FR2829876A1 - Cellule photosensible incorporant un guide de lumiere et matrice composee de telles cellules - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une cellule photosensible ayant une face d'entrée (1) de la lumière et un élément photosensible (3) ainsi qu'une matrice composée de telles cellules. Un élément formant guide de lumière placé entre la face d'entrée et l'élément photosensible de la cellule assure le couplage optique entre ces deux derniers. Il permet de disposer de part et d'autre de l'élément photosensible des composants électroniques (4-9) de lecture et de contrôle de la cellule en réduisant la perte de lumière incidente sur la face d'entrée correspondant aux rayons qui arriveraient au niveau de ces composants électroniques. Cet élément formant guide de lumière est composé d'au moins deux matériaux diélectriques ayant des indices de réfraction optique respectifs différents, et disposés selon des volumes (11, 12) concentriques.
Description
CELLULE PHOTOSENSIBLE INCORPORANT UN GUIDE DE LUMIERE
ET MATRICE COMPOSEE DE TELLES CELLULES
La présente invention concerne une cellule photosensible comportant un élément photosensible intégré à un support semiconducteur et une face d'entrée pour l'entrée de la lumière. Elle se rapporte plus précisément aux
moyens de couplage optique entre la face d'entrée et l'élément photosensible.
De nombreux composants optiques intègrent une cellule photosensible. De tels composants sont, par exemple, des détecteurs optiques constitués d'un seul élément, ou cellule, sensible à la lumière incidente sur sa 0 face d'entrée. Il peut aussi s'agir de détecteurs optiques formés d'une matrice de cellules photosensibles juxtaposoes les unes à côté des autres, dont les faces d'entrée respectives sont situées dans un même plan. Dans ce cas, les cellules peuvent être distinguées par leur emplacement au sein de la matrice, par exemple pour la détection de la position d'un point lumineux sur la surface de cette matrice. Elles peuvent être aussi distinguées par la longueur d'onde de la lumière à laquelle chacune d'entre elles est sensible, ou encore distinguées par une combinaison de la longueur d'onde de sensibilité et de l'emplacement de la cellule au sein de la matrice, par exemple pour la
détection d'images lumineuses polychromatiques.
Dans de tels composants, la cellule photosensible est de dimensions réduites pour obtenir une bonne résolution spatiale. Elle présente par exemple une face d'entrée de la lumière de dimensions approximatives égales à m x 5 um (,um signifiant micromètre). Par conséquent la quantité de lumière entrant dans la cellule photosensible est limitée par la taille de cette face d'entrée. La cellule possède en général une forme globale cylindrique, dont la section dans un plan orthogonal à l'axe principal de ce cylindre est de forme variée. Lorsqu'on représente la cellule photosensible en coupe dans un plan contenant son axe principal, on représente en général cet axe suivant la verticale, avec la face d'entrée en haut et la surface sensible en bas. Dans la suite, les termes "inférieur" et "supérieur" utilisés en relation avec la désignation des éléments constitutifs de la cellule photosensible ou de la - 2 matrice photosensible, le sont par référence à cette convention. La cellule photosensible est ainsi limitée dans sa partie supérieure par la face d'entrée, dans sa partie inférieure par un support semiconducteur dont la surface interne à la cellule est sensiblement plane et parallèle à la face d'entrée. Ce support semiconducteur porte sur une partie de sa surface l'élément photosensible. Au niveau de cet élément, pour en accro^tre la sensibilité, la surface interne du support peut avoir été rendue particulièrement rugueuse, mais conserve une géométrie globale sensiblement plane. Un dispositif optique peut aussi être disposé sur ou à proximité de la surface plane de l'élément photosensible. Ce dispositif optique peut notamment être constitué de couches anti-reflet ou d'une
microlentille adaptée à la surface de l'élément photosensible.
L'élément photosensible est en général une portion de surface du support semi-conducteur spécialement traitée pour remplir cette fonction. Mais cette surface du support comporte à l'intérieur de la cellule, outre l'élément photosensible précédent, une portion de surface occupée par des composants
électroniques intégrés à la cellule.
Ces composants font partie des moyens de lecture et de contrôle de la cellule photosensible. L'élément photosensible possède donc une surface photosensible de superficie inférieure à la superficie de la face d'entrée. Par exemple, les dimensions de la surface photosensible sont 2, um x 2 um pour
une face d'entrée de 5 um x 5,um.
