Brevet FR3130071A1 — publié le 20230609

Photodiode à avalanche La présente description concerne une photodiode à avalanche (10) comprenant un empilement de couches comprenant une diode à avalanche (12) et une première couche (14) dans laquelle sont situées des boites quantiques. Figure pour l'abrégé : Fig. 1A Photodiode à avalanche La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques et plus particulièrement les diodes à avalanche, et plus précisément les photodiodes à avalanche. Dans le domaine de l'électronique, une diode à avalanche est une diode configurée pour subir l'effet avalanche à une tension de polarisation inverse. Ladite diode est en un matériau semiconducteur, par exemple en silicium et comprend une jonction PN. La jonction d'une diode à avalanche est configurée pour prévenir la concentration de courant et les points chauds en résultant, de manière à éviter que la diode soit endommagée par le claquage. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des diodes à avalanche connues. Un mode de réalisation prévoit une photodiode à avalanche comprenant un empilement de couches comprenant une diode à avalanche et une première couche dans laquelle sont situées des boites quantiques. Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'une photodiode à avalanche comprenant un empilement de couches comprenant une diode à avalanche et une première couche dans laquelle sont situées des boites quantiques. Selon un mode de réalisation, l'empilement comprend une deuxième couche d'extraction de charges. Selon un mode de réalisation, la deuxième couche est en contact avec la première couche. Selon un mode de réalisation, la photodiode comprend une troisième couche d'oxyde conducteur isolante électriquement séparée de la première couche par la deuxième couche. Selon un mode de réalisation, la diode à avalanche comprend une quatrième couche semiconductrice d'un premier type de conductivité, et une cinquième couche semiconductrice d'un deuxième type de conductivité, les quatrième et cinquième couches semiconductrices formant une jonction PN, la cinquième couche étant plus proche de la première couche que la quatrième couche. Selon un mode de réalisation, la diode à avalanche comprend une quatrième couche semiconductrice d'un premier type de conductivité, et une cinquième couche semiconductrice d'un deuxième type de conductivité, les première et deuxième couches semiconductrices étant séparées par une sixième couche intrinsèque du premier type de conductivité, les première, deuxième et troisième couches formant une jonction PIN, la cinquième couche étant plus proche de la première couche que la quatrième couche. Selon un mode de réalisation, les boites quantiques comprennent des ligands comprenant des molécules de dopants du premier type de conductivité. Selon un mode de réalisation, la diode à avalanche repose sur un substrat semiconducteur. Un autre mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant au moins deux photodiodes tels que décrits précédemment. Selon un mode de réalisation, un circuit d'extinction est situé dans le substrat semiconducteur. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des murs isolants électriquement séparant les couches du premier type de conductivité des différentes diodes à avalanches les unes des autres Selon un mode de réalisation, la troisième couche est commune à plusieurs photodiodes. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des portions reposant sur les murs, et s'étendant sur une partie de la hauteur de la première couche, au moins une partie des diodes à avalanche n'étant pas en regard desdites portions. Selon un mode de réalisation, les portions sont en un matériau isolant électriquement ou en un matériau semiconducteur. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente deux modes de réalisation d'une diode à avalanche ; la représente un mode de réalisation d'un dispositif électronique comprenant des diodes à avalanche ; la représente un autre mode de réalisation d'un dispositif électronique comprenant des diodes à avalanche ; la représente un autre mode de réalisation d'un dispositif électronique comprenant des diodes à avalanche ; et la représente un autre mode de réalisation d'un dispositif électronique comprenant des diodes à avalanche. Photodiode à avalanche (10, 30, 53) comprenant un empilement de couches comprenant une diode à avalanche (12, 32) et une première couche (14, 34) dans laquelle sont situées des boites quantiques. Photodiode selon la revendication 1, dans lequel l'empilement comprend une deuxième couche d'extraction de charges (20, 40). Photodiode selon la revendication 2, dans lequel la deuxième couche est en contact avec la première couche (14, 34). Photodiode selon la revendication 3, dans lequel la photodiode comprend une troisième couche d'oxyde conducteur isolante électriquement (22, 42, 68) séparée de la première couche (14, 34) par la deuxième couche (20, 40). Photodiode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la diode à avalanche comprend une quatrième couche semiconductrice (16) d'un premier type de conductivité, et une cinquième couche semiconductrice (18) d'un deuxième type de conductivité, les quatrième et cinquième couches semiconductrices formant une jonction PN, la cinquième couche étant plus proche de la première couche (14, 34) que la quatrième couche. Photodiode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la diode à avalanche comprend une quatrième couche semiconductrice (16) d'un premier type de conductivité, et une cinquième couche semiconductrice (18) d'un deuxième type de conductivité, les première et deuxième couches semiconductrices étant séparées par une sixième couche intrinsèque du premier type de conductivité, les première, deuxième et troisième couches formant une jonction PIN, la cinquième couche étant plus proche de la première couche (14, 34) que la quatrième couche. Photodiode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les boites quantiques comprennent des ligands comprenant des molécules de dopants du premier type de conductivité. Photodiode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la diode à avalanche (12, 32) repose sur un substrat semiconducteur (54). Dispositif électronique comprenant au moins deux photodiodes selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. Dispositif selon la revendication 9 dans son rattachement à la revendication 8, dans lequel un circuit d'extinction (76, 78) est situé dans le substrat semiconducteur (54). Dispositif selon la revendication 9 ou 10 dans son rattachement à la revendication 5 ou 6, comprenant des murs isolants électriquement (60) séparant les couches du premier type de conductivité des différentes diodes à avalanches (12, 32) les unes des autres Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 dans son rattachement à la revendication 4, dans lequel la troisième couche (22, 42, 68) est commune à plusieurs photodiodes. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 comprenant des portions (96) reposant sur les murs (60), et s'étendant sur une partie de la hauteur de la première couche, au moins une partie des diodes à avalanche (12, 32) n'étant pas en regard desdites portions (96). Dispositif selon la revendication 13, dans lequel les portions (96) sont en un matériau isolant électriquement ou en un matériau semiconducteur. Procédé de fabrication d'une photodiode à avalanche (10, 30, 53) comprenant la formation d'un empilement de couches comprenant une diode à avalanche (12, 32) et une première couche (14, 34) dans laquelle sont situées des boites quantiques.