INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La dose totale reçue par la première portion 24 permet de la rendre négative : D1’+D1’’ ≥ Dinversion. Il est envisageable que la première insolation suffise à inverser le comportement de la résine constituant la première portion 24, c’est-à-dire que D1’ ≥ Dinversion. Il est également tout à fait possible de prévoir que l’inversion de comportement se déroule lors de la deuxième insolation, c’est-à-dire que D1’ < Dinversion mais D1’+D1’’ ≥ Dinversion. Dans tous les cas, on a D1’’ < Dinversion : la deuxième portion conserve un comportement de résine positive suite à la deuxième insolation.
La deuxième insolation peut également simultanément constituer une étape de photolithographie classique : la dose D1’’ peut être calibrée de sorte à permettre un développement de la deuxième portion 25. Cette dernière peut en effet, suite à son exposition à la dose D1’’, être développée à l’aide d’un développeur et ainsi être retirée par dissolution, comme l’illustre le passage de la à la . Cette étape est également illustrée par le passage de la à la , pendants en vue de dessus des figures 3F et 3G.
Le revêtement de protection 100 est lui obtenu soit lors de la première insolation (passage de la à la ), soit lors de la deuxième insolation. Il ne subit aucun dommage lors du développement de la deuxième portion 25.
Suite à l’obtention du revêtement de protection 100 par l’un des modes de réalisation décrits ci-dessus, le procédé peut se poursuivre avec des étapes de traitement de la zone centrale 15. Plus particulièrement, on peut chercher à ne traiter que certaines parties de la zone centrale 15, dites zones à traiter 13. Selon le cadre dans lequel le procédé selon l’invention est mis en œuvre, le traitement en question peut être une gravure – humide ou sèche –, une implantation, une étape de découpe ou singularisation…
Il est ainsi possible, à la suite du premier mode de réalisation du revêtement de protection 100 décrit plus haut, d’exposer la première couche 20 à une dose d’insolation au travers d’un masque de photolithographie 1000 ( ). Le comportement du revêtement de protection 100 restera inchangé après cette insolation, tandis que les motifs exposés 26 de la deuxième portion 25 pourront être développés en les mettant en contact avec un développeur (figures 2F et 2G).
Les parties de la face supérieure 11 du support 10 mises à jour lors du retrait des motifs 26 correspondent aux zones à traiter 13.
Les zones à traiter 13 peuvent ensuite être traitées sans que cela n’altère le bevel, protégé par le revêtement de protection 100. Ce traitement peut comprendre une ou plusieurs étapes. Parmi les étapes de traitement possible, on cite par exemple une gravure – humide ou sèche –, une implantation, une étape de découpe ou singularisation… La illustre par exemple une étape de gravure du support 10 à partir des zones à traiter 13. Comme illustré, grâce à la présence du revêtement de protection 100, la zone périphérique 14, ou du moins la partie de la zone périphérique 14 sous-jacente à la première portion 24, comprenant le bevel, ne subit aucun dommage dû à la gravure (ou toute autre étape de traitement).
Comme illustré à la , les parties restantes de la première couche 20 ainsi que le revêtement de protection 100 peuvent être retirés lors d’une étape subséquente aux étapes de traitement du support. On obtient alors un support présentant un bevel intact, non contaminé et avec un excellent état de surface. Ce retrait peut par exemple être effectué par décapage, par exemple plasma (en anglais « stripping plasma »), et gravure humide.
Après ce retrait, on peut par exemple procéder à un collage du support avec un autre élément. La qualité de ce collage est améliorée par rapport à l’art antérieur du fait du bon état de propreté et de l’excellente intégrité du bevel.
Dans ce premier mode de réalisation, la première couche 20 a donc un rôle double : elle permet à la fois, au niveau de sa première portion 24 qui est transformée en revêtement de protection 100, de protéger le bevel, et de réaliser une étape classique de photolithographie au niveau de sa deuxième portion 25. La protection du bevel et le traitement de la zone centrale 15 du support sont donc tous deux permis par un unique dépôt de résine. Le procédé selon ce mode de réalisation s’en retrouve particulièrement simple et permet une réduction du nombre d’étapes de procédé – et donc un gain de temps – conséquent.
Un autre mode de réalisation de la suite du procédé de traitement du support 10 suite à l’obtention du revêtement de protection 100 selon les étapes illustrées par les figures 3A à 3G va maintenant être décrit en référence aux figures 3H à 3M.
