Brevet FR2635936A1 — publié le 19900302

ELEMENT ET RESEAU DE DETECTION DE LUMIERE La présente invention concerne un élément de dé- tection de lumière et un réseau intégré bidimensionnel de détection de lumière employant un ensemble des éléments précités, en particulier pour la détection de lumière in- frarouge. La figure 5 montre une coupe d'un réseau de dé- tection hybride classique pour la détection de lumière infrarouge. Un substrat semiconducteur 1 contient un cir- cuit de traitement de signal. Un substrat semiconducteur de type p 30 comprend des éléments photodétecteurs qui sont destinés à convertir la lumière infrarouge incidente en charges électriques, c'est-à-dire en signaux électri- ques. Des régions de type n 32, mutuellement espacées, sont formées par diffusion dans le substrat 30, ce qui établit des photodiodes à jonction pn entre le substrat et les régions 32. Le substrat semiconducteur 1 peut être un substrat en silicium ou en arséniure de gallium conte- nant un circuit de traitement de signal 31. Le circuit de traitement de signal 31 comprend un circuit destiné à stocker les charges électriques, c'est-à-dire les charges de signal, que produisent les photodiodes sous l'effet de la lumière infrarouge incidente, et un circuit tel par exemple qu'un dispositif à couplage de charge (CCD) qui est destiné à transférer les charges vers un circuit ex- terne. Un ensemble d'électrodes 5 sont disposées entre les substrats 1 et 30, et elles relient ces substrats en interconnectant électriquement les photodiodes et le circuit de traitement de signal 31. Les détecteurs infrarouges, en particulier ceux qui présentent une réponse désirée dans la bande de lon- gueur d'onde de 10 microns, par exemple 8 à 10,5 microns, présentent des problèmes techniques particuliers. Un pro- blème important réside dans la présence d'un rayonnement de fond d'intensité relativement élevée, ce qui fait que le signal désiré, ou l'image désirée dans le cas d'un réseau bidimensionnel, présente un faible contraste, et on doit accorder une attention particulière à l'atténuation du bruit. Le rayonnement du corps noir à une température de 300 C présente la distribution d'intensité en fonction de la longueur d'onde qui est représentée sur la figure 6(a). Cette distribution, c'est-à-dire le bruit de fond, présente une valeur de crête à des longueurs d'onde d'environ 10 microns, ceci résultant d'une combinaison des distributions d'énergie et de quantité des photons en fonction de la lon- gueur d'onde. L'énergie d'un photon et sa longueur d'onde sont liées par la relation: E = 1,24/X dans laquelle E est l'énergie du photon exprimée en élec- trons-volts (eV) et A est la longueur d'onde du photon, en microns. La quantité relative de photons que produit le corps noir rayonnant est liée à l'énergie d'un photon par la relation: N = I/E dans laquelle I est l'énergie de la lumière incidente, en électrons-volts (eV), N est le nombre de photons dans la lumière incidente et E est l'énergie des photons en élec- trons-volts (eV). Bien que l'énergie d'un photon ayant une longueur d'onde de 3 à 5 microns soit supérieure à l'énergie d'un photon ayant une longueur d'onde de 8 à 10,5 microns, la quantité de photons émis par un corps noir à 300 K qui ont des longueurs d'onde de 8 à 10,5 microns, est supérieure au nombre de photons émis avec des longueurs d'onde de 3 à microns. A titre d'exemple, le flux de photons ayant des longueurs d'onde de 8 à 10,5 microns que rayonne un corps noir à 300 K est d'environ 3,6 x 1017 photons/cm2.s, soit un nombre de photons approximativement trente fois supérieur au nombre de photons qui sont rayonnés dans la plage de longueurs d'onde de 3 à 5 microns. L'intensité de crête du rayonnement infrarouge qui est émis par un corps noir à 300 K correspond donc toujours à une longueur d'onde d'en- viron 10 microns. Ces différences d'intensité en fonction de la longueur d'onde signifient que le contraste d'un signal ou d'une image infrarouge qui est détecté, c'est-à-dire le rapport entre la composante de signal S et le bruit de fond B des rayons incidents dans la bande de longueur d'onde de 8 à 10,5 microns (figure 6(c)) est plus faible que dans la bande de longueur d'onde de 3 à 5 microns (figure 6(b)), à 300 K. D'un point de vue quantitatif, le contraste d'un signal ou d'une image infrarouge dans la bande de longueur d'onde de 8 à 10,5 microns est approximativement égal à la moitié de celui d'une image dans la bande de longueur d'onde de-3 à 5 microns. On utilise la technique "d'écré- mage de charge" pour améliorer le rapport signal à bruit dans la bande de longueur d'onde de 8 à 10,5 microns. Un détecteur infrarouge hybride employant la technique d'écrémage de charge est décrit dans l'article "Hybrid Infrared Focal-Plan Arrays" par Chow et col., IEEE Transactions on Electrons Devices, Volume ED-29, numéro 1, janvier 1982. Les figures 7(a) et 7(b) représen- tent schématiquement la structure de puits de potentiel de transfert de charge d'un élément de détection de lumière, et une structure géométrique d'un réseau bidimensionnel de détecteurs infrarouges, des types décrits par Chow et col. Sur la figure 7(a), un substrat semiconducteur de type p comprend un circuit de traitement de signal. Une ré- gion de connexion de type n 2 est formée dans le substrat 100. Une photodiode 20 destinée à détecter la lumière in- frarouge incidente comprend une cathode, c'est-à-dire une région de type n, qui est connectée à la région de type + n, et une anode, c'est-à-dire une région de type p qui est reliée à la masse. Une électrode de stockage de charge 12, VST, produit un puits de potentiel 3 pour stocker des charges de signal dans le substrat semiconducteur de type p, 100. Une électrode de grille 11, VT, commande l'intro- duction des charges de signal de la photodiode 20 dans le puits de potentiel 3. Une électrode de division 13, VDIv, divise le puits de potentiel 3 et les charges de signal stockées dans le puits de potentiel 3, en parties de puits de potentiel 3a et 3b contenant les charges divisées. Une électrode d'écrémage 14, VECR, commande le transfert de charges de la partie de puits de potentiel 3b vers un puits de potentiel 4. Une électrode de CCD, 15, produit le puits de potentiel 4 et elle applique à un dispositif CCD les charges de signal qui sont stockées dans ce puits 4. Un transistor à effet de champ (FET) 5 vide le puits de potentiel 3 des charges qu'il contient, ce qui restaure le circuit, et ce transistor comprend une électrode de grille 16, VETALEMENT, et une électrode de drain 17, VDRAIN. La figure 7(b) représente schématiquement