[發(fā)明專利]用于形成薄膜鋰離子電池的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010296037.5
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN102035029A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 皮埃爾·布隆
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體(圖爾)公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 李中奎;鐘錦舜

1.一種用于形成鋰離子型電池的方法，包括以下連續(xù)步驟：

(a)在襯底(10)中形成溝道(12)；

(b)相繼且保形地沉積層疊(14)，該層疊包括陰極集電極層(16)、陰極層(18)、電解質(zhì)層(20)以及陽極層(22)，該層疊具有的厚度小于所述溝道的深度；

(c)在所述結(jié)構(gòu)上形成填充所述溝道(12)中剩余的空間的陽極集電極層(26)；以及

(d)平坦化所述結(jié)構(gòu)，以露出所述陰極集電極層(16)的上表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在步驟(d)之后還包括以下步驟：

在所述結(jié)構(gòu)上形成保護層(28，30)，并且在所述保護層中、在所述陽極集電極層(26)上限定第一貫通開口(32，50)，并且在所述陰極集電極層(16)上限定第二貫通開口(34，56)；以及

在所述第一開口和所述第二開口中以及在所述保護層的一部分上分別形成第一導(dǎo)電區(qū)域(36，44，52)和第二導(dǎo)電區(qū)域(38，46，58)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括步驟：在所述第一導(dǎo)電區(qū)域(36，44，52)上形成第一接觸部(40，48，64)，并且在所述第二導(dǎo)電區(qū)域(38，46，58)上形成第二接觸部(42，49，62)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在步驟(c)之前還包括形成籽晶層(24)的步驟。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述陽極集電極層(26)是在所述籽晶層(24)上在低溫下通過電解生長而形成的，所述籽晶層由鈦和銅的層疊形成。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述襯底(10)由硅或氧化硅制成，所述陰極集電極層(16)以鈦、鎢、鉬、鉭、鉑、或者這些材料的合金或?qū)盈B制成，所述陰極層(18)由鈦鋰氧代硫化物(LiTiOS)、鈷鋰氧化物(LiCoO₂)、或者能夠引入可在鋰離子型電池中用作陰極的鋰的任何材料制成，所述電解質(zhì)層(20)由鋰磷氮氧化物(LiPON)制成，所述陽極層(22)由硅、鍺、碳、或者這些材料的合金或?qū)盈B制成，所述陽極集電極層(26)由銅制成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述陰極集電極層(16)、所述陰極層(18)、所述電解質(zhì)層(20)以及所述陽極層(22)通過物理氣相沉積(PVD)形成。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述保護層由包括第一層(28)和第二SiO₂層(30)的層疊形成，所述第一層(28)由陶瓷、Al₂O₃、SiN或者ZrO₂制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述溝道(12)具有范圍在5μm至30μm之間的深度，所述陰極集電極層(16)具有范圍在100nm至500nm之間的厚度，所述陰極層(18)具有范圍在1μm至10μm之間的厚度，所述電解質(zhì)層(20)具有范圍在1μm至3μm之間的厚度，所述陽極層(22)具有范圍在10nm至800nm之間的厚度。

10.一種鋰離子型電池，包括：

襯底(10)，該襯底包括溝道(12)；

陰極集電極層(16)，在陰極集電極層在所述溝道的壁和底部上，并且在所述襯底上；

在所述陰極集電極層(16)上、沿著所述溝道(12)的壁和底部形成的包括陰極層(18)、電解質(zhì)層(20)、陽極層(22)以及陽極集電極層(26)的層疊，所述層疊填充所述溝道；以及

保護層(28，30)，該保護層在所述絕緣層和所述層疊上延伸，在所述保護層中、分別在所述陽極集電極層(26)和所述陰極集電極層(16)上形成有第一貫通開口(32，50)和第二貫通開口(34，56)。