a、元素x及氧的材料。元素a优选为选自第一族元素及第二族元素中的一个以上的元素。作为第一族元素，例如可以使用锂、钠、钾等碱金属。另外，作为第二族元素，例如可以使用钙、铍、镁等。作为元素x，例如可以使用选自金属元素、硅和磷中的一个以上的元素。另外，元素x优选为选自钴、镍、锰、铁和钒中的一个以上的元素。典型地，可以举出锂钴复合氧化物licoo3和磷酸铁锂lifepo4。
电池保护电路12具有生成用来控制开关电路13的信号de及信号ce的功能，开关电路13用来控制充电电流及放电电流。例如，信号de(多个时称为信号de1、de2)是用来控制放电的信号。另外，信号ce(多个时称为信号ce1、ce2)是用来控制充电的信号。电池保护电路12具有监视流过端子14与端子15之间的电流或端子间的电压(例如端子14的电压vh)而根据所得的电压生成信号de及信号ce的功能。
开关电路13与电池单元11串联设置。开关电路13具有根据信号de及信号ce控制流过蓄电装置10的充电电流及放电电流的功能。具体而言，开关电路13具有控制端子16与端子17之间的电连接的功能。注意，开关电路13以与电池保护电路12协作而防止电池单元11的过电流或过电压的方式进行工作。因此，在本说明书及附图中，有时也将电池保护电路12及开关电路13统称为电池保护电路。此时，有时开关电路13被描述为包括在电池保护电路12中。
图1b是示出开关电路13的具体例子的电路。图1b所示的开关电路13包括机械继电器21、机械继电器22、晶体管23及晶体管24。机械继电器21、机械继电器22、晶体管23及晶体管24根据信号de或信号ce各自被控制为开启或关闭。
机械继电器21、22(机械式继电器)包括接点，并具有通过电磁作用机械地开闭接点来控制是否遮断电流的功能。机械继电器21、22包括接受电信号并将其转换为机械运动的线圈部和将电转换为开闭工作的接点部。由于机械继电器21、22的线圈部和接点部物理性地分开，所以可以确保两个端子间的绝缘性。就是说，可以消除将机械继电器21、22切换为关闭时流过的电流。注意，由于机械继电器21、22具有切换两个端子间的电连接的功能，所以在附图等中被示为开关。
晶体管23是使用硅形成具有沟道形成区域的半导体层的晶体管(称作si晶体管)。作为用于si晶体管的材料，可以使用单晶硅及非单晶硅(例如，多晶硅等)。当将单晶硅用于si晶体管时，可以使开启时流过源极与漏极之间的电流(也称为通态电流)变大。注意，作为半导体层的材料，除了硅也可以使用锗(ge)等半导体、gaas、inp、sic、znse、gan、sige等化合物半导体。注意，晶体管23具有被设计为使电流流过负载的晶体管的功能，有时也称为功率mosfet(powermosfet)。
晶体管24是使用氧化物半导体形成具有沟道形成区域的半导体层的晶体管(称作os晶体管)。通过降低氧化物半导体的载流子密度，可以使关闭时流过源极与漏极之间的电流极低(也称为关态电流或泄漏电流)。关于os晶体管的详细内容，将在后面的实施方式中进行说明。注意，在图1b中，示出晶体管24为具有背栅极的电路符号，但是也可以采用不具有背栅极的结构。注意，晶体管24具有被设计为使电流流过负载的晶体管的功能，有时也称为功率mosfet。
os晶体管可以层叠在使用si晶体管的电路上等而能够自由地配置，因此可以容易进行集成化。另外，通过使用与si晶体管相同的制造装置可以制造os晶体管，由此能够以低成本制造。
另外，os晶体管在除了栅电极、源电极及漏电极之外还加有背栅电极的情况下，可以成为4端子的半导体元件。可以构成根据施加到栅电极或背栅电极的电压而能够独立地控制流过源极与漏极之间的信号的输入输出的电路网。因此，可以与lsi相同地进行电路设计。再者，os晶体管具有在高温环境下比si晶体管优越的电特性。具体而言，因为即使在100℃以上且200℃以下，优选在125℃以上且150℃以下等高温下也通态电流与关态电流的比大，所以可以进行良好的开关工作。
接着，使用图2a至图2d、图3a及图3b、图4a及图4b示出的电路图，对图1b所示的开关电路13的工作进行说明。
图2a是用来说明蓄电装置10可能变成的三个状态的图。期间t1相当于切换开关电路13以使大电流流过负载的期间。期间t2相当于能够对如下控制进行切换的期间：进行控制以使电流流过负载；将流过开关电路13的电流控制为极低。期间t3相当于将流过开关电路13的端子间(端子16、17)的电流控制为极低的期间。
图2b是用来对期间t1的工作进行说明的图。在期间t1，采用开启机械继电器21的结构。在期间t1，关闭机械继电器22及晶体管24。
如该图2b所示，通过切换机械继电器21、机械继电器22及晶体管24，开关电路13可以实现根据晶体管23的开启或关闭而控制电流的遮断。就是说，如图3a所示，当晶体管23为开启时，可以使电流i23_on流过作为si晶体管的晶体管23。此时，由于机械继电器22及晶体管24为关闭，所以流过晶体管24的电流i24_off极低。另一方面，如图3b所示，当晶体管23为关闭时，作为关态电流的电流i23_off流过作为si晶体管的晶体管23。此时，由于机械继电器22及晶体管24为关闭，所以流过晶体管24的作为关态电流的电流i24_off极低。
图2c是用来对期间t2的工作进行说明的图。在期间t2，采用开启机械继电器22的结构。在期间t2，关闭机械继电器21及晶体管23。
如该图2c所示，通过切换机械继电器21、机械继电器22及晶体管23，开关电路13可以实现根据晶体管24的开启或关闭而控制电流的遮断。就是说，如图4a所示，当晶体管24为开启时，可以使电流i24_on流过作为os晶体管的晶体管23。此时，由于机械继电器21为关闭，所以流过晶体管24的电流i23_off极低。另一方面，如图4b所示，当晶体管24为关闭时，由于晶体管24为os晶体管，所以流过的作为关态电流的电流i24_off极低。此时，由于机械继电器21为关闭，所以流过晶体管23的电流i23_off极低。
图2d是用来对期间t3的工作进行说明的图。在期间t3，采用关闭机械继电器21、22的结构。因此，流过晶体管23的电流i23_off及电流i24_off都极低。
本发明的一个方式采用使电流经过机械继电器21和晶体管23而流过的结构。通过将半导体层包含单晶硅的si晶体管用作晶体管23，可以使通态电流变大。机械继电器21可以确保两个端子间的绝缘性，因此无论晶体管23的关态电流的大小都可以使流过端子间的电流为极低的状态。
此外，本发明的一个方式采用使电流经过机械继电器22和晶体管24而流过的结构。通过将半导体层包含氧化物半导体的os晶体管用作晶体管24，可以使关态电流为极低。机械继电器22可以确保两个端子间的绝缘性，因此无论晶体管24的关态电流的大小，关闭状态下流过端子间的电流都可以为极低。因此，通过切换使用电特性不同的晶体管，既可以遮断流过开关电路的电流也可以向负载供应大电流。
如本发明的一个方式所示，通过采用切换机械继电器和电特性不同的晶体管而进行工作的结构，可以抑制切换机械继电器的开闭的频率。再者，可以实现向负载供应大电流及利用极低的关态电流来遮断流过端子间的电流。
另外，通过采用本发明的一个方式的结构，可以在短时间内对电池单元进行充电或使大电流流过负载。再者，通过采用本发明的一个方式的结构，可以在不受关态电流的影响的情况下切换电流的供应及遮断而进行工作，因此可以更确实地防止变成如下状态：超过将成为过充电的电压而进行充电；超过过放电电压而进行放电。
另外，作为本发明的一个方式所说明的图1b的开关电路13也可以是其他结构。例如，也可以是图5a所示的开关电路的结构。
图5a所示的开关电路13a包括晶体管31、晶体管32及机械继电器33。与图1b的开关电路13的结构相比，图5a所示的开关电路13a的结构可以在端子16与端子17之间减少一个机械继电器。
与图2b至图2d相同，图5b至图5d是用来说明对应于蓄电装置10可能变成的三个状态的图。
在图5b中，说明相当于以使大电流流过负载的方式切换开关电路13a的期间t1的工作。在图5b中，采用开启机械继电器33的结构，通过开启或关闭晶体管31而控制流过开关电路13a的端子间的电流。注意，在期间t1中，关闭晶体管32。
如图5b所示，开关电路13a可以实现根据晶体管31的开启或关闭而控制电流的遮断。就是说，通过开启晶体管31可以使电流i31_on流过作为si晶体管的晶体管31。此时，与流过晶体管31的电流大小相同的电流i33_on流过机械继电器33。
另外，图5c说明与期间t2相对应的工作，在该期间可以对如下控制进行切换：进行控制以使电流流过负载；将流过开关电路13a的电流控制为极低。在图5c中，采用开启晶体管31的结构，通过开启或关闭晶体管32而控制流过开关电路13a的端子间的电流。注意，在期间t2中，关闭机械继电器33并开启晶体管31。此时，与流过晶体管32的电流大小相同的电流i31_on流过晶体管31。
如图5c所示，开关电路13a可以实现根据晶体管32的开启或关闭而控制电流的遮断。就是说，通过开启晶体管32可以使电流i32_on流过作为os晶体管的晶体管32。另外，通过关闭关态电流极低的作为os晶体管的晶体管32，遮断流过端子16与端子17之间的电流。
另外，图5d说明相当于期间t3的工作，在该期间流过开关电路13a的端子(端子16、17)间的电流被控制为极低。在图5d中，关闭晶体管31、32及机械继电器33而控制流过开关电路13a的端子间的电流。
如图5d所示，开关电路13a可以实现根据晶体管32及机械继电器33的关闭而遮断电流(电流i32_off、电流i33_off)。就是说，通过将关态电流极低的作为os晶体管的晶体管32与机械继电器33的关闭组合，可以遮断流过开关电路13a的端子间的电流。
通过进行图5b至图5d那样的工作，可以发挥与图2b至图2d相同的效果。如图5a的结构所示，通过采用切换机械继电器和电特性不同的晶体管而进行工作的结构，可以抑制切换机械继电器的开闭的频率。再者，可以实现向负载供应大电流及利用极低的关态电流而遮断流过端子间的电流。
另外，通过采用图5a的结构，可以在短时间内对电池单元充电或使大电流流过负载。再者，通过采用本发明的一个方式的结构，可以在不受关态电流的影响的情况下切换电流的供应及遮断而进行工作，因此可以更确实地防止变成如下状态：超过将成为过充电的电压而进行充电；超过过放电电压而进行放电。
参照图6a及图6b对当在图1a及图1b中说明的蓄电装置10的电池单元11过充电时的开关电路13的控制进行说明。
图6a是示意性地示出过充电时的端子14一侧的电压vh的变化的图表。充电时电压vh上升，在时刻t1变为电压v1，在时刻t2变为电压v2。电压v1相当于设定为超过该电压则判断为充电结束的电压。电压v2是比电压1高的电压。
图6b是用来说明图6a所示的电压变化时的开关电路13的工作的流程图。
电池保护电路12在充电时的初始状态下开启开关电路13的机械继电器21(附图中简记为sw21)，并进行开启晶体管23(附图中简记为tr23)的控制(步骤s001)。该控制相当于图2a至图2d中说明的期间t1的工作。
电池保护电路12检测出是否因电压vh的上升而电压vh超过电压v1并判断为充满电(步骤s002)。当电压vh超过电压v1时，进入下一个状态。
当在步骤s002被判断为充满电时，电池保护电路12进行关闭晶体管23的控制(步骤s003)。如上所述，由于晶体管23为si晶体管，所以即使切换到关闭也有关态电流流过，因此电压vh继续上升。
电池保护电路12检测出是否因电压vh的上升而电压vh超过电压v2并判断为充电结束(步骤s004)。当电压vh超过电压v2时，进入下一个状态。
当在步骤s004被判断为充电结束时，电池保护电路12进行关闭机械继电器21、开启机械继电器22(附图中简记为sw22)及关闭晶体管24(附图中简记为tr24)的控制(步骤s005)。该控制相当于图2a至图2d中说明的期间t2的工作。如上所述，由于晶体管24为os晶体管，所以可以使切换到关闭时的关态电流为极低，因此可以抑制电压vh的上升。
参照图7a及图7b对当在图1a及图1b中说明的蓄电装置10的电池单元11开始充电时的开关电路13的控制进行说明。
图7a是示意性地示出开始充电时的端子14一侧的电压vh的变化的图表。在开始充电前，因使电流流过负载等的放电工作而电压vh下降。在时刻t3电压vh变为电压v3则开始充电。在时刻t4再次变为电压v2则充电结束。另一方面，当因放电工作而电压下降的影响使电压vh继续下降时，在时刻t5变为电压v4。电压v3是比电压2低的电压。电压v4是比电压3低的电压。
图7b是用来说明图7a所示的电压变化时的开关电路13的工作的流程图。
电池保护电路12通过放电工作进行开启开关电路13的机械继电器22并关闭晶体管24的控制(步骤s006)。该控制相当于图2a至图2d中说明的期间t2的工作。如上所述，由于晶体管24为os晶体管，所以可以使切换到关闭时的关态电流为极低，因此可以抑制电压vh的下降。
电池保护电路12检测出是否因电压vh的下降而电压vh低于电压v3并判断为开始充电(步骤s007)。当电压vh超过电压v2时，进入下一个状态。
当在步骤s007判断为开始充电时，电池保护电路12进行开启晶体管24的控制(步骤s008)。该控制相当于图2a至图2d中说明的期间t2的工作。
