EP3942613A1 - Capteur d'images comprenant un filtre angulaire - Google Patents

Capteur d'images comprenant un filtre angulaire

Info

Publication number
EP3942613A1
EP3942613A1 EP20710258.3A EP20710258A EP3942613A1 EP 3942613 A1 EP3942613 A1 EP 3942613A1 EP 20710258 A EP20710258 A EP 20710258A EP 3942613 A1 EP3942613 A1 EP 3942613A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image sensor
photodetectors
layer
angular filter
stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20710258.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Benjamin BOUTHINON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isorg SA
Original Assignee
Isorg SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isorg SA filed Critical Isorg SA
Publication of EP3942613A1 publication Critical patent/EP3942613A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/003—Light absorbing elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains

Definitions

  • the present application relates to an image sensor.
  • An image acquisition system comprising an image sensor generally further comprises an optical system interposed between the sensitive part of the image sensor and the object to be imaged and which makes it possible to form a clear image of the object to be imaged on the sensitive part of the image sensor.
  • a conventional optical system can comprise a succession of fixed or movable lenses along the optical axis of the image acquisition system.
  • An object of one embodiment is to increase the sharpness of the image acquired by the image sensor of an image acquisition system in the absence of an optical system forming a sharp image of the object to be imaged on the sensitive part of the image sensor.
  • Another object of an embodiment is that the area of the sensitive part of the image sensor is greater than one square centimeter.
  • Another object of an embodiment is that the distance between the object to be imaged and the sensitive part of the image sensor is less than a centimeter.
  • One embodiment provides an image sensor comprising organic photodetectors and an angular filter less than 20 ⁇ m from the photodetectors.
  • An embodiment also provides a method of manufacturing an image sensor comprising the formation of organic photodetectors and an angular filter less than 20 ⁇ m from the photodetectors.
  • the image sensor comprises a face intended to receive radiation, said photodetectors being configured to detect said radiation, the angular filter covering the image sensor and being configured to block the rays of said radiation the incidence of which with respect to a direction orthogonal to the face is greater than a threshold and to allow rays of said radiation to pass, the incidence of which with respect to a direction orthogonal to the face is less than the threshold.
  • the angular filter comprises a layer opaque to said radiation and a matrix of openings formed in the layer, the openings being filled with air or a material at least partially transparent to said radiation.
  • the ratio between the height of the opening, measured perpendicular to the face, and the width of the opening, measured parallel to the face varies from 1 to 10.
  • the openings are arranged in rows and in columns, the pitch between adjacent openings of the same row or of the same column varying from 10 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the height of each opening measured in a direction orthogonal to the face, varies from 1 ⁇ m to 1 mm.
  • the width of each opening, measured parallel to the face varies from 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the image sensor comprises a substrate, a first stack of layers comprising thin-film transistors and a second stack of layers comprising the photodetectors.
  • the angular filter is located in the substrate, between the substrate and the first stack, in the first stack or between the first stack and the second stack.
  • the photodetectors are connected to the transistors of the first stack by vias passing through the angular filter.
  • the image sensor comprises an encapsulation film impermeable to oxygen and to humidity covering the photodetectors and the angular filter covers the photodetectors, on the side of the photodetectors opposite to the first stack, between the photodetectors and the encapsulation film.
  • the image sensor or the method further comprises lenses covering the openings.
  • the photodetectors comprise organic photodiodes.
  • FIG. 1 represents an electric diagram of an example of an image sensor
  • FIG. 2 is a top view, partial and schematic, of an example of the image sensor of FIG.
  • Figure 3 is a sectional view, partial and schematic, of the image sensor of Figure 2;
  • FIG. 4 is a sectional view, partial and schematic, of an example of an image sensor comprising an angular filter
  • Figure 5 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of an image sensor comprising an angular filter
  • Figure 6 is a sectional view, partial and schematic, of an embodiment of the angular filter shown in Figure 5;
  • Figure 7 is a top view, partial and schematic, of the angular filter shown in Figure 6;
  • FIG. 8 is an enlarged, partial and schematic sectional view of another embodiment of an angular filter
  • FIG. 9 is an enlarged, partial and schematic sectional view of another embodiment of an angular filter.
  • FIG. 10 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an image sensor comprising an angular filter
  • Figure 11 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of an image sensor comprising an angular filter
  • FIG. 12 is a sectional view, partial and schematic, illustrating a step of an embodiment of a method of manufacturing the image sensor shown in FIG. 5;
  • FIG. 13 illustrates another step of the method
  • FIG. 14 illustrates another step of the method
  • FIG. 15 illustrates another step of the method
  • FIG. 16 illustrates another step of the method
  • FIG. 17 illustrates another step of the method
  • FIG. 18 illustrates another step of the method.
  • an optoelectronic component is said to be organic when the active region of the optoelectronic component is predominantly, preferably entirely, at least one organic material or a mixture of organic materials.
  • the transmittance of a layer corresponds to the ratio between the intensity of the radiation leaving the layer and the intensity of the radiation entering the layer, the rays of the incoming radiation being perpendicular to the layer.
  • a layer or a film is said to be opaque to radiation when the transmittance of the radiation through the layer or the film is less than 10%.
  • a layer or a film is said to be transparent to radiation when the transmittance of the radiation through the layer or the film is greater than 10%.
  • the refractive index of a material corresponds to the refractive index of the material for the range of wavelengths of the radiation picked up by the image sensor. Unless otherwise indicated, the refractive index is considered substantially constant over the range of wavelengths of the useful radiation, for example equal to the average of the index refraction over the wavelength range of the radiation picked up by the image sensor.
  • visible light is called electromagnetic radiation whose wavelength is between 400 nm and 700 nm and infrared radiation is called electromagnetic radiation whose wavelength is between 700 nm and 1 mm.
  • infrared radiation one distinguishes in particular the near infrared radiation, the wavelength of which is between 700 nm and 1.4 ⁇ m.
  • FIG. 1 partially and schematically represents an image sensor 10.
  • the image sensor 10 comprises a matrix 11 of detection elements 12, referred to below as a detection matrix.
  • the detection elements 12 can be arranged in rows and columns.
  • Each detection element 12 comprises a photodetector 14, for example a photodiode, and a selection element 16, for example a transistor whose source or drain is connected to a first electrode of photodiode 14, for example the cathode.
  • the image sensor 10 comprises a selection circuit 18 comprising, for each row, a conductive track 20 connected to the gates of the selection transistors 16.
  • the image sensor 10 further comprises a read circuit 22 comprising, for each column, a conductive track 24 connected to the source or to the drain of the column selection transistors 16.
  • the second electrodes of the photodiodes 14, for example the anodes can be connected by conductive tracks 26 to a source 28 of a reference potential.
  • Figures 2 and 3 are respectively a top view and a side section, partial and schematic, of an example of a detection matrix 30 whose diagram electrical equivalent can correspond to the detection matrix 11 shown in FIG. 1.
  • the detection matrix 30 comprises from bottom to top in Figure 3:
  • a support 31 which may have a single-layer or multi-layer structure and which, in FIG. 3, comprises a substrate 32 covered with an intermediate layer 33;
  • a stack 35 in which photodetectors 38 are formed for example organic photodiodes, also called OPD (acronym for Organic PhotoDiode), the stack 35 comprising lower electrodes 36, each electrode 36 being connected to one of the transistors T, a layer 37 in contact with the electrodes 36 and in which the active regions of the photodiodes 38 are formed and an upper electrode 40 in contact with the layer 37, only two photodiodes 38 and two electrodes 36 being shown in FIG. 3;
  • OPD organic photodiodes
  • Each photodiode 38 comprises an active region 46 corresponding to the portion of the layer 37 interposed between the electrode 36 associated with the photodiode 38 and the electrode 40.
  • each organic photodiode 38 may comprise a first layer interface in contact with one of the electrodes 36, the active region 46 in contact with the first interface layer, and a second interface layer in contact with the active region 46, the electrode 40 being in contact with the second interface layer.
  • the stack 34 comprises: - electrically conductive tracks 50, 51 resting on the support 31, the tracks 50 forming the gate conductors of the transistors T, which corresponds to the tracks 20 of the equivalent electric diagram of FIG. 1, and the tracks 51 being connected to the drains or at the sources of the transistors T;
  • a layer 52 of a dielectric material covering the tracks 50, 51 and the support 31 between the tracks 50, 51 and forming the gate insulators of the transistors T;
  • the transistors T are shown with a so-called low gate structure.
  • the transistors T can be of the high gate type.
  • this interface layer may correspond to an electron injecting layer or to an injecting layer of holes.
  • the output work of each interface layer is adapted to block, collect or inject holes and / or electrons depending on whether this interface layer acts as a cathode or an anode. More precisely, when the interface layer acts as an anode, it corresponds to a layer injecting holes and blocking electrons.
  • the output work of the interface layer is then greater than or equal to 4.5 eV, preferably greater than or equal to 5 eV.
  • the interface layer acts as a cathode, it corresponds to an electron injecting and hole blocking layer.
  • the output work of the interface layer is then less than or equal to 4.5 eV, preferably less than or equal to 4.2 eV.
  • the electrode 36 or 40 advantageously plays directly the role of an electron injecting layer or of an injecting layer of holes for the photodiode 38 and it is not necessary to provide, for the photodiode 38 , of interface layer in contact with active region 46 and playing the role of an electron injecting layer or an injecting layer of holes.
  • Figure 4 is a side section of an exemplary image sensor 70.
  • the image sensor 70 comprises the detection matrix 30 shown in Figures 2 and 3 and further comprises an angular filter 72 corresponding to an opaque film 74 traversed by openings 76.
  • the opaque film 74 is fixed to the coating 44 by lamination using a layer of an adhesive material 78.
