WO2019229354A1 - Detection device with a thermal detector and comprising a sealing and focusing layer - Google Patents

Detection device with a thermal detector and comprising a sealing and focusing layer Download PDF

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Publication number
WO2019229354A1
WO2019229354A1 PCT/FR2019/051232 FR2019051232W WO2019229354A1 WO 2019229354 A1 WO2019229354 A1 WO 2019229354A1 FR 2019051232 W FR2019051232 W FR 2019051232W WO 2019229354 A1 WO2019229354 A1 WO 2019229354A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
focusing portion
thin
focusing
encapsulation
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/051232
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French (fr)
Inventor
Sébastien Becker
Geoffroy Dumont
Laurent Frey
Original Assignee
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
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Publication date
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Publication of WO2019229354A1 publication Critical patent/WO2019229354A1/en

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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
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • 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
    • G01J5/04Casings
    • G01J5/041Mountings in enclosures or in a particular environment
    • G01J5/045Sealings; Vacuum enclosures; Encapsulated packages; Wafer bonding structures; Getter arrangements
    • 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
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0806Focusing or collimating elements, e.g. lenses or concave mirrors

Definitions

  • the field of the invention is that of devices for detecting electromagnetic radiation, in particular infrared or terahertz, comprising at least one thermal detector encapsulated in an optionally hermetic cavity. This is formed in particular by an encapsulation structure comprising a thin-layer portion forming a convergent optical structure.
  • the invention applies in particular to the field of infrared or terahertz imaging, thermography or even gas detection.
  • the devices for detecting electromagnetic radiation may comprise a matrix of thermal detectors each having a membrane capable of absorbing the electromagnetic radiation to be detected.
  • the absorbent membranes are usually suspended above the substrate by anchoring pillars, and are thermally insulated from it by holding arms. and thermal insulation.
  • anchoring pillars and isolation arms also have an electrical function by electrically connecting the absorbent membranes to the reading circuit generally disposed in the substrate.
  • the thermal detectors are generally confined, or encapsulated, alone or in more than one, in at least one hermetic cavity under vacuum or under reduced pressure.
  • the hermetic cavity is defined by an encapsulation structure, also called capsule.
  • the encapsulation structure comprises a thin encapsulation layer which defines, with the substrate, the hermetic cavity.
  • the thin encapsulation layer comprises at least one release vent allowing the sacrificial layers used during the manufacturing process to be discharged from the cavity.
  • a thin sealing layer at least partially covers the encapsulation layer and ensures the hermeticity of the cavity by closing the release vents.
  • the thin encapsulation and sealing layers are transparent to the electromagnetic radiation to be detected.
  • Figure t illustrates an example of detection device t as described in WO2013 / 079855. It comprises at least one thermal detector 10, resting on a reading substrate 2, and encapsulated in a sealed cavity 3 defined by an encapsulation structure 20.
  • the sealing layer 24 has an additional function besides the shutter of the release vent 22, namely an optical focusing function of the electromagnetic radiation to be detected on the absorbent membrane 11.
  • the sealing layer 24 comprises a focusing portion A30, which is locally structured so as to form a network of low refractive index units A30.1 within the high-index material of the sealing layer 24.
  • the size of the patterns A30.1 increases laterally from an optical axis associated with the focusing portion A30 of in order to induce a lateral decrease of the effective optical index, from the optical axis, thus conducting the electromagnetic radiation e to detect to converge towards the absorbent membrane 11.
  • the patterns A30.1 are arranged periodically with a sub-wavelength period, that is to say less than the central wavelength Ac of the band spectral detection, and have at least one lateral dimension in the XY plane also sub-wavelength.
  • the invention aims to remedy at least in part the disadvantages of the prior art, and more particularly to provide a detection device comprising at least one focusing portion, the risks of airtightness defects of the cavity are reduced where appropriate and / or can be achieved by a manufacturing process whose complexity is reduced.
  • a focusing portion is also likely to allow an increase in the absorption rate of the electromagnetic radiation to be detected by the thermal detector.
  • the object of the invention is a device for detecting an electromagnetic radiation, comprising a reading substrate; a plurality of thermal detectors, each having an absorbent membrane thermally insulated from the reading substrate; an encapsulation structure defining with the substrate a cavity in which is located the plurality of thermal detectors, comprising: a thin encapsulation layer extending above the thermal detector, and having at least one through orifice said release vent , and a thin sealing layer covering the encapsulation layer and sealing the release vent, having a focusing portion located opposite the absorbent membrane and adapted to focus the electromagnetic radiation to be detected in the direction of the absorbent membrane along an axis optical, the thin sealing layer being made of at least one material distinct from that of the thin encapsulation layer.
  • the thin sealing layer comprises a plurality of focusing portions, which are distinct from each other, each being located opposite an absorbing membrane of a different thermal detector.
  • each focusing portion is structured to have a local thickness that decreases laterally as one moves away from the optical axis.
  • the thickness here is the physical thickness of the material forming the focusing portion.
  • the local thickness of the focusing portion may decrease between a high value located at the optical axis, and a low value, preferably zero.
  • the high value corresponds to the top of the focusing portion, and the low value to the peripheral end of the focusing portion.
  • the focusing portion may thus have a bottom surface, or base, by which it rests on the encapsulation layer and an upper surface whose local distance to the base defines the local thickness.
  • the lateral decrease of the local thickness may be continuous or not from the optical axis.
  • the top of the focusing portion comprises a plate where the local thickness is maximum and constant. The local thickness then decreases from the plateau to the peripheral end.
  • the thin sealing layer and the thin encapsulation layer have different coefficients of thermal expansion.
  • the thin sealing layer is made of a germanium-based material
  • the thin encapsulation layer is made of a silicon-based material.
  • the detection device may comprise several different cavities each housing several thermal detectors.
  • the optical axis may further form an axis of symmetry for the focusing portion.
  • the optical axis may be substantially orthogonal to the plane of the read substrate. It can pass substantially in the center of the absorbent membrane.
  • the focusing portion may have a maximum local thickness of between 0, 4pm and 3pm.
  • the focusing portion may have a ratio between a mean radius of curvature and a lateral dimension of a sensitive pixel associated with a thermal detector preferably greater than or equal to 0.5, and preferably between 0.5 and 1 5.
  • the detection device may comprise a plurality of sensitive pixels each comprising a thermal detector, the sensitive pixels being periodically arranged in a pitch p. The lateral dimension of the sensitive pixel can then be the pitch p.
  • the focusing portion may have a surface area, in a plane parallel to the plane of the reading substrate, greater than or equal to that of the absorbent membrane.
  • the release vent may be closed by the focusing portion, and preferably is located opposite a peak of the focusing portion having a maximum local thickness.
  • the thin encapsulation layer may extend above the absorbent membrane at a distance between 0.5 and 3.5pm.
  • the focusing portion may have a vertex formed by a plate at which the local thickness is constant and maximum.
  • the thin sealing layer may be made of a germanium-based material.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a detection device according to any one of the preceding characteristics, comprising the following steps:
  • the step of producing the focusing portion can comprise the following sub-steps:
  • the thin sealing layer at. depositing a layer of photoresist on the thin sealing layer; b. structuring the photosensitive resin layer to form at least one photosensitive pad having a final geometric shape substantially identical to a predetermined geometric shape of the focusing portion; c. etching the photosensitive pad and the sealing layer, so as to form at least the focusing portion, which has the predetermined geometric shape.
  • the structuring of the resin layer may comprise a creep step and / or comprise a grayscale lithography step.
  • Figure t is a sectional view, schematic and partial, of an exemplary detection device according to the prior art, comprising a sealing layer having a converging optical structure;
  • Figure 2 is a schematic and partial sectional view of a detection device according to one embodiment
  • FIGS. 3A to 3C are top views of various examples of sensitive pixels each comprising a focusing portion, which portion is of truncated pyramidal cone (FIG. 3A) shape, of truncated cone of revolution (FIG. 3B), and spherical cap (fig.3C);
  • Figure 4 is a schematic and partial sectional view of a focusing portion cone-shaped stair steps, having a mean radius of curvature
  • Figure 5 is a schematic and partial sectional view of a detection device according to another embodiment, wherein a plurality of thermal detectors are located in the same possibly hermetic cavity;
  • FIGS. 6A to 6G illustrate various steps of a method of manufacturing the detection device according to the embodiment illustrated in FIG.
  • the invention relates in particular to a device for detecting an electromagnetic radiation comprising at least one thermal detector encapsulated in an optionally hermetic cavity.
  • the thermal detector can be adapted to detect infrared or terahertz radiation. In particular, it can detect infrared radiation included in the long infrared wavelength band (LWIR range) ranging from 7 pm to 14 pm approximately.
  • LWIR range long infrared wavelength band
  • the thermal detector comprises an absorbent membrane located in the possibly hermetic cavity, which is defined by an encapsulation structure comprising a thin layer of encapsulation vent release, covered by a thin sealing layer closing the vent of release.
  • thin film is meant a layer deposited by microelectronic material deposition techniques, the thickness of which is preferably less than 10 ⁇ m.
  • the sealing layer can close the vent or vents without necessarily sealing the cavity. In this case, the hermeticity can be ensured at a housing or by assembly to a global encapsulation structure made at a wafer.
  • the sealing layer comprises a structured portion forming a convergent refractive lens, for focusing the incident electromagnetic radiation in the direction of the absorbent membrane.
  • the portion of the sealing layer is structured to have a local thickness which decreases laterally as one moves away from the optical axis D.
  • FIG. 2 is a schematic view, in cross section, of an exemplary detection device 1 according to one embodiment.
  • the thermal detector 10 comprises a resistive thermometric transducer 12 adapted to detect infrared radiation LWIR.
  • the detection device 1 here comprises a matrix of thermal detectors 10 forming sensitive pixels, of which only one pixel is represented.
  • the encapsulation structure 20 defines a plurality of cavities hermetic 3 each encapsulating a single thermal detector 10 (so-called PLP configuration, for Pixel Level Packaging, in English).
  • a three-dimensional direct reference mark (C, U, Z) is defined here, in which the XY plane is substantially parallel to the plane of a reading substrate of the detection device 1, the Z axis. being oriented in a direction substantially orthogonal to the plane of the reading substrate.
  • the terms “lower” and “higher” are understood to relate to an increasing position when moving away from the reading substrate in the + Z direction.
  • the detection device 1 comprises a reading substrate 2, made in this example based on silicon, containing an electronic circuit for controlling and reading the thermal detector 10.
  • the reading circuit is here in the form of a CMOS integrated circuit located in a support substrate. It comprises portions of conductive lines, for example metallic, separated from each other by a dielectric material, for example a silicon-based inorganic material such as an SiOx silicon oxide, a silicon nitride SiN x , or their alloys .
  • It may also comprise active electronic elements (not shown), for example diodes, transistors, capacitors, resistors ..., connected by electrical interconnections to the thermal detector 10 on the one hand, and to a connection pad (not shown ) on the other hand, the latter being intended to electrically connect the detection system to an external electronic device.
  • active electronic elements for example diodes, transistors, capacitors, resistors ...
  • the upper face of the reading substrate 2 may be coated with a protective layer (not shown) in particular when mineral sacrificial layers are used during the production of the absorbent membrane 11 and the encapsulation structure 20, the mineral sacrificial layers being subsequently removed by etching in an acid medium. It can cover or be covered by a reflective layer 14 disposed under the absorbent membrane 11. When it covers the reflective layer 14, it is made of a material at least partially transparent to the electromagnetic radiation to be detected.
  • the protective layer has an etch stop function, and is adapted to provide a protection of the reading substrate and the inter-metal dielectric layers made of a mineral material with respect to the chemical attack implemented for etch the mineral sacrificial layers mentioned above.
  • This layer of protection thus forms a hermetic and chemically inert layer. It is electrically insulating to avoid any short circuit between the portions of the metal line. It can thus be made of Al 2 O 3 alumina, or even of hafnium oxide, among others. It may have a thickness of between a few tens and a few hundreds of nanometers, for example between tonm and soonm, preferably between tonm and 30 nm.
  • the thermal detector to comprises an absorbent membrane n incorporating a thermometric transducer 12, for example a thermistor material such as amorphous silicon or a vanadium oxide, thermally isolated from the reading substrate 2.
  • a thermometric transducer 12 for example a thermistor material such as amorphous silicon or a vanadium oxide
  • the absorbent membrane 11 is suspended above the reading substrate by anchoring pillars 13 and heat-insulating arms (not shown).
  • the anchoring pillars 13 are electrically conductive, and pass locally through the protective layer to provide electrical contact with the readout circuit.
  • the absorbent membrane 11 is spaced apart from the reading substrate 2, and in particular from the reflecting layer 14, by a non-zero distance. This distance is preferably adjusted so as to form a quarter wave interference cavity optimizing the absorption of the electromagnetic radiation to be detected by the suspended membrane 11.
  • the absorbent membrane 11 is spaced apart from the reading substrate 2, and more precisely from the reflector 14 , a distance typically between 1pm and 5pm, preferably 2pm, when the thermal detector 10 is designed for the detection of an infrared radiation included in the LWIR.
  • the detection device 1 comprises an encapsulation structure 20, or capsule, which defines, with the reading substrate 2, a sealed cavity 3 inside which the thermal detector 10 is located.
  • the encapsulation structure 20 comprises a thin encapsulation layer 21 formed of a substantially flat upper wall 21.1 which extends above the thermal detector 10, at a non-zero distance from the suspended membrane, for example between 0.5pm and 5pm, preferably between 0.5pm and 3.5pm, preferably equal to 1.5pm. It further comprises, in this example, a side wall 21.2, possibly peripheral so as to surround the thermal detector 10 in the plane (X, Y), which extends continuously from the upper wall 21.1 and comes to rest locally on the reading substrate 2.
  • the thin encapsulation layer 21 therefore extends in this example continuously above and around the thermal detector to define the cavity 3 with the reading substrate 2.
  • the encapsulation layer 21 may be made of amorphous silicon and have a thickness of between a few hundred nanometers and a few microns, for example equal to o, 8pm approximately.
  • the encapsulation layer 21 may be coated with a thin etching stop layer 23.
  • This layer is advantageous when the encapsulation material is identical to that of the sealing layer 24. It may, however, be omitted. when the encapsulation and sealing materials are different.
  • This etch stop layer 23 may extend continuously over the encapsulation layer 21, except at the release vent 22, and be covered by the antireflection layer 25 and the sealing layer 24. This layer etching stop 23 is then transparent to the electromagnetic radiation. Alternatively, it may extend substantially between two adjacent focusing portions 30 and not facing the absorbent membranes, and thus be covered mainly by the antireflection layer 25.
  • This etching stop layer 23 may have a thickness between ton and toonm, for example equal to 2onm approximately.
  • the thin encapsulation layer 21 having at least one through orifice forming a release vent 22, the encapsulation structure 20 comprises at least one sealing layer 24, at least partially covering the thin encapsulation layer 21 of in order to seal the release vent 22, thus ensuring the hermeticity of the cavity 3.
  • the sealing layer 24 is made of at least one material transparent to the electromagnetic radiation to be detected.
  • the sealing layer 24 may be made of germanium or amorphous silicon, or even alloy of silicon and germanium.
  • the sealing material may be identical to, but preferably separate from, the encapsulating material.
  • the encapsulation layer 21 is preferably made of amorphous silicon and the germanium seal layer 24.
