FR2974238A1 - Procede de realisation d'un capteur d'images a eclairement par la face arriere - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de réalisation d'un capteur d'images (31) à éclairement par la face arrière à partir d'un substrat semiconducteur (33), ce procédé comportant les étapes suivantes : a) former, depuis la face avant du substrat, des zones (38) de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur, s'étendant en profondeur sous ladite face avant, ces zones étant bordées de régions isolantes (35) orthogonales à la face avant ; b) amincir le substrat par la face arrière jusqu'à proximité desdites zones et jusqu'à atteindre les régions isolantes ; c) évider partiellement les régions isolantes du côté de la face arrière ; et d) recuire superficiellement, par laser, la face arrière du substrat.
Description
B10788 - 10-GR3-1093 1 PROCÉDÉ DE RÉALISATION D'UN CAPTEUR D'IMAGES À ÉCLAIREMENT PAR LA FACE ARRIÈRE
Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un capteur d'images à éclairement par la face arrière. Elle vise aussi un capteur réalisé selon ce procédé.
Exposé de l'art antérieur La figure 1 est une vue en coupe représentant de façon schématique et partielle un capteur d'images 1 à éclairement par la face arrière. Pour réaliser un tel capteur, on part d'un substrat semiconducteur d'épaisseur standard, par exemple de quelques centaines de µm d'épaisseur, que l'on vient amincir par sa face arrière jusqu'à obtenir un substrat 3 de quelques micromètres à une dizaine de micromètres d'épaisseur. Le substrat initial peut être un substrat de type semiconducteur sur isolant, un substrat de silicium massif éventuellement revêtu d'une couche monocristalline épitaxiée, ou tout autre type de substrat semiconducteur adapté à être aminci par sa face arrière. Dans cet exemple, le substrat 3 est de type P. Avant l'étape d'amincissement, des régions isolantes 5 formant des cloisons verticales sont réalisées dans la partie supérieure du substrat. Les régions 5 s'étendent dans le substrat, depuis sa face avant et orthogonalement à cette face, B10788 - 10-GR3-1093
2 jusqu'à une profondeur intermédiaire, par exemple de quelques micromètres. En vue de dessus (non représentée), les régions 5 délimitent une pluralité de portions de substrat rectangulaires 3a et 3b. Chaque portion 3a est destinée à comprendre au moins une photodiode (non représentée), correspondant à un pixel du capteur, et chaque portion 3b est destinée à comprendre un ou plusieurs transistors de contrôle (non représentés). Pour réaliser les régions isolantes 5, des ouvertures en forme de tranchées sont gravées dans le substrat à la profondeur souhaitée, et remplies d'un matériau isolant tel que l'oxyde de silicium. Après la gravure mais avant le remplissage, une implantation d'éléments dopants est réalisée à partir des parois internes des tranchées, de façon à créer, à l'interface entre le substrat 3 et l'isolant 5, une mince couche 7 de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur. La couche 7 permet notamment de limiter les courants dits d'obscurité, qui sont des courants parasites susceptibles d'apparaître même en l'absence de tout éclairement du capteur et d'être collectés par les photodiodes. Ces courants sont liés à la génération spontanée et aléatoire de paires électron-trou au niveau de certains défauts de la structure cristalline du substrat. En particulier, à l'interface entre le substrat 3 et l'isolant 5, des défauts cristallins créés lors de l'ouverture des tranchées sont susceptibles de générer des courants d'obscurité. La prévision de la couche 7 permet à la fois de réduire fortement le taux de génération d'électrons à proximité de l'interface, et d'augmenter la probabilité que lorsqu'un électron est généré à proximité de l'interface, ce dernier soit recombiné avec un trou et ne soit donc pas collecté par une photodiode. Après la formation des régions isolantes 5, des photodiodes et dispositifs de transfert de charges (non représentés) sont formées dans la partie supérieure des portions de substrat 3a, et des transistors de contrôle (non représentés) sont formés dans et sur les portions de substrat 3b. Les B10788 - 10-GR3-1093
3 transistors de contrôle d'une portion de substrat 3b peuvent être partagés entre plusieurs photodiodes voisines, par exemple entre quatre photodiodes associées à quatre portions de substrat 3a voisines.
