DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne un assemblage par adhésion moléculaire de deux substrats dont l'un au moins présente une topographie de surface, cet assemblage assurant un contact électrique localisé entre ces deux substrats. L'invention concerne en particulier un assemblage de photodétecteurs sur un circuit de lecture.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

De nombreuses applications dans le domaine de l'optoélectronique et de la microélectronique nécessitent de mettre en contact, d' interfacer ou de connecter un matériau ayant ses fonctionnalités propres avec un circuit d'adressage ou de lecture. Par exemple, pour réaliser une image numérique (quel que soit le domaine de longueur d'onde considéré : rayons X, UV, visibles ou IR) , il convient de mettre en relation un détecteur de photons avec un circuit de lecture. De manière générale, les circuits de lecture sont constitués de pixels de taille pouvant varier, selon l'application visée, entre 10 et 200 μm. Ces pixels collectent chacun les charges photocréées à leur aplomb et cela nécessite donc la présence d'un contact électrique individuel entre le photodétecteur et chaque pixel. Dans d'autres applications, on peut exciter localement un matériau photoémetteur, par exemple par injection de courant via un contact électrique individuel. Une des techniques utilisées pour réaliser ce type de contact électrique consiste par exemple à avoir recours à des billes d' indium directement situées dans des ouvertures réalisées dans la couche isolante du circuit de lecture, au niveau de plots conducteurs. Cette hybridation par billes d' indium n'est possible que si les dimensions du circuit sont inférieures à quelques centimètres, en raison de problèmes de dilatation thermique. Par ailleurs, la technique de l'adhésion moléculaire a déjà été envisagée pour mettre en relation intime deux matériaux cristallins différents (GaAs/Si, InP/Si, CdHgTe/Si...) dont on veut associer les fonctionnalités. On sait en effet que si des matériaux sont de paramètres de maille différents, il est difficile de les mettre en relation intime en réalisant la croissance épitaxiale de l'un sur l'autre. Dans ce cas en effet, les contraintes d'hétéroépitaxie se relâchent dans la couche en cours de croissance en formant des défauts cristallins tels que des dislocations. En ayant recours à des méthodes dites d'adhésion moléculaire, les liaisons sont reconstruites à l'interface entre les deux matériaux différents, assurant ainsi une continuité entre les deux cristaux. Les méthodes d' adhésion moléculaire permettent donc d'envisager des dispositifs complètement intégrés dans lesquels les interfaces doivent par exemple répondre à des critères de conduction électrique ou de transparence aux photons... Cependant, le collage hétérogène par adhésion moléculaire entre matériaux différents n'est pas toujours possible en raison d'un éventuel manque d' affinité chimique entre les deux matériaux considérés. Une manière de contourner ce problème consiste à réaliser le collage via deux couches intermédiaires déposées respectivement sur les deux parties à mettre en contact. Le matériau choisi pour la réalisation de ces couches intermédiaires doit pouvoir être planarisé pour permettre la reconstruction des liaisons chimiques pour une adhésion parfaite (voir le document [1] ) . Dans de nombreuses applications, on cherche à intégrer un matériau de propriété spécifique (par exemple un matériau photodétecteur, un matériau photoémetteur...) ou une structure multicouches déposée par épitaxie (du type diode, laser...) , sur un circuit de lecture, par exemple du type CMOS ou TFT ou CCD..., dont la surface présente une certaine topographie. Or, le collage par adhésion moléculaire nécessite de mettre en contact des surfaces parfaitement planes à l'échelle atomique, sans topographie de surface. On réalise ainsi qu'il est impossible d'effectuer une adhésion moléculaire directe du matériau ou de la structure multicouches sur le circuit de lecture puisque les surfaces ne peuvent être directement mises en regard sur toute la surface considérée. Une difficulté supplémentaire est de pouvoir assurer une bonne conduction électrique localement entre les deux substrats à assembler par exemple entre le photodétecteur et son circuit de collection en évitant toute fuite significative latérale (c'est-à-dire entre pixels) . Ces fuites pourraient en effet engendrer une image avec un certain degré de flou.

