Brevet FR3142601A1 — publié le 20240531

Fabrication d'une tranchée isolante La présente description concerne un procédé de fabrication d'une tranchée isolante dans un substrat (301), pour un dispositif électronique, comprenant les étapes successives suivantes : (a) remplir une tranchée (302) formée dans ledit substrat (301) avec un premier matériau isolant (303) ; (b) déposer une première couche d'arrêt de gravure (305) sur ledit premier matériau (303) ; (c) déposer une deuxième couche (306) d'un deuxième matériau isolant sur ladite première couche d'arrêt de gravure (305) ; (d) graver jusqu'à la couche d'arrêt de gravure (305) ; et (e) déposer une troisième couche en un troisième matériau étanche (308). Figure pour l'abrégé : Fig. 3 Fabrication d'une tranchée isolante La présente description concerne de façon générale les dispositifs et composants électroniques et micro-électroniques. La présente description concerne, plus particulièrement, la fabrication de ces dispositifs et composants électroniques, et plus précisément, la réalisation de tranchées d'isolation électrique et/ou d'isolation optique. Les techniques de fabrication de dispositifs et de composants électroniques et microélectroniques évoluent sans cesse. Il est courant d'utiliser des tranchées isolantes pour isoler électriquement et/ou optiquement un composant d'un ou plusieurs autres composants voisin, ou même pour isoler électriquement et/ou optiquement plusieurs parties d'un même composant électrique. Il serait souhaitable de pouvoir améliorer, au moins en partie, certains aspects de la fabrication de tranchées isolantes. Il existe un besoin pour des tranchées isolantes étanches à l'eau. Il existe un besoin pour des procédés de fabrication de tranchées isolantes étanches à l'eau. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des procédés de fabrication connus de tranchées isolantes. Un mode de réalisation prévoit Procédé de fabrication d'une tranchée isolante dans un substrat, pour un dispositif électronique, comprenant les étapes successives suivantes : (a) remplir une tranchée formée dans ledit substrat avec un premier matériau isolant ; (b) déposer une première couche d'arrêt de gravure sur ledit premier matériau ; (c) déposer une deuxième couche d'un deuxième matériau isolant sur ladite première couche d'arrêt de gravure ; (d) graver jusqu'à la couche d'arrêt de gravure ; et (e) déposer une troisième couche en un troisième matériau étanche. Selon un mode de réalisation, le troisième matériau est étanche à l'eau. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, entre l'étape (a) et (b), une étape (f) de polissage la surface dudit substrat. Selon un mode de réalisation, l'étape (f) met en oeuvre un procédé de polissage mécano-chimique. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, entre l'étape (f) et (b), une étape (g) de gravure humide. Selon un mode de réalisation, pendant l'étape (g), la gravure humide utilise une solution d'acide fluorhydrique. Selon un mode de réalisation, l'étape (d) est une étape de gravure anisotrope. Selon un mode de réalisation, la première couche d'arrêt de gravure est une couche d'oxyde d'aluminium ou du nitrure d'aluminium. Selon un mode de réalisation, la première couche d'arrêt de gravure a une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm. Selon un mode de réalisation, la deuxième couche a une épaisseur supérieure ou égale à la moitié d'un diamètre d'une partie encore vide de ladite tranchée après l'étape (a) de remplissage. Selon un mode de réalisation, le deuxième matériau isolant est de l'oxyde de silicium. Selon un mode de réalisation, le troisième matériau étanche est de l'oxyde d'aluminium. Selon un mode de réalisation, la troisième couche en le troisième matériau étanche a une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un condensateur utilisant le procédé décrit précédemment. Un autre mode de réalisation prévoit une tranchée isolante étanche, pour un dispositif électronique, comprenant une tranchée isolante ayant une cavité centrale remplie par un empilement comprenant successivement : - une première couche d'arrêt de gravure ; - une deuxième couche d'un deuxième matériau isolant ; et - une troisième couche en un troisième matériau étanche. Un autre mode de réalisation prévoit un condensateur étanche comprenant une tranchée isolante décrite précédemment. Un autre mode de réalisation prévoit un capteur d'image comprenant une tranchée isolante décrite précédemment. Un autre mode de réalisation prévoit un capteur d'image comprenant un condensateur décrit précédemment. 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 représente, très schématiquement, une vue en coupe d'une tranchée isolante ; la , très schématiquement, une vue en coupe d'une tranchée isolante utilisée pour former un condensateur ; la représente cinq vues en coupe illustrant un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'une tranchée isolante ; et la représente une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un capteur d'image. 