FR2937790A1 - Capteur d'image aminci - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la fabrication d'un capteur d'image sur substrat aminci destiné à être éclairé par sa face arrière. Le capteur est réalisé par des opérations sur la face avant d'un premier substrat, puis le collage sur un substrat de report et l'amincissement du premier substrat. Toutes les interconnexions en aluminium (64) du capteur sont réalisées à partir de la face arrière amincie du premier substrat (10). Après le collage des substrats (10, 20) et après l'amincissement du premier substrat (10), des ouvertures sont réalisées dans toute l'épaisseur du premier substrat aminci pour dénuder localement certains éléments de circuits (G1, G2) formés sur la face avant préalablement au collage, après quoi les couches d'aluminium servant à réaliser les interconnexions sont déposées et gravées, les ouvertures assurant un contact électrique entre au moins un élément de circuit périphérique et au moins une des couches d'aluminium.

Description

CAPTEUR D'IMAGE AMINCI L'invention concerne les capteurs d'image amincis, éclairés par la face arrière, et en particulier ceux qui sont réalisés en technologie CCD. On rappelle que les capteurs d'image à substrat aminci ont été conçus principalement pour des capteurs en technologie MOS dans lesquels un pixel est constitué par un circuit actif comprenant une photodiode associée à quelques transistors, avec des interconnexions métalliques entre les éléments de ce circuit ; l'amincissement du substrat et l'éclairement par la face arrière amincie servent à améliorer les performances colorimétriques des capteurs en réduisant la dispersion des photons avant qu'ils ne soient absorbés par les photodiodes et en évitant la dispersion des électrons photogénérés dans le substrat. La dispersion des photons est due notamment aux couches d'interconnexion métalliques présentes sur plusieurs niveaux superposés autour des photodiodes ; la dispersion des électrons est quant à elle due à l'épaisseur de substrat semiconducteur qui absorbe les photons ; les photons absorbés loin des photodiodes créent des électrons loin de ces dernières, et ces électrons peuvent être recueillis ensuite par une photodiode à qui ils n'étaient pas destinés. La diaphonie ou diaphotie (en anglais "cross-talk") générée par ces deux phénomènes nuit beaucoup à la colorimétrie puisque les pixels voisins correspondent en général à des couleurs différentes, et tout mélange de photons ou d'électrons correspondant à des pixels différents voisins revient à faire un mélange de couleurs. La diaphotie due à la dispersion des photons est réduite lorsque l'éclairement est fait par la face arrière ; la diaphotie due à la dispersion des électrons est réduite lorsque le substrat est aminci.

En technologie CCD il n'y a pas de couches métalliques d'interconnexion à l'intérieur des pixels individuels comme dans la technologie MOS. En effet, les pixels photosensibles ne sont pas constitués par des circuits actifs à transistors, mais ce sont des zones de silicium monocristallin recouvertes de grilles de transfert (en général en silicium polycristallin) isolées du silicium monocristallin par une fine couche isolante (en général en oxyde de silicium). Néanmoins, l'amincissement du substrat et l'éclairement par la face arrière peuvent être intéressants aussi pour des capteurs en technologie CCD. L'éclairement par la face arrière évite en effet d'éclairer les zones photosensibles à travers les grilles de silicium polycristallin qui les recouvrent ; on évite donc l'absorption inutile de photons par ces grilles, absorption qui est particulièrement néfaste pour les longueurs d'onde courtes (bleues) qui ont une faible profondeur de pénétration dans le silicium. Par ailleurs, l'amincissement du substrat réduit la diaphotie due à la dispersion des électrons. De plus, l'amincissement de la face arrière rend la face arrière extrêmement plane, ce qui facilite la mise en place sur cette face arrière de couches anti-réfléchissantes ou d'autres filtres interférentiels, ou même des filtres colorés nécessaires à la production d'une image électronique en couleurs. Il est donc utile d'envisager des capteurs CCD en silicium aminci. Enfin, on rappelle que le fonctionnement des matrices de pixels, qu'elles soient réalisées en technologie MOS ou en technologie CCD, nécessite de nombreux circuits périphériques de commande et de traitement de signal qui sont placés autour de la zone de capture d'image proprement dite. Ces circuits périphériques comprennent principalement des transistors MOS et/ou bipolaires et des interconnexions conductrices qui sont le plus souvent réalisées en plusieurs niveaux différents (entre 3 et 5 niveaux typiquement) pour permettre des croisements multiples d'interconnexions. L'aluminium est le métal de base le plus souvent utilisé pour réaliser les interconnexions. La fabrication d'un capteur d'image sur substrat aminci comprend généralement les étapes suivantes : on part d'un substrat de silicium normal, d'une épaisseur de quelques centaines de micromètres, permettant la manipulation industrielle de tranches collectives d'environ dix à vingt centimètres de diamètre, ce substrat étant revêtu sur une face avant d'une couche épitaxiale de silicium monocristallin, éventuellement isolée du reste du substrat par une couche d'oxyde dans le cas de substrats dits SOI ("silicon on insulator" en anglais). On réalise sur la face avant de cette couche monocristalline la circuiterie électronique nécessaire au fonctionnement du capteur d'image, c'est-à-dire toutes les photodiodes et les circuits actifs des pixels pour les capteurs en technologie MOS, ou bien les zones photosensibles et les grilles de transfert pour les capteurs en technologie CCD, et, pour les deux types de technologie, on réalise en même temps tous les circuits périphériques, transistors et interconnexions, autour de la zone de prise d'image proprement dite. Puis on colle le substrat, par sa face avant qui porte cette circuiterie, sur un substrat de report d'une épaisseur suffisante pour la manipulation industrielle de tranches, et on amincit le substrat de silicium de départ jusqu'à une épaisseur de quelques micromètres, typiquement 3 à 20 micromètres. L'épaisseur très fine de silicium qui en résulte ne permettrait pas la manipulation industrielle de la tranche, et c'est la raison de la présence du substrat de report collé sur le substrat initial. Les plots de connexion avec l'extérieur sont formés sur la face arrière qui est la seule face accessible après collage du substrat de report. Ils peuvent avoir été préparés par des opérations préalablement réalisées sur la face avant pendant qu'elle était accessible.

