FR3073081B1 - Substrat semi-conducteur protege pour son transport et sa manipulation - Google Patents
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Abstract
Substrat (100) semi-conducteur adapté pour être manipulé et/ou maintenu, lors de la réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat, par un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien (108) du substrat, lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat, le substrat comprenant, sur des zones d'au moins une de deux faces principales (102, 104) du substrat destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien, des éléments de support (106) en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales du substrat et disposés tels que seuls les éléments de support soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat par les éléments de manipulation et/ou de maintien.
Description
SUBSTRAT SEMI-CONDUCTEUR PROTEGE POUR SON TRANSPORT ET SA MANIPULATION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention est relative au domaine du transport, ou de l'acheminement, et du maintien de substrats, ou plaquettes, de semi-conducteur lors de la réalisation de dispositifs à partir de ces substrats. L'invention s'applique avantageusement à des substrats semi-conducteurs destinés à la réalisation de cellules photovoltaïques, mais également à des substrats semi-conducteurs destinés à la réalisation de dispositifs microélectroniques.
Au cours de la réalisation de dispositifs semi-conducteurs (par exemple photovoltaïques, microélectroniques, etc.), les substrats de semi-conducteur, par exemple en silicium, à partir desquels ces dispositifs sont réalisés passent successivement dans différents équipements au sein desquels les substrats sont soumis à différents traitements permettant de réaliser les dispositifs semi-conducteurs : dépôt de matériaux, gravure, photolithographie, etc. Un système de transport, comportant différents éléments de manipulation, manuels ou automatiques, et/ou de maintien des substrats, permet d'acheminer et de maintenir les substrats au sein de ces équipements. Ces éléments de manipulation et/ou de maintien correspondent à des courroies, des préhenseurs à vide, des plateaux, des paniers, etc.
Lors de son transport, le substrat entre en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien. Or, les zones du semi-conducteur du substrat entrant en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien sont détériorées par ces contacts : abrasion de la surface du substrat, dépôt, voire même incrustation, de contaminants (particules, dépôts divers) sur cette surface, etc. Les défauts résultant de ces dégradations de surface sont englobés sous le terme « défectivité ». Les éléments réalisés ensuite sur ces zones où la surface du substrat est dégradée est de moindre qualité. Par exemple, une couche de passivation d'épaisseur nanométrique (par exemple égale à environ 10 nm) déposée par PECVD (dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma) sur une surface du substrat comprenant des zones avec de tels défauts est de moindre qualité (présence de contaminants, mauvaise adhérence, dépôt localement absent, etc.). Il en résulte sur le substrat des zones passivées de façon médiocre par rapport à une surface de substrat sans défectivité. Dans le cas particulier des cellules photovoltaïques à hétérojonction de silicium réalisées par dépôt PECVD de couches de a-Si:H (silicium amorphe hydrogéné) sur des substrats de silicium monocristallin, cette défectivité engendre une chute du facteur de forme (FF), comme cela est par exemple décrit dans le document de O. Nos et al., Sol. En. Mat. & Sol. Cells 144 (2016) pp. 210-220, voire de la tension de circuit ouvert (Voc), et donc du rendement de conversion, des cellules.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un but de la présente invention est de proposer une solution pour réduire au maximum la défectivité causée par le système de transport utilisé lors de la réalisation d'un dispositif semi-conducteur à partir d'un substrat semi-conducteur transporté par ce système de transport.
Pour cela, l'invention propose un substrat semi-conducteur adapté pour être manipulé et/ou maintenu, lors de la réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat, par un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat, lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat, le substrat comprenant, sur des zones d'au moins une de deux faces principales du substrat destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien, des éléments de support en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales du substrat et disposés tels que seuls les éléments de support soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat par les éléments de manipulation et/ou de maintien.
Grâce aux éléments de support formés sur l'une ou les deux faces principales du substrat, les zones où le substrat est en contact avec le système de transport sont contrôlées et limitées aux seules zones correspondant aux éléments de support. La présence de ces éléments de support limite les dégradations induites par ces contacts car seules les parties du substrat au niveau desquelles les éléments de support sont présents sont dégradées par le contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat. La surface et la position des zones de défectivité du substrat créées lors du transport du substrat sont donc contrôlées et fortement réduite par rapport à un simple substrat non muni de tels éléments de support.
