特表 2022-541305 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

【ＦＩ】

H01L27/146 E

H01L27/146 D

H01L27/146 A

H04N5/369 600

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022503875

(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】 EP2020070072

(87)【国際公開番号】W WO2021013666

(87)【国際公開日】2021-01-28

(31)【優先権主張番号】1908251

(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

4M118CA40

4M118CB05

4M118CB14

4M118CB20

4M118EA14

4M118FA06

4M118FB23

4M118FB24

4M118GA10

4M118GC08

4M118GD04

4M118GD09

4M118GD10

4M118GD20

5C024CX43

5C024CY17

5C024CY47

5C024EX43

5C024EX52

5C024GY31

(57)【要約】

【解決手段】本開示は、CMOS支持体(3) 及び少なくとも２つの有機光検出器(10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)を含むピクセルに関し、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(3) 、及び
少なくとも２つの有機光検出器(10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)
を備えており、
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(10, 12, 14, 16)を備えている、画像センサ(1; 4)。

【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(3) 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(10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)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, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)は同一平面上にある、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, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)は、誘電体(35, 350, 352, 354; 360') によって互いに分離される、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】

各有機光検出器(10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B)は、前記CMOS支持体(3) の表面(30)に形成されて、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, 122A, 122B, 142A, 142B, 162A, 162B)を有する、請求項１、４及び５のいずれか１つに記載のピクセル、又は、請求項２、４及び５のいずれか１つに記載のセンサ、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】

各第１の電極(102A, 102B, 122A, 122B, 142A, 142B, 162A, 162B)は、読み出し回路(20A, 20B, 22A, 22B)に連結され、好ましくは接続されており、各読み出し回路は、好ましくは、前記CMOS支持体(3) 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６に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項8】

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７のいずれか１つに記載のピクセル、又は、請求項２、４から７のいずれか１つに記載のセンサ、又は、請求項３から７のいずれか１つに記載の方法。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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(41R, 41G, 41B) を更に備えている、請求項２、４から９のいずれか１つに記載の画像センサ。

【請求項11】

カラー画像を取り込むことができる、請求項１０に記載の画像センサ。

【請求項12】

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)、及び
第２の有機光検出器(10B, 12B, 14B, 16B)
を備える、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１１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13】

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１２に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項14】

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, 144A, 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, 144B, 164B)に接続される、請求項６に従属する請求項１２又は１３に記載のピクセル、センサ、又は方法。

【請求項15】

前記第２の電極(104A, 124A, 144A, 164A)は、前記センサ(1; 4)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, 144B, 164B)は、前記センサ(1; 4)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)に共通である、請求項１４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。

【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。

【課題を解決するための手段】

【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
を備えており、
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ている、画像センサを提供する。

【0009】

実施形態は、このようなピクセル又はこ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、前記有機光検出器は同一平面上にある。

【0011】

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。

【0012】

実施形態によれば、各有機光検出器は、前記CMOS支持体の表面に形成されて、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。

【0013】

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ており、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。

【0014】

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。

【0015】

実施形態によれば、記載されているようなピクセル又は画像センサは、
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。

【0016】

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ている。

【0017】

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

【0018】

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、及び
第２の有機光検出器
を備える。

【0019】

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。

【0020】

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の電極に接続される。

【0021】

実施形態は、
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る
センサを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

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記載で詳細に説明される。

【0023】

【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２つ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の読み出し回路を備えた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変形例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の画像センサの面ＡＡに沿った部分的な簡略化断面図である。

【図15】図１及び図２の画像センサの面ＢＢに沿った部分的な簡略化断面図である。

【図16】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】

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

更に、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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

以下の説明では、「可視光」は、400 nmから700 nmの範囲内の波長を有する電磁放射を示し、「赤外放射」は、700 nmから１mmの範囲内の波長を有する電磁放射を示す。赤外放射では、700 nm～1.7 μｍの範囲内の波長を有する近赤外放射を特に識別することができる。