  • the sealing material preferably has a high optical index at the central wavelength of the detection spectral band, for example an optical index of 4 at the topm wavelength, as is the case with germanium.
  • optical index is meant here the refractive index of the material.
  • it has a local thickness that varies in the XY plane between a high value and a low value, preferably zero.
  • the high value can be between a few hundred nanometers and a few microns. It is advantageously greater than or equal to 0.4 pm, insofar as the focusing portion then has an optical effect of convergence of the incident radiation, and makes it possible to seal the release vent.
  • It can be greater than or equal to i, ⁇ mhi, and preferably is equal to i, 6pm. It can be less than or equal to 3pm. It can thus be between 0, 4pm and 3pm.
  • the sealing layer 24 may be covered by an antireflection layer 25, for example a layer made of ZnS.
  • the antireflection layer 25 may thus have a thickness of between a few hundred nanometers and a few microns, for example equal to approximately 1, 2 ⁇ m in the context of the detection of LWIR radiation.
  • the antireflection layer 25 may have a substantially constant thickness, and continuously cover the encapsulation layer 21 defining the various hermetic cavities 3 of the thermal detectors 10.
  • the sealing layer 24 comprises a focusing portion 30 having an optical focusing function of the incident electromagnetic radiation in the direction of the absorbent membrane 11.
  • the focusing portion 30 forms a convergent refractive lens by its structure such that its local thickness decreases laterally. , here in a plane parallel to the plane of the substrate, from an optical axis D. It thus differs from subwavelength structured gratings as in the example of the prior art mentioned above.
  • the focusing portion 30 is positioned facing the absorbent membrane 11.
  • it has an optical axis D substantially parallel to the axis Z, and preferably positioned substantially in the center of the absorbent membrane 11.
  • the axis optical D can be shifted with respect to the center of the membrane, and / or can be oriented in an inclined manner with respect to the Z axis, in particular for the sensitive pixels situated at the edge of the matrix and for a detection device 1 with a large field of view.
  • it has a surface area in the XY plane at least equal to that of the absorbent membrane 11. Its surface area can be between that of the absorbent membrane 11 and that of the sensitive pixel Px.
  • the focusing portion 30 thus forms a local structuring of the sealing layer 24, in the sense that it has a lateral decrease in its local thickness, that is to say its dimension along the Z axis, to as the distance from the optical axis D.
  • the local thickness decreases as one moves away from the optical axis D in the plane XY, between a high value at the level of the optical axis D and a low value, preferably zero.
  • the focusing portion 30 has a continuity of matter.
  • the local thickness decreases continuously between a high value at its apex 33 (at the optical axis D) and a low value, preferably zero, at its peripheral end 34.
  • the optical axis D can also form an axis of symmetry of the focusing portion 30.
  • an axis of rotation symmetry of order n when the focusing portion 30 presents a form of polyhedron.
  • symmetry of rotation of order n we mean a symmetry around the optical axis D of an angle equal to 36o ° / n.
  • the rotational symmetry is of order 2 when its base 31 of the pyramid is rectangular, of order 3 when it is triangular, and of order 4 when it is square.
  • the base 31 which rests on the upper wall 21.1 of the encapsulation layer 21 (here via the stop layer 23) and advantageously closes the release vent 22, and an upper surface 32 which extends along the Z axis and defines the local thickness.
  • the upper surface 32 has an apex 33 formed by a pointed end or a plate.
  • the local thickness of the focusing portion 30 is maximum, and may be between a few hundred nanometers and a few microns, for example between o, 4pm and 3pm, preferably of the order of i, 6pm .
  • the area of the upper surface 32 connecting the peripheral end 34 of the base 31 to the apex 33 may be formed of a curved surface in the case of a focusing portion 30 of conical shape of revolution, or of several flat surfaces in the case of a focusing portion 30 of conical pyramidal shape.
  • the upper surface 32 may form, with respect to the base 31, an inclination angle a defined from the peripheral end 34.
  • the angle of inclination a is between 20 ° and 30 °. °, thus making it possible to optimize the absorption rate of the electromagnetic radiation to be detected by the absorbent membrane 11.
  • the focusing portion 30 may have an ellipsoidal shape and / or a polyhedron shape.
  • the upper surface 32 may be curved in a plane passing through the Z axis (cap), be curved in an XY plane (cone of revolution) or have several planar sides (pyramidal cone).
  • the top 33 is said truncated when it is formed by a plate and not by a pointed or spherical end.
  • Fig.2 illustrates an example of sealing layer 24 whose focusing portion 30 has a truncated cone shape.
  • the base 31 of the focusing portion 30 rests on the encapsulation layer 21 and here closes the release vent 22.
  • the release vent 22 it is advantageous for the release vent 22 to be located to the right, ie ie facing the top 33 of the focusing portion 30 along the Z axis, insofar as the local thickness thereof is maximum, which reduces the risk of shutter failure of the release vent 22.
  • the upper surface 32 extends substantially conically around the optical axis D, to the technological uncertainties. Note in this respect that the geometries represented here are schematic: a surface can thus present in reality a local variation of shape related to technological uncertainties. Likewise, an edge generally has a sharp angle but rather a slightly rounded shape.
  • the focusing portion 30 here has a surface area, in the XY plane, substantially equal to or even slightly smaller than the surface p 2 of the sensitive pixels (p being the pitch of the sensitive pixels), so that it is distinct from the focusing portion 30 of the neighboring sensitive pixel, as will be detailed below with reference to FIG.
  • the sealing layer 24 may be formed of several focusing portions 30 distinct from each other.
  • the focusing portions 30 may be connected to each other by a thin bonding layer, which extends between the sensitive pixels, and preferably has a substantially constant local thickness.
  • the antireflection layer 25 here continuously covers the focusing portion 30 of the sealing layer 24. It can coat the different focusing portions continuously. 30 of the sealing layer 24, or be formed of several antireflection portions separate from each other, at a proportion of anti-reflective portion per pixel sensitive.
  • FIGS. 3A to 3C are diagrammatic and partial top views of different examples of sensitive pixels Px each comprising a focusing portion 30.
  • the sensitive pixels Px are distributed in matrix at step p.
  • the focusing portions 30 have here a surface area smaller than the p 2 of the sensitive pixels noted Px, so that they are distinct from each other.
  • FigsA illustrates truncated pyramidal focus portions with a square base.
  • Fig.3B illustrates tapered focusing portions of circular circular base revolution.
  • Fig.3C illustrates focusing portions 30 spherical cap shaped. These geometric shapes are given here for illustrative purposes, and other forms are possible.
  • Figure 4 is a sectional view, schematic and partial, of another example of a focusing portion 30, for example made by grayscale lithography.
  • the figure is of course schematic: the steps here are represented at right angles, whereas, in fact, they are rather locally rounded.
  • the focusing portion 30 has a shape of cone of revolution or pyramidal cone, the upper surface of which is formed of a plurality of stair steps 35.
  • the steps 35 can thus be circular (cone of revolution) or polygonal (pyramidal cone ).
  • the height of each step, along the Z axis, is much lower than the central wavelength of the spectral detection band.
  • the lateral variation in local thickness of the focusing portion 30 is optically continuous vis-à-vis the electromagnetic radiation to be detected.
  • the absorption rate of the electromagnetic radiation to be detected depends on a mean radius of curvature associated with the focusing portion 30.
  • the average radius of curvature can be defined as being the radius of curvature.
  • a spherical cap minimizing the local distance with the upper surface 32, as illustrated in FIG.
  • an absorbent membrane 11 having a surface ⁇ mhic ⁇ mhi, positioned at 2 ⁇ m from reflector 14, and distant i, 5mhi from the upper wall 21.1 encapsulation.
  • the latter is made of amorphous silicon with a thickness of 0.8 pm
  • the focusing portion 30 is spherical cap type surface area I2pmxi2pm and made of germanium
  • the antireflection layer 25 is ZnS with a thickness of i, 2pm .
  • the absorption rate is of the order of 18%.
  • the inventors have found that it increases with the radius of curvature. It is greater than the reference value from a radius of curvature of about 8pm, and reaches 35.5% when the radius of curvature is about i2pm.
  • the average radius of curvature r is advantageously between 8pm and 16 pm in the case of a step of the sensitive pixels of the order of approximately I2pm.
  • a ratio r / p between the average radius of curvature r and the pitch p of the sensitive pixels is preferably greater than or equal to 0.5, and preferably between 0.5 and 1.5.
  • FIG. 5 is a schematic and partial sectional view of an exemplary detection device 1 which differs essentially from that illustrated in FIG. 2 in that the encapsulation structure 20 defines the same hermetic cavity. 3 in which are located several thermal detectors 10.
  • An example of such a configuration is described in particular in document EP3067674.
  • the sealing layer 24 is formed of several focusing portions 30 separate from each other, that is to say disjoined.
  • the focusing portions 30 can be joined, that is to say, be physically connected in pairs by a bonding zone made of the same sealing material.
  • the local thickness of the sealing layer 24 is then maximum at the vertices 33 of the focusing portions 30 and minimum at the connection areas.
  • a same antireflection layer 25 here continuously covers the different focusing portions 30.
  • the focussing portions 30 are distinct is advantageous for the mechanical strength of the encapsulation structure 20, especially when the sealing material (for example based on germanium) is different from that encapsulation (eg silicon-based), and particularly when the encapsulation structure 20 has a multi-detector configuration in the same cavity. Indeed, during the manufacturing process, the encapsulation structure 20 may be subjected to one or more temperature rises. However, it can then undergo mechanical stresses likely to weaken its mechanical strength due to the difference in coefficients of thermal expansion between sealing materials and encapsulation. The inventors have thus found that, when the focusing portions 30 are distinct, the mechanical strength of the encapsulation structure 20 is improved, and thus the hermeticity of the cavity 3 is preserved.
  • the sealing material for example based on germanium
  • encapsulation eg silicon-based
  • the sealing layer 24 is made of a germanium-based material, for example germanium whose optical index is 4 at the wavelength of approximately iopm.
  • the focusing portion 30 forms a convergent refractive lens whose focal length is decreased compared to that of the example of the prior art mentioned above.
  • the upper portion 21.1 of the encapsulation layer 21 may be placed at a small distance from the absorbent membrane 11, for example a distance of between a few hundred nanometers and a few microns, for example between 0 , 5pm and 5pm, preferably between 0.5pm and 2pm, for example equal to about 1.5pm.
  • the sealing layer 24 may also be made of the same material as the encapsulation layer 21, for example of amorphous silicon.
  • the high value of the local thickness of the focusing portion 30 is preferably of the order of 9 ⁇ m.
  • the detection device 1 comprises a sealing layer 24 which has a mechanical shutter function of the release vent 22 and an optical focusing function of the electromagnetic detection radiation in the direction of the absorbent membrane 11.
  • the focusing portion 30 of the sealing layer 24 forms a convergent refractive lens by its structure in which it has a local thickness which decreases laterally as its optical axis is moved away, which makes it possible to reduce the complexity of the manufacturing process. Indeed, it is not formed of a plurality of subwavelength-sized patterns whose realization can make the manufacturing process particularly complex.
  • the risks of hermetic rupture of the cavity 3 are reduced insofar as the focusing portion 30 does not have patterns that may be through as in the example of the prior art.
  • the absorption rate of the absorbent membrane 11 can be improved when the focusing portion 30 has a satisfactory mean radius of curvature.
  • the distance between the absorbent membrane and the encapsulation layer is reduced, particularly with respect to the example of the prior art mentioned above, which improves the mechanical strength of the encapsulation structure.
  • FIGS. 6A to 6G illustrate various steps of a manufacturing method of the detection device t represented in FIG.
  • a matrix of thermal detectors 10 each connected to the CMOS reading circuit, is provided on a functionalized substrate 2 containing a read circuit (not shown).
  • the thermal detectors to here are microbolometers each comprising a membrane n capable of absorbing the electromagnetic radiation to be detected, suspended above the reading substrate 2 and thermally insulated therefrom by anchoring pillars 13 and holding arms and thermal insulation (not shown).
  • Obtaining absorbent membranes 11 is conventionally obtained by surface micromachining techniques consisting in producing the absorbent membranes 11 on a first sacrificial layer 41 which is eliminated at the end of the process.
  • Each absorbent membrane 11 further comprises a thermometric transducer 12, for example a thermistor material connected to the CMOS reading circuit by electrical connections provided in the anchoring pillars 13.
  • a reflective layer 14 rests on the upper surface of the substrate 2, located opposite the absorbent membrane 11.
  • the attachment portions can also rest on the upper surface of the reading substrate 2, for example attachment portions on which the side wall 21.2 of the thin layer of encapsulation 21 is intended to rest, and attachment portions on which rest the anchoring pillars 13.
  • the thin encapsulation layer 21 of the encapsulation structure 20 is produced.
  • a second sacrificial layer 42 is deposited, preferably of the same nature as the first sacrificial layer 41. for example polyimide or a silicon oxide.
  • the sacrificial layer 42 covers the sacrificial layer 41 as well as the absorbent membrane 11 and the anchoring pillars 13.
  • the sacrificial layers 41, 42 are then etched to the surface of the reading substrate 2 locally. (or up to the grip portions mentioned previously).
  • the etched areas may take the form of continuous and closed perimeter trenches surrounding one or more thermal detectors 10, or may take the form of indentations located between the thermal detectors 10.
  • the conformal deposition of the thin encapsulation layer is then carried out. 21, here amorphous silicon, which covers both the upper surface of the sacrificial layer 42 and the sides of the trenches, for example by a chemical vapor deposition (CVD for Chemical Vapor Deposition, in English).
  • the thin encapsulation layer 21 comprises an upper portion 21.1 which extends above and away from the absorbent membrane 11, and a lateral portion 21.2 which continuously surrounds in the XY plane one or more thermal detectors 10.
  • the barrier layer 23 may thus be a layer of a HfO, AlN or Al 2 0 3 in the case of inorganic sacrificial layers, of a thickness for example less than or equal to approximately 2 ⁇ m so as to limit its impact on the transmission of the electromagnetic radiation to be detected.
  • the barrier layer 23 extends over the entire upper face of the encapsulation layer 21, but, alternatively, it can be etched locally to keep only portions located at the side portions 21.2 of the encapsulation layer 21.
  • Each release vent 22 is advantageously positioned here. view of the center of an absorbent membrane 11, that is to say in a zone in which the focusing portion 30 is intended to have a maximum local thickness.
  • the absorbent membrane 11 may then be structured to have a through hole (not shown) facing the release vent 22, as described in EP3067675.
  • the various sacrificial layers 41, 42 are eliminated, for example by dry etching under oxygen plasma with possible addition of N 2 and CF 4 in the case of organic sacrificial layers, or by wet steam HF etching in the case of mineral sacrificial layers, through the different release vents 22, so as to suspend the absorbent membrane 11 of each thermal detector 10.
  • the vacuum is carried out or under reduced pressure of the detection device 1.
  • the sealing layer 24 is made of a material with a high optical index, for example germanium. Its thickness is here adjusted so as to be at least equal to the maximum local thickness of the focusing portion 30, for example here i, ⁇ mhi approximately.
  • a photoresist layer is deposited for subsequently defining, by photolithography and etching, the desired geometrical shape of the focusing portions 30 of the sealing layer 24.
  • the desired geometric shape is the shape ellipsoidal and / or polyhedral mentioned above.
  • the photosensitive resin is a material whose solubility to a developer solvent varies under the effect of insolation radiation applied to it, here in the context of a photolithography step.