Lorsque le substrat, par exemple en silicium, est utilisé pour réaliser une cellule photovoltaïque, le rendement de conversion de la cellule réalisée est amélioré par rapport à une cellule photovoltaïque réalisée à partir d'un substrat transporté par les mêmes éléments de manipulation et/ou de maintien mais qui ne comporte pas les éléments de support, en raison de la défectivité limitée obtenue grâce aux éléments de support. Plus généralement, les performances et caractéristiques de tout dispositif semi-conducteur réalisé à partir d'un substrat muni des éléments de support sont améliorées grâce à la réduction de la défectivité due au transport du substrat. L'invention s'applique avantageusement pour des substrats destinés à la réalisation de dispositifs dans lesquels l'état de surface du substrat, c'est-à-dire la qualité du semi-conducteur, joue un rôle majeur sur la performance finale du dispositif. De plus, l'invention s'applique avantageusement pour des dispositifs dont la réalisation nécessite un transport rapide des substrats, avec une forte cadence, lors des étapes précédant la protection de la surface du substrat, c'est-à-dire les étapes précédant la passivation de surface du substrat à partir de laquelle le système de transport n'a plus ou presque plus d'impact sur la qualité du semi-conducteur du substrat.
Enfin, l'invention s'applique particulièrement pour des substrats de silicium destinés à la réalisation de cellules photovoltaïques et incluant, lors de la réalisation des cellules photovoltaïques, au minimum une étape de passivation de surface. Ainsi, les substrats de silicium servant à la réalisation de cellules photovoltaïques à hétérojonctions sont particulièrement concernés par cette invention. L'invention s'applique avantageusement pour des substrats fins, c'est-à-dire dont l'épaisseur est inférieure ou égale à environ 120 pm, car ces substrats sont plus sensibles à la défectivité que des substrats épais de plusieurs centaines de microns.
Il est également décrit un ensemble formé d'au moins un substrat semi-conducteur et d'au moins un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat, lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat lors de la réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat, le substrat comprenant, sur des zones d'au moins une de deux faces principales du substrat destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien, des éléments de support en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales du substrat et disposés tels que seuls les éléments de support soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat par les éléments de manipulation et/ou de maintien.
Les caractéristiques décrites ci-dessous s'appliquent autant au substrat semi-conducteur seul qu'à l'ensemble formé du substrat semi-conducteur et du système de transport comprenant les éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat.
La hauteur des éléments de support, c'est-à-dire la dimension des éléments de support qui est sensiblement perpendiculaire à la surface sur laquelle les éléments de support sont réalisés, peut être supérieure à la rugosité des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien. Ainsi, le risque possible de contact entre les éléments de manipulation et/ou de maintien et ladite au moins une des deux faces principales du substrat est encore plus réduit.
Les éléments de support peuvent être disposés sur des zones des deux faces principales du substrat qui sont destinées, pour chacune des deux faces principales du substrat, à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien. Cette configuration correspond au cas des substrats destinés à recevoir des étapes de traitement sur chacune des deux faces principales, par exemple destinés à la réalisation de cellules photovoltaïques.
Chaque élément de support peut avoir une forme pyramidale tronquée ou cylindrique tronquée ou conique tronquée, et/ou la hauteur de chaque élément de support peut être comprise entre environ X+0,5 μιτι et X+5 μιτι, avec X correspondant à la rugosité des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien, et/ou la surface au sommet de chaque élément de support peut être comprise entre environ 25 μιτι2 et 10000 μιτι2.
Ladite au moins une des deux faces principales du substrat forme des ondulations au sommet desquelles les éléments de support peuvent être disposés. Cette disposition avantageuse des éléments de support, lorsque de telles ondulations sont présentes en surface du substrat et qui correspondent par exemple à des traces de sciage du substrat, permet de former les éléments de support avec une hauteur limitée par rapport à des éléments de support qui seraient disposés entre ces ondulations.
Les éléments de support peuvent être répartis en formant plusieurs groupes d'éléments de support tels que des distances entre les éléments de support au sein de chacun des groupes soient inférieures à celles entre deux des éléments de support appartenant à deux groupes différents. En formant ainsi des groupes d'éléments de support, la stabilité du substrat lorsque celui-ci repose sur les éléments de support est améliorée. De plus, si l'un des éléments de support casse, l'éloignement de la surface du substrat vis-à-vis des éléments de manipulation et/ou de maintien est assuré alors par le ou les autres éléments de support du groupe dont fait partie l'élément de support cassé. L'invention porte également sur une cellule photovoltaïque comprenant au moins un substrat tel que décrit ci-dessus.
