WO2020115448A1 - Dispositif de traitement assiste par plasma - Google Patents

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WO2020115448A1
WO2020115448A1 PCT/FR2019/052951 FR2019052951W WO2020115448A1 WO 2020115448 A1 WO2020115448 A1 WO 2020115448A1 FR 2019052951 W FR2019052951 W FR 2019052951W WO 2020115448 A1 WO2020115448 A1 WO 2020115448A1
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plasma
voltage
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Guy LAZZARELLI
Jean-Luc POULALION
Rémy BRESSON
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Semco Technologies
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Definitions

  • the present application relates to a device for processing parts, in particular semiconductor substrates, for example intended for the manufacture of photovoltaic cells.
  • a method of manufacturing a photovoltaic cell may include a step of depositing an electrically insulating layer on one face of a semiconductor substrate, in particular a silicon substrate, for example according to a chemical vapor deposition process with plasma assistance or PECVD (English acronym for Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition).
  • PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • the substrates to be treated can be placed on trays placed in an enclosure of a processing device.
  • the PECVD process is a dry deposition technique, that is to say from a gas phase. It uses precursor gases which are injected into the enclosure and the deposit results from the decomposition of these gases by a chemical reaction on the surface of the substrates. In the PECVD process, the chemical reaction is assisted by an electrical radio frequency (RF) discharge which ionizes the gases and forms a plasma.
  • RF radio frequency
  • Each plate acts as a thermal conductor and radiofrequency contact with the associated semiconductor substrate.
  • the plates are connected to a voltage generator so as to form an alternation of cathodes and anodes and a plasma is generated between each pair of adjacent plates.
  • the precursor gases will decompose to form a thin layer deposit on the face of each substrate opposite the face in contact with the plate.
  • the electrical power to be supplied by the voltage generator for the formation of the plasma depends on the number of plates connected to the generator. The trend is to increase the number of trays treated simultaneously. It may then be necessary to use several voltage generators, each one being connected to a part of the plates to be treated. The manufacturing cost of the tray processing device can then be high.
  • an object of an embodiment is to at least partially overcome the drawbacks of the plasma-assisted treatment devices described above.
  • One embodiment provides a device for processing conductive, semiconductor or insulating substrates, the device comprising an enclosure, a first group of trays and a second group of trays contained in the enclosure, the substrates resting on the trays, the processing device further comprising a generator of a periodic alternating voltage comprising a succession of pulses, and an electronic interface circuit suitable for alternately electrically connecting the generator to the plates of the first group from which results the formation of a plasma between the plates of the first group and to the plates of the second group, from which results the formation of a plasma between the plates of the second group.
  • the periodic alternating voltage comprises alternating first and second pulses
  • the electronic interface circuit is adapted to electrically connect the generator to the plates of the first group for each first pulse and to the trays of the second group for each second pulse.
  • the generator is adapted to supply the first and second pulses of the voltage with a duration of each first and second pulse between 1 ms and 100 ms.
  • the generator is adapted to supply the voltage at a maximum amplitude between 300 V and 500 V.
  • the generator is adapted to supply the voltage at a frequency between 10 kHz and 13.56 MHz.
  • the device comprises at least one circuit for supplying a gaseous mixture into one enclosure.
  • An embodiment also provides a method for treating conductive, semiconductor or insulating substrates, comprising the following steps:
  • the method comprises carrying out a chemical vapor deposition with plasma assistance on the substrates.
  • the substrates are semiconductor substrates intended for the manufacture of photovoltaic cells.
  • Figure 1 shows, partially and schematically, an example of a plasma-assisted substrate treatment device
  • FIG 2 is a timing diagram of signals used during the operation of the processing device shown in Figure 1;
  • Figure 3 shows, partially and schematically, an embodiment of a substrate treatment device assisted by plasma
  • FIG. 4 shows, partially and schematically, an embodiment of the interface circuit of the processing device shown in Figure 3;
  • FIG. 5 is a timing diagram of signals used during the operation of the processing device shown in FIG. 3.
  • a plasma-assisted treatment device suitable for the implementation of a PECVD process in particular for the deposition of an electrically insulating layer on one face of a semiconductor substrate, in particular a silicon substrate, intended for the production of a photovoltaic cell.
  • a plasma-assisted treatment device suitable for the implementation of a PECVD process in particular for the deposition of an electrically insulating layer on one face of a semiconductor substrate, in particular a silicon substrate, intended for the production of a photovoltaic cell.
  • the present invention can be implemented with any type of plasma-assisted treatment in which a large number of substrates are treated simultaneously.
