FR2966595A1

FR2966595A1 - Dispositif de detection d'un rayonnement electromagnetique.

Info

Publication number: FR2966595A1
Application number: FR1004203A
Authority: FR
Inventors: Jean Jacques Yon; Pierre Imperinetti; Alexandre Mary; Wilfried Rabaud
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-04-27
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP5940551B2; JP2013542437A; WO2012056124A1; US8816283B2; US20130240738A1; FR2966595B1; EP2633279A1

Abstract

Le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique comporte sur un même substrat (18) : - au moins un détecteur actif (7) du rayonnement électromagnétique (8) muni d'un premier élément sensible (12) audit rayonnement (8), - au moins un détecteur de référence (10) comportant un second élément sensible (13) audit rayonnement électromagnétique (8) et, - un capot (19) muni de premiers moyens réflecteurs réfléchissant le rayonnement électromagnétique (8) incident, ledit capot (19) recouvrant sans contact le second élément sensible (13) et délimitant avec le substrat (18) une cavité (20) dans laquelle est logé le détecteur de référence (10). Le capot (19) comporte des seconds moyens réflecteurs latéraux inhibant l'émission d'un rayonnement électromagnétique secondaire issu d'une transmission dudit rayonnement électromagnétique (8) par couplage électromagnétique. Les seconds moyens réflecteurs latéraux prolongent les premiers moyens réflecteurs et forment avec les premiers moyens réflecteurs, un écran réfléchissant (37) continu.

Description

Dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique comportant sur un même substrat : - au moins un détecteur actif du rayonnement électromagnétique muni d'un premier élément sensible audit rayonnement, - au moins un détecteur de référence comportant un second élément sensible audit rayonnement électromagnétique et, - un capot muni de premiers moyens réflecteurs réfléchissant le rayonnement électromagnétique incident, ledit capot recouvrant sans contact le second élément sensible et délimitant avec le substrat une cavité dans laquelle est logé le détecteur de référence.

État de la technique Les dispositifs de détection d'un rayonnement électromagnétique intègrent un ou plusieurs détecteurs de rayonnement électromagnétique. Parmi les détecteurs de rayonnement électromagnétique, on trouve les bolomètres qui utilisent un changement d'origine thermique des propriétés électriques des matériaux constituant le bolomètre telles que la résistance ou la constante diélectrique.

Les bolomètres permettent de mesurer la puissance d'un rayonnement électromagnétique dans le domaine du térahertz ou des rayons infrarouges par conversion du rayonnement en signal électrique. Comme illustré aux figures 1 et 2, un détecteur bolométrique de type résistif comporte une planche bolométrique 1 suspendue au-dessus d'un substrat 2. La planche bolométrique 1 est constituée par une membrane 3 absorbant le

rayonnement électromagnétique et d'un thermistor 4 constitué d'un matériau semi-conducteur thermosensible, dont la caractéristique essentielle est de présenter une variation de résistance électrique lorsque sa température varie. La membrane 3 est suspendue par l'intermédiaire de bras d'isolation thermique 5 fixés au substrat 2 par des points d'ancrage 6. La membrane 3 absorbe le rayonnement incident, le transforme en chaleur et transmet la chaleur à un thermistor 4. L'élévation de température du thermistor 4 induit alors une variation de tension ou de courant, aux bornes du détecteur bolométrique, mesurée par un montage électrique approprié. Des électrodes (non représentées) sont, par exemple, disposées au niveau des points d'ancrage 6. De façon conventionnelle, un circuit de lecture est intégré au substrat 2 et assure l'exploitation des mesures réalisées. Les bras d'isolation thermique 5 isolent thermiquement la membrane 3 vis-à-vis du substrat 2 et améliorent ainsi la sensibilité de la mesure.

Un fonctionnement performant du détecteur bolométrique nécessite trois conditions principales: une faible masse calorifique, une bonne isolation thermique de la membrane 3 vis-à-vis du substrat 2 et une bonne sensibilité de l'effet de conversion de l'échauffement en signal électrique. Les deux premières conditions sont obtenues grâce à une mise en oeuvre en couches minces du détecteur bolométrique.

Des imageurs infrarouges monolithiques fonctionnant à température ambiante sont fabriqués en connectant directement une matrice de détecteurs bolométriques à un circuit de multiplexage en silicium de type CMOS ou CCD.

Le principe de lecture d'un détecteur bolométrique consiste à mesurer la valeur de la résistance du thermistor 4 et ses variations. Lorsque ces variations sont très faibles, en particulier, pour la détection infrarouge (IR), le signal détecté est amplifié au sein du circuit de lecture à travers un étage amplificateur ou intégrateur à fort gain. D'une manière générale, l'étage

intégrateur est privilégié car il réduit intrinsèquement la bande passante et élimine de ce fait le bruit blanc.

Dans le cas de l'intégrateur, le courant issu du détecteur bolométrique et intégré dans l'intégrateur sature rapidement le signal de sortie d'un circuit intégré (en anglais "read out integrated circuit", noté ROIC). Le courant utile contenant l'information de la scène ne représente alors qu'une fraction du courant total intégré. Afin d'augmenter la sensibilité de la lecture, la fraction invariante du courant est classiquement dérivée dans une branche dite « d'ébasage » du circuit qui envoie uniquement la partie variable du courant, correspondant à la scène imagée, vers l'intégrateur.

La figure 3 illustre le principe de lecture d'un dispositif de détection à bolomètres. Le dispositif comporte un bolomètre actif 7 qui absorbe un rayonnement électromagnétique 8 incident et permet la mesure du rayonnement 8. La variation de la résistance du bolomètre actif 7 est représentative de la valeur de ce rayonnement 8. Une lecture en courant est, par exemple, utilisée pour faire cette mesure. Le courant, à la sortie du bolomètre actif 7, comporte une fraction variable et une fraction invariante.

En effet, le dispositif de détection fonctionne en absolu, c'est-à-dire qu'il détecte un signal continu invariant de fond, qui peut gêner la mesure du signal variable utile, qui est, en général, petit devant ce signal de fond. Il est donc souhaitable d'éliminer cette fraction invariante du courant pour obtenir une mesure optimale de la valeur du rayonnement.

Afin d'augmenter la sensibilité de la lecture, la fraction invariante du courant appelée "courant d'offset" est, de préférence, dérivée dans une branche de dérivation, pour n'envoyer que la partie variable du courant, appelée courant utile, vers un intégrateur 9. En termes d'électronique, l'élément qui sert à la branche de dérivation doit être peu bruyant pour engendrer le moins possible de perturbations. Pour cela, la branche de dérivation est réalisée par l'intermédiaire d'une résistance dont la valeur est de l'ordre de grandeur de

celle du bolomètre actif 7. La résistance est connectée à un transistor MOS monté en grille commune, ou montage en injection directe, ce qui permet à la fois de polariser la résistance et de réaliser une adaptation d'impédance entre la résistance et l'étage amplificateur. Une solution classique consiste à utiliser un bolomètre de référence 10 comme résistance de la branche de dérivation, c'est-à-dire un bolomètre 10 qui ne détecte pas le rayonnement électromagnétique 8.

