DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention concerne un dispositif de filtrage optique comportant des filtres interférentiels à cavités Fabry-Perot, avantageusement utilisé dans le domaine de l'imagerie multispectrale ou hyperspectrale.

Un capteur d'images comporte classiquement une matrice de filtres centrés sur des longueurs d'onde différentes les unes des autres. Dans un capteur d'images couleur classique, cette matrice de filtres correspond à une matrice de Bayer formée par des filtres rouge, vert et bleu qui permettent de reconstituer la colorimétrie de la scène. Ces filtres sont constitués de résines colorées et pixellisées directement sur le capteur.

Dans une caméra hyperspectrale, des filtres sont également organisés en matrice mais sont présents en plus grand nombre (typiquement 5 à 10, voire plus), de façon à détecter la signature spectrale d'objets dans une scène. L'information restituée par ce type de caméra est plus riche et les applications sont nombreuses en vision industrielle, dans le domaine militaire ou environnemental, par exemple pour la détection de gaz. Les filtres ne sont pas réalisés avec des résines colorées, notamment parce qu'il est difficile de se procurer des résines centrées sur des longueurs d'onde autres que celles des couleurs rouge, vert et bleu, et aussi parce que les réponses spectrales des résines sont trop larges par rapport à celles recherchées pour les filtres d'une caméra hyperspectrale.

Une roue à filtres interférentiels, disposée devant le capteur, et donc non intégrée à celui-ci, est par exemple utilisée dans une caméra hyperspectrale. A chaque acquisition, un filtre différent est disposé devant le capteur. Les différentes acquisitions réalisées sont ensuite combinées pour obtenir l'image finale.

Outre l'inconvénient lié à la non-intégration des filtres avec le capteur, étant donné que différentes acquisitions sont nécessaires pour obtenir les images filtrées selon les différentes réponses spectrales des filtres se trouvant sur la roue, cette technologie présente des limitations pour les applications en temps réel.

Le filtrage en longueur d'onde peut être réalisé par des filtres interférentiels de type Fabry-Perot, ou filtres à cavités Fabry-Perot. Le principe de tels filtres est par exemple décrit dans l'ouvrage de H. A. MacLeod, « Thin film optical filters II I », I nstitute of Physics Publising, London, 2001, pages 260-263. Une cavité Fabry-Perot comporte deux couches semi-réflectrices, ou miroirs semi-réfléchissants, disposées en regard l'une de l'autre et entre lesquelles se trouve un milieu d'indice de réfraction, ou indice optique, n, par exemple une couche de matériau d'indice de réfraction n. La lumière incidente est réfléchie par le filtre pour toutes les longueurs d'onde, sauf pour un ensemble discret de longueurs d'onde qui sont transmises hors du filtre. Pour ces longueurs d'onde transmises, le chemin optique parcouru par la lumière lors d'un aller- retour dans la cavité Fabry-Perot est un multiple de 2π. En incidence normale, ces longueurs d'onde, ou longueurs d'onde centrales des réponses spectrales des filtres, sont donc fonction de l'indice de réfraction n et d'une épaisseur d de la couche de matériau se trouvant entre les deux couches semi-réflectrices. Les longueurs d'onde centrales X _m a ux différents ordres m de la cavité Fabry-Perot sont définies par l'équation suivante :

2nd

2π

avec m correspondant à l'ordre de la cavité Fabry-Perot considéré, et φ ₃ et cj)b correspondant aux déphasages se produisant dans la cavité lors des réflexions sur les couches semi-réflectrices.

Les documents WO 2013/064511 Al et "Monolithic intégration of flexible spectral filters with CMOS image sensors at wafer level for low cost hyperspectral imaging" de M . Jayapala et al., I ISW2013, décrivent des filtres à cavités Fabry-Perot dont l'accordabilité en longueur d'onde est réa lisée en faisant varier l'épaisseur de la cavité de chacun des filtres. I l s'agit d'une technologie de filtres dite « en escalier ». Seize à trente-deux filtres sont ainsi réalisés au sein d'un capteur adapté pour la gamme 600 nm - 1000 nm, couvrant ainsi une petite partie du domaine visible et le domaine proche infrarouge. Les couches de matériau se trouvant entre les couches semi- réflectrices sont en silicium amorphe ou en Si0 ₂ . Les couches semi-réflectrices sont constituées d'empilements de couches alternées en silicium amorphe et en Si0 ₂ communes à tous les filtres. La partie inférieure du domaine visible, c'est-à-dire les longueurs d'onde comprises entre environ 400 nm et 600 nm, est inaccessible pour ces filtres à cause du coefficient d'absorption du silicium amorphe qui est trop important à ces longueurs d'onde. L'intégration des filtres est monolithique, c'est-à-dire réalisée directement sur le capteur par des étapes de dépôt et de gravure à la suite des étapes de back-end du capteur.

Ce type de dispositif de filtrage présente deux inconvénients :

- le nombre d'étapes de gravure à effectuer a ugmente avec le nom bre de filtres souhaités, quel que soit le procédé de réalisation envisagé pour cette structure en escalier ;

- le procédé de réalisation le plus économe en nombre d'étapes de gravure (N étapes de gravure pour 2 ^N filtres) consiste à effectuer des gravures partielles successives dans une même couche. Or, dans un procédé de fabrication collective (à l'échelle du wafer), les étapes de dépôt et de gravure partielle sont toujours affectées d'un certain degré de non-uniformité sur la surface du wafer dont le diamètre est égal à 200 mm ou 300 mm. La longueur d'onde centrale des réponses spectrales des filtres est très sensible à l'épaisseur de la cavité. Le document WO 2013/064511 Al précise qu'une maîtrise de l'épaisseur de ± 2% est indispensable. Ce type de dispositif de filtrage n'est donc pas idéal pour une industrialisation nécessitant une fabrication collective des filtres, notamment car les erreurs induites par les étapes de gravure successives peuvent se cumuler.

Le document US 7 759 679 B2 décrit un dispositif de filtrage dans lequel l'accordabilité en longueur d'onde des filtres est réalisée en faisant varier l'indice de réfraction effectif du milieu se trouvant entre les deux couches semi-réflectrices de la cavité, l'épaisseur de ce milieu étant constante dans tous les filtres. Pour cela, des nanostructures sont gravées da ns une couche à base d'un premier matériau diélectrique. Les zones gravées sont remplies par un second matériau diélectrique dont l'indice de réfraction est par exemple inférieur à celui du premier matériau diélectrique, et un polissage mécano-chimique (CMP) est effectué pour planariser la couche comportant les nanostructures. La lumière qui traverse ces nanostructures voit un indice de réfraction moyen, ou indice de réfraction effectif, dont la valeur est comprise entre celles des indices de réfraction des deux matériaux diélectriques car les dimensions latérales des nanostructures sont plus petites que les longueurs d'onde destinées à être transmises par le filtre. A partir d'un seul masque, il est possible de faire varier les dimensions de ces nanostructures dans le plan de la couche, et donc de faire varier l'indice de réfraction effectif le long de cette couche structurée dans une gamme comprise entre l'indice de réfraction du second matériau diélectrique et l'indice de réfraction du premier matériau diélectrique. Tous les filtres souhaités au sein de la couche structurée peuvent donc être réalisés avec la mise en œuvre d'une seule étape de lithographie et de gravure. Le procédé de réalisation de ce dispositif de filtrage ne comporte pas de gravure partielle et ne présente donc pas les inconvénients liés à la réalisation de filtres « en escalier ».

Cependant, le domaine spectral accessible pour un tel dispositif de filtrage est limité par l'écart entre les indices de réfraction des matériaux utilisés pour réaliser la couche structurée. Or, dans les domaines visible et proche infrarouge, il n'existe pas de très grands écarts d'indice entre les différents matériaux connus pouvant être utilisés. Ainsi, pour l'ordre 1 des cavités Fabry-Perot, il est possible d'accorder les filtres entre 450 nm et 680 nm seulement, en utilisant du Si0 ₂ (indice de réfaction égal à 1,47) comme matériau de bas indice et permettant de réaliser un filtre dont la réponse spectrale est centrée à 450 nm lorsque ce filtre ne comporte que du Si0 ₂ , et du Ti0 ₂ (indice de réfraction égal à 2,25) comme matériau de haut indice et permettant de réaliser un filtre dont la réponse spectrale est centrée à 680 nm lorsque ce filtre ne comporte que du Ti0 ₂ . Un tel dispositif de filtrage ne permet donc pas de réaliser un filtrage multispectral sur l'ensemble des domaines visible et proche infrarouge simultanément.

Le document US 2011/0290982 Al décrit un dispositif de filtrage dans lequel le même principe de structuration est utilisé pour accorder les filtres par l'indice de réfraction effectif de la couche de matériaux se trouvant entre les couches semi- réflectrices. Une meilleure sélectivité, et notamment une meilleure réjection des filtres, est obtenue grâce à l'utilisation de deux cavités Fabry-Perot superposées l'une sur l'autre pour chacun des filtres. Pour faciliter la réalisation des motifs dans le cas où les nanostructures sont petites par rapport à la résolution accessible en lithographie, il est proposé dans ce document de réaliser, à la place de motifs très fins avec une gravure dans toute l'épaisseur de la couche structurée, des motifs plus larges mais sur une profondeur plus faible de façon à obtenir le même indice effectif. Les proportions en volume des deux matériaux sont dans ce cas les mêmes que pour une gravure à travers toute l'épaisseur du matériau pour les motifs très fins. L'épaisseur physique de la cavité, définie par la distance entre les couches semi-réflectrices correspondant à des couches métalliques, reste également constante.

Comme pour le document US 7 759 679 B2, la gamme spectrale accessible avec ce type de dispositif est limitée par l'écart d'indice entre les deux matériaux diélectriques utilisés. De plus, lorsque des nanostructures sont réalisées à travers une partie seulement de l'épaisseur de la couche, il est nécessaire, pour atteindre les mêmes gammes de longueurs d'onde, de réaliser deux couches nanostructurées l'une sur l'autre, à l'intérieur de chacune des cavités Fabry-Perot. Cela augmente la complexité et le coût de réalisation du dispositif de filtrage car chaque couche nanostructurée nécessite une étape de lithographie à haute résolution. Par ailleurs, la gravure de la seconde couche nanostructurée peut dégrader, par surgravure, la première couche nanostructurée avec un tel procédé.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de filtrage optique résolvant au moins en partie les problèmes des dispositifs de filtrage de l'art antérieur exposés ci-dessus.