En pratique, ii en résulte que, pour une lumière incidente sous forme d'un faisceau de direction sensiblement perpendiculaire à la face d'entrée, la partie de la lumière entrant dans la cellule qui éclaire le substrat semiconducteur au niveau des composants électroniques est perdue, puisqu'elle ne parvient pas à l'élément photosensible. Cette perte provoque une diminution de la sensibilité de la cellule, particulièrement pour les faibles intensités de lumière incidente, par rapport à la sensibilité théorique définie par
la taille de la face d'entrée de la lumière dans la cellule.
Afin de pal lier cet i nconvénient, u ne microle ntil le convergente est couramment disposée au niveau de la surface d'entrée pour focaliser sur l'élément photosensible la lumière entrant par toute la surface de la face - 3 d'entrée. Dans ce cas, la diminution de sensibilité de la cellule est en grande
partie évitée.
Néanmoins cette utilisation d'une microlentille ne convient plus lorsque la distance entre la face d'entrée et la surface du support semiconducteur est trop grande. Pour les dimensions de cellule photosensible citées précédemment, cette distance peut être comprise entre 6,um et 10,um. Ceci est notamment le cas quand les composants électroniques disposés sur le support semiconducteur à proximité immédiate de l'élément photosensible nécessitent plusieurs niveaux de métallisation au dessus de la surface de ce 0 support, par exemple trois niveaux de métallisation ou plus. Dans cette configuration, la microlentille doit présenter une distance focale suffisamment grande, environ égale à la distance qui sépare la microlentille de la surface de l'élément photosensible, pour faire converger la lumière au niveau de cette surface. Pour de telles dimensions réduites de la face d'entrée, la réalisation de microlentilles possédant des rayons de courbure suffisamment grands présente des difficultés. Des microlentilles ayant des distances focales trop courtes provoquent la convergence de la lumière pénétrant dans la cellule par la face d'entrée au dessus de la surface de l'élément photosensible, à plusieurs micromètres de celle-ci. La lumière diverge alors de nouveau entre son point de convergence et la surface de l'élément photosensible. L'effet recherché par
l'utilisation de la microlentille est donc réduit, sinon perdu dans son intégralité.
La présente invention propose un élément de couplage optique entre la face d'entrée de la lumière dans la cellule et l'élément photosensible qui évite la perte de sensibilité et ne présente pas cette limitation. Elle prévoit la disposition d'un élément formant guide de lumière disposé entre la face d'entrée et l'élément photosensible, qui a pour fonction de faire converger la
lumière entrant par la surface d'entrée de la cellule sur l'élément sensible.
La présente invention propose en effet une cellule photosensible ayant une face d'entrée de la lumière et un élément photosensible plan, la face d'entrée et la surface de l'élément photosensible ayant des sections respectives en correspondance l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un élément formant guide de lumière placé entre elles. Ce guide de lumière est constitué d'un premier volume homogène rempli d'un premier matériau diélectrique ayant un premier indice de réfraction optique et d'un second vol u me rem pl i d' au moi ns u n second matériau d ié lectriq ue ayant u n second indice de réfraction optique inférieur audit premier indice de réfraction. Ledit premier volume présente une surface supérieure et une surface inférieure qui s'étendent respectivement parallèlement à la section de la face d'entrée et à la section de l'élément photosensible. Ce premier volume est limité par ces surfaces supérieure et inférieure, et en outre par une surface latérale continue reliant les pourtours de ladite surface supérieure et de ladite surface inférieure et séparant les premier et second volumes, le second volume entourant le premier sur une partie au moins de la distance entre les surfaces supérieure et
inférieure de ce premier volume.
On entend par sections respectives de la surface de l'élément photosensible et de la face d'entrée en correspondance l'une avec l'autre, par l'intermédiaire d'un élément formant guide de lumière placé entre elles, respectivement, la portion de la surface de l'élément photosensible qui reçoit de la lumière lors d'un éclairement uniforme de la face d'entrée, et la portion de la face d'entrée par laquelle entre cette lumière qui atteint la surface
photosensible.
L'élément formant guide de lumière selon l'invention participe donc à la transmission de la iumière entre la face d'entrée et la surface de l'élément photosensible, en réduisant les pertes d'intensité lumineuse pouvant résulter notamment de la géométrie de la cell u le, ou d e l 'absorption optique des
matériaux traversés par cette lumière.