Comme représenté à la , une deuxième couche 30 de résine photosensible est déposée sur le support 10. Plus exactement, la deuxième couche 30 recouvre directement la zone centrale 15 de la face supérieure 11 du support et la face supérieure 101 du revêtement de protection 100. Cette dernière correspond à la partie de la face supérieure 21 de la première couche 20 s’étendant au-dessus de la première portion 24. Un tel dépôt pleine plaque présente l’avantage d’être très facilement réalisable techniquement. Le fait que la deuxième couche 30 s’étende sur le revêtement de protection est sans incidence sur la suite du procédé.
La résine photosensible de la deuxième couche 30 peut être la même que celle employée pour la première couche 20. Cela présente un avantage sur le comportement à l’interface entre la première couche 20 et la deuxième couche 30. Il peut cependant également s’agir d’une autre résine photosensible. Il n’est notamment pas nécessaire que la résine de la deuxième couche 30 soit inversible.
La deuxième couche 20 peut ensuite être exposée à une dose d’insolation au travers d’un masque de photolithographie 1000 ( ). Les motifs exposés 36 de la deuxième couche 30 pourront être développés à l’aide d’un développeur.
- les composés de type nickel-cobalt-aluminium (NCA).
Un élément conducteur peut également être ajouté pour la préparation d’électrode positive. Il peut être choisi parmi les matériaux conducteurs électroniquement, tels que le graphite, le noir de carbone, le noir d'acétylène, la suie, le graphène, les fibres de carbone, les nanotubes de carbone ou un mélange de ceux-ci.
Selon un mode de réalisation, les formulations d’électrode selon l’invention peuvent en outre comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi les lubrifiants tel que les huiles ou les cires ou le graphite.
De plus, les formulations selon l’invention peuvent également comprendre un additif carboné. Cet additif est réparti dans l’électrode de manière à former un réseau percolant électronique entre le matériau actif et le collecteur de courant.
Lorsqu’il est présent, l’additif carboné peut être compris jusqu’à environ 10% (en poids), notamment de 1 à 6% (poids) de la teneur totale de la formulation.
Selon un autre objet, la présente invention vise encore une électrode comprenant la formulation d’électrode selon l’invention mise en forme.
Selon un mode de réalisation, ladite électrode peut être constituée d’un support conducteur utilisé comme collecteur de courant qui est revêtu de la formulation selon l’invention mise en forme.
Le terme « électrode négative » désigne lorsque l'accumulateur est en décharge, l'électrode fonctionnant en anode et lorsque l'accumulateur est en charge, l'électrode fonctionnant en cathode, l’anode étant définie comme l’électrode où a lieu une réaction électrochimique d'oxydation (émission d'électrons), tandis que la cathode est le siège de la réduction. Le terme électrode négative désigne également l’électrode d’où partent les électrons, et d’où sont libérés les cations (Li+) en décharge.
Le collecteur de courant est de préférence un support conducteur bidimensionnel tel qu'un feuillard plein ou perforé, à base de métal.
Dans le cas de l’électrode positive, le colleteur de courant est typiquement un feuillard d’aluminium, notamment recouvert d’un revêtement (coating) de carbone.
Selon un autre objet, la présente invention concerne également un élément électrochimique comprenant au moins une électrode et/ou couche d’électrolyte solide sulfure comprenant une formulation selon l’invention.
La illustre un four adapté pour recevoir une quantité comprise entre 120 et 150 substrats dans une chambre de recuit. Les substrats 10 sont positionnés horizontalement dans le four et sont superposés verticalement afin de traiter un maximum de substrats dans le même flux 73 de gaz chaud. On maintient un espace libre entre chaque substrat 10 et les substrats 10 adjacents pour optimiser le flux de gaz et faciliter la formation de la couche de carbone.
Un tel four utilise une configuration du type « top flow », c’est-à-dire qu’un flux de gaz est acheminé dans le four par le haut 71 et, après le passage du four, est évacué par une sortie 79 au fond du four. Typiquement un flux de gaz appelé gaz porteur, transporte le gaz carboné (typiquement propane) pour la formation de la couche carbonée. Dans certains cas, on ajoute d’autres gaz dans le four, par exemples des gaz du type catalyseur pour favoriser la décomposition du gaz carboné.
Lorsqu’une source solide est utilisée, elle est par exemple disposée en haut du four, de manière à ce que le gaz porteur transporte les gaz carbonés issus de la source solide jusqu’aux substrats à recouvrir situés en aval. Toutefois, la position de la source solide peut varier.
