Brevet FR3059825A1 — publié le 20180608

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine de la fabrication des dispositifs à semi-conducteurs, en particulier des cellules solaires ou des composants opto-électroniques. Elle concerne plus particulièrement la fabrication de dispositifs à base de substrat en forme de plaque, par exemple de silicium. Elle concerne en particulier un procédé de fabrication intégré et un dispositif à semi-conducteur ayant une surface texturée et/ou passivée obtenu selon ce procédé. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE L'industrie microélectronique et photovoltaïque utilise des plaques de matériau semi-conducteur cristallin, en général de silicium monocristallin ou polycristallin, à la base de la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs, tels que transistors, cellules solaires ou détecteurs opto-électroniques. On utilise aussi des plaques de germanium dans la fabrication de détecteurs infrarouge. Ces plaques sont fabriquées à partir d'un barreau de matériau semiconducteur cristallin. On découpe le barreau en utilisant une scie à fil pour former les plaques de faible épaisseur. Cette découpe produit des défauts de sciage sur la ou les surface(s) sciée(s). Dans le présent document, les défauts de sciage incluent une rugosité multi-échelle, la présence de défauts cristallins et la présence de contaminants métalliques ou carbonés. Plus particulièrement, la rugosité multi-échelle comprend au moins une rugosité à l'échelle nanométrique et une autre rugosité à l'échelle micrométrique. Parfois, la rugosité multi-échelle comporte aussi une rugosité à l'échelle sub-millimétrique ou même à l'échelle millimétrique. Les défauts cristallins comprennent des portions de surface amorphisée ou décristallisée par abrasion. Les contaminants métalliques comprennent notamment des particules de nickel et/ou de fer provenant du fil de la scie. Les zones de défauts cristallins comportent généralement une concentration relativement élevée en contaminants métalliques ou carbonés. De plus, la répartition des défauts de sciage n'est pas uniforme sur la surface sciée. Les procédés de fabrication de dispositifs à semi-conducteur requièrent un grand nombre d'étapes successives de traitement de nettoyage de surface, de dépôt 3059825 2 et/ou de gravure. Dans un tel procédé de fabrication, plusieurs alternances d'étapes humides et d'étapes sèches sont appliquées à une même plaque. Dans le présent document, on entend par étape de traitement humide ou étape humide, une étape dans laquelle au moins une partie de la plaque est 5 exposée à un liquide. Par opposition, on entend par étape de traitement sec ou étape sèche, une étape dans laquelle la plaque n'est exposée aucun liquide. Pour enlever les défauts résultant de la gravure à la scie, on utilise généralement une première étape de gravure humide (« wet etching » en anglais). La gravure humide permet non seulement de réduire la rugosité de surface mais 10 aussi d'enlever des bavures et résidus de découpe, de réduire les défauts cristallins et de réduire la concentration en contaminants métalliques ou carbonés. La gravure humide d'une plaque de silicium est classiquement réalisée dans un bain d'hydroxyde de potassium (KOH) dilué dans de l'eau désionisée (DIW) ou un mélange de KOH dilué dans DIW et un additif ou encore du tétraméthylammonium 15 hydroxyde (TMAH). On utilise aussi une étape de gravure humide dans un bain d'hydroxyde de potassium (KOH) éventuellement dilué dans de l'alcool isopropyl (IPA) ou de DIW ou du tétraméthylammonium hydroxyde (TMAH) pour texturer ou nettoyer la surface de silicium. Par ailleurs, on utilise un bain de chlorure d'hydrogène (HCI) pour l'élimination d'impuretés métalliques. On utilise un bain de 20 fluorure d'hydrogène (HF) pour graver du dioxyde de silicium (SiO2). Les étapes de traitement en phase liquide présentent l'avantage d'un coût réduit. On utilise aussi des étapes de traitement sec pour la gravure ou le dépôt de couches minces. Par exemple, on utilise la technique de dépôt assisté par plasma (PECVD) dans un réacteur à couplage capacitif pour déposer une couche 25 à base de silicium. On utilise aussi la technique de dépôt de couche atomique à partir de précurseurs organométalliques pour former une couche de passivation, par exemple d'alumine. D'autre part, on utilise la technique de gravure assistée par plasma dans un réacteur à couplage capacitif ou à ions réactifs pour enlever une couche de masque. On utilise aussi la technique de gravure laser pour former 30 des points de contact. Certaines étapes de traitement sec nécessitent d'être réalisées à basse pression dans une chambre à vide. Les étapes de traitement sec ont cependant l'inconvénient d'être très coûteuses en matériel. En particulier, les appareils de dépôt ou de gravure assistés par plasma à basse pression ou de dépôt de couche atomique nécessitent un système de pompage sous vide et un 3059825 3 système de contrôle de la pression et du débit des gaz pour éviter toute contamination. Le maintien de la chambre de traitement sous vide ou à basse pression permet d'éliminer les particules qui risquent de contaminer les parois de la chambre de traitement et au final les surfaces du dispositif à semi-conducteur 5 en cours de traitement. Lors d'un dépôt ou d'une gravure assisté par plasma, le plasma peut incorporer des microparticules adsorbées sur les parois de la chambre de traitement et modifier ainsi les réactions physico-chimiques entre le plasma et la surface à traiter. Il est donc essentiel de maintenir