Brevet FR3156635A1 — publié le 20250613

L’invention porte sur photodétecteur pour détecter un rayonnement lumineux incident de longueur d’onde λ, comportant une matrice de pixels situés dans un plan de détection. Chaque pixel comprend une zone d’absorption entourant une région centrale du pixel, un contact pixel métallique, situé dans la région centrale et un élément de focalisation pour transmettre le rayonnement lumineux incident et générer un rayonnement lumineux transmis focalisé dans la zone d’absorption. L’élément de focalisation est de plus adapté à conférer un moment angulaire orbital au rayonnement lumineux transmis, le moment angulaire orbital étant centré sur un axe de propagation traversant la région centrale. Figure pour l’abrégé : Figure 1 DISPOSITIF DE DETECTION D’UN RAYONNEMENT LUMINEUX Le domaine de l’invention est celui de la détection et/ou de la mesure de rayonnements lumineux, et en particulier celui des imageurs dans le visible ou l’infrarouge. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les dispositifs optoélectroniques de photodétection, appelés aussi photodétecteurs, peuvent comporter une matrice de pixels comprenant chacun une photodiode. Les photodiodes sont classiquement réalisées dans une couche semiconductrice dans laquelle s’étendent des caissons dopés qui définissent des jonctions PN ou PIN. Ainsi les photodiodes comportent des zones d’absorption de photons correspondant sensiblement aux zones de charge d’espace induites par les jonctions. La couche semiconductrice s’étend quant à elle, suivant un plan principal, appelé plan de détection, et présente une face avant et une face arrière opposées et parallèles entre elles. Lorsque le photodétecteur est éclairé par un rayonnement lumineux incident, des charges sont photo-générées dans la zone d’absorption et collectées par un circuit de lecture (Read Out Integrated Circuit, ou ROIC, en anglais) disposé au moins en partie sur la face avant. Les photodétecteurs peuvent être de type à éclairement par la face avant, dans ce cas le rayonnement lumineux incident tombe sur la face avant et traverse le circuit de lecture avant d’atteindre la zone d’absorption. Lorsque le rayonnement lumineux incident tombe sur la face arrière et ne traverse pas le circuit de lecture, le photodétecteur est dit de type à éclairement par la face arrière. Chaque photodiode peut être de type planaire. Dans ce cas, elle comporte par exemple une première région dopée n+ affleurant la face avant, une deuxième région dopée p+ affleurant la face arrière, et une région intermédiaire intrinsèque ou faiblement dopée p, située entre les première et deuxième régions dopées de façon à entourer la première région pour définir une jonction. Un contact électrique connecte la première région au circuit de lecture. Dans cette configuration, la zone d’absorption entoure et délimite une région centrale du pixel dans laquelle se trouve le contact électrique susmentionné qui est destiné à collecter les charges photo-générées dans la zone d’absorption. Chaque photodiode peut être également de type loophole. Dans ce cas, elle comporte par exemple une première région dopée n+ de forme cylindrique ou tronconique s’étendant en totalité ou presque dans un volume de la couche semiconductrice dans une direction orthogonale aux faces avant et arrière. Une deuxième région dopée p entoure la première région. La première et la deuxième régions définissent alors ensemble une jonction PN, et donc une zone d’absorption de forme tronconique ou cylindrique qui entoure et délimite une région centrale du pixel. La couche semiconductrice comporte typiquement un évidemment dans la première région et co-axial avec elle accueillant un contact électrique connecté au circuit de lecture et destiné à collecter les charges photo-générées dans la zone d’absorption. Pour ces deux types de configuration au moins, la disposition du contact électrique fait obstacle à la détection du rayonnement lumineux incident dans la zone d’absorption. Pour pallier ce problème, la demande de brevet EP3664141 propose d’affecter à chaque pixel un élément de focalisation pour focaliser le rayonnement lumineux incident dans la zone d’absorption. L’élément de focalisation est constitué d’une structure réfractive formée par une première pyramide tronquée et munie d’un évidemment. L’évidement a la forme d’une seconde pyramide entière ou tronquée. Les bases des première et deuxième