WO2018167433A1 - Radiation sensor with anti-glare protection - Google Patents

Radiation sensor with anti-glare protection Download PDF

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WO2018167433A1
WO2018167433A1 PCT/FR2018/050618 FR2018050618W WO2018167433A1 WO 2018167433 A1 WO2018167433 A1 WO 2018167433A1 FR 2018050618 W FR2018050618 W FR 2018050618W WO 2018167433 A1 WO2018167433 A1 WO 2018167433A1
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WO
WIPO (PCT)
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layer
pixel
sensor
radiation
microplanche
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/050618
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French (fr)
Inventor
Sébastien Becker
Denis Pelenc
Jean-Jacques Yon
Abdelkader Aliane
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/023Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • GPHYSICS
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    • G01J5/0245Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity for performing thermal shunt

Definitions

  • the present application relates to the field of radiation sensors, and more particularly relates to sensors of the type comprising a plurality of elementary micro-detectors, or pixels, arranged in and on a semiconductor substrate, each pixel comprising a radiation conversion element. electromagnetic signal into an electrical signal, and a signal reading circuit provided by the conversion element.
  • the present application relates more particularly to the protection of such a sensor against glare likely to damage its pixels.
  • the embodiments described below are particularly advantageous in the case where the pixel conversion elements are microbolometers.
  • a bolometer conventionally comprises an absorber adapted to transform electromagnetic radiation to which it is subjected, generally located in the infrared, into thermal energy, and a thermometer thermally coupled to the absorber and adapted to provide an electrical signal representative of the temperature of the absorber.
  • the thermometer generally comprises a thermistor, and a circuit for reading the electrical resistance of the thermistor.
  • a thermal radiation sensor comprising a plurality of pixels arranged in and on a semiconductor substrate, each pixel comprising a microbolometer and an electronic circuit for controlling and reading the microbolometer.
  • a problem is that when they are subjected to strong radiation, for example laser radiation in the case of a malicious attack of the sensor, or solar radiation, the pixels of such a sensor undergo a heating up to several hundred degrees, which can damage them temporarily or permanently.
  • strong radiation for example laser radiation in the case of a malicious attack of the sensor, or solar radiation
  • this problem of critical heating of the pixels under the effect of the radiation to be detected can arise in other types of electromagnetic radiation sensors, in particular sensors in which the measurement of the incident radiation is based on a radiation conversion. in thermal energy within the pixels of the sensor.
  • an embodiment provides a radiation sensor comprising a plurality of pixels formed in and on a semiconductor substrate, each pixel comprising a microplanche suspended above the substrate by heat-insulating arms, the microplanche comprising a conversion element. from electromagnetic radiation to thermal energy,
  • At least one of the thermal insulation arms of the pixel comprises a layer of a material phase change transistor having, below a phase transition temperature, a first thermal conductivity value, and, above the phase transition temperature, a second value of thermal conductivity greater than the first value.
  • the layer is a metal oxide having an insulating phase below the transition temperature and a metal phase above the transition temperature.
  • the layer is in a vanadium oxide.
  • the layer is made of a titanium oxide.
  • the transition temperature of the layer is between 60 and 180 ° C.
  • each pixel further comprises a thermistor thermally coupled to the pixel conversion element.
  • each pixel further comprises a circuit for reading the value of the pixel's thermistor.
  • the conversion element in each pixel, is a layer made of an absorbent material for the radiation to be detected.
  • the conversion element in each pixel, is a metal layer.
  • the heat-insulating arms rest on vertical electrical connection pillars.
  • the microplate and the heat-insulating arms are arranged in a cavity closed by a transparent cover for the radiation to be detected.
  • the transparent cover hermetically closes the cavity, and the cavity is at a pressure below atmospheric pressure.
  • FIGS. 1A and 1B are respectively a sectional view and a simplified top view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a first embodiment
  • Figure 2 is a simplified sectional view of another example of a pixel of a radiation sensor according to the first embodiment
  • Figs. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a pixel according to the first embodiment
  • Figure 4 is a sectional view illustrating an alternative of the manufacturing method of Figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F;
  • Figs. 5A, 5B, 5C and 5D are sectional views illustrating steps of another example of a method of manufacturing a pixel according to the first embodiment
  • Figure 6 is a partial and simplified sectional view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a second embodiment
  • Figs. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a pixel according to the second embodiment
  • Figure 7a is a sectional view illustrating an alternative embodiment of the method of Figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F;
  • Fig. 8 is a simplified sectional view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a third embodiment
  • Figs. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F and 9G are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a pixel according to the third embodiment. detailed description
  • the same elements have been designated by the same references in the various figures and, in addition, the various figures are not drawn to scale. For the sake of clarity, only the elements useful for understanding the described embodiments have been shown and are detailed. In particular, the circuits for controlling and reading the pixels described have not been detailed, the described embodiments being compatible with the control and reading circuits usually provided in pixels of this type, or the realization of these circuits. being within the abilities of those skilled in the art from the functional indications of the present description. Moreover, in the illustrative figures of the examples described, only one pixel of a radiation sensor is visible. In practice, the radiation sensors may comprise several identical or similar pixels arranged in and on the same semiconductor substrate, for example in a matrix or bar arrangement.
  • FIGS. 1A and 1B are respectively a simplified sectional view and a simplified top view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a first embodiment.
  • the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B is formed in and on a semiconductor substrate 101, for example made of silicon.
  • the pixel 100 comprises an electronic reading and control circuit 102 formed in and on the substrate 101, for example in CMOS technology.
  • the control circuit and reading has not been detailed in the figures. Only electrical connection pads flush with the upper face of the circuit 102, intended to connect the circuit 102 to other elements of the pixel, are shown in FIG. 1A in the form of hatched rectangular zones.
  • the pixel 100 further comprises a microplanche 103 suspended above the circuit 102 by thermal insulation arms, two arms 105a and 105b in the example shown. More particularly, in the example shown, the substrate 101 and the circuit 102 are arranged horizontally, and the microplate 103 and the heat-insulating arms 105a and 105b are arranged in the same middle plane substantially parallel to the upper face of the circuit 102. Each of the arms 105a and 105b has a first end or end proximal contact mechanically and electrically with the microplate 103, and a second end or distal end resting on the top of a vertical conductive pillar 107a, respectively 107b, for example copper or tungsten, the base of which rests on the upper face of the Circuit 102.
  • the pillars 107a and 107b mechanically support the microplate 103 via the arms 105a and 105b, and electrically connect the microplanche 103 to the circuit 102, also via the arms 105a and 105b.
  • a space free of any solid material is located between the upper face of the circuit 102 and the lower face of the microplanche 103.
  • the microplanche 103 is in mechanical contact only the arms 105a and 105b, which thermally isolate the microplanche of the remainder of the structure and in particular of the circuit 102 and the substrate 101.
  • the microplanche 103 is a bolometric microplanche, that is to say it comprises an absorber (not detailed in Figures 1A and 1B), for example in the form of a conductive layer, suitable for converting incidental electromagnetic radiation in thermal energy, and a thermistor (not detailed in Figures 1A and 1B) for measuring the temperature of the absorber.
  • the absorber is made of titanium nitride (TiN) and the thermistor is of amorphous silicon or of vanadium oxide. The two ends of the thermistor are electrically connected respectively to the conductive pillars 107a and 107b via the arms 105a and 105b.
  • the base of the support pillar 107a is in mechanical and electrical contact with a connection pad 109a of the upper face of the circuit 102
  • the base of the support pillar 107b is in mechanical contact with and electrically with a connection pad 109b of the upper face of the circuit 102.
  • the control and reading circuit 102 is thus connected to the ends of the pixel thermistor via the pads 109a and 109b and the pillars 107a and 107b of the pixel .
  • the circuit 102 is adapted to provide an electrical signal representative of the value of the electrical resistance of the pixel thermistor.
  • the pixel 100 further comprises a cover 111 transparent to the radiation to be detected, resting on the upper face of the control circuit 102 and delimiting, with the upper face of the circuit 102, a cavity or hermetic enclosure 113 in which is located the suspended microplanche 103 A space left free of any solid material is located between the upper face of the microplanche 103 and the underside of the cover 111, this space communicating with the free space between the lower face of the microplanche 103 and the upper face of the circuit 102.
  • the cavity 113 is preferably evacuated or under a pressure lower than the atmospheric pressure, so as to reinforce the thermal insulation of the microplate 103 vis-à-vis the rest of the sensor, limiting the thermal conduction by the 'air.
  • the pixel 100 comprises an optical shutter having a layer 115 of a thermochromic material coating the upper face of the transparent cover 111, facing the microplanche 103 of the pixel.
  • the optical shutter is an active shutter, that is to say that it is electrically controllable or in an open state in which the layer 115 is substantially transparent for the radiation to be detected, that is to say in which the reflection and / or absorption coefficient of the layer 115 for the radiation to be detected is relatively low, ie in a closed state in which the reflection and / or absorption coefficient of the layer 115 for the radiation to be detected is relatively high, that is to say greater than its reflection coefficient and / or absorption in the open state.
  • the radiation to be detected is a thermal infrared radiation of length wavelength in the band from 8 to 14 ⁇ m
  • the transmission coefficient of the layer 115 for the radiation to be detected in the closed state is less than 0.2 and preferably at least 0 , 4 to its transmission coefficient in the open state.
  • the shutter comprises a heating resistor 117 thermally coupled to the layer 115 and connected to the control circuit 102 of the pixel via connection pads 119a and 119b of the circuit 102.
  • the heating resistor 117 is disposed, in plan view, at the periphery of the bolometric microplate 103, so as not to disturb the passage of the incident electromagnetic radiation towards the microplanche when the shutter is at the open state.
  • the heating resistor 117 is a metal strip forming a conductor cord surrounding, in top view, the microplanche 103.
  • the heating resistor may be made of a transparent material for the radiation to be detected, for example a dielectric or semiconductor material, for example, in the case of an infrared radiation detector, vanadium dioxide (VO 2), germanium (Ge), or an ⁇ -SiGe: B alloy of amorphous silicon and germanium Boron doped.
  • the heating resistor 117 may extend at least in part opposite the bolometric microplate 103 of the pixel.
  • the heating resistor 117 is for example disposed under the thermochromic layer 115, for example contiguous to the underside of the transparent cover 111.
  • the heating resistor 117 is connected to the pads 119a and 119b of the control circuit 102 respectively by vertical conductive pillars 121a and 121b, for example of copper or tungsten, connecting the lower wall to the upper wall of the cavity 113.
  • FIG. 1B For the sake of simplicity, only the microplanche 103, the holding arms 105a and 105b, the heating resistor 117, and the vertical connecting pillars 107a, 107b, 121a and 121b of the pixel 100 have been shown in FIG. 1B.
  • the vertical connecting pillars 107a, 107b, 121a and 121b have been shown in a same plane. In practice, the pillars 107a, 107b, 121a and 121b, however, are not necessarily aligned.
  • the operation of the anti-glare protection of the pixel 100 is as follows.
  • the reading circuit 102 of the pixel is adapted to detect a glare capable of damaging the pixel, via its connection pads 109a and 109b, for example by detecting an excessively fast and intense variation of the value of the pixel.
  • pixel thermistor a sign of an excessively rapid heating of the microplanche, or when the value of the thermistor reaches a predefined threshold.
  • control and reading circuit 102 is adapted, during a phase of acquisition of a value representative of the electromagnetic radiation received by the pixel, to implement a reading of the pixel by integration, in a capacitive element of the circuit 102, a current delivered by the microbolometer thermistor of the pixel for a determined DC bias voltage of the thermistor.
  • the circuit 102 is configured to integrate the current delivered by the pixel's thermistor during two successive periods of integration of distinct durations. More particularly, the circuit 102 is adapted to measure the integrated current during a short integration period, for example of duration between 1 and 5 ys, to detect a possible glare of the pixel, then during a long integration period, by example of the order of 30 to 100 ys, for example about 64 ys, for the acquisition itself of a value representative of the radiation received by the pixel
  • the circuit 102 may be adapted to integrate the current delivered by the thermistor during two successive short integration periods of different durations, for example during a first period. of the order of 1 ys and for a second period of the order of 5 ys. The difference between the signals from the first and second short integration periods is then determined and compared to a threshold to decide whether or not to activate the shutter.
  • control and reading circuit 102 is adapted, during a phase of acquisition of a value representative of the electromagnetic radiation received by the pixel, to implement a reading of the pixel by measuring the voltage at the terminals of the microbolometer thermistor of the pixel for a determined DC bias current injected into the pixel thermistor. The voltage across the thermistor can then be compared to a threshold to decide whether or not to activate the shutter of the pixel.
  • the circuit 102 controls the application of a current in the resistor 117, so as to cause a heating of the thermochromic layer 115 to a transition temperature leading to pass the shutter of the open state (layer 115 transparent to the radiation to be detected) in the closed state (layer 115 opaque for the radiation to be detected).
  • the incident electromagnetic radiation is then stopped or limited by the layer 115, which makes it possible to avoid or limit a degradation of the bolometric microplanche of the pixel.
  • the circuit 102 interrupts the current flowing in the heating resistor 117.
  • the temperature of the layer thermochrome 115 then drops below its transition temperature, so that the shutter reopens.
  • the electrical connection pillars 121a and 121b advantageously make it possible to thermally couple the upper part of the protective cover 111 to the substrate 101, so as to circumscribe the heating produced by the heating resistor 117, and to prevent the heat generated by the resistor 117 propagates in the encapsulation covers and / or in the thermochromic layers of the neighboring pixels.
  • the number of vertical electrical connection pillars between the resistor 117 and the circuit 102 may be greater than two.
  • the pixel may comprise four electrical connection pillars respectively arranged, in top view, at the four corners of the conductive annular band forming the heating resistor.
  • control and reading circuit 102 of the pixel 100 may be adapted to regulate the current injected into the heating resistor 117 as a function of the temperature of use of the sensor, so as to inject into the resistor 117 only the current required to get the shutter closed.
  • the operating temperature of a radiation sensor can generally vary over a wide range, for example ranging from -40 ° C to +70 ° C, and the current to be injected into the resistor 117 to obtain the transition of the thermochromic layer 115 is even higher than the temperature of use is low.
  • the sensor comprises at least one temperature probe, for example disposed in and on the semiconductor substrate 101, for example a probe based on PN junctions.
  • the control and reading circuit 102 of the pixel 100 is then adapted, in case of glare of the pixel, to inject into the heating resistor 117 of the pixel a current chosen in function of the temperature measured by the temperature sensor.
  • One advantage is that this makes it possible to limit the power consumption related to the glare protection, in particular when the sensor is used at high temperatures, and to avoid unnecessary heating of the encapsulation cap 111 of the pixels beyond the transition temperature of the thermochromic layer.
  • the material of the thermochromic layer 115 is for example a phase-change material having, below a transition temperature, a substantially transparent phase for the radiation to be detected, and, above the transition temperature, a phase reflective or absorbent for the radiation to be detected.
  • the transition temperature of the thermochromic material is preferably greater than the maximum temperature that can reach the cover 111 of the pixel in normal operation, for example between 60 and 180 ° C.
  • the variation of the coefficient of transmission or reflection of the thermochromic layer around the transition temperature is preferably relatively steep, for example greater than 2.5% per degree for a wavelength of 10 ⁇ m.
  • the thermochromic material is a crystallized metal oxide having a transparent insulating phase below its transition temperature, and a reflective metal phase above its transition temperature.
  • thermochromic material is for example crystallized vanadium dioxide (VO 2), having a transition temperature of the order of 68 ° C.
  • the thermochromic material is vanadium dioxide crystallized and doped with low-valence cations, for example A13 +, Cr3 + or Ti4 +, so as to increase its transition temperature. More generally, depending on the desired transition temperature, other vanadium oxides can be used, for example V3O5.
  • the thermochromic material of the layer 115 is T13O5, 12O3, or Sm103.
  • thermochromic material of the layer 115 is a rare earth nickelate of general composition RN1O3, where R denotes a rare earth or a rare earth binary alloy, for example a compound of the type Sm x Nd ] x Ni03 or Eu x Sm ] x x Ni03.
  • the thermochromic material of layer 115 is Ag2S or FeS.
  • the thermochromic material is monocrystalline germanium, which has the advantage of being relatively transparent for thermal infrared radiation at room temperature, and relatively absorbent for this radiation for temperatures above 100 ° C.
  • FIG. 2 is a simplified sectional view of another example of a pixel of a radiation sensor according to the first embodiment.
  • the pixel 200 of FIG. 2 comprises elements that are in common with the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B. These elements will not be detailed again below. In the following, only the differences between the pixels 100 and 200 will be detailed.
  • the pixel 200 of FIG. 2 differs from the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B principally in that it does not comprise a heating resistor 117 distinct from the thermochromic layer 115 for controlling the transitions in the closed state or in the open state of the layer 115.
  • the upper ends of the connection pillars 121a and 121b of the pixel are in direct electrical contact with the thermochromic layer 115.
  • the operation of the pixel 200 of FIG. 2 is substantially the same as that of the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B, except that, in the example of FIG. 2, when the control and reading circuit 102 of the pixel detects a glare, it injects an electric current directly into the thermochromic layer 115, via the connection pads 119a and 119b and connecting pillars 121a and 121b. This current causes heating of the thermochromic layer 115, leading to closure of the shutter. When the current flowing in the thermochromic layer 115 is interrupted, the temperature of the layer 115 drops below its transition temperature, so that the shutter reverts to the open state.
  • FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a radiation sensor of the type described with reference to FIG. that is, not having a heating resistor distinct from the thermochromic layer for controlling the transitions in the closed state or in the open state of the thermochromic layer.
  • FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F more particularly illustrate the production of a single pixel of the sensor, it being understood that, in practice, a plurality of identical or similar pixels can be formed simultaneously in and on the same substrate semiconductor 101.
  • FIG. 3A illustrates a step of manufacturing the control and reading circuit 102 of the pixel 200, in and on the substrate 101.
  • the circuit 102 is for example made in CMOS technology.
  • the manufacture of the circuit 102 is not detailed here, the realization of this circuit being within the abilities of those skilled in the art from the functional indications mentioned above.
  • FIG. 3A only the electrical connection pads 109a, 109b, 119a and 119b of the circuit 102, flush with the upper face of the circuit 102, have been shown.
  • FIG. 3B illustrates a step of depositing a sacrificial layer 301 on and in contact with the upper face of the circuit 102.
  • the layer 301 is for example continuously deposited on substantially the entire surface of the substrate 101.
  • the layer 301 is made of polyimide or silicon oxide.
  • the thickness of the layer 301 fixes the distance between the upper face of the circuit 102 and the bolometric microplate 103 of the pixel 200.
  • the layer 301 has a thickness of between 1 and 5 ⁇ m, for example order of 2.5 ym.
  • FIG. 3B furthermore illustrates the formation of the electrical connection pillars 107a and 107b of the pixel, in vias etched in the sacrificial layer 301 in line with the connection pads 109a and 109b of the circuit 102.
  • the pillars 107a and 107b are extend vertically over substantially the entire thickness of the layer 301, from the upper face of the connection pads 109a and 109b of the circuit 102, to the upper face of the layer 301.
  • FIG. 3B further illustrates the formation of the bolometric microplate 103 and the holding arms 105a, 105b of the microplanche on and in contact with the upper face of the sacrificial layer 301 and the connecting pillars 107a and 107b.
  • This step comprises depositing the constituent materials of the bolometric microplate 103 and the holding arms 105a, 105b, and the delimitation or individualization of the microplanche 103 and the arms 105a, 105b of the pixel.
  • the formation of the bolometric microplanche 103 and the holding arms 105a, 105b is not detailed here, it can be implemented by methods known to those skilled in the art, for example processes of the type described in the French Patent Applications Nos. 2796148 and 2822541 mentioned above.
  • FIG. 3C illustrates a deposition step, on and in contact with the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIG. 3B, of a second sacrificial layer 303, preferably of the same kind as the layer 301.
  • the layer 303 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
  • the lower face of the layer 303 is in contact with the upper face of the microplates 103 and the holding arms 105a, 105b of the pixels, and, with the upper face of the layer 301 in the regions separating, in top view, the microplates 103 and the arms 105a, 105b of the pixels.
  • the thickness of the layer 303 sets the distance between the upper face of the microplate 103 and the upper part of the encapsulation cap of the pixel.
  • the layer 303 has a thickness of between 1 and 2.5 ⁇ m.
  • FIG. 3C also illustrates the formation of the electrical connection pillars 121a and 121b of the pixel, in vias etched in the sacrificial layers 303 and 301 in line with the connection pads 119a and 119b of the circuit 102.
  • the pillars 121a and 121b extend vertically on substantially any the thickness of the sacrificial layers 303 and 301, from the upper face of the connection pads 119a and 119b of the circuit 102, to the upper face of the layer 303.
  • the connecting pillars 121a, 121b have a surface area of between 0.25 and 1 ⁇ m.
  • FIG. 3C further illustrates the formation of a conductive layer 305 located on the upper surface of the electrical connection pillars 121a and 121b.
  • the layer 305 serves to prevent the diffusion of the metal of the pillars 121a, 121b, for example copper or tungsten, into the material of the encapsulation cap of the pixel.
  • Layer 305 may also serve as an etch stop layer in a subsequent step of resuming contact on pillars 121a, 121b.
  • the layer 305 is made of titanium nitride (TiN).
  • the layer 305 for example has a thickness of between 20 and 80 nm.
  • FIG. 3D illustrates a step subsequent to the steps of FIG. 3C, during which a vertical peripheral trench entirely surrounding, in plan view, the assembly comprising the bolometric microplanche 103, the holding arms 105a, 105b and the pillars of FIG. electrical connection 107a, 107b, 121a, 121b, is etched from the upper face of the sacrificial layer 303 and up to the upper face of the circuit 102.
  • the trench 307 separates the elements 103, 105a, 105b, 107a, 107b, 121a, 121b of the pixel of the corresponding elements of neighboring pixels.
  • Trench 307 is intended to receive the side walls of the encapsulation cap of the pixel.
  • a specific trench 307 is made for each pixel of the sensor, i.e., two neighboring pixels are separated by two distinct trenches 307.
  • FIG. 3D further illustrates a step of deposition of a transparent layer 309 for the radiation to be detected over substantially the entire upper surface of the structure obtained after the etching of the trenches 307, to form the encapsulation covers 111 of the pixels of the sensor .
  • the layer 309 is, for example, an amorphous silicon layer 0.5 to 1 ⁇ m thick, for example of the order of 0.8 ym thick.
  • the layer 309 is in particular deposited on and in contact with the side walls and the bottom of the trenches 307, as well as on and in contact with the upper face of the sacrificial layer 303 or the barrier layer 305 outside the trenches 307, so that to hermetically encapsulate, in each pixel, the assembly comprising the microplanche 103, the arms 105a, 105b, and the pillars 107a, 107b, 121a, 121b of the pixel.
  • FIG. 3E illustrates a step of etching, in the layer 309, trenches 311 completely surrounding, in top view, each of the pixels of the sensor so as to individualize and electrically isolate the encapsulation covers 111 of the different pixels of the sensor.
  • the material of the layer 309 is electrically conductive, which may be the case of amorphous silicon if it is doped, it is preferable to electrically isolate the encapsulation covers 111 of the different pixels, so that that the polarization applied by the control and reading circuit 102 of a pixel via its connecting pillars 121a, 121b does not cause the circulation of a parasitic current in all of the encapsulation covers of the sensor.
  • the trenches 311 are arranged, in top view, in the gaps between the trenches 307 of the neighboring pixels of the sensor.
  • the isolation trenches 311 extend vertically over the entire thickness of the layer 309, and open on the upper face of the sacrificial layer 303.
  • FIG. 3E further illustrates a step of etching, in each pixel, at least one opening 313 in the layer 309, inside the zone delimited (seen from above) by the trench 307, that is, that is to say in the upper part of the encapsulation cap 111 of the pixel, for example facing a central part of the microplanche 103 of the pixel.
  • the opening 313 is provided to allow the implementation of a subsequent step of removing the sacrificial layers 301 and 303 inside the cover 111.
  • the opening 313 extends vertically over any the thickness of the layer 309, and opens on the upper face of the sacrificial layer 303.
  • the width of the opening 313, in a view from above, is for example between 0.1 and 1 .mu.m.
  • FIG. 3E further illustrates a step of etching apertures 315 in the layer 309, located opposite the electrical connection pillars 121a, 121b so as to release access to the upper face of the barrier layer 305.
  • the openings 311, 313 and 315 are for example made simultaneously during the same etching step.
  • FIG. 3F illustrates a subsequent step of removing the sacrificial layers 303 and 301, for example by anisotropic chemical etching, so as to release the microplate 103 and the holding arms 105a, 105b of the pixel.
  • FIG. 3F furthermore illustrates a step subsequent to the removal of the sacrificial layers 303 and 301 from deposition of the thermochromic layer 115 on and in contact with the upper face of the encapsulation cap 111, facing the bolometric microplate 103 of the pixel.
  • the thermochromic layer 115 is deposited on the entire upper surface of the structure, then etched opposite the openings 311 so as to electrically isolate the portions of the layer 115 overcoming the different pixels of the sensor.
  • an annealing of the layer 115 may optionally be used to obtain the crystalline phase and the transition temperature of the desired material.
  • thermochromic layer in the case of a vanadium dioxide (VO2) thermochromic layer, the deposition can be carried out at ambient temperature by spraying a vanadium target in an oxygen-containing atmosphere. This leads to the formation of an amorphous vanadium dioxide layer. An annealing at a temperature of the order of 350 to 400 ° C can then be used to crystallize the vanadium oxide layer and obtain the desired thermochromic properties.
  • the thermochromic layer has for example a thickness of between 20 and 100 nm, for example between 20 and 60 nm.
  • thermochromic layer 115 comes into contact with the upper face of the conductive layer 305 so as to electrically connect the thermochromic layer 115 to the connecting pillars 121a and 121b.
  • the thermochromic material of the layer 115 additionally closes the opening 313 provided for the removal of the sacrificial layers 303 and 301, so as to seal the encapsulation cavity 113 of the pixel.
  • the deposition of the thermochromic layer 115 is for example carried out under vacuum or at a pressure below atmospheric pressure so as to evacuate or at low pressure the encapsulation cavity of the pixel. It will be noted that germanium advantageously makes it possible to ensure the dual function of thermochromic layer and hermetic sealing material of the opening 313.
  • thermochromic material is not suitable for sealing the opening 313, an intermediate step of depositing a material adapted to plug the opening 313, for example germanium, or a metal such as aluminum, may be provided before the deposition of the thermochromic layer 115.
  • a material adapted to plug the opening 313, for example germanium, or a metal such as aluminum may be provided before the deposition of the thermochromic layer 115.
  • the layer intermediate blocking of the opening 113 is not transparent enough for the radiation to be detected, the latter can be deposited in a localized manner only opposite the opening 113, or be etched after deposit to be kept only in look at the opening 113.
  • a pixel 200 of the type described in relation with FIG. 2 is obtained.
  • FIG. 4 illustrates a variant of the method described with reference to FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F.
  • FIG. 4 is a sectional view of the pixel obtained at the end of the process, corresponding to the sectional view of FIG. 3F.
  • FIG. 4 differs from the method previously described mainly by the way of isolating the encapsulation covers 111 from the different pixels of the sensor.
  • the process of Figure 4 comprises the same initial steps as the previously described method up to the steps of Figure 3C included.
  • vertical trenches 307 for delimiting the pixels are etched in the sacrificial layers 303 and 301 from the upper face of the structure. These trenches are similar to what has been described in connection with FIG. 3D, except that, in the variant of FIG. 4, two neighboring pixels of the sensor are separated by a single trench 307.
  • the trenches 307 have, in view from above, the shape of a continuous grid extending over substantially the entire surface of the sensor and defining the different pixels of the sensor.
  • the layer 309 is etched in for each pixel, an annular trench 411 completely surrounding, in top view, the assembly comprising the bolometric microplate 103, the holding arms 105a, 105b and the electrical connection pillars 107a, 107b, 121a, 121b of the pixel, the trench 411 being located, in plan view, within the area delimited by the trench 307 delimiting the pixel.
  • the annular trench 411 extends vertically over the entire thickness of the encapsulation layer 309, and opens out on the upper face of the sacrificial layer 303.
  • the trench 411 is then filled with an electrically insulating material, for example nitride of silicon (SiN) or aluminum nitride (AlN), so as to obtain an insulating frame or ring 413 entirely surrounding an upper central portion of the encapsulation cap 111 of the pixel, preventing the flow of parasitic currents between the protective covers. encapsulation of the different pixels of the sensor.
