特表 2022-541304 画像センサピクセル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-22

(54)【発明の名称】画像センサピクセル

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20220914BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20220914BHJP

   H01L 27/30 20060101ALI20220914BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 E

H01L27/146 D

H01L27/146 A

H04N5/369 600

H01L27/30

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022503873

(86)(22)【出願日】2020-07-16

(85)【翻訳文提出日】2022-03-16

(86)【国際出願番号】 EP2020070074

(87)【国際公開番号】W WO2021013668

(87)【国際公開日】2021-01-28

(31)【優先権主張番号】1908254

(32)【優先日】2019-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513257535

【氏名又は名称】イソルグ

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】デュポイロン，カミーユ

(72)【発明者】

【氏名】ブティノン，ベンジャミン

【テーマコード（参考）】

4M118

5C024

【Ｆターム（参考）】

4M118AA10

4M118AB01

4M118AB03

4M118BA07

4M118CA02

4M118CA14

4M118CA22

4M118CA25

4M118CA27

4M118CA40

4M118CB05

4M118CB14

4M118CB20

4M118EA14

4M118FA06

4M118FA40

4M118FB23

4M118FB24

4M118GA10

4M118GB07

4M118GB13

4M118GC08

4M118GD04

4M118GD09

4M118GD10

4M118GD20

5C024CY17

5C024CY47

5C024EX43

5C024EX52

5C024GY31

(57)【要約】

【解決手段】本開示は、ＣＭＯＳ支持体（８）及び少なくとも２つの有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）を含むピクセル（１０、１２、１４、１６）に関し、同じレンズ（１８）が、有機光検出器と垂直に一列に配置されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＭＯＳ支持体（８）、及び
少なくとも２つの有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）
を備え、
同じレンズ（１８）が、前記有機光検出器と垂直に一列に配置されている、ピクセル（１０、１２、１４、１６）。

【請求項2】

請求項１に記載の複数のピクセルを備える、画像センサ（１；５）。

【請求項3】

請求項１に記載のピクセル又は請求項２に記載の画像センサを製造する方法であって、
ＣＭＯＳ支持体（８）を準備する工程、
ピクセル（１０、１２、１４、１６）毎に少なくとも２つの有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）を形成する工程、及び
前記ピクセル又は各ピクセルの前記有機光検出器と垂直に一列に同じレンズ（１８）を形成する工程
を有する、方法。

【請求項4】

前記有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）のうちの少なくとも２つの光検出器が積み重ねられる、請求項１に記載のピクセル、又は、請求項２に記載のセンサ、又は、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）のうちの少なくとも２つの光検出器が、同一平面上にある、請求項１若しくは４に記載のピクセル、又は、請求項２若しくは４に記載のセンサ、又は、請求項３若しくは４に記載の方法。

【請求項6】

前記有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）は、誘電体（１２６；１２８、１２８０、１２８２、１２８４）によって互いに分離される、請求項１、４若しくは５に記載のピクセル、又は、請求項２、４若しくは５に記載のセンサ、又は、請求項３から５のいずれか１つに記載の方法。

【請求項7】

各有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）は、他の有機光検出器の第１の電極とは別個の第１の電極（１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１６２Ｃ）を有する、請求項１、４から６のいずれか１つに記載のピクセル、又は、請求項２、４から６のいずれか１つに記載のセンサ、又は、請求項３から６のいずれか１つに記載の方法。

【請求項8】

各第１の電極（１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１６２Ｃ）は、読み出し回路（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）に連結され、好ましくは接続され、各読み出し回路は、好ましくは、前記ＣＭＯＳ支持体（８）に形成された３つのトランジスタ（２００、２０２、２１０）を有する、請求項７に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項9】

前記有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ）は、飛行時間によって距離を推定することができる、請求項１、４から８のいずれか１つに記載のピクセル、又は、請求項２、４から８のいずれか１つに記載のセンサ、又は、請求項３から８のいずれか１つに記載の方法。

【請求項10】

赤外線スペクトルの一部で、
構造化光で、
ハイダイナミックレンジイメージングＨＤＲで、及び／又は、
バックグラウンド抑制で
動作可能な、請求項１、４から９のいずれか１つに記載のピクセル、又は、請求項２、４から９のいずれか１つに記載のセンサ。

【請求項11】

各ピクセル（１０、１２、１４、１６）は、前記レンズ（１８）の下に、可視スペクトル及び赤外スペクトルの周波数範囲の電磁波を通すカラーフィルタ（３０；４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂ）を更に備える、請求項２、４から１０のいずれか１つに記載の画像センサ。

【請求項12】

カラー画像を取り込むことができる、請求項１１に記載の画像センサ。

【請求項13】

各ピクセル（１０、１２、１４、１６）は正確に、
第１の有機光検出器（１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ）、
第２の有機光検出器（１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ）、及び
第３の有機光検出器（１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ）
を備える、請求項１、４から１０のいずれか１つに記載のピクセル、又は、請求項２、４から１２のいずれか１つに記載のセンサ、又は、請求項３から９のいずれか１つに記載の方法。

【請求項14】

前記第３の有機光検出器（１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ）は、前記第１及び第２の有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ）に積み重ねられ、前記第１及び第２の有機光検出器（１０Ａ、１０Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ）は同一平面上にある、請求項１３に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項15】

ピクセル（１０、１２、１４、１６）毎に、前記第１の有機光検出器（１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ）及び前記第２の有機光検出器（１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ）は矩形形状を有し、正方形内に共に内接する、請求項１３又は１４に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項16】

ピクセル（１０、１２、１４、１６）毎に、
前記第１の有機光検出器（１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ）は、第２の電極（１０４Ａ、１２４Ａ、１６４Ａ）に接続され、
前記第２の有機光検出器（１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ）は、第３の電極（１０４Ｂ、１２４Ｂ）に接続され、
前記第３の有機光検出器（１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ）は、第４の電極（１０４Ｃ）に接続される、請求項７に従属する請求項１３から１５のいずれか１つに記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項17】

前記第１の有機光検出器（１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ）及び前記第２の有機光検出器（１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ）は、同じ第１の材料で形成された第１の活性層（１２０、１００Ａ、１２０Ａ、１２０Ｂ、１６０Ａ）を有し、
前記第３の有機光検出器（１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ）は、第２の材料で形成された第２の活性層（１３４）を有する、請求項１３から１６のいずれか１つに記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項18】

前記第１の材料は前記第２の材料とは異なり、前記第１の材料は赤外線スペクトルの一部の電磁波を吸収することができ、前記第２の材料は可視スペクトルの電磁波を吸収することができる、請求項１７に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項19】

前記第２の電極（１０４Ａ、１２４Ａ、１６４Ａ）は、前記センサ（１；５）の前記ピクセル（１０、１２、１４、１６）の全ての前記第１の有機光検出器（１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ）に共通であり、
前記第３の電極（１０４Ｂ、１２４Ｂ）は、前記センサ（１；５）の前記ピクセル（１０、１２、１４、１６）の全ての前記第２の有機光検出器（１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ）に共通であり、
前記第４の電極（１０４Ｃ）は、前記センサ（１；５）の前記ピクセル（１０、１２、１４、１６）の全ての前記第３の有機光検出器（１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ）に共通である、請求項１６から１８のいずれか１つに記載のセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、画像センサ又は電子イメージャに関する。

【背景技術】

【0002】

画像センサは現在、多くの分野、特に電子デバイスで使用されている。画像センサは、マンマシンインターフェースアプリケーション又は画像取込アプリケーションに特に存在する。このような画像センサの使用分野は特に、例えばスマートフォン、自動車、ドローン、ロボティクス、及び、仮想現実システム又は拡張現実システムである。

【0003】

ある用途では、同じ電子デバイスが、異なるタイプの複数の画像センサを有してもよい。従って、そのようなデバイスは例えば、デバイスに対するシーン又は対象などの様々な点の距離を推定することを可能にする、第１のカラー画像センサ、第２の赤外線画像センサ、第３の画像センサを備えてもよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

同じデバイスに搭載されたそのような多数の画像センサは、本質的に、そのようなデバイスの小型化についての現在の制約とほとんど適合しない。

【0005】

既存の画像センサを改善する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態は、既知の画像センサの欠点の全部又は一部を克服する。

【0007】

実施形態は、
ＣＭＯＳ支持体、及び
少なくとも２つの有機光検出器
を備え、
同じレンズが、前記有機光検出器と垂直に一列に配置されている、ピクセルを提供する。

【0008】

実施形態は、記載されているような複数のピクセルを備える、画像センサを提供する。

【0009】

実施形態は、そのようなピクセル又はそのような画像センサを製造する方法であって、
ＣＭＯＳ支持体を準備する工程、
ピクセル毎に少なくとも２つの有機光検出器を形成する工程、及び
前記ピクセル又は各ピクセルの前記有機光検出器と垂直に一列に同じレンズを形成する工程
を有する、方法を提供する。

【0010】

実施形態によれば、前記有機光検出器のうちの少なくとも２つの光検出器が積み重ねられる。

【0011】

実施形態によれば、前記有機光検出器のうちの少なくとも２つの光検出器が、同一平面上にある。

【0012】

実施形態によれば、前記有機光検出器は、誘電体によって互いに分離される。

【0013】

実施形態によれば、各有機光検出器は、他の有機光検出器の第１の電極とは別個の第１の電極を有する。

【0014】

実施形態によれば、各第１の電極は、読み出し回路に連結され、好ましくは接続され、各読み出し回路は、好ましくは、前記ＣＭＯＳ支持体に形成された３つのトランジスタを有する。