pyramides sont parallèles au plan de détection. Ce type de structures permet de collecter sensiblement tous les photons incidents sur un pixel et de transmettre à la photodiode un rayonnement lumineux transmis de forme sensiblement annulaire, adaptée à la forme de la zone d’absorption, augmentant ainsi l’efficacité quantique du photodétecteur. Dans une large mesure, la solution enseignée dans la demande de brevet EP3664141 repose sur les principes de l’optique géométrique, ce qui fait que son efficacité chute lorsque la taille du pixel relative à la longueur d’onde du rayonnement lumineux incident diminue. La limite acceptable dépend de plusieurs paramètres, comme par exemple, l’indice de réfraction des matériaux en présence, notamment celui de l’élément de focalisation. A titre d’exemple, des résultats de simulation ont permis de mettre en évidence que pour une taille de pixel de 7,5 µm, un indice de réfraction de l’élément de focalisation de 3,5 et une longueur d’onde de 4 µm, la forme annulaire du rayonnement lumineux transmis est sensiblement dégradée et disparaît au-delà d’une distance de propagation supérieure à 2 µm. L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un photodétecteur d’efficacité quantique accrue. Pour cela, l’objet de l’invention est un photodétecteur pour détecter un rayonnement lumineux incident de longueur d’onde λ, comportant une matrice de pixels situés dans un plan de détection, comprenant chacun : une zone d’absorption entourant une région centrale du pixel ; un contact pixel métallique, situé dans la région centrale ; un élément de focalisation pour transmettre le rayonnement lumineux incident et générer un rayonnement lumineux transmis focalisé dans la zone d’absorption. Le photodétecteur est tel que, pour chaque pixel, l’élément de focalisation est adapté à conférer un moment angulaire orbital au rayonnement lumineux transmis, le moment angulaire orbital étant centré sur un axe de propagation traversant la région centrale. Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce photodétecteur sont les suivants. Pour chaque pixel, l’élément de focalisation peut avoir un indice de réfraction N, et une épaisseur h fonction de coordonnées cylindriques d’un système de coordonnées cylindriques d’axe z perpendiculaire au plan de détection, mesurée parallèlement à l’axe z, monotone en fonction de θ sur un intervalle . peut vérifier la relation , à 10% près pour tout r et pour un ensemble d’au moins quatre valeurs de θ régulièrement espacées dans l’intervalle , où l est un entier relatif différent de 0, préférentiellement égal à 1 ou -1. L’épaisseur h de chaque élément de focalisation peut être une fonction décroissante de r. Les éléments de focalisation peuvent être réalisés dans des résines colorées et au moins une résine colorée peut être différente des autres. Les zones d’absorption peuvent s’étendre dans le volume d’une couche semiconductrice cristalline. Le photodétecteur peut être de type à éclairement par la face arrière et l’élément de focalisation peut être en contact avec la couche semiconductrice. Les éléments de focalisation peuvent être à base d’un matériau cristallin de paramètre de maille adapté à la croissance de la couche semiconductrice. L’épaisseur h de chaque élément de focalisation peut être inférieure à . Les zones d’absorption peuvent s’étendre dans le volume d’une couche semiconductrice à base de CdHgTe ou de GaSb ou de CdZnTe ou de Si ou de Ge. L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un photodétecteur selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comprenant une étape de réalisation d’un élément de focalisation par usinage par faisceau d’ions focalisé. Le procédé de fabrication peut comprendre une étape d’épitaxie d’une couche semiconductrice sur un substrat de croissance en un matériau cristallin de paramètre de maille adapté à la croissance de la couche semiconductrice. Le procédé de fabrication peut comprendre une étape d’amincissement du substrat de croissance pour obtenir une lame à faces planes et parallèles. L’usinage par faisceau d’ions focalisé peut être opéré sur la lame lors de l’étape de réalisation de l’élément de focalisation. D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : La FIG. 1 est une vue schématique en coupe d’un premier mode de réalisation d’un photodétecteur éclairé par la face avant mettant en œuvre une photodiode de type planaire. La FIG. 2 est une vue