電子器件及其制造方法、以及網(wǎng)絡系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子器件及其制造方法、以及網(wǎng)絡系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 將存在于人類的生活環(huán)境中的以熱、振動、太陽光、以及電波等各種形式存在的微 弱的能量轉換為電力并將該電力在傳感器網(wǎng)絡等中加以利用的能量采集技術備受矚目。在 能量采集技術中，由于從如太陽光等那樣不穩(wěn)定的能量得到電力，所以優(yōu)選將該電力蓄積 于二次電池來實現(xiàn)電力的穩(wěn)定化。
[0003] 作為該二次電池，有代替電解液而利用固體電解質的全固體二次電池。全固體二 次電池通過使用半導體工藝技術而形成得極薄且小型。
[0004] 在傳感器網(wǎng)絡中，將上述的全固體二次電池和發(fā)電元件作為一個電子器件來使 用，并將由發(fā)電元件得到的電力蓄積于全固體二次電池。
[0005] 像這樣具備全固體電池和發(fā)電元件的電子器件在小型化這方面存在改善的余地。
[0006] 專利文獻1 :日本特開2008-103203號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開平4-331425號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于在電子器件及其制造方法、以及網(wǎng)絡系統(tǒng)中實現(xiàn)電子器件的小 型化。
[0009] 根據(jù)以下公開的一觀點，提供一種如下的電子器件，該電子器件具有：基板；第一 全固體二次電池，其被設置在上述基板上，具備第一電極層、固體電解質層、以及第二電極 層；第一晶體管，其具備第一源極漏極、與上述第二電極層電連接的第二源極漏極、以及第 一柵極電極；第一端子，其與上述第一電極層電連接；第二端子，其控制上述第一柵極電極 的電位；第三端子，其與上述第一源極漏極電連接；以及密封層，其覆蓋上述第一全固體二 次電池和上述第一晶體管，上述第一端子、上述第二端子、以及上述第三端子在上述密封層 的上表面露出。
[0010] 另外，根據(jù)該公開的其它的觀點，提供一種電子器件的制造方法，具有：在基板上 形成具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的集電層的工序；在上述集電層的上述第一區(qū)域上形成第一 電極主體，由上述集電層和上述第一電極主體形成全固體二次電池的第一電極層的工序； 在上述第一電極層上形成上述全固體二次電池的固體電解質層的工序；在上述固體電解質 層上形成上述全固體二次電池的第二電極層的工序；形成覆蓋上述全固體二次電池和上述 基板的絕緣膜的工序；在上述第二電極層上的上述絕緣膜上形成具有柵極主體和延長部的 柵極電極的工序；在上述柵極主體上形成柵極絕緣膜的工序；在上述柵極主體的一方的側 方的上述絕緣膜上形成上述第二電極層露出的開口的工序；將在上述柵極主體的另一方 的側方的上述絕緣膜上具有第一源極漏極、在上述開口內(nèi)具有與上述第二電極層相接的第 二源極漏極、在上述柵極絕緣膜上具有溝道的半導體層形成在上述全固體二次電池上的工 序；在上述延長部、上述半導體層、以及上述絕緣膜上形成密封層的工序；通過將上述密封 層圖案化來在上述第二區(qū)域的上述集電體層上形成第一孔、在上述柵極電極的上述延長部 上形成第二孔、在上述第一源極漏極上形成第三孔的工序；在上述第一孔、上述第二孔、以 及上述第三孔分別形成第一端子、第二端子、以及第三端子的工序。
[0011] 并且，根據(jù)該公開的另一其它的觀點，提供一種電子器件的制造方法，具有：在基 板上形成具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的集電層的工序；在上述集電層的上述第一區(qū)域上形成 第一電極主體，由上述集電層和上述第一電極主體形成全固體二次電池的第一電極層的工 序；在上述第一電極層上形成上述全固體二次電池的固體電解質層的工序；在上述固體電 解質層上形成上述全固體二次電池的第二電極層的工序；形成覆蓋上述全固體二次電池和 上述基板的絕緣膜的工序；在上述第二區(qū)域的上述絕緣膜上形成柵極電極的柵極主體，在 上述第二區(qū)域的旁邊的上述絕緣膜上形成上述柵極電極的延長部的工序；在上述柵極主體 上形成柵極絕緣膜的工序；在上述柵極主體的一方的側方的上述絕緣膜上形成上述集電層 露出的開口的工序；將在上述柵極主體的一方的側方的上述絕緣膜上具有第一源極漏極、 在上述開口內(nèi)具有與上述第一電極層相接的第二源極漏極、在上述柵極絕緣膜上具有溝道 的半導體層形成于上述第二區(qū)域的工序；在上述延長部、上述半導體層、以及上述絕緣膜上 形成密封層的工序；通過將上述密封層圖案化來在上述第二電極層上形成第一孔，在上述 柵極電極的上述延長部上形成第二孔，在上述第一源極漏極上形成第三孔的工序；在上述 第一孔、上述第二孔、以及上述第三孔分別形成第一端子、第二端子、以及第三端子的工序。
[0012] 另外，根據(jù)該公開的其它的觀點，提供一種網(wǎng)絡系統(tǒng)，該網(wǎng)絡系統(tǒng)具有多個電子器 件，該電子器件具備：發(fā)電元件；全固體二次電池，其對由上述發(fā)電元件發(fā)出的電力進行蓄 電；發(fā)送電路，其通過上述全固體二次電池的電力驅動來發(fā)送放置上述發(fā)電元件的環(huán)境所 涉及的信息，多個上述電子器件分別具備：基板；設置在上述基板上，形成上述全固體二次 電池的第一電極層、固體電解質層、以及第二電極層；晶體管，其具備第一源極漏極、與上述 第二電極層電連接的第二源極漏極、以及第一柵極電極；第一端子，其與上述第一電極層電 連接；第二端子，其控制上述第一柵極電極的電位；第三端子，其與上述第一源極漏極電連 接；密封層，其覆蓋上述全固體二次電池和上述晶體管；以及布線層，其形成在上述密封層 的上表面，與上述第一端子、上述第二端子、以及上述第三端子電連接。
[0013] 根據(jù)以下的公開，由于即使在密封層的上表面露出的第一至第三端子電短路，第 一晶體管也成為截止狀態(tài)，所以不向全固體二次電池流入電流。因此，能夠即使在密封層的 上表面形成布線層用的導電層，全固體二次電池也不過放電地，將經(jīng)由該布線層與固體二 次電池電連接的電路元件與固體二次電池一起密封，能夠實現(xiàn)電子器件的小型化。
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示內(nèi)置了全固體二次電池的電子器件的一個例子的剖視圖。