la chambre de traitement parfaitement propre et à l'abri des particules. En microélectronique, la 10 totalité du procédé de fabrication est réalisée en salle blanche de manière à éliminer les microparticules de l'air ambiant. A titre d'exemple, un procédé classique de fabrication de cellule solaire à partir d'une plaque de silicium comporte les principales étapes suivantes : enlèvement des défauts résultant du sciage au fil de la plaque de silicium par 15 gravure humide (KOH/DIW), texturation (KOH/DIW/IPA), nettoyage chimique humide, diffusion de bore, enlèvement par voie humide des verres de bore et zones riches en bore, dépôt par PECVD d'un masque sur la face arrière, texturation humide, nettoyage chimique humide, diffusion de phosphore, enlèvement par voie humide du masque et du verre de phosphore, dépôt de 20 couches minces de passivation sur la face avant, dépôt de couches minces de passivation sur la face arrière, formation d'ouvertures de contact par laser sur la face arrière, impression de contacts métalliques sur la face avant et sur la face arrière, isolation par laser. Les plaques de semi-conducteur cristallin, en particulier de silicium ou de 25 germanium, sont généralement en forme de disque à faces planes et parallèles. Néanmoins, le sciage peut aussi produire un défaut de planéité du substrat. A titre d'exemple, un substrat ayant une épaisseur moyenne de 180 micromètres, peut présenter des variations en épaisseur de ±15 micromètres sur une longueur de 156 mm. 30 Afin de réduire le coût des dispositifs photovoltaïques et le coût de l'électricité photovoltaïque produite, l'industrie photovoltaïque vise à utiliser des plaques de silicium cristallin d'épaisseur de plus en plus fine. On trouve aujourd'hui des plaques de 120 micromètres d'épaisseur. Des plaques d'épaisseur inférieure à 100 micromètres sont aussi considérées dès à présent. 3059825 4 Du fait de cette réduction d'épaisseur, le risque augmente de casser ces plaques lors des différentes étapes de manipulation, de transfert et de traitement. Un des buts de l'invention est de réduire le risque de casse d'une plaque semi-conductrice cristalline de faible épaisseur pendant la fabrication d'un 5 dispositif à semi-conducteur. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteur. 10 Plus particulièrement, on propose selon l'invention un procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteur comprenant les étapes suivantes : a) positionnement d'une plaque de matériau semi-conducteur cristallin à l'intérieur d'une enceinte à vide d'un réacteur de traitement par plasma, la plaque ayant une première face et une 15 deuxième face, la plaque ayant des défauts de surface produits par sciage, la première face étant disposée de manière à être exposée à un traitement plasma ; k) traitement de gravure par plasma de la première face, de manière à enlever à sec les défauts de surface produits par sciage sur la 20 première face et à générer une zone gravée sur la première face ; d) traitement assisté par plasma de la zone gravée sur la première face pour générer une zone nano-texturée sur la première face ; e) suite à l'étape d), traitement de passivation à sec appliqué à la zone nano-texturée sur la première face pour générer une zone 25 nano-texturée passivée sur la première face. Ce procédé de fabrication de cellules solaires à base de silicium ou de détecteurs à base de germanium permet de manipuler des plaques, tout en limitant le risque de casse en remplaçant les étapes humides par des étapes sèches. 30 Le procédé est tout particulièrement intéressant pour le traitement de plaques minces, ayant une épaisseur inférieure ou égale à 200 pm, ou même 120 pm, et de préférence inférieure à 100 pm. De façon particulièrement avantageuse, on réalise ainsi l'enlèvement des défauts de sciage, notamment les défauts cristallins et les contaminants 3059825 5 métalliques ou carbonés, et la texturation qui permettent d'atteindre un haut niveau de passivation de surface. Selon un mode de réalisation particulier et avantageux, l'étape k) comprend les étapes suivantes : 5 b) gravure par plasma radiofréquence de la première face de la plaque dans un milieu gazeux de gaz fluoré, par exemple de trifluorure d'azote pur, dans des conditions de pression et de débit gazeux adaptées pour générer une vitesse de gravure supérieure ou égale à une dizaine de nanomètres par seconde, pendant une durée de gravure adaptée pour enlever les défauts de surface induits 10 par sciage y compris les éventuelles contaminations métalliques, et générer la zone gravée sur la première face ; c) suite à l'étape b), gravure par plasma radiofréquence de la zone gravée sur la première face de la plaque dans un mélange gazeux d'un gaz fluoré et de dihydrogène, dans des conditions de pression et de débit gazeux adaptées 15 pour générer une vitesse de gravure inférieure ou égale à quelques nanomètres par seconde, pendant une durée de gravure adaptée pour générer une zone micro-texturée sur la première face. De façon avantageuse, on applique une puissance radio-fréquence d'intensité décroissante en fonction du temps pendant l'étape c). 20 D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - l'étape d) comprend l'exposition de la première face à un plasma dans un mélange gazeux de gaz fluoré et de dioxygène, le plasma étant généré dans 25 des conditions de pression, de débit gazeux et de durée adaptées pour générer la zone nano-texturée sur la première face ; - l'étape d) est réalisée dans le même réacteur que l'étape k), l'étape d) comprenant l'exposition de la première face à un plasma de gravure de type à ions réactifs. 