  • the photosensitive resin is here a positive resin. It is deposited so as to continuously cover the sealing layer 24, and has a thickness adjusted according to the desired maximum local thickness of the focusing portions 30.
  • the photoresist is then insolated and developed so as to form separate photosensitive pads 43 positioned in the areas where the focusing portions 30 are intended to be located.
  • the photosensitive pads 43 have initial dimensions previously adjusted so as to then obtain a final geometric shape corresponding to the desired geometrical shape of the focusing portions 30.
  • the creeping of the photosensitive pads 43 is then carried out so that they have the desired final geometrical shape.
  • the sides of the photosensitive pads 43 incline according to the desired angle of inclination. The angle of inclination can thus be obtained by adjusting the creep conditions, in particular the temperature and the annealing time.
  • the photosensitive pads 43 may then have a final geometric shape (local thickness, angle of inclination, plateau, etc %) substantially identical to the desired geometric shape of the focusing portions 30, depending on the selectivity of the etching.
  • the creep conditions for obtaining the desired final geometrical shape are known to those skilled in the art, and may correspond to the process described in document WO2015 / 107202 in the case where the photosensitive pads 43 are connected to each other by a layer of thin.
  • the final geometric shape of the photosensitive blocks 43 may be obtained by means of a mask with gray levels, according to techniques of microelectronics known to those skilled in the art. Other conventional techniques of microelectronics can be used, such as nano-printing lithography, e.g. described in US5772905.
  • the sealing layer 24 is etched, and thus reproduces the final geometric shape of the photosensitive pads, so that we obtain focusing portions 30 of a substantially identical geometric shape.
  • the etch stop layer 23 is advantageous when the sealing and encapsulating materials are identical, for example amorphous silicon. It can be omitted when the encapsulation layer 21 is made of amorphous silicon and the germanium seal layer 24.
  • the focusing portions 30 are advantageously distinct from one another, thus making it possible to improve the mechanical strength of the encapsulation structure 20.
  • an antireflection layer 25 for example made of ZnS or of amorphous carbon, and having a thickness for example equal to approximately i, 2 ⁇ m in the case of ZnS.
  • a detection device 1 is thus obtained comprising thin-film portions 30 for sealing the release vents 22 on the one hand, and the focusing of the electromagnetic radiation to be detected in the direction of the absorbent membrane 11 on the other hand. Focusing portions 30 form refractive convergent lenses.
  • the method of manufacturing the focusing portion 30 is simplified compared to that of the example of the prior art mentioned above insofar as the focusing portion 30 is refractive optics and not the optics of networks.
  • the geometric shape of the focusing portions 30 can be defined simply by conventional techniques of microelectronics, such as creep, grayscale lithography, nano-printing lithography, or even anisotropic etching of the sealing layer 24. It is not necessary to make regular patterns whose dimensions are sub-wavelength.

Abstract

The invention relates to a detection device comprising at least one thermal detector (10) arranged in a cavity (3) defined by an encapsulation structure (20) having a thin-film encapsulation layer (21) and a thin-film sealing layer (24), the latter comprising a focusing portion (30) structured such that the local thickness thereof decreases laterally from the optical axis (Δ).

Description

DISPOSITIF DE DETECTION A DETECTEUR THERMIQUE ET COMPORTANT UNE COUCHE DE SCELLEMENT ET DE DETECTION DEVICE HAVING A THERMAL DETECTOR AND COMPRISING A SEAL LAYER AND
FOCALISATION FOCUS
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
[ooi] Le domaine de l’invention est celui des dispositifs de détection de rayonnement électromagnétique, en particulier infrarouge ou térahertz, comportant au moins un détecteur thermique encapsulé dans une cavité éventuellement hermétique. Celle-ci est formée notamment par une structure d’encapsulation comportant une portion de couche mince formant une structure optique convergente. L’invention s’applique en particulier au domaine de l’imagerie infrarouge ou térahertz, de la thermographie, voire de la détection de gaz.  The field of the invention is that of devices for detecting electromagnetic radiation, in particular infrared or terahertz, comprising at least one thermal detector encapsulated in an optionally hermetic cavity. This is formed in particular by an encapsulation structure comprising a thin-layer portion forming a convergent optical structure. The invention applies in particular to the field of infrared or terahertz imaging, thermography or even gas detection.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE STATE OF THE PRIOR ART
[002] Les dispositifs de détection de rayonnement électromagnétique, par exemple infrarouge ou térahertz, peuvent comprendre une matrice de détecteurs thermiques comportant chacun une membrane apte à absorber le rayonnement électromagnétique à détecter. Pour assurer l’isolation thermique des détecteurs thermiques vis-à-vis du substrat de lecture, les membranes absorbantes sont habituellement suspendues au-dessus du substrat par des piliers d’ancrage, et sont isolées thermiquement de celui-ci par des bras de maintien et d’isolation thermique. Ces piliers d’ancrage et bras d’isolation présentent également une fonction électrique en reliant électriquement les membranes absorbantes au circuit de lecture généralement disposé dans le substrat.  [002] The devices for detecting electromagnetic radiation, for example infrared or terahertz, may comprise a matrix of thermal detectors each having a membrane capable of absorbing the electromagnetic radiation to be detected. In order to insure the thermal insulation of the thermal detectors with respect to the reading substrate, the absorbent membranes are usually suspended above the substrate by anchoring pillars, and are thermally insulated from it by holding arms. and thermal insulation. These anchoring pillars and isolation arms also have an electrical function by electrically connecting the absorbent membranes to the reading circuit generally disposed in the substrate.
[003] Pour assurer un fonctionnement optimal des détecteurs thermiques, un faible niveau de pression peut être requis. Pour cela, les détecteurs thermiques sont généralement confinés, ou encapsulés, seuls ou à plusieurs, dans au moins une cavité hermétique sous vide ou à pression réduite. La cavité hermétique est définie par une structure d’encapsulation, également appelée capsule. Plus précisément, comme l’illustre le document de Dumont et al, Current progress on pixel level packaging for uncooled IRFPA, Proc. SPIE 8353, Infrared Technology and Applications XXXVIII, 83531I 2012, la structure d’encapsulation comporte une couche mince d’encapsulation qui définit, avec le substrat, la cavité hermétique. La couche mince d’encapsulation comporte au moins un évent de libération permettant l’évacuation, hors de la cavité, des couches sacrificielles utilisées lors du procédé de fabrication. Une couche mince de scellement recouvre au moins partiellement la couche d’encapsulation et assure l’herméticité de la cavité en obturant le ou les évents de libération. Les couches minces d’encapsulation et de scellement sont transparentes au rayonnement électromagnétique à détecter. [003] To ensure optimal operation of thermal detectors, a low pressure level may be required. For this, the thermal detectors are generally confined, or encapsulated, alone or in more than one, in at least one hermetic cavity under vacuum or under reduced pressure. The hermetic cavity is defined by an encapsulation structure, also called capsule. Specifically, as illustrated by Dumont et al., Current progress on pixel level packaging for uncooled IRFPA, Proc. SPIE 8353, Infrared Technology and Applications XXXVIII, 83531I 2012, the encapsulation structure comprises a thin encapsulation layer which defines, with the substrate, the hermetic cavity. The thin encapsulation layer comprises at least one release vent allowing the sacrificial layers used during the manufacturing process to be discharged from the cavity. A thin sealing layer at least partially covers the encapsulation layer and ensures the hermeticity of the cavity by closing the release vents. The thin encapsulation and sealing layers are transparent to the electromagnetic radiation to be detected.
[004] La figure t illustre un exemple de dispositif de détection t tel que décrit dans le document WO2013/079855. Il comporte au moins un détecteur thermique 10, reposant sur un substrat de lecture 2, et encapsulé dans une cavité hermétique 3 définie par une structure d’encapsulation 20. Dans cet exemple, la couche de scellement 24 présente une fonction supplémentaire outre l’obturation de l’évent de libération 22, à savoir une fonction optique de focalisation du rayonnement électromagnétique à détecter sur la membrane absorbante 11. Pour cela, la couche de scellement 24 comporte une portion focalisatrice A30, laquelle est localement structurée de manière à former un réseau de motifs A30.1 de bas indice de réfraction au sein du matériau de haut indice de la couche de scellement 24. La taille des motifs A30.1 (échancrures) augmente latéralement à partir d’un axe optique associé à la portion focalisatrice A30 de manière à induire une diminution latérale de l’indice optique effectif, à partir de l’axe optique, conduisant ainsi le rayonnement électromagnétique à détecter à converger vers la membrane absorbante 11. Les motifs A30.1 sont agencés de manière périodique avec une période sub-longueur d’onde, c’est-à-dire inférieure à la longueur d’onde centrale Ac de la bande spectrale de détection, et présentent au moins une dimension latérale dans le plan XY également sub-longueur d’onde.  [004] Figure t illustrates an example of detection device t as described in WO2013 / 079855. It comprises at least one thermal detector 10, resting on a reading substrate 2, and encapsulated in a sealed cavity 3 defined by an encapsulation structure 20. In this example, the sealing layer 24 has an additional function besides the shutter of the release vent 22, namely an optical focusing function of the electromagnetic radiation to be detected on the absorbent membrane 11. For this, the sealing layer 24 comprises a focusing portion A30, which is locally structured so as to form a network of low refractive index units A30.1 within the high-index material of the sealing layer 24. The size of the patterns A30.1 (indentations) increases laterally from an optical axis associated with the focusing portion A30 of in order to induce a lateral decrease of the effective optical index, from the optical axis, thus conducting the electromagnetic radiation e to detect to converge towards the absorbent membrane 11. The patterns A30.1 are arranged periodically with a sub-wavelength period, that is to say less than the central wavelength Ac of the band spectral detection, and have at least one lateral dimension in the XY plane also sub-wavelength.
[005] Cependant, il existe un besoin de disposer d’un dispositif de détection similaire à celui décrit précédemment, comportant une couche de scellement présentant une fonction mécanique d’obturation de la cavité et une fonction optique de focalisation, qui présente des risques réduits de rupture d’étanchéité de la capsule et/ou une complexité diminuée de son procédé de fabrication. Il existe également un besoin de disposer d’un dispositif de détection dont le taux d’absorption de la membrane absorbante peut être augmenté. EXPOSÉ DE L’INVENTION [005] However, there is a need to have a detection device similar to that described above, comprising a sealing layer having a mechanical function of closing the cavity and an optical focusing function, which presents reduced risks. leakage of the capsule and / or reduced complexity of its manufacturing process. There is also a need for a detection device whose absorption rate of the absorbing membrane can be increased. STATEMENT OF THE INVENTION
[006] L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un dispositif de détection, comportant au moins une portion focalisatrice, dont les risques de défauts d’herméticité de la cavité sont le cas échéant réduits et/ou pouvant être réalisé par un procédé de fabrication dont la complexité est diminuée. Une telle portion focalisatrice est également susceptible de permettre une augmentation du taux d’absorption du rayonnement électromagnétique à détecter par le détecteur thermique.  The invention aims to remedy at least in part the disadvantages of the prior art, and more particularly to provide a detection device comprising at least one focusing portion, the risks of airtightness defects of the cavity are reduced where appropriate and / or can be achieved by a manufacturing process whose complexity is reduced. Such a focusing portion is also likely to allow an increase in the absorption rate of the electromagnetic radiation to be detected by the thermal detector.
[007] Pour cela, l’objet de l’invention est un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, comportant un substrat de lecture ; une pluralité de détecteurs thermiques, comportant chacun une membrane absorbante isolée thermiquement du substrat de lecture ; une structure d’encapsulation définissant avec le substrat une cavité dans laquelle est située la pluralité de détecteurs thermiques, comportant : une couche mince d’encapsulation s’étendant au-dessus du détecteur thermique, et comportant au moins un orifice traversant dit évent de libération, et une couche mince de scellement recouvrant la couche d’encapsulation et obturant l’évent de libération, comportant une portion focalisatrice située en regard de la membrane absorbante et adaptée à focaliser le rayonnement électromagnétique à détecter en direction de la membrane absorbante suivant un axe optique, la couche mince de scellement étant réalisée en au moins un matériau distinct de celui de la couche mince d’encapsulation.  For this, the object of the invention is a device for detecting an electromagnetic radiation, comprising a reading substrate; a plurality of thermal detectors, each having an absorbent membrane thermally insulated from the reading substrate; an encapsulation structure defining with the substrate a cavity in which is located the plurality of thermal detectors, comprising: a thin encapsulation layer extending above the thermal detector, and having at least one through orifice said release vent , and a thin sealing layer covering the encapsulation layer and sealing the release vent, having a focusing portion located opposite the absorbent membrane and adapted to focus the electromagnetic radiation to be detected in the direction of the absorbent membrane along an axis optical, the thin sealing layer being made of at least one material distinct from that of the thin encapsulation layer.
[008] Selon l’invention, la couche mince de scellement comporte une pluralité de portions focalisatrices, distinctes les unes des autres, chacune étant située en regard d’une membrane absorbante d’un détecteur thermique différent. De plus, chaque portion focalisatrice est structurée de manière à présenter une épaisseur locale qui diminue latéralement à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique.  According to the invention, the thin sealing layer comprises a plurality of focusing portions, which are distinct from each other, each being located opposite an absorbing membrane of a different thermal detector. In addition, each focusing portion is structured to have a local thickness that decreases laterally as one moves away from the optical axis.
[009] L’épaisseur est ici l’épaisseur physique du matériau formant la portion focalisatrice. Ainsi, l’épaisseur locale de la portion focalisatrice peut diminuer entre une valeur haute située au niveau de l’axe optique, et une valeur basse, de préférence nulle. La valeur haute correspond au sommet de la portion focalisatrice, et la valeur basse à l’extrémité périphérique de la portion focalisatrice. La portion focalisatrice peut ainsi présenter une surface inférieure, ou base, par laquelle elle repose sur la couche d’encapsulation et une surface supérieure dont la distance locale à la base définit l’épaisseur locale. La diminution latérale de l’épaisseur locale peut être continue ou non à partir de l’axe optique. Ainsi, dans le cas où la structure est dite tronquée, le sommet de la portion focalisatrice comporte un plateau où l’épaisseur locale est maximale et constante. L’épaisseur locale diminue alors à partir du plateau jusqu’à l’extrémité périphérique. [009] The thickness here is the physical thickness of the material forming the focusing portion. Thus, the local thickness of the focusing portion may decrease between a high value located at the optical axis, and a low value, preferably zero. The high value corresponds to the top of the focusing portion, and the low value to the peripheral end of the focusing portion. The focusing portion may thus have a bottom surface, or base, by which it rests on the encapsulation layer and an upper surface whose local distance to the base defines the local thickness. The lateral decrease of the local thickness may be continuous or not from the optical axis. Thus, in the case where the structure is called truncated, the top of the focusing portion comprises a plate where the local thickness is maximum and constant. The local thickness then decreases from the plateau to the peripheral end.
[ooio] Par ailleurs, la couche mince de scellement et la couche mince d’encapsulation présentent des coefficients de dilatation thermique différents. De préférence, la couche mince de scellement est réalisée en un matériau à base de germanium, et la couche mince d’encapsulation est réalisée en un matériau à base de silicium.  In addition, the thin sealing layer and the thin encapsulation layer have different coefficients of thermal expansion. Preferably, the thin sealing layer is made of a germanium-based material, and the thin encapsulation layer is made of a silicon-based material.
