FR3134651A1

FR3134651A1 - Procédé de fabrication d'un capteur de lumière

Info

Publication number: FR3134651A1
Application number: FR2204602A
Authority: FR
Inventors: Quentin ABADIE; Marios Barlas
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2022-04-13
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2023-10-20

Abstract

Procédé de fabrication d'un capteur de lumière La présente description concerne un procédé de fabrication comprenant, pour chaque photodétecteur (PD) d'une matrice de photodétecteurs d'un capteur de lumière (1), une utilisation d'un masque obtenu par autoassemblage dirigé d'un copolymère à blocs pour former, par une première étape de gravure, au moins une première structuration (122) du côté d'une première face (106) du photodétecteur destinée à recevoir de la lumière. Figure pour l'abrégé : Fig. 1D

Description

Procédé de fabrication d'un capteur de lumière

La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques, et, plus particulièrement les capteurs de lumière, par exemple les capteurs de temps de vol.

On connait des capteurs de lumière comprenant une matrice de pixels, dans lequel chaque pixel comprend au moins un photodétecteur disposé dans une couche semiconductrice, typiquement une couche de silicium. Dit autrement, ces capteurs de lumière connus comprennent une matrice de photodétecteurs chacun disposé dans une couche en silicium du capteur.

Parmi ces capteurs de lumière connus, on distingue les capteurs à éclairement par la face avant et les capteurs à éclairement par la face arrière. Dans un capteur à éclairement par la face avant, la couche de silicium comprenant les photodétecteurs est destinée à recevoir de la lumière du côté de sa face avant, c'est-à-dire du côté de sa face qui est revêtue d'une structure d'interconnexion de fin de ligne ("Back End of Line") ou structure d'interconnexion BEOL. A l'inverse, dans un capteur à éclairement par la face arrière, la couche de silicium comprenant les photodétecteurs est destinée à recevoir de la lumière du côté de sa face arrière, c'est-à-dire du côté de sa face qui est opposée à sa face avant.

Dans les capteurs de lumière connus ayant des photodétecteurs en silicium, l'efficacité quantique de chaque pixel du capteur diminue avec la longueur d'onde, en suivant la diminution d'absorption du silicium avec la longueur d'onde. En effet, l'absorption du silicium est forte dans la partie visible du spectre lumineux, mais est faible dans le proche infrarouge, c'est à dire pour des longueurs d'onde par exemple allant de 780 nm à 1100 µm.

Pour améliorer l'absorption quantique des pixels de ces capteurs de lumière connus destinés à fonctionner à des longueurs d'onde dans le proche infrarouge, par exemple lorsque le capteur est un capteur de temps de vol direct ou indirect, des structurations de surface sont prévues pour chaque photodétecteur, du côté de la face arrière de la couche de silicium pour un capteur à éclairement par la face arrière et du côté de la face avant pour un capteur à éclairement par la face avant. Un exemple d'une telle structuration de surface est décrit dans la demande de brevet US 2019/0019832 A1.

Ces structurations de surface connues ont, dans un plan parallèle à la face arrière de la couche de silicium, des dimensions minimales, ou dimensions critiques, de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres, par exemple supérieures ou égales à 200 nm. Toutefois, l'augmentation de l'efficacité quantique d'un pixel comprenant un photodétecteur associé à telles structurations de surface par rapport à l'efficacité quantique d'un pixel comprenant un photodétecteur similaire mais non associés à des structurations de surface diminue avec la réduction du pas des pixels, c'est-à-dire avec la réduction du pas des photodétecteurs, ou, dit autrement, avec la réduction des dimensions des photodétecteurs.

Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière connus.

Par exemple, il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière connus dans lesquels les photodétecteurs sont disposés dans une couche de silicium et sont associés à des structurations de surface, par exemple quand ces capteurs sont destinés à fonctionner dans le proche infrarouge et/ou sont à éclairement par la face arrière.

Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière connus.

Par exemple, un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière connus dans lesquels les photodétecteurs sont disposés dans une couche de silicium et sont associés à des structurations de surface, par exemple quand ces capteurs sont destinés à fonctionner dans le proche infrarouge et/ou sont à éclairement par la face arrière.

Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication comprenant, pour chaque photodétecteur d'une matrice de photodétecteurs d'un capteur de lumière, une utilisation d'un masque obtenu par autoassemblage dirigé d'un copolymère à blocs pour former, par une première étape de gravure, au moins une première structuration du côté d'une première face du photodétecteur destinée à recevoir de la lumière.

Selon un mode de réalisation, la longueur caractéristique du copolymère à blocs est inférieure à 100 nm, de préférence à 50 nm.

Selon un mode de réalisation, l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs est mis en œuvre par chemo-épitaxie.

Selon un mode de réalisation, l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs est mis en œuvre par grapho-épitaxie.

Selon un mode de réalisation, la première étape de gravure comprend un transfert du masque obtenu par autoassemblage dirigé du copolymère à blocs dans un masque dur pour y former des ouvertures traversantes, puis une gravure à partir desdites ouvertures.

Selon un mode de réalisation, l'autoassemblage dirigé du copolymère à bloc, comprend, pour chaque photodétecteur, une gravure d'au moins une cavité de guidage, et un dépôt du copolymère à blocs dans ladite au moins une cavité de guidage.

Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs sont disposés dans une couche de silicium et les premières structurations sont formées dans une couche isolante reposant sur la couche de silicium.

Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs sont disposés dans une couche de silicium et les premières structurations sont formées dans la couche de silicium.

Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs sont disposés dans une couche de silicium et, pour chaque photodétecteur, ladite au moins une cavité de guidage est gravée directement dans le silicium.

Selon un mode de réalisation, pour au moins un des photodétecteurs, plusieurs premières structurations sont formées lors de la première étape de gravure, le pas des premières structurations étant, de préférence, inférieur à 100 nm.

Selon un mode de réalisation, pour au moins un photodétecteur, le procédé comprend en outre une formation, par une deuxième étape de gravure, d'au moins une deuxième structuration du côté de la première face, ladite au moins une deuxième structuration ayant, dans un plan parallèle à ladite première face, une plus petite dimension supérieure à une plus petite dimension des premières structurations.

Selon un mode de réalisation, la deuxième étape de gravure est mise en œuvre après la première étape de gravure.

Selon un mode de réalisation, l'autoassemblage du copolymère à blocs est configuré pour que, pour plusieurs desdits photodétecteurs, les premières structurations forment un motif aléatoire de type empreinte digitale.

Selon un mode de réalisation, le pas des photodétecteurs est inférieur ou égal à 1,5 µm, par exemple inférieur à 1 µm.