Dans tous les cas, bien que la majorité des étapes de fabrication du capteur aient été réalisées sur la face avant, il reste des opérations technologiques à réaliser sur la face arrière amincie, que ce soit pour la réalisation des plots ou pour la réalisation d'autres étapes telles que l'implantation d'impuretés en surface du silicium de la face arrière, le recuit des impuretés ainsi implantées, le dépôt de couches antireflet ou de couches de filtrage interférentiel, le dépôt et la gravure des couches de filtres colorés. L'invention a pour but de faciliter la fabrication des capteurs d'image en silicium aminci, principalement (mais non exclusivement) lorsque la matrice de pixels photosensibles est réalisée en technologie CCD.

Selon l'invention, on propose de reporter toutes les opérations de dépôt d'aluminium d'interconnexion sur la face arrière du substrat aminci de silicium, après les opérations de collage sur un substrat de report et d'amincissement. Ainsi, on peut exécuter à partir de la face arrière, et avant tout dépôt d'aluminium, des opérations à haute température qui ne pourraient pas être envisagées, en raison de la fragilité de l'aluminium, si de l'aluminium avait été déposé sur la face avant. Plus précisément, l'invention propose un procédé de fabrication d'un capteur d'image sur substrat aminci destiné à être éclairé par sa face arrière, le capteur comportant une matrice d'éléments photosensibles et des circuits périphériques incluant, entre autres, des interconnexions en aluminium formées par dépôt et gravure de couches d'aluminium, procédé dans lequel on réalise la matrice d'éléments photosensibles et des éléments de circuits périphériques à partir de la face avant d'un premier substrat comportant une couche semiconductrice superficielle, on colle ensuite le premier substrat par sa face avant sur un substrat de report, on amincit le premier substrat par sa face arrière (de préférence pour ne conserver qu'une épaisseur d'environ 2 à 20 micromètres), et on effectue des opérations supplémentaires à partir de la face arrière pour compléter la fabrication du capteur et de ses circuits périphériques, caractérisé en ce que toutes les interconnexions en aluminium du capteur sont réalisées à partir de la face arrière amincie du premier substrat, et en ce que, après le collage des substrats et après l'amincissement du premier substrat, des ouvertures sont réalisées dans toute l'épaisseur du premier substrat aminci pour dénuder localement certains éléments de circuits formés sur la face avant préalablement au collage, après quoi les couches d'aluminium servant à réaliser les interconnexions sont déposées et gravées, les ouvertures assurant un contact électrique entre au moins un élément de circuit périphérique et au moins une des couches d'aluminium. De préférence, le collage du premier substrat sur le substrat de report est un collage par adhérence moléculaire (sans matériau de collage) entre deux surfaces très planes. Ce collage est de préférence effectué à une température supérieure à 450°C. Le collage moléculaire a une température élevée telle que 450°C ou même de préférence plus de 500°C ou 600°C engendre des liaisons moléculaires beaucoup plus fortes que le collage à basse température (notamment à température ambiante). En ne déposant les couches d'aluminium qu'après cette opération de collage, on ne risque pas de détériorer pendant le collage des couches d'aluminium qui auraient été formées sur la face avant du premier substrat comme c'était le cas dans l'art antérieur. Selon l'invention, on propose même d'effectuer, après le collage mais avant le dépôt de couches d'aluminium, certaines opérations à haute température (supérieure à 450°C mais éventuellement beaucoup plus élevée que 450°C, typiquement supérieures à 800°C ou 1000°C) que l'on n'aurait pas pu effectuer dans l'art antérieur, et notamment des dépôts à haute température (de matériau tel que du silicium polycristallin), des diffusions d'impureté, des recuits d'implantation d'impuretés, des oxydations thermiques.

