FR2972300A1

FR2972300A1 - Element pour boitier, en particulier pour biopile, et procede de fabrication

Info

Publication number: FR2972300A1
Application number: FR1151775A
Authority: FR
Inventors: Richard Fournel; Aomar Halimaoui
Original assignee: STMicroelectronics SA; STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Current assignee: STMicroelectronics SA; STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-09-07
Also published as: US20120225326A1

Abstract

Boîtier, en particulier pour biopile, comprenant trois éléments de boîtier (EL1, EL2, EL3) comportant chacun une membrane poreuse (MBC1, MBC2, MB3) dont deux d'entre elles (MBC1, MBC2) sont électriquement conductrices et forment la cathode et l'anode de la biopile.

Description

B10-4936FR 1 Elément pour boîtier, en particulier pour biopile, et procédé de fabrication L'invention concerne la microélectronique, et plus particulièrement des éléments pour boîtier destinés à former des boîtiers capables par exemple, mais non exclusivement, d'être utilisés pour la réalisation de biopiles. Une biopile, connue également sous la dénomination anglosaxonne de « BioFuel Cell », est une pile à combustible qui utilise des enzymes ou des microorganismes tels que des bactéries, pour convertir en électricité une partie de l'énergie disponible dans un substrat biodégradable. D'une façon générale, une biopile comporte une électrode, formant anode, placée au contact d'enzymes assurant la transformation du substrat biodégradable, par exemple du glucose, notamment en électrons capturés par l'anode. La biopile comprend également une cathode au niveau de laquelle un accepteur d'électron, par exemple de l'oxygène (contenu dans l'air par exemple), est réduit, en eau.

Une différence de potentiel apparaît donc entre l'anode et la cathode. Il existe de nombreuses publications dans le domaine des biopiles. On peut citer notamment l'article de Philippe Cinquin et autres, intitulé « A Glucose BioFuel Cell Implanted in Rats », PLoS ONE/www.plosone.org, May 2010/volume 5/Issue 51e10476, qui décrit la réalisation d'une biopile expérimentale implantée dans un rat. Cette biopile est capable de produire in vivo de l'électricité grâce au phénomène d'oxydoréduction mentionné ci avant, à partir de l'oxygène et du glucose présents dans les liquides physiologiques du rat. Deux poudres (enzymes) différentes sont respectivement utilisées au niveau de l'anode et de la cathode. On peut également citer l'article de Lewis Dartnell, intitulé « Sparks of Life » et disponible à l'adresse internet http://www.ucl.ac.uk/-ucbplyd/sparkspage.htm. Cet article décrit une biopile utilisant au niveau de l'anode des bactéries nommées Rhodoferax ferrireducens. I1 convient maintenant de proposer des solutions industriellement acceptables permettant notamment de diminuer la taille des implants et d'augmenter la puissance générée par ces biopiles. Selon un mode de réalisation, il est proposé un élément pour boîtier et un boîtier capable d'être utilisés, notamment mais non exclusivement, comme constituants d'une biopile, qui sont industriellement réalisables, et compatibles avec une implantation dans le corps humain. Selon un aspect, il est proposé un élément de boîtier comprenant un support en silicium possédant un orifice traversant obturé par une membrane poreuse solidaire du support. Selon un mode de réalisation, ladite membrane poreuse est électriquement conductrice et délimite avec le support au moins une cavité débouchante formée dans ledit orifice traversant. Un tel élément de boîtier peut alors former une cathode ou une anode d'un boîtier capable d'être utilisé par exemple comme biopile. Le support peut comprendre en outre une zone de contact électriquement conductrice, par exemple une zone comportant un siliciure de métal, et électriquement couplée à ladite membrane poreuse électriquement conductrice.

Une telle zone de contact facilite ainsi la prise de contact électrique sur la cathode et/ou l'anode du boîtier. La membrane poreuse électriquement conductrice peut comprendre un siliciure de métal et être par exemple totalement formée de siliciure de métal.