Pour cela, la présente invention propose un dispositif de filtrage optique comportant au moins des premier et deuxième filtres interférentiels comprenant chacun au moins une première cavité Fabry-Perot formée par des première et deuxième couches semi-réflectrices entre lesquelles au moins une première couche structurée est disposée, dans lequel : - la première couche structurée appartient conjointement aux premier et deuxième filtres interférentiels, a une épaisseur sensiblement constante, est sensiblement plane et comporte des premières portions d'au moins deux matériaux, diélectriques ou semi-conducteurs, d'indices de réfraction différents disposées, dans chacune des premières cavités Fabry-Perot et dans un plan parallèle à la première couche semi-réflectrice, les unes à côté des autres de manière alternée ;

- la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel comporte au moins un premier espaceur disposé entre l'une des première et deuxième couches semi-réflectrices et la première couche structurée tel qu'une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel soit supérieure à une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel ;

et dans lequel les premier et deuxième filtres interférentiels sont réalisés selon une première configuration et/ou une deuxième configuration telles que :

- selon la première configuration, le dispositif comporte en outre une deuxième couche structurée disposée entre les première et deuxième couches semi- réflectrices, appartenant conjointement aux premier et deuxième filtres interférentiels, ayant une épaisseur sensiblement constante, étant sensiblement plane et comportant des deuxièmes portions des deux matériaux d'indices de réfraction différents disposées, dans chacune des premières cavités Fabry-Perot et dans le plan parallèle à la première couche semi-réflectrice, les unes à côté des autres de manière alternée ;

- selon la deuxième configuration, les premier et deuxième filtres interférentiels comportent chacun au moins une deuxième cavité Fabry-Perot superposée à la première cavité Fabry-Perot et formée par la première et une troisième couches semi-réflectrices entre lesquelles au moins une troisième couche structurée est disposée, la troisième couche structurée appartenant conjointement aux premier et deuxième filtres interférentiels, ayant une épaisseur sensiblement constante, étant sensiblement plane et comportant des troisièmes portions des deux matériaux d'indices de réfraction différents disposées, dans chacune des deuxièmes cavités Fabry-Perot et dans le plan parallèle à la première couche semi-réflectrice, les unes à côté des autres de manière alternée, la deuxième cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel comportant en outre au moins un deuxième espaceur disposé entre la troisième couche semi-réflectrice et la troisième couche structurée tel qu'une distance entre les première et troisième couches semi-réflectrices de la deuxième cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel soit supérieure à une distance entre les première et troisième couches semi-réflectrices de la deuxième cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel.

Il est également décrit un dispositif de filtrage optique comportant au moins des premier et deuxième filtres interférentiels comprenant chacun au moins une première cavité Fabry-Perot formée par des première et deuxième couches semi- réflectrices entre lesquelles au moins une première couche structurée est disposée, dans lequel :

- la première couche structurée est commune aux premier et deuxième filtres interférentiels,

- la première couche structurée a une épaisseur sensiblement constante,

- la première couche structurée comporte au moins deux matériaux d'indices de réfraction différents inclus dans chacune des premières cavités Fabry-Perot, et

- la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel comporte au moins un premier espaceur disposé entre l'une des première et deuxième couches semi-réflectrices et la première couche structurée tel qu'une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel soit supérieure à une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel.

L'expression « couche structurée » désigne le fait que la couche comporte des portions des deux matériaux d'indices de réfraction différents qui forment des structurations, ou motifs, au sein de la couche. Dans une telle couche structurée, des portions du premier des deux matériaux et des portions du deuxième des deux matériaux sont disposées, dans un plan parallèle aux faces principales de cette couche (plan qui est également perpendiculaire à la direction d'empilement des couches du dispositif), les unes à côté des autres de manière alternée, c'est-à-dire telles qu'une portion du premier des deux matériaux soit disposée entre au moins deux portions du deuxième des deux matériaux et qu'une portion du deuxième des deux matériaux soit disposée entre au moins deux portions du premier des deux matériaux. De telles structurations ne correspondent pas à des rugosités ni à une superposition de couches de ces deux matériaux. De telles structurations peuvent être vues comme des structures transversales, ou verticales, disposées les unes à côté des autres dans le plan parallèle aux faces principales de la couche structurée.

Un tel dispositif de filtrage optique propose donc la réalisation de plusieurs filtres interférentiels à cavités Fabry-Perot dont les longueurs d'onde centrales sont définies par plusieurs paramètres liés à la couche structurée (les valeurs des indices de réfraction des deux matériaux utilisés, les paramètres, tels que la forme et les dimensions, des motifs formés par les deux matériaux, l'épaisseur de la couche structurée) mais aussi, pour le ou les deuxièmes filtres interférentiels, par plusieurs paramètres liés à l'espaceur présent dans la ou les cavités Fabry-Perot du ou des deuxièmes filtres interférentiels (indice de réfraction du matériau de l'espaceur, son épaisseur, etc.).

Ainsi, par rapport aux dispositifs de filtrage de l'art antérieur faisant appel uniquement à une couche structurée d'épaisseur constante, le dispositif de filtrage optique selon l'invention est adapté pour réaliser un filtrage dans une gamme de longueurs d'onde plus étendue, pouvant couvrir par exemple le domaine visible et le proche infrarouge, et notamment qui n'est pas limitée par la nature des matériaux servant à la réalisation de la couche structurée, grâce à la présence de l'espaceur dans le ou les deuxièmes filtres interférentiels.

Par rapport à un dispositif de filtrage optique en escalier, le dispositif de filtrage optique selon l'invention peut être réalisé avec un nombre d'étapes de gravure bien inférieur, sans faire appel à des étapes de gravure partielle. Le dispositif de filtrage optique selon l'invention est donc bien adapté pour une fabrication collective des filtres à l'échelle du substrat, ou wafer, sans erreurs induites par des étapes de gravure partielle successives.

Le dispositif de filtrage optique selon l'invention comporte également une structure adaptée pour une intégration sur un capteur, par exemple un capteur d'images de type CMOS, permettant une capture en temps réel dans toute la gamme des réponses spectrales des filtres interférentiels du dispositif de filtrage optique.

Chacun des filtres interférentiels peut transmettre une seule bande spectrale (chaque filtre interférentiel étant donc de type passe-bande) par exemple dans la gamme complète du domaine visible et proche infrarouge, facilitant ainsi le traitement des images capturées via un capteur muni d'un tel dispositif de filtrage optique.

Le dispositif de filtrage optique peut couvrir uniquement le domaine visible, par exemple lorsque les matériaux pouvant être utilisés pour former la couche structurée ont des indices de réfraction de valeurs proches. Dans une autre configuration, le dispositif de filtrage optique peut couvrir au moins une partie du domaine visible et/ou au moins une partie du domaine infrarouge (proche infrarouge et/ou infrarouge moyen et/ou infrarouge lointain) et/ou au moins une partie du domaine UV. Le ou les deuxièmes filtres interférentiels peuvent notamment réaliser un filtrage dans le domaine infrarouge, le ou les premiers filtres interférentiels pouvant être dédiés au domaine visible et/ou UV.

Les cavités Fabry-Perot peuvent être disposées sur un substrat transparent, par exemple en verre. Un tel substrat transparent peut permettre une intégration du dispositif de filtrage optique sur un capteur, par exemple par report sur un substrat de silicium.

Le dispositif de filtrage optique peut comporter une seule couche structurée commune aux premières cavités Fabry-Perot de tous les filtres interférentiels du dispositif et située à l'intérieur des premières cavités Fabry-Perot. Une telle configuration est avantageuse car l'utilisation d'une seule couche structurée par cavité Fabry-Perot simplifie et réduit le coût de la réalisation par rapport à des cavités Fabry-Perot comportant plusieurs couches structurées superposées, et permet également d'éviter une éventuelle dégradation de la couche structurée inférieure lors de la réalisation de la couche structurée supérieure. De plus, la présence de l'espaceur dans le ou les deuxièmes filtres interférentiels permet au dispositif de filtrage optique de couvrir une gamme spectrale au moins aussi étendue que celle couverte par un dispositif de filtrage ne comportant pas d'espaceur mais faisant appel à une ou plusieurs couches structurées superposées.

Le dispositif selon l'invention combine judicieusement plusieurs couches structurées avec un ou plusieurs espaceurs au sein d'un même filtre interférentiel.

Lorsque le dispositif est réalisé selon la première configuration, c'est-à- dire lorsque deux couches structurées distinctes sont utilisées au sein d'une même cavité Fabry-Perot, cela permet de faciliter la réalisation du dispositif, notamment les étapes de lithographie devant être mise en œuvre pour réaliser les couches structurées, par rapport à un dispositif qui comporterait des filtres interférentiels réalisant un filtrage similaire mais qui comporteraient une seule couche structurée. En effet, en répartissant les structurations dans deux couches structurées superposées, les contraintes de réalisation de ces structurations sont plus faibles que lorsque les structurations doivent être réalisées dans une unique couche structurée, pour une gamme de spectres donnée. De plus, cette superposition de couches structurées permet de réaliser, pour une surface d'occupation donnée, un plus grand nombre de filtres interférentiels, et permet donc d'obtenir un plus grand nombre de pics de transmission dans le spectre de filtrage du dispositif.

Lorsque le dispositif est réalisé selon la deuxième configuration, c'est-à- dire lorsque deux cavités Fabry-Perot superposées sont utilisées pour former un filtre interférentiel, les niveaux des pics de transmission du spectre de filtrage du dispositif sont plus homogènes les uns par rapport aux autres, par rapport à un dispositif de filtrage ne faisant appel qu'à une seule cavité Fabry-Perot par filtre interférentiel. Cette deuxième configuration ne correspond pas à une simple superposition de plusieurs cavités

Fabry-Perot. En effet, dans cette deuxième configuration, le deuxième espaceur présent dans la deuxième cavité du deuxième filtre est judicieusement disposé sous la troisième couche structurée et est agencé tel qu'il forme une surface plane avec les éléments autour de lui afin que la troisième couche structurée puisse être réalisée sur cette surface plane. La planéité de la troisième couche structurée se retrouve pour la couche semi- réflectrice commune aux deux cavités superposées et permet donc de réaliser ensuite la première cavité au-dessus de la deuxième cavité, là encore en partant d'une surface plane pour la réalisation de la première couche structurée.

L'espaceur peut être disposé sur ou sous la couche structurée.