Le procédé selon l'invention est particulièrement intéressant dans les technologies CCD dans lesquels il n'est pas ou presque pas nécessaire de prévoir des interconnexions en aluminium à l'intérieur même des pixels élémentaires. Dans les technologies CCD, les interconnexions en aluminium sont utiles essentiellement dans les circuits périphériques autour de la matrice de pixels. Les ouvertures de contact sont alors prévues ~o principalement dans les circuits périphériques. Comme ces ouvertures occupent de la place en raison du fait qu'elles traversent toute l'épaisseur du substrat de silicium aminci, il est plus facile de les réaliser dans les circuits périphériques qu'au coeur même des pixels de petite dimension, mais on peut éventuellement envisager d'en faire pour des pixels de grande 15 dimension. Selon une première mise en oeuvre de l'invention, les circuits périphériques et la matrice sont faits entièrement, à l'exception des couches interconnexions d'aluminium et des couches isolantes qui séparent les différents niveaux de ces couches d'interconnexion, sur la face avant du 20 premier substrat. Selon une deuxième mise en oeuvre de l'invention, certains éléments des circuits périphériques, tels que des transistors, sont formés sur la face arrière du premier substrat aminci après les opérations de report et d'amincissement. Par exemple, dans cette deuxième mise en oeuvre, on 25 prévoit qu'on ne réalise à partir de la face avant que les étapes de fabrication qui servent à constituer les zones photosensibles, les zones de stockage et transfert de charges dans le silicium monocristallin, et les grilles de transfert isolées qui servent à assurer le transfert de charges et qui sont en silicium polycristallin. 30 Outre le procédé qui vient d'être décrit, l'invention concerne aussi un composant électronique intégré comportant, entre autres, des interconnexions en aluminium formées par dépôt et gravure de couches d'aluminium, le composant étant formé de deux substrats dont l'un est un 35 premier substrat de silicium comportant une couche semiconductrice mince d'environ 2 à 20 micromètres d'épaisseur et des éléments de circuit formés respectivement sur la face avant et sur la face arrière de cette couche, et l'autre est un substrat de report sur lequel le premier substrat est collé par sa face avant, caractérisé en ce que toutes les couches d'aluminium formées dans le composant sont disposées du côté de la face arrière de la couche semiconductrice mince, aucune couche d'aluminium n'étant disposée du côté de la face avant de cette couche semiconductrice.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 10 à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 à 4 représentent les principales étapes d'un procédé de fabrication utilisé avant la présente invention ; - les figures 5 à 8 représentent les principales étapes du procédé 15 selon l'invention ; - les figures 9 à 16 représentent les étapes plus détaillées d'un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention.

On va d'abord rappeler en référence aux figures 1 à 4 la manière 20 standard de réaliser un capteur d'image sur substrat aminci. Les dessins sont schématiques et ne représentent que les éléments essentiels pour permettre la compréhension de l'invention ; ils sont décrits pour mieux mettre en évidence les particularités de l'invention. On part d'un premier substrat 10 qui est un substrat 25 semiconducteur (en principe du silicium massif ou du silicium sur isolant) sur la face avant duquel on réalise les éléments de circuit nécessaires au fonctionnement du capteur. La face avant est tournée vers le haut sur la figure 1. Typiquement, en technologie CCD, on prévoit une couche superficielle 12 de silicium monocristallin à la surface du substrat, dopée 30 (typiquement de type N) différemment du substrat (typiquement de type P) et d'une épaisseur de quelques micromètres. Elle sert à assurer l'intégration de charges photogénérées, le stockage de ces charges, et le transfert horizontal de charges sous la commande de grilles conductrices isolées. Le dopage de la couche 12 n'est pas nécessairement uniforme : des grilles adjacentes 35 peuvent recouvrir des zones différemment dopées pour permettre le transfert des charges. Les grilles isolées sont généralement faites à l'aide d'au moins deux niveaux de silicium polycristallin (grilles G1 pour le premier niveau, grilles G2 pour le deuxième niveau). Une fine couche isolante les sépare de la couche 12.