De manière avantageuse, les zones du substrat sur lesquelles les éléments de support sont disposés peuvent correspondre à des zones où la présence des éléments de support n'impacte pas ou peu le rendement de la cellule photovoltaïque, comme par exemple sous des busbars (également appelés barres omnibus) de la cellule ou sur des bords du substrat. L'invention porte également sur un dispositif micro-électronique comprenant au moins un substrat tel que décrit ci-dessus et sur lequel des composants micro-électroniques sont réalisés en laissant libre les zones de ladite au moins une de deux faces principales du substrat destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien. L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un substrat semi-conducteur adapté pour être manipulé et/ou maintenu, lors de la réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat, par un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat, lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat, le procédé comprenant la mise en oeuvre des étapes suivantes : - identification de zones d'au moins une de deux faces principales du substrat destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien, - réalisation, sur lesdites zones, d'éléments de support en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales du substrat et disposés tels que seuls les éléments de support soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat par les éléments de manipulation et/ou de maintien.
La réalisation des éléments de support peut comporter la mise en œuvre d'un masquage de ladite au moins une des deux faces principales du substrat selon un motif correspondant à celui des éléments de support ou inverse de celui-ci, puis d'une gravure de ladite au moins une des deux faces principales du substrat formant les éléments de support. L'identification des zones sur lesquelles les éléments de support sont destinés à être réalisés peut comporter la mise en œuvre d'au moins une étape de manipulation et/ou de maintien, par les éléments de manipulation et/ou de maintien, d'un substrat de test sensiblement similaire au dit substrat semi-conducteur, et d'une étape de détermination, pendant ou après la manipulation et/ou le maintien du substrat de test, de zones d'au moins une des deux faces principales du substrat de test qui sont en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien et qui correspondent aux zones sur lesquelles les éléments de support sont destinés à être réalisés. L'étape de détermination des zones d'au moins une des deux faces principales du substrat de test peut être mise en œuvre : - pendant le transport du substrat de test avec un arrêt, le long du parcours suivi par le substrat de test, du substrat de test sur chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien et un repérage des zones d'au moins une des deux faces principales du substrat de test en contact avec chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien, ou - après la manipulation et/ou le maintien du substrat de test, via une mesure par photoluminescence de zones défectueuses du substrat de test qui correspondent aux zones de contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien, les zones sur lesquelles les éléments de support sont ensuite réalisés étant choisies parmi les zones défectueuses du substrat de test.
Les zones sur lesquelles les éléments de support sont ensuite réalisés peuvent correspondre à toutes les zones défectueuses du substrat de test.
Ladite au moins une des deux faces principales du substrat forme des ondulations au sommet desquelles les éléments de support sont réalisés.
Dans ce cas, le procédé peut comporter en outre, avant la réalisation des éléments de support, la mise en œuvre d'une étape de repérage des ondulations de ladite au moins une des deux faces principales du substrat par profilométrie.
Il est également décrit un procédé de réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur à partir d'un substrat semi-conducteur, dont des étapes de réalisation d'éléments du dispositif semi-conducteur (dépôts de matériaux sur le substrat, photolithographie, gravure, etc.) sont mises en œuvre dans au moins un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat, lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat lors de la réalisation du dispositif semi-conducteur sur ce substrat, le substrat comprenant, sur des zones d'au moins une de deux faces principales du substrat destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien, des éléments de support en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales du substrat et disposés tels que seuls les éléments de support soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat par les éléments de manipulation et/ou de maintien.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un substrat semi-conducteur, objet de la présente invention, selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 représente le substrat semi-conducteur selon le premier mode de réalisation, disposé sur un élément de maintien ; - les figures 3A et 3B représentent deux exemples de répartition des éléments de support d'un substrat semi-conducteur en fonction des éléments de manipulation et/ou de maintien utilisés ; - la figure 4 représente un exemple de réalisation d'un élément de support d'un substrat semi-conducteur, objet de la présente invention ; - les figures 5A et 5B représentent deux exemples de répartition d'éléments de support d'un substrat semi-conducteur, objet de la présente invention ; - la figure 6 représente schématiquement une partie d'une cellule photovoltaïque réalisée à partir d'un substrat semi-conducteur, objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier ; - la figure 7 représente schématiquement un dispositif semi-conducteur réalisé sur un substrat semi-conducteur, objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente une vue de dessus d'un substrat semi-conducteur 100 selon un premier mode de réalisation. Dans ce premier mode de réalisation, le substrat 100 correspond à un substrat de silicium à partir duquel une cellule photovoltaïque à hétérojonction est destinée à être réalisée.
