CN104953166B - 锂离子电池、集成电路和制造锂离子电池的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了锂离子电池、集成电路和制造锂离子电池的方法。锂离子电池包括具有第一主表面的第一衬底和包括绝缘材料的盖。盖附接到第一衬底的第一主表面，并且在第一衬底和盖之间限定腔。锂离子电池还包括在盖中的电互连元件，该电互连元件提供在盖的第一主表面和第二主表面之间的电连接。锂离子电池还包括在腔中的电解质、在第一衬底处的阳极和在盖处的阴极，阳极包括由半导体材料制成的部件。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池、集成电路和制造锂离子电池的方法。
背景技术
随着诸如笔记本电脑、便携式电话、照相机等便携电子设备的增多使用并且随着电流驱动汽车的增多使用，具有高能量密度的锂离子二次电池吸引了越来越多的关注作为电源。
此外，正做出尝试来提供具有集成电源的半导体设备或基于半导体的设备。
锂离子二次电池典型地包括阴极、阳极和包含锂盐的无水电解质以及位于阳极和阴极之间的分隔物，该阴极包括包含锂的过渡金属氧化物等，该阳极典型地由碳材料制成。
为了满足对容量和性能的日益增长的需求，可以以简单方式制造的锂电池的新概念是所期望的。
发明内容
根据一实施例，一种锂离子电池包括具有第一主表面的第一衬底和包括绝缘材料的盖。该盖被附接到第一衬底的第一主表面，并且在第一衬底和盖之间限定腔。锂离子电池还包括在盖中的电互连元件，该电互连元件提供在盖的第一主表面和第二主表面之间的电连接。附加地，锂离子电池包括在腔中的电解质、在第一衬底处的阳极和在盖处的阴极，该阳极包括由半导体材料制成的部件。
根据另外的实施例，一种集成电路包括锂离子电池和集成电路元件。该锂离子电池包括具有第一主表面的第一衬底、包括绝缘材料的盖，该盖被附接到第一衬底的第一主表面，并且在第一衬底和盖之间限定腔。锂离子电池还包括在盖中的电互连元件，该电互连元件提供在盖的第一主表面和第二主表面之间的电连接。锂离子电池还包括在腔中的电解质、在第一衬底处的阳极和在盖处的阴极，该阳极包括由半导体材料制成的部件。
根据一实施例，一种制造锂离子电池的方法包括在包括绝缘材料的盖中形成电互连元件，该电互连元件提供在盖的第一主表面和第二主表面之间的电连接。该方法还包括在盖处形成阴极，在第一衬底的第一主表面处形成阳极，该阳极包括由半导体材料制成的部件。形成阴极或形成阳极包括限定腔。该方法还包括将电解质填充到腔内，并且将盖附接到第一衬底的第一主表面。
本领域技术人员在阅读以下详细描述并且在查看附图之后将认识到附加的特征和优点。
附图说明
包括附图以提供对本申请的实施例的进一步理解，并且附图被并入该说明书中并且构成该说明书的一部分。这些图图示了本发明的实施例并且与描述一起用于解释原理。将容易认识到本发明的其它实施例和许多预期的优点，因为通过参照以下详细描述它们变得更好理解。这些图的元素不一定是相对于彼此按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部分。
图1图示了根据一实施例的包括电池的集成电路的横截面视图；
图2A到2C图示了根据一实施例的制造电池的方法的元素；
图2D和2E图示了该电池的一般修改；
图3A到3C图示了根据一实施例的制造电池的方法的步骤；
图4示出了根据另外的实施例的包括电池的集成电路的横截面视图；
图5A到5F图示了根据一实施例的制造电池的步骤；
图6示出了根据另外的实施例的包括电池的集成电路的横截面视图；
图7A到7F图示了根据另外的实施例的制造电池的方法；以及
图8图示了制造电池的一般方法。
具体实施方式
在以下详细描述中参考附图，附图形成其一部分并且在附图中通过图示的方式图示了其中可实践本发明的具体实施例。就此而言，参考被描述的图的取向，使用诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“居首”、“拖尾”等方向术语。因为可以以多个不同取向来定位本发明的实施例的部件，所以使用方向术语用于图示的目的并且绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例，并且可以在不背离权利要求所限定的范围的情况下作出结构或逻辑改变。
实施例的描述不是限制。特别地，后文描述的实施例的元素可以与不同实施例的元素组合。