[ooii] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif de détection sont les suivants.  [Ooii] Some preferred but non-limiting aspects of this detection device are as follows.
[ooi2] Plusieurs détecteurs thermiques sont donc placés dans une même cavité, le dispositif de détection pouvant comporter plusieurs cavités différentes logeant chacune plusieurs détecteurs thermiques.  [ooi2] Several thermal detectors are therefore placed in the same cavity, the detection device may comprise several different cavities each housing several thermal detectors.
[ooi3] L’axe optique peut former en outre un axe de symétrie pour la portion focalisatrice.  [ooi3] The optical axis may further form an axis of symmetry for the focusing portion.
[ooi4] L’axe optique peut être sensiblement orthogonal au plan du substrat de lecture. Il peut passer sensiblement au centre de la membrane absorbante.  [ooi4] The optical axis may be substantially orthogonal to the plane of the read substrate. It can pass substantially in the center of the absorbent membrane.
[ooi5] La portion focalisatrice peut présenter une épaisseur locale maximale comprise entre o,4pm et 3pm.  [Ooi5] The focusing portion may have a maximum local thickness of between 0, 4pm and 3pm.
[0016] La portion focalisatrice peut présenter un rapport entre un rayon de courbure moyen et une dimension latérale d’un pixel sensible associé à un détecteur thermique de préférence supérieur ou égal à 0,5, et de préférence compris entre 0,5 et 1,5. Le dispositif de détection peut comporter une pluralité de pixels sensibles comportant chacun un détecteur thermique, les pixels sensibles étant agencés périodiquement selon un pas p. La dimension latérale du pixel sensible peut alors être le pas p.  The focusing portion may have a ratio between a mean radius of curvature and a lateral dimension of a sensitive pixel associated with a thermal detector preferably greater than or equal to 0.5, and preferably between 0.5 and 1 5. The detection device may comprise a plurality of sensitive pixels each comprising a thermal detector, the sensitive pixels being periodically arranged in a pitch p. The lateral dimension of the sensitive pixel can then be the pitch p.
[0017] La portion focalisatrice peut présenter une étendue surfacique, dans un plan parallèle au plan du substrat de lecture, supérieure ou égale à celle de la membrane absorbante. [0018] L’évent de libération peut être obturé par la portion focalisatrice, et de préférence est situé en regard d’un sommet de la portion focalisatrice ayant une épaisseur locale maximale. The focusing portion may have a surface area, in a plane parallel to the plane of the reading substrate, greater than or equal to that of the absorbent membrane. The release vent may be closed by the focusing portion, and preferably is located opposite a peak of the focusing portion having a maximum local thickness.
[ooi9] La couche mince d’encapsulation peut s’étendre au-dessus de la membrane absorbante à une distance comprise entre 0,5 et 3,5pm.  [ooi9] The thin encapsulation layer may extend above the absorbent membrane at a distance between 0.5 and 3.5pm.
[0020] La portion focalisatrice peut présenter un sommet formé par un plateau au niveau duquel l’épaisseur locale est constante et maximale.  The focusing portion may have a vertex formed by a plate at which the local thickness is constant and maximum.
[0021] La couche mince de scellement peut être réalisée en un matériau à base de germanium.  The thin sealing layer may be made of a germanium-based material.
[0022] L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant les étapes suivantes :  The invention also relates to a method for manufacturing a detection device according to any one of the preceding characteristics, comprising the following steps:
i) réalisation de la membrane absorbante du détecteur thermique, à partir d’une première couche sacrificielle reposant sur le substrat de lecture ; i) producing the absorbent membrane of the thermal detector, from a first sacrificial layer resting on the reading substrate;
ii) réalisation de la couche d’encapsulation à partir d’une deuxième couche sacrificielle reposant sur la première couche sacrificielle, de manière à entourer la membrane absorbante ; ii) forming the encapsulation layer from a second sacrificial layer resting on the first sacrificial layer, so as to surround the absorbent membrane;
iii) gravure d’au moins un évent de libération au travers de la couche d’encapsulation, et suppression des première et deuxième couches sacrificielles ; iii) etching at least one release vent through the encapsulation layer, and removing the first and second sacrificial layers;
iv) réalisation d’au moins ladite portion focalisatrice d’une couche mince de scellement déposée sur la couche d’encapsulation et obturant l’évent de libération. iv) producing at least said focusing portion of a thin seal layer deposited on the encapsulation layer and closing off the release vent.
[0023] L’étape de réalisation de la portion focalisatrice peut comporter les sous- étapes suivantes :  The step of producing the focusing portion can comprise the following sub-steps:
a. dépôt d’une couche de résine photosensible sur la couche mince de scellement ; b. structuration de la couche de résine photosensible, de manière à former au moins un plot photosensible présentant une forme géométrique finale sensiblement identique à une forme géométrique prédéterminée de la portion focalisatrice ; c. gravure du plot photosensible et de la couche de scellement, de manière à former au moins la portion focalisatrice, laquelle présente la forme géométrique prédéterminée. [0024] La structuration de la couche de résine peut comporter une étape de fluage et/ou comporter une étape de lithographie à niveaux de gris. at. depositing a layer of photoresist on the thin sealing layer; b. structuring the photosensitive resin layer to form at least one photosensitive pad having a final geometric shape substantially identical to a predetermined geometric shape of the focusing portion; c. etching the photosensitive pad and the sealing layer, so as to form at least the focusing portion, which has the predetermined geometric shape. The structuring of the resin layer may comprise a creep step and / or comprise a grayscale lithography step.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0025] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : Other aspects, objects, advantages and features of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference. in the accompanying drawings in which:
la figure t, déjà décrite, est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un exemple de dispositif de détection selon l’art antérieur, comportant une couche de scellement présentant une structure optique convergente ; Figure t, already described, is a sectional view, schematic and partial, of an exemplary detection device according to the prior art, comprising a sealing layer having a converging optical structure;
la figure 2 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un dispositif de détection selon un mode de réalisation ; Figure 2 is a schematic and partial sectional view of a detection device according to one embodiment;
les figures 3A à 3C sont des vues de dessus de différents exemples de pixels sensibles comportant chacun une portion focalisatrice, celle-ci étant de forme de cône pyramidal tronqué (fîg.3A), de cône de révolution tronqué (fig.3B), et de calotte sphérique (fig.3C) ; FIGS. 3A to 3C are top views of various examples of sensitive pixels each comprising a focusing portion, which portion is of truncated pyramidal cone (FIG. 3A) shape, of truncated cone of revolution (FIG. 3B), and spherical cap (fig.3C);
la figure 4 est une vue en coupe, schématique et partielle d’une portion focalisatrice à forme de cône en marches d’escalier, présentant un rayon de courbure moyen ; la figure 5 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un dispositif de détection selon un autre mode de réalisation, dans lequel plusieurs détecteurs thermiques sont situés dans la même cavité éventuellement hermétique ; Figure 4 is a schematic and partial sectional view of a focusing portion cone-shaped stair steps, having a mean radius of curvature; Figure 5 is a schematic and partial sectional view of a detection device according to another embodiment, wherein a plurality of thermal detectors are located in the same possibly hermetic cavity;
Les figures 6A à 6G illustrent différentes étapes d’un procédé de fabrication du dispositif de détection selon le mode de réalisation illustré sur la fig.2.  FIGS. 6A to 6G illustrate various steps of a method of manufacturing the detection device according to the embodiment illustrated in FIG.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
[0026] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près. Par ailleurs, l’expression « comportant un » doit être comprise comme « comportant au moins un », sauf indication contraire. In the figures and in the following description, the same references represent the same or similar elements. In addition, the various elements are not represented on the scale so as to favor the clarity of the figures. Moreover, the various embodiments and variants are not exclusive of each other and can be combined with each other. Unless otherwise indicated, the terms "Substantially", "about", "in the order of" mean to within 10%. In addition, the expression "comprising a" must be understood as "containing at least one", unless otherwise indicated.
[0027] L’invention porte notamment sur un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique comportant au moins un détecteur thermique encapsulé dans une cavité éventuellement hermétique. Le détecteur thermique peut être adapté à détecter un rayonnement infrarouge ou térahertz. Il peut en particulier détecter un rayonnement infrarouge compris dans la bande de longueurs d’onde infrarouges longues (gamme LWIR) allant de 7pm à 14 pm environ.  The invention relates in particular to a device for detecting an electromagnetic radiation comprising at least one thermal detector encapsulated in an optionally hermetic cavity. The thermal detector can be adapted to detect infrared or terahertz radiation. In particular, it can detect infrared radiation included in the long infrared wavelength band (LWIR range) ranging from 7 pm to 14 pm approximately.
[0028] Le détecteur thermique comporte une membrane absorbante située dans la cavité éventuellement hermétique, laquelle est définie par une structure d’encapsulation comportant une couche mince d’encapsulation à évent de libération, recouverte par une couche mince de scellement obturant l’évent de libération. Par couche mince, on entend une couche déposée par les techniques de dépôt de matériaux de la microélectronique, dont l’épaisseur est de préférence inférieure à îopm. Dans la suite de la description, on considère que la cavité est hermétique, mais la couche de scellement peut venir obturer le ou les évents sans nécessairement rendre hermétique la cavité. Dans ce cas, l’herméticité peut être assurée au niveau d’un boîtier ou par l’assemblage à une structure d’encapsulation globale réalisée au niveau d’un wafer.  The thermal detector comprises an absorbent membrane located in the possibly hermetic cavity, which is defined by an encapsulation structure comprising a thin layer of encapsulation vent release, covered by a thin sealing layer closing the vent of release. By thin film is meant a layer deposited by microelectronic material deposition techniques, the thickness of which is preferably less than 10 μm. In the remainder of the description, it is considered that the cavity is hermetic, but the sealing layer can close the vent or vents without necessarily sealing the cavity. In this case, the hermeticity can be ensured at a housing or by assembly to a global encapsulation structure made at a wafer.
[0029] Selon l’invention, la couche de scellement comporte une portion structurée formant une lentille réfractive convergente, permettant de focaliser le rayonnement électromagnétique incident en direction de la membrane absorbante. La portion de la couche de scellement est structurée de manière à présenter une épaisseur locale qui diminue latéralement à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique D.  According to the invention, the sealing layer comprises a structured portion forming a convergent refractive lens, for focusing the incident electromagnetic radiation in the direction of the absorbent membrane. The portion of the sealing layer is structured to have a local thickness which decreases laterally as one moves away from the optical axis D.
[0030] La figure 2 est une vue schématique, en coupe transversale, d’un exemple de dispositif de détection 1 selon un mode de réalisation. Dans cet exemple, le détecteur thermique 10 comporte un transducteur thermométrique résistif 12 adapté à détecter un rayonnement infrarouge LWIR. Le dispositif de détection 1 comporte ici une matrice de détecteurs thermiques 10 formant des pixels sensibles, dont un seul pixel est représenté. La structure d’encapsulation 20 définit une pluralité de cavités hermétiques 3 encapsulant chacune un unique détecteur thermique 10 (configuration dite PLP, pour Pixel Level Packaging , en anglais). Figure 2 is a schematic view, in cross section, of an exemplary detection device 1 according to one embodiment. In this example, the thermal detector 10 comprises a resistive thermometric transducer 12 adapted to detect infrared radiation LWIR. The detection device 1 here comprises a matrix of thermal detectors 10 forming sensitive pixels, of which only one pixel is represented. The encapsulation structure 20 defines a plurality of cavities hermetic 3 each encapsulating a single thermal detector 10 (so-called PLP configuration, for Pixel Level Packaging, in English).
[0031] On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel (C,U,Z), où le plan XY est sensiblement parallèle au plan d’un substrat de lecture du dispositif de détection 1, l’axe Z étant orienté suivant une direction sensiblement orthogonale au plan du substrat de lecture. Par ailleurs, les termes « inférieur » et « supérieur » s’entendent comme étant relatifs à un positionnement croissant lorsqu’on s’éloigne du substrat de lecture suivant la direction +Z.  For the rest of the description, a three-dimensional direct reference mark (C, U, Z) is defined here, in which the XY plane is substantially parallel to the plane of a reading substrate of the detection device 1, the Z axis. being oriented in a direction substantially orthogonal to the plane of the reading substrate. In addition, the terms "lower" and "higher" are understood to relate to an increasing position when moving away from the reading substrate in the + Z direction.
[0032] Le dispositif de détection 1 comporte un substrat de lecture 2, réalisé dans cet exemple à base de silicium, contenant un circuit électronique permettant la commande et la lecture du détecteur thermique 10. Le circuit de lecture se présente ici sous la forme d’un circuit intégré CMOS situé dans un substrat support. Il comporte des portions de lignes conductrices, par exemple métalliques, séparées les unes des autres par un matériau diélectrique, par exemple un matériau minéral à base de silicium tel qu’un oxyde de silicium SiOx, un nitrure de silicium SiNx, ou leurs alliages. Il peut également comporter des éléments électroniques actifs (non représentés), par exemple des diodes, transistors, condensateurs, résistances..., connectés par des interconnexions électriques au détecteur thermique 10 d’une part, et à un plot de connexion (non représenté) d’autre part, ce dernier étant destiné à relier électriquement le système de détection à un dispositif électronique externe. The detection device 1 comprises a reading substrate 2, made in this example based on silicon, containing an electronic circuit for controlling and reading the thermal detector 10. The reading circuit is here in the form of a CMOS integrated circuit located in a support substrate. It comprises portions of conductive lines, for example metallic, separated from each other by a dielectric material, for example a silicon-based inorganic material such as an SiOx silicon oxide, a silicon nitride SiN x , or their alloys . It may also comprise active electronic elements (not shown), for example diodes, transistors, capacitors, resistors ..., connected by electrical interconnections to the thermal detector 10 on the one hand, and to a connection pad (not shown ) on the other hand, the latter being intended to electrically connect the detection system to an external electronic device.
[0033] La face supérieure du substrat de lecture 2 peut être revêtue d’une couche de protection (non représentée) notamment lorsque des couches sacrificielles minérales sont utilisées lors de la réalisation de la membrane absorbante 11 et de la structure d’encapsulation 20, les couches sacrificielles minérales étant ensuite éliminées par attaque chimique en milieu acide. Elle peut recouvrir ou être recouverte par une couche réflectrice 14 disposée sous la membrane absorbante 11. Lorsqu’elle revêt la couche réflectrice 14, elle est réalisée en un matériau au moins partiellement transparent au rayonnement électromagnétique à détecter. La couche de protection présente une fonction d’arrêt de gravure, et est adaptée à assurer une protection du substrat de lecture et des couches diélectriques inter-métal réalisées en un matériau minéral vis-à-vis de l’attaque chimique mise en œuvre pour graver les couches sacrificielles minérales mentionnées précédemment. Cette couche de protection forme ainsi une couche hermétique et chimiquement inerte. Elle est électriquement isolante pour éviter tout court-circuit entre les portions de ligne métallique. Elle peut ainsi être réalisée en alumine Al203, voire en oxyde d’hafnium, entre autres. Elle peut présenter une épaisseur comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de nanomètres, par exemple comprise entre tonm et soonm, de préférence comprise entre tonm et 30nm. The upper face of the reading substrate 2 may be coated with a protective layer (not shown) in particular when mineral sacrificial layers are used during the production of the absorbent membrane 11 and the encapsulation structure 20, the mineral sacrificial layers being subsequently removed by etching in an acid medium. It can cover or be covered by a reflective layer 14 disposed under the absorbent membrane 11. When it covers the reflective layer 14, it is made of a material at least partially transparent to the electromagnetic radiation to be detected. The protective layer has an etch stop function, and is adapted to provide a protection of the reading substrate and the inter-metal dielectric layers made of a mineral material with respect to the chemical attack implemented for etch the mineral sacrificial layers mentioned above. This layer of protection thus forms a hermetic and chemically inert layer. It is electrically insulating to avoid any short circuit between the portions of the metal line. It can thus be made of Al 2 O 3 alumina, or even of hafnium oxide, among others. It may have a thickness of between a few tens and a few hundreds of nanometers, for example between tonm and soonm, preferably between tonm and 30 nm.
