EP3353818A1 - Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées - Google Patents

Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées

Info

Publication number
EP3353818A1
EP3353818A1 EP16778718.3A EP16778718A EP3353818A1 EP 3353818 A1 EP3353818 A1 EP 3353818A1 EP 16778718 A EP16778718 A EP 16778718A EP 3353818 A1 EP3353818 A1 EP 3353818A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
photodetector
doped
contact
stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16778718.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Luc Reverchon
Philippe Bois
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Thales SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Thales SA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3353818A1 publication Critical patent/EP3353818A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier

Definitions

  • Photodetector comprising a stack of superposed layers
  • the present invention relates to a photodetector comprising a stack of superposed layers.
  • the present invention further relates to a method of manufacturing such a photodetector.
  • photodetectors comprising a photo-absorbing layer of semiconductor material are used.
  • a photoabsorbent layer is a photon absorbing layer in a predefined wavelength range.
  • a mesa is a protruding semiconductor structure having a flat top and steep side sides.
  • barrier layers are generally superimposed on both sides of the absorption layer.
  • a barrier layer is a layer preventing the passage of minority carriers and therefore limiting the dark current.
  • the dark current has Auger generation-recombination, diffusion or recombination components with different thermal activation laws.
  • the barrier layers introduced must be sufficiently thick and have sufficient energy for the tunnel effect to be considered negligible.
  • the tunnel effect refers to the property of a quantum object, such as an electron, to cross a potential barrier while the energy of the object is less than the minimum energy required to cross the barrier.
  • the materials of the barrier layers are chosen, in particular, from alloys close to the mesh agreement on a gallium antimonide (GaSb) substrate.
  • GaSb gallium antimonide
  • the materials of the barrier layers are chosen so as not to give rise to inter-band tunnel effects as presented in the article by JN Schulman et al. entitled "Sb-Heterostructure Interband Backward Diodes” published in July 2000 in Volume 21 of the journal IEEE Electron Device Letters on pages 353 to 355.
  • US 2008/01 1 1 152 a semiconductor structure comprising, in particular, a barrier layer superimposed on an absorption layer.
  • the material of the barrier layer and the doping of the material are selected so that the space charge area is located outside the absorption layer.
  • the presence of an electric field in the barrier layer is described in WO 2005/004243 and US 2009/0256231.
  • US 2009/0256231 discloses a carrier-borne band structure configuration in proximity to the strict flat-band barrier layer for limiting the Shockley Read Hall generation current. This solution is a special case to avoid a space charge area in the active area.
  • the choice of doping of the material is for example already mentioned in the article by G. Marre et al.
  • parasitic effects of surface recombination are likely to occur at the surface of the barrier layer.
  • the parasitic effects of surface recombination are, in particular, the generation of dark current, Flicker noise or RTS noise.
  • the dark current is a current from the non-radiative generation of electron-hole pairs.
  • Flicker noise is an electronic noise resulting from the superposition of several phenomena leading to the appearance of signals at different characteristic frequencies. For example, Flicker noise may be due to impurities in a material or to parasitic electron-hole recombinations.
  • the RTS (Random Telegraph Signal) noise is an electronic noise due to an excess of current passing through an electrical fault sometimes correlated to a crystalline defect. Such effects are at the origin of spatial noise within the matrix of photodiodes.
  • the notion of spatial noise of a system is a function to describe the nonuniformity of the system.
  • An object of the invention is therefore to reduce the parasitic effects of surface recombination in a photodetector while maintaining a good quantum efficiency of the photodetector.
  • the quantum efficiency of a photodetector designates the ratio between the number of electronic charges produced by the photodetector and the number of photons absorbed by the photodetector.