un ré- seau bidimensionnel de photodétecteurs et le circuit de traitement de signal associé, du type formé par l'élément de détection de lumière qui est représenté sur la figure 7(a). Dans les figures 7(a) et 7(b) et dans toutes les au- tres figures, les éléments identiques portent les mêmes références numériques. La figure 7(b) comprend un réseau bidimensionnel de 5 sur 5 éléments de détection de lumière. Le réseau comprend cinq colonnes d'éléments de détection de lumière avec cinq éléments de détection de lumière dans chaque colonne. Des charges provenant des éléments dans chaque colonne sont transférées le long de colonnes séparées de dispositifs à couplage de charge ou CCD, et elles sont collectées finalement dans une seule rangée 36 de disposi- tifs CCD. Les CCD qui se trouvent dans la rangée 36 trans- mettent le signal collecté vers des circuits externes, de façon que les charges collectées puissent représenter une image détectée bidimensionnelle. Les figures 9(a) à 9(d) illustrent le fonctionne- ment du circuit de traitement de signal de la figure 7(a). Dans l'état initial, une tension relativement élevée est appliquée à l'électrode de stockage 12 pour produire le puits de potentiel 3 dans le substrat 100, face à l'élec- trode 12. Une tension encore plus élevée est ensuite appli- quée à l'électrode de grille 11 pour produire une couche d'inversion à la surface du substrat 100, face à l'électro- de de grille 11. La couche d'inversion forme un canal con- ducteur, ce qui fait que des charges de signal qui sont produites par la photodiode 20 circulent de la région de connexion de type n+, 2, vers le puits de potentiel de stockage de charge 3, et sont stockées dans ce dernier, comme le montre la figure 9(b). Ensuite, une tension relativement basse est ap- pliquée à l'électrode de division 13, qui divise le puits de potentiel 3 en parties 3a et 3b. Les charges qui sont stockées dans le puits de potentiel 3 sont également sépa- rées en deux parties par la division du puits 3. Certaines des charges restent dans la partie de puits 3a et d'autres sont stockées dans la partie de puits 3b. En l'absence de la division des charges de signal stockées, la quantité de charges provenant du puits de potentiel 3 pourrait dépasser la capacité de stockage du puits de potentiel 4 du dispo- sitif CCD, et provoquer un débordement de ce puits de po- tentiel, au moment du transfert de ces charges à partir du puits 3. En divisant le puits de potentiel 3 et les charges qui sont stockées dans celui-ci, seules les charges prove- nant de la partie de puits de stockage de charge 3b sont transférées vers le puits de potentiel 4, comme l'indique la figure 9(c). Une tension relativement élevée est appliquée à l'électrode d'écrémage 14 dans le but de transférer les charges de la partie de puits de potentiel 3b vers le puits de potentiel 4. Les charges présentes dans la partie de puits de potentiel 3b qui ont des énergies supérieures à la barrière de potentiel entre la partie de pFits de potentiel 3b et le puits de potentiel 4, s'écoulent dans le puits de potentiel 4 face à l'électrode de CCD 15. On commande la hauteur de cette barrière de potentiel au moyen de la ten- sion qui est appliquée à l'électrode d'écrémage 14, par rapport aux tensions sur les électrodes 12 et 15. Le signal est donc "écrémé", de façon que seules les charges de si- gnal représentant une image désirée et une partie du fond atteignent le puits de potentiel 4. La figure 9(d) illustre cette circulation de charges. Enfin, une tension relativement élevée est appli- quée à l'électrode de division 13 pour supprimer la bar- rière de potentiel entre les parties de puits 3a et 3b. En- suite, une tension est appliquée à l'électrode de grille 16 pour débloquer le transistor à effet de champ 5, et pour faire ainsi écouler les charges restantes se trouvant dans le puits de potentiel 3, par l'intermédiaire de l'électrode de drain 17. On ne peut pas augmenter aisément la capacité de stockage de charge du détecteur infrarouge de l'art anté- rieur décrit ci-dessus. De façon générale, pour améliorer le rapport signal à bruit il suffit d'augmenter la durée d'intégration, c'est-à-dire la durée pendant laquelle des charges provenant du photodétecteur 20 sont collectées avant + leur transfert de la région de type n 2 vers le puits de potentiel 4. Le rapport signal à bruit est amélioré propor- tionnellement à la racine carrée de la durée d'intégration. La figure 8(b) montre une comparaison entre la quantité de charge qui est stockée pendant une courte durée d'intégra- tion (exemple A), et pendant une longue durée d'intégration (exemple B). Bien qu'une plus longue durée d'intégration procure de meilleurs résultats, la capacité de stockage de charge des puits des détecteurs classiques ne peut être augmentée que par l'augmentation de l'aire des électrodes, c'est-à-dire l'augmentation de la taille du circuit sur le substrat. Une taille accrue du circuit sur le substrat est indésirable, du fait que l'aire du substrat est limitée. De plus, la résolution de l'image est diminuée lorsqu'on aug- mente l'aire des électrodes, du fait que l'aire disponible pour des photodiodes est réduite, ce qui fait que la densi- té des photodiodes est réduite. On pourrait adopter pour des réseaux de détec- teurs infrarouges hybrides une structure semblable à celle qui est représentée schématiquement sur la figure 10. Sur la figure 10, le substrat 100 du côté du circuit de trai- tement de signal a une plus grande taille que le substrat de conversion photoélectrique 30. Les substrats 30 et 100 sont connectés électriquement l'un à l'autre par des élec- trodes de connexion 50. Cependant, les électrodes de con- nexion 50 doivent être disposées obliquement par rapport aux substrats, à cause des tailles différentes des subs- trats, ce qui rend leur fabrication très difficile. En outre, en augmentant la taille du substrat 100 du circuit de traitement de signal, on augmente les distances de transfert de charge dans le circuit de transfert de charge, ce qui limite la vitesse de fonctionnement. Un but de l'invention est de procurer un élément de détection de lumière ayant une capacité de stockage accrue, sans avoir une taille de substrat accrue. Conformément à la présente invention, un élément de détection de lumière comprend un dispositif sensible à la lumière qui est destiné à produire des charges électri- ques sous l'effet de la lumière incidente, et un circuit destiné à transporter, stocker et transférer les charges vers une électrode de CCD. La structure de stockage de charge est une structure multicouche, comprenant