Selon un mode de réalisation :
les photodétecteurs sont disposés dans couche de silicium ;
ladite au moins une cavité de guidage est gravée directement dans le silicium ; et
pour au moins un photodétecteur, une largeur ou un diamètre de ladite au moins une cavité de guidage est sensiblement égale à 1,5 fois la longueur caractéristique du copolymère à blocs.

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la illustre, par une vue en coupe, un mode de réalisation d'une étape d'un procédé de fabrication d'un capteur de lumière ;

la illustre, par une vue en coupe, un mode de réalisation d'une étape mise en œuvre après l'étape de la ;

la illustre, par une vue en coupe, une variante de réalisation de l'étape de la ;

la illustre, par une vue en coupe, un mode de réalisation d'une étape mise en œuvre après des étapes similaires aux étapes des figures 1A à 1D ;

la illustre, par une vue en coupe, un autre mode de réalisation d'une étape mise en œuvre après des étapes similaires aux étapes des figures 1A à 1D ;

la illustre, par une vue en coupe, encore un autre mode de réalisation d'une étape mise en œuvre après des étapes similaires aux étapes des figures 1A à 1D ;

la illustre par des courbes l'évolution du gain d'efficacité quantique de photodétecteurs associés à des structurations de surface par rapport à un photodétecteur non associé à des structurations de surface, pour différentes mises en œuvre des structurations de surface ; et

la représente une vue de dessus schématique d'une matrice de photodétecteurs selon un exemple de mise en œuvre.

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.

Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les capteurs de lumière connus à éclairement par la face arrière, destinés à fonctionner dans le proche infra-rouge et comprenant des photodétecteurs en silicium n'ont pas été décrits en détails, notamment en ce qui concerne l'implémentation de leurs pixels, le circuit de commande des pixels, le circuit de lecture de pixels et le circuit de traitement des données lues dans les pixels. Toutefois, les modes de réalisation, les modes de mise œuvre et leurs variantes décrits par la suite sont compatibles avec ces capteurs de lumière connus, et, en particulier avec les implémentations usuelles de leurs pixels, de leurs circuits de lecture des pixels, de leurs circuits de commande de pixels et de leurs circuits de traitement des données de pixels. En outre, bien que la présente description soit faite en relation avec des exemples où les capteurs sont destinés à fonctionner dans le proche infrarouge et à être éclairés par la face arrière, les avantages des modes de réalisation décrits s'appliquent à des capteurs à éclairement par la face avant et/ou à des capteurs destinés à fonctionner dans le visible.

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.

Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.

Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

Dans la suite de la description, sauf indication contraire, l'expression "un élément repose sur une première couche" signifie que cet élément repose sur la première couche de manière indirecte, par exemple avec interposition d'une couche intermédiaire entre la première couche et l'élément, ou signifie, de préférence, que cet élément repose directement sur la première couche, c'est-à-dire sur et en contact avec la première couche.

Dans la description qui suit la dimension critique d'une structuration de surface correspond, par exemple, à la plus petite dimension de cette structuration mesurée dans un plan parallèle à la face arrière de la couche de silicium comprenant les photodétecteurs.

Dans la suite de la description, on appelle pixel de référence un pixel comprenant un photodétecteur en silicium à éclairement par la face arrière, destiné à fonctionner dans le proche infrarouge, et non associé à des structurations de surface.

Les inventeurs ont constaté que, par rapport à un pixel de référence, l'augmentation de l'efficacité quantique d'un pixel similaire mais dans lequel le photodétecteur est associé à des structurations de surface formées du côté de sa face arrière augmente avec la diminution du pas des structurations et/ou avec la diminution de la dimension critique des structurations, en particulier lorsque les structurations ont des dimensions critiques par exemple inférieures à 100 nm et un pas de répétition par exemple inférieur à 100 nm.

Pour des structurations ayant une dimension critique donnée, par exemple inférieure à 100 nm, et un pas de répétition donné, par exemple inférieur à 100 nm, plus le pas des photodétecteurs diminue, plus le nombre maximal de structurations auxquelles un photodétecteur peut être associé diminue. Dit autrement, pour des structurations ayant une dimension critique donnée et un pas de répétition donné, dans chaque photodétecteur, plus la surface du photodétecteur destinée à recevoir de la lumière diminue, plus le nombre maximal de structurations auxquelles le photodétecteur peut être associé diminue.

Les structurations de surface usuelles ont des dimensions critiques de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres, par exemple des dimensions critiques supérieures ou égales à 200 nm, et un pas de répétition également de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres, par exemple un pas supérieur ou égal à 200 nm. Ainsi, pour un pas de photodétecteur inférieur ou égale à 1,5 µm, voire inférieur ou égale à 1 µm, il devient impossible d'associer un grand nombre de structurations de surface avec le photodétecteur, par exemple un nombre de structurations de surface supérieure ou égale à 5, de préférence supérieur ou égal à 10.

On notera que pour des pixels de relativement grandes dimensions, par exemple des pixels ayant des côtés de longueur supérieure à 1,5 µm en vue de dessus, des structurations de plus grandes dimensions, par exemple de dimensions critiques supérieures à 500 nm, peuvent permettre d'atteindre des optimums d'absorption avec un nombre de structurations relativement faible, par exemple inférieur à 5. Toutefois, le pas et les dimensions critiques de ces structurations qui conviennent à des pixels de relativement grandes dimensions ne peuvent pas être mis en œuvre pour des pixels de relativement faibles dimensions, par exemple des pixels ayant des côtés de longueur inférieure à 1,5 µm, par exemple inférieure à 1 µm.

Il est ici proposé de pallier tout ou partie des inconvénients des capteurs de lumière usuels décrits précédemment en associant, à chaque photodétecteur, au moins une structuration de surface, par exemple plusieurs structurations de surface, de préférence au moins dix structurations de surface, obtenues au moyen d'un masque lui-même obtenu par autoassemblage dirigé ("Direct Self-Assembly" – DSA) de copolymère à blocs. Un tel masque peut être obtenu en mettant œuvre l'autoassemblage dirigé des copolymères à blocs par chemo-épitaxie ou par grapho-épitaxie.

Cela permet de tirer parti du fait qu'un masque obtenu par autoassemblage dirigé de copolymères à blocs permet d'obtenir des structures de masquage ayant des faibles dimensions dans un plan parallèle à une face d'une couche sur laquelle reposent ces structurations, par exemple des dimensions plus faibles que les dimensions critiques des structurations de surface connues. Par exemple, quand la période, ou longueur caractéristique, L0 du copolymère à blocs est inférieure ou égale à 100 nm, par exemple inférieure ou égale à 50 nm les structures de masquage obtenue ont chacune, dans un plan parallèle à la couche de silicium des photodétecteurs, une plus petite dimension, ou dimension critique, inférieure ou égale à 100 nm, voire inférieure ou égale à 50 nm. Le recours à de telles structures de masquage permet de former, par gravure, des structurations de surface ayant des dimensions critiques similaires ou égales à celles des structures de masquage, par exemple des structurations de surface ayant des dimensions critiques inférieures ou égales à 100 nm, voire inférieures ou égales à 50 nm.