La première couche structurée est avantageusement continue d'une cavité Fabry-Perot à l'autre. Autrement dit, les faces principales des parties de la couche structurée disposées dans les différentes cavités sont disposées dans deux plans uniquement.

Les réponses spectrales des filtres interférentiels peuvent couvrir une grande bande spectrale sensiblement continue (chaque filtre interférentiel pouvant former un filtre passe-bande laissant passer une gamme de longueurs d'onde adjacente à une gamme de longueurs d'onde que laisse passer un autre filtre adjacent) ou plusieurs bandes spectrales distinctes non nécessairement adjacentes.

Les deux matériaux d'indices de réfraction différents peuvent correspondre à des matériaux diélectriques et/ou semi-conducteurs. Cela permet d'obtenir une meilleure sélectivité spectrale par rapport aux dispositifs de filtrage faisant appel aux plasmons via l'utilisation de couches métalliques. De même, le premier espaceur peut comporter au moins un matériau diélectrique ou semi-conducteur.

La première couche structurée peut comporter des motifs périodiques formés par des portions d'un deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents disposées dans un premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents.

La première couche structurée et/ou la deuxième couche structurée et/ou la troisième couche structurée peuvent comporter des motifs périodiques formés respectivement par les premières et/ou deuxièmes et/ou troisièmes portions d'un deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents disposées dans une couche d'un premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents formée respectivement des premières et/ou deuxièmes et/ou troisièmes portions du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents. Dans chacune des premières et/ou deuxièmes cavités Fabry-Perot, des valeurs de dimensions (dimensions dans un plan principal de la couche structurée) et d'une période des motifs périodiques peuvent être inférieures à une valeur d'une longueur d'onde centrale d'une réponse spectrale respectivement de ladite première et/ou deuxième cavité Fabry-Perot à l'ordre 1.

Les motifs périodiques peuvent former, dans un plan principal de la première couche structurée, des structures bidimensionnelles, par exemple des plots de forme rectangulaire ou carrée. Les motifs périodiques sont dans ce cas bien adaptés pour réaliser un filtrage d'une lumière non polarisée ou d'une lumière comportant deux polarisations.

En variante, les motifs périodiques peuvent former, dans le plan principal de la première couche structurée, des structures unidimensionnelles, par exemple des fentes s'étendant selon une seule direction. Les motifs périodiques sont dans ce cas bien adaptés pour réaliser un filtrage d'une lumière comportant une seule polarisation.

De manière avantageuse, les premières et/ou deuxièmes et/ou troisièmes portions du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents peuvent être formées dans toute l'épaisseur respectivement de la première couche structurée et/ou de la deuxième couche structurée et/ou de la troisième couche structurée.

Il est toutefois possible que les portions du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents soient formées dans une partie seulement de l'épaisseur de la première couche structurée. Il en est de même pour les deuxième et troisième couches structurées. Dans ce cas, la présence de l'espaceur dans le ou les deuxièmes filtres interférentiels permet de couvrir une grande bande spectrale sans avoir à faire appel nécessairement à deux couches structurées superposées au sein des cavités Fabry-Perot.

Le dispositif de filtrage optique peut comporter en outre au moins une première couche d'arrêt de gravure disposée au moins entre l'une des première et deuxième couches semi-réflectrices et la première couche structurée de la première cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel. Cette couche d'arrêt de gravure peut permettre notamment de protéger la couche structurée lors de la réalisation de l'espaceur qui peut impliquer une étape de gravure de matériau présent sur le ou les premiers filtres interférentiels. Cette couche d'arrêt de gravure peut avoir une sélectivité de gravure importante par rapport à celle du matériau formant l'espaceur. Une seule couche d'arrêt de gravure peut être suffisante pour garantir l'intégrité de la couche structurée commune à l'ensemble des filtres. Il est possible que cette couche d'arrêt de gravure soit présente également au niveau du ou des deuxièmes filtres interférentiels, ce qui simplifie la réalisation de cette couche d'arrêt de gravure sans engendrer de perturbation dans les filtrages réalisés.

Le premier filtre interférentiel et/ou le deuxième filtre interférentiel peut comporter au moins une deuxième cavité Fabry-Perot superposée à la première cavité Fabry-Perot. Par rapport à un filtre interférentiel comportant une seule cavité Fabry-Perot, la superposition de deux cavités Fabry-Perot, avantageusement identiques l'une par rapport à l'autre, permet d'obtenir une meilleure réjection du filtre et une réponse spectrale dont les flancs présentent une pente plus importante, et donc gamme de longueurs d'onde transmises plus précise. En outre, cette configuration permet d'avoir une plus grande uniformité, en termes de transmission maximale, des réponses spectrales des filtres interférentiels sur toute la gamme de longueurs d'onde visée.

Dans cette configuration, l'une des deux couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot peut également former l'une des deux couches semi- réflectrices de la deuxième cavité Fabry-Perot.

Lorsque le deuxième filtre interférentiel comporte une deuxième cavité Fabry-Perot, ladite deuxième cavité Fabry-Perot peut comporter au moins un deuxième espaceur disposé entre une troisième couche semi-réflectrice et une deuxième couche structurée de ladite deuxième cavité Fabry-Perot.

Le deuxième espaceur peut comporter au moins un matériau diélectrique ou semi-conducteur. Le premier espaceur et la première couche d'arrêt de gravure peuvent être disposés entre la première couche structurée et la deuxième couche semi-réflectrice, et :

- selon la première configuration, une deuxième couche d'arrêt de gravure peut être disposée entre les première et deuxième couches structurées ;

- selon la deuxième configuration, une troisième couche d'arrêt de gravure peut être disposée entre la troisième couche structurée et la troisième couche semi-réflectrice.

Le dispositif de filtrage optique peut comporter en outre au moins une portion de matériau absorbant vis-à-vis de longueurs d'onde de valeurs inférieures à celle d'une longueur d'onde centrale d'une réponse spectrale de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel, par exemple du silicium amorphe ou polycristallin, disposée sur ou dans la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel. Cette portion de matériau permet dans ce cas d'absorber certaines longueurs d'onde transmises à l'ordre 2 (ou aux ordres supérieurs à 2) de la cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel.

Le premier espaceur et/ou le deuxième espaceur peut comporter du silicium amorphe ou polycristallin, ce qui leur permet de jouer également le rôle de matériau absorbant comme décrit ci-dessus.

Le dispositif de filtrage optique peut comporter plusieurs premiers filtres interférentiels disposés les uns à côté des autres et dans lesquels des proportions en volume des deux matériaux d'indices de réfraction différents l'un par rapport à l'autre dans la première couche structurée et/ou la deuxième couche structurée et/ou la troisième couche structurée peuvent être différentes d'un premier filtre interférentiel à l'autre, et/ou peut comporter plusieurs deuxièmes filtres interférentiels disposés les uns à côté des autres et dans lesquels des proportions en volume des deux matériaux d'indices de réfraction différents l'un par rapport à l'autre dans la première couche structurée et/ou la deuxième couche structurée et/ou la troisième couche structurée peuvent être différentes d'un deuxième filtre interférentiel à l'autre. Les proportions en volume des deux matériaux d'indices de réfraction différents l'un par rapport à l'autre dans le ou les deuxièmes filtres interférentiels peuvent être différentes des proportions en volume des deux matériaux d'indices de réfraction différents l'un par rapport à l'autre dans le ou les premiers filtres interférentiels.

Il est par exemple possible d'avoir plusieurs premiers filtres interférentiels adaptés pour réaliser un filtrage dans le domaine visible, et un ou plusieurs deuxièmes filtres interférentiels adaptés pour réaliser un filtrage dans le domaine infrarouge. Il est possible de réaliser au moins un premier filtre interférentiel adapté pour réaliser un filtrage dans le domaine visible et au moins un deuxième filtre interférentiel adapté pour réaliser un filtrage dans le domaine infrarouge, dans lesquels les proportions en volume des deux matériaux d'indices de réfraction différents l'un par rapport à l'autre sont similaires dans les premier et deuxième filtres interférentiels, le ou les espaceurs seuls présents dans le deuxième filtre permettant de centrer le deuxième filtre sur une longueur d'onde différente de celle sur laquelle le premier filtre est centré.

Le dispositif de filtrage optique peut comporter un nombre total de filtres interférentiels compris entre 5 et 15, ou entre 5 et 10. Un tel dispositif de filtrage optique peut être intégré au sein d'une caméra hyperspectrale.

Les filtres interférentiels du dispositif de filtrage optique peuvent former une matrice de filtres interférentiels.

Chaque couche semi-réflectrice peut comporter au moins un matériau métallique.

L'invention concerne également un capteur d'images comportant au moins un dispositif de filtrage optique tel que défini précédemment, dans lequel chacun des premier et deuxième filtres interférentiels du dispositif de filtrage optique est disposé au niveau d'un ou de plusieurs pixels adjacents du capteur d'images.

L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif de filtrage optique comportant au moins des premier et deuxième filtres interférentiels comprenant chacun au moins une première cavité Fabry-Perot, comportant au moins les étapes suivantes : - réalisation d'une première couche semi-réflectrice des premières cavités Fabry-Perot ;

- réalisation, sur la première couche semi-réflectrice, d'une première couche structurée appartenant conjointement aux premier et deuxième filtres interférentiels, ayant une épaisseur sensiblement constante, étant sensiblement plane et comportant des premières portions d'au moins deux matériaux, diélectriques ou semiconducteurs, d'indices de réfraction différents destinées à être disposées, dans chacune des premières cavités Fabry-Perot et dans un plan parallèle à la première couche semi- réflectrice, les unes à côté des autres de manière alternée ;

- réalisation d'au moins un premier espaceur au niveau d'une région de la première couche structurée destinée à faire partie de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel ;

- réalisation d'une deuxième couche semi-réflectrice des premières cavités Fabry-Perot ;

une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel étant supérieure à une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel,

et dans lequel les premier et deuxième filtres interférentiels sont réalisés selon une première configuration et/ou une deuxième configuration telles que :

- selon la première configuration, le procédé comporte en outre, entre la réalisation de la première couche structurée et la réalisation du premier espaceur, la réalisation d'une deuxième couche structurée destinée à être disposée entre les première et deuxième couches semi-réflectrices, appartenant conjointement aux premier et deuxième filtres interférentiels, ayant une épaisseur sensiblement constante, étant sensiblement plane et comportant des deuxièmes portions des deux matériaux d'indices de réfraction différents disposées, dans chacune des premières cavités Fabry-Perot et dans le plan parallèle à la première couche semi-réflectrice, les unes à côté des autres de manière alternée ; - selon la deuxième configuration, le procédé comporte en outre, avant la réalisation de la première couche semi-réflectrice, la réalisation d'au moins une deuxième cavité Fabry-Perot de chacun des premier et deuxième filtres interférentiels, superposée à la première cavité Fabry-Perot et formée par la première et une troisième couches semi-réflectrices entre lesquelles au moins une troisième couche structurée est réalisée, la troisième couche structurée appartenant conjointement aux premier et deuxième filtres interférentiels, ayant une épaisseur sensiblement constante, étant sensiblement plane et comportant des troisièmes portions des deux matériaux d'indices de réfraction différents disposées, dans chacune des deuxièmes cavités Fabry-Perot et dans le plan parallèle à la première couche semi-réflectrice, les unes à côté des autres de manière alternée, la deuxième cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel comportant en outre au moins un deuxième espaceur disposé entre la troisième couche semi-réflectrice et la troisième couche structurée tel qu'une distance entre les première et troisième couches semi-réflectrices de la deuxième cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel soit supérieure à une distance entre les première et troisième couches semi-réflectrices de la deuxième cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel.