【0033】

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ピクセル毎に少なくとも３つの要素を備える。３つの要素は、実質的に単一の色、すなわち、130 nm未満の波長範囲（例えば、赤色、緑色及び青色）の光放射を夫々取得する。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。

【0034】

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。

【0035】

画像センサ１は、同一平面上のピクセルのアレイを備えている。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は、例えば数百万又は数千万ものピクセルを備える。

【0036】

この実施形態によれば、ピクセル10, 12, 14, 16は、CMOS支持体３の表面、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の表面に配置されている。これらの集積回路は、この例では、画像センサ１のピクセル10, 12, 14, 16に関連付けられている読み出し回路のアレイを形成している。読み出し回路は、各ピクセルに関連付けられている読み出しトランジスタ、アドレス指定トランジスタ及び制御トランジスタの集合体を意味する。

【0037】

画像センサ１では、各ピクセルは、添え字「Ａ」が付いた第１の光検出器、及び添え字「Ｂ」が付いた第２の光検出器を有している。より具体的には、図１の例では、
ピクセル10は、第１の光検出器10A 、及び第２の光検出器10B を有しており、
ピクセル12は、第１の光検出器12A 、及び第２の光検出器12B を有しており、
ピクセル14は、第１の光検出器14A 、及び第２の光検出器14B を有しており、
ピクセル16は、第１の光検出器16A 、及び第２の光検出器16B を有している。

【0038】

光検出器10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, 16B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。本開示の残り部分では、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。

【0039】

図１の簡略図では、各光検出器は、２つの電極間に介在する（又は「挟持された」）活性層を有している。より具体的には、有機光検出器10A, 10B, 14A, 14B, 16B の側面のみが見える図１の例では、
第１の光検出器10A は、第１の電極102Aと第２の電極104Aとの間の活性層100Aで形成されており、
第２の光検出器10B は、第１の電極102Bと第２の電極104Bとの間の活性層100Bで形成されており、
第１の光検出器14A は、第１の電極142Aと第２の電極144Aとの間の活性層140Aで形成されており、
第２の光検出器14B は、第１の電極142Bと第２の電極144Bとの間の活性層140Bで形成されており、
第２の光検出器16B は、第１の電極162Aと第２の電極164Bとの間の活性層160Bで形成されている。

【0040】

同様に、画像センサ１では、
第１の光検出器12A は、（図１に示されていない）第１の電極122Aと（図１に示されていない）第２の電極124Aとの間の（図１に示されていない）活性層120Aで形成されており、
第２の光検出器12B は、（図１に示されていない）第１の電極122Bと（図１に示されていない）第２の電極124Bとの間の（図１に示されていない）活性層120Bで形成されており、
第１の光検出器16A は、（図１に示されていない）第１の電極162Aと（図１に示されていない）第２の電極164Aとの間の（図１に示されていない）活性層160Aで形成されている。

【0041】

本開示の残り部分では、第１の電極は「下部電極」という表現で更に示される一方、第２の電極は「上部電極」という表現で更に示される。

【0042】

実施形態によれば、各有機光検出器の上部電極はアノード電極を形成する一方、各有機光検出器の下部電極はカソード電極を形成する。

【0043】

画像センサ１の各ピクセルの各光検出器の下部電極は、CMOS支持体３の読み出し回路（図示せず）に個々に連結され、好ましくは接続されている。従って、画像センサ１の各光検出器は、その下部電極を介して個々にアドレス指定される。従って、画像センサ１では、各光検出器は、他の全ての光検出器の下部電極とは別個の下部電極を有している。言い換えれば、ピクセルの各光検出器は、
同じピクセルの他の光検出器、及び
他のピクセルの他の光検出器
とは別個の下部電極を有している。