【0015】

実施形態によれば、前記有機光検出器は、飛行時間によって距離を推定することができる。

【0016】

実施形態によれば、記載されているようなピクセル又はセンサは、
赤外線スペクトルの一部で、
構造化光で、
ハイダイナミックレンジイメージングＨＤＲで、及び／又は、
バックグラウンド抑制で
動作可能である。

【0017】

実施形態によれば、各ピクセルは、前記レンズの下に、可視スペクトル及び赤外スペクトルの周波数範囲の電磁波を通すカラーフィルタを更に備える。

【0018】

実施形態によれば、記載されているようなセンサは、カラー画像を取り込むことができる。

【0019】

実施形態によれば、各ピクセルは正確に、
第１の有機光検出器、
第２の有機光検出器、及び
第３の有機光検出器
を備える。

【0020】

実施形態によれば、一方では第３の有機光検出器が、他方では第１及び第２の有機光検出器が積み重ねられ、前記第１及び第２の有機光検出器は同一平面上にある。

【0021】

実施形態によれば、ピクセル毎に、前記第１の有機光検出器及び前記第２の有機光検出器は矩形形状を有し、正方形内に共に内接する。

【0022】

実施形態によれば、ピクセル毎に、
前記第１の有機光検出器は、第２の電極に接続され、
前記第２の有機光検出器は、第３の電極に接続され、
前記第３の有機光検出器は、第４の電極に接続される。

【0023】

実施形態によれば、
前記第１の有機光検出器及び前記第２の有機光検出器は、同じ第１の材料で形成された第１の活性層を有し、
前記第３の有機光検出器は、第２の材料で形成された第２の活性層を有する。

【0024】

実施形態によれば、前記第１の材料は前記第２の材料とは異なり、前記第１の材料は赤外線スペクトルの一部の電磁波を吸収することができ、前記第２の材料は可視スペクトルの電磁波を吸収することができる。

【0025】

実施形態によれば、
前記第２の電極は、前記センサの前記ピクセルの全ての前記第１の有機光検出器に共通であり、
前記第３の電極は、前記センサの前記ピクセルの全ての前記第２の有機光検出器に共通であり、
前記第４の電極は、前記センサの前記ピクセルの全ての前記第３の有機光検出器に共通である。

【図面の簡単な説明】

【0026】

本発明の前述及び他の特徴及び利点は、添付図面に関連する特定の実施形態及び実施モードの以下の非限定的な説明で詳細に論じられる。

【0027】

【図1】画像センサの実施形態の部分的な簡略化分解斜視図である。

【図2】図１の画像センサの部分的な簡略化平面図である。

【図3】図１及び図２の画像センサのピクセルの読み出し回路の実施形態の電気図である。

【図4】図３の読み出し回路を有する画像センサの動作例の信号のタイミング図である。

【図5】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの工程の部分的な簡略化断面図である。

【図6】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図7】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図8】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図9】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図10】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図11】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図12】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図13】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図14】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図15】図１及び図２の画像センサを形成する方法の実施モードの更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【図16】図１及び図２の画像センサの面ＡＡに沿った部分的な簡略化断面図である。

【図17】図１及び図２の画像センサの面ＢＢに沿った部分的な簡略化断面図である。

【図18】画像センサの別の実施形態の部分的な簡略化断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

同様の特徴が、様々な図で同様の参照符号によって示されている。特に、異なる実施形態及び実施モードに共通の構造的要素及び／又は機能的要素は、同じ参照符号で示されてもよく、同一の構造的特性、寸法的特性及び材料的特性を有してもよい。

【0029】

明確にするために、記載された実施形態及び実施モードの理解に有用な工程及び要素のみが図示され、詳述されている。特に、以下に説明される画像センサが何に使用されるのかについては詳述されない。

【0030】

特に明記しない限り、共に接続された２つの要素について言及する場合、これは、導体以外のいかなる中間要素も伴わない直接接続を意味し、共に連結された２つの要素について言及する場合、これは、これら２つの要素が接続され得ること、又は、これら２つの要素が１つ以上の他の要素を介して連結され得ることを意味する。

【0031】

以下の説明では、「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、「右」などの絶対位置を示す用語、又は、「上方」、「下方」、「上側」、「下側」などの相対位置を示す用語、又は、「水平」、「垂直」などの方向を示す用語に言及する場合、特に明記されていない限り、図面の向き、又は通常の使用位置にある画像センサを指す。

【0032】

特に明記しない限り、「約」、「略」、「実質的に」及び「程度」という表現は、該当する値の１０％以内、好ましくは５％以内を意味する。

【0033】

以下の説明では、第１の一定状態、例えば「０」と記された低状態と、第２の一定状態、例えば「１」と記された高状態との間で交互に生じる信号が「二値信号」と称される。同じ電子回路の異なる二値信号の高状態及び低状態は異なってもよい。特に、二値信号は、高状態又は低状態で完全に一定でなくてもよい電圧又は電流に対応してもよい。

【0034】

以下の説明では、特に明記しない限り、「絶縁性」及び「導電性」という用語は、「電気絶縁性」及び「電気伝導性」を夫々意味するとみなされる。

【0035】

放射に対する層の透過率は、層から出る放射の強度対層に入る放射の強度の比に相当し、入射光線は層に垂直である。以下の説明では、層又は膜を通る放射の透過率が１０％未満である場合、層又は膜は放射に対して不透明であると称される。以下の説明では、層又は膜を通る放射の透過率が１０％を超える場合、層又は膜は放射に対して透明であると称される。

【0036】

以下の説明では、「可視光」は、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の波長を有する電磁放射を示し、「赤外放射」は、７００ｎｍから１ｍｍの範囲の波長を有する電磁放射を示す。赤外放射では、７００ｎｍから１．７μｍの範囲の波長を有する近赤外放射を特に区別することができる。

【0037】

画像のピクセルは、画像センサによって取り込まれる画像の単位要素に相当する。光電子デバイスがカラー画像センサである場合、光電子デバイスは一般に、取得するカラー画像の画像ピクセル毎に、実質的に単一の色、すなわち、１３０ｎｍ未満の幅を有する波長範囲（例えば、赤色、緑色及び青色）の光放射を夫々取得する少なくとも３つの要素を備える。各要素は、特に少なくとも１つの光検出器を有してもよい。

【0038】

図１は、画像センサ１の実施形態の部分的な簡略化分解斜視図である。

【0039】

画像センサ１は、複数のピクセル、例えば数百万又は数千万ものピクセルを備える。しかし、簡略化のために、画像センサ１の４つのピクセル１０、ピクセル１２、ピクセル１４及びピクセル１６のみが図１に示されており、実際には、画像センサ１はより多くのピクセルを備えてもよいことが理解される。画像センサ１のこれらのピクセルは、行及び列に分散してもよい。

【0040】

画像センサ１は、光検出器とも称される光子センサの第１のアレイ２と、光検出器の第２のアレイ４とを備える。画像センサ１では、各ピクセル１０、１２、１４、１６は３つの光検出器を備え、夫々が光検出器の２つのアレイ２、４の一方又は他方に属する。

【0041】

図１では、画像センサ１の各ピクセル１０、１２、１４、１６は、より具体的には、
光検出器の第１のアレイ２に属し、添え字「Ａ」が付いた第１の光検出器、
光検出器の第１のアレイ２に属し、添え字「Ｂ」が付いた第２の光検出器、及び
光検出器の第２のアレイ４に属し、添え字「Ｃ」が付いた第３の光検出器
を備える。

【0042】

従って、図１では、
ピクセル１０は、第１の光検出器１０Ａ、第２の光検出器１０Ｂ、及び第３の光検出器１０Ｃを備え、
ピクセル１２は、第１の光検出器１２Ａ、第２の光検出器１２Ｂ、及び第３の光検出器１２Ｃを備え、
ピクセル１４は、第１の光検出器１４Ａ、第２の光検出器１４Ｂ、及び第３の光検出器１４Ｃを備え、
ピクセル１６は、第１の光検出器１６Ａ、第２の光検出器１６Ｂ、及び第３の光検出器１６Ｃを備える。

【0043】

光検出器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、有機フォトダイオード（ＯＰＤ）又は有機フォトレジスタに相当してもよい。以下の説明では、画像センサ１のピクセルの光検出器は有機フォトダイオードに相当するとみなされる。

【0044】

画像センサ１では、各ピクセル１０、１２、１４、１６は、その寸法からマイクロレンズ１８とも称されるレンズ１８と、マイクロレンズ１８の下に配置されたカラーフィルタ３０とを更に備える。図１の簡略図では、カラーフィルタ３０は、光検出器の第２のアレイ４とマイクロレンズ１８との間に介在している。

【0045】

第３の光検出器１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃが第１の光検出器１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ及び第２の光検出器１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂの両方に積み重ねられるように、光検出器の第１のアレイ２及び光検出器の第２のアレイ４は積み重ねられる。画像センサ１では、第１の光検出器１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ及び第２の光検出器１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは同一平面上にある。

【0046】

第１の光検出器１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ及び第２の光検出器１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂの第１のアレイ２、並びに第３の光検出器１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃの第２のアレイ４は両方とも、アレイ２及びアレイ４の光検出器によって取り込まれる信号を測定する読み出し回路の第３のアレイ６に関連付けられている。読み出し回路は、光検出器の読み取り、アドレス指定及び制御のためのトランジスタの集合体を意味する。より一般的には、同じピクセルの様々な光検出器に関連付けられた読み出し回路は、考慮するピクセルの読み出し回路を共に形成する。

