Brevet FR3155633A1 — publié le 20250523

PHOTODIODE SAM À MULTIPLICATION D'UN SEUL TYPE DE PORTEURS DANS UNE RÉGION À MULTICOUCHE PÉRIODIQUE La présente description concerne une photodiode à avalanche (5) comprenant, dans l'ordre, une région d'absorption (10) destinée à recevoir un rayonnement (6), une première région de multiplication (20a), une deuxième région de multiplication (20b), et une région de collecte (30). Les première et deuxième régions de multiplication ont une concentration de dopants inférieure à celles de la région d'absorption et de la région de collecte. La première région de multiplication comprend de deux à cinq structures multicouches (22) où chaque structure multicouche comprend une première couche présentant une première largeur de bande interdite puis une deuxième couche présentant une deuxième largeur de bande interdite inférieure strictement à la première largeur de bande interdite. La deuxième région de multiplication a une largeur de bande interdite constante ou qui varie dans un seul sens de la première région de multiplication à la région de collecte. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 PHOTODIODE SAM À MULTIPLICATION D'UN SEUL TYPE DE PORTEURS DANS UNE RÉGION À MULTICOUCHE PÉRIODIQUE La présente description concerne de façon générale les photodiodes à avalanche, et plus particulièrement les photodiodes à zones d'absorption et de multiplication séparées (SAM-APD, sigle anglais pour "Separate Absorption and Multiplication region - Avalanche PhotoDiode") qui réalisent une multiplication de porteurs par ionisation par impact d'un seul type de porteurs. Certaines applications de détection de la lumière au moyen d'une photodiode à avalanche, telles que la télédétection par laser LIDAR ("Light Détection And Ranging"), l'optique quantique ou les télécommunications dans l'espace libre, requièrent la détection d'un faible nombre de photons par temps d'observation. Or la conservation de l'information contenue par un flux de photons est fondamentalement limitée par le rendement quantique de la photodiode qui décrit sa capacité à transformer chaque photon incident en signal électrique, et par le facteur d'excès de bruit de la photodiode qui traduit le bruit ajouté par la multiplication des charges électriques réalisée par la photodiode. Le document US11322637B2 décrit une photodiode à zones d'absorption et de multiplication séparées à base de tellurures de mercure-cadmium CdHgTe ayant un facteur d'excès de bruit réduit comprenant une région d'amplification comprenant la répétition de plusieurs structures multicouches. Une telle structure permet de localiser les évènements de multiplication et de réduire le facteur d'excès de bruit. Un inconvénient est que la réalisation d'un empilement comprenant un nombre important de structures multicouches peut être complexe. Un autre inconvénient est qu'un dopage élevée et/ou fluctuant peut être observé dans les structures multicouches. Ceci entraîne une variation spatiale du champ électrique en fonctionnement dans la région d'amplification qui peut induire une forte variation de la probabilité de multiplication des charges électriques dans la région d'amplification et peut, dans un cas extrême, bloquer le transport de porteurs dans des couches à faible largeur de bande interdite. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des photodiodes à zones d'absorption et de multiplication séparées connues. Un objet d'un mode de réalisation est de fournir une photodiode à zones d'absorption et de multiplication séparées qui présente un facteur d'excès de bruit réduit. Un mode de réalisation prévoit une photodiode à avalanche comprenant, dans l'ordre, une région d'absorption destinée à recevoir un rayonnement et dopée d'un première type de conductivité, une première région de multiplication, une deuxième région de multiplication, et une région de collecte dopée d'un deuxième type de conductivité différent du premier type de conductivité, les première et deuxième régions de multiplication réalisant une multiplication de porteurs par ionisation par impact d'un seul type de porteurs et ayant une concentration de dopants inférieure à celles de la région d'absorption et de la région de collecte, la première région de multiplication comprenant de deux à cinq structures multicouches où chaque structure multicouche comprend, de la région d'absorption vers la région de collecte, une première couche présentant une première largeur de bande interdite puis une deuxième couche présentant une deuxième largeur de bande interdite, la première largeur de bande interdite étant supérieure strictement à la deuxième largeur de bande interdite, la deuxième région de multiplication ayant une largeur de bande interdite constante ou qui varie dans un seul sens de la première région de multiplication à la région de collecte et ayant une épaisseur supérieure à chaque deuxième couche. Selon un mode de réalisation, la première région de multiplication comprend de deux à quatre structures multicouches, de préférence trois structures multicouches. Selon un mode de réalisation, la deuxième région de multiplication a une largeur de bande interdite différente de la deuxième largeur de bande interdite. Selon un mode de réalisation, la deuxième région de multiplication a une largeur de bande interdite inférieure strictement à la deuxième