[0034] Le détecteur thermique to comporte une membrane absorbante n intégrant un transducteur thermométrique 12, par exemple un matériau thermistance tel que du silicium amorphe ou un oxyde de vanadium, thermiquement isolée du substrat de lecture 2. Pour cela, la membrane absorbante 11 est suspendue au-dessus du substrat de lecture par des piliers d’ancrage 13 et des bras d’isolation thermique (non représentés). Les piliers d’ancrage 13 sont électriquement conducteurs, et traversent localement la couche de protection pour assurer un contact électrique avec le circuit de lecture. La membrane absorbante 11 est espacée du substrat de lecture 2, et en particulier de la couche réflectrice 14, d’une distance non nulle. Cette distance est de préférence ajustée de manière à former une cavité interférentielle quart d’onde optimisant l’absorption du rayonnement électromagnétique à détecter par la membrane suspendue 11. La membrane absorbante 11 est espacée du substrat de lecture 2, et plus précisément du réflecteur 14, d’une distance typiquement comprise entre îpm et 5pm, de préférence 2pm, lorsque le détecteur thermique 10 est conçu pour la détection d’un rayonnement infrarouge compris dans le LWIR.  The thermal detector to comprises an absorbent membrane n incorporating a thermometric transducer 12, for example a thermistor material such as amorphous silicon or a vanadium oxide, thermally isolated from the reading substrate 2. For this, the absorbent membrane 11 is suspended above the reading substrate by anchoring pillars 13 and heat-insulating arms (not shown). The anchoring pillars 13 are electrically conductive, and pass locally through the protective layer to provide electrical contact with the readout circuit. The absorbent membrane 11 is spaced apart from the reading substrate 2, and in particular from the reflecting layer 14, by a non-zero distance. This distance is preferably adjusted so as to form a quarter wave interference cavity optimizing the absorption of the electromagnetic radiation to be detected by the suspended membrane 11. The absorbent membrane 11 is spaced apart from the reading substrate 2, and more precisely from the reflector 14 , a distance typically between 1pm and 5pm, preferably 2pm, when the thermal detector 10 is designed for the detection of an infrared radiation included in the LWIR.
[0035] Le dispositif de détection 1 comporte une structure d’encapsulation 20, ou capsule, qui définit, avec le substrat de lecture 2, une cavité hermétique 3 à l’intérieur de laquelle se trouve le détecteur thermique 10.  The detection device 1 comprises an encapsulation structure 20, or capsule, which defines, with the reading substrate 2, a sealed cavity 3 inside which the thermal detector 10 is located.
[0036] La structure d’encapsulation 20 comporte une couche mince d’encapsulation 21 formée d’une paroi supérieure 21.1 sensiblement plane qui s’étend au-dessus du détecteur thermique 10, à une distance non nulle de la membrane suspendue, par exemple comprise entre 0,5pm et 5pm, de préférence comprise entre 0,5pm et 3,5pm, de préférence égale à 1,5pm. Elle comporte en outre, dans cet exemple, une paroi latérale 21.2, éventuellement périphérique de manière à entourer le détecteur thermique 10 dans le plan (X,Y), qui s’étend continûment à partir de la paroi supérieure 21.1 et vient reposer localement sur le substrat de lecture 2. La couche mince d’encapsulation 21 s’étend donc dans cet exemple de manière continue au- dessus et autour du détecteur thermique to de manière à définir la cavité 3 avec le substrat de lecture 2. A titre d’exemple, la couche d’encapsulation 21 peut être réalisée en silicium amorphe et présenter une épaisseur comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, par exemple égale à o,8pm environ. The encapsulation structure 20 comprises a thin encapsulation layer 21 formed of a substantially flat upper wall 21.1 which extends above the thermal detector 10, at a non-zero distance from the suspended membrane, for example between 0.5pm and 5pm, preferably between 0.5pm and 3.5pm, preferably equal to 1.5pm. It further comprises, in this example, a side wall 21.2, possibly peripheral so as to surround the thermal detector 10 in the plane (X, Y), which extends continuously from the upper wall 21.1 and comes to rest locally on the reading substrate 2. The thin encapsulation layer 21 therefore extends in this example continuously above and around the thermal detector to define the cavity 3 with the reading substrate 2. For example, the encapsulation layer 21 may be made of amorphous silicon and have a thickness of between a few hundred nanometers and a few microns, for example equal to o, 8pm approximately.
[0037] La couche d’encapsulation 21 peut être revêtue d’une couche mince d’arrêt de gravure 23. Cette couche est avantageuse lorsque le matériau d’encapsulation est identique à celui de la couche de scellement 24. Elle peut cependant être omise lorsque les matériaux d’encapsulation et de scellement sont différents. Cette couche d’arrêt de gravure 23 peut s’étendre continûment sur la couche d’encapsulation 21, hormis au niveau de l’évent de libération 22, et être recouverte par la couche antireflet 25 et par la couche de scellement 24. Cette couche d’arrêt de gravure 23 est alors transparente au rayonnement électromagnétique. En variante, elle peut s’étendre essentiellement entre deux portions focalisatrices 30 adjacentes et non pas en regard des membranes absorbantes, et ainsi être recouverte principalement par la couche antireflet 25. Cette couche d’arrêt de gravure 23 peut présenter une épaisseur comprise entre tonm et toonm, par exemple égale à 2onm environ. Elle peut être réalisée en un oxyde ou nitrure de silicium dans le cas où les couches sacrificielles décrites plus loin sont de nature organique, ou en AIN, AI2O3, Hf02, entre autres, dans le cas où les couches sacrificielles sont minérales (par ex. en S1O2). The encapsulation layer 21 may be coated with a thin etching stop layer 23. This layer is advantageous when the encapsulation material is identical to that of the sealing layer 24. It may, however, be omitted. when the encapsulation and sealing materials are different. This etch stop layer 23 may extend continuously over the encapsulation layer 21, except at the release vent 22, and be covered by the antireflection layer 25 and the sealing layer 24. This layer etching stop 23 is then transparent to the electromagnetic radiation. Alternatively, it may extend substantially between two adjacent focusing portions 30 and not facing the absorbent membranes, and thus be covered mainly by the antireflection layer 25. This etching stop layer 23 may have a thickness between ton and toonm, for example equal to 2onm approximately. It may be made of an oxide or silicon nitride in the case where the sacrificial layers described below are of organic nature, or in AlN, AI 2 O 3 , Hf0 2 , inter alia, in the case where the sacrificial layers are mineral. (eg in S1O 2 ).
[0038] La couche mince d’encapsulation 21 comportant au moins un orifice traversant formant un évent de libération 22, la structure d’encapsulation 20 comporte au moins une couche de scellement 24, recouvrant au moins partiellement la couche mince d’encapsulation 21 de manière à obturer l’évent de libération 22, assurant ainsi l’herméticité de la cavité 3. La couche de scellement 24 est réalisée en au moins un matériau transparent au rayonnement électromagnétique à détecter. A titre d’exemple, la couche de scellement 24 peut être réalisée en germanium ou en silicium amorphe, voire en alliage de silicium et de germanium. Le matériau de scellement peut être identique au matériau d’encapsulation, mais il est de préférence distinct de ce dernier. Ainsi, la couche d’encapsulation 21 est de préférence, réalisée en silicium amorphe et la couche de scellement 24 en germanium. Le matériau de scellement présente de préférence un indice optique élevé à la longueur d’onde centrale de la bande spectrale de détection, par exemple un indice optique de 4 à la longueur d’onde de topm, comme c’est le cas du germanium. Par indice optique, on entend ici l’indice de réfraction du matériau. Comme détaillé plus loin, elle présente une épaisseur locale qui varie dans le plan XY entre une valeur haute et une valeur basse, de préférence nulle. La valeur haute peut être comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns. Elle est avantageusement supérieure ou égale à o,4pm, dans la mesure où la portion focalisatrice présente alors un effet optique de convergence du rayonnement incident, et permet d’obturer l’évent de libération. Elle peut être supérieure ou égale à i,ΐmhi, et de préférence est égale à i,6pm. Elle peut être inférieure ou égale à 3pm. Elle peut ainsi être comprise entre o,4pm et 3pm. The thin encapsulation layer 21 having at least one through orifice forming a release vent 22, the encapsulation structure 20 comprises at least one sealing layer 24, at least partially covering the thin encapsulation layer 21 of in order to seal the release vent 22, thus ensuring the hermeticity of the cavity 3. The sealing layer 24 is made of at least one material transparent to the electromagnetic radiation to be detected. For example, the sealing layer 24 may be made of germanium or amorphous silicon, or even alloy of silicon and germanium. The sealing material may be identical to, but preferably separate from, the encapsulating material. Thus, the encapsulation layer 21 is preferably made of amorphous silicon and the germanium seal layer 24. The sealing material preferably has a high optical index at the central wavelength of the detection spectral band, for example an optical index of 4 at the topm wavelength, as is the case with germanium. By optical index is meant here the refractive index of the material. As detailed below, it has a local thickness that varies in the XY plane between a high value and a low value, preferably zero. The high value can be between a few hundred nanometers and a few microns. It is advantageously greater than or equal to 0.4 pm, insofar as the focusing portion then has an optical effect of convergence of the incident radiation, and makes it possible to seal the release vent. It can be greater than or equal to i, ΐmhi, and preferably is equal to i, 6pm. It can be less than or equal to 3pm. It can thus be between 0, 4pm and 3pm.
[0039] La couche de scellement 24 peut être recouverte par une couche antireflet 25, par exemple une couche réalisée en ZnS. La couche antireflet 25 peut ainsi présenter une épaisseur comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, par exemple égale à i,2pm environ dans le cadre de la détection du rayonnement LWIR. La couche antireflet 25 peut présenter une épaisseur sensiblement constante, et recouvrir continûment la couche d’encapsulation 21 définissant les différentes cavités hermétiques 3 des détecteurs thermiques 10.  The sealing layer 24 may be covered by an antireflection layer 25, for example a layer made of ZnS. The antireflection layer 25 may thus have a thickness of between a few hundred nanometers and a few microns, for example equal to approximately 1, 2 μm in the context of the detection of LWIR radiation. The antireflection layer 25 may have a substantially constant thickness, and continuously cover the encapsulation layer 21 defining the various hermetic cavities 3 of the thermal detectors 10.
[0040] La couche de scellement 24 comporte une portion focalisatrice 30 ayant une fonction optique de focalisation du rayonnement électromagnétique incident en direction de la membrane absorbante 11. La portion focalisatrice 30 forme une lentille réfractive convergente par sa structuration telle que son épaisseur locale diminue latéralement, ici dans un plan parallèle au plan du substrat, à partir d’un axe optique D. Elle se distingue ainsi des réseaux à structuration sub-longueur d’onde comme dans l’exemple de l’art antérieur mentionné précédemment.  The sealing layer 24 comprises a focusing portion 30 having an optical focusing function of the incident electromagnetic radiation in the direction of the absorbent membrane 11. The focusing portion 30 forms a convergent refractive lens by its structure such that its local thickness decreases laterally. , here in a plane parallel to the plane of the substrate, from an optical axis D. It thus differs from subwavelength structured gratings as in the example of the prior art mentioned above.
[0041] La portion focalisatrice 30 est positionnée en regard de la membrane absorbante 11. De préférence, elle présente un axe optique D sensiblement parallèle à l’axe Z, et positionné de préférence sensiblement au centre de la membrane absorbante 11. L’axe optique D peut être décalé vis-à-vis du centre de la membrane, et/ou peut être orienté de manière inclinée vis-à-vis de l’axe Z, notamment pour les pixels sensibles situés en bord de la matrice et pour un dispositif de détection 1 à grand champ de vue. De préférence, elle présente une étendue surfacique dans le plan XY au moins égale à celle de la membrane absorbante 11. Son étendue surfacique peut être comprise entre celle de la membrane absorbante 11 et celle du pixel sensible Px. [0042] La portion focalisatrice 30 forme ainsi une structuration locale de la couche de scellement 24, dans le sens où elle présente une diminution latérale de son épaisseur locale, c’est-à-dire de sa dimension suivant l’axe Z, à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique D. Autrement dit, l’épaisseur locale diminue à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique D dans le plan XY, entre une valeur haute au niveau de l’axe optique D et une valeur basse, de préférence nulle. La portion focalisatrice 30 présente une continuité de matière. L’épaisseur locale diminue continûment entre une valeur haute à son sommet 33 (au niveau de l’axe optique D) et une valeur basse, de préférence nulle, à son extrémité périphérique 34. L’axe optique D peut également former un axe de symétrie de la portion focalisatrice 30. Il peut s’agir d’un axe de révolution lorsque la portion focalisatrice 30 présente une forme de dôme ou de calotte, d’un axe de symétrie de rotation d’ordre n lorsque la portion focalisatrice 30 présente une forme de polyèdre. Par symétrie de rotation d’ordre n, on entend une symétrie autour de l’axe optique D d’un angle égal à 36o°/n. Ainsi, dans le cas où la portion focalisatrice 30 présente une forme pyramidale, la symétrie de rotation est d’ordre 2 lorsque sa base 31 de la pyramide est rectangulaire, d’ordre 3 lorsqu’elle est triangulaire, et d’ordre 4 lorsqu’elle est carrée. The focusing portion 30 is positioned facing the absorbent membrane 11. Preferably, it has an optical axis D substantially parallel to the axis Z, and preferably positioned substantially in the center of the absorbent membrane 11. The axis optical D can be shifted with respect to the center of the membrane, and / or can be oriented in an inclined manner with respect to the Z axis, in particular for the sensitive pixels situated at the edge of the matrix and for a detection device 1 with a large field of view. Preferably, it has a surface area in the XY plane at least equal to that of the absorbent membrane 11. Its surface area can be between that of the absorbent membrane 11 and that of the sensitive pixel Px. The focusing portion 30 thus forms a local structuring of the sealing layer 24, in the sense that it has a lateral decrease in its local thickness, that is to say its dimension along the Z axis, to as the distance from the optical axis D. In other words, the local thickness decreases as one moves away from the optical axis D in the plane XY, between a high value at the level of the optical axis D and a low value, preferably zero. The focusing portion 30 has a continuity of matter. The local thickness decreases continuously between a high value at its apex 33 (at the optical axis D) and a low value, preferably zero, at its peripheral end 34. The optical axis D can also form an axis of symmetry of the focusing portion 30. It may be an axis of revolution when the focusing portion 30 has a dome-shaped or cap-like shape, an axis of rotation symmetry of order n when the focusing portion 30 presents a form of polyhedron. By symmetry of rotation of order n, we mean a symmetry around the optical axis D of an angle equal to 36o ° / n. Thus, in the case where the focusing portion 30 has a pyramidal shape, the rotational symmetry is of order 2 when its base 31 of the pyramid is rectangular, of order 3 when it is triangular, and of order 4 when it is square.