un subs- trat semiconducteur sur lequel sont disposées une première électrode de stockage de charge et des électrodes de trans- fert de charge, et comprenant une première couche de semi- conducteur formée sur le substrat, avec une seconde élec- trode de stockage de charge formée sur la couche précitée, face au substrat, et interconnectée à travers la couche à la première électrode de stockage de charge. L'élément de détection de lumière peut être sensible à la lumière in- frarouge. Le dispositif sensible à la lumière est de pré- férence situé à distance du circuit. Un réseau de détection de lumière bidimensionnel comprend au moins deux colonnes interconnectées, chacune d'elles comprenant au moins deux des éléments de détection de lumière, pour former une image bidimensionnelle d'un corps rayonnant. Les éléments de dé- tection de lumière dans chaque colonne sont connectés à un dispositif à couplage de charge (CCD) de colonne commun, qui transfère les charges collectées vers un CCD de rangée qui est interconnecté aux CCD de colonne. Dans l'invention, il est possible d'augmenter la capacité de stockage de charge de l'élément de détection de lumière sans augmenter la taille du substrat, à cause de la configuration tridimensionnelle, c'est-à-dire multi- couche, des électrodes de stockage de charge. Les contrain- tes de configuration concernant les éléments de stockage de charge dans la section de transfert de charge sont éga- lement assouplies, ce qui permet d'optimiser la configura- tion du réseau pour le fonctionnement à vitesse élevée. Il est possible d'augmenter, de façon simple et arbitraire, la capacité de stockage de charge d'éléments et de réseaux conformes à l'invention, en augmentant le nombre de couches des électrodes de stockage de charge, pour le porter à trois ou plus, sans réduire l'aire qui est occupée par d'autres parties du réseau, comme les pho- todiodes et les électrodes de transfert de charge. On aug- mente le nombre de couches d'électrodes en ajoutant des couches de semiconducteur supplémentaires, avec une élec- trode de stockage de charge disposée entre des couches adjacentes. Ces électrodes sont interconnectées en série ou en parallèle. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la descrip- tion se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1(a) est un schéma synoptique qui re- présente un élément de détection de lumière conforme à un mode de réalisation de l'invention, la figure 1(b) est une coupe d'une partie représentative des éléments de dé- tection de lumière dans le mode de réalisation de la fi- gure 1(a), la figure 1(c) est une vue en plan schématique d'un mode de réalisation d'un réseau bidimensionnel de détection de lumière conforme à l'invention, et la figure 1(d) est une vue de détail d'une partie du réseau de la figure 1(c). Les figures 2(a) à 2(e) sont des coupes qui il- lustrent un procédé de fabrication du mode de réalisation de l'invention qui est représenté sur les figures 1(a) à 1(d). La figure 3(a) est un schéma synoptique qui il- lustre un autre mode de réalisation de la présente inven- tion, et la figure 3(b) est une coupe d'une partie repré- sentative du mode de réalisation de la figure 3(a). La figure 4(a) est un schéma synoptique qui il- lustre encore un autre mode de réalisation de l'invention, et la figure 4(b) est une coupe d'une partie représentative du mode de réalisation de la figure 4(a). La figure 5 est une coupe montrant la structure générale d'un réseau de détecteurs infrarouges de l'art antérieur. La figure 6(a) est une représentation graphique de l'intensité du rayonnement infrarouge d'un corps noir en fonction de la longueur d'onde, et les figures 6(b) et 6(c) sont des graphiques qui illustrent les intensités de bruit de fond et de signal désiré que produisent des dé- tecteurs infrarouges, en fonction de la longueur d'onde, pour deux bandes de longueur d'onde différentes. La figure 7(a) est un schéma qui illustre le fonctionnement d'un détecteur infrarouge de l'art antérieur employant la technique d'écrêmage de charge, et la figure 7(b) est une vue en plan schématique d'un réseau de détec- teurs bidimensionnel conforme à l'art antérieur. La figure 8(a) illustre la technique d'écrêmage de charge, et la figure 8(b) illustre la variation de la quantité de charge qui est stockée avec différentes durées d'intégration. Les figures 9(a) à 9(d) illustrent l'opération de stockage et de transfert de charge d'un détecteur in- frarouge de l'art antérieur. La figure 10 est un schéma d'un détecteur infra- rouge hybride de l'art antérieur. La figure 1(a) montre un schéma synoptique d'un élément de détection de lumière conforme à un mode de réa- lisation de la présente invention. La figure 1(b) montre une coupe d'une partie représentative de cet élément de détection de lumière. La figure 1(c) montre schématiquement un réseau de détection de lumière bidimensionnel employant un ensemble des éléments des figures l(a) et 1(b). La fi- gure 1(d) montre de façon plus détaillée une partie du réseau de la figure 1(c). Un substrat de réception de lumière 30 comprend des photodiodes qui sont destinées à convertir la lumière incidente, en particulier la lumière infrarouge, en si- gnaux électriques, c'est-à-dire en charges électriques. Dans un réseau de détection de lumière sensible à la lu- mière infrarouge, le substrat 30 peut être un semiconduc- teur composé, tel que le tellurure de cadmium-mercure (CdxHgl_xTe). Un substrat de circuit de traitement de signal 1, placé face au substrat de réception de lumière 30, comprend une région de stockage de charge multicouche 60, qui comporte des couches 60a et 60b. Les couches 60a et b sont disposées l'une sur l'autre face au substrat 30 et font partie d'une structure multicouche. Le substrat 1 comprend également une section de transfert de charge 40 sur laquelle sont formées les couches 60a et 60b. Les par- ties de matériau semiconducteur du suDstrat 1 et la région de stockage de charge 60 peuvent toutes être en silicium. La section de transfert de charge 40 peut comprendre un dispositif CCD. Le substrat 1, la région de stockage de charge 60 et la section de transfert de charge 40 consti- tuent un circuit de traitement de signal 100. Le circuit de traitement de signal 100 et le substrat de réception de lumière 30 sont interconnectés par des conducteurs 50 pour constituer l'élément de détection de lumière complet. Les conducteurs 50 établissent un chemin pour transporter les charges de l'élément de détection de lumière vers la ré- gion de stockage de charge 60. Dans un mode de réalisation, le substrat 1 est en