  • the angular filter 72 is adapted to filter the light rays according to their incidence in a manner to improve the sharpness of the images acquired by the image sensor. The angle of incidence beyond which the incident rays are blocked depends in particular on the ratio between the height and the width of the openings 76.
  • the thickness of the upper electrode 40 can be of the order of 500 nm.
  • the thicknesses of the layers of adhesive material 42, 78 may be of the order of 25 ⁇ m.
  • the thickness of the coating 44 may be of the order of 50 ⁇ m.
  • a drawback of the image sensor 70 shown in FIG. 4 is then that the distance between the angular filter 72 and the photodiodes 38 is generally greater than 100 ⁇ m. This may require the use of a high aspect ratio for the apertures 76 of the angular filter 72 and complicate the manufacture of the angular filter 72. Furthermore, the use of a high aspect ratio results in a reduction of the transmittance of the angular filter 72, which may not be desirable.
  • a drawback of the image sensor 70 is then that the alignment of the angular filter 72 relative to the photodiodes 38 requires the implementation of additional assembly techniques, which increases the manufacturing costs of the image sensor.
  • Figure 5 is a side section of an embodiment of an image sensor 80.
  • the image sensor 80 comprises the detection matrix 30 shown in Figures 2 and 3, with the difference that an angular filter 82 is disposed between the substrate 32 and the stack 34.
  • the angular filter 82 is disposed between the substrate 32 and the intermediate layer 33.
  • the image sensor 80 is intended to be illuminated on the side of the substrate 32.
  • the conductive tracks 50 connected to the gates of the transistors T extend between the columns of photodiodes 38
  • the conductive tracks 56 connected to the sources of the transistors T extend between the rows of photodiodes 38.
  • the tracks 50, 56 may not be transparent to the radiation picked up by the photodiodes 38 since they do not cover the photodiodes 38.
  • the angular filter 82 corresponds to a layer 84, opaque to the radiation picked up by the photodetectors 38, and crossed by openings 86.
  • the angular filter 82 comprises a lower face 88 oriented towards the side of the substrate 32 and an upper face 90 oriented on the side of the photodiodes 38.
  • the faces 88, 90 are preferably substantially flat.
  • the distance between the upper face 90 of the angular filter 82 and the photodiodes 38 is less than 20 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, more preferably less than 6 ⁇ m.
  • the angular filter 82 is adapted to filter the incident rays as a function of the incidence of the rays relative to the lower face 88 of the angular filter 82, in particular so that each photodetector 38 receives only the rays whose incidence relative to to an axis perpendicular to the lower face 88 of the angular filter 82 is less than a maximum angle of incidence of less than 45 °, preferably less than 30 °, more preferably less than 20 °, even more preferably less than 10 °.
  • the angular filter 82 is adapted to block the incident rays whose incidence relative to an axis perpendicular to the lower face 88 of the angular filter 82 is less than the maximum angle of incidence.
  • the detection matrix 30 may further comprise a polarizing filter, arranged for example on the coating 44 or on the substrate 32 depending on the illumination of the image sensor.
  • the detection matrix 30 may further comprise color filters facing the photodetectors 38 to obtain a wavelength selection of the radiation reaching the photodetectors 38.
  • Figures 6 and 7 are respectively a sectional view and a top view, partial and schematic, of an embodiment of the angular filter 82.
  • the layer 84 is opaque to the radiation detected by the photodetectors 38, for example absorbent and / or reflective with respect to the radiation detected by the photodetectors 38. According to one embodiment, the layer 84 is absorbent in the visible and / or the near infrared and / or the infrared.
  • the openings 86 are shown with a square cross section.
  • the cross section of the openings 86 in the top view may be circular, oval or polygonal, for example triangular, square or rectangular.
  • the openings 86 are arranged in rows and in columns.
  • the openings 86 can have substantially the same dimensions. Called “w” the width of an opening 86 measured in the direction of the rows or columns. According to one embodiment, the openings 86 are arranged regularly according to the rows and according to the columns. Called “p” the repetition pitch of the openings 86, that is to say the distance in top view between the centers of two successive openings 86 of a row or of a column.
  • the angular filter 82 shown in Figures 6 and 7 only allows the rays of the incident radiation to pass, the incidence of which relative to the substrate 32 is less than a maximum angle of incidence a, which is defined by the relation (1 ) next : [Math 1]
  • the zero incidence transmittance of the angular filter 82 is proportional to the ratio of the transparent area in top view to the absorbent area of the angular filter 82. For low light level applications, it is desirable that the transmittance be maximum to increase the light level. quantity of light collected by the image sensor 80. For high light level applications, the transmittance can be reduced so as not to dazzle the image sensor 80.
  • the photodetectors 38 may be distributed in rows and in columns.
  • the pitch p of the openings 86 is smaller than the pitch of the photodetectors 38 of the image sensor 80. In this case, several openings 86 may be located opposite a photodetector 38, as shown. diagrammatically in FIG. 5.
  • the pitch p of the openings 86 is identical to the pitch of the photodetectors 38 of the image sensor 80.
  • the angular filter 82 is then preferably aligned with the image sensor 80. so that each opening 86 is opposite a photodetector 38.
  • the pitch p of the holes 64 is greater than the pitch of the photodetectors 38 of the image sensor 80. In this case, several photodetectors 38 may be located opposite an opening 86.
  • the h / w ratio can be between 1 and 10.
  • the pitch p can be between 10 ⁇ m and 60 ⁇ m, for example about 15 ⁇ m.
  • the height h may be between 1 ⁇ m and 1 mm, preferably between 20 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the width w can be between 5 ⁇ m and 30 ⁇ m, for example about 10 ⁇ m.
  • Figure 8 is a sectional view, partial and schematic, of a variant of the embodiment shown in Figure 6, in which the cross section of the openings 86 is not constant, the cross section decreasing as and as one moves away from the substrate 32. As a variant, the cross section may increase as one moves away from the substrate 32, successively comprising a decrease phase followed by an enlargement phase as it moves away of substrate 32, etc.
  • Figure 9 is a sectional view, partial and schematic, of another embodiment of the angular filter 82.
  • the angular filter 82 comprises the structure shown in Figures 6 and 7 and further comprises for each opening 86, a microlens 92 resting on the layer 84 and covering the opening 86.
  • a tie layer 94 is arranged between the microlenses 92 and the substrate 32.
  • Each microlens 92 allows, advantageously, to increase the collection of rays of the incident radiation whose incidence is less than a desired maximum angle of incidence but which would be blocked by the walls of the openings 86 in the absence of the microlens 92. Such an embodiment is particularly suitable for applications in which the light level is low.
  • the material for filling the apertures 86 may be the same as the material composing the microlenses 92.
  • the microlenses may be converging lenses each having a focal length f of between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the pitch of the microlenses 92 can be the same as the pitch of the photodetectors 38 or smaller.
  • the apertures 86 of the angular filter 82 essentially act as an optical microdiaphragm. between the microlenses 92 and the photodetectors 38 so that there is less constraint on the w / h aspect ratio of the openings 86 compared to the case where the microlenses 92 are not present.
  • the maximum angle of incidence is determined by the width w of the openings 86 and the curvature of the microlenses 92.
  • each microlens can be replaced by another type of optical element of micrometric size, in particular a Fresnel lens of micrometric size, a lens with a gradient of index of micrometric size or a diffraction grating of micrometric size.
  • FIG. 10 is a side section of an embodiment of an image sensor 95.
  • the image sensor 95 comprises all the elements of the image sensor 80 shown in FIG. 5, at the bottom. difference that the angular filter 82 is located in the stack 34.
  • the angular filter 82 is located in an insulating layer 96 covering the layer 58.
  • the height h of the openings 86 may be equal to or less than 1 The thickness of the insulating layer 96.
  • the insulating layer 96 can fill the openings 86.
  • the vias 60 which connect the electrodes 36 to conductive tracks 56, therefore also pass through the angular filter 82 and the insulating layer 96.
  • the sensor d The images 95 is intended to be illuminated from the side of the substrate 32.
  • FIG. 11 is a side section of an embodiment of an image sensor 100.
  • the image sensor 100 comprises all the elements of the image sensor 80 shown in FIG. 5, at the bottom. difference that the angular filter 82 is located on the electrode 40, on the side of the electrode 40 opposite the photodetectors 38.
  • the openings 86 can be filled with the adhesive material of the layer. adhesive 42.
  • the image sensor 100 is intended to be illuminated from the side of the coating 44.
  • the substrate 32 is made of a material at least partially transparent to the radiation picked up by the photodetectors 38.
  • the substrate 32 can be a rigid substrate or a flexible substrate.
  • the substrate 32 can have a single-layer structure or correspond to a stack of at least two layers.
  • An example of a rigid substrate comprises a silicon, germanium or glass substrate.
  • the substrate 32 is a flexible film.
  • An example of a flexible substrate comprises a film made from PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PI (polyimide), TAC (cellulose triacetate), COP (cycloolefin copolymer) or PEEK (polyetheretherketone).
  • the substrate 32 can comprise an inorganic layer, for example of glass, covered with an organic layer, for example of PEN, PET, PI, TAC, COP.
  • the thickness of the substrate 32 can be between 5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the substrate 32 may have a thickness of 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably between 20 ⁇ m and 300 ⁇ m, in particular of the order of 75 ⁇ m, and exhibit a flexible behavior, that is to say say that the substrate 32 can, under the action of an external force, deform, in particular bend, without breaking or tearing.