  • an electrically insulating material for example nitride of silicon (SiN) or aluminum nitride (AlN)
  • FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method for manufacturing a radiation sensor of the type described with reference to FIGS. 1A and 1B, that is to say said having a heating resistor distinct from the thermochromic layer for controlling the closed or open state transitions of the thermochromic layer.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D are more particularly concerned with the case where the heating resistor is a metal conductive bead surrounding in top view without masking the bolometric microplate 103 of the pixel.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D comprises elements that are common with the process described in relation to FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F and / or in relation with FIG. 4. In the following, only the differences with the methods of FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F and 4 will be detailed.
  • Figs. 5A, 5B, 5C and 5D includes the same initial steps as the previously described method up to the steps of Fig. 3C included.
  • FIG. 5A illustrates a step of deposition of a first electrically insulating layer 501, for example of silicon nitride (SiN) or of aluminum nitride (AlN), on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of Figure 3C. Openings are then etched in the layer 501 above the electrical connection pillars 121a, 121b, so as to release access to the upper face of the barrier layer. 305. During this etching step, the layer 501 is conserved at the periphery and on the flanks of the portions of the layer 305 surmounting the electrical connection pillars 121a, 121b.
  • a first electrically insulating layer 501 for example of silicon nitride (SiN) or of aluminum nitride (AlN)
  • the layer 501 is furthermore preserved over the entire surface of the structure intended to receive the heating resistor 117, so that, at the end of the process, the heating resistor 117 is entirely encapsulated in an electrically insulating sheath, except at its level. regions of electrical connection to the layer 305.
  • the layer 501 can be removed on the rest of the surface of the structure, and in particular opposite the bolometric microplate 103 of the pixel.
  • FIG. 5B illustrates a subsequent step of depositing a conductive layer 503 on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIG. 5A, to form the heating resistor 117 of the pixel.
  • the layer 503 is for example a layer of aluminum, titanium, or titanium nitride.
  • the layer 503 has for example a thickness of between 10 and 100 nm, for example a thickness of the order of 20 nm.
  • the layer 503 is deposited on the entire upper surface of the structure, then etched to retain only a conductive strip 117 disposed on and in contact with the upper face of the insulating layer 501, surrounding, in top view , the assembly comprising the bolometric microplate 103 and the connecting arms 105a, 105b of the pixel, and electrically connected to the connection pillars 121a, 121b of the pixel via the barrier layer 305.
  • the width, seen from above, conductive ribbon 117 is for example between 0.5 and 2 ⁇ m, for example of the order of 1 ⁇ m.
  • the conductive strip 117 has the general shape of a frame or square ring of about 25 ⁇ m side.
  • FIG. 5C illustrates a step of depositing a second electrically insulating layer 505, for example of the same nature as the insulating layer 501, on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIG. 5B.
  • the layer 505 is arranged so as to cover the upper face and the flanks of the conductive cord forming the heating resistor 117, so as to form with the layer 501 an insulating encapsulation sheath around the resistor 117.
  • the layer 505 is first deposited on the entire upper surface of the structure and, in particular, the layer 505 can be removed in comparison with the bolometric microplate 103 of the pixel.
  • the insulating layer 501 is not etched in the step of FIG. 5A, except opposite the electrical connection pillars 121a, 121b.
  • the layers 501 and 505 are then etched simultaneously during the same step subsequent to the formation of the conductive strip 117 and the deposition of the layer 505.
  • Figure 5D shows the pixel obtained at the end of the process.
  • each pixel of the sensor can be individually protected against glare, depending on the measured heating. its bolometric microplanche, without the need to simultaneously close all the pixels of the sensor to implement the protection.
  • the entire surface of the shutter opposite the bolometric microplate is transparent for the radiation to be detected, so that the shutter does not attenuate or little incident radiation.
  • each pixel comprises a bolometric microplanche 103 disposed in a cavity specific to the pixel, closed hermetically by a cap 111 specific to the pixel.
  • a cap 111 specific to the pixel.
  • bolometric microplates belonging to distinct pixels are arranged in the same closed cavity by a common multi-pixel encapsulation cover.
  • thermochromic layer 115 may be disposed above the upper face of the encapsulation cap 111 of the pixel, for example on the upper face of the thermochromic layer 115 or between the encapsulation cap 111 and the layer thermochrome 115.
  • thermochromic layer 115 of the optical shutter is disposed on and in contact with the upper face or outer face of the encapsulation cap 111 of the pixel.
  • thermochromic layer 115 may be disposed within the cavity 113, in contact with the underside of the upper portion of the hood 111.
  • the sensors described in relation with FIGS. 1A, 1B, 2, 3A to 3F, 4 and 5A to 5D may comprise additional, non-detailed elements.
  • an antireflection layer for example a zinc sulphide (ZnS) layer
  • ZnS zinc sulphide
  • a reflective layer for the electromagnetic radiation to be detected may be provided under the bolometric microplate 103, on and in contact with the upper face of the control and reading circuit 102 of the pixel, so as to define a resonant cavity for the radiation to be detected between the bolometric microplanche 103 and the upper face of the circuit 102.
  • each pixel of the sensor comprises a suspended microplanche 103 comprising a microbolometer.
  • the microbolometer may be replaced by another type of incident electromagnetic radiation conversion element into an electrical signal, for example a thermal detector or a detector based on the conversion of incident radiation into thermal energy, for example a thermistor, a pyroelectric detector, or a detector based on field-effect or PN-diode-based transistors.
  • FIG. 6 is a simplified sectional view of an example of a pixel 600 of a radiation sensor according to a second embodiment.
  • the pixel 600 of FIG. 6 comprises elements that are common with the pixels described above. In the following, only the differences from the examples of the first embodiment will be detailed.
  • the pixel 600 of FIG. 6 is formed in and on a semiconductor substrate 101, for example made of silicon, and comprises an electronic reading and control circuit 102 formed in and on the substrate 101.
  • the pixel 600 comprises a microplanche 103 suspended above the circuit 102 by thermal insulation arms, two arms 105a and 105b in the example shown, and vertical conductive pillars 107a, 107b connected to connection pads 109a, 109b of the circuit 102.
  • the pixel 600 may further comprise, as in the previous examples, a cover 111 transparent to the radiation to be detected, resting on the upper face of the control circuit 102 and defining, with the face upper control circuit 102, a cavity or sealed enclosure 113 in which is located the suspended microplanche 103.
  • the cavity 113 can be evacuated or pressio n less than the atmospheric pressure so as to reinforce the thermal insulation of the microplanche 103.
  • the pixel 600 of FIG. 6 does not comprise an active optical shutter and in particular does not comprise a thermochromic layer coating one face of the transparent cover 111 facing the microplanche 103 and connected to the control circuit and reading 102 of the pixel. More particularly, in the example of FIG. 6, the pixel 600 does not include the connecting pillars 121a, 121b, the connection pads 119a, 119b, the heating resistor 117, and the thermochromic layer 115 of the examples of the first embodiment of FIG. production.
  • Microplane 103 of pixel 600 comprises an element for converting incident electromagnetic radiation into thermal energy.
  • the microplate 103 is a bolometric microplanche, that is to say it comprises an absorber 601, for example in the form of a conductive layer adapted to convert incident electromagnetic radiation into thermal energy. , and a thermistor 603 for measuring the temperature of the absorber.
  • the absorber 601 is for example in the form of a layer extending over substantially the entire surface of the microplanche.
  • the absorber is made of titanium nitride (TiN).
  • Thermistor 603 is made of a material hereinafter thermometer material whose electrical resistivity varies significantly depending on the temperature, for example amorphous silicon or vanadium oxide.
  • the thermistor 603 is in the form of a layer coating substantially the entire surface of the microplanche 103. Two ends of the thermistor are electrically connected to the control circuit of the pixel, by electrical connections not detailed on Figure 6, passing through the arms 105a, 105b and the pillars 107a, 107b of the suspension of the microplanche.
  • the microplanche 103 of the pixel 600 comprises a passive optical shutter comprising a layer 605 made of a thermochromic material, coating the element for converting incident radiation into thermal energy of the pixel, namely the absorber 601 in this example.
  • passive shutter is meant here that the shutter is not electrically controlled by the control circuit and reading 102 of the pixel.
  • the thermochromic layer 605 is thermally coupled to the incident radiation converting element into thermal energy, and it is the heat produced by the conversion element which, when it becomes too much high, directly causes a modification of the optical properties of the thermochromic layer, so as to reduce its transmission coefficient for the incident radiation.
  • thermochromic layer 605 is disposed between the absorber 601 and the thermistor 603.
  • the thermochromic layer 605 is chosen to have a coefficient of reflection increasing as a function of temperature. More particularly, the thermochromic layer 605 is chosen to be substantially transparent for the radiation to be detected below a transition temperature, and to exhibit a reflection coefficient for the radiation to be detected relatively high above its transition temperature.
  • the transition temperature of the thermochromic layer is preferably greater than the maximum temperature that can reach the microplanche 103 in normal operation, and less than the maximum temperature that can support the microplanche 103 before degradation of the pixel.
  • the transition temperature of the thermochromic layer is between 60 and 180 ° C.
  • the variation of the reflection or transmission coefficient of the thermochromic layer around the transition temperature is preferably relatively abrupt, for example greater than 2.5% per degree for a wavelength of 10 ⁇ m.
  • the shutter closes automatically under the effect of one heating of the microplanche. Part of the incident electromagnetic radiation is then reflected by the layer 605, and is no longer absorbed by the pixel conversion element. This avoids or limits a degradation of the microplanche bolometric of the pixel.
  • the temperature of the layer 605 falls below its transition temperature, the shutter reopens.
  • the material of the thermochromic layer 605 is, for example, a phase-change material, for example a crystallized metal oxide having a transparent insulating phase for the radiation to be detected below its transition temperature, and a reflective metal phase for the radiation to be radiated. detect above its transition temperature.
  • the thermochromic material is for example crystallized vanadium dioxide (VO 2), having a transition temperature of the order of 68 ° C.
  • the thermochromic material is vanadium dioxide crystallized and doped with low-valence cations, for example A13 +, Cr3 + or Ti4 +, so as to increase its transition temperature. More generally, depending on the desired transition temperature, other vanadium oxides can be used, for example V3O5.
  • thermochromic material of layer 605 is T13O5, 12O3, or Sm103.
  • the thermochromic material of the layer 605 is a rare earth nickelate of general composition R i03, where R denotes a rare earth or a rare earth binary alloy, for example a compound of the type Sm x Nd ] __ x Ni03 or Eu x Sm ] x x Ni03.
  • the thermochromic material of layer 605 is Ag2S or FeS.
  • FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a radiation sensor of the type described in connection with FIG. 6.
  • FIGS. 7A , 7B, 7C, 7D, 7E and 7F more particularly illustrate the production of a single pixel 600 of the sensor, it being understood that, in practice, a plurality of identical or similar pixels can be formed simultaneously in and on the same semiconductor substrate 101 .
  • FIG. 7A illustrates a step of manufacturing the control and reading circuit 102 of the pixel 600, in and on the substrate 101, for example in CMOS technology.
  • the electrical connection pads 109a and 109b of the circuit 102, flush with the upper face of the circuit, have been shown.
  • FIG. 7A further illustrates an optional step of forming, on the upper face of the circuit 102, a reflective layer 701, for example a layer of aluminum, silver or copper.
  • a reflective layer 701 for example a layer of aluminum, silver or copper.
  • This reflector which can also be optionally provided in the examples of FIGS. 1A, 1B, 2, 3A to 3F, 4 and 5A to 5D, makes it possible to define a resonant cavity for the radiation to be detected, between the microplanche 103 and the face upper circuit 102, so as to increase the absorption of incident radiation by the microplanche 103.
  • the layer 701 is first deposited on the entire surface of the sensor, then etched to be kept only next to the future microplanche 103 of the pixel.
  • FIG. 7A further illustrates a step of depositing a sacrificial layer 301 on and in contact with the upper face of the circuit 102 and, if appropriate, of the reflector 701.
  • the layer 301 is for example deposited continuously on substantially all the surface of the sensor.
  • the layer 301 is made of polyimide or silicon oxide.
  • the thickness of the layer 301 sets the distance between the upper face of the circuit 102 and / or the reflector 701 and the bolometric microplate 103 of the pixel.
  • the layer 301 has a thickness of between 1 and 5 ⁇ m, for example of the order of 2.5 ⁇ m.
  • FIG. 7A further illustrates the formation of the electrical connection pillars 107a and 107b of the pixel, in vias etched in the sacrificial layer 301 in line with the connection pads 109a and 109b of the circuit 102.
  • the pillars 107a and 107b are extend vertically over substantially the entire thickness of the layer 301, from the upper face of the connection pads 109a and 109b of the circuit 102, to the upper face of the layer 301.
  • FIG. 7A further illustrates a step subsequent to the formation of the pillars 107a and 107b, of deposit, on the face upper layer of the sacrificial layer 301, a first electrically insulating layer 703, for example silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC), serving as a support for the construction of the microplanche 103 and thermal insulation arms 105a, 105b of the pixel.
  • the layer 703 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and etched locally above the pillars 107a and 107b so as to form openings 704a, 704b facing a central portion of the upper face.
  • pillars 107a, 107b respectively, allowing the resumption of an electrical contact on the upper face of the pillars.
  • FIG. 7B illustrates a subsequent deposition step, on the upper face of the insulating layer 703 and on the upper face of the pillars 107a, 107b disengaged at the openings 704a, 704b, of a layer 601 made of an absorbent material for the radiation to detect, to form the microbolometer absorber of the pixel.
  • the layer 601 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. In particular, in the example shown, the layer 601 is in contact with the upper face of the insulating layer 703, and with a portion of the upper face of the electrical connection pillars 107a, 107b.
  • FIG. 7B further illustrates a step of etching a trench 705 in the layer 601, for separating the absorber into two disjoint portions 601-a and 601-b in the future bolometric microplate 103 of the pixel.
  • the absorber 601 is made of an electrically conductive material, for example titanium nitride, and is used not only for its absorber function, but also as an electrical conductor for electrically connecting the ends of the thermistor. from the pixel to the circuit 102, via the electrical connection pillars 107a, 107b.
  • the trench 705 extends vertically from the upper face to the lower face of the layer 601, and stops on the upper face of the insulating layer 703. In a view from above, the trench 705 for example extends over the entire width of the future bolometric microplanche 103, in a central part of the microplanche.
  • FIG. 7B furthermore illustrates a deposition step, on the upper face of the structure obtained after the formation of the trench 705, of a second electrically insulating layer 707, for example of the same kind as the layer 703, covering the upper face of the layer 601, as well as the side walls and the bottom of the trenches 705.
  • the layer 707 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
  • FIG. 7C illustrates a step of depositing the thermochromic layer 605 on and in contact with the upper face of the insulating layer 707.
  • the thermochromic layer 605 is deposited continuously over the entire surface of the sensor, then engraved to be kept only on the microplanche 103 of each pixel.
  • two localized openings 709a and 709b are further etched in the thermochromic layer 605, respectively facing the portion 601-a and facing the portion 601-b of the absorber 601, for a step subsequent resumption of electrical contact on the portions 601-a and 601-b of the absorber, for connecting the thermistor of the pixel to the read circuit 102.
  • the openings 709a and 709b are for example disposed respectively in the vicinity of two opposite edges of the microplanche.
  • the openings 709a and 709b extend over the entire thickness of the thermochromic layer 605, and open on the upper face of the insulating layer 707.
  • annealing of the layer 605 may optionally be used to obtain the crystalline phase and the transition temperature of the desired material.
  • a vanadium dioxide (VO2) thermochromic layer the deposit may be carried out at room temperature by spraying a vanadium target in an oxygen-containing atmosphere, and then annealing at a temperature of the order of 350 to 400 ° C.
  • thermochromic layer 605 may be used to crystallize the oxide layer vanadium and obtain the desired thermochromic properties.
  • the etching of the thermochromic layer 605 can be performed before or after the annealing.
  • the thermochromic layer has for example a thickness of between 20 and 100 nm, for example between 20 and 60 nm.
  • FIG. 7C further illustrates a step subsequent to the etching and annealing of the thermochromic layer 605, deposition of a third electrically insulating layer 711, for example of the same nature as the layer 703 and / or the layer 707, on the upper surface of the structure.
  • the layer 711 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
  • the insulating layer 711 extends on and in contact with the upper face and with the sides of the thermochromic layer 605, and on and in contact with the upper face of the insulating layer 707.
  • the insulating layer 711 further extends over and in contact with the sidewalls and the bottom of the openings 709a, 709b formed in the thermochromic layer.
  • FIG. 7D illustrates a subsequent step of localized etching of the insulating layers 711 and 707 at the bottom of the openings 709a, 709b, so as to release access to the upper face of the portions 601-a, 601-b of the absorber 601.
  • FIG. 7E illustrates a step of depositing a layer 603 of the thermometer material, for example amorphous silicon or vanadium oxide, on the upper face of the structure obtained at the end of the step of FIG. 7D , to realize the thermistor of the pixel.
  • the layer 603 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and then etched to be retained only on the microplanche 103 of the pixel.
  • the layer 603 is deposited in particular inside the openings 709a, 709b so that the thermistor 603 is connected on the one hand (by a first end) to the pad 109a of the circuit 102 via portion 601-a of absorber 601 and connecting pillar 107a, and secondly (at a second end) to pad 109b of circuit 102 via portion 601-a. b of the absorber 601 and the connecting pillar 107b.
  • Figure 7E further illustrates a deposition step of a fourth electrically insulating layer 713, for example of the same nature as the layers 703, 707 and / or 711, on the upper surface of the structure.
  • the layer 713 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and in particular on and in contact with the upper face and the sides of the thermistor 603.
  • FIG. 7F illustrates a subsequent etching step of the stack formed by the layers 703, 601, 707, 711 and 713 so as to delimit or individualize the microplanche 103 and the arms 105a, 105b of the pixel.
  • the stack 703-601-707-711-713 is for example removed everywhere except at the level of the microplates 103 and arms 105a, 105b of the sensor pixels.
  • the method can then continue in a conventional manner, either directly by the removal of the sacrificial layer 301 to release the microplate 103 and the arms 105a, 105b of the pixel, or, if it is desired to form an encapsulation cover, by the depositing a second sacrificial layer and then forming the encapsulation cap according to methods of the type described with reference to FIGS. 3C to 3F.
  • thermochromic layer 605 when a crystallization annealing of the layer 605 is carried out to obtain the desired thermochromic properties, this annealing is carried out before the deposition of the thermometer layer 603.
  • Thermometer properties of layer 603 are not degraded by annealing.
  • the thermochromic layer 605 and the thermometer layer 603 are both made of vanadium oxide, this makes it possible to obtain, in the same structure, crystalline vanadium dioxide in the thermochromic layer 605, and an oxide vanadium with different crystalline properties, optimized for its thermometer properties, in thermometer layer 603.
  • thermochromic layer 605 may be formed above the thermometer layer 603.
  • thermochromic material above the thermometer material, then to crystallize the thermochromic material by rapid thermal annealing RTA type, for example by means of a lamp or a laser irradiating the upper face of the assembly, so as to limit the heating of the thermometer layer during annealing.
  • RTA rapid thermal annealing
  • a buffer layer may be further provided between the thermometer layer and the thermochromic layer, to limit the heating of the thermometer layer during annealing.
  • thermochromic layer 605 may be disposed on the side of the lower face of the absorber 601, that is to say on the side of the absorber opposite to the illumination face of the pixel. This configuration, although less advantageous, also makes it possible to limit the absorption of the incident electromagnetic radiation during closure of the shutter, insofar as the shutter then limits the absorption of the flux reflected by the layer 701.
  • thermochromic material is a crystalline metal oxide having an insulating phase and a metal phase
  • the transition between the two phases can be accompanied by a significant variation in the density of the layer 605.
  • suitable structures of the thermochromic layer 605 can be provided.
  • the thermochromic layer 605 of the pixel may be a discontinuous layer consisting of a plurality of disjoint regions separated by relatively narrow trenches, for example not occupying more than 20% of the surface of the microplanche.
  • the distance between the absorber 601 and the thermochromic layer 605 is relatively small, for example less than 20 nm.
  • the insulating layer 707, interfacing between the absorber 601 and the thermochromic layer 605 has a thickness of between 1 and 20 nm, for example of the order of 10 nm.
  • FIG. 7bis is a sectional view illustrating an alternative embodiment of the radiation sensor described in relation with FIGS. 7A to 7F, in which the absorber 601 is in contact with the thermochromic layer 605, so as to maximize the thermal coupling between The absorber 601 and the thermochromic layer 605.
  • the radiation sensor of Fig. 7bis, and its manufacturing method comprise elements common with the radiation sensor and the manufacturing method described in connection with Figs. 7A-7F. In the following, only the differences between the two exemplary embodiments will be detailed.
  • the manufacture of the sensor of FIG. 7bis is identical or similar to that of the sensor of FIGS. 7A to 7F, until the deposition of the absorption conductive layer 601.
  • a trench 705 is then etched into the layer 601 to separate the absorber 601 into two disjoint portions 601-a and 601-b.
  • the portions 601-a and 601-b of the absorber are symmetrical with respect to the trench 705, in the example of FIG. 7bis.
  • the portions 601-a and 601-b of the absorber are asymmetrical with respect to the trench 705. More particularly, in this For example, viewed from above, the surface of the portion 601-a of the absorber is greater, for example at least three times greater, on the surface of the portion 601-b of the absorber.
  • an electrically insulating layer 707 is deposited on the upper face of the structure obtained after the formation of the trench 705, that is to say on the upper face of the layer 601, as well as on the side walls and on the bottom of the trench 705.
  • the layer 707 is then locally removed to expose all or part of the upper face of the portion 601-a of the absorber and / or all or part of the upper face of the portion 601-b of the absorber.
  • the layer 707 is only preserved in the trench 705 and possibly on a part of the upper face of the portion 601-a and / or the portion 601-b of the absorber, in the immediate vicinity. from the trench 705.
  • thermochromic layer 605 is then deposited identically or similarly to what has been previously described, except that, in the example of FIG. 7bis, the thermochromic layer 605 comes into contact with the upper face of the portions 601. a and 601-b of the absorber.
  • thermochromic layer 605 to prevent the thermochromic layer 605 from bypassing the portions 601-a and 601-b of the absorber, a through trench 706 opening onto the upper face of the layer 707, is formed in the thermochromic layer 605 in line with the trench 705, so as to separate the thermochromic layer 605 into two disjoint parts 605-a and 605-b, respectively in contact with the portion 601-a of 1 absorber and with the portion 601-b of the absorber.
  • the trench 706 is for example formed at the same time as the contact recovery openings 709a and 709b ( Figure 7C).
  • thermochromic layer 605 may be in contact with a only two portions 601-a and 601-b of the absorber, preferably the larger of the two portions (portion 601-a in the example of Figure 7a) to promote thermal coupling, and be electrically isolated from the other portion of the absorber by the layer 707. This makes it possible to dispense with the separation trench 706 of the example of FIG. 7bis.
  • An advantage of the radiation sensors of the type described in connection with FIGS. 6, 7A to 7F, and 7bis is that each pixel of the sensor is individually protected against glare.
  • the entire surface of the shutter opposite the element for converting the incident radiation into thermal energy is transparent for the radiation to be detected, so that the shutter does not attenuate or weaken the incident radiation.
  • the anti-glare protection obtained is a passive protection, operating even in the absence of power supply of the sensor.
  • each pixel comprises a suspended microplanche 103 disposed in a pixel-specific cavity hermetically sealed by a pixel-specific cover 111 are detailed above. Those skilled in the art, however, will be able to provide variants in which several suspended microplates belonging to distinct pixels are arranged in the same closed cavity by a common multi-pixel encapsulation cover.
  • FIGS. 6, 7A to 7F, and 7bis is compatible with a sensor in which suspended microplanes 103 are not surmounted by an encapsulation cap.
  • embodiments relating to each pixel of the sensor comprising a suspended microplanche 103 comprising a microbolometer have been described above, in relation to FIGS. 6, 7A to 7F, and 7bis.
  • the microbolometer may be replaced by another type of incident electromagnetic radiation conversion element into an electrical signal, for example a thermal detector or a detector based on the conversion of incident radiation into thermal energy, for example a thermistor, a pyroelectric detector, or a detector based on field-effect or PN-diode-based transistors.
  • FIG. 8 is a simplified sectional view of an example of a pixel 800 of a radiation sensor according to a third embodiment.
  • the pixel 800 of FIG. 8 comprises elements that are common with the pixels described above. In the following, only the differences from the examples of the first and second embodiments will be detailed.
  • the pixel 800 of FIG. 8 is formed in and on a semiconductor substrate 101, for example made of silicon, and comprises an electronic reading and control circuit 102 formed in and on the substrate 101.
  • the pixel 800 comprises a microplanche 103 suspended above the circuit 102 by thermal insulation arms, two arms 105a and 105b in the example shown, and vertical conductive pillars 107a, 107b connected to connection pads 109a, 109b of the circuit 102.
  • the pixel 800 may further comprise, as in the previous examples, a cover 111 transparent to the radiation to be detected, resting on the upper face of the control circuit 102 and defining, with the face upper control circuit 102, a cavity or sealed enclosure 113 in which is located the suspended microplanche 103.
  • the cavity 113 can be evacuated or pressio not less than the atmospheric pressure so as to reinforce the thermal insulation of the microplanche 103.
  • the pixel 800 of FIG. 8 does not comprise an active optical shutter and in particular does not comprise a thermochromic layer coating one face of the transparent cover 111 facing the microplate 103 and connected to the control circuit and reading 102 of the pixel. More particularly, in the example of FIG. 8, the pixel 800 does not include the connecting pillars 121a, 121b, the connection pads 119a, 119b, the heating resistor 117, and the thermochromic layer 115 of the examples of the first embodiment of FIG. production.
  • the pixel 800 of FIG. 8 does not include a passive optical shutter constituted by a thermochromic layer integrated in the microplanche 103.
  • the microplanche 103 of the pixel 800 comprises a conversion element of the incident electromagnetic radiation into thermal energy.
  • the microplanche 103 is a bolometric microplate differing from the microplanche 103 of the pixel 600 of FIG. 6 mainly in that it does not include the thermochromic layer 605.
  • the microplanche 103 of the pixel 800 of FIG. 8 comprises an absorber 601, for example identical or similar to that of the microplanche 103 of the pixel of FIG. 6, and a thermistor 603 thermally coupled to the absorber 601, for example identical or silimar to that of the microplanche 103 of the pixel of FIG. Figure 6.
  • Two ends of the thermistor are electrically connected to the control circuit of the pixel, by electrical connections through the arms 105a, 105b and the pillars 107a, 107b suspension of the microplanche.
  • At least one of the thermal insulation arms of the pixel 800 comprises a layer 801 made of a phase-change material having, below a transition temperature, a relatively high thermal conductivity. low, and, above the temperature of transition, a relatively high thermal conductivity, that is to say greater than its thermal conductivity below the transition temperature.
  • the layer 801 is present in the two suspension arms 105a, 105b of the pixel, and is not present on the microplate 103.
  • the variation of the thermal conductivity of the phase-change material around the temperature transition is preferably relatively steep, for example greater than 0.08 W / mK per degree. Passive anti-glare protection of the pixel is thus obtained, the operation of which is as follows.
  • the material of the layer 801 has a relatively low thermal conductivity, so that the thermal resistance between the microplate 103 and the substrate is relatively high, which is favorable to the implementation of measurements of the incident electromagnetic radiation.
  • the thermal insulation arms 105a, 105b of the pixel also heat up, until the transition temperature of the layer 801 is reached.
  • the thermal resistance of the or arms comprising the phase-change material then drop abruptly, which causes the evacuation towards the substrate 101 of a part of the heat accumulated in the microplanche 103. This makes it possible to avoid or limit a degradation of the microplanche bolometric of the pixel.
  • the temperature of the heat-insulating arms drops below the temperature of the phase-change material, the latter regains a relatively low thermal conductivity, and the pixel can again function normally.
  • the transition temperature of the layer 801 is preferably greater than the maximum temperature that can reach the microplanche 103 in normal operation, and less than the maximum temperature that can support the microplanche 103 before degradation of the pixel.
  • the transition temperature of the layer 801 is between 60 and 180 ° C.
  • the material of the layer 801 is for example a metal oxide crystallized having, below its transition temperature, an insulating phase of relatively low thermal conductivity, and, above its transition temperature, a metal phase of relatively high thermal conductivity.
  • the material of the layer 801 is for example crystallized vanadium dioxide (VO2), having a transition temperature of the order of 68 ° C.