  • PAMBE Plasma Assisted Molecular-Beam Epitaxy
  • FIG. 1 shows, partially and schematically, an example of a device 10 for processing semiconductor substrates adapted to the implementation of a PECVD process.
  • the device 10 comprises an enclosure 12 in which a reduced pressure is maintained.
  • the device 10 further comprises a support, not shown, on which are arranged trays 14.
  • the trays can be introduced into the enclosure 12 or removed from the enclosure 12 by a door, not shown, for example provided at one end of the enclosure 12.
  • Each plate 14, for example made of graphite can receive at least one semiconductor substrate, not shown.
  • the semiconductor substrates and the plates 14 are arranged substantially horizontally in the enclosure 12. As a variant, the plates 14 and the semiconductor substrates can be arranged substantially vertically in the enclosure 12.
  • Each plate 14, for example in graphite, can receive at least one semiconductor substrate, preferably at least two semiconductor substrates, for example four semiconductor substrates.
  • the semiconductor substrates are arranged substantially horizontally on the plates 14.
  • the spacing between the plates 14 is substantially constant, for example between 10 mm and 20 mm.
  • the number of plates 14 can be between 5 and 100.
  • the maximum thickness of each plate 14 is between 1 mm and 10 mm, for example of the order of 5 mm.
  • Each semiconductor substrate can have a thickness of between 100 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • Each substrate may, in top view, have a substantially square shape whose side is between 100 mm and 220 mm.
  • each substrate may, in top view, have a square or substantially square shape (generally known by the expressions full square or pseudo-square), rectangular or circular.
  • the device 10 comprises reservoirs, not shown, of precursor gases and possibly of a neutral gas.
  • the tanks are connected to a control panel, not shown, suitable for mixing the precursor gases and possibly the neutral gas.
  • the control panel is connected to the enclosure 12 by a valve, which when open, allows the introduction of the gaseous mixture into the enclosure by a supply nozzle.
  • the device 10 comprises a vacuum pump, not shown, connected to the enclosure 12 by a valve which, when open, allows the suction of the gaseous mixture present in the enclosure 12 by a suction nozzle.
  • the device 10 further comprises heating elements, not shown, surrounding the enclosure 12 and making it possible to control the temperature of the plates 14 and of the gas mixture in the enclosure 12.
  • the heating elements can be controlled to obtain a uniform temperature in the enclosure 12 or to obtain a temperature gradient in enclosure 12, for example in the vertical direction.
  • the temperature in enclosure 12 can be regulated between 200 ° C and 600 ° C.
  • precursor gases are injected into the enclosure 12 and the deposit results from the decomposition of these gases by a chemical reaction on the surface of the substrates.
  • the chemical reaction is assisted by an electrical radio frequency (RF) discharge which ionizes the gases and forms a plasma.
  • RF radio frequency
  • the plates 14 must be connected to an electric generator of an alternating voltage.
  • the electrical power to be supplied per plate 14 is generally greater than 150 W.
  • the electric generators adapted to supply the requested electrical powers have too high a cost.
  • first generator 20 of a first alternating voltage U1 and a second generator 22 of a second alternating voltage U2.
  • the first generator 20 is electrically connected to the plates 14 of the first group 16 when these are placed in the enclosure 12 and the second generator 22 is electrically connected to the plates 14 of the second group 18 when these are placed in the enclosure 12.
  • Each plate 14 acts as a thermal conductor and radiofrequency contact with the associated semiconductor substrate.
  • the plates 14 of the first group 16 are connected to the first generator 20 and the plates 14 of the second group 18 are connected to the second generator 22 so as to form an alternation of cathodes and anodes and a plasma is generated between each pair of plates 14 adjacent.
  • the precursor gases will decompose to form a thin layer deposit on the face of each substrate opposite the face in contact with the plate 14.
  • FIG. 2 represents a timing diagram of the voltages U1 and U2 supplied respectively by the generators 20 and 22.
  • the voltage pulses supplied by the first generator 20 can be offset with respect to the voltage pulses supplied by the second generator 22.
  • the voltages U1 and U2 supplied by the generators 20 and 22 are periodic alternating voltages at a frequency between 10 kHz and 13.56 MHz.
  • the maximum amplitude of the voltages U1 and U2 is between 300 V and 500 V.
  • the duration of each pulse of the voltage U1 or U2 is between 1 ms and 100 ms.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a processing device 30.
  • the processing device 30 comprises all of the elements of the processing device 10 shown in Figure 1 with the difference that the generators 20 and 22 are replaced by a single electric generator 32 supplying an alternating voltage U3 between terminals B + and B-.
  • the processing device 30 further comprises an interface circuit 34.
