FR3114438A1 - 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), un empilement absorbant (410) comportant, dans l'ordre en partant de la région semiconductrice (110), une couche diélectrique (410a), une couche de silicium (410b) et une couche de tungstène (410c). Figure pour l'abrégé : Fig. 4

Description

Capteur d'images
La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques, et vise plus particulièrement un capteur d'images.
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.
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.
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 TOF ("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.
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.
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.
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, un empilement absorbant comportant, dans l'ordre en partant de la région semiconductrice, une couche diélectrique, une couche de silicium et une couche de tungstène.
Selon un mode de réalisation, l'empilement absorbant est apte à absorber, en un seul passage, plus de 50 % d'un rayonnement incident à la longueur d'onde centrale de la bande passante ou de la bande de coupure du filtre interférentiel.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la région semiconductrice est en silicium.
Selon un mode de réalisation, la couche de silicium présente une épaisseur comprise entre 20 et 100 nm.
Selon un mode de réalisation, la couche de tungstène présente une épaisseur supérieure ou égale à 40 nm.
Selon un mode de réalisation, la couche diélectrique comprend un ou plusieurs matériaux diélectriques d'indices de réfraction inférieurs à celui du silicium.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la couche de tungstène est reliée à un noeud d'application d'un potentiel de polarisation.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, le filtre interférentiel comprend une répétition de couches alternées d'indices optiques différents.
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.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel comprend un filtre supplémentaire coloré ou infrarouge recouvrant la première face de la région semiconductrice.
Selon un mode de réalisation, les pixels sont configurés pour détecter de la lumière visible, le capteur comprenant en outre une pluralité de pixels de profondeur configurés pour détecter de la lumière infrarouge.
Selon un mode de réalisation, l'empilement absorbant est présent dans les pixels de profondeur.
Selon un mode de réalisation, l'empilement absorbant n'est pas présent dans les pixels de profondeur.
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 :
la figure 1 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, un exemple d'un pixel de capteur d'images ;
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 ;
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 ;
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 ;
la figure 5 est un diagramme illustrant le paramétrage d'un empilement absorbant du pixel de la figure 4
la figure 6 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 ;
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 dans le pixel de la figure 1 et dans le pixel de la figure 4 ;
la figure 8 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une variante de réalisation du pixel de la figure 4 ;
la figure 9 est une vue en coupe représentant une autre variante de réalisation du pixel de la figure 4 ;
la figure 10 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un mode de réalisation d'un capteur d'images ;
la figure 11 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 ;
la figure 12 est une vue en coupe représentant schématiquement un exemple d'un mode de réalisation d'un pixel d'un capteur d'images ; et
la figure 13 est une vue en coupe représentant, de manière partielle et schématique, un exemple d'un autre mode de réalisation d'un capteur d'images.
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
Par souci de clarté, seuls les 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.
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.
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.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
Sauf précision contraire, l'indice optique désigne la partie réelle de l'indice optique complexe.
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.
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.
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.
A titre d'exemple, le pixel s'étend latéralement sur une largeur comprise entre 1,2 et 5 micromètres, par exemple de l'ordre de 1,4 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 6 micromètres.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Le filtre interférentiel coupe-bande est conçu pour bloquer les rayonnements dans le proche infrarouge, autour d'une longueur d'onde centrale λ0 par exemple comprise entre 700 et 1100 nanomètres (de l'ordre de 875 nm dans l'exemple représenté). La longueur d'onde centrale λ0 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 λ0. 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.
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.
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.
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.
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.
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 λ0. 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 l'allure d'un pic autour de la longueur d'onde centrale. La transmission est par exemple proche de 100 % pour la longueur d'onde centrale λ0, et diminue de part et d'autre de la longueur d'onde λ0. La largeur L à mi-hauteur 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'onde pour lesquelles la transmission est supérieure à la demi hauteur du pic. La longueur d'onde centrale λ0 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 λ0.
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.
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 λ0. 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.
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 infrarouges constituent des rayonnements parasites qui nuisent à la qualité de la carte de profondeur obtenue.
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.
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.
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.
Le pixel 400 comprend, entre la ou les régions métalliques 122 et la région photodétectrice 110, une structure absorbante 410. De préférence, le pixel ne comprend pas d'éléments métalliques entre la région photodétectrice 110 et la structure absorbante 410.