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 utilisations possibles de tranchées isolantes obtenues par les modes de mise en oeuvre décrits ci-après ne sont pas détaillées, les utilisations usuelles dans des dispositifs électroniques étant compatibles. 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. La est une vue en coupe représentant une tranchée isolante 100. La tranchée isolante 100 est formée dans un substrat 101 à partir d'une tranchée 102 remplie avec un matériau isolant 103. La tranchée 102 s'étend depuis la surface du substrat 101. Selon un exemple, le substrat peut être un substrat semiconducteur, par exemple un substrat comprenant du silicium. La tranchée 102 peut avoir une largeur comprise entre 200 et 400 nm, par exemple de l'ordre de 300 nm, et peut avoir une profondeur comprise entre 3 et 10 µm par exemple de l'ordre de 6 µm. Selon un exemple, le matériau isolant 103 est de l'oxyde de silicium (SiO 2 ). Pour fabriquer la tranchée isolante 100, la tranchée 102 est formée dans le substrat 101, par exemple en utilisant un procédé de gravure. La tranchée 101 est ensuite remplie avec le matériau isolant 103 en utilisant une étape de dépôt d'une couche dudit matériau isolant, généralement, une étape de dépôt conforme. Un problème survenant de manière régulière, est qu'une partie centrale de la tranchée peut ne pas être remplie au cours de cette étape de dépôt, et la tranchée isolante 100 peut présenter, à la fin de son procédé de fabrication une cavité 104 vide, ou partie vide 104, positionnée au niveau du centre de la tranchée isolante. La présence d'une telle cavité peut entraîner des problèmes d'étanchéité au niveau de la tranchée isolante. Selon un exemple, une tranchée isolante du type de la tranchée 100 peut être utilisé pour délimiter la périphérie d'un dispositif électronique simple, comme un transistor, ou d'un dispositif électronique plus complexe, comme un pixel. Selon un autre exemple, une tranchée isolante de ce type peut servir au sein même d'un dispositif électrique. La est une vue en coupe représentant un condensateur 200. Le condensateur 200 présente des éléments communs avec la tranchée isolante 100 décrite en relation avec la . Ces éléments communs ne sont pas décrits de nouveau en détails, et seules les différences entre le condensateur 200 et la tranchée isolante 100 sont mises en exergue ci-après. Le condensateur 200 est formé comme la tranchée isolante, et présente, en outre, deux électrodes conductrices électriquement 201 placées de part et d'autre de la tranchée 103. Les électrodes 201 sont généralement formées contre les parois d'une tranchée formée dans un substrat, puis le reste de la tranchée est rempli avec un matériau isolant, de la même manière que la tranchée 101 est remplie du matériau 103. Selon un exemple, les électrodes 201 sont isolées électriquement du substrat 101 par une couche isolante électriquement 202. Le problème exposé en relation avec la peut tout à fait avoir lieu pendant la fabrication du condensateur 200. En effet, une partie centrale de la tranchée 101 peut ne pas être remplie au cours de cette étape de dépôt, et le condensateur 200 peut présenter, à la fin de son procédé de fabrication la cavité 104 vide décrite en relation avec la . La présence d'une telle cavité peut entraîner des problèmes d'étanchéité au niveau de la tranchée isolante. La présente un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'une tranchée isolante, ou d'un condensateur 200, permettant de réduire la formation de la cavité 104. La comprend, plus particulièrement, cinq vues en coupe (A), (B), (C), (D) et (E) illustrant des étapes d'un mode de mise en oeuvre du procédé de fabrication d'une tranchée isolante palliant au problème décrit en relation avec la . A l'étape de la vue (A), une tranchée isolante du type de la tranchée isolante 100 de la a été formée. Autrement dit, une tranchée 302 a été formée dans un substrat 301, puis a été remplie avec un matériau isolant 303. Une cavité 304 du type de la cavité 104 est toujours présente après l'étape de remplissage. Selon un exemple, le substrat 301 est un substrat semiconducteur, comprenant, par exemple, du silicium. Selon un exemple, La tranchée 302 peut avoir une largeur comprise entre 200 et 300 nm, par exemple de l'ordre de 220 nm, et peut avoir une profondeur comprise entre 1 et 10 µm, par exemple de l'ordre de 3 µm. Selon un exemple, le matériau isolant 303 est de l'oxyde de silicium (SiO 2 ). La cavité 304 a un diamètre maximal noté d. De plus, à l'étape de la vue (A), et de manière optionnelle, un procédé de polissage a été mis en oeuvre. Cette tape de polissage permet de mettre à jour la cavité 304 du côté de la surface du substrat 301. Selon