FR2975829A1 - Dispositif imageur utilisant des resonateurs optiques et procede de fabrication correspondant - Google Patents
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Abstract
Dispositif imageur et procédé de fabrication correspondant, comprenant au moins deux pixels comprenant chacun une zone photosensible semi-conductrice et un résonateur optique disposé au dessus de la zone photosensible, chaque résonateur optique comprenant une première électrode (EI), une deuxième électrode (ES), et une région diélectrique (DIE) disposée entre les électrodes et, la région diélectrique d'au moins un résonateur a une épaisseur différente de la région diélectrique d'au moins un autre résonateur.
Description
B11-0915FR 1 Dispositif imageur utilisant des résonateurs optiques et procédé de fabrication correspondant L'invention concerne les dispositifs imageurs, et particulièrement les dispositifs imageurs comprenant des filtres optiques destinés à filtrer, c'est-à-dire laisser passer, différentes fréquences du domaine visible ou infrarouge.
Les dispositifs imageurs comprennent généralement un ensemble de pixels ayant chacun une zone photosensible semi-conductrice disposées sous un filtre optique, par exemple un filtre coloré. On pourra notamment utiliser des groupes de pixels avec des filtres rouges, verts et bleus, par exemple de manière à former des motifs de Bayer bien connus de l'homme du métier. Les filtres optiques destinés à ne laisser passer qu'une seule couleur comprennent généralement un filtre coloré par des pigments. Ces filtres sont généralement constitués de matière organique et des phénomènes de vieillissement peuvent détériorer ces filtres. Ces filtres à pigments sont par ailleurs sensibles à l'humidité et aux variations de température, et ne sont pas adaptés à toutes les applications, notamment les applications automobiles. Les dispositifs imageurs actuels ne peuvent pas, au sein d'un même circuit intégré, détecter des fréquences du domaine visible et du domaine infrarouge. Il a notamment été proposé, dans la demande de brevet américain US 2002/0140822, d'utiliser deux dispositifs imageurs distincts, un destiné au domaine visible et un destiné au domaine infrarouge, et un ensemble de lentilles et de filtres réflectifs. Par ailleurs, il est possible d'utiliser des résonateurs optiques pour filtrer une longueur d'onde. Ces résonateurs comprennent une couche d'un matériau diélectrique disposée entre deux électrodes pour former des filtres. L'épaisseur de cette couche diélectrique détermine la fréquence de résonance du résonateur. Ainsi, l'épaisseur de la couche permet de déterminer la longueur d'onde des photons qui peuvent atteindre le dispositif imageur sous-jacent. L'effet résonant est notamment obtenu en fonction des variations d'indice de réfraction entre les électrodes et les couches diélectriques. Ces résonateurs peuvent être des filtres destinés à laisser passer les couleurs visibles ou encore les rayonnements infrarouges. Ils peuvent notamment être disposés au dessus de dispositifs imageurs tels que des photodiodes à avalanche (« Single Photon Avalanche Diode » en langue anglaise). Lors de la réalisation de résonateurs optiques, de manière classique, les résonateurs optiques d'une même plaque, par exemple une plaque semi-conductrice, sont réalisés de manière à avoir tous la même épaisseur de diélectrique. Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est proposé de rendre plus robustes les dispositifs imageurs. Selon un autre mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est proposé de détecter au sein d'un même dispositif imageur des fréquences du domaine visible et également des fréquences du domaine infrarouge. Selon un aspect, il est proposé un dispositif imageur, comprenant au moins deux pixels comprenant chacun une zone photosensible semi-conductrice et un résonateur optique disposé au dessus de la zone photosensible, chaque résonateur optique comprenant une première électrode, une deuxième électrode, et une région diélectrique disposée entre les électrodes, et, la région diélectrique d'au moins un résonateur a une épaisseur différente de la région diélectrique d'au moins un autre résonateur. Ainsi, au sein d'un même dispositif imageur, on obtient au moins deux pixels aptes à détecter deux longueurs d'ondes différentes, et ce sans utiliser de filtre à pigment mais un résonateur optique. Les pixels du dispositif imageur, situés au sein d'un même circuit intégré, peuvent détecter des fréquences du domaine visible et également des fréquences du domaine infrarouge, en ayant une épaisseur de couche diélectrique avantageusement choisie. I1 n'est donc pas nécessaire d'utiliser deux dispositifs situés sur des circuits intégrés distincts.