电池保护电路12检测出是否因开启晶体管24而电压vh上升且超过电压v2并判断为充电结束(步骤s009)。当电压vh超过电压v2时，进行关闭晶体管24的控制(步骤s010)。如上所述，由于晶体管24为os晶体管，所以可以使切换到关闭时的关态电流为极低，因此可以抑制电压vh的上升。
当开启晶体管24而电压vh没有上升且从电压v3继续下降时，电池保护电路12判断电压vh是否低于电压v4(步骤s011)。当电压vh低于电压v4时，电池保护电路12进行开启机械继电器21、关闭机械继电器22及开启晶体管23的控制(步骤s012)。该控制相当于图2a至图2d中说明的期间t1的工作。如上所述，晶体管23为si晶体管并可以使切换为开启时的电流比流过os晶体管的电流更大，因此即使因放电工作而电压下降大时也可以使电压vh上升。
此外，当图1a所示的蓄电装置10具有使用开关电路13而切换充电与放电的控制的结构时，作为一个例子，采用图8a、图8b的结构即可。
图8a是蓄电装置10a的方框图。蓄电装置10a与图1a示出的蓄电装置10的不同之处在于：蓄电装置10a包括电池保护电路12a中的用来检测端子14与端子15之间的电压的电压检测电路18以及用来切换充电与放电的控制的充放电切换电路30。电压检测电路18具有根据端子14与端子15之间的电压而生成用来控制充放电切换电路30的信号de和信号ce的功能。
图8b是示出图8a所示的充放电切换电路30的结构例子的图。在端子16与端子17之间包括开关电路13d、开关电路13c及二极管元件41。根据开关电路13d的控制，控制电池单元11的放电。根据开关电路13c的控制，控制电池单元11的充电。注意，在图8b中，虽然在电路图上示出二极管元件41，但是也可以通过利用寄生于si晶体管而设置的二极管连接省略二极管元件41。
参照图9a及图9b对图8a及图8b所说明的蓄电装置10a中的电池单元11由放电工作转为充电工作的过程(称为开始充电时)中的具有开关电路13c及13d的充放电切换电路30的控制进行说明。
图9a是示意性地示出开始充电时的端子14一侧的电压vh的变化的图表。图9a示出如下状态：因向负载放电(放电工作)而电压vh下降，在直到变为过放电状态的时刻t6停止向负载放电(停止工作)后，在时刻t7开始充电(充电工作)而电压vh上升。
另外，图9b是以虚线箭头视觉性地示出进行图9a中的充电工作时的流过充放电切换电路30的电流的图。如图9b所示，开启开关电路13c及13d以使电流流过。
另外，图9c是示出进行图9a中的停止工作时的充放电切换电路30的状态的图。如图9c所示，在开关电路13d中，关闭机械继电器21及22使流过的电流(i21_off、i22_off)为极低。通过采用该结构，可以抑制过放电导致的电池单元11的劣化。注意，也可以利用晶体管24的关态电流低的特点而开启机械继电器。
另外，参照图10a及图10b对图8a及图8b所说明的蓄电装置10a中的在电池单元11放电开始时的具有开关电路13c及13d的充放电切换电路30的控制进行说明。
图10a是示意性地示出由充电工作转为放电工作的过程(称为开始充电时)中端子14一侧的电压vh的变化的图表。图10a示出如下状态：因向电池单元11放电(充电工作)而电压vh上升，在直到变为过充电状态的时刻t8停止向电池单元11放电(停止工作)后，在时刻t9开始放电(放电工作)而电压vh下降。
另外，图10b是以虚线箭头视觉性地示出进行图10a中的放电工作时的流过充放电切换电路30的电流的图。如图10b所示，开启开关电路13c及13d以使电流流过。
另外，图10c是示出进行图10a中停止工作时的充放电切换电路30的状态的图。如图10c所示，在开关电路13c中，关闭机械继电器21及22使流过的电流为极低。此时，由于泄漏电流i41_off经由二极管元件41流过，所以关闭开关电路13c并为停止工作时有电流流过，因此电压vh稍微变动。
注意，上述开关电路13的电路结构不局限于图1b所示的开关电路13或图5a所示的开关电路13a的电路图的结构。图11a至图11c示出开关电路的变形例子。
图11a所示的开关电路13e相当于省略图1b所示的开关电路13中的机械继电器22而向晶体管24的背栅极供应电压vbg的结构。通过采用图11a所示的开关电路13e的结构，可以通过使电压vbg向正方向漂移或向负方向漂移而控制阈值电压。由此，可以使晶体管24的电特性变动而增减流过端子16与端子17之间的电流量。
图11b所示的开关电路13f相当于省略图1b所示的开关电路13中的机械继电器21及22而晶体管23及晶体管24为具有背栅极的作为os晶体管的晶体管23a及24a的结构。可以向晶体管23a的背栅极供应电压vbg1，且向晶体管24a的背栅极供应与电压vbg1不同的电压vbg2。通过采用图11b所示的开关电路13f的结构，可以分别控制电压vbg1及电压vbg2而控制各晶体管的阈值电压。因此，可以在不设置机械继电器21、22的情况下增减流过端子16与端子17之间的电流量。
或者，可以如图11c所示的开关电路13g那样，采用包括具有背栅极的作为os晶体管的晶体管25的结构。通过向晶体管25的背栅极作为多个电压vbg供应多个电压，可以切换晶体管25的电特性。由此，通过切换晶体管特性，可以增减流过端子16与端子17之间的电流量。
图12a至图12c示出图11c所示的开关电路13g的工作例及应用例子。
图12a示出如下状态：当向图11c所示的开关电路13g的晶体管25的栅极供应电压vg而向背栅极供应电压vbg时，电流id流过端子16与端子17之间。
图12b是示出图12a所示的晶体管25的电流-电压特性的图表的示意图。可以将晶体管25用于开关电路13g，该晶体管可以通过以电压vbg_a、vbg_b(<vbg_a)切换背栅极电压来切换电特性不同的状态。例如，可以将晶体管25用于开关电路13g，该晶体管25可以切换如下状态：将背栅极电压设定为电压vbg_a，增加在晶体管25开启时流过端子16与端子17之间的电流量；以及将背栅极电压设定为电压vbg_b，使在晶体管25关闭时流过端子16与端子17之间的电流量为极低。
通过使用作为os晶体管的晶体管25构成开关电路13g的晶体管，如图12c所示的蓄电装置10b那样，也可以在电池保护电路12b中包括开关电路13g。通过使用os晶体管构成电池保护电路12b，可以使电池保护电路12b能够弯曲，还可以如图12d所示，将电池保护电路12b卷住并粘在电池单元11上。
另外，使用图38a、图38b对图12c所示的蓄电装置10b的结构的变形例子进行说明。图38所示的蓄电装置10c与图12c所示的蓄电装置10b的不同之处在于：以分开的方式示出电池保护电路12b与开关电路13g。另外，图38a示出用来切换电池单元11的充电模式的充电控制电路40。
充电控制电路40根据端子14的电压vh及端子15的电压vl1而切换上述充电模式。充电控制电路40切换恒流(constantcurrent：cc)充电模式或恒压(constantvoltage：cv)充电模式等充电模式。在cc充电时，使恒定电流流过电池单元11而进行充电。如果电池单元11的劣化导致电池单元11的电阻值发生变化，用来使恒流流过的电压vh则会上升。
在图38a的结构中，根据电池保护电路12b的控制，调整流过开关电路13g所具有的晶体管25的电流。换言之，采用对晶体管25进行模拟控制的结构。通过采用对晶体管25进行模拟控制的结构，可以控制电池单元11的负极的电压vl2并可以以使电压vh一侧变高的方式进行控制。因此，可以通过模拟控制使电压vh上升而将cc充电模式切换至cv充电模式。
注意，根据来自充电控制电路40的信号，通过调节电池保护电路12b施加到晶体管25的栅极的电压而控制电流量来进行用来切换充电模式的晶体管25的模拟控制即可。
如图38b的图表所示，通过模拟控制晶体管25并将cc充电模式切换至cv充电模式，可以限制流过电池单元11的电流量i。因此，即使是对劣化的电池单元11充电，也可以进行安全的充电。
如上面的说明所述，本发明的一个方式的结构可以在短时间内对电池单元充电或使大电流流过负载。再者，通过本发明的一个方式的结构，可以在不受关态电流的影响的情况下切换电流的供应及遮断而进行工作，因此可以更确实地防止变成如下状态：超过将成为过充电的电压而进行充电；超过过放电电压而进行放电。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式2)
对可用于在上述实施方式中说明的电池保护电路的半导体装置的结构例子进行说明。
图13所示的半导体装置包括晶体管300、晶体管500及电容器600。图15a是晶体管500的沟道长度方向上的截面图，图15b是晶体管500的沟道宽度方向上的截面图，图15c是晶体管300的沟道宽度方向上的截面图。
晶体管500是在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管(os晶体管)。由于晶体管500的关态电流小，所以通过将其用于半导体装置所包括的os晶体管，可以长期间保持被写入的数据。
如图13所示，本实施方式所说明的半导体装置包括晶体管300、晶体管500及电容器600。晶体管500设置在晶体管300的上方，电容器600设置在晶体管300及晶体管500的上方。
晶体管300设置在衬底311上且包括导电体316、绝缘体315、由衬底311的一部分构成的半导体区域313、以及被用作源区域或漏区域的低电阻区域314a及低电阻区域314b。此外，例如，晶体管300可以应用于上述实施方式中的晶体管23等的si晶体管等。
如图15c所示，在晶体管300中，导电体316隔着绝缘体315覆盖半导体区域313的顶面及沟道宽度方向的侧面。如此，通过使晶体管300具有fin型结构，实效上的沟道宽度增加，从而可以改善晶体管300的通态特性。此外，由于可以增加栅电极的电场的影响，所以可以改善晶体管300的关态特性。
另外，晶体管300可以为p沟道型或n沟道型。
半导体区域313的沟道形成区域或其附近的区域、被用作源区域或漏区域的低电阻区域314a及低电阻区域314b等优选包含硅类半导体等半导体，更优选包含单晶硅。此外，也可以使用包含ge(锗)、sige(硅锗)、gaas(砷化镓)、gaalas(镓铝砷)等的材料形成。可以使用对晶格施加应力，改变晶面间距而控制有效质量的硅。此外，晶体管300也可以是使用gaas和gaalas等的hemt(highelectronmobilitytransistor：高电子迁移率晶体管)。
在低电阻区域314a及低电阻区域314b中，除了应用于半导体区域313的半导体材料之外，还包含砷、磷等赋予n型导电性的元素或硼等赋予p型导电性的元素。
作为被用作栅电极的导电体316，可以使用包含砷、磷等赋予n型导电性的元素或硼等赋予p型导电性的元素的硅等半导体材料、金属材料、合金材料或金属氧化物材料等导电材料。
此外，由于导电体的材料决定功函数，所以通过选择该导电体的材料，可以调整晶体管的阈值电压。具体而言，作为导电体优选使用氮化钛或氮化钽等材料。为了兼具导电性和埋入性，作为导电体优选使用钨或铝等金属材料的叠层，尤其在耐热性方面上优选使用钨。
注意，图13所示的晶体管300的结构只是一个例子，不局限于该结构，根据电路结构或驱动方法使用适当的晶体管即可。例如，当只由os晶体管构成半导体装置时，如图14所示，使晶体管300具有与使用氧化物半导体的晶体管500同样的结构，即可。另外，下面描述晶体管500的详细内容。
以覆盖晶体管300的方式依次层叠有绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326。
作为绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326，例如可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧氮化铝、氮氧化铝及氮化铝等。
注意，在本说明书中，氧氮化硅是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而氮氧化硅是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。注意，在本说明书中，氧氮化铝是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，氮氧化铝是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
绝缘体322也可以被用作用来减少因设置在其下方的晶体管300等而产生的台阶平坦化的平坦化膜。例如，为了提高绝缘体322的顶面的平坦性，其顶面也可以通过利用化学机械抛光(cmp)法等的平坦化处理被平坦化。
另外，作为绝缘体324，优选使用能够防止氢或杂质从衬底311或晶体管300等扩散到设置有晶体管500的区域中的具有阻挡性的膜。
作为对氢具有阻挡性的膜的一个例子，例如可以使用通过cvd法形成的氮化硅。在此，有时氢扩散到晶体管500等具有氧化物半导体的半导体元件中，导致该半导体元件的特性下降。因此，优选在晶体管500与晶体管300之间设置抑制氢的扩散的膜。具体而言，抑制氢的扩散的膜是指氢的脱离量少的膜。
氢的脱离量例如可以利用热脱附谱分析法(tds)等测量。例如，在tds分析中的膜表面温度为50℃至500℃的范围内，当将换算为氢原子的脱离量换算为绝缘体324的每单位面积的量时，绝缘体324中的氢的脱离量为10×1015atoms/cm2以下，优选为5×1015atoms/cm2以下，即可。
