固态二次电池及其制造方法与流程

1.本发明的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。此外，本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置或电子设备及其制造方法。
2.在本说明书中，电子设备是指具有蓄电装置的所有装置，具有蓄电装置的电光装置、具有蓄电装置的信息终端装置等都是电子设备。


背景技术：

3.近年来，对使用者携带的电子设备或使用者穿戴的电子设备的开发非常活跃。
4.使用者携带的电子设备或使用者穿戴的电子设备将作为蓄电装置的一个例子的一次电池或二次电池用作电源而工作。对使用者携带的电子设备期待可长时间利用，因此可以使用大容量的二次电池。但是当将大容量的二次电池内置于电子设备时，因为大容量的二次电池体积较大，所以有重量大的问题。于是，对能够内置于携带的电子设备的小型或薄型且大容量的二次电池进行了开发。
5.作为用来使作为载体离子的锂离子迁移的介质使用有机溶剂等液体的锂离子二次电池很普及。但是，使用液体的二次电池有如下问题：因为使用液体，所以伴随使用温度范围或使用电位而发生电解液分解反应以及向二次电池外部漏液。此外，使用液体作为电解质的二次电池有由漏液导致起火的风险。
6.作为不使用液体的二次电池，有燃料电池，但是它是使用贵金属作为电极且固体电解质的材料也昂贵的器件。
7.此外，作为不使用液体的二次电池，已知使用固体电解质的被称为固态电池的蓄电装置。例如，在专利文献1或专利文献2等中公开。此外，专利文献3公开使用溶剂、凝胶和固体电解质中的任一作为电解质的锂离子二次电池。
8.专利文献1公开通过溅射法在正极集流体上形成钴酸锂膜的例子。[先行技术文献][专利文献]
[0009]
[专利文献1]美国专利第8404001号说明书[专利文献2]日本专利申请公开第2012
‑
023032号公报[专利文献3]日本专利申请公开第2013
‑
229308号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
[0010]
提供一种安全性比使用电解液的现有锂离子二次电池高的全固态二次电池及其制造方法，具体地说提供一种薄膜型固态二次电池(也称为薄膜全固态电池)及其制造方法。
[0011]
另外，课题之一是作为用于薄膜型固态二次电池的固体电解质提供新颖的材料。
[0012]
另外，课题之一是作为在卡终端等薄型电子设备中使用的二次电池提供合适的全固态二次电池。
[0013]
另外，本发明的课题之一是作为在可穿戴设备中使用的，具体为在手表型小型电子设备中使用的二次电池或在眼镜型小型电子设备中使用的二次电池提供合适的全固态二次电池。尤其是，在是可穿戴设备的情况下，该设备有时接触使用者的皮肤，因此被要求使用不会漏液等的安全性高的全固态二次电池。解决技术问题的手段
[0014]
在本说明书所公开的结构之一中，作为固体电解质使用通过sio
x
(0<x<2)与锂的有机配合物的共蒸镀而得的混合材料。就是说，本发明的特征之一是将包含无机材料和有机材料的混合材料的固体电解质层用于固态二次电池。
[0015]
与sio
x
(0<x<2)共蒸镀的材料是单个碱金属或单个碱土金属、碱金属或碱土金属的有机配合物或者碱金属或碱土金属的化合物，例如，可以举出li、li2o等。尤其是，锂的有机配合物是优选的，其中8
‑
羟基喹啉
‑
锂(简称：liq)是优选的。
[0016]
本说明书所公开的有关制造方法的结构之一是固态二次电池的制造方法，其中在正极活性物质层或负极活性物质层上共蒸镀锂的有机配合物与sio
ⅹ
(0<
ⅹ
<2)来形成固体电解质层。
[0017]
在上述制造方法中，通过溅射法形成正极或负极，因此优选通过溅射法形成正极活性物质层或负极活性物质层。在溅射装置中，可以在同一腔室或利用多个腔室进行连续沉积，因此可以实现多腔式制造装置或串列式制造装置。溅射法是适合于利用腔室和溅射靶材的量产的制造方法。另外，在溅射法中，可以将薄膜形成得薄，沉积特性良好。
[0018]
另外，不特别限制于溅射法，正极活性物质层或负极活性物质层可以采用气相法(真空蒸镀法、热喷涂法、脉冲激光沉积法(pld法)、离子镀法、冷喷涂法、气浮沉积法)。气浮沉积(ad)法是不对衬底进行加热而进行沉积的方法。气浮是指分散在气体中的微粒。
[0019]
另外，也可以使用cvd法或ald(atomic layer deposition：原子层沉积)法形成正极、负极、正极活性物质层或负极活性物质层。
[0020]
另外，可以层叠通过上述制造方法得到的材料膜而制造固态二次电池。
[0021]
所得到的固态二次电池也是本发明之一，作为其结构，包括正极、负极、正极和负极之间的含有硅、氧、锂及碳的固体电解质层。
[0022]
在上述结构中，固体电解质层还包含氮。该氮来源于锂的有机配合物所包含的氮。
[0023]
另外，在上述结构中，在负极和固体电解质层之间包括含有硅的负极活性物质层。可以利用以硅为主要成分的溅射靶材形成负极活性物质层。
[0024]
另外，在上述结构中，在正极和固体电解质层之间包括正极活性物质层。可以利用以钴酸锂(licoo2)为主要成分的溅射靶材形成正极活性物质层。
[0025]
固体电解质层中的氧与硅之比(o/si)大于1且小于2。就是说，固体电解质层中的相对于硅的氧之比大于1且小于2。通过设定这样的范围，可以实现锂离子容易扩散且没有电子导电性的固体电解质。
[0026]
为了提高固体电解质的锂离子导电率，也可以还添加磷等。
[0027]
此外，在本说明书中，上述固体电解质层的氧比基于通过edx测量得到的值。
[0028]
在edx测量中，有时将在扫描区域内的同时进行测量且对区域内进行二维评价的方法称为edx面分析。另外，有时将从edx的面分析抽出线状区域的数据，对正极活性物质粒子内的原子浓度分布进行评价的方法称为线分析。
[0029]
可以通过edx面分析(例如，元素映射(mapping))对内部或表层部的硅、氮、碳及氧的浓度进行定量分析。另外，通过edx线分析可以对硅、氮、碳及氧的浓度峰进行分析。edx的浓度的单位例如是原子％。发明效果
[0030]
作为固体电解质层使用共蒸镀锂的有机配合物与sio
ⅹ
(0<
ⅹ
<2)而得的薄膜，由此可以制造薄膜型固态二次电池。
[0031]
因为不使用电解液，所以薄膜型固态二次电池具有在高温下可以使用的程度的耐热性。
[0032]
另外，在薄膜型固态二次电池中，以正极活性物质层、固体电解质层及负极活性物质层为一组，增加该组的叠层数，由此可以以串联或并联连接方式实现多层叠层，可以增加容量。
[0033]
另外，在薄膜型固态二次电池中，也可以通过增大面积来增加容量。
[0034]
另外，通过利用剥离转置技术，在增大面积之后，可以将电池折叠为所希望的尺寸。附图简要说明
[0035]
图1是示出本发明的一个方式的截面图。图2a、图2b是示出本发明的一个方式的俯视图及截面图。图3是示出本发明的一个方式的固体电解质层的edx数据。图4是示出本发明的一个方式的截面图。图5是示出本发明的一个方式的制造流程图。图6a是示出电池单元的例子的立体图，图6b是电路的立体图，图6c是将电池单元和电路重叠时的立体图。图7a是示出电池单元的例子的立体图，图7b是电路的立体图，图7c及图7d是将电池单元和电路重叠时的立体图。图8是示出半导体装置的结构例子的图。图9是示出半导体装置的结构例子的图。图10a、图10b及图10c是示出半导体装置的结构例子的图。图11a是电池单元的立体图，图11b是示出电子设备的例子的图。图12a、图12b及图12c是示出电子设备的例子的图。实施发明的方式
[0036]
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明不局限于以下说明，而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其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。另外，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
[0037]
