FR2948127A1 - Procede d'incrustation par un faisceau d'ions d'une couche metallique deposee sur un substrat - Google Patents

Abstract

Procédé de traitement par un faisceau d'ions (100) d'une couche métallique (10) déposée sur un substrat (30) qui comprend une étape où : - la couche métallique (10) a une épaisseur, e , comprise entre 0,2 nm à 1000 nm ; - la tension d'accélération des ions est comprise entre 10 kV et 1000 kV ; - la température de la couche métallique (10) est inférieure ou égale à T ; - on choisit la dose d'ions par unité de surface dans une plage comprise entre 10 ions/cm et 10 ions/cm de manière à incruster la couche métallique (10) dans le substrat (30) pour produire une couche hybride métallique (50) dont l'épaisseur maximale est comprise entre 0,2 nm et 1000 nm. On obtient ainsi avantageusement des couches hybrides incrustées dans un substrat et présentant des propriétés métalliques.

Description

PROCEDE D'INCRUSTATION PAR UN FAISCEAU D'IONS D'UNE COUCHE METALLIQUE DEPOSEE SUR UN SUBSTRAT L'invention a pour objet un procédé de traitement par un faisceau d'ions d'une couche métallique déposée sur un substrat et vise à incruster sous forme d'une couche hybride métallique, des composés métalliques à partir de la couche métallique déposée sur le substrat. On entend par composés métalliques des matériaux comprenant des métaux qui peuvent se présenter comme constituants de liaisons covalentes (carbure, nitrure, oxyde etc..) ou ioniques, de nanoparticules métalliques. On entend par nanoparticule un assemblage de quelques dizaines à quelques milliers d'atomes, conduisant à un objet dont au moins l'une des dimensions est de taille nanométrique, c'est-à-dire comprise entre 1 nm et 100 nm. Du point de vue dimensionnel, les nanoparticules se situent entre la matière dite macroscopique et l'échelle atomique ou moléculaire. On constate usuellement que les propriétés physico-chimiques de tels objets diffèrent sensiblement de celles qui prévalent à une plus grande échelle. De tels objets peuvent conduire à des applications très avantageuses, par exemple dans les domaines de la biologie et de la pharmacie, des matériaux et de la synthèse chimique, de la microélectronique notamment dans la perspective d'ordinateurs quantiques. Il en résulte un besoin de méthode de production de couches hybrides métalliques incrustées, de préférence selon des méthodes facilement industrialisables, de manière à pouvoir offrir de telles couches hybrides métalliques en quantité significative et à des coûts raisonnables. L'invention a pour but d'offrir une méthode de production de couches hybrides métalliques incrustées peu onéreuse et permettant d'obtenir des quantités de couches hybrides métalliques répondant aux besoins de nombreuses applications. L'invention propose ainsi un procédé de traitement par un faisceau d'ions d'une couche métallique déposée sur un substrat qui comprend une étape (a) d'incrustation de ladite couche métallique où : - la couche métallique a une épaisseur, comprise entre 0,2 nm à 1000 nm (nanomètre) ; - les ions du faisceau d'ions sont sélectionnés parmi les ions des éléments de la liste constituée de l'hélium (He), du bore (B), du carbone (C), de l'azote (N), de l'oxygène (0), du néon (Ne), de l'argon (Ar), du krypton (Kr), du xénon (Xe) ; - la tension d'accélération des ions est supérieure ou égale à 10 kV et inférieure ou égale à 1000 kV ; - la température de la couche métallique est inférieure ou égale à T, où Tf est la température de fusion du métal de ladite couche métallique ; - on choisit la dose d'ions par unité de surface dans une plage comprise entre 1012 ions/cm2 et 1019 ions/cm2 de manière à incruster la couche métallique dans le substrat pour produire une couche hybride métallique incrustée constituée de composés métalliques.

La couche hybride métallique incrustée, d'épaisseur comprise entre 0,2 nm et 1000 nm, peut être une couche continue ou une couche discontinue parsemée par des zones du substrat, non incrustée par le métal de ladite couche métallique.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par épaisseur d'une couche, une dimension dans une direction perpendiculaire à la surface du substrat.