注意，绝缘体326的介电常数优选比绝缘体324低。例如，绝缘体326的相对介电常数优选低于4，更优选低于3。例如，绝缘体326的相对介电常数优选为绝缘体324的相对介电常数的0.7倍以下，更优选为0.6倍以下。通过将介电常数低的材料用于层间膜，可以减少产生在布线之间的寄生电容。
此外，在绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326中埋入有与电容器600或晶体管500连接的导电体328、导电体330等。此外，导电体328及导电体330具有插头或布线的功能。注意，有时使用同一附图标记表示具有插头或布线的功能的多个导电体。此外，在本说明书等中，布线、与布线连接的插头也可以是一个构成要素。就是说，导电体的一部分有时被用作布线，并且导电体的一部分有时被用作插头。
作为各插头及布线(导电体328、导电体330等)的材料，可以使用金属材料、合金材料、金属氮化物材料或金属氧化物材料等导电材料的单层或叠层。优选使用兼具耐热性和导电性的钨或钼等高熔点材料，优选使用钨。或者，优选使用铝或铜等低电阻导电材料。通过使用低电阻导电材料可以降低布线电阻。
此外，也可以在绝缘体326及导电体330上设置布线层。例如，在图13中，依次层叠有绝缘体350、绝缘体352及绝缘体354。此外，在绝缘体350、绝缘体352及绝缘体354中形成有导电体356。导电体356具有与晶体管300连接的插头或布线的功能。此外，导电体356可以使用与导电体328及导电体330同样的材料设置。
此外，与绝缘体324同样，绝缘体350例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体356优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体350所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。
注意，作为对氢具有阻挡性的导电体，例如优选使用氮化钽等。此外，通过层叠氮化钽和导电性高的钨，不但可以保持作为布线的导电性而且可以抑制氢从晶体管300扩散。此时，对氢具有阻挡性的氮化钽层优选与对氢具有阻挡性的绝缘体350接触。
此外，也可以在绝缘体354及导电体356上设置布线层。例如，在图13中，依次层叠有绝缘体360、绝缘体362及绝缘体364。此外，在绝缘体360、绝缘体362及绝缘体364中形成有导电体366。导电体366具有插头或布线的功能。此外，导电体366可以使用与导电体328及导电体330同样的材料设置。
此外，与绝缘体324同样，绝缘体360例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体366优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体360所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。
此外，也可以在绝缘体364及导电体366上设置布线层。例如，在图13中，依次层叠有绝缘体370、绝缘体372及绝缘体374。此外，在绝缘体370、绝缘体372及绝缘体374中形成有导电体376。导电体376具有插头或布线的功能。此外，导电体376可以使用与导电体328及导电体330同样的材料设置。
此外，与绝缘体324同样，绝缘体370例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体376优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体370所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。
此外，也可以在绝缘体374及导电体376上设置布线层。例如，在图13中，依次层叠有绝缘体380、绝缘体382及绝缘体384。此外，在绝缘体380、绝缘体382及绝缘体384中形成有导电体386。导电体386具有插头或布线的功能。此外，导电体386可以使用与导电体328及导电体330同样的材料设置。
此外，与绝缘体324同样，绝缘体380例如优选使用对氢具有阻挡性的绝缘体。此外，导电体386优选包含对氢具有阻挡性的导电体。尤其是，在对氢具有阻挡性的绝缘体380所具有的开口中形成对氢具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以使用阻挡层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。
在上面说明包括导电体356的布线层、包括导电体366的布线层、包括导电体376的布线层及包括导电体386的布线层，但是根据本实施方式的半导体装置不局限于此。与包括导电体356的布线层同样的布线层可以为三层以下，与包括导电体356的布线层同样的布线层可以为五层以上。
在绝缘体384上依次层叠有绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516。作为绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516中的任一个，优选使用对氧或氢具有阻挡性的物质。
例如，作为绝缘体510及绝缘体514，优选使用能够防止氢或杂质从衬底311或设置有晶体管300的区域等扩散到设置有晶体管500的区域中的具有阻挡性的膜。因此，绝缘体510及绝缘体514可以使用与绝缘体324同样的材料。
作为对氢具有阻挡性的膜的一个例子，可以使用通过cvd法形成的氮化硅。在此，有时氢扩散到晶体管500等具有氧化物半导体的半导体元件中，导致该半导体元件的特性下降。因此，优选在晶体管300与晶体管500之间设置抑制氢的扩散的膜。具体而言，抑制氢的扩散的膜是指氢的脱离量少的膜。
例如，作为对氢具有阻挡性的膜，绝缘体510及绝缘体514优选使用氧化铝、氧化铪、氧化钽等金属氧化物。
尤其是，氧化铝的不使氧及导致晶体管的电特性变动的氢、水分等杂质透过的阻挡效果高。因此，在晶体管的制造工序中及制造工序之后，氧化铝可以防止氢、水分等杂质进入晶体管500中。此外，氧化铝可以抑制氧从构成晶体管500的氧化物释放。因此，氧化铝适合用于晶体管500的保护膜。
例如，作为绝缘体512及绝缘体516，可以使用与绝缘体320同样的材料。此外，通过对上述绝缘体使用介电常数较低的材料，可以减少产生在布线之间的寄生电容。例如，作为绝缘体512及绝缘体516，可以使用氧化硅膜和氧氮化硅膜等。
此外，在绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516中埋入有导电体518及构成晶体管500的导电体(例如，导电体503)等。此外，导电体518被用作与电容器600或晶体管300连接的插头或布线。导电体518可以使用与导电体328及导电体330同样的材料设置。
尤其是，与绝缘体510及绝缘体514接触的区域的导电体518优选为对氧、氢及水具有阻挡性的导电体。通过采用该结构，可以利用对氧、氢及水具有阻挡性的层将晶体管300与晶体管500分离，从而可以抑制氢从晶体管300扩散到晶体管500中。
在绝缘体516的上方设置有晶体管500。
如图15a、图15b所示，晶体管500包括以埋入绝缘体514及绝缘体516的方式配置的导电体503、配置在绝缘体516及导电体503上的绝缘体520、配置在绝缘体520上的绝缘体522、配置在绝缘体522上的绝缘体524、配置在绝缘体524上的氧化物530a、配置在氧化物530a上的氧化物530b、彼此分开地配置在氧化物530b上的导电体542a及导电体542b、配置在导电体542a及导电体542b上并以重叠于导电体542a和导电体542b之间的方式形成开口的绝缘体580、配置在开口的底面及侧面的氧化物530c、配置在氧化物530c的形成面上的绝缘体550以及配置在绝缘体550的形成面上的导电体560。
另外，如图15a、图15b所示，优选在氧化物530a、氧化物530b、导电体542a及导电体542b与绝缘体580之间配置有绝缘体544。此外，如图15a、图15b所示，导电体560优选包括设置在绝缘体550的内侧的导电体560a及以埋入导电体560a的内侧的方式设置的导电体560b。此外，如图15a、图15b所示，优选在绝缘体580、导电体560及绝缘体550上配置有绝缘体574。
注意，下面有时将氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c统称为氧化物530。
在晶体管500中，在形成沟道的区域及其附近层叠有氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c的三层，但是本发明不局限于此。例如，可以设置氧化物530b的单层、氧化物530b与氧化物530a的两层结构、氧化物530b与氧化物530c的两层结构或者四层以上的叠层结构。另外，在晶体管500中，导电体560具有两层结构，但是本发明不局限于此。例如，导电体560也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。注意，图13、图15a所示的晶体管500的结构只是一个例子而不局限于上述结构，可以根据电路结构或驱动方法使用适当的晶体管。
在此，导电体560被用作晶体管的栅电极，导电体542a及导电体542b被用作源电极或漏电极。如上所述，导电体560以埋入绝缘体580的开口中及夹在导电体542a与导电体542b之间的区域的方式设置。导电体560、导电体542a及导电体542b相对于绝缘体580的开口的配置是自对准地被选择。换言之，在晶体管500中，可以在源电极与漏电极之间自对准地配置栅电极。由此，可以在不设置用于对准的余地的方式形成导电体560，所以可以实现晶体管500的占有面积的缩小。由此，可以实现半导体装置的微型化及高集成化。
再者，导电体560自对准地形成在导电体542a与导电体542b之间的区域，所以导电体560不包括与导电体542a及导电体542b重叠的区域。由此，可以降低形成在导电体560与导电体542a及导电体542b之间的寄生电容。因此，可以提高晶体管500的开关速度，从而晶体管500可以具有高频率特性。
导电体560有时被用作第一栅(也称为顶栅极)电极。导电体503有时被用作第二栅(也称为底栅极)电极。在此情况下，通过独立地改变供应到导电体503的电位而不使其与供应到导电体560的电位联动，可以控制晶体管500的阈值电压。尤其是，通过对导电体503供应负电位，可以使晶体管500的阈值电压大于0v且可以减小关态电流。因此，与不对导电体503施加负电位时相比，在对导电体503施加负电位的情况下，可以减小对导电体560施加的电位为0v时的漏极电流。
导电体503以与氧化物530及导电体560重叠的方式配置。由此，在对导电体560及导电体503供应电位的情况下，从导电体560产生的电场和从导电体503产生的电场连接，可以覆盖形成在氧化物530中的沟道形成区域。在本说明书等中，将由第一栅电极的电场和第二栅电极的电场电围绕沟道形成区域的晶体管的结构称为surroundedchannel(s-channel：围绕沟道)结构。
此外，导电体503具有与导电体518相同的结构，以与绝缘体514及绝缘体516的开口的内壁接触的方式形成有导电体503a，其内侧形成有导电体503b。另外，在晶体管500中，叠层有导电体503a与导电体503b，但是本发明不局限于此。例如，导电体503可以具有单层结构，也可以具有三层以上的叠层结构。
在此，作为导电体503a优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、铜原子等杂质的扩散的功能(不容易使上述杂质透过)的导电材料。另外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)的导电材料。在本说明书中，抑制杂质或氧的扩散的功能是指抑制上述杂质和上述氧中的任一个或全部的扩散的功能。
例如，通过使导电体503a具有抑制氧的扩散的功能，可以抑制因导电体503b氧化而导致导电率的下降。
另外，在导电体503还具有布线的功能的情况下，作为导电体503b，优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电性高的导电材料。注意，在附图中，导电体503b具有单层结构，但是也可以具有叠层结构，例如，可以采用钛或氮化钛和上述导电材料的叠层结构。
绝缘体520、绝缘体522及绝缘体524被用作第二栅极绝缘膜。
在此，与氧化物530接触的绝缘体524优选使用包含超过化学计量组成的氧的绝缘体。换言之，优选在绝缘体524中形成有过剩氧区域。通过以与氧化物530接触的方式设置上述包含过剩氧的绝缘体，可以减少氧化物530中的氧空位，从而可以提高晶体管500的可靠性。