在以下描述中使用的术语“晶片”、“衬底”或“半导体衬底”可包括具有半导体表面的任何基于半导体的结构。晶片和结构应当被理解为包括硅、绝缘体上硅（SOI）、蓝宝石上硅（SOS）、掺杂和未掺杂半导体、由基本半导体基座支撑的硅的外延层和其它半导体结构。半导体不需要是基于硅的。半导体还可以是硅锗、锗、或砷化镓。根据其它实施例，碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）可形成半导体衬底材料。
如在本说明书中采用的，术语“耦合”和/或“电耦合”不意味着意指元件必须直接耦合在一起——可在“耦合”或“电耦合”的元件之间提供介于中间的元件。术语“电连接”旨在描述在电连接在一起的元件之间的低欧姆电连接。
如在本说明书中使用的术语“横向”和“水平”旨在描述与半导体衬底或半导体本体的第一表面平行的取向。这可以例如是晶片或管芯的表面。
如在本说明书中使用的术语“垂直”旨在描述被布置为与半导体衬底或半导体本体的第一表面正交的取向。
图1示出根据一实施例的集成电路1的横截面视图。集成电路1包括电池2和集成电路元件140。图1中示出的锂离子电池2包括阳极11、阴极12、电解质130和包括第一衬底100、盖200和结合构件225的外壳。
阳极11包括半导体材料。例如阳极11可包括可以是单晶、多晶或非晶的硅材料。硅材料可以掺杂有如常规使用的任何掺杂剂，例如硼（B）、砷（As）、磷（P）、镝（Sb）、镓（Ga）、铟（In）或硒（Se）。阳极11的有源硅表面可以是平面或图案化的。例如，可以在阳极的表面中形成诸如沟槽、角锥体和柱状物的三维结构。可以在阳极11的表面之上形成薄金属层（未示出），该薄金属层接触电解质130。例如金属层可包括银（Ag）、铝（Al）、金（Au）、钯（Pd）或铂（Pt）。可以使用与锂形成合金的金属。另外的示例包括Zn、Cd、B、Ga、In、Th、C、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se和Te。金属层的厚度可小于100nm并且多于1nm。因此，当施加Ag金属层时，将在利用锂对Si材料充电之前在阳极11的表面处形成Ag-Li合金，从而Li离子将以均质的方式移动到Si阳极。此外，归因于该合金层，防止在阳极表面上原生SiO2层的形成，从而进一步增强离子的输送。此外，将以更加均质的方式完成Li原子在Si阳极中的并入，从而将改进锂离子电池的性能。由于薄金属层的存在，增强了在充电和放电期间的电极的机械稳定性。如将被清楚理解的，在不存在薄金属层的情况下，阳极可以由硅制成。
阴极12可包括一个或多个阴极材料215。作为阴极材料215，可以使用在锂离子电池中使用的通常已知材料，例如LiCoO2、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2、Li(NiO0,85Co0,1Al0,05)O2、Li(Ni0,33Co0,33Mn0,33)O2、LiMn2O4 尖晶石和LiFePO4。形成阴极的材料可以被实施为在适当的衬底或绝缘载体上形成的层。
电解质130可包括普遍用于锂电池的电解质，诸如例如在无水非质子溶剂（诸如碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯或1,2-二甲氧甲烷、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯等）中的LiPF6, LiBF4或不包括氟的盐（例如LiPCl6, LiCl4），聚合物（例如聚偏二氟乙烯（PVDF））或其它聚合物、诸如Li3PO4N的固体电解质等。例如，可使用液体电解质，例如承受不了高于80℃的高温的电解质。如将清楚理解的是，还可使用承受得了高于80℃的温度的固体或液体电解质。如将从以下描述中变得清楚的是，如果无氟盐和无氟溶剂被用作电解质，则当锂离子电池的外壳包括由玻璃制成的部件时可避免问题。
分隔物元件135将阳极11和阴极12在空间上和电气上相互分隔。
分隔物元件135对于离子应当是能透过的，从而可以完成储存的化学能到电能的转化。分隔物元件135的材料的示例包括由诸如纤维玻璃、聚乙烯或多微孔材料的材料制成的无纺织物。此外，可采用由可包括若干层的多微孔片制成的膜。另外的示例包括涂布有陶瓷材料的无纺织物。如将清楚理解的是，分隔物元件135可被免除。