[0043] Elle comporte une base 31 qui repose sur la paroi supérieure 21.1 de la couche d’encapsulation 21 (ici via la couche d’arrêt 23) et obture avantageusement l’évent de libération 22, et une surface supérieure 32 qui s’étend suivant l’axe Z et définit l’épaisseur locale. La surface supérieure 32 présente un sommet 33 formé par une extrémité pointue ou un plateau. Au sommet 33, l’épaisseur locale de la portion focalisatrice 30 est maximale, et peut être comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, par exemple comprise entre o,4pm et 3pm environ, de préférence de l’ordre de i,6pm. La zone de la surface supérieure 32 reliant l’extrémité périphérique 34 de la base 31 au sommet 33 peut être formée d’une surface courbe dans le cas d’une portion focalisatrice 30 de forme conique de révolution, ou de plusieurs surfaces planes dans le cas d’une portion focalisatrice 30 de forme conique pyramidale. La surface supérieure 32 peut former, vis-à-vis de la base 31, un angle d’inclinaison a défini à partir de l’extrémité périphérique 34. De préférence, l’angle d’inclinaison a est compris entre 20° et 30°, permettant ainsi d’optimiser le taux d’absorption du rayonnement électromagnétique à détecter par la membrane absorbante 11. [0044] D’une manière générale, la portion focalisatrice 30 peut présenter une forme ellipsoïdale et/ou une forme de polyèdre. Elle peut ainsi présenter une forme de calotte ellipsoïdale à base 31 circulaire (calotte sphérique) ou ovale, éventuellement tronquée. Elle peut présenter une forme de cône de révolution ou un cône pyramidal, éventuellement tronqué. Ainsi, la surface supérieure 32 peut être courbe dans un plan passant par l’axe Z (calotte), être courbe dans un plan XY (cône de révolution) ou présenter plusieurs côtés plans (cône pyramidal). Le sommet 33 est dit tronqué lorsqu’il est formé par un plateau et non par une extrémité pointue ou sphérique. It comprises a base 31 which rests on the upper wall 21.1 of the encapsulation layer 21 (here via the stop layer 23) and advantageously closes the release vent 22, and an upper surface 32 which extends along the Z axis and defines the local thickness. The upper surface 32 has an apex 33 formed by a pointed end or a plate. At the top 33, the local thickness of the focusing portion 30 is maximum, and may be between a few hundred nanometers and a few microns, for example between o, 4pm and 3pm, preferably of the order of i, 6pm . The area of the upper surface 32 connecting the peripheral end 34 of the base 31 to the apex 33 may be formed of a curved surface in the case of a focusing portion 30 of conical shape of revolution, or of several flat surfaces in the case of a focusing portion 30 of conical pyramidal shape. The upper surface 32 may form, with respect to the base 31, an inclination angle a defined from the peripheral end 34. Preferably, the angle of inclination a is between 20 ° and 30 °. °, thus making it possible to optimize the absorption rate of the electromagnetic radiation to be detected by the absorbent membrane 11. In general, the focusing portion 30 may have an ellipsoidal shape and / or a polyhedron shape. It can thus have a shape of ellipsoidal cap 31 base circular (spherical cap) or oval, possibly truncated. It may have a cone of revolution shape or a pyramidal cone, possibly truncated. Thus, the upper surface 32 may be curved in a plane passing through the Z axis (cap), be curved in an XY plane (cone of revolution) or have several planar sides (pyramidal cone). The top 33 is said truncated when it is formed by a plate and not by a pointed or spherical end.
[0045] La fig.2 illustre un exemple de couche de scellement 24 dont la portion focalisatrice 30 présente une forme de cône tronqué. La base 31 de la portion focalisatrice 30 repose sur la couche d’encapsulation 21 et obture ici l’évent de libération 22. A ce titre, il est avantageux que l’évent de libération 22 soit situé au droit, c’est-à-dire en regard du sommet 33 de la portion focalisatrice 30 suivant l’axe Z, dans la mesure où l’épaisseur locale de celle-ci y est maximale, ce qui réduit les risques de défaut d’obturation de l’évent de libération 22. La surface supérieure 32 s’étend de manière sensiblement conique autour de l’axe optique D, aux incertitudes technologiques près. Notons à cet égard que les géométries représentées ici sont schématiques : une surface peut ainsi présenter dans la réalité une variation locale de forme liée aux incertitudes technologiques. De même, une arête ne présente généralement un angle marqué mais plutôt une forme légèrement arrondie.  Fig.2 illustrates an example of sealing layer 24 whose focusing portion 30 has a truncated cone shape. The base 31 of the focusing portion 30 rests on the encapsulation layer 21 and here closes the release vent 22. As such, it is advantageous for the release vent 22 to be located to the right, ie ie facing the top 33 of the focusing portion 30 along the Z axis, insofar as the local thickness thereof is maximum, which reduces the risk of shutter failure of the release vent 22. The upper surface 32 extends substantially conically around the optical axis D, to the technological uncertainties. Note in this respect that the geometries represented here are schematic: a surface can thus present in reality a local variation of shape related to technological uncertainties. Likewise, an edge generally has a sharp angle but rather a slightly rounded shape.
[0046] Par ailleurs, la portion focalisatrice 30 présente ici une étendue surfacique, dans le plan XY, sensiblement égale, voire légèrement inférieure à la surface p2 des pixels sensibles (p étant le pas des pixels sensibles), de sorte qu’elle est distincte de la portion focalisatrice 30 du pixel sensible voisin, comme il sera détaillé plus loin en référence à la fîg.5. Ainsi, la couche de scellement 24 peut être formée de plusieurs portions focalisatrices 30 distinctes les unes des autres. En variante (non représentée), les portions focalisatrices 30 peuvent être reliées les unes aux autres par une couche mince de liaison, qui s’étend entre les pixels sensibles, et présentent de préférence une épaisseur locale sensiblement constante. Enfin, la couche antireflet 25 revêt ici continûment la portion focalisatrice 30 de la couche de scellement 24. Elle peut revêtir continûment les différentes portions focalisatrices 30 de la couche de scellement 24, ou être formée de plusieurs portions antireflet distinctes les unes des autres, à raison d’une portion antireflet par pixel sensible. Furthermore, the focusing portion 30 here has a surface area, in the XY plane, substantially equal to or even slightly smaller than the surface p 2 of the sensitive pixels (p being the pitch of the sensitive pixels), so that it is distinct from the focusing portion 30 of the neighboring sensitive pixel, as will be detailed below with reference to FIG. Thus, the sealing layer 24 may be formed of several focusing portions 30 distinct from each other. Alternatively (not shown), the focusing portions 30 may be connected to each other by a thin bonding layer, which extends between the sensitive pixels, and preferably has a substantially constant local thickness. Finally, the antireflection layer 25 here continuously covers the focusing portion 30 of the sealing layer 24. It can coat the different focusing portions continuously. 30 of the sealing layer 24, or be formed of several antireflection portions separate from each other, at a proportion of anti-reflective portion per pixel sensitive.
[0047] Les figures 3A à 3C sont des vues de dessus, schématiques et partielles, de différents exemples de pixels sensibles Px comportant chacun une portion focalisatrice 30. Dans ces exemples, les pixels sensibles Px sont répartis en matrice au pas p. Les portions focalisatrices 30 présentent ici une étendue surfacique inférieure à celle p2 des pixels sensibles notés Px, de sorte qu’elles sont distinctes les unes des autres. La fig.sA illustre des portions focalisatrices 30 pyramidales tronquées à base 31 carrée. La fîg.3B illustre des portions focalisatrices 30 coniques de révolution à base 31 circulaire. Et la fig.3C illustre des portions focalisatrices 30 à forme de calotte sphérique. Ces formes géométriques sont données ici à titre illustratif, et d’autres formes sont possibles. FIGS. 3A to 3C are diagrammatic and partial top views of different examples of sensitive pixels Px each comprising a focusing portion 30. In these examples, the sensitive pixels Px are distributed in matrix at step p. The focusing portions 30 have here a surface area smaller than the p 2 of the sensitive pixels noted Px, so that they are distinct from each other. FigsA illustrates truncated pyramidal focus portions with a square base. Fig.3B illustrates tapered focusing portions of circular circular base revolution. And Fig.3C illustrates focusing portions 30 spherical cap shaped. These geometric shapes are given here for illustrative purposes, and other forms are possible.
[0048] A ce titre, la figure 4 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un autre exemple de portion focalisatrice 30, par exemple réalisée par lithographie en niveaux de gris. La figure est bien entendu schématique : les marches sont ici représentées à angles droits, alors que, dans les faits, elles sont plutôt localement arrondies. Par souci de clarté, la partie obturant l’évent de libération 22 n’est pas représentée. La portion focalisatrice 30 présente une forme de cône de révolution ou de cône pyramidal, dont la surface supérieure est formée d’une pluralité de marches d’escalier 35. Les marches 35 peuvent ainsi être circulaires (cône de révolution) ou polygonales (cône pyramidal). La hauteur de chaque marche, suivant l’axe Z, est très inférieure à la longueur d’onde centrale de la bande spectrale de détection. A titre d’exemple, elle peut être comprise entre 2onm et toonm environ, ce qui est très inférieur à la longueur d’onde centrale Ac de 10 pm dans le cas de la bande spectrale de détection LWIR. Ainsi, la variation latérale d’épaisseur locale de la portion focalisatrice 30 est optiquement continue vis-à-vis du rayonnement électromagnétique à détecter.  As such, Figure 4 is a sectional view, schematic and partial, of another example of a focusing portion 30, for example made by grayscale lithography. The figure is of course schematic: the steps here are represented at right angles, whereas, in fact, they are rather locally rounded. For the sake of clarity, the portion closing the release vent 22 is not shown. The focusing portion 30 has a shape of cone of revolution or pyramidal cone, the upper surface of which is formed of a plurality of stair steps 35. The steps 35 can thus be circular (cone of revolution) or polygonal (pyramidal cone ). The height of each step, along the Z axis, is much lower than the central wavelength of the spectral detection band. By way of example, it may be between about 2 μm and about 10 μm, which is much lower than the central wavelength Ac of 10 μm in the case of the LWIR detection spectral band. Thus, the lateral variation in local thickness of the focusing portion 30 is optically continuous vis-à-vis the electromagnetic radiation to be detected.
[0049] Par ailleurs, les inventeurs ont constaté que le taux d’absorption du rayonnement électromagnétique à détecter dépend d’un rayon de courbure moyen associé à la portion focalisatrice 30. Le rayon de courbure moyen peut être défini comme étant le rayon d’une calotte sphérique minimisant la distance locale avec la surface supérieure 32, comme l’illustre la fîg.4. Ainsi, à titre illustratif, on considère une membrane absorbante 11 d’une surface όmhicόmhi, positionnée à 2pm du réflecteur 14, et distante de i,5mhi de la paroi supérieure 21.1 d’encapsulation. Cette dernière est réalisée en silicium amorphe d’une épaisseur de o,8pm, la portion focalisatrice 30 est de type calotte sphérique à étendue surfacique I2pmxi2pm et réalisée en germanium, et la couche antireflet 25 est du ZnS d’une épaisseur de i,2pm. En l’absence de la portion focalisatrice 30 de la couche de scellement 24, le taux d’absorption est de l’ordre de 18%. Or, les inventeurs ont constaté qu’il augmente avec le rayon de courbure. Il est supérieur à la valeur de référence à partir d’un rayon de courbure de 8pm environ, et atteint 35,5% lorsque le rayon de courbure est égal à i2pm environ. Cela correspond à une épaisseur locale maximale de germanium égale à i,όmhi environ, ce qui permet en outre d’assurer une obturation efficace de l’évent de libération 22. Ainsi, le rayon de courbure moyen r est avantageusement compris entre 8pm et 16 pm dans le cas d’un pas des pixels sensibles de l’ordre de I2pm environ. D’une manière générale, un ratio r/p entre le rayon de courbure moyen r et le pas p des pixels sensibles est de préférence supérieur ou égal à 0,5, et de préférence compris entre 0,5 et 1,5. Moreover, the inventors have found that the absorption rate of the electromagnetic radiation to be detected depends on a mean radius of curvature associated with the focusing portion 30. The average radius of curvature can be defined as being the radius of curvature. a spherical cap minimizing the local distance with the upper surface 32, as illustrated in FIG. Thus, by way of illustration, an absorbent membrane 11 having a surface όmhicόmhi, positioned at 2 μm from reflector 14, and distant i, 5mhi from the upper wall 21.1 encapsulation. The latter is made of amorphous silicon with a thickness of 0.8 pm, the focusing portion 30 is spherical cap type surface area I2pmxi2pm and made of germanium, and the antireflection layer 25 is ZnS with a thickness of i, 2pm . In the absence of the focusing portion 30 of the sealing layer 24, the absorption rate is of the order of 18%. However, the inventors have found that it increases with the radius of curvature. It is greater than the reference value from a radius of curvature of about 8pm, and reaches 35.5% when the radius of curvature is about i2pm. This corresponds to a maximum local thickness of germanium equal to i, όmhi approximately, which further allows to ensure an effective closure of the release vent 22. Thus, the average radius of curvature r is advantageously between 8pm and 16 pm in the case of a step of the sensitive pixels of the order of approximately I2pm. In general, a ratio r / p between the average radius of curvature r and the pitch p of the sensitive pixels is preferably greater than or equal to 0.5, and preferably between 0.5 and 1.5.
[0050] La figure 5 est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un exemple de dispositif de détection 1 qui diffère essentiellement de celui illustré sur la fig.2 en ce que la structure d’encapsulation 20 définit une même cavité hermétique 3 dans laquelle sont situés plusieurs détecteurs thermiques 10. Un exemple d’une telle configuration est décrit notamment dans le document EP3067674.  FIG. 5 is a schematic and partial sectional view of an exemplary detection device 1 which differs essentially from that illustrated in FIG. 2 in that the encapsulation structure 20 defines the same hermetic cavity. 3 in which are located several thermal detectors 10. An example of such a configuration is described in particular in document EP3067674.
[0051] Dans cet exemple, la couche de scellement 24 est formée de plusieurs portions focalisatrices 30 distinctes les unes des autres, c’est-à-dire disjointes. En variante (non représentée), comme mentionné précédemment, les portions focalisatrices 30 peuvent être jointes, c’est-à-dire être physiquement reliées deux à deux par une zone de liaison réalisée en le même matériau de scellement. L’épaisseur locale de la couche de scellement 24 est alors maximale au niveau des sommets 33 des portions focalisatrices 30 et minimale au niveau des zones de liaison. Une même couche antireflet 25 revêt ici de manière continue les différentes portions focalisatrices 30.  In this example, the sealing layer 24 is formed of several focusing portions 30 separate from each other, that is to say disjoined. Alternatively (not shown), as mentioned above, the focusing portions 30 can be joined, that is to say, be physically connected in pairs by a bonding zone made of the same sealing material. The local thickness of the sealing layer 24 is then maximum at the vertices 33 of the focusing portions 30 and minimum at the connection areas. A same antireflection layer 25 here continuously covers the different focusing portions 30.