(实施方式1)图1是示出薄膜型固态二次电池为单层单元的情况的实施方式之一。注意，在本说
明书中，固态二次电池的单层单元是指至少包括正极、固体电解质层和负极的一个组。
[0038]
在图1所示的单层单元中，衬底101上依次层叠有正极201、正极活性物质层204、固体电解质层202、负极活性物质层205以及负极203。注意，图1所示的截面图只是一部分，以正极的平面面积比负极的平面面积小的方式进行配置。另外，端部为圆角，在图1中仅示出端部的一方。
[0039]
作为衬底101，可以举出陶瓷衬底、玻璃衬底、塑料衬底、硅衬底、金属衬底等。
[0040]
作为正极201或负极203的材料，可以使用选自al、ti、cu、au、cr、w、mo、ni和ag等中的一种或多种的导电材料。作为沉积方法可以使用溅射法、蒸镀法等。另外，通过在溅射法中使用金属掩模可以选择性地进行沉积。另外，可以使用抗蚀剂掩模等并通过干蚀刻或湿蚀刻选择性地进行去除，由此对导电膜进行图案化。
[0041]
可以利用以钴酸锂(licoo2、lico2o4等)为主要成分的溅射靶材、以锰酸锂(limno2、limn2o4等)为主要成分的溅射靶材、镍酸锂(li和o2、lini2o4等)并通过溅射法形成正极活性物质层204。另外，也可以使用锰钴酸锂(limncoo4、li2mncoo4等)、镍钴锰的三元系材料(lini
1/3
mn
1/3
co
1/3
o2：ncm)、镍钴铝的三元系材料(lini
0.8
co
0.15
al
0.05
o2：nca)等。
[0042]
作为固体电解质层202使用无机材料和有机材料的混合材料。在本实施方式中，使用共蒸镀sio
x
(0<x<2)与锂的有机配合物而得的混合材料。
[0043]
与sio
x
(0<x<2)共蒸镀的材料是单个碱金属、单个碱土金属、碱金属或碱土金属的有机配合物或者碱金属或碱土金属的化合物，例如，可以举出li、li2o等。尤其是，锂的有机配合物是优选的，其中8
‑
羟基喹啉
‑
锂(简称：liq)是优选的。作为与sio
x
(0<x<2)共蒸镀的其他有机材料，也可以使用酞菁二锂(二锂酞花青)、锂2
‑
(2
‑
吡啶)苯酚(简称：lipp)、锂2
‑
(2’，2
”‑
联吡啶
‑6’‑
基)苯酚(简称：libpp)。
[0044]
另外，优选以所得到的固体电解质层202中的氧与硅之比(o/si)大于1且小于2的方式调节沉积条件。通过设定这样的范围，可以实现锂离子容易扩散且没有电子导电性的固体电解质层。
[0045]
另外，固体电解质层202也可以具有叠层结构，在采用叠层结构时，作为一个层也可以层叠对磷酸锂(li3po4)添加氮而成的材料(li3po4‑
y
n
y
：也称为lipon)。注意，y>0。
[0046]
作为负极活性物质层205，可以使用通过溅射法等的以硅为主要成分的膜、以碳为主要成分的膜、氧化钛膜、氧化钒膜、氧化铟膜、氧化锌膜、氧化锡膜、氧化镍膜等。另外，作为负极活性物质层205也可以使用li金属膜。另外，也可以使用钛酸锂(li4ti5o
12
、liti2o4等)。
[0047]
如此，在薄膜型固态二次电池中，层叠各种膜因此优选降低界面电阻以及内部电阻。另外，优选根据接触的膜而采用各膜的表面均匀性和密接性等的较佳组合。
[0048]
另外，也可以以任意顺序沉积叠层。图2a及图2b示出层叠顺序与图1不同的例子。图2a是俯视图，图2b对应于沿着图2a中的线aa’切断的截面图。
[0049]
如图2b所示，衬底101上形成有负极203，负极203上依次层叠有负极活性物质层205、固体电解质层202、正极活性物质层204、正极201及保护层206。
[0050]
这些膜都可以利用金属掩模形成。通过溅射法选择性地形成负极203、负极活性物质层205、正极活性物质层204、正极201及保护层206即可。另外，利用共蒸镀法并使用金属掩模选择性地形成固体电解质层202。通过将si粉末(sio)和li粉末蒸发并进行共蒸镀，形
成固体电解质层202。在共蒸镀中使用电阻加热源或电子束蒸镀源。注意，不局限于si粉末(sio)，也可以使用颗粒形状的。
[0051]
如图2a所示，使负极203的一部分露出来形成负极端子部。负极端子部以外的区域被保护层206覆盖。另外，使正极201的一部分露出来形成正极端子部。正极端子部以外的区域被保护层206覆盖。
[0052]
作为保护层206使用氮化硅膜(也称为sin膜)。氮化硅膜通过溅射法形成。
[0053]
通过以上的一系列工序可以制造图2a所示的薄膜型固态二次电池。
[0054]
另外，在所得到的薄膜型固态二次电池中，通过使用edx面分析(例如，元素映射)，可以对固体电解质层202的内部或表层部的硅、氮、碳及氧的浓度进行定量分析。
[0055]
形成固体电解质层202，进行edx测量。
[0056]
说明固体电解质层202的截面的edx能谱。在edx测量中，对测量点照射电子束，对因该照射而产生的特征x射线的能量和产生次数进行测量，由此得到edx能谱。图3示出结果。另外，表1示出原子浓度％。
[0057]
[表1]元素原子浓度％c44.85n3.75o33.2si18.21合计100
[0058]
根据这些结果，可以说所得到的材料是锂离子容易扩散且没有电子导电性的材料，可以将其用作固体电解质。
[0059]
另外，固体电解质层的氧比可以基于通过edx测量得到的值而计算。固体电解质层中的氧与硅之比(o/si)大于1且小于2。通过设定这样的范围，可以实现锂离子容易扩散且没有电子导电性的固体电解质。
[0060]
另外，固体电解质的形成方法不局限于共蒸镀，也可以在同一腔室中同时产生sio气体和li气体，在同一被形成膜的表面上对这些气体进行冷却，由此形成固体电解质。
[0061]
(实施方式2)在实施方式1中示出单层单元的例子，但是在本实施方式中示出多层单元的例子。图4及图5是示出薄膜型固态二次电池为多层单元的情况的实施方式之一。
[0062]
图4示出三层单元的截面的一个例子。
[0063]
在衬底101上形成正极201，在正极201上依次形成正极活性物质层204、固体电解质层202、负极活性物质层205和负极203，由此构成第一个单元。
[0064]
并且，在负极203上依次形成第二层负极活性物质层、第二层固体电解质层、第二层正极活性物质层以及第二层正极，由此构成第二个单元。
[0065]
并且，在第二层正极上形成第三层正极活性物质层、第三层固体电解质层、第三层负极活性物质层以及第三层负极，由此构成第三个单元。
[0066]
在图4中，最后形成保护层206。在图4所示的三层叠层中采用串联连接以便增加容量，但是也可以采用利用外部接线的并联连接。另外，在利用外部接线时可以选择串联、并
联或者串并联。
[0067]
此外，在固体电解质层202、第二层固体电解质层和第三层固体电解质层使用相同材料时可以降低制造成本，所以是优选的。
[0068]
另外，图5示出用来得到图4所示的结构的制造流程的一个例子。
[0069]
在图5中，为了减少制造工序，作为正极活性物质层使用lco膜，作为集流体使用钛膜，将钛膜看作正极。另外，作为负极活性物质层使用硅膜，作为集流体使用钛膜，将其看作负极。通过将钛膜用作公共电极，可以以较少的构成要素实现三层叠层单元。
[0070]
(实施方式3)图6a是薄膜型固态二次电池的外观图。二次电池913包括端子951及端子952。端子951电连接到正极，端子952电连接到负极。
[0071]
图6b是电池控制电路的外观图。图6b所示的电池控制电路包括衬底900及层916。衬底900上设置有电路912及天线914。天线914与电路912电连接。端子971及端子972电连接到电路912。电路912与端子911电连接。
[0072]
端子911例如与被供应薄膜型固态二次电池的电力的设备连接。例如，端子911连接到显示装置、传感器等。
[0073]
层916例如具有可遮蔽来自二次电池913的电磁场的功能。作为层916例如可以使用磁性体。
[0074]
图6c示出将图6b所示的电池控制电路配置在二次电池913上的例子。端子971与端子951电连接，端子972与端子952电连接。层916配置在衬底900和二次电池913之间。
[0075]
作为衬底900优选使用具有柔性的衬底。