  • the material of the layer 801 is vanadium dioxide crystallized and doped with low valence cations, for example A13 +, Cr3 + or Ti4 +, so as to increase its transition temperature. More generally, depending on the desired transition temperature, other vanadium oxides can be used, for example V3O5.
  • the layer 801 has a thickness of between 10 and 100 nm, for example of the order of 50 nm.
  • FIGS. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F and 9G are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a radiation sensor of the type described with reference to FIG.
  • FIGS. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F and 9G illustrate more particularly the production of a single pixel 800 of the sensor, it being understood that, in practice, a plurality of identical or similar pixels can be formed simultaneously in and on a same semiconductor substrate 101.
  • FIG. 9A illustrates a step of manufacturing the control and reading circuit 102 of the pixel 800, in and on the substrate 101, for example in CMOS technology. On the face
  • FIG. 9A further illustrates an optional step of forming, on the upper face of the circuit 102, a reflective layer 701 identical or similar to the layer 701 of the example of FIG. 7A.
  • FIG. 9A further illustrates a step of depositing a sacrificial layer 301 on and in contact with the upper face of the circuit 102 and / or the reflector 701.
  • the layer 301 is for example identical or similar to the layer 301 of Figure 7A.
  • FIG. 9A further illustrates a step of forming the electrical connection pillars 107a and 107b of the pixel, in vias etched in the layer 301 in line with the connection pads 109a and 109b of the circuit 102.
  • the pillars 107a and 107b extend vertically over substantially the entire thickness of the layer 301, from the upper face of the connection pads 109a and 109b of the circuit 102, to the upper face of the layer 301.
  • FIG. 9A further illustrates a deposition step, on the upper face of the sacrificial layer 301 and on the upper face of the pillars 107a, 107b, of a first layer 801 'made of the same material as that of the future layer 801 of the pixel.
  • the function of the layer 801 ' is mainly to balance the mechanical stresses of the assembly during the production of the layer 801.
  • the layer 801' is not annealed at the stage of FIG. 9A, and will optionally be annealed only later, at the same time as the layer 801, in the case where the layer 801 of the pixel is of a material requiring annealing to obtain the desired crystalline phase and transition temperature.
  • the layer 801 ' is an amorphous vanadium dioxide layer deposited at ambient temperature by spraying a vanadium target in an atmosphere containing oxygen.
  • FIG. 9A further illustrates a deposition step, on the upper face of the layer 801 ', of a first electrically insulating layer 803, for example made of silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC).
  • a first electrically insulating layer 803 for example made of silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC).
  • the layers 801 'and 803 are for example continuously deposited over substantially the entire surface of the sensor, then etched locally above the pillars 107a and 107b so as to form openings 804a, 804b facing a central portion of the upper face of the pillars 107a, 107b respectively, allowing the recovery of an electrical contact on the upper face of the pillars.
  • FIG. 9B illustrates a deposition step, on the upper face of the insulating layer 803, and on the bottom and on the flanks of the openings 804a, 804b, of a layer 601 made of an absorbent material for the radiation to be detected, to form The microbolometer absorber of the pixel.
  • the layer 601 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. In particular, in the example shown, the layer 601 is in contact with the upper face of the insulating layer 803, and with a portion of the upper face of the electrical connection pillars 107a, 107b.
  • FIG. 9B further illustrates a deposition step, on and in contact with the upper face of the layer 601, of the layer 801 made of a phase-change material.
  • the layer 801 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
  • the layer 801 deposited in the step of FIG. 9B is for example a layer of the same kind as the layer 801 'deposited in the step of FIG. 9A.
  • the layer 801 deposited in the step of FIG. 9B is an amorphous vanadium dioxide layer formed by sputtering a vanadium target at room temperature in an oxygen-containing atmosphere.
  • the layers 801 'and 801 have for example substantially the same thickness.
  • each of the layers 801 'and 801 has a thickness of between 10 and 100 nm, for example of the order of 50 nm.
  • FIG. 9C illustrates a step of annealing the structure obtained at the end of the steps of FIG. 9B, aimed at conferring on the layer 801 the desired variable thermal conductivity properties.
  • the layer 801 ' also acquires the same properties of variable thermal conductivity as the layer 801.
  • annealing at a temperature of 100.degree. The order of 350 to 400 ° C can be used to obtain the desired properties.
  • Figure 9D illustrates a step of removing the layer 801 over the entire surface of the future microplanche 103, for example by etching.
  • FIG. 9D further illustrates a subsequent step of etching a trench 805 in the layer 601, for separating the absorber into two disjoint portions 601-a and 601-b in the future bolometric microplate 103 of the pixel.
  • the absorber 601 is made of an electrically conductive material, for example titanium nitride, and is used not only for its absorber function, but also for electrically connecting the ends of the pixel thermistor to the circuit 102, through the electrical connection pillars 107a, 107b.
  • the trench 805 extends vertically from the upper face to the lower face of the layer 601, and stops on the upper face of the insulating layer 803. In a view from above, the trench 805 for example extends over the entire width of the future bolometric microplanche 103, in a central part of the microplanche.
  • FIG. 9D further illustrates a deposition step, on the upper face of the structure obtained after the formation of the trench 805, of a second electrically insulating layer 807, for example of the same kind as the layer 803, covering the upper face. of the layer 601, as well as the side walls and the bottom of the trenches 805.
  • the layer 807 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
  • two localized openings 809a and 809b are made in the insulating layer 807, for example by etching, respectively facing the portion 601-a and facing the portion 601-b of the absorber 601, in order to a subsequent step of resumption of electrical contact on the portions 601-a and 601-b of the absorber, for connecting the pixel thermistor to the reading circuit 102.
  • the openings 809a and 809b are for example disposed respectively in the vicinity of two opposite edges of the microplanche. In the example shown, the openings 809a and 809b extend vertically over the entire thickness of the insulating layer 807, and open on the upper face of the layer 601.
  • FIG. 9E illustrates a step of depositing a layer 603 of the thermometer material, for example amorphous silicon or vanadium oxide, on the upper face of the structure obtained at the end of the step of FIG. 9D , to realize the thermistor of the pixel.
  • the layer 603 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and then etched to be retained only on the microplanche 103 of the pixel.
  • the layer 603 is in particular deposited inside the openings 809a, 809b so that the thermistor 603 is connected on the one hand (by a first end) to the pad 109a of the circuit 102 via the portion 601-a of the the absorber 601 and the connecting pillar 107a, and secondly (by a second end) to the pad 109b of the circuit 102 through the portion 601-b of the absorber 601 and the connecting pillar 107b.
  • Figure 9E further illustrates a step of depositing a third electrically insulating layer 811, for example of the same nature as the layers 803 and 807, on the upper surface of the structure.
  • the layer 811 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and in particular on and in contact with the upper face and the sides of the thermistor 603.
  • FIG. 9F illustrates a subsequent step of removing the insulating layers 807 and 811 outside the future microplate 103 of the pixel, and in particular opposite the future thermal insulation arms 105a, 105b of the pixel.
  • the layers 807 and 811 are removed everywhere except with respect to the microplates 103 of the pixels of the sensor.
  • FIG. 9G illustrates a subsequent etching step of the stack formed by the layers 801, 601, 803 and 801 'so as to delimit or individualise the microplanche 103 and the arms 105a, 105b of the pixel.
  • the stack 801-601-803-801 ' is for example removed everywhere except at the level of the microplates 103 and arms 105a, 105b of the sensor pixels.
  • the method can then continue in a conventional manner, either directly by the removal of the sacrificial layer 301 to release the microplate 103 and the arms 105a, 105b of the pixel, or, if it is desired to form an encapsulation cover, by the depositing a second sacrificial layer and then forming the encapsulation cap according to methods of the type described with reference to FIGS. 3C to 3F.
  • An advantage of the radiation sensors of the type described in connection with FIGS. 8 and 9A to 9G is that each pixel of the sensor is individually protected against glare.
  • Another advantage is that, in the absence of glare, the protective device does not attenuate the radiation to be detected.
  • Another advantage of the embodiment of FIGS. 8 and 9A to 9G is that the anti-glare protection obtained is passive protection, operating even in the absence of power supply to the sensor.
  • the layer 801 'of the method described in connection with FIGS. 9A to 9G may be omitted, which makes it possible not to add an additional layer to the microplanche 103 of the pixel, and therefore not to increase the thermal capacity of the microplanche. Another advantage is that this also limits the number of layers present in the thermal insulation arms, and therefore limits their thermal conductivity, which improves the thermal sensitivity of the pixel.
  • the anti-glare protections of the first, second and third embodiments may be combined in whole or part in the same pixel of a radiation sensor.

Abstract

The invention relates to a radiation sensor comprising a plurality of pixels (800) formed in and on a semiconductor substrate (101), each pixel comprising a micro-plate (103) suspended above the substrate by means of thermally insulating arms (105a, 105b), said micro-plate (103) comprising an element (601) for converting electromagnetic radiation into thermal energy. According to the invention, in each pixel (800), at least one of the thermally insulating arms (105a, 105b) of the pixel comprises a layer (801) of phase change material having, below a phase change temperature, a first thermal conductivity value and, above the phase change temperature, a second thermal conductivity value greater than the first.

Description

CAPTEUR DE RAYONNEMENT MUNI D ' UNE PROTECTION ANTI-EBLOUISSEMENT  RADIATION SENSOR HAVING ANTI-GLARE PROTECTION
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR17/52110 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description. The present patent application claims the priority of the French patent application FR17 / 52110 which will be considered as an integral part of the present description.
Domaine Field
La présente demande concerne le domaine des capteurs de rayonnement, et vise plus particulièrement des capteurs du type comportant une pluralité de micro-détecteurs élémentaires, ou pixels, disposés dans et sur un substrat semiconducteur, chaque pixel comportant un élément de conversion d'un rayonnement électromagnétique en un signal électrique, et un circuit de lecture du signal fourni par l'élément de conversion. La présente demande vise plus particulièrement la protection d'un tel capteur contre un éblouissement susceptible d'endommager ses pixels. Les modes de réalisation décrits ci-après sont tout particulièrement avantageux dans le cas où les éléments de conversion des pixels sont des microbolomètres .  The present application relates to the field of radiation sensors, and more particularly relates to sensors of the type comprising a plurality of elementary micro-detectors, or pixels, arranged in and on a semiconductor substrate, each pixel comprising a radiation conversion element. electromagnetic signal into an electrical signal, and a signal reading circuit provided by the conversion element. The present application relates more particularly to the protection of such a sensor against glare likely to damage its pixels. The embodiments described below are particularly advantageous in the case where the pixel conversion elements are microbolometers.
Exposé de 1 ' art antérieur Presentation of the prior art
Un bolomètre comprend classiquement un absorbeur adapté à transformer un rayonnement électromagnétique auquel il est soumis, généralement situé dans l'infrarouge, en énergie thermique, et un thermomètre couplé thermiquement à l' absorbeur et adapté à fournir un signal électrique représentatif de la température de l'absorbeur. Le thermomètre comprend généralement une thermistance, et un circuit de lecture de la résistance électrique de la thermistance. A bolometer conventionally comprises an absorber adapted to transform electromagnetic radiation to which it is subjected, generally located in the infrared, into thermal energy, and a thermometer thermally coupled to the absorber and adapted to provide an electrical signal representative of the temperature of the absorber. The thermometer generally comprises a thermistor, and a circuit for reading the electrical resistance of the thermistor.
On a déjà proposé, par exemple dans la demande de brevet français N°2796148 déposée le 8 juillet 1999 ou dans la demande de brevet français N°2822541 déposée le 21 mars 2001, un capteur de rayonnement thermique comportant une pluralité de pixels disposés dans et sur un substrat semiconducteur, chaque pixel comportant un microbolomètre et un circuit électronique de contrôle et de lecture du microbolomètre.  It has already been proposed, for example in the French patent application No. 2796148 filed July 8, 1999 or in the French patent application No. 2822541 filed March 21, 2001, a thermal radiation sensor comprising a plurality of pixels arranged in and on a semiconductor substrate, each pixel comprising a microbolometer and an electronic circuit for controlling and reading the microbolometer.
Un problème qui se pose est que lorsqu'ils sont soumis à un fort rayonnement, par exemple un rayonnement laser dans le cas d'une attaque malveillante du capteur, ou un rayonnement solaire, les pixels d'un tel capteur subissent un échauffement pouvant atteindre plusieurs centaines de degrés, ce qui peut les endommager temporairement ou définitivement.  A problem is that when they are subjected to strong radiation, for example laser radiation in the case of a malicious attack of the sensor, or solar radiation, the pixels of such a sensor undergo a heating up to several hundred degrees, which can damage them temporarily or permanently.
Plus généralement, cette problématique d' échauffement critique des pixels sous l'effet du rayonnement à détecter peut se poser dans d'autres types de capteurs de rayonnement électromagnétique, notamment des capteurs dans lesquels la mesure du rayonnement incident est basée sur une conversion du rayonnement en énergie thermique au sein des pixels du capteur.  More generally, this problem of critical heating of the pixels under the effect of the radiation to be detected can arise in other types of electromagnetic radiation sensors, in particular sensors in which the measurement of the incident radiation is based on a radiation conversion. in thermal energy within the pixels of the sensor.
Il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un moyen de protection d'un capteur de rayonnement contre un éblouissement susceptible d'endommager ses pixels.  It would be desirable to have a means of protecting a radiation sensor against glare that could damage its pixels.
Résumé  summary
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un capteur de rayonnement comportant une pluralité de pixels formés dans et sur un substrat semiconducteur, chaque pixel comportant une microplanche suspendue au-dessus du substrat par des bras d'isolation thermique, la microplanche comprenant un élément de conversion d'un rayonnement électromagnétique en énergie thermique,  Thus, an embodiment provides a radiation sensor comprising a plurality of pixels formed in and on a semiconductor substrate, each pixel comprising a microplanche suspended above the substrate by heat-insulating arms, the microplanche comprising a conversion element. from electromagnetic radiation to thermal energy,
dans lequel, dans chaque pixel, au moins un des bras d'isolation thermique du pixel comprend une couche en un matériau à changement de phase présentant, en dessous d'une température de transition de phase, une première valeur de conductivité thermique, et, au-dessus de la température de transition de phase, une deuxième valeur de conductivité thermique supérieure à la première valeur. wherein, in each pixel, at least one of the thermal insulation arms of the pixel comprises a layer of a material phase change transistor having, below a phase transition temperature, a first thermal conductivity value, and, above the phase transition temperature, a second value of thermal conductivity greater than the first value.
Selon un mode de réalisation, la couche est en un oxyde métallique présentant une phase isolante en dessous de la température de transition et une phase métallique au-dessus de la température de transition.  According to one embodiment, the layer is a metal oxide having an insulating phase below the transition temperature and a metal phase above the transition temperature.
Selon un mode de réalisation, la couche est en un oxyde de vanadium.  According to one embodiment, the layer is in a vanadium oxide.
Selon un mode de réalisation, la couche est en un oxyde de titane.  According to one embodiment, the layer is made of a titanium oxide.
Selon un mode de réalisation, la température de transition de la couche est comprise entre 60 et 180°C.  According to one embodiment, the transition temperature of the layer is between 60 and 180 ° C.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel comprend en outre une thermistance couplée thermiquement à l'élément de conversion du pixel.  According to one embodiment, each pixel further comprises a thermistor thermally coupled to the pixel conversion element.
Selon un mode de réalisation, chaque pixel comprend en outre un circuit de lecture de la valeur de la thermistance du pixel .  According to one embodiment, each pixel further comprises a circuit for reading the value of the pixel's thermistor.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, l'élément de conversion est une couche en un matériau absorbant pour le rayonnement à détecter.  According to one embodiment, in each pixel, the conversion element is a layer made of an absorbent material for the radiation to be detected.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, l'élément de conversion est une couche métallique.  According to one embodiment, in each pixel, the conversion element is a metal layer.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, les bras d'isolation thermique reposent sur des piliers de connexion électrique verticaux.  According to one embodiment, in each pixel, the heat-insulating arms rest on vertical electrical connection pillars.
Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, la microplanche et les bras d'isolation thermique sont disposés dans une cavité fermée par un capot transparent pour le rayonnement à détecter . Selon un mode de réalisation, dans chaque pixel, le capot transparent ferme hermétiquement la cavité, et la cavité est à une pression inférieure à la pression atmosphérique. According to one embodiment, in each pixel, the microplate and the heat-insulating arms are arranged in a cavity closed by a transparent cover for the radiation to be detected. According to one embodiment, in each pixel, the transparent cover hermetically closes the cavity, and the cavity is at a pressure below atmospheric pressure.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
Ces caractéristiques et 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 :  These and other features and advantages will be set forth in detail in the following description of particular embodiments in a non-limiting manner with reference to the accompanying drawings in which:
les figures 1A et 1B sont respectivement une vue en coupe et une vue de dessus simplifiées d'un exemple d'un pixel d'un capteur de rayonnement selon un premier mode de réalisation ;  FIGS. 1A and 1B are respectively a sectional view and a simplified top view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a first embodiment;
la figure 2 est une vue en coupe simplifiée d'un autre exemple d'un pixel d'un capteur de rayonnement selon le premier mode de réalisation ;  Figure 2 is a simplified sectional view of another example of a pixel of a radiation sensor according to the first embodiment;
les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un pixel selon le premier mode de réalisation ;  Figs. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a pixel according to the first embodiment;
la figure 4 est une vue en coupe illustrant une variante du procédé de fabrication des figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F ;  Figure 4 is a sectional view illustrating an alternative of the manufacturing method of Figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F;
les figures 5A, 5B, 5C et 5D sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un autre exemple d'un procédé de fabrication d'un pixel selon le premier mode de réalisation ;  Figs. 5A, 5B, 5C and 5D are sectional views illustrating steps of another example of a method of manufacturing a pixel according to the first embodiment;
la figure 6 est une vue en coupe partielle et simplifiée d'un exemple d'un pixel d'un capteur de rayonnement selon un deuxième mode de réalisation ;  Figure 6 is a partial and simplified sectional view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a second embodiment;
les figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un pixel selon le deuxième mode de réalisation ;  Figs. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a pixel according to the second embodiment;
la figure 7bis est une vue en coupe illustrant une variante de réalisation du procédé des figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F ;  Figure 7a is a sectional view illustrating an alternative embodiment of the method of Figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F;
la figure 8 est une vue en coupe simplifiée d'un exemple d'un pixel d'un capteur de rayonnement selon un troisième mode de réalisation ; et les figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F et 9G sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un pixel selon le troisième mode de réalisation. Description détaillée Fig. 8 is a simplified sectional view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a third embodiment; and Figs. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F and 9G are sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a pixel according to the third embodiment. detailed description
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les circuits de contrôle et de lecture des pixels décrits n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les circuits de contrôle et de lecture usuellement prévus dans des pixels de ce type, ou la réalisation de ces circuits étant à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles de la présente description. De plus, sur les figures illustratives des exemples décrits, un seul pixel d'un capteur de rayonnement est visible. En pratique, les capteurs de rayonnement peuvent comprendre plusieurs pixels identiques ou similaires disposés dans et sur un même substrat semiconducteur, par exemple selon un agencement matriciel ou en barrette. L'agencement des différents pixels du capteur, les interconnexions entre les pixels du capteur, et les circuits périphériques de contrôle du capteur n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatible avec les agencements, interconnexions, et circuits périphériques de contrôle usuellement prévus dans de tels capteurs. Par ailleurs, les utilisations qui peuvent être faites des capteurs décrits n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les applications usuelles des capteurs de rayonnement. On notera toutefois que les modes de réalisation décrits sont particulièrement avantageux pour les applications d'imagerie infrarouge, de thermographie, de détection de gaz par mesure de l'absorption optique dans le spectre infrarouge, de détection ou de reconnaissance de personnes, d'objets ou de mouvements dans le spectre infrarouge, etc. 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 à l'orientation des vues en coupe des figures, étant entendu que, en pratique, les dispositifs décrits peuvent être orientés différemment. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. On notera que dans la description qui suit, les capteurs de rayonnement sont destinés à être éclairés ou irradiés par leur face supérieure (dans l'orientation des vues en coupe des figures) . The same elements have been designated by the same references in the various figures and, in addition, the various figures are not drawn to scale. For the sake of clarity, only the elements useful for understanding the described embodiments have been shown and are detailed. In particular, the circuits for controlling and reading the pixels described have not been detailed, the described embodiments being compatible with the control and reading circuits usually provided in pixels of this type, or the realization of these circuits. being within the abilities of those skilled in the art from the functional indications of the present description. Moreover, in the illustrative figures of the examples described, only one pixel of a radiation sensor is visible. In practice, the radiation sensors may comprise several identical or similar pixels arranged in and on the same semiconductor substrate, for example in a matrix or bar arrangement. The arrangement of the different pixels of the sensor, the interconnections between the pixels of the sensor, and the peripheral sensor control circuits have not been detailed, the embodiments described being compatible with the arrangements, interconnections, and peripheral control circuits. usually provided in such sensors. Furthermore, the uses that can be made of the sensors described have not been detailed, the described embodiments being compatible with the usual applications of radiation sensors. It will be noted, however, that the described embodiments are particularly advantageous for infrared imaging, thermography, gas detection applications by measuring the optical absorption in the infrared spectrum, detection or recognition of persons, objects or movements in the infrared spectrum, etc. In the description which follows, when referring to absolute position qualifiers, such as the terms "forward", "backward", "up", "down", "left", "right", etc., or relative, such as the terms "above", "below", "upper", "lower", etc., or with qualifiers for orientation, such as the terms "horizontal", "vertical", etc., reference is made to to the orientation of the sectional views of the figures, it being understood that, in practice, the devices described may be oriented differently. Unless otherwise specified, the terms "approximately", "substantially", and "of the order of" mean within 10%, preferably within 5%. Note that in the following description, the radiation sensors are intended to be illuminated or irradiated by their upper face (in the orientation of sectional views of the figures).
Premier mode de réalisation - protection active sur capot First embodiment - active cover protection
Les figures 1A et 1B sont respectivement une vue en coupe simplifiée et une vue de dessus simplifiée d'un exemple d'un pixel d'un capteur de rayonnement selon un premier mode de réalisation. FIGS. 1A and 1B are respectively a simplified sectional view and a simplified top view of an example of a pixel of a radiation sensor according to a first embodiment.
Le pixel 100 des figures 1A et 1B est formé dans et sur un substrat semiconducteur 101, par exemple en silicium.  The pixel 100 of FIGS. 1A and 1B is formed in and on a semiconductor substrate 101, for example made of silicon.
Le pixel 100 comprend un circuit électronique de lecture et de contrôle 102 formé dans et sur le substrat 101, par exemple en technologie CMOS. Le circuit de contrôle et de lecture n'a pas été détaillé sur les figures. Seuls des plots de connexion électrique affleurant la face supérieure du circuit 102, destinés à connecter le circuit 102 à d'autres éléments du pixel, sont représentés sur la figure 1A sous la forme de zones rectangulaires hachurées .  The pixel 100 comprises an electronic reading and control circuit 102 formed in and on the substrate 101, for example in CMOS technology. The control circuit and reading has not been detailed in the figures. Only electrical connection pads flush with the upper face of the circuit 102, intended to connect the circuit 102 to other elements of the pixel, are shown in FIG. 1A in the form of hatched rectangular zones.
Le pixel 100 comprend en outre une microplanche 103 suspendue au-dessus du circuit 102 par des bras d'isolation thermique, deux bras 105a et 105b dans l'exemple représenté. Plus particulièrement, dans l'exemple représenté, le substrat 101 et le circuit 102 sont disposés horizontalement, et la microplanche 103 et les bras d'isolation thermique 105a et 105b sont disposés dans un même plan moyen sensiblement parallèle à la face supérieure du circuit 102. Chacun des bras 105a et 105b a une première extrémité ou extrémité proximale en contact mécaniquement et électriquement avec la microplanche 103, et une deuxième extrémité ou extrémité distale reposant sur le sommet d'un pilier vertical conducteur 107a, respectivement 107b, par exemple en cuivre ou en tungstène, dont la base repose sur la face supérieure du circuit 102. Les piliers 107a et 107b supportent mécaniquement la microplanche 103 par l'intermédiaire des bras 105a et 105b, et permettent de connecter électriquement la microplanche 103 au circuit 102, également par l'intermédiaire des bras 105a et 105b. Ainsi, un espace libre de tout matériau solide est situé entre la face supérieure du circuit 102 et la face inférieure de la microplanche 103. Autrement dit, la microplanche 103 est en contact mécaniquement uniquement les bras 105a et 105b, qui isolent thermiquement la microplanche du reste de la structure et en particulier du circuit 102 et du substrat 101. The pixel 100 further comprises a microplanche 103 suspended above the circuit 102 by thermal insulation arms, two arms 105a and 105b in the example shown. More particularly, in the example shown, the substrate 101 and the circuit 102 are arranged horizontally, and the microplate 103 and the heat-insulating arms 105a and 105b are arranged in the same middle plane substantially parallel to the upper face of the circuit 102. Each of the arms 105a and 105b has a first end or end proximal contact mechanically and electrically with the microplate 103, and a second end or distal end resting on the top of a vertical conductive pillar 107a, respectively 107b, for example copper or tungsten, the base of which rests on the upper face of the Circuit 102. The pillars 107a and 107b mechanically support the microplate 103 via the arms 105a and 105b, and electrically connect the microplanche 103 to the circuit 102, also via the arms 105a and 105b. Thus, a space free of any solid material is located between the upper face of the circuit 102 and the lower face of the microplanche 103. In other words, the microplanche 103 is in mechanical contact only the arms 105a and 105b, which thermally isolate the microplanche of the remainder of the structure and in particular of the circuit 102 and the substrate 101.
Dans cet exemple, la microplanche 103 est une microplanche bolométrique, c'est-à-dire qu'elle comprend un absorbeur (non détaillé sur les figures 1A et 1B) , par exemple sous la forme d'une couche conductrice, adapté à convertir un rayonnement électromagnétique incident en énergie thermique, et une thermistance (non détaillée sur les figures 1A et 1B) permettant de mesurer la température de l' absorbeur. A titre d'exemple, 1 ' absorbeur est en nitrure de titane (TiN) et la thermistance est en silicium amorphe ou en oxyde de vanadium. Les deux extrémités de la thermistance sont connectées électriquement respectivement aux piliers conducteurs 107a et 107b par l'intermédiaire des bras 105a et 105b.  In this example, the microplanche 103 is a bolometric microplanche, that is to say it comprises an absorber (not detailed in Figures 1A and 1B), for example in the form of a conductive layer, suitable for converting incidental electromagnetic radiation in thermal energy, and a thermistor (not detailed in Figures 1A and 1B) for measuring the temperature of the absorber. By way of example, the absorber is made of titanium nitride (TiN) and the thermistor is of amorphous silicon or of vanadium oxide. The two ends of the thermistor are electrically connected respectively to the conductive pillars 107a and 107b via the arms 105a and 105b.
Dans l'exemple représenté la base du pilier de support 107a est en contact mécaniquement et électriquement avec un plot de connexion 109a de la face supérieure du circuit 102, et la base du pilier de support 107b est en contact mécaniquement et électriquement avec un plot de connexion 109b de la face supérieure du circuit 102. Le circuit de contrôle et de lecture 102 est ainsi connecté aux extrémités de la thermistance du pixel par l'intermédiaire des plots 109a et 109b et des piliers 107a et 107b du pixel. Le circuit 102 est adapté à fournir un signal électrique représentatif de la valeur de la résistance électrique de la thermistance du pixel. In the example shown, the base of the support pillar 107a is in mechanical and electrical contact with a connection pad 109a of the upper face of the circuit 102, and the base of the support pillar 107b is in mechanical contact with and electrically with a connection pad 109b of the upper face of the circuit 102. The control and reading circuit 102 is thus connected to the ends of the pixel thermistor via the pads 109a and 109b and the pillars 107a and 107b of the pixel . The circuit 102 is adapted to provide an electrical signal representative of the value of the electrical resistance of the pixel thermistor.
Le pixel 100 comprend en outre un capot 111 transparent au rayonnement à détecter, reposant sur la face supérieure du circuit de contrôle 102 et délimitant, avec la face supérieure du circuit 102, une cavité ou enceinte hermétique 113 dans laquelle est située la microplanche suspendue 103. Un espace laissé libre de tout matériau solide est situé entre la face supérieure de la microplanche 103 et la face inférieure du capot 111, cet espace communiquant avec l'espace libre situé entre la face inférieure de la microplanche 103 et la face supérieure du circuit 102. La cavité 113 est de préférence mise sous vide ou sous une pression inférieure à la pression atmosphérique, de façon à renforcer l'isolation thermique de la microplanche 103 vis-à-vis du reste du capteur, en limitant la conduction thermique par l'air.  The pixel 100 further comprises a cover 111 transparent to the radiation to be detected, resting on the upper face of the control circuit 102 and delimiting, with the upper face of the circuit 102, a cavity or hermetic enclosure 113 in which is located the suspended microplanche 103 A space left free of any solid material is located between the upper face of the microplanche 103 and the underside of the cover 111, this space communicating with the free space between the lower face of the microplanche 103 and the upper face of the circuit 102. The cavity 113 is preferably evacuated or under a pressure lower than the atmospheric pressure, so as to reinforce the thermal insulation of the microplate 103 vis-à-vis the rest of the sensor, limiting the thermal conduction by the 'air.