schématique de dessus du premier mode de réalisation. La FIG. 3 est un résultat de simulation du premier mode de réalisation montrant la cartographie du module du champ électrique du rayonnement transmis dans un plan de coupe orthogonal au plan de détection, passant par le centre de l’élément de focalisation. La FIG. 4 est un résultat de simulation du premier mode de réalisation montrant la cartographie du module du champ électrique du rayonnement transmis dans un plan de coupe parallèle au plan de détection, à une distance de 23,4 µm de l’élément de focalisation. La FIG. 5 est une vue schématique en coupe d’un deuxième mode de réalisation d’un photodétecteur éclairé par la face arrière mettant en œuvre une photodiode de type loophole. La FIG. 6 est une vue schématique en coupe d’une variante du deuxième mode de réalisation pour lequel l’élément de focalisation est une métasurface. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près, et de préférence à 5% près. Par ailleurs, les termes « compris entre … et … » et équivalents signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire. L’invention porte sur un photodétecteur, ainsi que sur un procédé de fabrication d’un tel photodétecteur. Le photodétecteur comporte une matrice de pixels. Chaque pixel comprend : une zone d’absorption entourant et délimitant une région centrale du pixel ; et un élément de focalisation. L’élément de focalisation a pour fonction de collecter sensiblement tous les photons d’un rayonnement lumineux incident sur le pixel pour le focaliser dans la zone d’absorption, c’est-à-dire que le flux lumineux atteignant la zone d’absorption est augmenté du fait de la présence de l’élément de focalisation. L’élément de focalisation peut par exemple être réalisé dans un matériau d’indice de réfraction homogène, ou encore être une métasurface. Dans le cadre de l’invention, l’élément de focalisation transmet le rayonnement lumineux incident pour générer un rayonnement lumineux transmis ayant un moment angulaire orbital (Orbital Angular Momentum, ou OAM, en anglais). Un rayonnement lumineux ayant un moment angulaire orbital est une onde électromagnétique se propageant le long d’un axe de propagation qui possède un front d’onde hélicoïdal, c’est-à-dire que la phase dans un plan orthogonal à l’axe de propagation possède une composante azimutale en , où l est un entier relatif différent de 0 et θ l’angle autour d’un axe de propagation du rayonnement lumineux, et par voie de conséquence, un champ électrique nul le long de l’axe de propagation. Dans le cadre de l’invention, l’axe de propagation traverse la région centrale du pixel pour répartir l’intensité lumineuse autour de la région centrale et donc dans la zone d’absorption. Par métasurface, on entend une lame à faces planes et parallèles apte à transmettre, respectivement réfléchir, un rayonnement lumineux incident de longueur d’onde λ comprenant un ensemble de structures ayant une dimension inférieure à λ, conçu pour contrôler la phase et/ou l’amplitude et/ou la polarisation du rayonnement lumineux transmis, respectivement réfléchi. Des exemples de métasurface travaillant en transmission apte à conférer un moment angulaire orbital à un rayonnement lumineux transmis par la métasurface sont exposés par les auteurs Zhang, K.; Wang, Y.; Yuan, Y.; Burokur, S.N. dans le document intitulé « A Review of Orbital Angular Momentum Vortex Beams Generation: From Traditional Methods to Metasurfaces » - Appl. Sci. 2020, 10, 1015. https://doi.org/10.3390/app10031015. Par « à base de », on entend que le matériau est un composé formé d’au moins les mêmes éléments du composé semiconducteur d’intérêt. Par couche, on entend une étendue d’un matériau cristallin dont l’épaisseur suivant l’axe Z est inférieure, par exemple dix fois voire vingt fois, à ses dimensions longitudinales de largeur et de longueur dans le plan XY. Des modes de réalisation particuliers vont être décrits se rapportant à un photodétecteur comportant zone d’absorption entourant une région centrale d’un pixel. Cependant, ces modes de réalisation peuvent être adaptés à d’autres dispositifs optoélectroniques de photodétection, par exemple des bolomètres, dès lors que la zone d’absorption entoure une région centrale où se situe un contact pixel. La FIG. 1 illustre de façon schématique un photodétecteur selon un premier mode de réalisation. Le photodétecteur 1 comprend une pluralité de pixels 5 disposés en