En outre, cela permet de tirer également parti du fait qu'un masque obtenu par autoassemblage dirigé de copolymères à blocs permet d'obtenir des structures de masquage répétées avec un pas plus faible que le pas de répétition des structurations de surfaces connues. Par exemple, quand la période, ou longueur caractéristique, L0 du copolymère à blocs est inférieure ou égale à 100 nm, par exemple inférieure ou égale à 50 nm, les structures de masquage obtenue ont chacune, dans un plan parallèle à la couche de silicium des photodétecteurs, un pas de répétition, inférieur ou égal à 100 nm, voire inférieure ou égale à 50 nm. Le recours à de telles structures de masquage permet de former, par gravure, des structurations de surface ayant un pas de répétition similaire ou identique au pas de répétition des structures de masquage, par exemple des structurations de surface ayant un pas de répétition inférieur ou égal à 100 nm, voire inférieur ou égal à 50 nm.

A titre d'exemple, l'utilisation d'un masque obtenu par autoassemblage dirigé de copolymères à blocs permet de former, par gravure, des structurations de surface ayant des dimensions critiques inférieures à 100 nm et un pas de répétition à 100 nm, par exemple quand la longueur caractéristique du copolymère à bloc utilisé est inférieure à 100 nm.

Ainsi, l'utilisation d'un masque obtenu par autoassemblage dirigé de copolymères à blocs peut permettre d'associer, à chaque photodétecteur d'un capteur de lumière, un grand nombre de structuration de surface, par exemple au moins 5 structurations de surface, de préférence au moins 10 structurations de surface, même lorsque le pas des photodétecteurs devient inférieur à 1,5 µm, par exemple inférieur à 1 µm.

Pour réaliser des structurations de surface de petites dimensions, c'est-à-dire des structurations de surface ayant, par exemple, des dimensions critiques inférieure à 100 nm et ayant, par exemple, un pas de répétition inférieur ou égal à 100 nm, on aurait pu penser recourir à une étape de lithographie par immersion pour former un masque permettant la formation des structurations par gravure. Toutefois, la photolithographie par immersion est complexe à mettre en œuvre et ne peut pas toujours être mise en œuvre du côté de la face arrière d'un capteur de lumière en raison de la topographie de la face arrière du capteur.

En outre, il est ici également proposé, en plus des structurations de surface de petites dimensions critiques formées au moyen d'un masque obtenu par autoassemblage direct de copolymère à blocs, de former à titre optionnel des structurations de surfaces de plus grandes dimensions critiques. Cela permet d'associer, pour au moins certains photodétecteurs du capteur, par exemple pour chaque photodétecteur du capteur, des structurations de faibles dimensions critiques avec des structurations de grandes dimensions critiques.

A titre d'exemple, ces structurations de grandes dimensions sont formées lors d'une étape de gravure, par exemple une étape de gravure réalisée postérieurement à l'étape de gravure permettant de former les structurations de petites dimensions.

A titre d'exemple, des structurations de petites dimensions critiques sont des structurations de surface obtenues au moyen d'un masque obtenu à partir d'un autoassemblage dirigé de copolymère à blocs, c'est-à-dire des structurations dont les dimensions critiques sont, par exemple, inférieures ou égales à 100 nm, voire à 50 nm, et dont le pas de répétition est, par exemple, inférieur ou égal à 100 nm, voire à 50 nm.

A titre d'exemple, des structurations de grandes dimensions critiques sont des structurations de surface obtenues au moyen d'un masque obtenu à partir d'une photolithographie classique, c'est-à-dire des structurations dont les dimensions critiques sont, par exemple, supérieures ou égales à 200 nm et dont le pas de répétition est, par exemple, supérieur ou égal à 200 nm.

A titre d'exemple, pour un photodétecteur donné, des structurations de faibles dimensions critiques peuvent être superposées à des structurations de grandes dimensions critiques.

Selon un autre exemple, pour un photodétecteur donné, des structurations de faibles dimensions critiques peuvent être disposées autour de structurations de grandes dimensions critiques.

Des exemples de modes de réalisation et de variantes de réalisation d'un capteur de lumière comprenant des photodétecteurs associées à des structurations de surface obtenues à partir d'un masque lui-même obtenu par autoassemblage dirigé de copolymères vont maintenant être décrits, étant entendu que la présente description ne limite pas à ces exemples particuliers de procédé.

Les figures 1A à 1D illustrent un exemple de mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un capteur de lumière 1, chaque figure étant une vue en coupe illustrant une étape du procédé.

Dans ce mode de réalisation, l'autoassemblage du copolymère à blocs est mis en œuvre par grapho-épitaxie.

La illustre, par une vue en coupe, une étape de ce procédé. La n'illustre qu'une partie du capteur de lumière 1.

Le capteur 1 comprend une couche de silicium 100. Le capteur 1 comprend des pixels ayant des photodétecteurs PD, par exemple des photodiodes ou des diodes pincées, disposés dans la couche de silicium 100.

En , et dans les figures 1B à 1D, un seul photodétecteur PD est représenté, bien que ce qui va être décrit pour le photodétecteur PD de la puisse s'appliquer à n'importe lequel des photodétecteurs PD du capteur 1. Par exemple, chaque étape décrite pour le photodétecteur PD représenté dans les figures 1A à 1D est mise en œuvre simultanément pour chaque photodétecteur PD du capteur 1.

En outre, bien que cela ne soit pas illustré en , les photodétecteurs PD du capteur 1 forment une matrice de photodétecteurs PD, dans laquelle les photodétecteurs sont organisés en lignes et en colonnes. A titre d'exemple, le pas des photodétecteurs PD est inférieur ou égal à 1,5 µm, par exemple inférieur ou égal à 1 µm.

A titre d'exemple, les photodétecteurs PD du capteur 1 sont isolés les uns des autres et par des structures d'isolation verticales 102, par exemple des tranchées d'isolation profondes ("Deep Trench Insulation" – DTI) ou des tranchées d'isolation profondes capacitives ("Capacitive Deep Trench Insulation" – CDTI).

A titre d'exemple, chaque photodétecteur PD correspond à une portion de la couche 100. A titre d'exemple, chaque photodétecteur PD s'étend depuis une face avant 104 de la couche 100 jusqu'à une face arrière 106 de la couche 100.