Selon un aspect du mode de réalisation des figures 1A et 1B, le pixel 100 comprend un obturateur optique comportant une couche 115 en un matériau thermochrome revêtant la face supérieure du capot transparent 111, en regard de la microplanche 103 du pixel. L'obturateur optique est un obturateur actif, c'est-à-dire qu'il est commandable électriquement soit dans un état ouvert dans lequel la couche 115 est sensiblement transparente pour le rayonnement à détecter, c'est-à-dire dans lequel le coefficient de réflexion et/ou d'absorption de la couche 115 pour le rayonnement à détecter est relativement faible, soit dans un état fermé dans lequel le coefficient de réflexion et/ou d'absorption de la couche 115 pour le rayonnement à détecter est relativement élevé, c'est-à-dire supérieur à son coefficient de réflexion et/ou d'absorption à l'état ouvert. A titre d'exemple, le rayonnement à détecter est un rayonnement infrarouge thermique de longueur d'onde comprise dans la bande allant de 8 à 14 ym, et le coefficient de transmission de la couche 115 pour le rayonnement à détecter à l'état fermé est inférieur d'au moins 0,2 et de préférence d'au moins 0,4 à son coefficient de transmission à l'état ouvert. According to one aspect of the embodiment of Figures 1A and 1B, the pixel 100 comprises an optical shutter having a layer 115 of a thermochromic material coating the upper face of the transparent cover 111, facing the microplanche 103 of the pixel. The optical shutter is an active shutter, that is to say that it is electrically controllable or in an open state in which the layer 115 is substantially transparent for the radiation to be detected, that is to say in which the reflection and / or absorption coefficient of the layer 115 for the radiation to be detected is relatively low, ie in a closed state in which the reflection and / or absorption coefficient of the layer 115 for the radiation to be detected is relatively high, that is to say greater than its reflection coefficient and / or absorption in the open state. By way of example, the radiation to be detected is a thermal infrared radiation of length wavelength in the band from 8 to 14 μm, and the transmission coefficient of the layer 115 for the radiation to be detected in the closed state is less than 0.2 and preferably at least 0 , 4 to its transmission coefficient in the open state.
Dans l'exemple des figures 1A et 1B, l'obturateur comprend une résistance chauffante 117 couplée thermiquement à la couche 115 et connectée au circuit de contrôle 102 du pixel via des plots de connexion 119a et 119b du circuit 102.  In the example of FIGS. 1A and 1B, the shutter comprises a heating resistor 117 thermally coupled to the layer 115 and connected to the control circuit 102 of the pixel via connection pads 119a and 119b of the circuit 102.
Dans l'exemple représenté, la résistance chauffante 117 est disposée, en vue de dessus, à la périphérie de la microplanche bolométrique 103, de façon à ne pas perturber le passage du rayonnement électromagnétique incident vers la microplanche lorsque l'obturateur est à l'état ouvert. A titre d'exemple, la résistance chauffante 117 est un ruban métallique formant un cordon conducteur entourant, en vue de dessus, la microplanche 103. A titre de variante, la résistance chauffante peut être réalisée en un matériau transparent pour le rayonnement à détecter, par exemple un matériau diélectrique ou semiconducteur, par exemple, dans le cas d'un détecteur de rayonnement infrarouge, du dioxyde de vanadium (VO2) , du germanium (Ge) , ou un alliage a- SiGe:B de silicium amorphe et de germanium dopé au bore. Dans ce cas, la résistance chauffante 117 peut s'étendre au moins en partie en regard de la microplanche bolométrique 103 du pixel.  In the example shown, the heating resistor 117 is disposed, in plan view, at the periphery of the bolometric microplate 103, so as not to disturb the passage of the incident electromagnetic radiation towards the microplanche when the shutter is at the open state. For example, the heating resistor 117 is a metal strip forming a conductor cord surrounding, in top view, the microplanche 103. Alternatively, the heating resistor may be made of a transparent material for the radiation to be detected, for example a dielectric or semiconductor material, for example, in the case of an infrared radiation detector, vanadium dioxide (VO 2), germanium (Ge), or an α-SiGe: B alloy of amorphous silicon and germanium Boron doped. In this case, the heating resistor 117 may extend at least in part opposite the bolometric microplate 103 of the pixel.
La résistance chauffante 117 est par exemple disposée sous la couche thermochrome 115, par exemple accolée à la face inférieure du capot transparent 111. Dans l'exemple représenté, la résistance chauffante 117 est connectée aux plots 119a et 119b du circuit de contrôle 102 respectivement par des piliers conducteurs verticaux 121a et 121b, par exemple en cuivre ou en tungstène, reliant la paroi inférieure à la paroi supérieure de la cavité 113.  The heating resistor 117 is for example disposed under the thermochromic layer 115, for example contiguous to the underside of the transparent cover 111. In the example shown, the heating resistor 117 is connected to the pads 119a and 119b of the control circuit 102 respectively by vertical conductive pillars 121a and 121b, for example of copper or tungsten, connecting the lower wall to the upper wall of the cavity 113.
Par souci de simplification, seulement la microplanche 103, les bras de maintien 105a et 105b, la résistance chauffante 117, et les piliers de connexion verticaux 107a, 107b, 121a et 121b du pixel 100 ont été représentés sur la figure 1B. De plus, sur la figure 1A, les piliers de connexion verticaux 107a, 107b, 121a et 121b ont été représentés dans un même plan. En pratique, les piliers 107a, 107b, 121a et 121b ne sont toutefois pas nécessairement alignés. For the sake of simplicity, only the microplanche 103, the holding arms 105a and 105b, the heating resistor 117, and the vertical connecting pillars 107a, 107b, 121a and 121b of the pixel 100 have been shown in FIG. 1B. In addition, in Figure 1A, the vertical connecting pillars 107a, 107b, 121a and 121b have been shown in a same plane. In practice, the pillars 107a, 107b, 121a and 121b, however, are not necessarily aligned.
Le fonctionnement de la protection anti-éblouissement du pixel 100 est le suivant. Le circuit de lecture 102 du pixel est adapté à détecter un éblouissement susceptible d'endommager le pixel, par l'intermédiaire de ses plots de connexion 109a et 109b, par exemple par détection d'une variation excessivement rapide et intense de la valeur de la thermistance du pixel, signe d'un échauffement excessivement rapide de la microplanche, ou lorsque la valeur de la thermistance atteint un seuil prédéfini .  The operation of the anti-glare protection of the pixel 100 is as follows. The reading circuit 102 of the pixel is adapted to detect a glare capable of damaging the pixel, via its connection pads 109a and 109b, for example by detecting an excessively fast and intense variation of the value of the pixel. pixel thermistor, a sign of an excessively rapid heating of the microplanche, or when the value of the thermistor reaches a predefined threshold.
A titre d'exemple, le circuit de contrôle et de lecture 102 est adapté, lors d'une phase d'acquisition d'une valeur représentative du rayonnement électromagnétique reçu par le pixel, à mettre en oeuvre une lecture du pixel par intégration, dans un élément capacitif du circuit 102, d'un courant débité par la thermistance du microbolomètre du pixel pour une tension de polarisation continue déterminée de la thermistance.  By way of example, the control and reading circuit 102 is adapted, during a phase of acquisition of a value representative of the electromagnetic radiation received by the pixel, to implement a reading of the pixel by integration, in a capacitive element of the circuit 102, a current delivered by the microbolometer thermistor of the pixel for a determined DC bias voltage of the thermistor.
Dans un mode de réalisation préféré, le circuit 102 est configuré pour intégrer le courant débité par la thermistance du pixel pendant deux périodes d'intégration successives de durées distinctes. Plus particulièrement, le circuit 102 est adapté à mesurer le courant intégré pendant une période d'intégration courte, par exemple de durée comprise entre 1 et 5 ys, pour détecter un éventuel éblouissement du pixel, puis pendant une période d'intégration longue, par exemple de l'ordre de 30 à 100 ys, par exemple d'environ 64 ys, pour l'acquisition proprement dite d'une valeur représentative du rayonnement reçu par le pixel In a preferred embodiment, the circuit 102 is configured to integrate the current delivered by the pixel's thermistor during two successive periods of integration of distinct durations. More particularly, the circuit 102 is adapted to measure the integrated current during a short integration period, for example of duration between 1 and 5 ys, to detect a possible glare of the pixel, then during a long integration period, by example of the order of 30 to 100 ys, for example about 64 ys, for the acquisition itself of a value representative of the radiation received by the pixel
(ou valeur de sortie du pixel) , par exemple en vue de la construction d'une image. Le signal issu de la première intégration peut être échantillonné et comparé à un seuil, par exemple par un comparateur, 1 ' obturateur étant alors commandé en fonction du résultat de la comparaison. A titre de variante, avant la mise en oeuvre de la période d'intégration longue, le circuit 102 peut être adapté à intégrer le courant débité par la thermistance pendant deux périodes d'intégration courtes successives de durées distinctes, par exemple pendant une première période de 1 ' ordre de 1 ys et pendant une deuxième période de l'ordre de 5 ys . L'écart entre les signaux issus des première et deuxième périodes d'intégration courtes est alors déterminé et comparé à un seuil pour décider d'activer ou non l'obturateur. Un avantage est que ceci permet de s'affranchir des écarts de valeurs entre les thermistances des différents pixels, liés aux dispersions technologiques, et ainsi d'améliorer la précision de détection d'un éblouissement . (or output value of the pixel), for example for the purpose of constructing an image. The signal from the first integration can be sampled and compared with a threshold, for example by a comparator, the shutter then being controlled according to the result of the comparison. Alternatively, prior to the implementation of the long integration period, the circuit 102 may be adapted to integrate the current delivered by the thermistor during two successive short integration periods of different durations, for example during a first period. of the order of 1 ys and for a second period of the order of 5 ys. The difference between the signals from the first and second short integration periods is then determined and compared to a threshold to decide whether or not to activate the shutter. One advantage is that this makes it possible to overcome the differences in values between the thermistors of the different pixels, related to the technological dispersions, and thus to improve the glare detection accuracy.
Dans une autre variante, le circuit de contrôle et de lecture 102 est adapté, lors d'une phase d'acquisition d'une valeur représentative du rayonnement électromagnétique reçu par le pixel, à mettre en oeuvre une lecture du pixel par mesure de la tension aux bornes de la thermistance du microbolomètre du pixel pour un courant de polarisation continu déterminé injecté dans la thermistance du pixel. La tension aux bornes de la thermistance peut alors être comparée à un seuil pour décider d'activer ou non l'obturateur du pixel.  In another variant, the control and reading circuit 102 is adapted, during a phase of acquisition of a value representative of the electromagnetic radiation received by the pixel, to implement a reading of the pixel by measuring the voltage at the terminals of the microbolometer thermistor of the pixel for a determined DC bias current injected into the pixel thermistor. The voltage across the thermistor can then be compared to a threshold to decide whether or not to activate the shutter of the pixel.
Lorsqu'un éblouissement est détecté, le circuit 102 commande l'application d'un courant dans la résistance 117, de façon à provoquer un échauffement de la couche thermochrome 115 jusqu'à une température de transition conduisant à faire passer l'obturateur de l'état ouvert (couche 115 transparente au rayonnement à détecter) à l'état fermé (couche 115 opaque pour le rayonnement à détecter) . Le rayonnement électromagnétique incident est alors stoppé ou limité par la couche 115, ce qui permet d'éviter ou de limiter une dégradation de la microplanche bolométrique du pixel . Après une période de fermeture prédéterminée ou lorsque le circuit 102 détecte un retour à une température acceptable prédéterminée de la microplanche bolométrique, le circuit 102 interrompt le courant circulant dans la résistance chauffante 117. La température de la couche thermochrome 115 redescend alors sous sa température de transition, de sorte que l'obturateur se rouvre. When a glare is detected, the circuit 102 controls the application of a current in the resistor 117, so as to cause a heating of the thermochromic layer 115 to a transition temperature leading to pass the shutter of the open state (layer 115 transparent to the radiation to be detected) in the closed state (layer 115 opaque for the radiation to be detected). The incident electromagnetic radiation is then stopped or limited by the layer 115, which makes it possible to avoid or limit a degradation of the bolometric microplanche of the pixel. After a predetermined closing period or when the circuit 102 detects a return to a predetermined acceptable temperature of the bolometric microplanche, the circuit 102 interrupts the current flowing in the heating resistor 117. The temperature of the layer thermochrome 115 then drops below its transition temperature, so that the shutter reopens.
On notera que les piliers de connexion électrique 121a et 121b permettent avantageusement de coupler thermiquement la partie supérieure du capot de protection 111 au substrat 101, de façon à circonscrire 1 ' échauffement produit par la résistance de chauffe 117, et éviter que la chaleur produite par la résistance 117 se propage dans les capots d'encapsulation et/ou dans les couches thermochromes des pixels voisins. Pour améliorer le couplage thermique avec le substrat 101, le nombre de piliers verticaux de connexion électrique entre la résistance 117 et le circuit 102 peut être supérieur à deux. A titre d'exemple, dans le cas d'une microplanche bolométrique 103 de forme générale carrée ou rectangulaire et d'une résistance chauffante 117 en forme de bande annulaire carrée ou rectangulaire entourant en vue de dessus la microplanche 103, tel que représenté en figure 1B, le pixel peut comporter quatre piliers de connexion électrique disposés respectivement, en vue de dessus, aux quatre coins de la bande annulaire conductrice formant la résistance chauffante.  It will be noted that the electrical connection pillars 121a and 121b advantageously make it possible to thermally couple the upper part of the protective cover 111 to the substrate 101, so as to circumscribe the heating produced by the heating resistor 117, and to prevent the heat generated by the resistor 117 propagates in the encapsulation covers and / or in the thermochromic layers of the neighboring pixels. To improve the thermal coupling with the substrate 101, the number of vertical electrical connection pillars between the resistor 117 and the circuit 102 may be greater than two. By way of example, in the case of a bolometric microplate 103 of generally square or rectangular shape and a heating resistor 117 in the form of a square or rectangular annular band surrounding in top view the microplate 103, as represented in FIG. 1B, the pixel may comprise four electrical connection pillars respectively arranged, in top view, at the four corners of the conductive annular band forming the heating resistor.
Par ailleurs, le circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel 100 peut être adapté à réguler le courant injecté dans la résistance chauffante 117 en fonction de la température d'utilisation du capteur, de façon à injecter dans la résistance 117 uniquement le courant nécessaire pour obtenir la fermeture de l'obturateur. En effet, la température d'utilisation d'un capteur de rayonnement peut généralement varier dans une large plage, par exemple allant de -40 °C à +70 °C, et le courant à injecter dans la résistance 117 pour obtenir la transition de la couche thermochrome 115 est d'autant plus élevé que la température d'utilisation est faible. A titre d'exemple, le capteur comprend au moins une sonde de température, par exemple disposée dans et sur le substrat semiconducteur 101, par exemple une sonde à base de jonctions PN. Le circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel 100 est alors adapté, en cas d' éblouissement du pixel, à injecter dans la résistance chauffante 117 du pixel un courant choisi en fonction de la température mesurée par la sonde de température. Un avantage est que ceci permet de limiter la consommation électrique liée à la protection anti-éblouissement, notamment lorsque le capteur est utilisé à des températures élevées, et d'éviter un échauffement inutile du capot d' encapsulation 111 des pixels au-delà de la température de transition de la couche thermochrome . Furthermore, the control and reading circuit 102 of the pixel 100 may be adapted to regulate the current injected into the heating resistor 117 as a function of the temperature of use of the sensor, so as to inject into the resistor 117 only the current required to get the shutter closed. Indeed, the operating temperature of a radiation sensor can generally vary over a wide range, for example ranging from -40 ° C to +70 ° C, and the current to be injected into the resistor 117 to obtain the transition of the thermochromic layer 115 is even higher than the temperature of use is low. For example, the sensor comprises at least one temperature probe, for example disposed in and on the semiconductor substrate 101, for example a probe based on PN junctions. The control and reading circuit 102 of the pixel 100 is then adapted, in case of glare of the pixel, to inject into the heating resistor 117 of the pixel a current chosen in function of the temperature measured by the temperature sensor. One advantage is that this makes it possible to limit the power consumption related to the glare protection, in particular when the sensor is used at high temperatures, and to avoid unnecessary heating of the encapsulation cap 111 of the pixels beyond the transition temperature of the thermochromic layer.
Le matériau de la couche thermochrome 115 est par exemple un matériau à changement de phase présentant, en dessous d'une température de transition, une phase sensiblement transparente pour le rayonnement à détecter, et, au-dessus de la température de transition, une phase réfléchissante ou absorbante pour le rayonnement à détecter. La température de transition du matériau thermochrome est de préférence choisie supérieure à la température maximale que peut atteindre le capot 111 du pixel en fonctionnement normal, par exemple comprise entre 60 et 180 °C. La variation du coefficient de transmission ou de réflexion de la couche thermochrome autour de la température de transition est de préférence relativement abrupte, par exemple supérieure à 2,5% par degré pour une longueur d'onde de 10 ym. A titre d'exemple, le matériau thermochrome est un oxyde métallique cristallisé présentant une phase isolante transparente en dessous de sa température de transition, et une phase métallique réfléchissante au-dessus de sa température de transition. Le matériau thermochrome est par exemple du dioxyde de vanadium (VO2) cristallisé, présentant une température de transition de l'ordre de 68 °C. A titre de variante, le matériau thermochrome est du dioxyde de vanadium cristallisé et dopé par des cations de basse valence, par exemple A13+, Cr3+ ou Ti4+, de façon à augmenter sa température de transition. Plus généralement, selon la température de transition recherchée, d'autres oxydes de vanadium peuvent être utilisés, par exemple du V3O5. A titre de variante, le matériau thermochrome de la couche 115 est du T13O5, du 12O3, ou du Sm i03. A titre de variante, le matériau thermochrome de la couche 115 est un nickelate de terre rare de composition générale RN1O3, où R désigne une terre rare ou un alliage binaire de terre rare, par exemple un composé de type SmxNd]__xNi03 ou EuxSm]__xNi03. A titre de variante, le matériau thermochrome de la couche 115 est du Ag2S ou du FeS. A titre de variante, le matériau thermochrome est du germanium monocristallin, qui présente l'avantage d'être relativement transparent pour un rayonnement infrarouge thermique à température ambiante, et relativement absorbant pour ce rayonnement pour des températures supérieures à 100 °C. The material of the thermochromic layer 115 is for example a phase-change material having, below a transition temperature, a substantially transparent phase for the radiation to be detected, and, above the transition temperature, a phase reflective or absorbent for the radiation to be detected. The transition temperature of the thermochromic material is preferably greater than the maximum temperature that can reach the cover 111 of the pixel in normal operation, for example between 60 and 180 ° C. The variation of the coefficient of transmission or reflection of the thermochromic layer around the transition temperature is preferably relatively steep, for example greater than 2.5% per degree for a wavelength of 10 μm. For example, the thermochromic material is a crystallized metal oxide having a transparent insulating phase below its transition temperature, and a reflective metal phase above its transition temperature. The thermochromic material is for example crystallized vanadium dioxide (VO 2), having a transition temperature of the order of 68 ° C. Alternatively, the thermochromic material is vanadium dioxide crystallized and doped with low-valence cations, for example A13 +, Cr3 + or Ti4 +, so as to increase its transition temperature. More generally, depending on the desired transition temperature, other vanadium oxides can be used, for example V3O5. Alternatively, the thermochromic material of the layer 115 is T13O5, 12O3, or Sm103. Alternatively, the thermochromic material of the layer 115 is a rare earth nickelate of general composition RN1O3, where R denotes a rare earth or a rare earth binary alloy, for example a compound of the type Sm x Nd ] x Ni03 or Eu x Sm ] x x Ni03. Alternatively, the thermochromic material of layer 115 is Ag2S or FeS. Alternatively, the thermochromic material is monocrystalline germanium, which has the advantage of being relatively transparent for thermal infrared radiation at room temperature, and relatively absorbent for this radiation for temperatures above 100 ° C.
La figure 2 est une vue en coupe simplifiée d'un autre exemple d'un pixel d'un capteur de rayonnement selon le premier mode de réalisation. Le pixel 200 de la figure 2 comprend des éléments communs avec le pixel 100 des figures 1A et 1B. Ces éléments ne seront pas détaillés à nouveau ci-après. Dans la suite, seules les différences entre les pixels 100 et 200 seront détaillées.  FIG. 2 is a simplified sectional view of another example of a pixel of a radiation sensor according to the first embodiment. The pixel 200 of FIG. 2 comprises elements that are in common with the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B. These elements will not be detailed again below. In the following, only the differences between the pixels 100 and 200 will be detailed.
Le pixel 200 de la figure 2 diffère du pixel 100 des figures 1A et 1B principalement en ce qu'il ne comporte pas de résistance chauffante 117 distincte de la couche thermochrome 115 pour commander les transitions à l'état fermé ou à l'état ouvert de la couche 115. Dans cet exemple, les extrémités supérieures des piliers de connexion 121a et 121b du pixel sont directement en contact électriquement avec la couche thermochrome 115.  The pixel 200 of FIG. 2 differs from the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B principally in that it does not comprise a heating resistor 117 distinct from the thermochromic layer 115 for controlling the transitions in the closed state or in the open state of the layer 115. In this example, the upper ends of the connection pillars 121a and 121b of the pixel are in direct electrical contact with the thermochromic layer 115.
Le fonctionnement du pixel 200 de la figure 2 est sensiblement le même que celui du pixel 100 des figures 1A et 1B, à ceci près que, dans l'exemple de la figure 2, lorsque le circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel détecte un éblouissement, il injecte un courant électrique directement dans la couche thermochrome 115, par l'intermédiaire des plots de connexion 119a et 119b et des piliers de connexion 121a et 121b. Ce courant provoque un échauffement de la couche thermochrome 115, conduisant à la fermeture de l'obturateur. Lorsque le courant circulant dans la couche thermochrome 115 est interrompu, la température de la couche 115 redescend sous sa température de transition, de sorte que l'obturateur repasse à l'état ouvert. Les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement du type décrit en relation avec la figure 2, c'est-à-dire ne comportant pas de résistance chauffante distincte de la couche thermochrome pour commander les transitions à l'état fermé ou à l'état ouvert de la couche thermochrome. Les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F illustrent plus particulièrement la réalisation d'un unique pixel du capteur, étant entendu que, en pratique, une pluralité de pixels identiques ou similaires peuvent être formés simultanément dans et sur un même substrat semiconducteur 101. The operation of the pixel 200 of FIG. 2 is substantially the same as that of the pixel 100 of FIGS. 1A and 1B, except that, in the example of FIG. 2, when the control and reading circuit 102 of the pixel detects a glare, it injects an electric current directly into the thermochromic layer 115, via the connection pads 119a and 119b and connecting pillars 121a and 121b. This current causes heating of the thermochromic layer 115, leading to closure of the shutter. When the current flowing in the thermochromic layer 115 is interrupted, the temperature of the layer 115 drops below its transition temperature, so that the shutter reverts to the open state. FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a radiation sensor of the type described with reference to FIG. that is, not having a heating resistor distinct from the thermochromic layer for controlling the transitions in the closed state or in the open state of the thermochromic layer. FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F more particularly illustrate the production of a single pixel of the sensor, it being understood that, in practice, a plurality of identical or similar pixels can be formed simultaneously in and on the same substrate semiconductor 101.
La figure 3A illustre une étape de fabrication du circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel 200, dans et sur le substrat 101. Le circuit 102 est par exemple réalisé en technologie CMOS. La fabrication du circuit 102 n'est pas détaillée ici, la réalisation de ce circuit étant à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles mentionnées ci-dessus. Sur la figure 3A, seuls les plots de connexion électrique 109a, 109b, 119a et 119b du circuit 102, affleurant au niveau de la face supérieure du circuit 102, ont été représentés.  FIG. 3A illustrates a step of manufacturing the control and reading circuit 102 of the pixel 200, in and on the substrate 101. The circuit 102 is for example made in CMOS technology. The manufacture of the circuit 102 is not detailed here, the realization of this circuit being within the abilities of those skilled in the art from the functional indications mentioned above. In FIG. 3A, only the electrical connection pads 109a, 109b, 119a and 119b of the circuit 102, flush with the upper face of the circuit 102, have been shown.
La figure 3B illustre une étape de dépôt d'une couche sacrificielle 301 sur et en contact avec la face supérieure du circuit 102. La couche 301 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du substrat 101. A titre d'exemple, la couche 301 est en polyimide ou en oxyde de silicium. L'épaisseur de la couche 301 fixe la distance entre la face supérieure du circuit 102 et la microplanche bolométrique 103 du pixel 200. A titre d'exemple, la couche 301 a une épaisseur comprise entre 1 et 5 ym, par exemple de l'ordre de 2,5 ym.  FIG. 3B illustrates a step of depositing a sacrificial layer 301 on and in contact with the upper face of the circuit 102. The layer 301 is for example continuously deposited on substantially the entire surface of the substrate 101. By way of example the layer 301 is made of polyimide or silicon oxide. The thickness of the layer 301 fixes the distance between the upper face of the circuit 102 and the bolometric microplate 103 of the pixel 200. By way of example, the layer 301 has a thickness of between 1 and 5 μm, for example order of 2.5 ym.
La figure 3B illustre en outre la formation des piliers de connexion électrique 107a et 107b du pixel, dans des vias gravés dans la couche sacrificielle 301 à l'aplomb des plots de connexion 109a et 109b du circuit 102. Les piliers 107a et 107b s'étendent verticalement sur sensiblement toute l'épaisseur de la couche 301, depuis la face supérieure des plots de connexion 109a et 109b du circuit 102, jusqu'à la face supérieure de la couche 301. FIG. 3B furthermore illustrates the formation of the electrical connection pillars 107a and 107b of the pixel, in vias etched in the sacrificial layer 301 in line with the connection pads 109a and 109b of the circuit 102. The pillars 107a and 107b are extend vertically over substantially the entire thickness of the layer 301, from the upper face of the connection pads 109a and 109b of the circuit 102, to the upper face of the layer 301.
La figure 3B illustre de plus la formation de la microplanche bolométrique 103 et des bras de maintien 105a, 105b de la microplanche, sur et en contact avec la face supérieure de la couche sacrificielle 301 et des piliers de connexion 107a et 107b. Cette étape comprend le dépôt des matériaux constitutifs de la microplanche bolométrique 103 et des bras de maintien 105a, 105b, et la délimitation ou individualisation de la microplanche 103 et des bras 105a, 105b du pixel. La formation de la microplanche bolométrique 103 et des bras de maintien 105a, 105b n'est pas détaillée ici, celle-ci pouvant être mise en oeuvre par des procédés connus de l'homme du métier, par exemple des procédés du type décrit dans les demandes de brevet français N°2796148 et N°2822541 susmentionnées.  FIG. 3B further illustrates the formation of the bolometric microplate 103 and the holding arms 105a, 105b of the microplanche on and in contact with the upper face of the sacrificial layer 301 and the connecting pillars 107a and 107b. This step comprises depositing the constituent materials of the bolometric microplate 103 and the holding arms 105a, 105b, and the delimitation or individualization of the microplanche 103 and the arms 105a, 105b of the pixel. The formation of the bolometric microplanche 103 and the holding arms 105a, 105b is not detailed here, it can be implemented by methods known to those skilled in the art, for example processes of the type described in the French Patent Applications Nos. 2796148 and 2822541 mentioned above.