silicium de type p. Les électrodes de puits de stockage de charge 12a, les électrodes de division de charge 13, les électrodes d'écrémage 14 et les électrodes de CCD 15 sont disposées sur le substrat 1 et sont noyées dans une couche électriquement isolante 25. La couche 60b, qui se trouve sur le substrat 1, comprend une première couche de silicium de type p, la, et des électrodes multiples 12b qui sont noyées dans une couche électriquement isolante b. La couche 60a qui, dans ce mode de réalisation, est plus proche du substrat de réception de lumière 30 que la couche 60b, est une seconde couche de silicium de type p, lb, sur laquelle sont disposées des électrodes de trans- fert de charge multiples 12c et des électrodes de grille 11. Les électrodes 12c et 11 sont noyées dans une couche électriquement isolante 25c. Le processus pour produire la structure de la figure 1(b) comprend un certain nombre d'étapes qui sont accomplies en succession. Comme le montre la figure 2(a), un ensemble de premières électrodes de puits de stockage de charge 12a, d'électrodes de division de charge 13, d'électrodes d'écrémage 14 et d'électrodes de CCD 15 sont déposées sur le substrat en silicium de type p 1, et elles sont noyées dans une couche électriquement isolante 25a, pour produire la section de transfert de charge 40. La couche isolante 25a et les électrodes ne sont pas déposées en une seule étape. Au contraire, on dépose une partie initiale de la couche isolante 25a, et on fait suivre cette opération par le dépôt des électrodes de division de charge 13. On définit la forme de ces électrodes pour for- mer un motif désiré. On dépose ensuite une autre partie de la couche isolante 25a, après quoi on dépose les électro- des de stockage de charge 12a, les électrodes d'écrémage 14 et les électrodes de CCD 15. Après avoir défini les mo- tifs des électrodes, on dépose la partie restante de la couche isolante 25a. On enlève ensuite des parties de la couche isolante 25a pour laisser le motif représenté sur la figure 2(a), dans lequel sont formés un ensemble d'îlots mutuellement espacés, contenant chacun une électrode 12, 13, 14 et 15. Les groupes d'électrodes se répètent latéra- lement, comme le montre la figure 2(a), pour former une partie d'un réseau de détection de lumière linéaire. Dans un réseau de détecteurs bidimensionnels, le motif est ré- pété dans deux directions, habituellement orthogonales, par exemple des directions x et y. La relation géométrique des électrodes est celle qui est représentée sur la figure 2(a), de façon que des charges qui sont produites par un signal lumineux qui atteint la section de transfert de charge 40 puissent être transférées entre les électrodes, vers la droite sur la figure 2(a), divisées, écrémées, et transférées à nouveau. On fait croître la première couche de silicium de type p, la, sur la totalité de la surface à nu du substrat 1, et sur les îlots isolants contenant les élec- trodes, comme le montre la figure 2(b). En utilisant des techniques classiques de photolithographie et de gravure, on enlève des parties de la couche de silicium la face aux électrodes de stockage de charge 12a, mais on laisse en place la couche isolante 25a qui recouvre les électrodes 12a. On dépose une couche électriquement isolante 25b qui contient les secondes électrodes de puits de stockage de charge 12b. On dépose une première partie de la couche b, et on fait suivre cette opération par le dépôt des secondes électrodes de puits de stockage 12b, et la défi- nition du motif de ces électrodes. On dépose la partie fi- nale de la couche 25b sur les électrodes 12b, et on défi- nit un motif dans cette couche pour produire la structure qui est représentée sur la figure 2(c). La définition du motif de la couche isolante 25b comprend la séparation de la couche en îlots mutuellement isolés, comme représenté sur la figure 2(c). Après avoir traversé la couche la, l'une des extrémités de chacune des secondes électrodes de stockage de charge 12b est alignée face à une électrode de stockage de charge 12a respective. Chaque électrode de stockage de charge 12b est ainsi connectée en série et de façon électrostatique à une électrode de stockage de char- ge 12a respective, pour la circulation de charges entre des puits de potentiel qui sont formés face à ces électrodes. Ainsi, des charges de signal présentes dans la couche de stockage de charge 60b peuvent être transférées vers la section de transfert de charge 40. Dans le mode de réalisa- tion des figures 2(a) à 2(e), les électrodes de stockage de charge 12a et 12b (et 12c), qui sont interconnectées en série, sont mutuellement déplacées latéralement dans la structure multicouche. En d'autres termes, les électrodes directement interconnectées sont disposées côte à côte au lieu d'être alignées avec une direction générale perpendi- culaire au substrat 1. Les étapes de traitement qui sont représentées sur la figure 2(c) achèvent la formation de la couche de stockage de charge 60b. Les étapes qui sont représentées sur les figures 2(c) et 2(b) sont répétées pour former la couche de stocka- ge de charge 60a. On fait croître la seconde couche de si- licium de type p, lb, sur les parties à nu de la couche la et sur la couche électriquement isolante 25b, comme le montre la figure 2(d). En utilisant des techniques classi- ques de photolithographie et de gravure, on ouvre des fe- nêtres dans la couche de silicium lb, pour atteindre les extrémités des îlots des couches isolantes 25b des élec- trodes de stockage de charge 12b, qui sont éloignées des électrodes de stockage de charge 12a. Les électrodes de stockage de charge 12c qui sont noyées dans les couches électriquement isolantes 25c sont formées de la même ma- nière que les électrodes noyées 12a, 13, 14 et 15. L'extrémité de l'électrode 12c qui est déposée dans la fenêtre traverse la couche lb et se trouve face à une extrémité de l'électrode 12b. Les électrodes noyées en regard 12c et 12b sont ainsi interconnectées en série au point de vue électrostatique, de façon que des charges puissent circuler librement dans les puits de potentiel qui sont formés face aux électrodes. Les électrodes de grille 11 sont formées en même temps que lestroisièmes électrodes de stockage 12c, et elles sont également noyées dans les couches isolantes 25c. Les électrodes de grille et les troisièmes électrodes de stockage de charge 11 et 12 sont électriquement isolées les unes des autres par l'enlèvement d'une partie du métal qui a été déposé pour former les deux types d'électrodes. Chacune des électrodes de grille 11 est éloignée de l'extrémité de l'électrode de