En variante, en fonction notamment de l'épaisseur de métal déposé, ladite membrane poreuse électriquement conductrice peut comprendre du silicium poreux recouvert d'un siliciure de métal. Selon un autre mode de réalisation, la membrane poreuse n'est pas électriquement conductrice et peut comprendre du silicium poreux.

Un tel élément de boîtier peut alors faire office de membrane pour délimiter les régions anodique et cathodique de la biopile par exemple. La membrane poreuse peut délimiter avec le support au moins une cavité débouchante formée dans ledit orifice traversant. La membrane poreuse peut aussi délimiter avec le support deux cavités débouchantes formées dans ledit orifice traversant, et respectivement situées de part et d'autre de ladite membrane. I1 est également possible que l'élément de boîtier comprenne en outre au moins un canal traversant poreux, par exemple en silicium poreux ménagé dans le support et reliant ladite au moins une cavité débouchante à au moins une paroi externe du support. Quel que soit le mode de réalisation, la taille des pores de la membrane, qu'elle soit électriquement conductrice ou non, est par exemple de l'ordre de quelques nanomètres. Selon un autre aspect, il est proposé un boîtier, comprenant - un premier élément de boîtier tel que défini ci avant et équipé d'une membrane poreuse électriquement conductrice, - un deuxième élément de boîtier tel que défini ci avant et également équipé d'une membrane poreuse électriquement conductrice, et - un troisième élément de boîtier tel que défini ci avant et formant membrane, ce troisième élément de boîtier étant disposé entre le premier élément de boîtier et le deuxième élément de boîtier ; les trois éléments de boîtier sont mutuellement solidarisés, de façon à former un assemblage ; ladite au moins une cavité débouchante du premier élément de boîtier débouche en regard de ladite membrane poreuse du troisième élément, c'est-à-dire l'élément pris en sandwich entre les deux autres, ladite au moins une cavité débouchante du deuxième élément débouche en regard de la membrane poreuse du troisième élément, et un premier produit actif est logé dans ladite au moins une cavité débouchante du premier élément tandis qu'un deuxième produit actif est logé dans ladite au moins une cavité débouchante du deuxième élément. Selon un mode de réalisation, le premier produit actif est solidairement fixé dans ladite au moins une cavité débouchante du premier élément au contact de la membrane poreuse électriquement conductrice du premier élément. De même, selon un mode de réalisation, le deuxième produit actif est solidairement fixé dans ladite au moins une cavité débouchante du deuxième élément, au contact de la membrane poreuse électriquement conductrice du deuxième élément. En effet, bien qu'il soit possible que les produits actifs, notamment lorsqu'ils sont sous forme d'une poudre, soient logés de façon libre dans leurs cavités respectives, il est particulièrement avantageux, en particulier lorsque les produits actifs comprennent des enzymes, que ceux-ci soient solidairement fixés dans la cavité débouchante au contact de la membrane poreuse électriquement conductrice, par exemple sous la forme d'un disque de poudre compactée, car une telle réalisation permet d'augmenter considérablement la durée de vie des enzymes.