[0076]
当作为衬底900使用具有柔性的衬底时，可以实现薄型电池控制电路。此外，如下述图7d所示，也可以将电池控制电路绕到二次电池上。
[0077]
图7a是薄膜型固态二次电池的外观图。图7b所示的电池控制电路包括衬底900及层916。
[0078]
如图7c所示，沿着二次电池913的形状使衬底900弯曲，将电池控制电路配置在二次电池的周围，由此，如图7d所示，可以将电池控制电路绕到二次电池上。
[0079]
(实施方式4)在本实施方式中，说明可用于上述实施方式所说明的电池控制电路的晶体管结构。具体而言，说明层叠具有不同的电特性的晶体管的结构。通过采用该结构，可以提高半导体装置的设计自由度。此外，通过层叠具有不同的电特性的晶体管，可以提高半导体装置的集成度。
[0080]
图8所示的半导体装置包括晶体管300、晶体管500及电容器600。图10a是晶体管500的沟道长度方向上的截面图，图10b是晶体管500的沟道宽度方向上的截面图，图10c是晶体管300的沟道宽度方向上的截面图。
[0081]
晶体管500为os晶体管。因此，由于晶体管500的关态电流极小，所以通过将晶体管500用作半导体装置所包括的晶体管，可以长期间保持被写入的数据电压或电荷。换言之，刷新工作的频率低或者不需要刷新工作，所以可以减小半导体装置的功耗。
[0082]
如图8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。
[0083]
晶体管300设置在衬底311上，并包括：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。
[0084]
如图10c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，有效沟道宽度增加，从而可以提高晶体管300的通态特性。此外，由于可以增强栅电极的电场的作用，所以可以提高晶体管300的关态特性。
[0085]
此外，晶体管300既可为p沟道型晶体管又可为n沟道型晶体管。
[0086]
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。或者，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。可以使用使晶格受到应力，以改变晶面间距来控制有效质量的硅。或者，晶体管300也可以是使用gaas和gaalas等的hemt(high electron mobility transistor：高电子迁移率晶体管)。
[0087]
在低电阻区域314a及低电阻区域314b中，除了用于半导体区域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。
[0088]
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。
[0089]
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。为了兼具导电性和嵌入性，作为导电体优选使用钨或铝等金属材料的叠层，尤其在耐热性方面优选使用钨。
[0090]
注意，图8所示的晶体管300的结构只是一个例子，不局限于上述结构，根据电路结构或驱动方法使用适当的晶体管即可。例如，当半导体装置为只有os晶体管的单极性电路(是指只有n沟道型晶体管的情况等相同极性的晶体管)时，如图9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。此外，下面描述晶体管500的详细内容。
[0091]
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。
[0092]
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。
[0093]
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，氧氮化铝是指氧含量多于氮含量的材料，“氮氧化铝”是指氮含量多于氧含量的材料。
[0094]
绝缘体322也可以被用作用来使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。
[0095]
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。
[0096]
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。
[0097]
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的每面积的量时，绝缘体324中的氢的脱离量为10
×
10
15
atoms/cm2以下，优选为5
×
10
15
atoms/cm2以下，即可。
[0098]
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。
[0099]
此外，在绝缘体320、绝缘体322、绝缘体324及绝缘体326中嵌入与电容器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，有时使用同一符号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。
[0100]
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。
[0101]
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8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。
[0102]
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所具有的开口部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。
[0103]
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。
[0104]
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8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。
[0105]
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所具有的开口部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。
[0106]
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8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。
[0107]
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所具有的开口部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。
[0108]
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8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。
[0109]
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所具有的开口部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。
[0110]
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。
[0111]