Le substrat peut être dense ou poreux. La couche métallique déposée sur le substrat peut être obtenue par exemple par dépôt physique (par exemple PVD pour physical vapor déposition , dépôt physique en phase vapeur), dépôt chimique gazeux (par exemple par CVD pour chemical vapor deposition , dépôt chimique en phase vapeur), dépôt chimique en milieu liquide (par exemple par électrolyse)ou encore par tout procédé de dépôt d'encre métallique comme par exemple impression par jet d'encre, impression par contact comme par exemple la flexographie, l'héliographie. Le choix des ions et des conditions de bombardement de ces ions selon l'invention permet d'obtenir avantageusement une incrustation métallique du substrat sous la forme d'une couche hybride métallique. L'inventeur a pu constater que les plages choisies selon l'invention de tension d'accélération et de dose d'ions par unité de surface permettent de sélectionner des conditions expérimentales où la production d'une couche hybride incrustée dans le substrat à partir d'une couche métallique déposée sur un substrat est possible grâce à un bombardement ionique. En outre, il a pu constater que le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre à froid , notamment à température ambiante et qu'il convient que la température de la couche métallique demeure inférieure ou égale à la valeur Tf durant la mise en oeuvre du procédé. On peut ainsi éviter avantageusement de dégrader les propriétés physiques du substrat par exemple en le brûlant s'il s'agit d'un substrat polymère. Le choix de la dose d'ions par unité de surface dans la plage de dose selon l'invention peut résulter d'une étape préalable d'étalonnage où on bombarde avec un des ions parmi He, B, C, N, 0, Ne, Ar, Kr, Xe, un échantillon comprenant la couche de métal à traiter déposée sur un substrat. Le bombardement de cette couche de métal peut s'effectuer dans différentes zones de la couche avec une pluralité de doses d'ions, dans la plage selon l'invention, et on observe les zones traitées de manière à choisir une dose adéquate en fonction de l'épaisseur de couche hybride métallique et la concentration métallique à l'intérieure de celle-ci à produire.

L'observation des couches hybrides métalliques incrustées peut ainsi s'effectuer par des techniques d'observation nanoscopiques, telles que microscopie à effet tunnel, ou analyse de dispersion d'énergie de rayons X (EDX). Des caractérisations du comportement électrique superficiel de ces couches hybrides métalliques peuvent être conduite avec des électrodes de contact par exemple en or, pour évaluer la conductivité superficielle exprimée en ohm.carré. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie scientifique, on peut penser que le bombardement des ions dans les conditions selon l'invention fait l'effet d'un marteau à l'échelle nanométrique grâce auquel les atomes de la couche métallique percutés par les ions incidents, sont projetés suffisamment loin pour traverser la couche métallique et pénétrer le substrat sur une profondeur de plusieurs dizaines voire centaines de nanomètres. Il existe une zone de la couche métallique d'épaisseur eincrust adjacente et suffisamment proche du substrat pour permettre aux atomes métalliques qui la constituent, d'avoir la possibilité d'être incrustés dans le substrat par le procédé de l'invention. Les ions incidents percutent ces atomes métalliques et leur communiquent une partie de leur énergie cinétique. Ces atomes métalliques doivent avoir suffisamment d'énergie pour parcourir l'épaisseur eincrust et atteindre les premières rangées d'atomes de substrat. L'énergie cinétique maximale E2 communiquée à un atome métallique cible par un ion incident d'énergie cinétique El, est donnée par la formule physique suivante : E2/El = 4*(Ml*M2)/(Ml+M2)2 On définit eincrust comme la distance maximale parcourue par un atome métallique animé par l'énergie cinétique maximale communiquée par ion incident, dans une couche métallique de même nature.