largeur de bande interdite. Selon un mode de réalisation, la deuxième région de multiplication a une largeur de bande interdite supérieure strictement à la deuxième largeur de bande interdite. Selon un mode de réalisation, la concentration de dopants de la région d'absorption et de la région de collecte est supérieure strictement à 10 16 atomes/cm -3 et la concentration de dopants des première et deuxième régions de multiplication est inférieure strictement à 10 16 atomes/cm -3 . Selon un mode de réalisation, la première couche de la structure multicouche au contact de la région d'absorption est plus épaisse que la première couche de l'autre structure multicouche ou des autres structures multicouches. Selon un mode de réalisation, chaque structure multicouche comprend, de la région d'absorption vers la région de collecte, une couche à gradient négatif de largeur de bande interdite entre la première couche et la deuxième couche et une couche à gradient positif de largeur de bande interdite après la deuxième couche, le gradient négatif de largeur de bande interdite passant de la première largeur de bande interdite à la deuxième largeur de bande interdite. Selon un mode de réalisation, le gradient positif de largeur de bande interdite passe de la deuxième largeur de bande interdite à la première largeur de bande interdite pour au moins la structure multicouche la plus proche de la région d'absorption. Selon un mode de réalisation, la couche à gradient positif de largeur de bande interdite est plus épaisse que la couche à gradient négatif de largeur de bande interdite. Selon un mode de réalisation, la région d'absorption présente une largeur de bande interdite qui diminue en direction de la première région de multiplication. 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 FIG. 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une photodiode à avalanche à zones d'absorption et de multiplication séparées ; la FIG. 2 représente une courbe de variation de la proportion de cadmium et une courbe de variation de la longueur d'onde de coupure dans les couches de la photodiode de la FIG. 1 ; la FIG. 3 illustre la variation de la largeur de bande interdite au sein d'une structure multicouche de la région multiplication de la photodiode la FIG. 1 ; la FIG. 4 représente des courbes d'évolution du facteur d’excès de bruit total d'une région d'amplification de la photodiode de la FIG. 1 pour différentes valeurs du gain d'une région d'amplification ; et la FIG. 5 , la FIG. 6 , la FIG. 7 , et la FIG. 8 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, d'autres modes de réalisation d'une photodiode à avalanche à zones d'absorption et de multiplication séparées. De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les circuits électroniques mis en oeuvre pour polariser une photodiode à avalanche à zones d'absorption et de multiplication séparées et pour traiter les signaux fournis par la photodiode sont connus et ne sont pas décrits par la suite. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Selon un mode de réalisation, il est considéré une photodiode SAM-APD à zones d'absorption et de multiplication séparées qui réalise une multiplication de porteurs par ionisation par impact d'un seul type de porteurs (multiplication dite SCM pour "Single Carrier Multiplication"). Par "multiplication de porteurs par ionisation par impact d'un seul type de porteurs", on entend que la multiplication par impact de l'un des types de porteurs (les trous par exemple) est négligeable vis-à-vis de la multiplication par impact de l'autre type de porteurs (les électrons dans cet exemple), c'est à dire que le rapport entre les deux taux de multiplication est supérieur à 50, préférentiellement 100, voire 1000. La FIG. 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une photodiode 5 à avalanche destinée à la détection et la mesure d'un rayonnement électromagnétique 6. La longueur d'onde du rayonnement 6 est comprise dans une gamme de longueurs d'onde donnée, par exemple une longueur d'onde comprise dans la gamme de longueurs d'ondes du proche infrarouge, par exemple égale à environ 1,55 µm. La photodiode 5 est par exemple réalisée au moyen d'une croissance par épitaxie par jets moléculaires du matériau CdHgTe dont la composition en cadmium peut être modulée afin de faire varier la largeur de bande interdite (en anglais bandgap) du matériau. La photodiode 5 comprend une région d'absorption 10, une région de collecte 30 et une région de multiplication 20 entre la région d'absorption 10 et la région de collecte 30. La région de multiplication 20 réalise une multiplication de porteurs par ionisation par impact prépondérante pour les électrons (i.e. la multiplication des trous est négligeable vis-à-vis de la multiplication des électrons). La région d'absorption 10 comprend une face 11 recevant le rayonnement 6. La photodiode 5 est réalisée à base d'un matériau qui permet d'obtenir une multiplication prépondérante pour un type de porteurs. Selon un mode de réalisation, la photodiode 5 est réalisée à base de tellurure de mercure-cadmium, c'est-à-dire en un matériau comprenant le tellure et au moins un élément choisi parmi le cadmium et le mercure et respectant la formulation suivante Cd x Hg 1-x Te avec la valeur x, également appelé x Cd par la suite, correspondant à la proportion de cadmium par rapport au