  • the intermediate layer 33 can be a layer substantially impermeable to oxygen and to humidity in order to protect the organic layers of the detection matrix 30. It can be a layer or layers deposited by a thin film deposition process (ALD, acronym for Atomic Layer Deposition), for example an Al2O3 layer, of layers deposited by physical vapor deposition (PVD, acronym for Physical Vapor Deposition) or by chemical vapor deposition plasma assisted (PECVD, acronym for Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), by example in SiN or in Si0 2 -
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • PECVD chemical vapor deposition plasma assisted
  • the intermediate layer 33 may have a monolayer structure or correspond to a stack of at least two layers, comprising, for example, organic layers and inorganic layers.
  • the conductive tracks 50, 51, 56, the electrode 40 (when the image sensor is intended to be illuminated from the side of the substrate 32), and the electrode 36 and the via 60 (when the image sensor is intended to be illuminated from the side of the coating 44) can have a single-layer or multi-layer structure.
  • Each insulating layer 52, 58, 96 of the stack 34 can be made of an inorganic material, for example of silicon oxide (SiCy) or of a silicon nitride (SiN), or an insulating organic layer, for example of organic resin.
  • the material making up the electrodes 36, 40 is chosen from the group comprising:
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • ITO indium oxide doped with tin
  • AZO oxides of zinc and aluminum
  • GZO oxides of gallium and zinc
  • WO3 nickel oxide
  • NiO nickel oxide
  • V2O5 vanadium oxide
  • M0O3 molybdenum oxide
  • metals or metal alloys for example silver (Ag), gold (Au), lead (Pb), palladium (Pd), copper (Cu), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), aluminum (Al), or chromium (Cr) or alloys of magnesium and silver (MgAg);
  • PEDOT PEDOT: PSS polymer, which is a mixture of poly (3, 4) -ethylenedioxythiophene and sodium polystyrene sulfonate, or a polyaniline; and
  • the electrode 40 and the coating 44 are at least partially transparent to the electromagnetic radiation picked up by the photodiodes 38.
  • the electrode 40 is for example made of TCO, or of doped polymer, for example of PEDOT: PSS.
  • the electrodes 36 and the substrate 32 can then be opaque to the electromagnetic radiation picked up by the photodiodes 38.
  • the electrodes 36 and the substrate 32 are a material at least partially transparent to the radiation. electromagnetic sensed by the photodiodes 38.
  • the electrodes 36 are for example made of TCO.
  • the electrode 40 can then be opaque to the electromagnetic radiation picked up by the photodiodes 38.
  • the layer of adhesive material 42 When the image sensor is illuminated from the side of the coating 44, the layer of adhesive material 42 is transparent or partially transparent to visible light.
  • the layer of adhesive material 42 is preferably substantially airtight and watertight.
  • the material making up the layer of adhesive material 42 is chosen from the group comprising a polyepoxide or a polyacrylate.
  • the material making up the layer of adhesive material 42 may be chosen from the group comprising epoxy resins containing bisphenol A, in particular diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and diglycidyl ether of bisphenol A and tetrabromobisphenol A, epoxy resins bisphenol F, epoxy novolac resins, in particular epoxy-phenol-novolac (EPN) and epoxy-cresol-novolac (ECN) resins, aliphatic epoxy resins, in particular epoxy resins containing glycidil groups and cycloaliphatic epoxides, epoxy glycidylamine resins, in particular the glycidyl ethers of methylene dianiline (TGMDA), and a mixture of at least two of these compounds.
  • DGEBA diglycidyl ether of bisphenol A
  • EPN epoxy-phenol-novolac
  • ECN epoxy-cresol-novolac
  • aliphatic epoxy resins in particular epoxy resins containing glycid
  • the material composing the adhesive material layer 42 can be made from monomers comprising acrylic acid, methyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylates, methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and derivatives of these products.
  • monomers comprising acrylic acid, methyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylates, methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-chloroethyl vinyl ether, 2-ethylhexyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) and derivatives of these products.
  • TMPTA trimethylolpropane tri
  • the thickness of the layer of adhesive material 42 is between 1 ⁇ m and 50 ⁇ m, preferably between 5 ⁇ m and 40 ⁇ m, in particular of the order of 15 ym.
  • the coating 44 is a flexible film.
  • An example of a flexible film comprises a film made of PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PI (polyimide), TAC (cellulose triacetate), COP (cycloolefin copolymer) or PEEK (polyetheretherketone).
  • the thickness of the coating 44 can be between 5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the coating 44 may comprise at least one substantially impermeable layer. oxygen and humidity in order to protect the organic layers of the detection matrix 30.
  • the coating 44 can comprise at least one layer of SiN, for example deposited by PECVD and / or a layer of aluminum oxide ( AI 2 O 3) , for example deposited by ALD.
  • the layer 37 in which the photodiodes 38 are formed can comprise small molecules, oligomers or polymers. They can be organic or inorganic materials. Layer 37 may comprise an ambipolar semiconductor material, or a mixture of an N-type semiconductor material and a P-type semiconductor material, for example in the form of superimposed layers or an intimate mixture at the nanoscale of so as to form a heterojunction in volume.
  • the thickness of the layer 37 may be between 50 nm and 2 ⁇ m, for example of the order of 500 nm.
  • P-type semiconductor polymers suitable for making the layer 37 are poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly [N-9 ′ -heptadecanyl-2, 7-carbazole-alt-5 , 5- (4, 7-di-2-thienyl-2 ', l', 3 '- benzothiadiazole)] (PCDTBT), poly [(4, 8-bis- (2-ethylhexyloxy) -benzo [1, 2-b; 4, 5-b '] dithiophene) -2, 6-diyl- alt- (4- (2-ethylhexanoyl) -thieno [3, 4-b] thiophene)) -2, 6-diyl] ( PBDTTT-C), poly [2-methoxy-5- (2-ethyl-hexyloxy) -1, 4-phenylene-vinylene] (MEH-PPV) or poly [2, 6- (4, 4-bis- (2-ethyl)
  • N-type semiconductor materials suitable for making layer 37 are fullerenes, in particular C60, [6, 6] -phenyl-C 6i- methylbutanoate ([60] PCBM), [6, 6] -phenyl-C 7i methyl butanoate
  • each interface layer can be between 0.1 nm and 1 ⁇ m.
  • One of the interface layers can be made of cesium carbonate (CsCCy), of metal oxide, in particular of zinc oxide (ZnO), or of a mixture of at least two of these compounds.
  • One of the interface layers may comprise a self-assembled monomolecular layer or a polymer, for example of (polyethyleneimine, ethoxylated polyethyleneimine, poly [(9,9- bis (3 '- (N, N-dimethylamino) propyl) - 2, 7-fluorene) -alt-2, 7-
  • the other interface layer can be made of copper oxide (CuO), nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V2O5), magnesium oxide (MgO), tungsten oxide (WO 3) or in a mixture of at least two of these compounds.
  • the active regions 54 can be in polycrystalline silicon, in particular polycrystalline silicon deposited at low temperature (LTPS, acronym for Low Temperature Polycrystalline Silicon), in amorphous silicon (aSi), in zinc-gallium-indium oxide (IGZO). ), in polymer, or include small molecules used in a known manner for the production of organic thin film transistors (OTFT, acronym for Organic Thin Film Transistor).
  • LTPS Low Temperature Polycrystalline Silicon
  • aSi amorphous silicon
  • IGZO zinc-gallium-indium oxide
  • OTFT organic thin film transistors
  • the layer 84 can be entirely made of an absorbent material at least for the wavelengths to be angularly filtered.
  • Layer 84 may be a colored resin, for example a colored or black SU-8 resin.
  • the layer 84 can be made of a black resin which absorbs in the visible and near infrared ranges.
  • the openings 86 may be filled with air or filled with a material at least partially transparent to the radiation detected by the photodetectors 38, for example. polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the openings 86 can be filled with a partially absorbent material in order to chromatically filter the rays filtered angularly by the angular filter 82.
  • the angular filter 82 can then also play the role of a color filter. This makes it possible to reduce the thickness of the system compared to the case where a color filter distinct from the angular filter 82 would be present.
  • the partially absorbent filler material can be a colored resin or a colored plastic material such as PDMS.
  • the material for filling the openings 86 can be adapted in order to have an adaptation of the refractive index with the layers in contact with the angular filter 82, or else to stiffen the structure and improve the mechanical strength of the angular filter 82.
  • the microlenses 92 can be made of silica, of poly (methyl methacrylate) (PMMA), of a positive photosensitive resin, of PET, of PEN, of COP, of a mixture of polydimethylsiloxane (PDMS) and silicone, or epoxy resin.
  • PMMA poly (methyl methacrylate)
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the microlenses 14 can be formed by creeping blocks of a photosensitive resin.
  • the microlenses 14 can further be formed by molding on a layer of PET, PEN, COP, PDMS / silicone or epoxy resin.
  • the tie layer 94 can be obtained from an optically transparent adhesive (OCA, acronym for Optically Clear Adhesive), in particular an optically transparent liquid adhesive (LOCA, acronym for Liquid
  • the layer 94 is of a material having a low refractive index, lower than that of the material of the microlenses 92.
  • the layer 94 may be of a filling material which is a transparent non-adhesive material.
  • the layer 94 corresponds to a film against which the array of microlenses 92 is applied, for example an OCA film.
  • the contact zone between the layer 94 and the microlenses 92 can be reduced, for example limited to the tops of the microlenses.
  • Layer 94 can then be composed of a material having a higher refractive index than in the case where layer 94 matches the shape of microlenses 96.
  • the process for forming at least some layers of the image sensor may correspond to a so-called additive process, for example by direct printing of the material composing the organic layers at the desired locations, in particular in the form of sol -gel, for example by inkjet printing, heliography, screen printing, flexography, spray coating (in English spray coating) or depositing drops (in English drop-casting).
  • the process for forming the layers of the image sensor may correspond to a so-called subtractive process, in which the material making up the organic layers is deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed. , for example by photolithography or laser ablation.