La figure 3C illustre une étape de dépôt, sur et en contact avec la face supérieure de la structure obtenue à l'issue des étapes de la figure 3B, d'une deuxième couche sacrificielle 303, de préférence de même nature que la couche 301. La couche 303 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. La face inférieure de la couche 303 est en contact avec la face supérieure des microplanches 103 et des bras de maintien 105a, 105b des pixels, et, avec la face supérieure de la couche 301 dans les régions séparant, en vue de dessus, les microplanches 103 et les bras 105a, 105b des pixels. L'épaisseur de la couche 303 fixe la distance entre la face supérieure de la microplanche 103 et la partie supérieure du capot d'encapsulation du pixel. A titre d'exemple, la couche 303 a une épaisseur comprise entre 1 et 2,5 ym.  FIG. 3C illustrates a deposition step, on and in contact with the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIG. 3B, of a second sacrificial layer 303, preferably of the same kind as the layer 301. The layer 303 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. The lower face of the layer 303 is in contact with the upper face of the microplates 103 and the holding arms 105a, 105b of the pixels, and, with the upper face of the layer 301 in the regions separating, in top view, the microplates 103 and the arms 105a, 105b of the pixels. The thickness of the layer 303 sets the distance between the upper face of the microplate 103 and the upper part of the encapsulation cap of the pixel. By way of example, the layer 303 has a thickness of between 1 and 2.5 μm.
La figure 3C illustre en outre la formation des piliers de connexion électrique 121a et 121b du pixel, dans des vias gravés dans les couches sacrificielles 303 et 301 à l'aplomb des plots de connexion 119a et 119b du circuit 102. Les piliers 121a et 121b s'étendent verticalement sur sensiblement toute l'épaisseur des couches sacrificielles 303 et 301, depuis la face supérieure des plots de connexion 119a et 119b du circuit 102, jusqu'à la face supérieure de la couche 303. A titre d'exemple, les piliers de connexion 121a, 121b ont une section de surface comprise entre 0,25 et 1 ym^ . FIG. 3C also illustrates the formation of the electrical connection pillars 121a and 121b of the pixel, in vias etched in the sacrificial layers 303 and 301 in line with the connection pads 119a and 119b of the circuit 102. The pillars 121a and 121b extend vertically on substantially any the thickness of the sacrificial layers 303 and 301, from the upper face of the connection pads 119a and 119b of the circuit 102, to the upper face of the layer 303. By way of example, the connecting pillars 121a, 121b have a surface area of between 0.25 and 1 μm.
La figure 3C illustre de plus la formation d'une couche conductrice 305 localisée sur la surface supérieure des piliers de connexion électrique 121a et 121b. La couche 305 a notamment pour rôle d'empêcher la diffusion du métal des piliers 121a, 121b, par exemple du cuivre ou du tungstène, dans le matériau du capot d' encapsulâtion du pixel. La couche 305 peut en outre servir de couche d'arrêt de gravure lors d'une étape ultérieure de reprise de contact sur les piliers 121a, 121b. A titre d'exemple, la couche 305 est en nitrure de titane (TiN) . La couche 305 a par exemple une épaisseur comprise entre 20 et 80 nm.  FIG. 3C further illustrates the formation of a conductive layer 305 located on the upper surface of the electrical connection pillars 121a and 121b. In particular, the layer 305 serves to prevent the diffusion of the metal of the pillars 121a, 121b, for example copper or tungsten, into the material of the encapsulation cap of the pixel. Layer 305 may also serve as an etch stop layer in a subsequent step of resuming contact on pillars 121a, 121b. By way of example, the layer 305 is made of titanium nitride (TiN). The layer 305 for example has a thickness of between 20 and 80 nm.
La figure 3D illustre une étape postérieure aux étapes de la figure 3C, au cours de laquelle une tranchée périphérique verticale entourant entièrement, en vue de dessus, l'ensemble comprenant la microplanche bolométrique 103, les bras de maintien 105a, 105b et les piliers de connexion électrique 107a, 107b, 121a, 121b, est gravée à partir de la face supérieure de la couche sacrificielle 303 et jusqu'à la face supérieure du circuit 102. La tranchée 307 sépare les éléments 103, 105a, 105b, 107a, 107b, 121a, 121b du pixel des éléments correspondants de pixels voisins. La tranchée 307 est destinée à recevoir les parois latérales du capot d'encapsulation du pixel. Dans cet exemple, une tranchée 307 spécifique est réalisée pour chaque pixel du capteur, c'est- à-dire que deux pixels voisins sont séparés par deux tranchées 307 distinctes.  FIG. 3D illustrates a step subsequent to the steps of FIG. 3C, during which a vertical peripheral trench entirely surrounding, in plan view, the assembly comprising the bolometric microplanche 103, the holding arms 105a, 105b and the pillars of FIG. electrical connection 107a, 107b, 121a, 121b, is etched from the upper face of the sacrificial layer 303 and up to the upper face of the circuit 102. The trench 307 separates the elements 103, 105a, 105b, 107a, 107b, 121a, 121b of the pixel of the corresponding elements of neighboring pixels. Trench 307 is intended to receive the side walls of the encapsulation cap of the pixel. In this example, a specific trench 307 is made for each pixel of the sensor, i.e., two neighboring pixels are separated by two distinct trenches 307.
La figure 3D illustre en outre une étape de dépôt d'une couche 309 transparente pour le rayonnement à détecter sur sensiblement toute la surface supérieure de la structure obtenue après la gravure des tranchées 307, pour former les capots d'encapsulation 111 des pixels du capteur. La couche 309 est par exemple une couche de silicium amorphe de 0,5 à 1 ym d'épaisseur, par exemple de l'ordre de 0,8 ym d'épaisseur. La couche 309 est notamment déposée sur et en contact avec les parois latérales et le fond des tranchées 307, ainsi que sur et en contact avec la face supérieure de la couche sacrificielle 303 ou de la couche barrière 305 en dehors des tranchées 307, de façon à encapsuler hermétiquement, dans chaque pixel, l'ensemble comprenant la microplanche 103, les bras 105a, 105b, et les piliers 107a, 107b, 121a, 121b du pixel. FIG. 3D further illustrates a step of deposition of a transparent layer 309 for the radiation to be detected over substantially the entire upper surface of the structure obtained after the etching of the trenches 307, to form the encapsulation covers 111 of the pixels of the sensor . The layer 309 is, for example, an amorphous silicon layer 0.5 to 1 μm thick, for example of the order of 0.8 ym thick. The layer 309 is in particular deposited on and in contact with the side walls and the bottom of the trenches 307, as well as on and in contact with the upper face of the sacrificial layer 303 or the barrier layer 305 outside the trenches 307, so that to hermetically encapsulate, in each pixel, the assembly comprising the microplanche 103, the arms 105a, 105b, and the pillars 107a, 107b, 121a, 121b of the pixel.
La figure 3E illustre une étape de gravure, dans la couche 309, de tranchées 311 entourant entièrement, en vue de dessus, chacun des pixels du capteur de façon à individualiser et isoler électriquement les capots d' encapsulation 111 des différents pixels du capteur. En effet, dans le cas où le matériau de la couche 309 est électriquement conducteur, ce qui peut être le cas du silicium amorphe si il est dopé, il est préférable d'isoler électriquement les capots d' encapsulation 111 des différents pixels, de façon que la polarisation appliquée par le circuit de contrôle et de lecture 102 d'un pixel par l'intermédiaire de ses piliers de connexion 121a, 121b, n' entraine pas la circulation d'un courant parasite dans l'ensemble des capots d' encapsulation du capteur. Dans l'exemple représenté, les tranchées 311 sont disposées, en vue de dessus, dans les intervalles séparant les tranchées 307 des pixels voisins du capteur. Les tranchées d'isolation 311 s'étendent verticalement sur toute l'épaisseur de la couche 309, et débouchent sur la face supérieure de la couche sacrificielle 303.  FIG. 3E illustrates a step of etching, in the layer 309, trenches 311 completely surrounding, in top view, each of the pixels of the sensor so as to individualize and electrically isolate the encapsulation covers 111 of the different pixels of the sensor. Indeed, in the case where the material of the layer 309 is electrically conductive, which may be the case of amorphous silicon if it is doped, it is preferable to electrically isolate the encapsulation covers 111 of the different pixels, so that that the polarization applied by the control and reading circuit 102 of a pixel via its connecting pillars 121a, 121b does not cause the circulation of a parasitic current in all of the encapsulation covers of the sensor. In the example shown, the trenches 311 are arranged, in top view, in the gaps between the trenches 307 of the neighboring pixels of the sensor. The isolation trenches 311 extend vertically over the entire thickness of the layer 309, and open on the upper face of the sacrificial layer 303.
La figure 3E illustre en outre une étape de gravure, dans chaque pixel, d'au moins une ouverture 313 dans la couche 309, à l'intérieur de la zone délimitée (en vue de dessus) par la tranchée 307, c'est-à-dire dans la partie supérieure du capot d' encapsulation 111 du pixel, par exemple en regard d'une partie centrale de la microplanche 103 du pixel. L'ouverture 313 est prévue pour permettre la mise en oeuvre d'une étape ultérieure de retrait des couches sacrificielles 301 et 303 à l'intérieur du capot 111. L'ouverture 313 s'étend verticalement sur toute l'épaisseur de la couche 309, et débouche sur la face supérieure de la couche sacrificielle 303. La largeur de l'ouverture 313, en vue de dessus, est par exemple comprise entre 0,1 et 1 ym. FIG. 3E further illustrates a step of etching, in each pixel, at least one opening 313 in the layer 309, inside the zone delimited (seen from above) by the trench 307, that is, that is to say in the upper part of the encapsulation cap 111 of the pixel, for example facing a central part of the microplanche 103 of the pixel. The opening 313 is provided to allow the implementation of a subsequent step of removing the sacrificial layers 301 and 303 inside the cover 111. The opening 313 extends vertically over any the thickness of the layer 309, and opens on the upper face of the sacrificial layer 303. The width of the opening 313, in a view from above, is for example between 0.1 and 1 .mu.m.
La figure 3E illustre de plus une étape de gravure d'ouvertures 315 dans la couche 309, localisées en regard des piliers de connexion électrique 121a, 121b de façon à libérer l'accès à la face supérieure de la couche barrière 305.  FIG. 3E further illustrates a step of etching apertures 315 in the layer 309, located opposite the electrical connection pillars 121a, 121b so as to release access to the upper face of the barrier layer 305.
Les ouvertures 311, 313 et 315 sont par exemple réalisées simultanément lors d'une même étape de gravure.  The openings 311, 313 and 315 are for example made simultaneously during the same etching step.
La figure 3F illustre une étape ultérieure de retrait des couches sacrificielles 303 et 301, par exemple par gravure chimique anisotrope, de façon à libérer la microplanche 103 et les bras de maintien 105a, 105b du pixel.  FIG. 3F illustrates a subsequent step of removing the sacrificial layers 303 and 301, for example by anisotropic chemical etching, so as to release the microplate 103 and the holding arms 105a, 105b of the pixel.
La figure 3F illustre en outre une étape postérieure au retrait des couches sacrificielles 303 et 301, de dépôt de la couche thermochrome 115 sur et en contact avec la face supérieure du capot d'encapsulation 111, en regard de la microplanche bolométrique 103 du pixel. A titre d'exemple, la couche thermochrome 115 est déposée sur toute la surface supérieure de la structure, puis gravée en regard des ouvertures 311 de façon à isoler électriquement les portions de la couche 115 surmontant les différents pixels du capteur. Selon le type de matériau thermochrome utilisé, un recuit de la couche 115 peut éventuellement être mis en oeuvre pour obtenir la phase cristalline et la température de transition du matériau recherchées. A titre d'exemple, dans le cas d'une couche thermochrome en dioxyde de vanadium (VO2) , le dépôt peut être réalisé à température ambiante par pulvérisation d'une cible de vanadium dans une atmosphère contenant de l'oxygène. Ceci conduit à la formation d'une couche de dioxyde de vanadium amorphe. Un recuit à une température de l'ordre de 350 à 400°C peut ensuite être mis en oeuvre pour cristalliser la couche d'oxyde de vanadium et obtenir les propriétés thermochrome recherchées. La couche thermochrome présente par exemple une épaisseur comprise entre 20 et 100 nm, par exemple entre 20 et 60 nm. Au niveau des ouvertures 315, la couche thermochrome 115 vient en contact avec la face supérieure de la couche conductrice 305, de façon à connecter électriquement la couche thermochrome 115 aux piliers de connexion 121a et 121b. Dans l'exemple, représenté, le matériau thermochrome de la couche 115 bouche en outre l'ouverture 313 prévue pour le retrait des couches sacrificielles 303 et 301, de façon à assurer la fermeture hermétique de la cavité 113 d'encapsulation du pixel. Le dépôt de la couche thermochrome 115 est par exemple réalisé sous vide ou à une pression inférieure à la pression atmosphérique de façon à mettre sous vide ou à basse pression la cavité d'encapsulation du pixel. On notera que le germanium permet avantageusement d'assurer la double fonction de couche thermochrome et de matériau de fermeture hermétique de l'ouverture 313. A titre de variante, si le matériau thermochrome n'est pas adapté pour boucher hermétiquement l'ouverture 313, une étape intermédiaire de dépôt d'un matériau adapté à boucher l'ouverture 313, par exemple du germanium, ou encore un métal tel que 1 ' aluminium, peut être prévue avant le dépôt de la couche thermochrome 115. Dans le cas ou la couche intermédiaire de bouchage de l'ouverture 113 n'est pas suffisamment transparente pour le rayonnement à détecter, cette dernière peut être déposée de façon localisée uniquement en regard de l'ouverture 113, ou être gravée après dépôt pour n'être conservée qu'en regard de l'ouverture 113. FIG. 3F furthermore illustrates a step subsequent to the removal of the sacrificial layers 303 and 301 from deposition of the thermochromic layer 115 on and in contact with the upper face of the encapsulation cap 111, facing the bolometric microplate 103 of the pixel. For example, the thermochromic layer 115 is deposited on the entire upper surface of the structure, then etched opposite the openings 311 so as to electrically isolate the portions of the layer 115 overcoming the different pixels of the sensor. Depending on the type of thermochromic material used, an annealing of the layer 115 may optionally be used to obtain the crystalline phase and the transition temperature of the desired material. By way of example, in the case of a vanadium dioxide (VO2) thermochromic layer, the deposition can be carried out at ambient temperature by spraying a vanadium target in an oxygen-containing atmosphere. This leads to the formation of an amorphous vanadium dioxide layer. An annealing at a temperature of the order of 350 to 400 ° C can then be used to crystallize the vanadium oxide layer and obtain the desired thermochromic properties. The thermochromic layer has for example a thickness of between 20 and 100 nm, for example between 20 and 60 nm. At the openings 315, the thermochromic layer 115 comes into contact with the upper face of the conductive layer 305 so as to electrically connect the thermochromic layer 115 to the connecting pillars 121a and 121b. In the example shown, the thermochromic material of the layer 115 additionally closes the opening 313 provided for the removal of the sacrificial layers 303 and 301, so as to seal the encapsulation cavity 113 of the pixel. The deposition of the thermochromic layer 115 is for example carried out under vacuum or at a pressure below atmospheric pressure so as to evacuate or at low pressure the encapsulation cavity of the pixel. It will be noted that germanium advantageously makes it possible to ensure the dual function of thermochromic layer and hermetic sealing material of the opening 313. Alternatively, if the thermochromic material is not suitable for sealing the opening 313, an intermediate step of depositing a material adapted to plug the opening 313, for example germanium, or a metal such as aluminum, may be provided before the deposition of the thermochromic layer 115. In the case where the layer intermediate blocking of the opening 113 is not transparent enough for the radiation to be detected, the latter can be deposited in a localized manner only opposite the opening 113, or be etched after deposit to be kept only in look at the opening 113.
A l'issue de l'étape de la figure 3F, on obtient un pixel 200 du type décrit en relation avec la figure 2.  At the end of the step of FIG. 3F, a pixel 200 of the type described in relation with FIG. 2 is obtained.
La figure 4 illustre une variante du procédé décrit en relation avec les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F. La figure 4 est une vue en coupe du pixel obtenu à l'issue du procédé, correspondant à la vue en coupe de la figure 3F.  FIG. 4 illustrates a variant of the method described with reference to FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F. FIG. 4 is a sectional view of the pixel obtained at the end of the process, corresponding to the sectional view of FIG. 3F.
La variante de réalisation de la figure 4 diffère du procédé décrit précédemment principalement par la façon d'isoler les capots d'encapsulation 111 des différents pixels du capteur. Le procédé de la figure 4 comprend les mêmes étapes initiales que le procédé décrit précédemment, jusqu'aux étapes de la figure 3C incluses. The embodiment variant of FIG. 4 differs from the method previously described mainly by the way of isolating the encapsulation covers 111 from the different pixels of the sensor. The process of Figure 4 comprises the same initial steps as the previously described method up to the steps of Figure 3C included.
Dans la variante de la figure 4, des tranchées verticales 307 de délimitation des pixels sont gravées dans les couches sacrificielles 303 et 301 depuis la face supérieure de la structure. Ces tranchées sont similaires à ce qui a été décrit en relation avec la figure 3D, à ceci près que, dans la variante de la figure 4, deux pixels voisins du capteur sont séparés par une unique tranchée 307. Autrement dit, à la différence de l'exemple de la figure 3D dans lequel on forme une tranchée annulaire 307 spécifique pour chaque pixel du capteur, de sorte que les tranchées 307 de pixels distincts sont disjointes, dans l'exemple de la figure 4, les tranchées 307 ont, en vue de dessus, la forme d'une grille continue s 'étendant sur sensiblement toute la surface du capteur et délimitant les différents pixels du capteur.  In the variant of FIG. 4, vertical trenches 307 for delimiting the pixels are etched in the sacrificial layers 303 and 301 from the upper face of the structure. These trenches are similar to what has been described in connection with FIG. 3D, except that, in the variant of FIG. 4, two neighboring pixels of the sensor are separated by a single trench 307. In other words, unlike FIG. the example of the 3D figure in which a specific annular trench 307 is formed for each pixel of the sensor, so that the trenches 307 of distinct pixels are disjoint, in the example of FIG. 4, the trenches 307 have, in view from above, the shape of a continuous grid extending over substantially the entire surface of the sensor and defining the different pixels of the sensor.
Les étapes suivantes du procédé de la figure 4 sont similaires à ce qui a été décrit en relation avec les figures 3D et 3E, à ceci près que, à la place de la tranchée 311 de la figure 3E, on grave dans la couche 309, pour chaque pixel, une tranchée annulaire 411 entourant entièrement, en vue de dessus, l'ensemble comprenant la microplanche bolométrique 103, les bras de maintien 105a, 105b et les piliers de connexion électrique 107a, 107b, 121a, 121b du pixel, la tranchée 411 étant située, en vue de dessus, à l'intérieur de la zone délimitée par la tranchée 307 de délimitation du pixel. La tranchée annulaire 411 s'étend verticalement sur toute l'épaisseur de la couche d'encapsulation 309, et débouche sur la face supérieure de la couche sacrificielle 303. La tranchée 411 est ensuite remplie d'un matériau électriquement isolant, par exemple du nitrure de silicium (SiN) ou du nitrure d'aluminium (AIN), de façon à obtenir un cadre ou anneau isolant 413 entourant entièrement une partie centrale supérieure du capot d'encapsulation 111 du pixel, empêchant la circulation de courants parasites entre les capots d'encapsulation des différents pixels du capteur. Les étapes suivantes sont identiques ou similaires à ce qui a été décrit en relation avec les figures 3E et 3F, la couche thermochrome 115 de chaque pixel étant inscrite, en vue de dessus, à l'intérieur du cadre ou de l'anneau isolant 413 du pixel. The following steps of the method of FIG. 4 are similar to what has been described in relation with FIGS. 3D and 3E, except that, in place of the trench 311 of FIG. 3E, the layer 309 is etched in for each pixel, an annular trench 411 completely surrounding, in top view, the assembly comprising the bolometric microplate 103, the holding arms 105a, 105b and the electrical connection pillars 107a, 107b, 121a, 121b of the pixel, the trench 411 being located, in plan view, within the area delimited by the trench 307 delimiting the pixel. The annular trench 411 extends vertically over the entire thickness of the encapsulation layer 309, and opens out on the upper face of the sacrificial layer 303. The trench 411 is then filled with an electrically insulating material, for example nitride of silicon (SiN) or aluminum nitride (AlN), so as to obtain an insulating frame or ring 413 entirely surrounding an upper central portion of the encapsulation cap 111 of the pixel, preventing the flow of parasitic currents between the protective covers. encapsulation of the different pixels of the sensor. The following steps are identical or similar to what has been described with reference to FIGS. 3E and 3F, the thermochromic layer 115 of each pixel being inscribed, in plan view, inside the frame or the insulating ring 413. of the pixel.
Un avantage de la variante de réalisation de la figure An advantage of the embodiment variant of the figure
4 est qu'elle permet, au prix d'une étape supplémentaire de formation du cadre isolant 413 dans l'ouverture 411, de réduire la surface utilisée pour isoler électriquement les capots d' encapsulâtion 111 et les couches thermochromes 115 des différents pixels du capteur. 4 is that it allows, at the cost of an additional step of forming the insulating frame 413 in the opening 411, reduce the area used to electrically isolate the encapsulation caps 111 and the thermochromic layers 115 of the different pixels of the sensor .
Les figures 5A, 5B, 5C, 5D sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement du type décrit en relation avec les figures 1A et 1B, c'est-à-dire comportant une résistance chauffante distincte de la couche thermochrome pour commander les transitions à l'état fermé ou à l'état ouvert de la couche thermochrome. Les figures 5A, 5B, 5C et 5D visent plus particulièrement le cas où la résistance chauffante est un cordon conducteur métallique entourant en vue de dessus sans la masquer la microplanche bolométrique 103 du pixel.  FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method for manufacturing a radiation sensor of the type described with reference to FIGS. 1A and 1B, that is to say said having a heating resistor distinct from the thermochromic layer for controlling the closed or open state transitions of the thermochromic layer. FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D are more particularly concerned with the case where the heating resistor is a metal conductive bead surrounding in top view without masking the bolometric microplate 103 of the pixel.
Le procédé des figures 5A, 5B, 5C, 5D comprend des éléments communs avec le procédé décrit en relation avec les figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E et 3F et/ou en relation avec la figure 4. Dans la suite, seules les différences avec les procédés des figures 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F et 4 seront détaillées.  The method of FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D comprises elements that are common with the process described in relation to FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F and / or in relation with FIG. 4. In the following, only the differences with the methods of FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F and 4 will be detailed.
Le procédé des figures 5A, 5B, 5C et 5D comprend les mêmes étapes initiales que le procédé décrit précédemment, jusqu'aux étapes de la figure 3C incluses.  The process of Figs. 5A, 5B, 5C and 5D includes the same initial steps as the previously described method up to the steps of Fig. 3C included.
La figure 5A illustre une étape de dépôt d'une première couche électriquement isolante 501, par exemple en nitrure de silicium (SiN) ou en nitrure d'aluminium (AIN), sur la face supérieure de la structure obtenue à l'issue des étapes de la figure 3C. Des ouvertures sont ensuite gravées dans la couche 501 à l'aplomb des piliers de connexion électrique 121a, 121b, de façon à libérer l'accès à la face supérieure de la couche barrière 305. Lors de cette étape de gravure, la couche 501 est conservée à la périphérie et sur les flancs des portions de la couche 305 surmontant les piliers de connexion électrique 121a, 121b. La couche 501 est en outre conservée sur toute la surface de la structure destinée à recevoir la résistance chauffante 117, de façon que, à la fin du procédé, la résistance chauffante 117 soit entièrement encapsulée dans une gaine électriquement isolante, sauf au niveau de ses régions de connexion électrique à la couche 305. La couche 501 peut être retirée sur le reste de la surface de la structure, et notamment en regard de la microplanche bolométrique 103 du pixel. FIG. 5A illustrates a step of deposition of a first electrically insulating layer 501, for example of silicon nitride (SiN) or of aluminum nitride (AlN), on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of Figure 3C. Openings are then etched in the layer 501 above the electrical connection pillars 121a, 121b, so as to release access to the upper face of the barrier layer. 305. During this etching step, the layer 501 is conserved at the periphery and on the flanks of the portions of the layer 305 surmounting the electrical connection pillars 121a, 121b. The layer 501 is furthermore preserved over the entire surface of the structure intended to receive the heating resistor 117, so that, at the end of the process, the heating resistor 117 is entirely encapsulated in an electrically insulating sheath, except at its level. regions of electrical connection to the layer 305. The layer 501 can be removed on the rest of the surface of the structure, and in particular opposite the bolometric microplate 103 of the pixel.
La figure 5B illustre une étape ultérieure de dépôt d'une couche conductrice 503 sur la face supérieure de la structure obtenue à l'issue des étapes de la figure 5A, pour former la résistance chauffante 117 du pixel. La couche 503 est par exemple une couche d'aluminium, de titane, ou de nitrure de titane. La couche 503 a par exemple une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm, par exemple une épaisseur de l'ordre de 20 nm. A titre d'exemple, la couche 503 est déposée sur toute la surface supérieure de la structure, puis gravée pour conserver uniquement un ruban conducteur 117 disposé sur et en contact avec la face supérieure de la couche isolante 501, entourant, en vue de dessus, l'ensemble comprenant la microplanche bolométrique 103 et les bras de connexion 105a, 105b du pixel, et connecté électriquement aux piliers de connexion 121a, 121b du pixel par l'intermédiaire de la couche barrière 305. La largeur, en vue de dessus, du ruban conducteur 117 est par exemple comprise entre 0,5 et 2 ym, par exemple de l'ordre de 1 ym. A titre d'exemple, en vue de dessus, le ruban conducteur 117 a la forme générale d'un cadre ou anneau carré d'environ 25 ym de côté.  FIG. 5B illustrates a subsequent step of depositing a conductive layer 503 on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIG. 5A, to form the heating resistor 117 of the pixel. The layer 503 is for example a layer of aluminum, titanium, or titanium nitride. The layer 503 has for example a thickness of between 10 and 100 nm, for example a thickness of the order of 20 nm. For example, the layer 503 is deposited on the entire upper surface of the structure, then etched to retain only a conductive strip 117 disposed on and in contact with the upper face of the insulating layer 501, surrounding, in top view , the assembly comprising the bolometric microplate 103 and the connecting arms 105a, 105b of the pixel, and electrically connected to the connection pillars 121a, 121b of the pixel via the barrier layer 305. The width, seen from above, conductive ribbon 117 is for example between 0.5 and 2 μm, for example of the order of 1 μm. For example, in top view, the conductive strip 117 has the general shape of a frame or square ring of about 25 μm side.
La figure 5C illustre une étape de dépôt d'une deuxième couche électriquement isolante 505, par exemple de même nature que la couche isolante 501, sur la face supérieure de la structure obtenue à l'issue des étapes de la figure 5B. La couche 505 est disposée de façon à recouvrir la face supérieure et les flancs du cordon conducteur formant la résistance chauffante 117, de façon à former avec la couche 501 une gaine isolante d'encapsulation autour de la résistance 117. A titre d'exemple, la couche 505 est d'abord déposée sur toute la surface supérieure de la structure, puis gravée de façon à n'être conservée qu'en regard de la résistance chauffante 117. En particulier, la couche 505 peut être retirée en regard de la microplanche bolométrique 103 du pixel. FIG. 5C illustrates a step of depositing a second electrically insulating layer 505, for example of the same nature as the insulating layer 501, on the upper face of the structure obtained at the end of the steps of FIG. 5B. The layer 505 is arranged so as to cover the upper face and the flanks of the conductive cord forming the heating resistor 117, so as to form with the layer 501 an insulating encapsulation sheath around the resistor 117. For example, the layer 505 is first deposited on the entire upper surface of the structure and, in particular, the layer 505 can be removed in comparison with the bolometric microplate 103 of the pixel.
Dans une variante, la couche isolante 501 n'est pas gravée à l'étape de la figure 5A, hormis en regard des piliers de connexion électrique 121a, 121b. Les couches 501 et 505 sont ensuite gravées simultanément lors d'une même étape postérieure à la formation du ruban conducteur 117 et au dépôt de la couche 505.  In a variant, the insulating layer 501 is not etched in the step of FIG. 5A, except opposite the electrical connection pillars 121a, 121b. The layers 501 and 505 are then etched simultaneously during the same step subsequent to the formation of the conductive strip 117 and the deposition of the layer 505.
Les étapes suivantes du procédé sont sensiblement identiques à ce qui a été décrit précédemment en relation avec les figures 3D, 3E et 3F et/ou en relation avec la figure 4. On notera toutefois que du fait de l'isolation électrique de la résistance chauffante 117 par les couches diélectriques 501, 505, les étapes d'isolation électrique des capots d'encapsulation des différents pixels sont facultatives.  The following steps of the method are substantially identical to what has been described above in relation to FIGS. 3D, 3E and 3F and / or in relation with FIG. 4. It will be noted, however, that due to the electrical insulation of the heating resistor 117 by the dielectric layers 501, 505, the electrical isolation steps of the encapsulation caps of the different pixels are optional.