10 La branche de dérivation comporte donc, comme représenté figure 3, un bolomètre de référence 10, qui est rendu aveugle, par un écran de protection 11 placé entre le rayonnement électromagnétique 8 et le bolomètre de référence 10. Le bolomètre de référence 10 est ainsi transformé en bolomètre passif, qui n'absorbe aucun rayonnement et sert de référence. 15 L'efficacité de ce type de dispositif de détection dépend des caractéristiques du bolomètre de référence 10 et de sa capacité à se révéler totalement aveugle.

20 Comme représenté à la figure 4, le document US-A-2007138395 propose un dispositif de détection comprenant un bolomètre actif 7 et un bolomètre de référence 10 réalisés sur un même premier substrat 2a. Des premier et second capots sont élaborés à partir d'un second substrat 2b et scellés au premier substrat 2a par l'intermédiaire d'un matériau de scellement pour 25 coiffer, respectivement, le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10. Le second capot est rendu opaque au rayonnement électromagnétique 8 incident par dépôt d'une couche opaque 11 disposée sur la face externe du second capot, entre le rayonnement électromagnétique 8 incident et le bolomètre de référence 10. 30 Le dispositif de détection décrit présente l'inconvénient d'être volumineux. En effet, l'assemblage par scellement impose d'utiliser des capots ayant des5

dimensions suffisamment élevées pour permettre leur manipulation et répondre aux contraintes mécaniques du dispositif. À titre d'illustration, le dispositif de détection infrarouge présente des capots 2b ayant une épaisseur de cloisons latérales élevée, typiquement, comprise entre 50pm et 100pm et aménageant un espace d important, typiquement de 160pm, entre un plan AA passant par les bolomètres 7 et 10, et un plan BB parallèle au plan AA passant par le capot 2b, pour une longueur d'onde à détecter de 10pm. Une distance importante séparant la couche opaque 11 du plan AA impose, d'une part, d'espacer en conséquence le bolomètre actif 7 du bolomètre de référence 10 et, d'autre part, d'utiliser un écran réfléchissant plus grand que le bolomètre de référence 10. En effet, la couche opaque 11 doit généralement être dimensionnée de manière à être sensiblement plus grande que la surface du bolomètre de référence 10 pour tenir compte de l'angle d'incidence des rayons optiques issus du système de focalisation de la caméra. Les angles d'incidence sont, généralement, compris entre -30° et +30° pour une optique ouverte F/1 correspondant aux objectifs généralement utilisés pour les caméras infrarouges à base de détecteurs à microbolomètres. De même, dans ces conditions de géométrie et compte tenu des angles d'incidence du rayonnement électromagnétique 8, le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10 doivent être espacés d'une distance suffisamment importante pour masquer correctement le bolomètre de référence 7, sans toutefois occulter le bolomètre actif 7.

Ces contraintes de dimension impactent non seulement le coût du dispositif de détection lui-même, mais aussi le coût de l'optique dont le volume dépend de la taille du dispositif de détection. Le facteur coût est d'autant plus marqué pour les dispositifs de détection infrarouge modernes dont on cherche à améliorer la résolution en augmentant le nombre de pixels et qui comportent un grand nombre de bolomètres, 7 et 10.

Par ailleurs, l'opération de scellement est particulièrement délicate et coûteuse car elle consiste à manipuler un ensemble de bolomètres fragiles

et se déroule, généralement, en salle blanche avec des spécifications de propreté contraignantes et coûteuses.

Enfin, l'utilisation d'une couche opaque 11 au-dessus d'un bolomètre de référence ne suffit pas à supprimer de façon optimale le courant d'offset et, par conséquent, ne permet pas de détecter des signaux très faibles. Cet inconvénient est particulièrement dommageable pour les dispositifs d'imagerie IR qui nécessitent l'emploi de forts gains de détection du signal de la scène d'imagerie IR, obtenus par polarisation pulsée de la résistance bolométrique.

Objet de l'invention L'invention a pour but un dispositif de détection permettant une mesure fiable et précise d'un rayonnement électromagnétique et, notamment, une meilleure résolution du signal émis par le dispositif de détection et une sensibilité améliorée.

L'invention a également pour but un dispositif de détection de faible encombrement et peu coûteux.

En particulier, l'invention a pour but un dispositif de détection optimisé comportant un grand nombre de pixels et permettant d'amplifier au mieux un signal de scènes d'imagerie IR, avec des gains élevés et un ébasage du courant d'offset amélioré.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le capot comporte des seconds moyens réflecteurs latéraux inhibant l'émission d'un rayonnement électromagnétique secondaire issu d'une transmission dudit rayonnement électromagnétique par couplage électromagnétique et par le fait que les seconds moyens réflecteurs latéraux prolongent les premiers moyens

réflecteurs et forment un écran réfléchissant continu avec les premiers moyens réflecteurs.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre des modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :

Les figures 1 et 2 représentent, schématiquement et respectivement en vue de dessus et en perspective, un détecteur bolométrique selon l'art antérieur.

La figure 3 représente, schématiquement, le principe de lecture d'un dispositif de détection selon l'art antérieur. - La figure 4 représente, schématiquement et en coupe, un dispositif de détection selon l'art antérieur. - Les figures 5 et 6 représentent, schématiquement et respectivement en coupe et en vue perspective, un premier mode de réalisation particulier de dispositif de détection selon l'invention. Les figures 7 et 8 représentent, schématiquement et en perspective, des variantes du dispositif de détection selon la figure 6. - La figure 9 représente, schématiquement et en perspective, un autre mode de réalisation particulier de dispositif de détection selon l'invention. - Le figure 10 représente, schématiquement et en coupe, un autre mode de réalisation particulier de dispositif de détection selon l'invention. Les figures 11 à 18 représentent, schématiquement et en coupe, les différentes étapes d'un procédé de fabrication du dispositif de détection selon la figure 10. - Les figures 19 à 21 représentent, schématiquement et en coupe, différentes variantes du dispositif de détection selon l'invention. 2966595 s

Les figures 22 et 23 représentent, schématiquement et respectivement en perspective et en coupe, un autre mode de réalisation particulier de dispositif selon l'invention.

5 Description des modes de réalisation particuliers de l'invention

Le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique 8 est, de préférence, un dispositif de détection des IR et des Térahertz (THz).

10 Selon un premier mode de réalisation particulier représenté à la figure 5, un dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique 8 comporte un détecteur actif 7 du rayonnement électromagnétique 8 muni d'un premier élément sensible 12 audit rayonnement électromagnétique 8 et un détecteur de référence 10 comportant un second élément sensible 13 audit 15 rayonnement électromagnétique 8.

Le détecteur de référence 10 est, de préférence, identique au détecteur actif 7 du rayonnement électromagnétique 8. On choisit les caractéristiques de dimensions et/ou les matériaux constitutifs du détecteur de référence 10 de 20 manière à obtenir, pour un rayonnement électromagnétique donné, une réponse en température identique à celle du détecteur actif 7.

Avantageusement, le détecteur actif 7 du rayonnement électromagnétique 8 et le détecteur de référence 10 sont, respectivement, un bolomètre actif 7 du 25 rayonnement électromagnétique 8 et un bolomètre de référence 10.