La face avant du substrat 3 est ensuite recouverte d'un empilement 9 de couches isolantes et conductrices, dans lequel sont réalisées les diverses interconnexions du capteur. En particulier, chaque portion de substrat 3a ou 3b est surmontée d'une prise de contact de polarisation 11 formée dans l'empilement 9. Chaque prise 11 vient contacter une région 13 de type P et de niveau de dopage supérieur à celui du substrat, formée dans la partie supérieure de la portion de substrat 3a ou 3b correspondante. Les pistes et nias d'interconnexion, autres que ceux formant les prises 11, n'ont pas été représentés sur la figure 1. Après la formation de l'empilement 9, une poignée de maintien (non représentée) est reportée sur la face avant du capteur, et le substrat est aminci par sa face arrière jusqu'à atteindre les régions isolantes 5. A titre d'exemple, l'épaisseur de substrat 3 subsistant après l'amincissement est de l'ordre de 1 à 10 µm. Les portions de substrat 3a, 3b sont alors totalement isolées les unes des autres par les régions isolantes 5. En fonctionnement la polarisation des portions de substrat 3a et 3b à un potentiel de référence commun est assurée par l'intermédiaire des prises de contact 11. Après l'amincissement, une étape d'implantation d'éléments dopants à partir de la face arrière du substrat 3 est prévue, pour former une couche 15 de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur. La couche 15 s'étend depuis la face amincie (face arrière) du substrat, sur une épaisseur de l'ordre de 50 à 200 nm. Elle a pour rôle de limiter les courants d'obscurité liés à la présence inévitable de défauts cristallins au niveau de la face arrière des portions de substrat 3a, 3b. La couche 15 est discontinue, s'interrompant au niveau des régions isolantes 5.
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4 Après la formation de la couche 15, il est prévu un recuit superficiel de la face arrière du substrat, par laser, visant à stabiliser cette face. Une mince couche isolante 17, par exemple une couche d'oxyde de silicium de quelques nanomètres d'épaisseur, est ensuite formée sur la face arrière du substrat 3. La couche 17 est elle-même revêtue d'une couche antireflet 19, constituée par exemple d'une superposition de plusieurs couches diélectriques transparentes d'indices distincts. La couche antireflet 19 est surmontée d'éléments de filtrage couleur juxtaposés, formant ensemble une couche 21. Dans l'exemple représenté, une première portion de substrat 3a contenant une première photodiode est surmontée d'un élément de filtrage vert (G) et une deuxième portion de substrat 3a contenant une deuxième photodiode est surmontée d'un élément de filtrage bleu (B). Des microlentilles 23 sont formées au dessus de la couche de filtrage 21, en regard des portions de substrat 3a. Un premier inconvénient de ce type de capteur réside dans la nécessité de prévoir une implantation d'éléments dopants à partir de la face arrière du substrat après l'étape d'amincissement, pour former la couche 15. A ce stade de la fabrication, la face avant du capteur est déjà revêtue d'un empilement de couches isolantes et métalliques. Il existe donc un risque de contamination de l'équipement d'implantation par les métaux d'interconnexion disposés sur la face avant (par exemple du cuivre). En pratique, ceci oblige à utiliser un équipement d'implantation spécifiquement dédié à la formation de la couche 15, distinct de l'équipement déjà prévu pour réaliser des implantations à partir de la face avant du substrat.
