JP2007514277A - リチウム・マイクロ電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

リチウム・マイクロ電池製造の際、集電体（２ａ、２ｂ）と正極（３）とが設けられた基板（１）上に、リチウム化された化合物を含む電解質が、電解質性薄膜（５ａ）と、リチウムに対して化学的に不活性な第１の保護薄膜（６ａ）と、第１のマスキング薄膜（７ａ）とを、順次堆積させることによって形成される。本発明によれば、第１のマスキング薄層（７ａ）を選択的にエッチングするためのマスクを作成するために、フォトリソグラフィ・ステップが第１のマスキング薄膜上で実施され、次いで、第１の保護薄層（６ａ）と、電解質性薄膜（５ａ）とが、電解質性薄膜（５ａ）中に電解質を形成するように選択的にエッチングされる。この技術は、電解質が、フォトリソグラフィ及びエッチングによって、電解質に対してどんな損傷も生じることなく形成されることを可能とする。

Description

本発明は、基板上への、第１及び第２の集電体と、正極と、リチウム化された化合物を含む電解質と、リチウムを含む負極との形成を順次含むリチウム・マイクロ電池の製造方法に関する。

現在、リチウム・マイクロ電池のほとんどが、マイクロ電池を構成する様々な要素の最終形状を画定するように設計されたマスクを介して薄層を堆積させることによって製造されている。従って、マイクロ電池では、集電体と、正極と、電解質とは、一般に、基板上への物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって得られる。集電体は、例えばプラチナで作成され、一方、正極は、二硫化チタン（ＴｉＳ_２）、酸硫化チタン（ＴｉＯ_ｘＳ_ｙ）、又は酸化バナジウム（Ｖ_ｘＯ_ｙ）で作成されてもよい。電解質は、例えばリチウムと酸窒化リンとの化合物（ＬｉＰＯＮ）などのリチウム化された化合物を含み、負極は、マスクを介した蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）によって実現される金属リチウムの堆積によって画定される。

このマスキング技術は、１センチメートル以上の寸法には非常に良く適している。しかし、このマスキング技術は、粒子汚染を誘起し、また、使用されるマスクが、そのマスクが上に堆積される層を傷付ける（ｓｃｒａｔｃｈ）恐れがあり、従って、マイクロ電池を著しく損傷しやすいものである。最後に、マイクロ電池の構成部品が小型サイズのものである場合、マスクは、特に生じ得る縁効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）のため、有害となる恐れがある。更に、現在のマイクロ電池は、任意の種類のマイクロエレクトロニクス技術を用いて、超小型構成部品に組み込まれるように開発されている。従って、マイクロ電池の製造技術は、従来より使用されているマイクロエレクトロニクス技術に適合可能な（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）ものでなければならない。

更に、水、空気、及び湿度が、マイクロ電池に含まれるリチウム化された化合物又はリチウムにとって有害であるので、現在のマスクを用いた堆積技術では、製造中のマイクロ電池は、空気中に置かれることも、２つの堆積ステップの間で移動されることもできない。従って、この現在の製造方法の実施は、工業化が未だ困難であることが判明しており、非常に高価で、且つ、マイクロエレクトロニクス分野において実施されている技術に適合可能でない。

また、リチウム・マイクロ電池が製作された後は、リチウム化化合物負極は露出されるので、マイクロ電池全体の上に保護外被を堆積させて、負極を外部環境から保護することも知られている。この保護外被は、例えば、金属層やパリレン（登録商標）製の層によって形成される。従って、製造中及び最終の封入（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）ステップまでの間、マイクロ電池は、中性雰囲気中、例えばアルゴン中に保持される。

負極の空気に対する敏感性（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）の問題を是正するために、国際公開ＷＯ−Ａ１−００６０６８９号は、電池の初期充電の間、金属リチウム負極が、負極側集電体と被覆層との間の電気化学めっきからなるリチウム電池の製造方法を記載している。従って、そのリチウム電池の初期充電の前には、この電池は、どんな負極性材料も含まず、また、充放電容量が損なわれることなく、空気中で２５０℃の温度で１０分間熱処理を受けることができる。

本発明の目的は、実施するのが容易且つ安価で、マイクロエレクトロニクス分野において実施されている技術に適合可能なリチウム・マイクロ電池を製造することであり、特に、かかるマイクロ電池を、集積回路などの超小型構成部品に組み込むことである。

