Procedimiento de realización de al menos un microcomponente con una máscara única.

Procedimiento de realización de un microcomponente que comprende un apilamiento (1) sobre un sustrato (2),

incluyendo el apilamiento una primera capa depositada según un primer motivo y una segunda capa depositada según un segundo motivo, diferente del primer motivo, caracterizado porque el primer motivo está formado a través de una abertura (7) de una máscara (6) llevada a una primera temperatura (T1), y porque el segundo motivo está formado a través de la misma abertura de la misma máscara llevada a una segunda temperatura (T2), diferente de la primera temperatura.

Procedimiento de realización de al menos un microcomponente con una máscara única

Campo técnico de la invención La invención se refiere a un procedimiento de realización de al menos un microcomponente, que comprende al menos un apilamiento de capas sobre un sustrato, incluyendo cada apilamiento al menos dos capas, estando una primera capa depositada según un primer motivo y una segunda capa según un segundo motivo, diferente del primer motivo y que recubre al menos en parte el primer motivo.

Estado de la técnica Algunos microcomponentes se realizan clásicamente mediante un apilamiento sucesivo de capas sobre un sustrato. El número de capas es superior o igual a 2. La figura 1 representa el caso de un apilamiento 1, ideal, sobre un sustrato 2, en el que se depositan uniformemente tres capas (3, 4, 5) . Las técnicas usadas para realizar estos apilamientos 1 son numerosas. En particular, se usa comúnmente la técnica de la plantilla. Consiste en depositar sucesivamente las capas activas (3, 4, 5) del microcomponente mediante técnicas de deposición al vacío, por ejemplo PVD («Physical Vapor Deposition») , a través de las máscaras. Este procedimiento es ventajoso con respecto a los procedimientos de microfabricación tradicionales usados en microelectrónica, tales como la fotolitografía y la grabación. En la práctica, este procedimiento es sencillo de implementar y poco costoso. Por el contrario, el empleo de una máscara para la deposición puede provocar inhomogeneidades de grosor de las capas depositadas (3, 4 y 5) , debidas, entre otras, al grosor de la máscara. Estas inhomogeneidades de grosor constituyen en general efectos de borde y pueden llevar a la puesta en cortocircuito del microcomponente, en el caso de capas conductoras. La figura 2 ilustra el caso de un apilamiento con dichos efectos de borde. En este ejemplo, la capa 5 está en contacto con la capa 3 (a la izquierda de la figura) , lo que provoca un cortocircuito si estas dos capas son conductoras.

Estos microcomponentes son, por ejemplo, microbaterías de capas delgadas. Una microbatería es un componente electroquímico de almacenamiento de energía, cuyo grosor es generalmente inferior a 15 !m. Una microbatería incluye al menos un apilamiento 1 de al menos tres capas sobre un sustrato 2, la capa 3, que forma un cátodo, la capa 4, constituida por un electrolito, y la capa 5, que forma un ánodo.

La patente US-5.561.004 propone una arquitectura que evita todo contacto entre la capa 3 y la capa 5, para evitar un cortocircuito entre cátodo y ánodo. La figura 3 representa la arquitectura de una microbatería según la patente US

5.561.004. La capa 4 de electrolito es de tamaño superior a la capa 3 de cátodo, con el fin de recubrir esta última por completo. Al ser la capa 4 de electrolito aislante eléctricamente, se evita el cortocircuito.

Sin embargo, esta arquitectura exige el uso de varias máscaras. Dadas las incertidumbres de posicionamiento, vinculadas con las imperfecciones del mecanizado y con las recolocaciones sucesivas de las máscaras, deben respetarse grandes guardas. Estas guardas, que corresponden al grosor lateral de la capa 4 en la periferia de la capa 3, impiden todo contacto directo entre las capas 3 y 5 que constituyen los electrodos y pueden alcanzar 100 !m de anchura aproximadamente. Estas guardas reducen la superficie activa del componente, es decir, la superficie de intercambio de iones entre los materiales de ánodo y de cátodo, y así su capacidad de almacenamiento de energía. En la figura 4 se representa una estructura semejante en vista desde arriba simplificada (es decir, sin el sustrato 2, ni los colectores, ni la capa de protección externa) . Teniendo en cuenta una guarda g de 100 !m para una desalineación d máxima, de 100 !m, entre las máscaras usadas para formar respectivamente la capa 3 de cátodo, la capa 4 de electrolito y la capa 5 de ánodo, la pérdida de superficie activa (superficie común a las capas 3 a 5) para una microbatería de 0, 25 cm2 de superficie puede alcanzar aproximadamente el 12%.

Objeto de la invención La invención tiene por objeto un procedimiento de realización de al menos un microcomponente, que soluciona los inconvenientes de la técnica anterior. Más en particular, la invención tiene por objeto un procedimiento de realización, rápido y fácil de implementar, que permite superar los problemas relacionados con la desalineación de las máscaras.

Según la invención, este objeto se alcanza por el hecho de que la deposición sucesiva de las diferentes capas de uno de los apilamientos se realiza a través de una misma abertura de una misma máscara, llevándose la máscara a una primera temperatura (T1) , para formar el primer motivo, y a una segunda temperatura (T2) , diferente de la primera temperatura, para formar el segundo motivo.

