Brevet FR3069956A1 (20190208)

REVENDICATIONS1. Détecteur optique (10) de type hybride comprenant un empilement selon un axe Z comprenant : -une structure absorbante (Sabs) sensible dans une bande de longueur 5 d'onde d'intérêt (SB), ladite structure comprenant au moins : -une couche absorbante (AL) en matériau semi-conducteur III-V ou II-VI dénommé matériau actif, présentant un premier type de dopage (dop1) choisi parmi n ou p, apte à photogénérer des porteurs par absorption d'une lumière incidente sur ledit détecteur présentant au moins une 113 longueur d'onde comprise dans la bande de longueurs d'onde d'intérêt, - une couche supérieure (Lsup) en un matériau semi-conducteur III-V ou IV dénommé matériau supérieur, disposée sur la couche absorbante et présentant une surface en contact avec l'extérieur du côté par lequel le détecteur est illuminé et, 15 -la structure absorbante comprenant en outre, dans au moins une couche, une pluralité de zones dopées (DZ) d'un deuxième type de dopage (dop2) choisi parmi n ou p, et configurées pour collecter des porteurs photogénérés par la couche absorbante, une zone dopée permettant de définir un pixel (Pix) du détecteur, 20 -un circuit de lecture (ROIC) comprenant une pluralité de contacts (TLC) enterrés, le circuit de lecture étant destiné à récupérer un signal électrique à partir desdits porteurs photogénérés par la couche absorbante (AL), -la structure absorbante (Sabs) et le circuit de lecture (ROIC) étant assemblés par une couche d'assemblage (11) pour former le détecteur 25 optique (10), une connexion électrique entre une zone dopée et un contact du circuit de lecture (ROIC) étant réalisée via des trous d'interconnexion (IH) métallisés, -le détecteur hybride comprenant en outre un ensemble de résonateurs diélectriques (Res) gravés dans la couche supérieure (Lsup) et formant une 30 surface supérieure (Ssup), chaque résonateur étant configuré pour diffuser de manière résonnante, lorsqu'éclairé par la lumière incidente, une lumière présentant au moins une longueur d'onde de résonance (AR) comprise dans la bande de longueur d'onde d'intérêt (SB), 25 une fraction (Spix) de la surface supérieure (Ssup) associée à un pixel (Pix) du détecteur comprenant une pluralité de résonateurs diélectriques.\n<CLM>\1\tDétecteur selon la revendication 1 dans lequel les trous d'interconnexion 5 (IH) traversent la structure absorbante et le circuit de lecture (ROIC) jusqu'au contact (TLC) et dans lequel chaque zone dopée (DZ) s'étend de manière annulaire autour d'un trou d'interconnexion.\n<CLM>\1\tDétecteur selon la revendication 1 dans lequel les trous d'interconnexion 10 (IH) traversent le circuit de lecture (ROIC) et dans lequel chaque zone dopée (DZ) est réalisée dans une couche de contact (CL) disposée sous la couche absorbante (AL).\n<CLM>\1\tDétecteur selon la revendication 3 dans lequel la structure absorbante 15 (Sabs) comprend un substrat (Sub) formant la couche supérieure, une couche d'interface (IL) disposée entre le substrat et la couche absorbante (AL), une couche barrière (BL) disposée sous la couche absorbante, la couche de contact (CL) comprenant les zones dopées (DZ) étant disposée sous la couche barrière et en contact avec le circuit de lecture via la couche 20 d'assemblage (11).\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une dimension d'un résonateur (Res), choisie parmi largeur, longueur, hauteur, est comprise dans l'intervalle [AR/2n - 50%; AR/2n + 50%] ou dans 25 l'intervalle [ AR/n - 50% ; AR/n + 50% 1, avec : ÀR longueur d'onde de résonance n indice du matériau supérieur\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications précédentes dans lequel chaque 30 fraction de surface supérieure associée à un pixel (Spix) comprend au moins 5x5 résonateurs diélectriques.\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications précédentes dans lequel les résonateurs diélectriques (Res) associés à un pixel sont configurés pour 26 concentrer la lumière rayonnée à la longueur d'onde de résonance (ÀR) dans la zone dopée correspondante.\n<CLM>\1\tDétecteur selon la revendication 7 dans lequel les résonateurs (Res) 5 associés à un pixel sont en outre configurés de manière à tenir compte du rayon moyen et de l'ouverture angulaire de l'onde incidente sur ledit pixel, fonction de la position dudit pixel dans le détecteur.\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications 7 ou 8 dans lequel les io résonateurs (Res) sont en outre configurés pour transmettre plus de 70 % de la lumière présentant la longueur d'onde de résonance, et pour réfléchir au moins en partie les autres longueurs d'onde de la bande spectrale d'intérêt. 15\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications précédentes dans lequel la bande de longueur d'onde d'intérêt (SB) est choisie parmi le proche infrarouge, l'infrarouge moyen, l'infrarouge lointain.