Le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10 sont, avantageusement, conçus pour offrir une même réponse aux variations de température et aux variations de courant de mesure. La similitude des caractéristiques 30 électriques et thermiques du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10 encore appelée "appairage", permet de soustraire les effets perturbateurs, tant thermiques qu'électriques, pour restituer un signal plus

précis du bolomètre actif 7 par une lecture différentielle du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10.

Avantageusement, chacun des premier et second éléments sensibles, 12 et 13, présente une première face principale, respectivement 14 et 15, en regard du rayonnement électromagnétique 8 incident et une seconde face principale, respectivement 16 et 17. Les premières faces principales 14 et 15 sont, de préférence, parallèles aux secondes faces principales, 16 et 17.

Le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10 sont disposés sur un même substrat 18, à proximité l'un de l'autre et selon un agencement identique de sorte que les premières faces principales, 14 et 15, sont avantageusement dans un même plan P. Le plan P est, de préférence, parallèle au plan principal du substrat 18. Le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10 sont à proximité l'un de l'autre afin de les soumettre au même environnement. Ainsi, le bolomètre de référence 10 est positionné le plus près possible du bolomètre actif 7 sans toutefois le toucher afin d'obtenir une réponse aux perturbations thermiques et électriques identique à celle du bolomètre actif 7. En outre, la proximité des deux bolomètres, 7 et 10, contribue à rendre le dispositif de détection plus compact.

Le substrat 18 est un support classiquement réalisé en silicium. Le substrat 18 assure la rigidité mécanique du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10 et comporte, de préférence, des dispositifs de polarisation et de lecture de la résistance du thermistor (non représentés). Le substrat 18 peut également comporter des composants de multiplexage permettant, notamment dans le cas d'un dispositif de détection IR avec une structure matricielle de plusieurs microbolomètres, de sérialiser les signaux issus des différents microbolomètres et de les transmettre vers un nombre réduit de sorties, afin d'être exploités par un système d'imagerie usuel. La présence conjointe du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10 autorise une lecture différentielle des signaux délivrés par les deux bolomètres, 7 et 10, et

permet d'extraire le signal résultant du rayonnement électromagnétique 8 incident tout en annulant, ou au moins en minimisant, la sensibilité du dispositif de détection aux perturbations électriques et thermiques.

Comme représenté aux figures 5 et 6, le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10, ont avantageusement une structure isolante à microponts de type microbolomètre. Chaque structure comporte classiquement des points d'ancrage 6 et des bras d'isolement thermique 5 (figure 6) afin de minimiser la conduction de la chaleur. La structure à microponts diminue avantageusement le temps de réponse des signaux émis par le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 et améliore le rapport signal/bruit.

Le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 comporte également un capot 19 qui recouvre sans contact le second élément sensible 13 exposé au rayonnement électromagnétique 8. Le capot 19 et le substrat 18 délimitent une cavité 20 dans laquelle est logé le bolomètre de référence 10.

Selon un mode de réalisation particulier, le capot 19 est formé par un côté supérieur 21 et deux côtés latéraux 22 sensiblement perpendiculaires au côté supérieur 21, pour former en U renversé sur le substrat 18 et ouvert à ses deux extrémités.

Le capot 19 prend appui sur le substrat 18 par l'intermédiaire des deux côtés latéraux 22 et recouvre le bolomètre de référence 10 en formant un pont par-dessus le bolomètre de référence 10. Chaque côté latéral 22 présente une face interne continue et une face externe continue. On entend par face externe une face orientée vers l'extérieur du capot 19 en opposition à la face interne orientée vers l'intérieur du capot 19, c'est-à-dire vers la cavité 20.

Il

Les seconds moyens réflecteurs forment au moins les faces internes continues ou les faces externes continues des côtés latéraux 22.

Comme représenté aux figures 5 et 6, le côté supérieur 21 et les deux côtés latéraux 22 forment un pont par-dessus le bolomètre de référence 10. la cavité 20 est ouverte aux deux extrémités du capot 19. Le côté supérieur 21 est, de préférence, parallèle à la première face principale 15 du second élément sensible 13 et présente une face externe continue, en regard du rayonnement électromagnétique 8 incident de manière à masquer le io bolomètre de référence 10 vis-à-vis du rayonnement électromagnétique 8 incident.

Chaque côté latéral 22 a une face externe continue. Les dimensions du capot 19 sont supérieures aux dimensions du bolomètre de référence 10. 15 Bien qu'on emploie le terme de "face externe continue", les faces externes du côté supérieur 21 et des côtés latéraux 22, sont considérées comme continues même en présence d'une ou plusieurs ouvertures 23 traversantes à la condition que chaque ouverture 23 possède de faibles dimensions 20 relativement à la longueur d'onde à détecter. L'ouverture 23 peut avoir différentes formes, par exemple, une forme carrée ou circulaire. Chaque ouverture 23 a une taille inférieure à 1 pm dans sa plus grande dimension, pour atténuer de manière satisfaisante la transmission via l'ouverture 23 du rayonnement 8 incident à l'intérieur du capot 19. 25 Le capot 19 aménage au-dessus de la première face principale 15 du second élément sensible 13 un espace vide. L'espace vide est avantageusement peu important afin de diminuer au maximum le volume du dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8. L'espace vide 30 sépare la première face principale 15 du capot 19 d'une distante d, avantageusement, comprise entre 0,5pm et 5pm, de préférence, supérieure ou égale à 0,5 dam et strictement inférieure à 2pm. En particulier, la distante d

sépare la première face principale 15 de la face interne du côté supérieur 21 du capot 19.

Le capot 19 comporte des premiers moyens réflecteurs et des seconds moyens réflecteurs latéraux. Les premiers et seconds moyens réflecteurs peuvent être constitués par des réflecteurs, par exemple, formés par une couche métallique.

Selon le mode de réalisation particulier représenté aux figures 5 et 6, les premiers moyens réflecteurs constituent le côté supérieur 21 du capot 19 et les seconds moyens réflecteurs constituent les côtés latéraux 22. Les seconds moyens réflecteurs latéraux prolongent les premiers moyens réflecteurs et forment un écran réfléchissant continu avec les premiers moyens réflecteurs.

Le capot 19 est entièrement constitué par l'écran réfléchissant continu. Le capot 19 formant écran réfléchissant peut être constitué par une couche mince réfléchissante d'au moins un matériau fortement opaque au rayonnement électromagnétique 8 considéré. Pour éviter la formation d'images fantômes dues à un capot 19 insuffisamment opaque et une sensibilité résiduelle du bolomètre de référence 10 au rayonnement électromagnétique 8, les facteurs d'atténuation du rayonnement électromagnétique 8 incident sont, de préférence, compris entre environ 60dB à 80dB. Une couche métallique ayant une faible résistivité et une épaisseur adéquate permet de garantir une réflexion suffisante du rayonnement électromagnétique 8 incident de manière à le dévier vers l'extérieur du capot 19.

Le capot 19 peut, avantageusement, être constitué par une couche métallique d'au moins un matériau métallique choisi parmi l'aluminium, le titane, l'or, le nickel, le tantale, le tungstène, le molybdène, les nitrures et

siliciures de ceux-ci et leurs alliages. À titre d'exemple, on peut citer le siliciure de tungstène (WSi) et le nitrure de titane (TiN).