Un autre inconvénient d'un tel capteur réside dans la surface importante occupée par les prises de contact de polarisation 11 et par les régions de silicium 13 correspondantes. La présence de ces prises augmente la surface totale de silicium nécessaire pour réaliser le capteur. En outre, la prévision des prises de contact 11 et des régions 13 B10788 - 10-GR3-1093
correspondantes dans les portions de substrat 3a contenant des photodiodes, tend à accroître les courants d'obscurité dans le capteur. Résumé 5 Ainsi, un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un procédé de réalisation d'un capteur d'images à éclairement par la face arrière palliant au moins en partie certains des inconvénients des procédés usuels. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un tel procédé permettant de se passer d'une étape d'implantation d'éléments dopants à partir de la face arrière du substrat. Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un capteur d'images à éclairement par la face arrière palliant au moins en partie certains des inconvénients des capteurs usuels. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir un tel capteur présentant un nombre réduit de prises de contact de polarisation du substrat, par rapport aux capteurs usuels. Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de réalisation d'un capteur d'images à éclairement par la face arrière à partir d'un substrat semiconducteur, ce procédé comportant les étapes suivantes : a) former, depuis la face avant du substrat, des zones de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur, s'étendant en profondeur sous ladite face avant, ces zones étant bordées de régions isolantes orthogonales à la face avant ; b) amincir le substrat par la face arrière jusqu'à proximité de ces zones et jusqu'à atteindre les régions isolantes ; c) évider partiellement les régions isolantes du côté de la face arrière ; et d) recuire superficiellement, par laser, la face arrière du substrat. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 35 à l'étape a), les zones de même type de conductivité que le B10788 - 10-GR3-1093
6 substrat sont réalisées par implantation profonde d'éléments dopants dans le substrat, cette implantation étant localisée entre les régions isolantes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les régions isolantes sont des tranchées remplies d'isolant délimitant des premières portions de substrat destinées à comprendre, au dessus des zones de même type de conductivité que le substrat, des transistors de contrôle du capteur, et des secondes portions de substrat, également délimitées par des régions isolantes, sont destinées à comprendre des photodiodes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les zones de même type de conductivité que le substrat sont en silicium polycristallin, l'étape a) comportant les étapes suivantes ouvrir des tranchées depuis la face avant du substrat, s'étendant en profondeur orthogonalement à la face avant ; former un revêtement isolant sur les parois latérales des tranchées ; et remplir les tranchées de silicium polycristallin de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, après l'ouverture desdites tranchées, il est en outre prévu une étape d'implantation d'éléments dopants à partir des parois internes des tranchées. Un autre mode de réalisation de la présente invention prévoit un capteur d'images à éclairement par la face arrière formé à partir d'un substrat semiconducteur, dans lequel une couche de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur s'étend depuis la face arrière du substrat, sur une mince épaisseur et sur toute la surface arrière du capteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, des zones de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur, s'étendent en profondeur sous la face avant du capteur et jusqu'à la couche de mince épaisseur, B10788 - 10-GR3-1093
7 ces zones étant bordées de régions isolantes orthogonales à la face avant. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les régions isolantes s'étendent orthogonalement depuis la face avant du substrat jusqu'à la couche de mince épaisseur, et délimitent des premières portions de substrat contenant chacune un ou plusieurs transistors de contrôle, et des secondes portions de substrat contenant chacune au moins une photodiode. Selon un mode de réalisation de la présente invention, des premières portions sont en contact, par leurs faces avant, avec des métallisations destinées à assurer à la fois la polarisation de ces portions et celle des secondes portions voisines. Selon un mode de réalisation de la présente invention, des portions de substrat voisines sont séparées par des cloisons comprenant chacune deux régions isolantes parallèles bordant une zone de silicium polycristallin, et les zones de même type de conductivité que le substrat sont en contact, par leurs faces avant, avec des métallisations destinée à assurer la polarisation du substrat. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le silicium polycristallin est du même type de conductivité que le substrat et de niveau de dopage quatre à six fois supérieur au niveau de dopage de la couche de mince épaisseur.