30 A titre d'exemple non limitatif, pendant l'étape d), l'électrode en contact avec la deuxième face est reliée à une source d'alimentation électrique radiofréquence et l'autre électrode est reliée électriquement à la terre. Selon un aspect particulier du procédé, l'étape e) de traitement de passivation comprend les étapes suivantes : 3059825 6 e1) nettoyage de la première surface par plasma de dihydrogène ; e2) dépôt d'une couche mince de passivation de surface par dépôt assisté par plasma ou par dépôt de couche atomique à partir d'un précurseur organométallique. 5 De façon préférentielle, l'étape e2) comprend le dépôt assisté par plasma d'une couche mince de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H), d'oxyde de silicium amorphe hydrogéné (a-SiOx:H), de nitrure de silicium amorphe hydrogéné (aSiNx:H), d'oxynitrure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiONx:H), de carbure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiCx:H) ou le dépôt d'une couche mince d'alumine 10 (A1203) par dépôt de couche atomique à partir d'un précurseur organométallique. Avantageusement, le procédé comprend en outre les étapes suivantes : f) positionnement de la plaque de matériau semi-conducteur cristallin à l'intérieur de l'enceinte à vide du réacteur de traitement par plasma à couplage capacitif, la deuxième face étant disposée 15 de manière à être exposée à un traitement plasma et ; g) traitement de gravure par plasma de la deuxième face de la plaque, de manière à enlever les défauts de surface produits par sciage sur la deuxième face et à générer une zone gravée sur la deuxième face ; 20 i) traitement de passivation à sec appliqué à la deuxième face pour générer une zone passivée sur la deuxième face. De préférence, le procédé comprend en outre une étape h) de traitement assisté par plasma de la zone gravée sur la deuxième face pour générer une zone nano-texturée sur la deuxième face. 25 De préférence, le matériau semiconducteur de la plaque est du silicium. Selon un aspect particulier, la plaque a une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres. L'invention propose également un dispositif à semi-conducteur comprenant une plaque en matériau semi-conducteur cristallin et ayant une face 30 comprenant une zone nano-texturée comprenant des micro-structures et des nano-structures, les nano-structures étant en forme de pics pointus, et ladite zone nano-texturée de la première face, respectivement et/ou de la deuxième face, ayant une rugosité de surface comprise entre 250 nm et 1 pm. Selon un mode de réalisation particulier et avantageux, le matériau semi- 3059825 7 conducteur est du silicium cristallin, le dispositif comprenant une zone nanotexturée passivée comprenant une couche mince de passivation de surface en silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H), oxyde de silicium amorphe hydrogéné (aSiOx:H), nitrure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiNx:H), oxynitrure de silicium 5 amorphe hydrogéné (a-SiONx:H), carbure de silicium amorphe hydrogéné (a- SiCx:H) ou en alumine (A1203). Avantageusement, la plaque a une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres. L'invention s'applique à la fabrication de cellules photovoltaïques, de 10 photo-détecteurs ou à des dispositifs pour lesquels la surface effective doit être augmentée, par exemple des batteries. L'invention s'applique en outre à des dispositifs dans lesquels on souhaite modifier la rugosité de surface pour changer la mouillabilité. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION 15 La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un exemple du procédé selon 20 un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente des images de microscopie électronique de la surface d'une plaque de silicium illustrant différents résultats de l'étape b) de gravure assistée par plasma en fonction des conditions opérationnelles de pression et de débit gazeux ; 25 - la figure 3 représente des images de microscopie électronique de la surface d'une plaque de silicium après découpe à la scie (Fig. 3A), respectivement après une étape b) de gravure rapide par plasma (Fig. 3B), et après une étape c) de gravure lente par plasma (Fig. 3C) ; - la figure 4 représente des mesures de vitesse de gravure (ER) en 30 fonction de la pression, pour différentes valeurs de débit gazeux ; - la figure 5 représente une vue en coupe par microscopie électronique de la surface d'une plaque de silicium, après une étape d) de nano-texturation par plasma. Procédé 3059825 8 Sur la figure 1, on a représenté schématiquement les principales étapes d'un procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon un mode de réalisation de l'invention. Le procédé s'applique à une plaque 1 de matériau semi-conducteur 5 cristallin produite par sciage. Le sciage peut être de type humide (slurry saw) ou à sec, tel que par exemple un sciage au fil. Comme représenté en vue de coupe sur la figure 1 a), la plaque 1 comporte une première face 11 et une deuxième face 12. On note T l'épaisseur moyenne de la plaque 1 prise entre la première face 11 et la deuxième face 12. 