Brevet FR3135826A1 — publié le 20231124

Capteur d’images La présente description concerne un capteur d’images comprenant une pluralité de photosites (100) formés dans et sur un substrat semiconducteur (101), chaque photosite comportant : – une première zone photosensible (103) formée dans le substrat semiconducteur et adaptée à capter de la lumière dans une première gamme de longueurs d’onde ; – une deuxième zone photosensible (107) formée dans le substrat semiconducteur à l’aplomb de la première zone photosensible (103) et adaptée à capter de la lumière dans une deuxième gamme de longueurs d’onde, différente de la première gamme de longueurs d’onde ; – une première zone (117) de collecte de charges photogénérées dans les première et deuxième zones photosensibles, disposée du côté d’une face (101T) du substrat opposée à la première zone photosensible (103) ; – une première grille de transfert (VEGA), s’étendant verticalement depuis la première zone photosensible (103) jusqu’à ladite face (101T), adaptée à transférer les charges photogénérées dans la première zone photosensible (103) vers la deuxième zone photosensible (107) ; et – une deuxième grille de transfert (119), s’étendant horizontalement sur ladite face (101T) à l’aplomb de la deuxième zone photosensible (107), adaptée à transférer les charges photogénérées depuis la deuxième zone photosensible (107) vers la première zone de collecte de charges (117). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Capteur d’images La présente description concerne de façon générale le domaine des dispositifs d’acquisition d’images. La présente description concerne plus particulièrement des dispositifs d’acquisition d’images adaptés à acquérir une image 2D et une image de profondeur d’une scène au moyen d’un même réseau de pixels. On connaît des dispositifs d’acquisition d’images capables d’acquérir une image 2D et une image de profondeur d’une scène. On connaît notamment des dispositifs comportant des pixels d’image 2D et des pixels de profondeur faisant partie d’un même réseau de pixels d’un capteur d’images. Il existe un besoin d’améliorer les dispositifs d’acquisition d’une image 2D et d’une image de profondeur d’une scène existants. Il serait plus précisément souhaitable de faciliter l’intégration de pixels de profondeur dans un réseau de pixels d’un capteur d’images adapté à acquérir des images 2D et des images de profondeur. Un objet d’un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs d’acquisition d’une image 2D et d’une image de profondeur d’une scène connus. Un mode de réalisation a plus précisément pour objectif de faciliter l’intégration de pixels de profondeur dans un réseau de pixels d’un capteur d’images adapté à acquérir des images 2D et des images de profondeur. Pour cela, un mode de réalisation prévoit un capteur d’images comprenant une pluralité de photosites formés dans et sur un substrat semiconducteur, chaque photosite comportant : – une première zone photosensible formée dans le substrat semiconducteur et adaptée à capter de la lumière dans une première gamme de longueurs d’onde ; – une deuxième zone photosensible formée dans le substrat semiconducteur à l’aplomb de la première zone photosensible et adaptée à capter de la lumière dans une deuxième gamme de longueurs d’onde, différente de la première gamme de longueurs d’onde ; – une première zone de collecte de charges photogénérées dans les première et deuxième zones photosensibles, disposée du côté d’une face du substrat opposée à la première zone photosensible ; – une première grille de transfert, s’étendant verticalement depuis la première zone photosensible jusqu’à ladite face, adaptée à transférer les charges photogénérées dans la première zone photosensible vers la deuxième zone photosensible ; et – une deuxième grille de transfert, s’étendant horizontalement sur ladite face à l’aplomb de la deuxième zone photosensible, adaptée à transférer les charges photogénérées depuis la deuxième zone photosensible vers la première zone de collecte de charges. Selon un mode de réalisation, chaque photosite comporte en outre : – au moins une deuxième zone de collecte de charges photogénérées dans la deuxième zone photosensible, disposée du côté de ladite face ; et – au moins une troisième grille de transfert s’étendant latéralement, sur ladite face, à l’aplomb de la deuxième zone photosensible. Selon un mode de réalisation, chaque photosite comporte en outre : – une troisième zone photosensible, interposée entre les première et deuxième zones photosensibles ; et – une quatrième grille de transfert s’étendant verticalement, depuis la troisième zone photosensible, jusqu’à ladite face et adaptée à transférer les charges photogénérées dans la troisième zone photosensible vers la deuxième zone photosensible. Selon un mode de réalisation, la première zone de collecte de charges est commune aux charges photogénérées dans les première, deuxième et troisième zones