Brevet FR2641647A1 — publié le 19900713

La présente invention concerne une photodiode à avalanche perfectionnée, et elle porte plus particulière- ment sur une photodiode à avalancheayant un paramètre keff de valeur réduite. Une photodiode à avalanche n -p-rI-p+ comprend un bloc de silicium (Si) de conductivité de type -r, ayant une région de conductivité de type n qui s'étend sur une cer- taine distance à l'intérieur du bloc, à partir d'une partie d'une première surface de celui-ci, avec une région de con- ductivité de type p s'étendant sur une distance supplémen- taire à l'intérieur du bloc à partir de la région de type n, et une jonction p-n entre ces régions. Une région de + conductivité de type p s'étend sur une certaine distance à l'intérieur du bloc à partir d'une surface opposée à la première surface. Des contacts électriques sont établis + + avec les régions de type n et p. Dans le fonctionnement de cette photodiode à ava- lanche, on applique une polarisation inverse aux contacts électriques, ce qui produit à l'intérieur de la photodiode à avalanche un champ électrique dont le profil dépend de la concentration d'impuretés dans les différentes régions, et qui forme une région de désertion qui s'étend de façon ca- ractéristique jusqu'à la région de type --. La lumière in- cidente qui arrive sur la surface contenant la région de + type p entre dans la photodiode et elle est absorbée es- sentiellement dans les régions de type Ji ou p, ce qui a -264 1647 pour effet de produire des paires électron-trou. Les élec- trons sont accélérés par le champ électrique jusqu'à ce qu'ils atteignent une énergie suffisante pour la multipli- cation, qui se produit de façon caractéristique dans un in- tervalle de un à trois micromètres (pm) à partir de la jonc- tion p-n. Des trous qui sont produits dans la région de champ élevé sont accélérés dans la direction opposée et ils peuvent également subir une multiplication lorsque le champ électrique est suffisamment élevé. L'une des limitations d'une telle photodiode à avalanche consiste en ce que le processus de multiplication est bruyant, à cause de la largeur de la distribution de probabilité des gains que peut subir un porteur. Webb et col. indiquent dans le document RCA Review 35, 234 (1974) que le facteur de bruit en excès F, qui est défini par F = /fM>, peut être exprimé avec une bonne approxima- tion par la relation: F = keff( M> + (1-keff) (2-1/CM>) dans laquelle keff est une moyenne pondérée du rapport en- tre le coefficient d'ionisation des trous et le coefficient d'ionisation des électrons, est le gain d'avalanche moyen, et une photodiode à avalanche au silicium, une valeur caracté- ristique de keff est comprise entre environ 0,015 et envi- ron 0,1, et elle dépend fortement à la fois du champ élec- trique et de son profil. Pour minimiser le bruit en excès, keff doit être aussi faible que possible; c'est-à-dire que la multiplication des trous doit être minimisée et la mul- tiplication des électrons doit être maximisée. Du fait que le rapport des coefficients d'ionisation diminue lorsque le champ électrique diminue, le champ électrique doit être élevé à l'endroit auquel le courant d'électrons est le plus élevé et le courant de trous est le plus faible, tandis que le champ doit être faible à l'endroit auquel le courant de Z2641647 trous est le plus élevé. Le brevet des E.U.A. n 4 463 368, délivré à McIntyre le 31 juillet 1984, décrit une structure de photo- diode à avalanche qui présente une valeur faible de keff, de l'ordre de 0, 006 à 0,008. Ce brevet décrit une photodio- de à avalanche du type n±p-+ pp, comportant une région + n qui s'étend à l'intérieur du bloc en silicium de type q- sur une distance inférieure à environ 10 pm, et une région de type p contenant des accepteurs avec une concentration en excès non compensée correspondant à une dose comprise entre environ lx1012 et environ 3x1012 accepteurs/cm2, rap- portée à l'aire de la surface du bloc par laquelle les ac- cepteurs sont introduits, et s'étendant à l'intérieur du bloc sur une distance supérieure à environ 35 pm. Ce profil de dopage conduit à une photodiode à avalanche dans laquel- le la multiplication se produit essentiellement à une ex- trémité d'une structure dans une condition de désertion complète, en laissant à l'autre extrémité une région de dé- rive dans laquelle le champ électrique est seulement suffi- sant pour collecter rapidement les charges, et ne contribue pas au processus de multiplication. Cette photodiode à ava- lanche a de façon caractéristique une épaisseur de l'ordre de 100 pm, et la région de concentration d'impuretés de type p est diffusée dans la photodiode à avalanche sur une distance d'environ 30 à 40% de l'épaisseur totale de la photodiode à avalanche. Un but de