FR3091023A1 - Capteur d'images - Google Patents

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Abstract

Capteur d'images La présente description concerne un capteur d'images comprenant une pluralité de pixels (400) comprenant chacun : une région semiconductrice photodétectrice (110) ; une région métallique (122) disposée sur une première face de la région semiconductrice ; un filtre interférentiel (160) passe-bande ou coupe-bande disposé sur une deuxième face de la région semiconductrice opposée à la première face ; et entre la région semiconductrice (110) et la région métallique (122), une portion de couche absorbante (410) en un matériau différent de celui de la région semiconductrice, la couche absorbante étant apte à absorber, en un seul passage, plus de 30 % d'un rayonnement incident à la longueur d'onde centrale de la bande passante ou de la bande de coupure du filtre interférentiel. Figure pour l'abrégé : Fig. 4

Description

Description
Titre de l'invention : Capteur d'images Domaine technique
[0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques, et vise plus particulièrement un capteur d'images.
Technique antérieure
[0002] De façon classique, un capteur d'images permet d'obtenir des images d'une scène dans le domaine du visible et/ou dans le domaine infrarouge.
[0003] Par exemple, le capteur capte les rayonnements visibles en provenance d'une scène pour obtenir une image visible. L'image correspond à des rayonnements captés dans une ou plusieurs bandes de longueurs d'onde, par exemple dans trois bandes de longueurs d'onde correspondant respectivement aux couleurs bleue, verte et rouge.
[0004] Certains capteurs d'images utilisent les rayonnements infrarouges pour obtenir une image tridimensionnelle de la scène. Par exemple, le capteur est associé à un émetteur d'impulsions infrarouges. Le temps de parcours des impulsions de l'émetteur à la scène, puis de la scène au capteur, fournit des informations de profondeur. L'image tridimensionnelle est obtenue à partir de ces informations de profondeur. Un tel capteur est appelé capteur à temps de vol TOL (Time Of Flight). Un tel capteur capte les rayonnements dans une bande de longueurs d'onde correspondant aux longueurs d'onde des impulsions émises par l'émetteur. Cette bande est typiquement située dans le proche infrarouge, c'est à dire des infrarouges de longueurs d'onde inférieures à 1100 nm. Le capteur peut fournir seulement la carte de profondeur de la scène, ou l'image tridimensionnelle constituée de la carte de profondeur combinée à l'image visible.
[0005] Un capteur d'images comprend une pluralité de pixels généralement disposés en matrice. Les rayonnements de chaque bande de longueurs d'onde d'intérêt du capteur sont spécifiquement captés par des pixels, répartis dans la matrice, sensibles principalement aux rayonnements dans cette bande de longueurs d'onde.
[0006] En pratique, lorsqu'un pixel est conçu pour être sensible aux rayonnements dans une bande de longueurs d'onde, ce pixel est aussi sensible à des rayonnements situés en dehors de cette bande. Les rayonnements situés en dehors de la bande visée constituent des rayonnements parasites dont la détection par le pixel réduit la qualité de l'image. Il est donc souhaitable que des pixels conçus pour être sensibles aux rayonnements dans une des bandes de longueurs d'onde soient le moins sensibles possible aux rayonnements situés en dehors de cette bande.
Résumé de l’invention
[0007] Un mode de réalisation prévoit un capteur d'images comprenant une pluralité de pixels comprenant chacun : une région semiconductrice photodétectrice ; une région métallique disposée sur une première face de la région semiconductrice ; un filtre interférentiel passe-bande ou coupe-bande disposé sur une deuxième face de la région semiconductrice opposée à la première face ; et entre la région semiconductrice et la région métallique, une portion de couche absorbante en un matériau différent de celui de la région semiconductrice, la couche absorbante étant apte à absorber, en un seul passage, plus de 30 % d'un rayonnement incident à la longueur d'onde centrale de la bande passante ou de la bande de coupure du filtre interférentiel.
[0008] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la région semiconductrice est en silicium.
[0009] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la couche absorbante comprend du germanium ou du carbone.
[0010] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, ladite portion de couche absorbante est dopée.
[0011] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la couche absorbante est amorphe.
[0012] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la couche absorbante est conductrice et reliée à un noeud d'application d'un potentiel de polarisation.
[0013] Selon un mode de réalisation, la portion de couche absorbante présente un motif d'éléments absorbants et/ou d'ouvertures en réseau.
[0014] Selon un mode de réalisation, chaque pixel comprend une portion d'une couche diélectrique située contre la couche absorbante du côté de la région semiconductrice.
[0015] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, le filtre interférentiel comprend une répétition de couches alternées d'indices optiques différents.
[0016] Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la longueur d'onde centrale est comprise dans une plage de longueurs d'onde allant de 700 nm à 1100 nm.
[0017] Selon un mode de réalisation, chaque pixel comprend un filtre supplémentaire coloré ou infrarouge recouvrant la première face de la région semiconductrice.
Brève description des dessins
[0018] Ces caractéristiques et leurs avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0019] [fig-1] la figure 1 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, un exemple d'un pixel de capteur d'images ;
[0020] [fig.2] la figure 2 est un diagramme illustrant schématiquement un exemple d'évolution, en fonction de la longueur d'onde, de la transmission d'un filtre du pixel de la figure 1 ;
[0021] [fig-3] la figure 3 est un diagramme illustrant schématiquement un autre exemple d'évolution, en fonction de la longueur d'onde, de la transmission d'un filtre du pixel de la figure 1 ;
[0022] [fig.4] la figure 4 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel de capteur d'images ;
[0023] [fig.5] la figure 5 est un diagramme illustrant schématiquement un exemple d'évolution, en fonction de la longueur d'onde, de sensibilités de détection du pixel de la figure 1 et du pixel de la figure 4 ;
[0024] [fig.6] la figure 6 est un diagramme illustrant schématiquement un autre exemple d'évolution, en fonction de la longueur d'onde, de sensibilités de détection du pixel de la figure 1 et du pixel de la figure 4 ;
[0025] [fig.7] la figure 7 est un diagramme illustrant schématiquement un exemple d'évolution, en fonction de la longueur d'onde, de l'absorption des rayonnements optiques par une région semiconductrice photodétectrice ;
[0026] [fig.8] la figure 8 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une variante de réalisation du pixel de la figure 4 ;
[0027] [fig.9] la figure 9 représente schématiquement, en vue de dessus, une variante de réalisation d'une couche absorbante du pixel de la figure 4 ;
[0028] [fig.10] la figure 10 représente schématiquement, en vue de dessus, une autre variante de réalisation d'une couche absorbante du pixel de la figure 4 ;
[0029] [fig.l 1] la figure 11 est une vue en coupe représentant schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel comprenant la couche absorbante de la figure 9 ;
[0030] [fig. 12] la figure 12 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une variante de réalisation du pixel de la figure 11 ;
[0031] [fig. 13] la figure 13 est une vue en coupe représentant une autre variante de réalisation du pixel de la figure 4 ;
[0032] [fig. 14] la figure 14 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un capteur d'images ;
[0033] [fig. 15] la figure 15 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel d'un capteur d'images ;
[0034] [fig. 16] la figure 16 est une vue en coupe représentant schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel d'un capteur d'images ; et
[0035] [fig. 17] la figure 17 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un autre mode de réalisation d'un capteur d'images.
