WO2022096791A1 - Fenetre optique en germanium, detecteur infrarouge et procede de realisation associes - Google Patents

Fenetre optique en germanium, detecteur infrarouge et procede de realisation associes Download PDF

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periodic diffraction
face
germanium
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Willy LUDURCZAK
Stéphane ALTAZIN
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Lynred
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    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes

Definitions

  • the invention relates to the technical field of infrared detection, and in particular detection using micro-bolometers.
  • the invention relates to an optical window, that is to say a mechanical part intended to be hermetically sealed on a base substrate to form an infrared detector.
  • the invention also relates to the infrared detector and the associated production method.
  • an infrared detector or sensor is composed of sensitive elementary detection elements which are traditionally presented in the form of a matrix of such elements.
  • the infrared elementary detectors form the pixels of an infrared image obtained from the infrared sensor.
  • the invention aims to improve the spectral properties of the boxes containing the sensitive detection elements.
  • An elementary detector is conventionally presented in the form of a micro-bolometer mounted in suspension on a base substrate, and encapsulated in a hermetic case.
  • the hermetic case is generally defined by an optical window and side walls fixed between the base substrate and the optical window.
  • the optical window is transparent in the wavelength range of interest, typically between 2 and 14 micrometers, whereas an elementary detector is generally sensitive in the wavelength range between 8 and 14 micrometers.
  • this optical window is structured facing the micro-bolometer(s).
  • this optical window is provided with a filter configured to attenuate wavelengths between 2 and 8 micrometers, so that the micro-bolometer only captures wavelengths of interest between 8 and 14 micrometers .
  • the performance of the elementary detector is also linked to the level of vacuum prevailing within the hermetic casing.
  • the level of vacuum in the hermetic case must typically be less than 10 ⁇ 3 mbar. This level of vacuum is conventionally obtained by one or more getters deposited in the hermetic case.
  • document FR 2 985 576 proposes producing an optical window 110 whose outer face 17 is covered with a multilayer interferential 20, and whose inner face 16 is provided with a periodic diffraction grating 21, as illustrated in FIG. 1 of the state of the art.
  • the interference multilayer filter 20 is designed to attenuate the overall optical transmission of the optical window 110 over a first range of wavelengths between 2 and 8 micrometers, for example over the range of wavelengths between 2 and 5 micrometers .
  • the reduced width of this range makes it possible in particular to provide an interference filter having a limited number of layers, and consequently a limited number and size of defects compared to an interference filter designed to attenuate the transmission of the optical window 110 over the interval complete from 2 to 8 micrometers.
  • the periodic diffraction grating 21 is designed to attenuate the overall optical transmission of the optical window 110 over a second range of wavelengths between 2 and 8 micrometers, for example over the range of wavelengths between 5 and 8 micrometers.
  • the optical window 110 After having formed the optical window 110, the latter is conventionally transferred to a base substrate or to a ceramic box, on which micro-bolometers are mounted in suspension, so as to form an elementary detector.
  • the optical window 110 is fixed on the base substrate by means of a hermetic weld conventionally made between two layers of silicon by means of a weld bead made of gold-tin and heated to a temperature between between 300 and 320°C.
  • a hermetic weld conventionally made between two layers of silicon by means of a weld bead made of gold-tin and heated to a temperature between between 300 and 320°C.
  • Document FR 2 985 576 describes two materials that can be used to form the optical window 110: silicon and germanium.
  • the choice of material for the optical window 110 has a particular impact on the manufacturing process and the performance of the optical window 110. Indeed, it is known that germanium has better transmission of radiation than silicon in the range of lengths d wave of interest.
  • germanium presents losses in reflection, at the level of the interfaces of the optical window, dominating compared to the losses in absorption in the thickness of germanium, whereas silicon presents comparable losses in absorption and in reflection.
  • silicon is much easier to use than germanium because a large number of manufacturing processes use oxidants, such as O2 plasma, or aqueous solutions which are known to degrade germanium.
  • oxidants such as O2 plasma
  • aqueous solutions which are known to degrade germanium.
  • to deposit metal layers on the optical window it is conventional to use a photolithographic step, a step of depositing the metal layer, followed by a step of removing resin, i.e. say a process without etching. This process is called “lift off” in Anglo-Saxon literature.
  • These metal layers can be used to perform sealing or getter functions inside the hermetic enclosure.
  • the technical problem of the invention is to produce an optical window intended to be hermetically sealed on a base substrate to form an infrared detector and having improved transmittance performance, which can be produced by mass production, and capable of supporting a large number of manufacturing processes using oxidants, such as O2 plasma, or aqueous solutions.
  • the invention proposes to use an optical window made of germanium with a periodic diffraction grating protected by an amorphous silicon protective layer.
  • germanium makes it possible to improve the transmittance performance, and as a corollary, the protective layer makes it possible to limit the industrial constraints on the optical window.
  • the invention relates to an optical window made of germanium intended to be hermetically sealed on a base substrate to form an infrared detector, said optical window comprising an external face and an internal face, and being equipped:
  • a periodic diffraction grating arranged on the internal face; said multilayer interference filter or outer face periodic diffraction grating and said inner face periodic diffraction grating being configured to attenuate incident radiation in a wavelength range between 2 and 8 micrometers.
  • optical window comprises an amorphous silicon protective layer deposited on the periodic diffraction grating of said internal face.
  • the invention resides in the combination of a germanium optical window comprising a first face presenting an interference multilayer filter or a periodic diffraction grating and a second face presenting a periodic diffraction grating covered with a layer amorphous silicon protection.
  • a germanium optical window comprising a first face presenting an interference multilayer filter or a periodic diffraction grating and a second face presenting a periodic diffraction grating covered with a layer amorphous silicon protection.
  • the protective layer has a thickness of between 3 and 20 nanometers.
  • the protective layer is thick enough to stabilize the surface of the germanium optical window and thin enough not to significantly modify the optical qualities of the germanium optical window.
  • the invention stems from the observation that the filtering properties of a periodic diffraction grating, for example of the type described in document FR 2 985 576, are only very slightly degraded when said grating is covered with a amorphous silicon layer.
  • a germanium substrate within which is produced a periodic diffraction grating covered with an amorphous silicon layer.
  • the protective layer also makes it possible to use this germanium substrate, whatever the desired structuring conditions and, for example, by using a getter material deposited on the optical window.
  • the optical window preferably comprises a transmission zone on which are formed the periodic diffraction grating of the internal face and the multilayer interference filter or the periodic diffraction grating of the external face. The layer of getter material is then deposited on the internal face outside the transmission zone.