l'invention est de procurer un disposi- tif consistant en un photodiode à avalanche ayant un para- mètre keff inférieur à celui qu'on pouvait obtenir précé- demment, tout en maintenant la tension de la diode à une valeur suffisamment basse pour ne pas affecter défavorable- ment la fiabilité à long terme. Brièvement, l'invention procure une photodiode à avalanche de type n+ -]Tp+ qui comporte une jonction p-n peu profonde et abrupte située à environ 1 à 2 Pm à l'inté- rieur de la photodiode à avalanche, et comportant une ré- gion de conductivité de type p qui contient des accepteurs avec une concentration en excès non compensée qui corres- pond à une dose comprise entre environ 5x101l et 1012 ac- cepteurs/cm2. La combinaison de la jonction p-n à faible profondeur et du profil de dopage dans la région de conduc- tivité de type p. produit un profil de champ électrique ayant une zone de multiplication qui s'étend pratiquement sur la totalité de l'épaisseur de la région active centrale de la photodiode à avalanche, et n'ayant pas de région de dérive. A la température ambiante, le profil de champ élec- trique présente un maximum au niveau de la jonction p-n, avec une valeur qui est de l'ordre de 2,5 à 3,5x105 V/cm et qui est de préférence d'environ 2,9x105 V/cm. Le profil de champ électrique présente une diminution sur la distance sur laquelle la région de conductivité de type p s'étend dans la photodiode à avalanche, mais le champ conserve une valeur suffisante pour maintenir la multiplication sur tou- te l'épaisseur de la photodiode à avalanche. Cette dernière valeur est de préférence d'environ 1,6x105 V/cm. On peut obtenir l'épaisseur de la photodiode à avalanche et la ré- gion de multiplication s'étendant sur toute l'épaisseur de la photodiode, sans une augmentation inacceptable de la tension de fonctionnement, à condition que la photodiode à avalanche ait une épaisseur inférieure à environ 40 pm. Pour obtenir le profil de champ électrique opti- mal dans lequel la multiplication s'étend sur toute l'épaisseur de la photodiode à avalanche, on peut utiliser une implantation en une seule étape d'une impureté de type accepteur, comme le bore, avec une dose totale nai (après diffusion, et en tenant compte d'une diffusion vers l'exté- rieur, si celle-ci se produit), de façon à obtenir une con- centration de dopage de type p de la forme approchée: n exp[-x2 /4La2 Na(x) Nao 1/2 a dans laquelle Nao est le niveau de dopage net en impuretés ionisées du matériau de départ (qui est de façon caracté- ristique, mais non obligatoirement, d'environ 2 à 5 x 1012/ cm2), nai est la dose implantée nette (de l'ordre de 5 x 510l à 10 102/cm2 et de préférence de 7 x 101l à 9 x 10 l1/cm2, et La est la longueur de diffusion de l'impureté de type accepteur qui est implantée (La est de l'ordre de 2 à 10 x -4 cm, et de préférence d'environ 4 à 6 x 10 4 cm). Un aspect de l'invention procure ainsi une photo- diode à avalanche comprenant: un bloc de silicium de conductivité de type ir, comportant une paire de surfaces principales opposées; une région centrale de conductivité de type n qui s'étend sur une distance d'environ 1 à 2 Fm à l'intérieur du bloc, à partir d'une partie d'une première surface prin- cipale de celui-ci; un anneau de garde de conductivité de type n qui entoure la région centrale et qui s'étend à l'intérieur du bloc sur une distance supérieure à la distance sur laquelle la région centrale s'étend à l'intérieur du bloc; une région de conductivité de type p qui vient en contact avec la région de type n, qui s'étend à l'intérieur du bloc sur une distance d'environ 10 à 50 pm, ou jusqu'à une seconde surface principale opposée à la première surfa- ce, lorsque l'épaisseur du bloc est inférieure à 50 pm, et qui contient des accepteurs en une concentration en excès, non compensée, correspondant à une dose implantée nette comprise entre environ 5 x 101l et environ 10 l2/cm2, cette concentration étant rapportée à l'aire de la surface par laquelle les accepteurs entrent dans le bloc; et + une région de conductivité de type p qui s'étend sur une certaine distance à l'intérieur du bloc à partir de la seconde surface principale. Dans un mode de réalisation, on envisage que l'anneau de garde soit diffusé dans le bloc sur environ 5 à 2641647' um, pour empêcher qu'un claquage par le bord ne se pro- duise à la périphérie de la jonction p-n, pour garantir ainsi que la multiplication et le claquage se produisent essentiellement dans la région active centrale. Dans ce mo- de de réalisation, la photodiode comprend un puits gravé à partir de la seconde surface principale de la photodiode, de façon que l'épaisseur de la photodiode au niveau du puits dans la région active soit inférieure à environ 40 um, et soit de préférence de