La figure 5D représente le pixel obtenu à la fin du procédé .  Figure 5D shows the pixel obtained at the end of the process.
Un avantage des capteurs de rayonnement du type décrit en relation avec les figures 1A, 1B, 2, 3A à 3F, 4 et 5A à 5D est que chaque pixel du capteur peut être protégé individuellement contre un éblouissement, en fonction de 1 ' échauffement mesuré de sa microplanche bolométrique, sans qu'il soit nécessaire d'obturer simultanément tous les pixels du capteur pour mettre en oeuvre la protection .  An advantage of the radiation sensors of the type described in connection with FIGS. 1A, 1B, 2, 3A to 3F, 4 and 5A to 5D is that each pixel of the sensor can be individually protected against glare, depending on the measured heating. its bolometric microplanche, without the need to simultaneously close all the pixels of the sensor to implement the protection.
De plus, à l'état ouvert, toute la surface de l'obturateur en regard de la microplanche bolométrique est transparente pour le rayonnement à détecter, de sorte que l'obturateur n'atténue pas ou peu le rayonnement incident.  In addition, in the open state, the entire surface of the shutter opposite the bolometric microplate is transparent for the radiation to be detected, so that the shutter does not attenuate or little incident radiation.
On a détaillé ci-dessus des exemples de réalisation dans lesquels chaque pixel comprend une microplanche bolométrique 103 disposée dans une cavité spécifique au pixel, fermée hermétiquement par un capot 111 spécifique au pixel. L'homme du métier saura toutefois prévoir des variantes dans lesquelles plusieurs microplanches bolométriques appartenant à des pixels distincts sont disposées dans une même cavité fermée par un capot d'encapsulation commun à plusieurs pixels. Embodiments have been detailed above in which each pixel comprises a bolometric microplanche 103 disposed in a cavity specific to the pixel, closed hermetically by a cap 111 specific to the pixel. Those skilled in the art, however, will be able to provide variants in which several bolometric microplates belonging to distinct pixels are arranged in the same closed cavity by a common multi-pixel encapsulation cover.
Par ailleurs, on a décrit en relation avec les figures 1A, 1B, et 5A à 5D, des exemples de réalisation dans lesquels une résistance chauffante 117 est disposée sous la face supérieure du capot d'encapsulation 111 du pixel, pour commander l'ouverture et la fermeture de l'obturateur optique. A titre de variante, la résistance chauffante 117 peut être disposée au-dessus de la face supérieure du capot d'encapsulation 111 du pixel, par exemple sur la face supérieure de la couche thermochrome 115 ou entre le capot d'encapsulation 111 et la couche thermochrome 115.  Furthermore, embodiments of embodiments in which a heating resistor 117 is disposed under the upper face of the encapsulation cap 111 of the pixel, to control the opening, have been described in relation with FIGS. 1A, 1B, and 5A to 5D. and closing the optical shutter. Alternatively, the heating resistor 117 may be disposed above the upper face of the encapsulation cap 111 of the pixel, for example on the upper face of the thermochromic layer 115 or between the encapsulation cap 111 and the layer thermochrome 115.
De plus, on a décrit des exemples de réalisation dans lesquels la couche thermochrome 115 de l'obturateur optique est disposée sur et en contact avec la face supérieure ou face externe du capot d'encapsulation 111 du pixel. A titre de variante, la couche thermochrome 115 peut être disposée à l'intérieur de la cavité 113, en contact avec la face inférieure de la partie supérieure du capot 111.  In addition, embodiments have been described in which the thermochromic layer 115 of the optical shutter is disposed on and in contact with the upper face or outer face of the encapsulation cap 111 of the pixel. Alternatively, the thermochromic layer 115 may be disposed within the cavity 113, in contact with the underside of the upper portion of the hood 111.
Par ailleurs, les capteurs décrits en relation avec les figures 1A, 1B, 2, 3A à 3F, 4 et 5A à 5D peuvent comporter des éléments supplémentaires, non détaillés. En particulier, une couche antireflet, par exemple une couche de sulfure de zinc (ZnS) , peut être prévue sur la face supérieure des pixels. En outre, une couche réfléchissante pour le rayonnement électromagnétique à détecter peut être prévue sous la microplanche bolométrique 103, sur et en contact avec la face supérieure du circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel, de façon à définir une cavité résonnante pour le rayonnement à détecter entre la microplanche bolométrique 103 et la face supérieure du circuit 102.  Furthermore, the sensors described in relation with FIGS. 1A, 1B, 2, 3A to 3F, 4 and 5A to 5D may comprise additional, non-detailed elements. In particular, an antireflection layer, for example a zinc sulphide (ZnS) layer, may be provided on the upper face of the pixels. In addition, a reflective layer for the electromagnetic radiation to be detected may be provided under the bolometric microplate 103, on and in contact with the upper face of the control and reading circuit 102 of the pixel, so as to define a resonant cavity for the radiation to be detected between the bolometric microplanche 103 and the upper face of the circuit 102.
En outre, on a décrit ci-dessus, en relation avec les figures 1A, 1B, 2, 3A à 3F, 4 et 5A à 5D, des exemples de réalisation dans lesquels chaque pixel du capteur comprend une microplanche suspendue 103 comprenant un microbolomètre . A titre de variante, le microbolomètre peut être remplacé par un autre type d'élément de conversion du rayonnement électromagnétique incident en un signal électrique, par exemple un détecteur thermique ou un détecteur basé sur la conversion du rayonnement incident en énergie thermique, par exemple un thermistor, un détecteur pyroélectrique, ou un détecteur à base de transistors à effet de champ ou à base de diodes PN. In addition, there is described above, with reference to FIGS. 1A, 1B, 2, 3A to 3F, 4 and 5A to 5D, examples of wherein each pixel of the sensor comprises a suspended microplanche 103 comprising a microbolometer. Alternatively, the microbolometer may be replaced by another type of incident electromagnetic radiation conversion element into an electrical signal, for example a thermal detector or a detector based on the conversion of incident radiation into thermal energy, for example a thermistor, a pyroelectric detector, or a detector based on field-effect or PN-diode-based transistors.
Deuxième mode de réalisation - protection passive sur microplanche Second embodiment - passive protection on microplanche
La figures 6 est une vue en coupe simplifiée d'un exemple d'un pixel 600 d'un capteur de rayonnement selon un deuxième mode de réalisation. Le pixel 600 de la figure 6 comprend des éléments communs avec les pixels décrits précédemment. Dans la suite, seules les différences par rapport aux exemples du premier mode de réalisation seront détaillées. FIG. 6 is a simplified sectional view of an example of a pixel 600 of a radiation sensor according to a second embodiment. The pixel 600 of FIG. 6 comprises elements that are common with the pixels described above. In the following, only the differences from the examples of the first embodiment will be detailed.
Comme dans les exemples décrits précédemment, le pixel 600 de la figure 6 est formé dans et sur un substrat semiconducteur 101, par exemple en silicium, et comprend un circuit électronique de lecture et de contrôle 102 formé dans et sur le substrat 101. De plus, comme dans les exemples précédents, le pixel 600 comprend une microplanche 103 suspendue au-dessus du circuit 102 par des bras d'isolation thermique, deux bras 105a et 105b dans l'exemple représenté, et des piliers conducteurs verticaux 107a, 107b reliés à des plots de connexion 109a, 109b du circuit 102. Le pixel 600 peut en outre comprendre, comme dans les exemples précédents, un capot 111 transparent au rayonnement à détecter, reposant sur la face supérieure du circuit de contrôle 102 et délimitant, avec la face supérieure du circuit de contrôle 102, une cavité ou enceinte hermétique 113 dans laquelle est située la microplanche suspendue 103. La cavité 113 peut être mise sous vide ou à une pression inférieure à la pression atmosphérique de façon à renforcer l'isolation thermique de la microplanche 103. A la différence des exemples du premier mode de réalisation, le pixel 600 de la figure 6 ne comprend pas un obturateur optique actif et ne comprend en particulier pas une couche thermochrome revêtant une face du capot transparent 111 en regard de la microplanche 103 et connectée au circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel. Plus particulièrement, dans l'exemple de la figure 6, le pixel 600 ne comprend pas les piliers de connexion 121a, 121b, les plots de connexion 119a, 119b, la résistance chauffante 117, et la couche thermochrome 115 des exemples du premier mode de réalisation. As in the examples described above, the pixel 600 of FIG. 6 is formed in and on a semiconductor substrate 101, for example made of silicon, and comprises an electronic reading and control circuit 102 formed in and on the substrate 101. , as in the preceding examples, the pixel 600 comprises a microplanche 103 suspended above the circuit 102 by thermal insulation arms, two arms 105a and 105b in the example shown, and vertical conductive pillars 107a, 107b connected to connection pads 109a, 109b of the circuit 102. The pixel 600 may further comprise, as in the previous examples, a cover 111 transparent to the radiation to be detected, resting on the upper face of the control circuit 102 and defining, with the face upper control circuit 102, a cavity or sealed enclosure 113 in which is located the suspended microplanche 103. The cavity 113 can be evacuated or pressio n less than the atmospheric pressure so as to reinforce the thermal insulation of the microplanche 103. Unlike the examples of the first embodiment, the pixel 600 of FIG. 6 does not comprise an active optical shutter and in particular does not comprise a thermochromic layer coating one face of the transparent cover 111 facing the microplanche 103 and connected to the control circuit and reading 102 of the pixel. More particularly, in the example of FIG. 6, the pixel 600 does not include the connecting pillars 121a, 121b, the connection pads 119a, 119b, the heating resistor 117, and the thermochromic layer 115 of the examples of the first embodiment of FIG. production.
La microplanche 103 du pixel 600 comprend un élément de conversion du rayonnement électromagnétique incident en énergie thermique. Dans l'exemple représenté, la microplanche 103 est une microplanche bolométrique, c'est-à-dire qu'elle comprend un absorbeur 601, par exemple sous la forme d'une couche conductrice, adapté à convertir un rayonnement électromagnétique incident en énergie thermique, et une thermistance 603 permettant de mesurer la température de l' absorbeur. L' absorbeur 601 se présente par exemple sous la forme d'une couche s 'étendant sur sensiblement toute la surface de la microplanche. A titre d'exemple, 1 ' absorbeur est en nitrure de titane (TiN) . La thermistance 603 est réalisée en un matériau appelé ci-après matériau thermomètre, dont la résistivité électrique varie de façon significative en fonction de la température, par exemple du silicium amorphe ou de l'oxyde de vanadium. A titre d'exemple, la thermistance 603 se présente sous la forme d'une couche revêtant sensiblement toute la surface de la microplanche 103. Deux extrémités de la thermistance sont connectées électriquement au circuit de contrôle du pixel, par des liaisons électriques non détaillées sur la figure 6, passant par les bras 105a, 105b et les piliers 107a, 107b de suspension de la microplanche.  Microplane 103 of pixel 600 comprises an element for converting incident electromagnetic radiation into thermal energy. In the example shown, the microplate 103 is a bolometric microplanche, that is to say it comprises an absorber 601, for example in the form of a conductive layer adapted to convert incident electromagnetic radiation into thermal energy. , and a thermistor 603 for measuring the temperature of the absorber. The absorber 601 is for example in the form of a layer extending over substantially the entire surface of the microplanche. By way of example, the absorber is made of titanium nitride (TiN). Thermistor 603 is made of a material hereinafter thermometer material whose electrical resistivity varies significantly depending on the temperature, for example amorphous silicon or vanadium oxide. For example, the thermistor 603 is in the form of a layer coating substantially the entire surface of the microplanche 103. Two ends of the thermistor are electrically connected to the control circuit of the pixel, by electrical connections not detailed on Figure 6, passing through the arms 105a, 105b and the pillars 107a, 107b of the suspension of the microplanche.
Selon un aspect du mode de réalisation de la figure 6, la microplanche 103 du pixel 600 comprend un obturateur optique passif comportant une couche 605 en un matériau thermochrome, revêtant l'élément de conversion du rayonnement incident en énergie thermique du pixel, à savoir l'absorbeur 601 dans cet exemple. Par obturateur passif, on entend ici que l'obturateur n'est pas commandé électriquement par le circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel. Dans le mode de réalisation de la figure 6, la couche thermochrome 605 est couplée thermiquement à l'élément de conversion du rayonnement incident en énergie thermique, et c'est la chaleur produite par l'élément de conversion qui, lorsqu'elle devient trop élevée, provoque directement une modification des propriétés optiques de la couche thermochrome, de façon diminuer son coefficient de transmission pour le rayonnement incident. Dans cet exemple, la couche thermochrome 605 est disposée entre l'absorbeur 601 et la thermistance 603. La couche thermochrome 605 est choisie pour avoir un coefficient de réflexion croissant en fonction de la température. Plus particulièrement, la couche thermochrome 605 est choisie pour être sensiblement transparente pour le rayonnement à détecter en dessous d'une température de transition, et pour présenter un coefficient de réflexion pour le rayonnement à détecter relativement élevé au-dessus de sa température de transition. La température de transition de la couche thermochrome est de préférence supérieure à la température maximale que peut atteindre la microplanche 103 en fonctionnement normal, et inférieure à la température maximale que peut supporter la microplanche 103 avant dégradation du pixel. A titre d'exemple, la température de transition de la couche thermochrome est comprise entre 60 et 180 °C. La variation du coefficient de réflexion ou de transmission de la couche thermochrome autour de la température de transition est de préférence relativement abrupte, par exemple supérieure à 2,5% par degré pour une longueur d'onde de 10 ym. En cas d' éblouissèment du pixel, l'obturateur se ferme automatiquement sous l'effet de 1 ' échauffement de la microplanche. Une partie du rayonnement électromagnétique incident est alors réfléchie par la couche 605, et n'est donc plus absorbée par l'élément de conversion du pixel. Ceci permet d'éviter ou de limiter une dégradation de la microplanche bolométrique du pixel. Lorsque la température de la couche 605 redescend en dessous de sa température de transition, l'obturateur se rouvre . According to one aspect of the embodiment of FIG. 6, the microplanche 103 of the pixel 600 comprises a passive optical shutter comprising a layer 605 made of a thermochromic material, coating the element for converting incident radiation into thermal energy of the pixel, namely the absorber 601 in this example. By passive shutter is meant here that the shutter is not electrically controlled by the control circuit and reading 102 of the pixel. In the embodiment of FIG. 6, the thermochromic layer 605 is thermally coupled to the incident radiation converting element into thermal energy, and it is the heat produced by the conversion element which, when it becomes too much high, directly causes a modification of the optical properties of the thermochromic layer, so as to reduce its transmission coefficient for the incident radiation. In this example, the thermochromic layer 605 is disposed between the absorber 601 and the thermistor 603. The thermochromic layer 605 is chosen to have a coefficient of reflection increasing as a function of temperature. More particularly, the thermochromic layer 605 is chosen to be substantially transparent for the radiation to be detected below a transition temperature, and to exhibit a reflection coefficient for the radiation to be detected relatively high above its transition temperature. The transition temperature of the thermochromic layer is preferably greater than the maximum temperature that can reach the microplanche 103 in normal operation, and less than the maximum temperature that can support the microplanche 103 before degradation of the pixel. For example, the transition temperature of the thermochromic layer is between 60 and 180 ° C. The variation of the reflection or transmission coefficient of the thermochromic layer around the transition temperature is preferably relatively abrupt, for example greater than 2.5% per degree for a wavelength of 10 μm. In case of dazzling of the pixel, the shutter closes automatically under the effect of one heating of the microplanche. Part of the incident electromagnetic radiation is then reflected by the layer 605, and is no longer absorbed by the pixel conversion element. This avoids or limits a degradation of the microplanche bolometric of the pixel. When the temperature of the layer 605 falls below its transition temperature, the shutter reopens.
Le matériau de la couche thermochrome 605 est par exemple un matériau à changement de phase, par exemple un oxyde métallique cristallisé présentant une phase isolante transparente pour le rayonnement à détecter en dessous de sa température de transition, et une phase métallique réfléchissante pour le rayonnement à détecter au-dessus de sa température de transition. Le matériau thermochrome est par exemple du dioxyde de vanadium (VO2) cristallisé, présentant une température de transition de l'ordre de 68 °C. A titre de variante, le matériau thermochrome est du dioxyde de vanadium cristallisé et dopé par des cations de basse valence, par exemple A13+, Cr3+ ou Ti4+, de façon à augmenter sa température de transition. Plus généralement, selon la température de transition recherchée, d'autres oxydes de vanadium peuvent être utilisés, par exemple du V3O5. A titre de variante, le matériau thermochrome de la couche 605 est du T13O5, du 12O3, ou du Sm i03. A titre de variante, le matériau thermochrome de la couche 605 est un nickelate de terre rare de composition générale R i03, où R désigne une terre rare ou un alliage binaire de terre rare, par exemple un composé de type SmxNd]__xNi03 ou EuxSm]__xNi03. A titre de variante, le matériau thermochrome de la couche 605 est du Ag2S ou du FeS. The material of the thermochromic layer 605 is, for example, a phase-change material, for example a crystallized metal oxide having a transparent insulating phase for the radiation to be detected below its transition temperature, and a reflective metal phase for the radiation to be radiated. detect above its transition temperature. The thermochromic material is for example crystallized vanadium dioxide (VO 2), having a transition temperature of the order of 68 ° C. Alternatively, the thermochromic material is vanadium dioxide crystallized and doped with low-valence cations, for example A13 +, Cr3 + or Ti4 +, so as to increase its transition temperature. More generally, depending on the desired transition temperature, other vanadium oxides can be used, for example V3O5. Alternatively, the thermochromic material of layer 605 is T13O5, 12O3, or Sm103. Alternatively, the thermochromic material of the layer 605 is a rare earth nickelate of general composition R i03, where R denotes a rare earth or a rare earth binary alloy, for example a compound of the type Sm x Nd ] __ x Ni03 or Eu x Sm ] x x Ni03. Alternatively, the thermochromic material of layer 605 is Ag2S or FeS.
Les figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement du type décrit en relation avec la figure 6. Les figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F illustrent plus particulièrement la réalisation d'un unique pixel 600 du capteur, étant entendu que, en pratique, une pluralité de pixels identiques ou similaires peuvent être formés simultanément dans et sur un même substrat semiconducteur 101.  FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a radiation sensor of the type described in connection with FIG. 6. FIGS. 7A , 7B, 7C, 7D, 7E and 7F more particularly illustrate the production of a single pixel 600 of the sensor, it being understood that, in practice, a plurality of identical or similar pixels can be formed simultaneously in and on the same semiconductor substrate 101 .
La figure 7A illustre une étape de fabrication du circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel 600, dans et sur le substrat 101, par exemple en technologie CMOS. Sur la figure 7A, seuls les plots de connexion électrique 109a et 109b du circuit 102, affleurant au niveau de la face supérieure du circuit, ont été représentés. FIG. 7A illustrates a step of manufacturing the control and reading circuit 102 of the pixel 600, in and on the substrate 101, for example in CMOS technology. On the face 7A, only the electrical connection pads 109a and 109b of the circuit 102, flush with the upper face of the circuit, have been shown.
La figure 7A illustre en outre une étape optionnelle de formation, sur la face supérieure du circuit 102, d'une couche réfléchissante 701, par exemple une couche d'aluminium, d'argent ou de cuivre. Ce réflecteur, pouvant aussi être prévu de façon optionnelle dans les exemples des figures 1A, 1B, 2, 3A à 3F, 4 et 5A à 5D, permet de définir une cavité résonante pour le rayonnement à détecter, entre la microplanche 103 et la face supérieure du circuit 102, de façon à augmenter l'absorption du rayonnement incident par la microplanche 103. A titre d'exemple, la couche 701 est d'abord déposée sur toute la surface du capteur, puis gravée pour être conservée seulement en regard de la future microplanche 103 du pixel.  FIG. 7A further illustrates an optional step of forming, on the upper face of the circuit 102, a reflective layer 701, for example a layer of aluminum, silver or copper. This reflector, which can also be optionally provided in the examples of FIGS. 1A, 1B, 2, 3A to 3F, 4 and 5A to 5D, makes it possible to define a resonant cavity for the radiation to be detected, between the microplanche 103 and the face upper circuit 102, so as to increase the absorption of incident radiation by the microplanche 103. For example, the layer 701 is first deposited on the entire surface of the sensor, then etched to be kept only next to the future microplanche 103 of the pixel.
La figure 7A illustre de plus une étape de dépôt d'une couche sacrificielle 301 sur et en contact avec la face supérieure du circuit 102 et, le cas échéant, du réflecteur 701. La couche 301 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. A titre d'exemple, la couche 301 est en polyimide ou en oxyde de silicium. L'épaisseur de la couche 301 fixe la distance entre la face supérieure du circuit 102 et/ou du réflecteur 701 et la microplanche bolométrique 103 du pixel. A titre d'exemple, la couche 301 a une épaisseur comprise entre 1 et 5 um, par exemple de l'ordre de 2,5 um.  FIG. 7A further illustrates a step of depositing a sacrificial layer 301 on and in contact with the upper face of the circuit 102 and, if appropriate, of the reflector 701. The layer 301 is for example deposited continuously on substantially all the surface of the sensor. By way of example, the layer 301 is made of polyimide or silicon oxide. The thickness of the layer 301 sets the distance between the upper face of the circuit 102 and / or the reflector 701 and the bolometric microplate 103 of the pixel. By way of example, the layer 301 has a thickness of between 1 and 5 μm, for example of the order of 2.5 μm.
La figure 7A illustre en outre la formation des piliers de connexion électrique 107a et 107b du pixel, dans des vias gravés dans la couche sacrificielle 301 à l'aplomb des plots de connexion 109a et 109b du circuit 102. Les piliers 107a et 107b s'étendent verticalement sur sensiblement toute l'épaisseur de la couche 301, depuis la face supérieure des plots de connexion 109a et 109b du circuit 102, jusqu'à la face supérieure de la couche 301.  FIG. 7A further illustrates the formation of the electrical connection pillars 107a and 107b of the pixel, in vias etched in the sacrificial layer 301 in line with the connection pads 109a and 109b of the circuit 102. The pillars 107a and 107b are extend vertically over substantially the entire thickness of the layer 301, from the upper face of the connection pads 109a and 109b of the circuit 102, to the upper face of the layer 301.
La figure 7A illustre de plus une étape postérieure à la formation des piliers 107a et 107b, de dépôt, sur la face supérieure de la couche sacrificielle 301, d'une première couche électriquement isolante 703, par exemple en nitrure de silicium (SiN) , en nitrure d'aluminium (AIN) ou en carbure de silicium (SiC) , servant de support à la construction de la microplanche 103 et des bras d'isolation thermique 105a, 105b du pixel. La couche 703 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur, puis gravée localement à l'aplomb des piliers 107a et 107b de manière à former des ouvertures 704a, 704b en regard d'une partie centrale de la face supérieure des piliers 107a, 107b respectivement, permettant la reprise d'un contact électrique sur la face supérieure des piliers . FIG. 7A further illustrates a step subsequent to the formation of the pillars 107a and 107b, of deposit, on the face upper layer of the sacrificial layer 301, a first electrically insulating layer 703, for example silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC), serving as a support for the construction of the microplanche 103 and thermal insulation arms 105a, 105b of the pixel. The layer 703 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and etched locally above the pillars 107a and 107b so as to form openings 704a, 704b facing a central portion of the upper face. pillars 107a, 107b respectively, allowing the resumption of an electrical contact on the upper face of the pillars.
La figure 7B illustre une étape ultérieure de dépôt, sur la face supérieure de la couche isolante 703 et sur la face supérieure des piliers 107a, 107b dégagée au niveau des ouvertures 704a, 704b, d'une couche 601 en un matériau absorbant pour le rayonnement à détecter, pour former 1 ' absorbeur du microbolomètre du pixel. La couche 601 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. En particulier, dans l'exemple représenté, la couche 601 est en contact avec la face supérieure de la couche isolante 703, et avec une partie de la face supérieure des piliers de connexion électrique 107a, 107b.  FIG. 7B illustrates a subsequent deposition step, on the upper face of the insulating layer 703 and on the upper face of the pillars 107a, 107b disengaged at the openings 704a, 704b, of a layer 601 made of an absorbent material for the radiation to detect, to form the microbolometer absorber of the pixel. The layer 601 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. In particular, in the example shown, the layer 601 is in contact with the upper face of the insulating layer 703, and with a portion of the upper face of the electrical connection pillars 107a, 107b.
La figure 7B illustre en outre une étape de gravure d'une tranchée 705 dans la couche 601, visant à séparer 1 ' absorbeur en deux portions disjointes 601-a et 601-b dans la future microplanche bolométrique 103 du pixel. En effet, dans cet exemple, l' absorbeur 601 est en un matériau électriquement conducteur, par exemple du nitrure de titane, et est utilisé non seulement pour sa fonction d' absorbeur, mais aussi comme conducteur électrique pour relier électriquement les extrémités de la thermistance du pixel au circuit 102, par l'intermédiaire des piliers de connexion électrique 107a, 107b. Il convient donc de séparer l' absorbeur en deux portions ou électrodes disjointes, l'une (la portion 601-a) connectée au pilier 107a et à une première extrémité de la thermistance du pixel, et l'autre (la portion 601- b) connectée au pilier 107b et à une deuxième extrémité de la thermistance du pixel. La tranchée 705 s'étend verticalement depuis la face supérieure jusqu'à la face inférieure de la couche 601, et s'interrompt sur la face supérieure de la couche isolante 703. En vue de dessus, la tranchée 705 s'étend par exemple sur toute la largeur de la future microplanche bolométrique 103, dans une partie centrale de la microplanche. FIG. 7B further illustrates a step of etching a trench 705 in the layer 601, for separating the absorber into two disjoint portions 601-a and 601-b in the future bolometric microplate 103 of the pixel. Indeed, in this example, the absorber 601 is made of an electrically conductive material, for example titanium nitride, and is used not only for its absorber function, but also as an electrical conductor for electrically connecting the ends of the thermistor. from the pixel to the circuit 102, via the electrical connection pillars 107a, 107b. It is therefore necessary to separate the absorber into two disjoint portions or electrodes, one (the portion 601-a) connected to the pillar 107a and at one end of the thermistor of the pixel, and the other (the portion 601- b) connected to the pillar 107b and to a second end of the pixel thermistor. The trench 705 extends vertically from the upper face to the lower face of the layer 601, and stops on the upper face of the insulating layer 703. In a view from above, the trench 705 for example extends over the entire width of the future bolometric microplanche 103, in a central part of the microplanche.
La figure 7B illustre de plus une étape de dépôt, sur la face supérieure de la structure obtenue après la formation de la tranchée 705, d'une deuxième couche électriquement isolante 707, par exemple de même nature que la couche 703, recouvrant la face supérieure de la couche 601, ainsi que les parois latérales et le fond des tranchées 705. La couche 707 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur.  FIG. 7B furthermore illustrates a deposition step, on the upper face of the structure obtained after the formation of the trench 705, of a second electrically insulating layer 707, for example of the same kind as the layer 703, covering the upper face of the layer 601, as well as the side walls and the bottom of the trenches 705. The layer 707 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
La figure 7C illustre une étape de dépôt de la couche thermochrome 605 sur et en contact avec la face supérieure de la couche isolante 707. A titre d'exemple, la couche thermochrome 605 est déposée de façon continue sur toute la surface du capteur, puis gravée pour n'être conservée que sur la microplanche 103 de chaque pixel. Dans chaque pixel, deux ouvertures localisées 709a et 709b sont en outre gravées dans la couche thermochrome 605, respectivement en regard de la portion 601-a et en regard de la portion 601-b de l'absorbeur 601, en vue d'une étape ultérieure de reprise de contact électrique sur les portions 601-a et 601-b de l'absorbeur, pour connecter la thermistance du pixel au circuit de lecture 102. Les ouvertures 709a et 709b sont par exemple disposées respectivement au voisinage de deux bords opposés de la microplanche. Dans l'exemple représenté, les ouvertures 709a et 709b s'étendent sur toute l'épaisseur de la couche thermochrome 605, et débouchent sur la face supérieure de la couche isolante 707. Selon le type de matériau thermochrome utilisé, un recuit de la couche 605 peut éventuellement être mis en oeuvre pour obtenir la phase cristalline et la température de transition du matériau recherchées. A titre d'exemple, dans le cas d'une couche thermochrome en dioxyde de vanadium (VO2) , le dépôt peut être réalisé à température ambiante par pulvérisation d'une cible de vanadium dans une atmosphère contenant de l'oxygène, puis un recuit à une température de l'ordre de 350 à 400°C peut être mis en oeuvre pour cristalliser la couche d'oxyde de vanadium et obtenir les propriétés thermochrome recherchées. La gravure de la couche thermochrome 605 peut être réalisée avant ou après le recuit. La couche thermochrome présente par exemple une épaisseur comprise entre 20 et 100 nm, par exemple entre 20 et 60 nm. FIG. 7C illustrates a step of depositing the thermochromic layer 605 on and in contact with the upper face of the insulating layer 707. By way of example, the thermochromic layer 605 is deposited continuously over the entire surface of the sensor, then engraved to be kept only on the microplanche 103 of each pixel. In each pixel, two localized openings 709a and 709b are further etched in the thermochromic layer 605, respectively facing the portion 601-a and facing the portion 601-b of the absorber 601, for a step subsequent resumption of electrical contact on the portions 601-a and 601-b of the absorber, for connecting the thermistor of the pixel to the read circuit 102. The openings 709a and 709b are for example disposed respectively in the vicinity of two opposite edges of the microplanche. In the example shown, the openings 709a and 709b extend over the entire thickness of the thermochromic layer 605, and open on the upper face of the insulating layer 707. Depending on the type of thermochromic material used, annealing of the layer 605 may optionally be used to obtain the crystalline phase and the transition temperature of the desired material. By way of example, in the case of a vanadium dioxide (VO2) thermochromic layer, the deposit may be carried out at room temperature by spraying a vanadium target in an oxygen-containing atmosphere, and then annealing at a temperature of the order of 350 to 400 ° C. may be used to crystallize the oxide layer vanadium and obtain the desired thermochromic properties. The etching of the thermochromic layer 605 can be performed before or after the annealing. The thermochromic layer has for example a thickness of between 20 and 100 nm, for example between 20 and 60 nm.