[0052] Les inventeurs ont constaté que le fait que les portions focalisatrices 30 soient distinctes est avantageux pour la tenue mécanique de la structure d’encapsulation 20, notamment lorsque le matériau de scellement (par ex. à base de germanium) est différent de celui d’encapsulation (par ex. à base de silicium), et notamment lorsque la structure d’encapsulation 20 présente une configuration à plusieurs détecteurs dans une même cavité. En effet, lors du procédé de fabrication, la structure d’encapsulation 20 peut être soumise à une ou plusieurs montées en température. Or, elle peut alors subir des contraintes mécaniques susceptibles de fragiliser sa tenue mécanique du fait de la différence de coefficients de dilatation thermique entre les matériaux de scellement et d’encapsulation. Les inventeurs ont ainsi constaté que, lorsque les portions focalisatrices 30 sont distinctes, la tenue mécanique de la structure d’encapsulation 20 est améliorée, et donc l’herméticité de la cavité 3 est préservée. The inventors have found that the fact that the focussing portions 30 are distinct is advantageous for the mechanical strength of the encapsulation structure 20, especially when the sealing material (for example based on germanium) is different from that encapsulation (eg silicon-based), and particularly when the encapsulation structure 20 has a multi-detector configuration in the same cavity. Indeed, during the manufacturing process, the encapsulation structure 20 may be subjected to one or more temperature rises. However, it can then undergo mechanical stresses likely to weaken its mechanical strength due to the difference in coefficients of thermal expansion between sealing materials and encapsulation. The inventors have thus found that, when the focusing portions 30 are distinct, the mechanical strength of the encapsulation structure 20 is improved, and thus the hermeticity of the cavity 3 is preserved.
[0053] Par ailleurs, il est avantageux que la couche de scellement 24 soit réalisée en un matériau à base de germanium, par exemple en germanium dont l’indice optique est de 4 à la longueur d’onde de iopm environ. En effet, la portion focalisatrice 30 forme une lentille réfractive convergente dont la distance focale est diminuée par rapport à celle de l’exemple de l’art antérieur mentionné précédemment. Ainsi, la partie supérieure 21.1 de la couche d’encapsulation 21 peut être placée à une distance faible vis-à-vis de la membrane absorbante 11, par exemple une distance comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, par exemple comprise entre 0,5pm et 5pm, de préférence comprise entre 0,5pm et 2pm, par exemple égale à 1,5pm environ. Ainsi, la distance totale séparant la partie supérieure 21.1 de la couche d’encapsulation 21 vis-à-vis du substrat de lecture 2 est réduite, ce qui améliore la tenue mécanique de la structure d’encapsulation 20 d’une part, et réduit le temps nécessaire à l’évacuation de couches sacrificielles au travers de l’évent de libération 22 d’autre part. La couche de scellement 24 peut également être réalisée en le même matériau que la couche d’encapsulation 21, par exemple en silicium amorphe. Dans ce cas, la valeur haute de l’épaisseur locale de la portion focalisatrice 30 est de préférence de l’ordre de 9pm.  Furthermore, it is advantageous that the sealing layer 24 is made of a germanium-based material, for example germanium whose optical index is 4 at the wavelength of approximately iopm. Indeed, the focusing portion 30 forms a convergent refractive lens whose focal length is decreased compared to that of the example of the prior art mentioned above. Thus, the upper portion 21.1 of the encapsulation layer 21 may be placed at a small distance from the absorbent membrane 11, for example a distance of between a few hundred nanometers and a few microns, for example between 0 , 5pm and 5pm, preferably between 0.5pm and 2pm, for example equal to about 1.5pm. Thus, the total distance separating the upper portion 21.1 of the encapsulation layer 21 from the reading substrate 2 is reduced, which improves the mechanical strength of the encapsulation structure 20 on the one hand, and reduces the time required for the evacuation of sacrificial layers through the release vent 22 on the other hand. The sealing layer 24 may also be made of the same material as the encapsulation layer 21, for example of amorphous silicon. In this case, the high value of the local thickness of the focusing portion 30 is preferably of the order of 9 μm.
[0054] Ainsi, le dispositif de détection 1 comporte une couche de scellement 24 qui présente une fonction mécanique d’obturation de l’évent de libération 22 et une fonction optique de focalisation du rayonnement électromagnétique à détection en direction de la membrane absorbante 11. A la différence de l’exemple de l’art antérieur décrit précédemment, la portion focalisatrice 30 de la couche de scellement 24 forme une lentille convergente réfractive par sa structuration dans laquelle elle présente une épaisseur locale qui diminue latéralement à mesure que l’on s’éloigne son axe optique, ce qui permet de diminuer la complexité du procédé de fabrication. En effet, elle n’est donc pas formée d’une pluralité de motifs de dimensions sub-longueur d’onde dont la réalisation peut rendre particulièrement complexe le procédé de fabrication. De plus, les risques de rupture d’herméticité de la cavité 3 sont réduits dans la mesure où la portion focalisatrice 30 ne comporte pas de motifs susceptibles d’être traversants comme dans l’exemple de l’art antérieur. De plus, le taux d’absorption de la membrane absorbante 11 peut être amélioré lorsque la portion focalisatrice 30 présente un rayon de courbure moyen satisfaisant. Enfin, la distance entre la membrane absorbante et la couche d’encapsulation est réduite, notamment par rapport à l’exemple de l’art antérieur mentionné précédemment, ce qui permet d’améliorer la tenue mécanique de la structure d’encapsulation. Thus, the detection device 1 comprises a sealing layer 24 which has a mechanical shutter function of the release vent 22 and an optical focusing function of the electromagnetic detection radiation in the direction of the absorbent membrane 11. Unlike the example of the prior art described above, the focusing portion 30 of the sealing layer 24 forms a convergent refractive lens by its structure in which it has a local thickness which decreases laterally as its optical axis is moved away, which makes it possible to reduce the complexity of the manufacturing process. Indeed, it is not formed of a plurality of subwavelength-sized patterns whose realization can make the manufacturing process particularly complex. In addition, the risks of hermetic rupture of the cavity 3 are reduced insofar as the focusing portion 30 does not have patterns that may be through as in the example of the prior art. In addition, the absorption rate of the absorbent membrane 11 can be improved when the focusing portion 30 has a satisfactory mean radius of curvature. Finally, the distance between the absorbent membrane and the encapsulation layer is reduced, particularly with respect to the example of the prior art mentioned above, which improves the mechanical strength of the encapsulation structure.
[0055] Les figures 6A à 6G illustrent différentes étapes d’un procédé de fabrication du dispositif de détection t représenté sur la fig.2. FIGS. 6A to 6G illustrate various steps of a manufacturing method of the detection device t represented in FIG.
[0056] En référence à la fig.6A, on réalise, sur un substrat fonctionnalisé 2 contenant un circuit de lecture (non représenté), une matrice de détecteurs thermiques io, connectés chacun au circuit de lecture CMOS. Les détecteurs thermiques to sont ici des microbolomètres comportant chacun une membrane n apte à absorber le rayonnement électromagnétique à détecter, suspendue au-dessus du substrat de lecture 2 et isolée thermiquement de celui-ci par des piliers d’ancrage 13 et des bras de maintien et d’isolation thermique (non représentés). L’obtention de membranes absorbantes 11 est classiquement obtenue par des techniques de micro-usinage de surface consistant à réaliser les membranes absorbantes 11 sur une première couche sacrificielle 41 qui est éliminée en fin de procédé. Chaque membrane absorbante 11 comporte en outre un transducteur thermométrique 12, par exemple un matériau thermistance relié au circuit de lecture CMOS par des connexions électriques prévues dans les piliers d’ancrage 13. Par ailleurs, une couche réflectrice 14 repose sur la surface supérieure du substrat de lecture 2, située en regard de la membrane absorbante 11. Des portions d’accroche (non représentées) peuvent également reposer sur la surface supérieure du substrat de lecture 2, par exemple des portions d’accroche sur lesquelles la paroi latérale 21.2 de la couche mince d’encapsulation 21 est destinée à reposer, et des portions d’accroche sur lesquels reposent les piliers d’ancrage 13. With reference to FIG. 6A, on a functionalized substrate 2 containing a read circuit (not shown), a matrix of thermal detectors 10, each connected to the CMOS reading circuit, is provided. The thermal detectors to here are microbolometers each comprising a membrane n capable of absorbing the electromagnetic radiation to be detected, suspended above the reading substrate 2 and thermally insulated therefrom by anchoring pillars 13 and holding arms and thermal insulation (not shown). Obtaining absorbent membranes 11 is conventionally obtained by surface micromachining techniques consisting in producing the absorbent membranes 11 on a first sacrificial layer 41 which is eliminated at the end of the process. Each absorbent membrane 11 further comprises a thermometric transducer 12, for example a thermistor material connected to the CMOS reading circuit by electrical connections provided in the anchoring pillars 13. Moreover, a reflective layer 14 rests on the upper surface of the substrate 2, located opposite the absorbent membrane 11. The attachment portions (not shown) can also rest on the upper surface of the reading substrate 2, for example attachment portions on which the side wall 21.2 of the thin layer of encapsulation 21 is intended to rest, and attachment portions on which rest the anchoring pillars 13.
[0057] En référence à la fig.6B, on réalise la couche mince d’encapsulation 21 de la structure d’encapsulation 20. Pour cela, on dépose une deuxième couche sacrificielle 42, préférentiellement de même nature que la première couche sacrificielle 41, par exemple en polyimide ou en un oxyde de silicium. La couche sacrificielle 42 recouvre la couche sacrificielle 41 ainsi que la membrane absorbante 11 et les piliers d’ancrage 13. Par des techniques classiques de photolithographie, on grave ensuite localement les couches sacrificielles 41, 42 jusqu’à la surface du substrat de lecture 2 (ou jusqu’aux portions d’accroche mentionnées précédemment). Les zones gravées peuvent prendre la forme de tranchées de périmètre continu et fermé entourant un ou plusieurs détecteurs thermiques 10, ou peuvent prendre la forme d’échancrures localisées entre les détecteurs thermiques 10. On procède ensuite au dépôt conforme de la couche mince d’encapsulation 21, ici de silicium amorphe, qui recouvre à la fois la surface supérieure de la couche sacrificielle 42 et les flancs des tranchées, par exemple par un dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour Chemical Vapor Déposition, en anglais). La couche mince d’encapsulation 21 comprend une partie supérieure 21.1 qui s’étend au-dessus et à distance de la membrane absorbante 11, et une partie latérale 21.2 qui entoure dans le plan XY de manière continue un ou plusieurs détecteurs thermiques 10.  With reference to FIG. 6B, the thin encapsulation layer 21 of the encapsulation structure 20 is produced. For this, a second sacrificial layer 42 is deposited, preferably of the same nature as the first sacrificial layer 41. for example polyimide or a silicon oxide. The sacrificial layer 42 covers the sacrificial layer 41 as well as the absorbent membrane 11 and the anchoring pillars 13. By conventional photolithography techniques, the sacrificial layers 41, 42 are then etched to the surface of the reading substrate 2 locally. (or up to the grip portions mentioned previously). The etched areas may take the form of continuous and closed perimeter trenches surrounding one or more thermal detectors 10, or may take the form of indentations located between the thermal detectors 10. The conformal deposition of the thin encapsulation layer is then carried out. 21, here amorphous silicon, which covers both the upper surface of the sacrificial layer 42 and the sides of the trenches, for example by a chemical vapor deposition (CVD for Chemical Vapor Deposition, in English). The thin encapsulation layer 21 comprises an upper portion 21.1 which extends above and away from the absorbent membrane 11, and a lateral portion 21.2 which continuously surrounds in the XY plane one or more thermal detectors 10.
[0058] On dépose ensuite une couche mince d’arrêt de gravure 23 sur la face supérieure de la couche mince d’encapsulation 21. La couche d’arrêt 23 peut ainsi être une couche de HfOa, d’AlN ou d’Al203 dans le cas de couches sacrificielles minérales, d’une épaisseur par exemple inférieure ou égale à 2onm environ de manière à limiter son impact sur la transmission du rayonnement électromagnétique à détecter. Dans cet exemple, la couche d’arrêt 23 s’étend sur toute la face supérieure de la couche d’encapsulation 21, mais, en variante, elle peut être gravée localement pour ne garder que des portions situées au niveau des parties latérales 21.2 de la couche d’encapsulation 21. [0058] One then deposits a thin layer of etch stop 23 on the upper surface of the encapsulating thin film 21. The barrier layer 23 may thus be a layer of a HfO, AlN or Al 2 0 3 in the case of inorganic sacrificial layers, of a thickness for example less than or equal to approximately 2 μm so as to limit its impact on the transmission of the electromagnetic radiation to be detected. In this example, the barrier layer 23 extends over the entire upper face of the encapsulation layer 21, but, alternatively, it can be etched locally to keep only portions located at the side portions 21.2 of the encapsulation layer 21.
[0059] On réalise ensuite une gravure localisée de la couche d’encapsulation 21 et ici de la couche d’arrêt 23, de manière à réaliser des orifices traversants formant les évents de libération 22. Chaque évent de libération 22 est ici avantageusement positionné en regard du centre d’une membrane absorbante 11, c’est-à-dire dans une zone dans laquelle la portion focalisatrice 30 est destinée à présenter une épaisseur locale maximale. La membrane absorbante 11 peut alors être structurée de manière à présenter un orifice traversant (non représenté) situé en regard de l’évent de libération 22, comme décrit dans le document EP3067675. Localized etching is then carried out of the encapsulation layer 21 and here of the barrier layer 23, so as to make through orifices forming the release vents 22. Each release vent 22 is advantageously positioned here. view of the center of an absorbent membrane 11, that is to say in a zone in which the focusing portion 30 is intended to have a maximum local thickness. The absorbent membrane 11 may then be structured to have a through hole (not shown) facing the release vent 22, as described in EP3067675.
[0060] En référence à la fig.6C, on réalise l’élimination des différentes couches sacrificielles 41, 42, par exemple par gravure sèche sous plasma d’oxygène avec apport éventuel de N2 et de CF4 dans le cas de couches sacrificielles organiques, ou par gravure humide en HF vapeur dans le cas de couches sacrificielles minérales, à travers les différents d’évents de libération 22, de manière à mettre en suspension la membrane absorbante 11 de chaque détecteur thermique 10. On réalise la mise sous vide ou sous pression réduite du dispositif de détection 1.  With reference to FIG. 6C, the various sacrificial layers 41, 42 are eliminated, for example by dry etching under oxygen plasma with possible addition of N 2 and CF 4 in the case of organic sacrificial layers, or by wet steam HF etching in the case of mineral sacrificial layers, through the different release vents 22, so as to suspend the absorbent membrane 11 of each thermal detector 10. The vacuum is carried out or under reduced pressure of the detection device 1.
[0061] On dépose ensuite la couche mince de scellement 24 sur la couche d’encapsulation 21, de manière à obturer l’évent de libération 22. La cavité 3 est alors sous vide ou sous pression réduite, et est rendue hermétique par la couche de scellement 24. La couche de scellement 24 est réalisée en un matériau à haut indice optique, par exemple du germanium. Son épaisseur est ici ajustée de manière à être au moins égale à l’épaisseur locale maximale de la portion focalisatrice 30, par exemple ici i,όmhi environ.  Then depositing the thin sealing layer 24 on the encapsulation layer 21, so as to close the release vent 22. The cavity 3 is then under vacuum or under reduced pressure, and is sealed by the layer The sealing layer 24 is made of a material with a high optical index, for example germanium. Its thickness is here adjusted so as to be at least equal to the maximum local thickness of the focusing portion 30, for example here i, όmhi approximately.