Un four de recuit n’est pas destiné au dépôt de couches mais à l’application d’un traitement thermique des substrats mis en place dans le four. Ces fours sont donc optimisés pour une grande homogénéité en température des substrats qui y sont reçus, mais pas pour permettre une optimisation d’un dépôt de matière, notamment pour assurer une homogénéité de flux de gaz sur la surface des substrats. Le positionnement superposé des substrats nuit notamment à cette homogénéité puisque les gaz accèdent plus difficilement au centre des substrats qu’au bord de ceux-ci. Cependant, ce type de four se prête néanmoins au dépôt de couches de carbone pour protéger la surface d’un matériau semiconducteur contre la formation de terrasses, notamment parce que l’homogénéité de l’épaisseur de la couche de carbone n’est pas un critère déterminant tant que la totalité de la surface à protéger est couverte. L’utilisation temporaire de la couche de carbone ne demande pas une homogénéité accrue de cette couche. Cependant, il est nécessaire de contrôler l’épaisseur de sorte à obtenir une épaisseur suffisante sur l’étendue de la surface de tous les substrats contenus dans le four.
Contrairement à une enceinte d’épitaxie, un tel four permet de traiter simultanément un grand nombre de substrats grâce à l’agencement en superposition verticale. De plus, un tel four permet de réaliser l’étape de dépôt de la couche de carbone et du recuit dans la même chambre, ce qui évite un risque de contamination pendant un transfert entre deux enceintes différentes. On évite des étapes de transfert entre une enceinte de dépôt de la couche de carbone et un four de recuit, évitant ainsi un refroidissement entre les étapes respectives, le besoin de main d’œuvre pour le transfert et ainsi une perte de temps et d’efficacité.
Procédé de fabrication d’un dispositif électronique La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques. La présente description vise plus particulièrement les procédés de fabrication de dispositifs électroniques à base de matériaux semiconducteurs.
Des dispositifs électroniques comprenant une région en un matériau semiconducteur, par exemple un matériau III-N, c’est-à-dire un nitrure d’un élément de la treizième colonne du tableau périodique, ont été proposés. En particulier, le nitrure d’aluminium et le nitrure de gallium sont des matériaux semiconducteurs III-N à bande interdite directe utilisés dans diverses applications telles que l’électronique de puissance, les communications radiofréquence, l’éclairage, etc.
Toutefois, la mise en œuvre des procédés actuels de fabrication de dispositifs électroniques à base de matériaux semiconducteurs s’avère onéreuse et complexe. Ces procédés mettent par exemple en œuvre des couches tampon (« buffer », en anglais) permettant une adaptation de paramètre de maille entre un substrat, par exemple en silicium, et la ou les couches à base de matériau semiconducteur, les couches tampon étant sujettes à des problèmes de rupture lors d’étapes de refroidissement postérieures à la formation de la ou des couches à base de matériau semiconducteur.
Il existe un besoin d’améliorer les procédés existants de fabrication de dispositifs électroniques à base de matériaux semiconducteurs.
Pour cela, un mode de réalisation prévoit un procédé comprenant les étapes successives suivantes : a) former, sur une face d’un substrat de support, une première couche en un matériau choisi parmi un dichalcogénure lamellaire ou un chalcogénure lamellaire comprenant un empilement de feuillets ; b) former, par dépôt physique en phase vapeur du côté de ladite face du substrat de support, une deuxième couche en un premier matériau semiconducteur III-N revêtant la première couche ; et c) effectuer un traitement thermo-chimique de la première couche conduisant, dans la première couche, à une conversion de liaisons de van der Waals entre les feuillets de la première couche en liaisons covalentes.
Selon un mode de réalisation, à l’étape c), le traitement thermo-chimique est un recuit effectué sous atmosphère réductrice.
Selon un mode de réalisation, à l’étape c), le traitement thermo-chimique est effectué sous atmosphère azotée, de préférence sous atmosphère d’ammoniac ou de diazote.
Selon un mode de réalisation, à l’étape c), le traitement thermo-chimique est effectué sous atmosphère de dihydrogène.
Selon un mode de réalisation, à l’étape c), le traitement thermo-chimique conduit en outre à une conversion de liaisons de van der Waals en liaisons covalentes entre la première couche et le substrat de support.
La couche 17 en matériau semiconducteur III-N est par exemple formée par dépôt physique en phase vapeur (« Physical Vapor Deposition » - PVD, en anglais), par exemple selon le procédé décrit dans le brevet français n o 3105591. À titre d’exemple, la couche 17 est réalisée par pulvérisation cathodique à une température de l’ordre de 350 °C. Un plasma d’argon et de diazote est par exemple formé puis accéléré, par exemple au moyen d’une source de courant continu, en direction d’une cible en aluminium. Sous l’action du plasma, des atomes d’aluminium sont arrachés de la cible. Ces atomes réagissent avec le diazote du plasma et forment un nitrure d’aluminium se déposant sur la couche 13 en dichalcogénure de métal de transition. Le substrat de support 11 n’est par exemple soumis à aucune tension de polarisation pendant la formation de la couche 17 pour éviter d’endommager la couche 13. À titre de variante, la couche 17 en matériau semiconducteur peut être formée par PLD (de l’anglais « Pulsed Laser Deposition » - ablation laser pulsé).
