一种用于形成锂离子型电池的方法，包括以下步骤：在至少局部导电的衬底上形成绝缘层，该绝缘层具有贯通开口；相继且保形地沉积包括阴极集电极层、阴极层、电解质层以及阳极层的层叠，该层叠具有的厚度小于所述绝缘层的厚度；在所述结构上形成阳极集电极层，该阳极集电极层填充所述开口中剩余的空间；以及平坦化所述结构，以露出所述绝缘层的上表面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。技术背景锂离子型电池具有如下优点包括固态不易燃电解质，该电解质在宽范围的温度 下还具有良好的离子导电性。这样的电池可以有利地用在移动电子设备(例如移动电话或 便携式计算机)中。为了形成薄膜锂离子电池、典型地为尺寸小于2. 5cmX2. 5cm的电池，通常采用通 过阴影掩膜(shadow mask)溅射的技术。这样的技术包括将阴影掩膜放在支承物或衬底上， 并且通过该掩膜来溅射形成电池的不同的层。然而，对于大规模生产薄膜锂离子型电池而言，使用阴影掩膜相对昂贵。实际上， 对于涉及掩膜的每一次溅射，所溅射的成分也沉积在掩膜上。因此，在每次使用掩膜之间， 需要移除和回收掩膜上所沉积的不同的层。凭借通过阴影掩膜进行溅射而形成电池的技术也有不适用于形成较小尺寸(小 于3mm的侧面长度)的电池的缺点，对于这类尺寸出现掩膜对准问题。现在，这样的电池可 以有利地用作备用电池，以在主电池出现故障时将关键数据保存在存储器中。为了形成小的锂离子型电池，可以考虑采用集成电路领域中公知且受控的光刻技 术。然而，这样的技术在应用于大的衬底表面积上时相对昂贵。此外，光刻方法需要使用通 过湿法工艺(通常为基于溶剂的水混合物)移除的树脂，这将引起与基于高活性锂的电池 层的化学反应。这样的技术的实现方式因此对于制造锂离子型电池而言是复杂的。因此，需要一种方法，使得能够以薄膜技术形成相对廉价的锂离子型电池，适用于 存在形成此电池的高活性材料的情况。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的在于提供一种方法，使得能够形成垂直薄膜锂离子型电 池，与这样的电池中存在的材料的反应性兼容。本专利技术的实施例的另一目的在于提供一种方法，用于以合理的成本形成小型垂直 薄膜锂离子型电池。因而，本专利技术的实施例提供一种用于形成锂离子型电池的方法，包括以下步骤 (a)在至少局部导电的衬底上形成包括贯通开口的绝缘层；(b)相继且保形地沉积包括阴 极集电极层、阴极层、电解质层以及阳极层的层叠(stack)，该层叠具有的厚度小于所述绝 缘层的厚度；(C)在所述结构上形成填充所述开口中的剩余空间的阳极集电极层；以及(d) 平坦化该结构，以露出所述绝缘层的上表面。根据本专利技术的实施例，所述方法在步骤(d)之后还包括步骤在所述结构上形成 至少一个保护层，在所述阳极集电极层上的所述保护层中形成开口，以及在所述保护层的 开口中以及所述保护层的一部分之上形成导电区域。根据本专利技术的实施例，所述方法还包括步骤在所述导电层上形成第一接触部，以 及在所述衬底上形成第二接触部。根据本专利技术的实施例，所述方法在步骤(C)之前还包括形成籽晶层的步骤。根据本专利技术的实施例，所述阳极集电极层是在所述籽晶层上在低温下通过电解生 长而形成的，所述籽晶层以钛和铜的层叠形成。根据本专利技术的实施例，所述衬底以掺杂硅或者金属制成，所述阴极集电极层以钛、 钨、钼、钽、钼、或者这些材料的层叠制成，所述阴极层以钛锂氧代硫化物(LiTiOS)、钴锂氧 化物(LiCoO2)、或者能够引入锂的任何材料制成，所述电解质层以锂磷氮氧化物(LiPON)制 成，所述阳极层以硅、锗、碳、或者这些材料的合金或层叠制成，以及所述阳极集电极层以铜 制成。根据本专利技术的实施例，所述阴极集电极层、所述阴极层、所述电解质层以及所述阳 极层是通过物理气相沉积(PVD)形成的。根据本专利技术的实施例，所述保护层是以第一层和第二 SiO2层的层叠形成的，所述 第一层以陶瓷、A1203、SiN或^O2制成。根据本专利技术的实施例，所述绝缘层具有范围在5 μ m至30 μ m之间的厚度，所述阴 极集电极层具有范围在IOOnm至500nm之间的厚度，所述阴极层具有范围在Ιμπι至ΙΟμπι 之间的厚度，所述电解质层具有范围在1 μ m至3 μ m之间的厚度，以及所述阳极层具有范围 在IOnm至800nm之间的厚度。本专利技术的实施例还提供一种锂离子型电池，包括支撑绝缘层的至少局部导电的 衬底，该绝缘层包括第一贯通开口 ；以及在所述开口的壁和底部上的包括阴极集电极层、阴 极层、电解质层、阳极层以及阳极集电极层的层叠，所述层叠填充所述第一开口。附图说明下面将结合附图在具体实施例的以下非限制性描述中详细讨论本专利技术的前述目 的、特征和优点，其中，图1至图7示出根据本专利技术实施例的方法的步骤的结果。具体实施方式为了清楚，在不同附图中相同部件具有相同标号，此外，通常在小的薄膜构件的表 示中，各个附图并非是按比例的。图1至图7示出用于形成锂离子型电池的方法的步骤的结果。在图1所示的步骤中，从包括导电衬底10的结构开始，在导电衬底10上形成绝缘 材料层12。在绝缘材料层中形成开口 14，该开口 14跨越该层的整个厚度。