matrice. Par soucis de clarté, on a représenté un seul pixel sur la FIG. 1 . La FIG. 2 montre schématiquement, en vue de dessus, le pixel 5 de la FIG. 1 entouré de ses plus proches voisins. Le photodétecteur 1 comprend une couche semiconductrice 30, un espaceur optique 20, un élément de focalisation 10, un empilement d’interconnexion et un substrat support 40. Il est destiné à détecter un rayonnement lumineux incident 2 de longueur d’onde λ. L’espaceur optique 20 et le substrat support 40 sont optionnels. La couche semiconductrice 30 est réalisée en un matériau semiconducteur. Elle s’étend suivant un plan principal, appelé plan de détection, et présente une face avant 36 et une face arrière 35 opposées et parallèles entre elles. Le matériau semiconducteur peut être intrinsèque ou faiblement dopé p. La face avant et/ou arrière peuvent éventuellement être passivée. La couche semiconductrice 30 comporte une première région 31 dopée n+ affleurant la face avant 36, une deuxième région 33 dopée p+ affleurant la face arrière 35, et une région intermédiaire 32, respectivement intrinsèque ou faiblement dopée p, située entre les première et deuxième régions dopées de façon à entourer la première région 31. Ces trois régions définissent ensemble une jonction, respectivement PIN ou PN et donc une zone d’absorption entourant et délimitant une région centrale 34 du pixel. Un contact pixel 51 connecte électriquement la première région 31 à un circuit de lecture. Le contact pixel 51 et la première région 31 occupent la région centrale 34 du pixel. Un contact substrat 52 connecte électriquement la deuxième région 33 au circuit de lecture. Plusieurs pixels peuvent avoir en commun un contact substrat 52. Le contact substrat 52 peut aussi être déporté en bord de la matrice de pixels. Le contact pixel 51 et le contact substrat 52 font partie de l’empilement d’interconnexion. L’empilement d’interconnexion peut contenir des lignes d’interconnexion métalliques du circuit de lecture. Il est en contact avec la face avant de la couche semiconductrice 30 L’élément de focalisation 10 est en un premier matériau transparent à la longueur d’onde λ et d’indice de réfraction N à la longueur d’onde λ. Il possède une base 11 plane, orientée en direction de la couche semiconductrice 30, sensiblement parallèle au plan de détection. L’élément de focalisation 10 possède également une surface courbe 12 opposée à la base, destinée à recevoir un rayonnement lumineux incident 2, ce faisant, un rayonnement lumineux transmis 3 ressort par la base. On désigne par h son épaisseur mesurée le long d’un axe perpendiculaire à sa base au niveau d’un point M de la surface courbe 12. On définit ici et pour la suite de la description un repère cartésien orthogonal direct (O,X,Y,Z) attaché à l’élément de focalisation 10, tel que (O, X, Y) soit un repère de la base 11 de l’élément de focalisation 10. Les axes X et Y forment donc un plan parallèle au plan de détection. L’axe X est choisi comme étant parallèle à un axe de la matrice de pixels, et l’axe Z est orienté de la base 11 vers la surface courbe 12 de l’élément de focalisation 10. Dans la suite de la description, les termes « vertical » et « verticalement » s’entendent comme étant relatifs à une orientation sensiblement parallèle à l’axe Z, et les termes « horizontal » et « horizontalement » comme étant relatifs à une orientation sensiblement parallèle au plan (X,Y). Par ailleurs, les termes « inférieur » et « supérieur » s’entendent comme étant relatifs à un positionnement croissant lorsqu’on s’éloigne de l’élément de focalisation 10 suivant la direction +Z. Ce repère cartésien permet de définir un système de coordonnées cylindriques tel que tout point de coordonnées cylindriques (r, θ, z) a pour coordonnées cartésiennes (rcos(θ), rsin(θ), z) dans le repère (O, X, Y, Z). Ainsi, il est possible d’associer à tout point M de la surface courbe 12 un jeu de coordonnées (r, θ, h) dans le système de coordonnées cylindriques, où h est l’épaisseur de l’élément de focalisation 10 au niveau du point M susmentionnée. L’épaisseur h est donc une fonction de r, et θ. Ici, h(r, θ) est une fonction monotone de θ sur un intervalle de longueur 2π, pour tout r. Plus précisément, l’axe (OZ) et la surface courbe 12 sont tels qu’il existe un pour lequel l’épaisseur h vérifie à 10% près, préférentiellement 5%, la relation suivante : équation 1 où l est un entier relatif différent de 0, préférentiellement