【0047】

この実施形態によれば、画像センサ１の読み出し回路の第３のアレイ６は、ＣＭＯＳ支持体８内に形成されている。ＣＭＯＳ支持体８は例えば、集積回路（図示せず）がＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）技術でその最上部及び内部に形成されている１つのシリコンウェハである。従って、集積回路は、依然としてこの実施形態によれば、読み出し回路の第３のアレイ６を形成する。図１の簡略図では、２つのアレイ２、６が積み重ねられるように、光検出器の第１のアレイ２が読み出し回路の第３のアレイ６を覆っている。

【0048】

図２は、図１の画像センサ１の部分的な簡略化平面図である。この平面図では、画像センサ１のピクセル１０、１２、１４、１６のマイクロレンズ１８、第１の光検出器１０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、及び第２の光検出器１０Ｂ、１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂのみが示されている。

【0049】

画像センサ１において、図２の平面図では、ピクセル１０、１２、１４、１６は、実質的に正方形の形状、好ましくは正方形の形状を有する。画像センサ１の全てのピクセルは、製造ばらつきの範囲内で好ましくは同一の寸法を有する。

【0050】

画像センサ１の各ピクセル１０、１２、１４、１６によって形成される正方形は、図２の平面図では、約０．８μｍから１０μｍの範囲内、好ましくは約０．８μｍから５μｍの範囲内、より好ましくは０．８μｍから３μｍの範囲内の辺の長さを有する。

【0051】

同じピクセルに属する第１の光検出器及び第２の光検出器、例えば、ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａ及び第２の光検出器１０Ｂは両方とも矩形形状を有する。光検出器は実質的に同じ寸法を有し、光検出器が属するピクセル、本例ではピクセル１０によって形成される正方形内に共に内接する。画像センサ１の各ピクセルの各光検出器によって形成される矩形は、各ピクセルによって形成される正方形の辺の長さに実質的に等しい長さ、及び各ピクセルによって形成される正方形の辺の長さの半分に実質的に等しい幅を有する。しかし、各ピクセルの第１の光検出器と第２の光検出器との間に空間が形成されるため、第１の光検出器及び第２の光検出器の夫々の下部電極が分離されている。

【0052】

画像センサ１では、各マイクロレンズ１８は、図２の平面図において、各マイクロレンズが覆う第１及び第２の光検出器によって共に形成される正方形の辺の長さに実質的に等しい、好ましくは等しい直径を有する。本実施形態では、各ピクセルは単一のマイクロレンズ１８を備える。画像センサ１の各マイクロレンズ１８は、好ましくは各マイクロレンズが属する光検出器によって形成される正方形に対して中心に置かれる。

【0053】

変形例として、各マイクロレンズ１８は、別のタイプのマイクロメートル範囲の光学要素、特にマイクロメートル範囲のフレネルレンズ、マイクロメートル範囲の屈折率勾配レンズ、又はマイクロメートル範囲の回折格子と置き換えられてもよい。マイクロレンズ１８は収束レンズであり、夫々が１μｍから１００μｍの範囲、好ましくは１μｍから１０μｍの範囲の焦点距離ｆを有する。好ましい実施形態によれば、全てのマイクロレンズ１８は、製造ばらつきの範囲内で実質的に同一である。

【0054】

マイクロレンズ１８は、シリカ、ポリ（メチル）メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポジ型レジスト、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマ（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）／シリコーン、又はエポキシ樹脂で形成されてもよい。マイクロレンズ１８は、レジストブロックを変形させることによって形成されてもよい。マイクロレンズ１８は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、ＰＤＭＳ／シリコーン又はエポキシ樹脂の層上に成型によって更に形成されてもよい。

【0055】

図３は、図１及び図２の画像センサ１のピクセル１０の読み出し回路の実施形態の電気図である。図３では、画像センサ１の１つのピクセルの光検出器に関連付けられた読み出し回路のみが考慮され、この画像センサ１の他のピクセルの他の光検出器は同様の読み出し回路を有してもよいことが理解される。

【0056】

この例でも依然として、各光検出器は、他の光検出器から独立してその光検出器を駆動できる自身の読み出し回路に関連付けられているとみなされる。従って、図３では、
ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａは、第１の読み出し回路２０Ａに関連付けられており、
ピクセル１０の第２の光検出器１０Ｂは、第２の読み出し回路２０Ｂに関連付けられており、
ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃは、第３の読み出し回路２０Ｃに関連付けられている。３つの読み出し回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ピクセル１０の読み出し回路２０を共に形成する。

【0057】

各読み出し回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、この例では３つのＭＯＳトランジスタを有する。このような回路は現在、光検出器と共に「３Ｔセンサ」という表現で表されている。特に、図３の例では、
第１の光検出器１０Ａに関連付けられた第１の読み出し回路２０Ａは、２つの端子２０４及び端子２０６Ａ間にＭＯＳ選択トランジスタ２０２と直列に、フォロワとして組み立てられたＭＯＳトランジスタ２００を有し、
第２の光検出器１０Ｂに関連付けられた第２の読み出し回路２０Ｂは、２つの端子２０４及び端子２０６Ｂ間にＭＯＳ選択トランジスタ２０２と直列に、フォロワとして組み立てられたＭＯＳトランジスタ２００を有し、
第３の光検出器１０Ｃに関連付けられた第３の読み出し回路２０Ｃは、２つの端子２０４及び端子２０６Ｃ間にＭＯＳ選択トランジスタ２０２と直列に、フォロワとして組み立てられたＭＯＳトランジスタ２００を有する。

【0058】

読み出し回路のトランジスタがＮチャネルＭＯＳトランジスタである場合、各端子２０４は、Ｖｐｉｘと記された高基準電位の供給源に連結される。読み出し回路のトランジスタがＰチャネルＭＯＳトランジスタである場合、各端子２０４は、低基準電位の供給源、例えば接地に連結される。

【0059】

端子２０６Ａは、第１の導電性トラック２０８Ａに連結されている。第１の導電性トラック２０８Ａは、同じ列のピクセルの全ての第１の光検出器に連結されてもよい。第１の導電性トラック２０８Ａは、好ましくは画像センサ１の全ての第１の光検出器に連結される。

【0060】

同様に、端子２０６Ｂ及び端子２０６Ｃは、第２の導電性トラック２０８Ｂ及び第３のトラック２０８Ｃに夫々連結される。第２のトラック２０８Ｂ及び第３のトラック２０８Ｃは、同じ列のピクセルの全ての第２の光検出器及び全ての第３の光検出器に夫々連結されてもよい。トラック２０８Ｂ、２０８Ｃは、好ましくは画像センサ１の全ての第２の光検出器、全ての第３の光検出器に夫々連結される。第１の導電性トラック２０８Ａ、第２の導電性トラック２０８Ｂ、及び第３の導電性トラック２０８Ｃは、好ましくは互いに別個である。

【0061】

図３の実施形態では、
第１の導電性トラック２０８Ａは、第１の電流源２０９Ａに連結され、好ましくは接続され、
第２の導電性トラック２０８Ｂは、第２の電流源２０９Ｂに連結され、好ましくは接続され、
第３の導電性トラック２０８Ｃは、第３の電流源２０９Ｃに連結され、好ましくは接続される。

【0062】

電流源２０９Ａ、２０９Ｂ、２０９Ｃは、画像センサ１のピクセル１０の読み出し回路２０の一部を形成しない。言い換えると、画像センサ１の電流源２０９Ａ、２０９Ｂ、２０９Ｃは、ピクセル及び読み出し回路の外部にある。

【0063】

ピクセル１０の読み出し回路のトランジスタ２０２のゲートは、ピクセル１０のＳＥＬ＿Ｒ１と記された選択信号を受信するように構成されている。画像センサ１の別のピクセルの読み出し回路、例えばピクセル１２の読み出し回路のトランジスタ２０２のゲートは、ピクセル１２のＳＥＬ＿Ｒ２と記された別の選択信号を受信するように構成されていると想定される。

【0064】

図３の例では、
ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａに関連付けられたトランジスタ２００のゲートは、ノードＦＤ＿１Ａに連結され、
ピクセル１０の第２の光検出器１０Ｂに関連付けられたトランジスタ２００のゲートは、ノードＦＤ＿１Ｂに連結され、
ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃに関連付けられたトランジスタ２００のゲートは、ノードＦＤ＿１Ｃに連結されている。

【0065】

各ノードＦＤ＿１Ａ、ＦＤ＿１Ｂ、ＦＤ＿１Ｃは、リセットＭＯＳトランジスタ２１０によって、リセット電位Ｖｒｓｔが与えられる端子に連結され、このリセット電位は電位Ｖｐｉｘと同一であってもよい。トランジスタ２１０のゲートは、光検出器のリセットを制御するための信号ＲＳＴ、特にノードＦＤ＿１Ａ、ノードＦＤ＿１Ｂ又はノードＦＤ＿１Ｃを実質的に電位Ｖｒｓｔにリセットすることを可能にするための信号ＲＳＴを受信するように構成されている。

【0066】

図３の例では、
ノードＦＤ＿１Ａは、ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａのカソード電極１０２Ａに接続され、
ノードＦＤ＿１Ｂは、ピクセル１０の第２の光検出器１０Ｂのカソード電極１０２Ｂに接続され、
ノードＦＤ＿１Ｃは、ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃのカソード電極１０２Ｃに接続されている。

【0067】

更に図３の例では、
ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａのアノード電極１０４Ａが、基準電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１の供給源に連結され、
ピクセル１０の第２の光検出器１０Ｂのアノード電極１０４Ｂが、基準電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ２の供給源に連結され、
ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃのアノード電極１０４Ｃが、基準電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ３の供給源に連結されている。