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。
[0112]
例如，作为绝缘体510及绝缘体514，优选使用具有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。
[0113]
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。
[0114]
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。
[0115]
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。
[0116]
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。
[0117]
此外，在绝缘体510、绝缘体512、绝缘体514及绝缘体516中嵌入导电体518、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。
[0118]
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。
[0119]
在绝缘体516的上方设置有晶体管500。
[0120]
如图10a和图10b所示，晶体管500包括以嵌入绝缘体514及绝缘体516中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。
[0121]
此外，如图10a和图10b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10a和图10b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及以嵌入导电体560a的内侧的方式设置的导电体560b。此外，如图10a和图10b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。
[0122]
注意，在本说明书等中，有时将氧化物530a、氧化物530b及氧化物530c统称为氧化物530。
[0123]
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。此外，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8、图10a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。
[0124]
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以嵌入绝缘体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的配置根据绝缘体580的开口而自对准地被选择。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，可以以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。
[0125]
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。
[0126]
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施加负电位的情况相比，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。
[0127]
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。
[0128]
在本说明书等中，将由一对栅电极(第一栅电极和第二栅电极)的电场电围绕沟道形成区域的晶体管的结构称为surrounded channel(s
‑
channel：围绕沟道)结构。此外，在本说明书等中，surrounded channel(s
‑
channel)结构具有如下特征，即与沟道形成区域相同，接触于被用作源电极及漏电极的导电体542a及导电体542b的氧化物530的侧面及周边为i型。此外，因为接触于导电体542a及导电体542b的氧化物530的侧面及周边与绝缘体544接触，所以与沟道形成区域相同，有可能成为i型。注意，在本说明书等中，i型可以说与后面说明的高纯度本征相同。此外，本说明书等中公开的s
‑
channel结构与fin型结构及平面型结构不同。通过采用s
‑
channel结构，可以提高对于短沟道效应的耐性，换言之，可以实现不容易发生短沟道效应的晶体管。
[0129]
此外，导电体503具有与导电体518同样的结构，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。此外，在晶体管500中，层叠有导电体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。
[0130]
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。此外，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。
[0131]
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。
[0132]
此外，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。此外，虽然在本实施方式中示出由导电体503a及导电体503b的叠层构成的导电体503，但是导电体503也可以具有单层结构。
[0133]
绝缘体520、绝缘体522及绝缘体524被用作第二栅极绝缘膜。
[0134]
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(v
o
：oxygen vacancy)，从而可以提高晶体管500的可靠性。此外，在氢进入氧化物530的氧空位中的情况下，有时该缺陷(以下，有时称为v
o
h)被用作供体而产生作为载流子的电子。此外，有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合，产生作为载流子的电子。因此，使用包含多量的氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。此外，由于氧化物半导体中的氢容易因热、电场等应力而移动，因此当氧化物半导体包含多量的氢时，也有晶体管的可靠性会下降的忧虑。在本发明的一个方式中，优选尽量降低氧化物530中的v
o
h而成为高纯度本征或实质上高纯度本征。为了得到这种v
o
h被充分减少的氧化物半导体，重要的是：去除氧化物半导体中的水分、氢等
杂质(有时称为脱水、脱氢化处理)；以及对氧化物半导体供应氧来填补氧空位(有时称为加氧化处理)。通过将v
o
h等杂质被充分减少的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以赋予稳定的电特性。
[0135]
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分析中换算为氧原子的氧的脱离量为1.0
×
10
18
atoms/cm3以上，优选为1.0
×
10
19
atoms/cm3以上，更优选为2.0
×
10
19
atoms/cm3以上，或者3.0
×
10
20
atoms/cm3以上的氧化物膜。此外，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。
[0136]
此外，也可以以使上述具有过剩氧区域的绝缘体和氧化物530彼此接触的方式进行加热处理、微波处理或rf处理中的任一个或多个处理。通过进行该处理，可以去除氧化物530中的水或氢。例如，在氧化物530中发生v
o
h键合被切断的反应，换言之，发生“v
o
h
→
v
o