【0044】

画像センサ１では、全ての第１の光検出器の上部電極は相互に接続されている。同様に、全ての第２の光検出器の上部電極は相互に接続されている。従って、図１の簡略図では、
第１の光検出器10A, 12A, 14A, 16Aに夫々属する上部電極104A, 124A, 144A, 164Aは相互に接続されているか、又は第１の共通上部電極を形成しており、
第１の光検出器10B, 12B, 14B, 16Bに夫々属する上部電極104B, 124B, 144B, 164Bは相互に接続されているか、又は第１の共通上部電極とは別個の第２の共通上部電極を形成している。

【0045】

画像センサ１では、各ピクセルは、その寸法からマイクロレンズ18とも称されるレンズ18を有している。従って、図１の簡略図では、ピクセル10, 12, 14, 16はレンズ18を夫々有している。このように、各レンズ18は、画像センサ１の各ピクセルの第１及び第２の光検出器の全て又は一部を覆っている。より具体的には、レンズ18は、ピクセルの第１及び第２の光検出器の上部電極を物理的に覆っている。

【0046】

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。

【0047】

この平面図では、第１及び第２の光検出器は矩形で表されており、マイクロレンズは円で表されている。より具体的には、図２では、
マイクロレンズ18は、ピクセル10の光検出器10A, 10Bの夫々の上部電極104A, 104Bを覆っており、
マイクロレンズ18は、ピクセル12の光検出器12A, 12Bの夫々の上部電極124A, 124Bを覆っており、
マイクロレンズ18は、ピクセル14の光検出器14A, 14Bの夫々の上部電極144A, 144Bを覆っており、
マイクロレンズ18は、ピクセル16の光検出器16A, 16Bの夫々の上部電極164A, 164Bを覆っている。

【0048】

実際には、以下の図面の説明から明らかな電極間の間隔のため、レンズ18は、レンズが関連付けられているピクセルの夫々の電極を完全に覆っているとみなされ得る。

【0049】

画像センサ１において、図２の平面図では、ピクセルは、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３μｍ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、第１のピクセル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によって形成される正方形内に共に内接する。

【0052】

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は隔てられている。

【0053】

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属する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、好ましくは等しい直径を有する。本実施形態では、各ピクセルはマイクロレンズ18を有している。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覆う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。

【0054】

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。実施形態によれば、全てのマイクロレンズ18は実質的に同一である。

【0055】

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は更に、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形成されてもよい。

【0056】

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

【0057】

簡略化のために、画像センサ１の２つのピクセル、例えば画像センサ１のピクセル10及びピクセル12に関連付けられている読み出し回路のみが図３に示されている。この例では、各光検出器は読み出し回路に関連付けられている。より具体的には、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12の第１の光検出器12A は、第１の読み出し回路22A に関連付けられており、
ピクセル12の第２の光検出器12B は、第２の読み出し回路22B に関連付けられている。

【0058】

ピクセル10の第１の光検出器10A の第１の読み出し回路20A 、及びピクセル10の第２の光検出器10B の第２の読み出し回路20B は、ピクセル10の読み出し回路20を共に形成している。同様に、ピクセル12の第１の光検出器12A の第１の読み出し回路22A 、及びピクセル12の第２の光検出器12B の第２の読み出し回路22B は、ピクセル12の読み出し回路22を共に形成している。

【0059】

この実施形態によれば、各読み出し回路20A, 20B, 22A, 22Bは３つのMOS トランジスタを有している。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の光検出器に関連付けられた各読み出し回路20A, 22A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 を有している。同様に、図３の例では、第２の光検出器に関連付けられた各読み出し回路20B, 22B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 を有している。

【0060】

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ている。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ている。

【0061】

各端子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ている。

【0062】

同様に、各端子206Bは、第２の導電性トラック208Bに連結されている。第２の導電性トラック208Bは、同じ列の全ての第２の光検出器に連結されてもよい。第２の導電性トラック208Bは、好ましくは画像センサ１の全ての第２の光検出器に連結されている。第２の導電性トラック208Bは、好ましくは第１の導電性トラック208Aとは別個である。