本発明によれば、この目的は、電解質形成ステップが、少なくとも以下の連続する工程、すなわち、
・集電体と、正極とが設けられた基板上への電解質性薄層の堆積と、
・電解質薄層上への、リチウムに対して化学的に不活性な第１の保護薄層と、それに次ぐ第１のマスキング薄層との堆積と、
・第１のマスキング薄層上への、フォトリソグラフィによるマスクの製作と、
・第１のマスキング薄層の選択的エッチングと、それに次ぐマスクの除去と、
・電解質性薄層中に電解質を形成するための、第１の保護薄層と電解質薄層との選択的エッチングと、第１の保護薄層と第１のマスキング薄層との除去とを含むことによって達成される。

本発明の発展形態（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）によれば、第１の保護薄層は、水素化アモルファス炭化ケイ素と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素と、水素化アモルファス炭窒化ケイ素と、水素化アモルファス炭素と、フッ化且つ水素化されたアモルファス炭素と、フッ化且つ水素化されたアモルファス窒化炭素との中から選択された第１の材料からなる。

本発明の別の発展形態によれば、第１のマスキング薄層は、第１の材料とは異なり、水素化アモルファス炭化ケイ素と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素と、水素化アモルファス炭窒化ケイ素と、窒化ケイ素と、酸化ケイ素との中から選択された第２の材料からなる。

好ましい実施形態によれば、負極の形成は、少なくとも以下のステップ、すなわち、
・集電体と、正極と、電解質とが設けられた基板上への負極性薄層の堆積と、
・負極性薄層上への、第３の保護薄層と、それに次ぐ第２のマスキング薄層との堆積と、
・第２のマスキング薄層上への、フォトリソグラフィによるマスクの製作と、
・第２のマスキング薄層の選択的エッチングと、それに次ぐマスクの除去と、
・負極性薄層中に負極を形成するための、第３の保護薄層と負極性薄層との選択的エッチングと、保護及びマスキング薄層の除去とを含む。

その他の利点及び特徴は、単に非限定的な例としてのみ示され、且つ添付の図面に示される、以下の本発明の特定の実施形態の説明からより明白となるであろう。

図５に示されるように、リチウム・マイクロ電池製造の第１のステップは、基板１の表面１ａ上に、第１及び第２の集電体２ａと２ｂと、正極３とを形成することにある。リチウム・マイクロ電池製造のこの第１のステップは、任意の種類の既知の方法によって実施されることが可能である。

好ましくは、図１及び２に示されるように、第１及び第２の集電体２ａと２ｂとを形成するには、例えば、２００ｎｍの厚さを有するプラチナ、チタン、又は金製の薄層２が、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又は化学的気相成長法（ＣＶＤ）によって基板１全体の上に堆積される。基板１は、例えば、シリコン・ウェハ、又は特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）を含んだシリコン・ウェハでもよい。次いで、薄層２は、フォトレジスト薄層によって覆われ、このフォトレジスト薄層は、フォトリソグラフされ、それにより第１及び第２のマスキング要素４ａと４ｂとを形成する（図１）。第１及び第２のマスキング要素４ａと４ｂとは、プラズマ・エッチングによって、基板１の表面１ａ上の第１及び第２の集電体２ａと２ｂとの形状及び位置をそれぞれ決定する（図２）。プラズマ・エッチングは、例えば、アルゴンと、窒素と、四フッ化炭素（ＣＦ_４）との混合物を用いて実施される。

次いで、第１及び第２の集電体２ａと２ｂとが設けられた基板１の表面１ａ全体の上に、ＰＶＤ又はＣＶＤによって、約１．５μｍの正極性（ｃａｔｈｏｄｉｃ）薄層３ａを堆積させることによって、正極３が集電体２ａ上に形成される（図３）。次いで、正極性薄層３ａ全体の上に、フォトレジスト薄層が堆積され、その後、フォトリソグラフされて第３のマスキング要素４ｃを形成する（図４）。第１の集電体２ａの上に配置された第３のマスキング要素４ｃは、プラズマ・エッチング・ステップが実施される際に、正極３の形状及び位置を決定する（図５）。第１の集電体２ａを完全に覆う正極３は、この目的で知られる任意の種類の材料からなり、例えば、この正極３は、二硫化チタン（ＴｉＳ_２）、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、又は「ＴｉＯＳ」若しくはＴｉＯ_ｘＳ_ｙとも呼ばれる酸硫化チタンで作成されてもよい。