Le capteur est généralement composé d'une part d'une matrice de pixels photosensibles en réseau de lignes et de colonnes, et d'autre part de circuits périphériques servant à la commande de la matrice. La matrice comprend essentiellement des grilles G1 et G2. Les circuits périphériques comprennent des éléments de circuit tels que des transistors, incluant des grilles de silicium polycristallin réalisées dans les mêmes niveaux G1 et/ou G2, et des interconnexions en aluminium. Les interconnexions sont établies sur un ou plusieurs niveaux. Sur la figure 1, on a représenté à titre d'exemple deux niveaux de conducteurs d'aluminium M1 et M2. Il pourrait y en avoir plus. Ils sont séparés les uns des autres par des couches isolantes qui sont ouvertes localement pour assurer le contact entre des couches d'aluminium différentes ou entre ces couches et les niveaux de silicium polycristallin G1 et G2, ou entre ces couches et des zones dopées de la couche de silicium monocristallin 12. La figure 1 montre schématiquement ces couches métalliques M1 et M2 et la possibilité d'établir des contacts entre elles ou avec les couches G1 et G2. Cette figure ne cherche pas à représenter la réalité des interconnexions à établir mais seulement le principe général. Après la réalisation des circuits sur la face avant du substrat 10, on recouvre l'ensemble d'une couche isolante supplémentaire, ou couche de passivation. Les différentes couches isolantes ainsi formées, dans lesquelles les conducteurs d'aluminium ainsi que les grilles de silicium polycristallin sont finalement noyés, sont globalement désignées par la référence 14 sur la figure 1. Parallèlement à la formation des circuits électroniques actifs, matrice photosensible et circuits périphériques, sur la face avant du substrat semiconducteur 10, on prépare un substrat de report 20 destiné à être collé sur la face avant du substrat 10. On planarise parfaitement les surfaces des deux substrats, destinées à être collées, et on procède au collage, de préférence un collage par adhérence moléculaire directe, à froid (température ambiante) et sans apport de matière adhésive. La grande planéité des surfaces mises en contact crée une adhérence naturelle très forte entre les substrats. La figure 2 représente le substrat de report 20 collé sur la face avant du substrat 10. Une couche de planarisation 22 a été représentée entre les deux substrats 10 et 20 : elle a été formée sur l'un ou l'autre des substrats ou sur chacun des deux avant le collage. La figure 3 représente le composant qui a été ainsi assemblé par collage de deux substrats, et qui a subi ensuite une opération d'amincissement par la face arrière du premier substrat 10. Le premier substrat 10 a au départ une épaisseur de plusieurs centaines de micromètres pour pouvoir être manipulé industriellement sous forme de tranches collectives. II est aminci jusqu'à 2 à 20 micromètres d'épaisseur et ne pourrait être manipulé industriellement s'il n'était pas rigidifié par le substrat de report 10 dont l'épaisseur est de plusieurs centaines de micromètres.

Après l'amincissement on peut effectuer classiquement, à partir de la face arrière du substrat, une ou plusieurs des opérations suivantes : dopage superficiel de la face arrière du substrat aminci, par implantation d'impuretés ; dépôt de couches anti-reflet AR (par exemple en SiN) sur la matrice photosensible ; formation d'ouvertures dans toute l'épaisseur de la couche de silicium aminci du substrat 10 jusqu'à venir dénuder au moins l'une des couches d'aluminium précédemment formées sur la face avant (sur la figure 4, c'est la couche M1 qui est ainsi dénudée) ; dépôt d'une couche d'aluminium 24 qui a plusieurs fonctions possibles : prise de contact électrique pour former des plots de connexion extérieure du composant, masquage contre la lumière de parties du composant qui sont à la périphérie de la matrice de prise de d'image. Enfin, pour un capteur d'image en couleurs, on peut déposer des filtres colorés FI, F2 en vis-à-vis des pixels individuels, en fonction de la couleur affectée au pixel. L'opération de collage des deux substrats ainsi que toutes les opérations effectuées après ce collage doivent être faites à température relativement basse pour ne pas risquer de détériorer les couches d'aluminium M1 et M2. Des températures supérieures à 400°C seraient néfastes pour ces couches ; elles entraineraient des décollements inacceptables, et d'autres effets négatifs, voire même une fusion de l'aluminium au-delà de 600°C. Une température maximale de 400°C est considérée comme une limite à ne pas dépasser. L'invention propose un procédé de fabrication destiné à éviter cette limitation.