  • the generator 32 is connected to the interface circuit 34 and the interface circuit 34 is connected to the plates 14 of the first group 16 and to the plates 14 of the second group 18.
  • the interface circuit 34 comprises:
  • the interface circuit 34 supplying a voltage U5 between terminals B5 and B6 .
  • the voltage U3 is a periodic alternating voltage at a frequency between 10 kHz and 13.56 MHz, preferably between 10 kHz and 440 kHz.
  • the voltage U3 can be pulsed and then comprises a periodic succession of pulses, the voltage U3 being equal, on each pulse, to the periodic alternating voltage at a frequency between 10 kHz and 13.56 MHz.
  • the duration of each pulse can vary between 1 ms and 100 ms.
  • the period between two successive pulses can vary between 10 ms and 500 ms.
  • the voltage U3 is transmitted alternately on U4 and U5. Therefore, when the voltage U3 is pulsed, the pulses of the voltage U3 are transmitted alternately on U4 and U5.
  • the maximum amplitude of the voltage U3 is between 300 V and 500 V.
  • the maximum amplitude of the voltages U4 and U5 is between 300 V and 500 V.
  • FIG. 4 shows, partially and schematically, an embodiment of the interface circuit 34 of the processing device 30 shown in FIG. 3.
  • the interface circuit 34 comprises a first bipolar transistor with insulated gate (IGBT, from the English Insulated Gate Bipolar Transistor) Tl whose collector is connected to terminal B1 and whose emitter is connected to terminal B3 .
  • the interface circuit 34 further comprises a second IGBT transistor T2 whose collector is connected to terminal B1 and whose emitter is connected to terminal B5.
  • the interface circuit 34 further comprises a generator 36 of a control signal S connected to the gate of the transistor T1 and connected to the gate of the transistor T2 via an inverter INV.
  • Terminal B2 is connected to terminals B4 and B6.
  • FIG. 5 represents a timing diagram of the voltage U3 supplied by the generator 32, of the signal S, of the voltage U4, of the inverse of the signal S and of the voltage U5.
  • the signal S is a periodic square signal.
  • the voltage U3 comprises a periodic succession of pulses. It alternately comprises a phase t on where the voltage U3 is equal to a periodic alternating voltage at a frequency between 10 kHz and 13.56 MHz and a phase t 0ff where the voltage U3 is substantially zero.
  • the period of the signal S is equal to twice the period between two pulses of the voltage U3.
  • the duty cycle of the pulses that is to say the ratio between the duration of the phase t on and the period of the pulses is between 1% and 90%.
  • the duration of each pulse of the voltage U3, U4 or U5 is between 1 ms and 100 ms.
  • each substrate is a conductive, semiconductor or insulating substrate and the device 30 is used for the deposition of a thin layer, for example a dielectric layer, on the upper face of each substrate.
  • the processing device can be used to perform etching operations on semiconductor substrates, including plasma etching operations.
  • the dielectric layer may be a layer of silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), silicon carbide (SiC), silicon carbonitride (SiCN), aluminum oxide (A10 x ), boron silicate glass, phosphorus silicate glass, or amorphous silicon doped with boron or phosphorus or intrinsic.
  • the gases introduced into the enclosure 12 can be chosen from the group comprising silane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), trimethylaluminum (TMA), nitrous oxide (N2O), nitrogen trifluoride (NF 3 ), methane (CH 4 ), boron trichloride (BCI 3 ), dioxygen (O2), nitrogen (N 2 ), argon (Ar), diborane (B 2 H 6 ) , and phosphine (PH 3 ).
  • the thickness of the deposited layer can be between 10 nm and 200 nm, for example of the order of 40 nm.
  • the alternation of the pulses of the voltages U4 and U5 maintains a sufficient gas distribution to supply the two groups 16, 18 of trays 14.
  • the vacuum pumping and pressure regulation system can be started so as to maintain a pressure in the enclosure 12 between 67 Pa (approximately 0.5 Torr) and 667 Pa (approximately 5 Torr).
  • An advantage of the embodiment of the processing device 30 shown in FIG. 3 is that it comprises a single generator 32 of alternating voltage used for the generation of a plasma in the processing device 30.
  • An advantage of the embodiment of the processing device 30 shown in FIG. 3 is that the maximum amplitude of the voltage U3 supplied by the voltage generator 32 is substantially identical to the maximum amplitude of the voltages U1 and U2 supplied by the voltage generators 20 and 22 of the processing device 10 shown in FIG. 1.
  • An advantage of the embodiment of the processing device 30 shown in FIG. 3 is that it has a manufacturing cost lower than the manufacturing cost of the processing device 10 shown in FIG. 1.