L'écran réfléchissant continu est, de préférence, une couche mince métallique ayant une épaisseur moyenne comprise entre 100nm et 1000nm et une résistivité comprise entre 1 pû.cm et 500 pû.cm.

Alternativement, l'écran réfléchissant continu est constitué par des réflecteurs polymères métalliques ou des réflecteurs de type filtre de Bragg, classiquement, constitués par une alternance de deux couches de matériaux d'indices de réfraction différents.

Les premiers moyens réflecteurs sont destinés à réfléchir le rayonnement électromagnétique 8 incident. Les premiers moyens réflecteurs évitent la transmission du rayonnement électromagnétique 8 à travers le capot 19 jusqu'au bolomètre de référence 10. Ainsi, les premiers moyens réflecteurs masquent le bolomètre de référence 10 qui devient insensible au rayonnement électromagnétique 8 incident.

En revanche, les seconds moyens réflecteurs latéraux sont destinés à inhiber l'émission d'un rayonnement électromagnétique secondaire issu d'une transmission du rayonnement électromagnétique 8 par couplage électromagnétique.

En effet, pour un dispositif de détection de l'art antérieur représenté à la figure 4, lorsque l'espace qui sépare la couche opaque 11 du bolomètre de référence 10 devient inférieur à la longueur d'onde à détecter, un couplage électromagnétique important survient entre les bords de la couche opaque 11 du second substrat 21) formant capot et le bolomètre de référence 10. Ce couplage électromagnétique est négligeable dans le cas du document US-A-20070138395 compte tenu de la distance de 160pm qui sépare la couche opaque 11 du bolomètre de référence 10. En revanche, le couplage

électromagnétique devient déterminant lorsque l'espace vide est faible, notamment compris entre 0,5pm et 5pm, comparativement à la longueur d'onde à détecter, de l'ordre de 10pm pour un rayonnement 8 infrarouge thermique. Ce couplage se traduit par une transmission non souhaitable du rayonnement électromagnétique 8 incident, vers l'intérieur du capot 19 en direction du bolomètre de référence 10. Le rayonnement électromagnétique 8 transmis à l'intérieur du capot constitue alors un rayonnement électromagnétique secondaire qui perturbe la mesure. Le rayonnement électromagnétique secondaire a pour origine des ondes de surface de type plasmons, qui interviennent sous l'effet du rayonnement électromagnétique 8 incident au niveau des premiers moyens réflecteurs du côté supérieur 21 du capot 19 qui agissent comme une cavité Perot-Fabry latérale. L'énergie des ondes de surface absorbées par la cavité Perot-Fabry est émise sous la forme d'un rayonnement électromagnétique secondaire qui se couple avec les modes de résonance de la cavité Perot-Fabry latérale. Le rayonnement électromagnétique secondaire est alors important dans la cavité Pérot-Fabry latérale et l'énergie confinée est absorbée par le bolomètre de référence 10. La présence de seconds moyens réflecteurs 22 latéraux permet de supprimer cet inconvénient en inhibant le rayonnement électromagnétique secondaire. Les seconds moyens réflecteurs 22 latéraux dirigent l'énergie du rayonnement électromagnétique secondaire vers le substrat 18 et l'empêchent de pénétrer à l'intérieur du capot 19.

Selon une variante représentée aux figures 7 et 8, le capot 19 présente des rebords 24 le long de chaque extrémité des côtés latéraux 22, formant un appui sur le substrat 18.

Comme représenté à la figure 7, les rebords 24 peuvent être formés par un retour horizontal du capot 19 formant zone d'appui. Comme représenté à la figure 8, les rebords 24 peuvent, alternativement, être constitués par un premier retour horizontal formant zone d'appui sur le30

substrat 18 et se prolongeant vers le haut (en haut à la figure 8) par une seconde partie jusqu'à hauteur de coté supérieur 21 du capot 19, pour se terminer par une troisième partie formant un retour horizontal, essentiellement, dans le même plan que le coté supérieur 21. La réalisation d'un tel capot 19 est, avantageusement, effectuée par des techniques classiques de dépôts et de gravures de couches minces.

Selon un second mode de réalisation particulier représenté à la figure 9, le capot 19 encapsule entièrement le bolomètre de référence 10 situé dans la 1 o cavité 20. Le capot 19 recouvre entièrement le bolomètre de référence 10, sans être en contact avec celui-ci. Le capot 19 forme ainsi une capsule qui aménage une cavité 20 fermée, éventuellement, hermétique dans laquelle est disposé le bolomètre de référence 10 (figure 9). La cavité 20 fermée est délimitée par le capot 19 en partie haute (en haut à la figure 9) et par le 15 substrat 18 en partie basse (en bas à la figure 9).

Comme représenté à la figure 9, le capot 19 peut comporter un rebord 24 formant appui sur le substrat 18 qui s'étend sur une partie du substrat 18. Le rebord 24 est présent tout autour du capot 19 améliorant ainsi l'adhérence et, 20 éventuellement, l'étanchéité du capot 19.

Selon un troisième mode de réalisation particulier représenté à la figure 10, le dispositif de détection diffère des modes de réalisation particuliers décrit ci-dessus en ce que le capot 19 comporte une couche structurelle 25 25 supplémentaire disposée entre l'écran réfléchissant continu et la cavité 20. Le capot 19 est formé par une paroi externe et une paroi interne, la paroi externe étant en partie distincte de la paroi interne. En effet, la paroi externe du capot 19 constitue l'écran réfléchissant continu et la couche structurelle 25 constitue une partie de la paroi interne du capot 19. En particulier, le côté 30 supérieur 21 est constitué par un empilement de deux couches formées par les premiers moyens réflecteurs et la couche structurelle 25. La couche structurelle 25 et les premiers moyens réflecteurs sont situés, de préférence,

parallèlement à la première face principale 15 du second élément sensible 13.

Un mode particulier de réalisation d'un tel dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique 8 va être décrit plus en détail au regard des figures 11 à 18. Pour en faciliter son exposé, cette description vise avant tout un dispositif de détection adapté au rayonnement infrarouge, mais elle pourra être appliquée à d'autres types de rayonnements, moyennant des adaptations mineures qui relèvent de l'art connu.

Comme représenté à la figure 11, le procédé de fabrication d'un dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 selon la figure 9 comporte la réalisation de plots métalliques 26 de liaison à partir d'un substrat 18 en silicium contenant un circuit de lecture (non représenté) déjà achevé, obtenu selon tout procédé connu de la microélectronique silicium. Les plots métalliques 26 de liaison permettent de réaliser les connexions électriques entre d'une part les dispositifs électroniques du circuit de lecture et d'autre part le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10. Une couche de passivation 27 isolante recouvre, classiquement, le substrat 18 tout en aménageant des parties non recouvertes 28 au niveau des plots métalliques 26 de liaison.

Comme représenté à la figure 12, une couche métallique, par exemple en aluminium, est avantageusement déposée et définie par photolithographie puis gravure selon tout procédé connu, afin de réaliser deux réflecteurs infrarouges, 29a et 29b, en surface du circuit de lecture. Une première couche sacrificielle 30, classiquement en polyimide, est ensuite étendue et éventuellement recuite.