  • the layers may in particular be processes of the spin coating, spray coating, heliography, slot-die coating, blade coating, flexography or screen printing type.
  • the metal is, for example, deposited by evaporation or by cathodic sputtering on the whole of the support and the metallic layers are delimited by etching.
  • at least some of the layers of the image sensor can be produced by printing techniques.
  • the materials of these layers described above can be deposited in liquid form, for example in the form of conductive and semiconductor inks using inkjet printers.
  • the term “materials in liquid form” is understood here also to mean gel materials which can be deposited by printing techniques.
  • Annealing steps are optionally provided between the depositions of the different layers, but the annealing temperatures may not exceed 150 ° C., and the deposition and any annealing may be carried out at atmospheric pressure.
  • Figures 12 to 16 are sectional views of the structures obtained in successive steps of an embodiment of a method of manufacturing the image sensor 80 shown in Figure 5, comprising the following successive steps:
  • the substrate 32 comprising for example a stack of two layers 102, 104 (FIG. 12);
  • the final steps of the method include in particular the application of the coating 44 and the layer 42 of adhesive material.
  • An embodiment of a method of manufacturing the image sensor 95 shown in Figure 10 comprises the steps described above in relation to Figures 12 to 18 with the difference that steps b), c) and d) are carried out after step f).
  • An advantage of the methods for manufacturing image sensors 80 and 95 is that the opaque layer 84 of the angular filter 82 is not deposited in contact with the layer 37, the solvent used for the deposition of the opaque layer 84 being able to degrade the film. layer 37.
  • An embodiment of a method of manufacturing the image sensor 100 shown in Figure 11 comprises the steps described above in relation to Figures 12 to 18 with the difference that steps b), c) and d) are carried out after step g) and before the application of the coating 44 and of the layer 42 of adhesive material.
  • An advantage of the methods for manufacturing image sensors 80, 95 and 100 is that the opaque layer 84 of the angular filter 82 is not deposited in contact with the coating 44, the steps of forming the openings 86 being able to degrade the coating 44.

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Abstract

La présente description concerne un capteur d'images (80) comprenant des photodétecteurs organiques (38) et un filtre angulaire (82) à moins de 20µm des photodétecteurs.La présente description concerne également un procédé de fabrication d'un capteur d'images (80) comprenant la formation de photodétecteurs organiques (38) et d'un filtre angulaire (82) à moins de 20µm des photodétecteurs.

Description

DESCRIPTION
CAPTEUR D’IMAGES COMPRENANT UN FILTRE ANGULAIRE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR19/02965 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine technique
[0001] La présente demande concerne un capteur d'images.
Technique antérieure
[0002] Un système d'acquisition d'images comprenant un capteur d'images, comprend généralement en outre un système optique, interposé entre la partie sensible du capteur d'images et l'objet à imager et qui permet de former une image nette de l'objet à imager sur la partie sensible du capteur d'images. Un système optique classique peut comprendre une succession de lentilles fixes ou mobiles selon l'axe optique du système d'acquisition d'images.
[0003] Pour certaines applications, il n'est pas possible de prévoir un tel système optique notamment pour des raisons d ' encombrement .
Résumé de 1 ' invention
[0004] Un objet d'un mode de réalisation est d'accroître la netteté de l'image acquise par le capteur d'images d'un système d'acquisition d'images en l'absence de système optique formant une image nette de l'objet à imager sur la partie sensible du capteur d'images.
[0005] Un autre objet d'un mode de réalisation est que la surface de la partie sensible du capteur d'images est supérieure au centimètre carré.
[0006] Un autre objet d'un mode de réalisation est que la distance entre l'objet à imager et la partie sensible du capteur d'images est inférieure au centimètre. [0007] Un mode de réalisation prévoit un capteur d'images comprenant des photodétecteurs organiques et un filtre angulaire à moins de 20 ym des photodétecteurs.
[0008] Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication d'un capteur d'images comprenant la formation de photodétecteurs organiques et d'un filtre angulaire à moins de 20 ym des photodétecteurs.
[0009] Selon un mode de réalisation, le capteur d'images comprend une face destinée à recevoir un rayonnement, lesdits photodétecteurs étant configurés pour détecter ledit rayonnement, le filtre angulaire recouvrant le capteur d'images et étant configuré pour bloquer les rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est supérieure à un seuil et pour laisser passer des rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est inférieure au seuil.
[0010] Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire comprend une couche opaque audit rayonnement et une matrice d'ouvertures formées dans la couche, les ouvertures étant remplies d'air ou d'un matériau au moins partiellement transparent audit rayonnement.
[0011] Selon un mode de réalisation, pour chaque ouverture, le rapport entre la hauteur de l'ouverture, mesurée perpendiculairement à la face, et la largeur de l'ouverture, mesurée parallèlement à la face, varie de 1 à 10.
[0012] Selon un mode de réalisation, les ouvertures sont agencées en rangées et en colonnes, le pas entre des ouvertures adjacentes d'une même rangée ou d'une même colonne variant de 10 ym à 60 ym. [0013] Selon un mode de réalisation, la hauteur de chaque ouverture, mesurée selon une direction orthogonale à la face, varie de 1 ym à 1 mm.
[0014] Selon un mode de réalisation, la largeur de chaque ouverture, mesurée parallèlement à la face, varie de 5 ym à 30 ym.
[0015] Selon un mode de réalisation, le capteur d'images comprend un substrat, un premier empilement de couches comprenant des transistors en couches minces et un deuxième empilement de couches comprenant les photodétecteurs.
[0016] Selon un mode de réalisation, le filtre angulaire est situé dans le substrat, entre le substrat et le premier empilement, dans le premier empilement ou entre le premier empilement et le deuxième empilement.
[0017] Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs sont reliés aux transistors du premier empilement par des vias traversant le filtre angulaire.
[0018] Selon un mode de réalisation, le capteur d'images comprend un film d'encapsulation étanche à l'oxygène et à l'humidité recouvrant les photodétecteurs et le filtre angulaire recouvre les photodétecteurs, du côté des photodétecteurs opposé au premier empilement, entre les photodétecteurs et le film d'encapsulation.
[0019] Selon un mode de réalisation, le capteur d'images ou le procédé comprennent, en outre, des lentilles recouvrant les ouvertures.
[0020] Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs comprennent des photodiodes organiques.
Brève description des dessins
[0021] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0022] la figure 1 représente un schéma électrique d'un exemple d'un capteur d'images ;
[0023] la figure 2 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un exemple de capteur d'images de la figure
1 ;
[0024] la figure 3 est une vue en en coupe, partielle et schématique, du capteur d'images de la figure 2 ;
[0025] la figure 4 est une vue en en coupe, partielle et schématique, d'un exemple de capteur d'images comprenant un filtre angulaire ;
[0026] la figure 5 est une vue en en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un capteur d'images comprenant un filtre angulaire ;
[0027] la figure 6 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation du filtre angulaire représenté en figure 5 ;
[0028] la figure 7 est une vue de dessus, partielle et schématique, du filtre angulaire représenté en figure 6 ;
[0029] la figure 8 est une vue en en coupe agrandie, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un filtre angulaire ;
[0030] la figure 9 est une vue en en coupe agrandie, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un filtre angulaire ;
[0031] la figure 10 est une vue en en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un capteur d'images comprenant un filtre angulaire ; [0032] la figure 11 est une vue en en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'un capteur d'images comprenant un filtre angulaire ;
[0033] la figure 12 est une vue en en coupe, partielle et schématique, illustrant une étape d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du capteur d'images représenté sur la figure 5 ;
[0034] la figure 13 illustre une autre étape du procédé ;
[0035] la figure 14 illustre une autre étape du procédé ;
[0036] la figure 15 illustre une autre étape du procédé ;
[0037] la figure 16 illustre une autre étape du procédé ;
[0038] la figure 17 illustre une autre étape du procédé ; et
[0039] la figure 18 illustre une autre étape du procédé.
Description des modes de réalisation
[0040] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, le fonctionnement d'un capteur d'images n'a pas été détaillé, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les capteurs d'images usuels.
[0041] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures ou à un capteur d'images dans une position normale d'utilisation. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. En outre, on considère ici que les termes "isolant" et "conducteur" signifient respectivement "isolant électriquement" et "conducteur électriquement".
[0042] On appelle région active d'un photodétecteur, la région depuis laquelle est captée la majorité du rayonnement électromagnétique reçu par le photodétecteur. Dans la suite de la description, un composant optoélectronique est dit organique lorsque la région active du composant optoélectronique est en majorité, de préférence en totalité, en au moins un matériau organique ou un mélange de matériaux organiques .
[0043] La transmittance d'une couche correspond au rapport entre l'intensité du rayonnement sortant de la couche et l'intensité du rayonnement entrant dans la couche, les rayons du rayonnement entrant étant perpendiculaires à la couche. Dans la suite de la description, une couche ou un film est dit opaque à un rayonnement lorsque la transmittance du rayonnement au travers de la couche ou du film est inférieure à 10 %. Dans la suite de la description, une couche ou un film est dit transparent à un rayonnement lorsque la transmittance du rayonnement au travers de la couche ou du film est supérieure à 10 %.
[0044] L'indice de réfraction d'un matériau correspond à 1 ' indice de réfraction du matériau pour la plage de longueurs d'onde du rayonnement capté par le capteur d'images. Sauf indication contraire, l'indice de réfraction est considéré sensiblement constant sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement utile, par exemple égal à la moyenne de l'indice de réfraction sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement capté par le capteur d'images.
[0045] Dans la suite de la description, on appelle lumière visible un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm et 700 nm et on appelle rayonnement infrarouge un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1 mm. Dans le rayonnement infrarouge, on distingue notamment le rayonnement infrarouge proche dont la longueur d'onde est comprise entre 700 nm et 1,4 ym.