mercure qui est comprise entre 0 et 1, 0 et 1 inclus. Selon un autre mode de réalisation, la photodiode 5 est réalisée à base de d'arséniure-antimoniure d'indium du type InAs 1-y Sb y , avec la valeur y correspondant à la proportion d'antimoine par rapport à l'arsenic qui est comprise entre 0 et 1, 0 et 1 inclus. En fonctionnement, la photodiode 5 est soumise à une polarisation inverse, telle qu'une polarisation comprise entre 10 V et 15 V, par exemple égale à 13 V. Les électrons générés dans la région d'absorption 10 sont transportés par dérive ou diffusion vers la région de multiplication 20. L’application d’une différence de potentiels élevée entre la région d’absorption 10 et la région de collecte 30 va provoquer une multiplication des porteurs dans la région de multiplication 20. Cette multiplication amplifie le photo-courant initial et correspond à l’établissement d’un gain, appelé également gain de multiplication ou gain d’avalanche. La FIG. 2 représente une courbe de variation de la proportion de cadmium x Cd par rapport au mercure et une courbe de variation de la longueur d'onde de coupure λc dans les couches de la photodiode 5 de la FIG. 1 en fonction de la distance D mesurée depuis la face 11 selon une direction orthogonale à la face 11 lorsque la photodiode 5 est réalisée à base de tellurure de mercure-cadmium. La région d'absorption 10 a un premier type de conductivité, par exemple le type P, et des caractéristiques en épaisseur et en largeur de bande interdite adaptées pour absorber la majeure partie du rayonnement lumineux 6 reçu par la photodiode 5. Selon un mode de réalisation, la région d'absorption 10 a un niveau de dopage typiquement supérieur à 10 16 atomes/cm -3 , par exemple compris entre 10 16 atomes/cm -3 et 10 18 atomes/cm -3 . De façon préférable, le dopage est obtenu par addition d’arsenic (As), d'or (Au) ou d'antimoine (Sb). L'épaisseur et la proportion de cadmium de la région d'absorption 10 sont adaptées à la longueur d'onde visée pour chaque application. Pour détecter des photons de longueur d'onde égale à 1,55 µm, l'épaisseur est typiquement comprise entre 1 µm et 3 µm, de préférence entre 1 µm et 2 µm. La proportion de cadmium x Cd est typiquement supérieure à 0,3, par exemple supérieure à 0,45. Selon un mode de réalisation, la proportion de cadmium x Cd dans la région d'absorption 10 diminue de la face 11 jusqu'à la région de multiplication 20. Selon un mode de réalisation, la proportion de cadmium x Cd est comprise entre 0,6 et 0,42. La région de multiplication 20 est caractérisée par un niveau de dopage faible par rapport à la région d'absorption 10, typiquement inférieur à 10 16 atomes/cm -3 et de préférence inférieure à 10 1 5 atomes/cm -3 , afin d'établir un champ électrique uniforme au travers de la région de multiplication 20. Selon un mode de réalisation, la région de multiplication 20 comprend l'empilement d'une première région de multiplication 20a et d'une deuxième région de multiplication 20b. La deuxième région de multiplication 20b est en contact physique direct avec la première région de multiplication 20a. La première région de multiplication 20a est en contact physique direct avec la région d'absorption 10 et la deuxième région de multiplication 20b est en contact physique direct avec la région de collecte 30. Selon un mode de réalisation, la première région de multiplication 20a n'est pas en contact physique direct avec la région de collecte 30 et la deuxième région de multiplication 20b n'est pas en contact physique direct avec la région d'absorption 10. Selon un mode de réalisation, la première région de multiplication 20a comprend une pluralité de structures multicouches 22. Les caractéristiques des matériaux des structures multicouches 22 favorisent une localisation des événements d’ionisation par impact dans une fraction de l’épaisseur de chaque structure multicouche 22 et la multiplication d’un seul type de porteur correspondant aux porteurs minoritaires dans la région d’absorption 10, par exemple les électrons. On appelle première structure multicouche 22 la structure multicouche 22 de la première région de multiplication 20a la plus proche de la région d'absorption 10 et on appelle dernière structure multicouche 22 la structure multicouche 22 de la première région de multiplication 20a la plus proche de la deuxième région de multiplication 20b. La FIG. 3 illustre la variation de la largeur de bande interdite qui sépare les bandes de valence E v et de conduction E c d'un mode de réalisation d'une structure multicouche 22 de la première région de multiplication 20a non polarisée en fonction de la distance D mesurée selon une direction orthogonale à la face 11 depuis le bord de la structure multicouche 22 situé du côté de la région d'absorption 10. Chaque structure multicouche 22 comprend successivement, selon une direction allant de la région d'absorption 10 vers la région de collecte 30, une première couche à largeur de bande interdite constante 22a ayant une largeur de bande interdite sensiblement constante égale à une première valeur ΔE 1 , une première couche de transition 22b, une deuxième couche à largeur de bande interdite constante 22c ayant une deuxième largeur de bande interdite sensiblement constante égale à une deuxième valeur ΔE 2 , et une deuxième couche de transition 22d. Dans la première couche de transition 