Les figures 5 à 8 décrivent les étapes essentielles de ce procédé. Les figures 9 à 16 décrivent le détail d'une mise en oeuvre préférée. Les éléments communs avec ceux des figures 1 à 4 portent les mêmes références et ne sont pas décrits à nouveau ; ce qui a été dit à leur sujet reste valable pour la description qui suit.

Dans le traitement du premier substrat semiconducteur 10 (massif ou en silicium sur isolant) par sa face avant, on réalise l'ensemble des éléments de circuit qui servent à faire fonctionner la matrice photosensible et les circuits périphériques, à l'exception des couches d'interconnexion en aluminium. La figure 5 représente le premier substrat 10 à ce stade avec sa couche semiconductrice superficielle 12, les grilles de silicium polycristallin de niveau G1 et G2, l'ensemble 14 des couches isolantes dans lesquelles les grilles sont noyées, planarisées en vue du collage ultérieur sur le substrat de report 20 qui est préparé par ailleurs. Mais, contrairement à la figure 1, il n'y a pas de couches d'aluminium à ce stade.

La figure 6, représente le premier substrat 10 collé par sa face avant sur le substrat de report 20. Le collage est un collage par adhérence moléculaire sans apport de matière adhésive ; il est fait de préférence à haute température, par exemple à 600°C, ce qui améliore considérablement l'adhérence. Cette température ne provoque pas de détérioration des éléments de circuit formés sur la face avant du premier substrat car tous les éléments réalisés résistent à des températures beaucoup plus élevées que 600°C, alors que l'aluminium n'y résisterait pas. On peut même monter la température de collage jusqu'à plus de 900°C. La figure 7 représente l'ensemble des deux substrats collés, après une opération d'amincissement du premier substrat 10. Celui-ci passe de son épaisseur originale de plusieurs centaines de micromètres à une épaisseur très faible d'environ 2 à 20 micromètres (couche superficielle 12 comprise). L'épaisseur de la couche 12 et l'épaisseur résiduelle du substrat aminci dépendent de la technologie utilisée.

Après cette étape d'amincissement, effectuée par polissage mécanique et chimique, on obtient une face arrière très plane du premier substrat semiconducteur 10 et on peut effectuer des étapes de dépôts et photolithographies sur cette face arrière.

Ces étapes de traitement de face arrière comprennent en particulier la constitution d'interconnexions par des conducteurs en aluminium qui n'ont pas été faites par la face avant contrairement à ce qui était fait dans les figures 1 à 4. Ces interconnexions peuvent être faites en un ou plusieurs niveaux. Elles nécessitent le percement d'ouvertures localisées, à travers toute l'épaisseur du substrat aminci 10, jusqu'à mettre à nu des éléments de circuit formés sur la face avant, et notamment des grilles de silicium polycristallin des niveaux G1 et G2. Après ce percement, les bords de l'ouverture et la surface arrière du substrat aminci 10 sont recouverts d'une couche isolante mince 32, puis l'isolant est éliminé au fond des ouvertures et une couche d'aluminium est déposée, qui vient en contact avec des éléments de circuit tels que des grilles de silicium polycristallin à travers l'ouverture ; la couche d'aluminium est ensuite gravée selon un motif d'interconnexion désiré. La figure 8 représente à titre d'exemple deux conducteurs d'aluminium 32 et 34 formés sur la face arrière du substrat aminci. L'un, 32 à gauche de la figure, vient en contact avec une grille de niveau G1 ; l'autre, 34 à droite, vient en contact avec une grille de niveau G2. Des contacts avec des zones dopées du silicium de la couche 12 peuvent aussi être prévus. D'autres couches d'aluminium peuvent être déposées, séparées les unes des autres par des couches isolantes gravées localement, si on veut établir des interconnexions sur plusieurs niveaux. La ou les couches d'aluminium ainsi déposées sur la face arrière peuvent avoir, outre leur fonction d'interconnexion, une fonction d'établissement de plots de connexion extérieure du composant, et une fonction de masquage contre la lumière de parties du composant qui sont à la périphérie de la matrice de prise de d'image. Enfin, pour un capteur d'image en couleurs, on peut déposer des filtres colorés F1, F2 au dessus-des pixels correspondant aux différentes couleurs à détecter. Une couche anti-reflet AR peut être déposée sur la face arrière du substrat aminci 10 avant le dépôt des filtres colorés.