[0046] La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un capteur d'images 10. Le capteur d'images 10 comprend une matrice 11 d'éléments de détection 12, appelée matrice de détection par la suite. Les éléments de détection 12 peuvent être agencés en rangées et en colonnes. Chaque élément de détection 12 comprend un photodétecteur 14, par exemple une photodiode, et un élément de sélection 16, par exemple un transistor dont la source ou le drain est relié à une première électrode de la photodiode 14, par exemple la cathode. Le capteur d'images 10 comprend un circuit de sélection 18 comprenant, pour chaque rangée, une piste conductrice 20 reliée aux grilles des transistors 16 de sélection. Le capteur d'images 10 comprend en outre un circuit de lecture 22 comprenant, pour chaque colonne, une piste conductrice 24 reliée à la source ou au drain des transistors 16 de sélection de la colonne. En outre, les deuxièmes électrodes des photodiodes 14, par exemple les anodes, peuvent être reliées par des pistes conductrices 26 à une source 28 d'un potentiel de référence.
[0047] Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue de dessus et une coupe latérale, partielles et schématiques, d'un exemple d'une matrice de détection 30 dont le schéma électrique équivalent peut correspondre à la matrice de détection 11 représentée en figure 1.
[0048] La matrice de détection 30 comprend du bas vers le haut en figure 3 :
- un support 31 qui peut avoir une structure monocouche ou multicouches et qui, en figure 3, comprend un substrat 32 recouvert d'une couche intermédiaire 33 ;
- un empilement 34 dans lequel sont formés des transistors en couches minces T, seuls deux transistors T étant représentés en figure 3 ;
- un empilement 35 dans lequel sont formés des photodétecteurs 38, par exemple des photodiodes organiques, également appelées OPD (sigle anglais pour Organic PhotoDiode) , l'empilement 35 comprenant des électrodes inférieures 36, chaque électrode 36 étant reliée à l'un des transistors T, une couche 37 au contact des électrodes 36 et dans laquelle sont formées les régions actives des photodiodes 38 et une électrode supérieure 40 au contact de la couche 37, seules deux photodiodes 38 et deux électrodes 36 étant représentées en figure 3 ;
- une couche d'un matériau adhésif 42 ; et
- un revêtement 44.
[0049] Chaque photodiode 38 comprend une région active 46 correspondant à la portion de la couche 37 interposée entre l'électrode 36 associée à la photodiode 38 et l'électrode 40. A titre de variante, chaque photodiode organique 38 peut comprendre une première couche d'interface au contact de l'une des électrodes 36, la région active 46 au contact de la première couche d'interface, et une deuxième couche d'interface au contact de la région active 46, l'électrode 40 étant au contact de la deuxième couche d'interface.
[0050] Selon le présent exemple, l'empilement 34 comprend : - des pistes conductrices électriquement 50, 51 reposant sur le support 31, les pistes 50 formant les conducteurs de grille des transistors T, ce qui correspond aux pistes 20 du schéma électrique équivalent de la figure 1, et les pistes 51 étant reliées aux drains ou aux sources des transistors T ;
- une couche 52 d'un matériau diélectrique recouvrant les pistes 50, 51 et le support 31 entre les pistes 50, 51 et formant les isolants de grille des transistors T ;
- des régions actives 54 reposant sur la couche diélectrique 52 en vis-à-vis des conducteurs de grille 50 ;
- des pistes conductrices électriquement 56 s'étendant sur la couche diélectrique 52 formant les contacts de drain et de source des transistors T, et correspondant notamment aux pistes 24 du schéma électrique équivalent de la figure 1, certaines des pistes 56 reliant les régions actives 54 aux électrodes 36 et certaines des pistes 56 étant reliées électriquement aux pistes 51 par l'intermédiaire de vias conducteurs électriquement 57 s'étendant au travers de la couche 52 ; et
- une couche 58 d'un matériau diélectrique recouvrant les régions actives 54 et les pistes conductrices électriquement 56, les électrodes 36 reposant sur la couche 58 et étant connectées à certaines des pistes conductrices 56 par des vias conducteurs 60 traversant la couche isolante 58 et l'électrode 40 étant connectée à certaines des pistes conductrices 51 par des vias conducteurs, non représentés sur les figures 2 et 3, traversant les couches isolantes 58 et 52.
[0051] En figure 3, les transistors T sont représentés avec une structure dite à grille basse. A titre de variante, les transistors T peuvent être du type à grille haute. [0052] Lorsqu'au moins une couche d'interface est présente au contact de la région active 46, cette couche d'interface peut correspondre à une couche injectrice d'électrons ou à une couche injectrice de trous. Le travail de sortie de chaque couche d'interface est adapté à bloquer, collecter ou injecter des trous et/ou des électrons suivant que cette couche d'interface joue le rôle d'une cathode ou d'une anode. Plus précisément, lorsque la couche d'interface joue le rôle d'anode, elle correspond à une couche injectrice de trous et bloqueuse d'électrons. Le travail de sortie de la couche d'interface est alors supérieur ou égal à 4,5 eV, de préférence supérieur ou égal à 5 eV. Lorsque la couche d'interface joue le rôle de cathode, elle correspond à une couche injectrice d'électrons et bloqueuse de trous. Le travail de sortie de la couche d'interface est alors inférieur ou égal à 4,5 eV, de préférence inférieur ou égal à 4,2 eV. Dans le présent mode de réalisation, l'électrode 36 ou 40 joue de façon avantageuse directement le rôle de couche injectrice d'électrons ou de couche injectrice de trous pour la photodiode 38 et il n'est pas nécessaire de prévoir, pour la photodiode 38, de couche d'interface au contact de la région active 46 et jouant le rôle d'une couche injectrice d'électrons ou d'une couche injectrice de trous.
[0053] La figure 4 est une coupe latérale d'un exemple de capteur d'images 70. Le capteur d'images 70 comprend la matrice de détection 30 représentée sur les figures 2 et 3 et comprend en outre un filtre angulaire 72 correspondant à un film opaque 74 traversé par des ouvertures 76. Le film opaque 74 est fixé au revêtement 44 par laminage en utilisant une couche d'un matériau adhésif 78. Le filtre angulaire 72 est adapté à filtrer les rayons lumineux en fonction de leur incidence de façon à améliorer la netteté des images acquises par le capteur d'images. L'angle d'incidence au-delà duquel les rayons incidents sont bloqués dépend notamment du rapport entre la hauteur et la largeur des ouvertures 76.
[0054] L'épaisseur de l'électrode supérieure 40 peut être de l'ordre de 500 nm. Les épaisseurs des couches de matériau adhésif 42, 78 peuvent être de l'ordre de 25 ym. L'épaisseur du revêtement 44 peut être de l'ordre de 50 ym. Un inconvénient du capteur d'images 70 représenté en figure 4 est alors que la distance entre le filtre angulaire 72 et les photodiodes 38 est généralement supérieure à 100 ym. Ceci peut imposer l'utilisation d'un rapport hauteur sur largeur élevé pour les ouvertures 76 du filtre angulaire 72 et rendre complexe la fabrication du filtre angulaire 72. En outre, l'utilisation d'un rapport hauteur sur largeur élevé entraîne une réduction de la transmittance du filtre angulaire 72, ce qui peut ne pas être souhaitable. Pour certaines applications, il est souhaitable de placer de façon précise les ouvertures 76 par rapport aux photodiodes 38. Un inconvénient du capteur d'images 70 est alors que l'alignement du filtre angulaire 72 par rapport aux photodiodes 38 nécessite la mise en oeuvre de techniques d'assemblage supplémentaires, ce qui augmente les coûts de fabrication du capteur d'images.
[0055] La figure 5 est une coupe latérale d'un mode de réalisation d'un capteur d'images 80. Le capteur d'images 80 comprend la matrice de détection 30 représentée sur les figures 2 et 3, à la différence qu'un filtre angulaire 82 est disposé entre le substrat 32 et l'empilement 34. Dans le présent mode de réalisation, le filtre angulaire 82 est disposé entre le substrat 32 et la couche intermédiaire 33. Le capteur d'images 80 est destiné à être éclairé du côté du substrat 32. Comme cela apparaît en figure 2, les pistes conductrices 50 reliées aux grilles des transistors T s'étendent entre les colonnes de photodiodes 38, et les pistes conductrices 56 reliées aux sources des transistors T s'étendent entre les rangées de photodiodes 38. De ce fait, les pistes 50, 56 peuvent ne pas être transparentes au rayonnement capté par les photodiodes 38 puisqu'elles ne recouvrent pas les photodiodes 38.
[0056] Le filtre angulaire 82 correspond à une couche 84, opaque au rayonnement capté par les photodétecteurs 38, et traversée par des ouvertures 86. Le filtre angulaire 82 comprend une face inférieure 88 orientée du côté du substrat 32 et une face supérieure 90 orientée du côté des photodiodes 38. Les faces 88, 90 sont de préférence sensiblement planes. Dans le présent mode de réalisation, la distance entre la face supérieure 90 du filtre angulaire 82 et les photodiodes 38 est inférieure à 20 ym, de préférence inférieure à 10 ym, plus préférentiellement inférieure à 6 ym.
[0057] Le filtre angulaire 82 est adapté à filtrer les rayons incidents en fonction de l'incidence des rayons par rapport à la face inférieure 88 du filtre angulaire 82, notamment pour que chaque photodétecteur 38 reçoive seulement les rayons dont l'incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face inférieure 88 du filtre angulaire 82 est inférieure à un angle d'incidence maximale inférieur à 45°, de préférence inférieur à 30°, plus préférentiellement inférieur à 20°, encore plus préférentiellement inférieur à 10°. Le filtre angulaire 82 est adapté à bloquer les rayons incidents dont 1 ' incidence par rapport à un axe perpendiculaire à la face inférieure 88 du filtre angulaire 82 est inférieure à l'angle d'incidence maximale.