h”的反应而可以进行脱氢化。此时产生的氢的一部分有时与氧键合并从氧化物530或氧化物530附近的绝缘体被去除作为h2o。此外，氢的一部分有时被导电体542吸杂。
[0137]
此外，作为上述微波处理，例如优选使用包括产生高密度等离子体的电源的装置或包括对衬底一侧施加rf的电源的装置。例如，通过使用包含氧的气体及高密度等离子体，可以生成高密度的氧自由基，并且通过对衬底一侧施加rf，可以将由高密度等离子体生成的氧自由基高效地导入氧化物530或氧化物530附近的绝缘体中。此外，在上述微波处理中，压力为133pa以上，优选为200pa以上，更优选为400pa以上。此外，作为对进行微波处理的装置内导入的气体，例如使用氧及氩，并且氧流量比(o2/(o2 ar))为50％以下，优选为10％以上且30％以下。
[0138]
此外，在晶体管500的制造工序中，优选在氧化物530的表面露出的状态下进行加热处理。该加热处理例如以100℃以上且450℃以下，更优选以350℃以上且400℃以下进行，即可。此外，加热处理在氮气体或惰性气体的气氛或包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化性气体的气氛下进行。例如，加热处理优选在氧气氛下进行。由此，可以对氧化物530供应氧来减少氧空位(v
o
)。此外，加热处理也可以在减压状态下进行。或者，也可以在氮气体或惰性气体的气氛下进行加热处理，然后为了填补脱离的氧而在包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化性气体的气氛下进行加热处理。或者，也可以在包含10ppm以上、1％以上或10％以上的氧化性气体的气氛下进行加热处理，然后在氮气体或惰性气体的气氛下连续进行加热处理。
[0139]
此外，通过对氧化物530进行加氧化处理，可以由被供应的氧填补氧化物530中的氧空位，换言之，可以促进“v
o
o
→
null”的反应。再者，通过使残留在氧化物530中的氢与被供应的氧起反应，可以去除该氢作为h2o(脱水化)。由此，可以抑制残留在氧化物530中的氢与氧空位键合而形成v
o
h。
[0140]
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)。
[0141]
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。此外，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。
[0142]
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。
[0143]
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。
[0144]
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。此外，还可以在上述绝缘体上层叠氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。
[0145]
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。此外，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。
[0146]
在晶体管500中，优选将起到氧化物半导体作用的金属氧化物用作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，可用作氧化物530的in
‑
m
‑
zn氧化物优选为caac
‑
os(c
‑
axis aligned crystalline oxide semiconductor)。此外，优选为cac
‑
os(cloud
‑
aligned composite oxide semiconductor)。注意，caac是指结晶结构的一个例子，cac是指功能或材料构成的一个例子。此外，作为氧化物530，也可以使用in
‑
ga氧化物、in
‑
zn氧化物。
[0147]
cac
‑
os在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，作为材料的整个部分具有半导体的功能。此外，在将cac
‑
os或cac
‑
metal oxide用于晶体管的活性层的情况下，导电性的功能是使被用作载流子的电子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使cac
‑
os或cac
‑
metal oxide具有开关功能(开启/关闭的功能)。通过在cac
‑
os或cac
‑
metal oxide中使各功能分离，可以最大限度地提高各功能。
[0148]
此外，cac
‑
os或cac
‑
metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能，绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外，在材料中，导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。此外，导电性区域和绝缘性区域有时在材料中不均匀地分布。此外，有时观察到其边缘模糊而以云状连接的导电性区域。
[0149]
此外，在cac
‑
os或cac
‑
metal oxide中，导电性区域和绝缘性区域有时以0.5nm以上且10nm以下，优选为0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
[0150]
此外，cac
‑
os或cac
‑
metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如，cac
‑
os或cac
‑
metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该构成中，当使载流子流过时，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外，具有窄隙的成分通过与具有宽隙的成分的互补作用，与具有窄隙的成分联动而使载流子流过具有宽隙的成分。因此，在将上述cac
‑
os或cac
‑
metal oxide用于晶体管的沟道形成区域
时，在晶体管的导通状态中可以得到高电流驱动力，即大通态电流及高场效应迁移率。
[0151]
就是说，也可以将cac
‑
os或cac
‑
metal oxide称为基质复合材料(matrix composite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
[0152]
此外，用作氧化物半导体的金属氧化物被分为单晶氧化物半导体和非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体例如有caac
‑
os、多晶氧化物半导体、nc
‑
os(nanocrystalline oxide semiconductor)、a
‑
like os(amorphous
‑
like oxide semiconductor)及非晶氧化物半导体等。
[0153]
igzo大致分为amorphous(无定形)、crystalline(结晶性)以及crystal(结晶)。另外，amorphous包括completely amorphous。另外，crystalline包括caac(c
‑
axis aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)及cac(cloud
‑
aligned composite)。另外，在crystalline的分类中不包含single crystal(单晶)、poly crystal(多晶)及completely amorphous。另外，crystal包括single crystal及poly crystal。
[0154]
caac
‑