[0062] En référence à la fig.6D, on dépose une couche de résine photosensible destinée à définir ultérieurement, par photolithographie et gravure, la forme géométrique désirée des portions focalisatrices 30 de la couche de scellement 24. La forme géométrique désirée est la forme ellipsoïdale et/ou polyédrique mentionnée précédemment. La résine photosensible est un matériau dont la solubilité à un solvant développeur varie sous l’effet d’un rayonnement d’insolation qui lui est appliqué, ici dans le cadre d’une étape de photolithographie. La résine photosensible est ici une résine positive. Elle est déposée de manière à recouvrir continûment la couche de scellement 24, et présente une épaisseur ajustée en fonction de l’épaisseur locale maximale désirée des portions focalisatrices 30. La résine photosensible est ensuite insolée et développée de manière à former des plots photosensibles 43 distincts, positionnés dans les zones où les portions focalisatrices 30 sont destinées à être situées. Les plots photosensibles 43 présentent des dimensions initiales préalablement ajustées de manière à obtenir ensuite une forme géométrique finale correspondant à la forme géométrique voulue des portions focalisatrices 30. [0063] En référence à la fîg.6E, on réalise ensuite le fluage des plots photosensibles 43, de manière à ce qu’ils présentent la forme géométrique finale voulue. Ainsi, les flancs des plots photosensibles 43 s’inclinent suivant l’angle d’inclinaison voulu. L’angle d’inclinaison peut ainsi être obtenu en ajustant les conditions de fluage, notamment la température et la durée de recuit. Les plots photosensibles 43 peuvent présenter alors une forme géométrique finale (épaisseur locale, angle d’inclinaison, plateau, etc...) sensiblement identique à la forme géométrique voulue des portions focalisatrices 30, en fonction de la sélectivité de la gravure. Les conditions de fluage pour obtenir la forme géométrique finale désirée sont connues de l’homme du métier, et peuvent correspondre au procédé décrit dans le document WO2015/107202 dans le cas où les plots photosensibles 43 sont reliés les uns aux autres par une couche de faible épaisseur. En variante, la forme géométrique finale des plots photosensibles 43 peut être obtenue au moyen d’un masque à niveaux de gris, selon des techniques de la microélectronique connues de l’homme du métier. D’autres techniques classiques de la microélectronique peuvent être utilisées, comme la lithographie par nano-impression, par ex. décrite dans le document US5772905. With reference to FIG. 6D, a photoresist layer is deposited for subsequently defining, by photolithography and etching, the desired geometrical shape of the focusing portions 30 of the sealing layer 24. The desired geometric shape is the shape ellipsoidal and / or polyhedral mentioned above. The photosensitive resin is a material whose solubility to a developer solvent varies under the effect of insolation radiation applied to it, here in the context of a photolithography step. The photosensitive resin is here a positive resin. It is deposited so as to continuously cover the sealing layer 24, and has a thickness adjusted according to the desired maximum local thickness of the focusing portions 30. The photoresist is then insolated and developed so as to form separate photosensitive pads 43 positioned in the areas where the focusing portions 30 are intended to be located. The photosensitive pads 43 have initial dimensions previously adjusted so as to then obtain a final geometric shape corresponding to the desired geometrical shape of the focusing portions 30. With reference to FIG. 6E, the creeping of the photosensitive pads 43 is then carried out so that they have the desired final geometrical shape. Thus, the sides of the photosensitive pads 43 incline according to the desired angle of inclination. The angle of inclination can thus be obtained by adjusting the creep conditions, in particular the temperature and the annealing time. The photosensitive pads 43 may then have a final geometric shape (local thickness, angle of inclination, plateau, etc ...) substantially identical to the desired geometric shape of the focusing portions 30, depending on the selectivity of the etching. The creep conditions for obtaining the desired final geometrical shape are known to those skilled in the art, and may correspond to the process described in document WO2015 / 107202 in the case where the photosensitive pads 43 are connected to each other by a layer of thin. As a variant, the final geometric shape of the photosensitive blocks 43 may be obtained by means of a mask with gray levels, according to techniques of microelectronics known to those skilled in the art. Other conventional techniques of microelectronics can be used, such as nano-printing lithography, e.g. described in US5772905.
[0064] En référence à la fig.6F, la couche de scellement 24 est gravée, et reproduit ainsi la forme géométrique finale des plots photosensibles, de sorte que l’on obtient alors des portions focalisatrices 30 d’une forme géométrique sensiblement identique. La couche d’arrêt de gravure 23 est avantageuse lorsque les matériaux de scellement et d’encapsulation sont identiques, par exemple du silicium amorphe. Elle peut être omise lorsque la couche d’encapsulation 21 est réalisée en silicium amorphe et la couche de scellement 24 en germanium. Dans cet exemple, les portions focalisatrices 30 sont avantageusement distinctes les unes des autres, permettant ainsi d’améliorer la tenue mécanique de la structure d’encapsulation 20.  Referring to Fig.6F, the sealing layer 24 is etched, and thus reproduces the final geometric shape of the photosensitive pads, so that we obtain focusing portions 30 of a substantially identical geometric shape. The etch stop layer 23 is advantageous when the sealing and encapsulating materials are identical, for example amorphous silicon. It can be omitted when the encapsulation layer 21 is made of amorphous silicon and the germanium seal layer 24. In this example, the focusing portions 30 are advantageously distinct from one another, thus making it possible to improve the mechanical strength of the encapsulation structure 20.
[0065] En référence à la fîg.6G, on peut ensuite déposer une couche antireflet 25, par exemple réalisée en ZnS ou en carbone amorphe, et présentant une épaisseur par exemple égale à i,2pm environ dans le cas du ZnS. On obtient ainsi un dispositif de détection 1 comportant des portions 30 de couche mince assurant le scellement des évents de libération 22 d’une part, et la focalisation du rayonnement électromagnétique à détecter en direction de la membrane absorbante 11 d’autre part. Les portions focalisatrices 30 forment des lentilles convergentes réfractives. [0066] Ainsi, comme mentionné précédemment, le procédé de fabrication de la portion focalisatrice 30 est simplifié par rapport à celui de l’exemple de l’art antérieur mentionné précédemment dans la mesure où la portion focalisatrice 30 relève de l’optique réfractive et non pas de l’optique des réseaux. En effet, la forme géométrique des portions focalisatrices 30 peut être définie simplement par les techniques classiques de la microélectronique, telles que le fluage, la lithographie à niveaux de gris, la lithographie par nano-impression, voire la gravure anisotrope de la couche de scellement 24. Il n’est pas nécessaire de réaliser des motifs réguliers dont les dimensions sont sub-longueur d’onde. With reference to FIG. 6G, it is then possible to deposit an antireflection layer 25, for example made of ZnS or of amorphous carbon, and having a thickness for example equal to approximately i, 2 μm in the case of ZnS. A detection device 1 is thus obtained comprising thin-film portions 30 for sealing the release vents 22 on the one hand, and the focusing of the electromagnetic radiation to be detected in the direction of the absorbent membrane 11 on the other hand. Focusing portions 30 form refractive convergent lenses. Thus, as mentioned above, the method of manufacturing the focusing portion 30 is simplified compared to that of the example of the prior art mentioned above insofar as the focusing portion 30 is refractive optics and not the optics of networks. Indeed, the geometric shape of the focusing portions 30 can be defined simply by conventional techniques of microelectronics, such as creep, grayscale lithography, nano-printing lithography, or even anisotropic etching of the sealing layer 24. It is not necessary to make regular patterns whose dimensions are sub-wavelength.
[0067] Des modes de réalisation particuliers viennent d’être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l’homme du métier. Specific embodiments have just been described. Various variations and modifications will occur to those skilled in the art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection (1) d’un rayonnement électromagnétique, comportant : o un substrat de lecture (2) ; A device (1) for detecting electromagnetic radiation, comprising: a read substrate (2);
o une pluralité de détecteurs thermiques (10), comportant chacun une membrane absorbante (11) isolée thermiquement du substrat de lecture (2) ; a plurality of thermal detectors (10), each comprising an absorbing membrane (11) thermally insulated from the reading substrate (2);
o une structure d’encapsulation (20) définissant avec le substrat une cavité (3) dans laquelle est située la pluralité de détecteurs thermiques (10), comportant :an encapsulation structure (20) defining with the substrate a cavity (3) in which the plurality of thermal detectors (10) is located, comprising:
• une couche mince d’encapsulation (21) s’étendant au-dessus du détecteur thermique (10), et comportant au moins un orifice traversant dit évent de libération (22) ; A thin encapsulation layer (21) extending above the thermal detector (10), and comprising at least one through orifice, said release vent (22);
• une couche mince de scellement (24) recouvrant la couche d’encapsulation (21) et obturant l’évent de libération (22), comportant une portion focalisatrice (30) située en regard de la membrane absorbante (11) et adaptée à focaliser le rayonnement électromagnétique à détecter en direction de la membrane absorbante (11) suivant un axe optique (D), la couche mince de scellement (24) étant réalisée en au moins un matériau distinct de celui de la couche mince d’encapsulation (21) ;  A thin sealing layer (24) covering the encapsulation layer (21) and closing off the release vent (22), comprising a focusing portion (30) located opposite the absorbing membrane (11) and adapted to focus the electromagnetic radiation to be detected in the direction of the absorbent membrane (11) along an optical axis (D), the thin sealing layer (24) being made of at least one material distinct from that of the thin encapsulation layer (21) ;
caractérisé en ce que : characterized in that
• la couche mince de scellement (24) comporte une pluralité de portions focalisatrices (30), distinctes les unes des autres, chacune étant située en regard d’une membrane absorbante (11) d’un détecteur thermique (10) différent ;  The thin sealing layer (24) comprises a plurality of focusing portions (30), which are distinct from one another, each being situated facing an absorbing membrane (11) of a different thermal detector (10);
• chaque portion focalisatrice (30) est structurée de manière à présenter une épaisseur locale qui diminue latéralement à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique (D).  Each focusing portion (30) is structured to have a local thickness that decreases laterally as one moves away from the optical axis (D).
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel l’axe optique (D) forme en outre un axe de symétrie pour la portion focalisatrice (30). 2. Device (1) according to claim 1, wherein the optical axis (D) further forms an axis of symmetry for the focusing portion (30).
3. Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’axe optique (D) est sensiblement orthogonal au plan du substrat de lecture (2) et passe sensiblement au centre de la membrane absorbante (11). 3. Device (1) according to claim 1 or 2, wherein the optical axis (D) is substantially orthogonal to the plane of the reading substrate (2) and passes substantially in the center of the absorbent membrane (11).
4. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite portion focalisatrice (30) présente une épaisseur locale maximale comprise entre 0,4pm et 3pm. 4. Device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein said focusing portion (30) has a maximum local thickness of between 0.4pm and 3pm.
5. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite portion focalisatrice (30) présente un rapport entre un rayon de courbure moyen (r) et une dimension latérale (p) d’un pixel sensible associé à un détecteur thermique de préférence supérieur ou égal à 0,5, et de préférence compris entre 0,5 et 1,5. 5. Device (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein said focusing portion (30) has a ratio between an average radius of curvature (r) and a lateral dimension (p) of an associated sensitive pixel a thermal detector preferably greater than or equal to 0.5, and preferably between 0.5 and 1.5.
6. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite portion focalisatrice (30) présente une étendue surfacique, dans un plan parallèle au plan du substrat de lecture (2), supérieure ou égale à celle de la membrane absorbante (11). 6. Device (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein said focusing portion (30) has a surface area, in a plane parallel to the plane of the reading substrate (2), greater than or equal to that of the absorbent membrane (11).
7. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’évent de libération (22) est obturé par la portion focalisatrice (30), et de préférence est situé en regard d’un sommet (33) de la portion focalisatrice (30) ayant une épaisseur locale maximale. 7. Device (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the release vent (22) is closed by the focusing portion (30), and preferably is located opposite a peak (33). ) of the focusing portion (30) having a maximum local thickness.
8. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche mince d’encapsulation (21) s’étend au-dessus de la membrane absorbante (11) à une distance comprise entre 0,5 et 3,5pm. 8. Device (1) according to any one of claims 1 to 7, wherein the thin encapsulation layer (21) extends above the absorbent membrane (11) at a distance between 0.5 and 3,5pm.
9. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la portion focalisatrice (30) présente un sommet (33) formé par un plateau au niveau duquel l’épaisseur locale est constante et maximale. 9. Device (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein the focusing portion (30) has an apex (33) formed by a plate at which the local thickness is constant and maximum.
10. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la couche mince de scellement (24) est réalisée en au moins un matériau à base de germanium. 10. Device (1) according to any one of claims 1 to 9, wherein the thin sealing layer (24) is made of at least one germanium-based material.
11. Procédé de fabrication d’un dispositif de détection (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant les étapes suivantes : 11. A method of manufacturing a detection device (1) according to any one of the preceding claims, comprising the following steps:
i) réalisation de la membrane absorbante (11) du détecteur thermique (10), à partir d’une première couche sacrificielle (41) reposant sur le substrat de lecture (2) ; ii) réalisation de la couche d’encapsulation (21) à partir d’une deuxième couche sacrificielle (42) reposant sur la première couche sacrificielle (41), de manière à entourer la membrane absorbante (11) ; i) producing the absorbent membrane (11) of the thermal detector (10) from a first sacrificial layer (41) resting on the read substrate (2); ii) forming the encapsulation layer (21) from a second sacrificial layer (42) resting on the first sacrificial layer (41), so as to surround the absorbent membrane (11);
iii) gravure d’au moins un évent de libération (22) au travers de la couche d’encapsulation (21), et suppression des première et deuxième couches sacrificielles (41, 42) ; iii) etching at least one release vent (22) through the encapsulation layer (21), and removing the first and second sacrificial layers (41, 42);
iv) réalisation d’au moins une portion focalisatrice (30) d’une couche mince de scellement (24) déposée sur la couche d’encapsulation (21) et obturant l’évent de libération (22). iv) providing at least one focusing portion (30) of a thin sealant layer (24) deposited on the encapsulation layer (21) and sealing the release vent (22).
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l’étape de réalisation de la portion focalisatrice (30) comporte les sous-étapes suivantes : The method of claim 11, wherein the step of providing the focusing portion (30) comprises the following substeps:
a. dépôt d’une couche de résine photosensible sur la couche mince de scellement (24) ;  at. depositing a layer of photoresist on the thin seal layer (24);
b. structuration de la couche de résine photosensible, de manière à former au moins un plot photosensible (43) présentant une forme géométrique finale sensiblement identique à une forme géométrique prédéterminée de la portion focalisatrice (30) ;  b. structuring the photosensitive resin layer to form at least one photosensitive pad (43) having a final geometric shape substantially identical to a predetermined geometric shape of the focusing portion (30);
c. gravure du plot photosensible (43) et de la couche de scellement (24), de manière à former au moins la portion focalisatrice (30), laquelle présente la forme géométrique prédéterminée.  c. etching the photosensitive pad (43) and the sealing layer (24) to form at least the focusing portion (30), which has the predetermined geometric shape.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la structuration de la couche de résine comporte une étape de fluage et/ou comporte une étape de lithographie à niveaux de gris. The method of claim 12, wherein the structuring of the resin layer comprises a creep step and / or comprises a grayscale lithography step.
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