[0058] La matrice de détection 30 peut en outre comprendre un filtre polarisant, disposé par exemple sur le revêtement 44 ou sur le substrat 32 selon l'éclairement du capteur d'images. La matrice de détection 30 peut en outre comprendre des filtres de couleur en vis-à-vis des photodétecteurs 38 pour obtenir une sélection en longueur d'onde du rayonnement atteignant les photodétecteurs 38.
[0059] Les figures 6 et 7 sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, partielles et schématiques, d'un mode de réalisation du filtre angulaire 82.
[0060] On appelle "h" la hauteur des ouvertures 86 mesurée depuis le substrat 32. La couche 84 est opaque au rayonnement détecté par les photodétecteurs 38, par exemple absorbante et/ou réfléchissante par rapport au rayonnement détecté par les photodétecteurs 38. Selon un mode de réalisation, la couche 84 est absorbante dans le visible et/ou le proche infrarouge et/ou l'infrarouge.
[0061] En figure 7, les ouvertures 86 sont représentées avec une section droite carrée. De façon générale, la section droite des ouvertures 86 dans la vue de dessus peut être circulaire, ovale ou polygonale, par exemple triangulaire, carrée ou rectangulaire.
[0062] Selon un mode de réalisation, les ouvertures 86 sont disposées en rangées et en colonnes. Les ouvertures 86 peuvent avoir sensiblement les mêmes dimensions. On appelle "w" la largeur d'une ouverture 86 mesurée selon la direction des rangées ou des colonnes. Selon un mode de réalisation, les ouvertures 86 sont disposées régulièrement selon les rangées et selon les colonnes. On appelle "p" le pas de répétition des ouvertures 86, c'est-à-dire la distance en vue de dessus entre des centres de deux ouvertures 86 successives d'une rangée ou d'une colonne.
[0063] Le filtre angulaire 82 représenté sur les figures 6 et 7 laisse seulement passer les rayons du rayonnement incident dont 1 ' incidence par rapport au substrat 32 est inférieure à un angle d'incidence maximale a, qui est défini par la relation (1) suivante : [Math 1]
tan = w/h (1)
[0064] Plus le rapport w/h est petit, plus l'angle d'incidence maximale est petit. La transmittance à incidence nulle du filtre angulaire 82 est proportionnelle au rapport entre la surface transparente en vue de dessus et la surface absorbante du filtre angulaire 82. Pour des applications à faible niveau de lumière, il est souhaitable que la transmittance soit maximale pour augmenter la quantité de lumière collectée par le capteur d'images 80. Pour des applications à fort niveau de lumière, la transmittance peut être diminuée afin de ne pas éblouir le capteur d'images 80.
[0065] Selon un mode de réalisation, les photodétecteurs 38 peuvent être répartis en rangées et en colonnes. Selon un mode de réalisation, le pas p des ouvertures 86 est plus petit que le pas des photodétecteurs 38 du capteur d'images 80. Dans ce cas, plusieurs ouvertures 86 peuvent se trouver en regard d'un photodétecteur 38, comme cela est représenté de façon schématique en figure 5. Selon un autre mode de réalisation, le pas p des ouvertures 86 est identique au pas des photodétecteurs 38 du capteur d'images 80. Le filtre angulaire 82 est alors de préférence aligné avec le capteur d'images 80 de façon que chaque ouverture 86 soit en regard d'un photodétecteur 38. Selon un autre mode de réalisation, le pas p des trous 64 est plus grand que le pas des photodétecteurs 38 du capteur d'images 80. Dans ce cas, plusieurs photodétecteurs 38 peuvent se trouver en regard d'une ouverture 86.
[0066] Le rapport h/w peut être compris entre 1 et 10. Le pas p peut être compris entre 10 ym et 60 ym, par exemple environ 15 ym. La hauteur h peut être comprise entre 1 ym e 1 mm, de préférence entre 20 ym et 100 ym. La largeur w peut être comprise entre 5 ym et 30 ym, par exemple environ 10 ym. [0067] La figure 8 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'une variante du mode de réalisation représenté en figure 6, dans laquelle la section droite des ouvertures 86 n'est pas constante, la section droite diminuant au fur et à mesure que l'on s'éloigne du substrat 32. A titre de variante, la section droite peut augmenter en s'éloignant du substrat 32, comprendre successivement une phase de diminution suivie d'une phase d'agrandissement en en s'éloignant du substrat 32, etc.
[0068] La figure 9 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation du filtre angulaire 82. Le filtre angulaire 82 comprend la structure représentée sur les figures 6 et 7 et comprend, en outre, pour chaque ouverture 86, une microlentille 92 reposant sur la couche 84 et recouvrant l'ouverture 86. Une couche de liaison 94 est disposée entre les microlentilles 92 et le substrat 32.
[0069] Chaque microlentille 92 permet, de façon avantageuse, d'augmenter la collection de rayons du rayonnement incident dont l'incidence est inférieure à un angle d'incidence maximale souhaité mais qui seraient bloqués par les parois des ouvertures 86 en l'absence de la microlentille 92. Un tel mode de réalisation est particulièrement adapté aux applications dans lesquelles le niveau de lumière est faible. Le matériau de remplissage des ouvertures 86 peut être le même que le matériau composant les microlentilles 92. Les microlentilles peuvent être des lentilles convergentes ayant chacune une distance focale f comprise entre 1 ym et 100 ym, de préférence entre 1 ym et 50 ym.
[0070] Le pas des microlentilles 92 peut être le même que le pas des photodétecteurs 38 ou plus petit. En présence de microlentilles 92, les ouvertures 86 du filtre angulaire 82 agissent essentiellement comme un micro-diaphragme optique entre les microlentilles 92 et les photodétecteurs 38 de sorte qu'il y a moins de contrainte sur le rapport de forme w/h des ouvertures 86 par rapport au cas où les microlentilles 92 ne sont pas présentes. L'angle d'incidence maximale est déterminé par la largeur w des ouvertures 86 et la courbure des microlentilles 92.
[0071] A titre de variante, chaque microlentille peut être remplacée par un autre type d'élément optique de taille micrométrique, notamment une lentille de Fresnel de taille micrométrique, une lentille à gradient d'indice de taille micrométrique ou un réseau de diffraction de taille micrométrique .
[0072] La figure 10 est une coupe latérale d'un mode de réalisation d'un capteur d'images 95. Le capteur d'images 95 comprend l'ensemble des éléments du capteur d'images 80 représenté en figure 5, à la différence que le filtre angulaire 82 est situé dans l'empilement 34. Dans le présent mode de réalisation, le filtre angulaire 82 est situé dans une couche isolante 96 recouvrant la couche 58. La hauteur h des ouvertures 86 peut être égale ou inférieure à l'épaisseur de la couche isolante 96. La couche isolante 96 peut remplir les ouvertures 86. Les vias 60, qui relient les électrodes 36 à des pistes conductrices 56, traversent donc en outre le filtre angulaire 82 et la couche isolante 96. Le capteur d'images 95 est destiné à être éclairé du côté du substrat 32.
[0073] La figure 11 est une coupe latérale d'un mode de réalisation d'un capteur d'images 100. Le capteur d'images 100 comprend l'ensemble des éléments du capteur d'images 80 représenté en figure 5, à la différence que le filtre angulaire 82 est situé sur l'électrode 40, du côté de l'électrode 40 opposé aux photodétecteurs 38. Les ouvertures 86 peuvent être remplies par le matériau adhésif de la couche adhésive 42. Le capteur d'images 100 est destiné à être éclairé du côté du revêtement 44.
[0074] Le substrat 32 est en un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement capté par les photodétecteurs 38. Le substrat 32 peut être un substrat rigide ou un substrat flexible. Le substrat 32 peut avoir une structure monocouche ou correspondre à un empilement d'au moins deux couches. Un exemple de substrat rigide comprend un substrat en silicium, en germanium ou en verre. De préférence, le substrat 32 est un film flexible. Un exemple de substrat flexible comprend un film en PEN (polyéthylène naphtalate) , PET (polyéthylène téréphtalate) , PI (polyimide) , TAC (triacétate de cellulose) , COP (copolymère cyclo-oléfine) ou PEEK (polyétheréthercétone) . Le substrat 32 peut comprendre une couche inorganique, par exemple en verre, recouverte d'une couche organique, par exemple en PEN, PET, PI, TAC, COP. L'épaisseur du substrat 32 peut être comprise entre 5 ym et 1000 ym. Selon un mode de réalisation, le substrat 32 peut avoir une épaisseur de 10 ym à 500 ym, de préférence entre 20 ym et 300 ym, notamment de l'ordre de 75 ym, et présenter un comportement flexible, c'est-à-dire que le substrat 32 peut, sous l'action d'une force extérieure, se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer.
[0075] La couche intermédiaire 33 peut être une couche sensiblement étanche à l'oxygène et à l'humidité afin de protéger les couches organiques de la matrice de détection 30. Il peut s'agir d'une couche ou de couches déposées par un procédé de dépôt de couches minces (ALD, sigle anglais pour Atomic Layer Déposition) , par exemple une couche en AI2O3, de couches déposées par dépôt physique en phase vapeur (PVD, sigle anglais pour Physical Vapor Déposition) ou par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD, sigle anglais pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition) , par exemple en SiN ou en Si02- La couche intermédiaire 33 peut avoir une structure monocouche ou correspondre à un empilement d'au moins deux couches, comprenant, par exemple, des couches organiques et des couches inorganiques.