Dans le tableau 1, pour un faisceau d'ion d'azote d'énergie 100 kev l'énergie cinétique maximale communiquée à différents types d'atomes métalliques et la distance maximale parcourue par ceux-ci dans la couche composée du même métal. Les résultats avec une couche de Al, ou de Cu, ou de Ag ou de Sn, ou de Au résultent de simulations numériques obtenues avec le logiciel TRIM. Atome Energie eincrust : distance max métallique maximale parcourue (nm) dans le communiquée dépôt métallique. (kev) Al 89 250 Cu 60 50 Ag 40 23 Sn 38 25 Au 25 10 Tableau 1 Dans le tableau 2, pour un faisceau d'ion d'argon d'énergie 100 kev l'énergie cinétique maximale communiquée à20 différents types d'atomes métalliques et la distance maximale parcourue par ceux-ci dans la couche composée du même métal. Les résultats avec une couche de Al, ou de Cu, ou de Ag ou de Sn, ou de Au résultent de simulations avec le logiciel TRIM. Atome métallique Energie Distance max parcourue maximale (nm) dans le dépôt communiquée métallique. (kev) Al 96 250 Cu 95 56 Ag 79 30 Sn 69 46 Au 56 18 Tableau 2 On comparant tableau 1 et 2 on constate que le transfert d'énergie cinétique est meilleur pour des ions projectiles et des atomes cibles de masses comparables. Pour les métaux légers comme l'aluminium il conviendrait mieux d'utiliser des ions légers comme l'azote, pour des métaux plus lourds comme l'or il conviendrait mieux d'utiliser des ions lourds comme l'argon. Une règle simple consisterait à par exemple à choisir un ion incident de manière à ce que sa masse soit au moins égale à 50% de la masse de la cible, ce qui permettrait un transfert d'énergie cinétique maximale de 88%. Il faut toutefois moduler cette règle en veillant à ce que le pouvoir de pulvérisation de l'ion incident ne soit pas trop fort de manière à ce que les atomes de la couche métallique soient projetés dans la couche hybride métallique et non pas pulvérisés. I1 existe pour cela deux possibilités, la première consistant à réduire la taille des ions et augmenter leur énergie d'incidence, la seconde consistant à rajouter une épaisseur epuly à eincrust. On définit epuly comme le parcours maximal de l'ion incident dans une couche métallique. Ainsi quand un ion incident traverse epuly il est en mesure de percuter les atomes dans la couche eincrust pour que ceux-ci aillent s'incruster un peu plus loin dans le substrat (suppression de l'effet de pulvérisation). Le tableau 3 donne une estimation de epuly pour un faisceau d'ions d'azote 100 kev pour différents types de métaux. Les résultats avec une couche de Al, ou de Cu, ou de Ag ou de Sn, ou de Au résultent d'essais préliminaires. Atome métallique Epulv (nm). Al 320 Cu 200 Ag 200 Sn 300 Au 115 On peut régler les dimensions des épaisseurs pour obtenir des caractéristiques souhaitées en pulvérisation et en incrustation en faisant varier les paramètres du faisceau d'ions. Selon différents modes de réalisation qui peuvent être 20 combinés entre eux : - la dose d'ions par unité de surface est comprise entre 1019 ions/cm2 et 1018 ions/cm2 ; - l'épaisseur de la couche métallique, epuly + eincrust, est comprise entre 1 nm et 500 nm ; - la tension d'accélération des ions est comprise entre 20 kV et 200 kV ; - les ions sont produits par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) qui a l'avantage d'être compacte et économe en énergie. D'autre part ce type de source produit des ions multichargés donc multiénenergies qui incrustent dans le substrat les atomes de la couche métallique situés dans l'épaisseur eincrust selon différentes tranches de profondeur étagées dans le substrat.