  • the protective layer of amorphous silicon makes it possible to protect the germanium substrate from chemical treatments, in particular O2 plasma treatments, so that it is possible to produce metallic deposits without damaging the structuring produced. on the optical window.
  • the multilayer interference filter or the periodic diffraction grating of the outer face and the periodic diffraction grating of the inner face can be shaped to each carry out a filtering of the incident radiation between 2 and 8 micrometers.
  • the interference multilayer filter or the periodic diffraction grating of the outer face and the periodic diffraction grating of the inner face can be shaped to carry out two distinct filterings of the incident radiation: a first filtering between 2 and x micrometers and a second filtering between y and 8 micrometers.
  • the filter on the outer face attenuates the transmission of the optical window over a first range of wavelengths between 2 and 5 micrometers
  • the filter on the inner face attenuates the transmission of the optical window over a second range of wavelengths between 5 and 8 micrometers.
  • the filter of the external face attenuates the transmission of the optical window over a first range of wavelengths comprised between 2 and 6 micrometers
  • the filter of the internal face attenuates the transmission of the optical window over a second range of wavelengths comprised between 4 and 8 micrometers.
  • x be between 2 and 8 micrometers, and that y be less than or equal to x.
  • a periodic diffraction grating according to the invention on at least one of the faces of an optical window of an infrared detector, makes it possible to very significantly improve the industrial control of the quality of the assembly, c ie the density and the size of the structural defects which disturb the propagation of the incident wavefront carrying the useful information.
  • an interference multilayer filter on the external face can be obtained with a deposition step that is quick and simple to implement, for example by producing a stack of zinc sulphide and germanium.
  • the management of the defects of this deposition step is complex to master and the conventional use of a multilayer interference filter in the range of wavelengths between 2 and 8 micrometers requires the implementation of know-how. make it complex, so that the upper limit does not deteriorate the range of wavelengths captured by the micro-bolometer.
  • the constraints for producing this filter on the external face are greatly reduced and they are transferred to the internal face periodic diffraction grating type filter.
  • an interference multilayer filter can be deposited directly on the external face.
  • the optical window may include an amorphous silicon insulation layer deposited on the external face and an interference multilayer filter deposited on the insulation layer.
  • this insulation layer makes it possible to passivate the external surface of the optical window to protect the germanium substrate during the stages of deposition of the multilayer interference filter.
  • the optical window may include a periodic diffraction grating produced on the outer face and a protective layer of amorphous silicon deposited on the periodic diffraction grating of the outer face.
  • Periodic diffraction gratings can be produced using standard manufacturing techniques, in a reproducible and precise manner.
  • the use of semiconductor substrates of the semi-transparent germanium type makes it possible to exploit technologies derived from microelectronics, and more particularly the production of a mask of the network defined by photolithography, and the formation of relief patterns. or hollow network by dry etching methods in a clean environment.
  • At least one periodic diffraction grating has an Archimedes or Penrose grating.
  • a periodic hexagonal diffraction grating induces an average attenuation of 80% over the range 5 - 8 micrometers, whereas a grating with an Archimedean tiling allows an average attenuation greater than 90%, or even 95%, over this range. same range.
  • An advantageous high-order symmetry can be obtained if the lattice comprises a lattice of the “quasicrystal” type.
  • At least one periodic diffraction grating can correspond to a grating of two-dimensional patterns resulting from Penrose tilings. These tilings have periodically repeated patterns, the symmetry of which is of order 5 or 10.
  • Such networks can be produced, for example, according to the method described by the publication: "Construction of tilings of the plane by the multi-grid method » Denis Gratias, LEM-CNRS/ONERA, 2002.
  • At least one periodic diffraction grating may correspond to a grating of so-called Archimedean patterns, repeated periodically so as to form larger patterns, the symmetry of which is of order 12.
  • a periodic diffraction grating of patterns resulting from an Archimedean tiling makes it possible to obtain a transition of small width between the attenuated range and the transmitted range, namely a width of around 2 micrometers for a cut-off around 8 micrometers.
  • the cutoff of a square mesh grating will extend over a larger spectral band, typically a width of around 2.5 micrometers for a cutoff around 8 micrometers.
  • at least one periodic diffraction grating comprises spots having a period, a diameter and a height comprised between 1 and 2.5 micrometers.
  • the periodic grating of the inner face can exhibit effective attenuation in the wavelength range between y and 8 micrometers.
  • the combination of an interference multilayer filter or a periodic diffraction grating on the external face and a periodic diffraction grating on the internal face makes it possible to obtain a reproducibility and a quality in terms of defects much higher than which is typically achieved by depositing two multilayer interference filters.
  • the invention thus makes it possible to produce an optical window having improved transmittance performance, which can be produced by mass production, and capable of supporting a large number of manufacturing processes using oxidants, such as O2 plasma, or solutions aqueous.
  • the invention relates to an infrared detector comprising:
  • the invention relates to a method for producing an infrared detector comprising the following steps:
  • interference multilayer filter or outer face periodic diffraction grating and said inner face periodic diffraction grating being configured to attenuate incident radiation in a wavelength range between 2 and 8 micrometers;
  • the step of depositing the amorphous silicon protective layer is carried out by chemical vapor deposition.
  • This chemical vapor deposition makes it possible to obtain a "conformal" deposit with a nominal thickness of approximately 10 nanometers of the amorphous silicon protective layer.
  • a "compliant" deposit corresponds to a deposit in which the particles of material displaced during the deposit are oriented both on the vertical and horizontal walls of the surface to be covered on which the deposit is made.
  • the step of forming a periodic diffraction grating is carried out by deposition of a resin, then photolithography of said resin to define the shape of the periodic diffraction grating, and finally reactive ion etching and removal of said resin.
  • FIG. 2 illustrates a germanium optical window according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 illustrates a germanium optical window according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 illustrates a germanium optical window according to a third embodiment of the invention.
  • FIGS 5a-5f illustrate the steps for making an infrared detector using an optical window according to the first embodiment of the invention.
  • Figures 2 to 4 illustrate three distinct embodiments of a Halle optical window.
  • the optical window 11a-11c is made in a germanium substrate 12 intended to form an infrared detector 10.
  • the optical window 11a-11c may be intended to cover one or more elementary detectors, for example micro-bolometers 19. Indeed, it is possible to form the optical window 11a-11c to cover a single micro-bolometer 19 in a chip-on-substrate implantation, also known by the English name - Saxon “chip to wafer”, or to use the optical window 11a-11c as a cover substrate in a substrate-on-substrate implantation, also known under the Anglo-Saxon name “wafer to wafer”.
  • the elementary detector 19 in a box, for example a ceramic box, by fixing the optical window 11a-11c above the elementary detector 19.