L'élément photosensible considéré peut être sensible à de la lumière visible, infrarouge ou ultraviolette. Les indices de réfraction optique considérés se rapportent par conséquent à la longueur d'onde de la lumière pour laquelle
la ceilule photosensible est con,cue.
La face d'entrce de la cellule est couramment sensiblement parallèle à la surface du support semiconducteur de l'élément sensible, mais la présente invention peut être appliquée à d'autres géométries de cellules dans lesquelles - 5
la face d'entrée n'est pas parallèle à la surface de l'élément sensible.
Dans un mode de réalisation préféré, la section de la face d'entrée possède une superficie supérieure à celle de la section de l'élément photosensible avec laquelle elle est en correspondance. Pour réaliser un couplage optique efficace entre ces deux sections, la surface inférieure du premier volume présente une superficie plus petite que celle de la surface supérieure de ce premier volume. En particulier, la superficie de la surface inférieure dudit premier volume est. par exemple, au plus égale à 50% de la superficie de la surface supérieure de ce même premier volume. La surface 0 latérale limitant le premier volume peut alors avoir la forme d'un cône, dont les génératrices s'appuient sur les pourtours de la surface supérieure et de la surface inférieure. La forme de la section de ce cône dépend donc de celles des surfaces supérieure et inférieure. Avantageusement, cette forme sera
ada ptée à cel le de la face d'entrée et à cel le de l'élément photosen sible.
Ainsi l'élément formant guide de lumière a pour effet de concentrer la lumière entrant par sa surface supérieure sur la surface réduite de l'élément photosensible. Cet effet est obtenu par réflexion des rayons lumineux à l'intérieur du premier volume sur l'interface entre les premier et second matériaux d iélectriq u es. Cette réflexion est rend ue efficace par le choix des indices de réfraction optique de ces deux matériaux diélectriques. Notamment, pour certains rayons lumineux, des conditions géométriques de réflexion totale, pour lesquelles l'intégralité de l'énergie du rayon incident est transférée au
rayon réfléchi, sont réalisées, contribuant à l'efficacité du guide de lumière.
Pour des géométries de la cellule dans lesquelles la face d'entrée n'est 2 pas parallèle à la surface de l'élément sensible, le premier volume de l'élément formant guide de lumière peut affecter la forme d'un cylindre courbé dont les sections transversales extrêmes formant les faces supérieure et inférieure de ce volume sont parallèles respectivement à la face d'entrée et à la surface de l'élément photosensible, eVou cel le d' u n tu be co u rbé d ont la section transversale varie progressivement le long de ce tube. De telles configurations peuvent être utiles pour éviter qu'une partie nuisible du rayonnement incident n'arrive jusqu'à la surface de l'élément sensible, le guide de lumière dirigeant - 6 sélectivement, en fonction de la longueur d'onde, une partie de la lumière
incidente vers l'élément photosensible.
Dans un autre mode de réalisation préféré, un troisième matériau diélectrique est intercalé entre les premier et second volumes, sur une partie au moins de la surface latérale du premier volume. L'indice de réfraction optique de ce troisième matériau diélectrique est avantageusement choisi de telle sorte qu'il soit inférieur audit premier indice de réfraction optique. En particulier, il peut favoriser ia réflexion totale des rayons lumineux sur l'interface entre les premier et troisième matériaux au niveau de la surface latérale du o premier volume. Ainsi ce troisième matériau contribue à augmenter l'effcacité de la réflexion d'un rayon lumineux vers l'intérieur du premier volume, de même qu'il augmente la gamme des angles par rapport à l'axe de la cellule photosensible des rayons incidents qui seront réfléchis à l'intérieur du premier volume. Cette technique permet de s'affranchir des variations d'indice d'un empilement à plusieurs couches qui occupe éventuellement ledit second volume. Dans une configuration particulière de la celluie photosensible, I'élément photosensible est porté par un support sensiblement plan, qui porte en outre des composants électroniques. Ces composants électroniques occupent une portion de la surface dudit support adjacente à la portion de surface de ce support occupée par l'élément photosensible. Ils assurent notamment, de façon connue, les fonctions de lecture et de contrôle de la cellule photosensible. Le guide de lumière selon l'invention est avantageusement disposé pour concentrer la lumière pénétrant dans la cellule par sa face d'entrée sur la portion de surface du support occupée par 1'élément photosensible, en évitant qu'une partie de cette lumière n'atteigne la portion de
surface du support occupée par les composants électroniques.