电池2可以是可再充电或二次锂离子电池。根据另外的实施例，电池可以是不可再充电的一次电池。图1中示出的电池2具有改进的容量用于能量储存，因为硅具有大容量的锂***。换言之，可被储存或***硅中的锂原子的量比在常规情况中的大得多。因为（如将在下文中讨论的）第一衬底可包括半导体材料，可采用一般半导体处理方法。特别地，可有效地施加用于制造小型化尺寸的方法来用于制造与常规电池相比具有小尺寸的电池。此外，集成电路的部件可以容易地与电池2集成。
图1中示出的电池2包括具有第一主表面120的第一衬底100。电池还包括盖200，盖200包括绝缘材料。盖200附接到第一衬底100的第一主表面120。在第一衬底100和盖200之间限定腔252。电池还包括在盖200中的电互连元件230。电互连元件230提供在盖200的第一主表面210和第二主表面220之间的电连接。电池还包括被布置在腔252中的电解质。电池11的阳极在第一衬底100处形成并且阴极200在盖200处形成。例如，腔252可包括在盖中形成的凹部253。
例如，电互连元件可通过被布置在盖200中的一个或多个过孔来实施。例如，过孔可以从第一主表面210延伸到盖200的第二主表面220。过孔可以被填充有导电材料（例如金属，如钨）或半导体材料（如多晶硅）。根据另外的实施例，可以将任何种类的导电结构嵌入盖200中。例如可将可由导电材料或半导体材料制成的另外的衬底的一部分嵌入盖中。归因于电互连元件被布置在盖中或形成盖的部分的特征，可以以容易和紧凑的方式实施垂直电接触。
如在图1中示出的，电互连元件230包括中心过孔230a和被布置在中心过孔230a的相对侧上的另外过孔230b、230c。此外，在图的描绘平面之前和之后的平面中，可存在多个过孔。将电互连元件230布置在一位置处以便确保阴极12与阳极11电绝缘。由于电互连元件的存在，可容易实现到电池的电接触。例如，可通过在盖中蚀刻过孔、接着通过诸如丝网印刷或喷墨印刷之类的方法来形成电互连元件。根据另外的实施例，可以通过将导电材料浮雕在玻璃内，例如使用半导体浮雕或金属浮雕方法，来形成电互连元件。根据另外的实施例，可通过执行到导电材料上的玻璃的回流工艺来形成电互连元件。由此，可提供电池的垂直互连。根据另外的修改，盖可以具有导电或半导体材料。在该情况下，例如使用适当绝缘材料，电互连元件可以与盖绝缘。
盖200凭借结合构件225附接到第一衬底。可通过可UV固化或可热固化的胶料实施的这些结合构件225提供对电池的密封。通常，例如可通过增大结合构件225在平行于衬底100的第一主表面120的方向上的宽度来增大该密封的可靠性。图1中示出的集成电路还包括可以是绝缘或导电并且密封在第一衬底100和盖200之间的连接部分的薄膜过敷层（overcoat）240。例如，薄膜过敷层可以由以下制成或包括以下：Al、Cu、Ni或介电层。薄膜过敷层的厚度取决于材料。例如薄膜过敷层可具有10到500nm的厚度。根据另外的实施方式，薄膜过敷层可包括密封带或另一适当聚合物。由于薄膜过敷层240的存在，可增大连接部分的密封的可靠性，而不增大结合构件225的宽度，从而导致电池的减小尺寸。另外，当在电池上形成薄膜过敷层240时，可采用具有下等密封属性的可UV固化或可热固化的胶料，同时确保需要的密封属性。
可相邻于衬底100的第二主表面110来布置集成电路的部件140，例如导线、晶体管、电阻器、开关等等。根据另外的实施方式，可以在任意位置布置这些部件。因此，集成电路1可包括电池和集成电路的部件140。
将在下文解释制造图1所示的电池的方法，同时参考图2A到2C。
在载体中形成电互连元件230a、b、c，以便形成盖200。载体可以由诸如玻璃或聚合物之类的绝缘材料制成，其可对于UV光是透明的。然而，载体可以有任何其他适当材料制成。
例如，可以通过在载体中形成过孔，例如通过蚀刻并且利用导电材料填充过孔，来完成形成电互连元件。例如，这可使用丝网印刷、喷墨印刷、CVD（“化学气相沉积”）方法、电镀、无电镀或从半导体处理已知的任何其他适当方法来完成。根据另外的实施方式，可以将可由金属制成的导电材料或半导体材料浮雕到玻璃内。根据该方法，将导电元件压入载体内，该载体被保持在玻璃转变点之上的温度处，从而可以将导电元件并入载体内。根据另外的实施方式，可以将载体材料回流到导电材料上。