Avantageusement, les résonateurs comprennent une région diélectrique additionnelle disposée au dessus des deuxièmes électrodes ou une pluralité de régions diélectriques additionnelles au dessus des deuxièmes électrodes et séparées par des électrodes additionnelles.
La région diélectrique additionnelle ou les régions diélectriques additionnelles permettent d'obtenir une meilleure sélectivité en fréquence pour les résonateurs optiques. Bien entendu, l'épaisseur des régions diélectriques additionnelles peut être différente pour au moins deux pixels.
Les épaisseurs des électrodes des résonateurs optiques sont avantageusement choisies, par exemple suffisamment fines, pour être au moins partiellement transparentes à la lumière visible et au rayonnement infrarouge. L'homme du métier saura choisir les matériaux et les épaisseurs des régions diélectriques et des électrodes en fonction de leurs propriétés optiques, par exemple leur indice de réfraction. En outre, les électrodes des résonateurs optiques peuvent comprendre du cuivre et les régions diélectriques peuvent comprendre du nitrure de silicium ou un empilement de couches de nitrure de silicium et de couches de dioxyde de silicium. Le dispositif peut comprendre au moins un groupe de quatre pixels, l'un des pixels du groupe ayant un résonateur optique permettant de filtrer, c'est-à-dire laisser passer, la couleur rouge, un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, deux autres ayant chacun un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, les quatre pixels du groupe étant disposés de manière à former un motif de Bayer. En variante, le dispositif comprend au moins un groupe de quatre pixels, l'un des pixels du groupe ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, et un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge.
On obtient ainsi un dispositif imageur capable de former à la fois une image en couleur et une image infrarouge à partir de pixels adjacents d'un même circuit intégré. Le dispositif peut comprendre un ensemble de groupes de quatre pixels formant une matrice de deux pixels par deux pixels, chaque matrice comprenant dans sa première ligne et sa première colonne, un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, dans sa première ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, dans sa deuxième ligne et sa première colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue et, dans sa deuxième ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge. Ainsi, sur un dispositif comportant une pluralité de telles matrices, les pixels rouges sont toujours adjacents à deux pixels verts et deux pixels bleus, des méthodes d'interpolation permettent de reconstituer l'image finale couleur de manière plus efficace pour ces pixels rouges. La reconstitution de l'image infrarouge au moyen de ce dispositif imageur est par ailleurs avantagée pour les pixels verts et bleus. En variante, le dispositif peut comprendre un ensemble de groupes de quatre pixels formant une matrice de deux pixels par deux pixels, chaque matrice comprenant dans sa première ligne et sa première colonne, un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, dans sa première ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, dans sa deuxième ligne et sa première colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge et, dans sa deuxième ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge. Ainsi, la reconstitution de l'image finale couleur est mise en oeuvre plus efficacement pour les pixels bleus, toujours adjacents à deux pixels rouges et deux pixels verts. La reconstitution de l'image infrarouge au moyen de ce dispositif imageur est par ailleurs avantagée pour les pixels verts et rouges. Dans une autre variante, le dispositif peut comprendre un ensemble de groupes de quatre pixels formant une matrice de deux pixels par deux pixels, chaque matrice comprenant dans sa première ligne et sa première colonne, un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, dans sa première ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, dans sa deuxième ligne et sa première colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge et, dans sa deuxième ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge. Pour un dispositif comportant une pluralité de telles matrices, les pixels verts sont toujours adjacents à deux pixels rouges et deux pixels bleus, des méthodes d'interpolation permettent de reconstituer l'image finale couleur de manière plus efficace pour ces pixels verts. La reconstitution de l'image infrarouge au moyen de ce dispositif imageur est par ailleurs avantagée pour les pixels rouges et bleus.