Description des modes de réalisation
[0036] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0037] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, des éléments du capteur d'images tels que des circuits comprenant des transistors permettant le fonctionnement de pixels ne sont pas détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les circuits usuels permettant le fonctionnement des pixels d'un capteur d'images. De plus, des choix d'épaisseurs de couches d'empilements antireflet pour une longueur d'onde donnée, et de filtres passe-bande ou coupe-bande dans des bandes de longueurs d'onde données, ne sont pas décrits en détail, les empilements et les filtres décrits étant compatibles avec les procédés usuels permettant de choisir les épaisseurs des couches d'empilements antireflet et de filtres interférentiels.
[0038] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
[0039] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes avant, arrière, haut, bas, gauche, droite, etc., ou relative, tels que les termes dessus, dessous, supérieur, inférieur, etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes horizontal, vertical, etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
[0040] Sauf précision contraire, les expressions environ, approximativement, sensiblement, et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0041] Sauf précision contraire, l'indice optique désigne la partie réelle de l'indice optique complexe.
[0042] La figure 1 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, un exemple d'un pixel 100 d'un capteur d'images. Le pixel est par exemple situé dans une matrice de pixels et a ses bords latéraux en contact avec des pixels voisins.
[0043] Dans l'orientation de la figure, le capteur est destiné à recevoir un rayonnement optique arrivant par le haut des pixels. On appelle ici un rayonnement optique un rayonnement visible ou situé dans le proche infrarouge. Le rayonnement optique provient typiquement d'un élément d'une scène située en vis-à-vis du pixel.
[0044] Le pixel 100 comprend une région photodétectrice semiconductrice 110, typiquement en silicium. La région semiconductrice 110 peut être délimitée par des tranchées d'isolement 115 remplies d'un isolant électrique, par exemple de l'oxyde de silicium. En variante, les tranchées comprennent des conducteurs isolés de la région 110. Les tranchées 115 séparent les diverses régions semiconductrices 110 des pixels voisins du capteur d'images.
[0045] A titre d'exemple, le pixel s'étend latéralement sur une largeur comprise entre 2 et 5 micromètres, par exemple de l'ordre de 3 micromètres. La région 110 a typiquement une épaisseur, correspondant à la hauteur dans l'orientation de la figure, comprise entre 2 et 10 micromètres, par exemple de l'ordre de 3 micromètres.
[0046] La région semiconductrice 110 a sa face inférieure, ou face avant, recouverte d'une couche isolante 120. Des régions métalliques 122 sont situées dans la couche 120. Les régions 122 sont typiquement des éléments conducteurs tels que des pistes conductrices et/ou des conducteurs remplissant des vias. Ces éléments conducteurs connectent entre eux des composants non représentés, tels que des transistors, qui permettent le fonctionnement du pixel et/ou de diverses parties du capteur d'images.
[0047] Dans l'exemple représenté, le pixel comprend une lentille 130 du côté d'arrivée des rayonnements optiques. La lentille 130 permet de focaliser les rayonnements optiques vers la région photodétectrice 110.
[0048] En outre, le pixel 100 peut comprendre un filtre 140 recouvrant la face de la région photodétectrice 110 située du côté d'arrivée des rayonnements optiques. Le filtre 140 est de préférence situé entre la lentille 130 et la région photodétectrice 110. Le filtre 140 sert à sélectionner les longueurs d'onde des rayonnements détectés par le pixel. De préférence, le filtre 140 est un filtre organique, par exemple en résine. Le filtre 140 peut constituer un filtre infrarouge, c'est à dire laissant passer des rayonnements optiques dans des bandes de longueurs d'onde infrarouge, préférentiellement dans le proche infrarouge. Le filtre 140 peut constituer un filtre coloré, c'est-à-dire laissant passer des rayonnements optiques dans une bande de longueurs d'onde du domaine visible, préférentiellement correspondant à la couleur rouge, verte ou bleue.
[0049] Le pixel peut en outre comprendre une couche antireflet 150. La couche 150 peut comprendre une ou plusieurs couches diélectriques. La couche antireflet 150 est prévue pour limiter le renvoi vers le haut des rayonnements optiques aux longueurs d'onde détectées par le pixel.
[0050] Le pixel 100 comprend en outre un filtre interférentiel 160. Un filtre interférentiel consiste en un empilement de plusieurs couches d'indices optiques alternés. A titre d'exemple le filtre interférentiel comprend, de préférence consiste en, une alternance de premières et de deuxièmes couches, les premières couches étant identiques entre elles, et les deuxièmes couches étant identiques entre elles. De préférence, le filtre interférentiel comprend au moins deux, par exemple au moins trois, premières couches et au moins deux, par exemple au moins trois, deuxièmes couches. A titre d'exemple, les premières couches sont diélectriques, et les deuxièmes couches sont diélectriques et/ou sont des couches métalliques suffisamment fines pour être au moins partiellement transparentes. Le filtre interférentiel consiste préférentiellement en des couches d'oxyde de silicium, entre lesquelles sont intercalées des couches de silicium, ou d'oxyde de titane, ou de nitrure de silicium. L'épaisseur du filtre interférentiel est de préférence inférieure à la largeur de la région 110, par exemple inférieure à 2,0 micromètres. Le filtre interférentiel 160 peut-être coupe-bande ou passe-bande, c'est-à-dire respectivement bloquer ou laisser passer des rayonnements dans une bande de longueurs d'onde.
[0051] La figure 2 est un diagramme illustrant schématiquement, à titre d'exemple, l'évolution en fonction de la longueur d'onde λ (en abscisse, en nm) de la transmission T200 (en ordonnée, entre 0 % et 100 %) du filtre interférentiel 160 du pixel de la figure 1, dans le cas où le filtre 160 est un filtre coupe-bande. La transmission est définie, pour un rayonnement arrivant sur la face supérieure du filtre 160 et sensiblement orthogonal au plan moyen des couches du filtre 160, comme étant égale au pourcentage de ce rayonnement qui sort par la face inférieure du filtre.
[0052] Le filtre interférentiel coupe-bande est conçu pour bloquer les rayonnements dans le proche infrarouge, autour d'une longueur d'onde centrale λθ par exemple comprise entre 700 et 1100 nanomètres (de l'ordre de 875 nm dans l'exemple représenté). La longueur d'onde centrale λθ correspond par exemple à un minimum de transmission. De préférence, le filtre 160 laisse passer moins de 30 % du rayonnement à la longueur d'onde λθ. De préférence, le filtre interférentiel est conçu pour que la transmission soit faible, par exemple inférieure à 50 %, dans une plage de longueurs d'onde 210, et forte, par exemple supérieure à 75 %, à l'extérieur d'une plage de longueurs d'onde 220 incluant la plage 210. La plage 210 définit la bande de coupure du filtre. A titre d'exemple, la plage 210 a une largeur supérieure à 150 nm et est entièrement comprise entre 700 et 1100 nanomètres, et la plage 220 a une largeur supérieure à 250 nm. La différence entre les largeurs des plages 220 et 210 est par exemple comprise entre 100 et 200 nm.