EXPOSÉ DE I/ INVENTION

Le but de l'invention est de fournir un procédé de collage par adhésion moléculaire de deux structures, l'une au moins comportant une topographie de surface, ce collage permettant localement une conduction électrique verticale de bonne qualité entre ces deux structures. Quand on parle de la topographie présente à la surface d'un substrat ou structure, on parle du relief présent à la surface de ladite structure ou dudit substrat. Ce but est atteint par un procédé d'assemblage pour permettre des liaisons électriques localisées entre des zones situées sur une face d'un premier substrat et des zones correspondantes situées sur une face d'un deuxième substrat, lesdites faces étant situées en regard l'une de l'autre, au moins l'un des substrats présentant une topographie de surface, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à : - former une couche intermédiaire comprenant au moins une couche d'enfouissement sur la face du substrat ou des substrats présentant une topographie de surface pour la (les) rendre compatible (s) d'un point de vue topographique avec le collage moléculaire desdites faces des substrats l'une à l'autre, la résistivité et/ou l'épaisseur de la couche intermédiaire étant choisies pour permettre lesdites liaisons électriques localisées, - mettre en contact les deux faces, les substrats étant positionnés de façon à pouvoir assurer les liaisons électriques entre les zones situées sur le premier substrat et les zones correspondantes situées sur le deuxième substrat, - coller par adhésion moléculaires les faces du premier et du deuxième substrat. Par exemple, l'épaisseur de la couche intermédiaire est déterminée pour que, en fonction de la distance séparant les zones situées sur le premier substrat et les zones correspondantes situées sur le deuxième substrat, de la distance séparant latéralement les différentes zones entre elles et de la résistivité de cette couche intermédiaire, lesdites liaisons électriques localisées puissent être obtenues à l'exclusion de toute autre liaison électrique. On entend par couche d'enfouissement une couche qui permet de recouvrir la topographie ou relief de surface de la face du substrat sur laquelle elle est formée pour rendre cette surface compatible avec un collage moléculaire ultérieur. Si seul un substrat comporte une topographie de surface, la couche intermédiaire sera déposée sur la face de ce substrat. Au contraire, si les deux substrats possèdent une topographie de surface, le premier et le deuxième substrat comporteront chacun une couche intermédiaire avec au moins une couche d'enfouissement disposée sur la face présentant une topographie de surface. Dans ce cas, il faudra tenir compte de l'épaisseur et/ou de la résistivité de chacune des couches intermédiaires pour permettre d' obtenir les liaisons électriques localisées souhaitées . Précisons que lorsqu'on dit « mettre en contact les deux faces », il s'agit de mettre en contact les faces des substrats comprenant ou non une couche intermédiaire ou, comme on le verra plus loin, une couche de liaison. On peut par exemple mettre en contact la face du deuxième substrat avec la face du premier substrat comprenant une couche intermédiaire : la couche intermédiaire sera donc au final directement en contact avec la face du deuxième substrat. Notons que lorsqu'on parle de face ou de surface, cette face n'est pas nécessairement faite du même matériau, mais peut être pluri-matériaux. Avantageusement, la couche d'enfouissement peut permettre de rendre plane la face du premier substrat . Avantageusement, la couche intermédiaire comprend également une couche de liaison formée sur la couche d'enfouissement, ladite couche de liaison permettant d'améliorer le collage par adhésion moléculaire entre les faces du premier et du deuxième substrat . Selon une variante, si un seul substrat présente une topographie de surface, l'autre substrat ne présentant pas de topographie de surface comprend une couche de liaison permettant d' améliorer le collage par adhésion moléculaire entre les faces du premier et du deuxième substrat, cette couche de liaison ne perturbant pas les liaisons électriques localisées permises par la couche intermédiaire. Ce dépôt d'une couche de liaison est utile dans le cas où il y aurait une mauvaise affinité entre la couche d'enfouissement du premier substrat et le deuxième substrat ou la couche d'enfouissement du deuxième substrat. Cette couche de liaison du deuxième substrat doit être prise en compte lorsqu'on détermine l'épaisseur et/ou la résistivité de la couche intermédiaire du premier substrat. On peut ainsi considérer pour simplifier qu'elle fait partie à terme de la couche intermédiaire et qu'il faut donc en tenir compte pour l'optimisation du choix de la résistivité et/ou de l'épaisseur de la couche intermédiaire pour favoriser la conduction verticale par rapport à la conduction latérale. Avantageusement, avant l'étape de mise en contact des faces, le procédé d'assemblage comprend en outre une étape de traitement des faces de contact du premier et/ou du deuxième substrat pour améliorer le collage par adhésion. Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre, avant l'étape de formation d'une couche intermédiaire, une étape de formation d'une couche électriquement conductrice sur au moins une des zones situées sur la face du premier substrat et/ou sur au moins une des zones correspondantes situées sur une face du deuxième substrat, ladite couche électriquement conductrice étant apte à réagir avec tout ou partie de la couche d'enfouissement pour former une zone d'alliage conducteur au voisinage de l'interface. Avantageusement, la couche électriquement conductrice réagit également avec la couche de liaison de la couche intermédiaire pour former un alliage conducteur participant à la zone d'alliage. Avantageusement, la couche électriquement conductrice réagit avec au moins tout ou partie de la zone de surface du substrat en regard du substrat sur lequel elle a été formée pour former un alliage conducteur participant à la zone d'alliage. Ainsi, la zone d'alliage s'étend de part et d'autre de l'interface de collage. Avantageusement, l'alliage est formé par traitement thermique de l'assemblage. Avantageusement, le traitement thermique de l'assemblage a lieu après l'étape de collage par adhésion moléculaire. Avantageusement, la température et le temps du traitement thermique sont choisis en fonction de l'alliage souhaité et de la quantité d'alliage que l'on veut obtenir. En effet, l'affinité entre le matériau de la couche d'enfouissement, ou de la couche d'enfouissement et de la couche de liaison adjacente, et le matériau de la couche de matériau électriquement conducteur pour former un alliage détermine la température à laquelle l'assemblage doit être porté pour permettre la constitution de l'alliage. De façon combinée ou alternative, cette étape de transformation peut comporter une étape de mise sous pression ou une étape d' électromigration connues de l'homme du métier pour former un alliage. Avantageusement, la couche électriquement conductrice est en un métal et/ou un alliage conducteur. Selon une variante de réalisation, la couche d'enfouissement est polie après sa formation. Avantageusement, le premier substrat est un circuit de lecture. Avantageusement, le deuxième substrat est en un matériau photodétecteur ou un matériau photoémetteur. Avantageusement, les couches d'enfouissement du premier et du deuxième substrat sont en un même matériau. Les deux matériaux ont la même composition chimique. Avantageusement, la couche d'enfouissement est en un matériau choisi parmi le silicium, le germanium, le SiC ou le SiGe. Avantageusement, la couche de liaison est en silicium. Le matériau de la couche de liaison est choisi de manière à être compatible avec un collage par adhésion moléculaire. Avantageusement, le procédé d'assemblage comprend en outre une étape de planarisation d' au moins une couche d'enfouissement ou de liaison présente sur une face du ou des substrats, cette étape étant réalisée avant l'étape consistant à mettre en contact les deux faces. Cette étape de planarisation est réalisée par une technique de polissage du type mécanique ou mécanochimique. Avantageusement, on planarise la topographie ou relief des surfaces à mettre en contact, voire on diminue leur microrugosité de surface jusqu'à obtenir des surfaces de la planéité nécessaire pour la réalisation d'une adhésion moléculaire. Avantageusement, le procédé d'assemblage comprend en outre une étape de délimitation de zones conductrices dans la ou les couches séparant les deux substrats, lesdites zones conductrices étant localisées en regard desdites zones situées sur le premier substrat et desdites zones correspondantes sur le deuxième substrat et renforçant les liaisons électriques localisées permises par la ou les couches intermédiaires. Avantageusement, l'étape de délimitation des zones conductrices dans la ou les couches séparant les deux substrats est réalisée avant l'étape de mise en contact des faces du premier et du deuxième substrat par implantation de cette ou ces couches séparant les deux substrats. On peut par exemple effectuer une implantation ionique dans cette ou ces couches séparant les deux substrats. Avantageusement, l'étape de délimitation des zones conductrices dans la ou les couches séparant les deux substrats est réalisée après l'étape de collage par adhésion moléculaire des faces du premier et du deuxième substrat par un traitement thermique de l'ensemble ainsi obtenu de manière à ce que la ou les couches séparant les deux substrats et les zones situées sur les faces du premier et du deuxième substrat forment un alliage conducteur.