Le substrat 100 comporte deux faces principales 102, 104 sur lesquelles des éléments de support 106 sont réalisés. Les éléments de support 106 peuvent être disposés, sur chacune des faces principales 102, 104, en formant des groupes d'éléments de support 106. Ainsi, sur l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, les éléments de support 106 sont répartis en formant, sur chacune des deux faces principales 102,104, quatre groupes de trois éléments de support 106 répartis vers les quatre coins du substrat 100.
En variante, il est possible que les éléments de support 106 ne soient réalisés que sur une seule des deux faces principales 102,104, par exemple lorsque seule cette face principale est destinée à être en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien du système utilisé.
La figure 2 représente le substrat 100 disposé sur un plateau 108 correspondant à un élément de maintien sur lequel le substrat 100 est destiné à être disposé lors de la réalisation de la cellule photovoltaïque. Comme cela est visible sur la figure 2, le substrat 100 est en contact, du côté de la face 104, avec le plateau 108 que par l'intermédiaire des éléments de support 106, les autres zones ou régions de la face 104 se trouvant autour des éléments de support 106 n'étant pas en contact avec le plateau 108.
Seules les zones ou portions du substrat 100 sur lesquelles sont disposés les éléments de support 106 sont impactées par le contact avec la plaque 108 et subissent la création de défauts. Ainsi, les autres régions ou zones du substrat 100 qui ne sont pas recouvertes par les éléments de support 106 restent intactes lors du maintien du substrat 100 par le plateau 108.
Le nombre d'éléments de support 106, leur disposition et leur surface d'occupation sur le substrat 100 sont choisis judicieusement afin de réduire au maximum l'impact des contacts avec les éléments de manipulation et/ou de maintien utilisés.
Les éléments de support 106 peuvent être réalisés de différentes manières. Avantageusement, les techniques mises en œuvre pour réaliser les éléments de support 106 sont choisies en fonction des techniques mises en œuvre pour la fabrication du ou des dispositifs semi-conducteurs sur ce substrat 100. Par exemple, si le substrat 100 est destiné à subir une gravure plasma au cours de la réalisation du ou des dispositifs semi-conducteurs sur ce substrat 100, une gravure par plasma pourra également être mise en œuvre pour graver le substrat 100 à travers un masque, et ne laisser en tant que partie non gravée que des plots formant les éléments de support 106. Selon un autre exemple, lorsque le substrat 100 est destiné à être utilisé pour réaliser une cellule photovoltaïque à base de silicium monocristallin, les étapes de gravure chimique mises en œuvre pour texturer et préparer la surface du substrat 100 peuvent être avantageusement utilisées pour réalisation les éléments de support 106.
Par exemple, le substrat 100 obtenu après découpe d'un lingot de semi-conducteur peut subir tout d'abord une gravure isotrope afin de supprimer la zone écrouie de ce substrat. Un masque ayant un motif définissant les éléments de support 106 est ensuite formé sur la ou les faces du substrat sur laquelle ou lesquelles les éléments de support 106 sont destinés à être réalisés. Les éléments de support 106 sont ensuite formés via une gravure isotrope et/ou une gravure anisotrope du substrat 100. Le masque de gravure est ensuite retiré et le substrat 100 est nettoyé.
Le masquage de la surface du substrat 100 a pour but de créer des zones masquées aux endroits où les éléments de support 106 sont destinés à être présents après la gravure du substrat 100.
Selon un premier exemple de réalisation, ce masque de gravure peut être réalisé à partir de résine. Dans ce cas, un repérage des emplacements à masquer est réalisé. Lors de ce repérage, il est possible de prendre en compte certaines caractéristiques de la surface du substrat 100 destiné à recevoir le masque de gravure. Par exemple, lorsque la face du substrat 100 à graver forme des ondulations correspondant aux traces de sciage du substrat 100, il est avantageux de disposer les emplacements des éléments de support 106 au sommet de ces ondulations afin de limiter la hauteur de ces éléments de support 106. D'autres types de caractéristiques de la surface du substrat 100 peuvent être pris en compte dans le positionnement de ces emplacements. La surface du substrat 100 peut être cartographiée, par exemple par profilométrie, afin de déterminer si certaines caractéristiques de cette surface, comme par exemple des régions de hauteur différente de celle du reste de la surface, doivent être prises en compte pour le positionnement des éléments de support 106.
