BE1025050A1 - Démodulateur doté d’une photodiode pincée génératrice de porteurs et procédé de fonctionnement associé - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un démodulateur comportant une photodiode pincée ; au moins un nœud de stockage ; au moins une grille de transfert connectée entre le nœud de stockage et la photodiode pincée. La photodiode pincée comporte une couche semi-conductrice épitaxiale dopée p ; une zone semi-conductrice dopée n formée à l’intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale ; une couche de pincement p+ formée par-dessus ladite zone semi-conductrice. La couche de pincement est fractionnée en au moins deux zones distinctes espacées par un élément isolant électrique, chaque zone étant conçue pour être polarisée indépendamment par un signal de polarisation respectif de manière à créer un gradient de potentiel à l’intérieur de la zone semi-conductrice.
Description
(30) Données de priorité :
12/08/2016 EP 16184045.9 (71) Demandeur(s) :
| (72) Inventeur(s) : | SOFTKINETIC SENSORS NV 1050, BRUXELLES Belgique VAN DER TEMPEL Ward 70327 STUTTGART Allemagne |
(54) DÉMODULATEUR DOTÉ D’UNE PHOTODIODE PINCÉE GÉNÉRATRICE DE PORTEURS ET PROCÉDÉ DE FONCTIONNEMENT ASSOCIÉ (57) L’invention porte sur un démodulateur comportant une photodiode pincée ; au moins un nœud de stockage ; au moins une grille de transfert connectée entre le nœud de stockage et la photodiode pincée. La photodiode pincée comporte une couche semi-conductrice épitaxiale dopée p ; une zone semi-conductrice dopée n formée à l’intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale ; une couche de pincement p+ formée par-dessus ladite zone semi-conductrice. La couche de pincement est fractionnée en au moins deux zones distinctes espacées par un élément isolant électrique, chaque zone étant conçue pour être polarisée indépendamment par un signal de polarisation respectif de manière à créer un gradient de potentiel à l’intérieur de la zone semi-conductrice.
BE2017/5527
DÉMODULATEUR DOTÉ D’UNE PHOTODIODE PINCÉE GÉNÉRATRICE DE PORTEURS ET PROCÉDÉ DE FONCTIONNEMENT ASSOCIÉ
ARRIÈRE-PLAN
Domaine de l'invention
La présente invention porte sur un démodulateur destiné à recevoir un signal lumineux constituant un signal de modulation et un signal électrique constituant un signal de démodulation, et sur un procédé de fonctionnement associé. L'une des applications présentant un intérêt particulier est la mesure du temps de vol.
Description de l'art antérieur
La vision par ordinateur est un domaine de recherche en plein essor qui incorpore des procédés d'acquisition, de traitement, d'analyse et de compréhension d'images. L'idée maîtresse dans ce domaine est de reproduire les capacités de la vision humaine par perception et compréhension, par voie électronique, d'images d'une scène. Un thème de recherche en vision par ordinateur concerne notamment la perception de la profondeur, autrement dit la vision tridimensionnelle (3-D).
Des systèmes à caméra temps de vol (Time-Of-Flight ou encore TOF dans la terminologie anglo-saxonne), récemment apparus, sont capables de capturer des images 3-D d'une scène en chronométrant l'intervalle entre l'émission et le retour d'écho d'un signal de mesure. Cette approche part du principe que, pour un signal ayant une vitesse de propagation connue dans un milieu donné, la distance à mesurer est donnée par le produit de la vitesse de propagation par le temps d'aller et retour du signal. Ces systèmes
BE2017/5527 à caméra TOF sont utilisés dans bon nombre d'applications nécessitant des informations sur la profondeur ou la distance à partir d'un point fixe.
Les mesures du TOF reposent souvent sur des mesures du déphasage. Selon cette approche, on détermine l'intervalle de temps de propagation au moyen d'une comparaison de phase entre le signal lumineux émis et le signal lumineux reçu. Cette comparaison de phase nécessite la synchronisation d'un signal de démodulation avec le signal lumineux émis.
Le calcul du déphasage φ peut s'effectuer de la manière suivante. Un signal photodétecté S,p est généralement corrélé, ou démodulé, avec des signaux électriques de référence, autrement dit des signaux de démodulation, désignés par SI; Sj, SQ et Sq. SI; Sj, SQ et Sq étant déphasés respectivement de 0°, 180°, 90° et 270° par rapport au signal optique initial S, comme illustré sur la Figure 1. Les signaux de corrélation obtenus sont définis comme suit :
(éq. 1 - 4)
Deux paramètres / et Q sont ensuite calculés de sorte que :
I As ' CC ' Sφ [ ) et
Q = As a (fitpQ — S<p,q}· (éq. 5 - 6)
As et a représentent respectivement la variation d'amplitude du signal photodétecté S,p et l'efficacité de la corrélation.
L'extraction de φ est fonction de la forme du signal de modulation S. En guise d'exemple, si S est une onde sinusoïdale, alors
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Une fois la phase φ connue, il est possible de déduire la distance D(p séparant des objets de la caméra grâce à la formule suivante :
i Q arctan i φ = < arctan γ + π arctan - + 2π c i si Λ Q >0 si / < 0 si Q < 0,1 > 0 (éq. 7 - 9) σ·(φ+2π·η)
4ttfmod dans laquelle fmod est la fréquence de modulation et n est un nombre entier de Μ.
Dans l'art antérieur, la corrélation, également dénommée démodulation, peut être mise en oeuvre à l'aide de plusieurs types de dispositifs. À titre d'exemple, la corrélation peut être mise en oeuvre par un démodulateur 100, comme représenté par les Figures 2 a, b). La Figure 2a) représente une vue de dessus du démodulateur 100 et la Figure 2b) représente une coupe transversale du démodulateur 100 selon la ligne A-B de la Figure 2a).
Le démodulateur 100 comprend une photodiode pincée. La photodiode pincée est une structure de diode enterrée dotée d'un caisson n enterré 106 pris en sandwich entre une couche épitaxiale de type p, P-epi, 107 et une couche superficielle de protection p+ 105 également dénommée couche de pincement. La couche épitaxiale 107 peut aussi être formée pardessus un substrat P 108.
Le démodulateur 100 comprend également des grilles de transfert 103, 104, également désignées respectivement par ΤΧ0, TX1, et des sites de stockage 101, 102. Les sites de stockage 101, 102 sont respectivement des noeuds de diffusion flottante FD0, FD1, isolés électriquement de tous les autres noeuds. Ils constituent des zones quasi neutres dont le potentiel est
BE2017/5527 déterminé exclusivement par la quantité de charges qui y est stockée ainsi que leur capacité. La capacité de cette zone est généralement très faible de manière à obtenir un gain de conversion élevé, autrement dit la modification du rapport potentiel/tension avec l'ajout d'un électron. Les sites de stockage 101, 102 et les grilles de transfert 103, 104 sont formés respectivement à l'intérieur ou au-dessus de la couche épitaxiale p 107.