[0053] Dans cet exemple, le filtre interférentiel 160 comporte sept couches alternées d'oxyde de silicium et de nitrure de silicium. L'épaisseur totale du filtre est de l'ordre de 1,0 micromètre.
[0054] On utilise préférentiellement un tel filtre interférentiel coupe-bande dans le proche infrarouge lorsque le pixel est prévu pour détecter la lumière visible. Le filtre 140, optionnel, est alors un filtre coloré. Bien que le filtre 140 soit conçu pour ne laisser passer que les rayonnements d'une bande de longueurs d'onde dans le domaine visible, en pratique, lorsque le filtre 140 est par exemple en résine, le filtre 140 laisse aussi passer des rayonnements dans le proche infrarouge. Le filtre interférentiel 160 vise alors à limiter la détection de rayonnements dans le proche infrarouge.
[0055] Les inventeurs ont observé qu'en fait, malgré la présence du filtre interférentiel 160, les rayonnements dans la bande de longueurs d'onde partiellement coupée par le filtre interférentiel 160 restent détectés par la région détectrice 110. De ce fait, dans le capteur d'images, la détection des rayonnements du proche infrarouge s'ajoute à la détection des rayonnements visibles correspondant à l'image, ce qui réduit la qualité de l'image.
[0056] La figure 3 est un diagramme illustrant schématiquement, à titre d'exemple, l'évolution en fonction de la longueur d'onde λ (en abscisse, en nm) de la transmission T300 (en ordonnée, entre 0 % et 100 %) du filtre interférentiel 160 du pixel de la figure 1, dans le cas où le filtre 160 est un filtre passe-bande.
[0057] Le filtre interférentiel passe-bande est conçu pour laisser passer les rayonnements dans une bande de longueurs d'onde autour d'une longueur d'onde centrale λθ. La longueur d'onde centrale est de préférence située dans le proche infrarouge, par exemple comprise entre 700 et 1100 nm (de l'ordre de 950 nm dans l'exemple représenté). La transmission a de préférence failure d'un pic autour de la longueur d'onde centrale. La transmission est par exemple proche de 100 % pour la longueur d'onde centrale λθ, et diminue de part et d'autre de la longueur d'onde λθ. La largeur L à mihauteur du pic est typiquement de l'ordre de 35 nm. Le pic peut avoir plusieurs sommets (deux sommets dans l'exemple représenté) et la mi-hauteur est définie par la moitié de la hauteur du sommet le plus élevé. La bande de transmission, ou bande passante, du filtre est définie par les longueurs d'ondes pour lesquelles la transmission est supérieure à la demi hauteur du pic. La longueur d'onde centrale λθ correspond alors au centre de la bande passante. La transmission est proche de zéro, par exemple inférieure à 1 %, à plus de 50 nm de la longueur d'onde centrale λθ.
[0058] Le filtre 160 comporte dans cet exemple dix-huit couches alternées d'oxyde de silicium et de silicium. L'épaisseur totale du filtre est par exemple de l'ordre de 1,5 micromètres.
[0059] Un tel filtre passe-bande est utilisé par exemple lorsque le capteur est de type temps de vol, associé avec un émetteur d'impulsions infrarouges. Le filtre est alors conçu pour que les longueurs d'onde des impulsions soient situées dans la bande passante du filtre. Par exemple, la longueur d'onde des impulsions est située dans une bande 310 centrée sur la longueur d'onde λθ. A titre d'exemple, la bande 310 a une largeur de l'ordre de 25 nm. De préférence, le filtre 140 laisse alors passer uniquement les rayonnements infrarouges, ce qui permet de couper d'éventuels pics secondaires que le filtre 160 pourrait présenter en dehors de la plage des rayonnements infrarouges. En variante, le filtre 140 peut être omis.
[0060] Les inventeurs ont observé qu'en pratique, la région photodétectrice 110 détecte les rayonnements dans une bande de longueurs d'onde plus large que le pic de transmission souhaité. De ce fait, le pixel détecte, en plus des impulsions, des rayonnements infrarouges situés en dehors de la bande 310. Ces rayonnements in frarouges constituent des rayonnements parasites qui nuisent à la qualité de la carte de profondeur obtenue.
[0061] Les modes de réalisation décrits ci-après permettent d'améliorer la qualité des images obtenues à partir des rayonnements visibles, et/ou la qualité des images de profondeur.
[0062] La figure 4 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel 400 de capteur d'images.
[0063] Le pixel 400 comprend des éléments identiques ou similaires à ceux du pixel 100 de la figure 1, agencés de manière identique ou similaire, à savoir :
- une région semiconductrice photodétectrice 110 par exemple délimitée par des tranchées d'isolement 115 ;
- une ou des régions métalliques 122 ;
- un filtre interférentiel 160 ; et
- de préférence, une lentille 130 et/ou un filtre 140, et/ou une couche antireflet 150. Ces éléments ne sont pas décrits ici à nouveau en détail.
[0064] Le pixel 400 comprend, entre la ou les régions métalliques 122 et la région photodétectrice 110, une portion d'une couche absorbante 410. De préférence, le pixel ne comprend pas d'éléments métalliques entre la région photodétectrice 110 et la couche absorbante 410.
[0065] La couche 410 est en un matériau différent de celui de la région semiconductrice 110. Le matériau de la couche 410 présente, pour la longueur d'onde centrale λθ du filtre interférentiel 160, un coefficient d'absorption supérieur à celui du matériau semiconducteur de la région 110. La couche 410 est choisie de sorte que, pour la longueur d'onde centrale λθ du filtre interférentiel 160 et pour un rayonnement incident sensiblement orthogonal au plan moyen de la couche 410, plus de 30 %, de préférence plus de 50 %, du rayonnement entrant dans la couche 410 est absorbé dans la couche 410 en un seul passage. Autrement dit, plus de 30 %, de préférence plus de 50 %, d'un rayonnement entrant par une face de la couche 410 est absorbée dans la couche 410 et n'atteint pas l'autre face de la couche 410. Par exemple, pour la longueur d'onde λθ, environ 55 % du rayonnement entrant dans la couche 410 est absorbé dans la couche 410 en un seul passage. Par exemple, plus de 30 %, préférentiellement plus de la moitié, de tout rayonnement dans la plage de longueurs d'onde comprise entre 700 nm et 1000 nm est absorbé en un seul passage dans la couche 410. De préférence, plus de 30 %, préférentiellement plus de la moitié, de tout rayonnement dans la bande de coupure ou dans la bande passante du filtre 160 est absorbé en un seul passage dans la couche 410.