La résine est ensuite déposée sur les zones de la ou des faces du substrat 100 à masquer, c'est-à-dire les zones destinées à former les éléments de support 106, par exemple par dépôt de type jet d'encre. Cette résine est choisie telle qu'elle soit résistante aux attaques chimiques (ou physiques) nécessaires pour graver les zones non masquées du substrat 100, c'est-à-dire autour des éléments de support 106. En variante, le masque peut être réalisé via une étape de lithographie (ou photolithographie).
Une gravure chimique (attaque KOH par exemple) ou physique (gravure plasma par exemple) est ensuite mise en oeuvre pour graver le substrat 100 autour des éléments de support 106, sur une profondeur correspondant à la hauteur souhaitée pour les éléments de support 106.
Le masque de résine est ensuite retiré par voie chimique ou physique.
Selon un deuxième exemple de réalisation des éléments de support 106, il est possible de faire appel à un tampon au lieu de réaliser un masque comme décrit ci-dessus. Un tampon structuré avec le motif des éléments de support 106 est dans ce cas recouvert d'un composé organique ralentissant la gravure chimique (au KOH par exemple). Ce tampon est ensuite appliqué sur la ou les faces du substrat 100 sur laquelle ou lesquelles les éléments de support 106 sont destinés à être réalisés. Le composé organique est transféré sur le substrat 100 aux emplacements des éléments de support 106. Une gravure chimique (attaque KOH par exemple) est ensuite mise en oeuvre pour graver les régions du substrat 100 autour des éléments de support 106. Les résidus de composé organique sont ensuite retirés par nettoyage chimique (de type RCA par exemple).
Selon un troisième exemple de réalisation, les éléments de support 106 peuvent être formés en réalisant une illumination localisée pendant la gravure, comme par exemple décrit dans le document de R. Voss et al., "Light-controlled, electrochemical, anisotropic etching of Silicon", Solid-State Sensors and Actuators, 1991. Digest of Technical Papers, TRANSDUCERS '91., 1991 International Conférence on, San Francisco, CA, USA, 1991, pp. 140-143 "). Pour cela, le substrat 100 est tout d'abord immergé dans un bain permettant la gravure de celui-ci. Une illumination, par exemple à travers un masque, des zones du substrat 100 autour des éléments de support 106, ou des éléments de support 106, est ensuite réalisée. Enfin, les éléments de support 106 sont formés en mettant en oeuvre une gravure positive ou négative, c'est-à-dire en gravant les régions illuminées ou celles qui n'ont pas été illuminées.
Dans les exemples précédemment décrits, les éléments de support 106 sont réalisés par gravure du substrat 100.
Quelle que soit la technique mise en oeuvre pour réaliser les éléments de support 106, ces éléments 106 sont réalisés tels que leur hauteur soit suffisante pour éloigner suffisamment le reste de la surface du substrat 100 vis-à-vis de la surface des éléments de manipulation et/ou de maintien. Ainsi, la hauteur des éléments de support 106 peut être notamment choisie telle qu'elle soit supérieure à la rugosité des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien. En outre, afin de limiter le risque de casse de ces éléments de support 106, leur hauteur est de préférence limitée. Par exemple, pour une rugosité de surface des éléments de manipulation et/ou de maintien de valeur maximale égale à X, la hauteur des éléments de support 106 est par exemple comprise entre environ X+0,5 μιτι et X+5 pm.
La répartition des éléments de support 106 sur la surface du substrat 100 est dictée par l'agencement des éléments de manipulation et/ou de maintien du système de transport utilisé. Cette répartition est choisie judicieusement telle que l'ensemble des éléments de manipulation et/ou de maintien du substrat 100 entre en contact avec le substrat 100 sur une surface qui est la plus petite possible, c'est-à-dire en formant de préférence le moins d'éléments de support 106 possible tout en assurant l'absence de contact parasite entre le reste du substrat 100 et ces éléments de manipulation et/ou de maintien.