  • the fixing of the elementary detector 19 and the lla-llc optical window in a housing can be made by soldering or sealing.
  • the optical window 11a-11c has an internal face 16, intended to come opposite at least one micro-bolometer 19, structured with at least one periodic diffraction grating 21.
  • the at least one periodic diffraction grating 21 is circumscribed in a transmission zone 31 intended to come opposite a micro-bolometer 19.
  • the optical window has several transmission zones 31 juxtaposed and each transmission zone is intended to come opposite a micro-bolometer 19 arranged in a matrix fashion on a base substrate 18.
  • the periodic diffraction grating 21 can be formed by studs or holes extending perpendicularly from the internal face 16.
  • the periodic diffraction grating 21 can have a grating of Archimedes or Penrose.
  • a periodic hexagonal diffraction grating induces an average attenuation of 80% over the range 5 - 8 micrometers, whereas a grating with an Archimedean tiling allows an average attenuation greater than 90%, or even 95%, over this range. same range.
  • An advantageous high-order symmetry can be obtained if the lattice comprises a lattice of the “quasicrystal” type.
  • the periodic diffraction grating 21 may correspond to a grating of two-dimensional patterns resulting from Penrose tilings.
  • the periodic diffraction grating 21 of the internal face 16 can present an effective attenuation in the range of wavelengths comprised between y and 8 micrometers.
  • this periodic diffraction grating 21 is covered with a protective layer 14 of amorphous silicon so as to protect the periodic diffraction grating 21.
  • the thickness of this protective layer 14 can be between 3 and 20 nanometers.
  • metallic elements such as a spotting material 30 or a weld bead 29 intended to produce a hermetic weld with a base substrate 18.
  • the external face 17 of the optical window IIa is covered with an interference multilayer filter 20.
  • This interference multilayer filter 20 is directly deposited on the germanium substrate 12.
  • an insulating layer 25 of amorphous silicon can be deposited on the germanium substrate 12 so that the multilayer interference filter 20 is deposited on the insulating layer 25.
  • the outer face 17 includes a periodic diffraction grating 21 and this periodic diffraction grating 21 is covered with a protective layer 14 of amorphous silicon.
  • the protective layer 14 of the outer face 17 may correspond to the protective layer 14 of the inner face 16.
  • the periodic diffraction grating 21 of the outer face 17 preferably has a structure different from that of the inner face 16 so as to obtain a distinct filtration range.
  • the multilayer interference filter 20 or the periodic diffraction grating 21 arranged on the external face 17 is configured to attenuate the incident radiation in a wavelength interval comprised between 2 and x micrometers.
  • periodic diffraction grating 21 of inner face 16 exhibiting effective attenuation in the wavelength range between ⁇ and 8 micrometers
  • optical window 11a-11c can effectively filter wavelengths between 2 and 8 micrometers, considering x between 2 and 8 micrometers and y less than or equal to x.
  • FIGS. 5a to 5f illustrate the steps for forming an infrared detector 10 using the optical window 11a of FIG. 2.
  • a bulk germanium substrate 12 is cleaned before carrying out the formation of the filter having the function of filtering radiation between 2 and 8 micrometers.
  • the filter is obtained by structuring a first face 16 of the germanium substrate 12 by means of reactive ion etching making it possible to form the patterns of a periodic diffraction grating 21 in a transmission zone 31, as illustrated in the figure 5b.
  • a resin is previously deposited and structured by photolithography to define the shape of the periodic diffraction grating. Following reactive ion etching, the resin is then removed.
  • the protective layer 14 is then deposited by chemical vapor deposition on the entire face 16 of the germanium substrate 12. As illustrated in FIG. 5c, this step of depositing the protective layer 14 makes it possible to cover the face 16 and to protect the vertical walls and the bottom of the structuring patterns of the periodic diffraction grating 21. The germanium substrate 12 is thus protected on its face 16.
  • this protective layer 14 makes it possible to deposit metallic layers, such as a layer of getter material 30 or a weld bead 29.
  • These metallic layers 29-30 can be deposited by chemical deposition or physical.
  • a photolithographic step a step of depositing the metal layer 29-30, followed by a step of removal of the resin, i.e. a process without etching.
  • the protective layer 14 makes it possible to structure these metallic layers 29-30 by oxidants, such as O2 plasma, or aqueous solutions.
  • oxidants such as O2 plasma
  • the protective layer 14 makes it possible to protect the germanium substrate 12 whatever the needs of the method of manufacturing the infrared detector 10. .
  • the metallic layers 29-30 can be based on nickel, chromium, titanium, gold or alloys based on zirconium, iron, vanadium or aluminum.
  • getter material 30 may correspond to titanium and weld bead 29 may be made of gold-tin.
  • the germanium substrate 12 is turned over to structure the face 17 intended to form the external face 17 when the optical window IIa is transferred onto the base substrate 18.
  • the face 17 can be structured before face 16 without changing the invention.
  • this face 17 is structured with an interference multilayer filter 20 deposited directly on the germanium substrate 12. This interference multilayer filter 20 can be obtained by producing a stack of layers of zinc sulphide and germanium.
  • cover substrate 12 After having formed the cover substrate 12, the latter is then transferred onto a base substrate 18, on which a micro-bolometer 19 is mounted in suspension, as illustrated in FIG. 5f. During this transfer, the internal face 16 is deposited in contact with an upper surface of uprights 27 rising perpendicularly with respect to the base substrate 18.
  • a hermetic weld is then produced by heating the weld bead 29 to a temperature between 300 and 320°C in an environment under controlled pressure so as to guarantee the level of vacuum in the cavity formed around the micro-bolometer 19.
  • several elementary detectors can be formed simultaneously on the same substrate with a step consisting in cutting the base substrate and the optical window to separate the various elementary detectors thus formed.
  • the invention makes it possible to obtain an infrared detector 10 with a germanium optical window 11a-11c, that is to say with improved transmittance performance, which can be produced by mass production, and capable of support a large number of manufacturing processes using oxidants, such as O2 plasma, or aqueous solutions.
  • the invention finds a particularly advantageous application for elementary detectors in the infrared range, such as micro-bolometers using a thermometric material based on vanadium oxide, nickel oxide or titanium oxide.
  • the invention can also be applied to cooled detectors or photodiodes based on mercury-cadmium telluride, indium-galium-arsenide or germanium.