[0066] La proportion absorbée A, en un seul passage, de l'intensité d'un rayonnement entrant dans la couche 410 peut être déterminée par l'expression A = l-exp(-a(À)*d), où a(À) est la fraction de rayonnement de longueur d'onde λ absorbée par unité d'épaisseur de la couche 410, exp est la fonction exponentielle, et d est l'épaisseur de la couche absorbante 410. De préférence, l'épaisseur d est inférieure à 500 nm, par exemple comprise entre 100 nm et 200 nm. La valeur a(À) peut être déterminée par l'expression a(À) = 4jt*k(À)/À, où k(À) est le coefficient d'extinction du matériau de la couche 410 à la longueur d'onde λ, c'est-à-dire la partie imaginaire de l'indice optique complexe du matériau de la couche 410.
[0067] De préférence, le matériau de la couche 410 a, pour la longueur d'onde λθ, un coefficient d'extinction k(À0) supérieur à 0,3, par exemple supérieur à 0,5. Le coefficient d'extinction k(À) du matériau est de préférence supérieur à 0,3, par exemple supérieur à 0,5, pour toute longueur d'onde λ dans la plage de longueurs d'onde comprise entre 700 nm et 1000 nm. Pour cela, la couche 410 est préférentiellement en germanium ou en carbone.
[0068] Dans le cas d'une couche 410 en germanium, le germanium est de préférence amorphe. Le germanium amorphe peut résulter d'un dépôt par évaporation ou par pulvérisation par magnétron à température ambiante, éventuellement suivi d'un recuit à une température inférieure à 420°C. Le germanium, amorphe ou non, peut en outre être hydrogéné. De préférence, le germanium, cristallin ou amorphe, est dopé, par exemple par du bore ou du phosphore. Le niveau de dopage du germanium est alors de préférence supérieur à 10Λ18 atomes/cmA3 (où A représente la fonction exposant).
[0069] Dans le cas d'une couche 410 en carbone, le carbone est de préférence amorphe. Le carbone amorphe peut résulter d'une pulvérisation par magnétron, de préférence suivie d'un recuit à une température supérieure à environ 600 °C, par exemple de 600 °C, ou par exemple d'environ 750 °C. Le carbone amorphe peut aussi résulter d'un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) à une température par exemple comprise entre 500 °C et 600 °C.
[0070] De préférence, le pixel 400 comprend en outre, entre la région photodétectrice 110 et la couche 410, une couche isolante électriquement 420, par exemple en oxyde ou en nitrure de silicium. La couche 420 est par exemple en contact avec la région photodétectrice 110. La couche 420 permet notamment, dans le cas où la couche 410 est conductrice, d'isoler électriquement la couche 410 de la région photodétectrice 110.
[0071] La figure 5 est un diagramme illustrant schématiquement, à titre d'exemple, l'évolution en fonction de la longueur d'onde λ (en abscisse, en nm) des sensibilités de détection 510 du pixel de la figure 1, et 520 du pixel de la figure 4, exprimées en pourcentage entre 0 et 100 % de la sensibilité de détection d'un pixel de référence, dans le cas où le filtre interférentiel est le filtre coupe-bande de la figure 2. Le pixel de référence correspond au pixel de la figure 1 en l'absence du filtre interférentiel 160.
[0072] Dans le pixel de la figure 1, la sensibilité de détection à la longueur d'onde centrale λθ du filtre interférentiel reste de l'ordre de 60 % de celle du pixel de référence, malgré la présence du filtre 160 prévu pour laisser passer moins de 30 % du rayonnement à cette longueur d'onde. Dans le pixel de la figure 4, la sensibilité de détection à la longueur d'onde centrale λθ du filtre interférentiel 160 est réduite de plus de 70 % par rapport à celle du pixel de référence.
[0073] Ainsi, la présence de la couche 410 permet de réduire la détection des rayonnements parasites dans le proche infrarouge, et ainsi d'améliorer la qualité de l'image.
[0074] La figure 6 est un diagramme illustrant schématiquement, à titre d'exemple, l'évolution en fonction de la longueur d'onde λ (en abscisse, en nm) des sensibilités de détection 610 du pixel de la figure 1, et 620 du pixel de la figure 4, exprimées en pourcentage entre 0 et 100 % de la sensibilité de détection du pixel de référence, dans le cas où le filtre interférentiel est le filtre passe-bande de la figure 3.
[0075] Le pixel de la figure 1 présente un pic de sensibilité dont la largeur L1 à mi-hauteur est proche de 60 nm. Cette largeur à mi-hauteur est supérieure à la largeur à mi-hauteur hauteur L2 du pic de transmission du filtre 160. La largeur à mi-hauteur du pic de détection du pixel de la figure 4 est inférieure à celle du pic de détection du pixel de la figure 1.
[0076] Ainsi, parmi les rayonnements infrarouges détectés, la proportion des rayonnements infrarouges situés en dehors de la bande 310 est plus faible dans le pixel de la figure 4 que dans le pixel de la figure 1. La présence de la couche 410 réduit donc la proportion des rayonnements parasites détectés et permet ainsi d'améliorer la qualité de l'image de profondeur captée.
[0077] Une explication de la fonction de la couche 410 est détaillée ci-après en relation avec la figure 7.
[0078] La figure 7 est un diagramme illustrant schématiquement, à titre d'exemple, l'évolution en fonction de la longueur d'onde λ (en abscisse, en nm) de l'absorption T700 des rayonnements optiques par la région photodétectrice 110, en un seul passage dans la région photodétectrice 110.
[0079] Les rayonnements situés dans le proche infrarouge sont partiellement absorbés et détectés par la région 110. Par exemple, pour la fréquence centrale λθ du filtre interférentiel, la région 110 absorbe et détecte en un seul passage typiquement entre 1 et 50 %, de préférence entre 2 et 25 % des rayonnements qui arrivent dans la région 110.
[0080] En l'absence de la couche 410, un rayonnement arrivant dans la région 110 peut traverser une première fois la région 110 de haut en bas quasiment sans être absorbé, puis une deuxième fois de bas en haut après avoir été réfléchi sur la ou les régions métalliques 122. Le rayonnement effectue ainsi un aller-retour.
[0081] Pour certaines longueurs d'onde, le filtre interférentiel 160 laisse passer seulement une partie, par exemple entre 1 % et 80 %, du rayonnement. Ceci se produit par exemple pour toute la bande de longueurs d'onde coupée par le filtre coupe-bande de la figure 2, et dans les parties latérales du pic de transmission du filtre passe-bande de la figure 3. Le filtre interférentiel réfléchit alors la partie non transmise du rayonnement. [0082] En l'absence de la couche absorbante 410, pour ces longueurs d'onde de transmission partielle par le filtre 160, le rayonnement ayant franchi le filtre 160 effectue alors de multiples allers-retours entre, en bas, les régions métalliques 122, et, en haut, le filtre 160 partiellement réfléchissant. Moins le filtre interférentiel laisse passer le rayonnement, plus il est réfléchissant et plus le nombre d'allers-retours s'élève. Ainsi, la réduction par le filtre 160 des rayonnements parvenant jusqu'à la région 110, s'accompagne d'une augmentation du nombre de passages dans la région 110. Une fois entré dans la région 110, un rayonnement est d'autant plus détecté que le nombre d'allers-retours est élevé. En conséquence, la réduction du rayonnement entrant par le filtre 106 ne se traduit pas par une réduction de même ampleur de la sensibilité de détection du pixel.