stockage de charge respective 12c qui se trouve face à l'électrode 12b et est adjacente à l'autre extrémité de l'îlot respectif de la couche isolante 25c. Comme dans les autres couches, la couche isolante c est divisée en îlots mutuellement espacés, avec la couche de semiconducteur lb sous-jacente à nu entre les îlots. Dans ces zones à nu entre les îlots isolés de la couche isolante 25c, des régions de connexion 2 de type n sont formées dans la couche de silicium lb. La formation des régions de type n' 2 achève la formation des éléments du circuit de traitement de signal 100, comme le montre la figure 2(e). Le substrat de réception de lumière 30 com- prend un réseau de photodiodes qui sont disposées géomé- triquement de façon à être alignées avec les régions de connexion de type n+ 2 dans la couche de silicium lb. Le substrat 30 et ses photodiodes sont interconnectés avec la couche lb au moyen de connexions conductrices de l'élec- tricité 50, comme le montre la figure 2(e). Les connexions conductrices de l'électricité 50, qui peuvent être des blocs d'indium, procurent un moyen pour acheminer des charges de signal des photodiodes vers le circuit de trai- * tement de signal. Par l'action des électrodes de grille 11, des charges qui circulent à partir des photodiodes peuvent être transférées vers le puits de potentiel qui se trouve face aux électrodes de stockage de charge 12a et 12c qui sont interconnectées en série au point de vue électrostatique, c'est-à-dire que ces charges peuvent être transférées de la surface à nu de la couche lb, vers l'in- terface entre le substrat 1 et la couchela, en traversant l'interface entre les couches lb et la. On décrira ci-après le fonctionnement d'un élé- ment de détection de lumière, en notant que chaque élément dans un réseau bidimensionnel fonctionne de façon similai- re. Dans la première étape du fonctionnement, on applique une tension relativement élevée aux électrodes de stockage de charge 12a à 12c, pour produire une région de désertion c'est-à-dire un puits de potentiel de stockage de charge 3, face à chacune de ces électrodes interconnectées en sé- rie dans les couches de silicium et le substrat sous- jacents, portant respectivement les références lb, la et 1. Le puits de stockage de charge est continu à travers la structure multicouche, face aux électrodes de stockage de charge 12a à 12c. On applique une tension encore plus élevée à l'électrode de grille 11, pour produire une ré- gion d'inversion de charge dans la partie de la couche de silicium lb qui se trouve face à l'électrode de grille 11. Des charges électriques, c'est-à-dire les charges de si- gnal, provenant des photodiodes dans le substrat 30, cir- culent à travers la couche d'inversion pour pénétrer dans le puits de potentiel de stockage de charge 3 qui se trouve face aux électrodes de stockage de charge 12c à 12a. Ensuite, on applique une tension relativement basse à l'électrode de division 13, de façon à diviser en deux parties le puits de potentiel de charge et la charge qui est stockée face à l'électrode 12a. On applique en- suite une tension relativement élevée à l'électrode d'écrémage 13, et des charges sont "écrémées" à partir de celles qui sont stockées dans la partie du puits de poten- tiel divisé qui est la plus proche de l'électrode d'écré- mage 14. Les charges stockées qui ont un potentiel supé- rieur à la barrière qui est formée face à l'électrode d'écrémage 14 circulent vers la région de puits de poten- tiel de CCD qui se trouve face à l'électrode de CCD 15. Enfin, on applique une tension relativement éle- vée à l'électrode de division 13, de façon à faire dispa- raître la barrière de potentiel face à l'électrode 13. On applique une tension à l'électrode de grille 16, repré- sentée sur la figure 9, d'un transistor à effet de champ qui n'est pas représenté sur les figures 1(a)-1(d), pour vider la charge stockée dans le puits de potentiel qui se trouve face aux électrodes 12a à 12c, et pour restaurer l'élément pour la détection d'un signal de lumière suivant. Dans un réseau bidimensionnel du type représenté sur les figures 1(c) et 1(d), on répète séquentiellement le mode de fonctionnement d'un élément de détection de lu- mière du type représenté sur les figures 1(a), 1(b) et 1(d). Un réseau de détection de lumière bidimensionnel comprend au moins deux colonnes d'éléments de détection de lumière, avec au moins deux éléments dans chaque colonne. Le réseau bidimensionnel de la figure 1(c) comprend cinq colonnes d'éléments de détection de lumière, avec cinq éléments de détection de lumière dans chaque colonne. Les charges qui sont collectées à partir de chaque élément sont transférées, habituellement simultanément, vers un CCD dans la colonne 37 de CCD qui est connectée à l'élé- ment considéré. Ces charges sont transférées séquentielle- ment le long de la colonne 37 de CCD, pour atteindre la rangée connectée 36 de CCD. Les CCD dans la rangée 36 transfèrent séquentiellement vers un circuit externe les charges qui sont collectées, pour un traitement ultérieur. Une image bidimensionnelle est représentée de façon élec- tronique par les charges collectées, du fait que chaque groupe de charges représente une intensité lum.ineuse dans une zone du réseau. L'instant de collecte des charges pro- cure une information concernant la position à laquelle les charges particulières ont été produites sous l'effet de la lumière incidente. On utilise cette information de posi- tion pour représenter l'image. Les termes "colonnes" et "rangées" qui sont utilisés ici sont interchangeables et ils désignent simplement des alignements d'éléments de dé- tection, et en particulier de CCD, dans deux directions différentes. La partie essentielle d'un réseau de détec- tion de lumière correspond à la collecte de signaux prove- nant d'un ensemble de points sur une zone, c'est-à-dire le long d'une ligne qui n'est pas nécessairement droite, ou sur une matrice de points s'étendant dans les directions d'au moins deux lignes. L'élément et le réseau de détectiJn de lumière qui sont décrits permettent d'obtenir une très grande ca- pacité de stockage de charge. Les puits de potentiel qui sont formés pendant le fonctionnement sont indiqués schématiquement sur la figure l(b) par une ligne en trait mixte. Cette ligne indique la présence d'une couche d'in- version face à la grille 11, des puits de potentiel de stockage de charge face aux électrodes de stockage de charge 12a à 12c, d'une division de puits de potentiel face à l'électrode de division 13, et d'une barrière de potentiel d'écrémage face à l'électrode d'écrémage 14. Du fait que le