【0063】

図３の例では、第１の導電性トラック208Aは、画像センサ１のピクセル10, 12の読み出し回路20, 22の一部を形成しない第１の電流源209Aに連結されている。同様に、第２の導電性トラック208Bは、画像センサ１のピクセル10, 12の読み出し回路20, 22の一部を形成しない第２の電流源209Bに連結されている。言い換えれば、画像センサ１の電流源209A, 209Bは、ピクセル及び読み出し回路の外部にある。

【0064】

トランジスタ202 のゲートは、ピクセル10の読み出し回路20の場合、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。トランジスタ202 のゲートは、ピクセル12の読み出し回路22の場合、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。

【0065】

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 に連結されており、
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 に連結されており、
ピクセル12の第１の光検出器12A に関連付けられたトランジスタ200 のゲートはノードFD_2A に連結されており、
ピクセル12の第２の光検出器12B に関連付けられたトランジスタ200 のゲートはノードFD_2B に連結されている。

【0066】

各ノードFD_1A, FD_1B, FD_2A, FD_2Bは、リセット電位Vrstが与えられる端子にリセットMOS トランジスタ210 によって連結されており、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 、ノードFD_2A 又はノードFD_2B 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。

【0067】

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に接続されており、
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に接続されており、
ノードFD_2A は、ピクセル12の第１の光検出器12A のカソード電極122Aに接続されており、
ノードFD_2B は、ピクセル12の第２の光検出器12B のカソード電極122Bに接続されている。

【0068】

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ており、
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ており、
ピクセル12の第１の光検出器12A のアノード電極124Aが、基準電位Vtop_C1 の供給源に連結されており、
ピクセル12の第２の光検出器12B のアノード電極124Bが、基準電位Vtop_C2 の供給源に連結されている。

【0069】

画像センサ１では、電位Vtop_C1 は、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。電位Vtop_C2 は、全ての第２の光検出器に共通の第２の上部電極に与えられる。

【0070】

本開示の残り部分では、
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 のトランジスタ202 のゲートに印加される電圧、及び第２の光検出器10B 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12A のトランジスタ202 のゲートに印加される電圧、及び第２の光検出器12B 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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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

【0074】

図４のタイミング図は、より具体的には「飛行時間」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。

【0075】

図４のタイミング図は、二値信号RST 及び二値信号SEL_R1、並びに画像センサ１の同じピクセルの２つの光検出器、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 の電位Vtop_C1, Vtop_C2, VFD_1A, VFD_1Bの変化の例を示す。図４は、画像センサ１の別のピクセル、例えばピクセル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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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 のバイアスに関して上に説明されたことは、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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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）

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

画像センサ１の動作は、同じピクセル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、ピクセル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。

【0092】

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。

【0093】

実施モードに応じて、画像センサ１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、
ピクセル毎に２つの光検出器の一方の統合時間が他方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。

【0094】

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。

【0095】

図５から図１３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１３に関連する以下の説明は、画像センサ１の１つのピクセル、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。

【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】

この実施モードによれば、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3 を準備することによって開始される。CMOS支持体3 は、接触要素32A, 32Bを上面30に更に有する。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3 の上面30に延び、
垂直部分が、CMOS支持体3 の上面30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3 の下側の金属化レベル（図示せず）に接触する。

【0098】

接触要素32A, 32Bは、例えば、CMOS支持体3 の上面30に形成された導電性トラック（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（接触要素32A, 32Bの垂直部分）から形成される。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。

【0099】

この同じ工程の間に、CMOS支持体3 の表面30に存在する可能性のある不純物を除去すべく、CMOS支持体3 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3 の十分な清浄度が得られる。

【0100】

本開示の残りの部分では、図６から図１３に関連して説明される方法の実施モードは、CMOS支持体3 の上面30の上側で行う動作のみを含む。従って、図６から図１３のCMOS支持体3 は好ましくは、本方法全体で図５に関連して説明したようなCMOS支持体3 と同一である。簡略化のために、CMOS支持体3 は、以下の図で再度詳述されない。