Le démodulateur 100 met en oeuvre la démodulation de la manière suivante. Durant un temps d'exposition T, les grilles de transfert TX0, TX1 sont attaquées par des signaux de démodulation, comme expliqué précédemment. Des paires électron-trou se forment à l'intérieur de la photodiode pincée et des porteurs minoritaires générés, ici des électrons, sont transférés vers un nœud FD grâce au signal de démodulation par un phénomène de diffusion. Sur la Figure 2, le transfert des porteurs s'effectue en direction de FD0 puisque la grille de transfert TX0 est à l'état haut et la grille de transfert TX1 est à l'état bas. Le nombre d'électrons stockés est proportionnel à la durée de chevauchement du signal de démodulation et du signal lumineux réfléchi, pour réaliser ainsi la corrélation souhaitée.
Plusieurs composants sont ajoutés au démodulateur dans le but de former un pixel de démodulation 110, comme représenté sur la Figure 3. Avant la lecture, les nœuds de diffusion flottante FD0, FD1 sont réinitialisés par des transistors de réinitialisation RST. Pendant la lecture, les électrons qui se sont accumulés dans la photodiode sont transférés vers les nœuds de diffusion flottante FD0, FD1 par ouverture, respectivement, des grilles de transfert TX0, TX1. La tension aux nœuds de diffusion flottante FD0, FD1 varie et cette variation est amplifiée par les transistors à source suiveuse SF et lue au moyen des transistors de sélection SEL.
L'utilisation d'une photodiode pincée permet, théoriquement, de remédier à un certain nombre de problèmes. Avec une photodiode pincée, le caisson n est normalement complètement dépiété par application d'une tension suffisante à la grille de transfert. Comme illustré sur la Figure 4, le
BE2017/5527 potentiel dans la photodiode pincée présente en effet un maximum dans la zone n dont la valeur est appelée potentiel de pincement Vp. Entre la photodiode pincée et le nœud de diffusion flottante FD se situe un potentiel minimal ou potentiel de barrière VB commandé par la grille de transfert TG. Le potentiel croît de façon monotone du caisson n jusqu'au nœud FD en permettant ainsi un transfert complet de tous les porteurs du caisson n jusqu'au nœud FD. L'effet de traînage est donc théoriquement éliminé. Comme la photodiode est une photodiode enterrée, le courant d'obscurité est également supprimé.
Dans la pratique, si le potentiel entre le caisson n et le nœud FD ne croît pas de façon monotone, il existe une barrière au transfert des charges, si bien que certains porteurs pourront ne jamais être évacués même après de longs temps de transfert, comme le montre la Figure 5. Cette barrière pourra occasionner un effet de traînage et du bruit.
Qui plus est, dans le cas de gros pixels à potentiels “plats” dans le caisson n, le transfert des porteurs est limité par la diffusion et le temps nécessaire à un transfert complet peut devenir considérable. À titre d'exemple, pour un pixel d'un pas de 5,6 μm, le temps de transfert moyen s'établit à 12 ns mais s'élève à 600 ns avec un pas de 40 μm.
Dans l'art antérieur, une structure de photodiode pincée fractionnée a été mise en œuvre dans l'article de Lim et al. intitulé “A CMOS Image sensor based on unified pixel architecture with Time-Division Multiplexing scheme for color and depth image acquisition” (IEEE Journal of the Electron Devices Society, vol. 2 n° 3, mai 2014) et représentée sur les Figures 6 a-c. Pour améliorer le transfert des charges, une photodiode pincée classique telle que décrite ci-dessus est fractionnée en deux petits morceaux à nombre double de nœuds de diffusion flottante 600, 602, 612. La distance de parcours des électrons générés s'en trouve ainsi réduite, et le transfert des charges accéléré. En effet, comme le montre la Figure 6c), la forme légèrement courbe du potentiel dans la zone de déplétion conduit à la génération d'un
BE2017/5527 champ électrique latéral permettant d'augmenter la vitesse de transfert par effet de dérive.
La photodiode pincée fractionnée ci-dessus présente une sensibilité moindre que celle de la photodiode pincée classique de fait de la taille réduite de sa zone de détection et du doublement du nombre de ses noeuds FD. La surface optique est également réduite et, par voie de conséquence, le facteur de remplissage de cette structure fractionnée est également inférieur à celui de la photodiode pincée classique. Le montage ci-dessus est, en fait, tout simplement équivalent à deux démodulateurs partageant un nœud de diffusion flottante. Il s'avère donc nécessaire de trouver un équilibre entre la vitesse de transfert des charges et le facteur de remplissage.
Il reste donc à proposer une solution permettant la mise en œuvre d'un démodulateur efficace, doté d'une photodiode pincée offrant une bonne sensibilité, un transfert rapide des charges et un facteur de remplissage élevé.
RÉSUMÉ
La présente invention porte sur un démodulateur selon la revendication 1 et un procédé de fonctionnement associé selon la revendication 14.
Si l'homme du métier désigne le dispositif de la présente invention par le terme de démodulateur, ce dispositif joue toutefois davantage le rôle d'un corrélateur.
L'invention permet de créer un gradient de potentiel par application du signal de polarisation à la zone distincte. La barrière de potentiel rencontrée par les porteurs minoritaires diminue et le transfert des charges de la zone semi-conductrice en direction des nœuds de stockage peut s'effectuer plus rapidement. La présente invention permet d'associer les mécanismes de
BE2017/5527 diffusion et de dérive pour assurer un transfert plus rapide des charges en direction des noeuds de stockage et éviter les problèmes de traînage et de bruit.
De préférence, les zones distinctes de la couche de pincement sont polarisées par des signaux de démodulation, tandis que les grilles de transfert associées sont polarisées par le même signal de démodulation ou par un signal de courant continu aux fins d'améliorer la vitesse de démodulation.
De préférence, une photodiode latérale est formée à l'intérieur du démodulateur. La présence de cette photodiode latérale apporte un compromis entre la vitesse de démodulation et le facteur de remplissage. La faible distance entre la photodiode pincée et les noeuds de stockage permet d'obtenir une vitesse de démodulation élevée. Dans le même temps, comme les porteurs de charge sont générés à l'intérieur d'une région importante du fait des régions de déplétion s'étendant latéralement, le rendement quantique, le facteur de remplissage et la sensibilité ainsi obtenus sont élevés.