  • IGBT transistors making up the interface circuit 34 can be replaced by insulated gate field effect transistors more commonly called MOSFET (English acronym for Metal Oxide Semiconductor Field Effect).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect

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Abstract

La présente description concerne un dispositif de traitement (30) de substrats conducteurs, semiconducteurs ou isolants, le dispositif comprenant une enceinte (12), un premier groupe (16) de plateaux (14) et un deuxième groupe (18) de plateaux contenus dans l'enceinte, les substrats reposant sur les plateaux, le dispositif de traitement comprenant en outre un générateur (32) d'une tension (U3) alternative périodique comprenant une succession d'impulsions, et un circuit électronique d'interface (34) adapté à relier électriquement alternativement le générateur aux plateaux du premier groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du premier groupe et aux plateaux du deuxième groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du deuxième groupe.

Description

DESCRIPTION
DISPOSITIF DE TRAITEMENT ASSISTE PAR PLASMA
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR18/72514 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine technique
[0001] La présente demande concerne un dispositif de traitement de pièces, notamment de substrats semiconducteurs, par exemple destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques .
Technique antérieure
[0002] Un procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque peut comprendre une étape de dépôt d'une couche isolante électriquement sur une face d'un substrat semiconducteur, notamment un substrat en silicium, par exemple selon un procédé de dépôt chimique en phase vapeur avec assistance par plasma ou PECVD (sigle anglais pour Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition) .
[0003] Les substrats à traiter peuvent être disposés sur des plateaux placés dans une enceinte d'un dispositif de traitement. Le procédé PECVD est une technique de dépôt par voie sèche, c'est-à-dire à partir d'une phase gazeuse. Elle utilise des gaz précurseurs qui sont injectés dans l'enceinte et le dépôt résulte de la décomposition de ces gaz par une réaction chimique à la surface des substrats. Dans le procédé PECVD, la réaction chimique est assistée par une décharge électrique radiofréquence (RF) qui ionise les gaz et forme un plasma. Chaque plateau agit comme conducteur thermique et de contact radiofréquence avec le substrat semiconducteur associé. Les plateaux sont reliés à un générateur de tension de façon à former une alternance de cathodes et d'anodes et un plasma est généré entre chaque paire de plateaux adjacents. Les gaz précurseurs vont se décomposer pour former un dépôt de couche mince sur la face de chaque substrat opposée à la face au contact avec le plateau.
[0004] La puissance électrique à fournir par le générateur de tension pour la formation du plasma dépend du nombre de plateaux reliés au générateur. La tendance est à l'augmentation du nombre de plateaux traités simultanément. Il peut alors être nécessaire d'utiliser plusieurs générateurs de tension, chacun étant relié à une partie des plateaux à traiter. Le coût de fabrication du dispositif de traitement des plateaux peut alors être élevé.
Résumé de 1 ' invention
[0005] Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier au moins en partie les inconvénients des dispositifs de traitement assisté par plasma décrits précédemment.
[0006] Un mode de réalisation prévoit un dispositif de traitement de substrats conducteurs, semiconducteurs ou isolants, le dispositif comprenant une enceinte, un premier groupe de plateaux et un deuxième groupe de plateaux contenus dans l'enceinte, les substrats reposant sur les plateaux, le dispositif de traitement comprenant en outre un générateur d'une tension alternative périodique comprenant une succession d'impulsions, et un circuit électronique d'interface adapté à relier électriquement alternativement le générateur aux plateaux du premier groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du premier groupe et aux plateaux du deuxième groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du deuxième groupe.
[0007] Selon un mode de réalisation, la tension alternative périodique comprend une alternance de premières et deuxièmes impulsions, et le circuit électronique d'interface est adapté à relier électriquement le générateur aux plateaux du premier groupe pour chaque première impulsion et aux plateaux du deuxième groupe pour chaque deuxième impulsion.
[0008] Selon un mode de réalisation, le générateur est adapté à fournir les premières et deuxièmes impulsions de la tension avec une durée de chaque première et deuxième impulsion comprise entre 1 ms et 100 ms.
[0009] Selon un mode de réalisation, le générateur est adapté à fournir la tension à une amplitude maximale comprise entre 300 V et 500 V.
[0010] Selon un mode de réalisation, le générateur est adapté à fournir la tension à une fréquence comprise entre 10 kHz et 13,56 MHz .
[0011] Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins un circuit d'apport d'un mélange gazeux dans 1 ' enceinte .