L'invention concerne aussi une matrice photosensible composée de plusieurs cellules photosensibles telles que définies précédemment, dans laquelle les faces d'entrées respectives des cellules photosensibles s'étendent dans un même premier plan commun à toutes les cellules, et dans laquelle les surfaces des éléments photosensibles respectifs des cellules photosensibles - 7
s'étendent dans un même second plan commun à toutes les cellules.
Avantageusement, les faces supérieures respectives des premiers volumes d'éléments formant guides de lumière des cellules photosensibles sont alors situées dans un même troisième plan commun. Ces faces supérieures sont espacées deux-à-deux dans ce troisième plan par un intervalle déterminé de telle façon que la surface totale occupée par les intervall es dans ce troisième plan com mu n soit, par exem pl e, au pl us égale à % de la superficie totale de la section de la matrice dans ce troisième plan. Le guide de lumière selon l'invention incorporé à chaque cellule de la matrice o permet alors de réduire la lumière perdue dans l'intervalle de séparation entre deux cellules adjacentes. Il contribue ainsi à l'obtention d'une résolution
spatiale particulièrement fine de la matrice.
Un autre avantage de la présente invention concerne des matrices éclairées par un faisceau lumineux divergent. Les rayons lumineux d'un tel faisceau peuvent pénétrer de façon oblique dans les cellules de la périphérie de la matrice, alors qu'ils pénètrent dans les cellules du centre de cette matrice de façon quasi-perpendiculaire à leurs faces d'entrées. Il en résulte un
contraste inférieur des cellules périphériques par rapport aux cellules centrales.
Les matrices selon la présente invention présentent un écart de contraste
réduit entre leur centre et leur périphérie.
D'autres particularités et avantages de la présente invention
appara^'tront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non
limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: -la figure 1 est une vue en coupe d'une cellule photosensible selon I' invention dans un plan contenant l'axe de la cell ule, - la figure2 est une vue en coupe d'une matrice formée de cellules
semblables à celle illustrée par la figure 1.
La figure 1 est une vue en coupe selon un plan contenant l'axe principal X-X de la cellule représentée en accord avec la convention mentionnée en introduction. Elle illustre différents éléments constitutifs d'une cellule photosensible incorporant un guide de lumière selon l'invention. La cellule photosensible comprend dans sa partie supérieure une plaque - 8 transparente formant la face d'entrée 1 de la lumière. Cette plaque peut être une lame de verre ou de matière plastique transparente. Dans l'exemple représenté l'axe principal X-X de la cellule est un axe passant par le centre de
cette face d 'e ntrée 1 et perpendiculai re à el le.
Dans la partie inférieure de la cellule, un support semiconducteur2, disposé parallèlement à la face d'entrée 1 porte à sa surface une photodiode 3 centrce par rapport à l'axe principal X-X de la cellule. Différents composants électroniques 9 sont aussi réalisés sur la surface de ce support 2, ou au sein des matériaux disposés au dessus de ce support 2. Ces derniers composants sont reliés à la surface du support par des liaisons métalliques 6. Ces composants comprennent par exemple une électrode de lecture 4, une électrode de réinitialisation 5, une grille de réinitialisation 7, une couche d'oxyde d'isolation électrique de grille 8. La réalisation et le fonctionnement de ces composants au sein d'une cellule photosensible sont connus de l'homme
du métier.
Dans l'exemple représenté, un élément 10 formant guide de lumière est composé de 3 matériaux diélectriques distincts: un premier matériau dans un volume 11, un second matériau dans un volume 12, ainsi qu'un troisième matériau 13 sous la forme d'une couche d'épaisseur sensiblement uniforme disposée à l'interface entre les volumes 11 et 12 le long de la surface latérale111 du volume11. Les surfaces supérieure11s et inférieure11i du volume 11 sont horizontales et parallèles à la plaque de la face d'entrée 1 et à la surface de la photodiode 3. La forme du volume 11 est un cône, dont la section, pouvant être quelconque, est par exemple carrée, et dont les côtés sont parallèles aux bords de la face d'entrée 1. L'extrémité inférieure de ce cône, correspondant à sa surface inférieure 11i, a par exemple une section de même superficie que la surface active de la photodiode 3, par exemple de 2,um x 2 um. Son extrémité supérieure, correspondant à sa surface supérieure 11 s, présente une ouverture la plus grande possible par rapport à la dimension de la face d'entrée 1, par exemple de 4,um x4 um. La distance entre les surfaces supérieure 11s et inférieure 11i du volume 11 est par
exemple de 8 um.