Avantageusement, la zone semi-conductrice et la couche de pincement s'étendent latéralement de manière à accroître la surface de la région de déplétion.
La zone semi-conductrice et la couche de pincement étendues peuvent adopter une forme tentaculaire pour former une pluralité de tentacules qui s'étendent latéralement et s'effilent vers l'extérieur à partir d'une zone centrale de la couche de pincement en direction de ladite limite.
Cette forme tentaculaire particulière crée un fort gradient depuis l'extrémité des tentacules jusqu'à la zone centrale, permettant de piéger et de canaliser une grande quantité de porteurs minoritaires générés en
BE2017/5527 direction de la zone centrale. Le taux de recombinaison des porteurs prétransfert s'en trouve donc fortement réduit.
Grâce à ce mode de réalisation de l'invention, la surface de la zone centrale de la diode de pincement peut être dès lors très petite pour améliorer ainsi la vitesse de démodulation.
Plus avantageusement, le démodulateur de la présente invention est utilisé pour les mesures du temps de vol. Il est possible, en optant par exemple pour des signaux de démodulation en opposition de phase pour les grilles de transfert, de réaliser des mesures de corrélation efficaces et cohérentes.
D'autres avantages et caractéristiques inédites de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit, en regard des dessins annexés.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 illustre un exemple de signaux servant à déterminer des mesures de corrélation dans une caméra TOF dans l'art antérieur ;
la Figure 2a) représente une vue de dessus d'un démodulateur de l'art antérieur, et la Figure 2b) représente une coupe transversale du démodulateur selon la ligne A-B de la Figure 2a) ;
la Figure 3 illustre un exemple d'un pixel de démodulation de l'art antérieur ; la Figure 4 illustre un exemple de barrière de potentiel monotone à l'intérieur d'un démodulateur de l'art antérieur ;
la Figure 5 illustre un exemple de barrière de potentiel non monotone à l'intérieur d'un démodulateur de l'art antérieur ;
les Figures 6 a-c illustrent une structure de photodiode pincée fractionnée telle que mise en oeuvre dans l'art antérieur, la Figure 6a) représentant une vue de dessus de ladite structure, la Figure 6b) sa coupe transversale et la
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Figure 6c) représentant la barrière de potentiel à l'intérieur de ladite structure ;
la Figure 7a) est une coupe transversale d'un démodulateur selon l'invention ;
la Figure 7b) représente la barrière de potentiel à l'intérieur de la structure de la Figure 7a) dans des premières conditions de polarisation ;
la Figure 8a) représente une coupe transversale d'un démodulateur selon l'invention ;
la Figure 8b) représente la barrière de potentiel à l'intérieur de la structure de la Figure 8a) dans des deuxièmes conditions de polarisation ;
la Figure 9 représente une coupe transversale d'un démodulateur selon un mode de réalisation de l'invention ;
la Figure 10 représente une vue de dessus du démodulateur de la Figure 9 ; la Figure 11 représente une vue de dessus d'un démodulateur selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
la Figure 12 illustre schématiquement une mise en oeuvre d'un capteur TOF selon un mode de réalisation de la présente invention ; et la Figure 13 décrit schématiquement de manière plus détaillée un mode de réalisation d'un dispositif électronique susceptible d'être utilisé dans le contexte des modes de réalisation.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION
Dans ce qui suit, la présente invention va être présentée en relation avec un démodulateur formé à l'intérieur d'une couche semi-conductrice dopée p. Il va de soi que l'homme du métier pourrait facilement mettre en oeuvre le démodulateur de l'invention à l'intérieur d'une couche semiconductrice dopée n en permutant le type de dopage des différents éléments formant le démodulateur.
Des vues en coupe transversale d'un démodulateur 400 selon l'invention sont représentées sur les Figures 7a) et 8a).
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Le démodulateur 400 de la présente invention comprend :
- une photodiode pincée destinée à générer des porteurs majoritaires et minoritaires en réponse à un signal de modulation incident. Lorsque le démodulateur 400 est utilisé pour la mesure du temps de vol, ce signal de modulation est une lumière modulée réfléchie par une scène présentant un intérêt particulier.
- au moins un nœud de stockage 406, 407 destiné à stocker les porteurs minoritaires générés par la photodiode pincée. Si deux nœuds de stockage sont représentés sur les Figures 7a) et 8a), l'invention ne s'y limite toutefois pas. Le nœud de stockage peut, par exemple, prendre la forme de nœuds de diffusion flottante.
- au moins une grille de transfert 404, 405 connectée entre le nœud de stockage 406, 407 et la photodiode pincée et attaquée par un signal de transfert de manière à transférer les porteurs minoritaires générés par la photodiode pincée en direction du nœud de stockage. Si deux grilles de transfert sont représentées sur les Figures 7a) et 8a), l'invention ne s'y limite toutefois pas. Le mécanisme de transfert des porteurs, une fois à l'intérieur de la photodiode, est normalement la diffusion même si, comme on l'expliquera par la suite, l'invention permet d'obtenir un transfert additionnel par effet de dérive. Le signal de transfert peut être un signal de démodulation ou un signal de courant continu, comme on l'expliquera par la suite.
La photodiode pincée du démodulateur 400 comprend :
- une couche semi-conductrice épitaxiale 413 dopée par un premier dopant (p, par exemple) d'un premier type de conductivité. Cette couche épitaxiale 413 est de préférence faiblement dopée ou un semi-conducteur intrinsèque. Cette couche épitaxiale 413 peut être formée au-dessus d'un substrat semi-conducteur 414 par exemple, dopé par un dopant (p dans le cas présent) du premier type de conductivité.
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- une zone semi-conductrice 415 dopée par un deuxième dopant (n, par exemple) d'un deuxième type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, formée à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale 413. Cette zone semi-conductrice 415 est de préférence un caisson n implanté profondément à l'intérieur de la zone semi-conductrice épitaxiale 413.
- une couche de pincement 401 dopée par un troisième dopant (p+, par exemple) du premier type de conductivité, formée par-dessus ladite zone semi-conductrice 415. Cette couche de pincement 401 est, de préférence, fortement dopée et forme un contact ohmique. Le troisième dopant pourra ne se différencier du premier que par sa concentration.
Les noeuds de stockage 406, 407 sont formés à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale 413 et les grilles de transfert 404, 405 sont formées par-dessus la couche semi-conductrice épitaxiale 413.
La couche de pincement 401 du démodulateur 400 de l'invention est fractionnée en au moins deux zones distinctes 401a, 401b espacées par un élément isolant électrique 601. Chaque zone 401a, 401b est conçue pour être polarisée indépendamment par un signal de polarisation respectif de manière à créer un gradient de potentiel à l'intérieur de la zone semiconductrice 415.