然后，为了形成阴极12，在包括绝缘材料的载体的第一主表面210上形成阴极材料层215的一部分。阴极材料层215由适合形成电池的阴极的材料制成。金属的示例包括上文提到的任意材料。使用普遍已知的技术，例如光刻方法等，来对阴极材料层215进行图案化。例如，阴极材料层215的厚度可以是100到300μm。根据另外的实施方式，阴极12可通过应用导电浆料或通过喷墨印刷来形成。根据一实施例，可以在阴极材料层215和电互连元件230之间形成薄导电或金属层214。例如，该薄导电或金属层214可通过普遍使用的工艺形成。金属层214可具有100到1000nm的厚度。载体可形成所处理的电池或集成电路的盖200。
之后，在盖200的第二主表面220上形成背侧敷金属（metallization）240。图2A示出得到的结构的示例。
将结合构件225结合在盖200的第一主表面210上。例如，结合构件225可包括可UV固化的胶料或可热固化的胶料，例如可在如60℃的升高温度处固化的聚合物。例如，可使用平版印刷方法、喷墨印刷或丝网印刷方法或通过分配来形成结合构件225。根据一实施方式，可以通过平版印刷方法来施加可热固化的胶料。另外，可以使用喷墨印刷或丝网印刷来施加可UV固化的胶料或可热固化的胶料。根据另外的实施方式，结合构件225可由聚合物黏结剂制成。图2B示出得到的结构的示例。
处理可由诸如硅之类的半导体材料制成的第一衬底100以形成腔252。而且，将半导体衬底的第一主表面120图案化以形成凹槽125。将液体电解质130填充到腔252中。此外，将分隔物元件235布置在腔252内。根据实施例，可以采用固态电解质。此外，可以免除分隔物元件235。然后，例如使用UV光或通过使用热处理来执行固化过程。作为结果，可形成在图2C中示出的电池。
图2D示出在图2C中示出的结构的修改。如示出的，锂离子电池还可包括可在阳极的部分上形成的阻挡层（堆叠体）。例如，阻挡层可包括金属层112，例如TiW。可选地，阻挡层堆叠体还可包括氧化物层113，例如硅氧化物。例如，可以通过PECVD（等离子体增强化学气相沉积）方法来形成这样的氧化物层。阻挡层（堆叠体）可防止锂在某些位置扩散到硅内。阻挡层（堆叠体）可包括单独的或与另一金属或氧化物层组合的金属层。如在图2D中图示的，可将阻挡层（堆叠体）布置在沟槽125中。根据图2E示出的修改，可将阻挡层（堆叠体）布置在沟槽125中并且在邻近沟槽125之间的硅柱中。换而言之，根据图2E中示出的修改，将阻挡层（堆叠体）布置在阳极11的水平部分之上。如将清楚理解的，阻挡层（堆叠体）可以与本文描述的任何实施例组合。
根据一实施方式，电池或集成电路可进一步包括可由导电或绝缘材料制成的薄膜过敷层。例如，可使用普遍已知的方法形成该薄膜过敷层。根据一实施方式，当将如密封带的非气密黏结材料用作结合构件225时，这样的薄膜过敷层240提供围绕结合构件225的气密密封。如果采用如可UV固化的胶料或可热固化的胶料的黏结材料，则薄膜过敷层240也提供围绕结合构件的气密密封。
图3A到3C图示制造图1所示的集成电路的另外方法。可以以与已参考图2A描述的方式类似的方式处理绝缘载体400，以提供一个或多个电连接元件430。然后，蚀刻载体的第一主表面410的一部分以形成凹部。此外，执行沉积工艺以便在蚀刻的区域中形成阴极层415。例如，可通过沉积金属层或通过例如丝网印刷金属层来形成阴极层415。根据替代实施方式，可以使用热浮雕方法将阴极层415结合到绝缘载体400。
以与已参考图2B描述的方式类似的方式形成诸如背侧敷金属440和结合构件425之类的另外元件。图3B示出得到的结构的示例。
然后，以与已参考图2C描述的方式的类似方式来处理第一衬底300。以与上文已参考图2C描述的方式的类似方式将盖附接到第一衬底300。图3C示出得到的结构的示例。如示出的，在盖400内部分埋藏阴极层415。由此，可形成更紧凑的电池。此外，在第一衬底300和盖400之间限定腔452。如将清楚理解的，根据该实施例的电池还可包括在图2A到2C中图示的薄导电或金属层214。
图4示出另外的实施例，根据该实施例，电互连元件是被嵌入载体350内的第二衬底355的一部分。图4所示的电池2包括具有第一主表面120和第二主表面110的第一衬底100。在第一主表面120中形成凹陷，接着是包括例如沟槽的图案化结构125。第一衬底100可包括半导体材料。第二衬底355结合到载体350。在载体350的第二表面中形成凹部352以暴露第二衬底355的第二主表面的一部分。载体350的第二主表面353附接到第一衬底100的第一主表面120。由此，在包括凹陷的第一衬底100、包括凹部352的载体350和结合到载体350的第二衬底355之间形成腔364。