10 En pratique, l'épaisseur T d'une plaque est déterminée par sa résistance mécanique. L'épaisseur d'une plaque dépend du matériau et du diamètre de la plaque. Les plaques de silicium de qualité industrielle ont une épaisseur variant d'environ 275 pm pour un diamètre de 51 mm à 775 pm pour un diamètre de 300 mm. Pour les applications photovoltaïques, on développe des plaques de silicium 15 de plus en plus minces. Dans un exemple particulier, l'épaisseur de la plaque est inférieure à 250 pm, ou même inférieure à une centaine de microns, et de préférence inférieure ou égale à environ 100 ilm. Suite à l'étape de sciage, la première face 11 comporte des défauts de surface 110 comprenant par exemple des rayures, des bavures ou des résidus de 20 sciage (voir Fig. 3A). De manière analogue, la deuxième face 12 comporte des défauts de surface 120 de même type. De manière générale, les défauts de surface 110, 120 comprennent une rugosité multi-échelle nanométrique et micrométrique, la présence de défauts cristallins et la présence de contaminants métalliques ou carbonés. Dans la suite de la description, on s'intéresse plus 25 particulièrement au traitement de la première face 11. Bien entendu, un procédé similaire peut s'appliquer de manière analogue à la deuxième face 12, de manière séquentielle ou simultanée selon le type de réacteur plasma utilisé. Le procédé comporte trois étapes principales : - une étape k) d'enlèvement à sec des défauts de surface induits par 30 sciage sur la première face de la plaque, cette étape pouvant se décomposer en deux étapes b) et c) illustrées en figure 1 ; - une étape de texturation à sec (étape d) sur la figure 1) ; et - une étape de passivation de surface à sec (étape e) sur la figure 1). Contrairement à la pratique générale, qui utilise une étape humide en 3059825 9 phase liquide (en général KOH/DIW ou TMAH/DIW) pour nettoyer et enlever les plus gros défauts résultant de la découpe à la scie de la plaque, on applique ici directement une étape sèche à la plaque comportant les défauts de surface dûs au sciage. Les étapes de texturation et de passivation sont aussi des étapes 5 sèches. Nous allons maintenant détailler un exemple de réalisation d'un procédé de fabrication basé sur les trois étapes principales indiquées ci-dessus. L'étape k) d'enlèvement à sec des défauts de surface induits par sciage sur la première face de la plaque se décompose avantageusement en deux 10 étapes b) et c). L'étape b) produit une gravure rapide qui vise à enlever les plus gros défauts de surface 110 de la première face 11 d'une plaque 1 de semi-conducteur cristallin découpée, par exemple par sciage au fil. La plaque 1 est ici de préférence une plaque de silicium cristallin. 15 De façon avantageuse, on applique une étape b) de gravure assistée par plasma dans un réacteur conventionnel de type PECVD. De préférence, on utilise un réacteur à couplage capacitif comprenant deux électrodes planes et parallèles, l'une des électrodes étant reliée électriquement à la terre et l'autre électrode étant reliée à une source de courant électrique, par exemple radio-fréquence (RF). La 20 distance inter-électrode est comprise entre 3 mm et 50 mm. Dans un exemple de réalisation particulier, l'électrode reliée à la terre est configurée pour servir de porte-échantillon. D'autres types de réacteurs plasma, par exemple du type à couplage inductif ou à antenne micro-onde, peuvent être utilisés sans sortir du cadre de la présente divulgation. 25 On dispose la plaque 1 comportant les défauts de surface 110, 120 dus au sciage à l'intérieur de la chambre à vide du réacteur de plasma. Par exemple, la deuxième face 12 de la plaque 1 est disposée sur l'électrode porte-échantillon. Ainsi, la première face 11 est disposée face à l'autre électrode pour être exposée au plasma de gravure. Cette étape va à l'encontre de l'utilisation courante d'un tel 30 réacteur qui veille à éviter soigneusement d'introduire des microparticules dans la chambre à vide d'un réacteur de plasma, ces microparticules étant susceptibles de polluer les parois du réacteur et donc les traitements ultérieurs de dépôt ou de gravure, ou encore se déposer sur le porte-échantillon et nuire au contact électrique entre la plaque et l'électrode porte-échantillon. Or, la plaque 1 3059825 10 comportant les défauts de surface dûs au sciage n'est ici soumise à aucune étape préalable de nettoyage par voie humide avant d'être disposée dans la chambre à vide du réacteur de plasma. Pour cette étape b), on forme un plasma de gravure à partir d'un gaz 5 fluoré, par exemple de trifluorure d'azote (NF3) pur, de tétrafluorure de silicium (SiF4) ou d'hexafluorure de soufre (SF6). Dans le réacteur, la température est comprise entre 150 °C et 300 °C (ou entre environ 43 K et 573 K). La puissance RF appliquée est comprise entre 0,07 W/cm2 et 3 W/cm2, cette gamme de puissance pouvant varier en fonction de la configuration du réacteur. La pression 10 et le débit en trifluorure d'azote (NF3) sont contrôlés précisément pour déterminer la vitesse de gravure et pour limiter la création de défauts sur la surface 11 de la plaque exposée au plasma de gravure de l'étape b). De façon particulièrement avantageuse, on utilise les paramètres de gravure suivants à l'étape b) : 15 - pression (P) en NF3 comprise entre 300 mTorr et 1000 mTorr ; - débit gazeux en NF3 compris entre 20 sccm et 200 sccm pour un réacteur plasma ayant un volume d'environ 16 L. L'homme du métier adaptera aisément les flux de gaz en fonction du volume du réacteur utilisé. 