Le fonctionnement de la photodiode pincée repose en effet sur le principe que la zone semi-conductrice 415, de préférence un caisson, peut être complètement déplétée. Le potentiel résultant dans la photodiode constitue la tension de pincement vp. Dans l'art antérieur, ce potentiel est référencé à la masse’, ce qui signifie que le potentiel de la couche de pincement 401, typiquement polarisée à la masse, et le potentiel de la couche épitaxiale 413, typiquement aussi polarisée à la masse, sont égaux. Si l'on déplace l'ensemble du système de potentiels, le déplacement des tensions de référence sur la couche de pincement 401 et de la tension de la couche épitaxiale 413 entraînera le déplacement du potentiel de pincement
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Vp. Il s'ensuit que, si la couche de pincement 401 est polarisée à un potentiel différent de la masse, la tension de pincement à l'intérieur de la zone semiconductrice 415 s'en trouvera également modifiée.
L'invention tire parti de ce comportement pour créer un gradient de potentiel à l'intérieur de la zone semi-conductrice 415, en référençant une partie de la zone semi-conductrice 415 à une première couche de pincement 401a par un premier signal de polarisation Va et en référençant une deuxième partie de la zone semi-conductrice 415 à une deuxième couche de pincement 401b par un deuxième signal de polarisation Vb. Les couches de pincement 401a et 401b peuvent, par exemple, être séparées par une zone dite STI (isolement par tranchée peu profonde) ou les zones 401a et 401b peuvent être isolées par isolement par jonction. Il est également possible de court-circuiter les zones 401a et 401b tout en continuant d'appliquer des signaux de polarisation différents de manière à créer une dissipation de puissance dans la couche de pincement 401, 401a, 401b tout en créant un gradient de tension régulier dans toute la couche de pincement entre les zones de contact où les tensions différentes sont appliquées dans la couche de pincement. Ce mode de réalisation est envisageable et présente l'avantage d'offrir un gradient régulier dans la couche de pincement au prix toutefois d'une consommation de puissance.
La modulation des tensions Va et Vb, par exemple en opposition de phase comme on l'expliquera par la suite, permet de créer un gradient de potentiel modulé dans la photodiode pincée. Il s'ensuit que les porteurs minoritaires collectés dans le caisson 415 vont maintenant migrer par effet de dérive vers la grille de transfert 404, 405 vers laquelle pointe le gradient de potentiel. Des diagrammes des potentiels à l'intérieur du démodulateur 400 de l'invention sont représentés sur les Figures 7b) et 8b), montrant lesdits gradients de potentiel et le déplacement associé des porteurs dans différentes conditions de polarisation. En guise d'exemple, le gradient de potentiel pourra s'échelonner de tensions de sensiblement 1,1 V (en 415) à des tensions de sensiblement 2,2 V à 2,5 V (en 406, 407). Au cours du transfert, la tension de la grille de transfert bloquée (405) est fixée, par
BE2017/5527 exemple, à sensiblement 0 V tandis que la tension de la grille de transfert active (404) est fixée à sensiblement 3,0 V.
Les zones distinctes 401a, 401b peuvent être attaquées par des signaux de démodulation, Va et Vb, de préférence des signaux de démodulation en opposition de phase, alors que les grilles de transfert sont passantes et attaquées par des signaux de transfert prenant la forme de signaux de courant continu. Le gradient de potentiel dans la zone semiconductrice 415 est créé par une différence de polarisation Va et Vb et définit vers quelle grille de transfert 404, 405 et quel nœud de stockage respectif 407, 406 les porteurs minoritaires sont acheminés.
De préférence, chaque zone distincte 401a, 401b de la couche de pincement 401 est associée à une grille de transfert respective 404, 405. La zone distincte et sa grille de transfert associée sont alors attaquées ensemble par le même signal de démodulation de manière à améliorer la modulation. Si le démodulateur comprend deux zones distinctes 401a, 401b et deux grilles de transfert 404, 405, un premier signal de démodulation peut attaquer la première association 401a, 404 tandis qu'une deuxième démodulation peut attaquer la deuxième association 401b, 405, le deuxième signal de démodulation étant en opposition de phase par rapport au premier signal de démodulation. Ceci permet d'effectuer des mesures de corrélation, comme expliqué précédemment.
Dans un mode de réalisation, les grilles de transfert ne sont pas mises en œuvre et les nœuds de stockage 406, 407 sont reliés à la photodiode par défaut. Les signaux de démodulation sur les couches de pincement 401a, 401b créent un gradient de potentiel qui définit vers quel nœud de stockage les porteurs minoritaires collectés dans le caisson 415 dériveront pour permettre une modulation ou une démodulation des porteurs.
D'autres modes de réalisation du démodulateur 400 de la présente invention sont représentés sur les Figures 9-11. La Figure 9 représente une coupe transversale d'un démodulateur 400 selon un mode de réalisation de
BE2017/5527 l'invention. La Figure 10 représente une vue de dessus du démodulateur 400 de la Figure 9.
Selon un mode de réalisation de l'invention, une jonction inférieure et au moins une jonction latérale sensiblement perpendiculaire à la jonction inférieure sont formées à l'interface de la zone semi-conductrice 415 avec la couche semi-conductrice épitaxiale 413, et le démodulateur 400 comprend en outre un moyen de génération destiné à générer des porteurs minoritaires et majoritaires au niveau de ladite jonction latérale et à former une photodiode latérale. Il doit être entendu que la zone semi-conductrice 415 comprend une paroi de dessous et des parois de côté latérales. On entend par latéral le fait que lesdites parois de côté latérales ne sont pas parallèles à la paroi de dessous et sont sensiblement perpendiculaires à la paroi de dessous. La jonction de dessous est formée à l'interface entre la paroi de dessous et la couche semi-conductrice épitaxiale 413 alors que les jonctions latérales sont formées à l'interface entre lesdites parois de côté latérales et la couche semi-conductrice épitaxiale 413.
Le moyen de génération peut comprendre, par exemple, un caisson 402, 403 du premier type de conductivité (p, par exemple) formé à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale 413. Les au moins une grille de transfert 404, 405 et au moins un nœud de stockage 406, 407 sont formés à l'intérieur dudit caisson 402, 403. Les au moins une grille de transfert 404, 405 et au moins un nœud de stockage 406, 407 sont encapsulés par ledit caisson 402, 403 dans la mesure où il est important d'isoler le nœud de stockage de la couche semi-conductrice épitaxiale. Cet isolement aurait également pu être réalisé d'une autre manière, par exemple par un isolement à partir d'un oxyde enterré. Le caisson 402, 403 est au contact de la zone semi-conductrice 415. La couche semi-conductrice épitaxiale 413 est un semi-conducteur intrinsèque.