l'ordre de 15 à 30 pm. Dans un autre mode de réalisation, l'épaisseur globale de la photodiode est de l'ordre de 40 pm ou moins, et elle est de préférence de l'ordre de 15 à 30 pm. Un autre aspect de l'invention procure une photo- diode à avalanche comprenant: un bloc de silicium de conductivité de type p qui comporte une paire de surfaces principales opposées; une région centrale de conductivité de type n qui s'étend à l'intérieur du bloc à partir d'une partie d'une premier surface principale de celui-ci, et qui vient en contact avec une région de conductivité de type p, pour former une jonction p-n abrupte à une profondeur d'environ 1 à 2 Fm à l'intérieur du bloc; un anneau de garde de conductivité de type n qui entoure la région centrale de type n et qui s'étend sur une certaine distance au-delà de la distance sur laquelle la région centrale s'étend à l'intérieur du bloc, pour empê- cher un claquage par le bord au niveau de la jonction p-n; la région de conductivité de type p contenant des accepteurs avec une concentration de dopage en excès, non compensée, de la forme: n ai exp[-x2/4La2] Na(x) = N + a(x) ao -FF1/2L a dans laquelle Nao est le niveau de dopage net en impuretés ionisées du matériau de départ et est de l'ordre d'environ 2641647' 2 à 5 x 102 /cm2, nai est la dose nette correspondant à la ai il concentration implantée, et est comprise entre 5 x 10 et 12/cm2, cette concentration étant rapportée à l'aire de la surface par laquelle les accepteurs entrent dans le bloc, et La est la longueur de diffusion moyenne de l'impureté de type accepteur qui est implantée dans le bloc, et est com- prise entre environ 2 et 10 pm; et + une région de conductivité de type p qui s'étend sur une certaine distance à l'intérieur du bloc, à partir d'une seconde surface principale qui est opposée à la pre- mière surface. Dans un mode de réalisation, on envisage que la concentration nai soit d'environ 7 à 9 x 10 /cm2. Dans ce mode de réalisation, on envisage également que la longueur de diffusion moyenne (Lai) de l'impureté de type accepteur qui est implantée dans le bloc, soit d'environ 4 à 6 x 104 cm. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent respectivement: Figure 1: une coupe d'un mode de réalisation de la photodiode à avalanche perfectionnée de l'invention; Figure 2: une coupe selon une ligne A-A', mon- trant les profils géométriques et de dopage; Figure 3: une représentation graphique du profil de champ électrique dans le cas de l'invention, en compa- raison avec des profils de champ électrique pour des photo- diodes à avalanche qui ont été obtenus précédemment; et Figure 4: une coupe d'un autre mode de réalisa- tion de la photodiode à avalanche perfectionnée conforme à l'invention. En considérant la figure 2, on voit une photodio- de à avaianche 10 du type n -p-R-p dans laquelle la région de désertion atteint la région de type ly(photodiode RAPD). La photodiode à avalanche 10 comprend un bloc 12 de sili- cium de conductivité de type W qui présente des surfaces principale opposées 14 et 16. Un puits 18 est gravé dans la surface 16, ce qui définit une partie de surface centrale 16a à la base du puits 18. Une région centrale 20 de conductivité de type n s'étend sur une certaine distance à l'intérieur du bloc 12 à partir de la surface 14 et elle est entourée par un an- + neau de garde 22, de conductivité de type n, qui s'étend sur une plus grande distance à l'intérieur du bloc 12 à + partir de la surface 14. La région centrale de type n s'étend de façon caractéristique sur environ 1 à 2 pm à l'intérieur du bloc, et elle est relativement peu profonde + en comparaison avec l'anneau de garde de type n qui s'étend dans le bloc sur une distance de l'ordre de 5 à 10 + pm. On peut obtenir les régions de type n correspondant à la région centrale et à l'anneau de garde en utilisant deux durées de diffusion différentes, ou bien par une diffusion simultanée employant deux impuretés de dopage différentes, comme du phosphore dans l'anneau de garde et de l'arsenic dans la région centrale. L'anneau de garde a pour but d'em- pêcher l'apparition d'un claquage par le bord au niveau de la périphérie de la jonction p-n, à une tension inférieure à celle pour laquelle un claquage se produit dans la région active. La photodiode à avalanche comprend une région de conductivité de type p 24 qui s'étend à l'intérieur du bloc 12 sur une distance supérieure à celle de la région centra- le n, pour former ainsi une jonction p-n 26 à l'interface entre les régions 20 et 24, qui sont respectivement de type + n et de type p. Le profil de dopage de cette région, en combinaison avec la jonction p-n relativement peu profonde, conduit à un profil de champ électrique pour la photodiode à avalanche 10, qui présente une région de