os具有c轴取向性，其多个纳米晶在a
‑
b面方向上连结而结晶结构具有畸变。注意，畸变是指在多个纳米晶连结的区域中晶格排列一致的区域与其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。
[0155]
虽然纳米晶基本上是六角形，但是并不局限于正六角形，有不是正六角形的情况。此外，在畸变中有时具有五角形或七角形等晶格排列。此外，在caac
‑
os中，即使在畸变附近也难以观察到明确的晶界(grain boundary)。就是说，可知由于晶格排列畸变，可抑制晶界的形成。这是由于caac
‑
os因为a
‑
b面方向上的氧原子排列的低密度或因金属元素被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。
[0156]
caac
‑
os有具有层状结晶结构(也称为层状结构)的倾向，在该层状结晶结构中层叠有包含铟及氧的层(下面称为in层)和包含元素m、锌及氧的层(下面称为(m,zn)层)。此外，铟和元素m彼此可以取代，在用铟取代(m,zn)层中的元素m的情况下，也可以将该层表示为(in,m,zn)层。此外，在用元素m取代in层中的铟的情况下，也可以将该层表示为(in,m)层。
[0157]
caac
‑
os是结晶性高的金属氧化物。另一方面，在caac
‑
os中不容易观察明确的晶界，因此不容易发生起因于晶界的电子迁移率的下降。此外，金属氧化物的结晶性有时因杂质的进入或缺陷的生成等而降低，因此可以说caac
‑
os是杂质或缺陷(氧空位等)少的金属氧化物。因此，包含caac
‑
os的金属氧化物的物理性质稳定。因此，包含caac
‑
os的金属氧化物具有高耐热性及高可靠性。
[0158]
在nc
‑
os中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。此外，nc
‑
os在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc
‑
os在某些分析方法中与a
‑
like os或非晶氧化物半导体没有差别。
[0159]
此外，在包含铟、镓和锌的金属氧化物的一种的in
‑
ga
‑
zn氧化物(也称为“igzo”)有时在由上述纳米晶构成时具有稳定的结构。尤其是，igzo有在大气中不容易进行晶体生长的倾向，所以有时与在igzo由大结晶(在此，几mm的结晶或者几cm的结晶)形成时相比在igzo由小结晶(例如，上述纳米结晶)形成时在结构上稳定。
[0160]
a
‑
like os是具有介于nc
‑
os与非晶氧化物半导体之间的结构的金属氧化物。a
‑
like os包含空洞或低密度区域。也就是说，a
‑
like os的结晶性比nc
‑
os及caac
‑
os的结晶性低。
[0161]
氧化物半导体(金属氧化物)具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a
‑
like os、nc
‑
os、caac
‑
os中的两种以上。
[0162]
此外，作为晶体管500优选使用载流子浓度低的金属氧化物。在降低金属氧化物的载流子浓度时，只要降低金属氧化物中的杂质浓度及缺陷态密度即可。在本说明书等中，杂质浓度低且缺陷态密度低的情况是指高纯度本征或实质上高纯度本征。此外，作为金属氧化物中的杂质，例如有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
[0163]
特别是，由于金属氧化物所包含的氢与键合于金属原子的氧起反应而成为水，因此有时在金属氧化物中形成氧空位。在金属氧化物中的沟道形成区域包含氧空位的情况下，晶体管有时具有常开启特性。此外，氢进入氧空位的缺陷被用作供体，有时生成作为载流子的电子。此外，有时氢的一部分与键合于金属原子的氧而生成作为载流子的电子。因此，使用包含多量的氢的金属氧化物的晶体管容易具有常开启特性。
[0164]
氢进入了氧空位的缺陷可能被用作金属氧化物的供体。然而，定量地评价该缺陷是困难的。于是，在金属氧化物中，有时不以供体浓度而以载流子浓度进行评价。因此，在本说明书等中，有时作为金属氧化物的参数，不采用供体浓度而采用假定不施加电场的状态的载流子浓度。也就是说，本说明书等所记载的“载流子浓度”有时可以称为“供体浓度”。
[0165]
因此，在将金属氧化物用作氧化物530时，优选尽量减少金属氧化物中的氢。具体而言，在金属氧化物中，通过二次离子质谱分析法(sims：secondary ion mass spectrometry)得到的氢浓度低于1
×
10
20
atoms/cm3，优选低于1
×
10
19
atoms/cm3，更优选低于5
×
10
18
atoms/cm3，进一步优选低于1
×
10
18
atoms/cm3。通过将氢等杂质被充分降低的金属氧化物用于晶体管的沟道形成区域，可以赋予稳定的电特性。
[0166]
此外，在将金属氧化物用作氧化物530时，沟道形成区域的金属氧化物的载流子浓度优选为1
×
10
18
cm
‑3以下，更优选低于1
×
10
17
cm
‑3，进一步优选低于1
×
10
16
cm
‑3，进一步优选低于1
×
10
13
cm
‑3，进一步优选低于1
×
10
12
cm
‑3。注意，对沟道形成区域的金属氧化物的载流子浓度的下限值没有特别的限制，例如可以为1
×
10
‑9cm
‑3。
[0167]
此外，在将金属氧化物用作氧化物530时，通过导电体542(导电体542a及导电体542b)和氧化物530接触而氧化物530中的氧扩散到导电体542中，由此导电体542有时被氧化。导电体542的导电率因导电体542的氧化而下降的可能性很高。注意，也可以将氧化物530中的氧向导电体542扩散的情况称为导电体542吸收氧化物530中的氧。
[0168]
此外，当氧化物530中的氧扩散到导电体542(导电体542a及导电体542b)时，在导电体542a与氧化物530b间及导电体542b与氧化物530b间可能会形成另一层。因为该另一层包含比导电体542多的氧，所以推测该另一层的具有绝缘性。此时，可以认为导电体542、该另一层和氧化物530b的三层结构是由金属
‑
绝缘体
‑
半导体构成的三层结构，有时也将其称为mis(metal
‑
insulator
‑
semiconductor)结构或以mis结构为主的二极管连接结构。
[0169]
注意，上述另一层不局限于形成在导电体542与氧化物530b间，例如，有时另一层形成在导电体542与氧化物530c间或者导电体542与氧化物530b间及导电体542与氧化物530c间。
[0170]
此外，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。
[0171]
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的下方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。
[0172]
此外，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。此外，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。此外，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。此外，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。
[0173]
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。
[0174]
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。
[0175]
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。
[0176]
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。