Il est également décrit un procédé de réalisation d'un dispositif de filtrage optique comportant au moins des premier et deuxième filtres interférentiels comprenant chacun au moins une première cavité Fabry-Perot, comportant au moins les étapes suivantes :

- réalisation d'une première couche semi-réflectrice des premières cavités Fabry-Perot ;

- réalisation, sur la première couche semi-réflectrice, d'une première couche structurée comportant au moins deux matériaux d'indices de réfraction différents destinés à être inclus dans chacune des premières cavités Fabry-Perot, la première couche structurée étant commune aux premier et deuxième filtres interférentiels et ayant une épaisseur sensiblement constante ;

- réalisation d'au moins un premier espaceur au niveau d'une région de la première couche structurée destinée à faire partie de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel ; - réalisation d'une deuxième couche semi-réflectrice des premières cavités Fabry-Perot ;

une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel étant supérieure à une distance entre les première et deuxième couches semi-réflectrices de la première cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel.

Ce procédé permet de réaliser simultanément plusieurs filtres interférentiels multicouches à cavités Fabry-Perot, par exemple disposés en matrice, dont les longueurs d'onde de résonance couvrent une gamme spectrale non limitée par les indices des matériaux utilisés. Ce procédé a pour avantage de comporter peu d'étapes délicates, et le nombre total d'étapes mises en œuvre reste faible. Ce procédé peut comporter seulement deux étapes de lithographie dont une à haute définition (pour la réalisation de la couche structurée), pour réaliser au moins deux filtres dont les réponses spectrales peuvent être réparties dans le domaine complet visible et proche infrarouge. Par simple modification du masque utilisé pour la lithographie de la couche à structurer, ce procédé permet de réaliser davantage de filtres positionnés à des longueurs d'onde intermédiaires, par exemple plus de 11 filtres interférentiels.

Ce procédé peut comporter des étapes mises en œuvre en technologie couches minces.

La réalisation de la première couche structurée peut comporter la mise en œuvre des étapes suivantes :

- dépôt, sur la première couche semi-réflectrice, d'une couche d'un premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents ;

- lithographie et gravure de creux dans la couche du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents, formant les premières portions du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents ;

- dépôt d'une couche d'un deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents dans les creux et sur la couche du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents ; - planarisation de la couche du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents avec arrêt sur la couche du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents, formant les premières portions du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents.

La réalisation du premier espaceur peut comporter la mise en œuvre des étapes suivantes :

- dépôt d'une première couche d'arrêt de gravure sur la première couche structurée ou, lorsque les premier et deuxième filtres interférentiels sont réalisés selon la première configuration, sur la deuxième couche structurée ;

- dépôt, sur la première couche d'arrêt de gravure, d'une couche de matériau destinée à former le premier espaceur ;

- lithographie et gravure de la couche de matériau destinée à former le premier espaceur telles qu'une portion restante de ladite couche de matériau forme le premier espaceur.

Le procédé peut comporter en outre, préalablement à la réalisation de la première couche semi-réflectrice, la réalisation de deuxièmes cavités Fabry-Perot superposées aux premières cavités Fabry-Perot.

Dans ce cas, lorsque les premier et deuxième filtres interférentiels sont réalisés selon la deuxième configuration, la réalisation des deuxièmes cavités Fabry-Perot peut comporter la mise en œuvre des étapes suivantes :

- réalisation, au niveau d'une première région d'un substrat sur laquelle le premier filtre interférentiel est destiné à être réalisé, d'un relief dont une épaisseur est sensiblement égale à celle du deuxième espaceur destiné à être réalisé ;

- dépôt de la troisième couche semi-réflectrice sur le relief et sur une deuxième région du substrat sur laquelle le deuxième filtre interférentiel est destiné à être réalisé ;

- réalisation du deuxième espaceur sur une partie de la troisième couche semi-réflectrice destinée à faire partie de la deuxième cavité Fabry-Perot du deuxième filtre interférentiel, le deuxième espaceur et une partie de la troisième couche semi-réflectrice destinée à faire partie de la deuxième cavité Fabry-Perot du premier filtre interférentiel formant une surface supérieure plane ;

- réalisation, sur ladite surface supérieure plane, de la troisième couche structurée ;

et dans lequel la première couche semi-réflectrice peut être ensuite réalisée sur la troisième couche structurée.

Lorsque les premier et deuxième filtres interférentiels sont réalisés selon la première configuration, la réalisation de la deuxième couche structurée peut comporter la mise en œuvre des étapes suivantes :

- dépôt d'une deuxième couche d'arrêt de gravure sur la première couche structurée ;

- dépôt, sur la deuxième couche d'arrêt de gravure, d'une couche d'un premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents ;

- lithographie et gravure de creux dans la couche du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents, formant les deuxièmes portions du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents ;

- dépôt d'une couche du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents dans les creux et sur la couche du premier des deux matériaux d'indices de réfraction différents ;

- planarisation de la couche du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents avec arrêt sur la couche du premier des deux matéria ux d'indices de réfraction différents, formant les deuxièmes portions du deuxième des deux matériaux d'indices de réfraction différents.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux com prise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

- les figures 1 et 2 représentent schématiquement un dispositif de filtrage optique selon des premier et deuxième exemples de réalisation ; - la figure 3 représente schématiquement un dispositif de filtrage optique, objet de la présente invention, selon un premier mode de réalisation ;

- la figure 4 représente les réponses spectrales d'un dispositif de filtrage optique selon le premier exemple de réalisation ;

- les figures 5 à 10 représentent schématiquement des étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif de filtrage optique selon le premier exemple de réalisation ;

- la figure 11 représente schématiquement un dispositif de filtrage optique, objet de la présente invention, selon un deuxième mode de réalisation ;

- la figure 12 représente les réponses spectrales d'un dispositif de filtrage optique, objet de la présente invention, selon le deuxième mode de réalisation ;

- les figures 13 à 17 représentent schématiquement des étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif de filtrage optique, objet de la présente invention, selon le deuxième mode de réalisation ;

- la figure 18 représente schématiquement un capteur d'images, également objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.

Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.

Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un dispositif de filtrage optique 100 selon un premier exemple de réalisation.

Le dispositif 100 comporte un substrat 102 transparent, comportant par exemple du verre. Une première couche antireflet 104 est disposée sur le substrat 102. La première couche antireflet 104 comporte par exemple un matériau diélectrique tel que du SiN. Son épaisseur est par exemple égale à environ 50 nm, ou plus généralement comprise entre environ 10 nm et 70 nm. La valeur de l'épaisseur de la couche 104 est fonction de la gamme spectrale visée par le dispositif 100 et de l'indice de réfraction de la couche 104. Des valeurs différentes, et notamment plus importantes que celles indiquées ci-dessus, peuvent être envisagées car l'effet antireflet est périodique avec l'épaisseur de la couche 104. La couche 104 peut être réalisée sous la forme d'une couche mince. Plusieurs couches transparentes aux longueurs d'onde souhaitées des filtres du dispositif 100, et d'indices de réfraction différents, peuvent être disposées sur le substrat 102, empilées les unes sur les autres, un tel multicouche pouvant former un élément antireflet plus performant qu'une unique couche antireflet. En variante, le dispositif 100 peut ne pas comporter de couche antireflet.

Des filtres interférentiels 106 à cavités Fabry-Perot (six filtres référencés 106.1 - 106.6 sur la figure 1) sont disposés sur la première couche antireflet 104. Les six filtres 106.1 - 106.6 sont tels que les longueurs d'onde centrales des réponses spectrales de ces filtres sont différentes les unes par rapport aux autres, et sont appelées respectivement λιοβ.ι - λιοβ.β. De manière générale, le dispositif 100 peut comporter au moins deux filtres interférentiels 106, et avantageusement entre 5 et 15 filtres 106, ou entre 5 et 10 filtres 106, ou même un nombre plus important encore de filtres 106. Le nombre de filtres 106 que comporte le dispositif 100 dépend du nombre de réponses spectrales distinctes souhaitées dans la gamme spectrale devant être traitée par le dispositif 100. Bien que sur la figure 1, les filtres 106 soient disposés les uns à côté des autres le long de l'axe y, les filtres 106 du dispositif 100 sont généralement disposés sous la forme d'une matrice de filtres.

Ces filtres 106 comportent une première couche semi-réflectrice 108, ou miroir semi-réfléchissant, qui est ici commune à tous les filtres 106. La première couche semi-réflectrice 108 correspond à une couche métallique, comportant par exemple de l'argent et dont l'épaisseur est par exemple égale à environ 44 nm ou plus généralement comprise entre environ 30 nm et 60 nm. La première couche antireflet 104 disposée entre le substrat 102 et la première couche semi-réflectrice 108 permet d'éviter ou de limiter des réflexions lumineuses sur la première couche semi-réflectrice 108.