multiplication qui s'étend à travers toute la région active du dispositif. On examinera ci-après de façon plus détaillée le profil de dopage de la région de conductivité de type p 24 et son ef- 26 4 164 7 fet sur le champ électrique. Une région d'arrêt de canal 28, de conductivité de type pl, contenant une concentration en excès d'accep- teurs, consistant de préférence en bore (B), s'étend sur une distance de quelques micromètres ou plus à l'intérieur du bloc 12, à partir de la surface 14, et autour de la pé- riphérie de l'anneau de garde de type n 22, mais sans ve- nir en contact avec dernier. La région d'arrêt de canal de type p 28 a pour but d'empêcher l'extension de la couche d'inversion de type n, qui se forme normalement sous l'oxy- de de passivation (non représenté sur la figure 1) sur la surface Tr, pour que cette couche d'inversion n'atteigne pas le bord du dispositif. La concentration de surface de la couche de région d'arrêt de canal p+ 28 doit être supé- rieure à 10 18/cm3, en particulier si le dispositif doit être utilisé dans un environnement dans lequel existe un niveau de radiations élevé. La profondeur de la région d'arrêt de canal 28 est cependant relativement arbitraire. Une région de conductivité de type p 28's'étend sur une distance d'environ 1 pm à l'intérieur de la partie de surface centrale opposée 16a du bloc 12. Un contact électrique 30 recouvre une partie de la surface 16 et il assure le contact électrique avec la région de type p 28. Un revêtement antireflet 32' recouvre la partie centrale 16a de la surface 16 à travers laquelle la lumière entre dans le bloc 12. Le contact électrique pour la surface 14, qui assure le contact électrique avec la région centrale de + type n et l'anneau de garde, comprend une première métal- lisation 32 en aluminium, procurant un bon réflecteur qui améliore le rendement quantique pour les longueurs d'onde qui ne sont pas complètement absorbées au cours d'une seule traversée de la région active. L'expérience a cependant montré que cette couche n'adhère pas bien au silicium, et de ce fait, le contact électrique comprend en outre une se- conde métallisation multicouche 34 qui recouvre la première métallisation. La première couche de la métallisation mul- ticouche 34 consiste en chrome et elle établit le contact dans une zone dans laquelle le gain d'avalanche est faible. La seconde couche de la seconde métallisation multicouche 34 consiste en or, et c'est la couche à laquelle les con- ducteurs de connexion pour la photodiode à avalanche sont connectés. Il faut noter qu'on pourrait utiliser plusieurs autres métallisations de contact appropriées, couramment utilisées dans l'industrie des semiconducteurs, à la place des métallisations qu'on a mentionnées de façon spécifique. La figure 2 représente les concentrations loga- rithmiques pour les profils de dopage d'impuretés, pour les diverses régions de conductivité qui existent dans la pho- todiode à avalanche de la figure 1, le long d'une ligne de coupe A-A'. Le but du profil de dopage de l'invention est de procurer une photodiode à avalanche dans laquelle le champ électrique soit optimisé pour donner la plus faible valeur de keff pour une valeur donnée de la tension appli- quée. Le résultat consiste en un champ électrique qui est suffisamment élevé en tous points de la couche de désertion pour produire une certaine multiplication en tous points. La lumière qui entre dans le dispositif par la partie de surface 16a est absorbée près de la région de conductivité + de type p, au voisinage de cette partie de surface, et el- le produit des électrons qui sont multipliés au fur et à mesure qu'ils se propagent vers l'anode (zone de surface n de la région centrale 20). Dans la partie de la diode dans laquelle il existe un champ faible, le coefficient d'ioni- sation des électrons est supérieur d'environ trois ordres de grandeur à celui des trous, ce qui garantit que la mul- tiplication des trous soit improbable dans les régions dans lesquelles le courant de trous est élevé. On peut tolérer des champs plus élevés, et donc des probabilités d'ionisa- tion de trous plus élevées, dans des régions dans lesquel- les le courant de trous est faible. Il en résulte que le rapport correctement pondéré entre l'ionisation des trous et l'ionisation des électrons est maintenu à une valeur faible, ce qui fait qu'on obtient un paramètre keff de plus faible valeur. On a fabriqué et testé des photodiodes à avalanche réalisées conformément aux principes de l'inven- tion, et elles présentent une valeur de keff descendant jusqu'à 0,002, ce qui représente une amélioration dans un rapport de 3 en comparaison avec des valeurs de keff obte- nues précédemment. Pour obtenir le profil de champ électrique opti- mal et pour minimiser la