  • the subject of the invention is a photodetector comprising a stack of superimposed layers, the photodetector comprising successively along a stacking direction:
  • a second layer forming a photo-absorbing layer made of a second semiconductor material having a second gap
  • a third layer forming a barrier layer made of a third semiconductor material
  • a fourth layer forming a window layer made of a fourth semiconductor material
  • the first material, the third material and the fourth material each having a gap greater than the second gap
  • the fourth material being n-doped or undoped and the third material being undoped or weakly p-doped when the second material is n-doped
  • the fourth material being p-doped or undoped and the third material being undoped or slightly doped n when the second material is p-doped.
  • the detector comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • the doping level of the fourth material is between 10 15 cm "3 and 10 17 cm" 3.
  • the thickness of the fourth layer in the stacking direction is between 100 nanometers and 500 nanometers and preferably between 200 nanometers and 300 nanometers.
  • the photodetector further comprises a fifth layer superimposed on the fourth layer, the fourth layer being between the third layer and the fifth layer, the fifth layer forming a passivation layer.
  • the photodetector further comprises a seventh layer superimposed on the fifth layer, the seventh layer forming a current collection layer.
  • the stack of layers comprises contacts made of semiconductor material, each contact having an end portion in contact with the third layer.
  • the fourth layer comprises diffused zones, the layer stack comprising contacts made of semiconductor material, each contact having an end portion in contact with at least one diffused zone.
  • the photodetector comprises guard rings surrounding the contacts.
  • the second material, the third material and the fourth material are semiconductor materials based on materials of columns NIA and VA of the periodic table.
  • the fourth material is of the form GaSb y As ⁇ , y being a number between 0 and 1, advantageously the fourth material is gallium antimonide.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a photodetector as previously described wherein the method comprises, for each of the layers, an epitaxial growth step.
  • FIG. 1 a schematic sectional view of an exemplary photodetector according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of an exemplary photodetector according to a second embodiment
  • FIG. 3 is a diagrammatic plan view of the photodetector of FIG.
  • FIG. 4 a schematic sectional view of an exemplary photodetector according to a third embodiment
  • FIG. 5 is a diagrammatic sectional view of an exemplary photodetector according to a fourth embodiment
  • FIG. 6 is a diagrammatic sectional view of an exemplary photodetector according to a fifth embodiment
  • FIG. 7 a diagrammatic plan view of the photodetector of FIG. 6,
  • FIG. 8 is a diagrammatic sectional view of an exemplary photodetector according to a sixth embodiment
  • FIG. 9 is a diagrammatic view from above of the photodetector of FIG.
  • a longitudinal direction is defined. It is also defined a stacking direction and a transverse direction.
  • the stacking direction is a direction perpendicular to the longitudinal direction and contained in a plane transverse to the longitudinal direction.
  • the stacking direction corresponds to a general direction of propagation of the light.
  • the transverse direction is perpendicular to the longitudinal direction and to the stacking direction.
  • the longitudinal, stacking and transverse directions are respectively symbolized by an X axis, a Z axis and a Y axis in FIGS. 1 to 9.
  • a structure formed of a stack successively comprising, in the stacking direction Z, a substrate, a light-absorbing layer and a barrier layer is considered.
  • a substrate is a layer supporting other layers.
  • the surface of the structure is the surface in the stacking direction Z of the last layer of the stack not in contact with other layers of the stack.
  • a first way to reduce the parasitic recombination effects on the surface of such a structure is to superpose a first additional layer on the barrier layer.
  • a first additional layer is illustrated in FIG.
  • the material and the doping of the first additional layer are chosen to limit the parasitic recombination of charge carriers in the additional layer.
  • a second way to further reduce the parasitic recombination effects at the surface of the structure shown in FIG. 1 is to superimpose a second additional layer on the first additional layer.
  • the second additional layer is a layer for passivating the structure.
  • Passivation is an interface and surface treatment intended, on the one hand, to give the interfaces and surfaces the electronic properties required for optimal operation of a semiconductor device.
  • the purpose of the passivation is to stabilize the properties of the surfaces and interfaces in order to eliminate any disturbance or evolution over time of the functional characteristics of the device resulting from external physicochemical, thermal and electrical constraints.
  • the material of the first additional layer is chosen, in particular, to promote passivation.
