薄膜电池的无掩模制造.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106025393A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610370915.0(22)申请日2012.06.14(30)优先权数据61/498,4842011.06.17US(62)分案原申请数据201280029531.22012.06.14(71)申请人应用材料公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人宋道英冲·蒋秉圣·利奥·郭(74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司11006代理人徐金国赵静(51)Int.Cl.H01M10/36(2010.01)H01M10/38(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图22页(54)发明名称薄膜电池的无掩模制造(57)摘要一种通过工艺制造的薄膜电池(Thinfilmbatteries,TFB)，所述工艺去除和/或最小化遮光掩模的使用。选择性激光烧蚀(ablation)工艺被用于满足某些或所有图案化的要求，在所述激光烧蚀工艺中，激光图案化工艺除去一层或堆叠层同时完整留下下方的层。对于来自基板侧的冲模图案化，其中激光束在到达沉积层之前穿过基板，诸如非晶硅层或微晶硅层之类的冲模图案化辅助层可用于实现热应力失配引发的激光烧蚀，这样极大地降低除去材料所需的激光能量。CN106025393ACN106025393A权利要求书1/1页1.一种薄膜电池，包括：位于基板上的图案化的层的堆叠，所述堆叠包括阴极集电器层、阴极层、电解质层、阳极层和阳极集电器层，其中所述堆叠是被激光冲模图案化的，其中所述堆叠被激光图案化以暴露阴极集电器区域和邻近于所述阴极集电器区域的所述电解质层的一部分，并且其中所述电解质层的所述部分的一部分厚度被激光除去以在所述电解质层中形成台阶；和位于所述图案化的层的堆叠之上的封装层。2.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述基板包括玻璃。3.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述阴极层包括LiCoO2。4.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述电解质层包括LiPON。5.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述阳极层包括金属锂。6.如权利要求1所述的薄膜电池，其中所述封装层包括聚合物。7.如权利要求1所述的薄膜电池，进一步包括冲模图案化辅助层，所述冲模图案化辅助层位于所述基板上并且位于所述基板与所述堆叠之间，所述图案化的层的堆叠沉积在所述冲模图案化辅助层上，其中所述基板对激光为透明的并且其中所述冲模图案化辅助层包括材料层，所述材料层用于实现所述冲模图案化辅助层与所述基板之间的热应力失配。8.如权利要求7所述的薄膜电池，其中所述冲模图案化辅助层包括选自由非晶硅、微晶硅和LiCoO2组成的组的材料。9.如权利要求1所述的薄膜电池，进一步包括粘合垫层，所述粘合垫层覆盖所述封装层和所述阴极集电器区域。10.如权利要求9所述的薄膜电池，其中所述粘合垫层包括铝。11.如权利要求9所述的薄膜电池，进一步包括覆盖所述堆叠的介电层，所述介电层沉积在所述粘合垫层之上。12.如权利要求11所述的薄膜电池，其中所述介电层包括氮化硅。13.如权利要求11所述的薄膜电池，进一步包括覆盖所述堆叠的粘合垫，所述粘合垫沉积在所述介电层之上，所述介电层使所述所述粘合垫层与所述粘合垫电绝缘，所述粘合垫通过所述封装层和所述介电层中的孔电连接至所述阳极集电器层。14.如权利要求13所述的薄膜电池，其中所述粘合垫包括铝。2CN106025393A说明书1/10页薄膜电池的无掩模制造[0001]本申请是申请日为2012年6月14日申请的申请号为201280029531.2，并且发明名称为“薄膜电池的无掩模制造”的发明专利申请的分案申请。[0002]相关申请的交叉引用[0003]本申请要求享有于2011年6月17日提交的美国临时申请第61/498,484号的权益，通过引用将该申请作为一个整体结合在此。[0004]本发明是根据由美国国防部授予的第W15P7T-10-C-H604号合同、在美国政府的支持下进行的。政府在本发明中具有某些权利。技术领域[0005]本发明的实施方式大体涉及用于薄膜电池的无遮光掩模制造工艺。背景技术[0006]已经预计薄膜电池(Thinfilmbatteries,TFB)将支配微能源应用空间。已知TFB显示出超越常规的电池技术的几个优点，所述优点诸如优良的形状因数、循环寿命、功率容量(powercapability)和安全性。图1示出典型的薄膜电池(TFB)的截面图，且图2示出TFB制造的流程图以及图案化的TFB层的相应平面图。图1示出一种典型的TFB装置结构100，其中阳极集电器(anodecurrentcollector)103和阴极集电器102形成在基板101上，接着是阴极104、电解质105和阳极10