valeur de keff, pour une épaisseur donnée à travers la région active de la photodiode à ava- lanche, le profil de dopage qui est exigé pour obtenir pré- cisément la distribution de champ optimalen'est pas celui qu'on peut obtenir aisément par des techniques de dopage classiques. Cependant, la forme générale du profil de champ électrique optimal est similaire à celle qui est représen- tée par la courbe 44 sur la figure 3, et on peut obtenir un profil de champ en utilisant une implantation en une seule étape d'une dose totale nai (après diffusion, et en tenant compte d'une diffusion vers l'extérieur, si elle se pro- duit), de façon à donner une concentration de dopage de type p de la forme: Nai exp[-x2/4La2] N (x) = N + T/2 a ao qT/L a dans laquelle Nao est le niveau de dopage net en impuretés ao ionisées du matériau de départ (qui est de façon caracté- ristique, mais pas obligatoirement, d'environ 2 à 5 x 10 12/ cm2), nai est la dose nette implantée(5 x 101l à 10 12/cm2 ai il il et de préférence de 7 x 101 à 9 x 101/cm2) et La est la longueur de diffusion moyenne de l'impureté de type accep- teur qui est implantée (L = 2 x 104 à 103 cm, et de pré- férence d'environ 4 à 6 x 104 cm). La plage de la longueur de diffusion moyenne La dans l'impureté de type accepteur qui est implantée dans le bloc, conduit à ce que la région de conductivité de type p s'étende à l'intérieur du bloc sur environ 5 fois La, ou jusqu'à la surface opposée, la valeur à prendre en considération étant la plus faible des deux, le bloc ayant une épaisseur inférieure à environ 40 pm et de préférence d'environ 15 à 30 pm. La figure 3 est une représentation comparative des profils de champ électrique pour diverses photodiodes à avalanche du type dans lequel la région de désertion s'étend jusqu'à la région -r, ces profils correspondant à une ligne de coupe A-A' qui traverse la région active de la photodiode à avalanche, de façon similaire à la ligne A-A' de la figure 1. La courbe 40 représente un profil de champ électrique pour une photodiode à avalanche normale du type précité, et la courbe 42 représente le profil de champ électrique pour une photodiode à avalanche à faible keff fabriquée conformément aux principes du brevet des E.U.A. n 4 463 368 précité. Les courbes 40 et 42 montrent que le profil de champ électrique pour ces photodiodes à avalanche ne procure une multiplication qu'au voisinage de la jonc- tion p-n. Bien qu'une photodiode à avalanche ayant le pro- fil de champ électrique de la courbe 42 présente un paramè- tre keff inférieur à celui de la photodiode à avalanche normale ayant le profil de champ électrique de la courbe , la multiplication dans cette photodiode à avalanche à faible keff se produit dans un intervalle d'environ 8 pm à partir de la jonction p-n de la photodiode, et elle ne s'étend pas sur toute la région active de la photodiode. La courbe 44 représente le profil de champ élec- trique pour la photodiode à avalanche à faible keff qui est fabriquée conformément aux principes de l'invention. Le profil de champ électrique présente un maximum dans une po- sition adjacente à la jonction p-n, avec une valeur de l'ordre de 2,9 x 105 V/cm. Le profil de champ électrique l'ordre de 2,9 x 10 V/cm. Le profil de champ électrique 264164? 7 présente une diminution sur la distance sur laquelle la ré- gion de conductivité de type p s'étend à l'intérieur de la photodiode à avalanche, mais il conserve une valeur suffi- sante pour maintenir la multiplication sur toute l'épais- seur de la photodiode à avalanche. Cette dernière valeur est d'environ 1,6 x 105 V/cm. Les tensions de claquage cal- culées vont d'environ 300 volts pour un dispositif de 15 pm d'épaisseur, jusqu'à environ 700 volts pour un dispositif de 40 pm d'épaisseur. La figure 4 représente un autre mode de réalisa- tion de la structure de photodiode à avalanche de l'inven- tion. Les éléments communs de la photodiode à avalanche 50 et de la photodiode à avalanche 10 de la figure 1 sont dé- signés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisa- tion, on utilise les régions d'arrêt de canal 28 pour con- necter les surfaces opposées 14 et 16, ce qui permet de réaliser une prise de contact coplanaire (c'est-à-dire sur une seule face) sur le dispositif, grâce à quoi aucun con- tact n'est nécessaire sur la face d'entrée de la lumière (partie de surface 16a) de la photodiode à avalanche 50. Dans un autre mode de réalisation possible, on pourrait former une photodiode à avalanche ayant une épaisseur tota- le égale à l'épaisseur de la photodiode dans sa région ac- tive. Cependant, dans ce mode de réalisation, on pourrait s'attendre à une certaine multiplication dans la région d'anneau de garde, et la profondeur de l'anneau de garde devrait donc être définie