具体而言，作为具有过剩氧区域的绝缘体，优选使用通过加热使一部分的氧脱离的氧化物材料。通过加热使氧脱离的氧化物是指在tds(thermaldesorptionspectroscopy：热脱附谱)分析中换算为氧原子的氧的脱离量为1.0×1018atoms/cm3以上，优选为1.0×1019atoms/cm3以上，进一步优选为2.0×1019atoms/cm3以上，或者3.0×1020atoms/cm3以上的氧化物膜。另外，进行上述tds分析时的膜的表面温度优选在100℃以上且700℃以下，或者100℃以上且400℃以下的范围内。
当绝缘体524具有过剩氧区域时，绝缘体522优选具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等)的扩散的功能(不容易使上述氧透过)。
当绝缘体522具有抑制氧或杂质的扩散的功能时，氧化物530所包含的氧不扩散到绝缘体520一侧，所以是优选的。另外，可以抑制导电体503与绝缘体524或氧化物530所包含的氧起反应。
作为绝缘体522，例如优选使用包含氧化铝、氧化铪、含有铝及铪的氧化物(铝酸铪)、氧化钽、氧化锆、锆钛酸铅(pzt)、钛酸锶(srtio3)或(ba，sr)tio3(bst)等所谓的high-k材料的绝缘体的单层或叠层。当进行晶体管的微型化及高集成化时，由于栅极绝缘膜的薄膜化，有时发生泄漏电流等问题。通过作为被用作栅极绝缘膜的绝缘体使用high-k材料，可以在保持物理厚度的同时降低晶体管工作时的栅极电位。
尤其是，优选使用作为具有抑制杂质及氧等的扩散的功能(不容易使上述氧透过)的绝缘材料的包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体。作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体，优选使用氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。当使用这种材料形成绝缘体522时，绝缘体522被用作抑制氧从氧化物530释放或氢等杂质从晶体管500的周围部进入氧化物530的层。
或者，例如也可以对上述绝缘体添加氧化铝、氧化铋、氧化锗、氧化铌、氧化硅、氧化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆。此外，也可以对上述绝缘体进行氮化处理。另外，还可以在上述绝缘体上层叠氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。
绝缘体520优选具有热稳定性。例如，因为氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。另外，通过组合high-k材料的绝缘体与氧化硅或氧氮化硅，可以形成具有热稳定性且相对介电常数高的叠层结构的绝缘体520。
另外，在图15a及图15b的晶体管500中，作为由三层的叠层结构而成的第二栅极绝缘膜示出绝缘体520、绝缘体522及绝缘体524，但是第二栅极绝缘膜也可以具有单层结构、两层结构或四层以上的叠层结构。此时，不局限于采用由相同材料而成的叠层结构，也可以采用由不同材料而成的叠层结构。
在晶体管500中，优选将被用作氧化物半导体的金属氧化物用于包含沟道形成区域的氧化物530。例如，作为氧化物530，优选使用in-m-zn氧化物(元素m为选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种)等金属氧化物。尤其是，作为可应用作氧化物530的in-m-zn氧化物，优选为caac(c-axis-alignedcrystalline)-os(oxidesemiconductor)或cac(cloud-alignedcomposite)-os。此外,作为氧化物530,也可以使用in-ga氧化物、in-zn氧化物。注意，在想提高晶体管500的通态电流时，作为氧化物530优选使用in-zn氧化物。在作为氧化物530使用in-zn氧化物时，例如可以举出如下结构：氧化物530a使用in-zn氧化物且氧化物530b及氧化物530c使用in-m-zn氧化物的叠层结构；或者氧化物530a使用in-m-zn氧化物且氧化物530b和氧化物530c中的任一个使用in-zn氧化物的叠层结构等。
作为在氧化物530中被用作沟道形成区域的金属氧化物，优选使用其带隙为2ev以上，优选为2.5ev以上的金属氧化物。如此，通过使用带隙较宽的金属氧化物，可以减小晶体管的关态电流。
在氧化物530中，当在氧化物530b之下设置有氧化物530a时，可以抑制杂质从形成在氧化物530a下的结构物扩散到氧化物530b。当在氧化物530b之上设置有氧化物530c时，可以抑制杂质从形成在氧化物530c的上方的结构物扩散到氧化物530b。
另外，氧化物530优选具有各金属原子的原子个数比互不相同的多个氧化物层的叠层结构。具体而言，用于氧化物530a的金属氧化物的构成元素中的元素m的原子个数比优选大于用于氧化物530b的金属氧化物的构成元素中的元素m的原子个数比。另外，用于氧化物530a的金属氧化物中的相对于in的元素m的原子个数比优选大于用于氧化物530b的金属氧化物中的相对于in的元素m的原子个数比。另外，用于氧化物530b的金属氧化物中的相对于元素m的in的原子个数比优选大于用于氧化物530a的金属氧化物中的相对于元素m的in的原子个数比。另外，氧化物530c可以使用可用于氧化物530a或氧化物530b的金属氧化物。
优选的是，使氧化物530a及氧化物530c的导带底的能量高于氧化物530b的导带底的能量。换言之，氧化物530a及氧化物530c的电子亲和势优选小于氧化物530b的电子亲和势。
在此，在氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c的接合部中，导带底的能级平缓地变化。换言之，也可以将上述情况表达为氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c的接合部的导带底的能级连续地变化或者连续地接合。为此，优选降低形成在氧化物530a与氧化物530b的界面以及氧化物530b与氧化物530c的界面的混合层的缺陷态密度。
具体而言，通过使氧化物530a与氧化物530b以及氧化物530b与氧化物530c除了氧之外还包含共同元素(为主要成分)，可以形成缺陷态密度低的混合层。例如，在氧化物530b为in-ga-zn氧化物的情况下，作为氧化物530a及氧化物530c优选使用in-ga-zn氧化物、ga-zn氧化物及氧化镓等。
此时，载流子的主要路径为氧化物530b。通过使氧化物530a及氧化物530c具有上述结构，可以降低氧化物530a与氧化物530b的界面及氧化物530b与氧化物530c的界面的缺陷态密度。因此，界面散射对载流子传导的影响减少，可以提高晶体管500的通态电流。
在氧化物530b上设置有被用作源电极及漏电极的导电体542a及导电体542b。作为导电体542a及导电体542b，优选使用选自铝、铬、铜、银、金、铂、钽、镍、钛、钼、钨、铪、钒、铌、锰、镁、锆、铍、铟、钌、铱、锶和镧中的金属元素、以上述金属元素为成分的合金或者组合上述金属元素的合金等。例如，优选使用氮化钽、氮化钛、钨、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物等。另外，氮化钽、氮化钛、包含钛和铝的氮化物、包含钽和铝的氮化物、氧化钌、氮化钌、包含锶和钌的氧化物、包含镧和镍的氧化物是不容易氧化的导电材料或者吸收氧也维持导电性的材料，所以是优选的。氮化钽等的金属氮化物膜对氢或氧具有阻挡性，所以是更优选的。
此外，虽然在图15示出导电体542a及导电体542b的单层结构，但是也可以采用两层以上的叠层结构。例如，优选层叠氮化钽膜及钨膜。另外，也可以层叠钛膜及铝膜。另外，也可以采用在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜-镁-铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构。
另外，也可以使用：在钛膜或氮化钛膜上层叠铝膜或铜膜并在其上形成钛膜或氮化钛膜的三层结构、在钼膜或氮化钼膜上层叠铝膜或铜膜而并在其上形成钼膜或氮化钼膜的三层结构等。另外，也可以使用包含氧化铟、氧化锡或氧化锌的透明导电材料。
另外，如图15a所示，有时在氧化物530与导电体542a(导电体542b)的界面及其附近作为低电阻区域形成有区域543a及区域543b。此时，区域543a被用作源区域和漏区域中的一个，区域543b被用作源区域和漏区域中的另一个。此外，沟道形成区域形成在夹在区域543a和区域543b之间的区域中。
通过以与氧化物530接触的方式设置上述导电体542a(导电体542b)，区域543a(区域543b)的氧浓度有时降低。另外，在区域543a(区域543b)中有时形成包括包含在导电体542a(导电体542b)中的金属及氧化物530的成分的金属化合物层。在此情况下，区域543a(区域543b)的载流子浓度增加，区域543a(区域543b)成为低电阻区域。
绝缘体544以覆盖导电体542a及导电体542b的方式设置，抑制导电体542a及导电体542b的氧化。此时，绝缘体544也可以以覆盖氧化物530的侧面且与绝缘体524接触的方式设置。
作为绝缘体544，可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗、钕、镧或镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。此外，作为绝缘体544也可以使用氮氧化硅或氮化硅等。
尤其是，作为绝缘体544，优选使用作为包含铝和铪中的一方或双方的氧化物的绝缘体的氧化铝、氧化铪、包含铝及铪的氧化物(铝酸铪)等。尤其是，铝酸铪的耐热性比氧化铪膜高。因此，在后面的工序的热处理中不容易晶化，所以是优选的。另外，在导电体542a及导电体542b是具有耐氧化性的材料或者吸收氧也其导电性不会显著降低的情况下，不需要必须设置绝缘体544。根据所需要的晶体管特性，适当地设计即可。
通过包括绝缘体544，可以抑制绝缘体580所包含的水、氢等杂质经过氧化物530c、绝缘体550扩散到氧化物530b。此外，可以抑制绝缘体580所包含的过剩氧使导电体560氧化。
绝缘体550被用作第一栅极绝缘膜。绝缘体550优选以接触于氧化物530c的内侧(顶面及侧面)的方式配置。绝缘体550优选与上述绝缘体524同样地使用包含过剩的氧并通过加热而释放氧的绝缘体形成。
具体而言，可以使用包含过剩氧的氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅。尤其是，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。
通过作为绝缘体550以与氧化物530c的顶面接触的方式设置通过加热而释放氧的绝缘体，可以高效地从绝缘体550通过氧化物530c对氧化物530b的沟道形成区域供应氧。此外，与绝缘体524同样，优选降低绝缘体550中的水或氢等杂质的浓度。绝缘体550的厚度优选为1nm以上且20nm以下。
另外，为了将绝缘体550所包含的过剩氧高效地供应到氧化物530，也可以在绝缘体550与导电体560之间设置金属氧化物。该金属氧化物优选抑制从绝缘体550到导电体560的氧扩散。通过设置抑制氧的扩散的金属氧化物，从绝缘体550到导电体560的过剩氧的扩散受到抑制。换言之，可以抑制供应到氧化物530的过剩氧量减少。另外，可以抑制因过剩氧导致的导电体560的氧化。作为该金属氧化物，可以使用可用于绝缘体544的材料。
另外，与第二栅极绝缘膜同样，绝缘体550也可以具有叠层结构。由于当进行晶体管的微型化及高集成化时，有时栅极绝缘膜的薄膜化导致泄漏电流等问题，因此通过使被用作栅极绝缘膜的绝缘体具有high-k材料与具有热稳定性的材料的叠层结构，可以在保持物理厚度的同时降低晶体管工作时的栅极电位。此外，可以实现具有热稳定性及高相对介电常数的叠层结构。
在图15a及图15b中，被用作第一栅电极的导电体560具有两层结构，但是也可以具有单层结构或三层以上的叠层结构。
作为导电体560a，优选使用具有抑制氢原子、氢分子、水分子、氮原子、氮分子、氧化氮分子(n2o、no、no2等)、铜原子等杂质的扩散的功能的导电材料。另外，优选使用具有抑制氧(例如，氧原子、氧分子等中的至少一个)的扩散的功能的导电材料。通过使导电体560a具有抑制氧的扩散的功能，可以抑制因绝缘体550所包含的氧导致导电体560b氧化而导电率下降。作为具有抑制氧的扩散的功能的导电材料，例如，优选使用钽、氮化钽、钌或氧化钌等。此外，作为导电体560a可以使用可应用于氧化物530的氧化物半导体。在此情况下，通过采用溅射法形成导电体560b，可以将氧化物半导体的电阻值降低至使其足以成为导电体的值，因此导电体560a可以具有良好的导电性。可以将其称为oc(oxideconductor)电极。
作为导电体560b，优选使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。由于导电体560b还被用作布线，所以优选使用导电性高的导电体。导电体560b也可以具有叠层结构，例如，可以采用钛或氮化钛和上述导电材料的叠层结构。