22b, la largeur de bande interdite varie de la première largeur de bande interdite ΔE 1 à la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 . Dans la deuxième couche de transition 22d, la largeur de bande interdite varie de la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 à la première largeur de bande interdite ΔE 1 lorsque la structure multicouche 22 est suivie d'une autre structure multicouche 22 et varie de la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 à la largeur de bande interdite de la deuxième région de multiplication 20b pour la dernière structure multicouche 22. Selon un mode de réalisation, la première largeur de bande interdite ΔE 1 est supérieure à la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 . De telle manière, la deuxième couche à largeur de bande interdite constante 22c présente un taux moyen de multiplication de porteurs par micromètre supérieur au taux moyen de multiplication de porteurs par micromètre de la première couche à largeur de bande interdite constante 22a. Pour ce faire, selon un mode de réalisation, la première et la deuxième couches à largeur de bande interdite constante 22a, 22c sont réalisées dans des tellurures de mercure-cadmium du type Cd x Hg 1-x Te avec des proportions de cadmium x différentes l'une de l'autre, et plus particulièrement une proportion maximale de cadmium x C d1 de la première couche à largeur de bande interdite constante 22a supérieure à la proportion minimale de cadmium x C d2 de la deuxième couche à largeur de bande interdite constante 22c. Selon un mode de réalisation, la proportion maximale de cadmium x C d1 de la première couche à largeur de bande interdite constante 22a est comprise entre 0,4 et 0,5, par exemple égale à 0,42. Selon un mode de réalisation, la proportion minimale de cadmium x C d 2 de la deuxième couche à largeur de bande interdite constante 22c est comprise entre 0,33 et 0,4, par exemple égale à 0,34. Selon un mode de réalisation possible, la première couche de transition 22b a un gradient négatif de largeur de bande interdite et la deuxième couche de transition 22d a un gradient positif de largeur de bande interdite. Le gradient négatif de largeur de bande interdite passe de la première largeur de bande interdite ΔE 1 à la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 et le gradient positif de largeur de bande interdite passe de la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 à la première largeur de bande interdite ΔE 1 lorsque la structure multicouche 22 est suivie d'une autre structure multicouche 22 et passe de la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 à la largeur de bande interdite de la deuxième région de multiplication 20b pour la dernière structure multicouche 22. Selon un mode de réalisation, la deuxième couche de transition 22d à gradient positif de largeur de bande interdite est plus épaisse que la première couche de transition 22b à gradient négatif de largeur de bande interdite. Le gradient négatif est ainsi plus abrupt que le gradient positif. Selon un mode de réalisation, entre la première largeur de bande interdite ΔE 1 et la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 , la variation relative, en valeur absolue, de la bande de conduction E c est supérieure à la variation relative, en valeur absolue, de la bande de valence E v . Ceci permet de garantir un transport par dérive et un temps de réponse rapides de la photodiode. Selon un mode de réalisation, la variation de la largeur de bande interdite de la deuxième couche de transition 22d est sensiblement linéaire. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de chaque structure multicouche 22 est comprise entre 400 nm et 800 nm. Selon un mode de réalisation, pour chaque structure multicouche 22, le rapport entre l'épaisseur de la première couche à largeur de bande interdite constante 22a et l'épaisseur de la structure multicouche 22 est comprise entre 45 % et 80 %, par exemple égale à environ 60 %. Selon un mode de réalisation, pour chaque structure multicouche 22, le rapport entre l'épaisseur de la deuxième couche à largeur de bande interdite constante 22c et l'épaisseur de la structure multicouche 22 est comprise entre 20 % et 50 %, par exemple égale à environ 25 %. Selon un mode de réalisation, pour chaque structure multicouche 22, le rapport entre l'épaisseur de la deuxième région de transition 22d et l'épaisseur de la structure multicouche 22 est comprise entre 5 % et 20 %, par exemple égale à environ 10 %. Selon un mode de réalisation, pour chaque structure multicouche 22, le rapport entre l'épaisseur de la première région de transition 22b et l'épaisseur de la structure multicouche 22 est comprise entre 1 % et 10 %, par exemple inférieure à 5 %. Selon un mode de réalisation, le nombre Nb de structures multicouches 22 de la première région d'absorption 20a est supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à 5, de préférence égal à 3. Le nombre Nb réduit de structures multicouches 22 permet d’obtenir un champ électrique plus homogène dans cette partie de la structure. Ceci permet d’obtenir une probabilité de multiplication similaire dans les différentes structures multicouches 22, en faveur d’une réduction du facteur d’excès de bruit qui peut s’approcher de l’unité. