Brevet FR3134233A1 — publié le 20231006

Capteur d'image La présente description concerne un capteur d'image (100) comprenant : - un réseau (102) de photo-capteurs (104), le réseau (102) comprenant un film (106) de nanoparticules semiconductrices commun aux photo-capteurs (104) du réseau (102), les nanoparticules étant aptes à être excitées par une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 1500 nanomètres, dans lequel : chaque photo-capteur comprend une électrode supérieure (108) et une électrode inférieure (110) disposées sur des côtés opposés du film (106) de nanoparticules semiconductrices ; et au moins certains des photo-capteurs (104) comprennent un premier filtre configuré pour transmettre une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter au moins partiellement qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde supérieures à 400 nanomètres ; et - un niveau de transistors (140) relié aux électrodes supérieures ou inférieures (108, 110) des photo-capteurs (104). Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Capteur d'image La présente description concerne de façon générale des capteurs d'image et leurs procédés de fabrication. Une détection à la lumière UV (ultra-violette) et IR (infra-rouge) peut révéler des détails qui sont cachés à une détection dans la plage de lumière visible. Néanmoins, les capteurs d'images existants, en particulier des capteurs d'image UV et/ou IR basés sur des technologies de semiconducteur massif, connaissent généralement des inconvénients tels qu'un coût élevé de fabrication, une surface élevée de pixel et/ou une résolution relativement faible. Il existe un besoin de proposer un capteur d'image apte à détecter l'UV et optionnellement l'IR, qui pallie au moins partiellement des inconvénients de l'art antérieur et qui présente par exemple une résolution améliorée et/ou une surface occupée réduite et qui soit compatible avec une production de masse afin, par exemple, de pouvoir intégrer des téléphones mobiles tels que des téléphones intelligents. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des capteurs d'image connus. Un mode de réalisation prévoit un capteur d'image comprenant : - un réseau de photo-capteurs, le réseau comprenant un film de nanoparticules semiconductrices commun aux photo-capteurs du réseau, les nanoparticules étant aptes à être excitées par une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 1500 nanomètres, dans lequel : chaque photo-capteur comprend une électrode supérieure et une électrode inférieure disposées sur des côtés opposés du film de nanoparticules semiconductrices ; et au moins certains des photo-capteurs comprennent un premier filtre configuré pour transmettre une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter au moins partiellement qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde supérieures à 400 nanomètres ; et - un niveau de transistors relié aux électrodes supérieures ou inférieures des photo-capteurs. Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un capteur d'image, le procédé comprenant : - la fourniture d'un niveau de transistors d'un capteur d'image ; - la fourniture d'électrodes inférieures de photo-capteurs d'un réseau ; - la formation d'un film de nanoparticules semiconductrices commun aux photo-capteurs du réseau, les nanoparticules étant aptes à être excitées par une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 1500 nanomètres ; - la formation d'électrodes supérieures des photo-capteurs, les électrodes supérieures et inférieures étant disposées sur des côtés opposés du film de nanoparticules semiconductrices ; le niveau de transistors étant relié aux électrodes supérieures et inférieures des photo-capteurs ; - la formation d'un premier filtre sur au moins certains des photo-capteurs et configuré pour transmettre une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter au moins partiellement qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde supérieures à 400 nanomètres. Selon un mode de réalisation, les photo-capteurs sont agencés dans le réseau en colonnes et en lignes avec un pas de 2 micromètres ou moins dans la direction des colonnes et/ou des lignes. Selon un mode de réalisation, au moins certains autres des photo-capteurs comprennent un deuxième filtre configuré pour transmettre une lumière dans la plage allant de 900 à 1500 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde inférieures à 900 nanomètres. Selon un mode de réalisation, l'électrode supérieure de chaque photo-capteur comprend un empilement d'une barrière à l'humidité, d'une couche de transport de trous et d'une couche de transport d'électrons. Selon un mode de réalisation, l'électrode inférieure de chaque photo-capteur comprend une face supérieure et une pluralité de faces latérales, en contact avec le film de nanoparticules semiconductrices. Selon un mode de réalisation, l'électrode inférieure de chaque photo-capteur comprend un