绝缘体580优选隔着绝缘体544设置在导电体542a及导电体542b上。绝缘体580优选具有过剩氧区域。例如，绝缘体580优选包含氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、添加有氟的氧化硅、添加有碳的氧化硅、添加有碳及氮的氧化硅、具有空孔的氧化硅或树脂等。尤其是，氧化硅及氧氮化硅具有热稳定性，所以是优选的。尤其是，氧化硅和具有空孔的氧化硅容易在后面的工序中形成过剩氧区域，所以是优选的。
通过以与氧化物530c接触的方式设置通过加热而释放氧的绝缘体580，可以将绝缘体580中的氧通过氧化物530c高效地供应给氧化物530。另外，优选降低绝缘体580中的水或氢等杂质的浓度。
绝缘体580的开口以与导电体542a和导电体542b之间的区域重叠的方式形成。由此，导电体560以埋入绝缘体580的开口中及夹在导电体542a与导电体542b之间的区域的方式设置。
在进行半导体装置的微型化时，需要缩短栅极长度，但是需要防止导电体560的导电性的下降。为此，在增大导电体560的厚度的情况下，导电体560有可能具有纵横比高的形状。在本实施方式中，由于将导电体560以埋入绝缘体580的开口的方式设置，所以即使导电体560具有纵横比高的形状，在工序中也不会发生导电体560的倒塌。
绝缘体574优选以与绝缘体580的顶面、导电体560的顶面及绝缘体550的顶面的方式设置。通过利用溅射法形成绝缘体574，可以在绝缘体550及绝缘体580中形成过剩氧区域。由此，可以将氧从该过剩氧区域供应到氧化物530中。
例如，作为绝缘体574，可以使用包含选自铪、铝、镓、钇、锆、钨、钛、钽、镍、锗和镁等中的一种或两种以上的金属氧化物。
尤其是，氧化铝具有高阻挡性，即使是0.5nm以上且3.0nm以下的薄膜，也可以抑制氢及氮的扩散。由此，通过利用溅射法形成的氧化铝可以在被用作氧供应源的同时还具有氢等杂质的阻挡膜的功能。
另外，优选在绝缘体574上设置被用作层间膜的绝缘体581。与绝缘体524等同样，优选降低绝缘体581中的水或氢等杂质的浓度。
另外，在形成于绝缘体581、绝缘体574、绝缘体580及绝缘体544中的开口配置导电体540a及导电体540b。导电体540a及导电体540b以隔着导电体560彼此对置的方式设置。导电体540a及导电体540b具有与后面说明的导电体546及导电体548同样的结构。
在绝缘体581上设置有绝缘体582。绝缘体582优选使用对氧或氢具有阻挡性的物质。因此，作为绝缘体582可以使用与绝缘体514同样的材料。例如，作为绝缘体582优选使用氧化铝、氧化铪、氧化钽等金属氧化物。
尤其是，氧化铝的不使氧及导致晶体管的电特性变动的氢、水分等杂质透过的阻挡效果高。因此，在晶体管的制造工序中及制造工序之后，氧化铝可以防止氢、水分等杂质进入晶体管500中。此外，氧化铝可以抑制氧从构成晶体管500的氧化物释放。因此，氧化铝适合用于晶体管500的保护膜。
此外，在绝缘体582上设置有绝缘体586。作为绝缘体586可以使用与绝缘体320同样的材料。此外，通过作为绝缘体586应用介电常数较低的材料，可以减少产生在布线之间的寄生电容。例如，作为绝缘体586，可以使用氧化硅膜及氧氮化硅膜等。
此外，在绝缘体520、绝缘体522、绝缘体524、绝缘体544、绝缘体580、绝缘体574、绝缘体581、绝缘体582及绝缘体586中埋入有导电体546及导电体548等。
导电体546及导电体548被用作与电容器600、晶体管500或晶体管300连接的插头或布线。导电体546及导电体548可以使用与导电体328及导电体330同样的材料设置。
接着，在晶体管500的上方设置有电容器600。电容器600包括导电体610、导电体620及绝缘体630。
此外，也可以在导电体546及导电体548上设置导电体612。导电体612被用作与晶体管500连接的插头或者布线。导电体610被用作电容器600的电极。此外，可以同时形成导电体612及导电体610。
作为导电体612及导电体610可以使用包含选自钼、钛、钽、钨、铝、铜、铬、钕、钪中的元素的金属膜或以上述元素为成分的金属氮化物膜(氮化钽膜、氮化钛膜、氮化钼膜、氮化钨膜)等。或者，也可以使用铟锡氧化物、包含氧化钨的铟氧化物、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等导电材料。
在图13中，导电体612及导电体610具有单层结构，但是不局限于此，也可以具有两层以上的叠层结构。例如，也可以在具有阻挡性的导电体与导电性高的导电体之间形成与具有阻挡性的导电体以及导电性高的导电体紧密性高的导电体。
以隔着绝缘体630重叠于导电体610的方式设置导电体620。作为导电体620可以使用金属材料、合金材料、金属氧化物材料等导电材料。优选使用兼具耐热性和导电性的钨或钼等高熔点材料，尤其优选使用钨。当与导电体等其他构成要素同时形成导电体620时，使用低电阻金属材料的cu(铜)或al(铝)等即可。
在导电体620及绝缘体630上设置有绝缘体640。绝缘体640可以使用与绝缘体320同样的材料设置。此外，绝缘体640可以被用作覆盖其下方的凹凸形状的平坦化膜。
通过采用本结构，可以在抑制使用包含氧化物半导体的晶体管的半导体装置的电特性变动的同时提高可靠性。此外，使用包含氧化物半导体的晶体管的电池保护电路中可以实现微型化或高集成化。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式3)
在本实施方式中，参照图16对将在上述的实施方式中说明的电池保护电路用作电子构件的例子进行说明。
在图16a中，说明将在上述实施方式中说明的电池保护电路用作电子构件的例子。注意，电子构件也被称为半导体封装或ic用封装。该电子构件根据端子取出方向或端子的形状具有不同规格和名称。在本实施方式中，说明其一个例子。
通过在组装工序(后工序)中组合多个能够装卸在印刷电路板上的构件，完成由os晶体管或si晶体管构成的电路部。
后工序可以经过进行图16a所示的工序完成。具体而言，在由前工序得到的元件衬底完成(步骤s1)之后，研磨衬底的背面(步骤s2)。通过在此阶段使衬底薄膜化，可以减少在前工序中产生的衬底的翘曲等，而实现构件的小型化。
研磨衬底的背面且进行将衬底分成多个芯片的切割(dicing)工序。并且，进行将被切割的各芯片安装于引线框架上并实现接合的芯片接合(diebonding)工序(步骤s3)。该芯片接合工序中的芯片与引线框架的粘接可以根据产品适当地选择合适的方法，如利用树脂的粘接或利用胶带的粘接等。另外，在芯片接合工序中，也可以将各芯片安装于插入物(interposer)上而实现接合。
接着，进行将引线框架的引线与芯片上的电极通过金属细线(wire)电连接的引线键合(wirebonding)(步骤s4)。作为金属细线可以使用银线或金线。此外，引线键合可以使用球键合(ballbonding)或楔键合(wedgebonding)。
对进行引线键合后的芯片实施由环氧树脂等密封的模塑(molding)工序(步骤s5)。通过进行模塑工序，使电子构件的内部被树脂填充，可以降低对安装于电子构件内部的电路部及金属细线因机械外力导致的损伤，还可以降低因水分或灰尘而导致的特性劣化。
接着，对引线框架的引线进行电镀处理。并且对引线进行切断及成型加工(步骤s6)。通过该电镀处理可以防止引线生锈，而在之后将引线安装于印刷电路板时，可以更加确实地进行焊接。
接着，对封装表面实施印字处理(marking)(步骤s7)。并且经过最终的检验工序(步骤s8)完成包括包含pld的电路部的电子构件(步骤s9)。
图16b示出完成的电子构件的透视示意图。在图16b中，作为电子构件的一个例子，示出qfp(quadflatpackage：四侧引脚扁平封装)的透视示意图。图16b所示的电子构件700包括引线701及电路部703。图16b所示的电子构件700例如安装于印刷电路板702。通过组合多个这样的电子构件700并使其在印刷电路板702上彼此电连接，可以安装于电子设备的内部。完成的电路板704设置于电子设备等的内部。
(实施方式4)
在本实施方式中，对可以使用包括在上述实施方式中说明的电池保护电路的电子构件的蓄电装置及蓄电系统的结构进行说明。
[圆筒型二次电池]
参照图17a说明圆筒型二次电池的例子。如图17a所示，圆筒型二次电池400的顶面包括正极盖(电池盖)401，其侧面及底面包括电池罐(外包装罐)402。这些正极盖401与电池罐(外装罐)402通过垫片(绝缘垫片)410绝缘。
图17b示出蓄电系统415的一个例子。蓄电系统415包括多个二次电池400。每个二次电池的正极接触于由绝缘体425分离的导电体424而该正极彼此电连接。导电体424通过布线423与控制电路420电连接。此外，每个二次电池的负极通过布线426与控制电路420电连接。作为控制电路420可以使用上述实施方式所说明的电池保护电路。
图17c示出蓄电系统415的一个例子。蓄电系统415包括多个二次电池400，多个二次电池400夹在导电板413和导电板414之间。多个二次电池400通过布线416与导电板413及导电板414电连接。多个二次电池400可以并联连接，串联连接或者并联连接后再串联连接。通过构成包括多个二次电池400的蓄电系统415，可以获取大电力。
另外，也可以在多个二次电池400之间包括温度控制装置。在二次电池400过热时可以通过温度控制装置冷却，在二次电池400过冷时可以通过温度控制装置加热。因此，蓄电系统415的性能不容易受到外部气温的影响。
另外，在图17c中，蓄电系统415通过布线421及布线422与控制电路420电连接。作为控制电路420可以使用上述实施方式所说明的电池保护电路。布线421通过导电板413与多个二次电池400的正极电连接，布线422通过导电板414与多个二次电池400的负极电连接。
[二次电池组]
接着，参照图18对本发明的一个方式的蓄电系统的例子进行说明。
图18a是示出二次电池组531的外观的图。图18b是说明二次电池组531的结构的图。二次电池组531包括电路板501及二次电池513。二次电池513贴合有签条509。电路板501由密封带515固定。此外，二次电池组531包括天线517。
电路板501包括控制电路590。作为控制电路590，可以使用上述实施方式所示的电池保护电路。例如，如图18b所示那样，在电路板501上包括控制电路590。另外，电路板501与端子511电连接。另外，电路板501与天线517、二次电池513的正极引线及负极引线中的一个551、正极引线及负极引线的另一个552电连接。
或者，如图18c所示那样，也可以包括设置在电路板501上的电路系统590a以及通过端子511与电路板501电连接的电路系统590b。例如，本发明的一个方式的控制电路的一部分设置在电路系统590a中，而本发明的一个方式的控制电路的其他一部分设置在电路系统590b中。
另外，天线517的形状不局限于线圈状，例如可以为线状、板状。另外，还可以使用平面天线、口径天线、行波天线、eh天线、磁场天线或介质天线等天线。或者，天线517也可以为平板状的导体。该平板状的导体也可以用作电场耦合用的导体之一。换言之，也可以将天线517用作电容器所具有的两个导体中之一。由此，不但利用电磁、磁场，而且还可以利用电场交换电力。
二次电池组531在天线517和二次电池513之间包括层519。层519例如具有可以遮蔽来自二次电池513的电磁场的功能。作为层519，例如可以使用磁性体。
二次电池513也可以包括卷绕的电池元件。该卷绕的电池元件隔着隔离体层叠负极和正极来形成叠层片，并且卷绕该叠层片而形成。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
(实施方式5)
在本实施方式中，示出将本发明的一个方式的蓄电系统安装在车辆的例子。作为车辆，例如可以举出汽车、二轮车和自行车等。
当将蓄电系统安装在车辆时，可以实现混合动力汽车(hev)、电动汽车(ev)或插电式混合动力汽车(phev)等新一代清洁能源汽车。
在图19中，例示出使用本发明的一个方式的蓄电系统的车辆。图19a所示的汽车8400是作为行驶的动力源使用电动机的电动汽车。或者，汽车8400是作为行驶的动力源能够适当地使用电动机或引擎的混合动力汽车。通过使用本发明的一个方式，可以实现行驶距离长的车辆。另外，汽车8400具备蓄电系统。蓄电系统不但驱动电发动机8406，而且还可以将电力供应到车头灯8401或室内灯(未图示)等发光装置。
另外，蓄电系统可以将电力供应到汽车8400所具有的速度表、转速计等显示装置。此外，蓄电系统可以将电力供应到汽车8400所具有的导航系统等。
在图19b所示的汽车8500中，可以通过利用插电方式或非接触供电方式等从外部的充电设备接收电力，来对汽车8500所具有的蓄电系统8024进行充电。图19b示出从地上设置型充电装置8021通过电缆8022对安装在汽车8500中的蓄电系统8024进行充电的情况。当进行充电时，作为充电方法或连接器的规格等，可以适当地使用chademo(注册商标)或联合充电系统“combinedchargingsystem”等的规定的方式。作为充电装置8021，也可以使用设置在商业设施的充电站或家庭的电源。例如，通过利用插电技术从外部供应电力，可以对安装在汽车8500中的蓄电系统8024进行充电。可以通过acdc转换器等转换装置将交流电力转换成直流电力来进行充电。