La structure absorbante 410 est constituée par un empilement de couches comprenant, dans l'ordre à partir de la face inférieure de la région photodétectrice 110, une couche diélectrique 410a, une couche de silicium 410b, et une couche de tungstène 410c. La couche 410a est par exemple une couche d'oxyde de silicium ou une couche de nitrure de silicium. A titre de variante, la couche 410a peut être constituée par un empilement de plusieurs couches en des matériaux diélectriques d'indices de réfraction inférieurs à celui du silicium, par exemple une ou plusieurs couches d'oxyde de silicium et une ou plusieurs couches de nitrure de silicium. La couche diélectrique 410a est par exemple en contact, par sa face supérieure avec la face inférieure de la région photodétectrice 110. La couche 410a permet notamment d'isoler électriquement les couches 410b, 410c et les éléments conducteurs 122 de la région photodétectrice 110. La couche de silicium 410b est par exemple en contact, par sa face supérieure, avec la face inférieure de la couche diélectrique 410a. La couche de tungstène 410c peut être en contact, par sa face supérieure, avec la face inférieure de la couche de silicium 410b. A titre de variante, une mince couche d'accroche, par exemple en nitrure de titane, par exemple d'épaisseur inférieure à 10nm, peut faire interface entre la couche de silicium 410b et la couche de tungstène 410c.
Les épaisseurs des couches 410a, 410b et 410c de l'empilement 410 sont choisies de façon à ce que l'empilement 410 présente, pour la longueur d'onde centrale λ0 du filtre interférentiel 160, un coefficient d'absorption supérieur à celui du matériau semiconducteur de la région 110. L'empilement 410 est dimensionné de sorte que, pour la longueur d'onde centrale λ0 du filtre interférentiel 160 et pour un rayonnement incident sensiblement orthogonal au plan moyen de l'empilement 410, plus de 50 %, de préférence plus de 80 %, de préférence plus de 95 %, du rayonnement entrant dans l'empilement 410 est absorbé dans l'empilement 410 en un seul passage. Autrement dit, plus de 50 %, de préférence plus de 80 %, de préférence plus de 95 %, d'un rayonnement entrant par la face supérieure de l'empilement 410 est absorbé dans l'empilement 410 et n'est pas réfléchi vers la région 110. Par exemple, pour la longueur d'onde λ0, environ 90 % du rayonnement entrant dans l'empilement 410 est absorbé dans l'empilement 410 en un seul passage. Par exemple, plus de 50 %, préférentiellement plus de 80%, préférentiellement plus de 90 % de tout rayonnement dans la plage de longueurs d'onde comprise entre 900 nm et 1000 nm est absorbé en un seul passage dans l'empilement 410. De préférence, plus de 50 %, préférentiellement plus de 80%, préférentiellement plus de 90 % de tout rayonnement dans la bande de coupure ou dans la bande passante du filtre 160 est absorbé en un seul passage dans l'empilement 410.
Si l'on désigne respectivement par N1 l'indice de réfraction de la couche 410a, par N2 l'indice de réfraction de la couche 410b et par N3 l'indice de réfraction de la couche 410c, et en considérant les épaisseurs des couches 410a et 410c comme infinies (ou plus précisément semi-infinies), on peut montrer que la réflexion de l'empilement 410 est nulle si l'équation suivante est vérifiée : avec où d est l'épaisseur de la couche 410b.
Si par ailleurs N3 comporte une partie imaginaire non nulle, alors la transmission est nulle et l'onde est intégralement absorbée par l'empilement 410.
Les études menées par l'inventeur ont montré qu'en prenant N1 égal à l'indice de réfraction de l'oxyde de silicium et N2 égal à l'indice de réfraction du silicium, et pour une longueur d'onde λ=940 nm, le choix du tungstène comme matériau de la couche 410c (indice N3) permet d'approcher au plus près l'égalité de l'équation [Math 1] ci-dessus. Une épaisseur de silicium d=39 nm permet alors d'obtenir une absorption maximale (proche de 100%) du rayonnement par l'empilement 410.
La figure 5 illustre la pertinence du choix du tungstène par rapport à d'autres métaux usuellement utilisés dans des circuits intégrés.