20 Dans ces conditions, l'étape b) génère une gravure rapide (par exemple de 10 à 20 nm/s, mais qui dépend de la densité de puissance et des autres paramètres du procédé) de la première surface 11. Par exemple, sous une pression de 0,5 Torr et un débit de 150 sccm, on obtient une vitesse de gravure de 12,9 nm/s. L'épaisseur gravée dépend de la durée de gravure et est de l'ordre de 25 quelques micromètres, en général entre 1 pm et 10 pm, par exemple d'environ 5 pm. La durée de gravure dépend de la vitesse de gravure, qui est fonction de la puissance RF, de la pression et du flux de gaz. La durée de gravure est en général comprise entre 5 min et 1 h. L'étape b) de gravure rapide permet d'enlever la plupart des défauts de surface 110 et de produire une zone gravée 111 telle 30 qu'illustrée sur la figure 1 b) en insert et sur les figures 2 et 3B. La rugosité de surface obtenue à l'issue de cette étape de gravure est de l'ordre de 1-2 pm sur une surface de 100x100 pm2. La figure 4 représente des mesures de vitesse de gravure (ER) d'une surface de silicium exposée à une étape b) de gravure par plasma, en fonction 3059825 11 d'une part de la pression (P) en trifluorure d'azote (NF3), et d'autre part pour différentes valeurs de débit de trifluorure d'azote (NF3). Les carrés correspondent à un débit de 20 sccm, les disques correspondent à un débit de 50 sccm, les triangles ayant une pointe vers le haut correspondent à un débit de 100 sccm et 5 les triangles ayant une pointe vers le bas correspondent à un débit de 150 sccm. On observe que la vitesse de gravure est maximale pour une pression de 0,5 Torr et pour un débit compris entre 20 sccm et 150 sccm. Dans ce cas, la vitesse de gravure (ER) est supérieure à 10 nm/s et atteint par exemple environ 13 nm/s pour un débit de 100 sccm ou de 150 sccm. 10 La figure 2 montre des images prises en microscopie électronique à balayage, de la première surface 11 d'une plaque de silicium après une étape b) de traitement par plasma de gravure de trifluorure d'azote (NF3). La dimension du champ représenté sur chaque image est d'environ 125 ilm. Les images sont disposées en lignes et en colonnes pour différentes valeurs de pression et pour 15 différentes valeurs de débit de trifluorure d'azote. Les différentes valeurs de pression sont respectivement, en partant de la ligne du haut : 300 mTorr pour la première ligne, 500 mTorr pour la deuxième ligne, 750 mTorr pour la troisième ligne et 1000 mTorr pour la quatrième ligne Les différentes valeurs de débit sont respectivement, en partant de la colonne de gauche : 20 sscm pour la première 20 colonne, 50 sscm pour la deuxième colonne, 100 sscm pour la troisième colonne, 150 sscm pour la quatrième colonne. Sur les images de la figure 2, on observe, dans tous les cas, que la plupart des plus gros défauts ont disparu. Cependant, la rugosité de surface résiduelle varie en fonction de la pression et du débit de trifluorure d'azote. En 25 particulier, dans la fenêtre de procédé où la pression de trifluorure d'azote est de 500 mTorr et le débit de 50 sccm ou de 100 sccm, et où la vitesse de gravure est maximale, on observe une rugosité de surface dans un domaine de fréquences spatiales d'ordre micrométrique, la rugosité à l'échelle millimétrique et/ou submicrométrique étant réduite après l'étape b). Une morphologie de surface 30 équivalente à celle des procédés de gravure acide est obtenue avec cependant des défauts cristallins provoqués par le fort bombardement ionique (voir Fig. 3B). De façon particulièrement avantageuse, on applique dans le même réacteur de plasma et suite à l'étape b) de gravure rapide, une autre étape c) de gravure plus lente que l'étape b). 3059825 12 Pour cette étape c), on forme un plasma de gravure à partir d'un mélange gazeux composé de trifluorure d'azote (NF3) et de dihydrogène (H2) par exemple. Dans le réacteur, la température est comprise entre 150 °C et 300 °C (ou entre environ 423 K et 573 K). La puissance RF appliquée est comprise entre 5 0,07 W/cm2 et 0,4 W/cm2. Selon une variante, la puissance RF appliquée diminue graduellement pendant cette étape c). La pression et le débit en trifluorure d'azote (NF3) et en dihydrogène (H2) sont contrôlés précisément pour ajuster la vitesse de gravure et pour modifier la texture de surface. De façon particulièrement avantageuse, dans le même réacteur qu'utilisé 10 à l'étape b) détaillée ci-dessus, on utilise les paramètres de gravure suivants à l'étape c) : - pression totale (P) comprise entre 500 mTorr et 2000 mTorr ; - proportion relative du mélange gazeux de NF3 - H2 comprise entre 100% de NF3 et 10% de NF3 ; 15 - débit total du mélange gazeux compris entre 20 sccm et 200 sccm. La durée de l'étape c) est d'environ 1 à 5 minutes. Dans ces conditions, l'étape c) génère une gravure douce de la première surface 110. Par exemple, sous une pression totale de 0,3 Torr de NF3 pur et un débit de 20 sccm, on obtient une vitesse de gravure de l'ordre de 1 à 10 nm/s, par 20 exemple ici de 2,6 nm/s (voir figure 4). L'étape c) de gravure douce permet d'apporter une finition à la zone gravée 111 et de produire une surface texturée 112 ayant une rugosité de surface analogue à la rugosité de surface produite par une gravure humide de type acide, comme illustré sur les figures 1c) et 3B. La gravure humide de type acide est utilisée habituellement pour texturer le silicium 25 multi-cristallin. Plus précisément, à la suite de l'étape b) de gravure plasma de NF3 et de l'étape c) de gravure plasma de mélange de NF3 et de H2 on obtient une surface texturée 112 ayant une rugosité de surface d'amplitude plus faible que la surface de la plaque issue du sciage et dont les fréquences spatiales sont situées 30 principalement dans le domaine micrométrique. Nous allons maintenant détailler un exemple d'étape de nano-texturation à sec, ou étape d) sur la figure 1. On applique une étape d) de nano-texturation assistée par plasma dans un réacteur de type PECVD. De façon particulièrement avantageuse, on