另外，虽然未图示，但是也可以将受电装置安装在车辆中并从地上的送电装置非接触地供应电力来进行充电。当利用非接触供电方式时，通过在公路或外壁中组装送电装置，不但在停车时而且在行驶时也可以进行充电。此外，也可以利用该非接触供电方式，在车辆之间进行电力的发送及接收。再者，还可以在车辆的外部设置太阳能电池，在停车时或行驶时进行蓄电系统的充电。可以利用电磁感应方式或磁场共振方式实现这样的非接触供电。
此外，图19c是使用本发明的一个方式的蓄电系统的二轮车的例子。图19c所示的小型摩托车8600包括蓄电系统8602、后视镜8601及方向灯8603。蓄电系统8602可以对方向灯8603供电。
此外，在图19c所示的小型摩托车8600中，可以将蓄电系统8602收纳在座位下收纳部8604中。即使座位下收纳部8604空间小，也可以将蓄电系统8602收纳在座位下收纳部8604中。
另外，图20a示出使用本发明的一个方式的蓄电系统的电动自行车的一个例子。图20a所示的电动自行车8700可以使用本发明的一个方式的蓄电系统。本发明的一个方式的蓄电系统例如包括多个蓄电池、保护电路及神经网络。
电动自行车8700包括蓄电系统8702。蓄电系统8702对辅助驾驶者的电动机供应电力。另外，蓄电系统8702是可携带的，图20b示出从自行车取出的蓄电系统8702。蓄电系统8702内置有多个本发明的一个方式的蓄电系统所包括的蓄电池8701，可以由显示部8703显示剩余电量等。另外，蓄电系统8702包括本发明的一个方式的控制电路8704。控制电路8704与蓄电池8701的正极及负极电连接。作为控制电路8704可以使用上述实施方式所示的电池保护电路。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(实施方式6)
在本实施方式中，对将上述实施方式所示的蓄电系统安装在电子设备中的例子进行说明。
接着，图21a和图21b示出能够进行对折的平板终端(包括clamshell型终端)的一个例子。图21a和图21b所示的平板终端9600包括框体9630a、框体9630b、连接框体9630a和框体9630b的可动部9640、显示部9631、显示模式切换开关9626、电源开关9627、省电模式切换开关9625、扣件9629以及操作开关9628。通过将柔性面板用于显示部9631，可以实现显示部更大的平板终端。图21a示出打开平板终端9600的状态，图21b示出合上平板终端9600的状态。
另外，平板终端9600在框体9630a及框体9630b的内部具备蓄电体9635。蓄电体9635穿过可动部9640设置在框体9630a及框体9630b。
在显示部9631中，可以将其一部分用作触摸屏的区域，并且可以通过接触所显示的操作键来输入数据。此外，通过使用手指或触屏笔等接触触摸屏上的键盘显示切换按钮的位置，可以在显示部9631上显示键盘按钮。
另外，显示模式切换开关9626能够进行竖屏显示和横屏显示等显示的方向的切换以及黑白显示和彩色显示的切换等。根据通过平板终端9600所内置的光传感器所检测的使用时的外光的光量，省电模式切换开关9625可以使显示的亮度设定为最适合的亮度。平板终端除了光传感器以外还可以内置陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器等的其他检测装置。
图21b是平板终端被对折的状态，并且平板终端包括框体9630、太阳能电池9633及本发明的一个方式的蓄电系统。蓄电系统包括控制电路9634及蓄电体9635。作为控制电路9634可以使用上面实施方式所示的电池保护电路。
此外，平板终端9600能够进行对折，因此不使用时可以以重叠的方式折叠框体9630a及框体9630b。通过折叠框体9630a及框体9630b，可以保护显示部9631，而可以提高平板终端9600的耐久性。
此外，图21a和图21b所示的平板终端还可以具有如下功能：显示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等)；将日历、日期或时刻等显示在显示部上；对显示在显示部上的信息进行触摸输入操作或编辑的触摸输入；通过各种各样的软件(程序)控制处理等。
通过利用安装在平板终端的表面上的太阳能电池9633，可以将电力供应到触摸屏、显示部或图像信号处理部等。注意，太阳能电池9633可以设置在框体9630的一个表面或两个表面，可以高效地对蓄电体9635进行充电。
另外，在图21a及图21b中说明将使用上面实施方式所示的电池保护电路的控制电路用于能够进行对折的平板终端的结构，然而也可以采用其他结构。例如，如图21c所示，可以用于作为clamshell型终端的笔记本型个人计算机。图21c示出笔记本型个人计算机9601，其在框体9630a中包括显示部9631，在框体9630b中包括键盘部9641。在笔记本型个人计算机9601中包括图21a及图21b所说明的控制电路9634及蓄电体9635。作为控制电路9634可以使用上面实施方式所示的电池保护电路。
图22示出其他电子设备的例子。在图22中，显示装置8000是安装有本发明的一个方式的蓄电系统的电子设备的一个例子。具体地说，显示装置8000相当于电视广播接收用显示装置，包括框体8001、显示部8002、扬声器部8003及二次电池8004等。根据本发明的一个方式的检测系统设置在框体8001的内部。显示装置8000既可以接收来自商业电源的电力供应，又可以使用蓄积在二次电池8004中的电力。
作为显示部8002，可以使用半导体显示装置诸如液晶显示装置、在每个像素中具备有机el元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、dmd(数字微镜装置：digitalmicromirrordevice)、pdp(等离子体显示面板：plasmadisplaypanel)及fed(场致发射显示器：fieldemissiondisplay)等。
另外，声音输入设备8005也使用二次电池。声音输入设备8005包括上面实施方式所示的蓄电系统。除了无线通信元件之外，声音输入设备8005还包括包含麦克风的多个传感器(光学传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、照度传感器、动作传感器等)，根据使用者命令可以操作其他设备，例如可以操作显示装置8000的电源且调节照明装置8100的光量等。声音输入设备8005通过声音可以进行周边装置的操作，而能够代替手动遥控操作机。
另外，声音输入设备8005包括车轮或机械式移动单元，向听见使用者的声音的方向移动且由内置有的麦克风正确地听懂命令，并且在显示部8008上显示其内容或能够进行显示部8008的触摸输入操作。
另外，声音输入设备8005可以被用作智能手机等便携式信息终端8009的充电基座。便携式信息终端8009及声音输入设备8005能够以有线或无线进行电力的接受。便携式信息终端8009因为在屋里内没有特别携带的必要，并且在确保必要的容量的同时需要回避对二次电池施加负载而导致劣化，所以优选通过声音输入设备8005能够进行二次电池的管理及维修。另外，声音输入设备8005包括扬声器8007及麦克风，因此即使对便携式信息终端8009进行充电时也可以免提通话。此外，在降低声音输入设备8005的二次电池的容量时，向箭头方向移动且通过连接于外部电源的充电模块8010以无线充电进行充电即可。
另外，可以将声音输入设备8005放在台上。此外，可以使声音输入设备8005设有车轮或机械式移动单元来移动到所希望的位置，或者声音输入设备8005不设有台或车轮而固定于所希望的位置，例如地板上等。
另外，除了电视广播接收用的显示装置之外，显示装置还包括所有显示信息用显示装置，例如个人计算机用显示装置或广告显示用显示装置等。
在图22中，安镶型照明装置8100是使用由控制充电的微处理器(包括aps)控制的二次电池8103的电子设备的一个例子。具体地说，照明装置8100包括框体8101、光源8102及二次电池8103等。虽然在图22中例示出二次电池8103设置在安镶有框体8101及光源8102的天花板8104的内部的情况，但是二次电池8103也可以设置在框体8101的内部。照明装置8100既可以接收来自商业电源的电力供应，又可以使用蓄积在二次电池8103中的电力。
另外，虽然在图22中例示出设置在天花板8104的安镶型照明装置8100，但是二次电池8103可以用于设置在天花板8104以外的例如侧壁8105、地板8106或窗户8107等的安镶型照明装置，也可以用于台式照明装置等。
另外，作为光源8102，可以使用利用电力人工性地得到光的人工光源。具体地说，作为上述人工光源的一个例子，可以举出白炽灯泡、荧光灯等放电灯以及led或有机el元件等发光元件。
在图22中，具有室内机8200及室外机8204的空调器是使用二次电池8203的电子设备的一个例子。具体地说，室内机8200包括框体8201、送风口8202及二次电池8203等。虽然在图22中例示出二次电池8203设置在室内机8200中的情况，但是二次电池8203也可以设置在室外机8204中。或者，也可以在室内机8200和室外机8204的双方中设置有二次电池8203。空调器可以接收来自商业电源的电力供应，也可以使用蓄积在二次电池8203中的电力。
在图22中，电冷藏冷冻箱8300是使用二次电池8304的电子设备的一个例子。具体地说，电冷藏冷冻箱8300包括框体8301、冷藏室门8302、冷冻室门8303及二次电池8304等。在图22中，二次电池8304设置在框体8301的内部。电冷藏冷冻箱8300可以接收来自商业电源的电力供应，也可以使用蓄积在二次电池8304中的电力。
另外，在不使用电子设备的时间段，尤其是在商业电源的供应源能够供应的电力总量中的实际使用的电力量的比率(称为电力使用率)低的时间段中，将电力蓄积在二次电池中，由此可以抑制在上述时间段以外的时间段中电力使用率增高。例如，在为电冷藏冷冻箱8300时，在气温低且不进行冷藏室门8302或冷冻室门8303的开关的夜间，将电力蓄积在二次电池8304中。并且，在气温高且进行冷藏室门8302或冷冻室门8303的开关的白天，将二次电池8304用作辅助电源，由此可以抑制白天的电力使用率。
二次电池不局限于安装在上述电子设备，也可以安装在所有电子设备。通过采用本发明的一个方式，可以提高二次电池的循环特性。因此，通过将控制本发明的一个方式的充电的微处理器(包括aps)安装在本实施方式所说明的电子设备，可以实现使用寿命更长的电子设备。本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
首先，图23a至图23e示出将本发明的一个方式的蓄电系统安装在电子设备的例子。作为应用本发明的一个方式的蓄电系统的电子设备，例如可以举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机等的显示器、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机(也称为移动电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机等。
图23a示出移动电话机的一个例子。移动电话机7400除了组装在框体7401中的显示部7402之外还具备操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外，移动电话机7400具有本发明的一个方式的蓄电系统。本发明的一个方式的蓄电系统例如包括蓄电池7407、上述实施方式所示的电池保护电路。
图23b示出使移动电话机7400弯曲的状态。在利用外部的力量使移动电话机7400变形而使其整体弯曲时，设置在其内部的蓄电池7407有时也会被弯曲。在此情况下，作为蓄电池7407，优选使用柔性蓄电池。图23c示出柔性蓄电池的被弯曲的状态。蓄电池与控制电路7408电连接。作为控制电路7408，可以使用上面实施方式所示的电池保护电路。
此外，也可以将具有柔性的蓄电池沿着在房屋及高楼的内壁或外壁、汽车的内部装修或外部装修的曲面组装。
图23d示出手镯型的显示装置的一个例子。便携式显示装置7100包括框体7101、显示部7102、操作按钮7103及本发明的一个方式的蓄电系统。本发明的一个方式的蓄电系统包括例如蓄电池7104、上面实施方式所示的电池保护电路。
图23e是手表型便携式信息终端的一个例子。便携式信息终端7200包括框体7201、显示部7202、带子7203、带扣7204、操作按钮7205、输入输出端子7206等。
便携式信息终端7200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编写、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。
显示部7202的显示面是弯曲的，能够沿着弯曲的显示面进行显示。另外，显示部7202具备触摸传感器，可以用手指或触屏笔等触摸屏幕来进行操作。例如，通过触摸显示于显示部7202的图标7207，可以启动应用程序。
操作按钮7205除了时刻设定之外，还可以具有电源开关、无线通信的开关、静音模式的设置及取消、省电模式的设置及取消等各种功能。例如，通过利用组装在便携式信息终端7200中的操作系统，可以自由地设定操作按钮7205的功能。