[0015] 圖2是全固體二次電池的剖視圖。
[0016] 圖3(a)~（c)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0017] 圖4(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0018] 圖5(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其三）。
[0019] 圖6(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其四）。
[0020] 圖7(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其五）。
[0021] 圖8是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其一）。
[0022] 圖9是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其二）。
[0023] 圖10是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其三）。
[0024] 圖11是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其四）。
[0025] 圖12是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其五）。
[0026] 圖13是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其六）。
[0027] 圖14是第一實施方式所涉及的電子器件具備的蓄電部的等效電路圖。
[0028] 圖15(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其六）。
[0029] 圖16(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其七）。
[0030] 圖17(a)、（b)是第一實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其八）。
[0031] 圖18(a)、（b)是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0032] 圖19(a)、（b)是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0033] 圖20(a)、（b)是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其三）。
[0034] 圖21 (a)、（b)是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其四）。
[0035] 圖22是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其一）。
[0036] 圖23是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其二）。
[0037] 圖24是第二實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其三）。
[0038] 圖25是第二實施方式所涉及的電子器件具備的蓄電部的等效電路圖。
[0039] 圖26(a)、（b)是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0040] 圖27(a)、（b)是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0041] 圖28(a)、（b)是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其三）。
[0042] 圖29是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其一）。
[0043] 圖30是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其二）。
[0044] 圖31是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其三）。
[0045] 圖32是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其四）。
[0046] 圖33是第三實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其五）。
[0047] 圖34是第三實施方式所涉及的電子器件具備的蓄電部的等效電路圖。
[0048] 圖35(a)、（b)是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0049] 圖36(a)、（b)是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0050] 圖37(a)、（b)是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其三）。
[0051] 圖38(a)、（b)是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其四）。
[0052] 圖39是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其一）。
[0053] 圖40是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其二）。
[0054] 圖41是第四實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其三）。
[0055] 圖42是第四實施方式所涉及的電子器件具備的蓄電部的等效電路圖。
[0056] 圖43(a)、（b)是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0057] 圖44(a)、（b)是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0058] 圖45(a)、（b)是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其三）。