\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications précédentes dans lequel le 20 matériau actif est choisi parmi les semi conducteurs III-V tels que InGaAs ; InAsSb ; super réseau InAsSb/InAs ; InSb ; super réseau GaSb/InAs ; multipuits quantiques AllnAs/InGaAs ; multi-puits quantiques AlGaAs/GaAs ou parmi les semiconducteurs II-VI tel que HgCdTe. 25\n<CLM>\1\tDétecteur selon l'une des revendications précédentes dans lequel le matériau supérieur est choisi parmi : InP ; GaAs ; GaSb ; Si; SiC ; diamant.\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'un détecteur optique de type hybride comprenant les étapes consistant à : 30 -Assembler (100), par une couche d'assemblage (11), une structure absorbante (Sabs) sensible dans une bande de longueur d'onde d'intérêt (SB) avec un circuit de lecture (ROIC) comprenant une pluralité de contacts (TLC) enterrés, la structure absorbante (Sabs) comprenant au moins: -une couche absorbante (AL) en matériau semi-conducteur III-V ou II-VI 35 dénommé matériau actif, présentant un premier type de dopage (dop1) 27 choisi parmi n ou p, apte à photogénérer des porteurs par absorption d'une lumière incidente sur ledit détecteur et présentant au moins une longueur d'onde comprise dans la bande de longueur d'onde d'intérêt, - une couche supérieure (Lsup) en un matériau semi-conducteur III-V ou IV dénommé matériau supérieur, disposée sur la couche absorbante et présentant une surface en contact avec l'extérieur du côté par lequel le détecteur est illuminé et, le circuit de lecture étant destiné à récupérer un signal électrique à partir desdits porteurs photogénérés par la couche absorbante (AL), io -Réaliser (110) dans au moins une couche de la structure absorbante, une pluralité de zones dopées (DZ) d'un deuxième type de dopage (dop2) choisi parmi n ou p, lesdites zones dopées étant configurées pour collecter des porteurs photogénérés par la couche absorbante, une zone dopée (DZ) et un contact (TLC) du circuit de lecture (ROIC) étant connectés électriquement via 15 des trous d'interconnexion (IH) métallisés, une zone dopée permettant de définir un pixel (Pix) du détecteur, -Connecter (120) chaque zone dopée (DZ) avec le contact associé (TLC), -Réaliser (130) dans la couche supérieure (Lsup) un ensemble de résonateurs diélectriques (Res) formant une surface supérieure (Ssup), 20 chaque résonateur étant configuré pour diffuser de manière résonnante au moins une longueur d'onde de résonance (AR) comprise dans la bande de longueur d'onde d'intérêt (SB), une fraction (Spix) de la surface supérieure (Ssup) associée à un pixel (Pix) du détecteur comprenant une pluralité de résonateurs diélectriques. 25\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 13 dans lequel la structure absorbante comprend un substrat (Sub) formant la couche supérieure, une couche d'interface (IL) disposée entre le substrat et la couche absorbante (AL), une couche barrière (BL) disposée sous la couche absorbante, et une couche de 30 contact (CL) comprenant les zones dopées (DZ), disposée sous la couche barrière et en contact avec le circuit de lecture (ROIC) via la couche d'assemblage (11) et dans lequel l'étape de réalisation d'une pluralité de zones dopées (110) comprend les sous étapes consistant à -réaliser les trous d'interconnexion (IH) par gravure du circuit de lecture 35 (ROIC) 28 -réaliser les zones dopées (DZ) par dopage de la couche de contact (CL) au travers des trous d'interconnexion.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 13 ou 14 comprenant en outre, 5 préalablement à l'étape (130) de réalisation des résonateurs, une étape (125) de report sur un substrat rigide (Sr).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 15 dans lequel l'étape (110) de réalisation d'une pluralité de zones dopées comprend les sous étapes consistant à: io -réaliser les trous d'interconnexion (IH) par gravure de la structure absorbante (Sabs) et du circuit de lecture (ROIC) jusqu'aux contacts enterrés (TLC), -réaliser les zones dopées (DZ) par dopage au travers des trous d'interconnexion, de sorte que chaque zone dopée (DZ) s'étende de manière 15 annulaire autour du trou d'interconnexion correspondant,\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 13 à 16 comprenant en outre, préalablement à l'étape de réalisation des résonateurs, une étape d'amincissement de la couche supérieure. 20\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 13 à 17 dans lequel l'étape de réalisation des résonateurs s'effectue par lithographie puis gravure, la technologie de lithographie étant choisie parmi : par faisceau d'électrons ; par nano-impression ; par lithographie optique ,la technologie de gravure 25 étant choisie parmi : voie chimique ; ionique ; ou plasma.