另外，便携式信息终端7200可以执行被通信标准化的近距离无线通信。例如，通过与可无线通信的耳麦通信，可以进行免提通话。
另外，便携式信息终端7200具备输入输出端子7206，可以通过连接器直接向其他信息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。另外，也可以通过输入输出端子7206进行充电。另外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不利用输入输出端子7206。
便携式信息终端7200包括本发明的一个方式的蓄电系统。该蓄电系统包括蓄电池及上面实施方式所示的电池保护电路。
便携式信息终端7200优选包括传感器。作为传感器例如优选安装指纹传感器、脉搏传感器、体温传感器等人体传感器、触摸传感器、压力传感器、加速度传感器等。
本实施方式可以与其他实施方式的记载适当地组合。
[实施例]
[实施例1]
在本实施例中，对实际制造的电池保护电路所具有的切换开关的结构例子进行说明。在本实施例中，制造由具有图11c所示的背栅电极的晶体管25构成的切换开关13g并对评价的结果进行说明。
图24a示出切换开关13g的俯视布局图。在图24a中，示出x字状的区域26，该区域设置有多个用来控制端子16a与端子16b、端子17a与端子17b之间的电连接的晶体管25。端子16a与端子16b电连接且被用作端子16。端子17a与端子17b电连接且被用作端子17。注意，俯视布局图所示的端子16a与端子16b及端子17a与端子17b可以被用作连接与外部的连接布线的电极。
注意，优选的是，从顶面看到的被用作端子16及端子17的电极的形状为使从与外部的连接布线至区域26的距离成为等间隔的形状。例如，优选为圆形形状或图24a所示的三角形形状。另外，在设置有被用作晶体管25的漏极一侧的端子16a及端子16b或端子17a及端子17b的区域中，优选的是，将其设计为宽于区域26并降低布线电阻且提高散热性以缓和电流流过而导致的发热。
区域26配置有多个晶体管25。图24b示出对应于图24a所示的区域26的俯视布局图。在图24b中，在从端子16a及端子17b延伸地设置的梳齿状电极之间设置有实施方式2所说明的氧化物530。
注意，如图25a所示，在由氧化物530构成的半导体层在端子16及端子17所示的电极之间设置多个岛状的氧化物530i。通过采用该结构，可以抑制晶体管25的电特性的不均匀。
图25b中以虚线示出被用作端子16及端子17的电极。在图25b中，示出以与岛状的氧化物530i重叠的方式设置的被用作栅电极的导电体560及被用作背栅电极的导电体503。
另外，图26a示出图25b中的x方向、y方向的晶体管25的立体图。在图26a中，示出以与岛状的氧化物530i重叠的方式设置的导电体560及导电体503。在图26b中，将被用作背栅电极的导电体503示为电极bge。在图26b中，将被用作顶栅电极的导电体560示为电极tge。在图26b中，将隔着导电体503及560的岛状的氧化物530i的一个示为端子16，并将其中另一个示为端子17。可以将图26a所示的晶体管示为图26b所示的符号。
对图26a、图26b所示的晶体管25的电特性进行说明。在图27中，示出晶体管的电特性之一的漏极电流(id)的变化的温度依赖性，该漏极电流的变化基于施加到栅电极的电压(栅极电压：vg)及施加到背栅电极的电压(背栅极电压：vbg)而发生。注意，测量中使用的晶体管的沟道长度为0.350μm，沟道宽度为0.350μm。测量的温度条件为30℃、85℃、125℃、150℃。漏极电压为0.1v。在图27中，将栅极电压及背栅极电压的变动作为相同的电压并将漏极电流以对数显示而进行图表化。
如图27所示，随着温度从30℃上升到150℃，得到漏极电流没有减少而始终上升的晶体管特性。
在图28中，示出基于栅极电压及背栅极电压而发生的漏极电流的变化的温度依赖性，其中，将栅极电压及背栅极电压的变动作为相同的电压并将漏极电流以线性显示而进行图表化。测量的温度条件为30℃、85℃、125℃、150℃。漏极电压为0.1v。
如图28所示，随着温度从30℃上升到150℃，得到漏极电流没有减少而始终上升的晶体管特性。
在图29中，示出基于漏极电压而发生的漏极电流的变化的温度依赖性，其中，将栅极电压及背栅极电压的变动作为相同的电压并将漏极电流以线性显示而进行图表化。测量的温度条件为30℃、85℃、125℃、150℃。栅极电压及背栅极电压为1.0v。
如图29所示，随着温度从30℃上升到150℃，得到漏极电流没有减少而始终上升的晶体管特性。
在图30中，示出在背栅极电压为0v时，即是单栅驱动的情况下，栅极电压在3.5v至8.5v的范围内每隔0.5v变化时的基于漏极电压的漏极电流。在室温(25℃)下进行测量，由于自发热导致封装的测量温度为55℃。
如图30所示，尽管漏极电流随着栅极电压从3.5v上升到8.5v而上升，但是在所有电压下都得到了良好的输出特性。
在图31中，示出背栅极电压和栅极电压都在3.5v至8.5v的范围内每隔0.5v变化时，即是双栅驱动的情况下，基于漏极电压的漏极电流。在室温(25℃)下进行测量，由于自发热导致封装的测量温度为56℃。
如图31所示，尽管漏极电流随着背栅极电压及栅极电压从3.5v上升到8.5v而上升，但是在所有电压下都得到了良好的输出特性。
在图32中，示出基于栅极电压及背栅极电压而发生的漏极电流的变化，其中，将栅极电压及背栅极电压的变动作为相同的电压且将双栅驱动时的漏极电流以对数表示而进行图表化。测量的温度条件为30℃。
如图32所示，得到了关态电流极低且漏极电流急剧变化的晶体管特性。注意，图32中的“comp：1ma”表示“将测量装置能够测量的电流值的上限值设为1ma时的测量数据”。这同样适用于图33。
在图33中，示出背栅极电压在0v至-1.5v的范围内每隔-0.5v变化的双栅驱动时的基于栅极电压而发生的漏极电流的变化。测量的温度条件为30℃。
如图33所示，可知随着背栅极电压从0v下降到-1.5v，id-vg曲线向正方向漂移且能够切换阈值电压等晶体管特性。
在图34中，示出基于栅极电压及背栅极电压而发生的漏极电流的变化，其中，将栅极电压及背栅极电压的变动作为相同的电压并将漏极电流以对数表示而进行图表化。测量的温度条件为27℃、85℃、125℃、150℃。
如图34所示，尽管关态电流随着温度上升而上升，但是在所有温度条件下都得到了良好的输出特性。
上面说明的在半导体层包含氧化物半导体的晶体管可以通过控制背栅极电压而切换电特性。具体而言，可以切换使大电流流过的状态和关态电流极低的状态。因此，可以得到能够低功耗化的电池保护电路。
[实施例2]
在本实施例中，对本发明的一个方式的os晶体管的沟道长度l及沟道宽度w与该os晶体管的可靠性的关系进行说明。作为os晶体管的可靠性，具体而言，对该os晶体管的+gbt(gatebiastemperature：正偏压温度)应力测试中的δvsh的举动及该os晶体管的漏极电流的噪声进行评价。
<关于os晶体管的+gbt应力测试中的δvsh的举动>
下面对os晶体管的+gbt应力测试中的δvsh的举动进行说明。
注意，在以下说明中，漂移电压(vsh)定义为：在晶体管的漏极电流(id)-栅极电压(vg)曲线中，曲线上的倾斜度最大的点的切线与id＝1pa的直线交叉的vg。另外，漂移电压的变化量以δvsh表示。
在os晶体管的+gbt应力测试中，δvsh有时随着时间经过向负方向漂移。另外，δvsh有时示出向负方向和正方向的双方变动而不向负方向变动的举动。注意，在本说明书等中，有时将上述举动称为+gbt应力测试中的锯齿形举动。
首先，对+gbt应力测试中的锯齿形举动的变动量(有时也称为锯齿形量)的计算方法进行说明。在此，考虑在+gbt应力测试中在时刻ti(i为1以上且n以下的整数)测量id-vg曲线的情况。
将在时刻t1至时刻tn的期间测量id-vg曲线的次数设为n(n为2以上的整数)。此时，将从在时刻ti测量的id-vg曲线计算的δvsh值设为vi。另外，将在时刻ti通过移动平均滤波器进行平滑化的δvsh值设为ui。注意，移动平均有单纯移动平均、加权移动平均及指数移动平均，可以使用这些中的任一个。在本实施例中，使用单纯移动平均。
另外，在时刻t1之前测量不出id-vg曲线时，不能在时刻t1及其附近计算ui。因此，不能使vi的个数和ui的个数一致。具体而言，使用以取平均时的项数m为2k+1或2k的k(k为1以上且(n-1)/2以下的整数)表示时，时刻t1及其附近是指i为1以上且k以下的时刻ti。于是，在时刻t1及其附近，减少取平均时的项数m而计算ui。具体而言，在时刻t1及其附近，将项数减少至2i-1而计算ui。由此，可以使vi的个数和ui的个数一致。
此外，在时刻tn之后测量不出id-vg曲线时，不能在时刻tn及其附近计算ui。因此，不能使vi的个数和ui的个数一致。具体而言，使用以取平均时的项数m为2k+1或2k的k表示时，时刻tn及其附近是指i为n-k+1以上且n以下的时刻ti。于是，在时刻tn及其附近，减少取平均时的项数m而计算ui。具体而言，在时刻tn及其附近，将项数减少至2(n-i)+1而计算ui。由此，可以使vi的个数和ui的个数一致。
从在时刻t1至时刻tn的期间测量的id-vg曲线计算的δvsh的标准偏差σ由以下算式进行计算。注意，在本说明书中，将由以下算式计算的标准偏差σ定义为锯齿形量。
[算式1]
以上为锯齿形量的计算方法。
下面对用于测量锯齿形量的样品进行说明。
作为上述样品，制造包括相当于图15所示的晶体管500的晶体管且该晶体管的沟道长度l及沟道宽度w不同的11种样品。注意，这11种样品各包括五个晶体管。
注意，在关于上述11种样品的下述说明中，使用对图15所示的晶体管500附上的符号进行说明。
作为绝缘体512，使用氧化硅。另外，作为绝缘体514，采用氮化硅与氧化铝的叠层结构。另外，作为绝缘体516，使用氧氮化硅。另外，作为导电体503，采用氮化钽、氮化钛、钨、氮化钛与钨的叠层结构。
作为绝缘体522，使用通过ald法形成的氧化铪。另外，作为绝缘体524，使用通过cvd法形成的氧氮化硅。注意，在本实施例中，没有设置绝缘体520。
作为氧化物530a，使用通过溅射法使用in：ga：zn＝1：3：4[原子个数比]的氧化物靶材形成的膜厚为5nm的金属氧化物。另外，作为氧化物530b，使用通过溅射法使用in：ga：zn＝4：2：4.1[原子个数比]的氧化物靶材形成的膜厚为15nm的金属氧化物。
作为导电体542a及导电体542b，使用通过溅射法形成的氮化钽。另外，作为绝缘体544，采用通过溅射法形成的氧化铝与通过ald法形成的氧化铝的叠层结构。此外，作为绝缘体580，采用通过溅射法形成的氧化硅与通过cvd法形成的氧氮化硅的叠层结构。
作为氧化物530c，采用通过溅射法使用in：ga：zn＝4：2：4.1[原子个数比]的氧化物靶材形成的金属氧化物与通过溅射法使用in：ga：zn＝1：3：4[原子个数比]的氧化物靶材形成的金属氧化物的叠层结构。
作为绝缘体550，使用通过cvd法形成的氧氮化硅。另外，作为导电体560a，使用通过cvd法形成的氮化钛。此外，作为导电体560b，使用通过cvd法形成的钨。
作为绝缘体574，采用通过ald法形成的氧化铝与通过溅射法形成的氮化硅的叠层结构。另外，作为绝缘体581，使用通过cvd法形成的氧氮化硅。
在上述11种样品中，将晶体管的沟道长度l的设计值和沟道宽度w的设计值相等的样品群(l/w＝70nm/70nm、l/w＝80nm/80nm、l/w＝100nm/100nm、l/w＝200nm/200nm及l/w＝350nm/350nm)记作样品群a。另外，在上述11种样品中，将晶体管的沟道宽度w的设计值为60nm的样品群(l/w＝60nm/60nm、l/w＝70nm/60nm、l/w＝80nm/60nm、l/w＝100nm/60nm、l/w＝200nm/60nm及l/w＝350nm/60nm)记作样品群b。
以上为关于上述11种样品的说明。
接着，测量制造的11种样品各包括的五个晶体管的id-vg曲线。就是说，计算55个晶体管的锯齿形量。注意，将测量id-vg曲线时的温度设为150℃，漏极电位vd设为2.5v，背栅极电位vbg设为0v，源极电位vs设为0v，栅极电位vg从-3.3v至+3.3v以每次增加0.1v的方式进行扫描。
从上述测量中得到的id-vg曲线计算δvsh并计算各晶体管的锯齿形量。
图35示出测量锯齿形量的沟道长度l及沟道宽度w依赖性的结果。在图35中，横轴为沟道长度l的倒数(1/l)[1/μm]，纵轴为锯齿形量[mv]。此外，图35中的圆圈为样品群a(晶体管的沟道长度的设计值和沟道宽度的设计值相等的样品群)的测量结果，图35中的方形为样品群b(晶体管的沟道宽度w的设计值为60nm的样品群)的测量结果。
从图35可见沟道长度l越长而锯齿形量越小的倾向。此外，可见锯齿形量越小而锯齿形量的不均匀越少的倾向。
如上所述，当进行晶体管的微型化时，该晶体管的沟道长度l越长越好。例如，晶体管的沟道长度l优选为80nm以上且400nm以下，更优选为100nm以上且350nm以下。由此，可以在实现减少晶体管的占有面积的同时，维持晶体管的可靠性。
<关于os晶体管的漏极电流的噪声>
下面对os晶体管的漏极电流的噪声进行说明。
