电化学电容器的制造方法_2

文档序号:9930347阅读:来源:国知局
进行溅射而沉 积在基板120上。注意,当在溅射气体中使用氢时,包含氢的靶并不是必须的。典型地,通过 使用包含氢的硅靶、包含氢的锗靶或包含氢的硅锗靶、用惰性气体和/或氢作为溅射气体而 进行溅射,来沉积非晶硅、非晶锗、或非晶硅锗。备选地,通过使用包含氢的氧化锌、包含氢 的氧化钛、包含氢的氧化镍、包含氢的氧化f凡、包含氢的氧化锡、包含氢的氧化铟或包含氢 的In-M-Zn氧化物半导体(M选自于一个或多个金属元素 A1、Ga、Fe、Ni、Mn和Co)作为革E、并且 惰性气体或带有氢的惰性气体作为溅射气体的溅射,包含氢的非晶半导体可以沉积于基板 120上。注意,当在溅射气体中使用氢时,包含氢的靶不是必须的。此外,可以使用反应溅射。 典型地,包含氢的非晶半导体可以通过使用锌、钛、镍、钒、锡、铟或In-M-Zn合金(M选自于一 个或多个金属元素 Ga、Fe、Ni、Mn和Co)作为靶、并且使用带有氧的惰性气体或带有氧和氢的 惰性气体作为溅射气体的溅射而沉积于基板120上。
[0039] 此外,包含氢的非晶半导体可以在来源气体中使用包含氢原子的气体通过CVD法 而沉积于基板120上。典型地,包含氢的非晶半导体可以使用硅烷、乙硅烷和/或锗烷通过等 离子体CVD法而沉积于基板120上。注意,可以在来源气体中使用氢或者氢和惰性气体。
[0040] 此外,非晶半导体形成于基板120上并且随后将氢加入到非晶半导体;从而,可以 形成包含氢的非晶半导体。典型地,包含氢的非晶半导体可以通过在基板120上沉积非晶半 导体并且随后在氢气氛中进行加热而形成。备选地,包含氢的非晶半导体可以通过在基板 120上沉积非晶半导体、并且随后通过离子掺杂法或离子注入法将氢加入到非晶半导体而 形成。
[0041]接下来,第一活性材料124和第二活性材料128形成于电解质126上。第一活性材料 124和第二活性材料128使用例如溅射法、蒸发法、印刷法和喷墨法等方法而形成。
[0042]然后,将第一集流器122和第二集流器130分别形成于第一活性材料124和第二活 性材料128上。第一集流器122和第二集流器130使用例如溅射法、蒸发法、印刷法和喷墨法 等方法而形成。
[0043] 本实施例中描述的氧化还原电容器的第一集流器122和第二集流器130可以同时 形成。此外,能同时形成第一活性材料124和第二活性材料128。由此,可以减少过程步骤的 数量。
[0044] 此后,保护层132可以通过例如CVD法或溅射法等方法而形成。此外,可以附加粘性 片。
[0045] 通过以上过程,可以制造图1A所图示的氧化还原电容器。
[0046] 对于图1B所图示的氧化还原电容器,第一集流器142和第二集流器150形成于基板 140上。接下来,第一活性材料144和第二活性材料148分别形成于第一集流器142和第二集 流器150上。然后,形成电解质146。接着形成保护层152。其制造方法分别与在图1A中所图示 的第一集流器122和第二集流器130、第一活性材料124和第二活性材料128、电解质126、以 及保护层132的制造方法相似。
[0047] 在本实施例中,由于能使用半导体制造设备制造氧化还原电容器,所以可以改进 生产率。此外,由于在本实施例中描述的氧化还原电容器的模式具有其中电解质与集流器 重叠的结构,所以可以增加集流器与电解质的接触区。其结果是,可以增加氧化还原电容器 的电容。
[0048](实施例2) 在本实施例中,将参照图3A和图3B描述能够增加的电容大于实施例1的电容的氧化还 原电容器。在本实施例描述的氧化还原电容器的特征是其具有形成于基板上的凹凸状的集 流器或凹凸状的电解质。
[0049] 图3A示出了氧化还原电容器,其具有:形成于基板180上的凹凸状的电解质186,形 成于电解质186上的第一活性材料184和第二活性材料188,形成于第一活性材料184上的第 一集流器182,以及形成于第二活性材料188上的第二集流器190。
[0050] 图3B示出了氧化还原电容器,其具有:形成于基板200上的凹凸状的第一集流器 202和凹凸状的第二集流器210,形成于第一集流器202上的第一活性材料204,形成于第二 集流器210上的第二活性材料208,与第一集流器202和第二集流器210的侧面加上第一活性 材料204和第二活性材料208的表面和侧面重叠的电解质206。
[00511 第一集流器182和202以及第二集流器190和210可以分别由与在实施例1描述的第 一集流器122和142以及第二集流器130和150的材料相似的材料形成。
[0052]第一活性材料184和204以及第二活性材料188和208可以分别由与在实施例1描述 的第一活性材料124和144以及第二活性材料128和148的材料相似的材料形成。