[0012] Un mode de réalisation prévoit également un procédé de traitement de substrats conducteurs, semiconducteurs ou isolants, comprenant les étapes suivantes :
placement dans une enceinte d'un premier groupe de plateaux et d'un deuxième groupe de plateaux, les substrats reposant sur les plateaux ;
fourniture par un générateur d'une tension alternative périodique comprenant une succession d'impulsions ; et connexion électrique par un circuit électronique d'interface du générateur alternativement aux plateaux du premier groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du premier groupe et aux plateaux du deuxième groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du deuxième groupe. [0013] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la réalisation d'un dépôt chimique en phase vapeur avec assistance par plasma sur les substrats.
[0014] Selon un mode de réalisation, les substrats sont des substrats semiconducteurs destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques.
Brève description des dessins
[0015] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0016] la figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un exemple de dispositif de traitement de substrats assisté par plasma ;
[0017] la figure 2 est un chronogramme de signaux utilisés lors du fonctionnement du dispositif de traitement représenté en figure 1 ;
[0018] la figure 3 représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation d'un dispositif de traitement de substrats assisté par plasma ;
[0019] la figure 4 représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation du circuit d'interface du dispositif de traitement représenté en figure 3 ; et
[0020] la figure 5 est un chronogramme de signaux utilisés lors du fonctionnement du dispositif de traitement représenté en figure 3.
Description des modes de réalisation
[0021] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés .
[0022] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., il est fait référence à la direction verticale. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient à
10 % près, de préférence à 5 % près.
[0023] Un mode de réalisation va être décrit pour un dispositif de traitement assisté par plasma adapté à la mise en oeuvre d'un procédé PECVD notamment pour le dépôt d'une couche isolante électriquement sur une face d'un substrat semiconducteur, notamment un substrat en silicium, destiné à la réalisation d'une cellule photovoltaïque . Toutefois, il est clair que la présente invention peut être mise en oeuvre avec tout type de traitement assisté par plasma dans lequel un nombre important de substrats sont traités simultanément.
11 peut s'agir notamment d'un procédé de dépôt par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma (PAMBE, acronyme anglais pour Plasma Assisted Molecular-Beam Epitaxy) . Par ailleurs, dans la présente description, on utilise le terme "connecté" pour désigner une liaison électrique directe, sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et le terme "couplé" ou le terme "relié", pour désigner soit une liaison électrique directe (signifiant alors "connecté") soit une liaison via un ou plusieurs composants intermédiaires (résistance, condensateur, etc.).
[0024] La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un exemple d'un dispositif 10 de traitement de substrats semiconducteurs adapté à la mise en oeuvre d'un procédé PECVD. [0025] Le dispositif 10 comprend une enceinte 12 dans laquelle une pression réduite est maintenue. Le dispositif 10 comprend en outre un support, non représenté, sur lequel sont disposés des plateaux 14. Les plateaux peuvent être introduits dans l'enceinte 12 ou retirés de l'enceinte 12 par une porte, non représentée, par exemple prévue à une extrémité de l'enceinte 12. Chaque plateau 14, par exemple en graphite, peut recevoir au moins un substrat semiconducteur, non représenté. Les substrats semiconducteurs et les plateaux 14 sont disposés sensiblement horizontalement dans l'enceinte 12. A titre de variante, les plateaux 14 et les substrats semiconducteurs peuvent être disposés sensiblement verticalement dans l'enceinte 12.
[0026] Chaque plateau 14, par exemple en graphite, peut recevoir au moins un substrat semiconducteur, de préférence au moins deux substrats semiconducteurs, par exemple quatre substrats semiconducteurs. Les substrats semiconducteurs sont disposés sensiblement horizontalement sur les plateaux 14. Selon un mode de réalisation, l'écartement entre les plateaux 14 est sensiblement constant, par exemple compris entre 10 mm et 20 mm. Le nombre de plateaux 14 peut être compris entre 5 et 100. L'épaisseur maximale de chaque plateau 14 est comprise entre 1 mm et 10 mm par exemple de l'ordre de 5 mm. Chaque substrat semiconducteur peut avoir une épaisseur comprise entre 100 ym et 200 ym. Chaque substrat peut, en vue de dessus, avoir une forme sensiblement carrée dont le côté est compris entre 100 mm et 220 mm. A titre de variante, chaque substrat peut, en vue de dessus, avoir une forme carrée ou sensiblement carrée (connue généralement sous les expressions carré plein ou pseudo-carré), rectangulaire ou circulaire.