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la première région de multiplication 20a est comprise entre 0,8 µm et 4 µm. La première région de multiplication 20a permet d'obtenir un fort gain et un faible facteur d’excès de bruit avec une sensibilité réduite vis-à-vis d'une variation du dopage résiduel dans la première région de multiplication 20a. Selon un mode de réalisation possible, le gradient positif de largeur de bande interdite passe de la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 à la première largeur de bande interdite ΔE 1 , de telle manière que les structures multicouches 22 présentent les mêmes largeurs de bande interdite ΔE 1 et ΔE 2 au sein des première et deuxième couches à largeur de bande interdite constante 22a et 22c. Selon un mode de réalisation, la dernière structure multicouche 22 de la première région de multiplication 20a diffère des autres structure multicouche 22 par la caractéristique de la deuxième région de transition 22d. Dans cette région, l’épaisseur et le gradient de proportion de cadmium doivent être adaptés pour permettre aux porteurs de transiter entre cette région et de la deuxième région de multiplication 20b. La deuxième région de multiplication 20b a une proportion de cadmium x C d sensiblement constante ou une proportion de cadmium x Cd qui présente un gradient dans un seul sens de la première région de multiplication 20a jusqu'à la région de collecte 30. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la deuxième région de multiplication 20b est comprise entre 1 µm et 5 µm. La proportion de cadmium x C d et l'épaisseur de la deuxième région de multiplication 20b sont adaptées pour obtenir un niveau de gain et de bruit d’obscurité adaptés pour chaque application. Selon un mode de réalisation, dans le cas d’une application qui requiert une température de fonctionnement élevée, la largeur de bande interdite de la deuxième région de multiplication 20b peut être supérieur à la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 . Selon un autre mode de réalisation, dans le cas où l'on cherche à maximiser le gain, par exemple dans le cas d'applications qui requièrent la détection de photons uniques, la largeur de bande interdite de la deuxième région de multiplication 20b peut être inférieur à la deuxième largeur de bande interdite ΔE 2 . La concentration de dopants dans la première région de multiplication 20a et dans la deuxième région de multiplication 20b est inférieur à la concentration de dopants dans la région d'absorption 10 et dans la région de collecte 30, de préférence inférieure à 10 1 5 atomes/cm -3 . La première région de multiplication 20a peut être dopée du même type de conductivité que la deuxième région de multiplication 20b ou être dopée du type de conductivité opposé à celui de la deuxième région de multiplication 20b. Selon un mode de réalisation, le niveau du dopage dans la première région de multiplication 20a et dans la deuxième région de multiplication 20b correspond au niveau du dopage résiduel imposé par le matériau composant ces régions et le procédé de croissance mis en oeuvre pour la formation de la région de multiplication 20. Dans le cas où la photodiode 5 est à base de CdHgTe, le dopage résiduel est de type N à un niveau inférieur à 10 15 atomes/cm -3 . Le niveau du dopage résiduel va influencer le profil du champ à travers les régions de multiplication 20a et 20b. De façon avantageuse, l’impact de cette modulation du champ électrique à travers la photodiode 5 est réduit par rapport à une photodiode dont la région de multiplication 20 comprend un nombre Nb de structures multicouches supérieur à 4. La présence de la deuxième région de multiplication 20b permet de réduire la sensibilité de la photodiode 5 à une variation du dopage résiduel dans la première région de multiplication 20a. La région de collecte 30, avec laquelle la région de multiplication 20 est en contact physique direct dans le mode de réalisation de la FIG. 1 , est caractérisée par un deuxième type de conductivité, par exemple le type N. Selon un mode de réalisation, la région de collecte 30 a un niveau de dopage typiquement supérieur à 10 16 atomes/cm -3 , de préférence supérieur à 10 17 atomes/cm -3 . La proportion de cadmium x C d de la région de collecte 30 est par exemple comprise entre 0,35 et 0,5. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la région de collecte 30 est comprise entre 0.5 µm et 2 µm, et est par exemple égale à 0,8 µm. Selon un mode de réalisation, la largeur de bande interdite dans la région de collecte 30 est de préférence supérieure à la largeur de bande interdite de la deuxième région de multiplication 20b afin de réduire la génération d’un courant d’obscurité sur des défauts ou par effet tunnel dans cette région. Dans ce cas, on réalise également un gradient de largeur de bande interdite entre la deuxième région de multiplication 20b et la région de collecte 30 pour faciliter le transport de charges entre les deux régions. En fonctionnement, la photodiode 5 est soumise à une polarisation inverse, telle qu'une polarisation comprise entre 10 V et 15 V, par exemple égale à 13 V. Les électrons générés dans la région d'absorption 10 sont transportés par dérive ou diffusion vers la région de multiplication 20. L’application d’une différence de potentiels élevée entre la région d’absorption 10 et la région de collecte 30 va provoquer une multiplication des porteurs