Brevet FR2687846A1 — publié le 19930827

-2687846 Sa présente invention concerne l'utilisation de dispositifs semiconducteurs pour la détection d'une image. Un dispositif à couplage de charge (DCC)est un dispositif en circuit intégré qui fonctionne en transférant des "paquets" de charge dans le dispositif sous l'influence de champs électriques. Ces paquets de charge peuvent être créés de manière électrique ou optique et on peut les utiliser pour représenter à l'intérieur du dispositif un signal externe appliqué au dis- positif, par exemple une image formée sur le dispositif par un rayonnement électromagnétique. Dans un dispositif du type silicium-dioxyde de si- licium, les paquets de charge existent dans une couche de dé- plétion à la frontière entre une couche de dioxyde de silicium15 et une couche de silicium Dans un dispositif à canal de sur- face, 'la couche de déplétion est à la surface du dispositif, mais dans un dispositif à canal enterré, elle est légèrement au-dessous de la surface. Dans un DCC à canal de surface, il existe des "états de surface rapides" qui se vident de toute charge si le DCC n'a pas reçu de signal d'entrée pendant un certain temps Si on applique ensuite un signal, ces "états" s'emplissent à partir du paquet de charge et ils réémettent ensuite lentement cette charge emprisonnée lorsque le signal d'entrée est sup-25 primé Si le temps admissible pour le transfert de charge est court vis-à-vis de la constante de temps de cette réémission, la dégradation du signal devient notable. Dans le domaine des capteurs d'images rapides à DCC à canal de surface, on a proposé précédemment de minimiser cette dégradation du signal par une illumination du dispositif afin de maintenir constamment les états de surface rapidesà l'état plein, ce qui permet un transfert rapide du paquet de charge de signal, sans perturbation On appelle "zéro gras" la charge que produit cette illumination de fond, et elle est35 de façon caractéristique de 10 à 50 % de la capacité de charge 2 du dispositif. Un effet similaire se produit dans un dispositif à couplage de charge (DCC) à canal enterré Les défauts du réseau cristallin qui provoquent le piégeage' de charges dans le silicium massif sont moins nombreux dans ce cas et un ni- veau de fond correspondant à 2 à 10 % seulement de la capacité de charge maximale (ce qu'on appelle un "zéro maigref') est nécessaire pour permettre un transfert sans perturbation des paquets de charge de signal On constate que la nécessité10 d'utiliser une illumination de fond pour produire un "zéro maigre" est moins fréquente que la nécessité de produire un "zéro grast' dans un DCC à canal de surface. On utilise ici le terme "zéro renforcé" pour dési- gner un "zéro gras" lorsque le DCC;est du type à canal de surface, et un "zéro maigre" -lorsque le DCC est du type à canal enterré. Diverses sources lumineuses différentes ont été proposées précédemment pour illuminer un détecteur d'image à DCC à canal de surface Un exemple d'une source lumineuse20 consiste en une diode électroluminescente la demanderesse a examiné les propositions faites antérieurement pour des sour- ces lumineuses dans des DCC et a trouvé qu'elles n'étaient pas satisfaisantes Un problème consiste en ce que ces sources sont volumineuses et peu fiables, et un autre problème consis-25 te en ce qu'elles sont relativement coûteuses Un but de l'in- vention est de procurer un détecteur d'image à DCC rapide qui soit petit, fiable et relativement économique. L'invention procure un appareil de détection-d'image destiné à détecter la présence dans un champ d'un émetteur de rayonnement électromagnétique ayant une longueur d'onde carac- téristique, cet appareil comprenant un dispositif semiconduc- teur à transfert de charge qui est sensible à ce rayonnement et est capable de produire un signal de sortie utile, et étant caractérisé par: un filtre optique à bande étroite qui atté-35 nue fortement toutes les longueurs d'onde à 1-exception de 3 celles contenues dans une bande étroite qui comprend la lon- gueur d'onde caractéristique; et une-source qui, par un mé- canisme de désintégration radioactive, émet un rayonnement d'une longueur d'onde à laquelle le dispositif à transfert 5 de charge est sensible, la source étant placée d'une manière telle que le rayonnement qu'elle émet tombe sur le dispositif à transfert de charge et polarise celui-ci au moins à un "zéro renforcé", aussi faible que soit l'intensité tombant sur le dispositif à transfert de charge qui correspond au rayonnement de fond filtré par le filtre. La demanderesse a déterminé que si le niveau d'il- lumination d'un dispositif interne d'illumination de fond d'un appareil de détection d'image est réglé pour un fond sombre à l'extérieur de l'appareil (comme par exemple dans le15 cas du fonctionnement de nuit avec le ciel comme fond), lors- que l'appareil est utilisé avec des fonds externes lumineux (par exemple un ciel clair ou un sol ensoleillé),l'intensité de fond tota 2 e qui tombe sur le détecteur d'image à DCC, qui est la somme du niveau de fond interne produit par la source20 lumineuse préréglée et du niveau de fond externe, est supé- rieure au niveau critique, ce qui fait que le temps de répon- se du DCC peut dans ces circonstances être augmenté au point de devenir marginal. Néanmoins, l'inconvénient possible d'avoir une source lumineuse d'intensité fixe sera probablement plus que compensé dans certaines applications par l'excellente fiabi- lité, le coût et la taille réduits et la facilité de fabrica- tion permettant d'obtenir une forme désirée quelconque, qui sont associés aux sources lumineuses radioactives.30 Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVEYIDICATIQNS 1 Appareil de détection d'image, destiné à détec- ter la présence dans un champ d'un émetteur de rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onrde caractéristique et comprenant un dispositif semiconducteur à transfert de charge qui est sensible à ce rayonnement et qui est capable de four- nir un signal de sortie utile, caractérisé en ce qu'il com- prend en outre une source de rayonnement à désintégration radioactive, d'une longueur d'onde à laquelle le dispositif10 à transfert de charge est sensible, dans le but d'illuminer lec dispositif semiconducteur O 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source à désintégration radioactive produit un rayonnement d'intensité suffisante pour polariser le disposi-15 tif semiconducteur à un "zéro renforcé", au sens défini pré- cédemment pour ce terme. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif semiconducteur est un dispositif à couplage de charge à canal de surface.20 4 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif semiconducteur est un dispositif à couplage de charge à canal enterré, 5 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre optique à bande étroite qui, dans le rayonnement de l'émetteur, ne laisse passer de façon préférentielle que le rayonnement qui a une longueur d'onde comprise dans la bande étroite du filtre. RÉPUBLIQUE FRAN AISE INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIETE INDUSTRIELLE Erratum Brevet n A 1 Demande de brevet n 84 06208 N de Publication: 2 687 846 Classification internationale: CLASST 5 HOIL 31/12. &C"' O 26 bis, rue de Saint-Pétersbourg 75800 Paris Cédex 08 Té: ( 1) 42 94 52 52 Télex: IN Pl PARIS Télécopie: (t 1) 42 93 59 30 Établissementpublic national creéé par fa loir P 5 I-444 du 19 avril 1951 s;. ERRATUM A la rubrique 30 de la page de garde du fascicule de la demande de brevet: I 1 faut lire: 20 08 82 GB 8224004. A la rubrique 60 de la même page de garde: Il faut lire: Transformation de la demande de brevet européen n 83304809 3 déposée le 19 8 83 La date indiquée en 22 est celle de la transformation (chap III du décret n 78 1011 du 10 octobre 1978) -8 SEP 1993 Co ('J oe