Brève description des dessins Ces objets, 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 : la figure 1, précédemment décrite, est une vue en coupe représentant de façon schématique et partielle un capteur d'images à éclairement par la face arrière ; les figures 2A à 2D sont des vues en coupe représentant de façon schématique et partielle des étapes d'un B10788 - 10-GR3-1093 8 mode de réalisation d'un procédé d'images à éclairement par la face les figures 3A à 3D représentant de façon schématique autre mode de réalisation d'un capteur d'images à éclairement par Description détaillée Par souci de clarté, désignés par de mêmes références sur les différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Les figures 2A à 2D sont des vues en coupe représentant de façon schématique et partielle des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un capteur d'images 31 à éclairement par la face arrière. La figure 2A illustre la formation de divers composants du capteur du côté de la face avant d'un substrat semiconducteur. Par substrat semiconducteur, on entend tout type de substrat adapté à la réalisation d'un capteur à éclairement par la face arrière. Dans cet exemple, il s'agit d'un support de silicium massif 32 revêtu d'une couche épitaxiée 33 faiblement dopée de type P. Le support 32 peut avoir une épaisseur de quelques centaines de µm, par exemple comprise entre 500 et 800 µm, et la couche épitaxiée 33 peut avoir une épaisseur de quelques µm, par exemple comprise entre 1 et 10 µm. Après une étape ultérieure d'amincissement, seule la couche épitaxiée 33 subsistera. C'est donc cette couche qui constitue le substrat à proprement parler du capteur.
Avant l'étape d'amincissement, des régions isolantes 35, formant des cloisons verticales, sont réalisées dans la partie supérieure du substrat. Les régions 35 s'étendent depuis la face avant du substrat et orthogonalement à cette face, jusqu'à une profondeur intermédiaire, par exemple de quelques micromètres. On notera que par orthogonalement on entend de fabrication d'un capteur arrière ; et sont des vues en coupe et partielle des étapes d'un procédé de fabrication d'un la face arrière.
de mêmes éléments ont été B10788 - 10-GR3-1093
9 sensiblement orthogonalement, par exemple formant un angle compris entre 70 et 120 degrés avec la face avant. En fait, dans cet exemple, les régions 35 ont une forme effilée se terminant en pointe. Dans l'exemple représenté, les régions 35 traversent entièrement la couche épitaxiée 33 et débordent légèrement dans le support 32. En vue de dessus (non représentée), les régions 35 délimitent une pluralité de portions de substrat 33a et 33b, par exemple de forme rectangulaire. Chaque portion 33a est destinée à comprendre au moins une photodiode et peut comprendre des dispositifs de transfert de charge (non représentés), correspondant à un pixel du capteur, et chaque portion 33b est destinée à comprendre un ou plusieurs transistors de contrôle (non représentés). Pour réaliser les régions 35, des tranchées sont ouvertes dans le substrat à la profondeur souhaitée, par exemple par gravure localisée, et remplies d'un matériau isolant tel que l'oxyde de silicium. Après l'ouverture des tranchées mais avant leur remplissage, une implantation d'éléments dopants peut être réalisée à partir des parois internes des tranchées, de façon à créer une mince couche 37 de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur à l'interface entre le matériau isolant 35 et le substrat 33. La couche 37 permet notamment de limiter les courants d'obscurité susceptibles d'être générés à cette interface.