Comme représenté à la figure 13, des planches bolométriques 31a et 31b, respectivement, du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10 sont construites sur la première couche sacrificielle 30 selon tout procédé connu.

Les planches bolométriques 31a et 31b comportent, respectivement, les premier et second éléments sensibles, 12 et 13. La première couche sacrificielle 30 qui est enlevée in fine permet de prévoir un espace séparant chaque réflecteur 29a et 29b, respectivement, de la planche bolométrique 31a et 31b. Les planches bolométriques, 31a et 31b, se trouvent ainsi isolées thermiquement du circuit de lecture. L'espace est adapté de manière à réaliser une cavité résonnante quart d'onde, par exemple de l'ordre de 2,5pm pour détecter une gamme de longueurs d'onde centrée sur 10pm.

Comme représenté à la figure 14, une seconde couche sacrificielle 32, avantageusement, de la même nature que la première couche sacrificielle 30, est étendue au-dessus du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10. La seconde couche sacrificielle 32 sur laquelle est construit le capot 19 et qui est enlevée in fine, permet de prévoir l'espace vide, défini précédemment, entre la première face principale 15 du bolomètre de référence 10 et le capot 19. La distance d qui sépare le capot 19 de la première face principale 15 du second élément sensible 13 correspond à l'épaisseur de la seconde couche sacrificielle 32 comprise, de préférence, entre environ 0,5pm à 5pm. La création d'un espace vide in fine assure une isolation thermique importante entre la première face principale 15 et le capot 19.

Comme représenté à la figure 14, une couche structurelle 25 est ensuite réalisée, selon tout procédé connu. La couche structurelle 25 est, par exemple, obtenue par dépôt d'une première couche 33 en silicium amorphe ou en aluminium à la surface de la seconde couche sacrificielle 32 suivi par une photolithographie et une gravure. La gravure de la première couche 33 est réalisée en épargnant au moins les zones localisées au-dessus du bolomètre actif 7 et du bolomètre de référence 10. A l'issue de cette étape, la couche structurelle 25 et la première couche 33 résiduelle sont obtenues à la surface de la seconde couche sacrificielle 32.

Comme représenté à la figure 15, la couche structurelle 25 et la première couche 33 résiduelle servent ensuite de masque dur pour graver plus aisément, à l'aplomb, les première et seconde couches sacrificielles, 30 et 32, jusqu'au substrat 18. La gravure forme ainsi un évidemment 34 conformément à la forme souhaitée du capot 19. En particulier, pour obtenir un capot 19 qui encapsule entièrement le bolomètre de référence 10 et forme une cavité 20 fermée, l'évidemment 34 peut être constitué par une tranchée continue qui entoure le bolomètre de référence 10 et qui traverse toute l'épaisseur des première et seconde couches sacrificielles, respectivement 30 et 32. En revanche, pour obtenir un capot 19 sous forme d'un pont ayant un côté supérieur 21 et deux côtés latéraux 22, l'évidemment 34 peut être constitué par deux tranchées en substance parallèles, de part et d'autre du bolomètre de référence 10 (à droite et à gauche à la figure 15).

Les conditions de gravure sont adaptées pour obtenir des flancs de gravure avec peu de surplomb, notamment à l'interface entre la couche structurelle 25 et la seconde couche sacrificielle 32. Pour cela, une gravure ionique réactive (en anglais "reactive-Ion etching, notée RIE) est préférée. À titre d'exemple, la gravure d'une première couche 30 en polyimide de 2,5pm d'épaisseur et d'une seconde couche en polyimide de 2pm d'épaisseur peut être obtenue, en limitant ledit surplomb, dans les conditions de RIE suivantes : ^ Température ambiante : 300K environ ^ Pression comprise entre 3 mTorrs et 30 mTorrs ^ Débit d'oxygène compris entre 10 cm3/min et 100 cm3/min ^ Débit d'argon ou d'azote compris entre 10cm3/min et 100cm3/min ^ Fréquence d'excitation plasma 440KHz ou 13,56MHz ^ Puissance de génération du plasma comprise entre 100 W et 1000 W Comme représenté sur la figure 16, une seconde couche 35 réfléchissante, de préférence, métallique est ensuite déposée, selon tout procédé connu, de manière à couvrir la couche structurelle 25 ainsi que les zones épargnées de 19

la première couche 33. La seconde couche 35 couvre, également, le flanc et le fond de l'évidemment 34. Le recouvrement de la couche structurelle 25 permet de réaliser le côté supérieur 21 du capot 19. Le recouvrement du ou des flancs de l'évidemment 34 forme le ou les côtés latéraux 22 du capot 19.

Le recouvrement du ou des flancs de l'évidement 34 par ce dépôt métallique est particulièrement important pour garantir une bonne opacité du capot 19 vis-à-vis du rayonnement électromagnétique secondaire. En effet, le ou les côtés latéraux 22 constituent les seconds moyens réflecteurs du dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 et forment un écran protecteur vis-à-vis du rayonnement électromagnétique secondaire rendant le détecteur insensible à ce type de rayonnement secondaire. Outre l'obtention de flancs de gravure sans surplomb, le dépôt d'une seconde couche 35 réfléchissante de type conforme est préféré car cette caractéristique participe à l'efficacité de l'écran réfléchissant continu et à l'amélioration de la protection du bolomètre de référence 10.

La présence d'une couche structurelle 25 permet de définir plus aisément, par des techniques connues de masque dur, les flancs des première et seconde couches sacrificielles, 30 et 32, sur lesquels s'appuient les côtés latéraux 22.

À titre d'exemple, une seconde couche 35 métallique conforme peut être obtenue par dépôt LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) d'une couche mince de siliciure de tungstène (WSi) d'épaisseur comprise entre 100nm et 500nm, de résistivité de l'ordre de 200pQ.cm, avec les plages déjà décrites ci-dessus correspondant aux conditions de dépôt dont un point particulier est repris ici à titre d'exemple : ^ Température de 250°C ^ Pression de 0,8 Torr ^ Débit d'hexafluorure de tungstène (WF6) de 1,4cm3/min ^ Débit de silane (SiH4) de 300cm3/min ^ Débit d'argon (Ar) de 250 cm3/min Alternativement, d'autres couches 35 métalliques peuvent être utilisées, par exemple, des couches 35 de nitrure de titane (TiN), de molybdène (Mo), de tantale (Ta), de titane (Ti), de nikel (Ni), toutes préférentiellement déposées par LPCVD. Des secondes couches 35 métalliques déposées par décomposition chimique assistée par plasma (en anglais "Plasma-enhanced chemical vapor deposition", noté PECVD) peuvent également convenir néanmoins la propriété de conformité étant moindre, ce dépôt nécessite alors la réalisation d'une épaisseur des secondes couches 35 métalliques io plus importante.

Comme représenté à la figure 17, la première couche 33 épargnée et la seconde couche 35 métallique sont gravées en regard de l'emplacement du bolomètre actif 7 et sont conservées en regard du bolomètre de référence 15 10, à l'exception éventuellement d'une ou plusieurs zones de dimensions inférieures à 1Nm correspondant à la ou les ouvertures 23 destinées à faciliter l'évacuation ultérieure des première et seconde sacrificielles, 30 et 32. 20 Les conditions de gravure sont définies pour permettre l'enlèvement de la première couche 33 épargnée et la seconde couche 35 métallique au-dessus du bolomètre actif 7 et donner la forme finale au capot 19, y compris la forme du rebord 24.