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Abstract

L'invention concerne une fenêtre optique (11a) en germanium destinée à être scellée hermétiquement sur un substrat d'embase pour former un détecteur infrarouge, ladite fenêtre optique comportant une face externe (17) et une face interne (16), et étant munie : d'un filtre multicouche interférentiel (20) ou un réseau périodique de diffraction (21) disposé sur la face externe (17); et d'un réseau périodique de diffraction (21) disposé sur la face interne (16). Ledit filtre multicouche interférentiel (20) ou le réseau périodique de diffraction (21) de la face externe (17) et ledit réseau périodique de diffraction (21) de la face interne (16) sont configurés pour atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d'onde compris entre 2 et 8 micromètres. Ladite fenêtre optique (11a) comporte une couche de protection (14) en silicium amorphe déposée sur ledit réseau périodique de diffraction (21) de ladite face interne (16).

Description

FENETRE OPTIQUE EN GERMANIUM, DETECTEUR INFRAROUGE ET PROCEDE DE REALISATION ASSOCIES
DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention a trait au domaine technique de la détection infrarouge, et notamment la détection mettant en œuvre des micro-bolomètres. L’invention concerne une fenêtre optique, c’est-à-dire une pièce mécanique destinée à être scellée hermétiquement sur un substrat d’embase pour former un détecteur infrarouge. L’invention concerne également le détecteur infrarouge et le procédé de réalisation associés.
Au sens de l’invention, un détecteur ou capteur infrarouge est composé d’éléments sensibles de détection élémentaires se présentant traditionnellement sous la forme d’une matrice de tels éléments. Ainsi, les détecteurs élémentaires infrarouges forment les pixels d’une image infrarouge obtenue à partir du capteur infrarouge.
Plus particulièrement, l’invention vise à améliorer les propriétés spectrales des boitiers contenant les éléments sensibles de détection.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un détecteur élémentaire se présente classiquement sous la forme d’un micro-bolomètre monté en suspension sur un substrat d’embase, et encapsulé dans un boitier hermétique. Le boitier hermétique est généralement défini par une fenêtre optique et des parois latérales fixées entre le substrat d’embase et la fenêtre optique. La fenêtre optique est transparente dans la gamme de longueurs d’onde d’intérêt, typiquement entre 2 et 14 micromètres, alors qu’un détecteur élémentaire est généralement sensible dans la gamme de longueurs d’onde comprise entre 8 et 14 micromètres.
Pour améliorer les performances du détecteur élémentaire, cette fenêtre optique est structurée en regard du ou des micro-bolomètres. Typiquement, cette fenêtre optique est pourvue d’un filtre configuré pour atténuer les longueurs d’onde comprises entre 2 et 8 micromètres, de sorte que le micro-bolomètre ne capte que les longueurs d’onde d’intérêt comprises entre 8 et 14 micromètres.
En outre, les performances du détecteur élémentaire sont également liées au niveau de vide régnant au sein du boitier hermétique. Pour garantir l’isolation thermique entre le micro- bolomètre et le substrat inférieur, nécessaire pour aboutir aux performances attendues, le niveau de vide dans le boitier hermétique doit typiquement être inférieur à 10’3 mbar. Ce niveau de vide est classiquement obtenu par un ou plusieurs getters déposés dans le boitier hermétique. Pour obtenir une fenêtre optique de très faible défectivité et réalisable à faible coûts au moyen de techniques usuelles de fabrication collective à grande échelle, le document FR 2 985 576 propose de réaliser une fenêtre optique 110 dont la face externe 17 est recouverte d’un multicouche interférentiel 20, et dont la face interne 16 est pourvue d’un réseau périodique de diffraction 21, tel qu’illustré sur la figure 1 de l’état de la technique.
Le filtre multicouche interférentiel 20 est conçu pour atténuer la transmission optique globale de la fenêtre optique 110 sur une première gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 8 micromètres, par exemple sur la gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 5 micromètres. La largeur réduite de cette gamme permet notamment de prévoir un filtre interférentiel présentant un nombre limité de couches, et corolairement un nombre et une taille de défauts limités par rapport à un filtre interférentiel conçu pour atténuer la transmission de la fenêtre optique 110 sur l’intervalle complet de 2 à 8 micromètres.
Le réseau périodique de diffraction 21 est conçu pour atténuer la transmission optique globale de la fenêtre optique 110 sur une deuxième gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 8 micromètres, par exemple sur la gamme de longueurs d’onde comprise entre 5 et 8 micromètres.
Après avoir formé la fenêtre optique 110, celle-ci est classiquement reportée sur un substrat d’embase ou sur un boitier en céramique, sur lequel des micro-bolomètres sont montés en suspension, de sorte à former un détecteur élémentaire. Lors de ce report, la fenêtre optique 110 est fixée sur le substrat d’embase au moyen d’une soudure hermétique classiquement réalisée entre deux couches de silicium au moyen d’un cordon de soudure réalisé en or-étain et chauffé à une température comprise entre 300 et 320°C. Avec cette technique, plusieurs détecteurs élémentaires peuvent être formés simultanément sur un même wafer en silicium.
Le document FR 2 985 576 décrit deux matériaux pouvant être utilisés pour former la fenêtre optique 110 : le silicium et le germanium.
Le choix du matériau de la fenêtre optique 110 est particulièrement impactant pour le procédé de fabrication et les performances de la fenêtre optique 110. En effet, il est connu que le germanium présente une meilleure transmission des rayonnements que le silicium dans la gamme de longueurs d’onde d’intérêt.
En effet, le germanium présente des pertes en réflexion, au niveau des interfaces de la fenêtre optique, prépondérantes par rapport aux pertes en absorption dans l’épaisseur de germanium, alors que le silicium présente des pertes en absorption et en réflexion comparables.
Cependant, le silicium est beaucoup plus simple à utiliser que le germanium car un grand nombre de procédés de fabrications utilisent des oxydants, tel que le plasma O2, ou des solutions aqueuses qui sont connus pour dégrader le germanium. Par exemple, pour déposer des couches métalliques sur la fenêtre optique, il est classique d’avoir recours à une étape photolithographic, une étape de dépôt de la couche métallique, suivie d’une étape d’élimination de résine, c’est-à-dire un procédé sans gravure. Ce procédé est appelé « lift off » dans la littérature anglo-saxonne. Ces couches métalliques peuvent être utilisées pour réaliser le scellement ou des fonctions getter à l’intérieur de l’enceinte hermétique.
