Brevet FR3130450A1 — publié le 20230616

Capteur d'images visibles et infrarouges et procédé de fabrication d'un tel capteur La présente description concerne un capteur d'images visibles et infrarouges, comprenant : - une première couche active (101) de détection d'un rayonnement visible, dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection visible (VP) ; et - superposée, à la première couche active (101), une deuxième couche active (111) de détection d'un rayonnement infrarouge, dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection infrarouge (IRP), dans lequel la deuxième couche active (111) définit une cavité résonante verticale pour ledit rayonnement infrarouge, le capteur comprenant en outre, du côté de la face de la deuxième couche active (111) opposée à la première couche active (101), un circuit intégré de contrôle (140, 150, 160) superposé aux première (101) et deuxième (111) couches actives. Figure pour l'abrégé : Fig. 1K Capteur d'images visibles et infrarouges et procédé de fabrication d'un tel capteur La présente demande concerne le domaine des dispositifs d'acquisition d'images, et, plus particulièrement, des dispositifs d'acquisition d'images adaptés à acquérir, simultanément ou successivement, une image visible et une image infrarouge d'une scène, par exemple pour des applications nécessitant l'acquisition, simultanément ou successivement, d'une image bidimensionnelle (2D) visible d'une scène et d'une carte de profondeur de cette même scène. Les demandes de brevet US2019191067 et US2021305206, précédemment déposées par le demandeur, décrivent des exemples de dispositifs comportant un capteur d'images visibles et un capteur d'images infrarouges superposés. Par ailleurs, la demande de brevet FR2105161 déposée le 18 mai 2021 et intitulée "Procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique" décrit, en relation avec ses figures 10A à 10D, un exemple d'un procédé de fabrication d'un dispositif comportant un détecteur visible et un détecteur infrarouge superposés. Il serait souhaitable d'améliorer au moins en partie certains aspects des capteurs d'images visibles et infrarouges connus, ainsi que des procédés connus pour réaliser de tels capteurs. Un mode de réalisation prévoit Capteur d'images visibles et infrarouges, comprenant : - une première couche active de détection d'un rayonnement visible, dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection visible ; et - superposée, à la première couche active, une deuxième couche active de détection d'un rayonnement infrarouge, dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection infrarouge, dans lequel la deuxième couche active définit une cavité résonante verticale pour ledit rayonnement infrarouge, le capteur comprenant en outre, du côté de la face de la deuxième couche active opposée à la première couche active, un circuit intégré de contrôle superposé aux première et deuxième couches actives. Selon un mode de réalisation, la première couche active et la deuxième couche active sont séparées par une couche d'interface. Selon un mode de réalisation, la couche d'interface présente une épaisseur comprise entre 10 et 800 nm. Selon un mode de réalisation, la couche d'interface est non métallique. Selon un mode de réalisation, la couche d'interface est en oxyde de silicium. Selon un mode de réalisation, la couche d'interface comprend une alternance de premières régions en un matériau diélectrique et de deuxièmes régions en un matériau semiconducteur ou métallique. Selon un mode de réalisation, la première couche active est en silicium. Selon un mode de réalisation, la deuxième couche active est en un matériau semiconducteur inorganique. Selon un mode de réalisation, la deuxième couche active est en germanium ou en silicium. Selon un mode de réalisation, le capteur comprend une couche réflectrice, par exemple en un matériau semiconducteur dopé, du côté de la face de la deuxième couche active opposée à la première couche active. Selon un mode de réalisation, le rayonnement infrarouge est un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 900 nm et 2 µm. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un capteur d'images visibles et infrarouges, comprenant les étapes suivantes : a) prévoir une première couche active de détection d'un rayonnement visible dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection visible ; b) fixer, par collage direct, sur la première couche active, une deuxième couche active de détection d'un rayonnement infrarouge ; et c) définir une pluralité de pixels de détection infrarouge dans la deuxième couche active, dans lequel la deuxième couche active définit une cavité résonante verticale pour ledit rayonnement infrarouge, le procédé comprenant en outre, après l'étape c), une étape de report et de fixation d'une couche de silicium, par collage direct, sur la deuxième couche active, puis de formation de transistors MOS dans ladite couche de silicium. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; les figures 1A à 1K sont des vues en coupe illustrant des étapes d'un exemple d'un procédé de fabrication d'un capteur d'images visibles et infrarouges ; la est un diagramme illustrant l'évolution de la réflexion d'un rayonnement infrarouge en fonction de l'épaisseur d'une couche d'interface dans un exemple de capteur du type réalisé par le procédé des figures 1A à 1K ; la est un diagramme illustrant l'évolution de la réflexion d'un rayonnement infrarouge en fonction de l'épaisseur d'une couche d'interface dans un autre exemple de capteur du type réalisé par le procédé des figures 1A à 1K ; et La est une vue en coupe illustrant une variante de réalisation d'un capteur d'images visibles et infrarouges. Capteur d'images visibles et infrarouges, comprenant : - une première couche active (101) de détection d'un rayonnement visible, dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection visible (VP) ; et - superposée, à la première couche active (101), une deuxième couche active (111) de détection d'un rayonnement infrarouge, dans laquelle sont définis une pluralité de pixels de détection infrarouge (IRP), dans lequel la deuxième couche active (111) définit une cavité résonante verticale pour ledit rayonnement infrarouge, le capteur comprenant en outre, du côté de la face de la deuxième couche active (111) opposée à la première couche active (101), un circuit intégré de contrôle (140, 150, 160) superposé aux première (101) et deuxième (111) couches actives. Capteur selon la revendication 1, dans lequel la première couche active (101) et la deuxième couche active (111) sont séparées par une couche d'interface (107, 115 ; 201). Capteur selon la revendication 2, dans lequel la couche d'interface (107, 115 ; 201) présente une épaisseur comprise entre 10 et 800 nm. Capteur selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la couche d'interface (107, 115 ; 201) est non métallique. Capteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la couche d'interface (107, 115) est en oxyde de silicium. Capteur selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la couche d'interface (201) comprend une alternance de premières régions (201a) en un matériau diélectrique et de deuxièmes régions (201b) en un matériau semiconducteur ou métallique. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première couche active (101) est en silicium. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la deuxième couche active (111) est en un matériau semiconducteur inorganique. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la deuxième couche active (111) est en germanium ou en silicium. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une couche réflectrice (119), par exemple en un matériau semiconducteur dopé, du côté de la face de la deuxième couche active (111) opposée à la première couche active (101). Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel ledit rayonnement infrarouge est un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 900 nm et 2 µm. Procédé de fabrication d'un capteur d'images visibles et infrarouges selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant les étapes suivantes : a) prévoir la première couche active (101) de détection d'un rayonnement visible dans laquelle sont définis ladite pluralité de pixels de détection visible (VP) ; b) fixer, par collage direct, sur la première couche active (101), la deuxième couche active (111) de détection d'un rayonnement infrarouge ; et c) définir ladite pluralité de pixels de détection infrarouge (IRP) dans la deuxième couche active (111), dans lequel la deuxième couche active (111) définit une cavité résonante verticale pour ledit rayonnement infrarouge, le procédé comprenant en outre, après l'étape c), une étape de report et de fixation d'une couche de silicium (133), par collage direct, sur la deuxième couche active (111), puis de formation de transistors MOS (140) dans ladite couche de silicium (133).