égal à 1 ou -1, ceci pour tout r et tout θ compris dans l’intervalle . Alternativement, h peut vérifier la relation de l’équation 1, à 10% près, préférentiellement 5%, pour un ensemble de p valeurs de θ régulièrement espacées dans l’intervalle [0, 2π], par exemple 4, ou 8. Par exemple, l’épaisseur h peut approximer l’équation 1 par escalier dans l’intervalle . h peut alors, au niveau de tout point M de coordonnées (r, θ) de la surface courbe, vérifier la relation suivante : équation 2 où p est un entier naturel supérieur ou égal à 4 et E désigne la partie entière. Ainsi, le rayonnement lumineux transmis 3 possède un moment angulaire orbital, et donc un champ électrique sensiblement nul dans une région sombre 4 centrée sur l’axe (OZ). Dans chaque plan orthogonal à l’axe (0, Z), la région sombre 4 a une section en forme de disque centré sur (0, Z), et contient 5 % du flux énergétique du rayonnement lumineux transmis 3. La section de la région sombre 4 s’accroît en s’éloignant de l’élément de focalisation 10. L’espaceur optique 20 est en un deuxième matériau transparent à la longueur d’onde λ. Il possède une première face et une deuxième face planes, sensiblement parallèles. La base 11 de l’élément de focalisation 10 est en contact avec la première face de l’espaceur optique 20, éventuellement via une ou des couches intercalaires comme, par exemple une couche antireflet à la longueur d’onde λ et/ou une couche de colle. La deuxième face de l’espaceur optique 20 est en contact avec l’empilement d’interconnexion, en regard de la couche semiconductrice 30. Ici, la deuxième face est plane et sensiblement parallèle à la face avant de la couche semiconductrice 30. Alternativement, la deuxième face peut être sphérique ou asphérique, de façon à réaliser un dioptre convergent avec l’empilement d’interconnexion. En absence de l’espaceur optique 20, la base 11 de l’élément de focalisation 10 est directement en contact avec l’empilement d’interconnexion, éventuellement via une ou des couches intercalaires comme, par exemple une couche antireflet à la longueur d’onde λ et/ou une couche de colle. La couche semiconductrice 30 repose sur un substrat support 40 optionnel. Le substrat support 40 peut être par exemple un substrat ayant servi à la croissance par épitaxie de la couche semiconductrice 30, ou contenir des composants électroniques du circuit de lecture ou d’alimentation du photodétecteur 1. Les positions relatives de l’élément de focalisation 10, de la couche semiconductrice 30 et du contact pixel 51 sont telles que l’axe (O, Z) traverse la région centrale 34. Ainsi la région sombre 4 intercepte la région centrale 34 du pixel et le contact pixel 51, placé dans la région centrale 34, ne bloque pas les photons du rayonnement lumineux transmis 3 sur leur trajet vers la zone d’absorption. Lorsque l’espaceur optique 20 est présent, son épaisseur peut être telle que la section de la région sombre 4 est sensiblement de même taille que la région centrale 34 au niveau de la face avant de la couche semiconductrice 30. L’espaceur optique 20 et/ou l’élément de focalisation 10 peuvent être en résine colorée apte à filtrer le rayonnement lumineux incident 2. Le photodétecteur 1 peut alors comporter un premier groupe d’au moins un pixel 5 comprenant des espaceurs optiques 20 (respectivement des éléments de focalisation 10) en résine colorée d’un premier type et un deuxième groupe d’au moins un pixel 5 distinct du premier comprenant des espaceurs optiques 20 (respectivement des éléments de focalisation) en résine colorée d’un deuxième type différent du premier. Il est alors possible de réaliser une détection multispectrale. Comme représenté en FIG. 1 , l’épaisseur h(r, θ) de l’élément de focalisation 10 peut additionnellement être une fonction monotone décroissante de r pour tout θ de l’intervalle [0, 2π]. Ainsi le rayonnement lumineux transmis 3 est concentrée dans une partie centrale du pixel, ce qui augmente davantage la quantité de photons absorbés, donc l’efficacité quantique et limite la diaphonie (ou cross-talk en anglais). La diaphonie est l’absorption par un pixel voisin d’un porteur généré par un photon incident au pixel. Le matériau semiconducteur de la couche semiconductrice 30 peut être à base de CdHgTe, ou de GaSb, ou de CdZnTe, ou de Si, ou de Ge Le premier matériau peut être un oxyde de silicium, du silicium, du germanium ou du CdZnTe. Le deuxième matériau peut être