  • different embodiments of the structure are proposed, as well as criteria making it possible to make a judicious choice of the geometry of the structure, as well as the materials and the doping levels of the materials forming the structure. Such criteria aim to limit, with a single structuring, the generation of spurious noise.
  • a first embodiment of a photodetector Pd is illustrated in FIG.
  • the photodetector Pd has a spectral range of operation.
  • the spectral range of operation of the photodetector belongs to one of the following spectral ranges: infrared, near infrared, medium infrared and far infrared.
  • a wave belongs to the infrared range if the wavelength of the wave is in the broad sense between 780 nanometers (nm) and 1 millimeter (mm).
  • a wave belongs to the near infrared range if the wavelength of the wave is in the broad sense between 780 nm and 3 micrometers ( ⁇ ).
  • a wave belongs to the average infrared range if the wavelength of the wave is in the broad sense between 3 ⁇ and 5 ⁇ .
  • a wave belongs to the far-infrared range if the wavelength of the wave is in the broad sense between 5 ⁇ and 1 mm.
  • the photodetector Pd comprises a stack of superposed layers along the stacking direction Z.
  • superposed layers it is understood that the layers are arranged one on the other along the the stacking direction Z.
  • the stack therefore comprises a succession of layers in the stacking direction Z.
  • Each layer of the stack Z is thus defined by a thickness in the stacking direction Z.
  • the stacking extends, furthermore, in the longitudinal direction X and in the transverse direction Y since each layer of the stack is defined by a length in the longitudinal direction X and a width in the transverse direction Y.
  • the stack of superposed layers comprises, successively, along the stacking direction Z, a first layer C 1; a second layer C 2 , a third layer C 3 and a fourth layer C 4 .
  • the first layer Ci forms a substrate.
  • the first layer Ci forms, in addition, a barrier layer.
  • barrier layer a layer preventing the passage of more than 10 ⁇ 3 % of a type of carriers. This potential barrier is present on the valence band to block the holes or on the conduction band to block the electrons.
  • the first layer Ci is transparent in the spectral range of operation of the photodetector Pd.
  • transparent it is understood that the first layer Ci absorbs less than 10% of the incident light and belonging to the spectral range of operation of the photodetector Pd when the thickness along the stacking direction Z of the first layer Ci is less than ten micrometers.
  • the first layer Ci is made of a first material ML
  • the first material Mi is chosen to present mesh parameters allowing the epitaxial growth of one or more crystalline layers on the first material ML.
  • the mesh parameters of a crystal designate, for example, three lengths and three angles used for describe the mesh of the crystal.
  • the first material Mi is also chosen so as to have mesh parameters making it possible to avoid the formation of crystalline defects during the epitaxial growth of one or more crystals on the first material ML
  • the first material Mi is a semiconductor.
  • the first material Mi is a composite material or not.
  • a composite material is an assembly of at least two materials, each material being an element or an alloy.
  • Each material forming the first material Mi belongs to one of the columns of the periodic table among the following columns: MB, NIA, IVA, VA and VIA.
  • the periodic table used is the classification by increasing atomic number established by Moseley in the early twentieth century.
  • Group II of the Periodic Table is also called Group 12.
  • Group II includes, in particular, zinc (Zn), cadmium (Cd) and mercury (Hg).
  • Group III of the Periodic Table is also called Group 13.
  • Group III corresponds to the boron group and includes, in particular, boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) and indium (In ).
  • Group IV of the Periodic Table is also called Group 14.
  • Group IV includes, in particular, silicon (Si) and germanium (Ge).
  • Group V of the Periodic Table is also called group 15 or the family of nitrogen.
  • Group V includes, in particular, nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As) and antimony (Sb).
  • Group VI of the Periodic Table is also called Group 16.
  • Group VI includes, in particular, oxygen (O), sulfur (S) and selenium (Se).
  • the materials of columns III and II may respectively be associated with materials of columns V and VI for the production of hetero-structures for photodetectors. We will speak of ll-VI or lll-V alloys.