Selon un mode de réalisation, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape (aa) de pré-incrustation et de pulvérisation d'une partie de la couche métallique d'épaisseur epuly. précédent l'étape (a) d'incrustation de l'autre partie de la même couche métallique d'épaisseur eincrust• L'étape (a) consiste quant à elle à incruster par bombardement ionique une partie d'une couche métallique d'épaisseur eincrust déposée sur le substrat jusqu'à ce que les atomes de ladite épaisseur créent dans le substrat une couche hybride métallique d'épaisseur ehybLide Cette étape (aa) permet avantageusement de procéder à une préincrustation de la couche métallique en évitant la pulvérisation des atomes métalliques situés dans l'épaisseur eincrust couverts en cela par l'épaisseur epuiv. On peut ainsi augmenter si besoin la concentration en atomes métalliques de la couche hybride métallique. L'épaisseur de la couche hybride métallique correspond au parcours accompli par l'atome métallique percuté par l'ion incident et animé avec une énergie de transfert maximale dans le substrat. La couche hybride métallique présente plusieurs avantages liés à son incrustation dans le substrat : résistance des composés métalliques à l'oxydation à l'air et à l'humidité, adhérence parfaite au substrat (par exemple aucun problème de dilatation thermique métal-polymère, de mouillabilité métal sur polymère). En règle générale une couche hybride métallique doit avoir une conductivité électrique proche du métal dont elle est faite avec comme avantage très appréciable d'être moins sensible à des processus de dégradation d'ordre physico-chimique comme l'oxydation à l'air ou l'humidité ou mécanique comme la dilatation thermique. Le tableau 4 donne une estimation de l'épaisseur de la couche hybride métallique, ehybride, produite par un faisceau d'azote de 100 kev bombardant un dépôt métallique déposé sur un polymère de type PC. Les résultats avec une couche de Al, ou de Cu, ou de Ag ou de Sn, ou de Au résultent d'essais préliminaires et d'extrapolations. Type dépôt Energie Ehybride : distance max métallique maximale parcourue (nm) dans le communiquée substrat. (kev) Al 89 350 Cu 60 120 Ag 40 60 Sn 38 65 Au 25 45 Tableau 4 Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape (a) de l'incrustation de la couche métallique est mise en oeuvre avec des ions légers, choisis parmi les ions des éléments de la liste constituée de l'hélium (He), du bore (B), du carbone (C), de l'azote (N), de l'oxygène (0), du néon (Ne), de l'argon(Ar). Le choix d'ions légers peut permettre un mécanisme d'incrustation avantageux en réduisant la pulvérisation de la couche métallique. Selon différents modes de réalisation du procédé selon la présente invention, qui peuvent être combinés entre eux : - le substrat et la couche métallique sont mobiles par rapport au faisceau d'ions à une vitesse, VD, comprise entre 0,1 mm/s et 1000 mm/s. Il est ainsi possible de déplacer l'échantillon pour traiter des zones dont la dimension est supérieure à celle du faisceau. La vitesse de défilement VD, peut être constante ou variable. Selon un mode de réalisation, le substrat et la couche métallique se déplacent et le faisceau d'ions est fixe. Selon un autre mode de réalisation, le faisceau d'ions balaie la couche métallique à traiter. Il est également possible que le substrat et la couche métallique se déplacent quand le faisceau d'ions est mobile. Selon un mode de réalisation, une même zone de la couche métallique est déplacée sous le faisceau d'ions selon une pluralité, N, de passages à la vitesse VD. Il est ainsi possible de traiter une même zone de la couche métallique avec une dose d'ions correspondant à la somme des doses d'ions reçues par cette zone à l'issue des N passages. On note également que si la taille de la couche métallique à traiter le permet, l'étape de d'incrustation(a) peut être statique et résulter d'un ou plusieurs flash d'ions ; - la couche métallique est constituée d'un métal ou d'un alliage de ce métal, où le métal est choisi parmi la liste constituée de l'aluminium (Al), du titane (Ti), du vanadium (V), du chrome (Cr), du fer (Fe), du cobalt (Co), du nickel (Ni), du cuivre (Cu), du zinc (Zn), du gallium (Ga), du germanium (Ge), le tellure (Te), de l'yttrium (Y), du niobium (Nb), du molybdène (Mo), du ruthénium (Ru), du rhodium (Rh), du palladium (Pd), de l'argent (Ag), de l'étain (Sn), de l'antimoine (Sb), de l'hafnium (Hf), du tantale (Ta), du tungstène (W), du cérium (Ce), de l'osmium (Os), de l'iridium (Ir), du platine (Pt), de l'or (Au), le plomb (Pb); - le substrat est constitué d'un matériau choisi parmi la liste constituée des céramiques, des verres, des semi-conducteurs, des métaux, des polymères, des élastomères. Parmi les céramiques susceptibles d'être utilisées comme substrat, on peut citer, de manière non limitative, les oxydes d'aluminium (Al203), d'hafnium (Hf02), de zirconium (ZrO2), de silicium (SiO2) ; le substrat peut également être en graphite (C) ou en silicium (Si) ; si le substrat est métallique, celui-ci est constitué de préférence d'un métal de nature différente de celui de la couche métallique à traiter ; à titre d'exemple, le substrat est métallique et en acier inoxydable, par exemple sous la forme de plaque ou de feuillard ; selon un mode de réalisation, le substrat est un polymère, par exemple sous forme de plaque ou de film, et on utilise le bombardement ionique pour post-réticuler ledit polymère et notamment le durcir, augmenter sa résistance à l'oxydation à l'air ou à l'humidité tout en réduisant fortement sa résistivité superficielle de manière à éviter des accumulations de charges électrostatiques; Parmi les polymères on citera très utilisés dans le domaine de l'électronique, le PEEK, le LCP, le PET, le PBT, ,le PA, le PP, le PC, le PMMA, l'ABS, le SAN, l'ASA ; Selon un autre mode de réalisation, le substrat est un élastomère par exemple le caoutchouc naturel. I1 est possible de moduler la conductivité superficielle en procédant à un étirement obtenu par la pression locale exercée par un doigt. On envisage par exemple comme application la connexion électrique intégrée dans le tableau de bord d'une voiture. L'invention porte également sur un dispositif électronique comprenant une zone de circulation du courant électrique comprenant au moins une couche hybride métallique incrustée dans le substrat selon la présente invention. Cette couche hybride métallique présente l'avantage de pouvoir être pliée, étirée ou emboutie sans être rompue permettant ainsi de créer une structuration 3D grande surface pouvant recevoir des composants électroniques rigides sur plusieurs niveaux (interconnection 3D) et connectés entre eux grâce à elle. Parmi les procédés de structuration 3D grande surface on citera, sans vouloir être exhaustif, l'emboutissage à chaud (hot embossing) à l'échelle micrométrique, nanométrique, avec moule souple, l'emboutissage UV à l'échelle micrométrique, nanométrique. Selon un mode de réalisation, le dispositif électronique polymère sur substrat flexible d'une épaisseur de quelques centaine de microns, est une carte électronique dite Smartcard avec un réseau d'interconnection 3D, obtenue selon les opérations décrites précédemment, pour empiler sur plusieurs niveaux des composants comme les mémoires flash, les capacités, les horloges, la CPU.