La figure 7C illustre de plus une étape postérieure à la gravure et au recuit de la couche thermochrome 605, de dépôt d'une troisième couche électriquement isolante 711, par exemple de même nature que la couche 703 et/ou que la couche 707, sur la surface supérieure de la structure. La couche 711 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. Dans l'exemple représenté, la couche isolante 711 s'étend sur et en contact avec la face supérieure et avec les flancs de la couche thermochrome 605, et sur et en contact avec la face supérieure de la couche isolante 707. La couche isolante 711 s'étend en outre sur et en contact avec les parois latérales et le fond des ouvertures 709a, 709b formées dans la couche thermochrome .  FIG. 7C further illustrates a step subsequent to the etching and annealing of the thermochromic layer 605, deposition of a third electrically insulating layer 711, for example of the same nature as the layer 703 and / or the layer 707, on the upper surface of the structure. The layer 711 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. In the example shown, the insulating layer 711 extends on and in contact with the upper face and with the sides of the thermochromic layer 605, and on and in contact with the upper face of the insulating layer 707. The insulating layer 711 further extends over and in contact with the sidewalls and the bottom of the openings 709a, 709b formed in the thermochromic layer.
La figure 7D illustre une étape ultérieure de gravure localisée des couches isolantes 711 et 707 au fond des ouvertures 709a, 709b, de façon à libérer l'accès à la face supérieure des portions 601-a, 601-b de 1 ' absorbeur 601.  FIG. 7D illustrates a subsequent step of localized etching of the insulating layers 711 and 707 at the bottom of the openings 709a, 709b, so as to release access to the upper face of the portions 601-a, 601-b of the absorber 601.
La figure 7E illustre une étape de dépôt d'une couche 603 du matériau thermomètre, par exemple du silicium amorphe ou de 1 ' oxyde de vanadium, sur la face supérieure de la structure obtenue à l'issue de l'étape de la figure 7D, pour réaliser la thermistance du pixel. La couche 603 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur, puis gravée pour être conservée seulement sur la microplanche 103 du pixel. La couche 603 est notamment déposée à l'intérieur des ouvertures 709a, 709b de façon que la thermistance 603 soit connectée d'une part (par une première extrémité) au plot 109a du circuit 102 par l'intermédiaire de la portion 601-a de l'absorbeur 601 et du pilier de connexion 107a, et d'autre part (par une deuxième extrémité) au plot 109b du circuit 102 par l'intermédiaire de la portion 601-b de l'absorbeur 601 et du pilier de connexion 107b. FIG. 7E illustrates a step of depositing a layer 603 of the thermometer material, for example amorphous silicon or vanadium oxide, on the upper face of the structure obtained at the end of the step of FIG. 7D , to realize the thermistor of the pixel. The layer 603 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and then etched to be retained only on the microplanche 103 of the pixel. The layer 603 is deposited in particular inside the openings 709a, 709b so that the thermistor 603 is connected on the one hand (by a first end) to the pad 109a of the circuit 102 via portion 601-a of absorber 601 and connecting pillar 107a, and secondly (at a second end) to pad 109b of circuit 102 via portion 601-a. b of the absorber 601 and the connecting pillar 107b.
La figure 7E illustre de plus une étape de dépôt d'une quatrième couche électriquement isolante 713, par exemple de même nature que les couches 703, 707 et/ou 711, sur la surface supérieure de la structure. La couche 713 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur, et notamment sur et en contact avec la face supérieure et les flancs de la thermistance 603.  Figure 7E further illustrates a deposition step of a fourth electrically insulating layer 713, for example of the same nature as the layers 703, 707 and / or 711, on the upper surface of the structure. The layer 713 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and in particular on and in contact with the upper face and the sides of the thermistor 603.
La figure 7F illustre une étape ultérieure de gravure de l'empilement formé par les couches 703, 601, 707, 711 et 713 de façon à délimiter ou individualiser la microplanche 103 et les bras 105a, 105b du pixel. Lors de cette étape, l'empilement 703- 601-707-711-713 est par exemple retiré partout sauf au niveau des microplanches 103 et des bras 105a, 105b des pixels du capteur.  FIG. 7F illustrates a subsequent etching step of the stack formed by the layers 703, 601, 707, 711 and 713 so as to delimit or individualize the microplanche 103 and the arms 105a, 105b of the pixel. During this step, the stack 703-601-707-711-713 is for example removed everywhere except at the level of the microplates 103 and arms 105a, 105b of the sensor pixels.
Le procédé peut ensuite se poursuivre de façon classique, soit directement par le retrait de la couche sacrificielle 301 pour libérer la microplanche 103 et les bras 105a, 105b du pixel, soit, si l'on souhaite former un capot d' encapsulation, par le dépôt d'une deuxième couche sacrificielle puis par la formation du capot d' encapsulation selon des méthodes du type décrit en relation avec les figures 3C à 3F.  The method can then continue in a conventional manner, either directly by the removal of the sacrificial layer 301 to release the microplate 103 and the arms 105a, 105b of the pixel, or, if it is desired to form an encapsulation cover, by the depositing a second sacrificial layer and then forming the encapsulation cap according to methods of the type described with reference to FIGS. 3C to 3F.
Dans l'exemple décrit en relation avec les figures 7A à 7F, lorsqu'un recuit de cristallisation de la couche 605 est réalisé pour obtenir les propriétés thermochrome recherchées, ce recuit est réalisé avant le dépôt de la couche thermomètre 603. Ceci permet que les propriétés thermomètre de la couche 603 ne soient pas dégradées par le recuit. En particulier, dans le cas où la couche thermochrome 605 et la couche thermomètre 603 sont toutes les deux en oxyde de vanadium, ceci permet d'obtenir, dans la même structure, du dioxyde de vanadium cristallin dans la couche thermochrome 605, et un oxyde de vanadium présentant des propriétés cristallines différentes, optimisé pour ses propriétés de thermomètre, dans la couche thermomètre 603. In the example described with reference to FIGS. 7A to 7F, when a crystallization annealing of the layer 605 is carried out to obtain the desired thermochromic properties, this annealing is carried out before the deposition of the thermometer layer 603. Thermometer properties of layer 603 are not degraded by annealing. In particular, in the case where the thermochromic layer 605 and the thermometer layer 603 are both made of vanadium oxide, this makes it possible to obtain, in the same structure, crystalline vanadium dioxide in the thermochromic layer 605, and an oxide vanadium with different crystalline properties, optimized for its thermometer properties, in thermometer layer 603.
A titre de variante, dans le cas où le matériau thermomètre peut supporter sans dégradation significative le recuit de cristallisation du matériau thermochrome, ce qui est le cas par exemple du silicium amorphe (dans le cas d'une couche thermochrome en dioxyde de vanadium) , la couche thermochrome 605 peut être formée au-dessus de la couche thermomètre 603.  Alternatively, in the case where the thermometer material can withstand without significant degradation the crystallization annealing of the thermochromic material, which is the case for example amorphous silicon (in the case of a thermochromic layer of vanadium dioxide), the thermochromic layer 605 may be formed above the thermometer layer 603.
Par ailleurs, on peut prévoir de déposer le matériau thermochrome au-dessus du matériau thermomètre, puis de cristalliser le matériau thermochrome par recuit thermique rapide de type RTA, par exemple au moyen d'une lampe ou d'un laser irradiant la face supérieure de l'assemblage, de façon à limiter 1 ' échauffement de la couche thermomètre lors du recuit. Dans ce cas, une couche tampon peut en outre être prévue entre la couche thermomètre et la couche thermochrome, pour limiter 1 ' échauffement de la couche thermomètre lors du recuit.  Furthermore, it is possible to deposit the thermochromic material above the thermometer material, then to crystallize the thermochromic material by rapid thermal annealing RTA type, for example by means of a lamp or a laser irradiating the upper face of the assembly, so as to limit the heating of the thermometer layer during annealing. In this case, a buffer layer may be further provided between the thermometer layer and the thermochromic layer, to limit the heating of the thermometer layer during annealing.
Dans une autre variante de réalisation, la couche thermochrome 605 peut être disposée du côté de la face inférieure de l'absorbeur 601, c'est-à-dire du côté de l'absorbeur opposé à la face d' éclairement du pixel. Cette configuration, bien que moins avantageuse, permet aussi de limiter l'absorption du rayonnement électromagnétique incident lors de la fermeture de l'obturateur, dans la mesure où l'obturateur limite alors l'absorption du flux réfléchi par la couche 701.  In another embodiment, the thermochromic layer 605 may be disposed on the side of the lower face of the absorber 601, that is to say on the side of the absorber opposite to the illumination face of the pixel. This configuration, although less advantageous, also makes it possible to limit the absorption of the incident electromagnetic radiation during closure of the shutter, insofar as the shutter then limits the absorption of the flux reflected by the layer 701.
On notera par ailleurs que dans le cas où le matériau thermochrome est un oxyde métallique cristallin présentant une phase isolante et une phase métallique, la transition entre les deux phases peut s'accompagner d'une variation significative de la densité de la couche 605. Ceci peut induire des contraintes susceptibles de déstabiliser la microplanche. Pour limiter ces contraintes, des structurations adaptées de la couche thermochrome 605 peuvent être prévues. Par exemple, dans chaque pixel du capteur, la couche thermochrome 605 du pixel peut être une couche discontinue constituée d'une pluralité de régions disjointes séparées par des tranchées relativement étroites, par exemple n'occupant pas plus de 20% de la surface de la microplanche. Note also that in the case where the thermochromic material is a crystalline metal oxide having an insulating phase and a metal phase, the transition between the two phases can be accompanied by a significant variation in the density of the layer 605. can induce constraints likely to destabilize the microplanche. To limit these constraints, suitable structures of the thermochromic layer 605 can be provided. For example, in each pixel of the sensor, the thermochromic layer 605 of the pixel may be a discontinuous layer consisting of a plurality of disjoint regions separated by relatively narrow trenches, for example not occupying more than 20% of the surface of the microplanche.
De préférence, pour favoriser le couplage thermique entre l' absorbeur 601 et la couche thermochrome 605, la distance entre l' absorbeur 601 et la couche thermochrome 605 est relativement faible, par exemple inférieure à 20 nm. A titre d'exemple, la couche isolante 707, faisant interface entre 1' absorbeur 601 et la couche thermochrome 605 (la couche isolante 707 a sa face inférieure en contact avec la face supérieure de 1 ' absorbeur 601 et sa face supérieure en contact avec la face inférieure de la couche thermochrome 605) , présente une épaisseur comprise entre 1 et 20 nm, par exemple de l'ordre de 10 nm.  Preferably, to promote the thermal coupling between the absorber 601 and the thermochromic layer 605, the distance between the absorber 601 and the thermochromic layer 605 is relatively small, for example less than 20 nm. By way of example, the insulating layer 707, interfacing between the absorber 601 and the thermochromic layer 605 (the insulating layer 707 has its lower face in contact with the upper face of the absorber 601 and its upper face in contact with the the lower face of the thermochromic layer 605) has a thickness of between 1 and 20 nm, for example of the order of 10 nm.
La figure 7bis est une vue en coupe illustrant une variante de réalisation du capteur de rayonnement décrit en relation avec les figures 7A à 7F, dans laquelle l' absorbeur 601 est en contact avec la couche thermochrome 605, de façon à maximiser le couplage thermique entre 1 ' absorbeur 601 et la couche thermochrome 605.  FIG. 7bis is a sectional view illustrating an alternative embodiment of the radiation sensor described in relation with FIGS. 7A to 7F, in which the absorber 601 is in contact with the thermochromic layer 605, so as to maximize the thermal coupling between The absorber 601 and the thermochromic layer 605.
Le capteur de rayonnement de la figure 7bis, et son procédé de fabrication, comprennent des éléments communs avec le capteur de rayonnement et le procédé de fabrication décrits en relation avec les figures 7A à 7F. Dans la suite, seules les différences entre les deux exemples de réalisation seront détaillées .  The radiation sensor of Fig. 7bis, and its manufacturing method, comprise elements common with the radiation sensor and the manufacturing method described in connection with Figs. 7A-7F. In the following, only the differences between the two exemplary embodiments will be detailed.
La fabrication du capteur de la figure 7bis est identique ou similaire à celle du capteur des figures 7A à 7F, jusqu'au dépôt de la couche conductrice d'absorption 601.  The manufacture of the sensor of FIG. 7bis is identical or similar to that of the sensor of FIGS. 7A to 7F, until the deposition of the absorption conductive layer 601.
Comme dans l'exemple des figures 7A à 7F, une tranchée 705 est ensuite gravée dans la couche 601 pour séparer l' absorbeur 601 en deux portions disjointes 601-a et 601-b. Toutefois, à la différence de l'exemple des figures 7A à 7F où, vu de dessus, les portions 601-a et 601-b de l' absorbeur sont symétriques par rapport à la tranchée 705, dans l'exemple de la figure 7bis, les portions 601-a et 601-b de l' absorbeur sont asymétriques par rapport à la tranchée 705. Plus particulièrement, dans cet exemple, vu de dessus, la surface de la portion 601-a de 1 ' absorbeur est supérieure, par exemple au moins trois fois supérieure, à la surface de la portion 601-b de l' absorbeur. As in the example of Figs. 7A-7F, a trench 705 is then etched into the layer 601 to separate the absorber 601 into two disjoint portions 601-a and 601-b. However, unlike the example of FIGS. 7A to 7F, seen from above, the portions 601-a and 601-b of the absorber are symmetrical with respect to the trench 705, in the example of FIG. 7bis. , the portions 601-a and 601-b of the absorber are asymmetrical with respect to the trench 705. More particularly, in this For example, viewed from above, the surface of the portion 601-a of the absorber is greater, for example at least three times greater, on the surface of the portion 601-b of the absorber.
Comme dans l'exemple des figures 7A à 7F, une couche électriquement isolante 707 est déposée sur la face supérieure de la structure obtenue après la formation de la tranchée 705, c'est- à-dire sur la face supérieure de la couche 601, ainsi que sur les parois latérales et sur le fond de la tranchée 705. Dans l'exemple de la figure 7bis, la couche 707 est ensuite localement retirée pour exposer tout ou partie de la face supérieure de la portion 601-a de 1 ' absorbeur et/ou tout ou partie de la face supérieure de la portion 601-b de 1 'absorbeur. Dans cet exemple, la couche 707 n'est conservée que dans la tranchée 705 et, éventuellement, sur une partie de la face supérieure de la portion 601-a et/ou de la portion 601-b de l' absorbeur, au voisinage immédiat de la tranchée 705.  As in the example of FIGS. 7A to 7F, an electrically insulating layer 707 is deposited on the upper face of the structure obtained after the formation of the trench 705, that is to say on the upper face of the layer 601, as well as on the side walls and on the bottom of the trench 705. In the example of FIG. 7bis, the layer 707 is then locally removed to expose all or part of the upper face of the portion 601-a of the absorber and / or all or part of the upper face of the portion 601-b of the absorber. In this example, the layer 707 is only preserved in the trench 705 and possibly on a part of the upper face of the portion 601-a and / or the portion 601-b of the absorber, in the immediate vicinity. from the trench 705.
La couche thermochrome 605 est ensuite déposée de façon identique ou similaire à ce qui a été décrit précédemment, à la différence près que, dans l'exemple de la figure 7bis, la couche thermochrome 605 vient en contact avec la face supérieure des portions 601-a et 601-b de l' absorbeur.  The thermochromic layer 605 is then deposited identically or similarly to what has been previously described, except that, in the example of FIG. 7bis, the thermochromic layer 605 comes into contact with the upper face of the portions 601. a and 601-b of the absorber.
De plus, dans l'exemple de la figure 7bis, pour éviter que la couche thermochrome 605 ne court-circuite les portions 601- a et 601-b de l' absorbeur, une tranchée traversante 706, débouchant sur la face supérieure de la couche isolante 707, est formée dans la couche thermochrome 605 à l'aplomb de la tranchée 705, de façon à séparer la couche thermochrome 605 en deux parties disjointes 605-a et 605-b, respectivement en contact avec la portion 601-a de 1 ' absorbeur et avec la portion 601-b de 1 'absorbeur. La tranchée 706 est par exemple formée en même temps que les ouvertures de reprise de contact 709a et 709b (figure 7C) .  In addition, in the example of FIG. 7bis, to prevent the thermochromic layer 605 from bypassing the portions 601-a and 601-b of the absorber, a through trench 706 opening onto the upper face of the layer 707, is formed in the thermochromic layer 605 in line with the trench 705, so as to separate the thermochromic layer 605 into two disjoint parts 605-a and 605-b, respectively in contact with the portion 601-a of 1 absorber and with the portion 601-b of the absorber. The trench 706 is for example formed at the same time as the contact recovery openings 709a and 709b (Figure 7C).
Le procédé peut ensuite se poursuivre de façon identique ou similaire à ce qui a été décrit en relation avec les figures 7A à 7F. Plus généralement, d'autres procédés de fabrication peuvent être envisagés permettant de mettre en contact la couche thermochrome 605 avec tout ou partie de la face supérieure de 1 ' absorbeur 601. A titre d'exemple, la couche thermochrome peut être en contact avec une seule des deux portions 601-a et 601-b de l' absorbeur, de préférence la plus grande des deux portions (la portion 601-a dans l'exemple de la figure 7bis) pour favoriser le couplage thermique, et être isolée électriquement de l'autre portion de l' absorbeur par la couche 707. Ceci permet de se passer de la tranchée de séparation 706 de l'exemple de la figure 7bis. The process may then continue in the same or similar manner as described in connection with Figs. 7A-7F. More generally, other manufacturing processes can be envisaged making it possible to bring the thermochromic layer 605 into contact with all or part of the upper face of the absorber 601. By way of example, the thermochromic layer may be in contact with a only two portions 601-a and 601-b of the absorber, preferably the larger of the two portions (portion 601-a in the example of Figure 7a) to promote thermal coupling, and be electrically isolated from the other portion of the absorber by the layer 707. This makes it possible to dispense with the separation trench 706 of the example of FIG. 7bis.
Un avantage des capteurs de rayonnement du type décrit en relation avec les figures 6, 7A à 7F, et 7bis est que chaque pixel du capteur est protégé individuellement contre un éblouissement .  An advantage of the radiation sensors of the type described in connection with FIGS. 6, 7A to 7F, and 7bis is that each pixel of the sensor is individually protected against glare.
De plus, à l'état ouvert, toute la surface de l'obturateur en regard de l'élément de conversion du rayonnement incident en énergie thermique est transparente pour le rayonnement à détecter, de sorte que l'obturateur n'atténue pas ou peu le rayonnement incident .  In addition, in the open state, the entire surface of the shutter opposite the element for converting the incident radiation into thermal energy is transparent for the radiation to be detected, so that the shutter does not attenuate or weaken the incident radiation.
Un autre avantage du mode de réalisation des figures 6, Another advantage of the embodiment of FIGS. 6,
7A à 7F, et 7bis est que la protection anti-éblouissement obtenue est une protection passive, fonctionnant même en l'absence d'alimentation électrique du capteur. 7A to 7F, and 7bis is that the anti-glare protection obtained is a passive protection, operating even in the absence of power supply of the sensor.
On a détaillé ci-dessus des exemples de réalisation dans lesquels chaque pixel comprend une microplanche suspendue 103 disposée dans une cavité spécifique au pixel, fermée hermétiquement par un capot 111 spécifique au pixel. L'homme du métier saura toutefois prévoir des variantes dans lesquelles plusieurs microplanches suspendues appartenant à des pixels distincts sont disposées dans une même cavité fermée par un capot d'encapsulation commun à plusieurs pixels.  Embodiments of the invention in which each pixel comprises a suspended microplanche 103 disposed in a pixel-specific cavity hermetically sealed by a pixel-specific cover 111 are detailed above. Those skilled in the art, however, will be able to provide variants in which several suspended microplates belonging to distinct pixels are arranged in the same closed cavity by a common multi-pixel encapsulation cover.
De plus, le mode de réalisation des figures 6, 7A à 7F, et 7bis est compatible avec un capteur dans lequel les microplanches suspendues 103 ne sont pas surmontées par un capot d'encapsulation. En outre, on a décrit ci-dessus, en relation avec les figures 6, 7A à 7F, et 7bis, des exemples de réalisation dans lesquels chaque pixel du capteur comprend une microplanche suspendue 103 comprenant un microbolomètre . A titre de variante, le microbolomètre peut être remplacé par un autre type d'élément de conversion du rayonnement électromagnétique incident en un signal électrique, par exemple un détecteur thermique ou un détecteur basé sur la conversion du rayonnement incident en énergie thermique, par exemple un thermistor, un détecteur pyroélectrique, ou un détecteur à base de transistors à effet de champ ou à base de diodes PN. In addition, the embodiment of FIGS. 6, 7A to 7F, and 7bis is compatible with a sensor in which suspended microplanes 103 are not surmounted by an encapsulation cap. In addition, embodiments relating to each pixel of the sensor comprising a suspended microplanche 103 comprising a microbolometer have been described above, in relation to FIGS. 6, 7A to 7F, and 7bis. Alternatively, the microbolometer may be replaced by another type of incident electromagnetic radiation conversion element into an electrical signal, for example a thermal detector or a detector based on the conversion of incident radiation into thermal energy, for example a thermistor, a pyroelectric detector, or a detector based on field-effect or PN-diode-based transistors.
Troisième mode de réalisation - protection passive sur bras La figures 8 est une vue en coupe simplifiée d'un exemple d'un pixel 800 d'un capteur de rayonnement selon un troisième mode de réalisation. Le pixel 800 de la figure 8 comprend des éléments communs avec les pixels décrits précédemment. Dans la suite, seules les différences par rapport aux exemples des premier et deuxième modes de réalisation seront détaillées. Third Embodiment - Passive Arm Protection FIG. 8 is a simplified sectional view of an example of a pixel 800 of a radiation sensor according to a third embodiment. The pixel 800 of FIG. 8 comprises elements that are common with the pixels described above. In the following, only the differences from the examples of the first and second embodiments will be detailed.
Comme dans les exemples décrits précédemment, le pixel 800 de la figure 8 est formé dans et sur un substrat semiconducteur 101, par exemple en silicium, et comprend un circuit électronique de lecture et de contrôle 102 formé dans et sur le substrat 101. De plus, comme dans les exemples précédents, le pixel 800 comprend une microplanche 103 suspendue au-dessus du circuit 102 par des bras d'isolation thermique, deux bras 105a et 105b dans l'exemple représenté, et des piliers conducteurs verticaux 107a, 107b reliés à des plots de connexion 109a, 109b du circuit 102. Le pixel 800 peut en outre comprendre, comme dans les exemples précédents, un capot 111 transparent au rayonnement à détecter, reposant sur la face supérieure du circuit de contrôle 102 et délimitant, avec la face supérieure du circuit de contrôle 102, une cavité ou enceinte hermétique 113 dans laquelle est située la microplanche suspendue 103. La cavité 113 peut être mise sous vide ou à une pression inférieure à la pression atmosphérique de façon à renforcer l'isolation thermique de la microplanche 103. As in the examples described above, the pixel 800 of FIG. 8 is formed in and on a semiconductor substrate 101, for example made of silicon, and comprises an electronic reading and control circuit 102 formed in and on the substrate 101. , as in the preceding examples, the pixel 800 comprises a microplanche 103 suspended above the circuit 102 by thermal insulation arms, two arms 105a and 105b in the example shown, and vertical conductive pillars 107a, 107b connected to connection pads 109a, 109b of the circuit 102. The pixel 800 may further comprise, as in the previous examples, a cover 111 transparent to the radiation to be detected, resting on the upper face of the control circuit 102 and defining, with the face upper control circuit 102, a cavity or sealed enclosure 113 in which is located the suspended microplanche 103. The cavity 113 can be evacuated or pressio not less than the atmospheric pressure so as to reinforce the thermal insulation of the microplanche 103.
A la différence des exemples du premier mode de réalisation, le pixel 800 de la figure 8 ne comprend pas un obturateur optique actif et ne comprend en particulier pas une couche thermochrome revêtant une face du capot transparent 111 en regard de la microplanche 103 et connectée au circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel. Plus particulièrement, dans l'exemple de la figure 8, le pixel 800 ne comprend pas les piliers de connexion 121a, 121b, les plots de connexion 119a, 119b, la résistance chauffante 117, et la couche thermochrome 115 des exemples du premier mode de réalisation.  Unlike the examples of the first embodiment, the pixel 800 of FIG. 8 does not comprise an active optical shutter and in particular does not comprise a thermochromic layer coating one face of the transparent cover 111 facing the microplate 103 and connected to the control circuit and reading 102 of the pixel. More particularly, in the example of FIG. 8, the pixel 800 does not include the connecting pillars 121a, 121b, the connection pads 119a, 119b, the heating resistor 117, and the thermochromic layer 115 of the examples of the first embodiment of FIG. production.
De plus, à la différence des exemples du deuxième mode de réalisation, le pixel 800 de la figure 8 ne comprend pas un obturateur optique passif constitué par une couche thermochrome intégrée à la microplanche 103.  In addition, unlike the examples of the second embodiment, the pixel 800 of FIG. 8 does not include a passive optical shutter constituted by a thermochromic layer integrated in the microplanche 103.
La microplanche 103 du pixel 800 comprend un élément de conversion du rayonnement électromagnétique incident en énergie thermique. Dans l'exemple représenté, la microplanche 103 est une microplanche bolométrique différant de la microplanche 103 du pixel 600 de la figure 6 principalement en ce qu'elle ne comprend pas la couche thermochrome 605. Ainsi, la microplanche 103 du pixel 800 de la figure 8 comprend un absorbeur 601, par exemple identique ou similaire à celui de la microplanche 103 du pixel de la figure 6, et une thermistance 603 couplée thermiquement à 1' absorbeur 601, par exemple identique ou silimaire à celle de la microplanche 103 du pixel de la figure 6. Deux extrémités de la thermistance sont connectées électriquement au circuit de contrôle du pixel, par des liaisons électriques passant par les bras 105a, 105b et les piliers 107a, 107b de suspension de la microplanche.  The microplanche 103 of the pixel 800 comprises a conversion element of the incident electromagnetic radiation into thermal energy. In the example shown, the microplanche 103 is a bolometric microplate differing from the microplanche 103 of the pixel 600 of FIG. 6 mainly in that it does not include the thermochromic layer 605. Thus, the microplanche 103 of the pixel 800 of FIG. 8 comprises an absorber 601, for example identical or similar to that of the microplanche 103 of the pixel of FIG. 6, and a thermistor 603 thermally coupled to the absorber 601, for example identical or silimar to that of the microplanche 103 of the pixel of FIG. Figure 6. Two ends of the thermistor are electrically connected to the control circuit of the pixel, by electrical connections through the arms 105a, 105b and the pillars 107a, 107b suspension of the microplanche.