L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un détecteur photosensible. Ce procédé comprend l'assemblage selon le procédé d'assemblage de l'invention de la face d'adhésion d'un premier substrat avec la face d'adhésion d'un second substrat, - le premier substrat comprenant au moins en surface de sa face d'adhésion des zones électriquement conductrices et comprenant sur sa face d'adhésion une couche intermédiaire, ladite couche intermédiaire comprenant une couche d'enfouissement, recouvrant la topographie de la face du premier substrat, - le second substrat comprenant au moins en surface une couche de détection de matériau sensible à la lumière à détecter. Avantageusement, la couche de détection de matériau sensible est en silicium monocristallin. Avantageusement, la couche de détection de matériau sensible est dopée en surface. On peut avoir un dopage n ou p. Le dopage superficiel de type p peut être réalisé par implantation ionique de la couche de liaison. Avantageusement, le premier substrat comprenant au moins en surface de sa face d'adhésion des zones électriquement conductrices est un circuit de lecture. Il peut par exemple être un circuit VLSI. Avantageusement, le second substrat est un SOI. Le second substrat peut être en oxyde d' indium dopée à l'étain. Le second substrat forme ainsi un circuit de détection pour le détecteur photosensible. Il est transparent à la lumière et conducteur et vient faire une reprise de contact électrique collective sur toute la surface des zones électriquement conductrices du premier substrat (circuit de lecture) . Avantageusement, le second substrat est aminci. Préférentiellement, le matériau de la couche d'enfouissement est aussi choisi de sorte d' avoir une ouverture de gap proche de celle du matériau utilisé pour le second substrat, de manière à minimiser la résistance d' interface entre la couche d'enfouissement et la couche de liaison. Avantageusement, la couche d'enfouissement est en silicium poly-cristallin, microcristallin ou amorphe. La couche d'enfouissement peut être de différents types, amorphe, micro-cristallin, poly- cristallin, mais le matériau utilisé doit présenter le minimum de défauts afin de minimiser la génération thermique de charges. Par exemple, on peut utiliser du silicium polycristallin. Selon une variante, la couche d'enfouissement est aplanie et/ou amincie avant l'assemblage avec le second substrat. L'amincissement peut permettre d'obtenir une couche d'enfouissement d'épaisseur faible par rapport à l'épaisseur de la couche de liaison de sorte que le rapport d'épaisseurs permette d' optimiser la réponse spectrale de la couche de liaison (qui joue le rôle de circuit de détection) . La couche d'enfouissement est typiquement de 1 à 2 μm d' épaisseur. Avantageusement, l'assemblage est recouvert d'une couche de matériau électriquement conducteur et transparent à la lumière à détecter (ITO) .

L'invention concerne enfin un détecteur photosensible comprenant l'empilement suivant : - un premier substrat comprenant au moins en surface de sa face d'adhésion des zones électriquement conductrices, - une couche d'enfouissement en silicium poly- cristallin, microcristallin ou amorphe, déposée sur la face d'adhésion du premier substrat selon une épaisseur suffisante pour recouvrir la topographie de la face d'adhésion du premier substrat, - une couche de détection en silicium mono-cristallin reportée sur la couche d'enfouissement et ayant subi un dopage de manière à former une diode dans l'épaisseur de la couche de détection et de la couche d' enfouissement, - une couche de contact en matériau électriquement conducteur et transparent à la lumière à détecter. Avantageusement, la couche de détection est localement rendue isolante. Cela permet de délimiter les pixels. La couche de détection est rendue localement isolante par exemple par gravure profonde ou par oxydation locale.

Enfin, l'invention concerne une structure microélectronique comprenant l'empilement suivant : - un premier substrat présentant, sur sa face d'adhésion, une topographie de surface et au moins une zone électriquement conductrice, - une couche d'enfouissement déposée sur cette face d'adhésion du premier substrat selon une épaisseur suffisante pour recouvrir la topographie de ladite face du premier substrat, - un deuxième substrat comprenant sur sa face d'adhésion au moins une zone électriquement conductrice à l'aplomb de ladite au moins une zone électriquement conductrice du premier substrat, le deuxième substrat étant assemblé au premier substrat par collage moléculaire via la couche d'enfouissement. La couche d'enfouissement est choisie de sorte qu'elle soit compatible avec un collage moléculaire avec le deuxième substrat. La couche d'enfouissement permet également de relier électriquement et localement lesdites au moins une zone électriquement conductrice du premier et du deuxième substrat.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels : - les figures IA à IC représentent les étapes d'un exemple de réalisation du procédé selon l'invention, - les figures 2A à 2C illustrent les étapes d'un autre exemple de réalisation du procédé selon l'invention, - les figures 3A à 3D illustrent encore les étapes d'un autre exemple de réalisation du procédé selon 1' invention. Il faut noter que les dimensions des couches et des substrats dans ces figures ne sont pas représentées à l'échelle.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Le cœur de l'invention repose sur un empilement original consistant à mettre en contact physique le matériau dont on veut exploiter les propriétés et un substrat, de préférence un circuit de lecture, en utilisant une technique basée sur le principe de l'adhésion moléculaire. Dans le cas plus particulier de l'application aux photodétecteurs, ce procédé doit permettre tout à la fois un transport des charges photogénérées du photodétecteur vers le circuit de lecture et une isolation latérale entre pixel pour conserver la résolution spatiale et le contraste dans l'image. Plusieurs variantes de ce procédé peuvent être envisagées pour répondre à ce critère de fonctionnement du dispositif. Nous allons à présent expliciter le mode de réalisation de différents dispositifs comprenant un circuit de lecture (premier substrat) et un substrat de matériau photodétecteur (deuxième substrat) .