[0083] En présence de la couche absorbante 410, le nombre de passages du rayonnement dans la région 110 est limité par la couche 410. Ceci réduit la sensibilité de détection des rayonnements pour les longueurs d'ondes de transmission partielle du filtre 160. En présence de la couche absorbante 410, le blocage partiel par le filtre 160 des rayonnements parasites se traduit alors par une réduction correspondante de la sensibilité de détection par le pixel des rayonnements parasites. On a ainsi amélioré la qualité de l'image visible et/ou infrarouge.
[0084] De préférence, la couche isolante 420, qui sépare la couche absorbante 410 de la région photodétectrice 110 (figure 4) est en contact avec la couche absorbante 410. Le matériau de la couche 420 est généralement d'indice optique, ou indice de réfraction, inférieur à celui de la couche absorbante 410, par exemple les indices optiques des couches 410 et 420 diffèrent de plus de 1,5. A titre d'exemple, la couche 420 est en oxyde de silicium. En outre, la couche 120 (figure 4, située sous la couche absorbante 410), est de préférence en contact avec la couche 410. La couche 120 comprend généralement, en contact avec la couche absorbante 410, un matériau d'indice optique inférieur à celui de la couche absorbante 410, par exemple les indices de la couche absorbante 410 et de ce matériau diffèrent de plus de 1,5. A titre d'exemple, l'isolant de la couche 120 est de l'oxyde de silicium.
[0085] On choisit de préférence les épaisseurs des couches 410 et 420 et les positions des régions métalliques 122 de sorte que l'ensemble de la couche absorbante 410, de la couche isolante 420 et de la couche 120 comprenant les régions métalliques 122, constituent un empilement antireflet. De préférence, l'empilement antireflet renvoie moins de 50 %, par exemple moins de 20 % des rayonnements arrivant dans l'empilement antireflet du côté de la région photodétectrice 110, pour la longueur d'onde centrale λθ.
[0086] La réduction de la proportion des rayonnements qui sont renvoyés vers la région photodétectrice permet d'augmenter l'absorption par la couche 410. La qualité des images obtenues est ainsi meilleure que si l'ensemble des couches 410, 420 ne constitue pas un ensemble antireflet.
[0087] De préférence, la couche 420 comprend, par exemple est constituée par, plusieurs couches diélectriques superposées en des matériaux d'indices optiques différents, par exemple en oxyde de silicium et en nitrure de silicium. Les matériaux et épaisseurs de ces couches peuvent être choisis pour réduire la proportion de rayonnements réfléchis par l'empilement antireflet, par rapport à une couche 420 en un seul matériau. De préférence, la couche 420 comprend, par exemple est constituée par, une couche d'oxyde de silicium en contact avec la région 110, et une couche de nitrure de silicium en contact avec la couche 410. A titre d'exemple, la couche d'oxyde de silicium a une épaisseur comprise entre 10 et 30 nanomètres. A titre d'exemple, la couche de nitrure de silicium une épaisseur comprise entre 30 et 50 nanomètres.
[0088] Bien que l'on ait décrit ici une région photodétectrice en silicium, détectant partiellement les rayonnements dans le proche infrarouge, la région photodétectrice pourrait être en un autre semiconducteur. Cet autre semiconducteur peut alors avoir une plage de longueurs d'onde dans laquelle il absorbe et détecte les rayonnements seulement partiellement. On choisit la longueur d'onde centrale du filtre interférentiel dans cette plage. De préférence, la couche absorbante est choisie pour absorber en un seul passage plus de 30 %, par exemple plus de 50 %, de tout rayonnement dans cette plage de longueur d'onde.
[0089] La figure 8 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une variante 800 de réalisation du pixel de la figure 4.
[0090] Dans cette variante, la couche 410 est conductrice et est reliée, de préférence connectée, à un noeud d'application d'un potentiel de polarisation VB, par exemple par l'intermédiaire d'une des régions métalliques 122 constituant une piste d'interconnexion. L'application d'un potentiel de polarisation à la couche absorbante 410 permet d'évacuer d'éventuelles charges électriques piégées dans la couche 420. En outre, l'application de ce potentiel de polarisation peut permettre d'éviter de stocker des charges dans la couche 410, qui pourraient perturber le potentiel électrique de la région 110.
[0091] A titre d'exemple, les tranchées d'isolement 115 comprennent chacune une région conductrice 810 isolée de la région 110 par l'isolant 815. Les régions 810 sont reliées, de préférence connectées, à certaines des régions métalliques 122 par des connexions 820. On a ainsi obtenu, pour chaque tranchée, un élément capacitif permettant d'influencer électrostatiquement la région 110, et/ou de réduire ou neutraliser le courant d'obscurité. En effet, la réduction ou la neutralisation du courant d'obscurité peut être obtenue par accumulation de trous pour stocker des électrons, ou d'électrons pour stocker des trous.
[0092] La couche 410 présente des ouvertures 830 au niveau des connexions 820. Les ouvertures 830 permettent d'isoler électriquement les connexions 820 de la couche absorbante 410. Toute connexion électrique traversant la couche 410 peut être isolée de la couche 410 par une ouverture 830. Ces connexions électriques forment par exemple des contacts vers des éléments du pixel tels que des transistors ou des jonctions. Les ouvertures 830 sont préférentiellement localisées au niveau des bords du pixel. Cependant, les régions 810, les connexions 820 et les ouvertures 830 peuvent être omises.
[0093] La figure 9 représente, de manière schématique, en vue de dessus, une variante de réalisation 410A de la couche absorbante 410 du pixel de la figure 4.
[0094] La couche absorbante 410A comprend des éléments absorbants 910 formant un motif en réseau. Dans l'exemple représenté, les éléments absorbants sont des portions de couche, par exemple chacun en forme de dalle ou de plot. Les éléments absorbants ont chacun une forme par exemple carrée en vue de dessus. Les éléments absorbants sont de préférence constitués d'un matériau absorbant tels que ceux définis ci-dessus pour la couche 410 de la figure 4. De préférence, le motif formé par les éléments 910 est un réseau régulier, par exemple en matrice. Cependant, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas aux réseaux réguliers.
[0095] La couche absorbante 410A comprend, entre les éléments absorbants, un matériau diélectrique 920 ayant un indice optique inférieur à celui des éléments absorbants. De préférence, la différence entre l'indice optique du matériau 920 et celui des éléments absorbants 910 est supérieure à 1,5. A titre d'exemple, le matériau 920 est de l'oxyde de silicium.