Selon un autre mode de réalisation, la Smartcard possède un dispositif de visualisation constitué de diodes OLED (Organic Electro Luminescente) comprenant elles mêmes des électrodes en aluminium qui sont des couches hybrides métalliques produites dans le polymère selon le procédé de l'invention. Ces électrodes sont moins sensibles à l'oxydation à l'air, à l'humidité du fait qu'elles sont enfouies dans le réseau de réticulation crée par le passage des ions dans le polymère. Le polymère est également plus résistant au processus d'oxydation à l'air ou à l'humidité; La durée de vie des OLED s'en trouve fortement augmentée. Les substrats comprenant des couches hybrides métalliques incrustées selon l'invention peuvent être utilisés dans de nombreux autres domaines techniques, tels que par exemple ceux relatifs aux cellules photovoltaïques en polymère ou il s'agit d'augmenter le rendement en créant des électrodes hybrides métalliques qui pénètrent finement le polymère en se prolongeant dans une zone de production des excitons plus étendue, d'ou un renforcement de leur efficacité à récupérer les électrons, ou encore aux compacts disques en verres, très résistants, destinés à l'archivage de données sur une longue durée, pour lesquelles il est nécessaire par exemple d'incruster une fine couche d'or d'une dizaine de nanomètres, suffisamment réfléchissante (25%) pour permettre une lecture laser. D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, notamment en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1.A à l.0 illustrent différentes étapes d'un exemple d'un procédé selon l'invention ; - les figures 2.A à 2.E illustrent la fabrication d'interconnection 3D à partir d'une couche hybride métallique incrustée dans une carte polymère plane et la capacité d'intégration des composants; - Pour des raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés sur ces figures ne sont pas nécessairement en proportion avec leurs dimensions réelles.

Les mêmes références numériques sur les différentes figures correspondent aux mêmes parties. Les figures l.A à 1.0 illustrent différentes étapes d'un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention. Une couche métallique, par exemple en aluminium 10, 20 30 est déposée sur un substrat 30, par exemple un polymère de type PC, tel qu'illustré en figure I.A.