Les filtres 106 comportent également une couche structurée 110 faisant partie du milieu des filtres 106 se trouvant entre les couches semi-réflectrices des filtres 106. Cette couche structurée 110 est commune à tous les filtres 106 et d'épaisseur eN sensiblement constante pour tous les filtres 106. La couche structurée 110 comporte au moins deux matériaux d'indices de réfraction ne et ΠΗ différents, ici des matériaux diélectriques correspondant à du SiN (indice ΠΗ) et du Si0 ₂ (indice ne), ces deux matériaux étant structurés tels que les différentes régions de la couche structurée 110 présentes dans les différents filtres 106 comportent différentes proportions en volume de ces deux matériaux afin que l'indice de réfraction effectif de la couche structurée 110 varie d'un filtre à l'autre. Le matériau dont l'indice de réfraction ΠΗ est le plus grand est appelé premier matériau, et correspond ici au SiN, et celui dont l'indice de réfraction ne est le plus petit est appelé deuxième matériau, et correspond ici au Si0 ₂ . Les matériaux de la couche structurée 110 sont transparents au moins vis-à-vis des longueurs d'onde destinées à être transmises par les filtres 106. En variante, au moins l'un des premier et deuxième matériaux peut correspondre à un matériau semi-conducteur.

Sur l'exemple de la figure 1, une région 112.1 de la couche structurée 110 faisant partie du filtre 106.1 ne comporte que le deuxième matériau. Une région 112.2 de la couche structurée 110 faisant partie du filtre 106.2 comporte le premier matériau dans lequel des creux 114 sont réalisés dans toute l'épaisseur de la couche structurée 110 et sont remplis par des portions du deuxième matériau, formant ainsi des structurations de la couche structurée 110. Dans l'exemple décrit ici, ces creux 114, et donc les portions du deuxième matériau, ont chacun une section, dans un plan principal de la couche structurée 110, c'est-à-dire une plan parallèle à la face de la couche structurée 110 se trouvant contre la première couche semi-réflectrice 108 (parallèle au plan (X,Y) sur la figure 1), de forme rectangulaire ou carrée. La période de la structuration est inférieure à la valeur de la longueur d'onde centrale de la réponse spectrale du filtre 106.2. Les structurations de la couche structurée 110 peuvent avoir des formes autre que rectangulaire ou carrée, par exemple des formes de rainures ou tranchées réalisées sur toute la longueur ou toute la largeur du filtre. Une région 112.3 de la couche structurée 110 faisant partie du filtre 106.3 ne comporte que le premier matériau. Les filtres 106.4,

106.5 et 106.6 comportent chacun une région 112.4, 112.5 et 112.6 de la couche structurée 110 qui sont ici similaires aux régions 112.1, 112.2 et 112.3 respectivement.

Une couche d'arrêt de gravure 116 est disposée sur la couche structurée

110. Cette couche d'arrêt de gravure 116 comporte un matériau se gravant beaucoup plus lentement que les matériaux de l'espaceur 120 décrit plus loin, par exemple de l'AIN ou du Ti0 ₂ , et qui est transparent vis-à-vis des longueurs d'onde destinées à être transmises par les filtres 106. L'épaisseur de la couche d'arrêt de gravure 116 est par exemple comprise entre environ 5 nm et 10 nm. Cette couche d'arrêt de gravure 116 est présente dans le dispositif de filtrage 100 en raison du procédé de réalisation mis en œuvre et qui est décrit plus loin en liaison avec les figures 5 à 10.

Pour les filtres 106.1 à 106.3, les matériaux transparents se trouvant entre les couches semi-réflectrices de ces filtres correspondent à ceux des régions 112.1 à 112.3 de la couche structurée 110 et à celui de la couche d'arrêt de gravure 116. Ainsi, au niveau de ces filtres 106.1 à 106.3, une deuxième couche semi-réflectrice 118 est disposée directement sur la couche d'arrêt de gravure 116. Ainsi, la lumière incidente aux filtres 106.1 à 106.3 se réfléchit entre les couches semi-réflectrices 108 et 118 dans la couche structurée 110 et la couche d'arrêt de gravure 116. La hauteur, ou l'épaisseur, des cavités Fabry-Perot des filtres 106.1 à 106.3 formées entre les deux couches semi- réflectrices 108 et 118 est égale à la somme de l'épaisseur eN de la couche structurée 110 et de l'épaisseur de la couche d'arrêt de gravure 116.

Pour les filtres 106.4 à 106.6, la deuxième couche semi-réflectrice 118 n'est pas disposée directement sur la couche d'arrêt de gravure 116 mais sur un espaceur 120 correspondant ici à une portion de matériau diélectrique d'indice de réfraction ns et d'épaisseur es, disposé entre la couche d'arrêt de gravure 116 et la deuxième couche semi-réflectrice 118. La hauteur, ou l'épaisseur, des cavités Fabry-Perot des filtres 106.4 à

106.6 formées entre les deux couches semi-réflectrices 108 et 118 est donc différente de celle des filtres 106.1 à 106.3 en raison de la présence de l'espaceur 120, modifiant ainsi les valeurs des longueurs d'onde centrales λιο6.4 à λιο6.6 des réponses spectrales de ces filtres par rapport à celles des longueurs d'onde centrales λιοβ.ι à λιο6.3 des réponses spectrales des filtres 106.1 à 106.3. Cette épaisseur est égale à la somme de l'épaisseur eN de la couche structurée 110, de l'épaisseur de la couche d'arrêt de gravure 116 et de l'épaisseur es de l'espaceur 120. Le matériau de l'espaceur 120 correspond par exemple à l'un des matériaux de la couche structurée, avantageusement celui de plus bas indice ne, ou à un tout autre matériau diélectrique ou semi-conducteur. L'espaceur 120 comporte un matériau transparent vis-à-vis des longueurs d'onde destinées à être transmises par les filtres 106.4 à 106.6. Sur l'exemple de la figure 1, l'espaceur 120 comporte du Si0 ₂ . La lumière incidente aux filtres 106.4 à 106.6 se réfléchit entre les couches semi-réflectrices 108 et 118 dans la couche structurée 110, la couche d'arrêt de gravure 116 et l'espaceur 120.

De manière générale, le dispositif 100 comporte au moins un filtre dont la hauteur, ou l'épaisseur, est différente d'un ou plusieurs autres filtres du dispositif 100 en raison de la présence de l'espaceur 120 dans ce filtre.

Une deuxième couche antireflet 122 est disposée sur la deuxième couche semi-réflectrice 118 au niveau de tous les filtres 106, et permet d'éviter ou de limiter les réflexions lumineuses sur la deuxième couche semi-réflectrice 118. Cette deuxième couche antireflet 122 est par exemple d'épaisseur similaire à celle de la couche 104. Plusieurs deuxièmes couches antireflet 122 peuvent être disposées sur la deuxième couche semi-réflectrice 118.

Ainsi, les valeurs des longueurs d'onde centrales des réponses spectrales des filtres 106 du dispositif 100 sont définies à la fois par la valeur de l'épaisseur des cavités Fabry-Perot des filtres 106 qui diffèrent au sein du dispositif 100, et par la valeur de l'indice effectif du milieu entre les couches semi-réflectrices qui change d'un filtre à l'autre au sein du dispositif 100 grâce à la couche structurée 110.

La valeur de l'épaisseur eN de la couche structurée 110 est définie selon l'équation (1) précédemment décrite (la couche d'arrêt 116 a peu d'influence sur le filtrage réalisé et, pour les calculs réalisés à partir de l'équation (1), elle peut être considérée, en première approximation, comme absente des filtres 106). Ainsi, cette épaisseur eN peut être fixée en considérant les caractéristiques du premier filtre 106.1 dont la longueur d'onde λιοβ.ι a la plus petite valeur parmi celles des longueurs d'onde centrales des réponses spectrales des filtres 106 du dispositif de filtrage 100, c'est-à-dire en fonction des valeurs de λιοβ.ι et de l'indice ne du deuxième matériau qui est le seul présent dans la région 112.1 de la couche structurée 110 du premier filtre 106.1. La valeur de la longueur d'onde λιο6.3, c'est-à-dire la valeur de la plus grande longueur d'onde centrale des réponses spectrales parmi les filtres qui ne comportent pas l'espaceur 120, est fonction de l'épaisseur eN et de l'indice ΠΗ du premier matériau qui est le seul présent dans la région 112.3 de la couche structurée 110 du filtre 106.3. Pour les filtres qui ne comportent pas l'espaceur 120 et qui comportent des régions de la couche structurée 100 comprenant des structurations formées par les premier et deuxième matériaux (le filtre 106.2 sur l'exemple de la figure 1), les dimensions des structurations, correspondant aux dimensions des creux 114, peuvent être calculées comme décrit dans le document US 2011/0290982 Al.

La valeur de l'épaisseur es de l'espaceur 120 est fixée en considérant les caractéristiques du filtre 106.4 dont la longueur d'onde λιο6.4 a la plus petite valeur parmi celles des longueurs d'onde centrales des réponses spectrales des filtres qui comportent l'espaceur 120, c'est-à-dire en fonction des valeurs de λιο6.4 et de l'indice ne du deuxième matériau qui est le seul présent dans la région 112.4 de la couche structurée 110 du filtre 106.4, et aussi en fonction de l'indice de réfraction ns du matériau de l'espaceur 120. L'équation (1) précédemment décrite peut être utilisée pour le calcul de cette épaisseur es, le numérateur de cette équation correspondant à la somme des chemins optiques dans chacune des couches 110 et 120, soit 2nses + 2ΠΒΘΝ (comme précédemment, pour des raisons de simplification des calculs réalisés à partir de l'équation (1), la couche d'arrêt de gravure 116 est considérée, en première approximation, comme absente des filtres 106 en raison du faible impact de cette couche sur les filtrages réalisés). La valeur de la longueur d'onde Xwe.e, c'est-à-dire la valeur de la plus grande longueur d'onde centrale des réponses spectrales parmi les filtres qui comportent l'espaceur 120, est fonction des épaisseurs eN et es et de l'indice ΠΗ du premier matériau qui est le seul présent dans la région 112.6 de la couche structurée 110 du filtre 106.6 (les chemins optiques considérés sont des chemins optiques dans chacune des couches 110 et 120, soit 2nses + 2ΠΗΘΝ). Pour les filtres qui comportent l'espaceur 120 et qui comportent des régions de la couche structurée 100 comprenant des structurations (le filtre 106.5 sur l'exemple de la figure 1), les dimensions des structurations peuvent être calculées comme décrit dans le document US 2011/0290982 Al. Ces dimensions sont généralement supérieures à la valeur de la longueur d'onde centrale de la réponse spectrale du filtre comportant les structurations.