  • the first material Mi is, for example, gallium arsenide (GaAs), gallium antimonide (GaSb) or silicon (Si).
  • GaAs gallium arsenide
  • GaSb gallium antimonide
  • Si silicon
  • an additional buffer layer is superimposed on the first layer Ci before the second layer C 2 .
  • the additional layer makes it possible to bring the first material Mi close to the mesh on the gallium antimonide.
  • the first material Mi has a first gap E g 1 .
  • the first layer Ci has a first thickness along the stacking direction Z.
  • the first thickness is in the broad sense between 500 nm and 600 ⁇ .
  • the first layer Ci also has a first length along the longitudinal direction X and a first width bn along the transverse direction Y.
  • the first length is in the broad sense between 100 ⁇ and 20 mm.
  • the first width bn is in the broad sense between 100 ⁇ and 20 mm for a photo-detection matrix.
  • a photo-detection matrix is a matrix of pixels of a photodetector.
  • the first width bn is in the broad sense between 50 mm and 150 mm for a photodetector comprising a photo-detection array assembly.
  • the first layer Ci is continuous along the longitudinal direction X, the transverse direction Y and the stacking direction Z.
  • a continuous layer in a given direction is a layer which does not exhibit breaks or discontinuities in the direction given.
  • the second layer C 2 forms a photo-absorbing layer.
  • photo-absorbing layer means an absorbent layer containing at least 50% of the photons belonging to the spectral range of operation of the photodetector Pd and arriving at the light-absorbing layer.
  • the second layer C 2 is made of a second material M 2.
  • the second material M 2 is chosen to mesh with the first material Iv ⁇ .
  • mesh agreement it is understood that the first material Mi and the second material M 2 have the same crystal lattice and close mesh parameters.
  • close mesh parameter it is understood that the difference between the i th mesh parameter of a first crystal lattice and the i th mesh parameter of a second crystal lattice, in connection with the first lattice crystalline, is less wider than 0.1 percent of the i th first lattice parameter of the crystal lattice.
  • the second material M 2 is a semiconductor.
  • the second material M 2 is a composite material or not.
  • Each material forming the second material M 2 is located in one of the columns of the Periodic Table of the following columns: MB, NIA, VA and VIA.
  • the second material M 2 is an II-VI or III-V alloy.
  • the second material M 2 is doped n or p. It is understood by the term “doping n”, the introduction of impurities in a semiconductor so as to produce an excess of electrons. It is understood by the term “doping p”, the introduction of impurities in a semiconductor so as to produce a deficit of electrons.
  • the doping level of the second material M 2 is in the broad sense between 10 15 cm -3 and 17 cm -3 .
  • the doping rate is defined as the number of doped atoms in a cubic centimeter of the crystal lattice.
  • the doping rate is voluminal.
  • the second material M 2 is doped n or p
  • the second material M 2 is, for example, chosen from: indium arsenide-antimonide (InAsSb), digital alloys of indium arsenide-antimonide and indium arsenide and super arrays of indium arsenide and gallium antimonide.
  • a digital alloy is a stack of materials having different concentrations in one element.
  • a superlattice is a periodic stack of thin layers.
  • the second material M 2 has a second gap E g 2 .
  • the second gap E g 2 is less than the strict sense at the first gap E g 1 .
  • the second layer C 2 has a second thickness e 2 along the stacking direction Z.
  • the second thickness e 2 is of the order of magnitude of the optical absorption length of a photon.
  • the optical absorption length of a photon in a given material is the optical path traveled by the photon in the material before the photon is absorbed into the material according to an exponential absorption law such as the Beer-Lambert law. More precisely, the second thickness e 2 is in the broad sense between 1 ⁇ and 5 ⁇ .
  • the second material M 2 , the doping rate of the second material M 2 and the second thickness e 2 have been chosen to avoid the positioning of the space charge area in the second layer C 2, which makes it possible to avoid the Shockley Read Hall current generation. Indeed, as explained in the article by G. Marre et al. entitled “Strategy for the design of a non-cryogenic quantum infrared detector” published in 2003 in volume 18 of the journal Semiconductor Science and Technology on pages 284-291 and the article by M. Carras et al.