25 Comme représenté à la figure 18, les première et seconde couches sacrificielles, respectivement 30 et 32, sont finalement éliminées par une étape de gravure chimique en phase gazeuse, notamment à travers l'ouverture 23. Cette étape permet aux espèces réactives de gravure et aux résidus de gravure de communiquer entre l'intérieur et l'extérieur du capot 30 19. L'élimination des première et seconde couches sacrificielles, respectivement 30 et 32, permet de libérer la cavité 20 du capot 19 et l'espace vide entre le second élément sensible 13 et le capot 19. 21 À l'issue de cette ultime étape de gravure, on dispose d'un bolomètre actif 7 et d'un bolomètre de référence 10 rendu insensible aux rayonnements électromagnétiques incident 8 et secondaire.

Selon un quatrième mode de réalisation représenté à la figure 19, le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 se distingue du troisième mode de réalisation particulier décrit ci-dessus par le fait que le capot 19 comporte une paroi support 36 transparente au rayonnement électromagnétique 8 prenant appui sur le substrat 18 et disposée entre l'écran réfléchissant 37 continu et la cavité 20. La paroi support 36 contribue à la solidité du capot 19.

Comme représenté à la figure 19, la paroi support 36 est en contact avec la couche structurelle 25. Le côté supérieur 21 du capot 19 est, avantageusement, formé par un empilement de trois couches correspondant, en partant de l'extérieur du capot 19 vers la cavité 20, aux premiers moyens réflecteurs, à la partie supérieure de la paroi support 36 et à la couche structurelle 25. Les premiers moyens réflecteurs forment la partie supérieure de l'écran réfléchissant 37 continu.

La paroi support 36 est, de préférence, constituée par un matériau choisi parmi le silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe, le germanium monocristallin, polycristallin ou amorphe et les alliages silicium/germanium (SiGe). Pour un rayonnement électromagnétique 8 infrarouge, la paroi support 36 est formée par au moins un matériau diélectrique choisi parmi le silicium, le germanium, le sulfure de zinc, le séléniure de zinc, les oxydes de silicium et les oxy-nitrures de silicium.

La paroi support 36 est disposée entre l'écran réfléchissant 37 continu et la couche structurelle 25.

Les côtés latéraux 22 du capot 19 sont constitués par l'empilement de deux couches correspondant aux seconds moyens réflecteurs et les parties latérales de la paroi support 36. Les faces externes continues des deux côtés latéraux 22 sont constituées par les seconds moyens réflecteurs. Ainsi, les seconds moyens réflecteurs forment les parties latérales de l'écran réfléchissant 37 continu.

La paroi interne du capot 19 est, par conséquent, constituée par les parties latérales de la paroi support 36 et de la couche structurelle 25, et la paroi externe du capot est constituée par l'écran réfléchissant 37 continu.

Comme représenté à la figure 19, la paroi externe formant l'écran réfléchissant 37 continu ne rejoint pas le substrat 18 du fait de la présence de la paroi support 36 qui s'interpose entre l'écran réfléchissant 37 continu et le substrat 18, au niveau du rebord 24 et forme une arête 38 susceptible de créer un rayonnement électromagnétique secondaire par couplage électromagnétique.

Pour atténuer ce couplage électromagnétique et éviter le rayonnement électromagnétique secondaire, la paroi support 36 a, avantageusement, une faible épaisseur comprise entre 10nm à 500nm.

Selon une variante représentée à la figure 20, le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique 8 comporte un capot additionnel 39 transparent au rayonnement électromagnétique 8 dans lequel est logé le bolomètre actif 7. Le capot additionnel 39 transparent est muni éventuellement d'une couche structurelle 25 identique à celle décrit précédemment mais en choisissant un ou plusieurs matériaux transparents au rayonnement électromagnétique 8. Le capot additionnel 39 transparent et la paroi support 36 forment, de préférence, une unique et même couche constituée par un ou plusieurs matériaux transparents au rayonnement électromagnétique 8. 23 La réalisation du capot additionnel 39 transparent apporte des avantages au dispositif de détection sans grever significativement le coût de réalisation du dispositif de détection, dans la mesure où la réalisation du capot additionnel 39 transparent peut être effectuée en même temps que la paroi support 36 qui fait déjà partie du procédé de réalisation du dispositif, selon des techniques collectives connues de la microélectronique. La présence d'un capot additionnel 39 transparent permet, avantageusement, de protéger le bolomètre actif 7 présentant une structure suspendue fragile. Le capot additionnel 39 transparent isole les bolomètres 7 et 10 de l'environnement extérieur et permet, notamment, de nettoyer le dispositif de détection par des procédés standards de soufflage ou de lavage qui sont impossibles en l'absence de capot 39. Dans ces conditions, la mise en boîtier du dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 devient standard et ne nécessite pas d'être réalisée en salle ultra-propre de type salle blanche comme c'est le cas pour les dispositifs de détection non nettoyables. Il en résulte une réduction significative des coûts de production. Par ailleurs, la présence d'un capot additionnel 39 selon cette variante, permet d'enfermer sous vide le bolomètre actif 7 et le bolomètre de référence 10 en utilisant des procédés connus de micro- encapsulation sous vide, en particulier, le procédé de micro-encapsulation décrit dans l'article « Innovative on-chip packaging applied to uncooled IRFPA » de G. Dumont et al., publié dans le Proceedings de la conférence SPIE « Infrared Technology and Applications XXXIV », Vol. 6940, pages 1 Y-1 à 1Y-6 (2008), ou dans la demande de brevet FR-A-2822541. La sensibilité des

bolomètres, 7 et 10, du dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique 8 est sensiblement améliorée par un fonctionnement sous vide.

Un orifice d'évacuation (non représenté) par exemple sous forme d'une chicane comme décrite dans l'article précité permet l'élimination des couches sacrificielles via l'ouverture 23 et est scellé par dépôt d'une ou plusieurs couches minces constituant le capot additionnel 39. L'écran réfléchissant 37 continu est réalisé selon un procédé identique au troisième mode de io réalisation particulier. On notera néanmoins que la taille de l'ouverture 23 devient comparativement au troisième mode de réalisation particulier décrit ci-dessus, un paramètre qui affecte peu l'efficacité du dispositif et peut, de ce fait, être supérieure à 1pm.

15 Selon une autre variante non représentée, la paroi support 36 est ouverte au niveau du rebord 24 du capot 19 par gravure localisée, pour supprimer la présence de l'arête 38 et de manière à mettre en contact direct les seconds moyens réflecteurs latéraux des côtés latéraux 22 avec le substrat 18.

20 Selon une autre variante non représentée, le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 diffère principalement du quatrième mode de réalisation particulier en ce que la paroi externe du capot 19 est constituée par la paroi support 36. L'écran réfléchissant 37 continu est disposé entre la paroi support 36 et la cavité 20, par exemple entre la paroi 25 support 36 et la couche structurelle 25, et prend directement appui sur le substrat 18.