载体350可以由诸如玻璃的绝缘材料制成。第二衬底355可包括导电或半导体材料。根据图4中所示的实施例，载体350实施包括绝缘材料的盖。另外，第二衬底355实施电互连元件。在图4图示的实施例中，集成电路元件140、144可以被布置为相邻于第一半导体衬底100的第二主表面110或在第二衬底355的第一主表面351处。可如上文参考图1所描述的那样实施第一衬底100。图4的电池2还包括衬砌（lining）在包括载体350和第二衬底355的层堆叠体中形成的凹部352的保护导电层357。保护层357防止在阴极材料259和第二衬底355的材料之间的接触。
电池2的阴极12由NCA（具有夹层的锂的镍钴铝氧化物）或任何其他适当阴极材料实施。
在下文中，将在参考图5A到5F的同时解释制造这样的电池的方法。制备可包括半导体材料的第一衬底100，以便建立锂离子电池的阳极。特别地，形成凹陷，接着是沟槽125以便形成图案化表面。可在第一衬底的第二主表面110上形成背侧敷金属（元件）145。
将可包括导电材料（例如金属）或任意半导体材料（例如硅）的第二衬底355的第二主表面356进行图案化，以便形成突出部分（图5A）。
第二衬底355的图案化第二主表面结合到载体350。例如，载体可以是诸如玻璃载体之类的绝缘层。载体350可包括任何其他透明材料，例如聚合物。第二衬底355与载体350例如通过热浮雕而结合。如通常已知的，根据热浮雕方法，第二衬底355和载体350被加热到高于玻璃转变点的温度。作为结果，载体使其形状适配于第二衬底355的表面。作为结果，结合的衬底形成平面的主表面（图5B）。
通常，作为该处理序列（根据其，使用热浮雕方法将具有突出部分的第二衬底355结合到载体）的结果，第二衬底355被嵌入载体350。结合层的得到的表面包括第二衬底355的材料以及载体350的材料。使用热浮雕方法结合第二衬底355到载体350导致紧凑的外壳，因为第二衬底355被嵌入载体350。在比将液体电解质填充到腔内更早的处理步骤处执行热浮雕方法，从而施加的高温将不影响液体电解质。之后，执行研磨步骤或CMP（化学机械抛光）步骤以便移除被布置在载体350的第一主表面351的突出部分上的第二衬底355的部分。作为结果，暴露载体350的第一主表面351的边缘部分（图5C）。然后，在载体350的第二主表面353中形成凹部352，以暴露第二衬底355的第二主表面356的一部分。在图5D中示出得到的结构的横截面视图。
之后，在得到的凹部352的表面上形成保护导电层357。例如，保护导电层357可由铝（Al）制成。图5E示出为得到的结构的横截面视图。
然后可以将形成阴极的材料，例如NCA（包括夹层的锂的NiCoAl氧化物）填充到凹部352中。此外，顶部敷金属接触358可以在第二衬底355的剩余部分上形成并且与第二衬底355的剩余部分接触。
可以将电解质130填充在形成于第一衬底100中的凹陷中，接着是分隔物元件135。然后，可使用被布置在第一衬底100的水平部分和载体350的边缘部分之间的可UV固化黏结剂160来密封填充有电解质130的单元。归因于载体350由透明材料制成的特征，UV光可以被照射通过载体350的边缘部分。作为结果，在第一衬底100、载体350和第二衬底355之间形成腔。
图5F示出当被组装时的衬底100、355和载体350的横截面视图。如示出的，电池包括具有第一主表面120的第一衬底100和由导电或半导体材料制成的第二衬底355。电池还包括绝缘材料的载体350，载体350具有第一主表面351和第二主表面353。第二衬底355附接到载体的第一主表面351，并且在载体350的第二主表面353中形成开口以暴露第二衬底355的第二主表面356的一部分。载体350的第二主表面353附接到第一衬底100的第一主表面120，由此形成腔364。在腔364中布置电解质130。
图6图示了根据另外的实施例的集成电路。盖350包括绝缘材料。此外，盖350包括提供从第一主表面356到载体350的第二主表面353的电接触的电互连元件。互连元件包括被形成为在载体350的部分上的平面层的第二衬底355。互连元件还包括被布置为相邻于第二衬底355的第二主表面356的导电保护层357和被布置为相邻于第二衬底355的第一主表面354的另外的导电层358。图6中示出的集成电路1还包括集成电路元件340。