  • the doping of the light-absorbing layer makes it possible to limit the extension of the charge zone. 'space.
  • the space charge zone or desertion zone is a zone devoid of free charge carriers.
  • the Shockley Read Hall current is a current due to the non-radiative generation-recombination of electron-hole pairs. The presence of defects or impurities in a crystal are at the origin of such non-radiative generation-recombination.
  • the second layer C 2 also has a second length 1 2 along the longitudinal direction X and a second width b 2 along the transverse direction Y.
  • the second length 1 2 is substantially equal to the first length 1.
  • the second width b 2 is substantially equal to the first width b ⁇ It is understood by the expression “substantially equal” equal to an uncertainty of plus or minus 1% and advantageously with an uncertainty of 0%.
  • the second layer C 2 is continuous along the longitudinal direction X, the transverse direction Y and the stacking direction Z.
  • the third layer C 3 forms a barrier layer.
  • the third layer C 3 is transparent in the spectral range of operation of the photodetector Pd.
  • the third layer C 3 is made of a third material M 3.
  • the third material M 3 is chosen to be meshed with the second material M 2 or almost in mesh in the case where the third material M 3 is gallium aluminum antimonide (AIGaSb).
  • AIGaSb gallium aluminum antimonide
  • quadsi-mesh agreement means a mesh mismatch of less than 0.05%.
  • the third material M 3 is a semiconductor.
  • the third material M 3 is a composite material or not.
  • Each material forming the third material M 3 belongs to one of the columns of the Periodic Table of the following columns: MB, NIA, VA and VIA.
  • the third material M 3 is an II-VI or III-V alloy.
  • the third material M 3 is weakly doped or undoped.
  • the third material M 3 is undoped or slightly doped n when the second material M 2 is p-doped and undoped or weakly p-doped when the second material M 2 is n-doped.
  • the doping level of the third material M 3 is in the broad sense between 10 13 cm 3 and 10 16 cm 3 .
  • the third material M 3 is, for example, chosen from: gallium aluminum antimonide (AIGaSb) and gallium aluminum arsenide-antimonide (AIGaAsSb).
  • AIGaSb gallium aluminum antimonide
  • AIGaAsSb gallium aluminum arsenide-antimonide
  • the second material M 2 has a strong conduction band discontinuity for blocking the electrons.
  • the third material M 3 is, for example, gallium antimonide.
  • the third material M 3 has a third gap E g 3 .
  • the third gap E g 3 is greater than the strict sense at the second gap E g 2 .
  • the third layer C 3 has a third thickness e 3 along the stacking direction Z.
  • the third thickness e 3 is in the broad sense between 30 nm and 200 nm.
  • the third layer C 3 also has a third length 13 along the longitudinal direction X and a third width b 3 along the transverse direction Y.
  • the third length 13 is substantially equal to the first length.
  • the third width b 3 is substantially equal to the first width b ⁇
  • the third layer C 3 is continuous along the longitudinal direction X, the transverse direction Y and the stacking direction Z.
  • the fourth layer C 4 forms a window layer.
  • a window layer is a barrier layer which also makes it possible to reduce the parasitic effects of surface recombination due to the electrostatic shielding associated with the electrical doping of the fourth layer C 4 .
  • a window layer is, moreover, transparent in the spectral range of operation of the photodetector Pd.
  • the fourth layer C 4 is transparent in the spectral range of operation of the photodetector Pd.
  • the fourth layer C 4 is made of a fourth material M 4.
  • the fourth material M 4 is chosen to mesh with the third material M 3 .
  • the fourth material M 4 is chosen to be stainless in the environment.
  • the ambient medium denotes a medium formed of air at a temperature in the broad sense between 300 K and 400 K and at a pressure in the broad sense between 10 ⁇ 6 bar and 1 bar in the manufacturing process phase.