[0076] Les pistes conductrices 50, 51, 56, l'électrode 40
(lorsque le capteur d'images est destiné à être éclairé du côté du substrat 32), et l'électrode 36 et le via 60 (lorsque le capteur d'images est destiné à être éclairé du côté du revêtement 44) peuvent être en un matériau métallique, par exemple l'argent (Ag) , l'aluminium (Al), l'or (Au), le cuivre (Cu) , le nickel (Ni) , le titane (Ti) , le chrome (Cr) et le molybdène (Mo). Les pistes conductrices 50, 51, 56, l'électrode 40 (lorsque le capteur d'images est destiné à être éclairé du côté du substrat 32), et l'électrode 36 et le via 60 (lorsque le capteur d'images est destiné à être éclairé du côté du revêtement 44) peuvent avoir une structure monocouche ou multicouche.
[0077] Chaque couche isolante 52, 58, 96 de l'empilement 34 peut être en un matériau inorganique, par exemple en oxyde de silicium (SiCy) ou un nitrure de silicium (SiN) , ou une couche organique isolante, par exemple en résine organique.
[0078] Selon un mode de réalisation, le matériau composant les électrodes 36, 40 est choisi parmi le groupe comprenant :
- les oxydes conducteurs transparents (TCO, sigle anglais pour Transparent Conductive Oxide), notamment l'oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO, sigle anglais pour Indium Tin Oxide), les oxydes de zinc et d'aluminium (AZO, acronyme anglais pour Aluminium Zinc Oxide) , les oxydes de gallium et de zinc (GZO, acronyme anglais pour Gallium Zinc Oxide) , l'oxyde de tungstène (WO3) , l'oxyde de nickel (NiO) , l'oxyde de vanadium (V2O5) , l'oxyde de molybdène (M0O3) , les alliages ITO/Ag/ITO, les alliages ITO/Mo/ITO, les alliages AZO/Ag/AZO ou les alliages ZnO/Ag/ZnO ;
- les métaux ou les alliages métalliques, par exemple l'argent (Ag) , l'or (Au), le plomb (Pb) , le palladium (Pd) , le cuivre (Cu) , le nickel (Ni) , le tungstène (W) , le molybdène (Mo) , l'aluminium (Al), ou le chrome (Cr) ou les alliages de magnésium et d'argent (MgAg) ;
- les nanofils de carbone, d'argent et/ou de cuivre ;
- le graphène ;
- les polymères conducteurs, notamment le polymère PEDOT:PSS, qui est un mélange de poly ( 3 , 4 ) -éthylènedioxythiophène et de polystyrène sulfonate de sodium, ou une polyaniline ; et
- les mélanges d'au moins deux de ces matériaux.
[0079] Lorsque la matrice de détection 30 est exposée à un rayonnement lumineux qui atteint les photodiodes 38 au travers du revêtement 44, l'électrode 40 et le revêtement 44 sont au moins en partie transparents au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38. L'électrode 40 est par exemple en TCO, ou en polymère dopé, par exemple en PEDOT:PSS. Les électrodes 36 et le substrat 32 peuvent alors être opaques au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38. Lorsque le rayonnement atteint les photodiodes 38 au travers du substrat 32, les électrodes 36 et le substrat 32 sont un matériau au moins en partie transparent au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38. Les électrodes 36 sont par exemple en TCO. L'électrode 40 peut alors être opaque au rayonnement électromagnétique capté par les photodiodes 38.
[0080] Lorsque le capteur d'images est éclairé du côté du revêtement 44, la couche de matériau adhésif 42 est transparente ou partiellement transparente à la lumière visible. La couche de matériau adhésif 42 est de préférence sensiblement étanche à l'air et à l'eau. Le matériau composant la couche de matériau adhésif 42 est choisi dans le groupe comprenant un polyépoxyde ou un polyacrylate . Parmi les polyépoxydes, le matériau composant la couche de matériau adhésif 42 peut être choisi parmi le groupe comprenant les résines époxy au bisphénol A, notamment le diglycidyléther du bisphénol A (DGEBA) et les diglycidyléther du bisphénol A et du tétrabromobisphénol A, les résines époxy au bisphénol F, les résines époxy novolaques, notamment les résines époxy- phénol-novolaques (EPN) et les résines époxy-crésol- novolaques (ECN) , les résines époxy aliphatiques, notamment les résines époxy à groupes glycidiles et les époxydes cycloaliphatiques, les résines époxy glycidylamine, notamment les éthers de glycidyle de la méthylène dianiline (TGMDA) , et un mélange d'au moins deux de ces composés. Parmi les polyacrylates , le matériau composant la couche de matériau adhésif 42 peut être réalisé à partir de monomères comprenant l'acide acrylique, le méthylméthacrylate, 1 ' acrylonitrile, les méthacrylates, l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyl, le 2-chloroéthyl vinyl éther, l'acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate d ' hydroxyéthyl , l'acrylate de butyle, le méthacrylate de butyle, le triacrylate de triméthylolpropane (TMPTA) et des dérivés de ces produits. Lorsque la couche de matériau adhésif 42 comprend au moins un polyépoxyde ou un polyacrylate, l'épaisseur de la couche de matériau adhésif 42 est comprise entre 1 ym et 50 ym, de préférence entre 5 ym et 40 ym, notamment de l'ordre de 15 ym.
[0081] Le revêtement 44 est un film flexible. Un exemple de film flexible comprend un film en PEN (polyéthylène naphtalate) , PET (polyéthylène téréphtalate) , PI (polyimide) , TAC (triacétate de cellulose) , COP (copolymère cyclo-oléfine) ou PEEK (polyétheréthercétone) . L'épaisseur du revêtement 44 peut être comprise entre 5 ym et 1000 ym. Le revêtement 44 peut comprendre au moins une couche sensiblement étanche à l'oxygène et à l'humidité afin de protéger les couches organiques de la matrice de détection 30. Le revêtement 44 peut comprendre au moins une couche de SiN, par exemple déposée par PECVD et/ou une couche d'oxyde d'aluminium (AI2O3) , par exemple déposée par ALD.
[0082] La couche 37 dans laquelle sont formées les photodiodes 38 peut comprendre des petites molécules, des oligomères ou des polymères. Il peut s'agir de matériaux organiques ou inorganiques. La couche 37 peut comprendre un matériau semiconducteur ambipolaire, ou un mélange d'un matériau semiconducteur de type N et d'un matériau semiconducteur de type P, par exemple sous forme de couches superposées ou d'un mélange intime à l'échelle nanométrique de façon à former une hétéroj onction en volume. L'épaisseur de la couche 37 peut être comprise entre 50 nm et 2 ym, par exemple de l'ordre de 500 nm.
[0083] Des exemples de polymères semiconducteurs de type P adaptés à la réalisation de la couche 37 sont le poly (3- hexylthiophène) (P3HT) , le poly [N-9' -heptadécanyl-2, 7- carbazole-alt-5 , 5- (4, 7-di-2-thiényl-2 ' , l' , 3' - benzothiadiazole) ] (PCDTBT) , le poly [ (4, 8-bis- (2- éthylhexyloxy) -benzo [ 1 , 2-b; 4 , 5-b ' ] dithiophène) -2 , 6-diyl- alt- (4- (2-éthylhexanoyl) -thieno [3, 4-b] thiophène) ) -2, 6-diyl] (PBDTTT-C) , le poly [ 2-méthoxy-5- (2-éthyl-hexyloxy) -1 , 4- phénylène-vinylène ] (MEH-PPV) ou le poly [2, 6- (4, 4-bis- (2- éthylhexyl) -4H-cyclopenta [2, 1-b; 3, 4-b' ] dithiophène) -alt-
4,7 (2,1, 3-benzothiadiazole) ] (PCPDTBT) .
[0084] Des exemples de matériaux semiconducteurs de type N adaptés à la réalisation de la couche 37 sont les fullerènes, notamment le C60, le [ 6, 6] -phényl-C6i-butanoate de méthyle ([60]PCBM), le [ 6, 6] -phényl-C7i-butanoate de méthyle
([70]PCBM), le pérylène diimide, l'oxyde de zinc (ZnO) ou des nanocristaux permettant la formation de boîtes quantiques (en anglais quantum dots) .
[0085] Lorsqu'elles sont présentes, l'épaisseur de chaque couche d'interface peut être comprise entre 0,1 nm et 1 ym. L'une des couches d'interface peut être réalisée en carbonate de césium (CsCCy) , en oxyde métallique, notamment en oxyde de zinc (ZnO) , ou en un mélange d'au moins deux de ces composés. L'une des couches d'interface peut comprendre une couche monomoléculaire auto-assemblée ou un polymère par exemple du (polyéthyléneimine, polyéthyléneimine éthoxylé, poly[(9,9- bis ( 3 ' - (N, N-dimethylamino) propyl) -2, 7-fluorene) -alt-2 , 7-
( 9, 9-dioctylfluorene) ] . L'autre couche d'interface peut être réalisée en oxyde de cuivre (CuO) , en oxyde de nickel (NiO) , en oxyde de vanadium (V2O5) , en oxyde de magnésium (MgO) , en oxyde de tungstène (WO3) ou en un mélange d'au moins deux de ces composés.
[0086] Les régions actives 54 peuvent être en silicium polycristallin, notamment du silicium polycristallin déposé à basse température (LTPS, sigle anglais pour Low Température Polycristalline Silicon) , en silicium amorphe (aSi) , en oxyde de zinc-gallium-indium (IGZO), en polymère, ou comprendre des petites molécules utilisées de façon connue pour la réalisation de transistors organiques en couches minces (OTFT, sigle anglais pour Organic Thin Film Transistor) .