La figure 3A représente un substrat 100 qui est destiné à être transporté, manipulé et maintenu par un système de transport comprenant une première paire de courroie 202, une deuxième paire de courroies 204, et une courroie centrale 206. Sur la figure 3A, ces différents éléments de manipulation sont représentés superposés les uns au-dessus des autres pour faciliter leur visualisation. Avec de tels éléments de manipulation 202, 204 et 206, les éléments de support 106 nécessaires sont répartis sur une surface assez importante du substrat 100.
La figure 3B représente un substrat 100 destiné à être manipulé par un système de transport dans lequel, par rapport à celui décrit ci-dessus, la courroie centrale 206 est remplacée par une troisième paire de courroies 208 destinées à être en contact avec le substrat 100 au niveau de zones sensiblement similaires à celles destinées à être en contact avec les courroies 204. Cette configuration est plus favorable que celle décrite précédemment en lien avec la figure 3A car un nombre moins important d'éléments de support 106 est nécessaire pour assurer le moins de contact possible avec ces éléments. La surface du substrat 100 destinée à se trouver en regard de ces éléments de manipulation et de maintien du substrat 100 est moins importante que celle destinée à se trouver en regard des éléments de manipulation et de maintien représentés sur la figure 3A (surface réduite d'environ 2/3).
Les éléments de supports 106 sont donc placés là où les éléments de manipulation et/ou de maintien du système de transport sont destinés à être en contact avec le substrat 100. Ces emplacements peuvent être connus par avance suite à la conception et au design du système de transport.
Si ces emplacements ne sont pas connus par avance, il est possible de les identifier en transportant, par les éléments de manipulation et/ou de maintien, un substrat de test sensiblement similaire au substrat final sur lequel les éléments de support 106 sont destinés à être réalisés, et en déterminant, pendant ou après le transport du substrat de test, les zones du substrat de test qui sont en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien au cours du transport du substrat de test. Ces zones peuvent être identifiées par exemple via une mesure, ou cartographie, par photoluminescence permettant de faire ressortir les zones dégradées du substrat de test qui correspondent aux zones qui ont été en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien. En variante, cette identification des zones peut être mise en oeuvre pendant le transport du substrat de test avec un arrêt, le long du parcours suivi par le substrat de test, du substrat de test sur chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien, et en faisant un repérage des zones du substrat de test se trouvant en contact avec chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien.
Lorsque le substrat 100 comporte en surface des ondulations engendrées par le sciage du lingot de semi-conducteur duquel est issu le substrat 100, les éléments de support 106 sont préférentiellement réalisés au sommet de ces ondulations afin de réduire la hauteur de ces éléments de support 106. Ces zones, spécifiques à chaque substrat 100, peuvent être repérées par exemple par profilométrie. Alternativement, le masquage permettant de localiser les éléments de support 106 peut être fait de façon passive directement sur les sommets des ondulations, par exemple lors de l'application par contact d'un composé organique, le contact s'effectuant naturellement et directement sur ces sommets.
Si le dispositif final destiné à être réalisé sur le substrat 100 inclus des portions ou régions de moindre importance pour sa performance, alors les éléments de support 106 sont de préférence réalisés sur ces portions ou régions. Par exemple, dans le cas des cellules photovoltaïques contenant des bus bar, il est particulièrement intéressant de placer, entièrement ou partiellement, les éléments de support 106 sous ces bus bar. Dans le cas de dispositifs micro-électroniques, les éléments de support 106 peuvent être réalisés sur des zones destinées à servir à la réalisation de régions d'isolation. La figure 6 représente schématiquement une partie d'une cellule photovoltaïque 200, ici à hétérojonction de silicium, réalisée à partir du substrat 100 (les différentes couches actives de a-Si :H, TCO, etc. ne sont pas visibles sur la figure 6) sur lequel les éléments de support 106 sont disposés sous des busbars 202 de la cellule 200, au niveau des deux faces principales 102,104 du substrat 100.
La surface des éléments de support 106 sur la surface du substrat 100 est de préférence la plus petite possible afin de limiter au maximum l'aire de contact entre le substrat 100 et les éléments de manipulation et/ou de maintien, tout en étant assez grande pour éviter la casse de ces éléments de support 106. L'aire d'une zone de contact d'un des éléments de support 106 avec les éléments de manipulation et/ou de maintien est par exemple comprise entre environ 5x5 pm2 et 100x100 pm2.