un exemple, le procédé de polissage est un polissage mécano-chimique (CMP, Chemical Mechanical Polishing). De plus, et de manière optionnelle, une étape supplémentaire de nettoyage peut être mis en oeuvre après le procédé de polissage. Cette étape de nettoyage est, par exemple, la mise en oeuvre d'un procédé de gravure humide, par exemple utilisant de l'acide fluorhydrique. A l'étape de la vue (B), postérieure à l'étape de la vue (A), une couche d'arrêt de gravure 305 est déposée de façon conforme sur la structure de la vue (A). Une couche d'arrêt de gravure est une couche en un matériau dont la vitesse de gravure est plus lente que la vitesse de gravure d'un autre matériau déposé après dont tout ou partie est destiné à être gravé. Selon un exemple, la couche d'arrêt de gravure 305 est une couche d'un matériau isolant électriquement comme, par exemple, de l'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 ), ou du nitrure d'aluminium (AlN). La couche d'arrêt de gravure 305 a une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm, par exemple de l'ordre de 7 nm. A l'étape de la vue (C), postérieure à l'étape de la vue (B), une couche 306 en un matériau isolant est déposée sur, et en contact avec, la couche d'arrêt de gravure 305. Selon un exemple, le matériau isolant de la couche 306 est de l'oxyde de silicium (SiO 2 ). Selon un mode de réalisation, la vitesse de gravure du matériau de la couche 306 est supérieure à la vitesse de gravure du matériau de la couche d'arrêt de gravure 305. Selon un exemple, le matériau isolant de la couche 306 est le même matériau que celui de la couche 303. Selon un autre exemple, le matériau isolant de la couche 306 est différent du matériau 303. La couche 306 a une épaisseur supérieure ou égale à la moitié du diamètre de la cavité 304. La couche 306 permet de remplir la cavité 304 laissée vide après le remplissage de la tranchée 302, et permet de boucher l'entrée de la cavité 304. Selon un exemple, une cavité 307 peut toujours être présente même après le dépôt de la couche 306. A l'étape de la vue (D), postérieure à l'étape de la vue (C), un procédé de gravure, par exemple un procédé de gravure anisotrope, est mis en oeuvre. Le procédé de gravure est mis en oeuvre jusqu'à atteindre la couche d'arrêt de gravure 305, et permet donc de retirer les parties de la couche 306 reposant à l'extérieur de la cavité 304, comme les parties de la couche 304 reposant au niveau de la surface du substrat 301. Cette opération est réalisée sans l'utilisation de masque. Selon un exemple, le procédé de gravure peut être une gravure plasma, ou une gravure sèche. A l'étape de la vue (E), postérieure à l'étape de la vue (D), une couche 308 en un matériau étanche, par exemple étanche à l'eau est déposée de façon conforme sur la structure de la vue (D). Selon un exemple, la couche 308 est une couche d'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 ). La couche 308 a une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm, par exemple de l'ordre de 7 nm. Selon un exemple, la couche 308 peut aussi servir de couche de passivation des charges. Un avantage de ce mode de réalisation est qu'il permet de combler, au moins en partie, la cavité 304 formée pendant la fabrication, et de rendre la tranchée isolante étanche, par exemple étanche à l'eau. Selon un mode de réalisation, d'autres étapes de fabrication de dispositifs électroniques peuvent être intercalées entre les étapes des vues (C) et (D). En particulier, les étapes des vues (D) et (E) peuvent être réalisées en fin de procédé de fabrication d'un dispositif électronique comprenant des tranchées isolantes dont le procédé de fabrication comprend des étapes similaires aux étapes des vues (A) à (C). Dans ce cas, les étapes des vues (D) et (E) sont utilisées comme étape d'un procédé de correction de défauts pouvant apparaître lors de la fabrication d'une ou plusieurs tranchées isolantes. La est une vue en coupe illustrant un mode de réalisation d'un capteur d'image 400 comprenant une tranchée isolante obtenue par le procédé décrit en relation avec la . Le capteur d'image 400 comprend deux substrats semiconducteurs W1 et W2 collés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une interface de connexion 401. Au niveau du substrat W1, le capteur d'image 400 comprend une tranchée isolante 402 et un ou plusieurs composants de capteur d'image 403 (PIX), par exemple un ou plusieurs pixels. Plus particulièrement, le ou les composants 403 et la tranchée isolante 402 s'étendent à partir d'une face supérieure 404 du substrat W1. La tranchée isolante 402 est utilisée pour isoler électriquement et optiquement le ou les composant 403 les uns des autres. Entre une face inférieure 405 du substrat W1, opposée à la face supérieure 404 du substrat W1, et une face inférieure des composants 403 et de la tranchée isolante 402, le substrat W1 