Considérant l'équation [Math 1] susmentionnée, la figure 5 est un diagramme illustrant l'évolution de l'indice optique complexe N3 lorsque l'épaisseur d de la couche de silicium 410b varie de 0 à 130 nm. Plus particulièrement, sur le diagramme de la figure 5, l'axe des abscisses représente la partie réelle Real(N3) de l'indice N3, et l'axe des ordonnées représente la partie imaginaire Imag(N3) de l'indice N3. La courbe circulaire 501 de la figure 5 représente l'évolution de l'indice N3 (partie réelle et partie imaginaire) lorsque l'épaisseur d varie de 0 à 130 nm. Le point N0 de la courbe 501 correspond à la valeur prise par l'indice N3 pour d=0 et pour d=130 nm. Pour ces épaisseurs, la partie imaginaire de l'indice N3 est nulle.
On a en outre tracé sur le diagramme de la figure 5 un point NWcorrespondant à l'indice optique complexe du tungstène, un point NCucorrespondant à l'indice optique complexe du cuivre, un point NAgcorrespondant à l'indice optique complexe de l'argent, et un point NAlcorrespondant à l'indice optique complexe de l'aluminium.
Comme cela apparait sur la figure, le point NWcoïncide quasiment avec un point du cercle 501 présentant une partie imaginaire non nulle. Ce point correspond à la valeur de l'indice N3 pour une épaisseur d de silicium égale à 39 nm. Les points NCu, NAget NAlsont quant à eux très éloignés du cercle 501. Ceci montre, que, parmi les métaux mentionnés ci-dessus, le tungstène est le seul candidat pertinent pour obtenir l'effet d'absorption recherché.
En pratique, les épaisseurs des couche 410a et 410c ne sont bien entendu pas semi-infinies. De plus, comme indiqué ci-dessus, la couche diélectrique 410a peut comporter un ou plusieurs matériaux diélectriques autres que de l'oxyde de silicium. Des simulations numériques permettent d'ajuster l'épaisseur d de silicium à prévoir pour maximiser l'absorption, en fonction des différents paramètres de l'empilement 410 et/ou de la longueur d'onde centrale λ0 du filtre interférentiel 160. A titre d'exemple, l'épaisseur d de la couche de silicium 410b est comprise entre 20 et 100 nm, et de préférence entre 30 et 50 nm.
Par ailleurs, pour maximiser l'absorption dans l'empilement 410, l'épaisseur de la couche de tungstène 410c est de préférence relativement élevée, par exemple supérieure à 40 nm et de préférence supérieure à 60 nm.
Dans le cas où le filtre interférentiel est un filtre coupe-bande du type décrit en relation avec la figure 2, la présence de la structure absorbante 410 permet de réduire la détection des rayonnements parasites dans le proche infrarouge, et ainsi d'améliorer la qualité de l'image.
Dans le cas où le filtre interférentiel est un filtre passe-bande du type décrit en relation avec la figure 3, 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 structure 410 réduit donc la proportion des rayonnements parasites détectés et permet ainsi d'améliorer la qualité de l'image de profondeur captée.
Une explication de la fonction de la couche 410 est détaillée ci-après en relation avec la figure 6.
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) de l'absorption T600 des rayonnements optiques par la région photodétectrice 110, en un seul passage dans la région photodétectrice 110.
Les rayonnements situés dans le proche infrarouge sont partiellement absorbés et détectés par la région 110. Par exemple, pour la fréquence centrale λ0 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.
En l'absence de la structure absorbante 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.
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.
En l'absence de la structure 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 160 ne se traduit pas par une réduction de même ampleur de la sensibilité de détection du pixel.
En présence de l'empilement absorbant 410, le nombre de passages du rayonnement dans la région 110 est limité par l'empilement 410. Ceci réduit la sensibilité de détection des rayonnements pour les longueurs d'onde de transmission partielle du filtre 160. En présence de l'empilement absorbant 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.
La figure 7 est un diagramme illustrant schématiquement un exemple d'évolution, en fonction de la longueur d'onde λ (en nm, en abscisse), de l'absorption A (en ordonnée, de 0 à 1) des rayonnements optiques par la région semiconductrice photodétectrice 110 dans le pixel de la figure 1 (courbe 601 de la figure 7) et dans le pixel de la figure 4 (courbe 603 de la figure 7).
On peut observer de fortes oscillations sur la courbe 601 pour les longueurs d'onde au-delà d'environ 700 nm. Ces oscillations illustrent l'effet décrit ci-dessus en relation avec la figure 6. Plus particulièrement, dans le pixel de la figure 1, la région semiconductrice 110 forme une cavité pour les rayonnements voisins de la longueur d'onde centrale du filtre interférentiel 160. Cette cavité présente des résonances à certaines fréquences, ce qui explique les oscillations de la courbe 601. Cet effet de cavité dégrade la qualité des images acquises.