  • a stainless material in a given medium is a material not subject to corrosion in the medium.
  • Corrosion means the alteration of a material by chemical reaction with an oxidant.
  • An oxidant is a chemical species that captures electrons. Oxygen and the hydrogen cation are examples of oxidants.
  • the fourth material M 4 is chosen to be stable metallurgically.
  • a metallurgically stable material is a material having a composition of elements and a crystal lattice stable in time with a tolerance of 0.01%. Thus, the percentage in one element for each of the elements of the material does not vary by more than 0.01% in time. The lattice parameters of the crystal lattice do not vary by more than 0.01% over time.
  • the fourth material M 4 is a semiconductor.
  • the fourth material M 4 is a composite material or not. Each material forming the fourth material M 4 belongs to one of the columns of the periodic table from the following columns: NIA and VA.
  • the fourth material M 4 is undoped or slightly doped.
  • the third material M 3 is weakly doped p
  • the fourth material M 4 is doped, the doping is n.
  • the third material M 3 is weakly doped n
  • the fourth material M 4 is doped, the doping is p.
  • the doping level of the fourth material M 4 is in the broad sense between 10 15 cm 3 and 10 17 cm 3 .
  • the fourth material M 4 is generally a material of the form GaSb y As ⁇ with y a number understood in the broad sense between 0 and 1. More particularly, the fourth material M 4 is, for example, gallium antimonide (GaSb).
  • the fourth material M 4 has a fourth gap E g 4 .
  • the fourth gap E g 4 is greater than the strict sense at the second gap E g 2 .
  • the fourth layer C 4 has a fourth thickness e 4 along the stacking direction Z.
  • the fourth thickness e 4 is in the broad sense between 100 nm and 500 nm.
  • the fourth thickness is in the broad sense between 200 nm and 300 nm.
  • the fourth material M 4, the doping level of the fourth material M 4 and the fourth thickness e 4 are chosen to screen the surface area effect of the fourth layer C 4 .
  • the surface of the fourth layer C 4 is the surface of the fourth layer C 4 in the stacking direction Z which is not in contact with the third layer C 3 .
  • the screening of the surface effect is the reduction of the electrostatic effect of the charges present on the surface of a semiconductor material so that less than 10 ⁇ 3 % of the variation of the electrical potential is present on the surface of the material. .
  • the stack formed by the first layer of the second layer C 2 , the third layer C 3 and the fourth layer C 4 is intended to form a matrix of pixels.
  • the fourth layer C 4 has openings O 4 distributed at regular intervals on the fourth layer C 4 .
  • Each opening 0 4 completely traverses the fourth layer C 4 in the stacking direction Z.
  • Each opening 0 4 delimits a portion of the third layer C 3 .
  • the center of each portion of the third layer C 3 constitutes the center of a pixel.
  • Each pixel extends in the longitudinal X and transverse Y directions from the center of each portion of the third C 3 layer.
  • a pixel is therefore a portion of the stack formed by the first layer Ci, the second layer C 2 and the third layer C 3 and bounded by the fourth layer C 4 .
  • the set of pixels forms a matrix of pixels.
  • the pixels of the pixel array have identical dimensions.
  • Each pixel has a length l pixe i in the longitudinal direction X and a width b pixe i in the transverse direction Y.
  • Each pixel has, in addition, a thickness e pixe i substantially equal to the sum of the thicknesses of the first layer d, the second layer C 2 and the third layer C 3 .
  • the length l pixe i and the width b pixe i of a pixel are equal and are commonly referred to as "pixel pitch”.
  • the pitch of each pixel is understood in the broad sense between 2 ⁇ and 10 ⁇ .
  • the fourth layer C 4 is thus continuous along the stacking direction Z.
  • the fourth layer C 4 is regularly open along the longitudinal direction X and the transverse direction Y.
  • Each opening O 4 has a thickness in the stacking direction Z substantially equal to the fourth thickness e 4 of the fourth layer C 4 .