empilement de couches de TiN et de Ta. Selon un mode de réalisation, le réseau de photo-capteurs comprend en outre un empilement antireflet agencé au sommet des électrodes supérieures des photo-capteurs. Selon un mode de réalisation, chaque photo-capteur est surmonté d'une microlentille configurée pour focaliser la lumière latéralement vers un centre latéral de l'extension latérale du photo-capteur correspondant et pour focaliser la lumière verticalement vers un centre vertical d'une extension verticale du film. Selon un mode de réalisation, le niveau de transistors est relié à l'électrode inférieure de chaque photo-capteur au moyen d'un pilier métallique correspondant. Selon un mode de réalisation, chacun des piliers a un rapport hauteur sur largeur égal ou supérieur à 3. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules comprennent du sulfure de plomb. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules du film ont un diamètre moyen inférieur ou égal à 15 nanomètres et une distribution de diamètre ayant un écart type par rapport à la moyenne de 7 % ou moins. Selon un mode de réalisation, les nanoparticules du film sont revêtues en surface par des ligands configurés pour passiver et rendre fonctionnelle la surface des nanoparticules. Selon un mode de réalisation, au moins certains autres des photo-capteurs comprennent un troisième filtre configuré pour transmettre une lumière dans la plage allant de 400 à 800 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et éviter qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde inférieures à 400 nanomètres ou supérieures à 800 nanomètres. Selon un mode de réalisation, entre 45 et 55 pour cent du nombre de photo-capteurs du réseau de photo-capteurs comprennent le premier filtre et les photo-capteurs restants du réseau de photo-capteurs comprennent le deuxième filtre. Selon un mode de réalisation, le capteur comprend en outre une source de lumière configurée pour émettre une lumière ayant une longueur d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres. Selon un mode de réalisation, la source de lumière est en outre configurée pour émettre une lumière ayant une longueur d'onde dans la plage allant de 900 à 1500 nanomètres et/ou le capteur comprend une source de lumière supplémentaire configurée pour émettre une lumière ayant une longueur d'onde dans la plage allant de 900 à 1500 nanomètres. Un mode de réalisation prévoit un appareil de surveillance de la peau comprenant un tel capteur d'image. Un mode de réalisation prévoit un appareil de surveillance de l'eau et/ou gaz comprenant un tel capteur d'image. 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 : la est une vue en coupe schématique d'un capteur d'image selon un exemple de mode de réalisation de la présente description ; la est une vue en coupe schématique d'un dispositif électronique selon un autre exemple de mode de réalisation de la présente description ; la est un organigramme représentant des étapes d'un procédé de fabrication du capteur d'image de la et 2 ; la représente une vue de dessus schématique du capteur d'image selon la et 2 ; et la est une vue schématique du dispositif électronique des exemples de la et 2 selon un autre exemple de mode de réalisation de la présente description. Capteur d'image (100, 200) comprenant : - un réseau (102) de photo-capteurs (104), le réseau (102) comprenant un film (106) de nanoparticules semiconductrices commun aux photo-capteurs (104) du réseau (102), les nanoparticules étant aptes à être excitées par une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 1500 nanomètres, dans lequel : chaque photo-capteur comprend une électrode supérieure (108) et une électrode inférieure (110) disposées sur des côtés opposés du film (106) de nanoparticules semiconductrices ; et au moins certains des photo-capteurs (104) comprennent un premier filtre configuré pour transmettre une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter au moins partiellement qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde supérieures à 400 nanomètres ; et - un niveau de transistors (140) relié aux électrodes supérieures ou inférieures (108, 110) des photo-capteurs (104). Procédé de fabrication d'un capteur d'image, le procédé comprenant : - la fourniture d'un niveau de transistors (140) d'un capteur d'imageur ; - la fourniture d'électrodes inférieures (110) de photo-capteurs (104) d'un réseau (102) ; - la formation d'un film (106) de nanoparticules semiconductrices commun aux photo-capteurs (104) du réseau (102), les nanoparticules étant aptes à être excitées par une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 1500 nanomètres ; - la formation d'électrodes supérieures (108) des photo-capteurs (104), les électrodes supérieures et inférieures (108, 110) étant disposées sur des côtés opposés du film (106) de nanoparticules semiconductrices ; le niveau de transistors (140) étant relié aux électrodes