On aboutit ainsi à un capteur d'image aminci dont le collage par adhérence moléculaire a été assuré à haute température, ce qui n'était pas possible auparavant. On peut envisager aussi que le traitement par la face arrière inclue non seulement le dépôt des couches d'interconnexion en aluminium mais aussi, avant ce dépôt, des traitements nécessitant des températures plus élevées que celles que supporte l'aluminium, et notamment des opérations de diffusion et de recuit d'impuretés, permettant même de faire des circuits à transistors sur la face arrière du substrat aminci. En particulier, on souhaitera en général effectuer une implantation ionique très superficielle d'impuretés du même type que le substrat (typiquement de type P lorsque la couche 12 est de type N) sur la surface arrière de celui-ci, dans toute la zone de prise d'image, notamment pour uniformiser le potentiel de surface du semiconducteur de la face arrière. La qualité de la zone ainsi implantée est d'autant meilleure qu'elle subit un recuit à une température élevée, ce que permet l'invention. L'absence de couche d'aluminium sur le composant avant cette implantation et ce recuit permet en pratique de faire un recuit au-delà de 900°C, ce qui n'était absolument pas possible auparavant. Ce recuit permet, s'il est accompagné d'une oxydation du silicium (recuit en atmosphère oxydante), de concentrer sur une très petite profondeur l'implantation p+ qui est faite sur la face arrière. L'oxyde formé est enlevé avant le dépôt des couches antireflet et avant l'ouverture des ouvertures de contact dans l'épaisseur du substrat aminci. Plus généralement, avant le dépôt de la première couche 25 d'aluminium, on pourra procéder à des opérations telles que : - dépôt de matériau à haute température ; par exemple des couches anti-reflet ou des couches diélectriques de filtres interférentiels ; elles peuvent comporter notamment du nitrure de silicium stoechiométrique Si3N4 ; 30 - diffusion d'impuretés haute température (ordre de grandeur 1000°C en pratique) ; - recuit après implantation d'impuretés (ordre de grandeur pratique 1000°C); - oxydation thermique du silicium (ordre de grandeur pratique 35 1000°C).

On peut même réaliser des circuits électroniques, des transistors (sources, drains et grilles) etc. avant de procéder au dépôt de la première couche d'aluminium. On peut même alors prévoir que tous les transistors du capteur, et notamment les transistors des circuits périphériques sont faits à partir de la face arrière du substrat aminci, seules étant conservées sur la face avant les opérations relatives aux zones de stockage et transfert de charges dans la couche superficielle 12 et aux grilles de silicium polycristallin des niveaux G1 et G2.

Les figures 9 et suivantes illustrent en détail une mise en oeuvre particulière de l'invention. Dans cette mise en oeuvre, on prévoit dès le traitement de face avant des dépôts qui faciliteront la prise de contact ultérieure, par la face arrière, avec les grilles de transfert de charges (en principe en silicium polycristallin). En particulier, on a prévu dans le traitement de face avant de déposer une couche de nitrure de silicium sous les grilles de silicium polycristallin, localisée à l'endroit où des contacts seront ultérieurement établis avec une couche d'aluminium. Cette couche est avantageuse (bien que non obligatoire) pour faciliter les étapes ultérieures d'accès localisé aux contacts. Sur les figures 9 à 16, on a utilisé les mêmes références qu'aux figures 5 à 8 pour les éléments analogues et ce qui a été dit de ces éléments reste valable. La couche semiconductrice superficielle 12 servant au stockage et au transfert de charges est représentée sous forme d'une seule région, mais on doit comprendre qu'elle peut comporter des zones de dopages différents non représentées.