dans la région de multiplication 20. Cette multiplication amplifie le photo-courant initial et correspond à l’établissement d’un gain dit d’avalanche. En fonctionnement, la première couche à largeur de bande interdite constante 22a forme une couche d'accélération des porteurs qui vient augmenter l'énergie des électrons sans initier d'événements de multiplication des électrons tandis que la deuxième couche à largeur de bande interdite constante 22c forme une couche de multiplication au sein de laquelle sont localisés les événements de multiplication des électrons. La première région de multiplication 20a à pluralité de structures multicouches 22 permet ainsi une localisation importante des événements de multiplication au sein des deuxièmes couches à largeur de bande interdite constante 22c. De telle manière, l'aléa de multiplication est réduit et par conséquent le facteur d'excès de bruit est diminué. Le nombre Nb réduit de structures multicouches 22 dans la première région de multiplication 20a réduit le gain atteignable M 2a dans cette partie de la structure. Par exemple, le gain M 2a va s’approcher 8 pour Nb égal à 3 dans le cas optimal avec une probabilité de multiplication égale à 1 par structure multicouche 22. La deuxième région de multiplication 20b de la région de multiplication 20 est conçue pour introduire un fort gain M 2b , qui permet d’augmenter le gain total M tot dans la photodiode 5 qui est égal au produit du gain M 2a de la première région de multiplication 20a et du gain M 2b de la deuxième région de multiplication 20b. De par l’ordre d’implémentation de la première région de multiplication 20a et de la deuxième région de multiplication 20b et de par le fait qu’un seul type de porteurs est multiplié dans la première région de multiplication 20a, la première région de multiplication 20a agit comme un préamplificateur dont les caractéristiques de fluctuations en gain et en facteur d'excès de bruit sont dominants pour les fluctuations du gain total à travers les deux régions de multiplication 20a et 20b de la photodiode 5. En appelant F 2a le facteur d’excès de bruit de la première région de multiplication 20a et F 2b le facteur d’excès de bruit de la deuxième région de multiplication 20b, le facteur d’excès de bruit total F tot de la région d'amplification 20 en considérant des processus de multiplication indépendants dans les deux régions de multiplication 20a et 20b est donné par la formule suivante : [Math 1] La FIG. 4 représente des courbes C1, C2, C3, C4 et C5 d'évolution d'une estimation du facteur d’excès de bruit total F tot de la région d'amplification 20 de la photodiode 5 pour différentes valeurs du gain M 2 a de la première région d'amplification 20a et pour différentes valeurs du facteur d’excès de bruit F 2b de la deuxième région de multiplication 20b. Les courbes C1, C2, C3, C4 et C5 sont obtenues avec le gain M 2b de la deuxième région de multiplication 20b égal à 30 et le facteur d’excès de bruit F 2a de la première région de multiplication 20a égal à 1,01. Les courbes C1, C2, C3, C4, et C5 sont obtenues avec le facteur d’excès de bruit F 2b égal respectivement à 10, 3, 2, 1,5, et 1,24. Les valeurs obtenues sur la droite A correspondent à un nombre Nb égal à 1, ce qui correspond à un gain M 2 a égal à 2. Les valeurs obtenues sur la droite B correspondent à un nombre Nb égal à 2, ce qui correspond à un gain M 2 a égal à 4. Les valeurs obtenues sur la droite C correspondent à un nombre Nb égal à 3, ce qui correspond à un gain M 2 a égal à 8. Les valeurs obtenues sur la droite D correspondent à un nombre Nb égal à 4, ce qui correspond à un gain M 2 a égal à 16. Les estimations de la FIG. 4 mettent en évidence qu’un faible facteur d'excès de bruit F tot peut être obtenu même avec une deuxième région de multiplication 20b avec une multiplication très aléatoire caractérisée par une multiplication des deux types de porteurs et, en conséquence, un facteur d’excès de bruit F 2b supérieur à 5. Dans ce cas typique, pour une couche de multiplication réalisée avec une semiconducteur III-V, l’utilisation d’au moins 3 structures multicouches 22 permettent que le facteur d’excès de bruit total à F tot soit inférieur à 1,2. Dans le cas de l’implémentation d’une deuxième région de multiplication 20b avec une multiplication moins aléatoire avec un facteur d’excès de bruit F 2b inférieur à 2, comme c’est le cas lorsque la photodiode 5 est réalisée avec le semiconducteur HgCdTe, le facteur d’excès de bruit total à F tot est inférieure à 1,1 déjà lorsque Nb est égal à 2 et tend vers F 1a , c’est-à-dire proche de l’unité, lorsque Nb est supérieur ou égal à 3. Les estimations de la FIG. 4 montrent que la région de multiplication 20 comprenant la première région de multiplication 20a et la deuxième région de multiplication 20b permet d’avoir un aléa dominé par les fluctuations de gain dans la première région de multiplication 20a. La deuxième région de multiplication 20b peut ainsi être ajustée pour obtenir le gain total M tot requis en fonction de l’application et sans prêter attention aux valeurs d’excès de bruit potentielle généré dans cette région. Par exemple, pour les applications de détection d’un photon unique, il est important d’obtenir un très fort gain total M tot pour générer des signaux au-dessus du bruit des circuits électroniques reliés à la photodiode et