supérieures et inférieures (108, 110) des photo-capteurs (104) ; - la formation d'un premier filtre sur au moins certains des photo-capteurs (104) et configuré pour transmettre une lumière ayant des longueurs d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter au moins partiellement qu'elle n'atteigne le photo-capteur, une lumière ayant des longueurs d'onde supérieures à 400 nanomètres. Capteur selon la revendication 1 dans lequel les photo-capteurs (104) sont agencés dans le réseau (102) en colonnes et en lignes avec un pas de 2 micromètres ou moins dans la direction des colonnes et/ou des lignes. Capteur selon la revendication 1 ou 3, dans lequel au moins certains des photo-capteurs (104), différents des photo-capteurs comprenant le premier filtre, comprennent un deuxième filtre configuré pour transmettre une lumière dans la plage allant de 900 à 1500 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter qu'elle n'atteigne le photo-capteur (104), une lumière ayant des longueurs d'onde inférieures à 900 nanomètres. Capteur selon la revendication 1, 3 ou 4, dans lequel l'électrode supérieure (108) de chaque photo-capteur (104) comprend un empilement d'une barrière à l'humidité, d'une couche de transport de trous et d'une couche de transport d'électrons. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l'électrode inférieure (110) de chaque photo-capteur (104) comprend une face supérieure (115) et une pluralité de faces latérales (117), en contact avec le film (106) de nanoparticules semiconductrices. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel l'électrode inférieure (110) de chaque photo-capteur (104) comprend un empilement de couches de TiN et de Ta. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel le réseau (102) de photo-capteurs (104) comprend en outre un empilement antireflet (150) agencé au sommet des électrodes supérieures (108) des photo-capteurs (104). Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel chaque photo-capteur (104) est surmonté d'une microlentille (120) configurée pour focaliser la lumière latéralement vers un centre latéral de l'extension latérale du photo-capteur correspondant et pour focaliser la lumière verticalement vers un centre vertical de l'extension verticale du film (106). Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 9, dans lequel le niveau de transistors (140) est relié à l'électrode inférieure (110) de chaque photo-capteur (104) au moyen d'un pilier métallique correspondant (130). Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 10, dans lequel chacun des piliers (130) a un rapport hauteur sur largeur égal ou supérieur à 3. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 11, dans lequel les nanoparticules comprennent du sulfure de plomb. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 12, dans lequel les nanoparticules du film (106) ont un diamètre moyen inférieur ou égal à 15 nanomètres et une distribution de diamètre ayant un écart type par rapport à la moyenne de 7 % ou moins. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 13, dans lequel les nanoparticules du film (106) sont revêtues en surface par des ligands configurés pour passiver et rendre fonctionnelle la surface des nanoparticules. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 14, dans lequel au moins certains des photo-capteurs (104), différents des photo-capteurs comprenant le premier filtre et différents des photo-capteurs comprenant le deuxième filtre, comprennent un troisième filtre configuré pour transmettre une lumière dans la plage allant de 400 à 800 nanomètres, et pour éliminer par filtrage au moins partiellement, et pour éviter qu'elle n'atteigne le photo-capteur (104), une lumière ayant des longueurs d'onde inférieures à 400 nanomètres ou supérieures à 800 nanomètres. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 15, dans lequel entre 45 et 55 pour cent du nombre de photo-capteurs du réseau de photo-capteurs comprennent le premier filtre et les photo-capteurs restants du réseau de photo-capteurs comprennent le deuxième filtre. Capteur selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 16, comprenant en outre une source de lumière (504) configurée pour émettre une lumière ayant une longueur d'onde dans la plage allant de 280 à 400 nanomètres. Capteur selon la revendication 17, dans lequel la source de lumière est en outre configurée pour émettre une lumière ayant une longueur d'onde dans la plage allant de 900 à 1500 nanomètres et/ou dans lequel le capteur comprend une source de lumière supplémentaire (506) configurée pour émettre une lumière ayant une longueur d'onde dans la plage allant de 900 à 1500 nanomètres Appareil de surveillance de la peau comprenant le capteur d'image selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 18. Appareil de surveillance de l'eau et/ou gaz comprenant le capteur d'image selon la revendication 1 ou l'une quelconque des revendications 3 à 18.