【0101】

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。

【0102】

この同じ工程の間に、接触要素32A, 32Bの表面に電子注入材料を堆積させる。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(SAM) を形成する。従って、この堆積物は、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に示されているように、
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。

【0103】

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。

【0104】

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、光検出器12A, 12Bのカソードとも称される。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。

【0105】

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）、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。

【0106】

下部電極122A, 122Bは単層構造又は多層構造を有してもよい。

【0107】

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。

【0108】

この工程の間に、第１の層120 の非選択的堆積をCMOS支持体3 の上面30側で実行する。堆積は、第１の層がCMOS支持体3 の上面30全体、並びに、接触要素32A, 32B及び下部電極122A, 122Bの自由表面を覆うので「フルプレート」堆積と称される。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。

【0109】

この実施モードによれば、第１の層120 は、ピクセル12の光検出器12A, 12Bの今後の活性層120A, 120Bを形成するように構成されている。ピクセル12の光検出器12A, 12Bの活性層120A, 120Bは、好ましくは第１の層120 の組成及び厚さと同一の組成及び厚さを有する。

【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 の非選択的堆積をCMOS支持体3 の上面側で実行する。堆積は、第２の層が第１の層120 の上面全体を覆うので「フルプレート」堆積と称される。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】

この実施モードによれば、第２の層124 は、ピクセル12の光検出器12A, 12Bの今後の上部電極124A, 124Bを形成するように構成されている。ピクセル12の光検出器12A, 12Bの上部電極124A, 124Bは、好ましくは第２の層124 の組成及び厚さと同一の組成及び厚さを有する。

【0116】

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。

【0117】

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）、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。

【0118】

第２の層124 の厚さは、１０ｎｍから５μｍの範囲内、例えば３０ｎｍ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。

【0119】

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。

【0120】

この工程の間に、３つの垂直開口部340, 342, 344 を、第１の層120 及び第２の層124 を通ってCMOS 支持体3 の上面30に至るまで形成する。これらの開口部を、好ましくは、保護する領域をマスクした後にエッチングによって形成し、例えば、レジストの堆積、マスクを介した露出、その後、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチング、ウェットエッチング、例えば化学エッチングによって形成する。変形例として、エッチングマスクの堆積を、例えばシルクスクリーン、ヘリオグラフィ、ナノインプリント又はフレキソ印刷によって局所的に行い、エッチングを、ドライエッチング、例えば反応性イオンエッチング、ウェットエッチング、例えば化学エッチングによって行う。

【0121】

図９の例では、
垂直開口部340, 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、
垂直開口部342, 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。

【0122】

垂直開口部340, 342, 344 は、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。開口部340, 342, 344 を、例えばフォトリソグラフィによって形成する。変形例として、開口部340, 342, 344 を、反応性イオンエッチング又は適切な溶媒を使用した化学エッチングによって形成する。

【0123】

従って、図９に示されているように、
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 、
活性層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
活性層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。

【0124】

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。

【0125】

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、光検出器12A, 12Bのアノードとも称される。

【0126】

上部電極124A, 124Bは、図８に関連して説明したように、上部電極が形成される層124 の材料と同じ材料で形成されることが好ましい。

【0127】

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。

【0128】

この工程の間に、開口部340, 342, 344 を第３の絶縁層35で充填する。第３の絶縁層35の一部350, 352, 354 のみが図１０に示されている。この絶縁層35の一部350, 352, 354 は開口部340, 342, 344 を夫々充填する。

【0129】

第３の層35の一部350, 352, 354 は、画像センサ１の同じ行に属する隣り合う光検出器を電気的に絶縁することを目的とする。実施形態によれば、第３の層35の一部350, 352, 354 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吸収して、同じ行の光検出器を光学的に隔離する。第３の絶縁層を、フォトダイオードの波長（可視波長及び赤外波長）を少なくとも網羅する吸収作用を有する樹脂から形成してもよい。そのため、黒色の側面を有するこのような樹脂は「黒色樹脂」と称される。図１０の例では、一部352 は、第１の光検出器12A をピクセル12の第２の光検出器12B から電気的且つ光学的に隔離する。

