[发明专利]与CMOS器件集成的三维固态电池

权利要求书

1.一种电池结构，包括：

衬底；

在所述衬底中形成的多个电池元，所述多个电池元包括覆盖在第一绝缘层之上的第一集流器层和覆盖在所述第一集流器层之上的第一电极层；

覆盖在构图的第二电极层之上的第二集流器层，所述构图的第二电极层覆盖在所述衬底之上，并形成所述电池元的多个子阵列；以及

覆盖在所述第二集流器层之上的第二绝缘层，所述第二绝缘层基本上横向围绕第一接触衬垫和第二接触衬垫，所述第一接触衬垫电连接至所述第一集流器层，并且所述第二接触衬垫电连接至所述第二集流器层，所述第一接触衬垫和所述第二接触衬垫通过至少两个电线与位于所述衬底上的电路电连通。

2.根据权利要求1所述的电池结构，其中，所述电路包括位于所述衬底上的互补金属氧化物半导体（CMOS）电路。

3.根据权利要求2所述的电池结构，其中，所述CMOS电路包括至少一个n-FET器件和至少一个p-FET器件。

4.根据权利要求1所述的电池结构，其中，所述至少两个电线包括至少两个后端制程（BEOL）布线层。

5.根据权利要求4所述的电池结构，其中，所述至少两个BEOL布线层的第一电线通过所述第一接触衬垫将所述第一集流器层与所述电路的第一器件电连接，以及其中，所述至少两个BEOL布线层的第二电线通过所述第二接触衬垫将所述第二集流器层与所述电路的第二器件电连接。

6.根据权利要求1所述的电池结构，其中，所述第一集流器层具有向所述电路延伸的延伸部分，以及其中，所述延伸部分包括所述至少两个电线之一。

7.根据权利要求1所述的电池结构，其中，所述第一绝缘层具有从大约50纳米至大于1微米的范围内的厚度，并且所述第二绝缘层具有从大约0.2微米至大约10微米的范围内的厚度。

8.根据权利要求1所述的电池结构，其中，所述第一接触衬垫和所述第二接触衬垫位于所述电池结构的顶表面上。

9.根据权利要求1所述的电池结构，其中，所述第一电极层是阳极电极层，并且所述构图的第二电极层是阴极电极层，以及其中，所述第一集流器层是阳极集流器层，并且所述第二集流器层是阴极集流器层。

10.一种形成电池结构的方法，包括：

在衬底中形成多个电池元，所述多个电池元具有第一绝缘层和第一集流器层；

形成覆盖在所述多个电池元之上的第二集流器层；

形成覆盖在所述第二集流器层之上的第二绝缘层；

在所述第二绝缘层中形成第一接触衬垫和第二接触衬垫，所述第一接触衬垫电连接至所述第一集流器层，并且所述第二接触衬垫电连接至所述第二集流器层；以及

通过至少两个电线将所述第一接触衬垫和所述第二接触衬垫与位于所述衬底上的电路相连接。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成多个电池元包括：

在所述衬底中形成具有侧壁和底部的多个沟槽；

在所述多个沟槽的所述侧壁和所述底部上以及在所述多个沟槽之间的所述衬底的表面上形成所述第一绝缘层；

形成覆盖在所述第一绝缘层之上的所述第一集流器层；

形成覆盖在所述第一集流器层之上的第一电极层；

形成覆盖在所述第一电极层之上的电解质层；

形成覆盖在所述电解质层之上的第二电极层；以及

对所述第二电极层进行构图，以限定所述电池元的多个子阵列。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电路包括位于所述衬底上的互补金属氧化物半导体（CMOS）电路。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述CMOS电路包括至少一个n-FET器件和至少一个p-FET器件。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少两个电线包括至少两个后端制程（BEOL）布线层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述第一接触衬垫和所述第二接触衬垫相连接还包括：通过所述至少两个BEOL布线层的第一线将所述第一接触衬垫与所述电路的第一器件相连接；以及通过所述至少两个BEOL布线层的第二线将所述第二衬垫与所述电路的第二器件相连接。