La couche métallique est continue et son épaisseur initiale vaut epuiv + eincrustr par exemple de 320nm + 250 nm nanomètres soit 570 nm environ. Un faisceau d'ions 100 balaie la surface de la couche métallique, par exemple d'abord dans le sens de la flèche 150, puis dans le sens de la flèche opposée, de manière à ce qu'une même zone de la surface de la couche métallique voie plusieurs passages du faisceau d'ions. Pendant une première étape (aa) de pulvérisation et de préincrustation, les ions par exemple d'azote du faisceau 100 sont réglés à une énergie par exemple de 100 kev de manière à pulvériser une partie 20 de la couche métallique réduisant cette dernière à une partie 10 d'épaisseur eincrustr d'environs 250 nm. Durant cette première étape une fraction des atomes métalliques situés dans la partie 10 de la surface métallique, accessibles aux ions incidents, sont percutés par les ions incidents et projetés dans le substrat pour s'incruster sous la forme d'une couche hybride métallique 40 illustrée en figure 1.B.

Pendant une seconde étape (a) illustrée en figure 1.0 la partie 10 de la couche métallique soumise directement au bombardement ionique se réduit à une épaisseur nulle sous l'effet d'une part de la pulvérisation d'une fraction de ces atomes métalliques, d'autre part de la projection et de l'incrustation de l'autre fraction d'atomes métalliques dans le substrat dans une couche hybride métallique (50) d' épaisseur ehybride plus importante, estimée à la fin de cette étape à 350 nm. On constate également l'existence d'une zone d'implantation des ions incidents dans le substrat (60). Cette zone à une épaisseur eimpl qui, en règle générale, excède l'épaisseur de la couche hybride métallique ehybride. Dans le cas des polymères, cette zone d'implantation (60) est réticulée et présente l'avantage de s'interposer comme une barrière de protection antioxydante entre le métal de la couche hybride métallique et à la fois l'air et l'humidité ambiante. On constate que dans les conditions de faisceau d'ions N à 100 kev et d'épaisseur initiale de la couche métallique réduite à elncrust, on peut générer des couches hybrides métalliques dans un polymère de type PC avec des doses de l'ordre de 3.1018 ions / cm2 pour une couche d'aluminium de 250 nm , avec des doses de 5.1017 ions /cm2 pour une couche de cuivre de 56 nm , avec des doses de 3.1017 ions /cm2 pour une couche de d'argent de 30 nm, avec des doses de 2.1017 ions /cm2 pour une couche d'étain de 46 nm, avec des doses de 9.1016 ions/cm2 pour une couche d'or de 18 nm. Comme mentionné précédemment, une fraction des atomes de la couche métallique est pulvérisée au cours du traitement d'incrustation diminuant de fait la concentration en atomes métalliques de la couche hybride métallique. La figures 2.A représente une carte plane 200 recouverte une piste métallique 210 déposée par exemple par une impression à jet d'encre métallique. La zone 220 correspond à l'emplacement du futur premier sous-niveau, la zone 230 correspond à l'emplacement du futur trou communiquant avec les niveaux inférieurs au moyen d'une pointe en cuivre. La figure 2.B représente une coupe de la figure 2.A au moment de l'incrustation de la piste métallique selon le procédé de l'invention qui utilise un faisceau (100). La figure 2.0 représente la piste métallique incrustée (240) avant application d'un emboutissage à chaud au moyen de la matrice micrométrique (250). La figure 2.D illustre la forme prise par la piste métallique incrustée (260) après emboutissage. L'étirement sous l'effet de la chaleur de la piste métallique incrustée n'induit aucune rupture du fait de son adhérence parfaite au substrat, sa continuité électrique est ainsi assurée. La figure 2.E représente l'empilement de composants (270), (280) sur deux niveaux connectés à la même piste métallique incrustée. Cette piste métallique incrustée peut être connectée au niveau inférieur grâce à une pointe Cu (290) passant par le trou.