Dans les exemples précédemment décrits, le substrat 100 est destiné à être passivé par un dépôt, par exemple de silicium amorphe hydrogéné dont l'épaisseur est par exemple égale à environ 10 nm. Cette couche de passivation peut être déposée par PECVD. Les éléments de support 106 sont également destinés à recevoir cette passivation. Il est ainsi avantageux que les parois latérales des éléments de support 106 forment, avec la surface du substrat 100 sur laquelle sont réalisés les éléments de support 106 et se trouvant autour des éléments de support 106, un angle supérieur à 90°. Par exemple, sur la figure 4 qui représente un exemple de réalisation d'un élément de support 106 sur la face 102 du substrat 100, les parois latérales 110 de l'élément de support 106 forment un angle égal à environ 144° avec les parties de la surface 102 du substrat 100 se trouvant autour de l'élément de support 106.
Un exemple de réalisation est décrit ci-dessous dans lequel le substrat 100 est destiné à être en contact avec un élément de manipulation correspondant à un plateau plan métallique, par exemple en aluminium, durant une ou plusieurs étapes de fabrication, et ce avant que la surface du substrat 100 ne soit protégée (surface passivée, ou recouverte d'une couche d'oxyde métallique par exemple). Ici, les propriétés des éléments de support 106 sont uniquement dictées par ce contact entre le plateau et le substrat.
Communément, pour les applications photovoltaïques par exemple, le plateau en aluminium a une rugosité variant de 1 à 3 pm. Ainsi, les éléments de support 106 peuvent avoir une hauteur allant de 1,5 pm à 8 pm.
La figure 5A montre un premier exemple de réalisation des éléments de support 106 dans lequel la répartition des éléments de support 106 permet de prévenir le contact du substrat 100 avec le plateau. Sur cette figure, seulement trois groupes de quatre éléments de support 106 sont réalisés sur une même face du substrat 100 pour limiter le contact entre le substrat 100 et le plateau. Dans cette configuration, le risque de contact entre le substrat 100 et le plateau n'est toutefois pas éliminé totalement, notamment si le substrat 100 est fin, comme par exemple lorsque le substrat 100 est flexible.
La figure 5B montre un deuxième exemple de réalisation des éléments de support 106 qui correspondent cette fois à cinq groupes de quatre éléments de support 106 répartis sur une même face du substrat 100. Contrairement au cas représenté sur la figure 5A, cette configuration permet d'éliminer complètement le risque de contact entre le substrat 100 et le plateau en dehors du contact au niveau des éléments de support 106.
De manière générale, les éléments de support 106 peuvent être disposés sur la surface du substrat 100 soit de manière isolée, soit en groupe de plusieurs éléments de support 106 disposés à proximité les uns des autres.
Afin d'optimiser le transport du substrat 100, les éléments de manipulation et/ou de maintien ont de préférence une rugosité qui est la plus faible possible, par exemple inférieure à quelques microns, et peuvent être choisis ou réalisés tels que les régions du substrat 100 destinées à se trouver en regard de ces éléments de manipulation et/ou de maintien soient sensiblement les mêmes pour chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien afin de limiter le nombre d'éléments de support 106 à réaliser sur le substrat 100.
La figure 7 représente schématiquement un dispositif microélectronique 300 comprenant des composants micro-électroniques 302 réalisés dans et/ou sur le substrat 100 au niveau de sa face principale 102, les éléments de support 106 étant formés sur l'autre face principale 104 du substrat 100. Les composants 302 sont réalisés en laissant libre les zones du substrat 100 sur lesquelles les éléments de support 106 sont réalisés.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Substrat (100) semi-conducteur adapté pour être manipulé et/ou maintenu, lors de la réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat (100), par un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208) du substrat (100), lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208) comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat (100), le substrat (100) comprenant, sur des zones d'au moins une de deux faces principales (102,104) du substrat (100) destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208), des éléments de support (106) en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales (102,104) du substrat (100) et disposés tels que seuls les éléments de support (106) soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat (100) par les éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208).
- 2. Substrat (100) selon la revendication 1, dans lequel la hauteur des éléments de support (106) est supérieure à la rugosité des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208).
- 3. Substrat (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les éléments de support (106) sont disposés sur des zones des deux faces principales (102, 104) du substrat (100) qui sont destinées, pour chacune des deux faces principales (102, 104) du substrat (100), à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208).