[0177]
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。此外，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。
[0178]
此外，虽然在图10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。此外，也可以层叠钛膜及铝膜。此外，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。
[0179]
此外，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并在其上形成钼膜或氮化钼膜的三层结构等。此外，也可以使用包含氧化铟、氧化锡或氧化锌的透明导电材料。
[0180]
此外，如图10a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。
[0181]
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。此外，在区域543a(区域543b)中有时形成含有包含在导电体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)的载流子密度增加，区域543a(区域543b)成为低电阻区域。
[0182]
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。
[0183]
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。
[0184]
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。此外，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。
[0185]
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。
[0186]
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。
[0187]
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。
[0188]
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。
[0189]
此外，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。此外，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。
[0190]
此外，与第二栅极绝缘膜同样，绝缘体550也可以具有叠层结构。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。
[0191]
在图10a及图10b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。
[0192]
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。或者，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，可以降低导电体560a的电阻值来使其成为导电体。其可以称为oc(oxide conductor)电极。
[0193]
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。例如，可以使用以钨、铜或铝为主要成分的导电材料。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。
[0194]
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。
[0195]
绝缘体580优选具有过剩氧区域。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。此外，优选降低绝缘体580中的水或氢等杂质的浓度。
[0196]
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以嵌入绝缘体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。
[0197]
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以嵌入绝缘体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，也可以在工序中也不发生导电体560的倒塌的情况下形成导电体560。
[0198]
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的顶面接触的方式设置。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。
[0199]
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。
[0200]
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，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。
[0201]
此外，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。
[0202]
此外，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。
[0203]
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。
[0204]
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。
[0205]
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，通过作为这些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586，可以使用氧化硅膜及氧氮化硅膜等。
[0206]
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中嵌入导电体546及导电体548等。
[0207]
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。
[0208]
此外，也可以在形成晶体管500之后，以围绕晶体管500的方式形成开口，并以覆盖该开口的方式形成对氢或水具有高阻挡性的绝缘体。通过由上述高阻挡性的绝缘体包裹晶体管500，可以防止水分及氢从外部进入。或者，多个晶体管500都可以由对氢或水具有高阻挡性的绝缘体包裹。此外，在围绕晶体管500地形成开口的情况下，例如，当形成到达绝缘体522或绝缘体514的开口并接触于绝缘体522或绝缘体514地形成上述高阻挡性的绝缘体时可以兼作晶体管500的制造工序的一部分，所以是优选的。此外，作为对氢或水具有高阻挡性的绝缘体，例如使用与绝缘体522或绝缘体514同样的材料即可。
[0209]
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。
[0210]
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。
[0211]
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。
[0212]