【0068】

画像センサ１では、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１は例えば、画像センサ１の全ての第１の光検出器に共通の第１の上部電極に与えられる。同様に、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ２、Ｖｔｏｐ＿Ｃ３は、画像センサ１の全ての第２の光検出器に共通の第２の上部電極、全ての第３の光検出器に共通の第３の電極に夫々与えられる。

【0069】

本開示の残りの部分では、
ノードＦＤ＿１Ａに存在する電圧についてＶＦＤ＿１Ａ、
ノードＦＤ＿１Ｂに存在する電圧についてＶＦＤ＿１Ｂ、
ピクセル１０の読み出し回路２０のトランジスタ２０２のゲートに印加される電圧、すなわち、第１の光検出器１０Ａ、第２の光検出器１０Ｂ及び第３の光検出器１０Ｃのトランジスタ２０２のゲートに印加される電圧についてＶＳＥＬ＿Ｒ１、並びに
ピクセル１２の読み出し回路のトランジスタ２０２のゲートに印加される電圧についてＶＳＥＬ＿Ｒ２
の表記が任意に使用される。

【0070】

本開示の残りの部分では、電圧ＶＳＥＬ＿Ｒ１、ＶＳＥＬ＿Ｒ２の印加を、ＳＥＬ＿Ｒ１、ＳＥＬ＿Ｒ２と夫々記された二値信号によって夫々制御するとみなされる。

【0071】

他のタイプのセンサ、例えば、いわゆる「４Ｔ」センサが知られている。有機光検出器を使用すると、１つのトランジスタをなくして３Ｔセンサを使用することができるという利点がある。

【0072】

図４は、図３の読み出し回路を有する画像センサ１の動作例の信号のタイミング図である。

【0073】

図４のタイミング図は、より具体的には「飛行時間」（ＴｏＦ）モードでの画像センサ１の動作例に対応する。この動作モードでは、画像センサ１のピクセルを使用して、画像センサ１の反対側に配置された又は位置する対象（物体、シーン、顔など）からピクセルを隔てる距離を推定する。本明細書では説明されない関連付けられたエミッタシステムを用いて対象に向かって光パルスを放射することにより、この距離の推定を開始する。このような光パルスは一般に、放射源からの放射、例えば、発光ダイオードからの近赤外放射で対象を一時的に照射することによって得られる。次に、光パルスは、対象によって少なくとも部分的に反射され、その後、画像センサ１によって取り込まれる。その後、光パルスが放射源と対象との間を移動して戻るのにかかる時間が計算又は測定される。画像センサ１は、放射源の近くに有利に配置されているため、この時間は、画像センサ１から対象を隔てる距離を光パルスが移動するのにかかる時間の約２倍に相当する。

【0074】

図４のタイミング図は、二値信号ＲＳＴ及び二値信号ＳＥＬ＿Ｒ１、並びにピクセル１０の第１の光検出器１０Ａ及び第２の光検出器１０Ｂの電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１、Ｖｔｏｐ＿Ｃ２、ＶＦＤ＿１Ａ、ＶＦＤ＿１Ｂの変化の例を示す。図４は、ピクセル１２の二値信号ＳＥＬ＿Ｒ２を点線で更に示す。図４のタイミング図は、ピクセル１０の読み出し回路２０のＭＯＳトランジスタがＮチャネルトランジスタであることを考慮して確立されている。簡略化のために、画像センサ１のピクセルの第３の光検出器の駆動については図４では詳しく説明されない。

【0075】

時点ｔ０で信号ＳＥＬ＿Ｒ１は低状態であるため、ピクセル１０のトランジスタ２０２はオフである。次に、リセット段階が開始される。この目的のために、信号ＲＳＴは高状態に維持されるため、ピクセル１０のリセットトランジスタ２１０はオンである。その後、フォトダイオード１０Ａ及びフォトダイオード１０Ｂに蓄積された電荷が、電位Ｖｒｓｔの供給源に向かって放電される。

【0076】

電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１は、時点ｔ０で高レベルにある。高レベルは、「ビルトイン電位」と称される電位を与えることによって生じる電圧より高い電圧下での第１の光検出器１０Ａのバイアスに対応する。ビルトイン電位は、アノードの仕事関数とカソードの仕事関数との差と等価である。電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１が高レベルにある場合、第１の光検出器１０Ａは電荷を統合しない。

【0077】

時点ｔ０に続く時点ｔ１の前に、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１は低レベルに設定される。この低レベルは、負電圧、すなわち０Ｖ未満の電圧下での第１の光検出器１０Ａのバイアスに対応する。従って、これにより、第１の光検出器１０Ａが光生成電荷を統合することが可能になる。電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１による第１の光検出器１０Ａのバイアスに関する上記の説明は、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ２による第２の光検出器１０Ｂのバイアスの動作の説明に置き換えられる。

【0078】

時点ｔ１で、距離の測定が望まれる一又は複数の物体を含むシーンに向けて第１の赤外光パルスを放射し始め（ＩＲ光を放射する）、これによりシーンの深度マップを取得することができる。第１の赤外光パルスは、ｔＯＮで記される持続時間を有する。時点ｔ１で、信号ＲＳＴが低状態に設定されるため、ピクセル１０のリセットトランジスタ２１０がオフになり、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ２が高レベルに設定される。

【0079】

電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１が低レベルにあるとき、時点ｔ１で、ＩＴＡと記される第１の統合段階が、画像センサ１のピクセル１０の第１の光検出器１０Ａで開始される。ピクセルの統合段階は、ピクセルが入射放射の影響下で電荷を収集する段階を示す。

【0080】

時点ｔ１に続く、時点ｔ１からｔＤと記された期間だけ離れた時点ｔ２で、ピクセル１０までの距離の測定が望まれるシーンの物体又は物体の点による第１の赤外光パルスの反射から生じる第２の赤外光パルスを受け始める（ＩＲ光を受ける）。従って、期間ｔＤは、物体からセンサ１までの距離の関数である。次に、ＣＣＡと記された第１の電荷収集段階が第１の光検出器１０Ａで開始される。第１の電荷収集段階は、光検出器１０Ａにおいて入射光の強度に比例して、すなわち、第２のパルスの光強度に比例して電荷が生成される期間に相当する。第１の電荷収集段階により、読み出し回路２０ＡのノードＦＤ＿１Ａで電位ＶＦＤ＿１Ａのレベルが低下する。

【0081】

本例では時点ｔ２に続く、時点ｔ１から期間ｔＯＮだけ離れた時点ｔ３で、第１の赤外光パルスの放射が停止される。電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ１は同時的に高レベルに設定されるため、第１の統合段階、ひいては第１の電荷収集段階の終了を示す。

【0082】

同時的に、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ２は低レベルに設定される。次に、画像センサ１のピクセル１０の第２の光検出器１０Ｂにおいて時点ｔ３で、ＩＴＢと記された第２の統合段階が開始される。第２の光検出器１０Ｂが第２の光パルスから生じる光を受ける場合、ＣＣＢと記された第２の電荷収集段階が時点ｔ３で開始される。第２の電荷収集段階により、読み出し回路２０ＢのノードＦＤ＿１Ｂで電位ＶＦＤ＿１Ｂのレベルが低下する。

【0083】

時点ｔ３に続く、時点ｔ２からｔＯＮに実質的に等しい期間だけ離れた時点ｔ４で、第２の光パルスがピクセル１０の第２の光検出器１０Ｂによって取り込まれることを停止する。その後、第２の電荷収集段階は時点ｔ４で終了する。

【0084】

時点ｔ４に続く時点ｔ５で、電位Ｖｔｏｐ＿Ｃ２は高レベルに設定される。従って、これは第２の統合段階の終了を示す。

【0085】

時点ｔ５と時点ｔ５の後の時点ｔ６との間で、画像センサ１のピクセルのフォトダイオードによって収集された電荷の量を測定する、ＲＴと記された読み出し段階が実行される。この目的のために、画像センサ１のピクセル行は、例えば順次、読み取られる。図４の例では、信号ＳＥＬ＿Ｒ１及び信号ＳＥＬ＿Ｒ２が連続して高状態に設定され、画像センサ１のピクセル１０及びピクセル１２が交互に読み取られる。

【0086】

時点ｔ６から時点ｔ６の後の時点ｔ１’まで、新しいリセット段階（リセット）が開始される。信号ＲＳＴが高状態に設定されるため、ピクセル１０のリセットトランジスタ２１０がオンになる。その後、フォトダイオード１０Ａ及びフォトダイオード１０Ｂに蓄積された電荷が、電位Ｖｒｓｔの供給源に向かって放電される。

【0087】

放射する第１の光パルスの開始を、受ける第２の光パルスの開始から隔てる期間ｔＤは、以下の式によって計算される。
［数式１］
ｔＤ＝（ｔＯＮ×△ＶＦＤ＿１Ｂ）／（△ＶＦＤ＿１Ａ＋△ＶＦＤ＿１Ｂ）

【0088】

上記の式において、△ＶＦＤ＿１Ａと記された量は、第１の光検出器１０Ａの統合段階中の電位ＶＦＤ＿１Ａの低下に対応する。同様に、△ＶＦＤ＿１Ｂと記された量は、第２の光検出器１０Ｂの統合段階中の電位ＶＦＤ＿１Ｂの低下に対応する。