Sur la courbe 603, on observe que les oscillations sont fortement réduites. Ceci résulte de la prévision de la structure absorbante 410 qui permet d'éviter l'effet de cavité résonante décrit ci-dessus.
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 structure absorbante 410 est dimensionnée pour absorber en un seul passage plus de 50 %, par exemple plus de 80 %, de tout rayonnement dans cette plage de longueur d'onde.
La figure 8 est une vue en coupe représentant, de manière schématique, une variante 800 de réalisation du pixel de la figure 4.
Dans cette variante, la couche de tungstène 410c de l'empilement absorbant 410 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 l'empilement absorbant 410 permet d'évacuer d'éventuelles charges électriques piégées dans la couche isolante 410a. En outre, l'application de ce potentiel de polarisation peut permettre d'éviter de stocker des charges dans les couches 410b et/ou 410c, qui pourraient perturber le potentiel électrique de la région 110.
A titre d'exemple, les tranchées d'isolement 115 comprennent chacune une région conductrice 810 isolée de la région 110 par un matériau électriquement 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.
L'empilement 410 présente des ouvertures 830 au niveau des connexions 820. Les ouvertures 830 permettent d'isoler électriquement les connexions 820 de l'empilement absorbant 410. Toute connexion électrique traversant l'empilement 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.
La figure 9 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 λ0 du filtre 160.
Les cavités 1310 et les portions 1320 de la région 110 disposée entre ces 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 allers-retours 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.
La figure 10 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.
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.
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.
Dans l'exemple, l'empilement absorbant 410, et la couche 120 sont communs pour les divers pixels du capteur, et en particulier communs aux quatre pixels du groupe de pixels représentés.
Comme ceci a été mentionné ci-dessus, l'empilement absorbant 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.
En outre, l'empilement absorbant 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.
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 successivement, sur la face avant du substrat (face inférieure), les couches 410a, 410b et 410c de l'empilement absorbant 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.
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.
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.
On forme ensuite les filtres 140R, 140G et 140B, et l'éventuel filtre 140Z, puis les éventuelles lentilles 130.
Les rayonnements parasites que le filtre laisse passer partiellement sont d'autant plus nombreux que le filtre est mince. Du fait que l'empilement absorbant 410 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.
Dans l'exemple de la figure 10, l'empilement absorbant 410 s'étend sous les pixels 400R, 400G et 400B et sous le pixel 400Z. A titre de variante, l'empilement 410 peut s'étendre uniquement sous les pixels 400R, 400G et 400B et ne pas s'étendre sous les pixels 400Z. Dans ce cas, le procédé de fabrication est par exemple similaire à ce qui vient d'être décrit, à ceci près qu'une étape de retrait localisé de l'empilement absorbant 410 en vis-à-vis des pixels 400Z est prévue avant l'étape de dépôt des couches isolantes 120.
La figure 11 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 10, à la différence que la fabrication des filtres 160BC et 160BP comprend une étape supplémentaire entre les première et deuxième étapes.
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.
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 l'emplacement du pixel 400Z par gravure.
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.
A une étape ultérieure, on peut former, à l'emplacement 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.
Là encore, bien que l'on ait représenté l'empilement absorbant 410 s'étendant sous les pixels 400R, 400G et 400B et sous le pixel 400Z, à titre de variante, l'empilement 410 peut s'étendre uniquement sous les pixels 400R, 400G et 400B et ne pas s'étendre sous les pixels 400Z.
La figure 12 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 l'empilement absorbant 410 et la couche isolante 120, successivement à partir de la face inférieure de l'empilement absorbant 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.
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'empilement absorbant 410. On recouvre la couche de tungstène 410c de l'empilement absorbant 410 par la couche diélectrique 1510, par exemple en oxyde de silicium.
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.
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.
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.
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, l'empilement 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.
La figure 13 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 11, disposés de manière identique ou similaire, à la différence que le pixel 400Z est remplacé par un pixel 1600Z.