Bien entendu, la taille des pores des différentes membranes des différents éléments du boîtier est choisie de façon à être inférieure à la taille des molécules du produit actif par exemple, de façon à permettre un emprisonnement des produits actifs dans leur cavité correspondante. Par exemple l'un au moins des premier et deuxième produits actifs comprend une poudre dont la taille des grains est supérieure à la taille des pores du silicium poreux. Le boîtier a, selon un mode de réalisation, une taille compatible avec une implantation dans le corps humain. Selon un autre aspect, il est proposé une utilisation du boîtier tel que défini ci avant, comme biopile, lorsqu'un fluide actif, par exemple un liquide biologique, circule au moins à travers les membranes poreuses et les orifices traversants, et le cas échéant à travers les canaux poreux ménagés dans l'un au moins des éléments de boîtier, pour venir interagir avec le ou les produits actifs contenus dans lesdites cavités, une différence de potentiel étant générée entre la membrane poreuse électriquement conductrice du premier élément de boîtier, et la membrane poreuse électriquement conductrice du deuxième élément de boîtier.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication d'un élément de boîtier, comprenant une réalisation au sein d'un support en silicium, d'un orifice traversant obturé par une membrane poreuse. Selon un mode de mise en oeuvre, ladite réalisation comprend une formation, au sein du support, d'une région de silicium poreux possédant une première face en continuité avec une première face du support, communiquant avec l'extérieur du support, - un dépôt de métal au contact de la région de silicium poreux, une formation d'un siliciure dudit métal de façon à obtenir une région poreuse électriquement conductrice, et une formation dans le support d'une cavité débouchante délimitée par ledit support et une deuxième face de ladite région poreuse électriquement conductrice, opposée à la première face, ladite région poreuse électriquement conductrice formant une membrane poreuse électriquement conductrice. 25 Le dépôt de métal peut être effectué sur la première face de la région de silicium poreux, ou bien directement dans les pores de la région de silicium poreux. En variante le traitement produisant ladite membrane poreuse électriquement conductrice peut comporter uniquement une formation 30 d'au moins une couche d'au moins un métal sur la région de silicium poreux de façon à tapisser les pores avec au moins un métal, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une siliciuration. C'est le cas par exemple lorsqu'on utilise un métal, tel que l'or, ne pouvant pas conduire à une formation d'un siliciure de métal. 20 Selon un autre mode de mise en oeuvre, ladite réalisation comprend une formation au sein du support d'une première cavité débouchante, une formation dans le support d'une région de silicium poreux à partir de la paroi de fond de ladite première cavité débouchante, et - une formation au sein du support d'une deuxième cavité débouchante, les deux cavités débouchantes 10 étant séparées par ladite région de silicium poreux formant ladite membrane poreuse. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en oeuvre, nullement limitative, et des dessins 15 annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement un premier mode de réalisation d'un boîtier selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement un exemple d'utilisation du boîtier de la figure 1 comme biopile, 20 les figures 3 à 10 illustrent schématiquement un exemple de fabrication d'un élément de boîtier selon l'invention, la figure 11 illustre schématiquement un exemple d'incorporation d'un produit actif dans un élément de 25 boîtier, les figures 12 à 15 illustrent schématiquement d'autres exemples de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'un élément de boîtier, les figures 16 et 17 illustrent schématiquement un 30 autre mode de réalisation d'un élément de boîtier selon l'invention, et la figure 18 illustre schématiquement un autre mode de réalisation d'un boîtier selon l'invention.

Sur la figure 1, la référence BT désigne un boîtier comportant un assemblage de trois éléments de boîtier EL1, EL2, EL3. Les éléments de boîtier sont mutuellement solidarisés par exemple par collage moléculaire, ou bien à l'aide de tout autre moyen comme par exemple une colle. Le premier élément de boîtier EL1 comporte un support ou cadre SPI, par exemple de forme circulaire ou rectangulaire, comportant, par exemple en son centre, un orifice traversant OR1 obturé par une membrane poreuse MBC1.

Cette membrane poreuse MBC1 est ici une membrane poreuse électriquement conductrice, par exemple comportant au moins en surface des parois des pores du siliciure de métal, par exemple du siliciure de titane. Le support SPI comporte également, au niveau d'une première face F101, ici sa face supérieure, une zone de contact ZC1, par exemple une zone comportant également un siliciure de métal. Cette zone ZC1 est ici disposée à la périphérie de la membrane MBC1 et est en contact avec la membrane poreuse MBC1 de façon à être électriquement couplée à cette membrane.

La première face F11 de la membrane poreuse MBC1 est en continuité avec la première face F101 du support SPI en silicium, et la deuxième face F21 de la membrane MBC1, opposée à la première face F11, forme la paroi de fond d'une cavité CV11 formée dans le support SPI.