- 4. Substrat (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque élément de support (106) a une forme pyramidale tronquée ou cylindrique tronquée ou conique tronquée, et/ou dans lequel la hauteur de chaque élément de support (106) est comprise entre environ X+0,5 pm et X+5 pm, avec X correspondant à la rugosité des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208), et/ou dans lequel la surface au sommet de chaque élément de support (106) est comprise entre environ 25 μιτι2 et 10000 μιτι2.
- 5. Substrat (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une des deux faces principales (102, 104) du substrat (100) forme des ondulations au sommet desquelles les éléments de support (106) sont disposés.
- 6. Substrat (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les éléments de support (106) sont répartis en formant plusieurs groupes d'éléments de support (106) tels que des distances entre les éléments de support (106) au sein de chacun des groupes soient inférieures à celles entre deux des éléments de support (106) appartenant à deux groupes différents.
- 7. Cellule photovoltaïque (200) comprenant au moins un substrat (100) selon l'une des revendications précédentes.
- 8. Cellule photovoltaïque (200) selon la revendication 7, dans laquelle les éléments de support (106) sont disposés sous des busbars ou sur des bords du substrat (100).
- 9. Dispositif micro-électronique (300) comprenant au moins un substrat (100) selon l'une des revendications 1 à 6 et sur lequel des composants microélectroniques (302) sont réalisés en laissant libre les zones de ladite au moins une de deux faces principales (102,104) du substrat (100) destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208).
- 10. Procédé de réalisation d'un substrat (100) semi-conducteur adapté pour être manipulé et/ou maintenu, lors de la réalisation d'au moins un dispositif semi-conducteur sur ce substrat (100), par un système comprenant des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208) du substrat (100), lesdits éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208) comprenant des régions de contact destinées à être en contact avec le substrat (100), le procédé comprenant la mise en oeuvre des étapes suivantes : - identification de zones d'au moins une de deux faces principales (102, 104) du substrat (100) destinées à être en regard des régions de contact des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208), - réalisation, sur lesdites zones, d'éléments de support (106) en saillie par rapport à ladite au moins une des deux faces principales (102, 104) du substrat (100) et disposés tels que seuls les éléments de support (106) soient en contact avec les régions de contact lors de la manipulation et/ou du maintien du substrat (100) par les éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208).
- 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la réalisation des éléments de support (106) comporte la mise en oeuvre d'un masquage de ladite au moins une des deux faces principales (102,104) du substrat (100) selon un motif correspondant à celui des éléments de support (106) ou inverse de celui-ci, puis d'une gravure de ladite au moins une des deux faces principales (102, 104) du substrat (100) formant les éléments de support (106).
- 12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel l'identification des zones sur lesquelles les éléments de support (106) sont destinés à être réalisés comporte la mise en œuvre d'au moins une étape de manipulation et/ou de maintien, par les éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208), d'un substrat de test sensiblement similaire au dit substrat (100) semi-conducteur, et d'une étape de détermination, pendant ou après la manipulation et/ou le maintien du substrat de test, de zones d'au moins une des deux faces principales du substrat de test qui sont en contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208) et qui correspondent aux zones sur lesquelles les éléments de support (106) sont destinés à être réalisés.
- 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l'étape de détermination des zones d'au moins une des deux faces principales du substrat de test est mise en œuvre : - pendant la manipulation et/ou le maintien du substrat de test avec un arrêt du substrat de test sur chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208) et un repérage des zones d'au moins une des deux faces principales du substrat de test en contact avec chacun des éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208), ou - après la manipulation et/ou le maintien du substrat de test, via une mesure par photoluminescence de zones défectueuses du substrat de test qui correspondent aux zones de contact avec les éléments de manipulation et/ou de maintien (108, 202, 204, 206, 208), les zones sur lesquelles les éléments de support (106) sont ensuite réalisés étant choisies parmi les zones défectueuses du substrat de test.
- 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel ladite au moins une des deux faces principales (102, 104) du substrat (100) forme des ondulations au sommet desquelles les éléments de support (106) sont réalisés.
- 15. Procédé selon la revendication 14, comportant en outre, avant la réalisation des éléments de support (106), la mise en œuvre d'une étape de repérage des ondulations de ladite au moins une des deux faces principales (102, 104) du substrat (100) par profilométrie.
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