Descripción resumida de los dibujos Otras ventajas y características se deducirán más claramente de la descripción que se ofrece a continuación de formas particulares de realización de la invención dadas a modo de ejemplos no limitativos y representados en los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 representa esquemáticamente un apilamiento de capas ideal,

- la figura 2 representa esquemáticamente un apilamiento de capas, según la técnica anterior,

- la figura 3 representa esquemáticamente, en sección transversal, una microbatería, según la técnica anterior,

- la figura 4 ilustra, en vista desde arriba simplificada, una parte del apilamiento que constituye la microbatería de la figura 3,

- la figura 5 representa una forma de realización particular de una máscara que puede usarse en el procedimiento según la invención,

- la figura 6 representa una forma de realización preferente de una máscara que puede usarse en el procedimiento según la invención,

- las figuras 7 y 8 representan esquemáticamente un apilamiento de capas, obtenido con una máscara de la figura 6, respectivamente en vista desde arriba y en sección transversal,

- las figuras 9, 10 y 13 representan, en vista desde arriba, otras formas de realización particulares de una máscara que puede usarse en el procedimiento según la invención,

- las figuras 11 y 12 representan, en sección transversal según AA, dos variantes de una máscara que puede usarse en el procedimiento según la invención,

- la figura 14 representa una variante de realización de una abertura de la máscara de la figura 13,

- la figura 15 representa una forma particular de realización de un microcomponente, con una máscara según la figura 14.

Descripción de formas particulares de realización Cada apilamiento del microcomponente incluye al menos dos capas. Una primera capa se deposita según un primer motivo y una segunda capa es depositada a continuación según un segundo motivo, diferente del primer motivo, es decir, de forma o tamaño diferente. El segundo motivo recubre al menos en parte el primer motivo. Para realizar un microcomponente semejante, una máscara está dispuesta encima del sustrato y las deposiciones de los motivos se efectúan sucesivamente a través de una abertura de la máscara. La máscara es, preferentemente, de acero para un sustrato de silicio. También puede ser por ejemplo de molibdeno, de aluminio, de cobre, de Invar® (aleación Fe-Ni al 36% de la sociedad Imphy Alloys) según el sustrato usado.

En la forma de realización de la figura 5, la máscara 6 se dilata o se contrae, respectivamente, si su temperatura aumenta o disminuye. La máscara 6 incluye una abertura 7 central. La máscara 6, llevada inicialmente a una temperatura T1, se representa con trazo continuo (6a) , con la abertura 7 correspondiente, igualmente con trazo continuo (7a) . Cuando se calienta a una temperatura T2, superior a T1, la máscara 6 se dilata (guiones 6b) , al igual que la abertura 7 (guiones 7b) . De manera análoga, a una temperatura T3, superior a T2, la máscara 6 y la abertura 7 se amplían más (trazos mixtos 6c y 7c) . Así, las referencias 6a, 6b y 6c representan la misma máscara 6 a temperaturas diferentes. Igualmente, las referencias 7a, 7b y 7c representan la misma abertura 7 a estas diferentes temperaturas.

En la forma de realización preferente de la figura 6, la máscara 6a, a la temperatura T1, incluye una abertura 7a descentrada. Como anteriormente, la máscara se dilata o se contrae en función de las variaciones de temperatura (6b y 7b a la temperatura T2 > T1, y 6c y 7c a la temperatura T3 > T2) .

La abertura 7 en la máscara 6 se usa para depositar sucesivamente las diferentes capas de un apilamiento. En la práctica, modificando la temperatura de la máscara 6, el tamaño de la abertura 7 varía. La máscara es llevada... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de realización de un microcomponente que comprende un apilamiento (1) sobre un sustrato (2) , incluyendo el apilamiento una primera capa depositada según un primer motivo y una segunda capa depositada según un segundo motivo, diferente del primer motivo, caracterizado porque el primer motivo está formado a través de una abertura (7) de una máscara (6) llevada a una primera temperatura (T1) , y porque el segundo motivo está formado a través de la misma abertura de la misma máscara llevada a una segunda temperatura (T2) , diferente de la primera temperatura.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la máscara (6) es de acero.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la abertura (7) de la máscara (6) está descentrada, para desplazar los motivos primero y segundo, uno con respecto al otro, paralelamente al sustrato (2) .

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada abertura (7) tiene la forma de un paralelogramo.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la máscara

(6) incluye una pluralidad de aberturas (7) , asociadas cada una a un apilamiento (1) diferente, dispuestas de manera regular y ordenada, estando los diferentes apilamientos fabricados simultáneamente.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la distancia entre dos aberturas (7) adyacentes y la diferencia entre la temperatura de la máscara (6) , usada para formar simultáneamente las primeras capas de los diferentes apilamientos (1) , y la temperatura de la máscara, usada para formar simultáneamente una última capa de cada apilamiento, se eligen para formar apilamientos independientes separados entre sí, pertenecientes a microcomponentes distintos.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la distancia entre dos aberturas (7) adyacentes y la diferencia entre la temperatura de la máscara (6) , usada para formar simultáneamente las primeras capas de los diferentes apilamientos (1) , y la temperatura de la máscara (6) , usada para formar simultáneamente una última capa de cada apilamiento, se eligen para provocar el recubrimiento de la última capa de un apilamiento con la primera capa de un apilamiento adyacente, de manera que se conecten en serie dos apilamientos adyacentes de un mismo microcomponente.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque las aberturas (7) de la máscara (6) , asociadas a los apilamientos (1) de un mismo microcomponente, constituyen un grupo (11) de aberturas, y porque la distancia entre dos grupos de aberturas adyacentes se elige para formar dos microcomponentes separados entre sí.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el microcomponente es una microbatería.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la máscara

(6) está subdividida en al menos dos partes elementales separadas por juntas de dilatación (8) .

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la máscara (6) incluye un rebaje (10) en una cara inferior, en el lado del sustrato (2) , alrededor de cada abertura (7) .

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la máscara (6) está elevada con respecto al sustrato (2) por medio de cuñas (9) .