[发明专利]降低复杂度的薄膜电池方法

说明书

本申请案主张2009年9月22日申请的美国临时专利申请案号61/244,798的权益，该专利申请全文一并引用于此供作参考。

技术领域

本发明的实施例是有关薄膜电池领域，且特别是关于降低复杂度的薄膜电池方法。

背景技术

近来对缩放薄膜电池尺寸以包含更小特征结构、同时提高大量制造薄膜电池的能力所做的努力，大多依赖传统薄膜电池的制造方法和技术。传统方法和技术包括在典型薄膜电池工艺流程的每一和各个沉积操作中使用遮蔽掩模或一组遮蔽掩模。例如，在传统工艺中，处理工具装有遮蔽掩模，且在处理工具中进行单层沉积，接着卸下第一遮蔽掩模而换上供另一沉积操作使用的第二遮蔽掩模。

另外，用于薄膜电池制造的沉积室或处理工具通常设有手套箱，手套箱具有适合控制及保护在沉积室或处理工具内的沉积材料的大气环境。此必须时常注意，因为沉积材料往往易受正常大气条件影响。在一些情况下，沉积材料对正常大气条件太敏感，以致当所述沉积材料曝露在这些条件下时便会燃烧。

图1图示用于制造薄膜电池的传统设备配置实例。参照图1，适合薄膜电池制造的沉积工具100装有手套箱102。例如，与沉积工艺相关的沉积工具100一般包括手套箱102。虽未绘示，但对于使用锂腔室或其他腔室或在例如空气敏感层沉积工艺后续使用的处理工具而言，则需要设置额外的手套箱。

发明内容

在此叙述用于降低复杂度的薄膜电池方法。为彻底了解本发明，以下将详细叙述众多特殊细节，例如制造条件和材料类型。本领域技术人员将明白，本发明可不依这些特殊细节来施行。在其他例子中，未详述诸如设施布局等熟知特征，以免不当地让本发明变得晦涩难懂。另外，应理解附图中所绘示的各种实施例仅作图示说明，而非必要按比例绘制。此外，所述实施例虽未明确揭露其他配置和构造，但仍视为落在本发明的精神和保护范围内。此外，采用所述实施例以外的其他基板尺寸也视为落在本发明实施例的精神和保护范围内。

在此描述一种用来制造薄膜电池的方法。在一实施例中，相较于传统制造方式，提供降低复杂度的方法。在一实施例中，一种整合方案提供适合用来降低复杂度的薄膜电池制造方式。在一实施例中，设置一种处理设备配置，该处理设备配置适用于支援降低复杂度的薄膜电池方法。在一实施例中，配置一种群组工具，该群组工具适用于支援降低复杂度的薄膜电池方法。

在薄膜电池堆迭结构中所存在的空气敏感层，需有适合确保薄膜层(例如正与负电极层)不会曝露在空气环境中的制造设备和工艺。在整个薄膜电池发展与(小规模)制造历史中，所采用的解决方式为使用具可控制氩气惰性环境的手套箱。该氩气环境可与适当沉积工具和处理腔室整合。此方式能保护任何敏感的沉积层及保护沉积满载的掩模可免于接触正常空气环境中存有的氧化剂，例如氧气(O₂)、水(H₂O)、氮气(N₂)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)。

然而，使用氩气环境手套箱的方式会增加制造薄膜电池的整体整合与制造方案的成本和复杂度。当技术跃升成大量制造及自动化时，此成本和复杂度的问题将会恶化。附加的成本是来自于资本(例如，设备的附加构件)和操作(例如，手套箱操作和手套箱内自动化操作的复杂度)方面。

根据本发明一实施例，本文提供的概念和实例可消除一些或所有上述的要求，以提供改良的薄膜电池制造方案。在一实施例中，提供改良的薄膜电池工艺整合方案和适合的对应腔室构造。在一实施例中，描述了使用新腔室来消除传统薄膜电池制造工艺的惰性环境要求，以做为解决与上述常规薄膜电池制造技术相关问题的方案。

根据本发明一实施例，可简化薄膜电池制造工艺。在一实施例中，提供了一种薄膜电池工艺整合，用于反应层的自然保护。在一实施例中，降低了薄膜电池的制造复杂度和成本。在一实施例中，提供了用于制造薄膜电池且与正常空气环境相容的整合工艺方案。在一实施例中，提供了用于制造薄膜电池的工艺整合方案，以改善自动化。在一实施例中，在薄膜电池整合中使用智慧型群组工具(Smart Cluster Tools)。

附图说明

图1图示用于制造薄膜电池的常规设备配置实例。

图2是图示根据本发明一实施例通过本文所述的制造工艺和工具配置所制造的代表性薄膜电池的截面图。

图3图示根据本发明的一实施例利用掩模工艺的200毫米薄膜电池制造工厂。

图4图示根据本发明的一实施例适合各种形式的处理设备的真空传送模组。