Dans un premier exemple, on réalise le collage d'un circuit de lecture, par exemple du type CMOS ou TFT ou CCD, et d'un substrat de matériau photodétecteur. On commence par déposer une couche d'enfouissement d'un premier matériau 1 sur la face A du circuit de lecture 2 qui comporte une topographie (figure IA) . La couche d'enfouissement de premier matériau 1 est déposée avec une épaisseur suffisante pour enterrer la topographie de surface du circuit de lecture 2, ainsi que pour «planariser» ultérieurement la surface du circuit ainsi «encapsulé». Ce premier matériau est choisi de sorte qu'il permette de réaliser la future adhésion moléculaire avec le deuxième substrat. Ensuite, on peut éventuellement déposer également une couche 4 de deuxième matériau sur le substrat 3 de matériau photodétecteur que l'on désire connecter sur le circuit de lecture 2. Ce deuxième matériau peut être identique au premier matériau. Cette couche 4 peut être utile si le substrat 3 en question possède une surface avec une topographie marquée. On peut également utiliser cette couche 4 de deuxième matériau par exemple pour enterrer les éventuelles rugosités de surface du substrat 3. De même, cette couche 4 est utile dans le cas où il y aurait un manque d'affinité chimique entre ce substrat 3 et le premier substrat 2 supportant la couche d'enfouissement de premier matériau 1 : la couche 4 joue alors le rôle d'une couche de liaison et permet alors d'obtenir une meilleure adhésion moléculaire entre les deux substrats. Il est à noter que la couche d'enfouissement que l'on dépose sur le relief du ou des substrats et qui sert également au collage a une épaisseur suffisante pour enterrer ledit relief de surface ainsi que pour « planariser » ultérieurement la surface des substrats ainsi « encapsulés ». Le matériau utilisé pour recouvrir la surface des substrats peut être un matériau pour lequel les techniques de planarisation (pour « enterrer » la topographie du circuit de lecture) et d'adhésion moléculaire sont maîtrisées ; on peut ainsi utiliser le silicium polycristallin ou amorphe. D'autres matériaux sont envisageables tels que le germanium. Le choix du matériau à mettre en oeuvre est également fait en tenant compte des contraintes auxquels il doit répondre pour assurer une connection du type voulu entre les deux substrats. Par exemple, dans le cas du collage d'un matériau photodétecteur avec un circuit de lecture, on peut vouloir que leur interface soit « transparente » aux électrons. De préférence, les surfaces à mettre en contact subissent un traitement (par exemple un traitement chimique) pour améliorer le collage par adhésion moléculaire des deux structures à assembler. Avantageusement, on planarise ensuite tout ou partie des surfaces à mettre en contact par une technique de polissage, par exemple du type mécanique ou mécanochimique, jusqu'à ce qu'on obtienne des surfaces ayant une planéité nécessaire pour la réalisation d'une adhésion moléculaire. Enfin, on réalise l'adhésion moléculaire du circuit de lecture et du substrat selon une technique éprouvée pour le matériau d'enfouissement considéré (voir figure IB) . On peut par exemple réaliser un collage hydrophile/hydrophobe, suivi de recuits. On obtient au final un empilement 5 de deux substrats dont l'un au moins comporte une topographie de surface (voir figure IC) . Le cœur de l'invention consiste à utiliser une technique de collage par adhésion moléculaire. Dans le procédé proposé, les éventuelles topographies de surface, présentes sur l'une des deux ou les deux plaques à coller, sont enfouies sous une couche de premier ou de deuxième matériau. Les surfaces des substrats à faire adhérer peuvent être préparées en vue de renforcer leur affinité chimique, de diminuer leur microporosité de surface et d'éliminer la contamination résiduelle de surface, pour finalement permettre cette adhérence moléculaire. Dans le cas où il y aurait un manque d' affinité chimique entre la couche d'enfouissement de premier matériau et le deuxième substrat, une couche de deuxième matériau apte au collage avec cette couche d'enfouissement de premier matériau peut être déposée sur ce deuxième substrat, même si le