[0053] 在本实施例描述的氧化还原电容器的第一集流器182和202以及第二集流器190和 210可以同时形成。此外,能同时形成第一活性材料184和204以及第二活性材料188和208。 由此,可以减少过程步骤的数量。
[0054]与在实施例1描述的电解质126和146的材料相似的材料可以用于电解质186和 206 〇
[0055]图3A中所示出的凹凸状的电解质186,图3B中所示出的凹凸状的第一集流器202和 第二集流器210,可以通过这些而形成:在基板上形成薄膜,通过光刻过程在薄膜上形成凹 凸状的抗蚀剂掩模,然后在基板上使用前述抗蚀剂掩模各向异性地蚀刻薄膜。注意,凹凸状 的抗蚀剂掩模可以通过使用半色调掩模或灰阶掩模的光刻过程而形成。另外,凹凸的抗蚀 剂掩模可以通过用分档器(stepper)减少的投影曝光而形成。
[0056]注意,可以在氧化还原电容器周围提供保护层192或保护层212。用于实施例1中描 述的保护层132的相似材料可以使用于保护层192和212。
[0057]通过在基板上形成凹凸状的集流器,活性材料与层叠于其上的电解质的接触区增 加。此外,通过在基板上形成凹凸状的电解质,电解质与形成于其上的活性材料的接触区增 加。由此,可以增加氧化还原电容器的电容。
[0058]在本实施例中,由于能使用半导体制造设备制造氧化还原电容器,所以可以改进 生产率。此外,由于在本实施例中描述的氧化还原电容器具有在其中电解质覆盖集流器的 结构,所以可以增加集流器与电解质的接触区。其结果是,可以增加氧化还原电容器的电 容。
[0059] (实施例3) 在本实施例中,将参照图4描述具有与实施例1和实施例2的结构不同的结构的氧化还 原电容器。
[0060] 图4示出氧化还原电容器,其具有:电解质226,形成于电解质226上的第一活性材 料224和第二活性材料228,形成于第一活性材料224上的第一集流器222,以及形成于第二 活性材料228上的第二集流器230。
[0061] 在本实施例中,电解质226作为氧化还原电容器的支撑起作用。典型地,使用硫酸 氢铯、磷酸氢铯或包含氢的氧化物半导体的球团(pel let)作为电解质226。
[0062 ]接下来,将描述在本实施例中示出的氧化还原电容器的制造方法。
[0063] 将成为电解质226的材料的粉末磨碎,并且减小粉末的颗粒大小。然后,在磨碎的 粉末放进球团形成装置后,通过施加压力而形成球团。
[0064] 接下来,第一活性材料224和第二活性材料228,以及第一集流器222和第二集流器 230形成于球团上。然后,形成保护层232以覆盖第一活性材料224和第二活性材料228加上 第一集流器222和第二集流器230。第一活性材料224和第二活性材料228可以以与在实施例 1中描述的第一活性材料124和第二活性材料128的方式项似的方式形成。另外,第一集流器 222和第二集流器230可以以与在实施例1中描述的第一集流器122和第二集流器130的方式 相似的方式形成。此外,与在实施例1中描述的保护层132的材料相似的材料可以使用于保 护层232。此外,形成片状或板状的第一集流器222和第二集流器230,并且在分别在第一集 流器222和第二集流器230的一个表面上涂敷包括作为用于第一活性材料224和第二活性材 料228的源材料(source material)的粉末的混合物之后,可以将第一集流器222和第二集 流器230压进球团,以使混合物接触球团。然后,混合物可以通过加热来干燥。
[0065] 在本实施例中,由于电解质作为氧化还原电容器的支撑起作用,所以不需要单独 的基板;因此,能减少成本。
[0066] (实施例4) 将参照图5A和图5B描述在实施例1到实施例3中描述的氧化还原电容器的密封结构。在 本实施例中,在实施例1中描述的氧化还原电容器将用于解释。
[0067]如图5A所示,氧化还原电容器由密封件302密封。在此情况下,尽管没有图示,但连 接到第一集流器122的外部端子以及连接到第二集流器130的外部端子突出在密封件302 外。注意,密封件302的内部可以经受减压。此外,密封件302的内部可以用惰性气体填充。作 为密封件302,可以使用层压膜、金属密封罐等。此外,在图5A中,层叠了配备有氧化还原电 容器的多个基板,并且每个氧化还原电容器可以串联连接或并联连接。
[0068]此外,如图5B所示,氧化还原电容器可以通过有机树脂304密封。在此情况下,尽管 没有图示,但连接到第一集流器122的外部端子以及连接到第二集流器130的外部端子突出 在有机树脂304外。由于在实施例1到实施例3中描述的氧化还原电容器的电解质是固体,所 以可以通过有机树脂304容易地密封。注意,在图
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