Cette cavité CV11 est par conséquent délimitée par la deuxième face F21 de la membrane poreuse et, latéralement, par le support SPI. Cette cavité CV11 débouche au niveau de la deuxième face du support SPI, opposée à la première face F101. La cavité CV11 forme, avec les pores de la membrane poreuse MBC1, l'orifice traversant OR1, qui est par conséquent obturé par cette membrane poreuse MBC1. Dans l'exemple de la figure 1, un produit actif PA1, par exemple sous la forme d'un disque comportant une poudre compactée, est solidairement et mécaniquement fixé dans la cavité CV11, au contact de la face F21 de la membrane poreuse MBC1. Ce disque de produit actif PA1 est par exemple inséré à force dans la cavité CV11. Le deuxième élément de boîtier EL2 a une structure analogue à celle du premier élément de boîtier EL1.

Plus précisément, il comporte un support ou cadre en silicium SP2 comportant en son centre un orifice traversant OR2 obturé par une membrane poreuse électriquement conductrice MBC2, dont la première face F12, ici la face inférieure, est en continuité avec la face inférieure F102 du support SP2.

Là encore, une zone périphérique de contact ZC2, électriquement conductrice, par exemple formée de siliciure de métal, est disposée au niveau de la face F102 du support SP2 et est en contact avec la membrane poreuse électriquement conductrice MBC2. Une cavité débouchante CV12 est délimitée d'une part par la face F22, opposée à la face F12, de la membrane MBC2 et, latéralement, par le support SP2. La cavité CV12 et les pores de la membrane poreuse électriquement conductrice MBC2 forment l'orifice traversant OR2 qui est obturé par la membrane poreuse MBC2.

Dans l'exemple illustré ici, un deuxième produit actif PA2, également sous forme d'un disque de poudre compacte, est solidairement fixé et logé à force dans la cavité CV12 pour venir au contact de la membrane poreuse électriquement conductrice MBC2. Les membranes poreuses électriquement conductrices des éléments EL1, EL2, peuvent comporter uniquement du silicium poreux dont les pores sont tapissés de métal, par exemple de l'or, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une siliciuration (formation d'un siliciure de métal) ultérieure. Outre ces deux éléments de boîtier EL1, EL2, le boîtier BT comporte un troisième élément de boîtier EL3 pris en sandwich entre les deux éléments EL1 et EL2. Ce troisième élément de boîtier comporte également un support en silicium SP3 comportant en son centre un orifice traversant OR3, obturé par une membrane poreuse MB3 formée ici de silicium poreux.

Cette membrane poreuse MB3 peut ne pas être électriquement conductrice. La membrane poreuse MB23 délimite ici avec le support SP3 deux cavités débouchantes CV13 et CV23, respectivement situées de part et d'autre de la membrane poreuse MB3. Une première face F13, ici la face supérieure, de la membrane MB3, forme la paroi de fond de la cavité CV13 et se situe donc en regard du premier produit actif PA1. La deuxième face F23 de la membrane MB3, ici la face inférieure, forme la paroi de fond de la cavité CV23 et se situe par conséquent en regard du deuxième produit actif PA2. Les orifices traversants OR1, OR2 et OR3 sont sensiblement alignés de façon à former un orifice traversant global pour le boîtier BT, permettant, comme on le verra plus en détails ci après, la circulation d'un fluide à travers les pores des différentes membranes et desdits orifices traversants. La taille des pores des différentes membranes est choisie de façon à être inférieure à la taille des molécules de la poudre de produit actif, de façon à permettre un emprisonnement du produit actif dans les cavités CV11 et CV13 d'une part, et CV23 et CV12 d'autre part. Les dimensions du boîtier BT sont, dans cet exemple de réalisation, avantageusement choisies de façon à ce que le boîtier BT puisse être aisément implanté dans le corps humain. A titre d'exemple non limitatif, la longueur L du boîtier BT peut être de l'ordre du centimètre, par exemple entre 5 et 20 millimètres, tandis que la hauteur H du boîtier peut être de l'ordre du millimètre voire moins, par exemple en 100 et 750 micromètres, et que la profondeur P (largeur) du boîtier peut être du même ordre de grandeur que la longueur.