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif imageur comprend un ensemble de matrices de deux groupes de quatre pixels par deux groupes de quatre pixels, dans lequel la première ligne et la première colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels formant un motif de Bayer, la première ligne et la deuxième colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels dont les résonateurs optiques sont tous des résonateurs optiques permettant de filtrer un rayonnement infrarouge, la deuxième ligne et la première colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels dont les résonateurs optiques sont tous des résonateurs optiques permettant de filtrer un rayonnement infrarouge et, la deuxième ligne et la deuxième colonne de la matrice comprend un groupe de quatre pixels formant un motifs de Bayer. On obtient ainsi un dispositif imageur comportant autant de pixels couleurs que de pixels infrarouges, et pour lequel les valeurs des composantes rouges, vertes et bleues sont directement mesurées et non interpolées. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication d'un dispositif imageur, comprenant : - une formation d'au moins deux zones photosensibles semi-conductrices de pixels, - une formation d'une première électrode au dessus de chaque zone photosensible semi-conductrice de pixel, - une formation d'une région diélectrique au dessus de la première électrode de chaque pixel, ladite région diélectrique comportant au moins une couche diélectrique, - une formation sur la région diélectrique d'une couche de résine photosensible progressive, - une insolation de la résine avec des doses d'insolation différentes pour au moins deux pixels, - une révélation de la résine insolée, - une gravure de la couche de résine insolée et d'au moins une couche diélectrique de ladite région diélectrique, - une formation de deuxièmes électrodes sur la région diélectrique gravée de façon à former un résonateur optique au dessus de chaque zone photosensible, la dose d'insolation associée à un pixel étant déterminée en fonction de la sélectivité de la gravure, de l'épaisseur initiale de la région diélectrique et de l'épaisseur désirée de la couche diélectrique du résonateur associé audit pixel de façon à obtenir une couleur désirée pour ledit pixel. Les résines photosensibles non progressives ont généralement une épaisseur inchangée après avoir reçu une dose d'insolation inférieure à un seuil, et une épaisseur nulle après avoir reçu une dose d'insolation dépassant ce seuil. Les résines photosensibles progressives diffèrent de ces résines en ce que l'épaisseur de ces résines après la révélation est une fonction sensiblement linéaire de la dose d'insolation reçue. Ainsi, une dose d'insolation intermédiaire, de l'ordre du seuil pour une résine photosensible progressive, laissera une épaisseur de résine après révélation intermédiaire. La gravure peut être réalisée au moyen d'une gravure sèche non sélective.
Une telle gravure peut par exemple graver à la même vélocité la résine et le matériau sous-jacent. Le calcul de l'épaisseur de résine à graver et celui de la dose d'insolation est ainsi facilité. En variante, la gravure de la résine insolée peut être une gravure de sélectivité quelconque. Cela étant pour des raisons de simplicité de mise en oeuvre, on choisira avantageusement une gravure non sélective, c'est-à-dire présentant une sélectivité égale à 1 ou approximativement égale à 1. En effet, une telle gravure peut par exemple graver à la même vélocité la résine et le matériau sous-jacent, ce qui évite de tenir compte des vitesses différentes de gravure pour notamment la détermination des doses d'insolation. Le calcul de l'épaisseur de résine à graver et celui de la dose d'insolation est ainsi facilité. L'homme du métier saura ajuster les doses d'insolation en fonction de la sélectivité de la gravure et des matériaux à graver.
Les résines progressives ou bien adaptées à un usage en mode progressif sont bien connues de l'homme du métier. On peut notamment utiliser la résine vendue sous la dénomination SPR955 par la société Dow Chemical pour une gravure d'une région sous-jacente diélectrique, avec une gravure non sélective de type ionique réactive (« Reactive Ion Etching : RIE ») dans un réacteur de gravure. Avantageusement, on insole ladite résine photosensible progressive au moyen d'un masque à niveau de gris. Les masques à niveau de gris sont par exemple utilisés pour la réalisation de micro-lentilles. Ces masques comprennent, par exemple pour chaque zone correspondant à un pixel, une densité de points (« dots » en langue anglaise ») métalliques laissant passer plus ou moins de radiation lumineuse. La densité des points est uniforme au sein de chaque zone correspondant à un pixel.