現在のところ、酸素、窒素、及び水に非常に敏感なリチウム化化合物を含んだリチウム・マイクロ電池を構成する要素は、集電体２ａと２ｂと、正極３とを製造するのに実施される技術、特に、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いては形成されることができない。確かに、フォトレジスト・マスキング要素の除去などのある種のステップや、構成要素を製造する２つのステップ間での基板１の移動は、リチウム化化合物に、粒子汚染及び／又は損傷を生じる可能性がある。フォトリソグラフィ及びプラズマ・エッチングを実施する前に、リチウム化化合物を含む薄層上に保護薄層が堆積されることが可能である。しかし、かかる保護薄層は、特に、マスキング要素が除去される際、リチウム化化合物製薄層の損傷を防止するには十分ではない。

こうした欠点を克服するために、本発明は、マイクロエレクトロニクス技術、特に、フォトリソグラフィ及びプラズマ・エッチングが使用されることを可能とすると共に、リチウム化化合物層へのどんな損傷も防止する、重ね合わされた２つの異なる薄層によって形成されたダブル・マスキング（ｄｏｕｂｌｅ ｍａｓｋｉｎｇ）を使用する。このダブル・マスキングは、リチウムに対して不活性な、薄いリチウム化化合物層のエッチングを可能とする材料からなる。

従って、図６〜９に示されるように、少なくとも１つのリチウム化化合物、例えばリチウムと酸窒化リンとの化合物（ＬｉＰＯＮ）を含んだ電解質５が、第１及び第２の集電体２ａと２ｂと、正極３とが設けられた基板１の表面１ａ上に形成される。電解質５は、負極３全体と、基板１の表面１ａの、第１及び第２の集電体２ａと２ｂとの間に配置された部分と、第２の集電体２ｂの一部分とを覆う（図９）。図６に示されるように、電解質５を形成し、特にその形状及び位置を画定するために、少なくとも１つのリチウム化化合物を含み、且つ約１μｍの厚さを有する電解質性薄層５ａが、集電体２ａと２ｂと正極３とが設けられた基板１の表面１ａ全体の上に堆積される。電解質性薄層５ａの堆積は、例えば物理的気相成長法によって実現される。電解質性薄層５ａに含まれるリチウム化化合物を保護するために、リチウムに対して化学的に不活性な材料によって構成された第１の保護薄層６ａと、第１のマスキング薄層７ａとが、電解質性薄層５ａ全体の上に順次堆積され、それにより、ダブル・マスキングと呼ばれるスタックを形成する。このダブル・マスキングは、例えば、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって実現される。

第１の保護層６ａと第１のマスキング層７ａとは、好ましくは、水素化アモルファス炭化ケイ素（ＳｉＣ_ｘＨ_ｙ、またＳｉＣ_ｘ：Ｈとも示され、但し０＜ｘ≦１）と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素（ＳｉＯ_ｘＣ_ｙＨ_ｚ、またＳｉＯ_ｘＣ_ｙ：Ｈとも示され、但し０＜ｘ≦２且つ０＜ｙ≦１）と、水素化アモルファス炭窒化ケイ素（ＳｉＣ_ｘＮ_ｙＨ_ｚ、またＳｉＣ_ｘＮ_ｙ：Ｈとも示され、但し０＜ｘ≦１且つ０＜ｙ≦１．３３）との中から選択され得る、第１及び第２の異なる材料からそれぞれなる。

また、第１の保護層６ａの第１の材料は、水素化アモルファス炭素（ＣＨｘ又はＣ：Ｈ）、ＣＦ_ｘＨ_ｙ又はＣＦ_ｘ：Ｈとも示されるフッ化且つ水素化されたアモルファス炭素、又は、フッ化且つ水素化されたアモルファス炭窒化物（ＣＮ_ｘＦ_ｙＨ_ｚ、ＣＮ_ｘＦ_ｙ：Ｈとも示される）から選択されてもよい。また、第１のマスキング層７ａの第２の材料は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）又はＳｉＯ_２などの酸化ケイ素から選択されてもよい。また、リチウムの基礎材料がケイ素又は炭素と反応しない場合には、水素化アモルファス炭素（ＣＨ_ｘ又はＣ：Ｈ）及び／又は水素化アモルファスケイ素（ＳｉＨ_ｘ又はＳｉ：Ｈ）も、リチウムに対して不活性な材料として使用されることが可能である。しかし、これら後者の２つの材料は、それ自体では、リチウム化材料層の緊密性（ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ）を保証するのに十分なほどには不浸透性でない。