Le capteur 1 comprend en outre, une structure d'interconnexion 108 de type BEOL. La structure d'interconnexion 108 repose sur la face avant 104 de la couche 100. Bien que cela ne soit pas détaillé en , la structure d'interconnexion 108 comprend, par exemple, des niveaux de métallisation noyés dans des couches isolantes qui isolent les niveaux de métallisation les uns des autres. Les niveaux de métallisation, en pratique des portions de couches conductrices, sont connectés les uns aux autres par des vias conducteurs traversant des couches isolantes de la structure 108. A titre d'exemple, la structure d'interconnexion 108 couple électriquement entre eux des composants électroniques (non représentés en ) formés sur et/ou dans la couche 100 du côté de sa face avant 104, par exemple des transistors métal-oxyde-semiconducteur (MOS – "Metal Oxide Semiconducteur"), et/ou des contacts électriques (non représentés en ) formés sur la face de la structure d'interconnexion 108 opposée à la face avant 104 de la couche 100 et permettant de connecter le capteur 1 à son environnement.

A l'étape de la , une couche 110 a été déposée sur la couche 100, du côté de sa face arrière 106. La couche 110 peut être déposée directement sur la couche 100, ou, sur une ou plusieurs couches reposant sur la face 106 de la couche 100. A titre d'exemple, la couche 110 est une couche de résine.

Dans l'exemple de la , la couche 110 est déposée sur une couche 112 de masque dur, par exemple en oxyde de silicium, la couche 112 reposant sur la face arrière 106 de la couche 100. Dit autrement, dans l'exemple de la , la couche 112 est déposée sur la couche 100 du côté de sa face arrière 106, puis la couche 110 est déposée sur et en contact avec la couche 112.

Toujours à l'étape de la , pour chaque photodétecteur PD, au moins une cavité de guidage 114 est gravée dans la couche 100. Plus particulièrement, pour chaque photodétecteur PD, au moins une cavité de guidage 114 est gravée en face du photodétecteur PD. Chaque cavité de guidage 114 traverse la couche 100 dans une direction orthogonale à la face 106 de la couche 100.

A titre d'exemple, chaque cavité 114 a, dans un plan parallèle à la face 106, une plus petite dimension, ou dimension critique, égale à N*L0, avec N un entier positif et L0 la longueur caractéristique du copolymère à blocs qui sera utilisé lors de l'autoassemblage dirigé.

Comme cela est illustré en , dans les cas où la couche 110 repose sur et en contact avec une couche de masque dur 112 sous-jacente, les cavités 114 débouchent sur cette couche 112.

Comme cela est usuel dans les procédés d'autoassemblage de copolymères à blocs par grapho-épitaxie, les dimensions des cavités de guidage 114 sont adaptées en fonction du copolymère à blocs utilisé. Le choix des dimensions des cavités de guidage 114 en fonction d'un copolymère à blocs est à la portée de la personne du métier.

La illustre, par une vue en coupe, une étape suivante du procédé. Plus particulièrement, la représente la structure décrite en relation avec la à une étape suivante du procédé.

A l'étape de la , un copolymère à blocs a été déposé dans chaque cavité 114. En outre, une étape de recuit a été mise en œuvre. L'étape de recuit permet que le copolymère à blocs s'organise, dans chaque cavité, selon une alternance de phases 116 comprenant des premiers blocs du copolymère à bloc et de phases 118 comprenant des deuxièmes blocs du copolymère à blocs.

Plus particulièrement, le but étant d'utilisé le copolymère à blocs pour réaliser un masque de gravure permettant la formation par gravure de structurations de surface du côté de la face 106 de la couche 100, les conditions (température, solvant) du recuit, le ratio massique des monomères des premiers blocs du copolymère à blocs et des monomères des deuxièmes blocs du copolymère à blocs et les dimensions des cavités 114 sont déterminées de sorte que chaque phase 116 et chaque phase 118 s'étendent sur toute la hauteur, ou épaisseur, du matériau copolymère disposé dans les cavités 114, et débouche sur la couche sous-jacente à la couche 110, à savoir ici sur la couche 112.

A l'étape de la , les phases 118 ou 116 du copolymère à blocs ont été retirées. Dans cet exemple, ce sont les phases 116 qui sont retirées. Les phases 116 sont, par exemple, retirées par un traitement chimique.

Il en résulte que, dans les cavités 114, les phases 118 laissées en place forment des structures de masquage, ou, dit autrement, un masque 120 obtenu par autoassemblage dirigé du copolymère à blocs.

En outre, à l'étape de la , dans cet exemple où la couche 110 repose sur la couche 112, les portions de la couche 112 exposées suite au retrait des phases 116 du copolymère à blocs ont été retirées par gravure. Dit autrement, le masque 120 a été transféré dans la couche 112 pour y former des ouvertures traversantes.

A l'étape de la , des structurations de surface 122 ont été formées par gravure dans la couche 100, du côté de la face arrière 106 de cette couche 100.

Plus particulièrement, dans cet exemple où la couche 110 repose sur la couche 112, la gravure de la couche 100 est mise en œuvre à partir des ouvertures formées à l'étape précédente dans le masque dur 112, après avoir préalablement retiré le masque 120 et la couche 110.

A titre d'exemple, en fonction des conditions de mise en oeuvre de l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs, les structurations 122 peuvent correspondre :
- à des trous cylindriques dans la couche 100, ces trous étant disposés chacun en regard d'un évidement correspondant du masque 120, là où une phase 116 a été retirée dans cet exemple,
- à des piliers cylindriques dans la couche 100, ces piliers étant disposés chacun en regard d'une portion correspondante du masque 120, là où une phase 118 a été laissée en place dans cet exemple,
- à des tranchées parallèles entre elles ou formant un motif aléatoire de type empreinte digitale, ces tranchées étant disposées chacune en regard d'un évidement correspondant du masque 120, là où une phase 116 a été retirée dans cet exemple, ou
- à des lamelles parallèles entre elles ou formant un motif aléatoire de type empreinte digitale, chaque lamelle étant disposée en regard d'une portion correspondante du masque 120, là où une phase 118 a été laissée en place dans cet exemple.

En outre, dans cet exemple, à l'étape de la , la couche 112 a été retirée après la formation des structurations 122.

Dans cet exemple, à l'étape de la , la portion de la couche 100 correspondant au photodétecteur PD comprend, du côté de sa face arrière 106, au moins une zone 124 munies de structurations 122, et au moins une zone 126 dépourvues de structuration 122. Dit autrement, le photodétecteur est associée à au moins une zone 124 munie de structurations 122 et à au moins une zone 126 dépourvue de structuration 122, les zones 124 et 126 étant formées en vis-à-vis du photodétecteur PD, du côté de la face arrière 106 de la couche 100.

