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Grinding pour le microstockage d'energie : Optimisation, Etude de l'interface LiCoO2 / LiPON et amélioration de la fiabilité et de performances du composant

Défi technologique : Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (en savoir +)

Département : Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire : Laboratoire des Composants pour la RF et l'Energie

Date de début : 01-11-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0283

Contact : jean-philippe.colonna@cea.fr

Les microbatteries développées au LETI démontrent d'excellentes performances en terme de densité d'énergie embarquée. Néanmoins, le dépôt de la couche d'électrode positive est à l'origine de défectivités. Celles-ci se traduisent par l'apparition de défaillances tueuses en test électrique et posent également des problèmes lors de l'intégration. Plusieurs voies ont été étudiées dans l'équipe afin de pallier ces défauts. Parmi elles, le micro-usinage par abrasion post-dépôt du film de LiCoO2 a donné des résultats extrêmement prometteurs. Dans l'optique de la montée en performance et en fiabilité des composants, un travail de thèse est proposé au laboratoire. Dans ce cadre, après l'étude de l'état de l'art, le travail de thèse se focalisera dans un premier temps sur l'optimisation du procédé d'abrasion par le biais de la quantification de la distribution du nombre de défauts résiduels (position, nombre, taille) et de la corrélation avec les défaillances constatées lors du test électrique. Dans un second temps, la caractérisation physico-chimique et structurale de la surface abrasée et de l'interface avec le LiPON permettra d'étudier les phénomènes mis en jeu et les différences de comportements par rapport à ce qui est observé sur des puces non abrasées. Enfin, une fois l'interface finement caractérisée, l'analyse en cyclabilité des composants s'attachera à quantifier l'impact de cette étape d'abrasion sur la tenue en cyclage à long terme et sur les performances.

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