Le dopage de la couche semi-conductrice épitaxiale 413 et le dopage du caisson 402, 403 sont de préférence adaptés à former au moins une région de déplétion 411, 412 qui s'étend latéralement à l'intérieur de la
BE2017/5527 couche semi-conductrice épitaxiale 413. Cette région de déplétion est libre de se former latéralement du fait que la couche semi-conductrice intrinsèque épitaxiale 413 est bien plus faiblement dopée que le caisson 402, 403. En guise d'exemple, la couche épitaxiale 413 pourra être dopée de 1E11/cm3 à 1 E14/cm3, typiquement à sensiblement 1 E12/cm3, tandis que le caisson 402, 403 de la photodiode pourra être typiquement dopé de 1E15 à 1E17/cm3, typiquement à sensiblement 1E16/cm3.
En effet, une zone de déplétion formée à l'interface d'une jonction p-n classique ne se fractionne pas symétriquement entre les zones n et p mais s'étendra du côté faiblement dopé. Dans la présente invention, comme la couche semi-conductrice épitaxiale 413 est intrinsèque, une grande région de déplétion 411,412 se forme latéralement pour correspondre à la jonction latérale zone semi-conductrice dopée n 415 / couche semi-conductrice p intrinsèque 413. La présence du caisson p 402, 403 empêche la région de déplétion 401,402 de s'étendre entre le nœud de stockage 406, 407, la grille de transfert 404, 405 et la zone semi-conductrice 415. De ce fait, la majeure partie des porteurs minoritaires collectés à l'intérieur de la photodiode pincée provient de la région de déplétion latérale 411,412.
La couche semi-conductrice 413 peut comprendre une limite 440 et, de préférence, peut comprendre en outre un implant semi-conducteur 410 dopé par un quatrième dopant (p+, par exemple) du premier type de conductivité, formé par-dessus ladite couche semi-conductrice 413, agencé le long de ladite limite 440 pour former une photodiode P-l-N latérale. Cet implant permet d'améliorer l'isolement entre pixels et d'obtenir une meilleure sensibilité. Il convient de préciser que, sur les Figures 10 et 11, la limite 440 prend une forme carrée mais que toute forme géométrique pourrait être mise en œuvre.
Un autre mode de réalisation du démodulateur 400 de l'invention est représenté sur la Figure 11.
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Avec la photodiode latérale présentée ci-dessus, les régions de déplétion ne s'étendent pas à proximité de la limite 440 ou à proximité de l'implant semi-conducteur 410. L'efficacité de la photodiode n'est donc pas optimisée. Pour y remédier, comme représenté sur la Figure 11, la zone semi-conductrice 415 et la couche de pincement 401a, 401b s'étendent latéralement de manière à accroître la surface de la région de déplétion 511, 512. Cet accroissement de surface est perceptible si l'on compare les surfaces des régions de déplétion 511, 512 de la Figure 11 à celles des régions de déplétion 411,412 de la Figure 10.
La zone semi-conductrice 415 et la couche de pincement 401a, 401b étendues prennent une forme tentaculaire et forment une pluralité de tentacules 513 qui s'étendent latéralement et s'effilent vers l'extérieur à partir d'une zone centrale 514 de la couche de pincement 401 en direction de ladite limite 440.
Cette forme tentaculaire (ou étoilée) particulière crée en son sein un gradient de potentiel depuis l'extrémité des tentacules 513 jusqu'à la zone centrale 514 permettant d'accélérer le piégeage et le transfert des porteurs minoritaires collectés en direction de la zone centrale 514, siège de la modulation.
L'invention permet dès lors de réduire sensiblement la surface de la zone centrale 514 et, de préférence, de la rendre inférieure à la surface de la région de déplétion 511, 512. La zone centrale 514 de la couche de pincement 401a, 401b est définie par la surface de l'intersection virtuelle de la couche de pincement 401a, 401b avec une zone virtuelle reliant les grilles de transfert 404, 405.
De préférence, le nœud de stockage 406, 407, la grille de transfert 404, 405 et la zone centrale 514 de la couche de pincement 401 a, 401 b sont agencés suivant une ligne centrale 450, et la région de déplétion 511, 512 s'étend latéralement de part et d'autre de ladite ligne centrale 450.
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Le démodulateur 400 pourrait également comprendre des circuits de pixel 408, 409 formés à l'intérieur d'un caisson 402, 403 du premier type de conductivité (par exemple p dans le cas présent), ledit caisson étant formé à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale 413, comme représenté sur la Figure 9. Ce caisson peut être le même que celui de l'unité de génération, ou différent. Les circuits de pixel 408, 409 pourraient également être mis en oeuvre directement à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale 413, comme représenté sur les Figures 7a) et 8a), si le mode de réalisation de la photodiode latérale n'est pas mis en oeuvre.
Il convient de préciser que tout mode de réalisation du démodulateur présenté ci-dessus pourrait être utilisé dans des applications type temps de vol (TOF). Il est possible, en optant par exemple pour des signaux de démodulation en opposition de phase pour les grilles de transfert, de réaliser des mesures de corrélation cohérentes à partir de mesures du TOF, comme expliqué dans le préambule de la description.
La Figure 12 montre un mode de réalisation d'un système de télémétrie selon la présente invention. Le système de télémétrie comporte une source lumineuse 49 destinée à émettre une lumière 51 en direction d'une scène 55, de préférence focalisée sur une région présentant un intérêt particulier, où la lumière est réfléchie. Le système de télémétrie comporte en outre au moins un pixel 31 destiné à recevoir la lumière réfléchie. Un générateur de signaux 43 est prévu pour permettre à la source lumineuse 49 d'émettre une lumière modulée. Le générateur de signaux 43 génère un premier signal d'horloge ou signal de modulation sur le nœud 48 qui, de préférence, oscille en permanence à une fréquence prédéfinie, par ex. à environ 10 MHz. Ce générateur de signaux 43 génère également des deuxième à cinquième signaux d'horloge qui sont respectivement délivrés sur des nœuds 44, 45, 46, 47, et entretiennent une relation de phase de 0°, 180°, 90° et 270° avec le premier signal d'horloge sur le nœud 48. L'homme du métier peut également envisager d'utiliser, dans le schéma de fonctionnement, d'autres phases d'horloge ou des phases d'horloge plus nombreuses, des phases d'horloge plus nombreuses conduisant à une plus
BE2017/5527 grande précision de mesure au prix toutefois d'un temps de mesure plus long. En variante, au lieu de moduler au moyen de phases d'un signal d'horloge, l'homme du métier peut aussi envisager de transmettre un flux binaire pseudo-aléatoire et de le mélanger avec un ensemble de mêmes flux binaires pseudo-aléatoires retardés et/ou inversés. L'utilisation de flux binaires pseudo-aléatoires, parfois dénommés pseudo-bruit, est connue de l'homme du métier dans la littérature. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser, au lieu des premier et deuxième signaux d'horloge, un motif pseudoaléatoire, d'utiliser, au lieu du troisième signal d'horloge, le même motif pseudo-aléatoire mais inversé bit à bit, et, au lieu du quatrième signal d'horloge, le même motif pseudo-aléatoire mais retardé d'une période de bit, et, au lieu du cinquième signal d'horloge, le même motif pseudo-aléatoire mais inversé et retardé d'une période de bit.