Dans un autre exemple, les structurations 122 sont formées sur toute ou presque toute la surface du photodétecteur PD du côté de la face arrière 106 de la couche 100, par exemple sur au moins 80% de cette surface du photodétecteur PD. Dit autrement, dans un autre exemple, seule une zone 124 munie de structurations 122 est formée en vis-à-vis du photodétecteur PD, du côté de la face arrière 106 de la couche 100, et cette zone 122 s'étend sur toute ou presque toute la surface du photodétecteur du côté de la face arrière 106 de la couche 100.

A une étape suivante non illustrée, les évidements (tranchées ou trous cylindriques) formés dans la couche 100 lors de la gravure pour former les structurations 122 peuvent être remplis chacun par un matériau d'indice optique différent de celui de la couche 100 dans laquelle sont formées les structurations 122. A titre d'exemple, les évidements peuvent être remplis d'oxyde de silicium, d'oxyde d'aluminium ou d'oxyde d'hafnium. A titre d'exemple, ce matériau est déposé de manière à remplir entièrement chaque évidement, et le dépôt du matériau est, par exemple, suivi d'une étape de polissage mecano-chimique (CMP – "Chemical Mechanical Polishing").

La mise en œuvre du procédé décrit en relation avec les figures 1A à 1D comprend l'utilisation du masque 120 obtenu par autoassemblage dirigé du copolymère à blocs pour former, lors de la gravure décrite en relation avec l'étape de la , au moins une structuration 122 du côté de la face arrière 106 du photodétecteur PD.

Dans l'exemple des figures 1A à 1D, la gravure pour former les structurations 122 n'utilise pas directement le masque 120 mais plutôt le masque dur 112. Toutefois, le masque 120 est utilisé pour former des ouvertures traversantes dans le masque dur 112, donc pour former par gravure les structurations 122. Dans un autre exemple non illustré, la couche de masque dur 112 est omise, et la gravure pour former les structurations 122 utilise alors directement le masque 120.

Dans l'exemple des figures 1A à 1D, à l'étape de la , les phases 118 sont laissées en place et les phases 116 sont retirées. L'inverse est également possible.

Dans l'exemple illustré par les figures 1A à 1D, pour chaque photodétecteur PD, deux cavités de guidage 114 sont gravées en vis-à-vis du photodétecteur PD à l'étape de la . Dans d'autres exemples non illustrés, pour chaque photodétecteur PD, le nombre de cavités de guidage 114 gravées en face du photodétecteur PD peut être plus petit ou plus grand que deux. Par exemple, une seule cavité 114 peut être gravée en regard de chaque photodétecteur PD. Par exemple, cette unique cavité 114 s'étend en regard de quasiment toute la surface du photodétecteur PD du côté de la face arrière 106 de la couche 100, par exemple sur plus de 80 % de la surface du photodétecteur PD, de manière à augmenter le nombre de structuration 122 formées par rapport au cas où une telle cavité unique couvrirait une plus petite partie de la surface du photodétecteur PD.

Dans l'exemple des figures 1A à 1D, pour chaque cavité 114, l'autoassemblage dirigé du copolymère à bloc est tel que plusieurs structurations 122 sont formées à partir du masque 120 correspondant à cette cavité. Dans un autre exemple, l'autoassemblage dirigé du copolymère à bloc est tel qu'une seule structuration 122 est formée à partir du masque 120 correspondant à une cavité de guidage.

Bien que l'on ait décrit en relation avec les figures 1A à 1D des exemples de modes de réalisation d'un procédé dans lequel l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs est mis en œuvre par grapho-épitaxie, la personne du métier est en mesure, à partir de la description faite ci-dessus, d'adapter ces exemples au cas où l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs est mis en œuvre par chemo-épitaxie.

Par exemple, la personne du métier est en mesure de prévoir des structures de guidage chimique pour l'autoassemblage par chemo-épitaxie, de manière à obtenir, du côté de la face arrière 106 de la couche 100, en vis-à-vis d'au moins un photodétecteur PD ou de chaque photodétecteur PD, des zones 124 et 126 ou une seule zone 124.

A titre d'exemple, les figures 6 et 7 de la demande de brevet EP 3503165 A1 illustre un exemple d'un procédé par chemo-épitaxie permettant d'obtenir des premières zones où le copolymère à blocs s'organise en phases alternées perpendiculaires à la face arrière 106 de la couche 100 et des deuxièmes zones où le copolymère à blocs s'organise en phases alternées parallèles à la face 106. Dans un tel exemple, les premières zones permettent former chacune une zone 124 munie de structurations 122, et les deuxièmes zones permettent former chacune une zone 126 dépourvue de structurations 122.

A titre d'exemple, au moins un photodétecteur PD ou chaque photodétecteur PD, est associé à (ou en vis-à-vis de) plusieurs zones 124 et associé à (ou en vis-à-vis de) au moins une zone 126. Les dimensions des zones 124 et 126 associées au photodétecteur sont alors, par exemple, choisies pour que chaque zone 126 correspondent à une structuration de grande dimensions critiques. Dans ce cas, les structurations 122 de faibles dimensions critiques sont disposées autour de chaque structuration de grande dimension critique. A titre d'autre exemple, les dimensions des zones 124 et 126 associées au photodétecteur sont choisies pour que chaque zone 124 correspondent à une structuration de grande dimension critique. Dans ce cas, des structurations 122 de faibles dimensions critiques sont disposées à l'intérieur de chaque structuration de grande dimension critique.

Dans le mode de réalisation des figures 1A à 1D, les cavités de guidage 114 sont formées dans la couche 110 qui repose sur la face arrière 106 de la couche 100. Dans une variante de réalisation, les cavités de guidage 114 sont formées, c'est-à-dire gravées, directement dans la couche 100.

La personne du métier saura adapter les différents exemples décrits en relation avec les figures 1A à 1D où les cavités sont gravées dans la couche 110, au cas où ces cavités sont gravées directement dans la couche 100.

Les figures 2A à 2D illustrent un exemple d'une variante de réalisation du procédé décrit en relation avec les figures 1A à 1D, dans le cas où les cavités de guidage 114 sont gravées directement dans la couche 100 .

Les figures 2A à 2D n'illustrent qu'une partie du capteur de lumière 1, et, plus particulièrement, un seul photodétecteur PD du capteur 1. Toutefois, les étapes décrites en relation avec les figures 2A à 2D pour un seul photodétecteur PD sont, de préférence, mises en œuvre simultanément dans plusieurs photodétecteur PD du capteur 1, par exemple dans tous les photodétecteurs PD du capteur.

La illustre, par une vue en coupe une étape de cette variante de réalisation du procédé des figures 1A à 1D. Les figures 1A et 2A sont similaires, et seules les différences entre ces deux figures sont ici mises en exergue.