第１の保護層６ａは、電解質性薄層５ａを完全に覆い、それにより前記電解質性薄層５ａの緊密な封入を成し、一方、第１のマスキング薄層７ａは、フォトリソグラフィ・ステップとその後に続く電解質性層５ａのエッチングとが、電解質性層５ａを損傷することなく実施されることを可能とする。

従って、図７に示されるように、フォトリソグラフィ・ステップは、マスキング薄層７ａ全体の上にフォトレジスト薄層を堆積させることと、次いで、マスクを介してその薄層を露光し、それにより、露光部分が除去された後、フォトレジスト製の第４のマスキング要素４ｄを得る（ポジ型フォトレジストの場合）こととにある。第１のマスキング層の一部分を覆う第４のマスキング要素４ｄは、正極３全体と、基板の表面１ａの、第１及び第２の集電体２ａと２ｂとの間に含まれる部分と、第２の集電体２ｂの一部分との上に配置されている。

第１のマスキング層７ａは、フォトリソグラフィ・ステップ及びエッチング・プラズマを用いる間、フォトレジスト・マスキング要素と直接接触しており、この第１のマスキング層７ａは、第１の保護層のエッチング特性とは異なるエッチング特性を示し、その厚さは、好ましくは約数百ナノメートル（ａ ｆｅｗ ｈｕｎｄｒｅｄ ｎａｎｏｍｅｔｅｒｓ）である。また、この第１のマスキング層７ａは、第１の保護層６ａに対して優れた接着性（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を示し、且つ、フォトリソグラフィ・ステップの間、マスキング要素の形状をかなり（ａｐｐｒｅｃｉａｂｌｙ）変更（ｍｏｄｉｆｙ）し得る迷光を除去することにより反射防止層としても働くことができる。

第１の保護層６ａと、第１のマスキング層７ａと、更に電解質性薄層５ａとは、プラズマ・エッチングに対して異なる挙動（ｂｅｈａｖｉｏｕｒ）を有する。従って、第４のフォトレジスト・マスキング要素４ｄが除去される際、電解質層５ａが損傷されないように選択的エッチングが実施されることが可能である。このマスキング要素は、実際には、一般に、電解質性層がダブル・マスキングによって保護されていなかった場合には電解質性層のリチウム化化合物を損傷しやすい溶剤によって除去される。従って、ダブル・マスキング技術は、特に、連続するエッチングの選択性により、リチウム化された材料が環境と決して接触しないようにすることを可能とする。

従って、図８に示されるように、第１のマスキング層７ａは、好ましくはプラズマによってエッチングされ、第４のマスキング要素４ｄは、後に残る第１のマスキング層の形状及び位置を画定することになる。マスキング層７ａの自由部分、すなわち第４のマスキング要素４ｃによって覆われていない部分だけが、エッチングによって実際に除去される。次いで、第４のマスキング要素４ｄは、任意の種類の既知の手段、特に溶剤を用いて除去される。

図８及び９に示されるように、第１の保護層６ａと電解質性薄層５ａとの、好ましくはプラズマによる選択的エッチングによって、電解質性薄層５ａ中に電解質５が形成される。第１の保護層と電解質性薄層との、第１のマスキング層７ａによって覆われていない部分だけが、エッチングによって除去される。従って、電解質５の形状及び位置は、第１のマスキング層７ａがエッチングされた後の、その第１のマスキング層７ａの形状及び位置によって決定されることになる。その後、第１の保護層６ａと第１のマスキング層７ａとは除去される。

負極を形成するには、製造中のリチウム・マイクロ電池を移動させる、すなわちリチウム・マイクロ電池を空気中に置く必要があり得、これは、リチウム化された化合物を含む電解質５を損傷しやすくなる。この場合、集電体２ａと２ｂと、正極３と、電解質５とが設けられた基板１の表面１ａ全体の上に、第２の保護層６ｂが堆積され、それにより電解質５を緊密に（ｉｎ ｔｉｇｈｔ ｍａｎｎｅｒ）完全に覆う（図１０）。例えば、第２の保護層６ｂは、第１の保護層６ａと同じ材料によって形成されてもよく、また、ＰＥＣＶＤによって堆積されてもよい。この第２の保護層６ｂは、リチウム・マイクロ電池が中性環境に戻された後は除去されることになる。