[0059] 圖46是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其一）。
[0060] 圖47是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其二）。
[0061] 圖48是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其三）。
[0062] 圖49是第五實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其四）。
[0063] 圖50(a)、（b)是第六實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0064] 圖51 (a)、（b)是第六實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0065] 圖52是第六實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其三）。
[0066] 圖53是第六實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其一）。
[0067] 圖54是第六實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其二）。
[0068] 圖55是第六實施方式所涉及的電子器件的制造中途的俯視圖（其三）。
[0069] 圖56(a)、（b)是第七實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其一）。
[0070] 圖57是第七實施方式所涉及的電子器件的制造中途的剖視圖（其二）。
[0071] 圖58是第七實施方式所涉及的電子器件的剖視圖。
[0072] 圖59是第七實施方式所涉及的電子器件具備的蓄電部的等效電路圖。
[0073] 圖60是第八實施方式所涉及的電子器件的蓄電部的剖視圖。
[0074] 圖61是第八實施方式所涉及的電子器件的剖視圖。
[0075] 圖62是第八實施方式所涉及的電子器件具備的蓄電部的等效電路圖。
[0076] 圖63(a)是第九實施方式所涉及的電子器件的電路圖，圖63(b)是示意地表示開 始充電后的時間和各全固體二次電池的電壓的關系的曲線圖。
[0077] 圖64(a)是第十實施方式所涉及的電子器件的電路圖，圖64(b)是示意地表示開 始充電后的時間和以串聯(lián)的方式連接的全固體二次電池的全體的電壓的關系的曲線圖。
[0078] 圖65是第^^一實施方式所涉及的網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能框圖。
[0079] 圖66是能夠在第^^一實施方式中使用的第二子機的功能框圖。
[0080] 圖67 (a)、（b)是表不第^ 實施方式中的第一子機和第二子機的敷設例的不意 圖（其一）。
[0081] 圖68是表不第^ 實施方式中的第一子機和第二子機的敷設例的不意圖（其 二）。
【具體實施方式】
[0082] 在本實施方式的說明前，對本申請發(fā)明人進行的研究結果進行說明。
[0083] 如上述那樣，由于全固體二次電池能夠使用半導體工藝技術來制造，所以認為有 用于電子器件的小型化。
[0084] 圖1是表示內(nèi)置了全固體二次電池的電子器件的一個例子的剖視圖。
[0085] 該電子器件1是通過利用自然能量等發(fā)出的微弱的電力來進行驅動的器件，具有 全固體二次電池2和發(fā)電元件3。
[0086] 全固體二次電池2是具備正極2a和負極2b的鋰離子電池。另一方面，發(fā)電元件 3是熱電轉換元件。在該發(fā)電元件3設置有被賦予溫度差的第一電極4和第二電極5,在它 們之間交替地布置有η型半導體6和p型半導體7。
[0087] 若在第一電極4和第二電極5之間賦予溫度差，則在這些電極4、5之間產(chǎn)生電動 勢。該電動勢經(jīng)由與第一電極4連接的導體芯棒8被引出至第一電極4側。
[0088] 在該例子中，通過利用密封層10覆蓋全固體二次電池2和發(fā)電元件3,來防止全固 體二次電池2和發(fā)電元件3因水分等劣化。
[0089] 在該密封層10的上表面IOa設置有上述的正極2a、負極2b、第二電極5、以及與導 體芯棒8連接的布線層9。布線層9例如能夠通過在密封層10的上表面IOa的整個面形成 銅電鍍膜并將該銅電鍍膜圖案化來形成。并且，通過發(fā)電元件3得到的電力經(jīng)由該布線層 9被充電至全固體二次電池2。
[0090] 這里，全固體二次電池2即使未被從外部充電，也在電子器件1的制造中途產(chǎn)生一 定程度的電動勢。因此，若為了形成布線層9而在上表面IOa的整個面形成銅電鍍膜等導 電膜，則正極2a和負極2b經(jīng)由該導電膜短路，所以全固體二次電池2進行放電。
[0091] 然而，若像這樣，全固體二次電池2在電子器件1的制造中途進行放電，則全固體 二次電池2的壽命顯著劣化。
[0092] 參照圖2對該問題進行說明。
[0093] 圖2是全固體二次電池2的剖視圖。
[0094] 如圖2所示那樣，全固體二次電池2具有硅基板等基板11，在其上按如下順序層疊 有正極集電層12、正極主體13、固體電解質層14、負極主體15、以及負極集電層16。
[0095] 如上述那樣，全固體二次電池2是鋰離子電池，正極主體13的材料是LiCoO2，固體 電解質層14的材料是LiPON，負極主體15的材料是In-Li。
[0096] 另外，作為正極集電層12、負極集電層16的材料使用銅。
[0097] 這里，計算如上述那樣在正極2a和負極2b短路時流向全固體二次電池2的電流。 以下，考慮為了通過電解銅電鍍形成上述的布線層9,作為銅電鍍膜的籽晶層通過濺射法形 成厚度為20nm的鎳膜9a，且正極2a和負極2b通過該鎳膜9a短路的情況。
[0098] 在該情況下，鎳膜9a的膜片電阻r大約為100 Ω □。在正極2a和負極2b的間隔 L為8. 2mm、正極2a和負極2b的各自的寬度W為2. 5mm時，各極2a、2b間的鎳膜9a的電阻 值大約為 328Ω ( = rXL/W)。
[0099] 全固體二次電池2的內(nèi)部電阻為290 Ω，若設定在全固體二次電池2為滿充電狀態(tài) 下其端子電壓為4. IV，則向全固體二次電池2流入6. 7mA( = 4. ?ν/290Ω)的電流。若為該 電流，則大約持續(xù)2分鐘超過電池容量lOOuAh，成為過放電的狀態(tài)。
[0100] 若在全固體二次電池2中產(chǎn)生過放電，則正極主體13的LiCoO2的晶體破損、從負 極集電體層16向固體電