Ainsi, une zone correspondant à un pixel infrarouge laissera passer moins de lumière qu'une zone correspondant à un pixel bleu. Une plus grande quantité de diélectrique est ainsi gravée pour le pixel bleu, et le résonateur optique infrarouge est plus épais que le résonateur optique bleu. Avantageusement, on forme pour chaque résonateur une région diélectrique additionnelle au dessus des deuxièmes électrodes ou une pluralité de régions diélectriques additionnelles au dessus des deuxièmes électrodes et séparées par des électrodes additionnelles.
La formation des électrodes des résonateurs optiques peut comprendre une formation d'une couche de cuivre. L'utilisation du cuivre pour former les électrodes est particulièrement avantageuse, le cuivre étant utilisé pour les niveaux d'interconnexion des circuits intégrés, l'utilisation de ce matériau est facilitée. La formation des régions diélectriques peut comprendre une formation d'une couche de nitrure de silicium ou une formation d'un empilement de couches de nitrure de silicium et de couches de dioxyde de silicium.
Le nitrure de silicium et le dioxyde de silicium sont tous les deux utilisés dans les circuits intégrés et leur utilisation pour les résonateurs optiques est donc avantageuse. La dose d'insolation peut être différente pour au moins trois pixels de manière à former un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue et un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte. La dose d'insolation peut être différente pour au moins quatre pixels de manière à former un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte et un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge. Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif imageur obtenu par le procédé défini ci-avant.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'étude de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 5 illustrent schématiquement différentes étapes d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé et un mode de réalisation d'un dispositif imageur selon l'invention, - les figures 6, 7a, 7b, 7c et 8 illustrent différents modes de réalisation d'un dispositif imageur selon l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un circuit intégré CI comprenant par exemple au sein d'une plaque semi-conductrice des zones photosensibles, par exemple des photodiodes, ainsi qu'un réseau d'interconnexion. Le circuit intégré CI comporte ici quatre zones photosensibles, correspondant à quatre pixels PR, PV, PB et PIR, destinés à devenir des pixels rouge, vert, bleu et infrarouge. Afin d'obtenir un filtrage au dessus de chaque pixel PR, PV, PB et PIR, on va former au dessus de chaque pixel un résonateur optique ayant chacun une région diélectrique d'épaisseur différente mais obtenue à partir d'une couche diélectrique initiale commune. On forme une première électrode EI, par exemple commune à tous les pixels. L'électrode EI est métallique et peut comprendre du cuivre, généralement utilisé pour les réseaux d'interconnexion des circuits intégrés, ou un autre métal. L'utilisation du cuivre est avantageuse, le cuivre étant déjà utilisé en micro-électronique lors de la fabrication de circuits intégrés pour les réseaux d'interconnexion couramment appelés sous le vocable anglais de « Back End Of Line : BEOL ». Les risques de contamination sont notamment bien contrôlés par l'homme du métier lors de la formation de couches de cuivre. On choisira les épaisseurs des différentes couches formant les résonateurs (électrodes et régions diélectriques) de manière à laisser passer la longueur d'onde désirée. L'électrode EI est l'électrode inférieure des quatre résonateurs optiques destinés à filtrer, c'est-à-dire laisser passer, la couleur rouge pour le pixel PR, la couleur verte pour le pixel PV, la couleur bleue pour le pixel PB et le rayonnement infrarouge pour le pixel PIR. Une région diélectrique DIE est formée sur l'électrode EI. Cette région diélectrique peut comprendre plusieurs couches, par exemple une couche de nitrure de silicium (SiN) et une couche de dioxyde de silicium (SiO2). L'utilisation du nitrure de silicium (SiN) et du dioxyde de silicium est particulièrement avantageuse, les étapes de dépôts nécessaires pour former ces matériaux sont bien connues de l'homme du métier.
