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具有一个或者更多个可限定层的层式阻挡物结构和方法

来源:老子有钱注册送28   发布时间:2019-11-26   点击量:497

具有一个或者更多个可限定层的层式阻挡物结构和方法

本发明提供了一种系统,所述系统提供了环境阻挡物,也对提供电路有用,例如,具有薄膜电池的电路,例如包括连接到电路的锂或者锂化合物的电路。环境阻挡物作为交替层沉积,至少所述层之一提供平滑、平面化和/或者平整物理配置功能,至少一个另外的层提供扩散阻挡功能。提供物理配置功能的层可以包括光刻胶、光可限定、能量可限定和/或者可掩模的层。物理配置层也可以是电介质。包括多对层的层式结构可以被用于将气体渗透速率减小到超出当前可检测的水平,每对包括物理配置层和具有低气体渗透速率的阻挡层。

具体实施方式

技术领域

锂固态电池技术对包括O2、H2O蒸气、N2和/或者CO2的空气成分极其敏感。为了让电池在任何环境中作用延长的时间,利用了防止电池的外部的反应组分传输到活性电池材料的阻挡物。包括一对或者更多对层的层式结构对于将透气减小到低于渗透率确定工具的检测限度的水平是有效的,每对层包括一种或者更多种材料(包括有机聚合物、玻璃、和/或者半固态材料)的一层和一种或更多种金属、陶瓷和/或具有低透气速率(例如小于每天每平方米0.1ml的气体)的其他材料的一层。在O2和水蒸汽的情况下,这些检测极限典型地是每天每平方米0.005mL O2,每天每平方米0.005g H2O。发明人确定了,在一些实施例中,对于固态电池而言,为了达到长期商业可接受,每天每平方米小于0.001mL O2,每天每平方米0.00005g H2O的渗透率是有用的。

在一些实施例中,用于物理地配置所述第一器件的表面的装置的横向范围是光限定的;其中连接到衬底的第一器件包括具有沉积在衬底上的连续的层的薄膜锂电池;和其中用于物理地配置所述第一器件的表面的装置被光限定,用于至少覆盖所述电池。

所述方法的一些实施例还包括在所述器件上沉积光可限定阻挡层。

图3C是设备300C的剖视图,所述设备300C包括在制造的过程中平面化环境阻挡物部分的储能器件。在这些实施例中,可限定层341被沉积,然后平面化为平面349(例如,通过化学机械抛光(CMP))。层341被沉积相对较厚,这样当其被平面化时,整个器件101C位于平面349之下,平面349之上的所有材料被移除。器件101C如上针对图2B所述。在材料被移除到图3C的平面349时,一个或者更多个阻挡物结构被增加,例如如图4C中所示。

在一些实施例中,所述设备包括位于所述器件和所述衬底之间的衬底阻挡物结构。在一些实施例中,衬底阻挡物结构包括光可限定层。在一些实施例中,衬底阻挡物结构包括铝扩散阻挡物。

在一些实施例中,本发明提供了一种系统,包括:衬底,与衬底连接的电路,和与衬底连接、并与电路连接的薄膜电池。该薄膜电池给电路供电。在一些实施例中,环境阻挡物被沉积作为交替的层,至少所述层中的一个提供了平滑、平面化和/或平整(leveling)物理配置功能,至少所述层中的另外一个提供扩散阻挡功能。在一些实施例中,提供物理配置功能的层包括光致抗蚀、光可限定、能量可限定和/或者可掩模化(maskable)的层,其中可限定指的是横向范围(lateral extent)可限定(即,以尺寸、面积和/或者形状的范围)。在一些实施例中,物理配置层是电介质。在一些实施例中,扩散阻挡层包括电介质。在其它实施例中,扩散阻挡层包括金属。

在一些实施例中,所述器件包括电池,所述方法还包括将电路电连接到电池,其中电路包括处理器、存储器和输入装置以及输出装置。

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