【0089】

時点ｔ１’で、第２の光パルスの放射によって新しい距離推定が開始される。新しい距離推定には、時点ｔ２及び時点ｔ４と夫々同様の時点ｔ２’及び時点ｔ４’が含まれる。

【0090】

画像センサ１の動作は、同じピクセルの第１及び第２の光検出器が非同期的に駆動される飛行時間モードでの動作例に関連して上記に示されている。画像センサ１の利点は、画像センサが他のモード、特に同じピクセルの第１及び第２の光検出器が同期的に駆動されるモードでも動作し得ることである。画像センサ１は例えば、グローバルシャッタモードで駆動されてもよく、すなわち、画像センサ１は、第１及び第２の光検出器の統合段階の開始及び終了が同時的である画像取得方法を更に実施してもよい。

【0091】

従って、画像センサ１の利点は、異なるモードに応じて交互に動作し得ることである。画像センサ１は例えば、飛行時間モード及びグローバルシャッタ画像化モードで交互に動作してもよい。

【0092】

実施モードに応じて、画像センサ１の第１及び第２の光検出器の読み出し回路は、他の動作モードで交互に駆動され、例えば、画像センサ１が、
赤外線スペクトルの一部で、
構造化光で、
例えば、ピクセル毎に第１の光検出器の１つの統合時間が第２の光検出器の統合時間より長いことを確実とする、ハイダイナミックレンジイメージング（ＨＤＲ）で、及び／又は、
バックグラウンド抑制で
動作することができるモードで交互に駆動される。

【0093】

従って、画像センサ１によって実施することができる様々な画像化モードで同じ数のピクセルが使用されるので、画像センサ１を使用して、解像度を失うことなく異なるタイプの画像を形成してもよい。同じピクセルアレイ及び読み出し回路に複数の機能を一体化することができる画像センサ１の使用は、特に、電子デバイスの小型化の現在の制約、例えば、スマートフォンの設計及び製造の制約に対応することを可能にする。

【0094】

図５から図１５は以下に、図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の別の実施モードの連続する工程を示す。簡略化のために、図５から図１５に関連する以下の説明は、画像センサ１のピクセルの一部、例えば画像センサ１のピクセル１２の形成を示す。しかし、この方法は、画像センサ１と同様の画像センサのあらゆる数の光検出器及びピクセルの形成に拡張されてもよいことを理解されたい。

【0095】

この実施形態によれば、ピクセル１２の第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂをまず形成する。次に、ピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃを形成する。そのため、この実施モードを画像センサ１の全てのピクセルの形成に適用することにより、第１及び第２の光検出器の第１のアレイ２をまず形成し、次に第３の光検出器の第２のアレイ４を形成することになる。

【0096】

図５は、図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施モードの工程の部分的な簡略化断面図である。

【0097】

この実施形態によれば、この方法は、ピクセル１２の読み出し回路（図示せず）を特に有するＣＭＯＳ支持体８を準備することによって開始される。ＣＭＯＳ支持体８は、接触要素３２Ａ，３２Ｂ及び第２の接触要素３２Ｃを上面８０に更に有する。第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂは、図５の断面図では「Ｔ」字形状を有し、
水平部分が、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０に延び、
垂直部分が、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０から下向きに延びて、読み出し回路（図示せず）に連結又は接続されたＣＭＯＳ支持体８の下側の金属化レベル（図示せず）に接触する。

【0098】

第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂは、例えば、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０に形成された導電性トラック（第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂの水平部分）、及び導電性トラックに接触する導電性ビア（第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂの垂直部分）から形成される。第２の接触要素３２Ｃは例えば、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０と面一の導電性ビアから形成される。変形例として、第２の接触要素３２Ｃも「Ｔ」字形状を有する。第２の接触要素３２Ｃは、第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂの寸法より小さい寸法を有してもよい。そのため、第２の接触要素３２Ｃの寸法は、最大の接続表面積を有しながら、第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂのレイアウトを妨げないように調整される。

【0099】

導電性トラック及び導電性ビアは、金属材料、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、及びクロム（Ｃｒ）、又は窒化チタン（ＴｉＮ）で形成されてもよい。導電性トラック及び導電性ビアは、単層構造又は多層構造を有してもよい。導電性トラックが多層構造を有する場合、導電性トラックは、絶縁層によって分離された導電層の積層体によって形成されてもよい。そのため、ビアは絶縁層を横切る。導電層は上記の金属材料で形成されてもよく、絶縁層は窒化ケイ素（ＳｉＮ）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）で形成されてもよい。

【0100】

この同じ工程の間に、ＣＭＯＳ支持体８の表面８０に存在する可能性のある不純物を除去すべく、ＣＭＯＳ支持体８を清浄化する。清浄化を、例えばプラズマによって実行する。従って、清浄化によって、以下の図に関連して詳述される一連の連続的な堆積を実行する前に、ＣＭＯＳ支持体８の十分な清浄度が得られる。

【0101】

本開示の残りの部分では、図６から図１５に関連して説明される方法の実施モードは、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０の上側で行う動作のみを含む。従って、図６から図１５のＣＭＯＳ支持体８は好ましくは、プロセス全体で図５に関連して説明したようなＣＭＯＳ支持体８と同一である。簡略化のために、ＣＭＯＳ支持体８は、以下の図で再度詳しく説明されない。

【0102】

図６は、図５に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施モードの別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0103】

この工程の間に、電子注入材料の第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂの表面で堆積を実行する。接触要素３２Ａ，３２Ｂの表面に選択的に結合する材料を好ましくは堆積させて、自己組織化単層を形成する。従って、この堆積物は、第１の接触要素３２Ａ，３２Ｂの自由上面を好ましくは覆うか又は自由上面のみを覆う。従って、図６に示すように、堆積により、
ピクセル１２の第１の有機光検出器１２Ａの下部電極１２２Ａ、及び
ピクセル１２の第２の有機光検出器１２Ｂの下部電極１２２Ｂ
が形成される。

【0104】

変形例として、２つの隣り合う接触要素間に導電経路を形成しないように、十分低い横方向導電率を有する電子注入材料のフルプレート堆積を実行する。

【0105】

下部電極１２２Ａ，１２２Ｂは、電子注入層（ＥＩＬ）及び光検出器１２Ａ，１２Ｂを夫々形成する。下部電極１２２Ａ，１２２Ｂは、好ましくは画像センサ１の光検出器１２Ａ，１２Ｂのカソードを形成する。下部電極１２２Ａ，１２２Ｂを、好ましくはスピンコーティング又はディップコーティングによって形成する。

【0106】

下部電極１２２Ａ，１２２Ｂを形成する材料は、
金属又は金属合金、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）若しくはクロム（Ｃｒ）、又はマグネシウムと銀との合金（ＭｇＡｇ）、
透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、特にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ多層、ＩＴＯ／Ｍｏ／ＩＴＯ多層、ＡＺＯ／Ａｇ／ＡＺＯ多層、又はＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ多層、
ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）ポリマ、又は、エトキシル化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）ポリマ、プロポキシル化ポリエチレンイミンポリマ、及び／若しくはブトキシル化ポリエチレンイミンポリマ、
炭素、銀、及び／又は銅ナノワイヤ、
グラフェン、並びに
これらの材料の少なくとも２つの混合物
を含む群から選択される。

【0107】

下部電極１２２Ａ，１２２Ｂは単層構造又は多層構造を有してもよい。

【0108】

図７は、図６に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0109】

この工程の間に、第１の層１２０の非選択的堆積をＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で実行する。堆積は、第１の層がＣＭＯＳ支持体８の上面８０全体、並びに、接触要素３２Ａ，３２Ｂ、第２の接触要素３２Ｃ及び下部電極１２２Ａ，１２２Ｃの自由表面を覆うので「フルプレート」堆積と称される。この実施形態によれば、第１の層１２０は、ピクセル１２の第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂの活性層を形成するように構成されている。第１の層１２０の堆積を、好ましくはスピンコーティングによって実行する。

【0110】

第１の層１２０は、小分子、オリゴマ又はポリマを含んでもよい。これらは、特に量子ドットを含む有機材料又は無機材料であってもよい。第１の層１２０は、両極性半導体材料を含んでもよく、又は、例えば積層の形態若しくはバルクヘテロ接合を形成すべくナノメートルスケールで均質な混合物の形態でＮ型半導体材料及びＰ型半導体材料の混合物を含んでもよい。第１の層１２０の厚さは、５０ｎｍから２μｍの範囲内、例えば３００ｎｍ程度であってもよい。

【0111】

第１の層１２０を形成することができるＰ型半導体ポリマの例は、
ポリ（３－ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、
ポリ［Ｎ－９’－ヘプタデカニル－２，７－カルバゾール－ａｌｔ－５，５－（４，７－ジ－２－チエニル－２’，１’，３’－ベンゾチアジアゾール］（ＰＣＤＴＢＴ）、
ポリ［（４，８－ビス－（２－エチルヘキシルオキシ）－ベンゾ［１，２－ｂ；４，５－ｂ’］ジチオフェン）－２，６－ジイル－ａｌｔ－（４－（２－エチルヘキサノイル）－チエノ［３，４－ｂ］チオフェン））－２，６－ジイル］（ＰＢＤＴＴＴ－Ｃ）、
ポリ［２－メトキシ－５－（２－エチル－ヘキシルオキシ）－１，４－フェニレン－ビニレン］（ＭＥＨ－ＰＰＶ）、及び
ポリ［２，６－（４，４－ビス－（２－エチルヘキシル）－４Ｈ－シクロペンタ［２，１－ｂ；３，４－ｂ’］ジチオフェン）－ａｌｔ－４，７（２，１，３－ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）
である。