puits de potentiel de stockage de charge s'étend sous les électrodes 12c, 12b et 12a, il a une aire beaucoup plus étendue que dans les éléments détec- teurs classiques, à une seule couche, qui ont été décrits en relation avec la figure 9. L'aire d'électrodes accrue augmente la capacité de stockage de charge, mais la structure tridimensionnelle multicouche n'augmente pas l'aire globale de l'élément, c'est-à-dire celle du subs- trat 1, par rapport à l'aire du dispositif de l'art anté- rieur qui est représenté sch5matiquement sur la figure 9. La capacité de stockage de charge accrue d'élé- ments de détection de lumière conformes à l'invention améliore leur rapport signal à bruit. La séparation des fonctions entre le circuit de traitement de signal 100 et la région de stockage de charge 60 permet d'augmenter la capacité de stockage de charge sans réduire l'aire des autres parties de l'élément. Il ressort particulièrement de la figure 1(b) que les opérations de traitement de si- gnal de puits de potentiel, c'est-à-dire la division du puits de potentiel et l'écrémage de charges, ont toutes lieu dans le substrat 1, qui consiste en un matériau se- miconducteur cristallin de qualité relativement élevée. Les seules opérations qui se déroulent dans les couches la et lb, formées par croissance, qui ont normalement une qualité électronique quelque peu inférieure à celle du substrat 1, sont des opérations de stockage et de circula- tion de charge. Par conséquent, les performances de l'élé- ment ne sont pas affectées défavorablement d'une manière notable par des défauts présents dans les couches la et lb formées par croissance. On peut encore améliorer, si né- cessaire, la capacité de stockage de charge et le rapport signal à bruit, en augmentant le nombre de couches de la structure multicouche, c'est-àdire le nombre de couches de stockage de charge et d'électrodes. La valeur accrue de la capacité de stockage de charge signifie qu'un position- nement précis des électrodes de division 13 par rapport aux électrodes de stockage 12a n'est pas nécessaire, et qu'on peut commander aisément la quantité de charges trans- férées vers le CCD. On peut obtenir des images bidimensionnelles ayant un bon contraste, comme dans l'exemple B de la figure 8(b), en écrémant les charges de signal qui sont produites sous l'effet de lumière provenant d'une source à faible contraste, comme indiqué sur la figure 8(a). Contrairement au dispositif de l'art antérieur de la figure 7(b), dans un réseau bidimensionnel conforme à l'invention, presque toute la section de transfert de charge 40 peut être utili- sée pour le CCD, comme il est indiqué sur la figure 1(d). Par conséquent, pour un réseau d'une taille particulière, un mode de réalisation de l'invention permet d'augmenter la taille du CCD, et donc sa dynamique de transfert de charge, en comparaison avec les dispositifs de l'art anté- rieur. De plus, les contraintes concernant le rapport de forme du CCD sont assouplies. On peut rétrécir l'électrode du CCD dans la direction du transfert de charge à l'inté- rieur de l'élément de détection de lumière, et on peut al- longer cette électrode dans la direction perpendiculaire. Ce changement du rapport de forme augmente les vitesses de transfert de charge en comparaison avec des CCD de l'art antérieur qui ont la même capacité de stockage de charge. La dynamique accrue du CCD permet de transférer une plus grande quantité de charges électriques dans un réseau bidimensionnel conforme à l'invention. On peut donc faire fonctionner le CCD de façon que chaque élément de détection de lumière fournisse une information correspon- dant à l'intensité de la lumière qui est émise par une zone particulière d'un corps rayonnant. La dynamique amé- liorée signifie qu'on peut éviter l'utilisation d'un pro- cédé ou d'un dispositif de balayage de charge (ou CSD). Dans le système CSD, les charges de signal qui sont pro- duites par les éléments photosensibles dans une colonne d'un réseau, comme la colonne 37 de la figure 7(c), sont sommées pour produire un signal de sortie. Bien que les signaux sommés améliorent l'amplitude du signal en compa- raison avec le fond, le système CSD est lent, du fait qu'on fait fonctionner simultanément tous les éléments photosensibles, et on fait suivre cette étape par l'étape de balayage. Le réseau de l'invention procure une vitesse de fonctionnement plus élevée, en évitant une étape de som- mation. L'étape de sommation n'est pas nécessaire dans l'invention, du fait que la quantité de charges de signal qui sont stockées et transférées dans chaque élément de détection de lumière est beaucoup plus grande que dans les dispositifs de l'art antérieur. La vitesse supérieure si- gnifie qu'une image d'un corps rayonnant peut être formée en temps réel, c'est-à-dire avec une vitesse relativement élevée, au lieu de l'image à "analyse lente" qui est obte- nue dans un système CSD. On peut également employer le mode de fonctionnement CSD avec des réseaux bidimensionnels conformes à l'invention, pour augmenter encore davantage la dynamique des réseaux de l'invention, au prix d'une di- minution de la vitesse de fonctionnement. L'écrémage de charge est important dans le mode de fonctionnement CSD, pour éviter que des charges de signal ne débordent des puits de potentiel. Le mode de réalisation de l'appareil qui est dé- crit utilise une seule électrode d'écrémage. On peut uti- liser plusieurs électrodes d'écrémage pour améliorer le rapport signal à bruit, et dans des situations dans les- quelles on prévoit qu'un nombre relativement grand de charges de signal et de fond seront produites. Ces élec- trodes d'écrémage supplémentaires peuvent être placées dans la région de stockage de charge 60, qui peut être di- visée en un certain nombre de sections. A titre d'exemple, comme il est indiqué schématiquement sur la figure 3(a), on peut employer une électrode d'écrémage séparée avec chacune des première à troisième sections de stockage de charge 21a à 21c. Ces sections de stockage de charge sont connectées en série. En considérant la figure 3(b), on voit des électrodes d'écrémage 14a à 14c, dans une coupe représentative d'un élément de détection de lumière con- forme à l'invention. Les électrodes d'écrémage 14b et 14c ont été ajoutées à la structure qui est représentée sur la figure 1(b). Ces électrodes d'écrémage divisent les électrodes de stockage de charge 12b et 12c en parties respectives 12b1, 12b2 et 12c1, 12c2. On fait fonctionner séquentiellement les électrodes d'écrémage supplémentaires 14b et 14c pour transférer seulement une partie des charges stockées dans