Le design du dispositif 100 peut être tel que λιο6.3 = λιο6.4 de sorte que les plages spectrales couvertes par les deux groupes de filtres (premier groupe de filtres 106.1 - 106.3 qui ne comportent pas l'espaceur 120 et deuxième groupe de filtres 106.4 - 106.6 qui comportent l'espaceur 120) sont contigues et résultent en une seule plage spectrale couvrant un large spectre. Il est toutefois possible que ce ne soit pas le cas.

Les modifications des réponses spectrales induites par la réflexion de Fresnel à l'interface entre la couche structurée 110 et l'espaceur 120, et par la couche d'arrêt de gravure 116 dans les cavités des filtres 106, ne sont en général pas significatives, et peuvent être minimisées ou optimisées à bon escient par des procédés classiques de simulation d'empilements multicouches faisant appel à des logiciels utilisant des algorithmes d'optimisation multicouches basés sur le formalisme d'Abélès telle que la méthode des needles comme décrit par exemple dans le document « Application of the needle optimization technique to the design of optical coatings » et A. V. Tikhonravov et al., Applied Optics, vol. 35, n°28, pages 5493-5508, 1 ^er octobre 1996.

Dans le premier exemple de réalisation précédemment décrit, l'espaceur 120 est disposé entre la deuxième couche semi-réflectrice 118 et la couche structurée 110. En variante, l'espaceur 120 peut être disposé entre la première couche semi-réflectrice 108 et la couche structurée 110, avec dans ce cas un relief préalablement formé sur le substrat 102, comme cela est décrit ultérieurement en liaison avec les figures 11 à 18.

La couche d'arrêt de gravure 116 est présente au moins au niveau des filtres 106 qui ne comportent pas l'espaceur 120. Pour des raisons de simplification de réalisation, la couche d'arrêt de gravure peut être présente au niveau de tous les filtres 106, comme c'est le cas sur l'exemple de la figure 1. La couche d'arrêt de gravure 116 est disposée sur ou sous la couche structurée 110 selon que l'espaceur 120 est disposé sur ou sous la couche structurée 110.

Les couches semi-réflectrices 108 et 118 comportent de préférence au moins un métal. L'indice de réfraction d'un métal est complexe et peut être noté n + ik. Le métal formant les couches semi-réflectrices 108 et 118 est choisi de préférence tel que le rapport k/n soit le plus élevé possible, par exemple au moins égal à environ 10, dans tout le domaine spectral couvert par les filtres interférentiels 106 afin d'obtenir une bonne transmission des longueurs d'onde à l'ordre 1 et une bonne réjection des longueurs d'onde aux ordres supérieurs, et ce qui est le cas de l'argent.

En variante, les filtres 106.4 à 106.6 peuvent comporter plusieurs espaceurs 120 formés d'un ou plusieurs matériaux transparents aux longueurs d'onde destinées à être transmises par les filtres 106.4 - 106.6.

En variante du premier exemple de réalisation, le dispositif 100 peut comporter, en plus des filtres 106.1 à 106.6, d'autres filtres formés à partir des couches semi-réflectrices 108 et 118, de la couche structurée 110, mais qui comportent un ou plusieurs espaceurs tels que la hauteur, ou l'épaisseur, des cavités Fabry-Perot de ces filtres soit différente de celles des filtres 106.1 à 106.6. Le dispositif 100 peut comporter plusieurs groupes de filtres 106 incluant chacun un (ou plusieurs) espaceur d'épaisseur différente et/ou de matériau(x) différent(s). Il est notamment possible que tous les groupes de filtres (chaque groupe de filtres correspondant aux filtres ayant une même épaisseur) comportent un espaceur. La présence d'un espaceur dans tous les filtres 106 peut améliorer l'adhérence lors du dépôt de la deuxième couche semi-réflectrice 118 sur ces espaceurs, par rapport à un dépôt de la deuxième couche semi-réflectrice 118 directement sur la couche d'arrêt de gravure 116.

Dans le premier exemple de réalisation précédemment décrit, les creux 114 sont réalisés à travers toute l'épaisseur de la couche structurée 110. Dans un deuxième exemple de réalisation représenté sur la figure 2, les creux 114 sont réalisés à travers une partie de l'épaisseur de la couche structurée 110. Ainsi, le premier matériau d'indice de réfraction ΠΗ est également présent sous les portions du deuxième matériau d'indice de réfraction ne remplissant les creux 114. Le fait que les creux 114 ne traversent qu'une partie de l'épaisseur de la couche structurée 110 implique que pour obtenir un indice de réfraction effectif donné au niveau d'une région de la couche structurée 110 qui comporte ces creux (correspondant aux régions 112.2 et 112.5 sur la figure 2), les dimensions latérales des creux 114, c'est-à-dire les dimensions dans le plan (X,Y), sont supérieures à celles de creux permettant d'obtenir ce même indice de réfraction effectif mais qui seraient réalisés dans toute l'épaisseur de la couche structurée 110.

Dans les deux exemples de réalisation précédemment décrits, dans chaque groupe de filtres 106, un seul filtre (le filtre 106.2 pour le groupe de filtres ne comportant pas l'espaceur 120, et le filtre 106.5 pour le groupe de filtres comportant l'espaceur 120) comporte des structurations. Il est toutefois possible que dans chaque groupe de filtres, plusieurs filtres, voire tous les filtres, comportent des structurations de différentes dimensions afin d'obtenir des réponses spectrales différentes.

Dans les deux exemples de réalisation précédemment décrits, le dispositif 100 comporte une seule couche structurée 100 commune à tous les filtres 106 et disposée entre les couches semi-réflectrices 108 et 118 de ces filtres 106. La figure 3 représente le dispositif 100 selon un premier mode de réalisation comportant dix filtres 106.1 à 106.10, chacun de ces filtres comportant entre les deux couches semi-réflectrices 108 et 118, deux parties de deux couches structurées 110.1 et 110.2 disposées l'une sur l'autre. Les filtres 106.1 à 106.5 forment le premier groupe de filtres ne comportant pas l'espaceur 120, et les filtres 106.6 à 106.10 forment le deuxième groupe de filtres comportant l'espaceur 120.

Le filtre 106.1 comporte des régions 112.11 et 112.21 des couches structurées 110.1 et 110.2 ne comportant que le deuxième matériau. Le filtre 106.2 comporte une région 112.12 de la première couche structurée 110.1 ne comportant que le deuxième matériau, et une région 112.22 de la deuxième couche structurée 110.2 comportant le premier matériau dans lequel des creux 114.2 sont réalisés à travers toute l'épaisseur de la deuxième couche structurée 110.2 et sont remplis par le deuxième matériau. Le filtre 106.3 comporte des régions 112.13 et 112.23 des couches structurées 110.1 et 110.2 comportant le premier matériau dans lequel des creux 114.1 et 114.2 sont réalisés et remplis par le deuxième matériau. Le filtre 106.4 comporte une région 112.14 de la première couche structurée 110.1 comportant uniquement le premier matériau, et une région 112.24 de la deuxième couche structurée 110.2 comportant le premier matériau dans lequel des creux 114.2 sont réalisés à travers toute l'épaisseur de la deuxième couche structurée 110.2 et sont remplis par le deuxième matériau. Enfin, le filtre 106.5 comporte des régions 112.15 et 112.25 des couches structurées 110.1 et 110.2 ne comportant que le premier matériau. Les régions 112.16 à 112.20 et 112.26 à 112.30 des couches structurées 110.1 et 110.2 dans les filtres 106.6 à 106.10 sont similaires à celles des filtres 106.1 à 106.5.

Une première couche d'arrêt de gravure 116.1 est disposée sur la deuxième couche structurée 110.2. La fonction de cette première couche d'arrêt de gravure 116.1 est similaire à celle précédemment décrite pour la couche d'arrêt de gravure 116.

Une deuxième couche d'arrêt de gravure 116.2 comportant un matériau se gravant beaucoup plus lentement que le premier matériau de la deuxième couche structurée 110.2 est interposée entre les couches structurées 110.1 et 110.2. Cette deuxième couche d'arrêt de gravure 116.2 permet de ne pas endommager la première couche structurée 110.1 lors de la réalisation de la deuxième couche structurée 110.2, plus particulièrement lors de la gravure du premier matériau de la deuxième couche structurée 110.2. Cette deuxième couche d'arrêt de gravure 116.2 comporte par exemple un matériau de nature similaire à celui de la première couche d'arrêt de gravure 116.1, tel que de l'AIN ou du Ti0 ₂ , et qui est transparent vis-à-vis des longueurs d'onde destinées à être transmises par les filtres 106. L'épaisseur de la deuxième couche d'arrêt de gravure 116.2 est par exemple comprise entre environ 2 nm et 10 nm.

Ainsi, l'indice effectif dans les régions des couches structurées 110.1 et

110.2 diffèrent, dans chaque groupe de filtres, d'un filtre à l'autre, ce qui permet de réaliser des filtres présentant des réponses spectrales différentes. La combinaison des régions de plusieurs couches structurées superposées permet donc de réaliser un plus grand nombre de régions d'indice de réfraction effectif différent, étant donné que les dimensions latérales accessibles des structures sont limitées par les possibilités technologiques. En contrepartie, le procédé pour réaliser le dispositif de filtrage selon le premier mode de réalisation est plus complexe que pour la réalisation d'un dispositif de filtrage ne comportant qu'une seule couche structurée comme dans les premier et deuxième exemples de réalisation. Toutefois, cette configuration du dispositif de filtrage avec deux couches structurées superposées permet de faciliter la lithographie réalisée par rapport à celle mise en œuvre lors de la réalisation d'un dispositif de filtrage comportant autant de filtres, avec des plages de filtrage spectrale similaires, mais formés dans une seule couche structurée.

Comme dans le deuxième exemple de réalisation, les creux réalisés dans les couches structurées 110.1 et 110.2 peuvent être réalisés à travers une partie seulement de l'épaisseur de ces couches.

La figure 4 représente des réponses spectrales (c'est-à-dire la valeur du coefficient de transmission T en fonction de la longueur d'onde, en nanomètres sur la figure 4) obtenues pour un dispositif de filtrage 100 comportant une seule couche structurée 110 dans laquelle les structurations sont réalisées dans toute l'épaisseur de la couche structurée 110. Ce dispositif de filtrage comporte six filtres 106 ne comportant pas l'espaceur 120 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 10, 12, 14, 16, 18 et 20, et cinq filtres comportant l'espaceur 120 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 22, 24, 26, 28 et 30.