Une zone localisée 40 de nitrure de silicium (SiN ou Si3N4) est formée à titre d'exemple sous une grille G1 et une autre zone localisée de nitrure de silicium 42 est formée sous une grille G2. Le nitrure de silicium est déposé et gravé au cours du traitement de face avant, juste avant le dépôt de la couche de silicium polycristallin correspondante. Dans la réalisation décrite, le nitrure de silicium est déposé en pratique après la formation d'une couche isolante mince d'oxyde de silicium qui sert d'isolant de grille au-dessous des grilles de transfert. Après collage du substrat 10 sur le substrat de report 20, et après amincissement du substrat 10, on effectue de préférence une implantation superficielle d'impuretés du même type que le substrat 10, typiquement de type P. La zone superficielle implantée est désignée par la référence 44 sur la figure 9. Cette implantation est suivie immédiatement ou plus tard d'un recuit qui améliore la qualité de la zone implantée. Un recuit à température élevée est possible. Le recuit peut être fait en atmosphère oxydante, créant une couche d'oxyde de silicium (non représentée) sur la face arrière du substrat aminci 10, qui permet de localiser encore mieux en surface la concentration d'impuretés implantées juste avant ce recuit. Le recuit est suivi d'un dépôt uniforme d'une ou plusieurs couches antiréfléchissantes 46 qui peuvent être avantageusement en nitrure de silicium stoechiométrique Si3N4 plutôt qu'en SiN. La figure 9 représente la structure du composant à ce stade du traitement de face arrière. On grave la couche antiréfléchissante 46, en la conservant essentiellement au-dessus de la matrice d'éléments photosensibles et en la supprimant aux endroits où on désire établir des contacts avec les circuits formés à partir de la face avant, et notamment des contacts avec les grilles de silicium polycristallin. La face arrière du substrat 10, et en particulier la couche 46 qi subsiste, est recouverte d'une couche d'oxyde de silicium 50 qui va servir de masque de gravure sélective suffisamment épais (plusieurs centaines de nanomètres) pour résister ultérieurement aux produits de gravure profonde du silicium. La figure 10 représente la structure à ce stade. On grave ensuite la couche de masquage 50 pour l'ouvrir aux endroits où on veut établir un contact entre une couche d'aluminium future et un élément sous-jacent formé au cours du traitement de face avant, par exemple une grille G1 ou G2. La figure 11 représente les ouvertures 52 et 54 formées dans la couche 50, l'une en regard d'une grille G1, l'autre en regard d'une grille G2. On attaque alors le silicium du substrat 10 sur toute sa profondeur là où il n'est pas protégé par la couche 50. La gravure s'arrête sur l'oxyde de silicium éventuellement présent sous les couches de nitrure localisées 40 et 42. On poursuit la gravure brièvement avec un produit d'attaque sélectif qui attaque l'oxyde de silicium sans attaquer le nitrure. Comme l'épaisseur d'oxyde de silicium sous les grilles de niveau G1 et G2 est très faible (moins de 100 nanomètres), cette attaque n'a pas le temps d'enlever une épaisseur significative de couche 50 (laquelle est significativement plus épaisse). La figure 12 représente la structure à ce stade, avec des ouvertures profondes 56 et 58, à travers toute l'épaisseur du substrat aminci 10, dénudant localement le nitrure de silicium 40, 42 au fond des ouvertures. On effectue alors une étape d'oxydation thermique du silicium qui est à nu, c'est-à-dire essentiellement le silicium mis à nu sur les parois des ouvertures 56 et 58 qui ont été creusées à l'étape précédente. La figure 13 représente la structure dans laquelle les parois des ouvertures 56 et 58 sont maintenant recouvertes d'une couche mince d'oxyde de silicium 60. Le silicium polycristallin des grilles G1 et G2 ne s'oxyde pas du fait de la protection par le nitrure de silicium 40, 42. Si une fine couche d'oxyde de silicium se forme cependant elle sera facilement éliminée par lavage dans une solution désoxydante. On notera que l'isolement entre la couche d'aluminium et le substrat de silicium peut être fait par une oxydation thermique à haute température plutôt que par un dépôt d'oxyde, aboutissant à une meilleure qualité d'isolement, notamment sur les parois des ouvertures ; ceci parce qu'il n'y a pas encore de dépôt d'aluminium. Puis on utilise un autre produit d'attaque sélectif qui élimine le nitrure de silicium 40, 42 sans attaquer l'oxyde de silicium, ce qui dénude le silicium polycristallin dans le fond des ouvertures. II n'est pas nécessaire pour dénuder le silicium de prévoir une opération de photolithographie, qui serait nécessaire s'il n'y avait pas la couche de nitrure. Après dénudage des grilles G1 et G2 au fond des ouvertures, on dépose uniformément une première couche d'aluminium 64 qui remplit les ouvertures et qui vient en contact avec les grilles G1 et G2. La figure 14 représente la structure à ce stade. On grave la couche d'aluminium comme représenté à la figure 15 selon le motif d'interconnexions à réaliser. On peut déposer ensuite d'autres couches d'aluminium séparées les unes des autres et séparées de la première couche 64 par des couches isolantes. Ces couches conductrices et isolantes ne sont pas représentées. Les motifs d'interconnexion sont conçus de manière à établir les connexions qui n'ont pas été faites lors des étapes de fabrication sur la face avant du premier substrat. Parmi les couches d'aluminium déposées, l'une peut servir de couche de masquage optique pour empêcher la lumière d'entrer par la face arrière sur les circuits périphériques, c'est-à-dire sur les parties autres que les pixels photosensibles de la matrice. La lumière peut en effet perturber tout particulièrement les circuits de lecture et notamment les registres de lecture de charges dans les circuits de technologie CCD. Finalement, on peut éliminer la couche isolante 50 formée dans la zone photosensible, ce qui dénude la couche antireflet 46, et déposer des filtres colorés FI et F2 sur la couche antireflet dans le cas de capteurs d'image en couleurs. D'autres couches optiques ou électroniques pourraient être ainsi déposées avant les couches de filtres colorés, notamment de couches de filtrage optique. Les filtres colorés peuvent d'ailleurs être faits par superposition de couches diélectriques minces (filtre interférentiel), notamment lorsqu'on veut maîtriser mieux le gabarit des courbes de transmission en fonction de la longueur d'onde de la lumière. En ce qui concerne les filtres interférentiels, ils peuvent être faits à partir de nitrure de silicium stoechiométrique Si3N4 plutôt que de nitrure non stoechiométrique SiN, ce qui améliore la qualité des filtres. Le nitrure de silicium stoechiométrique requiert une température de dépôt élevée. La figure 16 représente la structure à ce stade.