utilise le 3059825 13 même réacteur à couplage capacitif que celui utilisé pour les étapes b) et c). La distance inter-électrode est comprise entre 3 mm et 100 mm. Toutefois, les branchements électriques des deux électrodes sont inversés : l'électrode porte-échantillon est ici reliée à une source de courant électrique radio-fréquence (RF) 5 tandis que l'autre électrode est reliée électriquement à la terre. Le réacteur de plasma fonctionne ainsi dans une configuration analogue à celle d'un réacteur de type RIE (reactive ion etching). Pour cette étape d), on forme un plasma de gravure à partir d'un mélange gazeux composé d'hexafluorure de soufre (SF6) et de dioxygène (02) par 10 exemple. Dans le réacteur, la température est comprise entre 70 °C et 300 °C (ou entre environ 343 K et 573 K). La puissance RF appliquée est comprise entre 0,16 W/cm2 et 1 W/cm2. La pression et le débit en hexafluorure de soufre (SF6) et en dioxygène (02) sont contrôlés précisément pour ajuster la texturation de surface. De façon particulièrement avantageuse, on utilise les conditions 15 opérationnelles suivantes à l'étape d) : - pression totale (P) comprise entre 10 mTorr et 200 mTorr ; - ratio de gaz (SF6/02) compris entre 1 et 2,5 ; - débit total du mélange gazeux compris entre 20 sccm et 200 sccm. La durée de l'étape d) est comprise entre 5 min et 30 min. L'épaisseur 20 gravée est d'environ 500 nm à 1 ilm. La rugosité de surface obtenue est d'ordre nanométrique avec des structures de 250 nm à 1 pm de haut et 200 nm à 1 pm de large, la hauteur des nanostructures étant prise dans le sens de l'épaisseur de la plaque et la largeur des nanostructures étant prise dans le sens transverse à l'épaisseur de la plaque. 25 Dans ces conditions, l'étape d) génère une surface nano-texturée 113 ayant une double fréquence spatiale à la fois dans le domaine micrométrique et dans le domaine nanométrique. La figure 5 illustre un exemple de surface nanotexturée 113 obtenue à l'issue des étapes b), c) et d) décrites ci-dessus. La surface nano-texturée 113 présente des pics pointus de différente taille et de 30 forme généralement conique. L'angle au sommet des pics est ici un angle obtu généralement inférieur à environ 45 degrés, certains pics ayant un angle au sommet inférieur à 30 degrés ou même inférieur à 10 degrés. Le procédé permet ainsi de réduire les trois principaux défauts de surface produits par sciage : la rugosité multi-échelle, les défauts cristallins et la 3059825 14 concentration en contaminants métalliques et/ou carbonés. Les étapes b), c) et d) permettent ainsi de fabriquer à sec une surface gravée, qui est quasiment exempte de défauts induits par sciage, notamment des défauts cristallins et des contaminants métalliques ou carbonés, et tout en 5 générant une autre rugosité de surface, la surface 113 étant doublement texturée. Plus précisément, la surface nano-texturée 113 présente une rugosité de surface à la fois dans un domaine de fréquences spatiales micrométriques et dans un domaine de fréquences spatiales nanométriques. Par contre, la rugosité à une échelle millimétrique et/ou sub-nanométrique est réduite. De plus, la texturation de 10 surface est maintenant répartie uniformément sur toute la surface traitée par plasma. L'étape de nano-texturation de surface à sec après enlèvement des défauts de surface est importante dans la fabrication de dispositifs photovoltaïques. En effet, la surface micro- et nano-texturée 113 permet de 15 réduire la réflectivité de cette surface et ainsi d'augmenter le piégeage de lumière incidente sur la face avant d'une cellule photovoltaïque ainsi texturée. L'étape de nano-texturation de surface à sec après enlèvement des défauts de surface est également très utile dans la fabrication de dispositifs à base de silicium cristallin dans lesquels la surface d'échange doit être augmentée sans 20 augmenter l'encombrement du dispositif, comme par exemple dans des batteries électriques. La rugosité de surface et la microstructure de la surface nano-texturée 113 sont clairement différentes de celles d'une surface texturée de manière classique comprenant des microstructures de forme pyramidale. 25 Nous allons maintenant détailler un exemple d'étape de passivation de surface à sec, ou étape e) sur la figure 1. Dans un exemple de réalisation, la passivation comporte deux étapes : e1) une première étape de préparation de surface à sec ; 30 e2) une deuxième étape de passivation de surface à sec. L'étape e1) de préparation de surface à sec consiste à former un plasma de gravure à partir de dihydrogène (H2) gazeux utilisé pur ou dilué dans un gaz neutre, tel que l'argon (Ar) ou l'hélium (He). L'étape e) est généralement effectuée dans une autre chambre de traitement plasma pour éviter une contamination 3059825 15 métallique. Une même plateforme (par exemple de type « cluster tool ») peut comporter plusieurs chambres de traitement plasma reliées les unes aux autres par un sas sous vide. Cette configuration permet d'éviter les contaminations entre un traitement de dépôt et un autre traitement de gravure, tout en évitant de casser 5 le vide. De façon alternative, on effectue l'étape e1) dans le même réacteur de plasma que l'une ou l'autre des étapes précédentes b), c) et/ou d). Pour cette étape el ), on utilise la configuration classique du réacteur à couplage capacitif dans laquelle l'électrode porte-échantillon est reliée électriquement à la terre et l'autre électrode est reliée à la source de courant RF. Dans le réacteur, la 10 température est comprise entre 150 °C et 300 °C (ouentre