soigneusement pour empêcher le claquage par le bord. Sur la figure 1, on a formé la région active cen- trale de la photodiode à avalanche 10 en amincissant le dispositif en deux étapes. Pour que ce dispositif fonction- ne de façon satisfaisante, il est important que la région active ait une épaisseur uniforme, et l'expérience a montré qu'un processus d'amincissement en deux étapes permet quel- * quefois de satisfaire cette exigence plus aisément qu'avec une seule étape. Le dispositif doit cependant fonctionner avec un processus d'amincissement en une seule étape, si la tranche a été amincie sur toute son étendue jusqu'à une épaisseur pratiquement égale à l'épaisseur de la photodiode à avalanche au niveau de sa région active. Le procédé de fabrication de la photodiode à ava- lanche perfectionnée 10 ou 50 comprend l'opération qui con- siste à préparer un bloc 12 de silicium de type Tr, ayant de façon caractéristique une résistivité d'environ 3000 S- cm ou plus, qui comporte deux surfaces opposées 14 et 16 qui peuvent avoir n'importe quelle orientation cristallo- graphique, mais qui sont de préférence des plans cristallo- graphiques (100), et qui a une épaisseur comprise de façon caractéristique entre environ 100 et 125 pm. On forme la région de type p 24 en masquant la surface 14 avec un maté- riau tel que SiO2, et en introduisant ensuite un accepteur tel que le bore, de préférence par implantation ionique, à travers une ouverture dans le masque, en une quantité cor- respondant à une concentration comprise entre environ 12 12 1 x 1012 et environ 2,5 x 10 accepteurs/cm2, et de préfé- rence entre environ 1,4 x 1012 et environ 1,8 x 1012 accep- teurs/cm2, cette concentration étant rapportée à l'aire de surface qui est implantée. On diffuse ensuite le bore dans le bloc, de façon caractéristique à une température compri- se entre environ 1150 C et 1200 C, pendant une durée telle que la longueur de diffusion La soit comprise entre 2 pm et pm, et de préférence entre 4 pm et 6 pm. La profondeur de la région de type p 24 est la profondeur àlaquelle la concentration locale d'accepteurs ajoutés est égale à la concentration en accepteurs de fond. Pour les concentra- tions qui sont considérées, la profondeur est d'environ 5 fois L a Dans le dispositif terminé, les accepteurs im- plantés restent dans le bloc de silicium dans une propor- tion comprise entre la moitié et les deux-tiers, le reste se perdant dans les différents oxydes et verres qui recou- vrent la première surface pendant la fabrication. La région de type p 24 contient une concentration d'accepteurs en excès non compensée qui correspond à une dose comprise en- tre environ 5 x 101l et 10 12/cm2, rapportée à l'aire de la surface par laquelle les accepteurs entrent dans le bloc. La région d'arrêt de canal de type p 28 est for- mée de façon caractéristique par diffusion de bore à partir d'une source déposée ou implantée, et cette diffusion est effectuée de façon caractéristique simultanément à celle de la région de type p 24. La source de diffusion est choisie de façon à donner une concentration en surface qui est de façon caractéristique supérieure à 10 18/cm3. Dans le second mode de réalisation, représenté sur la figure 4, les deux régions p 28 et 28' sont de façon caractéristique diffu- sées en même temps que la région de type p 24. + Les régions de type n 20 et 22 sont ensuite for- mées par l'introduction d'un donneur, tel que le phosphore, l'arsenic ou l'antimoine, dans la même surface du bloc 12. + La région de type n est formée de façon caractéristique par masquage approprié et pré-diffusion de phosphore dans la surface, à partir d'un verre dopé avec du phosphore, qui est déposé dans une ouverture dans le masque. La région d'anneau de garde 22 est formée en premier, du fait que sa profondeur de diffusion est intentionnellement supérieure à celle de la région centrale 20. La région d'anneau de garde 22 est soumise à l'opération de diffusion pendant une durée caractéristique de 2 heures à 1050 C. Ensuite, on dé- cape la surface pour en enlever le verre, on revêt à nou- veau la surface avec du dioxyde de silicium, on dépose à nouveau une couche de résine photosensible pour ouvrir la région centrale 20, et on effectue à nouveau une diffusion avec du phosphore à partir d'un verre dopé au phosphore, de façon qu'une jonction p-n avec la région diffusée de type p 24 soit formée à une distance de la surface 14 qui est inférieure à environ 2 pm. La diffusion de phosphore dans la région 20 est effectuée de façon caractéristique à 1000 C pendant une durée comprise entre environ 10 et 30 minutes. Le contact électrique 30 avec la région de type + p 28' est formé de façon caractéristique par masquage et dépôt séquentiel de couches de Cr et Au. Les contacts