Le générateur de signaux 43 génère également un signal de commande 41 amenant un moyen de modification de signal de modulation à modifier le signal de modulation, par ex. un signal de commande 41 amenant un sélecteur 58 à effectuer une sélection parmi les deuxième à cinquième signaux d'horloge, autrement dit parmi les différentes phases du signal d'horloge. Le sélecteur 58 effectue une commutation séquentielle entre ces quatre phases connectant le nœud d'entrée 42 d'un mélangeur 29 d'un étage détecteur et mélangeur 200 aux deuxième à cinquième signaux d'horloge sur les nœuds 44, 45, 46 et 47 de manière séquentielle. À chacune de ces positions, le sélecteur 58 peut rester connecté pendant une période de relaxation par ex. d'environ 1 ms.
Un tampon 50 pilote la source lumineuse 49 qui émet sa lumière 51 en direction de la scène 55, de préférence focalisée sur la région présentant un intérêt particulier. Une partie de cette lumière sera réfléchie, pour générer ainsi une lumière réfléchie 52. Cette lumière réfléchie 52 arrive ensuite sur un système de focalisation optique tel qu'une lentille 56 par le biais duquel elle est imagée ou focalisée sur un détecteur 28 à l'intérieur du pixel 31, où la fraction incidente est dénommée lumière modulée (ML) réfléchie 27.
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Une lumière indirecte 53 et une lumière directe 54, émanant toutes deux de sources lumineuses secondaires 30 qui ne sont pas censées intervenir dans la mesure du TOF, seront également présentes dans la scène, viendront frapper le système de focalisation optique 56 et seront donc focalisées sur le détecteur 28. La partie de cette lumière qui pénètre dans le détecteur 28 sera dénommée fond lumineux (BL) 26. Parmi les sources lumineuses 30 qui génèrent un BL, on pourra citer les lampes à incandescence, les tubes fluorescents, la lumière du soleil, la lumière du jour ou toute autre lumière présente sur la scène et n'émanant pas de la source lumineuse 49 pour la mesure du TOF. Un objectif de la présente invention est d'obtenir des mesures valides du TOF même en présence du signal issu du BL26.
La ML 27 et le BL 26 viennent frapper le photodétecteur 28 et génèrent respectivement un courant de ML et un courant de BL, à savoir des réponses en courant photo-induites au BL 26 et à la ML 27 incidents. Le détecteur 28 délivre ces courants à un moyen mélangeur qui suit, par ex. au mélangeur 29, destiné à mélanger les réponses en courant au BL 26 et à la ML 27 incidents avec le signal d'horloge déphasé sur le nœud d'entrée 42. Comme déjà indiqué plus haut, ce BL 26 peut induire un courant de BL jusqu'à 6 ordres de grandeur supérieur au courant de ML induit par la ML 27 reçue pour les mesures du TOF.
Le détecteur 28 et le mélangeur 29, formant l'étage détecteur et mélangeur 200, peuvent également être mis en œuvre sous forme d'un dispositif unique, par exemple comme décrit dans le document EP1513202A1, où les charges photo-générées sont mélangées pour générer d'un coup le courant des produits de mélange.
L'étage détecteur et mélangeur 200 générera les produits de mélange des réponses en courant au BL 26 et à la ML 27 incidents avec des signaux d'horloge déphasés, ces signaux étant intégrés sur le nœud 38 au moyen d'un intégrateur, par exemple mis en œuvre sous forme d'un condensateur 25, dont la dimension est de préférence maintenue petite, par ex. la capacité
BE2017/5527 parasite des transistors environnants. Une réinitialisation automatique du signal de sortie du mélangeur sur le nœud 38 de l'intégrateur est réalisée au cours de l'intégration.
Cette réinitialisation pourra, par exemple, être mise en œuvre par un comparateur 33 déclenchant un commutateur de réinitialisation, par ex. un transistor de réinitialisation 32, de façon à assurer une réinitialisation automatique du signal de sortie du mélangeur sur le nœud 38 dès que ce signal atteint une valeur de référence Vref, et à éviter ainsi une saturation.
Dans des variantes de réalisation, non illustrées sur les dessins, la réinitialisation automatique du signal de sortie du mélangeur sur le nœud 38 de l'intégrateur peut être mise en œuvre de plusieurs autres façons. L'une d'elles consiste à déclencher une pompe de charges, au lieu du commutateur de réinitialisation 32, de manière à ajouter une quantité fixe de charges au condensateur 25 pour améliorer ainsi les performances en bruit au prix toutefois d'une complexité accrue.
Les produits de mélange formant le signal de sortie du mélangeur sont disponibles sous une forme séquentielle synchronisée avec le moyen de modification de signal de modulation, dans l'exemple illustré le sélecteur 58, au niveau du nœud 38 de l'intégrateur. Un circuit d'attaque de sortie 24, par ex. un tampon, fournit un gain en tension sensiblement égal à 1 et une amplification de courant permettant de délivrer un signal de sortie plus fort au niveau du nœud de sortie 23.
Un exemple d'un signal de sortie au niveau du nœud 23 est représenté sur le graphe 59. La courbe 62 correspond à l'évolution en fonction du temps de la tension du signal de sortie au niveau du nœud de sortie 23. La contribution du BL moyen 26 et de la ML moyenne 27 est supposée constante tout au long de l'acquisition.