Le dispositif de filtrage 100 permettant d'obtenir les réponses spectrales représentées sur la figure 4 comporte les éléments suivants :

- substrat 102 en verre ;

- première couche antireflet 104 en SiN et d'épaisseur égale à 50 nm ;

- première couche semi-réflectrice 108 en Ag et d'épaisseur égale à 44 nm ;

- couche structurée 110 d'épaisseur eN égale à 105 nm, dont le deuxième matériau est du Si02, dont le premier matériau est du SiN et comportant des structurations, et donc des creux 114, de forme rectangulaire ;

- espaceur 120 en Si0 ₂ et d'épaisseur es égale à 80 nm ; - deuxième couche semi-réflectrice 118 en Ag et d'épaisseur égale à

50 nm ;

- deuxième couche antireflet 122 en SiN et d'épaisseur égale à 42 nm. Le SiN utilisé dans ce dispositif de filtrage est enrichi en silicium, ce qui lui confère un indice de réfraction relativement élevé, proche de celui du Ti0 ₂ , avec en contrepartie une certaine absorption des basses longueurs d'onde (ce qui n'a pas d'impact dans le cas présent puisque les filtres dont la réponse spectrale se situe dans le bleu comportent peu ou pas de SiN).

Au niveau des filtres comportant l'espaceur 120, la deuxième couche antireflet 122 est recouverte d'une portion de silicium amorphe d'épaisseur par exemple égale à 15 nm. Cette portion de silicium amorphe permet, au niveau des basses longueurs d'onde correspondant approximativement à celles de la couleur bleu, d'atténuer des « rebonds » ou pics secondaires des réponses spectrales des filtres comportant l'espaceur 120 et dont les longueurs d'onde centrales sont les plus grandes. Ces rebonds sont causés par les ordres supérieurs à l'ordre 1 des cavités Fabry-Perot de ces filtres. La portion de silicium amorphe est transparente dans le reste du domaine spectral. Cette portion de silicium amorphe permet également, par interférences constructives, d'augmenter la transmission des filtres au niveau desquels la portion de silicium amorphe est localisée.

Les onze filtres de ce dispositif de filtrage couvrent une bande spectrale comprise entre environ 450 nm et 900 nm. Les longueurs d'onde centrales des réponses spectrales (d'ordre 1) sont uniformément réparties dans cette bande spectrale qui couvre la majeure partie du spectre visible et proche infrarouge. Les six filtres interférentiels ne comportant pas l'espaceur 120 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 10, 12, 14, 16, 18 et 20 couvrent une première partie de cette bande spectrale allant d'environ 450 nm à environ 680 nm. Les cinq filtres interférentiels comportant l'espaceur 120 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 22, 24, 26, 28 et 30 couvrent une deuxième partie de cette bande spectrale allant d'environ 720 nm à environ 900 nm.

Les proportions volumiques relatives de Si0 ₂ et de SiN dans les régions de la couche structurée 110 au sein de ces différents filtres sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Dans ce tableau, les filtres sont identifiés par la valeur de la longueur d'onde centrale de leur réponse spectrale. Les largeurs des plots de SiN dans les régions de la couche structurée 110, les largeurs des espaces entre ces plots, ainsi que la période de ces plots, sont indiquées également dans ce tableau.

Les figures 5 à 10 représentent des étapes d'un procédé de réalisation du dispositif 100 précédemment décrit en liaison avec la figure 1.

La première couche antireflet 104 est tout d'abord déposée sur le substrat 102, puis la première couche semi-réflectrice 108 est déposée sur la première couche antireflet 104. Une couche 124 comportant le premier matériau et d'épaisseur égale à l'épaisseur eN de la couche structurée 110 destinée à être réalisée est ensuite déposée sur la première couche semi-réflectrice 108 (figure 5). De manière avantageuse, préalablement au dépôt de la couche 124, la première couche semi-réflectrice 108 peut être encapsulée par une fine couche de protection (non représentée sur les figures) pour éviter la dégradation du métal de la première couche semi-réflectrice 108 par l'air ou par la gravure de la couche 124 réalisée par la suite.

Des étapes de lithographie et de gravure de la couche 124 sont ensuite mises en œuvre afin de former les creux 114 au niveau des régions de la couche structurée destinées à comporter des structurations, et ainsi supprimer les parties de la couche 124 se trouvant au niveau des régions de la couche structurée 110 destinées à ne pas comporter le premier matériau (figure 6). Lorsque ces creux 114 traversent toute l'épaisseur de la couche 124, comme c'est le cas dans l'exemple décrit ici, la première couche semi-réflectrice 108 sert de couche d'arrêt de gravure lors de la gravure des creux 114.

Comme représenté sur la figure 7, une couche 126 comportant le deuxième matériau et d'épaisseur au moins égale à l'épaisseur eN de la couche structurée 110, et généralement égale à deux ou trois fois l'épaisseur eN pour faciliter la mise en œuvre du polissage suivant, est ensuite déposée sur la structure précédemment réalisée, dans les parties gravées de la couche 124 (c'est-à-dire dans les creux 114 et au niveau des régions de la couche structurée 110 destinées à comporter uniquement le deuxième matériau). Des parties de la couche 126 sont également déposées sur les parties restantes de la couche 124.

Un polissage mécano-chimique (CMP) est ensuite réalisé avec arrêt sur les portions restantes de la couche 124, supprimant ainsi les parties de la couche 126 déposées sur les parties restantes de la couche 124 (figure 8), et formant la couche structurée 110.

Comme représenté sur la figure 9, la couche d'arrêt de gravure 116 est ensuite déposée sur la couche structurée 110, puis une couche 127 comportant le matériau de l'espaceur 120 et d'épaisseur es est déposée sur la couche d'arrêt de gravure 116.

Des étapes de lithographie et de gravure de la couche 127 sont ensuite mises en œuvre afin qu'une portion restante de la couche 127 forme l'espaceur 120 (figure 10). La présence de la couche d'arrêt de gravure 116 au niveau de la ou des parties gravées de la couche 127 évite une sur-gravure dans la couche structurée 110 pendant la gravure de la couche 127.

La deuxième couche semi-réflectrice 118 est ensuite déposée sur l'ensemble de la structure, c'est-à-dire sur l'espaceur 120 et sur la ou les parties de la couche d'arrêt de gravure 116 non recouvertes par l'espaceur 120. Une fine couche d'adhérence (non représentée) peut être déposée sur l'ensemble de la structure, préalablement au dépôt de la deuxième couche semi-réflectrice 118. La deuxième couche antireflet 122 est ensuite déposée sur la deuxième couche semi-réflectrice 118. Le dispositif obtenu correspond au dispositif 100 représenté sur la figure 1.

La figure 11 représente le dispositif de filtrage 100 selon un deuxième mode de réalisation dans lequel chaque filtre interférentiel 106.1 - 106.6 comporte deux cavités Fabry-Perot superposées l'une au-dessus de l'autre.

Le dispositif 100 comporte la première couche antireflet 104 disposée sur le substrat 102. L'épaisseur de la partie de la première couche antireflet 104 formée au niveau du premier groupe de filtres 106.1 - 106.3 ne comportant pas d'espaceur est supérieure à celle de la partie de la première couche antireflet 104 formée au niveau du deuxième groupe de filtres 106.4 - 106.6. Une troisième couche semi-réflectrice 128 est disposée sur la première couche antireflet 104. Au niveau du deuxième groupe de filtres 106.4 - 106.6, un deuxième espaceur 120.2 est réalisé sur la troisième couche semi- réflectrice 128. La première couche antireflet 104 forme ainsi, au niveau d'une première région du substrat 102 sur laquelle le premier groupe de filtres 106.1 - 106.3 est destiné à être réalisé, un relief dont l'épaisseur est sensiblement égale à celle du deuxième espaceur 120.2. La somme des épaisseurs de la troisième couche semi-réflectrice 128 et de la partie de la première couche antireflet 104 au niveau du premier groupe de filtres 106.1 - 106.3 est donc sensiblement égale à celle des épaisseurs du deuxième espaceur 120.2, de la troisième couche semi-réflectrice 128 et de la partie de la première couche antireflet 104 au niveau du deuxième groupe de filtres 106.4 - 106.6. En variante, ce relief pourrait être réalisé en creusant le substrat 102, la première couche antireflet 104 pouvant dans ce cas avoir une épaisseur constante. Une face supérieure de la troisième couche semi-réflectrice 128 au niveau du premier groupe de filtres 106.1 - 106.3 et une face supérieure du deuxième espaceur 120.2 forment une surface plane sur laquelle est disposée une autre couche d'arrêt de gravure 116.3, appelée troisième couche d'arrêt de gravure pour la distinguer de la deuxième couche d'arrêt de gravure 116.2 précédemment décrite en liaison avec la figure 3, dont le rôle est de protéger le deuxième espaceur 120.2.

Le dispositif 100 comporte une autre couche structurée 110.3, appelée troisième couche structurée pour la distinguer de la deuxième couche structurée 110.2 précédemment décrite en liaison avec la figure 3, commune à tous les filtres 106.1 - 106.6. La troisième couche structurée 110.3 comporte les deux matériaux d'indices de réfraction différents et, dans certaines régions, des structurations similaires à celles précédemment décrites en liaison avec la figure 1. La troisième couche structurée 110.3 est ici similaire à la couche structurée 110 précédemment décrite en liaison avec la figure 1.

La première couche semi-réflectrice 108, comportant par exemple un matériau similaire à celui de la troisième couche semi-réflectrice 128, est disposée sur la troisième couche structurée 110.3. Ainsi, pour chacun des filtres 106.1 - 106.6, une deuxième cavité Fabry-Perot est formée entre les deux couches semi-réflectrices 108 et 128. Des premières cavités Fabry-Perot, similaires à celles du dispositif 100 précédemment décrit en liaison avec la figure 1, sont ensuite réalisées sur les deuxièmes cavités Fabry-Perot.

La première couche structurée 110.1 commune à tous les filtres 106.1 - 106.6 est disposée sur la première couche semi-réflectrice 108. La première couche structurée 110.1 est similaire à la troisième couche structurée 110.3.

La première couche d'arrêt de gravure 116.1 est disposée sur la première couche structurée 110.1.

Le premier espaceur 120.1, par exemple similaire au deuxième espaceur 120.2, est disposé sur la première couche d'arrêt de gravure 116.1 au niveau du deuxième groupe de filtres 106.4 - 106.6. La deuxième couche semi-réflectrice 118 est disposée sur le premier espaceur 120.1 et, au niveau du premier groupe de filtres 106.1 - 106.3, sur la première couche d'arrêt de gravure 116.1.