作为晶体管的漏极电流的噪声的原因之一，可以举出1/f噪声。1/f噪声是指与频率f成反比地增加的电流波动的频率成分。作为1/f噪声的模型，有认为是来源于载流子浓度波动的模型和认为是来源于迁移率波动的模型。作为1/f噪声的原因，在认为是来源于载流子浓度波动的模型中，设想电子被缺陷束缚或从缺陷被释放。就是说，通过降低缺陷态密度，可以实现降低1/f噪声。
晶体管的漏极电流的噪声可以使用将漏极电流的噪声功率的谱密度sid以漏极电流id归一化的值(sid/id2)而进行评价，该值由1/f噪声测量系统得到。
在本实施例中，将agilenttechnologies公司制造的1/f噪声测量系统用于测量晶体管的漏极电流的噪声。作为半导体器件分析仪使用agilentb1500a，作为信号源分析仪使用agilente5052b。作为探针器，使用cascademicrotech公司制造的summit11000b-m(具有温度调节功能(213k至473k))。在暗环境下进行测量。上述测量的范围在测量器的电压及电流的规格的范围(200v/1a或100v/100ma)以及频率的规格的范围(5hz至40mhz)以内。
接着，对使用1/f噪声测量系统进行评价的样品进行说明。
作为上述样品，制造包括相当于图15所示的晶体管500的晶体管且晶体管的沟道长度及沟道宽度不同的六种样品(样品群c)。
注意，在关于上述样品群c的下述说明中，使用对图15所示的晶体管500附上的符号进行说明。此外，主要对上述样品群c与上述样品群a及样品群b的不同之处进行说明而省略对相同之处的说明。
上述样品群c中的各样品所具有的晶体管在氧化物530b与导电体542a之间及氧化物530b与导电体542b之间包括通过溅射法使用in：ga：zn＝1：3：4[原子个数比]的氧化物靶材形成的金属氧化物。
上述样品群c中的各样品所具有的晶体管的沟道长度l的设计值及沟道宽度w的设计值分别为l/w＝60nm/60nm、l/w＝80nm/80nm、l/w＝100nm/100nm、l/w＝350nm/350nm、l/w＝100nm/60nm、l/w＝350nm/60nm。
以上为关于样品群c的说明。
接着，使用1/f噪声测量系统对上述样品群c中的各样品所包括的晶体管的漏极电流的噪声的评价结果进行说明。
图36a及图36b示出在样品群c中的各样品所包括的晶体管使用1/f噪声测量系统而得到的结果。在图36a及图36b中，横轴为噪声的频率f[hz]，该噪声的频率f的范围为1hz以上且100khz以下。此外，纵轴为将漏极电流的噪声功率的谱密度以漏极电流进行归一化的值sid/id2[1/hz]。
图36a是样品群c所包括的样品中，晶体管的沟道长度l的设计值与沟道宽度w的设计值相等的样品群(l/w＝60nm/60nm、l/w＝80nm/80nm、l/w＝100nm/100nm及l/w＝350nm/350nm)的结果。另外，图36b是样品群c所包括的样品中，晶体管的沟道宽度w的设计值为60nm的样品群(l/w＝60nm/60nm、l/w＝100nm/60nm及l/w＝350nm/60nm)的结果。
由图36a及图36b可知，在比1khz低的频率中，尤其是比100hz低的频率中，噪声的频率依赖性与1/f大致成比。另外，有晶体管的沟道长度l越长将漏极电流的噪声功率的谱密度以漏极电流进行归一化的值(sid/id2)越小的倾向。
下面对锯齿形量与1/f噪声的相关进行说明。
样品群c中的各样品所包括的晶体管的锯齿形量是通过测量该晶体管的id-vg曲线，并使用上述锯齿形量的计算方法而进行计算。
如图36a及图36b所示，由于低频率一侧的噪声的频率依赖性与1/f大致成比，计算以频率f对使用1/f噪声测量系统而得并以漏极电流进行归一化的漏极电流的噪声功率的谱密度(sid/id2)进行积分的值，并将该值设为1/f噪声的指标。注意，用于积分的频率f的范围为5hz以上且1khz以下。由于低于5hz的频率的范围在装置的规格范围外且测量值的可靠性低，所以从用于积分的频率的范围排除该范围。
图37是说明样品群c中的锯齿形量与1/f噪声的相关的图。在图37中，横轴为锯齿形量[mv]，纵轴为以频率f对以漏极电流进行归一化的漏极电流的噪声功率的谱密度进行积分的值。
从图37可见锯齿形量越小而1/f噪声越小的倾向。
由此，当使晶体管微型化时，通过加长该晶体管的沟道长度l可以减少锯齿形量及/或1/f噪声，从而可以提高该晶体管的可靠性。例如，晶体管的沟道长度l优选为80nm以上且400nm以下，更优选为100nm以上且350nm以下。
通过控制沟道长度l，在本实施例中说明的os晶体管可以减少1/f噪声。因此，可以适当地用于能够实现低功耗的电池保护电路。
本实施例可以与实施方式及其他实施例等所记载的结构适当地组合而实施。
(关于本说明书等的记载的附加说明)
下面，对上述实施方式及实施方式中的各结构的说明进行附加说明。
各实施方式所示的结构可以与其他实施方式或实施例所示的结构适当地组合而构成本发明的一个方式。另外，当在一个实施方式中示出了多个结构例子时，可以适当地组合这些结构例子。
另外，可以将某一实施方式中说明的内容(或其一部分)应用于该实施方式中说明的其他内容(或其一部分)及/或一个或多个其他实施方式中说明的内容(或其一部分)、将某一实施方式中说明的内容(或其一部分)与该实施方式中说明的其他内容(或其一部分)及/或一个或多个其他实施方式中说明的内容(或其一部分)组合、用某一实施方式中说明的内容(或其一部分)替换该实施方式中说明的其他内容(或其一部分)及/或一个或多个其他实施方式中说明的内容(或其一部分)。
另外，实施方式中说明的内容是指在各实施方式中参照各个附图所说明的内容或者利用说明书所记载的文字说明的内容。
另外，通过将某一实施方式中示出的附图(或其一部分)与该附图的其他部分、该实施方式中示出的其他附图(或其一部分)及/或一个或多个其他实施方式中示出的附图(或其一部分)组合，可以构成更多的图。
此外，在本说明书等中，按照功能对构成要素进行分类并在方框图中以彼此独立的区块表示。然而，有时也存在有在实际的电路等中难以按照功能区分构成要素、一个电路涉及到多个功能或者多个电路涉及到一个功能的情况。因此，方框图中的区块不限定于在说明书中说明过的构成要素，而可以根据情况适当地换个方式表述。
此外，为了便于说明，在附图中，任意示出尺寸、层的厚度或区域。因此，本发明并不限定于附图中的尺寸。此外，附图是为了明确起见而示意性地示出的，而不限定于附图所示的形状或数值等。例如，可以包括噪声引起的信号、电压或电流的不均匀、或者时间偏差引起的信号、电压或电流的不均匀等。
在本说明书等中，当说明晶体管的连接关系时，记载为“源极和漏极中的一个”(或者第一电极或第一端子)或“源极和漏极中的另一个”(或者第二电极或第二端子)。这是因为晶体管的源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等而改变。此外，根据情况可以将晶体管的源极和漏极适当地换称为源极(漏极)端子或源极(漏极)电极等。
此外，在本说明书等中，“电极”或“布线”这样的用语不在功能上限定其构成要素。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”这样的用语还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。
另外，在本说明书等中，可以适当地换称电压和电位。电压是指与成为基准的电位之间的电位差，例如在成为基准的电位为接地电压时，可以将电压换称为电位。接地电位不一定意味着0v。此外，电位是相对的，对布线等供应的电位有时根据成为基准的电位而变化。
此外，在本说明书等中，根据情况或状况，可以互相调换“膜”和“层”等词句。例如，有时可以将“导电层”这个用语变更为“导电膜”这个用语。此外，例如，有时可以将“绝缘膜”这个用语变更为“绝缘层”这个用语。
在本说明书等中，开关是指具有通过变为导通状态(开启状态)或非导通状态(关闭状态)来控制是否使电流流过的功能的元件。或者，开关是指具有选择并切换电流的路径的功能的元件。
在本说明书等中，例如，沟道长度是指在晶体管的俯视图中，半导体(或在晶体管处于导通状态时在半导体中电流流过的部分)和栅极重叠的区域或者形成沟道的区域中的源极和漏极之间的距离。
在本说明书等中，例如，沟道宽度是指半导体(或在晶体管处于导通状态时在半导体中电流流过的部分)和栅极重叠的区域或者形成沟道的区域中的源极和漏极相对的部分的长度。
在本说明书等中，“a与b连接”除了包括a与b直接连接的情况以外，还包括a与b电连接的情况。在此，“a与b电连接”是指在a与b之间存在具有某种电作用的物件，能够在a和b之间进行电信号的授受。
[符号说明]
：10：蓄电装置、10a：蓄电装置、10b：蓄电装置、11：电池单元、12：电池保护电路、12a：电池保护电路、12b：电池保护电路、13：开关电路、13a：开关电路、13c：开关电路、13d：开关电路、13e：开关电路、13f：开关电路、13g：开关电路、14：端子、15：端子、16：端子、16a：端子、16b：端子、17：端子、17a：端子、17b：端子、18：电压检测电路、21：机械继电器、22：机械继电器、23：晶体管、23a：晶体管、24：晶体管、24a：晶体管、25：晶体管、26：区域、30：充放电切换电路、31：晶体管、32：晶体管、33：机械继电器、40：充电控制电路、41：二极管元件、300：晶体管、311：衬底、313：半导体区域、314a：低电阻区域、314b：低电阻区域、315：绝缘体、316：导电体、320：绝缘体、322：绝缘体、324：绝缘体、326：绝缘体、328：导电体、330：导电体、350：绝缘体、352：绝缘体、354：绝缘体、356：导电体、360：绝缘体、362：绝缘体、364：绝缘体、366：导电体、370：绝缘体、372：绝缘体、374：绝缘体、376：导电体、380：绝缘体、382：绝缘体、384：绝缘体、386：导电体、400：二次电池、401：正极盖、413：导电板、414：导电板、415：蓄电系统、416：布线、420：控制电路、421：布线、422：布线、423：布线、424：导电体、425：绝缘体、426：布线、500：晶体管、501：电路板、503：导电体、503a：导电体、503b：导电体、509：签条、510：绝缘体、511：端子、512：绝缘体、513：二次电池、514：绝缘体、515：密封带、516：绝缘体、517：天线、518：导电体、519：层、520：绝缘体、522：绝缘体、524：绝缘体、530：氧化物、530a：氧化物、530b：氧化物、530c：氧化物、530i：氧化物、531：二次电池组、540a：导电体、540b：导电体、542a：导电体、542b：导电体、543a：区域、543b：区域、544：绝缘体、546：导电体、548：导电体、550：绝缘体、551：一个、552：另一个、560：导电体、560a：导电体、560b：导电体、574：绝缘体、580：绝缘体、581：绝缘体、582：绝缘体、586：绝缘体、590：控制电路、590a：电路系统、590b：电路系统、600：电容器、610：导电体、612：导电体、620：导电体、630：绝缘体、640：绝缘体、700：电子构件、701：引线、702：印刷电路板、703：电路部、704：电路板、7100：便携式显示装置、7101：框体、7102：显示部、7103：操作按钮、7104：蓄电池、7200：便携式信息终端、7201：框体、7202：显示部、7203：带子、7204：带扣、7205：操作按钮、7206：输入输出端子、7207：图表、7400：移动电话机、7401：框体、7402：显示部、7403：操作按钮、7404：外部连接端口、7405：扬声器、7406：麦克风、7407：蓄电池、7408：控制电路、8000：显示装置、8001：框体、8002：显示部、8003：扬声器部、8004：二次电池、8005：声音输入设备、8007：扬声器、8008：显示部、8009：便携式信息终端、8010：充电模块、8021：充电装置、8022：电缆、8024：蓄电系统、8100：照明装置、8101：框体、8102：光源、8103：二次电池、8104：天花板、8105：侧壁、8106：地板、8107：窗户、8200：室内机、8201：框体、8202：送风口、8203：二次电池、8204：室外机、8300：电冷藏冷冻箱、8301：框体、8302：冷藏室门、8303：冷冻室门、8304：二次电池、8400：汽车、8401：车头灯、8406：电发动机、8500：汽车、8600：小型摩托车、8601：后视镜、8602：蓄电系统、8603：方向灯、8604：座位下收纳部、8700：电动自行车、8701：蓄电池、8702：蓄电系统、8703：显示部、8704：控制电路、9600：平板终端、9601：笔记本型个人计算机、9625：开关、9626：开关、9627：电源开关、9628：操作开关、9629：扣件、9630：框体、9630a：框体、9630b：框体、9630b：框体、9631：显示部、9633：太阳能电池、9634：控制电路、9635：蓄电体、9640：可动部、9641：键盘部
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