Selon un cinquième mode de réalisation particulier représenté à la figure 21, le capot 19 présente une paroi interne constituée par une couche absorbante 30 40. La couche absorbante 40 est destinée à absorber au moins les radiations thermiques émises par le second élément sensible 13 du bolomètre de référence 10 de sorte que la cavité 20 constitue une cavité absorbante. 25 La couche absorbante 40 est, avantageusement, formée par au moins un matériau absorbant métallique poreux choisi parmi l'or noir, le platine, l'argent et le chrome. L'or noir et le platine sont couramment utilisés dans le domaine des dispositifs de détection pyroélectriques ou thermopiles et l'argent et le chrome pour élaborer les absorbeurs noirs.

La thermalisation du bolomètre est une conséquence de la paroi interne constitué par un corps noir.

Alternativement, la couche absorbante 40 est formée par au moins un matériau polymère contenant du graphite. Les matériaux polymères contenant du graphite peuvent absorber jusqu'à 80% entre 2pm et 20pm de longueur d'onde. Le terme polymère couvre, également, les résines polymères de type époxy, polyimide et les résines photosensibles.

Pour améliorer la capacité d'absorption de la couche absorbante 40, cette dernière peut également être réalisée sous forme d'une multicouche et/ou comporter plusieurs matériaux absorbants de nature différente. Le bolomètre de référence 10 ayant le capot 19 décrit ci-dessus présente alors une résistance thermique identique ou, au moins, comparable à celle du bolomètre actif 7.

25 Selon un sixième mode de réalisation particulier, le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 comporte une pluralité de bolomètres de référence 10. Le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 peut 30 comporter une pluralité de détecteurs de référence 10 et une pluralité de capots 19. En particulier, le dispositif de détection du rayonnement20 2s

électromagnétique 8 peut comporter au moins deux capots 19 recouvrant chacun indépendamment un détecteur de référence 10. Chaque détecteur de référence 10 peut, avantageusement, être recouvert par un capot 19.

Selon un mode de réalisation particulier représenté aux figures 22 et 23, le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 peut comporter une pluralité de détecteurs de référence 10 et un capot 19. Comme représenté à la figure 22, le capot 19 recouvre la pluralité de bolomètres de référence 10 et aucun bolomètre actif 7. Le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 peut comporter au moins trois bolomètres actifs 7.

Les bolomètres actifs 7 et les bolomètres de référence 10 sont agencés sur le substrat 18 sous forme d'un réseau de lignes et de colonnes. Chaque bolomètre de référence 10 est placé sur le substrat 18 en tête d'une ligne et/ou d'une colonne du réseau.

La pluralité de bolomètres de référence 10 est logée dans une unique cavité 20. Le capot 19 recouvre uniquement les bolomètres de référence 10 disposés sur une même ligne ou une même colonne du réseau. Le capot 19 est constitué par un côté supérieur 21 et deux côtés latéraux 22 aménageant une cavité 20 unique recouvrant les bolomètres de référence 10 et formant comme décrit précédemment un U renversé, ouvert à deux extrémités. Le coté supérieur 21 et les côtés latéraux 22 doivent être suffisamment longs pour prévoir un dépassement au niveau des extrémités du U renversé. En effet, le capot 19 doit couvrir en dépassant les premier et dernier bolomètres de référence 10 situés en tête de ligne ou colonne, de manière à supprimer ou, au moins, réduire le couplage électromagnétique susceptible de se produire aux extrémités du capot 19. 27

Les bolomètres actifs 7 d'une même ligne ou d'une même colonne sont lus simultanément et conjointement avec le bolomètre de référence 10 commun à la ligne ou à la colonne et localisé en tête de ligne ou de colonne.

Comme représenté à la figure 22, le nombre de bolomètres de référence 10 est, de préférence, inférieur au nombre de bolomètres actifs 7, pour permettre une lecture différentielle en ligne avec duplication du signal délivré par un bolomètre de référence 10 en tête de ligne. La duplication du signal délivré par le bolomètre de référence 10 situé en tête de ligne est redistribuée en direction des bolomètres actifs 7 de la ligne considérée, afin de réaliser l'opération de lecture différentielle, une ligne à la fois. Ce dispositif de duplication et de redistribution peut être réalisé par un montage électronique selon tout procédé connu, par exemple, par un circuit à miroir de courant qui peut avantageusement être intégré sur le substrat 18 en silicium.

Pour chacune des lignes du réseau du dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8, les signaux épurés résultant de la lecture différentielle des bolomètres actifs 7 d'une part et du signal dupliqué des bolomètres de référence 10 d'autre part, sont respectivement transmis à des moyens de traitement du signal (non représentés). Les moyens de traitement du signal peuvent, par exemple, être constitués par des amplificateurs, des échantillonneurs ou des multiplexeurs localisés, de préférence, en pied de colonne (figure 22), de manière à leur prévoir une grande surface relativement à la surface du bolomètre actif 7 du réseau, ce qui permet d'offrir un faible niveau de bruit.

Après la lecture de la première ligne, le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique 8 procède à la lecture simultanée des bolomètres actifs 7 de la seconde ligne, conjointement avec le bolomètre de référence 10 de la seconde ligne et ainsi de suite pour toutes les lignes du 28

dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8. Une lecture en colonne, basée sur le même principe, est également possible.

La lecture synchrone permet de compenser les sources de perturbations aléatoires qui fluctuent au cours du temps, comme le bruit électronique de mode commun qui affecte la précision du courant de mesure, de manière différente à chaque instant, mais de manière commune pour le bolomètre actif 7 et pour le bolomètre de référence 10. Les bolomètres actifs 7 et les bolomètres de référence 10 sont lus uniquement une fois pour réaliser une image et connaissent donc le même cycle de lecture en configuration de lecture pulsée.

Selon une variante non représentée, il peut être envisagé de dupliquer le nombre de bolomètres de référence 10 et d'intégrer plusieurs bolomètres de référence 10 en tête de ligne et/ou tête de colonne, pour extraire un signal moyen peu bruyant, au lieu d'un seul bolomètre de référence 10. À titre d'exemple, le réseau peut comporter huit bolomètres de référence 10 par tête de ligne, pour limiter le bruit global généré par les bolomètres de référence 10. Au titre d'un autre exemple, le réseau peut comporter, par ligne, quatre bolomètres de référence 10 en tête de ligne et quatre bolomètres de référence 10 en bout de ligne, pour limiter les non-uniformités spatiales introduites par les imperfections d'appairage entre les bolomètres actifs 7 et les bolomètres de référence 10 et contribuer à améliorer la qualité de la lecture différentielle du dispositif de détection. Les bolomètres de référence 10 délimitent ainsi les bolomètres actifs 7 localisés au centre du réseau.

Le réseau peut comprendre plusieurs milliers de bolomètres de référence 10 pour lire efficacement une matrice de 640 x 480 bolomètres actifs 7 constituant, par exemple, les pixels d'un dispositif de détection IR, en mode de lecture différentielle.