En , au lieu de déposer une couche 110 et d'y former des cavités de guidage 114 comme en , une ou plusieurs cavités de guidage 114 sont gravées directement dans la couche 100.

Dans l'exemple de la , une seule cavité 114 est gravée pour le photodétecteur PD, mais dans d'autres exemples non illustrés, plusieurs cavités 114 sont gravée pour ce photodétecteur.

A titre d'exemple, la cavité 114 est gravée en formant un masque 200, par exemple un masque dur, sur et en contact avec la face 106 de la couche 100, le masque 200 comprenant une ouverture traversante à chaque emplacement où une cavité 114 sera gravée.

Dans cet exemple, les dimensions de la cavité 114 sont choisies de sorte que le masque 120 qui sera obtenu dans la cavité 114 par autoassemblage dirigé du copolymère ne conduise à ne former qu'une seule structuration 122. Par exemple, la cavité 114 a une largeur ou un diamètre égal à 1,5*L0.

Dans d'autres exemples non illustrés, les dimensions de la cavité 114 sont choisies de sorte que le masque 120 obtenu dans la cavité 114 par autoassemblage dirigé du copolymère permette de former plusieurs structurations 122.

A l'étape de la , le copolymère à blocs a été déposé dans chaque cavité 114. En outre, une étape de recuit a été mise en œuvre pour que le copolymère à blocs s'organise selon une alternance de phases 116 et de phases 118. Dans cet exemple où la cavité 114 a une largeur ou un diamètre égal à 1,5*L0, une seule phase 116 se forme, dans une région centrale de la cavité 114.

A l'étape de la , les phases 118 ou 116 du copolymère à blocs ont été retirées. Dans cet exemple, la phase 116 est retirée. La phase 116 est, par exemple, retirée par un traitement chimique. Les phases 118 laissées en place forment des structures de masquage, ou, dit autrement, un masque 120 obtenu par autoassemblage dirigé du copolymère à blocs.

En outre, à l'étape de la , une portion de la couche 100 exposée au fond de la cavité 114 suite au retrait de la phase 116 du copolymère a été retirée par gravure. Il en résulte la formation d'une structuration 122 correspondant ici à un trou ou une tranchée.

Dans un autre exemple non illustré, la phase 118 du copolymère est retirée alors que la phase 116 est laissée en place, et la structuration 122 obtenue lors de la gravure correspond alors à un pilier ou une lamelle.

A l'étape de la , les masque 120 et 200 ont été retirés.

A une étape suivante non illustrée, la cavité 114 et la ou les portions de la couche 100 gravées à l'étape de la , c'est-à-dire la structuration 122 dans l'exemple des figures 2A à 2D, peuvent être remplies par un matériau d'indice optique différent de celui du silicium, par exemple lors d'une étape de dépôt du matériau pouvant être suivie d'une étape de CMP.

Un avantage de graver les cavités de guidage 114 directement dans le silicium de la couche 100 est que chaque cavité 114 peut alors correspondre à une structuration de plus grande dimension critique que celles des structurations 122, par exemple à une structuration de grande dimension critique. Dans ce cas, des structurations 122 de faibles dimensions sont alors empilées avec des structurations de plus grandes dimensions.

Plus généralement, des structurations de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122, par exemple des structurations de grandes dimensions critiques, peuvent être associées avec des structurations 122.

D'autres exemples de procédés permettant d'associer des structurations 122 avec des structurations de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122, par exemple des structurations de grandes dimensions critiques, vont maintenant être décrits. Dans ces exemples, les structurations de plus grandes dimensions critiques que celles de structuration 122 sont formées lors d'une étape de gravure, par exemple une étape de gravure supplémentaire mise en œuvre après la gravure pour former les structurations 122.

Les figures 3A à 3C illustrent un premier exemple d'un procédé comprenant une étape de gravure supplémentaire pour former des structurations de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122.

Les figures 3A à 3C n'illustrent qu'une partie du capteur de lumière 1, et, plus particulièrement, un seul photodétecteur PD du capteur 1. Toutefois, les étapes décrites en relation avec les figures 3A à 3C pour un seul photodétecteur PD sont, de préférence, mises en œuvre simultanément dans plusieurs photodétecteur PD du capteur 1, par exemple dans tous les photodétecteurs PD du capteur.

Dans ce premier exemple, comme l'illustre la , des structurations 122 ont été formées du côté de la face arrière 106 de la couche 100 sur quasiment toute la surface du photodétecteur PD disposée du côté de la face 106 de la couche 100, par exemple sur plus de 80% de cette surface. Ainsi, en , toutes les structurations 122 appartiennent à une seule et même zone 124, et aucune zone 126 n'est associée au photodétecteur PD.

Dans cet exemple, les structurations 122 ont été obtenues au moyen d'un autoassemblage dirigé mis en œuvre par chemo-épitaxie ou par grapho-épitaxie.

En outre, à l'étape de la , un masque 300 est formé du côté de la face arrière 106. Le masque 300 comprend des portions recouvrant des structurations 122, et des ouvertures 302 débouchant sur des structurations 122. Chaque ouverture 302 est disposée à un emplacement où l'on souhaite former une structuration correspondante de plus grande dimension critique que celles des structurations 122.

Dans l'exemple de la , le masque 300 comprend plusieurs ouvertures 302 pour le photodétecteur PD illustré. Dans un autre exemple non illustré, le masque 300 peut ne comprendre qu'une seule ouverture 302 pour le photodétecteur PD.

A l'étape de la , des structurations 304 de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122 ont été formées dans la couche 100, par gravure du côté de la face arrière 106 de cette couche 100. Les structurations 304 sont formées chacune à partir d'une ouverture 302 correspondante.

A l'étape de la , le masque 300 a été retiré, et, à une étape suivante non illustrée, les structurations 122 et 304 peuvent être remplies d'un matériau d'indice optique différent de celui du silicium.

Le photodétecteur PD ainsi obtenu est donc associé à des structurations 122 de petites dimensions critiques et à des structurations 304 de plus grandes dimensions critiques, par exemple à des structurations 304 de grandes dimensions critiques. En outre, certaines structurations 122 sont empilées avec une structuration 304 correspondante, et d'autres structurations 122 ne sont pas empilées avec une structuration 304 et sont disposées autour des structurations 304.

Les figures 4A et 4B illustrent un deuxième exemple d'un procédé comprenant une étape de gravure supplémentaire pour former des structurations de plus grandes dimensions critiques que les structurations 122.

Les figures 4A et 4B n'illustrent qu'une partie du capteur de lumière 1, et, plus particulièrement, un seul photodétecteur PD du capteur 1. Toutefois, les étapes décrites en relation avec les figures 4A et 4B pour un seul photodétecteur PD sont, de préférence, mises en œuvre simultanément dans plusieurs photodétecteur PD du capteur 1, par exemple dans tous les photodétecteurs PD du capteur.