Dans la partie inférieure de chaque portion de substrat 33b, sous la partie de substrat destinée à comprendre un ou plusieurs transistors de contrôle, on forme une zone 38 de même type de conductivité que la couche épitaxiée 33 mais de niveau de dopage très supérieur. La zone 38 est formée par implantation profonde localisée d'éléments dopants à partir de la face avant du substrat. Elle est bordée par les régions isolantes 35 qui délimitent la région 33b. La profondeur de l'implantation est choisie telle qu'après l'amincissement du substrat, les zones 38 affleurent du côté de la face arrière du B10788 - 10-GR3-1093
10 substrat, ou se situent à proximité immédiate de cette face, par exemple à quelques nanomètres. Après la formation des régions isolantes 35 et des zones fortement dopées 38, des photodiodes et des dispositifs de transfert de charges (non représentés) sont formés dans les portions de substrat 33a, et des transistors de contrôle (non représentés) sont formés dans et sur les portions de substrat 33b, au dessus des zones 38. La face avant du substrat 33 est ensuite recouverte d'un empilement 39 de couches isolantes et conductrices, dans lequel sont réalisées les diverses interconnexions du capteur. En particulier, dans l'exemple représenté, à chaque portion de substrat 33b, est associée une prise de contact de polarisation 41 formée dans l'empilement 39. La prise 41 vient contacter une région 43 de type P et de niveau de dopage supérieur à celui du substrat, formée à la surface de la portion de substrat 33b. Les pistes et nias d'interconnexion, autres que ceux formant les prises 41, n'ont pas été représentées sur les figures 2A à 2D. La figure 2B illustre l'étape d'amincissement proprement dite. Après la formation de l'empilement 39, une poignée de maintien (non représentée) est reportée sur la face avant du capteur, et le substrat est aminci par sa face arrière jusqu'à atteindre les régions isolantes 35. Dans cet exemple, lors de l'amincissement, le support de silicium 32 est entièrement éliminé, et seule est conservée la couche éptiaxiée 33. Les portions de substrat 33a, 33b sont alors totalement isolées les unes des autres par les régions isolantes 35 qui affleurent du côté de la face arrière du substrat aminci. Les zones 38 affleurent ou se situent à proximité immédiate de cette face arrière. Après l'amincissement, on prévoit une étape d'évidement partiel des régions 35 à partir de la face arrière du substrat. On peut utiliser pour cela une solution adaptée à graver le matériau isolant 35 sélectivement par rapport au matériau semiconducteur du substrat 33. On forme ainsi, au B10788 - 10-GR3-1093
11 niveau de la face arrière de chacune des régions 35, un évidement 44, par exemple d'une profondeur comprise entre 10 et 100 nm. La figure 2C illustre une étape de recuit superficiel de la face arrière du substrat, par laser, postérieure à la formation des évidements 44. Le recuit laser permet d'élever très fortement la température de la face arrière, sur une faible épaisseur, tout en maintenant une température basse dans la partie supérieure du substrat de façon à ne pas endommager les composants déjà formés du côté de la face avant. A titre d'exemple, lors du recuit, la température de la face arrière du substrat est élevée à plus de 1400°C sur une épaisseur de l'ordre de 50 à 150 nm, alors qu'une température sensiblement égale à la température ambiante, par exemple de l'ordre de 25°C, est maintenue dans la partie supérieure du substrat. Pendant le recuit, une mince épaisseur de substrat se liquéfie du côté de la face arrière. Cette épaisseur inclut notamment la face arrière des zones 38. Il en résulte une diffusion extrêmement rapide des éléments dopants contenus dans les zones 38, qui se répartissent dans une mince bande semiconductrice 45 s'étendant continument sur toute la surface arrière du capteur, et remplissant notamment les évidements 44. La couche 45, de niveau de dopage supérieur à celui du substrat, permet notamment de limiter les courants d'obscurité liés à la présence inévitable de défauts cristallins au niveau de la face arrière des portions de substrat 33a, 33b. L'épaisseur de la couche 45 dépend notamment du réglage de l'équipement laser et de la durée du recuit. A titre d'exemple, elle peut être comprise entre 50 et 150 nm.
La figure 2D illustre des étapes finales de réalisation du capteur 31, correspondant à des étapes classiques de réalisation d'un capteur à éclairement par la face arrière. Une mince couche isolante 47 est formée sur la face arrière du substrat 33 après l'étape de recuit laser. La couche 47 est elle-même revêtue d'une couche antireflet 49. La couche B10788 - 10-GR3-1093
12 antireflet 49 est surmontée d'éléments de filtrage couleur G, B, juxtaposés, formant ensemble une couche de filtrage 51. Des microlentilles 53 sont formées au dessus de la couche de filtrage 51, en regard des portions de substrat 33a.