identique au premier matériau. Le deuxième matériau peut être choisi parmi de l’oxyde de silicium, du silicium, du germanium ou du CdZnTe. La couche semiconductrice 30 a typiquement une épaisseur de l’ordre de la longueur d’onde λ, par exemple autour de 1,5 µm pour une couche semiconductrice 30 en germanium, ou encore comprise entre 6 µm et 10 µm pour une couche semiconductrice 30 en CdHgTe. La première région 31 a une dimension parallèle à la face avant 36 typiquement comprise entre 1 µm et 5 µm. L’empilement d’interconnexion a par exemple une épaisseur comprise entre 100 nm et 15 µm. Le contact pixel 51 a par exemple une section comprise entre 1 µm et 5 µm. L’élément de focalisation 10 occupe sensiblement toute la surface du pixel. Son épaisseur h est par exemple comprise entre 1 µm et 10 µm. Les FIG. 3 et 4 montrent un résultat de simulation donnant le module du champ électrique dans l’espaceur optique 20 pour le premier mode de réalisation (plus le remplissage des lignes de niveaux est dense, plus élevé est le module du champ électrique). Ici, le pixel est carré de 20 µm de côté. La longueur d’onde λ est égale à 4 µm. Les premier et deuxièmes matériaux sont ici à base de CdZnTe. La FIG. 3 montre le résultat de simulation dans un plan orthogonal au plan de détection, passant par le centre du pixel (plan AA sur la FIG. 2 ). La FIG. 4 donne le résultat de simulation dans un plan parallèle au plan de détection, situé à une distance de 23,4 µm de la base 11 de l’élément de focalisation 10. Ces deux figures mettent en évidence une région sombre autour de l’axe de propagation à l’intérieur de laquelle le champ électrique est sensiblement nul. Sur la FIG. 3 , le diamètre de la région sombre 4 selon l’axe x s’accroît en s’éloignant de l’élément de focalisation 10. La FIG. 5 illustre de façon schématique un photodétecteur 100 selon un deuxième mode de réalisation mettant en œuvre une photodiode de type loophole. Le photodétecteur 1 est de type à éclairement par la face arrière. Seules les différences par rapport au premier mode de réalisation seront ici décrites. La première région 31 présente un évidemment dans une partie centrale. L’évidemment accueille le contact pixel 51. Le photodétecteur 1 comprend un substrat ;fonctionnel 60 qui contient au moins une partie du circuit de lecture. La face avant de la couche semiconductrice 30 est passivée par une couche de passivation 37. La couche de passivation 37 est collée sur le substrat fonctionnel par une couche de colle 61, par exemple une colle époxy. Alternativement, tout autre type de technique de report peut être utilisé, comme le collage moléculaire oxyde-oxyde et/ou cuivre-cuivre, la thermocompression, le billage… Dans tous les cas le contact pixel 51 connecte électriquement la première région 31 à la partie du circuit de lecture contenu dans le substrat fonctionnel 60. La première région 31 s’étend de préférence de la face avant à la face arrière de la couche semiconductrice 30. Le contact pixel 51 s’étend dans la couche semiconductrice 30 depuis sa face avant sur une profondeur au moins supérieure à la moitié de l’épaisseur de la couche semiconductrice 30, préférentiellement supérieure à 80% de l’épaisseur de la couche semiconductrice 30. Il peut également être totalement traversant. Dans tous les cas, il s’étend sur une profondeur inférieure ou égale à celle de la première région 31. La deuxième région 33 affleure la surface avant de la couche semiconductrice 30 et s’étend dans la couche semiconductrice 30 sur une profondeur au moins égale à celle de la première région 31, de préférence de la face avant à la face arrière de la couche semiconductrice 30. Les première et deuxième régions définissent ainsi ensemble une jonction PN qui peut avoir une forme cylindrique ou tronconique et donc une zone d’absorption entourant et définissant une région centrale 34 du pixel. Le contact pixel 51 et la première région 31 occupent la région centrale 34. L’épaisseur h de l’élément de focalisation 10 satisfait aux mêmes critères que ceux exposés en lien avec le premier mode de réalisation. La base 11 de l’élément de focalisation 10 est ici en contact avec la face arrière de la couche semiconductrice 30. Dans ce cas, l’élément de focalisation peut être en un matériau cristallin de paramètre de maille adapté à la croissance de la couche semiconductrice 30 et la couche semiconductrice 30 est une couche cristalline épitaxiée sur la base de