また、ほとんどの場合金属リチウムによって形成される負極も、電解質５を形成するのに使用されたものと同様のダブル・マスキングをやはり用いて、マイクロエレクトロニクス分野において使用される技術によって形成されることが可能である。従って、図１１に示されるように、第２の保護層６ｂは除去されて、電解質５と、基板１の自由表面１ａと、第２のコレクタ２ｂの自由部分とが自由（ｆｒｅｅ）となる。次いで、基板１の表面１ａ全体の上に、好ましくは金属リチウム製の負極性薄層８ａが均一に堆積され、それにより、負極性薄層８ａが、基板１の自由表面と、電解質５と、第２のコレクタ２ｂの自由部分とを覆うことになる（図１２）。次いで、第３の保護薄層６ｃと、第２のマスキング薄層７ｂとが、負極性薄層８ａ全体の上に順次堆積され、それによりダブル・マスキングを形成することになる。第３の保護薄層６ｃは、第１の保護薄層と同じ材料によって形成されてもよく、一方、第２のマスキング薄層７ｂは、第１のマスキング薄層７ａと同じ材料によって形成されてもよい。

電解質５形成の場合と同様に、第２のマスキング薄層７ｂ上に、フォトレジスト薄層が堆積され、次いでフォトリソグラフされて、第２のマスキング層の選択的プラズマ・エッチング操作において第２のマスキング薄層７ａの形状及び位置を画定するように設計された第５のマスキング要素４ｅを得る（図１４）。次いで、第３の保護層６ｃと負極性薄層８ａとが、プラズマによって第２のマスキング層７ｂを介して選択的にエッチングされ、それにより負極８の最終形状及び位置を画定する。図８では、負極８は、電解質５と第２のコレクタ２ｂとを完全に覆っている。次いで、第３の保護層６ｃと第２のマスキング層７ｂとは除去されて、負極８が自由となる（図１５）。第３の保護層６ｃは、好ましくは、第１の保護層６ａと同じ材料によって形成され、一方、第２のマスキング層７ｂは、好ましくは、第１のマスキング層７ａと同じ材料によって形成される。

リチウム・マイクロ電池が形成された後、集電体２ａと２ｂと、正極３と、電解質５と、負極８とによって形成されたスタック全体の上に、第４の保護層６ｄが堆積されてもよい（図１６）。この第４の保護層６ｄは、好ましくは、第１の保護層と同じ材料によって形成される。この第４の保護層６ｄは、スタック、特に負極の緊密な封入が実現されることを可能とし、従って、負極をどんな外部汚染からも保護する。その後は、このリチウム・マイクロ電池は、負極を損傷するどんな危険もなしに、移動され、又は貯蔵されることが可能となる。

図１７に示される代替実施形態では、第４の保護層は、少なくとも第１及び第２の重ね合わされた異なる封入層９ａと９ｂとを含む保護外被９で置き換えられてもよい。第１及び第２の封入層９ａと９ｂとは、プラズマ化学気相成長法によって、１５０℃以下の堆積温度で、負極８全体の上に順次堆積される。第１の封入層９ａは、リチウムに対して化学的に不活性であって、水素化アモルファス炭化ケイ素と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素と、水素化アモルファス炭素と、フッ化アモルファス炭素と、水素化アモルファスケイ素との中から選択された少なくとも１つの材料を含む。第２の封入層９ｂは、水素化アモルファス炭窒化ケイ素と、水素化アモルファス窒化ケイ素と、フッ化アモルファス炭素との中から選択された材料を含む。また、第２の層封入９ｂの堆積前に、リン・ドープ酸化ケイ素と、水素化アモルファス炭素と、フッ化アモルファス炭素とから選択された材料を含む中間層９ｃが、プラズマ化学気相成長法によって１５０℃以下の堆積温度で堆積されてもよい。また、更に、第２の封入層９ｂ上に、水素化アモルファス炭素、又はフッ化アモルファス炭素製の最終層９ｃが、プラズマ化学気相成長法によって１５０℃以下の堆積温度で堆積されてもよい。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。従って、このダブル・マスク技術は、リチウム化された化合物を含むマイクロ電池のどんな構成要素にも使用され得る。例えば、正極がリチウム化された化合物を含む場合、この正極は、電解質５と同様に、正極をどんな外部汚染からも保護するように設計され、且つフォトリソグラフィ及びエッチング・ステップが実施されることを可能とする保護層とマスキング層とを用いて形成されることになる。更に、リチウム・マイクロ電池を構成する様々な要素を形成するのに、任意の既知の種類のエッチングが使用されることが可能である。従って、プラズマ・エッチングは、ドライ・エッチングで置き換えられてもよい。