le puits de potentiel qui se trouve face aux électrodes de stockage de charge précédentes respectives, c'est-à-dire 12c2 et 12c1 plus 12b2. L'électrode d'écrémage 14a écrème également des charges, mais seulement à partir d'une partie du puits de potentiel divisé qui se trouve fa- Ce à l'électrode de stockage de charge 12a. Comme le montrent les figures 4(a) et 4(b), les sections de stockage de charge 21a à 21c peuvent également être interconnectées en parallèle au point de vue électro- statique. Dans le mode de réalisation qui est représenté sur les figures 4(a) et 4(b), chaque élément comprend des électrodes de puits de stockage de charge 12a à 12d, qui sont successivement empilées ou superposées face à face, au lieu d'être disposées latéralement les unes par rapport aux autres à l'intérieur des couches multiples de silicium. Des première et seconde électrodes de grille 11a et 11b se trouvent à des extrémités opposées de chacune des élec- trodes de stockage de charge 12b à 12d. Une électrode de transfert de charge 18 est disposée transversalement aux électrodes 12a à 12c, au niveau des électrodes de grille 11b, face aux électrodes de grille 11a et à la région de + connexion de type n 2. Dans ce mode de réalisation, cette région de connexion traverse les couches superposées jus- qu'au substrat de type p, 1, de façon à réaliser la conne- xion en parallèle des électrodes de stockage de charge 12a à 12d. (Dans l'interconnexion en série de la figure 1(b), la région de connexion 2 doit seulement atteindre l'élec- trode de stockage de charge 12c la plus proche.) Dans le mode de réalisation de la figure 4(b), les premières électrodes de grille 11a sont initialement activées, c'est-à-dire qu'une couche d'inversion est créée face aux électrodes pour le transfert de charges vers les électrodes de stockage de charge respectives. Des charges de signal qui sont produites par la lumière incidente sont conduites par la région de connexion 2 et elles traversent les couches d'inversion face aux électrodes de grille 11a, pour entrer dans les puits de potentiel au- dessous des électrodes de stockage de charge 12b-12d. Lorsque les élec- trodes de grille 11b sont activées, ce qui crée des couches d'inversion, les charges stockées provenant des puits de potentiel qui se trouvent face aux électrodes 12b à 12d circulent vers un puits de potentiel situé face à l'élec- trode 12a, au moyen de l'électrode de transfert de charge 18. Ces charges sont ensuite transférées vers le puits de potentiel qui se trouve face à l'électrode de CCD 15, en employant les étapes décrites précédemment en relation avec le mode de réalisation de la figure 1(a). En d'autres termes, les charges qui sont stockées face à l'électrode de stockage de charge 12a sont divisées par l'électrode de division 13. Les charges de signal sont écrémées à partir de l'une des parties du puits de potentiel divisé, par l'action de l'électrode d'écrémage 14, et elles sont trans- férées vers l'électrode de CCD 15. Les puits de potentiel sont indiqués sur la figure 4(b) par des lignes en trait mixte qui sont tracées face aux électrodes respectives. La connexion en parallèle des électrodes de stockage de charge conduit à une sommation des charges stockées, ce qui amé- liore le contraste du signal. Les avantages de vitesse et de meilleur rapport signal à bruit que procure la structure des figures 1(a) à 1(d), sont obtenus dans les modes de réalisation des fi- gures 3(b) et 4(b) si les charges qui sont stockées dans chacune des sections de stockage de charge respectives sont égales. Dans un mode de réalisation comme dans l'autre, on peut faire en sorte que les quantités de charge qui sont stockées soient relativement grandes en comparaison avec les détecteurs de l'art antérieur. Dans tous les modes de réalisation, la quantité de charge stockée peut conduire à une circulation de charge supérieure à la valeur désirée vers l'électrode CCD 15. On peut éviter ce résultat en em- ployant plusieurs électrodes de division de puits de sto- ckage de charge 13. Dans une telle structure, la quantité de charge dans la partie du puits divisé qui est soumise à l'écrémage par l'électrode d'écrémage 14, peut être une fraction de la charge collectée plus faible que si on em- ployait une seule électrode de division 13. L'utilisation de plusieurs électrodes de division 13 permet de choisir arbitrairement la quantité de charge collectée qui est présentée à l'électrode d'écrémage 14, de façon qu'elle soit une fraction particulière de la charge collectée to- tale. Bien que les modes de réalisation décrits uti- lisent un semiconducteur composé, tel que CdHgTe, en tant que matériau sensible à la lumière, séparé d'un substrat en silicium et de couches qui remplissent les fonctions de région de stockage de charge et de section de transfert, on peut employer d'autres matériaux semi- conducteurs dans ces parties de l'élément de détection de lumière et de réseaux d'éléments. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux dispositifs décrits et repré- sentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément de détection de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens sensibles à la lumière (30, 32) destinés à produire des charges électriques sous l'effet de la lumière incidente; des moyens de stockage de charge (60), comprenant au moins des première et seconde électrodes de stockage de charge (12a, 12b) pour stocker les charges; des moyens (50) pour transmettre les charges des moyens sensibles à la lumière (30, 32) vers les moyens de stockage de charge (60); et des moyens de transfert de charge (40), comprenant des électrodes de transfert de charge (13, 14) pour transférer au moins une partie des charges stockées des moyens de stockage de charge (60) vers une électrode de dispositif à couplage de charge (15), et dans lequel les moyens de stockage de charge (60) com- prennent un substrat semiconducteur (1) sur lequel est formée au moins une première couche (60b) d'un matériau semiconducteur, la première électrode de stockage de charge (12a) et les électrodes de transfert de charge (13, 14) sont placées entre le substrat (1) et la première couche (60b), et la seconde électrode de stockage de charge (12b) est placée sur la première couche (60b), du côté opposé au substrat (1), et elle est interconnectée avec la première électrode de stockage de charge (12a). 