【0130】

第３の絶縁層35を無機材料で形成してもよく、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）又は窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成してもよい。第３の絶縁層35を窒化ケイ素で形成する場合、この材料を、物理蒸着法（ＰＶＤ）又はプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって得ることが好ましい。

【0131】

第３の絶縁層35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。

【0132】

変形例として、この絶縁層35を、別の無機誘電体、特に酸化アルミニウム(Al₂O₃) で形成してもよい。酸化アルミニウムを原子層堆積法(ALD) によって堆積させてもよい。第３の絶縁層35の最大の厚さは50nm～２μｍの範囲内であってもよく、例えば100 nm程度であってもよい。

【0133】

その後、第４の層360を、CMOS支持体3 の上面30側で構造全体に亘って堆積させる。第４の層360 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。

【0134】

第４の平坦化層360 をポリマ系の誘電体材料で形成してもよい。平坦化層360 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。

【0135】

平坦化層360 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。

【0136】

図１１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モードの変形例の部分的な簡略化断面図である。

【0137】

この変形例は、主に、開口部340, 342, 344 を、第３の絶縁層35の一部350, 352, 354 で夫々充填せず、好ましくは第４の層360 の材料と同一の材料で形成された層360’で充填する点で図１０に関連して説明した工程とは異なる。言い換えれば、図１１に示されている変形例は、第３の絶縁層35を堆積させず、第４の層360 を直接堆積させて第５の層360’を形成することになる。この場合、図１０に関連して説明したように第４の層360 について挙げられた透明材料のみが第５の層360’を形成することができる。特に、第５の層360’を黒色樹脂で形成しない。

【0138】

本開示の残り部分では、図１１に関連して説明された変形例が、方法の実施モードで維持されないと仮定する。しかしながら、以下の工程を、第３の層35の一部350, 352, 354 及び第４の層360 の代わりに第５の層360’を形成する場合に適用することは、以下の内容に基づく当業者の技能の範囲内である。

【0139】

図１２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。

【0140】

この工程の間に、CMOS支持体3 の上面30側で構造全体に亘って第６の層370 を堆積させる。第６の層370 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６の層370 は、水、又は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１２の例では、第６の層370 は、第４の平坦化層360 の自由上面全体を覆う。

【0141】

第６の層370 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。変形例として、第６の層370 を、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ又はＣＰＩで形成してもよい。

【0142】

実施モードによれば、第６の層370 は、マイクロレンズを形成する前に、構造の表面状態を更に改善することを可能にする。

【0143】

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。

【0144】

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と垂直に一列に形成する。図１３の例では、マイクロレンズ18は、２つの光検出器12A, 12Bを隔てる開口部342 に対して実質的に中心に配置されている。言い換えれば、マイクロレンズ18は、第３の絶縁層35の一部352 （図１０）に対してほとんど一列に並んでいる。このようにして、画像センサ１のピクセル12が得られる。

【0145】

対象とする材料に応じて、画像センサ1の層を形成する方法は、例えば、特にはソル－ゲル形態で所望の位置に有機層を形成する材料の直接印刷によるいわゆるアディティブ処理、例えばインクジェット印刷、グラビア印刷、シルクスクリーン、フレキソ印刷、スプレーコーティング又はドロップキャストによるアディティブ処理に相当してもよい。対象とする材料に応じて、画像センサの層を形成する方法は、いわゆるサブトラクティブ法に相当してもよく、この方法では、有機層を形成する材料を構造全体に堆積させ、その後、例えばフォトリソグラフィ又はレーザアブレーションによって未使用部分を除去する。対象とする材料に応じて、構造全体に亘る堆積を、例えば液相成長法、カソードスパッタリング法又は蒸着法によって行ってもよい。スピンコーティング、スプレーコーティング、ヘリオグラフィ、スロットダイコーティング、ブレードコーティング、フレキソ印刷又はシルクスクリーンなどの方法を特に使用してもよい。層が金属製であるとき、金属を、例えば支持体全体に蒸着法又はカソードスパッタリング法によって堆積させ、金属層をエッチングによって画定する。