従って、リチウム・マイクロ電池を製造するかかる方法は、マイクロエレクトロニクス分野において実施されている技術に適合可能であり、特に、かかるリチウム・マイクロ電池が、集積回路などの超小型構成部品に組み込まれることを可能とする。更に、マイクロ電池の構成要素が、マスクを介した堆積によって形成される従来技術とは異なり、マイクロ電池を構成する要素を、エッチングによって製造することを可能とすることにより、マスクと構成要素との間の物理的な接触を阻止している。これは、構成要素に対する引っ掻き傷（ｓｃｒａｔｃｈ）の危険、更には生じ得る粒子汚染の危険を低減させ、また、より優れた再現性（ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ）をもたらし、従って、一基板における、又は各基板間での（ｆｒｏｍ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）歩留りを向上させる。

また、最後に、マイクロエレクトロニクス分野において実施されている技術の使用を可能とすることにより、特に、リチウム・マイクロ電池が集積回路上に積み重ね（ｓｔｕｃｋ）られなければならなかった従来技術による製造方法とは異なり、リチウム・マイクロ電池が集積回路に組み込まれる費用が削減されることを可能としている。

従来技術による、基板上への集電体と正極との製作の連続ステップを断面で示す。 従来技術による、基板上への集電体と正極との製作の連続ステップを断面で示す。 従来技術による、基板上への集電体と正極との製作の連続ステップを断面で示す。 従来技術による、基板上への集電体と正極との製作の連続ステップを断面で示す。 従来技術による、基板上への集電体と正極との製作の連続ステップを断面で示す。 本発明による電解質形成の様々なステップを断面で示す。 本発明による電解質形成の様々なステップを断面で示す。 本発明による電解質形成の様々なステップを断面で示す。 本発明による電解質形成の様々なステップを断面で示す。 図６〜９によって形成された電解質の封入化ステップを断面で示す。 本発明による負極形成の様々なステップを断面で示す。 本発明による負極形成の様々なステップを断面で示す。 本発明による負極形成の様々なステップを断面で示す。 本発明による負極形成の様々なステップを断面で示す。 本発明によって製造されたリチウム・マイクロ電池を断面で示す。 図１５によるリチウム・マイクロ電池に保護層が設けられた断面図を示す。 図１５によるリチウム・マイクロ電池に保護外被が設けられた断面図を示す。

符号の説明

１ 基板
２ａ 第１の集電体
２ｂ 第２の集電体
３ 正極
４ａ 第１のマスキング要素
４ｂ 第２のマスキング要素
４ｃ 第３のマスキング要素
４ｄ 第４のマスキング要素
４ｅ 第５のマスキング要素
５ 電解質
５ａ 電解質性薄層
６ａ 第１の保護薄層
６ｂ 第２の保護薄層
６ｃ 第３の保護薄層
６ｄ 第４の保護薄層
７ａ 第１のマスキング層
７ｂ 第２のマスキング層
８ 負極
９ 保護外被
９ａ 第１の封入層
９ｂ 第２の封入層
９ｃ 中間層

Claims (12)