[0027] Le dispositif 10 comprend des réservoirs, non représentés, de gaz précurseurs et éventuellement d'un gaz neutre. Les réservoirs sont reliés à un panneau de commande, non représenté, adapté à réaliser un mélange des gaz précurseurs et éventuellement du gaz neutre. Le panneau de commande est relié à l'enceinte 12 par une vanne, qui lorsqu'elle est ouverte, permet l'introduction du mélange gazeux dans l'enceinte par une buse d'apport. Le dispositif
10 comprend une pompe à vide, non représentée, reliée à l'enceinte 12 par une vanne qui, lorsqu'elle est ouverte, permet l'aspiration du mélange gazeux présent dans l'enceinte 12 par une buse d'aspiration. Le dispositif 10 comprend en outre des éléments chauffants, non représentés, entourant l'enceinte 12 et permettant de commander la température des plateaux 14 et du mélange gazeux dans l'enceinte 12. Les éléments chauffants peuvent être commandés pour obtenir une température uniforme dans l'enceinte 12 ou pour obtenir un gradient de température dans l'enceinte 12, par exemple selon la direction verticale. Selon le traitement réalisé, la température dans l'enceinte 12 peut être régulée entre 200°C et 600 °C .
[0028] En fonctionnement, des gaz précurseurs sont injectés dans l'enceinte 12 et le dépôt résulte de la décomposition de ces gaz par une réaction chimique à la surface des substrats. Dans le procédé PECVD, la réaction chimique est assistée par une décharge électrique radiofréquence (RF) qui ionise les gaz et forme un plasma. Dans ce but, les plateaux 14 doivent être reliés à un générateur électrique d'une tension alternative. Toutefois, la puissance électrique à fournir par plateau 14 est généralement supérieure à 150 W. Lorsque le nombre de plateaux 14 traités simultanément est supérieur à par exemple 70, les générateurs électriques adaptés à fournir les puissances électriques demandées ont un coût trop élevé.
11 est alors connu de répartir les plateaux 14 en deux groupes 16 et 18 de plateaux qui peuvent être superposés dans l'enceinte 12 et d'utiliser un premier générateur 20 d'une première tension alternative U1 et un deuxième générateur 22 d'une deuxième tension alternative U2. Le premier générateur 20 est relié électriquement aux plateaux 14 du premier groupe 16 lorsque ceux-ci sont placés dans l'enceinte 12 et le deuxième générateur 22 est relié électriquement aux plateaux 14 du deuxième groupe 18 lorsque ceux-ci sont placés dans 1 ' enceinte 12.
[0029] Chaque plateau 14 agit comme conducteur thermique et de contact radiofréquence avec le substrat semiconducteur associé. Les plateaux 14 du premier groupe 16 sont reliés au premier générateur 20 et les plateaux 14 du deuxième groupe 18 sont reliés au deuxième générateur 22 de façon à former une alternance de cathodes et d'anodes et un plasma est généré entre chaque paire de plateaux 14 adjacents. Les gaz précurseurs vont se décomposer pour former un dépôt de couche mince sur la face de chaque substrat opposée à la face au contact avec le plateau 14.
[0030] La figure 2 représente un chronogramme des tensions U1 et U2 fournies respectivement par les générateurs 20 et 22. Les impulsions de tension fournies par le premier générateur 20 peuvent être décalées par rapport aux impulsions de tension fournies par le deuxième générateur 22.
[0031] Selon un mode de réalisation, les tensions U1 et U2 fournies par les générateurs 20 et 22 sont des tensions alternatives périodiques à une fréquence comprise entre 10 kHz et 13,56 MHz. Selon un mode de réalisation, l'amplitude maximale des tensions U1 et U2 est comprise entre 300 V et 500 V. La durée de chaque impulsion de la tension U1 ou U2 est comprise entre 1 ms et 100 ms.
[0032] Un inconvénient du dispositif 10 représenté en figure 1 est qu'il requiert l'utilisation d'au moins deux générateurs de tension alternative et peut présenter un coût de fabrication important. [0033] La figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif de traitement 30. Le dispositif de traitement 30 comprend l'ensemble des éléments du dispositif de traitement 10 représenté en figure 1 à la différence que les générateurs 20 et 22 sont remplacés par un générateur électrique 32 unique fournissant une tension alternative U3 entre des bornes B+ et B- .