Des lentilles pourraient également être déposées sur la face arrière du substrat 10 au-dessus de chaque pixel.25

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un capteur d'image sur substrat aminci destiné à être éclairé par sa face arrière, le capteur comportant une matrice d'éléments photosensibles et des circuits périphériques comprenant, entre autres, des interconnexions en aluminium (64) formées par dépôt et gravure de couches d'aluminium, procédé dans lequel on réalise la matrice d'éléments photosensibles et des éléments de circuits périphériques à partir de la face avant d'un premier substrat (10) comportant une couche semiconductrice superficielle (12), on colle ensuite le premier substrat par sa face avant sur un substrat de report (20), on amincit le premier substrat par sa face arrière, et on effectue des opérations supplémentaires à partir de la face arrière pour compléter la fabrication du capteur et de ses circuits périphériques, caractérisé en ce que toutes les interconnexions en aluminium (64) du capteur sont réalisées à partir de la face arrière amincie du premier substrat (10), et en ce que, après le collage des substrats (10, 20) et après l'amincissement du premier substrat (10), des ouvertures (56, 58) sont réalisées dans toute l'épaisseur du premier substrat aminci pour dénuder localement certains éléments de circuits (G1, G2) formés sur la face avant préalablement au collage, après quoi les couches d'aluminium servant à réaliser les interconnexions sont déposées et gravées, les ouvertures assurant un contact électrique entre au moins un élément de circuit périphérique et au moins une des couches d'aluminium.
2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collage du premier substrat sur le substrat de report est un collage 25 par adhérence moléculaire effectué à une température supérieure à 450°C.
3. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le collage moléculaire est effectué à une température supérieure à 600°C. 30
4. 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments de circuit dénudés par les ouvertures comprennent des couches de silicium polycristallin (G1, G2).
5. 5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments de circuit dénudés par les ouvertures comprennent des zones de la couche semiconductrice (12) du premier substrat.
6. 6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de technologie CCD comportant des grilles de transfert de charges.
7. 7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les circuits périphériques et la matrice sont faits entièrement, à l'exception des couches interconnexions d'aluminium et des couches isolantes qui séparent les différents niveaux de ces couches d'interconnexion, sur la face avant du premier substrat.
8. 8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des éléments des circuits périphériques tels que des transistors sont formés à partir de la face arrière du substrat aminci après les opérations de report et d'amincissement.
9. 9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, après collage et avant dépôt des couches d'aluminium, on effectue au moins l'une des opérations suivantes : dépôt d'une couche de matériau à une température supérieure à 450°C, diffusion d'impuretés à une température supérieure à 450°C, recuit thermique à une température supérieure à 450°C, oxydation thermique à une température supérieure à 450°C.
10. 10. Composant électronique intégré comportant, entre autres, des interconnexions en aluminium formées par dépôt et gravure de couches d'aluminium, le composant étant formé de deux substrats dont l'un est unpremier substrat (10) comportant une couche semiconductrice superficielle et des éléments de circuit formés respectivement sur la face avant et sur la face arrière de cette couche, et l'autre est un substrat de report (20) sur lequel le premier substrat est collé par sa face avant, caractérisé en ce que toutes les couches d'aluminium (64) formées dans le composant sont disposées du côté de la face arrière de la couche semiconductrice mince, aucune couche d'aluminium n'étant disposée du côté de la face avant de cette couche semiconductrice.