deuxième substrat n'a pas de relief à sa surface gênant le collage par adhésion moléculaire. Dans cet exemple, qui s'applique à l'assemblage d'un circuit de lecture 2 et d'un matériau photodétecteur 3, l'épaisseur des couches d'enfouissement, c'est-à-dire des premier 1 et deuxième 4 matériaux, est déterminée de sorte que l'épaisseur finale entre les deux substrats permette l'isolation latérale des pixels du circuit de lecture. Ainsi, on assure un transport de charges du photodétecteur vers chaque pixel sans qu'il y ait de transport de charges latéral notable entre pixels voisins. On choisit le matériau des premier et/ou deuxième matériau servant au collage et/ou à l'enfouissement du relief en fonction de ses propriétés physiques, par exemple en fonction de sa résistivité, ainsi qu'en fonction de son épaisseur. La résistivité et l'épaisseur des couches interfaciales (c'est-à-dire la ou les couches séparant les deux substrats, par exemple une couche intermédiaire comprenant une couche d'enfouissement et une couche de liaison située sur le premier substrat, ainsi qu'une couche de liaison située sur le deuxième substrat) sont choisies de sorte que la résistance électrique entre les pixels soit supérieure à la résistance électrique entre le photodétecteur et le circuit de lecture correspondant . La ou les couches intermédiaires entre le photodétecteur à base de semi-conducteur et le circuit de lecture doivent assurer un transfert de charges sans pertes verticalement tout en minimisant le transfert de charges entre pixels voisins qui pourraient provenir de fluctuations des tensions d'adressage des électrodes de contact du circuit. Ne pas prendre en compte ces contraintes résulterait en une image avec un certain degré de flou. Pour une couche intermédiaire continue entre le matériau photodétecteur et le circuit de lecture, la minimisation de ces effets de pertes latérales peut se faire en jouant sur un jeu de paramètres tels que l'épaisseur de cette couche intermédiaire et sa résistivité. Dans un premier temps, on peut se contenter d'une approche simple où l'on compare la résistance verticale à la résistance latérale entre pixels. Ceci ne fait donc intervenir que des facteurs de forme où entrent en compte les données géométriques fixées par l'épaisseur de la couche intermédiaire, la distance entre pixels et la taille des électrodes formant les pixels. On peut alors jouer sur les deux paramètres (résistivité et épaisseur de la couche) pour ajuster les valeurs des résistances verticale et latérale. Une autre approche plus exacte est basée sur la comparaison entre la quantité de charges « déposées » dans chaque pixel et la quantité de charges qui pourraient transiter d'un pixel à l'autre sous l'effet de la différence de potentiel entre l'électrode considérée et les électrodes avoisinantes . On rappelle que la quantité de charges photocréées est fonction de la dose de photons reçus par le détecteur et donc d'un nombre de paires électrons-trous créées. D'autres évaluations de la résistivité, et corrélativement de l'épaisseur, de la couche intermédiaire peuvent être réalisées qui tiennent compte de la méthode utilisée pour enregistrer le signal (intégration en fonction du comptage par exemple, dans le cas de photodétecteurs sur circuit CMOS) . Typiquement, dans le cas de la photodétection de rayons X, pour des gammes de résistivité de matériau photoconducteur de l'ordre de 109 à 1010 pour des dimensions inter pixel de l'ordre de 30 à 50 micromètres et si on se limite à des épaisseurs de couche intermédiaire de quelques micromètres, la résistivité de la couche est estimée entre 107 à 109. Pour un matériau photoconducteur de résistance 1010Ω.cm et une dimension inter pixel de 50 micromètres, l'épaisseur de silicium amorphe typiquement compatible avec les étapes de préparation de surface et de collage étant à 10 micromètres, la résistivité à privilégier pour maximiser la conduction verticale par rapport à la conduction latérale est de 108Ω.cm. Cette résistivité peut être obtenue de façon connue par l'homme du métier en jouant sur le dopage du matériau et/ou les conditions d'élaboration (température, pression, température plasma...) .