Le second matériau diélectrique est de façon préférée de la silice, choisie pour son faible indice de réfraction optique pour la lumière visible, situé autour de 1,46. Le premier matériau diélectrique est avantageusement un composé de silicium, d'oxygène, de carbone et d'azote, appelé oxy-carbo nitrure de siliclum, pouvant être éventuellement du nitrure de siliclum. Son indice de réfraction optique, selon la stoechiométrie des éléments qui le composent, peut varier entre 1,6 et 2, 3. L'oxyde de tantale peut aussi alternativement être utilisé comme premier matériau diélectrique. Le troisième matériau diélectrique disposé à l'interface entre les deux précédents est préférablement encore du type oxy-carbo-nitrure de silicium, mais avec une composition lui procurant un indice de réfraction optique inférieur à celui de la silice et à celui du premier matériau. Il peut comporter notamment une teneur en fluor qui lui procure une valeur d'indice de réfraction optique
particulièrement faible.
Du fait du procédé utilisé pour la réalisation de la cellule, la couche de troisième matériau 13 est aussi présente au niveau de la surface inférieure 11i du volume 11. Contrairement à l'augmentation de la réflexion apportée par cette couche au niveau de la surface latérale 111, I'incidence quasi-normale des rayons lumineux sur la surface inférieure 11i rend très faible, et même négligeable, la réflexion des rayons sur cette surface inférieure, même en
présence de la couche de troisième matériau 13.
L'épaisseur de ce troisième matériau peut être choisie de façon connue par l'homme du métier afin d'augmenter la réflexion de rayons lumineux sur la surface latérale 111. Ainsi qu'il est représenté sur ia figure 1, un rayon 2s incident R qui pénètre dans la cellule par la face d'entrée 1 peut être initialement orienté vers la portion de surface du support 2 occupée par ies composants électroniques. Il est alors réfléchi par la surface latérale 111 du guide de lumière et réorienté vers la photodiode 3, contribuant ainsi au signal
détecté par cette dernière.
so La cellule précédente peut être fabriquée de diverses manières, selon les techniques utilisées pour le dépôt de matériaux en couches. Le support semiconducteur est usuellement en siliclum, et les composants électroniques - 10 intégrés à sa surface sont réalisés en utilisant les méthodes connues de fabrication des composants électroniques. Plusieurs couches de silice, correspondant au second matériau diélectrique, sont alors déposées lors d'étapes successives sur le support, séparées par des étapes de métallisation pour la réalisation des éléments 4, 5 et 6. Sur la partie droite de la flgure 1 est représenté un élément de contrôle de la cellule photosensible correspondant à huit niveaux de métallisation 101 à 108. Usuellement, un tel élément de contrôle est associé à chaque cellule photosensible, en étant disposé sur le support 2 de la cellule, à distance de celle-ci. A chacun des huit niveaux de métallisation correspond une couche de silice 201 à 208, plus une couche de silice supérieure209, afin de constituer complètement le second matériau diélectrique occupant le volume 12. Les couches 201 à 209 sont alors aussi
présentes au niveau de la cellule photosensible, remplissant le volume 12.
Un masque est alors déposé sur la surface supérieure de cette couche de silice, de façon à ne laisser découverte qu'une partie de cette surface correspondant à la surface supérieure 11s. L'ensemble est ensuite soumis à un procédé de retrait de la sil ice à l'end roit o el le est découve rte. Ce retrait peut être effectué par dissolution dans un bain contenant de l'acide fluorhydrique, avec une concentration et dans des conditions opératoires qui procurent un front de dissolution progressive de la silice ayant pour forme finale celle de la surface 111 complétée par la surface inférieure 11i. Un procédé alternatif de retrait du matériau silice est la gravure assistée par un plasma, notamment par "plasma polymérisant>> afin d'obtenir un volume gravé dont la section diminue avec la profondeur. Enfin le masque est retiré de la partie non gravée de la surface supérieure de la silice par un(des) procédé(s) usuel(s). Ces procédés et leur mise en ceuvre sont connus de l'homme du métier et l'on pourra se référer par exemple à l'ouvrage de Peter Van Zant: "Microchip Fabrication",
McGraw-Hill, quatrième édition.