environ 423 K et 573 K). La distance inter-électrode est comprise entre 3 et 50 mm. La puissance RF appliquée est comprise entre 0,017 W/cm2 et 0,36 W/cm2. De façon particulièrement avantageuse, on utilise les conditions opérationnelles suivantes à l'étape el ) : 15 - pression (P) en H2 comprise entre 0,5 Torr et 3 Torr ; - débit gazeux en H2 compris entre 1 sccm et 100 sccm. Le plasma de dihydrogène permet d'enlever les atomes de fluor de la surface traitée. Le plasma de dihydrogène permet aussi d'enlever une éventuelle couche d'oxyde natif, pour permettre de préparer une surface adaptée à la 20 passivation. Le plasma de dihydrogène permet aussi de passiver la surface. L'étape e2) comporte l'application d'un procédé de dépôt de couche mince assisté par plasma de type PECVD. De façon particulièrement avantageuse, on effectue l'étape e2) dans le même réacteur de plasma que l'étape el ). Pour cette étape e2), on utilise de préférence une configuration 25 classique du réacteur à couplage capacitif dans laquelle l'électrode porte- échantillon est reliée électriquement à la terre et l'autre électrode est reliée à la source de courant RF. Dans le réacteur, la température est comprise entre 150 °C et 300 °C (ou entre environ 423 K et 573 K). La distance inter-électrode est comprise entre 3 et 50 mm. La puissance RF appliquée est comprise entre 0.01 30 W/cm2 et 0.2 W/cm2. On dépose une structure de passivation en couche mince comprenant au moins une couche mince de passivation de surface en un matériau choisi parmi : le silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H), l'oxyde de silicium amorphe hydrogéné (a-SiOx:H), le nitrure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiNx:H), l'oxynitrure de 3059825 16 silicium amorphe hydrogéné (a-SiON,:H), le carbure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiCx:H). L'homme du métier adaptera aisément les conditions opérationnelles de PECVD pour obtenir une couche mince de passivation de surface ayant la 5 composition et l'épaisseur désirée. Selon une variante, on effectue l'étape e2) dans un réacteur de dépôt de couche atomique (ALD pour « atomic layer deposition ») à partir de précurseurs organométalliques. Le réacteur ALD est avantageusement relié par une interface sous vide au réacteur de plasma utilisé pour les étapes b), c) et/ou d). Par 10 exemple, on effectue un dépôt par ALD d'une couche mince d'alumine (A1203). Ainsi, il est possible d'effectuer à sec la totalité d'un procédé de traitement d'une surface d'une plaque de semi-conducteur cristallin depuis l'étape d'enlèvement des défauts de surface induits par sciage jusqu'à étape de passivation de surface. De façon particulièrement avantageuse, les différentes 15 étapes peuvent être effectuées dans un même appareil regroupant en grappe plusieurs chambres de traitement par plasma à basse pression et à basse température (inférieure à 350°C ou 623 K), telles ce par exemple une chambre de dépôt et une chambre de gravure, reliées par une interface sous vide. Il est ainsi possible d'effectuer la totalité du procédé de traitement de la 20 face avant d'une cellule solaire à sec dans une configuration de pompage à basse pression (inférieure à 1Torr) et sans aucune rupture de vide entre les différentes étapes. Cette configuration sous vide contrôlé permet de réduire la contamination de la surface et permet ainsi de limiter les défauts induits par des particules indésirables. 25 Le procédé s'applique aussi au traitement de la face avant et de la face arrière d'une cellule solaire à base de silicium cristallin. On traite généralement une face après l'autre. De façon encore plus avantageuse, les différentes étapes peuvent être effectuées dans une seule et même chambre de traitement par plasma à basse 30 pression et à basse température, moyennant une adaptation des conditions opérationnelles et une inversion du branchement des électrodes en fonction de l'étape considérée. Le procédé de la présente divulgation permet d'éviter les étapes humides d'enlèvement des défauts de surface, de nettoyage, de gravure ou de texturation. 3059825 17 Ce procédé permet ainsi de réduire le risque de casse de la plaque, en particulier pour les plaques d'épaisseur inférieure à 100 um. Bien qu'aujourd'hui globalement plus coûteux qu'un procédé classique comprenant des étapes humides, la présente divulgation permet de limiter les 5 pertes par casse de plaques. La présente divulgation peut donc être nécessaire pour des plaques très minces et/ou fragiles. De plus, une réduction du coût des procédés assistés par plasma peut permettre à l'avenir d'obtenir une réduction du coût des cellules photovoltaïques fabriquées entièrement à sec après sciage. Le procédé de la présente divulgation s'applique aussi à la fabrication de 10 dispositifs microélectroniques ou opto-électroniques, tels que des photo-détecteurs. L'invention s'applique notamment au traitement de plaques de silicium après sciage. L'invention s'applique à des plaques de silicium de différents diamètres, par exemple ayant un diamètre d'environ 15 cm (6 pouces) ou 15 d'environ 20 cm (8 pouces). REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteur comprenant les étapes suivantes : a) positionnement d'une plaque (1) de matériau semi-conducteur cristallin à l'intérieur d'une enceinte à vide d'un réacteur de traitement par plasma, la plaque (1) ayant une première face (11) et une deuxième face (12), la plaque (1) ayant des défauts de surface produits par sciage, la première face (11) étant disposée de manière à être exposée à un traitement plasma ; k) traitement de gravure par plasma de la première face (11), de manière à enlever à sec les défauts de surface produits par sciage sur la première face (11) et à générer une zone gravée (111, 112) sur la première face (11) ; d) traitement assisté par plasma de la zone gravée (111) sur la première face (11) pour générer une zone nano-texturée (113) sur la première face (11) ; e) suite à l'étape d), traitement de passivation à sec appliqué à la zone nano-texturée (113) sur la première face pour générer une zone nano-texturée passivée (114) sur la première face (11). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape k) comprend les étapes suivantes : b) gravure par plasma radiofréquence de la première face (11) de la plaque (1) dans un milieu gazeux de gaz fluoré, dans des conditions de pression et de débit gazeux adaptées pour générer une vitesse de gravure supérieure ou égale à une dizaine de nanomètres par seconde, pendant une durée de gravure adaptée pour enlever les défauts de surface induits par sciage, et générer la zone gravée (111) sur la première face (11) ; c) suite à l'étape b), gravure par plasma radiofréquence de la zone gravée (111) sur la première face (11) de la plaque (1) dans un mélange gazeux d'un gaz fluoré et de dihydrogène, dans des conditions de pression et de débit gazeux adaptées pour générer une vitesse de gravure inférieure ou égale à quelques nanomètres 3059825 19 par seconde, pendant une durée de gravure adaptée pour générer une zone micro-texturée (112) sur la première face (11). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on applique une puissance radio-fréquence d'intensité décroissante en fonction du temps pendant 5 l'étape c). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape d) comprend l'exposition de la première face (11) à un plasma dans un mélange gazeux de gaz fluoré et de dioxygène, le plasma étant généré dans des conditions de pression, de débit gazeux et de durée adaptées pour générer la zone nano- 10 texturée (113) sur la première face (11). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel l'étape d) est réalisée dans le même réacteur que l'étape k), l'étape d) comprenant l'exposition de la première face (11) à un plasma de gravure de type à ions réactifs. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape e) de 15 traitement de passivation comprend les étapes suivantes : e1) nettoyage de la première surface par plasma de dihydrogène ; e2) dépôt d'une couche mince de passivation de surface par dépôt assisté par plasma ou par dépôt de couche atomique à partir d'un précurseur organométallique. 20 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape e2) comprend le dépôt assisté par plasma d'une couche mince de silicium amorphe hydrogéné (aSi:H), d'oxyde de silicium amorphe hydrogéné (a-SiOx:H), de nitrure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiNx:H), d'oxynitrure de silicium amorphe hydrogéné (aSiONx:H), de carbure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiCx:H) ou le dépôt d'une 25 couche mince d'alumine (A1203) par dépôt de couche atomique à partir d'un précurseur organométallique. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant en outre les étapes suivantes : f) positionnement de la plaque (1) de matériau semi-conducteur 30 cristallin à l'intérieur de l'enceinte à vide du réacteur de traitement par plasma à couplage capacitif, la deuxième face (12) étant disposée de manière à être exposée à un traitement plasma et ; g) traitement de gravure par plasma de la deuxième face (12) de la plaque (1), de manière à enlever les défauts de surface produits 3059825 20 par sciage sur la deuxième face (12) et à générer une zone gravée sur la deuxième face (12); i) traitement de passivation à sec appliqué à la deuxième face (12) pour générer une zone passivée sur la deuxième face (12). 5 9. Procédé selon la revendication 8 comprenant en outre l'étape suivante h) traitement assisté par plasma de la zone gravée sur la deuxième face (12) pour générer une zone nano-texturée sur la deuxième face (12), 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel le matériau semiconducteur de la plaque (1) est du silicium. 10 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel la plaque (1) a une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres. 12. Dispositif à semi-conducteur comprenant une plaque (1) en matériau semi-conducteur cristallin et ayant une face (11, 12) comprenant une zone nanotexturée passivée (114) comportant une zone nano-texturée (113) et une couche 15 mince de passivation de surface sur ladite face (11, 12), ladite zone nano-texturée (113) comprenant des micro-structures et des nana-structures, les nano-structures étant en forme de pics pointus, et ladite zone nano-texturée (113) de la première face (11), respectivement et/ou de la deuxième face (12), ayant une rugosité de surface comprise entre 250 nm et 1 Kim. 20 13. Dispositif à semi-conducteur selon la revendication 12 dans lequel le matériau semi-conducteur est du silicium cristallin, dans lequel ladite couche mince de passivation de surface comprend une couche mince en silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H), oxyde de silicium amorphe hydrogéné (a-SiOx:H), nitrure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiNx:H), oxynitrure de silicium amorphe hydrogéné 25 (a-SiONx:F1), carbure de silicium amorphe hydrogéné (a-SiCx:H) ou en alumine (A1203)- 14. Dispositif à semi-conducteur selon la revendication 12 ou 13 dans lequel la plaque (1) a une épaisseur inférieure ou égale à 200 micromètres.