élec- + triques 32 et 24 avec les régions de type n 20 et 22 sont formés par masquage approprié de la surface 14, suivi par dépôt sous vide séquentiel de métallisations en A1, Cr et Au. Le revêtement antireflet 32' consiste en une ou plusieurs couches de matériaux transparents ayant des indi- ces de réfraction différents, et il est formé de façon ca- ractéristique par dépôt d'une couche de SiO ayant une épaisseur optique égale au quart de la longueur d'onde de la lumière pour laquelle la photodiode à avalanche est optimisée. On forme le puits 18 dans la surface 16 de la photodiode 50 en masquant la surface du bloc et en gravant la surface 16 à travers une ouverture dans le masque, jus- qu'à la profondeur désirée, en employant un agent d'attaque chimique comprenant 30 parties en volume de HNO3:2 HF:l CH3COOH: 1 dans H20. Ceci fait appel à un processus de gravure en deux étapes. Le puits 18 s'étend à l'intérieur du bloc 12 sur une distance telle que l'épaisseur du bloc dans la région du puits soit inférieure à environ 40 pm. REVENDICATIONS 1. Photodiode à avalanche, caractérisée en ce qu'elle comprend: un bloc de silicium de conductivité de type 1r(12), comportant une paire de surfaces principales opposées (14, 16); une région centrale de conductivité de type n (20) qui s'étend sur une distance d'environ 1 à 2 pm à l'intérieur du bloc (12), à partir d'une partie d'une première surface principale (14) de ce dernier; un anneau de garde de conductivité de type n (22) qui entoure la ré- gion centrale (20) et s'étend à l'intérieur du bloc (12) sur une distance supérieure à la distance sur laquelle la région centrale (20) s'étend à l'intérieur du bloc; une région de conductivité de type p (24) qui vient en contact avec la région de type n (20), qui s'étend à l'intérieur du bloc (12) sur une distance d'environ 10 à 50 pm, ou jusqu'à une seconde surface principale (16) opposée à la première surface (14), lorsque l'épaisseur du bloc (12) est infé- rieure à 50 um, et qui contient des accepteurs avec une concentration en excès, non compensée, correspondant à une dose nette implantée comprise entre environ 5 x 10il et environ 10 12/cm2, rapportée à l'aire de la surface par la- quelle les accepteurs entrent dans le bloc; et une région de conductivité de type p (28') qui s'étend sur une cer- taine distance à l'intérieur du bloc (12), à partir de la seconde surface principale (16) opposée à la première sur- face (14). 2. Photodiode à avalanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau de garde (22) s'étend sur environ 5 à 10 pm à l'intérieur du bloc (12). 3. Photodiode à avalanche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des premier et se- cond contacts électriques (32, 34; 30) qui recouvrent res- pectivement des parties de la région de conductivité de + type n (20) et de la région de conductivité de type p (28'). 264 16 4 7 4. Photodiode à avalanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier contact électrique comprend une première métallisation (32) qui constitue un bon réflecteur qui améliore le rendement quantique pour les longueurs d'onde qui ne sont pas totalement absorbées au cours d'une seule traversée de la région active, et une se- conde métallisation multicouche (34) recouvrant la première métallisation, dont la première couche établit un contact dans une zone dans laquelle le gain d'avalanche est faible, et dont une seconde couche recouvre la première couche et est destinée à recevoir des conducteurs de connexion. 5. Photodiode à avalanche selon la revendication 4, caractérisée en ce que la première métallisation (32) est en aluminium, la première couche de la seconde métalli- sation multicouche (34) est en chrome, et la seconde couche de la seconde métallisation multicouche (34) est en or. 6. Photodiode à avalanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la photodiode en- tre les première et seconde surfaces principales opposées (14, 16), à travers la région active de la photodiode à avalanche, est inférieure à 40 pm, et la région de conduc- tivité de type p (24) s'étend à l'intérieur du bloc (12) sur une distance comprise entre 20 et 30 pm. 7. Photodiode à avalanche selon la revendication 6, caractérisée en ce que son épaisseur est comprise entre et 30 pm. 8. Photodiode à avalanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde surface principale (16) comprend un puits (18) adjacent à la région de conduc- tivité de type p (24), de façon que l'épaisseur de la pho- todiode au niveau du puits (18) soit inférieure à 40 pm. 9. Photodiode à avalanche selon la revendication 6, caractérisée en ce que son épaisseur au niveau du puits (18) est comprise entre 15 et 30 pm. 10. Photodiode à avalanche selon la revendication 264 1647 1, caractérisée en ce que lt région de conductivité de type p (24) a une concentration de dopage de la forme nai exp[-x 2/4La 2 N (x) =N +ai / a ao 1/2 a dans laquelle Nao est le niveau de dopage net en impuretés ionisées du matériau de départ et est de l'ordre de 2 à x 10 12/cm2, nai est la dose nette correspondant à la con- centration implantée et L est la longueur de diffusion a moyenne de l'impureté de type accepteur qui est implantée dans le bloc (12), et est comprise entre environ 2 et -4 10 x 10 4 cm. 11. Photodiode à avalanche selon la revendication 9, caractérisée en ce que nai est d'environ 7 à 9 x 10il/ cm2. 