L'invention n'est pas limitée aux types de réalisation exemplifiés et doit être interprétée de façon non limitative et englobe tout mode de réalisation équivalent. Il convient de noter que si des exemples de mise en œuvre avec des couches métalliques de Al, Sn, Au, ont été présentés, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre avec de très nombreux métaux en vue d'obtenir des couches hybrides métalliques d'épaisseurs nanométriques.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement par un faisceau d'ions (100) d'une couche métallique (10) déposée sur un substrat (30) caractérisé en ce qu'il comprend une étape (a) d'incrustation de ladite couche métallique dans le substrat où . - la couche métallique (10) a une épaisseur, eincrust, comprise entre 0,2 nm à 1000 nm (nanomètre) ; - les ions du faisceau d'ions sont sélectionnés parmi les ions des éléments de la liste constituée de l'hélium (He), du bore (B), du carbone (C), de l'azote (N), de l'oxygène (0), du néon (Ne), de l'argon (Ar), du krypton (Kr), du xénon (Xe) ; - la tension d'accélération des ions est supérieure ou égale à 10 kV et inférieure ou égale à 1000 kV ; - la température de la couche métallique (10) est inférieure ou égale à Tf, où Tf est la température de fusion du métal de ladite couche métallique (10) ; - on choisit la dose d'ions par unité de surface dans une plage comprise entre 1012 ions/cm2 et 1019 ions/cm2 de manière à incruster dans le substrat la couche métallique (10) pour produire des composés métalliques dans une couche hybride métallique (50) dont l'épaisseur maximale est comprise entre 0,2 nm et 1000 nm.
2. 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la dose d'ions par unité de surface est comprise entre 1014 ions/cm2 et 1018 ions/cm2.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes caractérisé en ce que la tension d'accélération des ions est comprise entre 20 kV et 200 kV.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (aa) de pulvérisation et de préincrustation de la couche métallique, précédant l'étape (a) d'incrustation de la couche métallique, consistant à réduire l'épaisseur initiale, epäiv + eincrust, d'une couche métallique (20, 10) déposée sur le substrat (30) par bombardement ionique jusqu'à ce que ladite couche atteigne l'épaisseur eincrust et qu'une couche hybride métallique (40) soit produite dans le substrat.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape (a) d'incrustation de la couche métallique (10) est mise en oeuvre avec des ions légers, choisis parmi les ions des éléments de la liste constituée de l'hélium (He), du bore (B), du carbone (C), de l'azote (N), de l'oxygène (0), du néon (Ne), de l'argon (Ar).
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le substrat (30) et la couche métallique (10, 20) sont mobiles par rapport au faisceau d'ions (100) à une vitesse, V0, comprise entre 0,1 mm/s et 1000 mm/s.
7. 7. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'une même zone de la couche métallique (10, 20) est déplacée sous le faisceau d'ions (100) selon 25 une pluralité, N, de passages à la vitesse VD.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche métallique (10, 20) est constituée d'un métal ou d'un alliage de ce métal, où le métal est choisi parmi la liste constituée de 30 l'aluminium (Al), du titane (Ti), du vanadium (V), du chrome (Cr), du fer (Fe), du cobalt (Co), du nickel (Ni), du cuivre (Cu), du zinc (Zn), du gallium (Ga), du germanium (Ge), letellure (Te), de l'yttrium (Y), du niobium (Nb), du molybdène (Mo), du ruthénium (Ru), du rhodium (Rh), du palladium (Pd), de l'argent (Ag), de l'étain (Sn), de l'antimoine (Sb), de l'hafnium (Hf), du tantale (Ta), du tungstène (W), du cérium (Ce), de l'osmium (Os), de l'iridium (Ir), du platine (Pt), de l'or (Au), le plomb (Pb).
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le substrat (30) est constitué d'un matériau choisi parmi la liste constituée des céramiques, des verres, des semi-conducteurs, des métaux, des polymères.
10. 10. Substrat (30) incrusté de couches hybrides métalliques(50) dont l'épaisseur est comprise entre 0,2 nm et 500 nm, obtenu selon le procédé d'une quelconque des revendications précédentes, où lesdites couches hybrides métalliques ont fait l'objet d'une opération de structuration 3D.
11. 11. Dispositif électronique comprenant une zone de conduction électrique comprenant au moins un substrat (30) une couche hybride métallique (50) obtenue selon le procédé d'une quelconque des revendications de 1 à 9.