[0034] Le dispositif de traitement 30 comprend, en outre, un circuit d'interface 34. Le générateur 32 est relié au circuit d'interface 34 et le circuit d'interface 34 est relié aux plateaux 14 du premier groupe 16 et aux plateaux 14 du deuxième groupe 18. Selon un mode de réalisation, le circuit d'interface 34 comprend :
[0035] - une borne B1 reliée à la borne B+ du générateur 32 et une borne B2 reliée à la borne B- du générateur 32 ;
[0036] - une borne B3 reliée à une moitié des plateaux 14 du groupe 16 et une borne B4 reliée à l'autre moitié des plateaux 14 du groupe 16, le circuit d'interface 34 fournissant une tension U4 entre les bornes B3 et B4 ; et
[0037] - une borne B5 reliée à une moitié des plateaux 14 du groupe 18 et une borne B6 reliée à l'autre moitié des plateaux 14 du groupe 18, le circuit d'interface 34 fournissant une tension U5 entre les bornes B5 et B6.
[0038] Selon un mode de réalisation, la tension U3 est une tension alternative périodique à une fréquence comprise entre 10 kHz et 13,56 MHz, de préférence entre 10 kHz et 440 kHz . La tension U3 peut être pulsée et comprend alors une succession périodique d'impulsions, la tension U3 étant égale, sur chaque impulsion, à la tension alternative périodique à une fréquence comprise entre 10 kHz et 13,56 MHz. La durée de chaque impulsion peut varier entre 1 ms et 100 ms. La période entre deux impulsions successives peut varier entre 10 ms et 500 ms. Selon un mode de réalisation, la tension U3 est transmise alternativement sur U4 et U5. De ce fait, lorsque la tension U3 est pulsée, les impulsions de la tension U3 sont transmises alternativement sur U4 et U5. Selon un mode de réalisation, l'amplitude maximale de la tension U3 est comprise entre 300 V et 500 V. Selon un mode de réalisation, l'amplitude maximale des tensions U4 et U5 est comprise entre 300 V et 500 V.
[0039] La figure 4 représente, de façon partielle et schématique, un mode de réalisation du circuit d'interface 34 du dispositif de traitement 30 représenté en figure 3.
[0040] Le circuit d'interface 34 comprend un premier transistor bipolaire à grille isolée (IGBT, de l'anglais Insulated Gâte Bipolar Transistor) Tl dont le collecteur est connecté à la borne B1 et dont l'émetteur est connecté à la borne B3. Le circuit d'interface 34 comprend en outre un deuxième transistor IGBT T2 dont le collecteur est connecté à la borne B1 et dont l'émetteur est connecté à la borne B5. Le circuit d'interface 34 comprend en outre un générateur 36 d'un signal de commande S connecté à la grille du transistor Tl et reliée à la grille du transistor T2 par l'intermédiaire d'un inverseur INV. La borne B2 est connectée aux bornes B4 et B6.
[0041] La figure 5 représente un chronogramme de la tension U3 fournie par le générateur 32, du signal S, de la tension U4, de l'inverse du signal S et de la tension U5.
[0042] Lorsque le signal S est à l'état haut, le transistor
Tl est passant et le transistor T2 est bloqué. La borne B1 est alors reliée à la borne B3. Lorsque le signal S est à l'état bas, le transistor Tl est bloqué et le transistor T2 est passant. La borne B1 est alors reliée à la borne B5. [0043] Selon un mode de réalisation, le signal S est un signal carré périodique. La tension U3 comprend une succession périodique d'impulsions. Elle comprend alternativement une phase ton où la tension U3 est égale à une tension alternative périodique à une fréquence comprise entre 10 kHz et 13,56 MHz et une phase t0ff où la tension U3 est sensiblement nulle. La période du signal S est égale au double de la période entre deux impulsions de la tension U3. Le rapport cyclique des impulsions, c'est-à-dire le rapport entre la durée de la phase ton et la période des impulsions est compris entre 1 % et 90 %. La durée de chaque impulsion de la tension U3, U4 ou U5 est comprise entre 1 ms et 100 ms.
[0044] Selon un mode de réalisation, chaque substrat est un substrat conducteur, semiconducteur ou isolant et le dispositif 30 est utilisé pour le dépôt d'une couche mince, par exemple une couche diélectrique, sur la face supérieure de chaque substrat. A titre de variante, le dispositif de traitement peut être utilisé pour réaliser des opérations de gravure de substrats semiconducteurs, notamment des opérations de gravure plasma. La couche diélectrique peut être une couche de nitrure de silicium (SiNx) , d'oxyde de silicium (SiOx) , d'oxynitrure de silicium (SiOxNy) , de carbure de silicium (SiC) , de carbonitrure de silicium (SiCN) , d'oxyde d'aluminium (A10x) , du verre de silicate de bore, du verre de silicate de phosphore, ou du silicium amorphe dopé au bore ou au phosphore ou intrinsèque. Les gaz introduits dans l'enceinte 12 peuvent être choisis dans le groupe comprenant le silane (SiH4) , l'ammoniac (NH3) , le triméthylaluminium (TMA) , le protoxyde d'azote (N2O) , le trifluorure d'azote (NF3) , le méthane (CH4) , le trichlorure de bore (BCI3) , du dioxygène (O2) , l'azote (N2) , l'argon (Ar) , le diborane (B2H6) , et la phosphine (PH3) . L'épaisseur de la couche déposée peut être comprise entre 10 nm et 200 nm, par exemple de l'ordre de 40 nm. L'alternance des impulsions des tensions U4 et U5 permet de maintenir une distribution des gaz suffisante pour alimenter les deux groupes 16, 18 de plateaux 14. Le système de pompage sous vide et de régulation de pression peut être mis en marche de façon à maintenir une pression dans l'enceinte 12 comprise entre 67 Pa (environ 0,5 Torr) et 667 Pa (environ 5 Torr) .