Durant une première période de relaxation 34, le sélecteur 58 est connecté au nœud 44. Le mélange du signal entrant issu du détecteur 28 (réponses au BL 26 et à la ML 27) s'effectue avec le deuxième signal
BE2017/5527 d'horloge au niveau du nœud 44, à savoir une version déphasée de 0° du premier signal d'horloge qui attaque la source lumineuse 49. Le signal de sortie du mélangeur au niveau du nœud 38 sera donc déterminé par une composante du BL et une sortie de la ML mélangée à 0°. La période de relaxation suivante 35 débute par la connexion du nœud d'entrée 42 au nœud 45 au moyen du sélecteur 58. À partir de là, le mélangeur 29 est attaqué avec un déphasage de 180°. Sa sortie sera donc déterminée par la même composante du BL et une sortie mélangée à 180°. Les phases de 90° et 270° sont ensuite traitées d'une manière analogue dans des périodes de relaxation suivantes 36 et 37, respectivement.
Un bloc de reconstruction de données temps de vol 39 utilise le signal de sortie au niveau du nœud de sortie 23 pour mesurer, par exemple par prélèvement d'échantillons, les valeurs d'extrémité de chaque période de relaxation 34, 35, 36, 37, également dénommée intervalle de phase. Ces données sont regroupées en paires TOF, par ex. (0°, 180°) et (90°, 270°). Le bloc de reconstruction de données TOF 39 sert à convertir les signaux de pixel bruts en une sortie temps de vol utile 40.
La Figure 13 décrit schématiquement de manière plus détaillée un mode de réalisation d'un dispositif électronique 1300 susceptible d'être utilisé dans le contexte des modes de réalisation. Le dispositif électronique 1300 comporte une CPU 1301 jouant le rôle de processeur. Le dispositif électronique 1300 comporte en outre un microphone 1310, un haut-parleur 1311 et un écran tactile 1312 connectés au processeur 1301. Ces unités 1310, 1311, 1312 jouent le rôle d'interface homme-machine et permettent à un utilisateur de dialoguer avec le dispositif électronique. Le dispositif électronique 1300 comporte en outre une interface pour la télécommunication (par ex. une interface UMTS/LTE) 1304 et une interface pour un LAN sans fil (par ex. une interface WiFi) 1305. Ces unités 1304, 1305 jouent le rôle d'interfaces d'entrée/sortie pour la communication de données avec des dispositifs externes tels que des dispositifs compagnons, des serveurs ou des plateformes en nuage. Le dispositif électronique 1300 comporte en outre un capteur d'image 1320 conçu pour obtenir des données
BE2017/5527 d'image de capteur compressées. Le capteur d'image 1320 peut se rattacher plus particulièrement à une technique de caméra temps de vol. Le dispositif électronique 1300 comprend en outre des circuits d'attaque 1321 destinés à attaquer une source lumineuse 1322, par ex. pour la télémétrie avec au moins une fréquence d'impulsion prédéfinie. Le dispositif électronique 1300 comporte en outre une unité de stockage de données 1302 (par ex. un disque dur, un disque statique à semi-conducteurs SSD ou une carte mémoire SD) et une mémoire de données 1303 (par ex. une mémoire RAM). La mémoire de données 1303 est conçue pour stocker ou mettre en cache temporairement des données ou des instructions d'ordinateur en vue de leur traitement par le processeur 1301. L'unité de stockage de données 1302 est conçue comme une unité de stockage à long terme, par ex. pour l'enregistrement de données de capteur d'image obtenues à partir du capteur d'image 1320.
Il convient de préciser que la description qui précède ne constitue qu'une configuration donnée à titre d'exemple. Des variantes de configuration pourront être mises en oeuvre à l'aide de capteurs, dispositifs de stockage, interfaces et autres supplémentaires ou différents. En guise d'exemple, dans des variantes de réalisation, l'interface UMTS/LTE 1304, l'interface WiFi 1305, le microphone 1310, l'écran tactile 1312 et/ou le haut-parleur 1311 pourront être omis ou remplacés par d'autres unités. De la même manière, l'écran tactile 1312 pourra, par exemple, être remplacé par un dispositif d'affichage qui n'est pas sensible au toucher.
Il convient de souligner que la présente technologie peut aussi être configurée comme décrit ci-dessous.
(1) Démodulateur comportant :
- une photodiode pincée configurée pour générer des porteurs majoritaires et minoritaires en réponse à un signal de modulation incident ;
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- au moins un nœud de stockage configuré pour stocker les porteurs minoritaires générés par la photodiode pincée ;
la photodiode pincée comportant :
- une couche semi-conductrice épitaxiale dopée par un premier dopant (p, n) d'un premier type de conductivité ;
- une zone semi-conductrice dopée par un deuxième dopant (n, p) d'un deuxième type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, formée à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale ; et
- une couche de pincement fortement dopée par un troisième dopant (p+, n+) du premier type de conductivité, formée par-dessus la zone semiconductrice, la couche de pincement étant fractionnée en au moins deux zones distinctes espacées par un élément isolant électrique, chaque zone étant conçue pour être polarisée indépendamment par un signal de polarisation respectif de manière à créer un gradient de potentiel à l'intérieur de la zone semi-conductrice, dans lequel l'élément isolant électrique comporte un isolement par tranchée peu profonde.
(2) Démodulateur selon (1), dans lequel au moins un des signaux de polarisation d’au moins une zone est un signal de démodulation.
(3) Démodulateur selon (2), comprenant en outre au moins une grille de transfert connectée entre le nœud de stockage et la photodiode pincée et agencée pour être pilotée par un signal de transfert pour transférer les porteurs minoritaires générés par la photodiode pincée vers le nœud de stockage.
(4) Démodulateur selon (3), dans lequel le signal de transfert est un signal de courant continu ou ledit signal de démodulation.
BE2017/5527 (5) Démodulateur selon (1), dans lequel l'au moins un nœud de stockage est directement connecté à la photodiode pincée.
(6) Démodulateur selon l'un quelconque de (1) à (5), dans lequel la zone semi-conductrice est un premier caisson.
(7) Démodulateur selon l'un quelconque de (1) à (6), dans lequel une jonction inférieure et au moins une jonction latérale sensiblement perpendiculaire à la jonction inférieure sont formées à l'interface de la zone semi-conductrice avec la couche semi-conductrice épitaxiale.
(8) Démodulateur selon (7), comprenant en outre une unité de génération configurée pour générer des porteurs minoritaires et majoritaires au niveau de ladite jonction latérale pour former une photodiode latérale.
(9) Démodulateur selon (8), dans lequel l'unité de génération comporte au moins un deuxième caisson du premier type de conductivité (p, n) formé à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale, et dans lequel l'au moins une grille de transfert et l'au moins un nœud de stockage sont formés à l'intérieur dudit au moins un deuxième caisson, le deuxième caisson étant au contact de la zone semi-conductrice.
(10) Démodulateur selon (9), dans lequel la couche semi-conductrice épitaxiale et le deuxième caisson sont dopés pour former au moins une région de déplétion s'étendant latéralement à l'intérieur de la couche semiconductrice épitaxiale.