Les troisième puis premier matériaux diélectriques sont alors successivement déposés, notamment par la méthode CVD. Les composés chimiques gazeux utilisés dans ce procédé sont choisis pour apporter simultanément les éléments oxygène, carbone, azote, siliclum et éventuellement fluor. Ils sont introduits avec des proportions relatives 11 aboutissant à la composition du matériau déposé qui correspond à la valeur voulue de l'indice de réfraction optique pour chacun des troisième et premier
matériaux diélectriques.
L'excès de matériau déposé, est retiré, par exemple par abrasion, et la cellule est ensuite achevée de façon usuelle. Un grand nombre de cellules photosensibles similaires à la précédente peuvent être simultanément réalisées sur la surface d'un support de grande taille. On obtient ainsi une matrice bidimensionnelle de cellules photosensibles,
chacune d'elles représentant un point élémentaire, ou "pixel", de cette matrice.
La figure2 est une vue en coupe d'une telle matrice. Toutes les cellules partagent, outre le même support semiconducteur 2, la même plaque transparente de face d'entrée 1. Chaque cellule contient les mêmes composants électroniques que ceux décrits précédemment en regard de la figure 1. Elle contient aussi un élément formant guide lumière composé de deux ou trois matériaux diélectriques différents du type décrit plus haut en regard de la figure 1. Notamment, le premier et le second matériaux diélectriques remplissent les volumes respectifs 11 et 12 de chaque cellule. Le cas échéant, le troisième matériau diélectrique est situé à l'interface entre les
volumes 11 et 12.
Comme représenté sur la figure 2, la face d'entrée 1 est continue entre deux cellules adjacentes et transmet la lumière à toutes les cellules photosensibles situées sous cette face d'entrée. Les cellules sont distinguées individuellement les unes des autres par leur guide de lumière et leurs composants électroniques respectifs. La forme de chaque pixel est alors z5 déterminée par la surface supérieure 11s des premiers volumes 11 du guide de lumière de chaque cellule photosensible. Cette forme est variable en fonction de l'apparence souhaitée pour la face d'entrée 1 de la matrice, et permet un pavage de cette surface d'entrée par les cellules j uxtaposées. El le peut être
carrée, hexagonale, ou de forme plus complexe.
La réunion des seconds volumes 12 de toutes les cellules de la matrice forme un volume global continu présentant des creux respectifs au niveau de chaque cellule et des arrêtes entre deux cellules adjacentes, lesdits creux étant - 12 occupés par les premiers volumes 11 respectifs des cellules. Lors de la fabrication de la matrice, les étapes de dépôt du second matériau diélectrique, analogues à celles décrites précédemment pour la fabrication d'une seule cellule, permettent d'élaborer simultanément toutes les cellules, en procédant par la rénlisation de couches continues de silice sur toute la surface de la matrice. Il appara^'t alors, entre deux cellules voisines, un intervalle 14 de faible largeur dû au procédé de retrait de la silice utilisé pour la formation des guides de lumière. La lumière incidente qui traverse la face d'entrée de la matrice et qui arrive sur la surface du second matériau diélectrique au niveau des arrêtes précitées (arrêtes du volume global formé par la réunlon de seconds volumes appartenant à des cellules adjacentes) n'est recueillie ni par l'un ni par l'autre des guides de lumière de ces cellules. Il s'agit donc de lumière perdue vis-à-vis du signal détecté par la matrice. Il importe donc que la largeur de ces intervalles 14 soit aussi réduite que possible. Pour des cellules de largeur par exemple 5 m, ces intervalles peuvent présenter une largeur de 0,5 m. Dans une réalisation de la structure de matrice selon l'invention, la superficie de la surface de matrice occupée par l'ensemble de ces intervalles 14 représente environ de 1% de la superficie de la section totale de la matrice dans un plan
contenant ces intervalles.