1. 基板（１）上への、第１及び第２の集電体（２ａ、２ｂ）と、正極（３）と、リチウム化された化合物を含む電解質（５）と、リチウムを含む負極（８）との形成を順次含むリチウム・マイクロ電池の製造方法であって、前記電解質（５）の前記形成ステップが、少なくとも以下の連続する工程、すなわち、
   前記集電体（２ａ、２ｂ）と、前記正極（３）とが設けられた前記基板（１）上への電解質性薄層（５ａ）の堆積と、
   前記電解質性薄層（５ａ）上への、リチウムに対して化学的に不活性な第１の保護薄層（６ａ）と、それに次ぐ第１のマスキング薄層（７ａ）との堆積と、
   前記第１のマスキング薄層（７ａ）上への、フォトリソグラフィによるマスク（４ｄ）の製作と、
   前記第１のマスキング薄層（７ａ）の選択的エッチングと、それに次ぐ前記マスク（４ｄ）の除去と、
   前記電解質性薄層（５ａ）中に前記電解質（５）を形成するための、前記第１の保護薄層（６ａ）と前記電解質性薄層（５ａ）との選択的エッチングと、前記第１の保護薄層（６ａ）と前記第１のマスキング薄層（７ａ）との除去とを含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１の保護薄層（６ａ）が、水素化アモルファス炭化ケイ素と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素と、水素化アモルファス炭窒化ケイ素と、水素化アモルファス炭素と、フッ化且つ水素化されたアモルファス炭素と、フッ化且つ水素化されたアモルファス窒化炭素との中から選択された第１の材料からなることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記第１のマスキング薄層（７ａ）が、前記第１の材料とは異なり、且つ水素化アモルファス炭化ケイ素と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素と、水素化アモルファス炭窒化ケイ素と、窒化ケイ素と、酸化ケイ素との中から選択された第２の材料からなることを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. 前記電解質（５ａ）が形成された後、前記集電体（２ａ、２ｂ）と、前記正極（３）と、前記電解質（５）とを含む前記基板（１）全体の上に、第２の保護薄層（６ｂ）が堆積されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項記載の方法。
5. 前記第２の保護薄層（６ｂ）が、前記第１の保護薄層（６ａ）と同じ材料からなることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 前記負極（８）の形成が、少なくとも以下のステップ、すなわち
   前記集電体（２ａ、２ｂ）と、前記正極（３）と、前記電解質（５）とが設けられた前記基板（１ａ）上への負極性薄層（８ａ）の堆積と、
   前記電解質性薄層（５ａ）上への、第３の保護薄層（６ｃ）と、それに次ぐ第２のマスキング薄層との堆積と、
   前記第２のマスキング薄層（７ｂ）上への、フォトリソグラフィによるマスク（４ｅ）の製作と、
   前記第２のマスキング薄層（７ｂ）の選択的エッチングと、それに次ぐ前記マスク（４ｅ）の除去と、
   前記負極性薄層（８ａ）中に前記負極（８）形成するための、前記第３の保護薄層（６ｃ）と前記負極性薄層（８ａ）との選択的エッチングと、前記保護薄層（６ｃ）と前記マスキング薄層（７ｂ）との除去とを含むことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項記載の方法。
7. 前記第３の保護薄層（６ｃ）が、前記第１の保護薄層（６ａ）と同じ材料からなり、一方、前記第２のマスキング薄層（７ｂ）が、前記第１のマスキング薄層（７ａ）と同じ材料からなることを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. 前記負極（８）が形成された後、前記集電体（２ａ、２ｂ）と、前記正極（３）と、前記電解質（５）と、前記負極（８）とによって形成されたスタック上に、第４の保護層（６ｄ）を堆積させることにあることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項記載の方法。
9. 前記第４の保護薄層（６ｄ）が、前記第１の保護薄層（６ａ）と同じ材料からなることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 前記負極（８）が形成された後、前記集電体（２ａ、２ｂ）と、前記正極（３）と、前記電解質（５）と、前記負極（８）とによって形成された前記スタック上に、前記スタック全体を覆って前記負極をどんな外部汚染からも保護する保護外被（９）を堆積させることにあることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項記載の方法。
11. 前記保護外被（９）が、少なくとも第１及び第２の重ね合わされた異なる封入層（９ａ、９ｂ）を含み、
    前記第１の封入層（９ａ）が、リチウムに対して化学的に不活性であって、水素化アモルファス炭化ケイ素と、水素化アモルファス酸炭化ケイ素と、水素化アモルファス炭素と、フッ化アモルファス炭素と、水素化アモルファスケイ素との中から選択された少なくとも１つの材料を含み、
    一方、前記第２の封入層（９ｂ）が、水素化アモルファス炭窒化ケイ素と、水素化アモルファス窒化ケイ素と、フッ化アモルファス炭素との中から選択された材料を含み、
    前記第１及び第２の封入層（９ａ、９ｂ）が、プラズマ化学気相成長法によって、１５０℃以下の堆積温度で、前記負極（８）全体の上に順次堆積されることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
12. 前記第２の封入層（９ｂ）の堆積前に、プラズマ化学気相成長法によって、１５０℃以下の堆積温度で、リン・ドープ酸化ケイ素と、水素化アモルファス炭素と、フッ化アモルファス炭素との中から選択された材料を含む中間層（９ｃ）を堆積させることにあることを特徴とする、請求項１１記載の方法。

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