La illustre en outre une étape ultérieure de traitement thermique, ou recuit, de la structure comprenant le substrat de support 11 et les couches 13 et 17. L’étape de traitement thermique, symbolisée par des flèches verticales en , vise à accroître la cohésion interne de la couche 13 ainsi que l’adhésion de la couche 13 au substrat de support 11, le substrat 11 n’étant pas destiné à être retiré lors d’étapes ultérieures du procédé de fabrication du dispositif. Au cours du traitement thermique, les liaisons de van der Waals entre les feuillets 15 adjacents de la couche 13 sont transformées en liaisons covalentes, présentant des énergies de liaison supérieures à celles des liaisons de van der Waals reliant initialement les feuillets 15 adjacents entre eux. De façon analogue, les liaisons de van der Waals entre le feuillet 15 inférieur de la couche 13 et le substrat 11 peuvent être transformées en liaisons covalentes au cours de cette étape.
Le traitement thermique est par exemple effectué sous atmosphère azotée en ambiance réductrice, par exemple par nitruration thermique en présence d’un gaz azoté tel que l’ammoniac (NH 3 ), le diazote ou un oxyde d’azote de type NO x , ou en présence d’un ergol azoté, par exemple l’hydrazine (N 2 H 4 ), ou encore en présence d’un gaz ou d’un mélange de gaz adapté à nitrurer la couche 13 à travers la couche 15, par exemple un mélange de diazote et de dihydrogène. La nitruration permet de transformer au moins partiellement le dichalcogénure de métal de transition de la couche 13 en nitrure ou en oxynitrure dudit métal de transition, par exemple de transformer au moins partiellement le disulfure de molybdène en nitrure de molybdène (MoN). En fonction du budget thermique appliqué, la conversion des liaisons de van der Waals en liaisons covalentes peut conduire à la formation de métal de transition métallique seul ou de métal de transition au moins partiellement nitruré, par exemple de molybdène métallique ou de molybdène partiellement nitruré dans le cas où la couche 13 est en MoS 2 .
À titre de variante, le traitement thermique peut être effectué sous atmosphère de dihydrogène. Dans ce cas, la couche 13 est par exemple au moins partiellement transformée en billes métalliques à base du métal de transition de la couche 13, par exemple en billes de molybdène métallique.
Le traitement thermique est par exemple réalisé dans un four à une température comprise entre 300 et 1 300 °C, de préférence entre 800 et 1 000 °C. La pression à l’intérieur du four est par exemple inférieure ou égale à 1 bar, par exemple de l’ordre de 400 mbar. À titre de variante, la pression à l’intérieur du four peut être hyperbare. Une assistance plasma peut par ailleurs être prévue, par exemple un plasma de type CCP (de l’anglais « Capacitively Coupled Plasma » - plasma à couplage capacitif) 1 000 W 2,67 mbar N 2 /H 2 à 500 °C. De manière plus générale, l’étape illustrée en correspond à la mise en œuvre d’un traitement thermo-chimique.
À titre d’exemple, le recuit est effectué : – à une température égale à environ 1 000 °C, pendant une durée égale à environ 1 h, à une pression d’ammoniac de l’ordre de 150 mbar et sous un flux d’environ 3 L.min -1 ; – à une température égale à environ 1 000 °C, pendant une durée égale à environ 10 min, à une pression d’ammoniac de l’ordre de 400 mbar et sous un flux d’environ 3 L.min -1 ; – à une température égale à environ 800 °C, pendant une durée égale à environ 10 min, à une pression d’ammoniac de l’ordre de 400 mbar et sous un flux d’environ 3 L.min -1 ; ou – à une température égale à environ 1 000 °C, pendant une durée égale à environ 1 h, à une pression d’ammoniac de l’ordre de 50 mbar et sous un flux d’environ 0,05 L.min -1 .
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue de l’étape de traitement thermo-chimique précédemment décrite en relation avec la .
Comme illustré en , le traitement thermo-chimique conduit par exemple à une réorganisation cristalline de la couche 13, se présentant initialement sous la forme d’un empilement de feuillets bidimensionnels 15, en une structure tridimensionnelle. Cela permet avantageusement de maintenir mécaniquement la couche 17 en matériau semiconducteur III-N sur le substrat de support 11, la couche 17 étant solidarisée au substrat 11 par l’intermédiaire de la couche 13.