d’obtenir, en conséquence, une bonne efficacité de détection. Selon un mode de réalisation, dans le cas où la deuxième région de multiplication 20b est réalisée en HgCdTe, le gain dans la deuxième région de multiplication 20b peut être augmenté en diminuant la largeur de bande interdite dans cette région par rapport à la largeur de bande interdite minimale ΔE 2 dans la première région de multiplication 20a. Dans ce cas, un très fort gain total M tot est obtenu associé avec un facteur d’excès de bruit total F tot proche de l’unité. L’utilisation d’une largeur de bande interdite plus faible dans la deuxième région de multiplication 20b va cependant conduire à une augmentation de la génération des évènements de génération thermique qui vont induire une augmentation du bruit du détecteur à l’obscurité. L’impact de ce bruit va être limité par l’architecture de la photodiode 5 qui apporte l’avantage de moins amplifier les événements de génération, thermique ou photonique, dans la deuxième région de multiplication 20b par rapport aux signaux qui sont amplifiés par le gain total. Cela permet d’obtenir un meilleur rapport signal sur bruit par rapport à une couche de multiplication homogène et à faible largeur de bande interdite. La FIG. 5 , la FIG. 6 , la FIG. 7 , et la FIG. 8 sont des vues en coupe, partielles et schématiques, d'autres modes de réalisation d'une photodiode. La FIG. 5 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une photodiode 60. La photodiode 60 comprend l'ensemble des éléments de la photodiode 5 représentée en FIG. 1 et comprend en outre une couche de passivation 40 recouvrant la région de collecte 30 du côté opposé à la deuxième région de multiplication 20b et permettant de protéger la photodiode 60 d'une dégradation électrique induite par un mécanisme mécanique ou chimique. La photodiode 70 comprend en outre un plot de métal 50 localisé dans et autour d'un trou 42 dans la couche de passivation 40, afin de disposer d'un contact électrique, idéalement ohmique, avec la région de collecte 30. Un contact électrique (non représenté) est également réalisé avec la région d'absorption 10 afin d'appliquer une polarisation entre la région d'absorption 10 et la région de collecte 30 à travers la région de multiplication 20. La FIG. 6 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une photodiode 70. La photodiode 70 comprend l'ensemble des éléments de la photodiode 60 représentée en FIG. 5 à la différence que la région de multiplication 20 et la région de collecte 30 ont une structure de type mesa sur la région d'absorption 10, c’est-à-dire que l'empilement 62 de la région de multiplication 20 et de la région de collecte 30 forme un élément en relief à flancs inclinés 64 reposant sur la région d'absorption 10 avec une dimension latérale, mesurée parallèlement à la face 6, inférieure à la dimension latérale de la région d'absorption 10. La couche de passivation 40 s'étend en outre sur les flancs inclinés 64 de la région de collecte 30 et de la région de multiplication 20, et s'étend sur la région d'absorption 10 au contact physique direct de la région d'absorption 10 autour de l'empilement 62. L'empilement 62 peut être formé par une gravure venant définir un pilier en forme de mésa. La FIG. 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une photodiode 80. La photodiode 80 comprend l'ensemble des éléments de la photodiode 70 représentée en FIG. 6 à la différence que la région de collecte 30 comprend une région centrale 31 et une région périphérique 32 entourant la région centrale 31 et interposée entre les flancs 64 et la région centrale 31. Le niveau de dopage de la région périphérique 32 est inférieur au niveau de dopage de la région centrale 31. Selon un mode de réalisation, le niveau de dopage de la région périphérique 32 est inférieur à 10 15 atomes/cm -3 , et est par exemple sensiblement égal au niveau du dopage résiduel imposé par le matériau composant la région de collecte 30 et le procédé de croissance mis en oeuvre pour la formation de la région de collecte 30. Dans le cas où la photodiode 80 est à base de CdHgTe, le dopage résiduel dans la région périphérique 32 est de type N à un niveau inférieur à 10 15 atomes/cm -3 . Ceci permet, de façon avantageuse, de limiter la concentration du champs électrique sur les flancs 64 de l'empilement. Selon un mode de réalisation, le niveau de dopage de la région centrale 31 est supérieur à 10 17 atomes/cm -3 . La région centrale 31 peut être formée par implantation ionique. La FIG. 8 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une photodiode 90. La photodiode 90 comprend l'ensemble des éléments de la photodiode 60 représentée en FIG. 5 , la région de collecte 30 comprenant en outre la région centrale 31 entourée par la région périphérique 32 comme pour la photodiode 80 représentée en FIG. 7 . Selon un mode de réalisation, un dopage de type P par lacune de mercure dans la structure est d’abord induit dans l’ensemble de la photodiode suite à la croissance par épitaxie par jets moléculaires des couches composant la région d'absorption 10, la région de multiplication 20, et la région de collecte 30. Lorsque la photodiode 90 est à base de CdHgTe, ce dopage peut être obtenu par un recuit sous vide à une température proche de 300°C afin d’obtenir un niveau de dopage proche de 10 16 atomes/cm -3 . La formation