Selon un autre exemple, on dépose une couche d'enfouissement de premier matériau 1 (par exemple du silicium amorphe) sur le circuit de lecture 2 pour réaliser l'adhésion moléculaire avec une épaisseur suffisante pour enterrer la topographie de surface A du circuit et pour « planariser » ultérieurement la surface du circuit ainsi « encapsulé » (figure 2A) . On dépose éventuellement une couche de deuxième matériau 4 (qui peut être identique au premier matériau) sur la plaque de substrat 3 en matériau photodétecteur que l'on désire connecter sur le circuit de lecture 2. Cette couche permet d' enterrer les éventuelles rugosités de surface de la plaque de substrat. Par ailleurs, on définit des zones isolantes 12 dans la couche d'enfouissement de premier matériau par exemple par implantation, par exemple ionique (implantation d'hydrogène par exemple), de parties de la couche d'enfouissement. Dans cet exemple, cette étape de « texturation » de la couche d'enfouissement a pour but d' isoler les pixels du circuit de lecture latéralement les uns des autres : on a des zones isolantes 12 et des zones 11 comprenant le premier matériau au dessus des pixels qui sont situés dans des cavités du circuit de lecture (dans la figure 2B, un pixel est situé dans la cavité 13) . On réalise ensuite la planarisation de la surface des substrats et on procède à l'adhésion moléculaire (figure 2C) . Notons que cette étape de planarisation aurait pu être réalisée avant l'étape de définition des zones isolantes dans la couche d'enfouissement. Dans le cas de l'assemblage d'un circuit de lecture avec un photodétecteur, cette approche est particulièrement utile lorsque les propriétés de la couche d'enfouissement ne permettent pas d'isoler les pixels par la simple présence de cette couche, par exemple, lorsque le matériau de la couche d'enfouissement a une résistivité trop faible.

Un autre exemple permet de renforcer davantage la conduction verticale entre les pixels du circuit de lecture et la plaque de substrat photodétecteur par rapport à la conduction latérale entre pixels. On dispose d'un circuit de lecture 2 comportant des cavités 30 dont le fond est recouvert d'une couche électriquement conductrice 33 formée d'un empilement d'un ou plusieurs film en un métal ou en un alliage conducteur (figure 3A) .Parmi les métaux, on peut citer un métal choisi parmi le nickel Ni, le platine Pt, le palladium Pd, le cobalt Co, le tungstène W, le tantale Ta, le titane Ti, le vanadium V, le chrome Cr, le manganèse Mn, le fer Fe, le molybdène Mo ou un mélange de ces éléments. Pour les alliages conducteurs, on peut citer les siliciures ou les germaniures de ces métaux et, de manière générale, tout matériau électriquement conducteur apte à former avec le matériau de la couche ajacente un alliage conducteur. De même que dans les exemples précédents, on dépose sur le circuit de lecture 2 une couche d'enfouissement 1 suffisante de matériau sur la topographie de surface du circuit et éventuellement une couche de liaison (non représentée) et on planarise la surface à assembler (figure 3B) . Puis, on procède au collage par adhésion moléculaire avec un substrat de matériau photodétecteur 3 comportant éventuellement une couche de liaison de deuxième matériau sur une de ses faces permettant d'améliorer le collage (figure 3C) . La surface de la couche de liaison disposée sur le matériau photodétecteur peut subir une planarisation avant l'adhésion. L'adhésion peut être faite selon une technique adaptée au matériau de collage considéré (premier et/ou deuxième matériau) , par exemple en traitant les surfaces des substrats et en les rendant hydrophile ou hydrophobe. Enfin, on induit la formation d'un composé conducteur 34 à l'aplomb des cavités 30 du circuit de lecture 2 en faisant réagir la couche électriquement conductrice sur tout ou partie de son épaisseur avec tout ou partie de l'épaisseur de la couche d'enfouissement (figure 3D) . Cette réaction peut être induite par un traitement thermique adapté, par exemple à des températures qui doivent rester compatibles avec les matériaux utilisés . On provoque ainsi la formation d'un composé conducteur du type siliciure si la couche d'enfouissement est à base de Silicium ou du type germaniure si celle ci est à base de Germanium. On a alors un alliage conducteur joignant les deux substrats et participant à la conduction verticale entre ces deux substrats. Avantageusement, l'intégralité de l'épaisseur de la couche d'enfouissement en regard des cavités 30 sera consommée lors de l'étape de formation de l'alliage et la couche électriquement conductrice réagira également avec les zones en regard des cavités 30 de la couche de surface du substrat de matériau photodétecteur (par exemple tout ou partie de l'épaisseur de la couche de liaison de deuxième matériau lorsque celle-ci existe ou directement le matériau situé en surface du substrat photodétecteur) . Cette variante permet de créer une zone d'un ou plusieurs alliages (selon la nature des matériaux mis en jeu) s' étendant de part et d'autre de l'interface de collage renforçant ainsi la conduction verticale. Dans une variante alternative ou combinée, une couche électriquement conductrice peut être présente également au niveau du substrat de matériau photodétecteur, recouverte d'une couche de liaison apte à former avec cette couche électriquement conductrice un alliage conducteur. Cet alliage peut être obtenu localement au niveau des plots de métal présent au fond des cavités par exemple par recuit laser. Les matériaux de la ou des couches de liaison, de la ou des couches d'enfouissement et de la ou des couches électriquement conductrices doivent être choisis de sorte d'assurer la stabilité des matériaux des substrats 1 et 2 aux conditions d'élaboration (en particulier à la température d'élaboration) de ou des alliages conducteurs formés.