Selon une variante représentée à la figure 23, le capot 19 possède au moins une paroi de séparation interne 41 disposée entre deux bolomètres de référence 10 adjacents de manière à ce que le capot 19 délimite avec le substrat 18 plusieurs cavités 20 dans chacune desquelles est logé un unique bolomètre de référence 10. Tous les bolomètres de référence 10 connaissent alors strictement le même environnement.

Le capot 19 permet, avantageusement, d'aménager un environnement strictement identique pour chaque bolomètre de référence 10 quelle que soit leur situation au sein du réseau. En effet, les bolomètres de référence 10 placés en bordure des côtés latéraux 22 du capot 19 encapsulant plusieurs colonnes de bolomètres de référence 10 peuvent, éventuellement, être sujet à des variations minimes des procédés de fabrication. Ces variations les différentient alors des bolomètres de référence 10 placés à distance des côtés latéraux 22 du capot 19. Le défaut d'uniformité des propriétés des bolomètres de référence 10 encapsulés par le capot 19 est néfaste au fonctionnement du dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8. On introduit, par conséquent, une ou plusieurs parois internes 41 pour éviter le défaut d'uniformité.

Comme représenté à la figure 23, la paroi de séparation interne 41 forme, avantageusement, avec la paroi support 36 une unique et même couche réalisée en une seule étape selon tout procédé connu.

Selon une variante non représentée, le dispositif de détection du rayonnement électromagnétique 8 comporte plusieurs bolomètres actifs 7 et autant de bolomètres de référence 10 que de bolomètres actifs 7, évitant la duplication du signal provenant des bolomètres de référence 10.

Le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique selon l'invention est remarquable car il permet de supprimer les effets néfastes du rayonnement électromagnétique secondaire et d'optimiser, par conséquent, 30

l'ébasage du courant d'offset. En particulier, le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique selon l'invention évite toute formation d'images fantômes due à une sensibilité résiduelle des bolomètres de référence et à un capot insuffisamment opaque. Le dispositif de détection selon l'invention permet une lecture différentielle synchrone du bolomètre actif et du bolomètre de référence avec un bon appairage. En particulier, le dispositif selon l'invention est avantageux en ce qu'il permet de soustraire les effets perturbateurs, tant thermiques qu'électriques, pour restituer un signal plus précis, sans présenter les inconvénients de volume, de complexité de fabrication et de coût de fabrication de l'art antérieur.

Contrairement au dispositif de détection de l'art antérieur, le dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique selon l'invention permet d'obtenir un dispositif avec un encombrement réduit. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse pour les dispositifs de détection IR avec un nombre de pixels élevés.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique comportant sur un même substrat (18) : - au moins un détecteur actif (7) du rayonnement électromagnétique (8) muni d'un premier élément sensible (12) audit rayonnement (8), - au moins un détecteur de référence (10) comportant un second élément sensible (13) audit rayonnement électromagnétique (8) et, - un capot (19) muni de premiers moyens réflecteurs réfléchissant le rayonnement électromagnétique (8) incident, ledit capot (19) recouvrant sans contact le second élément sensible (13) et délimitant avec le substrat (18) une cavité (20) dans laquelle est logé le détecteur de référence (10), dispositif caractérisé en ce que le capot (19) comporte des seconds moyens réflecteurs latéraux inhibant l'émission d'un rayonnement électromagnétique secondaire issu d'une transmission dudit rayonnement électromagnétique (8) par couplage électromagnétique et en ce que les seconds moyens réflecteurs latéraux prolongent les premiers moyens réflecteurs et forment un écran réfléchissant (37) continu avec les premiers moyens réflecteurs.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (19) est constitué par l'écran réfléchissant (37) continu.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (19) comporte une paroi externe constituée par l'écran réfléchissant (37) continu.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capot (19) comporte une paroi support (36) transparente au rayonnement électromagnétique (8) prenant appui sur le substrat (18) et disposée entre l'écran réfléchissant (37) continu et la cavité (20).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (19) comporte une paroi externe constituée par une paroi support (36) 31 30 32 transparente au rayonnement électromagnétique (8) et en ce que l'écran réfléchissant (37) continu est disposé entre la paroi support (36) et la cavité (20) et prend directement appui sur le substrat (18).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la paroi support (36) est constituée par un matériau choisi parmi le silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe, le germanium monocristallin, polycristallin ou amorphe, les alliages silicium/germanium, le sulfure de zinc, le séléniure de zinc, les oxydes de silicium et les oxy-nitrures de silicium.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le capot (19) comporte une couche structurelle (25) disposée entre l'écran réfléchissant (37) continu et la cavité (20).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le capot (19) prend appui sur le substrat (18) par l'intermédiaire de deux côtés latéraux (22) et recouvre le détecteur de référence (10) en formant un pont par-dessus ledit détecteur (10), en ce que chaque côté latéral (22) présente une face interne continue et une face externe continue et en ce que les seconds moyens réflecteurs forment au moins les faces internes continues ou les faces externes continues des côtés latéraux (22).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le capot (19) encapsule entièrement le détecteur de référence (10) et en ce que la cavité (20) est fermée.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le second élément sensible (13) présente une première face principale (15) en regard du rayonnement électromagnétique (8) incident et une seconde face principale (17) en regard du substrat (18) et en ce que le capot (19) aménage au-dessus de la première face principale (15) un espace vide séparant ladite première face principale (15) du capot (19) d'une 33 distance d comprise entre 0,5pm et 5pm, de préférence, supérieure ou égale à 0,5pm et strictement inférieure à 2pm.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 10, caractérisé en ce que l'écran réfléchissant (37) continu est constitué par une couche métallique d'au moins un matériau métallique choisi parmi l'aluminium, le titane, l'or, le nickel, le tantale, le tungstène, le molybdène, les nitrures et les siliciures de ceux-ci et leurs alliages.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comporte une pluralité de détecteurs de référence (10) et au moins deux capots (19) recouvrant chacun indépendamment un détecteur de référence (10).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comporte une pluralité de détecteur de référence (10) et en ce que le capot (19) recouvre une pluralité de détecteurs de référence (10) et aucun détecteur actif (7).
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la pluralité de détecteur de référence (10) est logée dans l'unique cavité (20).
15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le capot (19) possède au moins une paroi de séparation interne (41) disposée entre deux détecteurs de référence (10) adjacents de manière à ce que le capot (19) délimite avec le substrat (18) plusieurs cavités (20) dans chacune desquelles est logé un unique détecteur de référence (10).
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs détecteurs actifs (7) du rayonnement électromagnétique (8) et en ce qu'il comporte autant de détecteurs de référence (10) que de détecteurs actifs (7). 34
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois détecteurs actifs (7), en ce que le nombre de détecteurs de référence (10) est inférieur au nombre de détecteurs actifs (7) et en ce que les détecteurs actifs (7) et les détecteurs de référence (10) sont agencés sur le substrat (18) sous forme d'un réseau de lignes et de colonnes, chaque détecteurs de référence (10) étant placé sur le substrat (18) en tête d'une ligne et/ou d'une colonne du réseau.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le capot (19) recouvre uniquement les détecteurs de référence (10) disposés sur une même ligne ou une même colonne du réseau.
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que le détecteur de référence (10) est identique au détecteur actif (7) du rayonnement électromagnétique (8).20