(11) Démodulateur selon l'un quelconque de (8) à (10), dans lequel la couche semi-conductrice comporte une limite, et lequel démodulateur comporte en outre un implant semi-conducteur dopé par un quatrième dopant (p+, n+) du premier type de conductivité, formé par-dessus ladite couche semi-conductrice, agencé le long de ladite limite, pour former une photodiode PIN latérale.
BE2017/5527 (12) Démodulateur selon (10) ou (11), dans lequel la zone semiconductrice et la couche de pincement s'étendent latéralement de manière à accroître la surface de la région de déplétion.
(13) Démodulateur selon (12), dans lequel la zone semi-conductrice et la couche de pincement forment une pluralité de tentacules qui s'étendent latéralement et s'effilent vers l'extérieur à partir d'une zone centrale de la couche de pincement en direction de ladite limite.
(14) Démodulateur selon l'un quelconque de (1 ) à (13) destiné à être utilisé dans des applications type temps de vol.
(15) Procédé de fonctionnement du démodulateur selon l'un quelconque de (3) à (4) et de (6) à (14), comportant les étapes suivantes :
- association de chaque zone distincte de la couche de pincement à une grille de transfert ;
- attaque d'au moins une des zones distinctes de la couche de pincement par un signal de démodulation ; et
- attaque de la grille de transfert associée par un signal parmi un signal de courant continu et ledit signal de démodulation.
(16) Procédé selon (15) destiné à être utilisé dans des applications type temps de vol, le démodulateur comportant deux zones distinctes et deux grilles de transfert, le procédé comportant les étapes suivantes :
- attaque d'une première association d'une zone distincte et d'une grille de transfert par un premier signal de démodulation ;
- attaque d'une deuxième association d'une autre zone distincte et d'une autre grille de transfert par un deuxième signal de démodulation, ledit deuxième signal de démodulation étant en opposition de phase par rapport audit premier signal de démodulation.
BE2017/5527
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Démodulateur, comprenant :- une photodiode pincée configurée pour générer des porteurs majoritaires et minoritaires en réponse à un signal de modulation incident ;- au moins un nœud de stockage configuré pour stocker les porteurs minoritaires générés par la photodiode pincée ;la photodiode pincée comprenant :- une couche semi-conductrice épitaxiale dopée par un premier dopant (p, n) d'un premier type de conductivité ;- une zone semi-conductrice dopée par un deuxième dopant (n, p) d'un deuxième type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, formée à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale ; et- une couche de pincement fortement dopée par un troisième dopant (p+, n+) du premier type de conductivité, formée par-dessus la zone semiconductrice, la couche de pincement étant fractionnée en au moins deux zones distinctes espacées par un élément isolant électrique, chaque zone étant conçue pour être polarisée indépendamment par un signal de polarisation respectif de manière à créer un gradient de potentiel à l'intérieur de la zone semiconductrice, dans lequel l'élément isolant électrique comprend un isolement par tranchée peu profonde.
- 2. Démodulateur selon la revendication 1, dans lequel les signaux de polarisation d’au moins une zone est un signal de démodulation.BE2017/5527
- 3. Démodulateur selon la revendication 2, comprenant en outre au moins une grille de transfert connectée entre le nœud de stockage et la photodiode pincée et agencée pour être pilotée par un signal de transfert pour transférer les porteurs minoritaires générés par la photodiode pincée vers le nœud de stockage.
- 4. Démodulateur selon la revendication 3, dans lequel le signal de transfert est un signal de courant continu ou ledit signal de démodulation.
- 5. Démodulateur selon la revendication 1, dans lequel l'au moins un nœud de stockage est directement connecté à la photodiode pincée.
- 6. Démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone semi-conductrice est un premier caisson.
- 7. Démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une jonction inférieure et au moins une jonction latérale sensiblement perpendiculaire à la jonction inférieure sont formées à l'interface de la zone semi-conductrice avec la couche semi-conductrice épitaxiale.
- 8. Démodulateur selon la revendication 7, comprenant en outre une unité de génération configurée pour générer des porteurs minoritaires et majoritaires au niveau de ladite jonction latérale pour former une photodiode latérale.
- 9. Démodulateur selon la revendication 8, dans lequel l'unité de génération comprend au moins un deuxième caisson du premier type de conductivité (p, n) formé à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale, et dans lequel l'au moins une grille de transfert et l'au moins un nœud de stockage sont formés à l'intérieur dudit au moins un deuxième caisson, le deuxième caisson étant au contact de la zone semi-conductrice.
- 10. Démodulateur selon la revendication 9, dans lequel la couche semiconductrice épitaxiale et le deuxième caisson sont dopés pour former auBE2017/5527 moins une région de déplétion s'étendant latéralement à l'intérieur de la couche semi-conductrice épitaxiale.
- 11. Démodulateur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel la couche semi-conductrice comprend une limite, et lequel démodulateur comprend en outre un implant semi-conducteur dopé par un quatrième dopant (p+, n+) du premier type de conductivité, formé par-dessus ladite couche semi-conductrice, agencé le long de ladite limite, pour former une photodiode PIN latérale.
- 12. Démodulateur selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la zone semi-conductrice et la couche de pincement s'étendent latéralement de manière à accroître la surface de la région de déplétion.
- 13. Démodulateur selon la revendication 12, dans lequel la zone semiconductrice et la couche de pincement forment une pluralité de tentacules qui s'étendent latéralement et s'effilent vers l'extérieur à partir d'une zone centrale de la couche de pincement en direction de ladite limite.
- 14. Démodulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes destiné à être utilisé dans des applications type temps de vol.
- 15. Procédé de fonctionnement du démodulateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 4 et 6 à 14, comprenant les étapes suivantes :- association de chaque zone distincte de la couche de pincement à une grille de transfert ;- attaque d'au moins une des zones distinctes de la couche de pincement par un signal de démodulation ; et- attaque de la grille de transfert associée par un signal parmi un signal de courant continu et ledit signal de démodulation.
- 16. Procédé selon la revendication 15 destiné à être utilisé dans des applications type temps de vol, le démodulateur comprenant deux zonesBE2017/5527 distinctes et deux grilles de transfert, le procédé comprenant les étapes suivantes :- attaque d'une première association d'une zone distincte et d'une grille de transfert par un premier signal de démodulation ;5 - attaque d'une deuxième association d'une autre zone distincte et d'une autre grille de transfert par un deuxième signal de démodulation, ledit deuxième signal de démodulation étant en opposition de phase par rapport audit premier signal de démodulation.BE2017/5527
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