在本实施方式中，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对具有阻挡性的导电体及导电性高的导电体具有高紧密性的导电体。
[0213]
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。
[0214]
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。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。
[0215]
通过采用本结构，可以实现使用包含氧化物半导体的晶体管的半导体装置的微型化或高集成化。
[0216]
作为可用于本发明的一个方式的半导体装置的衬底，可以使用玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、陶瓷衬底、金属衬底(例如，不锈钢衬底、包含不锈钢箔的衬底、钨衬底、包含钨箔的衬底等)、半导体衬底(例如，单晶半导体衬底、多晶半导体衬底或化合物半导体衬底)、soi(绝缘体上硅)衬底等。此外，也可以使用可承受本实施方式的处理温度的耐热性的塑料衬底。作为玻璃衬底的一个例子，可以举出钡硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃等。此外，也可以使用晶化玻璃等。
[0217]
或者，作为衬底可以使用柔性衬底、贴合薄膜、包含纤维状材料的纸或基材薄膜等。作为柔性衬底、贴合薄膜、基材薄膜等，可以举出如下例子。例如可以举出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚醚砜(pes)、聚四氟乙烯(ptfe)为代表的塑料。或者，作为一个例子，可以举出丙烯酸树脂等合成树脂等。或者，作为一个例子，可以举出聚丙烯、聚酯、聚氟化乙烯或聚氯乙烯等。或者，作为例子，可以举出聚酰胺、聚酰亚胺、芳族聚酰胺树脂、环氧树脂、无机蒸镀薄膜、纸类等。尤其是，通过使用半导体衬底、单晶衬底或soi衬底等制造晶体管，能够制造特性、尺寸或形状等的不均匀小、电流能力高且尺寸小的晶体管。当利用上述晶体管构成电路时，可以实现电路的低功耗化或电路的高集成化。
[0218]
此外，也可以作为衬底使用柔性衬底，并在柔性衬底上直接形成晶体管、电阻器及/或电容器等。或者，也可以在衬底与晶体管、电阻器及/或电容器等之间设置剥离层。剥离层可以在如下情况下使用，即在剥离层上制造半导体装置的一部分或全部，然后将其从衬底分离并转置到其他衬底上的情况。此时，也可以将晶体管、电阻器及/或电容器等转置到耐热性低的衬底或柔性衬底上。此外，作为上述剥离层，例如可以使用钨膜与氧化硅膜的无机膜的叠层结构、衬底上形成有聚酰亚胺等有机树脂膜的结构或含有氢的硅膜等。
[0219]
就是说，也可以在于一个衬底上形成半导体装置之后将该半导体装置转置到其他衬底上。作为半导体装置被转置的衬底，不仅可以使用上述可以形成晶体管的衬底，还可以使用纸衬底、玻璃纸衬底、芳族聚酰胺薄膜衬底、聚酰亚胺薄膜衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造纤维、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底等。通过使用这种衬底，可以实现具有柔性的半导体装置的制造、不易损坏的半导体装置的制造、耐热性的赋予、轻量化或薄
型化。
[0220]
(实施方式5)在本实施方式中，使用图11及图12说明使用薄膜型二次电池的电子设备的例子。
[0221]
图11b是使用根据本发明的薄膜型二次电池的应用设备的一个例子的ic卡。可以将接收电波3005而得的电力储存在图11a所示的薄膜型二次电池3001中。ic卡3000内部配置有天线、ic3004及薄膜型二次电池3001。在ic卡3000上贴上持有人的id3002及照片3003。可以使用储存在薄膜型二次电池3001中的电力从天线发送识别信号等信号。
[0222]
另外，也可以设置有源矩阵显示装置代替照片3003。作为有源矩阵显示装置有反射型液晶显示装置、有机el显示装置或电子纸等。也可以在有源矩阵显示装置上显示映像(动态图像或静态图像)或时间。可以从薄膜型二次电池3001供给有源矩阵显示装置的电力。
[0223]
因为将塑料衬底用于ic卡，所以使用柔性衬底的有机el显示装置是优选的。
[0224]
另外，也可以设置太阳能电池。可以通过户外光的照射吸收光，产生电力，将该电力储存在薄膜型二次电池3001中。
[0225]
另外，薄膜型二次电池不局限于用于ic卡，也可以用于车载无线传感器的电源、mems器件用二次电池等。
[0226]
图12a示出可穿戴设备的例子。可穿戴设备作为电源使用二次电池。另外，为了提高使用者在生活中或户外使用时的防水性能，使用者不仅希望可穿戴设备能够进行用于连接的连接器部分露出的有线充电，还希望能够进行无线充电。
[0227]
例如，可以将二次电池安装于图12a所示的眼镜型设备400上。眼镜型设备400包括镜框400a和显示部400b。通过在具有弯曲的镜框400a的镜腿部安装二次电池，可以实现轻量且重量平衡性好的连续使用时间长的眼镜型设备400。也可以包括实施方式1中示出的薄膜型二次电池，可以实现应对框体的小型化所引起的空间节省化的结构。
[0228]
另外，可以将二次电池安装在耳麦型设备401上。耳麦型设备401至少包括麦克风部401a、柔性管401b和耳机部401c。另外，可以在柔性管401b内、耳机部401c内设置二次电池。也可以包括实施方式1中示出的薄膜型二次电池，可以实现应对框体的小型化所引起的空间节省化的结构。
[0229]
另外，可以将二次电池安装在能直接安在身上的设备402上。另外，可以将二次电池402b设置在设备402的薄型框体402a中。也可以包括实施方式1中示出的薄膜型二次电池，可以实现应对框体的小型化所引起的空间节省化的结构。
[0230]
另外，可以将二次电池安装在能够安到衣服上的设备403上。可以将二次电池403b设置在设备403的薄型框体403a中。也可以包括实施方式1中示出的薄膜型二次电池，可以实现应对框体的小型化所引起的空间节省化的结构。
[0231]
另外，可以将二次电池安装在腰带型设备406上。腰带型设备406包括腰带部406a及无线供电受电部406b，可以将二次电池安装在腰带部406a的内部。也可以包括实施方式1中示出的薄膜型二次电池，可以实现应对框体的小型化所引起的空间节省化的结构。
[0232]
另外，可以将二次电池安装在手表型设备405上。手表型设备405包括显示部405a及腰带部405b，可以将二次电池设置在显示部405a或腰带部405b上。也可以包括实施方式3中示出的薄膜型二次电池，可以实现应对框体的小型化所引起的空间节省化的结构。
[0233]
显示部405a除了能够显示时间之外还可以显示电子邮件或电话来电等各种信息。
[0234]
另外，由于手表型设备405为直接缠在手腕上可穿戴设备，所以也可以安装有测量使用者的脉搏、血压等的传感器。可以储存与使用者的运动量及健康有关的数据，该数据可以有助于维护健康。
[0235]
以下，详细说明图12a所示的手表型设备405。
[0236]
图12b示出从手腕上取下的手表型设备405的立体图。
[0237]
另外，图12c示出侧面图。图12c示出内部内置有二次电池913的情况。二次电池913是实施方式3所示的薄膜型二次电池。二次电池913设置在与显示部405a重叠的位置上，小型且轻量。[符号说明]
[0238]
101：衬底、201：正极、202：固体电解质层、203：负极、204：正极活性物质层、205：负极活性物质层、206：保护层、400：眼镜型设备、400a：镜框、400b：显示部、401：耳麦型设备、401a：麦克风部、401b：柔性管、401c：耳机部、402：设备、402a：框体、402b：二次电池、403：设备、403a：框体、403b：二次电池、405：手表型设备、405a：显示部、405b：腰带部、406：腰带型设备、406a：腰带部、406b：无线供电受电部、3000：ic卡、3001：薄膜型二次电池、3002：id、3003：照片、3004：ic、3005：电波。