comprend un réseau de connexion 406 (VIAS). Au niveau du substrat W2, le capteur d'image 400 comprend un circuit de pilotage 407 (DRIVER) du composant 403. Le circuit de pilotage 407 comprend, par exemple, un réseau de transistors. Le circuit de pilotage 407 s'étend depuis une face inférieure 408 du substrat W2, sur toute une portion du substrat W2, ou, par exemple, sur toute l'épaisseur du substrat W2. Entre une face inférieure 409 du substrat W2, opposée à la face supérieure 408 du substrat W2, et une face inférieure du circuit 407, le substrat W2 comprend un réseau de connexion 410 (VIAS). Un exemple de procédé de fabrication du capteur d'image 400 comprend les étapes successives suivantes : - fabrication du composant 403 dans le substrat W1, comprenant la mise en oeuvre du procédé décrit en relation avec la pour obtenir la tranchée isolante 402 ; - fabrication du circuit 406 dans le substrat W2 ; et - fixation, par exemple par collage, de la face inférieure 405 du substrat W1 à la face supérieure 409 du substrat W2. Les réseaux de connexion 406 et 410 et l'interface de connexion 401 permettent de relier électriquement le ou les composants 403 avec le circuit de commande 407. Un avantage d'utiliser le procédé de fabrication de la est qu'il permet d'obtenir un capteur d'image dont la tranchée isolante est bien étanche. En effet, lors de la fabrication du composant 403, et de la tranchée 402 une cavité du type de la cavité 104 décrite en relation avec la peut apparaître. L'utilisation du procédé de la permet de boucher cette cavité. 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. En particulier, le procédé de la peut être appliquer à d'autres procédés de fabrication, comme, par exemple, au procédé de fabrication d'un condensateur du type du condensateur 200 de la . De plus, la tranchée isolante 402 du capteur d'image 400 peut être remplacée par un condensateur obtenu par le procédé décrit en relation avec la . 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. Procédé de fabrication d'une tranchée isolante dans un substrat (301), pour un dispositif électronique, comprenant les étapes successives suivantes : (a) remplir une tranchée (302) formée dans ledit substrat (301) avec un premier matériau isolant (303) ; (b) déposer une première couche d'arrêt de gravure (305) sur ledit premier matériau (303) ; (c) déposer une deuxième couche (306) d'un deuxième matériau isolant sur ladite première couche d'arrêt de gravure (305) ; (d) graver jusqu'à la couche d'arrêt de gravure (305) ; et (e) déposer une troisième couche en un troisième matériau étanche (308). Procédé selon la revendication 1, dans lequel le troisième matériau (308) est étanche à l'eau. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant, en outre, entre l'étape (a) et (b), une étape (f) de polissage la surface dudit substrat (301). Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape (f) met en oeuvre un procédé de polissage mécano-chimique. Procédé selon la revendication 3 ou 4, comprenant, en outre, entre l'étape (f) et (b), une étape (g) de gravure humide. Procédé selon la revendication 5, dans lequel pendant l'étape (g), la gravure humide utilise une solution d'acide fluorhydrique. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'étape (d) est une étape de gravure anisotrope. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première couche d'arrêt de gravure (305) est une couche d'oxyde d'aluminium ou du nitrure d'aluminium. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la première couche d'arrêt de gravure (305) a une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la deuxième couche (306) a une épaisseur supérieure ou égale à la moitié d'un diamètre d'une partie (304) encore vide de ladite tranchée (301) après l'étape (a) de remplissage. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le deuxième matériau isolant (306) est de l'oxyde de silicium. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le troisième matériau étanche (308) est de l'oxyde d'aluminium. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la troisième couche en le troisième matériau étanche (308) a une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm. Procédé de fabrication d'un condensateur utilisant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. Tranchée isolante étanche, pour un dispositif électronique, comprenant une tranchée isolante ayant une cavité centrale (304) remplie par un empilement comprenant successivement : - une première couche d'arrêt de gravure (305) ; - une deuxième couche (306) d'un deuxième matériau isolant ; et - une troisième couche en un troisième matériau étanche (308). Condensateur étanche comprenant une tranchée isolante selon la revendication 15. Capteur d'image comprenant une tranchée isolante selon la revendication 15. Capteur d'image comprenant un condensateur selon la revendication 16.