Un avantage du procédé décrit en relation avec les figures 2A à 2D est qu'il permet de former, du côté de la face arrière du substrat 33, une couche 45 de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur, sans pour cela prévoir une étape d'implantation d'éléments dopants à partir de la face arrière du capteur. Un autre avantage des capteurs formés selon le procédé proposé réside dans le fait que la couche 45 est continue, et en particulier ne s'interrompt pas au niveau des régions isolantes 35. La couche 45 permet donc d'assurer une polarisation uniforme de toutes les portions de substrat 33a et 33b du capteur, par l'intermédiaire des seules prises de contact 41 reliées aux portions de substrat 33b. L'absence de prises de contact au niveau des portions de substrat 33a permet à la fois de réduire l'encombrement et de réduire les courants d'obscurité.
On notera que l'invention ne se restreint pas à l'exemple particulier décrit en relation avec les figures 2A à 2D. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art En particulier, l'homme de l'art pourra prévoir 25 d'autres répartitions des prises de contact de polarisation que celle proposée. En outre, dans l'exemple décrit ci-dessus, les zones 38, réalisées par implantation profonde à partir de la face avant du substrat, sont formées immédiatement après les régions 30 isolantes 35. L'homme de l'art pourra choisir de réaliser les zones 38 à tout autre moment du procédé de fabrication. Il est toutefois préférable de former ces zones relativement tôt dans le procédé, pour éviter que l'implantation ne dégrade des composants déjà formés dans la partie supérieure du substrat.
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13 De plus, l'invention ne se restreint pas à l'exemple décrit ci-dessus dans lequel les zones 38 sont formées sous les portions de substrat 33b contenant des transistors de contrôle. L'homme de l'art pourra former les zones 38 à tout autre emplacement adapté. L'emplacement proposé dans l'exemple décrit en relation avec les figures 2A à 2D présente toutefois l'avantage d'éviter la diffusion d'éléments dopants vers des portions de substrat 33a contenant des photodiodes, ce qui pourrait dégrader les performances du capteur.
Le niveau de dopage des zones 38 est choisi en fonction du niveau de dopage visé pour la couche 45. A titre d'exemple, on pourra doper les zones 38 à un niveau environ quatre à six fois supérieur au niveau de dopage visé de la couche 45. Par exemple, si l'on souhaite former une couche 45 présentant un niveau de dopage de l'ordre de 5x1017 atomes/cm3, on peut prévoir un niveau de dopage de l'ordre de 2x1018 atomes/cm3 dans les zones 38. Les figures 3A à 3D sont des vues en coupe représentant de façon schématique et partielle des étapes d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un capteur d'images 61 à éclairement par la face arrière. Le procédé des figures 3A à 3D diffère du procédé des figures 2A à 2D essentiellement par la nature de la source d'éléments dopants utilisée pour former, lors du recuit laser, une couche à fort niveau de dopage sur la face arrière du capteur. Ce procédé permet notamment de réduire davantage l'encombrement lié aux prises de contact de polarisation, par rapport au procédé décrit en relation avec les figures 2A à 2D. Les éléments communs avec le procédé décrit en relation avec les figures 2A à 2D ne seront décrits que succinctement ci-après La figure 3A illustre la formation de divers composants du côté de la face avant du capteur, avant l'étape d'amincissement du substrat. Dans cet exemple, on part d'un substrat de silicium massif 62 revêtu d'une couche épitaxiée 63, faiblement dopée de type P.