Afin de graver la région DIE pour obtenir une épaisseur finale permettant la réalisation d'un résonateur optique ayant une fréquence de résonnance choisie, une couche de résine progressive RES est déposée sur la région diélectrique DIE. La résine RES a été déposée par exemple par enduction centrifuge (« spin coating » en langue anglaise), et a une épaisseur homogène. Afin d'insoler la résine RES avec des doses d'insolations propres à chaque pixel, un masque à niveaux de gris MGS (« grayscale » en langue anglaise) est utilisé (figure 2). Le masque MGS comporte ici quatre zones ZR, ZV, ZB et ZIR, correspondant respectivement aux pixels PR, PV, PB et PIR. Afin de former des résonateurs optiques plus fins pour les pixels correspondants aux longueurs d'ondes les plus faibles, il est nécessaire de graver plus de matériau de la région diélectrique DIE. Ainsi, pour le pixel bleu PB, le masque MGS comporte une faible densité de points dans la zone PB, de manière à transmettre beaucoup de lumière et ainsi obtenir une épaisseur de résine faible. Au contraire, pour un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge, plus épais, le masque comporte au sein de la zone ZIR une densité de points plus élevée de manière à transmettre peu de lumière. Ainsi, les zones du masque MGS comportent une densité de points uniforme pour chaque zone, et allant d'une faible densité à une forte densité pour les zones ZB, ZV, ZR jusqu'à ZIR.
Après une étape de révélation de la résine RES (figure 3), on obtient des épaisseurs de résines RES différentes pour chaque pixel PR, RV, PB et PIR. Après une étape de gravure (figure 4), par exemple une gravure ionique réactive (« Reactive Ion Etching : RIE » en langue anglaise), avantageusement non sélective, c'est-à-dire avec une sélectivité de 1, on obtient différentes épaisseurs de la région diélectrique DIE. Pour chaque pixel PR, PV, PB et PIR, on obtient respectivement une épaisseur de la région diélectrique eR, eV, eB et eIR. Sur la figure 5, on a représenté les pixels PR, PV, PB et PIR après une étape de formation d'électrodes supérieures ES sur les régions diélectriques DIE de chaque pixel. Ces électrodes ES sont métalliques et peuvent comprendre du cuivre.
Afin de contrôler d'avantage la sélectivité en longueur d'onde, une couche diélectrique additionnelle DIA est formée sur les électrodes supérieures ES. Cette couche diélectrique DIA peut comprendre du nitrure de silicium (SiN) et du dioxyde de silicium (SiO2).
On obtient donc un dispositif imageur IMG, comprenant quatre pixels pour lesquels des zones photosensibles sont disposées au sein du circuit intégré CI, et, pour chaque pixel, un résonateur optique RR, RV, RB et RIR est disposé au dessus de la zone photosensible correspondante et a une épaisseur de diélectrique correspondant à la longueur d'onde à filtrer, c'est-à-dire à laisser passer. Sur la figure 6, on a représenté un autre mode de réalisation d'un dispositif imageur IMG. Le dispositif imageur IMG comprend ici quatre pixels PR, PV, PB et PIR. Le circuit intégré CI comporte quatre zones photosensibles, et un réseau d'interconnexion. Le dispositif imageur IMG comporte quatre résonateurs optiques RR, RV, RB et RIR comportant une pluralité d'électrodes et de couches diélectriques. Ainsi, on peut obtenir d'avantage de sélectivité en longueur d'onde.
Plus précisément, les résonateurs RR, RV, RB et RIR comportent une électrode inférieure EI, une région diélectrique DIE, une électrode supérieure ES, et deux régions diélectriques DIA additionnelles séparées par une électrode additionnelle EA.
Les régions diélectriques et les régions diélectriques additionnelles des résonateurs comportent ici deux types de matériau diélectriques DIM et DIN, avantageusement choisis pour leurs possibilités d'intégration dans les circuits intégrés et également pour leurs propriétés optiques.
Les électrodes métalliques EI, ES et EA sont ici encapsulées entre des couches de matériau diélectrique DIM, et le procédé de gravure décrit ci-avant est ici mis en oeuvre sur la couche de matériau diélectrique DIN. La couche de matériau diélectrique DIN est épaisse au sein du résonateur infrarouge RIR, et nulle au sein du résonateur permettant de filtrer la couleur bleue RB. Le procédé de gravure décrit ci-avant est mis en oeuvre deux fois ici, pour chaque couche de matériau diélectrique DIN. L'homme du métier saura déposer la résine photosensible progressive et insoler la résine en fonction notamment de l'épaisseur déjà présente de matériau. D'autres empilements sont possibles, on pourra utiliser à titre d'exemple des résonateurs optiques comprenant des électrodes d'argent (Ag) ou de palladium (P1) et des régions diélectriques comprenant du nitrure de silicium (SiN), du nitrure d'aluminium cuivre (AlCuN), du sulfure de zinc (ZnS), des empilements de sulfure d'étain (SnS) et de dioxyde de silicium (SiO2), du fluorure de magnésium (MgF2), de l'oxyde d'aluminium (Al2O3) ou du dioxyde de titanium (TiO2). A titre d'exemple et de manière non limitative, il est donné ci- après des gammes d'épaisseurs pour chaque matériau empilé pour former des résonateurs rouges, verts, bleus et infrarouges pour un dispositif. L'homme de l'art saura déterminer les épaisseurs appropriées en fonction des caractéristiques optiques des matériaux utilisés.