  • Each opening 0 4 has a length in the longitudinal direction X in the broad sense between 1 ⁇ and 30 ⁇ .
  • Each opening 0 4 has a width in the transverse direction Y in the broad sense between 1 ⁇ and 30 ⁇ .
  • each opening O 4 has a cylindrical shape with an axis parallel to the stacking direction Z and with a diameter d 4 lying in the broad sense between 1 ⁇ and 30 ⁇ .
  • each pair of apertures 0 4 adjacent in the longitudinal direction X is equal to the length l pixe i of a pixel.
  • the spacing of each pair of adjacent openings 4 in the transverse direction Y is equal to the width b pixe i of a pixel.
  • a light flux is emitted on the photodetector Pd in back-light, that is to say from the first layer Ci to the fourth layer C 4 .
  • the flow of light comprises photons belonging to the spectral range of operation of the photodetector Pd.
  • the incident photons belonging to the spectral range of operation of the photodetector Pd, pass through the first layer Ci and then are absorbed in the second layer C 2 .
  • the absorption of a photon in the second layer C 2 creates an electron-hole pair.
  • the electron and the hole are then each fed into a layer where the electron, respectively the hole, is a majority carrier.
  • the separation of the electron-hole pairs is governed by the internal electric field present in the third layer C 3 which is a barrier layer or by the diffusion of the carriers which are blocked by the two barrier layers Ci and C 3 .
  • the hole is fed into the third p-doped layer C 3 and the electron is recombined in the layer C 1 whose doping and conductivity make it possible to maintain electroneutrality throughout the component .
  • the electrons of the second layer C 2 tend to be conveyed from the second layer C 2 to the third layer C 3 by tunnel effect.
  • the third layer C 3 limits the passage of electrons tunneling to the third layer C 3 .
  • the difference in gap between the third gap E g 3 and the second gap E g 2 causes the confinement of the electrons in the second layer C 2 and the evacuation of the electrons through the layer Ci .
  • the third layer C 3 allows the passage of the holes which are thus conveyed from the second layer C 2 to the third layer C 3 .
  • the holes are then conveyed within the third layer C 3 by diffusion into the apertures 0 4 which are geographically closest to the holes.
  • the fourth layer C 4 thus makes it possible to confine the holes to the openings 0 4 which are geographically closest to the holes.
  • the holes are not trapped on the surface of the fourth layer C 4 and therefore do not generate electrical instabilities such as dark current, Flicker noise or RTS noise.
  • the electron is fed into the third n-doped layer C 3 and the hole is recombined in layer d.
  • the holes of the second layer C 2 tend to be conveyed from the second layer C 2 to the third layer C 3 .
  • the third layer C 3 limits the passage of holes to the third layer C 3 .
  • the gap difference between the third gap E g 3 and the second gap E g 2 is at the origin of the confinement of the holes in the second layer C 2 and the evacuation of the holes through the layer Ci .
  • the third layer C 3 allows the passage of the electrons which are thus conveyed from the second layer C 2 to the third layer C 3 .
  • the electrons are then conveyed within the fourth layer C 4 by diffusion into the apertures 0 4 which are geographically closest to the electrons.
  • the fourth layer C 4 thus makes it possible to confine the electrons towards the openings 0 4 which are geographically closest to the holes.
  • the electrons do not come trapping on the surface of the fourth layer C 4 and therefore do not generate electrical instabilities such as dark current, Flicker noise or RTS noise.
  • the structure of the photodetector Pd makes it possible to reduce the parasitic effects of surface recombination, in particular the dark current, the Flicker noise and the RTS noise.
  • the periodic openings 0 4 within the fourth layer C 4 allow the formation of pixels independent of each other from a single stack of layers.
  • the third layer C 3 and the fourth layer C 4 are without mesas, which preserves the performance of the photodetector Pd. Indeed, the photodetector Pd does not suffer from the generation of parasitic currents on the flanks of InAsSb mesas.