photosensibles. Selon un mode de réalisation, la première grille de transfert entoure la quatrième grille de transfert. Selon un mode de réalisation, chaque photosite comporte en outre une tranchée d’isolation périphérique s’étendant verticalement dans le substrat semiconducteur, depuis ladite face, et délimitant latéralement la première zone photosensible. Selon un mode de réalisation, chaque photosite comporte en outre un circuit de commande configuré pour appliquer alternativement, sur la première grille de transfert : – un premier potentiel adapté à bloquer un transfert de charges depuis la première zone photosensible vers la deuxième zone photosensible ; et – un deuxième potentiel, différent du premier potentiel, adapté à permettre un transfert de charges depuis la première zone photosensible vers la deuxième zone photosensible. Selon un mode de réalisation, le circuit de commande est configuré pour appliquer alternativement, sur la deuxième grille de transfert : – un troisième potentiel adapté à bloquer un transfert de charges depuis la deuxième zone photosensible vers la première zone de stockage de charges ; et – un quatrième potentiel, différent du troisième potentiel, adapté à permettre un transfert de charges depuis la deuxième zone photosensible vers la première zone de stockage de charges. Selon un mode de réalisation, le capteur comprend en outre une cinquième grille de transfert s’étendant horizontalement sur ladite face à l’aplomb de la deuxième zone photosensible, la cinquième grille de transfert étant adaptée à transférer des charges photogénérées depuis la deuxième zone photosensible vers une deuxième zone de collecte de charges. Selon un mode de réalisation, les deuxième et cinquième grilles de transfert sont successivement ouvertes lors d’une phase d’échantillonnage de charges photogénérées dans la deuxième zone photosensible. Selon un mode de réalisation, les deuxième et cinquième grilles de transfert sont reliées entre elles par un commutateur. Selon un mode de réalisation, les premières et deuxièmes zones photosensibles des photosites du capteur sont destinées à capturer respectivement une image 2D et une image de profondeur d’une scène. Selon un mode de réalisation, les première et deuxième zones photosensibles sont dopées du même type de conductivité. Selon un mode de réalisation, la première zone photosensible est dopée d’un premier type de conductivité et la deuxième zone photosensible est dopée d’un deuxième type de conductivité, opposé au premier type de conductivité. Un mode de réalisation prévoit un dispositif comprenant : – un capteur d’images tel que décrit ; – une source d’émission d’un rayonnement infrarouge ; et – un circuit de commande de la source d’émission du rayonnement infrarouge et du capteur d’images. 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 de dessus, schématique et partielle, d’un photosite de capteur d’images selon un mode de réalisation ; la est une vue en coupe, selon le plan AA de la , du photosite de la ; la est une vue en coupe, selon le plan BB de la , du photosite de la ; la est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un capteur d’images comprenant plusieurs photosites du type du photosite de la selon un mode de réalisation ; la est un schéma électrique d’un circuit de commande du photosite de la selon un mode de réalisation ; la est un schéma électrique d’un circuit de commande du photosite de la selon un autre mode de réalisation ; la est chronogramme illustrant un mode de mise en œuvre d’un procédé de commande de photosites du capteur d’images de la ; la est un schéma électrique d’un circuit de commande de quatre photosites du type du photosite de la selon un mode de réalisation ; la est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un photosite de capteur d’images selon un autre mode de réalisation ; la est un schéma électrique d’un circuit de commande du photosite de la selon un mode de réalisation ; la est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un photosite de capteur d’images selon encore un autre mode de réalisation ; et la est une vue en coupe, selon le plan AA de la , du photosite de la . Capteur d’images (300) comprenant une pluralité de photosites (100 ; 800 ; 1000) formés dans et sur un substrat semiconducteur (101), chaque photosite comportant : – une première zone photosensible (103) formée dans le substrat semiconducteur et adaptée à capter de la lumière dans une première gamme de longueurs d’onde ; – une deuxième zone photosensible (107) formée dans le substrat semiconducteur à l’aplomb de la première zone photosensible (103) et adaptée à capter de la lumière dans une deuxième gamme de longueurs d’onde, différente de la première gamme de longueurs d’onde ; – une première zone (117) de collecte de charges photogénérées dans les première et deuxième zones photosensibles, disposée du côté d’une face (101T) du substrat opposée à la première zone photosensible (103) ; – une première grille de transfert (VEGA), s’étendant verticalement depuis la première zone photosensible (103) jusqu’à ladite face (101T), adaptée à transférer les charges photogénérées dans la première zone photosensible (103) vers la deuxième zone photosensible (107) ; et – une deuxième grille de transfert (119), s’étendant horizontalement sur ladite face (101T) à l’aplomb de la deuxième zone photosensible (107), adaptée à transférer les charges photogénérées depuis la deuxième zone photosensible (107) vers la première zone de collecte de charges (117). Capteur selon la revendication 1, dans lequel chaque photosite (800 ; 1000) comporte en outre : – au moins une deuxième zone (132) de collecte de charges photogénérées dans la deuxième zone photosensible (107), disposée du côté de ladite face (101T) ; et – au moins une troisième grille de transfert (131) s’étendant latéralement, sur ladite face (101T), à l’aplomb de la deuxième zone photosensible (107). Capteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque photosite (800 ; 1000) comporte en outre : – une troisième zone photosensible (1003), interposée entre les première et deuxième zones photosensibles (103, 107) ; et – une quatrième grille de transfert (VEGA2) s’étendant verticalement, depuis la troisième zone photosensible (1003), jusqu’à ladite face (101T) et adaptée à transférer les charges photogénérées dans la troisième zone photosensible (1003) vers la deuxième zone photosensible (107). Capteur selon la revendication 3, dans lequel la première zone de collecte de charges (117) est commune aux charges photogénérées dans les première, deuxième et troisième zones photosensibles (103, 107, 1003). Capteur selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la première grille de transfert (VEGA) entoure la quatrième grille de transfert (VEGA2). Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque photosite (100 ; 800 ; 1000) comporte en outre une tranchée d’isolation périphérique (111) s’étendant verticalement dans le substrat semiconducteur (101), depuis ladite face (101T), et délimitant latéralement la première zone photosensible (103). Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque photosite (100 ; 800 ; 1000) comporte en outre un circuit de commande (400 ; 500 ; 900) configuré pour appliquer alternativement, sur la première grille de transfert (VEGA) : – un premier potentiel adapté à bloquer un transfert de charges depuis la première zone photosensible (103) vers la deuxième zone photosensible (107) ; et – un deuxième potentiel, différent du premier potentiel, adapté à permettre un transfert de charges depuis la première zone photosensible (103) vers la deuxième zone photosensible (107). Capteur selon la revendication 7, dans lequel le circuit de commande (400 ; 500 ; 900) est configuré pour appliquer alternativement, sur la deuxième grille de transfert (119) : – un troisième potentiel adapté à bloquer un transfert de charges depuis la deuxième zone photosensible (107) vers la première zone de stockage de charges (117) ; et – un quatrième potentiel, différent du troisième potentiel, adapté à permettre un transfert de charges depuis la deuxième zone photosensible (107) vers la première zone de stockage de charges (117). Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre une cinquième grille de transfert (819) s’étendant horizontalement sur ladite face (101T) à l’aplomb de la deuxième zone photosensible (107), la cinquième grille de transfert étant adaptée à transférer des charges photogénérées depuis la deuxième zone photosensible (107) vers une deuxième zone (817) de collecte de charges. Capteur selon la revendication 9, dans lequel les deuxième et cinquième grilles de transfert (119, 819) sont successivement ouvertes lors d’une phase d’échantillonnage de charges photogénérées dans la deuxième zone photosensible (107). Capteur selon la revendication 9 ou 10, dans lequel les deuxième et cinquième grilles de transfert (119, 819) sont reliées entre elles par un commutateur (SW). Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les premières et deuxièmes zones photosensibles (103, 107) des photosites (100 ; 800 ; 1000) du capteur sont destinées à capturer respectivement une image 2D et une image de profondeur d’une scène. Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les première et deuxième zones photosensibles (103, 107) sont dopées du même type de conductivité. Capteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la première zone photosensible (103) est dopée d’un premier type de conductivité et la deuxième zone photosensible (107) est dopée d’un deuxième type de conductivité, opposé au premier type de conductivité. Dispositif comprenant : – un capteur d’images (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 ; – une source d’émission d’un rayonnement infrarouge ; et – un circuit de commande de la source d’émission du rayonnement infrarouge et du capteur d’images.