Ainsi, un résonateur peut comprendre une électrode inférieure d'argent d'une épaisseur de l'ordre de 10 à 25 nanomètres. La région diélectrique DIE peut comprendre deux couches de nitrure d'aluminium cuivre (de 5 à 10 nanomètres et de 50 à 8o nanomètres) et une couche de nitrure de silicium (par exemple 0 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer la couleur bleue, de 30 à 50 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer la couleur verte, de 40 à 60 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer la couleur rouge, et de 150 à 300 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer un rayonnement infrarouge). Le procédé de gravure décrit ci-avant peut être mis en oeuvre pour cette couche de nitrure de silicium. L'électrode supérieure de chaque résonateur peut comprendre une couche d'argent d'une épaisseur de l'ordre de 25 à 35 nanomètres. Une région diélectrique additionnelle DIA peut être disposée sur l'électrode supérieure, comprenant deux couches de nitrure d'aluminium cuivre (de 5 à 10 nanomètres et de 50 à 70 nanomètres) et une couche de nitrure de silicium (entre 0 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer la couleur bleue, de 30 à 50 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer la couleur verte, de 40 à 60 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer la couleur rouge et de 150 à 300 nanomètres pour le résonateur permettant de filtrer un rayonnement infrarouge). Le procédé de gravure décrit ci-avant peut être mis en oeuvre pour cette couche de nitrure de silicium. Une électrode additionnelle peut être disposée sur la région diélectrique additionnelle (10 à 25 nanomètres d'argent) et une deuxième région diélectrique additionnelle de nitrure d'aluminium cuivre (de 70 à 90 nanomètres) peut être disposée sur l'électrode additionnelle. Sur la figure 7a, on a représenté un exemple d'un mode de réalisation d'un dispositif imageur IMG en vue de dessus. Le dispositif imageur IMG comporte ici seize pixels formant une matrice, quatre pixels rouges R11, R13, R31 et R33, quatre pixels verts V12, V14, V32 et V34, quatre pixels bleus B21, B23, B41 et B43 et quatre pixels infrarouges IR22, IR24, IR42 et IR44.
Le dispositif IMG permet d'obtenir une image couleur ainsi qu'une image infrarouge. Lors du traitement permettant d'obtenir l'image couleur finale, des calculs peuvent être mis en oeuvre afin d'obtenir la valeur des trois composantes rouge vert et bleu au sein de chaque pixel. Ainsi, afin d'obtenir la valeur de la composante rouge, de la composante verte et de la composante bleu au sein du pixel rouge R33, on peut obtenir par interpolation la quantité de lumière verte et de lumière bleu correspondant à la zone définie par le pixel R33. On pourra notamment calculer la moyenne entre les valeurs mesurées par les pixels B23 et B43, les pixels bleus adjacents au pixel rouge R33, pour obtenir cette valeur interpolée. On obtient la valeur interpolée correspondant à la couleur verte pour le pixel R33 en calculant la moyenne des valeurs mesurées au sein des pixels V32 et V34. La valeur de la composante rouge étant celle mesurée au sein du pixel R33. Lors de l'obtention par interpolation des composantes bleues et rouges au sein du pixel vert V32, on peut calculer la moyenne des valeurs mesurées par les pixels B21, B23, B41 et B43, et la moyenne des valeurs mesurées par les pixels R31 et R33 respectivement. Lors de l'obtention par interpolation des composantes vertes et rouges au sein du pixel bleu B23, on peut calculer la moyenne des valeurs mesurées par les pixels V12, V14, V32 et V34, et la moyenne des valeurs mesurées par les pixels R13 et R33.