作为示例，衬底 10可以具有范围在500 μ m至800 μ m之间的厚度，并且可以由掺杂硅或者金属制成。绝缘 层12可以由氧化硅制成。为了获得这种结构，绝缘层可以全部沉积在导电衬底10上，此后，借助于预先形 成所适用的图案的树脂，可以通过光刻而蚀刻该层以创建开口 14。优选地，氧化物层具有范 围在5 μ m至30 μ m之间的厚度。应注意，在图1以及之后的附图中，示出构成锂离子型电池的单个基本单格电池 (elementary cell)。应理解，在衬底10上可以彼此相邻地形成很多电池(battary)。其中，绝缘区域12使得能够为不同的基本电池定界。作为示例，两个相邻电池的有源区域可 以分隔开小于Imm的距离，例如范围在200 μ m至500 μ m之间的距离。应注意，两个基本电 池之间的划线(scribe line)可以小于ΙΟΟμπι。在图2所示的步骤中，在绝缘部分12的上表面和壁上，以及在导电衬底10的外表 面上，在图1的器件上形成了形成锂离子型电池的不同层的层叠16。层叠16可以是通过连 续的物理气相沉积(PVD)而形成的。层叠14包括以下各层。-形成阴极集电极的第一层18。作为示例，该层可以由钛、钨、钼、钽、钼、或者这些 材料的合金或层叠而制成，并且具有范围在IOOnm至500nm之间的厚度。-形成电池阴极的第二层20，以例如LiTiOS(钛锂氧代硫化物)、LiCoO2 (钴锂氧 化物)或者Lii^ePO4 (锂铁磷酸盐)的材料制成，具有范围在Iym至ΙΟμπι之间的厚度。更 通常地，层20可以由在锂离子型电池中可用作阴极的引入锂的任何材料制成。-形成电池电解质的第三层22，例如以LiPON(锂磷氮氧化物)或能够形成固态锂 离子单格电池的电解质的任何其它材料制成。第三层22具有范围在1 μ m至3 μ m之间的 厚度。-形成电池阳极的第四层对，例如以硅、锗、碳或这些材料的层叠或合金制成。第 四层具有范围在IOnm至SOOnm之间的厚度。因此，形成锂离子型电池的有源部分的层18至M的层叠16可以具有范围在5 μ m 至15 μ m之间的厚度，该厚度小于绝缘层12的厚度。在层叠16上形成有形成用于阳极集电极的籽晶层的第五层沈。作为示例，该层可 以由钛和铜的层叠形成。该层还形成保护屏障，用于层叠的较低层，并且主要用于特别由活 性锂化合物形成的层22和24。作为示例，籽晶层沈可以具有范围在IOOnm至300nm之间 的厚度。应注意，如果形成阳极集电极层的材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成锂离子型电池的方法，包括以下步骤：（ａ）在至少局部导电的衬底（１０）上形成绝缘层（１２），该绝缘层包括贯通开口（１４）；（ｂ）相继且保形地沉积层叠（１６），该层叠（１６）包括阴极集电极层（１８）、阴极层（２０）、电解质层（２２）以及阳极层（２４），该层叠具有的厚度小于所述绝缘层的厚度；（ｃ）在所述结构上形成阳极集电极层（２８），该阳极集电极层（２８）填充所述贯通开口（１４）中剩余的空间；以及（ｄ）平坦化该结构，以露出所述绝缘层（１２）的上表面。
【技术特征摘要】
FR 2009-9-28 09/566761.一种用于形成锂离子型电池的方法，包括以下步骤(a)在至少局部导电的衬底(10)上形成绝缘层(12)，该绝缘层包括贯通开口(14)；(b)相继且保形地沉积层叠(16)，该层叠(16)包括阴极集电极层(18)、阴极层(20)、 电解质层0 以及阳极层(M)，该层叠具有的厚度小于所述绝缘层的厚度；(c)在所述结构上形成阳极集电极层( )，该阳极集电极层08)填充所述贯通开口 (14)中剩余的空间；以及(d)平坦化该结构，以露出所述绝缘层(12)的上表面。2.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤(d)之后还包括以下步骤在所述阳极集电极层08)之上，在所述结构上形成至少一个保护层(30，32)，并且在 所述保护层中限定开口(34)；以及在所述保护层的开口中以及在所述保护层的一部分之上形成导电区域(36)。3.根据权利要求2所述的方法，还包括在所述导电层08)上形成第一接触部(38)且 在所述衬底(10)上形成第二接触部0 的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤(c)之前还包括形成籽晶层06)的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述阳极集电极层08)是在所述籽晶层06)上 在低温下通过电解生长而形成的，所述籽晶层由钛和铜的层叠形成。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述衬底(10)由掺杂硅或者金属制成，所述阴极 集电极层(18)由钛、钨...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔布隆，
申请(专利权)人：意法半导体图尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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