[0096] Les pas des lignes et des rangées de la matrice, ou le ou les pas du motif en réseau, sont de préférence inférieurs à la moitié de la longueur d'onde λθ, par exemple inférieurs au quart de la longueur d'onde λθ. On évite ainsi que la couche 410A diffracte les rayonnements à cette longueur d'onde. La couche 410A présente alors un indice optique effectif moyen compris entre les indices optiques du matériau 920 et du matériau des éléments absorbants 910. On peut choisir cet indice optique effectif moyen en sorte de limiter des réflexions sur la face supérieure de la couche 410. Ceci permet d'améliorer la fonction antireflet de l'empilement des couches 420, 410 et 120 par rapport à une couche 410 continue. On améliore ainsi la qualité des images obtenues.
[0097] De préférence, les plots ont des mêmes dimensions, et sont disposés à un même pas, dans les directions des lignes et des rangées de la matrice. Ceci permet d'obtenir de mêmes propriétés optiques pour toute polarisation de la lumière.
[0098] La figure 10 représente, de manière schématique, une autre variante de réalisation 410B de la couche 410 du pixel de la figure 4. La couche 410B correspond à la couche 410A de la figure 9 dans laquelle les positions du matériau diélectrique 920 et du matériau absorbant ont été échangées. Ainsi, le matériau absorbant de la couche 410B forme une grille définissant des ouvertures 1010. Les ouvertures 1010 sont disposées en réseau. Les ouvertures 1010 sont remplies du matériau diélectrique 920.
[0099] Dans le cas où le matériau absorbant 920 est conducteur, la couche 410B peut remplacer la couche 410 du pixel de la figure 8. En effet, la forme de grille permet que tout le matériau absorbant soit en contact électrique avec le noeud d'application du potentiel de polarisation VB.
[0100] La figure 11 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel 1100 comprenant la couche 410A de la figure 9. Plus précisément, le pixel 1100 correspond au pixel 400 de la figure 4 dans lequel la couche 410 a été remplacée par la couche 410A de la figure 9. Les plots 910 le matériau 920 délimitant les plots 910 occupent toute l'épaisseur de la couche 410A. Le matériau 920 occupe toute l'épaisseur de la couche absorbante. Une vue en coupe similaire est obtenue en remplaçant la couche 410A par la couche 410B de la figure 10.
[0101] La figure 12 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une variante de réalisation 1200 du pixel de la figure 11. Dans cette variante, les plots 910 en le matériau absorbant, et le matériau diélectrique 920 s'étendent sur seulement une partie supérieure de la couche 410A. La partie inférieure de la couche 410A forme une couche pleine continue s'étendant sur toute la surface de la couche 410A.
[0102] De façon similaire, dans la variante de la figure 10, la grille en le matériau absorbant et les plots en le matériau diélectrique 920 peuvent s'étendre seulement sur une partie de l'épaisseur de la couche 410B, la partie inférieure de la couche 410B formant une couche pleine continue en le matériau absorbant. Cette couche pleine peut s'étendre sur toute la surface de la couche 410B, ou, de préférence, s'étendre sur toute la surface de la couche 410B à l'exception d'ouvertures permettant le passage de connexions telles que les ouvertures 830 décrites en relation avec la figure 8.
[0103] La figure 13 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une autre variante de réalisation 1300 du pixel de la figure 4. Dans cette variante, des cavités 1310 s'étendent dans la région 110 à partir de sa face supérieure. Les cavités 1310 sont remplies d'un matériau diélectrique, par exemple de l'oxyde de silicium. Les cavités 1310 sont de préférence disposées en réseau. Le pas du réseau est par exemple supérieur à la moitié d'une longueur d'onde centrale de la bande de longueurs d'onde détectée par le pixel. Dans le cas où le filtre 160 est un filtre passe-bande, le pas du réseau est de préférence supérieur à la moitié de la longueur d'onde centrale λθ du filtre 160.
[0104] Les cavités 1310 et les portions 1320 de la région 110 disposée entre ses cavités constituent un réseau de diffraction. Ce réseau de diffraction introduit des angles dans la propagation des rayonnements entrant par le haut de la région photodétectrice 110. Le rayonnement effectue alors plusieurs allers-retours à composante horizontale dans la région 110 entre les parois latérales de la région 110. On augmente ainsi la longueur du trajet effectué par le rayonnement à l'intérieur de la région 110, et donc la probabilité que ce rayonnement soit détecté par la région 110. Contrairement aux allersretours entre le bas et le haut du pixel, dont le nombre dépend de la transmission du filtre 160, les allers-retours horizontaux augmentent la détection sensiblement de la même manière pour toutes les longueurs d'onde de la bande détectées par le pixel. Ainsi, le réseau de diffraction en partie supérieure de la région 110 confère au pixel 1300 une sensibilité au rayonnement supérieure à celle d'un pixel dépourvu de ce réseau de diffraction, en conservant l'avantage de la qualité d'image conférée par la limitation du nombre d'allers-retours verticaux.
[0105] La figure 14 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un capteur d'images 1400 comprenant des pixels du type du pixel 400 de la figure 4. Le capteur 1400 peut capter des images couleur tridimensionnelles ou des images couleur et infrarouge.
[0106] Plus précisément, on a représenté un groupe de quatre pixels 400R, 400G, 400B, et 400Z, du capteur 1400. Les pixels 400R, 400G, 400B, et 400Z, correspondent chacun au pixel 400 de la figure 4 dans lequel le filtre 140 est constitué par un filtre respectivement 140R, 140G, 140B, et 140Z, laissant passer respectivement la lumière bleue, la lumière verte, la lumière rouge, et des rayonnements dans le proche infrarouge. Le filtre 140Z est facultatif.
[0107] Dans chacun des pixels 400R, 400G et 400B, le filtre interférentiel 160 du pixel 400 de la figure 4 est constitué par un filtre interférentiel coupe-bande 160BC, du type du filtre de la figure 2. De préférence, le filtre 160BC est un même filtre continu commun aux pixels 400R, 400G et 400B. Dans le pixel 400Z, le filtre interférentiel 160 du pixel 400 de la figure 4 est constitué par un filtre interférentiel 160BP passe-bande, par exemple du type du filtre de la figure 3.
[0108] De préférence, la couche absorbante 410, l'éventuelle couche isolante 420, et la couche 120 sont communes pour les divers pixels du capteur, et en particulier communes aux quatre pixels du groupe de pixels représentés.
[0109] Comme ceci a été mentionné ci-dessus, la couche absorbante 410 limite le nombre d'allers-retours effectués par la lumière entre le haut et le bas de chacun des pixels, améliorant ainsi la qualité de l'image captée.
[0110] En outre, la couche absorbante 410 limite la quantité de rayonnement optique, en particulier infrarouge, qui, après avoir traversé de haut en bas la région 110 de l'un des pixels, est réfléchie par les régions métalliques 122 vers les pixels voisins. Ceci correspond à une amélioration supplémentaire de la qualité de l'image.