Par ailleurs, la taille des pores des différentes membranes est, dans cet exemple de réalisation, de l'ordre de quelques nanomètres, typiquement deux à trois nanomètres. Comme on le verra plus en détails ci-après, dans une application particulière de biopile, cette taille de pores est nettement inférieure à la taille des molécules des produits actifs, mais supérieure à la taille des molécules de glucose et d'oxygène. Dans cette configuration, les molécules des produits actifs restent emprisonnées alors que les molécules de glucose et d'oxygène circulent librement à travers les membranes.

Bien entendu, bien que le boîtier ait été représenté ici de forme parallélépipédique, sa forme pourrait être quelconque, par exemple cylindrique. Sur la figure 2, le boîtier BT est utilisé comme pile. Un fluide actif LQA, ou électrolyte, peut alors circuler à travers les différentes membranes poreuses et les orifices traversants, pour venir réagir avec les produits actifs PA1 et PA2 avant de s'échapper du boîtier par l'intermédiaire des membranes poreuses MBC1 et MBC2. Bien entendu, comme indiqué ci avant, la dimension des pores des membranes sont ajustées de façon à ce que les produits actifs PA1 et PA2 ne s'échappent pas des cavités dans lesquelles ils sont logés, tout en pouvant réagir avec le fluide actif LQA. Dans une application de biopile, le fluide actif contient le « fuel » (Glucose et oxygène par exemple). En d'autres termes, la taille des pores peut être plus importante que deux ou trois nanomètres si la taille des molécules des produits actifs le permet. Les produits actifs peuvent contenir des additifs (graphite ou nanotube de carbone). La taille de ces additifs (nanotubes de carbone, par exemple) est plus grande que celle des molécules de produits actifs et ne peuvent donc pas s'échapper des cavités.

L'utilisation de membranes poreuses électriquement conductrices obtenues à partir de silicium poreux est particulièrement avantageuse, car le rapport entre le volume de silicium poreux et la surface d'électrode est très important. Ainsi, à titre d'exemple, la surface d'électrode (membrane poreuse électriquement conductrice) peut atteindre un m2 pour un mm3 de silicium poreux initial. La première zone de contact ZC1 électriquement conductrice forme alors par exemple la cathode de la pile tandis que la deuxième zone de contact ZC2, en contact avec la membrane MBC2, forme par exemple l'anode de la pile. De par l'interaction entre les produits actifs PA1, PA2 au contact des membranes électriquement conductrices MBC1 et MBC2, avec le liquide actif LQA, il se développe une différence de potentiel V disponible entre les zones de contact ZC1 et ZC2, et par conséquent entre les deux membranes électriquement conductrices MBC1 et MBC2. Lorsque le boîtier a une taille telle qu'il puisse être implanté dans le corps humain, il peut alors être utilisé comme biopile. On peut alors, à titre d'exemple, utiliser comme produits actifs PA1 et PA2, et comme liquide LQA ceux décrits dans l'article de Philippe Cinquin précité. Et, à cet égard, on peut par exemple loger le boîtier BT dans une poche ou une enveloppe appropriée, elle-même implantée dans le corps humain, d'une façon analogue à ce qui a été décrit dans l'article de Philippe Cinquin précité.