【0112】

第１の層１２０を形成することができるＮ型半導体材料の例は、フラーレン、特にＣ６０、［６，６］－フェニル－Ｃ₆₁－メチルブタノエート（［６０］ＰＣＢＭ）、［６，６］－フェニル－Ｃ₇₁－ブタン酸メチル（［７０］ＰＣＢＭ）、ペリレンジイミド、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又は量子ドットの形成を可能にするナノ結晶である。

【0113】

図８は、図７に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0114】

この工程の間に、第２の層１２４の非選択的堆積（フルプレート堆積）をＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で実行する。堆積物は、第１の層１２０の上面全体を覆う。この実施モードによれば、第２の層１２４は、ピクセル１２の第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂの上部電極を形成するように構成されている。第２の層１２４の堆積を、好ましくはスピンコーティングによって行う。

【0115】

第２の層１２４は、第２の層が受ける光放射に対して少なくとも部分的に透明である。第２の層１２４は、透明な導電性材料、例えば、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、カーボンナノチューブ、グラフェン、導電性ポリマ、金属、又は、これらの化合物の少なくとも２つの混合物若しくは合金で形成されてもよい。第２の層１２４は単層構造又は多層構造を有してもよい。

【0116】

第２の層１２４を形成することができるＴＣＯの例は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、及びガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ₃ ）、及び酸化タングステン（ＷＯ₃ ）である。第２の層１２４を形成することができる導電性ポリマの例は、ポリ（３，４）－エチレンジオキシチオフェン及びポリ（スチレンスルホン酸）ナトリウムの混合物であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとして知られるポリマ、並びにＰＡｎｉとも称されるポリアニリンである。第２の層１２４を形成することができる金属の例は、銀、アルミニウム、金、銅、ニッケル、チタン、及びクロムである。第２の層１２４を形成することができる多層構造の例は、ＡＺＯ／Ａｇ／ＡＺＯタイプの多層ＡＺＯ・銀構造である。

【0117】

第２の層１２４の厚さは、１０ｎｍから５μｍの範囲内、例えば６０ｎｍ程度であってもよい。第２の層１２４が金属である場合、第２の層１２４の厚さは２０ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ以下である。

【0118】

図９は、図８に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0119】

この工程の間に、第１の垂直開口部３４０、第２の垂直開口部３４２及び第３の垂直開口部３４４を、第２の層１２４及び第１の層１２０を通ってＣＭＯＳ支持体８の上面８０に至るまで形成する。図９の例では、
第１の垂直開口部３４０及び第２の垂直開口部３４２は、第１の接触要素３２Ａの両側に（第１の接触要素３２Ａの左側及び右側に夫々）配置され、
第２の垂直開口部３４２及び第３の垂直開口部３４４は、第２の接触要素３２Ｂの両側に（第２の接触要素３２Ｂの左側及び右側に夫々）配置されている。

【0120】

３つの垂直開口部３４０、３４２、３４４は特に、画像センサ１の同じ行に属する光検出器を分離することを目的とする。第１の垂直開口部３４０は、第２の接触要素３２Ｃの上面を露出させることを更に可能にする。同様に、第３の開口部３４４は、第２の接触要素３２Ｃと同様に、第３の接触要素３６Ｃの上面を露出させることを可能にする。垂直開口部３４０、３４２、３４４を、例えばフォトレジストの堆積、マスクを介した紫外光への露光（フォトリソグラフィ）、及び物理的エッチング、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の連続する工程によって形成する。

【0121】

従って、図９に示すように、
第１の接触要素３２Ａ及び下部電極１２２Ａの自由表面を完全に覆う、ピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの活性層１２０Ａ、
第２の接触要素３２Ｂ及び下部電極１２２Ｂの自由表面を完全に覆う、ピクセル１２の第２の光検出器１２Ｂの活性層１２０Ｂ、
活性領域１２０Ａを覆う、ピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの上部電極１２４Ａ、並びに
活性領域１２０Ｂを覆う、ピクセル１２の第２の光検出器１２Ｂの上部電極１２４Ｂ
が得られる。

【0122】

従って、図９の例では、
開口部３４０は、一方ではピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの活性層１２０Ａ及び上部電極１２４Ａと、他方では隣り合うピクセル（図示せず）に属する第２の光検出器の活性層及び上部電極との間に介在し、
開口部３４２は、一方ではピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの活性層１２０Ａ及び上部電極１２４Ａと、他方ではピクセル１２の第２の光検出器１２Ｂの活性層１２０Ｂ及び上部電極１２４Ｂとの間に介在し、
開口部３４４は、一方ではピクセル１２の第２の光検出器１２Ｂの活性層１２０Ｂ及び上部電極１２４Ｂと、他方ではピクセル１６の第１の光検出器１６Ａの活性層１６０Ａ及び上部電極１６４Ａ（図９に部分的に示されている）との間に介在する。

【0123】

上部電極１２４Ａ，１２４Ｂは、光検出器１２Ａ，１２Ｂの正孔注入層（ＨＩＬ）を夫々形成する。上部電極１２４Ａ，１２４Ｂは例えば、画像センサ１の光検出器１２Ａ，１２Ｂのアノードを形成する。従って、各光検出器は、図９に示されるように、下部電極と上部電極との間に介在する（又は「挟持された」）活性層で形成されている。

【0124】

図１０は、図９に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0125】

この工程の間に、第３の層１２６を、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で構造全体に亘って堆積させる。第３の層１２６は、好ましくは、光検出器を封止する前に平坦な上面を有する構造を得ることができる、いわゆる「平坦化」層である。

【0126】

図１０では、第３の層１２６は、第１の開口部３４０、第２の開口部３４２及び第３の開口部３４４を充填している。更に、第３の層１２６は、第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂによって夫々形成される積層体を一体的に覆う。言い換えれば、第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂは、第３の平坦化層１２６に埋め込まれている。

【0127】

第３の平坦化層１２６を、ポリマに基づく誘電体材料で形成してもよい。第３の平坦化層１２６は、変形例として、窒化ケイ素（ＳｉＮ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）との混合物を含んでもよく、この混合物は、スパッタリング、物理蒸着（ＰＶＤ）、又はプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって得られる。

【0128】

第３の平坦化層１２６を更に、フッ素化ポリマ、特にＢｅｌｌｅｘによって商品名「Ｃｙｔｏｐ」として商品化されたフッ素化ポリマ、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、パリレン、ポリイミド（ＰＩ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、フォトリソグラフィ樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、又はこれらの化合物の少なくとも２つの混合物で形成してもよい。

【0129】

変形例として、第３の層１２６の堆積より、第４のいわゆる充填層又は絶縁層１２８の堆積が先行してもよい。そのため、その一部１２８０、１２８２、１２８４のみが（点線で）図１０に示されている充填層１２８は、好ましくは、第１の層１２０及び第２の層１２４によって共に形成された積層体の厚さに実質的に等しい厚さを有する。一部１２８０、１２８２、１２８４は、第１の開口部３４０、第２の開口部３４２、第３の開口部３４４を夫々充填する。言い換えれば、充填層１２８はこの場合、その一部１２８０、１２８２、１２８４によってＣＭＯＳ支持体８の上面８０の自由領域を覆い、従って、第２の層１２４の上面と実質的に面一である。

【0130】

画像センサ１では、第４の充填層１２８は、各光検出器を隣り合う光検出器から電気的に絶縁することを目的とする。実施形態によれば、充填層１２８の材料は、画像センサ１によって受ける光を少なくとも部分的に反射して、光検出器を互いに光学的に隔離する。そのため、充填層１２８は「黒色樹脂」と称される。

【0131】

充填層１２８は無機材料であってもよく、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）又は窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成されてもよい。

【0132】

充填層１２８を、フッ素化ポリマ、特にＢｅｌｌｅｘによって商品名「Ｃｙｔｏｐ」として商品化されたフッ素化ポリマ、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、パリレン、ポリイミド（ＰＩ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、フォトリソグラフィ樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、又はこれらの化合物の少なくとも２つの混合物で形成してもよい。

【0133】

充填層１２８を更に酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）で形成してもよい。酸化アルミニウムを、場合によっては原子層堆積（ＡＬＤ）によって堆積させてもよい。充填層１２８の最大厚さは、５０ｎｍから２μｍの範囲内であってもよく、例えば４００ｎｍ程度であってもよい。

【0134】

説明の残りの部分では、第３の平坦化層１２６の前に第４の充填層１２８を堆積させる変形例が、方法の実施モードで維持されないと仮定する。従って、第３の平坦化層のみが堆積し、平坦化層１２６は、開口部３４０、３４２、３４４を充填し、光検出器１２Ａ、１２Ｂによって形成された積層体を一体的に覆うとみなされる。しかし、第４の充填層１２８の堆積が第３の平坦化層１２６の堆積に先行する場合への以下の工程の適用は、以下の内容に基づく当業者の技能の範囲内である。

【0135】

図１１は、図１０に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0136】

この工程の間に、第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８を第３の平坦化層１２６に形成する。第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８は、第２の接触要素３２Ｃ及び第３の接触要素３６Ｃと垂直に一列に夫々配置される。

【0137】

第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８を、フォトリソグラフィによって形成してもよい。変形例として、第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８を、
樹脂パッドを形成すべく、第２の接触要素３２Ｃ及び第３の接触要素３６Ｃのレベルに配置される犠牲樹脂層の堆積、
第３の平坦化層１２６の堆積、並びに
第２の接触要素３２Ｃ及び第３の接触要素３６Ｃと垂直に一列に配置された第３の平坦化層１２６の部分を除去するための樹脂パッドの分離
の連続する動作を実行するリフトオフ技術によって形成してもよい。

【0138】

この変形例によれば、第３の平坦化層１２６の堆積を、好ましくは一方向で実行する。この層１２６の堆積を、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって実行する。