[0087] Selon un mode de réalisation, la couche 84 peut être en totalité en un matériau absorbant au moins pour les longueurs d'onde à filtrer angulairement . La couche 84 peut être en résine colorée, par exemple une résine SU-8 colorée ou noire. A titre d'exemple, la couche 84 peut être en une résine noire absorbant dans le domaine visible et le proche infrarouge. Les ouvertures 86 peuvent être remplies d'air ou remplies d'un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement détecté par les photodétecteurs 38, par exemple du polydiméthylsiloxane (PDMS) . A titre de variante, les ouvertures 86 peuvent être remplies par un matériau partiellement absorbant afin de filtrer chromatiquement les rayons filtrés angulairement par le filtre angulaire 82. Le filtre angulaire 82 peut alors jouer en outre le rôle d'un filtre coloré. Ceci permet de réduire l'épaisseur du système par rapport au cas où un filtre coloré distinct du filtre angulaire 82 serait présent. Le matériau de remplissage partiellement absorbant peut être une résine coloré ou un matériau plastique coloré comme le PDMS. Le matériau de remplissage des ouvertures 86 peut être adapté afin d'avoir une adaptation d'indice de réfraction avec les couches en contact avec le filtre angulaire 82, ou bien pour rigidifier la structure et améliorer la tenue mécanique du filtre angulaire 82.
[0088] Lorsque des microlentilles 92 sont présentes, les microlentilles 92 peuvent être réalisées en silice, en poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) , en une résine photosensible positive, en PET, en PEN, en COP, en mélange de polydiméthylsiloxane (PDMS) et de silicone, ou en résine époxy Les microlentilles 14 peuvent être formées par fluage de blocs d'une résine photosensible. Les microlentilles 14 peuvent en outre être formées par moulage sur une couche de PET, PEN, COP, PDMS/silicone ou résine époxy.
[0089] La couche de liaison 94 peut être obtenue à partir d'un adhésif optiquement transparent (OCA, sigle anglais pour Optically Clear Adhesive) , notamment un adhésif optiquement transparent liquide (LOCA, sigle anglais pour Liquid
Optically Clear Adhesive), d'un matériau à bas indice de réfraction, d'une colle époxy/acrylate, ou d'un film d'un gaz ou d'un mélange gazeux, par exemple de l'air. De préférence, lorsque la couche de liaison 94 épouse la forme des microlentilles 92, la couche 94 est en un matériau ayant un bas indice de réfraction, inférieur à celui du matériau des microlentilles 92. La couche 94 peut être en un matériau de remplissage qui est un matériau transparent non adhésif. Selon un autre mode de réalisation, la couche 94 correspond à un film contre lequel est appliquée la matrice de microlentilles 92, par exemple un film OCA. Dans ce cas, la zone de contact entre la couche 94 et les microlentilles 92 peut être réduite, par exemple limitée aux sommets des microlentilles. La couche 94 peut être alors composée d'un matériau ayant un indice de réfraction plus élevé que dans le cas où la couche 94 épouse la forme des microlentilles 96.
[0090] Selon les matériaux considérés, le procédé de formation d'au moins certaines couches du capteur d'images peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe du matériau composant les couches organiques aux emplacements souhaités notamment sous forme de sol-gel, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation (en anglais spray coating) ou dépôt de gouttes (en anglais drop-casting) . Selon les matériaux considérés, le procédé de formation des couches du capteur d'images peut correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau composant les couches organiques est déposé sur la totalité de la structure et dans lequel les portions non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie ou ablation laser. Il peut s'agir notamment de procédés du type dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière (en anglais slot-die coating) , revêtement à la lame (en anglais blade-coating) , flexographie ou sérigraphie. Lorsque les couches sont métalliques, le métal est, par exemple, déposé par évaporation ou par pulvérisation cathodique sur l'ensemble du support et les couches métalliques sont délimitées par gravure. [0091] De façon avantageuse, au moins certaines des couches du capteur d'images peuvent être réalisées par des techniques d'impression. Les matériaux de ces couches décrites précédemment peuvent être déposés sous forme liquide, par exemple sous forme d'encres conductrices et semiconductrices à l'aide d'imprimantes à jet d'encre. Par matériaux sous forme liquide, on entend ici également des matériaux en gel déposables par des techniques d'impression. Des étapes de recuit sont éventuellement prévues entre les dépôts des différentes couches, mais les températures de recuit peuvent ne pas dépasser 150°C, et le dépôt et les éventuels recuits peuvent être réalisés à la pression atmosphérique.
[0092] Les figures 12 à 16 sont des vues en coupe des structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du capteur d'images 80 représenté en figure 5, comprenant les étapes successives suivantes :
a) formation du substrat 32, comprenant par exemple un empilement de deux couches 102, 104 (figure 12) ;
b) dépôt d'une couche de résine colorée 84 sur le substrat 32 dont l'épaisseur est sensiblement égale à la hauteur h (figure 13) ;
c) impression des motifs des ouvertures 86 dans la couche de résine 84 par photolithographie et développement de la couche de résine pour former les ouvertures 86 (figure 14) ;
d) remplissage des ouvertures 86 (figure 15) ;
e) formation de la couche intermédiaire 33 (figure 16) ;
f) formation de l'empilement 34 à transistors (figure 17) ; et
g) formation de l'empilement 35 des couches associées aux photodiodes (figure 18). [0093] Les étapes finales du procédé comprennent notamment l'application du revêtement 44 et de la couche 42 de matériau adhésif .
[0094] Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du capteur d'images 95 représenté en figure 10 comprend les étapes décrites précédemment en relation avec les figures 12 à 18 à la différence que les étapes b) , c) et d) sont réalisées après l'étape f) . Un avantage des procédés de fabrication des capteurs d'images 80 et 95 est que la couche opaque 84 du filtre angulaire 82 n'est pas déposée au contact de la couche 37, le solvant utilisé pour le dépôt de la couche opaque 84 pouvant dégrader la couche 37.
[0095] Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du capteur d'images 100 représenté en figure 11 comprend les étapes décrites précédemment en relation avec les figures 12 à 18 à la différence que les étapes b) , c) et d) sont réalisées après l'étape g) et avant l'application du revêtement 44 et de la couche 42 de matériau adhésif. Un avantage des procédés de fabrication des capteurs d'images 80, 95 et 100 est que la couche opaque 84 du filtre angulaire 82 n'est pas déposée au contact du revêtement 44, les étapes de formation des ouvertures 86 pouvant dégrader le revêtement 44.
[0096] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les modes de réalisation du filtre angulaire 82 représentés sur les figures 6, 7, 8 et 9 peuvent être mises en oeuvre avec l'un quelconque des capteurs d'images représentés sur les figures 5, 10 et
11. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur d'images (80 ; 95 ; 100) comprenant des photodétecteurs organiques (38) et un filtre angulaire (82) à moins de 20 ym des photodétecteurs.
2. Procédé de fabrication d'un capteur d'images (80 ; 95 ;
100) comprenant la formation de photodétecteurs organiques (38) et d'un filtre angulaire (82) à moins de 20 ym des photodétecteurs .
3. Capteur d'images ou procédé selon les revendications 1 ou
2, dans lequel le capteur d'images comprend une face destinée à recevoir un rayonnement, lesdits photodétecteurs (38) étant configurés pour détecter ledit rayonnement, le filtre angulaire (82) recouvrant le capteur d'images et étant configuré pour bloquer les rayons dudit rayonnement dont l'incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est supérieure à un seuil et pour laisser passer des rayons dudit rayonnement dont 1 ' incidence par rapport à une direction orthogonale à la face est inférieure au seuil .
4. Capteur d'images ou procédé selon la revendication 3, dans lequel le filtre angulaire (82) comprend une couche (84) opaque audit rayonnement et une matrice d'ouvertures (86) formées dans la couche, les ouvertures étant remplies d'air ou d'un matériau au moins partiellement transparent audit rayonnement .
5. Capteur d'images ou procédé selon la revendication 4, dans lequel, pour chaque ouverture (86), le rapport entre la hauteur de l'ouverture, mesurée perpendiculairement à la face, et la largeur de l'ouverture, mesurée parallèlement à la face, varie de 1 à 10.
6. Capteur d'images ou procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les ouvertures (86) sont agencées en rangées et en colonnes, le pas entre des ouvertures adjacentes d'une même rangée ou d'une même colonne variant de 10 ym à 60 ym.
7. Capteur d'images ou procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la hauteur de chaque ouverture (86), mesurée selon une direction orthogonale à la face, varie de 1 ym à 1 mm.
8. Capteur d'images ou procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel la largeur de chaque ouverture (86), mesurée parallèlement à la face, varie de 5 ym à 30 ym.
9. Capteur d'images ou procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le capteur d'images (80 ; 95 ; 100) comprend un substrat (32), un premier empilement de couches (34) comprenant des transistors (T) en couches minces et un deuxième empilement (35) de couches comprenant les photodétecteurs (38).
10. Capteur d'images ou procédé selon la revendication 9, dans lequel le filtre angulaire (82) est situé dans le substrat (32), entre le substrat (32) et le premier empilement (34), dans le premier empilement (34) ou entre le premier empilement et le deuxième empilement (35) .
11. Capteur d'images ou procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel les photodétecteurs (38) sont reliés aux transistors du premier empilement par des vias (60) traversant le filtre angulaire (82) .
12. Capteur d'images ou procédé selon la revendication 9, dans lequel le capteur d'images comprend un film d'encapsulation (44) étanche à l'oxygène et à l'humidité recouvrant les photodétecteurs (38), et dans lequel le filtre angulaire (82) recouvre les photodétecteurs (38), du côté des photodétecteurs opposé au premier empilement (34), entre les photodétecteurs et le film d'encapsulation (44).
13. Capteur d'images ou procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, comprenant, en outre, des lentilles (92) recouvrant les ouvertures (86).
14. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel les photodétecteurs (38) comprennent des photodiodes organiques.
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