La deuxième couche antireflet 122, par exemple similaire à celle précédemment décrite en liaison avec la figure 1, est disposée sur la deuxième couche semi-réflectrice 118. Au niveau de chacun des filtres 106.1 - 106.6, les deux cavités Fabry- Perot formées peuvent être similaires l'une par rapport à l'autre.

Par rapport aux filtres interférentiels du dispositif 100 selon le premier exemple de réalisation, ceux du dispositif 100 selon le deuxième mode de réalisation présentent une meilleure réjection et une meilleure sélectivité.

Du fait que la réalisation de chacune des couches structurées 110.1 et

110.3 nécessite la mise en œuvre d'une étape de planarisation par exemple par CMP, chaque couche structurée 110.1 et 110.3 est réalisée sur une face plane (la face supérieure de la troisième couche d'arrêt de gravure 116.3 pour la troisième couche structurée 110.3 et la face supérieure de la première couche semi-réflectrice 108 pour la première couche structurée 110.1). Pour cela, le deuxième espaceur 120.2 est disposé sous la troisième couche structurée 110.3. Ainsi, après la réalisation des deuxièmes cavités Fabry-Perot des filtres 106.1 - 106.6, la surface sur laquelle les premières cavités Fabry-Perot des filtres 106.1 - 106.6 sont réalisées est plane.

La figure 12 représente les réponses spectrales obtenues pour un dispositif de filtrage similaire à celui décrit en liaison avec la figure 11, c'est-à-dire comportant deux couches structurées 110.1 et 110.3 dans lesquelles les structurations sont réalisées à travers toute l'épaisseur et formant, pour chaque filtre, deux cavités Fabry-Perot superposées l'une au-dessus de l'autre. Ce dispositif de filtrage comporte six filtres interférentiels ne comportant pas les espaceurs 120.1 et 120.2 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 40, 42, 44, 46, 48 et 50, et cinq filtres interférentiels comportant les espaceurs 120.1 et 120.2 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 52, 54, 56, 58 et 60.

Le dispositif de filtrage 100 permettant d'obtenir les réponses spectrales représentées sur la figure 12 comporte les éléments suivants :

- substrat 102 en verre ; - première couche antireflet 104 en SiN et d'épaisseur égale à 20 nm au niveau des cinq filtres comportant les espaceurs, et d'épaisseur égale à 100 nm au niveau des six filtres ne comportant pas les espaceurs ;

- troisième couche semi-réflectrice 128 en Ag et d'épaisseur égale à 27 nm ;

- deuxième espaceur 120.2 en Si0 ₂ et d'épaisseur égale à

80 nm ;

- troisième couche structurée 110.3 d'épaisseur eN égale à 105 nm, dont le deuxième matériau est du Si0 ₂ , dont le premier matériau est du SiN et comportant des creux 114 de forme rectangulaires ;

- première couche semi-réflectrice 108 en Ag et d'épaisseur égale à

61 nm ;

- première couche structurée 110.1 d'épaisseur eN égale à 105 nm, dont le deuxième matériau est du Si0 ₂ , dont le premier matériau est du SiN et comportant des creux 114 de forme rectangulaires ;

- premier espaceur 120.1 en Si0 ₂ et d'épaisseur es égale à

80 nm ;

- deuxième couche semi-réflectrice 118 en Ag et d'épaisseur égale à

27 nm ;

- deuxième couche antireflet 122 en SiN et d'épaisseur égale à 67 nm.

Comme dans l'exemple de réalisation précédemment décrit, le SiN utilisé dans ce dispositif de filtrage est enrichi en silicium et, au niveau des filtres comportant les espaceurs 120.1 et 120.2, la deuxième couche antireflet 122 est recouverte d'une portion de silicium amorphe d'épaisseur égale à 120 nm. En outre, la première couche antireflet 104 est adaptée à l'impédance optique de tous les filtres

106.1 - 106.6 à la longueur d'onde d'intérêt de chacun de ces filtres.

Les onze filtres de ce dispositif de filtrage couvrent une bande spectrale entre environ 450 nm et 900 nm. Les longueurs d'onde centrales des réponses spectrales (d'ordre 1) sont uniformément réparties dans cette bande spectrale qui couvre la majeure partie du spectre visible et proche infrarouge. Les six filtres interférentiels ne comportant pas les espaceurs 120.1 et 120.2 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 40, 42, 44, 46, 48 et 50 couvrent une première partie de cette bande spectrale allant d'environ 450 nm à environ 680 nm. Les cinq filtres interférentiels comportant les espaceurs 120.1 et 120.2 et dont les réponses spectrales correspondent aux courbes référencées 52, 54, 56, 58 et 60 couvrent une deuxième partie de cette bande spectrale allant d'environ 720 nm à environ 900 nm. Par rapport aux réponses spectrales représentées sur la figure 4, celles représentées sur la figure 12 présentent des amplitudes maximales plus homogènes les unes par rapport aux autres, grâce à la superposition de deux cavités Fabry-Perot dans chacun des filtres 106.

Les figures 13 à 17 représentent des étapes d'un procédé de réalisation du dispositif de filtrage 100 précédemment décrit en liaison avec la figure 11.

Une première couche 130, à partir de laquelle la première couche antireflet 104 est destinée à être réalisée, est déposée sur le substrat 102 (figure 13). L'épaisseur de cette première couche 130 est égale à l'épaisseur du deuxième espaceur 120.2 destiné à être réalisé.

Comme représenté sur la figure 14, une lithographie et une gravure de cette première couche 130 sont ensuite mises en œuvre dans la première couche 130 telles qu'une portion restante 132 de la première couche 130 est destinée à formée une partie de la première couche antireflet 104 localisé au niveau des filtres 106.1 - 106.3 ne comportant pas d'espaceurs.

La première couche antireflet 104 est ensuite achevée en déposant un matériau similaire à celui de la première couche 130 à la fois sur la portion restante 132 de la première couche 130 et sur la partie du substrat 102 non recouverte par la portion restante 132, avec une épaisseur égale à celle de la partie de première couche antireflet 104 destinée à être localisée au niveau des filtres destinés à comporter les espaceurs

120.1 et 120.2.

La troisième couche semi-réflectrice 128 est ensuite déposée sur la première couche antireflet 104. Une couche destinée à former le deuxième espaceur 120.2, c'est-à-dire comportant le matériau de ce deuxième espaceur 120.2 et dont l'épaisseur est au moins égale à celle du deuxième espaceur 120.2 est ensuite déposée sur la troisième couche semi-réflectrice 128. Une planarisation de type CMP est ensuite mise en œuvre avec arrêt sur la partie de la troisième couche semi-réflectrice 128 (ou d'une fine couche de protection non représentée) se trouvant sur la partie de la première couche antireflet 104 dont l'épaisseur est la plus importante. La portion restante de cette couche forme le deuxième espaceur 120.2 (figure 15). Le deuxième espaceur 120.2 et la partie de la troisième couche semi-réflectrice 128 destinée à faire partie de la deuxième cavité Fabry-Perot des premiers filtres interférentiels 106.1 - 106.3 forment une surface supérieure plane.

Comme représenté sur la figure 16, la troisième couche d'arrêt de gravure 116.3 est ensuite déposée sur la structure précédemment réalisée, c'est-à-dire sur la surface plane formée par le deuxième espaceur 120.2 et la partie de la troisième couche semi-réflectrice 128 se trouvant sur la partie de la première couche antireflet 104 dont l'épaisseur est la plus importante.

Une couche 134 comportant le premier matériau et d'épaisseur égale à l'épaisseur eN de la troisième couche structurée 110.3 destinée à être réalisée est ensuite déposée sur la troisième couche d'arrêt de gravure 116.3.

Des étapes de lithographie et de gravure de la couche 134 sont ensuite mises en œuvre afin de former les creux 114, c'est-à-dire supprimer les parties de la couche 134 se trouvant au niveau des régions de la troisième couche structurée 110.3 destinées à ne pas comporter le premier matériau. Une couche comportant le deuxième matériau et d'épaisseur au moins égale à l'épaisseur eN de la troisième couche structurée 110.3 est ensuite déposée sur la structure précédemment réalisée, dans les parties gravées de la couche 134 (c'est-à-dire dans les creux 114 et au niveau des régions de la troisième couche structurée 110.3 destinées à comporter uniquement le deuxième matériau). Des parties de cette couche sont également déposées sur les parties restantes de la couche 134.

Un polissage mécano-chimique (CMP) est ensuite réalisé avec arrêt sur les portions restantes de la couche 134, supprimant ainsi les parties de la couche déposées sur les parties restantes de la couche 134 et formant la troisième couche structurée 110.3 (figure 17). La première couche semi-réflectrice 108 est ensuite déposée sur la troisième couche structurée 110.3, puis la première couche structurée 110.1 est ensuite réalisée par la mise en œuvre d'étapes analogues à celles réalisant la troisième couche structurée 110.3. Le dispositif 100 est ensuite achevé par la mise en œuvre d'étapes analogues à celles précédemment décrites en liaison pour la réalisation du dispositif 100 selon le premier exemple de réalisation.

Dans les modes et exemples de réalisation précédemment décrits, les matériaux des couches structurées 110, 110.1 et 110.2 et des espaceurs 120, 120.1 et 120.2 sont des matériaux diélectriques. En variante, l'un ou plusieurs de ces matériaux peuvent être des matériaux semi-conducteurs, par exemple du silicium amorphe ou polycristallin, du ZnO, du ZnS, du ZnSe, ou du ZnTe.

La figure 18 représente schématiquement un capteur d'images 1000 selon un mode de réalisation particulier.

Le capteur d'images 1000 comporte une partie électronique 1002, formée par exemple d'éléments de détection de type CMOS formant des pixels 1004. Le dispositif de filtrage 100 est intégré sur la face avant de cette partie électronique 1002, tel que les filtres 106 soient disposés en regard des pixels 1004. Il est possible que chaque filtre 106 soit disposé en regard d'un pixel 1004, ou bien en regard de plusieurs pixels adjacents. Le capteur d'images 1000 peut correspondre à une caméra hyperspectrale, et peut comporter d'autres éléments, par exemple optiques et électroniques tels que des interconnexions électriques et de micro-lentilles, non représentés sur la figure 18.