l’élément de focalisation 10. Alternativement, la base 11 de l’élément de focalisation 10 peut être collée sur la face arrière de la couche semiconductrice 30 par collage moléculaire, ou à l’aide d’une couche de colle, par exemple une colle époxy. Une ou plusieurs couches antireflet ou d’accroche ou de passivation peuvent être interposées entre l’élément de focalisation 10 et la couche semiconductrice 30. Un espaceur optique 20 optionnel, de même nature et même fonction que celles exposées en lien avec le premier mode de réalisation, peut être interposé entre la base 11 de l’élément de focalisation 10 et la face arrière de la couche semiconductrice 30. Il peut par exemple être collé à la base 11 de l’élément de focalisation 10 et à la face arrière de la couche semiconductrice 30 par toute technique connue, par exemple collage moléculaire, film de colle, étant entendu qu’une ou plusieurs couches antireflet ou d’accroche peuvent être interposées entre ces différents éléments. Tout comme pour le premier mode de réalisation, les positions relatives de l’élément de focalisation 10, de la couche semiconductrice 30 et du contact pixel 51 sont telles que l’axe (O, Z) traverse la région centrale 34. Ainsi la région sombre 4 intercepte la région centrale 34 du pixel et le flux lumineux transmis à la zone d’absorption est maximisé. Lorsque l’espaceur optique est présent, son épaisseur est telle que la section de la région sombre 4 est sensiblement de la même taille que la région centrale 34 au niveau de la face arrière de la couche semiconductrice 30. La FIG. 6 illustre de façon schématique un photodétecteur 150 selon une variante du deuxième mode de réalisation pour lequel l’élément de focalisation 70 est une métasurface. Seules les différences par rapport au deuxième mode de réalisation seront ici décrites. La face arrière 35 de la couche semiconductrice 30 est passivée par une couche de passivation 38. L’élément de focalisation 70 est une métasurface conçue pour conférer un moment angulaire orbital au rayonnement lumineux transmis 3. Il est ici d’épaisseur sensiblement constante. Sa base 11 est collée sur la couche de passivation 38 par un film de colle 15, par exemple une colle époxy. Un exemple de procédé de réalisation de photodétecteur 1 selon le premier mode de réalisation est maintenant décrit. Lors d’une première étape, on réalise les éléments constitutifs du premier mode de réalisation, à l’exception de l’espaceur optique 20 et de l’élément de focalisation, à l’aide de sous-étapes de procédé connues de l’industrie des semiconducteurs. Lors d’une deuxième étape, on dépose une couche du deuxième matériau sur l’empilement d’interconnexion pour réaliser l’espaceur optique 20. Alternativement, on peut coller un substrat en deuxième matériau sur l’empilement d’interconnexion par collage moléculaire, par exemple oxyde-oxyde, suivi d’une étape d’amincissement par meulage et polissage. Lors d’une troisième étape, on colle un substrat en premier matériau sur l’espaceur optique 20 par collage moléculaire, par exemple oxyde-oxyde, suivi d’une étape d’amincissement par meulage et polissage, pour obtenir une lame à faces planes et parallèles. Lors d’une quatrième étape, on usine la lame par usinage par faisceau d’ions focalisé (Focused Ion Beam, ou FIB, en anglais) pour obtenir la surface courbe 12. Au terme de la quatrième étape, nous obtenons donc l’élément de focalisation 10. Nous allons à présent décrire un exemple de procédé de réalisation du photodétecteur 1 selon le deuxième mode de réalisation. Lors d’une première étape, on fait croître par épitaxie une couche semiconductrice 30 en premier matériau sur un substrat de croissance en premier matériau d’indice de réfraction N. Lors d’une deuxième étape, on réalise une matrice de photodiodes de type loophole avec son circuit de lecture destinée à être exposée par la face arrière, à l’aide de sous-étapes de procédé connus de l’industrie des semiconducteurs. A l’issue de cette étape le substrat de croissance est conservé. Lors d’une troisième étape, le substrat de croissance est aminci par un fraisage de face (ou flycut, en anglais) pour obtenir une lame à faces planes et parallèles d’épaisseur comprise, par exemple, entre et préférentiellement supérieure à , typiquement égale à la taille d’un pixel. A titre d’exemple, pour une longueur d’onde λ supérieure ou égale à 4 µm, l’épaisseur de la lame peut être supérieure ou égale à 