Ainsi, les pixels rouges étant toujours adjacents à deux pixels bleus et verts, l'interpolation est facilitée et ne fait pas intervenir les mesures de quatre pixels voisins, par exemple situés aux coins du pixel concerné. L'agencement proposé ici favorise donc les pixels rouges. Par ailleurs, lors de la formation de l'image infrarouge, le calcul de l'interpolation permettant d'obtenir la valeur de la composante infrarouge sur la surface correspondant aux pixels bleus ou verts est facilité, ces pixels étant toujours adjacents à deux pixels infrarouges.
Sur la figure 7b, on a représenté un autre exemple d'agencement de seize pixels, quatre pixels bleus B11, B13, B31 et B33, quatre pixels verts V12, V14, V32 et V34, quatre pixels rouges R21, R23, R41 et R43, et, quatre pixels infrarouges IR22, IR24, IR42 et IR44. Cet agencement est avantageux lors de la reconstitution de l'image couleur, pour les pixels bleus. Lors de la reconstitution de l'image infrarouge, les pixels rouges et verts sont avantagés. Sur la figure 7c, on a représenté un troisième exemple d'un agencement de seize pixels. L'agencement de cette figure comporte quatre pixels verts V11, V13, V31 et V33, quatre pixels bleus B12, B14, B32 et B34, quatre pixels rouges R21, R23, R41 et R43, et, quatre pixels infrarouges IR22, IR24, IR42 et IR44. Lors de la reconstruction de l'image couleur, les pixels verts, étant adjacents à deux pixels rouges et deux pixels bleus, seront avantagés. Lors de la reconstruction de l'image infrarouge, les pixels bleus et rouges seront avantagés. Sur la figure 8, on a représenté un autre type d'agencement, comportant 36 pixels à partir de matrices de quatre pixels de couleur ou de matrices de quatre pixels infrarouges. Les matrices des pixels de couleurs MCLR comprennent quatre pixels destinés à former un motif de Bayer, un pixel vert G11, un pixel bleu B12, un pixel rouge R21 et un deuxième pixel vert G22. Les matrices des pixels infrarouges MIR comprennent quatre pixels infrarouges IR11, IR12, IR21 et IR22. Cet agencement permet de reconstruire les images couleurs et infrarouges par des interpolations mises en oeuvre entre des matrices de quatre pixels, et non entre les pixels, comme pour les agencements des figures 7a, 7b et 7c.
Ainsi, il est possible d'agencer les quatre types de pixels au sein d'un même circuit intégré, de manière à obtenir une image couleur et une image infrarouge. Selon un aspect, on obtient donc un dispositif imageur plus robuste, n'utilisant pas de filtres à pigments en matériaux organiques.
Des dispositifs imageurs couleurs, sans pixels infrarouges peuvent être aussi réalisés grâce à l'invention, par exemple en disposant les pixels de manière à former des motifs de Bayer. Un tel dispositif est plus robuste qu'un dispositif imageur couleur utilisant des filtres à pigments.
Claims (17)
- REVENDICATIONS1. Dispositif imageur, comprenant au moins deux pixels comprenant chacun une zone photosensible semi-conductrice et un résonateur optique disposé au dessus de la zone photosensible, chaque résonateur optique comprenant une première électrode (EI), une deuxième électrode (ES), et une région diélectrique (DIE) disposée entre les électrodes et, la région diélectrique d'au moins un résonateur a une épaisseur différente de la région diélectrique d'au moins un autre résonateur.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les résonateurs comprennent une région diélectrique additionnelle (DIA) disposée au dessus des deuxièmes électrodes ou une pluralité de régions diélectriques additionnelles (DIA) au dessus des deuxièmes électrodes et séparées par des électrodes additionnelles (EA).
- 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les électrodes des résonateurs optiques comprennent du cuivre et les régions diélectriques comprennent du nitrure de silicium ou un empilement de couches de nitrure de silicium et de couches de dioxyde de silicium.
- 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un groupe de quatre pixels (MCLR), l'un des pixels du groupe ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge (R21), un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue (B12), deux autres ayant chacun un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte (V11, V22), les quatre pixels du groupe étant disposés de manière à former un motif de Bayer.