[0111] Pour réaliser les pixels 400R, 400G, 400B, et 400Z, de préférence, on forme préalablement les régions 110, et les tranchées 115 séparant les régions 110, dans un substrat semiconducteur. On forme ensuite, sur la face avant du substrat (face inférieure), l'éventuelle couche isolante 420, la couche absorbante 410, et les couches isolantes 120 contenant les régions métalliques 122. De préférence, on colle ensuite une poignée 1410, par exemple une tranche semiconductrice, sur la face avant des couches isolantes 120. On retire tous les éléments à partir de la face arrière du substrat jusqu'à un niveau définissant le niveau supérieur des régions 110, par exemple par polissage.
[0112] Ensuite, à une première étape, on forme les filtres 160BP. Pour cela, par exemple, on recouvre l'ensemble des faces supérieures des régions 110 d'un premier empilement de couches alternées formant le filtre 160BP, puis on retire, par exemple par gravure, les portions du premier empilement de couches situées aux emplacements des pixels 400R, 400G et 400B.
[0113] A une deuxième étape, on forme les filtres 160BC. Pour cela, par exemple, on recouvre la structure obtenue à la première étape d'un deuxième empilement de couches correspondant aux filtres 160BC. On retire ensuite les portions du deuxième empilement situées à l'emplacement du pixel 400Z, par exemple par polissage mécanochimique.
[0114] On forme ensuite les filtres 140R, 140G et 140B, et l'éventuel filtre 140Z, puis les éventuelles lentilles 130.
[0115] Les rayonnements parasites que le filtre laisse passer partiellement sont d'autant plus nombreux que le filtre est mince. Du fait que la couche absorbante 410A réduit la détection de ces rayonnements parasites, on peut, pour une quantité donnée de rayonnements parasites absorbés, c'est-à-dire pour une qualité d'image donnée, réduire l'épaisseur du filtre par rapport à un capteur ne comportant pas de couche 410A. On peut alors rapprocher les lentilles 130 des régions 110, ce qui permet d'augmenter l'angle de vision du capteur, ceci sans altérer la qualité d'image. En outre, à cette réduction d'épaisseur correspond une réduction de la largeur, ou dimension horizontale, d'une région 1420 dans laquelle le deuxième empilement, qui correspond aux filtres 160BC, a ses couches empilées latéralement contre le flanc du filtre 160BP. Dans la région 1420, le filtre 160BC a des propriétés de filtrage dégradées. Le fait de réduire cette région permet de réduire la taille des pixels sans altérer la qualité d'image, par rapport à un capteur dépourvu de couche absorbante 410.
[0116] La figure 15 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un capteur d'images 1450 comprenant des pixels du type du pixel 400 de la figure 4. Le capteur 1450 reprend les éléments du capteur 1400 de la figure 14, à la différence que la fabrication des filtres 160BC et 160BP comprend une étape supplémentaire entre les première et deuxième étapes.
[0117] A cette étape supplémentaire, on forme, aux emplacements des pixels 400R, 400G et 400B, une couche diélectrique, par exemple en oxyde de silicium, jusqu'au niveau supérieur du filtre 160BP formé à la première étape. Pour cela, par exemple, on recouvre la structure obtenue à la première étape de la couche d'oxyde, puis on retire, par exemple par polissage mécanochimique, tous les éléments situés au-dessus de la face supérieure du filtre 160BP.
[0118] Ensuite, à la deuxième étape, le deuxième empilement, qui correspond au filtre 160BC, est déposé sur la surface plane laissée par le polissage, et les portions du deuxième empilement sont retirées de remplacement du pixel 400Z par gravure.
[0119] Avantageusement, du fait que les filtres 160BC sont formés sur une surface plane et sont délimités par gravure, ils forment un empilement de couches planes d'épaisseurs constantes sur toute la surface du filtre. La qualité du filtrage est ainsi meilleure qu'avec un filtre constitué de couches non planes et/ou d'épaisseurs non constantes.
[0120] A une étape ultérieure, on peut former, à remplacement du pixel 400Z, une portion de couche diélectrique, par exemple en oxyde de silicium, jusqu'au niveau supérieur du filtre 160BC. Pour cela, par exemple, on recouvre d'une couche diélectrique, par exemple en oxyde de silicium, la structure obtenue à la deuxième étape, puis on retire, par exemple par polissage mécanochimique, tous les éléments situés au-dessus de la face supérieure du filtre 160BC.
[0121] La figure 16 est une vue en coupe schématique, représentant un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel 1500 d'un capteur d'images. Le pixel 1500 comprend des éléments identiques ou similaires à ceux du pixel 400 de la figure 4. Le pixel 1500 diffère de celui de la figure 4 en ce qu'il comprend, entre la couche absorbante 410 et la couche isolante 120, successivement à partir de la couche absorbante 410, une couche diélectrique 1510, une région conductrice 1520, une couche isolante 1525, et une région semiconductrice 1530, par exemple en silicium. La région conductrice 1520 et la couche isolante 1525 peuvent être omises.
[0122] Pour réaliser le pixel 1500, on forme la région 110 et les tranchées 115 dans un substrat semiconducteur. On recouvre ensuite la face avant du substrat (face inférieure) par l'éventuelle couche isolante 420 puis par la couche absorbante 410. On recouvre la couche absorbante 410 par la couche diélectrique 1510, par exemple en oxyde de silicium.
[0123] On forme ensuite la couche diélectrique 1510, la région conductrice 1520. Par exemple, la région 1520 définit un plan de masse et recouvre l'ensemble de la face inférieure (ou avant) du substrat semiconducteur. On forme ensuite la région isolante
1525, par exemple en oxyde de silicium. Après cela, la région semiconductrice 1530 est collée sur la couche 1525 par collage moléculaire. On forme ensuite des composants de circuits électroniques du capteur d'images, par exemple des transistors (non représentés) dans et sur la région semiconductrice 1530, du côté de sa face inférieure (face avant). Puis on forme les couches isolantes et les régions métalliques 122. Les régions 122 correspondent de préférence à des pistes d'interconnexion entre les composants des circuits du capteurs d'images.
[0124] La couche 150, le filtre interférentiel 160, l'éventuel filtre 140 et l'éventuelle lentille 130, sont par exemple formés à une étape ultérieure de la fabrication du pixel.
[0125] Un avantage du pixel 1500 est qu'une partie des circuits du capteur d'images sont formés dans et sur la région 1530 indépendamment des régions photodétectrices 110, ce qui permet de réduire la taille des pixels ou d'y intégrer des fonctions supplémentaires, par rapport à un capteur d'images ne comprenant pas la région semiconductrice 1530. En outre, la présence de la région 1520 peut permettre d'optimiser le fonctionnement des circuits du capteur d'images.
[0126] La présence de la couche 1510 et de la région 1520 dans le pixel 1500 a le même effet sur la réflexion de la lumière que la couche 120 et les régions 122 dans le pixel 400 de la figure 4. Dans le pixel 1500, la couche 410 limite le nombre d'allers-retours que les rayonnements peuvent effectuer dans la cavité 110 après réflexion sur la région 1520 et sur le filtre 160. On obtient, dans un capteur comprenant des pixels de type du pixel 1500, une qualité d'image améliorée, de la même manière que dans un capteur d'images comprenant des pixels du type du pixel 400 de la figure 4.