[0045] Un avantage du mode de réalisation du dispositif de traitement 30 représenté en figure 3 est qu'il comprend un seul générateur 32 de tension alternative utilisé pour la génération d'un plasma dans le dispositif de traitement 30.
[0046] Un avantage du mode de réalisation du dispositif de traitement 30 représenté en figure 3 est que l'amplitude maximale de la tension U3 fournie par le générateur de tension 32 est sensiblement identique à l'amplitude maximale des tensions U1 et U2 fournies par les générateurs de tension 20 et 22 du dispositif de traitement 10 représenté en figure 1.
[0047] Un avantage du mode de réalisation du dispositif de traitement 30 représenté en figure 3 est qu'il présente un coût de fabrication inférieur au coût de fabrication du dispositif de traitement 10 représenté en figure 1.
[0048] Un avantage de ces modes de réalisation est qu'ils ne nécessitent que quelques composants élémentaires pour être implémentés et sont donc relativement peu coûteux.
[0049] Des modes de réalisation particuliers ont été décrits.
Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les transistors IGBT composant le circuit d'interface 34 peuvent être remplacés par des transistors à effet de champ à grille isolée plus couramment nommés MOSFET (sigle anglais de Métal Oxide Semiconductor Field Effect) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement (30) de substrats conducteurs, semiconducteurs ou isolants, le dispositif comprenant une enceinte (12), un premier groupe (16) de plateaux (14) et un deuxième groupe (18) de plateaux contenus dans l'enceinte, les substrats reposant sur les plateaux, le dispositif de traitement comprenant en outre un générateur (32) d'une tension (U3) alternative périodique comprenant une succession d'impulsions, et un circuit électronique d'interface (34) adapté à relier électriquement alternativement le générateur aux plateaux du premier groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du premier groupe et aux plateaux du deuxième groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du deuxième groupe.
2. Dispositif de traitement selon la revendication 1, dans lequel la tension (U3) alternative périodique comprend une alternance de premières et deuxièmes impulsions, et dans lequel le circuit électronique d'interface (34) est adapté à relier électriquement le générateur aux plateaux (14) du premier groupe (16) pour chaque première impulsion et aux plateaux du deuxième groupe (18) pour chaque deuxième impulsion .
3. Dispositif de traitement selon la revendication 2, dans lequel le générateur (32) est adapté à fournir les premières et deuxièmes impulsions de la tension (U3) avec une durée de chaque première et deuxième impulsion comprise entre 1 ms et 100 ms.
4. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le générateur (32) est adapté à fournir la tension (U3) à une amplitude maximale comprise entre 300 V et 500 V.
5. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le générateur (32) est adapté à fournir la tension (U3) à une fréquence comprise entre 10 kHz et 13,56 MHz.
6. Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au moins un circuit d'apport d'un mélange gazeux dans l'enceinte.
7. Procédé de traitement de substrats conducteurs, semiconducteurs ou isolants, comprenant les étapes suivantes : placement dans une enceinte (12) d'un premier groupe (16) de plateaux (14) et d'un deuxième groupe (18) de plateaux, les substrats reposant sur les plateaux ; fourniture par un générateur (32) d'une tension (U3) alternative périodique comprenant une succession d'impulsions ; et connexion électrique par un circuit électronique d'interface (34) du générateur alternativement aux plateaux du premier groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du premier groupe et aux plateaux du deuxième groupe d'où il résulte la formation d'un plasma entre les plateaux du deuxième groupe.
8. Procédé selon la revendication 7, comprenant la réalisation d'un dépôt chimique en phase vapeur avec assistance par plasma sur les substrats.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les substrats sont des substrats semiconducteurs destinés à la fabrication de cellules photovoltaïques.
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