图7A到7F图示了根据该实施例的形成电池的方法。
在以已参考图2A或5A所解释的类似方式制备第一衬底300之后，平面半导体晶片355与由绝缘材料制成的载体350结合。例如，可使用阳极结合或适于结合平面表面的另一结合方法来将半导体晶片355结合到载体350。例如，载体350可以是玻璃晶片或由绝缘材料制成的任意其他晶片（图7A）。
然后，相邻于载体350的第二主表面353形成硬掩模层362。对硬掩模层362进行图案化以形成用于蚀刻在玻璃载体中的开口的开口（图7B）。
之后，执行蚀刻步骤，例如使用HF（氢氟酸）作为蚀刻剂，以便在载体350中限定开口或凹部352。形成凹部352以便接触半导体晶片355（图7C）。
之后，在第二衬底355的顶表面356上形成另外的硬掩模层363。对硬掩模层363进行图案化以便形成硬掩模，由此使第二衬底356的边缘部分暴露。然后，执行蚀刻第二衬底的蚀刻步骤以便暴露载体350的第一主表面351的部分。归因于该图案化步骤，组合的衬底的边缘部分变成对UV光来说是透明的，这使能稍后使用可UV固化黏结剂的处理。图7D示出得到的结构的横截面。
之后，在得到的凹部352的表面上形成保护导电层357，例如铝层。可使用可防止锂源与半导体材料355的接触的任何材料来作为保护导电层357的材料。由于保护导电层357的存在，可防止锂原子在半导体材料355中的扩散。在图7E中示出得到的结构的横截面视图。在半导体晶片355的顶表面上形成导电层358，以便提供电接触。另外，将锂源359填充到腔364内。将液体电解质330和分隔物元件335填充到形成在第一衬底300的第一主表面310中的图案化结构325内。之后，如由图7F中的面向下箭头所指示的，载体350的第二主表面353被结合到第一衬底300的第一主表面310。例如，这可使用可UV固化黏结剂来完成。
图8概括了制造锂离子电池的方法。如图示的，制造锂离子电池的方法包括在包括绝缘材料的盖中形成电互连元件（S10），电互连元件提供在盖的第一主表面和第二主表面之间的电连接。该方法还包括在盖处形成阴极（S20），在第一衬底的第一主表面处形成阳极（S30），阳极包括由硅制成的部件，其中形成阴极或形成阳极包括限定腔。该方法还包括将电解质填充到腔内（S40），并且将盖附接到第一衬底的第一主表面（S50）。如应当清楚理解的，可改变处理的顺序。特别地，可以在形成阳极之前形成阴极，或反之亦然。
根据上述实施例，集成电路1包括电池2和集成电路元件140、144、340。电池的部件和集成电路元件可被布置在同一半导体衬底或半导体芯片上。根据另外的实施例，电池和电路的元件可被布置在分隔的半导体衬底或芯片上。当将电池和电路布置在分隔的芯片上时，电池可以经由互连电耦合到电路。
一般地，在本说明书的上下文中，电路或集成电路可包括用于处理数据的处理设备。电路或集成电路还可包括用于显示数据的一个或多个显示设备。电路或集成电路还可包括用于传送数据的传送器。电设备或集成电路还可包括被配置为实施特定电子***的部件。根据一实施例，电设备或集成电路还可包括可输送电能到电池2的能量采集设备，该能量已从太阳能、热能、动能、机械能、电化学能或其它种类的能量生成。例如，电设备或集成电路可以是诸如轮胎压力传感器之类的传感器，其中电路或集成电路还包括传感器电路以及可选地包括传送感测到的数据到外部接收器的传送器。根据另一实施例，电设备或集成电路可以是致动器、RFID标签或智能卡。例如，智能卡可附加地包括指纹传感器，指纹传感器可使用由电池2输送的能量来工作。电路或集成电路可形成微机电***（MEMS）或可以是其的部件。
尽管上文已经描述了本发明的实施例，但是明显的是，可实施另外的实施例。例如，另外的实施例可包括在权利要求中记载的特征的任何子组合，或在上文给出的示例中描述的元素的任何子组合。因此，所附权利要求的精神和范围不应当限于本文包含的对实施例的描述。
Claims (20)
1.一种锂离子电池，包括：
具有第一主表面的第一衬底；
由绝缘材料制成的载体，被附接到所述第一衬底的所述第一主表面，在所述第一衬底和所述载体之间限定腔；
在所述载体中的电互连元件，所述电互连元件提供在所述载体的第一主表面和第二主表面之间的电连接；
在所述腔中的电解质；
在所述第一衬底处的阳极，所述阳极包括由半导体材料制成的部件；以及