- 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant au moins un groupe de quatre pixels, l'un des pixels du groupe ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, un autre ayant un résonateur optique permettant defiltrer la couleur verte et un autre ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge.
- 6. Dispositif selon la revendication 5, comprenant un ensemble de groupes de quatre pixels formant une matrice de deux pixels par deux pixels, chaque matrice comprenant dans sa première ligne et sa première colonne, un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, dans sa première ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, dans sa deuxième ligne et sa première colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue et, dans sa deuxième ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge.
- 7. Dispositif selon la revendication 5, comprenant un ensemble de groupes de quatre pixels formant une matrice de deux pixels par deux pixels, chaque matrice comprenant dans sa première ligne et sa première colonne, un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, dans sa première ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, dans sa deuxième ligne et sa première colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge et, dans sa deuxième ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge.
- 8. Dispositif selon la revendication 5, comprenant un ensemble de groupes de quatre pixels formant une matrice de deux pixels par deux pixels, chaque matrice comprenant dans sa première ligne et sa première colonne, un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte, dans sa première ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, dans sa deuxième ligne et sa première colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge et, dans sa deuxième ligne et sa deuxième colonne un pixel ayant un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge.
- 9. Dispositif selon la revendication 5, comprenant un ensemble de matrices de deux groupes de quatre pixels par deux groupes dequatre pixels, dans lequel la première ligne et la première colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels formant un motif de Bayer (MCLR), la première ligne et la deuxième colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels dont les résonateurs optiques sont tous des résonateurs optiques permettant de filtrer un rayonnement infrarouge (MIR), la deuxième ligne et la première colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels dont les résonateurs optiques sont tous des résonateurs optiques permettant de filtrer un rayonnement infrarouge (MIR) et, la deuxième ligne et la deuxième colonne de chaque matrice comprend un groupe de quatre pixels formant un motifs de Bayer (MCLR).
- 10. Procédé de fabrication d'un dispositif imageur, comprenant : - une formation d'au moins deux zones photosensibles semi- conductrices de pixels, - une formation d'une première électrode (EI) au dessus de chaque zone photosensible semi-conductrice de pixel, - une formation d'une région diélectrique (DIE) au dessus de la première électrode de chaque pixel, ladite région diélectrique comportant au moins une couche diélectrique, - une formation sur la région diélectrique d'une couche de résine photosensible progressive (RES), - une insolation de la résine (RES) avec des doses d'insolation différentes pour au moins deux pixels, - une révélation de la résine insolée (RES), - une gravure de la couche de résine insolée (RES) et d'au moins une couche diélectrique de ladite région diélectrique, - une formation de deuxièmes électrodes (ES) sur la région diélectrique gravée de façon à former un résonateur optique au dessus de chaque zone photosensible, la dose d'insolation associée à un pixel étant déterminée en fonction de la sélectivité de la gravure, de l'épaisseur initiale de la région diélectrique et de l'épaisseur désirée de la couche diélectriquedu résonateur associé audit pixel de façon à obtenir une couleur désirée pour ledit pixel.
- 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ladite gravure est réalisée au moyen d'une gravure sèche non sélective.
- 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel on insole ladite résine photosensible progressive au moyen d'un masque à niveaux de gris (MGS).
- 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel pour chaque résonateur on forme une région diélectrique additionnelle (DIA) au dessus des deuxièmes électrodes ou une pluralité de régions diélectriques additionnelles au dessus des deuxièmes électrodes et séparées par des électrodes additionnelles.
- 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel la formation des électrodes des résonateurs optiques comprend une formation d'une couche de cuivre.
- 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel la formation des régions diélectriques comprend une formation d'une couche de nitrure de silicium ou une formation d'un empilement de couches de nitrure de silicium et de couches de dioxyde de silicium.
- 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel la dose d'insolation est différente pour au moins trois pixels de manière à former un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue et un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte.
- 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel la dose d'insolation est différente pour au moins quatre pixels de manière à former un résonateur optique permettant de filtrer la couleur rouge, un résonateur optique permettant de filtrer la couleur bleue, un résonateur optique permettant de filtrer la couleur verte et un résonateur optique permettant de filtrer un rayonnement infrarouge.
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