Outre la technique de la fabrication par report précédemment décrite, il existe également une technique de fabrication monolithique, c’est-à-dire avec l’utilisation de plusieurs couches sacrificielles pour former une fenêtre optique fixée au-dessus d’un micro-bolomètre. Cette technique de fabrication monolithique est notamment décrite dans le document US 2017/207265. La fabrication monolithique est utilisée pour former des détecteurs infrarouges à faible coût mais au prix d’une performance dégradée en transmission. Ainsi, l’invention ne vise pas la fabrication monolithique car il est recherché d’obtenir une fenêtre optique avec des performances de transmittance importantes. Le problème technique de l’invention est de réaliser une fenêtre optique destinée à être scellée hermétiquement sur un substrat d’embase pour former un détecteur infrarouge et présentant des performances de transmittance améliorées, pouvant être réalisé par une production de masses, et capable de supporter un grand nombre de procédés de fabrications utilisant des oxydants, tel que le plasma O2, ou des solutions aqueuses.
EXPOSE DE L’INVENTION
Afin de résoudre ce problème technique, l’invention propose d’utiliser une fenêtre optique réalisée en germanium avec un réseau périodique de diffraction protégé par une couche de protection en silicium amorphe. Ainsi, la mise en œuvre du germanium permet d’améliorer les performances de transmittance, et corollairement, la couche de protection permet de limiter les contraintes industrielles sur la fenêtre optique.
A cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne une fenêtre optique réalisée en germanium destinée à être scellée hermétiquement sur un substrat d’embase pour former un détecteur infrarouge, ladite fenêtre optique comportant une face externe et une face interne, et étant munie :
■ d’un filtre multicouche interférentiel ou un réseau périodique de diffraction disposé sur la face externe ; et
■ d’un réseau périodique de diffraction disposé sur la face interne ; ledit filtre multicouche interférentiel ou le réseau périodique de diffraction de la face externe et ledit réseau périodique de diffraction de la face interne étant configurés pour atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d’onde compris entre 2 et 8 micromètres.
L’invention se caractérise en ce que ladite fenêtre optique comporte une couche de protection en silicium amorphe déposée sur le réseau périodique de diffraction de ladite face interne.
En d’autres termes, l’invention réside dans la combinaison d’une fenêtre optique en germanium comportant une première face présentant un filtre multicouche interférentiel ou un réseau périodique de diffraction et une seconde face présentant un réseau périodique de diffraction recouvert d’une couche de protection en silicium amorphe. Ainsi, une ou les deux faces de la fenêtre optique peuvent présenter un réseau périodique de diffraction. De préférence, pour protéger efficacement le réseau périodique de diffraction, la couche de protection présente une épaisseur comprise entre 3 et 20 nanomètres. Ainsi, la couche de protection est suffisamment épaisse pour stabiliser la surface de la fenêtre optique en germanium et suffisamment fine pour ne pas modifier de manière significative les qualités optiques de la fenêtre optique en germanium.
L’invention est issue de l’observation selon laquelle les propriétés de filtrage d’un réseau périodique de diffraction, par exemple du type décrit dans le document FR 2 985 576, ne sont que très faiblement dégradées lorsque ledit réseau est recouvert d’une couche de silicium amorphe. Ainsi, il est possible d’utiliser un substrat en germanium au sein duquel est réalisé un réseau périodique de diffraction recouvert d’une couche de silicium amorphe.
Cette observation permet d’utiliser un substrat d’épaisseur importante, typiquement comprise entre 500 et 750 micromètres, sans dégrader la transmission car le germanium présente une meilleure transmission des rayonnements que le silicium dans la gamme de longueurs d’onde d’intérêt. Les contraintes de production peuvent, ainsi, être limitées car la fenêtre optique est plus facilement manipulable lorsqu’elle est épaisse.
En outre, la couche de protection permet également à pouvoir utiliser ce substrat en germanium, quelles que soient les conditions de structuration recherchées et, par exemple, en utilisant un matériau getter déposé sur la fenêtre optique. Pour ce faire, la fenêtre optique comporte préférentiellement une zone de transmission sur laquelle sont formées le réseau périodique de diffraction de la face interne et le filtre multicouche interférentiel ou le réseau périodique de diffraction de la face externe. La couche de matériau getter est alors déposée sur la face interne hors de la zone de transmission.
Ainsi, il a également été observé que la couche de protection en silicium amorphe permet de protéger le substrat en germanium des traitements chimiques, notamment les traitements en plasma O2, si bien qu’il est possible de réaliser des dépôts métalliques sans détériorer la structuration réalisée sur la fenêtre optique. Le filtre multicouche interférentiel ou le réseau périodique de diffraction de la face externe et le réseau périodique de diffraction de la face interne peuvent être conformés pour réaliser chacun un filtrage du rayonnement incident entre 2 et 8 micromètres.
En variante, le filtre multicouche interférentiel ou le réseau périodique de diffraction de la face externe et le réseau périodique de diffraction de la face interne peuvent être conformés pour réaliser deux filtrages distincts du rayonnement incident : un premier filtrage entre 2 et x micromètres et un second filtrage entre y et 8 micromètres.
En considérant x et y égaux à 5, le filtre de la face externe atténue la transmission de la fenêtre optique sur une première gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 5 micromètres, et le filtre de la face interne atténue la transmission de la fenêtre optique sur une seconde gamme de longueurs d’onde comprise entre 5 et 8 micromètres.
Selon un autre exemple, en considérant x égal à 6 et y égal à 4, le filtre de la face externe atténue la transmission de la fenêtre optique sur une première gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 6 micromètres, et le filtre de la face interne atténue la transmission de la fenêtre optique sur une seconde gamme de longueurs d’onde comprise entre 4 et 8 micromètres.
Pour obtenir cette coopération du filtre de la face externe avec le filtre de la face interne sur toute la gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 8 micromètres, il est nécessaire que x soit compris entre 2 et 8 micromètres, et que y soit inférieur ou égal à x.
L’utilisation d’un réseau périodique de diffraction selon l’invention, sur au moins une des faces d’une fenêtre optique d’un détecteur infrarouge, permet d’améliorer très sensiblement la maîtrise industrielle de la qualité de l’ensemble, c’est à dire la densité et la taille des défauts structuraux qui perturbent la propagation du front d’onde incident porteur de l’information utile.
En effet, la réalisation d’un filtre multicouche interférentiel sur la face externe peut être obtenue avec une étape de dépôt rapide et simple à mettre en œuvre, par exemple en réalisant un empilement de sulfure de zinc et de germanium. Cependant, la gestion des défauts de cette étape de dépôt est complexe à maîtriser et I’utilisation classique d’un filtre multicouche interférentiel dans la gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 8 micromètres requiert la mise en œuvre d’un savoir-faire complexe, de sorte que la borne supérieure ne détériore pas la gamme de longueurs d’onde captée par le micro-bolomètre.
En réduisant la gamme de longueurs d’onde d’atténuation du filtre de la face externe entre 2 et x micromètres, avec x inférieur à 8 micromètres, les contraintes de réalisation de ce filtre de la face externe sont largement diminuées et elles sont reportées sur le filtre de type réseau périodique de diffraction de la face interne.