在所述载体处的阴极。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中所述腔包括在所述载体中的凹部，所述阴极被布置在所述凹部中。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中所述第一衬底包括图案化结构。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中所述电互连元件包括从所述第一主表面延伸到所述第二主表面的过孔，所述过孔被填充有导电材料。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中所述第一衬底是半导体衬底并且所述载体由玻璃制成。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，还包括被布置在所述第一衬底上并且覆盖所述载体的侧壁的薄膜，所述薄膜密封在所述第一衬底和所述载体之间的连接部分。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中所述电互连元件包括被嵌入所述载体中的导电衬底部分。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其中所述腔包括在所述载体的第一主表面中的凹部，所述凹部接触所述导电衬底部分中面向所述第一衬底的表面。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其中所述半导体材料是硅。
10.一种包括锂离子电池和集成电路元件的集成电路，所述锂离子电池包括：
具有第一主表面的第一衬底；
由绝缘材料制成的载体，被附接到所述第一衬底的所述第一主表面，在所述第一衬底和所述载体之间限定腔；
在所述载体中的电互连元件，所述电互连元件提供在所述载体的第一主表面和第二主表面之间的电连接；
在所述腔中的电解质；
在所述第一衬底处的阳极，所述阳极包括由半导体材料制成的部件；以及
在所述载体处的阴极。
11.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述集成电路元件形成在所述第一衬底中。
12.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述集成电路元件形成在另外的半导体衬底中。
13.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述集成电路元件是从由以下构成的组中选择的：电阻器、电容器、晶体管、传感器、能量生成设备、处理设备、显示设备、致动器和传送器。
14.一种制造锂离子电池的方法，所述方法包括：
在由绝缘材料制成的载体中形成电互连元件，所述电互连元件提供在所述载体的第一主表面和第二主表面之间的电连接；
在所述载体处形成阴极；
在第一衬底的第一主表面处形成阳极，所述阳极包括由半导体材料制成的部件，其中形成所述阴极或形成所述阳极包括限定腔；
将电解质填充到所述腔内；以及
将所述载体附接到所述第一衬底的所述第一主表面。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述载体附接到所述第一衬底的所述第一主表面包括在所述第一衬底上或所述载体上形成结合构件。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述结合构件是由可UV固化的胶料制成的。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述结合构件是由可热固化的胶料制成的。
18.根据权利要求14所述的方法，其中形成所述电互连元件包括在载体中形成过孔并且利用导电材料填充所述过孔。
19.根据权利要求18所述的方法，其中使用丝网印刷方法、喷墨印刷方法、半导体浮雕方法或金属浮雕方法来利用导电材料填充所述过孔。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括形成在所述第一衬底上并且覆盖所述载体的侧壁的薄膜，所述薄膜密封在所述第一衬底和所述载体之间的连接部分。
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