Brevet FR3080490A1 — publié le 20191025

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les dispositifs dans le domaine du stockage d'énergie par voie électrochimique. Cela inclut les dispositifs du type batterie, utilisant un électrolyte solide, notamment les microbatteries du 5 domaine de la micro-électronique. L'invention trouve pour application avantageuse, mais non limitative, la fabrication de dispositifs microélectroniques. Par dispositif microélectronique, on entend tout type de dispositif réalisé avec les moyens de la microélectronique. Ces dispositifs englobent notamment en plus des dispositifs 10 à finalité purement électronique dont mémoires et capacités mais aussi éventuellement des dispositifs plus complexes. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les microbatteries fonctionnent globalement de la même manière qu'un 15 accumulateur conventionnel, à savoir par échange d'ions (généralement Li) entre deux électrodes (une anode et une cathode) au travers d'un électrolyte. Les microbatteries sont cependant spécifiques en ce qu'elles sont uniquement composées de matériaux solides, de préférence des couches minces déposées par voie physique. On dispose d'une épaisseur totale faible, par exemple de 20 l'ordre de quelques dizaines de microns permettant une miniaturisation des composants tout en supprimant tout risque de fuite de par l'absence de composants liquides. L'électrolyte solide permet aussi d'avoir recours à du lithium métallique comme électrode négative ce qui est proscrit pour des batteries à électrolyte liquide. 25 En se référant à la figure 1, de telles microbatteries sont de manière générale réalisées par des dépôts successifs sur un substrat 1 d'un premier collecteur de courant (ici en deux couches 6,8), d'une première électrode 2, d'un électrolyte solide (ou conducteur ionique) 4, d'une deuxième électrode 3, et d'un deuxième collecteur de courant 7. Une encapsulation 5, par le biais de 30 dépôt de couches supplémentaires, ou par report de capot, est souvent nécessaire pour protéger le système de la réactivité chimique avec l'oxygène et la vapeur d'eau. Chaque partie d'électrodes est raccordée électriquement vers l'extérieur de l'encapsulation par l'intermédiaire d'éléments de raccordement 2 8,9, généralement via les collecteurs 6,7. Les collecteurs de courant sont facultatifs. La migration d'un ou plusieurs ions entre les deux électrodes à travers l'électrolyte permet, soit de stocker de l'énergie, soit de la délivrer vers un circuit externe. La qualité de cette migration est fondamentale pour l'efficacité de la microbatterie. En particulier, la réduction de la résistance interne est cruciale. Plusieurs origines de cette résistance ont été identifiées, la principale étant la résistance ionique de la couche d'électrolyte solide qui est caractérisée par sa conductivité ionique intrinsèque. En effet, plus la conductivité est élevée, plus les ions (Li) se déplacent facilement entre les deux électrodes par phénomènes de migration électrique. La publication brevet US5338625 a proposé dans ce contexte un matériau d'électrolyte solide sous forme de LiPON. C'est un matériau amorphe, composé de lithium, de phosphore, d'oxygène et d'azote. Le composé précis qui y est décrit est le LixPOyN, avec x-2,8, 0,16 REVENDICATIONS1. Électrolyte solide (4) comprenant au moins une couche exempte d'azote et qui comprend du LixPOySz avec 0 2. Electrolyte solide selon la revendication précédente, dans lequel la couche consiste en du LixPOySz avec 0 3. 3. Electrolyte solide (4) selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel z 2. 4. Electrolyte solide (4) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel 2.1 x 5 2.4 et 1 y 5 4. 5. Electrolyte solide (4) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel 3.7 y +z 5 4.1, et de préférence y + z = 4. 6. Électrolyte (4) selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins une couche tampon sur au moins une face de la au 15 moins une couche de LixPOySz. 7. Électrolyte (4) selon la revendication précédente, dans lequel la au moins une couche tampon comprend du LiPON. 8. Electrolyte (4) selon l'une des deux revendications précédentes, comprenant une couche tampon sur chaque face de la au moins une couche de 20 LixPOySz. 9. Batterie comprenant un électrolyte (4) selon l'une des revendications précédentes. 10. Batterie selon la revendication précédente, comprenant en empilement sur une face d'un substrat (1) : 25 - un premier collecteur de courant (6), - une première électrode (2), - l'électrolyte (4), - une deuxième électrode (3), - un deuxième collecteur de courant (7) et une ou plusieurs couches 30 d'encapsulation. 11. Procédé de réalisation d'un électrolyte (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une étape de dépôt physique en phase vapeur d'une couche d'électrolyte à partir d'une cible de Li3PO4 pulvérisée sous 13 atmosphère comprenant au moins un gaz soufré, de manière à obtenir une couche comprenant du LixPOySz. 12. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le gaz soufré est du H2S. 5 13. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel le taux de gaz soufré dans l'atmosphère est compris entre 0.5 et 15%, et est avantageusement inférieur ou égal à 10% voire à 5%. 14. Procédé selon l'une des trois revendications précédentes, dans lequel on utilise une atmosphère exempte d'azote. 10 15. Utilisation de LixPOyS, en absence d'azote, avec 0