【0139】

第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８は、第２の接触要素３２Ｃ及び第３の接触要素３６Ｃの上面を夫々露出又は離脱させることを目的とする。第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８は好ましくは、第２の接触要素３２Ｃ及び第３の接触要素３６Ｃの水平寸法より大きい水平寸法を有する。

【0140】

第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８は、画像センサ１のピクセル１２の第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂの両側に配置される。従って、図１１では、第３の平坦化層１２６の一部１２６０が、第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂによって形成された積層体を覆う。

【0141】

図１２は、図１１に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0142】

この工程の間に、第５の層１３０を、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で構造全体に堆積させる。図１２では、第５の層１３０は、第４の開口部３４６及び第５の開口部３４８を完全に充填する。更に、第５の層１３０は、第３の平坦化層１２６の一部、特に第３の層１２６の一部１２６０の自由上面を完全に覆う。

【0143】

この実施形態によれば、第５の層１３０は、画像センサ１の第３の光検出器の接触要素を続いて形成するように特に構成されている。第５の層１３０を、第２の層１２４について図８に関連して論じられた材料と同じ材料で形成してもよい。第５の層１３０を、好ましくは金属で形成する。第５の層１３０が金属である場合、第５の層１３０の厚さは、２０ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ以下である。第５の層１３０は、好ましくは、今後の第１の光検出器１２Ａ及び今後の第２の光検出器１２Ｂによって取り込まれる放射に対して透明である。第５の層１３０を、透明導電性酸化物、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で形成してもよい。

【0144】

図１３は、図１２に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0145】

この工程の間に、第６の開口部３５０及び第７の開口部３５２を、第３の層１２６の一部の上面に至るまで第５の層１３０に形成する。図１３では、第６の開口部３５０及び第７の開口部３５２が、第５の層１３０で形成された第４の接触要素３２Ｃ’を画定する。第４の接触要素３２Ｃ’は、図１３では「Ｌ」字形状を有する。第４の接触要素３２Ｃ’は、第２の接触要素３２Ｃの上面に接触し、第３の層１２６の一部１２６０の上面を部分的に覆う。

【0146】

第４の接触要素３２Ｃ’は、第３の層１２６の一部１２６０の表面で第２の接触要素３２Ｃを延ばすことを目的とする。従って、第２の接触要素３２Ｃ及び第４の接触要素３２Ｃ’は、画像センサ１のピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃの同じ接触要素を共に形成する。

【0147】

同様に、第５の層１３０に形成された第５の接触要素３６Ｃ’が、第３の接触要素３６Ｃを延ばす。従って、第３の接触要素３６Ｃ及び第５の接触要素３６Ｃ’は、画像センサ１のピクセル１６の第３の光検出器１６Ｃの同じ接触要素を共に形成する。図１３では、第４の接触要素３２Ｃ’は、第５の接触要素３６Ｃ’から第７の開口部３５２により分離されている。

【0148】

第６の開口部３５０及び第７の開口部３５２を、好ましくはフォトリソグラフィによって形成する。第４の接触要素３２Ｃ’及び第５の接触要素３６Ｃ’は、好ましくは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって、又は溶媒によるエッチングによって得られる。

【0149】

変形例として、図１２に関連して論じられるように、第５の層１３０の堆積を実行する前に犠牲パッドを堆積させる。犠牲パッドは、場合によっては第６の開口部３５０及び第７の開口部３５２の位置に配置される。その後、犠牲パッドを、図１３に関連して論じられた工程の間にリフトオフによって除去して、開口部３５０，３５２を形成する。

【0150】

図１４は、図１３に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0151】

この工程の間に、第５の層１３０の表面で第６の層１３２の堆積を実行する。接触要素３２Ｃ’，３６Ｃ’の表面に選択的に結合する材料を好ましくは堆積させて、自己組織化単層を形成する。従って、図１４に示すように、
ピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃの第４の接触要素３２Ｃ’の上面を覆う下部電極１２２Ｃ、及び
ピクセル１６の第３の光検出器１６Ｃの第５の接触要素３６Ｃ’の上面を覆う下部電極１６２Ｃ
が形成される。

【0152】

下部電極１２２Ｃ，１６２Ｃは、第３の光検出器１２Ｃ，１６Ｃの電子注入層（ＥＩＬ）を夫々形成する。下部電極１２２Ｃ，１６２Ｃは、例えば画像センサ１の第３の光検出器１２Ｃ，１６Ｃのカソードを夫々形成する。

【0153】

第３の光検出器１２Ｃ，１６Ｃの下部電極１２２Ｃ，１６２Ｃを、第１の光検出器１２Ａの下部電極１２２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂの下部電極１２２Ｂの材料と同じ材料で形成してもよい。下部電極１２２Ｃ，１６２Ｃは、単層構造又は多層構造を更に有してもよい。

【0154】

この工程の間に、第７の層１３４の非選択的堆積（フルプレート堆積）を、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で更に実行する。従って、第７の層１３４は、第６の開口部３５０及び第７の開口部３５２を充填し、ピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃの下部電極１２２Ｃ及びピクセル１６の第３の光検出器１６Ｃの下部電極１６２Ｃを完全に覆う。この実施形態によれば、第７の層１３４は、画像センサ１のピクセルの第３の光検出器の活性層を形成するように構成されている。

【0155】

好ましい実施モードによれば、第７の層１３４の組成は、第１の層１２０の組成とは異なる。第１の層１２０は例えば、約９４０ｎｍの吸収波長を有する一方、第７の層１３４は例えば、可視波長範囲を中心とする吸収波長を有する。

【0156】

この工程の間に、第８の層１３６の非選択的堆積（フルプレート堆積）をＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で実行する。従って、堆積物は第７の層１３４の上面全体を覆う。この実施モードによれば、第８の層１３６は、ピクセル１２，１６の第３の光検出器１２Ｃ，１６Ｃの上部電極を夫々形成するように構成されている。

【0157】

第８の層１３６は、第８の層が受ける光放射に対して少なくとも部分的に透明である。第８の層１３６を、第２の層１２４について図８に関連して論じられた材料と同様の材料で形成してもよい。

【0158】

図１５は、図１４に関連して説明されたような構造から図１及び図２の画像センサ１を形成する方法の実施形態の更に別の工程の部分的な簡略化断面図である。

【0159】

この工程の間に、パッシベーション層１３８と称される第９の層１３８を、ＣＭＯＳ支持体８の上面８０側で構造全体に堆積させる。第９の層１３８は、画像センサ１の有機光検出器を封止することを目的とする。従って、第９の層１３８は、水、又は例えば周囲空気中に含まれる湿気にさらされることによる、画像センサ１の光検出器を形成する有機材料の劣化を回避することを可能にする。図１５の例では、第９の層１３８は、第８の層１３６の自由上面全体を覆う。

【0160】

パッシベーション層１３８を、原子層堆積法（ＡＬＤ）によって得られたアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）によって得られた窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって得られた窒化ケイ素で形成してもよい。パッシベーション層１３８を、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ又はＣＰＩで交互に形成してもよい。

【0161】

実施形態によれば、パッシベーション層１３８は、カラーフィルタ３０及びマイクロレンズ１８を形成する前に、構造の表面状態を更に改善することを可能にする。

【0162】

この工程の間に、カラーフィルタ３０を、各ピクセルの位置と垂直に一列に形成する。より具体的には、図１５では、同じカラーフィルタ３０を、ピクセル１２の３つの光検出器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと垂直に一列に形成する。言い換えれば、画像センサ１の各ピクセルは、考慮するピクセルの第１、第２、及び第３の光検出器に共通の単一のカラーフィルタ３０を有する。

【0163】

この工程の間に、ピクセル１２のマイクロレンズ１８を、光検出器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと垂直に一列に形成する。図１５の例では、マイクロレンズ１８は、第１の光検出器１２Ａを第２の光検出器１２Ｂから分離する開口部３４２に対して実質的に中心に配置されている。このようにして、画像センサ１のピクセル１２が得られる。

【0164】

画像センサ１はマイクロレンズ１８と同数のカラーフィルタ３０を備えるように、マイクロレンズ１８は画像センサ１の各カラーフィルタ３０と垂直に一列に配置されている。所与ピクセルの各マイクロレンズ１８が、マイクロレンズが関連付けられているカラーフィルタを完全に覆うが、それにも関わらず隣り合うピクセルに属するカラーフィルタ３０を覆わないように、カラーフィルタ３０及びマイクロレンズ１８は、好ましくは同一の横方向寸法を有する。

【0165】

カラーフィルタ３０は、好ましくは、第３の光検出器１２Ｃによって受ける波長範囲の良好な選択性を提供すべく、可視スペクトルの色（赤色、緑色又は青色）を中心とするフィルタである。しかし、カラーフィルタ３０は、第３の光検出器１２Ｃによって吸収されないが第１の光検出器１２Ａ及び第２の光検出器１２Ｂによって吸収される放射、例えば９４０ｎｍ付近の近赤外放射を通す。

【0166】

図１６は、図１及び図２の画像センサ１の面ＡＡ（図２）に沿った部分的な簡略化断面図である。断面ＡＡは、画像センサ１のピクセル行に平行な断面に相当する。

【0167】

図１６では、画像センサ１のピクセル１２，１６のみが示されている。ピクセル１２及びピクセル１６は、画像センサ１のピクセルの同じ行に属する。図１６の例では、ピクセル１２、１６の第１の光検出器１２Ａ、１６Ａ及び第２の光検出器１２Ｂ、１６Ｂは夫々互いに分離されている。しかし、図１６の例では、ピクセル１２、１６の第３の光検出器１２Ｃ、１６Ｃは、同じ活性層１３４及び同じ上部電極１３６を夫々共有する。