D'une façon générale, un élément de boîtier peut être réalisé aisément en utilisant des techniques classiques et connues en soi, utilisant la microélectronique pour la fabrication des circuits intégrés. Généralement, plusieurs éléments de boîtier sont réalisés simultanément à partir d'une même plaque de silicium. Puis, après réalisation complète des éléments, la plaque est découpée de façon à individualiser les éléments obtenus. Les éléments de boîtier peuvent être par exemple réalisés avec une technologie 0,35 microns, sur des plaques semiconductrices ou « wafers » de 200 mm de diamètre, ou bien dans des plaques de 300 mm de diamètre avec une technologie CMOS avancée. On va maintenant se référer plus particulièrement aux figures 3 à 12 pour illustrer un exemple de réalisation d'un élément de boîtier tel que celui illustré sur la figure 1. Pour des raisons de simplification, on ne décrira ici que la réalisation d'un seul élément de boîtier du type de l'élément EL1 ou EL2 de la figure 1. Dans une première étape illustrée sur la figure 3, on forme dans un substrat de silicium SB, une région de silicium poreux RP. Comme il est bien connu de l'homme du métier, le silicium poreux est obtenu par anodisation électrochimique de silicium massif dans une solution d'acide fluorhydrique (HF). Bien entendu, la région du substrat que l'on ne souhaite pas transformer en silicium poreux est protégée par un masque dur, par exemple en nitrure ou en oxyde de silicium. On peut aussi protéger ces régions en les transformant en type n par implantation ionique de phosphore, d'arsenic ou tout autre dopant de type n pour le silicium. L'homme du métier saura ajuster les paramètres de l'électrochimie ainsi que le dopage du silicium de façon à obtenir la hauteur souhaitée pour la région de silicium poreux RP et pour la taille souhaitée pour les pores ainsi que pour leur forme. D'une façon générale, comme illustré sur la figure 4, les pores PR sont des chemins de forme quelconque. La région poreuse RP de la figure 4, dont les pores PR ont par exemple une largeur de l'ordre de 10 nm a été obtenue à partir d'un substrat de silicium dopé P+ avec un niveau de dopage de 1019 cm-3 anodisé à une densité de courant de 50 mA/cm2 dans une solution à 25 % d'acide fluorhydrique. Il est également possible, moyennant une modification des conditions opératoires, d'obtenir, une région poreuse RP dont les pores PR sont plus réguliers et forment par exemple des colonnes sensiblement rectilignes et parallèles. Une telle géométrie des pores est plus efficace pour la circulation d'un électrolyte. L'homme du métier pourra par exemple se référer à par exemple à l'article de J.E.A.M. van den Meerakker et autres intitulé « Etching of Deep Macropores in 6 in. Si Wafers », Journal of the Electrochemical Society, 147 (7) 2757-2761 (2000). .A titre indicatif sur la figure 3, l'épaisseur e de la région de silicium poreux RP est par exemple de l'ordre de 50 µm. Puis, comme illustré sur la figure 5, on dépose une couche de métal CM à la périphérie de la région RP ainsi que sur la région RP de façon à infiltrer les pores de la région de silicium poreux RP. Le métal peut être par exemple du titane, du platine, du nickel ou bien de l'or.

Le métal peut être déposé par un procédé auto-catalytique mettant en oeuvre des réactions chimiques au niveau du silicium plongé dans un bain liquide dudit métal qui s'effectuent sans utilisation d'une source extérieure de courant.

Le métal peut être aussi déposé par dépôt de couche atomique (ALD : Atomic Layer Deposition). Puis, lorsque le métal déposé le permet, on peut procéder de façon classique à une formation de siliciure de métal par traitement thermique, de façon à former la zone électriquement conductrice ZC ainsi que la membrane poreuse électriquement conductrice MBC. Plus précisément, la figure 6 illustre schématiquement une structure régulière de pores PR formant des chemins traversants en colonne tapissés de titane. Après siliciuration 90, le silicium est transformé en siliciure de titane TiSi2. Il convient de noter qu'après siliciuration, il y a une réduction de volume. Plus précisément, le volume de siliciure de métal est inférieur au volume de silicium et de métal ayant réagi avec le silicium. On a ainsi une réduction de volume de 20% pour du titane et de 15% pour du platine.

On obtient donc la structure de la figure 7. Le métal n'ayant pas réagi peut être retiré par une chimie appropriée, par exemple NH4OH+H2O2+H2O dans le cas du titane, de façon à former la membrane poreuse MBC électriquement conductrice (figures 8 et 9).

Bien entendu, l'homme du métier saura choisir la taille initiale des pores de la région de silicium poreux RP, la quantité de métal infiltré dans les pores de cette région poreuse, ainsi que les paramètres de la siliciuration de façon à obtenir in fine une membrane électriquement conductrice poreuse avec des pores de taille (diamètre) désirée. Puis, comme illustré sur la figure 10, on forme la cavité CV en utilisant un masque de gravure classique, non représenté ici. Pour la réalisation de cette cavité, on peut utiliser une technique identique à celle utilisée en microélectronique pour la formation de vias traversant un substrat, communément désignés par l'homme du métier sous l'acronyme anglosaxon de « TSV » (« Through Silicon Vias »). On obtient alors l'élément de boîtier EL qui pourra être utilisé comme cathode ou comme anode pour le boîtier.