2. Elément de détection de lumière selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde couche (60a) du matériau semiconducteur, formée sur la première couche (60b) du côté opposé au substrat (1), et une troisième électrode de stockage de charge (12c), in- terconnectée avec la seconde électrode de stockage de char- ge (12b) et placée sur la seconde couche (60a), du côté opposé à la première couche, avec la seconde électrode de stockage de charge (12b) placée entre les première et se- conde couches (60b, 60a). 3. Elément de détection de lumière selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que les première, seconde et troisième électrodes de stockage de charge (12a, 12b, 12c) sont mutuellement alignées, et en ce qu'il comprend une électrode de transfert de charge (18) qui est disposée transversalement aux première, seconde et troisième élec- trodes de stockage de charge (12a, 12b, 12c) et qui inter- connecte ces dernières, pour transférer des charges sto- ckées dans des puits de potentiel situés face aux seconde et troisième électrodes de stockage de charge (12b, 12c) vers un puits de potentiel situé face à la première élec- trode de stockage de charge (12a). 4. Elément de détection de lumière selon la re- vendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'électrodes de grille (11a, 11b) connectées en série avec chacuneides seconde et troisième électrodes de stockage de charge (12b, 12c), pour commander respective- ment la circulation de charges à partir des moyens sensi- bles à la lumière (30, 32) vers des puits de potentiel situés respectivement face aux seconde et troisième élec- trodes de stockage de charge (12b, 12c), et à partir des seconde et troisième électrodes de stockage de charge respectives (12b, 12c) vers un puits de potentiel situé face à la première électrode de stockage de charge (12a). 5. Elément de détection de lumière selon la re- vendication 2, caractérisé en ce que les moyens de trans- fert de charge comprennent des moyens de division de char- ge (13) pour diviser en au moins deux parties les charges qui sont stockées dans les moyens de stockage de charge (60), et des moyens d'écrémage de charge (14) destinés à transférer des charges ayant des énergies supérieures à une barrière de potentiel présélectionnée, à partir de l'une des parties des charges divisées, dans les moyens de stockage de charge (60), vers un puits de potentiel qui est situé face à l'électrode de dispositif à couplage de charge (15). 6. Elément de détection de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de trans- fert de charge (40) comprennent des moyens de division de charge (13) qui sont destinés à diviser en au moins deux parties les charges qui sont stockées dans les moyens de stockage de charge (60), et des moyens d'écrémage de charge (14) qui sont destinés à transférer des charges ayant des énergies supérieures à une barrière de potentiel présélec- tionnée, à partir de l'une des parties des charges divisées des moyens de stockage de charge (60),vers un puits de po- tentiel qui se trouve face à l'électrode de dispositif à couplage de charge(15). 7. Réseau bidimensionnel de détection de lumière comprenant au moins deux colonnes d'éléments de détection delumière, chaque colonne comprenant au moins deux éléments de détection de lumière, un dispositif à couplage de charge de colonne (37) interconnecté aux éléments de détection de lumière dans une colonne respective pour transférer des charges à partir des éléments de détection de lumière dans la colonne respective, et un dispositif à couplage de char- ge de rangée (36) qui est interconnecté avec les disposi- tifs à couplage de charge de colonne (37) pour collecter les charges qui sont transférées par chaque dispositif à couplage de charge de colonne (37) et pour transférer les charges collectées vers un circuit externe, pour former une image bidimensionnelle d'un corps rayonnant, caracté- risé en ce que chacun des éléments de détection de lumière comprend: des moyens sensibles à la lumière (30, 32) qui sont destines à produire des charges électriques sous l'effet de la lumière incidente; des moyens de stockage de charge (60), comprenant au moins des première et seconde électrodes de stockage de charge (12a, 12b) pour stocker les charges; des moyens (50) pour transmettre les charges des moyens sensibles à la lumière (30, 32) vers les moyens de stockage de charge (60); et des moyens de transfert de charge (40) comprenant des électrodes de transfert de charge (13, 14) pour transférer au moins une partie des charges stockées à partir des moyens de stockage de charge (60) vers le dispositif à couplage de charge de colonne interconnecté respectif (37), et en ce que les moyens de stockage de charge comprennent un substrat semiconducteur (1) sur lequel est formée au moins une première couche d'un matériau semiconducteur (60b), la première électrode de stockage de charge (12a) et les électrodes de transfert de charge (13, 14) sont placées entre le substrat (1) et la première couche (60b), et la seconde électrode de stockage de charge (12b) est placée sur la première couche (60b), du côté opposé au substrat (1), et elle est inter- connectée avec la première électrode de stockage de charge (12a). 8. Réseau de détection de lumière selon la re- vendication 7, caractérisé en ce que les éléments de dé- tection de lumière sont mutuellement espacés et chacun de ces éléments utilise un substrat commun (1) et une pre- mière couche commune (60b). 9. Réseau de détection de lumière selon la re- vendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une secon- de couche de matériau semiconducteur (60a) qui est placée sur la première couche (60b) du côté opposé au substrat (1), et en ce que chaque élément de détection de lumière comprend une troisième électrode de stockage de charge (12c) qui est interconnectée avec la seconde électrode de stockage de charge (12b) et qui est placée sur la seconde couche (60a), du côté opposé à la première couche (60a), avec la seconde électrode de stockage de charge (12b) placée entre les première et seconde couches (60b, 60a). 10. Réseau de détection de lumière selon la re- vendication 9, caractérisé en ce que les première, seconde et troisième électrodes de stockage de charge (12a, 12b, 12c) de chaque élément de détection de lumière sont mutuel- lement alignées, et chaque élément de détection de lumière comprend une électrode de transfert de charge (18) qui est disposée transversalement aux première, seconde et troi- sième électrodes de stockage de charge (12a, 12b, 12c) et interconnecte ces dernières, pour transférer des charges qui sont stockées dans des puits de potentiel situés face aux seconde et troisième électrodes de stockage de charge (12b, 12c),vers un puits de potentiel qui est situé face à la première électrode de stockage de charge (12a).