En ce qui concerne la face externe, un filtre multicouche interférentiel peut être déposé directement sur la face externe. En variante, la fenêtre optique peut comporter une couche d’isolation en silicium amorphe déposée sur la face externe et un filtre multicouche interférentiel déposé sur la couche d’isolation.
Comme la couche de protection, cette couche d’isolation permet de passiver la surface externe de la fenêtre optique pour protéger le substrat en germanium lors des étapes de dépôt du filtre multicouche interférentiel.
Selon une autre variante, la fenêtre optique peut comporter un réseau périodique de diffraction réalisé sur la face externe et une couche de protection en silicium amorphe déposée sur le réseau périodique de diffraction de la face externe.
Les réseaux périodiques de diffraction sont réalisables à l’aide de techniques usuelles de fabrication, et ce de manière reproductible et précise. Notamment, l’usage de substrats semi-conducteurs de type germanium semi-transparents, permet d’exploiter des technologies issues de la microélectronique, et plus particulièrement la réalisation d’un masque du réseau défini par photolithographic, et la formation des motifs en relief ou en creux du réseau par des méthodes de gravure sèche en environnement propre.
De préférence, au moins un réseau périodique de diffraction présente un réseau d’Archimède ou de Penrose. En effet, un réseau périodique de diffraction hexagonal induit une atténuation moyenne de 80% sur la gamme 5 - 8 micromètres, alors qu’un réseau ayant un pavage d’Archimède permet une atténuation moyenne supérieure à 90%, voire 95%, sur cette même gamme. Une symétrie avantageuse d’ordre élevé peut être obtenue si le réseau comprend une maille du type « quasicristal ».
Par exemple, au moins un réseau périodique de diffraction peut correspondre à un réseau de motifs à deux dimensions issu de pavages de Penrose. Ces pavages présentent des motifs répétés périodiquement, dont la symétrie est d’ordre 5 ou 10. De tels réseaux peuvent être réalisés, par exemple, selon la méthode décrite par la publication : « Construction de pavages du plan par la méthode des multi-grilles », Denis Gratias, LEM-CNRS/ONERA, 2002.
En variante, au moins un réseau périodique de diffraction peut correspondre à un réseau de motifs dits d’Archimède, répétés périodiquement de manière à former des motifs plus grands, dont la symétrie est d’ordre 12. Notamment, un réseau périodique de diffraction de motifs issu d’un pavage d’Archimède permet d’obtenir une transition de faible largeur entre la gamme atténuée et la gamme transmise, à savoir une largeur d’environ 2 micromètres pour une coupure autour de 8 micromètres.
A l’inverse, la coupure d’un réseau à maille carrée s’étendra sur une bande spectrale plus importante, typiquement une largeur d’environ 2,5 micromètres pour une coupure autour de 8 micromètres. De préférence, au moins un réseau périodique de diffraction comporte des plots présentant une période, un diamètre et une hauteur compris entre 1 et 2.5 micromètres.
Il s’ensuit que le réseau périodique de la face interne peut présenter une atténuation efficace dans la gamme de longueurs d’onde comprise entre y et 8 micromètres.
Ainsi, la combinaison d’un filtre multicouche interférentiel ou d’un réseau périodique de diffraction sur la face externe et d’un réseau périodique de diffraction sur la face interne permet d’obtenir une reproductibilité et une qualité en termes de défauts bien supérieures à ce qui est typiquement réalisé par dépôt de deux filtres multicouches interférentiels. L’invention permet ainsi de réaliser une fenêtre optique présentant des performances de transmittance améliorées, pouvant être réalisée par une production de masse, et capable de supporter un grand nombre de procédés de fabrications utilisant des oxydants, tel que le plasma O2, ou des solutions aqueuses.
Selon un second aspect de l’invention, l’invention concerne un détecteur infrarouge comprenant :
■ au moins un détecteur élémentaire; et
■ une fenêtre optique, du type de celle précédemment évoquée, fixée au-dessus dudit détecteur élémentaire.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé de réalisation d’un détecteur infrarouge comportant les étapes suivantes :
■ formation d’un filtre multicouche interférentiel ou d’un réseau périodique de diffraction sur une face externe d’une fenêtre optique en germanium ;
■ formation d’un réseau périodique de diffraction sur une face interne de ladite fenêtre optique ; ledit filtre multicouche interférentiel ou le réseau périodique de diffraction de la face externe et ledit réseau périodique de diffraction de la face interne étant configurés pour atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d’onde compris entre 2 et 8 micromètres ;
■ report de ladite fenêtre optique au-dessus d’au moins un détecteur élémentaire; et
■ fixation de ladite fenêtre optique au-dessus de l’au moins un détecteur élémentaire de sorte à former un boitier hermétique autour dudit au moins un détecteur élémentaire.
Selon un mode de réalisation, l’étape de dépôt de la couche de protection en silicium amorphe est réalisée par un dépôt chimique en phase vapeur. Ce dépôt chimique en phase vapeur permet d’obtenir un dépôt « conforme » avec une épaisseur nominale d'environ 10 nanomètres de la couche de protection en silicium amorphe.
Au sens de l’invention, un dépôt « conforme » correspond à un dépôt dans lequel les particules de matières déplacées lors du dépôt sont orientées aussi bien sur les parois verticales qu’horizontales de la surface à recouvrir sur lequel le dépôt est réalisé. Selon un mode de réalisation, l’étape de formation d’un réseau périodique de diffraction est réalisée par dépôt d’une résine, puis photolithographie de ladite résine pour définir la forme du réseau périodique de diffraction, et enfin gravure ionique réactive et retrait de ladite résine.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d’exemple, et réalisée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels : La figure 1 illustre une fenêtre optique en germanium de l’état de la technique ;
La figure 2 illustre une fenêtre optique en germanium selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
La figure 3 illustre une fenêtre optique en germanium selon un second mode de réalisation de l’invention ;
La figure 4 illustre une fenêtre optique en germanium selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; et
Les figures 5a-5f illustrent les étapes de réalisation d’un détecteur infrarouge utilisant une fenêtre optique selon le premier mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Les figures 2 à 4 illustrent trois modes de réalisation distincts d'une fenêtre optique Halle.