Puis, comme illustré sur la figure 11, on procède au remplissage de la cavité CV par le produit actif PA approprié, par exemple, comme indiqué ci avant, à force d'un bloc de produit actif formé d'une poudre compacte ou frittée. Comme illustré sur la figure 12, pour former la membrane électriquement conductrice, il serait possible de déposer la couche de métal CM sur l'ensemble du substrat SB et de la région poreuse RP, (par exemple un dépôt PVD) puis de procéder à la siliciuration. Dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, la membrane est totalement formée de siliciure de métal.

En variante la région poreuse pourrait n'être que partiellement siliciurée (en surface) de façon à obtenir une membrane poreuse électriquement conductrice MBC comportant du silicium recouvert de siliciure de métal. La fabrication de l'élément EL3 formant membrane, ne nécessite pas de siliciuration de la région poreuse. Ainsi, on procède tout d'abord, à l'aide d'un masque de gravure, à la gravure de la cavité CV13 de l'élément EL3 (figure 13) en utilisant également la technique de fabrication des TSV. Puis, on réalise (figure 14) à partir du fond de la cavité CV13, une région de silicium poreux (RP). Puis, on réalise à partir de l'autre face du support en silicium, la cavité CV23 d'une façon analogue à la réalisation de la cavité CV13 (figure 15). La région poreuse RP forme alors la membrane poreuse MB3. En variante, afin d'augmenter le courant débité par la pile, les cavités CV13 et CV23 peuvent être remplies de produits actifs PAl et PA2, respectivement. Dans le mode de réalisation illustré schématiquement sur les figures 16 et 17, l'élément EL3 formant membrane comporte plusieurs canaux traversants CNL en silicium poreux ménagés dans le support 4 SP3 et reliant la cavité débouchante CV23 à une paroi externe du support. Ces canaux de silicium poreux peuvent être formés simultanément à la formation de la région RP de la figure 14.Ceci permet par exemple, comme illustré sur la figure 18, une circulation du liquide actif LQA à travers les canaux CNL de façon à augmenter le flux dans la chambre anodique du boîtier BT. Cela étant des canaux traversants poreux pourraient également relier la cavité debouchante CV 13 à une paroi externe du support de façon à augmenter le flux dans la chambre cathodique du boîtier BT.

