Chip with Light Energy Harvester

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

14/883,227

專利證號

US 9,905,547 B2

專利獲證名稱

Chip with Light Energy Harvester

專利所屬機關 (申請機關)

財團法人國家實驗研究院

獲證日期

2018/02/27

技術說明

隨著可穿戴式電子產品及無線網路元件的發展，物聯網晶片的需求快速成長。目前物聯網晶多應用於需有電力提供的環境，相反地，如應用於海上的緊急防護系統、戶外的溫度調節系統、室內即時醫療照顧系統及室內商品物流系統等無電力提供環境之物聯網晶片，將是未來自供電力物聯網晶片發展的重點，但對於自供電力的物聯網晶片必須面臨三大問題：一、長訊號／能量傳輸距離與高功率損失；二、室內光的環境光能採集；三、應用於玻璃基板及可撓式基板。為解決此三大問題，本發明提出具自供電力之積層型三維異質整合晶片 (Monolithic heterogeneous 3DIC chips with self-power)結構，低熱預算元件係於絕緣層上製作可導電的金屬結構作為電晶體之背電極，成長背電極絕緣層及以電漿方式沈積較厚的非晶矽(鍺)薄膜，再以綠光雷射結晶(Green laser anneal, GLA)誘發微米級(μm)晶粒之類磊晶矽(鍺)薄膜 (Epi-like Si)，加上奈米/微米級化學機械研磨減薄通道厚度，再以蝕刻方式定義出矽(鍺)通道區域，背電極兩側即分別為電晶體之源、汲極區域，後續製作電晶體所需上閘極結構(high-k/metal gate, HK/MG)及源/汲極區域工程 (CO2 laser anneal, CO2-LA)，最後完成電晶體金屬連線工程。而環境光能採集裝置係採用單接面（Single-junction）、雙接面(Double-junction)或多接面(Mulit-junction)的非晶矽鍺碳（a-SiGeC:H）薄膜太陽能電池，在最短訊號／能量傳輸距離及最低功率損失設計下，裝置於積層型三維異質整合晶片的任何位置，自供電力(self-powered)以驅動功能性晶片。其最短訊號傳輸距離／最低自供電力功率損耗、全方位（室內光及室外光）的環境光能採集及低溫製程技術，將可廣泛應用於無電力環境之物聯網晶片及可穿戴式電子產品。 The a-SiGeC:H thin film solar cell is employed as energy harvester and can be embedded at any location in monolithic heterogeneous 3DIC chips, providing self-power to drive the functional chips. The advantages of short transport distance, low power loss, superior response of indoor light and low temperature processes will be widely used in self-power IoT chips and wearable electronics.

備註

本部(收文號1090075942)同意該院109年12月22日國研授半導體企院字第1091308204號函申請終止維護專利(財團法人國家實驗研究院)

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