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue d’une étape ultérieure et optionnelle de reprise d’épitaxie sur la couche 17 en matériau semiconducteur III-N.
Dans l’exemple représenté, une couche 19 revêt la face de la couche 17 en matériau semiconducteur III-N opposée au substrat de support 11 (la face supérieure de la couche 17, dans l’orientation de la ). À titre d’exemple, la couche 19 est en un matériau semiconducteur III-V, par exemple un matériau choisi parmi la liste des matériaux susmentionnés pour la couche 17, par exemple le nitrure d’aluminium. La couche 19 est par exemple en le même matériau que la couche 17 et peut comprendre en outre un élément de transition, par exemple le scandium, ou un autre composé dopant, par exemple du magnésium-zirconium (MgZr), permettant par exemple de modifier les propriétés mécaniques et acoustiques de la couche 19. À titre d’exemple, le matériau de la couche 19 est un composé III-V binaire, par exemple le phosphure d’indium, l’arséniure de gallium ou l’arséniure d’indium, un composé III-V ternaire ou un composé III-V quaternaire, par exemple choisi parmi ceux mentionnés précédemment pour la couche 17.
De façon analogue à la couche 17, la couche 19 peut présenter un gradient de concentration en au moins l’un des éléments du composé.
À titre de variante, par exemple pour des applications dans le domaine de l’électronique de puissance, la couche 19 peut être en carbure de silicium.
La couche 19 présente par exemple une épaisseur supérieure à celle de la couche 17. À titre d’exemple, la couche 19 présente une épaisseur supérieure à 100 nm.
La couche 19 est par exemple formée de manière identique ou analogue à la couche 17, par exemple par PVD, par exemple selon le procédé décrit dans le brevet français n o 3105591. Le substrat de support 11 est par exemple soumis à une tension de polarisation pendant la formation de la couche 19. À titre de variante, le matériau semiconducteur III-N de la couche 19 peut être déposé par MOCVD (de l’anglais « Metalorganic Chemical Vapor Deposition » - dépôt chimique organométallique en phase vapeur), par exemple à une température de l’ordre de 1 100 °C. À titre de variante, la couche 19 est formée par PLD ou par CVD inorganique, par exemple par CVD au chlore.
À titre d’exemple, l’étape de formation de la couche 19 sur la couche 17 est mise en œuvre dans un délai le plus court possible après avoir effectué l’étape de traitement thermique. Cela permet avantageusement d’éviter ou de limiter l’oxydation du matériau de la couche 17, donc d’obtenir une couche 19 de qualité cristalline optimale. À titre de variante, une étape de traitement désoxydant et/ou de conservation de la couche 17 sous atmosphère non oxydante peut être prévue.
Bien que cela n’ait pas été représenté en , une ou plusieurs autres couches, par exemple à base de matériaux semiconducteurs III-V ou de carbure de silicium, peuvent ultérieurement être formées sur la couche 19, par exemple de sorte à former un ou plusieurs puits quantiques, un gaz d’électrons bidimensionnel, etc. À titre d’exemple, dans le cas où la couche 17 est en nitrure d’aluminium, la couche 19 est par exemple en nitrure d’aluminium et peut être revêtue d’une autre couche en nitrure d’aluminium-gallium elle-même revêtue d’encore une autre couche en nitrure de gallium.
La illustre une structure obtenue à l'issue d'une étape de dépôt de la couche 93 dans les ouvertures 65 et à la surface de la structure illustrée en .
Lors de cette étape, on vient remplir les ouvertures 65 et recouvrir la face supérieure de la structure illustrée en et par du silicium amorphe de façon à former la couche 93 sur et en contact avec la couche 63. A titre d'exemple, la couche est, lors de cette étape, dopée in-situ pendant son dépôt, par exemple du premier type de conductivité, par exemple du type N, par exemple avec des atomes d'arsenic ou de phosphore. Le silicium amorphe utilisé pour former la couche 93 est, par exemple, dopé de l'ordre de 1.10 19 at/cm 3 .
La illustre une structure obtenue à l'issue d'une étape de dopage de la couche 93 de la structure illustrée en . Lors de cette étape, on vient par exemple doper la structure illustrée en par sa face supérieure.
A titre d'exemple, cette étape est réalisée sans masque ou couche de masquage. Toutefois, la couche 63 peut agir comme couche de masquage en protégeant la couche 61 de l'implantation de dopants 93i.