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14 Des régions isolantes 65, orthogonales à la face avant, sont réalisées dans la partie supérieure du substrat. A la différence des régions 35 du procédé décrit en relation avec les figures 2A à 2D, les régions 65 ne sont pas des cloisons entièrement remplies d'un matériau isolant, mais sont constituées par le revêtement isolant de cloisons dont l'âme 68 est en silicium polycristallin fortement dopé de type P. Dans l'exemple représenté, les régions 65 traversent entièrement la couche épitaxiée 63 et débordent légèrement dans le support 62. En vue de dessus, les cloisons formées par les régions isolantes 65 et par les zones intermédiaires 68 délimitent une pluralité de portions de substrat 63a et 63b. Chaque portion 63a est destinée à comprendre au moins une photodiode et peut comprendre des dispositifs de transfert de charge, et chaque portion 63b est destinée à comprendre un ou plusieurs transistors de contrôle. Pour réaliser les régions 65 et les zones 68, des tranchées sont ouvertes dans le substrat à la profondeur souhaitée. Les parois latérales et le fond de ces tranchées sont revêtues d'un matériau isolant tel que l'oxyde de silicium, puis les tranchées sont remplies de silicium polycristallin fortement dopé de type P. Après l'ouverture mais avant le dépôt du revêtement 65, une implantation d'éléments dopants peut être réalisée à partir des parois internes des tranchées, de façon à créer, à l'interface entre le matériau isolant et le substrat, une mince couche 67 de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage plus élevé. La couche 67 permet notamment de limiter les courants d'obscurité susceptibles d'être générés à l'interface entre le matériau isolant et le substrat. Après la formation des régions 65 et des zones 68, des photodiodes et des dispositifs de transfert de charge (non représentés) sont formés dans les portions de substrat 63a, et des transistors de contrôle (non représentés) sont formés dans et sur les portions de substrat 63b. La face avant du substrat B10788 - 10-GR3-1093
15 63 est recouverte d'un empilement 69 de couches isolantes et conductrices, dans lequel sont réalisées les diverses interconnexions du capteur. En particulier, dans l'exemple représenté, la face avant de chaque zone 68 de silicium polycristallin est contactée par une prise 71 formée dans l'empilement 69. La figure 3B illustre une étape d'amincissement du substrat par sa face arrière, jusqu'à atteindre les zones de silicium polycristallin 68. A ce stade, les portions de substrat 63a, 63b sont totalement isolées les unes des autres par les régions isolantes 65 qui affleurent du côté de la face arrière du substrat aminci. En particulier, des portions de substrat 63a et/ou 63b voisines sont séparées par une cloison comprenant deux régions isolantes 65 parallèles bordant une zone 68 en silicium polycristallin. Après l'amincissement, on prévoit une étape d'évidement partiel des régions 65 à partir de la face arrière du substrat. On peut utiliser pour cela une solution adaptée à graver le matériau isolant 65 sélectivement par rapport au matériau du substrat 63 et au silicium polycristallin 68. On forme ainsi, au niveau de la face arrière de chacune des régions 65, un évidement 74, par exemple d'une profondeur comprise entre 10 et 100 nm. La figure 3C illustre une étape de recuit superficiel de la face arrière du substrat, par laser. Lors du recuit, une mince épaisseur de substrat se liquéfie du côté de la face arrière. En particulier, la partie inférieure des zones 68, très fortement dopées, fond. Il en résulte une diffusion extrêmement rapide des éléments dopants contenus dans les zones 68, qui se répartissent sur une mince bande semiconductrice 75 s'étendant continument sur toute la surface arrière du capteur, et remplissant notamment les évidements 74. La couche 75, de niveau de dopage supérieur à celui du substrat, permet notamment de limiter les courants d'obscurité liés à la présence inévitable de défauts cristallins au niveau de la face arrière du capteur.
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16 La figure 3D illustre des étapes finales de réalisation du capteur 61, correspondant à des étapes classiques de réalisation d'un capteur à éclairement par la face arrière. Une mince couche isolante 77 est formée sur la face arrière du substrat 63. La couche 77 est elle-même revêtue d'une couche antireflet 79. La couche antireflet 79 est surmontée d'une couche de filtrage 81. Des microlentilles 83 sont formées au dessus de la couche de filtrage 81, en regard des portions de substrat 63a.