Une telle matrice photosensible peut comporter en outre, au niveau de la face d'entrée 1, un filtre coloré 15 associé à chaque cellule. La longueur d'onde d'accord du fiitre, définissant sa couleur pour un filtre opérationnel en lumière incidente visible, peut varier entre deux cellules adjacentes afin de distinguer localement différentes composantes chromatiques de la lumière incidente. Cette matrice peut aussi comporter,au niveau de la face d'entrée 1, une microlentille convergente 16 associée à chaque cellule. La figure 2 représente deux telles microlentilles 16 situées au dessus des deux cellules de la matrice les plus à gauche. Une telle microlentille 16 contribue alors, avec le guide de lumière selon l'invention incorporé à la cellule, à concentrer sur la photodiode 3 la lumière incidente pénétrant par la face d'entrée 1. De manière - 13 padicuMA[emen1 van1ageuse, ces mrolenDUes 1S rAduisen1 la quand16 de lumiAre perdue due aux intealles 14. La bcaBon e1 la dposkion de ces Endues au Beau de let dance son1 Etudes de Ion avenue en sol. - 14
Claims (13)
1. Cellule photosensible ayant une face d'entrée (1) de la lumière et un élément photosensible (3) plan, la face d'entrée et la surface de l'élément photosensible ayant des sections respectives en correspondance l'une avec I'autre par l'intermédiaire d'un élément formant guide de lumière placé entre elles, ce guide de lumière étant constitué d'un premier volume (11) homogène rempli d'un premier matériau diélectrique ayant un premier indice de réfraction optique et d'un second volume (12) rempli d'au moins un second matériau diélectrique ayant un second indice de réfraction optique inférieur audit premier indice de rétraction optique, ledit premier volume présentant une surface supérieure (11s) et une surface inférieure (11i) qui s'étendent respectivement parallèlement à la section de la face d'entrée (1) et à la section de l'élément photosensible (3), ce premier volume étant limité par ces surfaces supérieure et inférieure, et en outre par une surface latérale (111) continue reliant les pourtours de ladite surface supérieure et de ladite surface inférieure et séparant les premier et second volumes, le second volume entourant le premier volume sur une partie au moins de la distance entre les surfaces
supérieure et inférieure de ce premier volume.
2. Cellule photosensible selon la revendication 1, dans laquelle la zo surface inférieure (11i) du premier volume (11) présente une superticie plus
petite que celle de la surface supérieure (11s) de ce premier volume (11).
3. Cellule photosensible selon la revendication 2, dans laquelle la superficie de la surface inférieure (11i) dudit premier volume (11) est au plus égale à 50% de la superficie de la surface supérieure (11s) de ce même
premier volume (11).
4. Cellule photosensible selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans laquelle la surface latérale (111) limitant le premier volume (11) est un cone.
5. Cellule photosensible selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans laquelle un troisième matériau diélectrique (13) possédant un troisième indice de réfraction optique est intercalé entre le premier volume - 15 (11) et le second volume (12), sur une partie au moins de la surface latérale (111) du premier volume (11), et dans laquelle le troisième indice de réfraction
optique est inférieur audit premier indice de réfraction optique.
6. Cellule photosensible selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans laquelle le second matériau diélectrique est de la silice.
7. Cellule photosensible selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans laquelle le premier matériau diélectrique est un composé de
type oxy-carbo-nitrure de siliclum.
8. Cellule photosensible selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans laquelle le troisième matériau diélectrique est un composé à
base d'oxy-carbo-nitrure de siliclum.
9. Cellule photosensible selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans laquelle l'élément photosensible est porté par un support sensiblement plan (2), ce même support portant en outre des composants électroniques (4-9) qui occupent une portion de la surface dudit support adjacente à la portion de surface de ce support qui porte l'élément photosensible.
10. Matrice photosensible composée de cellules photosensibles selon
l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les faces
d'entrées respectives des cellules photosensibles sont dans un même premier plan commun à toutes les cellules photosensibles, et dans laquelle les surfaces des éléments photosensibles respectifs des cellules photosensibles sont dans
un même second plan commun à toutes les cellules photosensibles.
11. Matrice photosensible selon la revendication 10, dans laquelle les faces supérieures respectives des premiers volumes des éléments formant guide de lumière des cellules photosensibles sont situées dans un même troisième plan commun et sont séparées par un intervalle (14), la surface totale occupée par les intervalles dans ce troisième plan commun étant au plus égale
à 5% de la superficie totale de la section de la matrice dans ce troisième plan.
- 16
12. Matrice photosensible selon la revendication 11, dens laquelle certaines au mains des cellules photosensibles comportent chacune au niveau
de leur face d'entrée un filtre coloré (15) respectif.
13. Matrice photosensible Solon la revendication 11, dans laquelle certaines au mains des cellules photosensibles comportent au niveau de leur
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