10 µm, par exemple comprise entre 10 µm et . Lors d’une quatrième étape, on usine la lame par usinage par faisceau d’ions focalisé (Focused Ion Beam, ou FIB, en anglais) pour obtenir la surface courbe 12. Au terme de la quatrième étape, nous obtenons donc l’élément de focalisation 10. Seules les troisième et quatrième étapes changes pour réaliser la variante du deuxième mode de réalisation illustré en FIG. 6 Lors de la troisième étape, on retire intégralement le substrat de croissance et on passive la face arrière de la couche semiconductrice 30. Lors d’une quatrième étape, on colle l’élément de focalisation 10 sur la face arrière passivée de la couche semiconductrice 30. Des modes de réalisation particuliers viennent d’être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l’homme du métier. Il est notamment possible d’inverser tous les dopages mentionnés. Photodétecteur (1, 100, 150) pour détecter un rayonnement lumineux incident (2) de longueur d’onde λ, comportant une matrice de pixels (5) situés dans un plan de détection, comprenant chacun : une zone d’absorption entourant une région centrale (34) du pixel (5) ; un contact pixel (51) métallique, situé dans la région centrale (34) ; un élément de focalisation (10, 70) pour transmettre le rayonnement lumineux incident (2) et générer un rayonnement lumineux transmis (3) focalisé dans la zone d’absorption ; le photodétecteur (1, 100, 150) étant caractérisé en ce que, pour chaque pixel (5), l’élément de focalisation (10, 70) est adapté à conférer un moment angulaire orbital au rayonnement lumineux transmis (3), le moment angulaire orbital étant centré sur un axe de propagation traversant la région centrale (34). Photodétecteur (1, 100) selon la revendication 1, dans lequel, pour chaque pixel (5), l’élément de focalisation (10) a un indice de réfraction N, et une épaisseur h fonction de coordonnées cylindriques (r, θ) d’un système de coordonnées cylindriques (r, θ, z) d’axe z perpendiculaire au plan de détection, mesurée parallèlement à l’axe z, monotone en fonction de θ sur un intervalle , et telle que vérifie la relation suivante : à 10% près pour tout r et pour un ensemble d’au moins quatre valeurs de θ régulièrement espacées dans l’intervalle , où l est un entier relatif différent de 0, préférentiellement égal à 1 ou -1. Photodétecteur (1, 100) selon la revendication 2, dans lequel, l’épaisseur h de chaque élément de focalisation (10) est une fonction décroissante de r. Photodétecteur (1, 100) selon les revendications 2 ou 3, dans lequel les éléments de focalisation (10) sont réalisés dans des résines colorées et au moins une résine colorée est différente des autres. Photodétecteur (1, 100, 150) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les zones d’absorption s’étendent dans le volume d’une couche semiconductrice (30) cristalline. Photodétecteur (100, 150) selon la revendication 5, dans lequel le photodétecteur (100, 150) est un photodétecteur de type à éclairement par la face arrière et dans lequel l’élément de focalisation (10, 70) est en contact avec la couche semiconductrice (30). Photodétecteur (100) selon la revendication 6, dans lequel les éléments de focalisation (10) sont à base d’un matériau cristallin de paramètre de maille adapté à la croissance de la couche semiconductrice (30). Photodétecteur (1, 100) selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel l’épaisseur h de chaque élément de focalisation (10) est inférieure à . Photodétecteur (1, 100, 150) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les zones d’absorption s’étendent dans le volume d’une couche semiconductrice (30) à base de CdHgTe ou de GaSb ou de CdZnTe ou de Si ou de Ge. Procédé de fabrication d’un photodétecteur (1, 100, 150) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant une étape de réalisation d’un élément de focalisation (10) par usinage par faisceau d’ions focalisé. Procédé de fabrication selon la revendication 10 d’un photodétecteur selon la revendication 7 comprenant : une étape d’épitaxie d’une couche semiconductrice (30) sur un substrat de croissance en un matériau cristallin de paramètre de maille adapté à la croissance de la couche semiconductrice (30), une étape d’amincissement du substrat de croissance pour obtenir une lame à faces planes et parallèles, pour lequel l’usinage par faisceau d’ions focalisé est opéré sur la lame lors de l’étape de réalisation de l’élément de focalisation (10).