Dans ce deuxième exemple, comme l'illustre la , des structurations 122 ont été formées du côté de la face arrière 106 de la couche 100. Toutefois, à la différence de la , du côté de la face 106, il y a des zones 126 dépourvues de structuration 122, et une ou plusieurs zones 124 munies de structurations 122.

En outre, à l'étape de la , un masque 400 est formé du côté de la face arrière 106. Le masque 400 comprend des portions recouvrant chacune une zone 126 correspondante, et comprend en outre au moins une ouverture 402 débouchant sur des structurations 122. Chaque ouverture 402 débouche sur une zone 124 correspondante. Dans l'exemple de la , il y a autant d'ouvertures 402 que de zones 124.

A l'étape de la , des structurations 404 de plus grandes dimensions critiques que les structurations 122 ont été formées dans la couche 100, par gravure du côté de la face arrière 106 de cette couche 100. Les structurations 404 sont formées chacune à partir d'une ouverture 402 correspondante

En outre, à l'étape de la , le masque 400 a été retiré, et, à une étape suivante non illustrée, les structurations 122 et 404 peuvent être remplies d'un matériau d'indice optique différent de celui du silicium.

Le photodétecteur PD ainsi obtenu est associé à des structurations 122 et à au moins une structuration 404 de plus grande dimension critique que celles des structurations 122, par exemple à au moins une structuration 404 de grande dimension critique.

En outre, dans l'exemple des figures 4A et 4B, chaque structuration 122 est empilée avec une structuration 404 correspondante, et aucune structuration 122 n'est disposée autour des structurations 404. Dit autrement, les structurations 404 sont formées uniquement en regard de zones 124 munies de structurations 122.

Les figures 5A et 5B illustrent un troisième exemple d'un procédé comprenant une étape de gravure supplémentaire pour former des structurations de grandes dimensions.

Les figures 5A et 5B n'illustrent qu'une partie du capteur de lumière 1, et, plus particulièrement, un seul photodétecteur PD du capteur 1. Toutefois, les étapes décrites en relation avec les figures 5A et 5B pour un seul photodétecteur PD sont, de préférence, mises en œuvre simultanément dans plusieurs photodétecteur PD du capteur 1, par exemple dans tous les photodétecteurs PD du capteur.

Dans ce troisième exemple, comme l'illustre la , des structurations 122 ont été formées du côté de la face arrière 106 de la couche 100. Comme en , du côté de la face 106, il y a une ou plusieurs zones 126 dépourvues de structuration 122, et une ou plusieurs zones 124 munies de structurations 122.

En outre, à l'étape de la , un masque 520 est formé du côté de la face arrière 106. Le masque 520 comprend des portions recouvrant chacune une zone 124 correspondante et donc les structurations 122. Le masque 520 comprend en outre au moins une ouverture 502 débouchant sur une zone 126 dépourvue de structuration 122. Dans cet exemple, le masque 520 comprend trois ouvertures 502, bien que dans d'autres exemples non illustrés le masque puisse comprendre une, deux ou plus de trois ouvertures 502.

A l'étape de la , des structurations 504 de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122 ont été formées dans la couche 100, par gravure du côté de la face arrière 106 de cette couche 100. Les structurations 504 sont formées chacune à partir d'une ouverture 502 correspondante.

En outre, à l'étape de la , le masque 520 a été retiré, et, à une étape suivante non illustrée, les structurations 122 et 504 peuvent être remplies d'un matériau d'indice optique différent de celui du silicium.

Le photodétecteur PD ainsi obtenu est associé à des structurations 122 et à des structurations 504 de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122, par exemple des structurations 504 de grandes dimensions critiques.

En outre, aucune structuration 122 n'est empilée avec une structuration 504, et les structurations 122 sont disposées autour des structurations 504. Dit autrement, les structurations 504 sont formées uniquement en regard de zones 126 dépourvue de structurations 122.

Bien que l'on ait décrit en relation avec les figures 3A à 3C, 4A et 4B, et 5A et 5B le cas où les structurations 304, 404 et 504 sont formées lors d'une gravure postérieure à la gravure pour former les structurations 122, dans d'autres exemples non illustrés, cet ordre des gravures peut être inversé ou les deux gravures peuvent être mises en œuvre simultanément. La mise en œuvre de ces autres exemples est à la portée de la personne du métier.

En outre, la personne du métier est en mesure d'adapter les exemples précédant de procédé de fabrication permettant d'associer des structurations 122 avec des structurations de plus grandes dimensions critiques que celles des structurations 122, au cas où l'autoassemblage dirigé est mis en œuvre par grapho-épitaxie et les cavités de guidage 114 sont gravées directement dans la couche 100.

On a décrit ci-dessus en relation avec les figures 1A à 5B des exemples de modes de réalisation et de variantes dans lesquelles les structurations sont formées dans la couche 100, en retirant par gravure des portions de cette couche 100.

En variante, les structurations 122 sont formées dans une couche isolante reposant sur la face arrière 106 de la couche 100 comprenant les photodétecteurs PD. La mise en œuvre d'une telle variante et son adaptation aux divers exemples décrits précédemment est à la portée de la personne du métier.

En particulier, dans une telle variante, la gravure pour former les structurations 122 consiste à retirer des portions de la couche isolante dans laquelle sont formées les structurations 122 plutôt que des portions de la couche 100 comme cela a été décrit précédemment. A titre d'exemple, la couche isolante dans laquelle sont formées les structurations 122 a sa face tournée vers la face 106 qui est disposée à moins de 1 µm de la face 106, par exemple à moins de 500 nm de la face, voire qui est en contact avec la face 106.

La illustre par des courbes des exemples de gain G d'efficacité quantique de pixels comprenant chacun un photodétecteur PD associé à des structurations 122 par rapport à un pixel de référence (sans structurations), pour différentes mises en œuvre des structurations et pour de la lumière reçue à une longueur d'onde d'environ 940 nm.

Dans l'exemple de la , les structurations sont des piliers cylindriques disposés en réseau selon un pas P, le réseau recouvrant toute ou quasiment toute la surface du photodétecteur PD destinée à recevoir de la lumière, par exemple au moins 80 de cette surface.

Le pas P, en nanomètres, correspond à l'axe des abscisses, le gain relatif G, en pourcents, correspondant à l'axe des ordonnées.

La courbe 600 illustre le cas de piliers 122 de hauteur égale à 280 nm et diamètre égal à 40 nm, la courbe 602 illustrant le cas de piliers 122 de hauteur égale à 240 nm et de diamètre égal à 50 nm et la courbe 604 illustrant le cas de piliers 122 de hauteur égale à 240 nm et de diamètre égal à 60 nm.