de la région centrale 31 de type N à un niveau typiquement supérieur à 10 17 atomes/cm -3 et localisée dans la région de collecte 30 va induire une suppression des lacunes de mercure et, en conséquence, la formation d'une zone 91 dans la région de multiplication 20 et la région de collecte 30 caractérisée par un dopage de type N à un niveau inférieur à 10 15 atomes/cm -3 , correspondant au dopage résiduel du matériau composant la photodiode 90. la zone restante 92 de la région d'absorption 10, de la région de multiplication 20 et de la région de collecte est toujours caractérisée par un dopage de type P. La limite entre les zones 91 et 92 est schématiquement représentée par une ligne 93 en traits tiretés en FIG. 8 . Dans ce cas, la fonction de multiplication à très faible excès de bruit a lieu dans la partie de la région de multiplication 20 contenue dans la zone 91, c’est-à-dire au centre de la photodiode 90. Ce mode de réalisation à l’avantage de supprimer la réalisation d’une structure de type mesa pour délimiter la zone active de la photodiode. Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. Photodiode à avalanche (5 ; 60 ; 70; 80 ; 90) comprenant, dans l'ordre, une région d'absorption (10) destinée à recevoir un rayonnement (6) et dopée d'un première type de conductivité, une première région de multiplication (20a), une deuxième région de multiplication (20b), et une région de collecte (30) dopée d'un deuxième type de conductivité différent du premier type de conductivité, les première et deuxième régions de multiplication (20a, 20b) réalisant une multiplication de porteurs par ionisation par impact d'un seul type de porteurs et ayant une concentration de dopants inférieure à celles de la région d'absorption (10) et de la région de collecte (30), la première région de multiplication (20a) comprenant de deux à cinq structures multicouches (22) où chaque structure multicouche comprend, de la région d'absorption (10) vers la région de collecte (30), une première couche (22a) présentant une première largeur de bande interdite (ΔE 1 ) puis une deuxième couche (22c) présentant une deuxième largeur de bande interdite (ΔE 2 ), la première largeur de bande interdite étant supérieure strictement à la deuxième largeur de bande interdite, la deuxième région de multiplication (20b) ayant une largeur de bande interdite constante ou qui varie dans un seul sens de la première région de multiplication (20a) à la région de collecte (30) et ayant une épaisseur supérieure à chaque deuxième couche (22c). Photodiode à avalanche selon la revendication 1, dans laquelle la première région de multiplication (20a) comprend de deux à quatre structures multicouches (22), de préférence trois structures multicouches (22). Photodiode à avalanche selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la deuxième région de multiplication (20b) a une largeur de bande interdite différente de la deuxième largeur de bande interdite (ΔE 2 ). Photodiode à avalanche selon la revendication 3, dans laquelle la deuxième région de multiplication (20b) a une largeur de bande interdite inférieure strictement à la deuxième largeur de bande interdite (ΔE 2 ). Photodiode à avalanche selon la revendication 3, dans laquelle la deuxième région de multiplication (20b) a une largeur de bande interdite supérieure strictement à la deuxième largeur de bande interdite (ΔE 2 ). Photodiode à avalanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la concentration de dopants de la région d'absorption (10) et de la région de collecte (30) est supérieure strictement à 10 16 atomes/cm -3 et dans laquelle la concentration de dopants des première et deuxième régions de multiplication (20a, 20b) est inférieure strictement à 10 16 atomes/cm -3 . Photodiode à avalanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la première couche (22a) de la structure multicouche (22) au contact de la région d'absorption (10) est plus épaisse que la première couche de l'autre structure multicouche ou des autres structures multicouches. Photodiode à avalanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle chaque structure multicouche (22) comprend, de la région d'absorption (10) vers la région de collecte (30), une couche (22b) à gradient négatif de largeur de bande interdite entre la première couche (22a) et la deuxième couche (22c) et une couche (22d) à gradient positif de largeur de bande interdite après la deuxième couche (22c), le gradient négatif de largeur de bande interdite passant de la première largeur de bande interdite (ΔE 1 ) à la deuxième largeur de bande interdite (ΔE 2 ). Photodiode à avalanche selon la revendication 8, dans laquelle le gradient positif de largeur de bande interdite passe de la deuxième largeur de bande interdite (ΔE 2 ) à la première largeur de bande interdite (ΔE 1 ) pour au moins la structure multicouche (22) la plus proche de la région d'absorption (10). Photodiode à avalanche selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle la couche (22d) à gradient positif de largeur de bande interdite est plus épaisse que la couche (22b) à gradient négatif de largeur de bande interdite. Photodiode à avalanche selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle la région d'absorption (10) présente une largeur de bande interdite qui diminue en direction de la première région de multiplication (20a).