Ce mode de réalisation présente les mêmes avantages que le mode de réalisation décrit en relation avec les figures 2A à 2D, et présente en outre l'avantage qu'il n'est plus nécessaire de prévoir de prises de contact de polarisation dans les portions de substrat 63b comprenant des transistors de contrôle. En effet, les prises 71 permettent d'assurer la polarisation de la couche 75, et donc des portions de substrat 63a et 63b. En outre, il n'est pas nécessaire de prévoir une implantation profonde d'éléments dopés à partir de la face avant du substrat.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un capteur d'images (31 ; 61) à éclairement par la face arrière à partir d'un substrat semiconducteur (32, 33 ; 62, 63), ce procédé comportant les étapes suivantes : a) former, depuis la face avant du substrat, des zones (38 ; 68) de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur, s'étendant en profondeur sous ladite face avant, ces zones étant bordées de régions isolantes (35 ; 65) orthogonales à la face avant ; b) amincir le substrat par la face arrière jusqu'à proximité desdites zones et jusqu'à atteindre les régions isolantes ; c) évider partiellement les régions isolantes du côté de la face arrière ; et d) recuire superficiellement, par laser, la face arrière du substrat.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l'étape a), lesdites zones (38) sont réalisées par implantation profonde d'éléments dopants dans le substrat, cette implantation étant localisée entre lesdites régions isolantes (35).
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel : lesdites régions isolantes (35) sont des tranchées remplies d'isolant, délimitant des premières portions de substrat (33b) destinées à comprendre, au dessus desdites zones (38), des transistors de contrôle du capteur ; et des secondes portions de substrat (33a), également délimitées par des régions isolantes (35), sont destinées à comprendre des photodiodes.
- 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdites zones (68) sont en silicium polycristallin, l'étape a) comportant les étapes suivantes : ouvrir des tranchées depuis la face avant du substrat, s'étendant en profondeur orthogonalement à ladite face avant ;B10788 - 10-GR3-1093 18 former un revêtement isolant (65) sur les parois latérales des tranchées ; et remplir les tranchées de silicium polycristallin (68) de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de 5 dopage supérieur.
- 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, comprenant en outre, après l'ouverture desdites tranchées, une étape d'implantation d'éléments dopants à partir des parois internes des tranchées. 10
- 6. Capteur d'images (31 ; 61) à éclairement par la face arrière formé à partir d'un substrat semiconducteur (33 ; 63), dans lequel une couche (45 ; 75) de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur s'étend depuis la face arrière du substrat, sur une mince 15 épaisseur et sur toute la surface arrière du capteur.
- 7. Capteur (31 ; 61) selon la revendication 6, dans lequel des zones (38 ; 68) de même type de conductivité que le substrat mais de niveau de dopage supérieur, s'étendent en profondeur sous la face avant du capteur et jusqu'à ladite 20 couche (45 ; 75), ces zones étant bordées de régions isolantes (35 ; 65) orthogonales à la face avant.
- 8. Capteur (31 ; 61) selon la revendication 7, dans lequel lesdites régions isolantes (35 ; 65) s'étendent orthogonalement depuis la face avant du substrat jusqu'à ladite 25 couche (45 ; 75), et délimitent des premières portions de substrat (33b ; 63b) contenant chacune un ou plusieurs transistors de contrôle, et des secondes portions de substrat (33a ; 63a) contenant chacune au moins une photodiode.
- 9. Capteur (31) selon la revendication 8, dans lequel 30 des premières portions (33b) sont en contact, par leurs faces avant, avec des métallisations (41) destinées à assurer à la fois la polarisation desdites portions et celle des secondes portions (33a) voisines.
- 10. Capteur (61) selon la revendication 8, dans 35 lequel :B10788 - 10-GR3-1093 19 des portions de substrat (63a, 63b) voisines sont séparées par des cloisons comprenant chacune deux régions isolantes (65) parallèles bordant une zone (68) de silicium polycristallin ; et lesdites zones (68) sont en contact, par leurs faces avant, avec des métallisations (71) destinée à assurer la polarisation du substrat.
- 11. Capteur (61) selon la revendication 10, dans lequel ledit silicium polycristallin (68) est du même type de conductivité que le substrat (63) et de niveau de dopage quatre à six fois supérieur au niveau de dopage de ladite couche (75).
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