Les courbe 600, 602 et 604 montrent que, pour des piliers 122 de dimensions données, le gain d'efficacité quantique est plus grand lorsque le pas P de répétition des piliers 122 diminue.

La représente une vue de dessus schématique d'une matrice de photodétecteurs PD du capteur 1 selon un exemple de mise en œuvre. Dans l'exemple de la , plusieurs photodétecteurs PD, par exemple tous les photodétecteurs PD du capteur 1, sont associés chacun à des structurations 122 formant un motif aléatoire de type empreinte digitale. Du fait que ces motifs sont aléatoires, ils sont différents d'un photodétecteur PD à l'autre. Il en résulte que la réponse de la matrice de photodétecteurs PD, ou, plus largement, la réponse du capteur 1, est unique. Cette réponse unique est, par exemple, utilisée pour identifier le capteur 1.

Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier.

Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

En particulier, la personne du métier est en mesure de choisir un copolymère à bloc en fonction de la forme et des dimensions visées pour les structurations 122. Un exemple de copolymère à bloc est le PS-b-PMMA (polystyrène-bloc-polyméthylméthacrylate), et d'autres exemple de copolymères à blocs sont, par exemple, donnés au paragraphe [0022] de la demande EP 3 503 165 A1.

De même, pour former les structurations 122, la personne du métier est en mesure de choisir un procédé de grapho-épitaxie donné parmi les procédés de grapho-épitaxie connus. Par exemple, bien que cela n'ait pas été décrit précédemment, la personne du métier est en mesure de prévoir de fonctionnaliser le fond et/ou les parois des cavités de guidage en fonction du copolymère choisi, pour obtenir le masque qui servira à la formation des structuration 122 par gravure. Un exemple d'une telle fonctionnalisation est décrite dans la demande de brevet EP 3 465 739 A1.

En outre, pour former les structurations 122, la personne du métier est en mesure de choisir un procédé de chemo-épitaxie donné parmi les procédés de chemo-épitaxie connus. Par exemple, bien que cela n'ait pas été détaillé précédemment, la personne du métier de choisir le procédé de chemo-épitaxie parmi le procédé LiNe, le procédé COOL, le procédé SMART ou encore le procédé décrit dans la demande de brevet EP 3 503 165 A1.

L'obtention de structuration de dimensions critiques inférieures à 200 nm, par exemple inférieures à 100 nm, voire à 50 nm, avec un pas de répétition inférieur à 200 nm, par exemple inférieur à 100 nm, voire à 50 nm, permet d'améliorer l'absorption quantique dans le proche infrarouge d'un pixel à éclairement par la face arrière ayant un photodétecteur en silicium avec des côtés (en vue de dessus) de longueur inférieure à 1,5 µm, voire à 1 µm. Toutefois, des structurations ayant ces dimensions critiques et ce pas de répétition peuvent également permettre d'améliorer l'absorption quantique dans le proche infrarouge d'un pixel à éclairement par la face avant ayant un photodétecteur en silicium avec des côtés (en vue de dessus) de longueur inférieure à 1,5 µm, voire à 1 µm, ou d'améliorer l'absorption quantique dans le visible d'un pixel ayant un photodétecteur en silicium à éclairement par la face avant ou par la face arrière. Ainsi, la présente description ne se limite à des pixels qui sont destinés à fonctionner dans le proche infrarouge et/ou qui ont des photodétecteurs en silicium ayant des côtés de longueur inférieure à 1,5 µm et/ou qui sont à éclairement par la face arrière.

Claims

Procédé de fabrication comprenant, pour chaque photodétecteur (PD) d'une matrice de photodétecteurs d'un capteur de lumière (1), une utilisation d'un masque (120) obtenu par autoassemblage dirigé d'un copolymère à blocs pour former, par une première étape de gravure, au moins une première structuration (122) du côté d'une première face (106) du photodétecteur destinée à recevoir de la lumière.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel la longueur caractéristique du copolymère à blocs est inférieure à 100 nm, de préférence à 50 nm.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs est mis en œuvre par chemo-épitaxie.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'autoassemblage dirigé du copolymère à blocs est mis en œuvre par grapho-épitaxie.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première étape de gravure comprend un transfert du masque (120) obtenu par autoassemblage dirigé du copolymère à blocs dans un masque dur (112) pour y former des ouvertures traversantes, puis une gravure à partir desdites ouvertures.
Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l'autoassemblage dirigé du copolymère à bloc, comprend, pour chaque photodétecteur (PD), une gravure d'au moins une cavité de guidage (114), et un dépôt du copolymère à blocs dans ladite au moins une cavité de guidage (114).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les photodétecteurs (PD) sont disposés dans une couche de silicium (100) et les premières structurations (122) sont formées dans une couche isolante reposant sur la couche de silicium (100).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les photodétecteurs (PD) sont disposés dans une couche de silicium (100) et les premières structurations (122) sont formées dans la couche de silicium (100).
Procédé selon la revendication 6, dans lequel les photodétecteurs (PD) sont disposés dans une couche de silicium (100) et, pour chaque photodétecteur (PD), ladite au moins une cavité de guidage (114) est gravée directement dans le silicium (100).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel, pour au moins un des photodétecteurs (PD), plusieurs premières structurations (122) sont formées lors de la première étape de gravure, le pas des premières structurations (122) étant, de préférence, inférieur à 100 nm.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel, pour au moins un photodétecteur (PD), le procédé comprend en outre une formation, par une deuxième étape de gravure, d'au moins une deuxième structuration (304, 404, 504) du côté de la première face (106), ladite au moins une deuxième structuration (304, 404, 504) ayant, dans un plan parallèle à ladite première face (106), une plus petite dimension supérieure à une plus petite dimension des premières structurations (122).
Procédé selon la revendication 11, dans lequel la deuxième étape de gravure est mise en œuvre après la première étape de gravure.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'autoassemblage du copolymère à blocs est configuré pour que, pour plusieurs desdits photodétecteurs (PD), les premières structurations (122) forment un motif aléatoire de type empreinte digitale.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le pas des photodétecteurs (PD) est inférieur ou égal à 1,5 µm, par exemple inférieur à 1 µm.
Procédé selon la revendication 6, dans lequel :
les photodétecteurs (PD) sont disposés dans couche de silicium (100) ;
ladite au moins une cavité de guidage (114) est gravée directement dans le silicium (100) ; et
pour au moins un photodétecteur (PD), une largeur ou un diamètre de ladite au moins une cavité de guidage (114) est sensiblement égale à 1,5 fois la longueur caractéristique du copolymère à blocs.