Pour ces trois modes de réalisation, la fenêtre optique lla-llc est réalisée dans un substrat en germanium 12 destiné à former un détecteur infrarouge 10. En fonction du type de détecteur infrarouge 10, la fenêtre optique lla-llc peut-être destinée à recouvrir un ou plusieurs détecteurs élémentaires, par exemple des micro-bolomètres 19. En effet, il est possible de former la fenêtre optique lla-llc pour recouvrir un seul micro-bolomètre 19 dans une implantation puce sur substrat, également connue sous l’appellation anglo- saxonne « chip to wafer », ou d’utiliser la fenêtre optique lla-llc comme substrat capot dans une implantation substrat sur substrat, également connue sous l’appellation anglo- saxonne « wafer to wafer ». En outre, il est également possible d’intégrer le détecteur élémentaire 19 dans un boitier, par exemple un boîtier en céramique, en fixant la fenêtre optique lla-llc au-dessus du détecteur élémentaire 19. La fixation du détecteur élémentaire 19 et de la fenêtre optique lla-llc dans un boîtier peut être réalisée par brasure ou scellement.
Quel que soit le type d’implantation envisagée, la fenêtre optique lla-llc présente une face interne 16, destinée à venir en regard d'au moins un micro-bolomètre 19, structurée avec au moins un réseau périodique de diffraction 21. De préférence, l’au moins un réseau périodique de diffraction 21 est circonscrit dans une zone de transmission 31 destinée à venir en regard d’un micro-bolomètre 19. Ainsi, pour une implantation substrat sur substrat, la fenêtre optique présente plusieurs zones de transmission 31 juxtaposées et chaque zone de transmission est destinée à venir en regard d’un micro-bolomètre 19 disposé de façon matricielle sur un substrat d’embase 18.
Tel que décrit dans le document FR 2 985 576, le réseau périodique de diffraction 21 peut être formé par des plots ou des trous s’étendent perpendiculairement depuis face interne 16. Par exemple, le réseau périodique de diffraction 21 peut présenter un réseau d’Archimède ou de Penrose. En effet, un réseau périodique de diffraction hexagonal induit une atténuation moyenne de 80% sur la gamme 5 - 8 micromètres, alors qu’un réseau ayant un pavage d’Archimède permet une atténuation moyenne supérieure à 90%, voire 95%, sur cette même gamme. Une symétrie avantageuse d’ordre élevé peut être obtenue si le réseau comprend une maille du type « quasicristal ». Par exemple, le réseau périodique de diffraction 21 peut correspondre à un réseau de motifs à deux dimensions issu de pavages de Penrose.
Il s’ensuit que le réseau périodique de diffraction 21 de la face interne 16 peut présenter une atténuation efficace dans la gamme de longueurs d’onde comprise entre y et 8 micromètres.
Selon l’invention, ce réseau périodique de diffraction 21 est recouvert d’une couche de protection 14 en silicium amorphe de sorte à protéger le réseau périodique de diffraction 21. Par exemple, l’épaisseur de cette couche de protection 14 peut être comprise entre 3 et 20 nanomètres. Sur cette couche de protection 14, il est possible de déposer des éléments métalliques, tels qu'un matériau guetteur 30 ou un cordon de soudure 29 destiné à réaliser une soudure hermétique avec un substrat d'embase 18.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, la face externe 17 de la fenêtre optique lia est recouverte d’un filtre multicouche interférentiel 20. Ce filtre multicouche interférentiel 20 est directement déposé sur le substrat en germanium 12.
En variante, tel que décrit dans le mode de réalisation de la figure 3, une couche d’isolation 25 en silicium amorphe peut être déposée sur le substrat en germanium 12 de sorte que le filtre multicouche interférentiel 20 soit déposé sur la couche d’isolation 25.
Dans le mode de réalisation de la figure 4, la face externe 17 comporte un réseau périodique de diffraction 21 et ce réseau périodique de diffraction 21 est recouvert d'une couche de protection 14 en silicium amorphe. La couche de protection 14 de la face externe 17 peut correspondre à la couche de protection 14 de la face interne 16. Au contraire, le réseau périodique de diffraction 21 de la face externe 17 présente préférentiellement une structure différente de celui de la face interne 16 de sorte à obtenir une plage de filtration distincte.
En effet, selon l’invention, le filtre multicouche interférentiel 20 ou le réseau périodique de diffraction 21 disposé sur la face externe 17 est configuré pour atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d’onde compris entre 2 et x micromètres. Avec le réseau périodique de diffraction 21 de la face interne 16 présentant une atténuation efficace dans la gamme de longueurs d’onde comprise entre y et 8 micromètres, la fenêtre optique lla-llc peut filtrer efficacement les longueurs d’ondes comprises entre 2 et 8 micromètres, en considérant x compris entre 2 et 8 micromètres et y inférieur ou égal à x.
Les figures 5a à 5f illustrent les étapes de formation d’un détecteur infrarouge 10 utilisant la fenêtre optique lia de la figure 2. Dans une première étape, illustrée sur la figure 5a, un substrat massif de germanium 12 est nettoyé avant de procéder à la formation du filtre ayant pour fonction de filtrer les rayonnements entre 2 et 8 micromètres. Le filtre est obtenu en structurant une première face 16 du substrat en germanium 12 au moyen d’une gravure ionique réactive permettant de former les motifs d’un réseau périodique de diffraction 21 dans une zone de transmission 31, tel qu’illustré sur la figure 5b. Pour ce faire, une résine est préalablement déposée et structurée par photolithographic pour définir la forme du réseau périodique de diffraction. Suite à la gravure ionique réactive, la résine est ensuite retirée.
La couche de protection 14 est ensuite déposée par dépôt chimique en phase vapeur sur toute la face 16 du substrat en germanium 12. Tel qu’illustré sur la figure 5c, cette étape de dépôt de la couche de protection 14 permet de recouvrir la face 16 et de protéger les parois verticales et le fond des motifs de structuration du réseau périodique de diffraction 21. Le substrat en germanium 12 est ainsi protégé sur sa face 16.
Tel qu’illustré sur la figure 5d, cette couche de protection 14 permet de déposer des couches métalliques, tels qu’une couche de matériau getter 30 ou un cordon de soudure 29. Ces couches métalliques 29-30 peuvent être déposées par dépôt chimique ou physique. Par exemple, pour déposer des couches métalliques 29-30 sur la fenêtre optique lla-llc, il est possible d’avoir recours à une étape photolithographic, une étape de dépôt de la couche métallique 29-30, suivie d’une étape d’élimination de la résine, c’est-à-dire un procédé sans gravure. La couche de protection 14 permet de structurer ces couches métalliques 29-30 par des oxydants, tel que le plasma O2, ou des solutions aqueuses. Bien entendu, il n’est pas nécessaire de déposer ces couches métalliques 29-30 pour arriver à l’invention et la couche de protection 14 permet de protéger le substrat en germanium 12 quels que soit les besoins du procédé de fabrication du détecteur infrarouge 10.