[0127] Les couches 420, 410 et 1510 sont de préférence choisies pour que l'empilement des couches 420, 410 et 1510 ait un effet antireflet, d'une manière identique à celle décrite en relation avec la figure 4 pour l'empilement des couches 420, 410 et 120.
[0128] La figure 17 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un capteur d'images 1600. Le capteur d'images 1600 comprend des éléments identiques ou similaires à ceux du capteur 1400 de la figure 14, disposés de manière identique ou similaire, à la différence que le pixel 400Z est remplacé par un pixel 1600Z.
[0129] Le pixel 1600Z comprend des éléments identiques ou similaire à ceux du pixel 400Z de la figure 14, agencés de manière identique ou similaire, à savoir une région photodétectrice 110Z, et des couches 420Z, 410Z, et 120Z identiques ou similaires à respectivement la région photodétectrice 110 et les couches 420, 410 et 120 du pixel 400Z de la figure 4. Dans le pixel 1600Z, la région photodétectrice semiconductrice 110Z est située à un niveau inférieur à celui des régions photodétectrices 110 des pixels 400R, 400G, et 400B. Le pixel 1600Z comprend en outre des régions de transmission optique 1602 et 1604 situées entre sa région photodétectrice 110Z et son filtre 160BP.
[0130] La région 1602 est située au même niveau que les régions 110 des pixels 140R, 140G et 140B, et la région 1604 s'étend verticalement entre la région 110Z et la région de transmission optique 1602. La région 110Z du pixel 1600Z est située dans un substrat 1610 qui s'étend horizontalement sous la couche 120 commune aux pixels 400R, 400G et 400B. Les couches 420Z, 410Z et 120Z se prolongent horizontalement sur la face inférieure du substrat 1610.
[0131] Des composants tels que des transistors, non représentés, sont formés sur la face inférieure, ou face avant, du substrat 1610. Ces transistors sont par exemple interconnectés par des pistes constituant des régions métalliques 122Z situées dans la couche 120Z. La région de transmission 1602 est de préférence en le même semiconducteur que les régions 110 des pixels 400R, 400G, 400B. La région 1604, est de préférence en un diélectrique, par exemple en nitrure de silicium, ou en silicium amorphe, et s'étend à partir de la face inférieure de la région 1602, à travers les couches 420, 410 et 120.
[0132] En fonctionnement, les rayonnements optiques transmis par le filtre 160BP sont guidés par les régions optiques 1602 et 1604 jusqu'à la région photodétectrice 110Z.
[0133] Le capteur peut avoir des densités de transistors, et d'interconnexions métalliques formées par les régions 122 et 122Z entre ces transistors, supérieures aux densités de transistors et d'interconnexions dans un capteur dépourvu d'un substrat 1610 s'étendant sous les pixels 400R, 400G et 400B. Le capteur 1600 peut ainsi être particulièrement compact.
[0134] Pour réaliser le capteur 1600, on forme les régions 110, et les tranchées 115 séparant les régions 110, dans un substrat semiconducteur 1620, par exemple en silicium. On forme ensuite, sur la face avant du substrat 1620 (face inférieure), d'éventuels composants tels que des transistors, l'éventuelle couche isolante 420, la couche absorbante 410, les couches isolantes 120 contenant les régions métalliques 122, et la région 1604.
[0135] On forme séparément, sur la face avant du substrat 1610 (face inférieure) comprenant les régions 110Z, d'éventuels composants tels que des transistors, l'éventuelle couche isolante 420Z, la couche absorbante 410Z, et les couches isolantes 120Z contenant les régions métalliques 122Z.
[0136] On colle une poignée 1630, par exemple un substrat semiconducteur, sur la face avant de la couche isolante 120Z. On retire ensuite les parties du substrat 1610 située du côté de la face arrière jusqu'au niveau supérieur des régions 110Z, par exemple par polissage mécanochimique.
[0137] On colle ensuite la face arrière du substrat 1610 à la face avant de la couche 120 et de la région 1604.
[0138] On retire ensuite tous les éléments à partir de la face arrière du substrat 1620 jusqu'à un niveau définissant le niveau supérieur des régions 110 des pixels 400R, 400B et 400Z, par exemple par polissage.
[0139] Les filtres 160BC, 160BP, 140R, 140G, 140B, l'éventuel filtre 140Z et les éventuelles lentilles 130 sont formées ensuite, de la même manière que celle décrite en relation avec la figure 14 pour former ces éléments.
[0140] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à l’homme de l’art. En particulier, les variantes et modes de réalisation décrits en relation avec les figures 8 à 13 sont compatibles entre eux et peuvent être appliquées, seuls ou en combinaison, aux modes de réalisation des figures 14 à 17.
[0141] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l’homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Capteur d'images comprenant une pluralité de pixels (400) comprenant chacun : une région semiconductrice photodétectrice (110) ; une région métallique (122) disposée sur une première face de la région semiconductrice ; un filtre interférentiel (160) passe-bande ou coupe-bande disposé sur une deuxième face de la région semiconductrice opposée à la première face ; et entre la région semiconductrice (110) et la région métallique (122), une portion de couche absorbante (410) en un matériau différent de celui de la région semiconductrice, la couche absorbante étant apte à absorber, en un seul passage, plus de 30 % d'un rayonnement incident à la longueur d'onde centrale (λθ) de la bande passante ou de la bande de coupure du filtre interférentiel. [Revendication 2] Capteur d'images selon la revendication 1, dans lequel, dans chaque pixel, la région semiconductrice (110) est en silicium. [Revendication 3] Capteur d'images selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, dans chaque pixel, la couche absorbante (410) comprend du germanium ou du carbone. [Revendication 4] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, dans chaque pixel, ladite portion de couche absorbante (410) est dopée. [Revendication 5] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, dans chaque pixel, la couche absorbante (410) est amorphe. [Revendication 6] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, dans chaque pixel, la couche absorbante (410) est conductrice et reliée à un noeud (VB) d'application d'un potentiel de polarisation. [Revendication 7] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la portion de couche absorbante (410) présente un motif d'éléments absorbants (920) et/ou d'ouvertures (1010) en réseau. [Revendication 8] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque pixel comprend une portion d'une couche diélectrique (420) située contre la couche absorbante (410) du côté de la région semiconductrice (110). [Revendication 9] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, dans chaque pixel, le filtre interférentiel (160) comprend une ré-
    [Revendication 10] pétition de couches alternées d'indices optiques différents. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel, dans chaque pixel, la longueur d'onde centrale (λθ) est comprise dans une plage de longueurs d'onde allant de 700 nm à 1100 nm. [Revendication 11] Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel chaque pixel comprend un filtre supplémentaire coloré (140R, 140G, 140B) ou infrarouge (140Z) recouvrant la première face de la région semiconductrice (110).
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