Claims

REVENDICATIONS1. Elément de boîtier, comprenant un support en silicium (SPi) possédant un orifice traversant (ORi) obturé par une membrane poreuse (MBCi, MB3) solidaire dudit support.
2. Elément de boîtier selon la revendication 1, dans lequel la taille des pores (PR) de la membrane poreuse est de l'ordre de quelques nanomètres de préférence entre 2 et 3nm.
3. Elément de boîtier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite membrane poreuse (MBCi) est électriquement conductrice et délimite avec le support au moins une cavité débouchante (CV11, CV 12) formée dans ledit orifice traversant.
4. Elément de boîtier selon la revendication 3, dans lequel le support comprend en outre une zone de contact (ZC) électriquement conductrice et électriquement couplée à ladite membrane poreuse électriquement conductrice.
5. Elément de boîtier selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ladite membrane poreuse électriquement conductrice (MBCi) comprend un siliciure de métal.
6. Elément de boîtier selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ladite membrane poreuse électriquement conductrice (MBCi) comprend du silicium poreux recouvert d'un siliciure de métal.
7. Elément de boîtier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la membrane poreuse (MB3) comprend du silicium poreux.
8. Elément de boîtier selon l'une des revendications 1, 2 ou 7, dans lequel ladite membrane poreuse (MB3) délimite avec le support au moins une cavité débouchante (CV13) formée dans ledit orifice traversant.
9. Elément de boîtier selon la revendication 8, dans lequel ladite membrane poreuse (MB3) délimite avec le support deux cavités débouchantes (CV13, CV23) formées dans ledit orifice traversant et respectivement situées de part et d'autre de ladite membrane (MB3).
10. Elément de boîtier selon l'une des revendications 3 à 6 ou selon la revendication 8 ou 9, comprenant en outre au moins un canaltraversant poreux (CNL) ménagé dans le support et reliant ladite au moins une cavité débouchante à au moins une paroi externe du support.
11. Boîtier, comprenant un premier élément de boîtier (EL 1) selon la revendication 3 ou 4, un deuxième élément de boîtier (EL2) selon la revendication 3 ou 4, un troisième élément de boîtier (EL3) selon l'une des revendications 1, 2, 7, 8, 9 ou 10 disposé entre le premier élément de boîtier (EL1) et le deuxième élément de boîtier (EL2), les trois éléments de boîtiers étant mutuellement solidarisés, ladite au moins une cavité débouchante (CV11) du premier élément débouchant en regard de ladite membrane poreuse (MB3) du troisième élément, ladite au moins une cavité débouchante (CV12) du deuxième élément débouchant en regard de ladite membrane poreuse (MB3) du troisième élément, un premier produit actif (PAl) étant logé dans ladite au moins une cavité débouchante (CV11) du premier élément, un deuxième produit actif (PA2) étant logé dans ladite au moins une cavité débouchante (CV12) du deuxième élément.
12. Boîtier selon la revendication 11, dans lequel le premier produit actif (PAl) est solidairement fixé dans ladite au moins une cavité débouchante (CV11) du premier élément au contact de la membrane poreuse électriquement conductrice (MBC1) du premier élément.
13. Boîtier selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le deuxième produit actif (PA2) est solidairement fixé dans ladite au moins une cavité débouchante (CV12) du deuxième élément au contact de la membrane poreuse électriquement conductrice (MBC2) du deuxième élément.
14. Boîtier selon l'une des revendications 11 à 13, ayant une taille compatible avec une implantation du boîtier (BT) dans le corps humain.
15. Boîtier selon l'une des revendications 11 à 14, dans lequel l'un au moins des premier et deuxième produits actifs (PAl, PA2) comprend une poudre dont la taille des grains est supérieure à la taille des pores du silicium poreux.
16. Utilisation du boîtier selon l'une des revendications 11 à 15, comme biopile lorsque qu'un fluide actif (LQA) circule au moins à travers les membranes poreuses et les orifices traversants pour venir interagir avec le ou les produits actifs contenus dans lesdites cavités, une différence de potentiel (V) étant générée entre la membrane poreuse électriquement conductrice du premier élément de boîtier et la membrane poreuse électriquement conductrice du deuxième élément de boîtier.
17. Procédé de fabrication d'un élément de boîtier, comprenant une réalisation au sein d'un support en silicium (SP) d'un orifice traversant (OR) obturé par une membrane poreuse (MBCi, MB3).
18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ladite réalisation comprend une formation au sein du support d'une région de silicium poreux (RP) possédant une première face (Fll) en continuité avec une première face (F101) du support (SPI) communiquant avec l'extérieur du support, un dépôt de métal au contact de la région de silicium poreux et éventuellement une formation d'un siliciure dudit métal de façon à obtenir une région poreuse électriquement conductrice, et une formation dans le support d'une cavité débouchante (CV11) délimitée par ledit support et une deuxième face (F21) de ladite région poreuse électriquement conductrice, opposée à la première face (Fll), ladite région poreuse électriquement conductrice formant une membrane poreuse électriquement conductrice (MBC1).
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le dépôt de métal est effectué sur la première face de la région de silicium poreux.
20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le dépôt de métal est effectué dans les pores de la région de silicium poreux.
21. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ladite réalisation comprend une formation au sein du support d'une première cavité débouchante (CV13), une formation dans le support (SP3) d'une région de silicium poreux à partir de la paroi de fond de ladite première cavité débouchante, et une formation au sein du support d'une deuxième cavité débouchante (CV23), les deux cavitésdébouchantes étant séparées par ladite région de silicium poreux formant ladite membrane poreuse (MB3).