12. Photodiode à avalanche selon la revendication -4 10, caractérisée en ce que L est d'environ 4 à 6 x 10 cm. a 13. Photodiode à avalanche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des régions d'arrêt de canal de conductivité de type p (28) qui sont diffusées dans le bloc (12) à partir de sa première surface (14), dans des positions adjacentes à l'anneau de garde (22) et espacées par rapport à ce dernier. 14. Photodiode à avalanche selon la revendication 13, caractérisée en ce que les régions d'arrêt de canal (28) sont diffusées sur toute l'épaisseur de la photodiode, et des contacts métalliques coplanaires (30) sont formés sur la première surface principale (14) de la photodiode. 15. Photodiode à avalanche, caractérisée en ce qu'elle comprend: un bloc de silicium de conductivité de type 1T (12) comportant une paire de surfaces principales opposées (12, 14); une région centrale de conductivité de type n (20) qui s'étend à l'intérieur du bloc (12), à par- tir d'une partie d'une première surface principale (14) de ce dernier, et qui vient en contact avec une région de con- ductivité de type p (24), pour former une jonction p-n abrupte (26) à une profondeur d'environ 1 à 2 pm dans le bloc (12); un anneau de garde de conductivité de type n (22) qui entoure la région centrale de type n (20) et qui s'étend sur une distance supérieure à la distance sur la- quelle la région centrale s'étend à l'intérieur du bloc (12), pour empêcher un claquage par le bord au niveau de la jonction p-n (26); la région de conductivité de type p (24) contenant des accepteurs avec une concentration de do- page en excès, non compensée, de la forme: n i exp[-x2/4La2 N (x) = N ao+ 1/2 a dans laquelle Nao est le niveau de dopage net en impuretés ao ionisées du matériau de départ et est de l'ordre de 2 à x 10 12/cm2, nai est la dose nette correspondant à la con- centration implantée et est d'environ 5 et 10 x 10 /cm2, rapportée à l'aire de la surface à travers laquelle les accepteurs entrent dans le bloc (12), et L est la longueur a de diffusion moyenne de l'impureté de type accepteur qui est implantée dans le bloc (12) et est compriseentre envi- ron 2 et 10 pm; et une région de conductivité de type p (28') qui s'étend sur une certaine distance à l'intérieur du bloc (12), à partir d'une seconde surface principale (16) qui est opposée à la première surface (14). 16. Photodiode à avalanche selon la revendication 15, caractérisée en ce que nai est d'environ 7 à 9 x 1011/ cm2. 17 Photodiode à avalanche selon la revendication , caractérisée en ce que La est d'environ 4 à 6 x 104 cm. 18. Photodiode à avalanche selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'anneau de garde (22) s'étend sur environ 5 à 10 pm à l'intérieur du bloc (12). 19. Photodiode à avalanche selon la revendication , caractérisée en ce que son épaisseur entre les première 26 4 16 4 7 et seconde surfaces principales opposées (14, 16), à tra- vers la région active de la photodiode à avalanche, est in- férieure à 40 pm. 20. Photodiode à avalanche selon la revendication 19, caractérisée en ce que son épaisseur est comprise entre et 30 pm. 21. Photodiode à avalanche selon la revendication , caractérisée en ce que la seconde surface principale (16) comprend un puits (18) adjacent à la région de conduc- tivité de type p (24), de façon que l'épaisseur de la pho- todiode au niveau du puits (18) soit inférieure à 40 pm. 22. Photodiode à avalanche selon la revendication 16, caractérisée en ce que son épaisseur au niveau du puits (18) est comprise entre 15 et 30 pm. 23. Photodiode à avalanche selon la revendication , caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des ré- gions d'arrêt de canal de conductivité de type p (28) qui sont diffusées dans le bloc (12) à partir de sa première surface principale (14), dans des positions adjacentes à l'anneau de garde (22) et espacées par rapport à ce dernier. 24. Photodiode à avalanche selon la revendication 23, caractérisée en ce que les régions d'arrêt de canal (28) sont diffusées sur toute l'épaisseur de la photodiode, et des contacts métalliques coplanaires (30) sont placés sur la première surface principale (14) de la photodiode.