【0168】

図１７は、図１及び図２の画像センサ１の面ＢＢ（図２）に沿った部分的な簡略化断面図である。断面ＢＢは、画像センサ１のピクセル列に平行な断面に相当する。

【0169】

図１７では、ピクセル１０、１２の夫々の第１の光検出器１０Ａ、１２Ａ及び第３の光検出器１０Ｃ、１２Ｃのみが示されている。図１７の例では、
ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａの下部電極１０２Ａは、ピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの下部電極１２２Ａから分離され、
ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃの下部電極１０２Ｃは、ピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃの下部電極１２２Ｃから分離され、
ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａの活性層１００Ａ及びピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの活性層１２０Ａは、同じ連続堆積によって形成され、
ピクセル１０の第１の光検出器１０Ａの上部電極１０４Ａ及びピクセル１２の第１の光検出器１２Ａの上部電極１２４Ａは、別の同じ連続堆積によって形成され、
ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃの活性層及びピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃの活性層は、第７の層１３４によって形成され、
ピクセル１０の第３の光検出器１０Ｃの上部電極及びピクセル１２の第３の光検出器１２Ｃの上部電極は、第８の層１３６によって形成される。

【0170】

言い換えれば、画像センサ１の同じピクセル列に属するピクセルの全ての第１の光検出器は、共通の活性層及び共通の上部電極を有する。従って、上部電極は、同じ列のピクセルの全ての第１の光検出器をアドレス指定することを可能にする一方、下部電極は、各第１の光検出器を個別にアドレス指定することを可能にする。

【0171】

同様に、画像センサ１の同じピクセル列に属するピクセルの全ての第２の光検出器は、これら同じピクセルの第１の光検出器の共通の活性層とは別個の別の共通の活性層と、これら同じピクセルの第１の光検出器の共通の上部電極とは別個の別の共通の上部電極とを有する。従って、この別の共通の上部電極は、同じ列のピクセルの全ての第２の光検出器をアドレス指定することを可能にする一方、下部電極は、各第２の光検出器を個別にアドレス指定することを可能にする。

【0172】

画像センサ１のピクセルの全ての第３の光検出器は、これら同じピクセルの第１及び第２の光検出器の共通の活性層とは別個の更に別の共通の活性層と、これら同じピクセルの第１及び第２の光検出器の共通の上部電極とは別個の更に別の共通の上部電極とを有する。従って、第３の光検出器に共通の上部電極は、画像センサ１の全てのピクセルの第３の光検出器をアドレス指定することを可能にする一方、下部電極は、各第３の光検出器を個別にアドレス指定することを可能にする。

【0173】

図１８は、画像センサ５の別の実施形態の部分的な簡略化断面図である。

【0174】

図１８に示す画像センサ５は、図１及び図２に関連して論じた画像センサ１と同様である。画像センサ５は、主に次の点で画像センサ１とは異なる。
画像センサ５のピクセル１０、１２、１４、１６は、画像センサ５の同じ行又は同じ列に沿って配置されている（画像センサ１のピクセル１０、１２、１４、１６（図１）は、画像センサ１の２つの異なる行及び２つの異なる列に分散している）。
画像センサ１のピクセル１０、１２、１４、１６のカラーフィルタ３０（図１）は、画像センサ５では、マイクロレンズ１８とパッシベーション層１３８との間に配置されたカラーフィルタ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに置き換えられている。言い換えると、図１の正方形に配置された４つの単色ピクセル１０、１２、１４、１６は、図１８では並べて配置されている。

【0175】

より具体的には、この実施形態によれば、画像センサ５は、
ピクセル１０のマイクロレンズ１８とパッシベーション層１３８との間に介在する第１の緑色フィルタ４１Ｇ、
ピクセル１２のマイクロレンズ１８とパッシベーション層１３８との間に介在する赤色フィルタ４１Ｒ、
ピクセル１４のマイクロレンズ１８とパッシベーション層１３８との間に介在する第２の緑色フィルタ４１Ｇ、及び
ピクセル１６のマイクロレンズ１８とパッシベーション層１３８との間に介在する青色フィルタ４１Ｂ
を備える。

【0176】

更にこの実施形態によれば、画像センサ５のカラーフィルタ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、可視スペクトルとは異なる周波数範囲の電磁波を通し、赤外線スペクトルの電磁波を通す。カラーフィルタ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは着色樹脂ブロックに相当してもよい。各カラーフィルタ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、例えば７００ｎｍから１ｍｍの間の波長の赤外放射を通すことができ、カラーフィルタの少なくとも一部では可視光の波長範囲を通すことができる。

【0177】

取得するカラー画像のピクセル毎に、画像センサ５は、
赤外放射及び例えば４３０ｎｍから４９０ｎｍの波長範囲の青色光を通すことができるカラーフィルタ４１Ｂを有する少なくとも１つのピクセル（例えば、ピクセル１６）、
赤外放射及び例えば５１０ｎｍから５７０ｎｍの波長範囲の緑色光を通すことができるカラーフィルタ４１Ｇを有する少なくとも１つのピクセル（例えば、ピクセル１０及びピクセル１４）、並びに
赤外放射及び例えば６００ｎｍから７２０ｎｍの波長範囲の赤色光を通すことができるカラーフィルタ４１Ｒを有する少なくとも１つのピクセル（例えば、ピクセル１２）
を備えてもよい。

【0178】

図１及び図２に関連して論じた画像センサ１と同様に、画像センサ５の各ピクセル１０、１２、１４、１６は第１及び第２の光検出器を有し、第１及び第２の光検出器は、飛行時間によって距離を推定することができ、第３の光検出器は、画像を取り込むことができる。従って、各ピクセルは３つの光検出器を備え、夫々が図１８にブロック（ＯＰＤ）で非常に概略的に示されている。

【0179】

画像センサ１と同様に、画像センサ５では、
ピクセル１０は、第１の光検出器１０Ａ、第２の光検出器１０Ｂ、及び第３の光検出器１０Ｃを備え、
ピクセル１２は、第１の光検出器１２Ａ、第２の光検出器１２Ｂ、及び第３の光検出器１２Ｃを備え、
ピクセル１４は、第１の光検出器１４Ａ、第２の光検出器１４Ｂ、及び第３の光検出器１４Ｃを備え、
ピクセル１６は、第１の光検出器１６Ａ、第２の光検出器１６Ｂ、及び第３の光検出器１６Ｃを備える。

【0180】

画像センサ５では、各ピクセル１０、１２、１４、１６の第１及び第２の光検出器は同一平面上にある。各ピクセル１０、１２、１４、１６の第３の光検出器は同一平面上にあり、第１及び第２の光検出器上に積み重ねられている。ピクセル１０、１２、１４、１６の第１、第２及び第３の光検出器は、読み出し回路２０、２２、２４、２６に夫々関連付けられている。読み出し回路は、ＣＭＯＳ支持体８の最上部及び内部に形成されている。従って、画像センサ５は、例えば、飛行時間距離推定及びカラー画像取込を交互に実行することができる。

【0181】

実施形態によれば、画像センサ５のピクセルの第１及び第２の光検出器の活性層は、第３の光検出器の活性層を形成する材料とは異なる材料で形成されている。この他の実施形態によれば、
第１及び第２の光検出器の活性層を形成する材料は、赤外線スペクトルの一部、好ましくは近赤外の電磁波を吸収することができ、
第３の光検出器の活性層を形成する材料は、可視スペクトルの電磁波を吸収することができる一方、赤外線スペクトルの電磁波を通す。従って、活性層１３４は、カラーフィルタ４１Ｒ、カラーフィルタ４１Ｇ又はカラーフィルタ４１Ｂと組み合わされて、飛行時間距離推定に使用される光検出器によって取り込まれない可視光をフィルタリングすることを可能にする。

【0182】

そのため、画像センサ５を使用して、
例えば図４に関連して論じたように、第１及び第２の光検出器の駆動による第１及び第２の光検出器に起因する飛行時間距離の推定結果、並びに
例えば同期的な第３の光検出器の駆動による第３の光検出器に起因するカラー画像
を交互に又は同時的に取得することができる。

【0183】

そのため、この好ましい実施形態の利点は、画像センサ５が、飛行時間距離推定から得られる情報をカラー画像に重ね得ることである。従って、例えば、対象のカラー画像を生成して、考慮するピクセルによって表現される対象の領域から画像センサ５を隔てる距離を表す情報をカラー画像のピクセル毎に含めることを可能にする画像センサ５の動作の実施モードを想定することが可能である。換言すれば、画像センサ５は、物体、顔、シーンなどの表面の３次元画像を形成し得る。

【0184】

様々な実施形態及び変形例が記載されている。当業者は、これらの実施形態のある特徴を組み合わせることができると理解し、他の変形例が当業者に容易に想起される。

【0185】

最後に、記載されている実施形態及び変形例の実際の実施は、上述されている機能的な表示に基づく当業者の技能の範囲内である。特に、例えば、追加光を伴う又は伴わない赤外画像の形成、バックグラウンド抑制を伴う画像の形成、及びハイダイナミックレンジ画像の形成（同時ＨＤＲ）のために画像センサ１及び画像センサ５の読み出し回路の駆動を他の動作モードに適合させることは、上記の表示に基づく当業者の技能の範囲内である。

【0186】

本特許出願は、参照により本明細書に組み込まれる仏国特許出願第１９／０８２５４号明細書の優先権を主張する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】