Les couches métalliques 29-30 peuvent être à base de nickel, de chrome, de titane, d’or ou d’alliages à base de zirconium, de fer, de vanadium ou d’aluminium. Par exemple, le matériau getter 30 peut correspondre à du titane et le cordon de soudure 29 peut être réalisé en or-étain.
Après avoir réalisé la face 16, le substrat en germanium 12 est retourné pour structurer la face 17 destinée à former la face externe 17 lorsque la fenêtre optique lia est reportée sur le substrat d’embase 18. En variante, la face 17 peut être structurée avant la face 16 sans changer l’invention. Dans le mode de réalisation de la figure 2, cette face 17 est structurée avec un filtre multicouche interférentiel 20 déposé directement sur le substrat en germanium 12. Ce filtre multicouche interférentiel 20 peut être obtenu en réalisant un empilement de couches de sulfure de zinc et de germanium.
Après avoir formé le substrat capot 12, celui-ci est ensuite reporté sur un substrat d’embase 18, sur lequel un micro-bolomètre 19 est monté en suspension, tel qu’illustré sur la figure 5f. Lors de ce report, la face interne 16 est déposée au contact d’une surface supérieure de montants 27 s’élevant perpendiculairement par rapport au substrat d’embase 18. Une soudure hermétique est alors réalisée en chauffant le cordon de soudure 29 à une température comprise entre 300 et 320°C dans un environnement sous pression contrôlée de sorte à garantir le niveau de vide dans la cavité formée autour du micro-bolomètre 19.
En variante, plusieurs détecteurs élémentaires peuvent être formés simultanément sur un même substrat avec une étape consistant à découper le substrat d’embase et la fenêtre optique pour séparer les différents détecteurs élémentaires ainsi formés.
En conclusion, l’invention permet d’obtenir un détecteur infrarouge 10 avec une fenêtre optique lla-llc en germanium, c’est-à-dire avec des performances de transmittance améliorées, pouvant être réalisé par une production de masse, et capable de supporter un grand nombre de procédés de fabrication utilisant des oxydants, tel que le plasma O2, ou des solutions aqueuses.
L’invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les détecteurs élémentaires dans le domaine infrarouge, tels que les micro-bolomètres utilisant un matériau thermométrique à base d’oxyde de vanadium, d’oxyde de nickel ou d’oxyde de titane. L’invention peut également être appliquée aux détecteurs refroidis ou aux photodiodes à base de tellurure de mercure-cadmium, d’indium-galium-arsenide ou de germanium.

Claims

REVENDICATIONS Fenêtre optique (1 la- 1 le) en germanium destinée à être scellée hermétiquement sur un substrat d’embase pour former un détecteur infrarouge, ladite fenêtre optique comportant une face externe (17) et une face interne (16), et étant munie :
■ d’un filtre multicouche interférentiel (20) ou un réseau périodique de diffraction (21) disposé sur la face externe (17) ; et
■ d’un réseau périodique de diffraction (21) disposé sur la face interne (16) ; ledit filtre multicouche interférentiel (20) ou le réseau périodique de diffraction (21) de la face externe (17) et ledit réseau périodique de diffraction (21) de la face interne (16) étant configurés pour atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d’onde compris entre 2 et 8 micromètres ; caractérisée en ce que la fenêtre optique (1 la-1 le) comporte une couche de protection (14) réalisée en silicium amorphe déposée sur ledit réseau périodique de diffraction (21) de la face interne (16). Fenêtre optique selon la revendication 1 comportant une zone de transmission (31) sur laquelle sont formées le réseau périodique de diffraction (21) de la face interne (16) et le filtre multicouche interférentiel (20) ou le réseau périodique de diffraction (21) de la face externe (17), l’épaisseur (e) de ladite fenêtre optique (1 la-1 le) étant comprise entre 500 et 750 micromètres. Fenêtre optique selon la revendication 2 comportant une couche de matériau getter (30) déposée sur la face interne (16) hors de ladite zone de transmission (31). Fenêtre optique selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la couche de protection (14) présente une épaisseur comprise entre 3 et 20 nanomètres. Fenêtre optique selon l’une des revendications 1 à 4, comportant un filtre multicouche interférentiel (20) directement déposé sur la face externe (17). Fenêtre optique selon l’une des revendications 1 à 4, comportant une couche d’isolation (25) en silicium amorphe déposée sur la face externe (17) et un filtre multicouche interférentiel (20) déposé sur ladite couche d’isolation (25).
7. Fenêtre optique selon l’une des revendications 1 à 4, comportant un réseau périodique de diffraction (21) réalisé sur la face externe (17) et une couche de protection (14) en silicium amorphe déposée sur le réseau périodique de diffraction (21) de ladite face externe (17).
8. Détecteur infrarouge (10) comprenant :
■ au moins un détecteur élémentaire (19) ; et
■ une fenêtre optique (1 la-1 le), selon l’une des revendications 1 à 7, fixée au-dessus dudit détecteur élémentaire (19).
9. Procédé de réalisation d’un détecteur infrarouge (10) comportant les étapes suivantes :
■ formation d’un filtre multicouche interférentiel (20) ou d’un réseau périodique de diffraction (21) sur une face externe (17) d’une fenêtre optique (1 la-1 le) réalisée en germanium ;
■ formation d’un réseau périodique de diffraction (21) sur une face interne (16) de ladite fenêtre optique (1 la-1 le) ; ledit filtre multicouche interférentiel (20) ou le réseau périodique de diffraction (21) de la face externe (17) et ledit réseau périodique de diffraction (21) de la face interne (16) étant configurés pour atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d’onde compris entre 2 et 8 micromètres ;
■ dépôt d’une couche de protection (14) en silicium amorphe sur ledit réseau périodique de diffraction (21) de la face interne (16) de la fenêtre optique (Hal le) ;
■ report de ladite fenêtre optique (1 la-1 le) au-dessus d’au moins un détecteur élémentaire (19) ; et
■ fixation de la fenêtre optique (1 la-1 le) au-dessus du au moins un détecteur élémentaire (19) de sorte à former un boitier hermétique autour dudit détecteur infrarouge (19).
10. Procédé de réalisation d’un détecteur infrarouge selon la revendication 9, dans lequel l’étape de dépôt de la couche de protection (14) en silicium amorphe est réalisée par dépôt chimique en phase vapeur. Procédé de réalisation d’un détecteur infrarouge selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l’étape de formation d’un réseau périodique de diffraction (21) est réalisée par dépôt d’une résine, photolithographic de ladite résine pour définir la forme du réseau périodique de diffraction (21), gravure ionique réactive et retrait de ladite résine.
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Citations (4)

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