Le pixel 1600Z comprend des éléments identiques ou similaire à ceux du pixel 400Z de la figure 11, agencés de manière identique ou similaire, à savoir une région photodétectrice 110Z, un empilement absorbant 410Z comprenant, dans l'ordre à partir de la face inférieure de la région photodétectrice 110Z, une couche diélectrique 410Za, une couche de silicium 410Zb et une couche de tungstène 410Zc, et des couches isolantes 120Z. La région photodétectrice 110Z, l'empilement 410Z et les couches isolantes 120Z sont identiques ou similaires à respectivement la région photodétectrice 110, l'empilement absorbant 410 et les couches isolantes 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 photo-détectrices 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. On notera que dans l'exemple représenté, en projection verticale, le contour de la région photo-détectrice 110Z coïncide sensiblement avec le contour des régions de transmission optique 1602 et 1604. A titre de variante, la région photo-détectrice 110Z peut s'étendre, latéralement, au-delà des régions de transmission optique 1602 et 1604.
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. L'empilement absorbant 410Z et les couches isolantes120Z se prolongent horizontalement sur la face inférieure du substrat 1610.
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 l'empilement absorbant 410 et les couches isolantes 120.
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.
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.
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'empilement absorbant 410, les couches isolantes 120 contenant les régions métalliques 122, et la région 1604.
On forme séparément, sur la face avant du substrat 1610 (face inférieure) comprenant les régions 110Z, d'éventuels composants tels que des transistors, l'empilement absorbant 410Z, et les couches isolantes 120Z contenant les régions métalliques 122Z.
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.
On colle ensuite la face arrière du substrat 1610 à la face avant de la couche 120 et de la région 1604.
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.
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 11 pour former ces éléments.
A titre de variante, l'empilement absorbant 410Z peut être omis dans la structure de la figure 13.
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 apparaitront à l’homme de l’art. En particulier, les variantes et modes de réalisation décrits en relation avec les figures 8 et 9 sont compatibles entre eux et peuvent être appliquées, seuls ou en combinaison, aux modes de réalisation des figures 10 à 13.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la couche inférieure 410c de l'empilement absorbant 410 correspond de préférence à un niveau de tungstène spécifique, c'est-à-dire déposé uniquement pour la réalisation de l'empilement absorbant 410. Toutefois, à titre de variante, la couche inférieure 410c de l'empilement absorbant 410 peut correspondre à un premier niveau de métallisation du capteur, dans lequel sont également formées des métallisations d'interconnexion en périphérie des pixels.
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 (13)

  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), un empilement absorbant (410) comportant, dans l'ordre en partant de la région semiconductrice (110), une couche diélectrique (410a), une couche de silicium (410b) et une couche de tungstène (410c).
  2. Capteur d'images selon la revendication 1, dans lequel l'empilement absorbant (410) est apte à absorber, en un seul passage, plus de 50 % d'un rayonnement incident à la longueur d'onde centrale (λ0) de la bande passante ou de la bande de coupure du filtre interférentiel.
  3. Capteur d'images selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, dans chaque pixel, la région semiconductrice (110) est en silicium.
  4. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la couche de silicium (410b) présente une épaisseur comprise entre 20 et 100 nm.
  5. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la couche de tungstène (410c) présente une épaisseur supérieure ou égale à 40 nm.
  6. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la couche diélectrique (410a) comprend un ou plusieurs matériaux diélectriques d'indices de réfraction inférieurs à celui du silicium.
  7. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel, dans chaque pixel, la couche de tungstène (410c) est reliée à un noeud (VB) d'application d'un potentiel de polarisation.
  8. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel, dans chaque pixel, le filtre interférentiel (160) comprend une répétition de couches alternées d'indices optiques différents.
  9. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, dans chaque pixel, la longueur d'onde centrale (λ0) est comprise dans une plage de longueurs d'onde allant de 700 nm à 1100 nm.
  10. Capteur d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel chaque pixel comprend un filtre supplémentaire coloré (140R, 140G, 140B) ou infrarouge (140Z) recouvrant la première face de la région semiconductrice (110).
  11. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel lesdits pixels (400R, 400G, 400B) sont configurés pour détecter de la lumière visible, le capteur comprenant en outre une pluralité de pixels de profondeur (400Z) configurés pour détecter de la lumière infrarouge.
  12. Capteur selon la revendication 11, dans lequel l'empilement absorbant (410) est présent dans les pixels de profondeur (400Z).
  13. Capteur selon la revendication 11, dans lequel l'empilement absorbant (410) n'est pas présent dans les pixels de profondeur (400Z).
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