Enfin, un dernier exemple présente un imageur comprenant un détecteur photosensible matrice réalisé par report d'un film de silicium sur un circuit de lecture présentant une topologie de surface et comportant en surface des électrodes conductrices Sur ce circuit de lecture présentant une topologie de surface, on dépose une couche de silicium non dopé (intrinsèque) sur la face comportant les électrodes ; cette couche sert de couche d'enfouissement du relief de la face du circuit de lecture et permet d' obtenir une bonne adhésion du circuit de lecture avec la couche de détection à assembler. La couche de silicium déposée est ensuite planarisée de manière à obtenir une couche de silicium d'épaisseur faible par rapport à l'épaisseur du film de silicium mono-cristallin qui sera reporté par-dessus et qui servira de couche de détection. Le silicium déposé peut-être de différents types, amorphe, micro¬ cristallin, poly-cristallin, mais il doit présenter le minimum de défauts afin de minimiser la génération thermique de charges électriques. Préférentiellement, il pourra aussi être optimisé, par exemple, pour avoir une ouverture de gap proche de celle du silicium mono¬ cristallin, de manière à minimiser la résistance d'interface entre les deux types de silicium. En plus de permettre l'enfouissement du relief du circuit de lecture et une bonne adhérence du circuit de lecture avec la couche de détection, la couche de silicium déposée et planarisée a également l'avantage de participer à la capture de la lumière et à la conversion de la lumière en charges électriques dans la continuité de la couche de détection constituée par la couche mono-cristalline de silicium reportée. On reporte ensuite sur la couche d'enfouissement de silicium une couche de silicium mono-cristallin qui servira de couche de détection. On peut pour cela utiliser par exemple un substrat SOI, formé d'un substrat recouvert d'une couche de matériau isolant, elle même recouverte d'une couche mince de silicium monocristallin. Ce substrat SOI est assemblé par collage moléculaire avec le circuit de lecture via la couche d'enfouissement. On procède ensuite au retrait du substrat et de la couche isolante du substrat SOI par exemple par polissage mécano-chimique et/ou gravure chimique et/ou par fracture au niveau d'une zone fragile enterrée préalablement crée dans la couche mince de silicium par exemple par implantation d'espèces gazeuses (voir le document [2]) ou encore par toute autre technique appropriée. On obtient alors la structure désirée à savoir le circuit de lecture recouvert d'une couche de silicium déposée et d'une couche de silicium mono-cristallin (couche de détection) . Cette couche de silicium mono-cristallin est éventuellement amincie de manière à optimiser sa réponse spectrale. Typiquement, cette couche a une épaisseur de 1 à 2 μm . On effectue ensuite un dopage superficiel de type p de la couche de silicium monocristallin, par exemple par implantation ionique, de manière à former une diode dans le silicium. En variante, l'étape de dopage peut avoir lieu avant l'étape d'assemblage. On peut par exemple doper superficiellement la couche mince de silicium monocristallin du substrat SOI et procéder au transfert de cette couche via un substrat intermédiaire comme décrit dans le document [3] . On dépose ensuite une couche transparente à la lumière à détecter et électriquement conductrice sur la couche de silicium mono-cristallin. On peut déposer par exemple une couche d'oxyde d' indium dopée à l'étain (ITO) . Cette couche transparente et conductrice vient faire une reprise de contact électrique collective sur toute la surface du détecteur matrice. La zone sensible à la lumière et qui assure la conversion électrique des photons en charges électriques est donc localisée entre les électrodes métalliques inférieures du circuit de lecture (pixels) et l'électrode transparente supérieure. Elle est composée de la couche de silicium déposée, de la couche de silicium mono-cristallin reportée et de la couche dopée supérieure formant ainsi une diode dans l'épaisseur totale de ces couches. Avantageusement, on pourra prévoir, pour assurer une meilleure isolation électrique entre les pixels, de créer dans la couche de détection des zones isolantes pour délimiter ces pixels. Pour cela, on pourra par exemple procéder à une gravure profonde dans la couche de silicium monocristallin ou encore à une oxydation localisée de cette couche par exemple par implantation ou à toute autre technique adaptée. BIBLIOGRAPHIE [1] Tong and Gôsele, "Semiconductor wafer bonding- Science and Technology", Ed. John Wiley and sons, p 215-219, 1999. [2] Brevet US 5 374 564. [3] Brevet FR 2 816 445.