Selon un aspect du mode de réalisation de la figure 8, au moins un des bras d'isolation thermique du pixel 800 comprend une couche 801 en un matériau à changement de phase présentant, en dessous d'une température de transition, une conductivité thermique relativement faible, et, au-dessus de la température de transition, une conductivité thermique relativement élevée, c'est-à-dire supérieure à sa conductivité thermique en dessous de la température de transition. Dans l'exemple représenté, la couche 801 est présente dans les deux bras de suspension 105a, 105b du pixel, et n'est pas présente sur la microplanche 103. La variation de la conductivité thermique du matériau à changement de phase autour de la température de transition est de préférence relativement abrupte, par exemple supérieure à 0,08 W/m.K par degré. On obtient ainsi une protection anti-éblouissement passive du pixel, dont le fonctionnement est le suivant. En fonctionnement normal, le matériau de la couche 801 présente une conductivité thermique relativement faible, de sorte que la résistance thermique entre la microplanche 103 et le substrat est relativement élevée, ce qui est favorable à la mise en oeuvre de mesures du rayonnement électromagnétique incident. En cas d'échauffement excessif de la microplanche 103 lié à un éblouissement du pixel, les bras d'isolation thermique 105a, 105b du pixel s'échauffent également, jusqu'à atteindre la température de transition de la couche 801. La résistance thermique du ou des bras comportant le matériau à changement de phase chute alors brusquement, ce qui provoque l'évacuation vers le substrat 101 d'une partie de la chaleur accumulée dans la microplanche 103. Ceci permet d'éviter ou de limiter une dégradation de la microplanche bolométrique du pixel. Lorsque la température des bras d'isolation thermique redescend en dessous de la température du matériau à changement de phase, ce dernier retrouve une conductivité thermique relativement faible, et le pixel peut de nouveau fonctionner normalement. According to one aspect of the embodiment of FIG. 8, at least one of the thermal insulation arms of the pixel 800 comprises a layer 801 made of a phase-change material having, below a transition temperature, a relatively high thermal conductivity. low, and, above the temperature of transition, a relatively high thermal conductivity, that is to say greater than its thermal conductivity below the transition temperature. In the example shown, the layer 801 is present in the two suspension arms 105a, 105b of the pixel, and is not present on the microplate 103. The variation of the thermal conductivity of the phase-change material around the temperature transition is preferably relatively steep, for example greater than 0.08 W / mK per degree. Passive anti-glare protection of the pixel is thus obtained, the operation of which is as follows. In normal operation, the material of the layer 801 has a relatively low thermal conductivity, so that the thermal resistance between the microplate 103 and the substrate is relatively high, which is favorable to the implementation of measurements of the incident electromagnetic radiation. In the event of excessive heating of the microplate 103 linked to a glare of the pixel, the thermal insulation arms 105a, 105b of the pixel also heat up, until the transition temperature of the layer 801 is reached. The thermal resistance of the or arms comprising the phase-change material then drop abruptly, which causes the evacuation towards the substrate 101 of a part of the heat accumulated in the microplanche 103. This makes it possible to avoid or limit a degradation of the microplanche bolometric of the pixel. When the temperature of the heat-insulating arms drops below the temperature of the phase-change material, the latter regains a relatively low thermal conductivity, and the pixel can again function normally.
La température de transition de la couche 801 est de préférence supérieure à la température maximale que peut atteindre la microplanche 103 en fonctionnement normal, et inférieure à la température maximale que peut supporter la microplanche 103 avant dégradation du pixel. A titre d'exemple, la température de transition de la couche 801 est comprise entre 60 et 180°C. Le matériau de la couche 801 est par exemple un oxyde métallique cristallisé présentant, en dessous de sa température de transition, une phase isolante de conductivité thermique relativement faible, et, au-dessus de sa température de transition, une phase métallique de conductivité thermique relativement élevée. Le matériau de la couche 801 est par exemple du dioxyde de vanadium (VO2) cristallisé, présentant une température de transition de l'ordre de 68 °C. A titre de variante, le matériau de la couche 801 est du dioxyde de vanadium cristallisé et dopé par des cations de basse valence, par exemple A13+, Cr3+ ou Ti4+, de façon à augmenter sa température de transition. Plus généralement, selon la température de transition recherchée, d'autres oxydes de vanadium peuvent être utilisés, par exemple du V3O5. A titre d'exemple, la couche 801 présente une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm, par exemple de l'ordre de 50 nm. The transition temperature of the layer 801 is preferably greater than the maximum temperature that can reach the microplanche 103 in normal operation, and less than the maximum temperature that can support the microplanche 103 before degradation of the pixel. For example, the transition temperature of the layer 801 is between 60 and 180 ° C. The material of the layer 801 is for example a metal oxide crystallized having, below its transition temperature, an insulating phase of relatively low thermal conductivity, and, above its transition temperature, a metal phase of relatively high thermal conductivity. The material of the layer 801 is for example crystallized vanadium dioxide (VO2), having a transition temperature of the order of 68 ° C. Alternatively, the material of the layer 801 is vanadium dioxide crystallized and doped with low valence cations, for example A13 +, Cr3 + or Ti4 +, so as to increase its transition temperature. More generally, depending on the desired transition temperature, other vanadium oxides can be used, for example V3O5. By way of example, the layer 801 has a thickness of between 10 and 100 nm, for example of the order of 50 nm.
Les figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F et 9G sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un capteur de rayonnement du type décrit en relation avec la figure 8. Les figures 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F et 9G illustrent plus particulièrement la réalisation d'un unique pixel 800 du capteur, étant entendu que, en pratique, une pluralité de pixels identiques ou similaires peuvent être formés simultanément dans et sur un même substrat semiconducteur 101.  FIGS. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F and 9G are cross-sectional views illustrating steps of an example of a method of manufacturing a radiation sensor of the type described with reference to FIG. FIGS. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F and 9G illustrate more particularly the production of a single pixel 800 of the sensor, it being understood that, in practice, a plurality of identical or similar pixels can be formed simultaneously in and on a same semiconductor substrate 101.
La figure 9A illustre une étape de fabrication du circuit de contrôle et de lecture 102 du pixel 800, dans et sur le substrat 101, par exemple en technologie CMOS. Sur la figure FIG. 9A illustrates a step of manufacturing the control and reading circuit 102 of the pixel 800, in and on the substrate 101, for example in CMOS technology. On the face
9A, seuls les plots de connexion électrique 109a et 109b du circuit 102, affleurant au niveau de la face supérieure du circuit, ont été représentés. 9A, only the electrical connection pads 109a and 109b of the circuit 102, flush at the upper face of the circuit, have been shown.
La figure 9A illustre en outre une étape optionnelle de formation, sur la face supérieure du circuit 102, d'une couche réfléchissante 701 identique ou similaire à la couche 701 de l'exemple de la figure 7A.  FIG. 9A further illustrates an optional step of forming, on the upper face of the circuit 102, a reflective layer 701 identical or similar to the layer 701 of the example of FIG. 7A.
La figure 9A illustre de plus une étape de dépôt d'une couche sacrificielle 301 sur et en contact avec la face supérieure du circuit 102 et/ou du réflecteur 701. La couche 301 est par exemple identique ou similaire à la couche 301 de la figure 7A. FIG. 9A further illustrates a step of depositing a sacrificial layer 301 on and in contact with the upper face of the circuit 102 and / or the reflector 701. The layer 301 is for example identical or similar to the layer 301 of Figure 7A.
La figure 9A illustre en outre une étape de formation des piliers de connexion électrique 107a et 107b du pixel, dans des vias gravés dans la couche 301 à l'aplomb des plots de connexion 109a et 109b du circuit 102. Les piliers 107a et 107b s'étendent verticalement sur sensiblement toute l'épaisseur de la couche 301, depuis la face supérieure des plots de connexion 109a et 109b du circuit 102, jusqu'à la face supérieure de la couche 301.  FIG. 9A further illustrates a step of forming the electrical connection pillars 107a and 107b of the pixel, in vias etched in the layer 301 in line with the connection pads 109a and 109b of the circuit 102. The pillars 107a and 107b extend vertically over substantially the entire thickness of the layer 301, from the upper face of the connection pads 109a and 109b of the circuit 102, to the upper face of the layer 301.
La figure 9A illustre en outre une étape de dépôt, sur la face supérieure de la couche sacrificielle 301 et sur la face supérieure des piliers 107a, 107b, d'une première couche 801' en le même matériau que celui de la future couche 801 du pixel. La fonction de la couche 801' est principalement d'équilibrer les contraintes mécaniques de l'assemblage lors de la réalisation de la couche 801. Dans cet exemple, la couche 801' n'est pas recuite à l'étape de la figure 9A, et ne sera éventuellement recuite qu'ultérieurement, en même temps que la couche 801, dans le cas où la couche 801 du pixel est en un matériau nécessitant un recuit pour obtenir la phase cristalline et la température de transition recherchées. A titre d'exemple, la couche 801' est une couche de dioxyde de vanadium amorphe déposée à température ambiante par pulvérisation d'une cible de vanadium dans une atmosphère contenant de l'oxygène.  FIG. 9A further illustrates a deposition step, on the upper face of the sacrificial layer 301 and on the upper face of the pillars 107a, 107b, of a first layer 801 'made of the same material as that of the future layer 801 of the pixel. The function of the layer 801 'is mainly to balance the mechanical stresses of the assembly during the production of the layer 801. In this example, the layer 801' is not annealed at the stage of FIG. 9A, and will optionally be annealed only later, at the same time as the layer 801, in the case where the layer 801 of the pixel is of a material requiring annealing to obtain the desired crystalline phase and transition temperature. By way of example, the layer 801 'is an amorphous vanadium dioxide layer deposited at ambient temperature by spraying a vanadium target in an atmosphere containing oxygen.
La figure 9A illustre de plus une étape de dépôt, sur la face supérieure de la couche 801', d'une première couche électriquement isolante 803, par exemple en nitrure de silicium (SiN) , en nitrure d'aluminium (AIN) ou en carbure de silicium (SiC) .  FIG. 9A further illustrates a deposition step, on the upper face of the layer 801 ', of a first electrically insulating layer 803, for example made of silicon nitride (SiN), aluminum nitride (AlN) or silicon carbide (SiC).
Les couches 801' et 803 sont par exemple déposées de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur, puis gravées localement à l'aplomb des piliers 107a et 107b de manière à former des ouvertures 804a, 804b en regard d'une partie centrale de la face supérieure des piliers 107a, 107b respectivement, permettant la reprise d'un contact électrique sur la face supérieure des piliers. The layers 801 'and 803 are for example continuously deposited over substantially the entire surface of the sensor, then etched locally above the pillars 107a and 107b so as to form openings 804a, 804b facing a central portion of the upper face of the pillars 107a, 107b respectively, allowing the recovery of an electrical contact on the upper face of the pillars.
La figure 9B illustre une étape de dépôt, sur la face supérieure de la couche isolante 803, et sur le fond et sur les flancs des ouvertures 804a, 804b, d'une couche 601 en un matériau absorbant pour le rayonnement à détecter, pour former 1 ' absorbeur du microbolomètre du pixel. La couche 601 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. En particulier, dans l'exemple représenté, la couche 601 est en contact avec la face supérieure de la couche isolante 803, et avec une partie de la face supérieure des piliers de connexion électrique 107a, 107b.  FIG. 9B illustrates a deposition step, on the upper face of the insulating layer 803, and on the bottom and on the flanks of the openings 804a, 804b, of a layer 601 made of an absorbent material for the radiation to be detected, to form The microbolometer absorber of the pixel. The layer 601 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. In particular, in the example shown, the layer 601 is in contact with the upper face of the insulating layer 803, and with a portion of the upper face of the electrical connection pillars 107a, 107b.
La figure 9B illustre en outre une étape de dépôt, sur et en contact avec la face supérieure de la couche 601, de la couche 801 en un matériau à changement de phase. La couche 801 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. La couche 801 déposée à l'étape de la figure 9B est par exemple une couche de même nature que la couche 801' déposée à l'étape de la figure 9A. A titre d'exemple, la couche 801 déposée à l'étape de la figure 9B est une couche de dioxyde de vanadium amorphe formée par pulvérisation d'une cible de vanadium à température ambiante dans une atmosphère contenant de l'oxygène. Les couches 801' et 801 ont par exemple sensiblement la même épaisseur. A titre d'exemple, chacune des couches 801' et 801 a une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm, par exemple de l'ordre de 50 nm.  FIG. 9B further illustrates a deposition step, on and in contact with the upper face of the layer 601, of the layer 801 made of a phase-change material. The layer 801 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor. The layer 801 deposited in the step of FIG. 9B is for example a layer of the same kind as the layer 801 'deposited in the step of FIG. 9A. By way of example, the layer 801 deposited in the step of FIG. 9B is an amorphous vanadium dioxide layer formed by sputtering a vanadium target at room temperature in an oxygen-containing atmosphere. The layers 801 'and 801 have for example substantially the same thickness. By way of example, each of the layers 801 'and 801 has a thickness of between 10 and 100 nm, for example of the order of 50 nm.
La figure 9C illustre une étape de recuit de la structure obtenue à l'issue des étapes de la figure 9B, visant à conférer à la couche 801 les propriétés de conductivité thermique variable recherchées. Lors de cette étape, la couche 801' acquière elle aussi les mêmes propriétés de conductivité thermique variable que la couche 801. A titre d'exemple, dans le cas de couches 801' et 801 en dioxyde de vanadium un recuit à une température de l'ordre de 350 à 400 °C peut être mis en oeuvre pour obtenir les propriétés recherchées. La figure 9D illustre une étape de retrait de la couche 801 sur toute la surface de la future microplanche 103, par exemple par gravure . FIG. 9C illustrates a step of annealing the structure obtained at the end of the steps of FIG. 9B, aimed at conferring on the layer 801 the desired variable thermal conductivity properties. During this step, the layer 801 'also acquires the same properties of variable thermal conductivity as the layer 801. By way of example, in the case of layers 801' and 801 of vanadium dioxide, annealing at a temperature of 100.degree. The order of 350 to 400 ° C can be used to obtain the desired properties. Figure 9D illustrates a step of removing the layer 801 over the entire surface of the future microplanche 103, for example by etching.
La figure 9D illustre en outre une étape ultérieure de gravure d'une tranchée 805 dans la couche 601, visant à séparer 1 ' absorbeur en deux portions disjointes 601-a et 601-b dans la future microplanche bolométrique 103 du pixel. En effet, dans cet exemple, l' absorbeur 601 est en un matériau électriquement conducteur, par exemple du nitrure de titane, et est utilisé non seulement pour sa fonction d' absorbeur, mais aussi pour relier électriquement les extrémités de la thermistance du pixel au circuit 102, par l'intermédiaire des piliers de connexion électrique 107a, 107b. Il convient donc de séparer l' absorbeur en deux portions disjointes, l'une (la portion 601-a) connectée au pilier 107a et à une première extrémité de la thermistance du pixel, et l'autre (la portion 601-b) connectée au pilier 107b et à une deuxième extrémité de la thermistance du pixel. La tranchée 805 s'étend verticalement depuis la face supérieure jusqu'à la face inférieure de la couche 601, et s'interrompt sur la face supérieure de la couche isolante 803. En vue de dessus, la tranchée 805 s'étend par exemple sur toute la largeur de la future microplanche bolométrique 103, dans une partie centrale de la microplanche .  FIG. 9D further illustrates a subsequent step of etching a trench 805 in the layer 601, for separating the absorber into two disjoint portions 601-a and 601-b in the future bolometric microplate 103 of the pixel. Indeed, in this example, the absorber 601 is made of an electrically conductive material, for example titanium nitride, and is used not only for its absorber function, but also for electrically connecting the ends of the pixel thermistor to the circuit 102, through the electrical connection pillars 107a, 107b. It is therefore necessary to separate the absorber into two disjoint portions, one (the portion 601-a) connected to the pillar 107a and at one end of the thermistor of the pixel, and the other (the portion 601-b) connected at the pier 107b and at a second end of the pixel thermistor. The trench 805 extends vertically from the upper face to the lower face of the layer 601, and stops on the upper face of the insulating layer 803. In a view from above, the trench 805 for example extends over the entire width of the future bolometric microplanche 103, in a central part of the microplanche.
La figure 9D illustre de plus une étape de dépôt, sur la face supérieure de la structure obtenue après la formation de la tranchée 805, d'une deuxième couche électriquement isolante 807, par exemple de même nature que la couche 803, recouvrant la face supérieure de la couche 601, ainsi que les parois latérales et le fond des tranchées 805. La couche 807 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur. FIG. 9D further illustrates a deposition step, on the upper face of the structure obtained after the formation of the trench 805, of a second electrically insulating layer 807, for example of the same kind as the layer 803, covering the upper face. of the layer 601, as well as the side walls and the bottom of the trenches 805. The layer 807 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor.
Dans chaque pixel, deux ouvertures localisées 809a et 809b sont réalisées dans la couche isolante 807, par exemple par gravure, respectivement en regard de la portion 601-a et en regard de la portion 601-b de l' absorbeur 601, en vue d'une étape ultérieure de reprise de contact électrique sur les portions 601-a et 601-b de l'absorbeur, pour connecter la thermistance du pixel au circuit de lecture 102. Les ouvertures 809a et 809b sont par exemple disposées respectivement au voisinage de deux bords opposés de la microplanche. Dans l'exemple représenté, les ouvertures 809a et 809b s'étendent verticalement sur toute l'épaisseur de la couche isolante 807, et débouchent sur la face supérieure de la couche 601. In each pixel, two localized openings 809a and 809b are made in the insulating layer 807, for example by etching, respectively facing the portion 601-a and facing the portion 601-b of the absorber 601, in order to a subsequent step of resumption of electrical contact on the portions 601-a and 601-b of the absorber, for connecting the pixel thermistor to the reading circuit 102. The openings 809a and 809b are for example disposed respectively in the vicinity of two opposite edges of the microplanche. In the example shown, the openings 809a and 809b extend vertically over the entire thickness of the insulating layer 807, and open on the upper face of the layer 601.
La figure 9E illustre une étape de dépôt d'une couche 603 du matériau thermomètre, par exemple du silicium amorphe ou de l'oxyde de vanadium, sur la face supérieure de la structure obtenue à l'issue de l'étape de la figure 9D, pour réaliser la thermistance du pixel. La couche 603 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur, puis gravée pour être conservée seulement sur la microplanche 103 du pixel. La couche 603 est notamment déposée à l'intérieur des ouvertures 809a, 809b de façon que la thermistance 603 soit connectée d'une part (par une première extrémité) au plot 109a du circuit 102 par l'intermédiaire de la portion 601-a de l'absorbeur 601 et du pilier de connexion 107a, et d'autre part (par une deuxième extrémité) au plot 109b du circuit 102 par l'intermédiaire de la portion 601-b de l'absorbeur 601 et du pilier de connexion 107b.  FIG. 9E illustrates a step of depositing a layer 603 of the thermometer material, for example amorphous silicon or vanadium oxide, on the upper face of the structure obtained at the end of the step of FIG. 9D , to realize the thermistor of the pixel. The layer 603 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and then etched to be retained only on the microplanche 103 of the pixel. The layer 603 is in particular deposited inside the openings 809a, 809b so that the thermistor 603 is connected on the one hand (by a first end) to the pad 109a of the circuit 102 via the portion 601-a of the the absorber 601 and the connecting pillar 107a, and secondly (by a second end) to the pad 109b of the circuit 102 through the portion 601-b of the absorber 601 and the connecting pillar 107b.
La figure 9E illustre de plus une étape de dépôt d'une troisième couche électriquement isolante 811, par exemple de même nature que les couches 803 et 807, sur la surface supérieure de la structure. La couche 811 est par exemple déposée de façon continue sur sensiblement toute la surface du capteur, et notamment sur et en contact avec la face supérieure et les flancs de la thermistance 603.  Figure 9E further illustrates a step of depositing a third electrically insulating layer 811, for example of the same nature as the layers 803 and 807, on the upper surface of the structure. The layer 811 is for example deposited continuously over substantially the entire surface of the sensor, and in particular on and in contact with the upper face and the sides of the thermistor 603.
La figure 9F illustre une étape ultérieure de retrait des couches isolantes 807 et 811 en dehors de la future microplanche 103 du pixel, et notamment en regard des futurs bras d'isolation thermique 105a, 105b du pixel. A titre d'exemple, les couches 807 et 811 sont retirées partout sauf en regard des microplanches 103 des pixels du capteur. La figure 9G illustre une étape ultérieure de gravure de l'empilement formé par les couches 801, 601, 803 et 801' de façon à délimiter ou individualiser la microplanche 103 et les bras 105a, 105b du pixel. Lors de cette étape, l'empilement 801- 601-803-801' est par exemple retiré partout sauf au niveau des microplanches 103 et des bras 105a, 105b des pixels du capteur. FIG. 9F illustrates a subsequent step of removing the insulating layers 807 and 811 outside the future microplate 103 of the pixel, and in particular opposite the future thermal insulation arms 105a, 105b of the pixel. By way of example, the layers 807 and 811 are removed everywhere except with respect to the microplates 103 of the pixels of the sensor. FIG. 9G illustrates a subsequent etching step of the stack formed by the layers 801, 601, 803 and 801 'so as to delimit or individualise the microplanche 103 and the arms 105a, 105b of the pixel. During this step, the stack 801-601-803-801 'is for example removed everywhere except at the level of the microplates 103 and arms 105a, 105b of the sensor pixels.
Le procédé peut ensuite se poursuivre de façon classique, soit directement par le retrait de la couche sacrificielle 301 pour libérer la microplanche 103 et les bras 105a, 105b du pixel, soit, si l'on souhaite former un capot d' encapsulation, par le dépôt d'une deuxième couche sacrificielle puis par la formation du capot d' encapsulation selon des méthodes du type décrit en relation avec les figures 3C à 3F.  The method can then continue in a conventional manner, either directly by the removal of the sacrificial layer 301 to release the microplate 103 and the arms 105a, 105b of the pixel, or, if it is desired to form an encapsulation cover, by the depositing a second sacrificial layer and then forming the encapsulation cap according to methods of the type described with reference to FIGS. 3C to 3F.
Un avantage des capteurs de rayonnement du type décrit en relation avec les figures 8 et 9A à 9G est que chaque pixel du capteur est protégé individuellement contre un éblouissement .  An advantage of the radiation sensors of the type described in connection with FIGS. 8 and 9A to 9G is that each pixel of the sensor is individually protected against glare.
Un autre avantage est que, en l'absence d' éblouissement, le dispositif de protection n'atténue pas le rayonnement à détecter.  Another advantage is that, in the absence of glare, the protective device does not attenuate the radiation to be detected.
Un autre avantage du mode de réalisation des figures 8 et 9A à 9G est que la protection anti-éblouissement obtenue est une protection passive, fonctionnant même en l'absence d'alimentation électrique du capteur.  Another advantage of the embodiment of FIGS. 8 and 9A to 9G is that the anti-glare protection obtained is passive protection, operating even in the absence of power supply to the sensor.
A titre de variante, la couche 801' du procédé décrit en relation avec les figures 9A à 9G peut être omise, ce qui permet de ne pas ajouter une couche supplémentaire à la microplanche 103 du pixel, et donc de ne pas augmenter la capacité thermique de la microplanche. Un autre avantage est que ceci limite aussi le nombre de couches présentes dans les bras d'isolation thermiques, et donc limite leur conductivité thermique, ce qui permet d'améliorer la sensibilité thermique du pixel .  Alternatively, the layer 801 'of the method described in connection with FIGS. 9A to 9G may be omitted, which makes it possible not to add an additional layer to the microplanche 103 of the pixel, and therefore not to increase the thermal capacity of the microplanche. Another advantage is that this also limits the number of layers present in the thermal insulation arms, and therefore limits their thermal conductivity, which improves the thermal sensitivity of the pixel.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, les protections anti-éblouissement des premier, deuxième et troisième modes de réalisation peuvent être combinées en tout ou partie dans un même pixel d'un capteur de rayonnement. En particulier, on pourra prévoir de combiner la protection active du premier mode de réalisation avec l'une et/ou l'autre des protections passives des deuxième et troisième modes de réalisation, ou combiner les protections passives des deuxième et troisième modes de réalisation sans la protection active du premier mode de réalisation. Various embodiments with various variants have been described above. It will be appreciated that those skilled in the art may combine various elements of these various embodiments and variants without demonstrating inventive activity. In particular, the anti-glare protections of the first, second and third embodiments may be combined in whole or part in the same pixel of a radiation sensor. In particular, it will be possible to combine the active protection of the first embodiment with one and / or the other passive protection of the second and third embodiments, or to combine the passive protection of the second and third embodiments without active protection of the first embodiment.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur de rayonnement comportant une pluralité de pixels (800) formés dans et sur un substrat semiconducteur (101) , chaque pixel comportant une microplanche (103) suspendue au-dessus du substrat par des bras d'isolation thermique (105a, 105b), la microplanche (103) comprenant un élément (601) de conversion d'un rayonnement électromagnétique en énergie thermique, A radiation sensor comprising a plurality of pixels (800) formed in and on a semiconductor substrate (101), each pixel having a microplate (103) suspended above the substrate by heat-insulating arms (105a, 105b) the microplanche (103) comprising an element (601) for converting electromagnetic radiation into thermal energy,
dans lequel, dans chaque pixel (800) , au moins un des bras d'isolation thermique (105a, 105b) du pixel comprend une couche (801) en un matériau à changement de phase présentant, en dessous d'une température de transition de phase, une première valeur de conductivité thermique, et, au-dessus de la température de transition de phase, une deuxième valeur de conductivité thermique supérieure à la première valeur,  wherein, in each pixel (800), at least one of the thermal insulation arms (105a, 105b) of the pixel comprises a layer (801) of a phase change material having, below a transition temperature of phase, a first value of thermal conductivity, and, above the phase transition temperature, a second value of thermal conductivity greater than the first value,
et dans lequel ladite couche (801) n'est pas présente sur la microplanche (103) .  and wherein said layer (801) is not present on the microplanche (103).
2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche (801) est en un oxyde métallique présentant une phase isolante en dessous de la température de transition et une phase métallique au-dessus de la température de transition.  The sensor of claim 1, wherein said layer (801) is a metal oxide having an insulating phase below the transition temperature and a metal phase above the transition temperature.
3. Capteur selon la revendication 2, dans lequel ladite couche (801) est en un oxyde de vanadium.  The sensor of claim 2, wherein said layer (801) is a vanadium oxide.
4. Capteur selon la revendication 2, dans lequel ladite couche (801) est en un oxyde de titane.  The sensor of claim 2, wherein said layer (801) is a titanium oxide.
5. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la température de transition de ladite couche 5. Sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the transition temperature of said layer
(801) est comprise entre 60 et 180°C. (801) is between 60 and 180 ° C.
6. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque pixel (800) comprend en outre une thermistance (603) couplée thermiquement à l'élément de conversion (601) du pixel.  The sensor of any one of claims 1 to 5, wherein each pixel (800) further comprises a thermistor (603) thermally coupled to the conversion element (601) of the pixel.
7. Capteur selon la revendication 6, dans lequel chaque pixel (800) comprend en outre un circuit (102) de lecture de la valeur de la thermistance (603) du pixel. The sensor of claim 6, wherein each pixel (800) further comprises a circuit (102) for reading the value of the thermistor (603) of the pixel.
8. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel, dans chaque pixel (800), l'élément de conversion (601) est une couche en un matériau absorbant pour le rayonnement à détecter. The sensor of any one of claims 1 to 7, wherein in each pixel (800), the conversion element (601) is a layer of absorbent material for the radiation to be detected.
9. Capteur selon la revendication 8, dans lequel, dans chaque pixel (800), l'élément de conversion (601) est une couche métallique .  The sensor of claim 8, wherein in each pixel (800) the conversion element (601) is a metal layer.
10. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, dans chaque pixel (800), les bras d'isolation thermique (105a, 105b) reposent sur des piliers de connexion électrique verticaux (107a, 107b) .  The sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein in each pixel (800), the heat insulating arms (105a, 105b) rest on vertical electrical connection pillars (107a, 107b).
11. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel, dans chaque pixel (800) , la microplanche (103) et les bras d'isolation thermique (105a, 105b) sont disposés dans une cavité (113) fermée par un capot (111) transparent pour le rayonnement à détecter.  11. A sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein, in each pixel (800), the microplanche (103) and the heat-insulating arms (105a, 105b) are arranged in a cavity (113) closed by a cover (111) transparent for the radiation to be detected.
12. Capteur selon la revendication 11, dans lequel, dans chaque pixel (800) , le capot transparent (111) ferme hermétiquement la cavité (113), et la cavité (113) est à une pression inférieure à la pression atmosphérique.  The sensor of claim 11, wherein, in each pixel (800), the transparent cover (111) seals the cavity (113), and the cavity (113) is at a pressure below atmospheric pressure.
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