【0146】

画像センサの層の少なくとも一部を印刷技術によって形成してもよいことが有利である。前述した層の材料を、液体の形態で、例えばインクジェットプリンタにより導電性の半導体インクの形態で堆積させてもよい。ここで「液体形態の材料」とは、印刷技術により堆積可能なゲル材料を更に指す。アニール工程を異なる層の堆積間に行ってもよいが、アニール温度は150 ℃を超えないことが可能であり、堆積及び場合によってアニールを大気圧で行ってもよい。

【0147】

図１４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。

【0148】

図１４には、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, 16は、画像センサ１のピクセルの同じ行に属する。図１４の例では、ピクセル12の光検出器12A, 12B及びピクセル16の光検出器16A, 16Bは互いに分離されている。従って、各光検出器は、画像センサ１の同じ行に沿って隣り合う光検出器から絶縁されている。

【0149】

図１５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。

【0150】

図１５では、ピクセル10, 12の夫々の第１の光検出器10A, 12Aのみが見える。図１５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から分離されており、
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ており、
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、他の同じ連続堆積によって形成されている。

【0151】

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。

【0152】

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及び共通の上部電極と、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。

【0153】

図１６は、画像センサ４の別の実施形態の部分的な簡略化断面図である。

【0154】

図１６に示されている画像センサ４は、図１及び図２に関連して説明した画像センサ１と同様である。画像センサ４は、主に次の点で画像センサ１とは異なる。
画像センサ４のピクセル10, 12, 14, 16は、画像センサ４の同じ行又は同じ列に属する（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４の各ピクセル10, 12, 14, 16は、マイクロレンズ18の下であってパッシベーション層43の上にカラーフィルタ41R 、カラーフィルタ41G 又はカラーフィルタ41B を有している。言い換えれば、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１６では並べて配置されている。

【0155】

より具体的には、図１６の例では、画像センサ４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43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43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43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43との間に介在する青色フィルタ41B
を備えている。

【0156】

この実施形態によれば、画像センサ４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700 nm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。

【0157】

取得するカラー画像のピクセル毎に、画像センサ４は、
赤外放射及び例えば430 nmから490 nm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510 nmから570 nm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600 nmから720 nm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。

【0158】

図１及び図２に関連して説明した画像センサ１と同様に、画像センサ４の各ピクセル10, 12, 14, 16は第１の光検出器及び第２の光検出器を有している。従って、各ピクセルは２つの光検出器を有し、夫々が図１６に同じブロック(OPD) で非常に概略的に示されている。より具体的には、図１６では、
ピクセル10は、２つの有機光検出器（ブロック90、OPD ）を有しており、
ピクセル12は、２つの有機光検出器（ブロック92、OPD ）を有しており、
ピクセル14は、２つの有機光検出器（ブロック94、OPD ）を有しており、
ピクセル16は、２つの有機光検出器（ブロック96、OPD ）を有している。

【0159】

各ピクセル10, 12, 14, 16の光検出器は同一平面上にあり、図３に関連して説明されているように読み出し回路に夫々関連付けられている。読み出し回路は、CMOS支持体３の最上部及び内部に形成されている。従って、画像センサ４は、例えば、赤外線画像の取り込み及びカラー画像の取り込みで飛行時間距離推定を交互に実行することができる。

【0160】

様々な実施形態、実施モード及び変形例が述べられている。当業者は、これらの様々な実施形態、実施モード及び変形例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想起される。

【0161】

最後に、記載されている実施形態、実施モード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４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。

【0162】

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19／08251 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】

【国際調査報告】