  • the photodetector Pd retains good quantum efficiency if the internal electric field in the third layer C 3 is sufficient or if an external potential difference is applied between the first layer Ci and the third layer C 3 .
  • the manufacturing method initially comprises providing the first layer Ci forming the substrate.
  • the manufacturing method comprises the epitaxial growth of the second layer C 2 on the first layer d. It is understood by the term “epitaxy”, a crystal growth technique on another crystal, each crystal comprising a crystal lattice having a number of elements of symmetry common with the other crystal.
  • the epitaxial technique used is chosen from: molecular beam epitaxy, liquid phase epitaxy and gas phase epitaxy.
  • the manufacturing process then comprises the epitaxial growth of the third layer C 3 on the second layer C 2 .
  • the manufacturing method comprises the epitaxial growth of the fourth layer C 4 on the third layer C 3 .
  • the second layer C 2 , the third layer C 3 and the fourth layer C 4 are formed during the same epitaxy.
  • the method then comprises the removal of certain portions of the fourth layer C 4 to form the openings O 4 of the fourth layer C 4 .
  • the shrinkage technique used is, for example, chosen from: dry etching, wet etching and plasma reactive ion etching.
  • the photodetector Pd includes contacts C.
  • the stack of layers further comprises, along the stacking direction Z, a fifth layer C 5 superimposed on the fourth layer 4 C.
  • the fourth M 4 material is a material capable of being passivated, that is to say a material suitable to be covered with a dielectric, such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO), limiting the surface conduction.
  • a dielectric such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO)
  • the other characteristics of the fourth material M 4 are identical to the first embodiment.
  • the fourth layer C 4 has at least one scattered zone D in which a dopant is diffused.
  • the fourth layer C 4 has a diffused zone D for each opening 0 4 .
  • the fourth layer C 4 comprises fewer scattered zones D than openings 0 4 of the fourth layer C 4 .
  • Each diffused zone D is in contact with the fourth layer C 4 .
  • each diffused zone D is in contact in the stacking direction Z with the third layer C 3 and with one of the contacts C.
  • each diffused zone D has a thickness in the stacking direction Z substantially equal to the fourth thickness e 4 .
  • each diffused zone D has a shape complementary to the openings 0 4 .
  • each diffused zone D has a cylindrical shape with a diameter equal to the diameter d 4 of the openings 0 4
  • Each diffused zone D is made of a semiconductor material.
  • each diffused zone D is made by diffusing a material chosen from: zinc (Zn), cadmium (Cd) and germanium (Ge) in the fourth material M 4 forming the fourth layer C 4 .
  • Each contact C collects the current at the center of a pixel.
  • Each contact C makes it possible, in particular, to make contact with the third layer C 3 and to convert a displacement of the charge carriers into current.
  • the matrix structure of the pixels of the photodetector is, in particular, illustrated in FIG. 3, where each contact C comes into contact with a pixel.
  • Each contact C has an end portion in the stacking direction Z.
  • the end portion of each contact C is the portion facing the stack in the stacking direction Z.
  • the end portion of each contact C is in contact with at least one scattered zone D in the stacking direction Z.
  • the C contacts are identical.
  • each contact C has a cylindrical shape.
  • Each contact C has a thickness in the stacking direction Z in the broad sense between 50 nm and 200 nm and a diameter in the plane formed by the longitudinal directions X and transverse Y inclusive in the broad sense between 2 ⁇ and 15 ⁇ .
  • each contact C has the shape of a parallelepiped.
  • Each contact C thus has a thickness in the stacking direction Z in the broad sense between 50 nm and 200 nm, a length in the longitudinal direction X in the broad sense between 2 ⁇ and 15 ⁇ and a width in the direction transverse Y understood in the broad sense between 2 ⁇ and 15 ⁇
  • Each contact C is made of metallic material.
  • each contact C is made of platinum and / or gold.
  • each contact C is made of a p-doped semiconductor material or else a metal making it possible to form an ohmic contact. It is understood by the term "ohmic contact", a low potential energy barrier for the holes formed at the interface between a metal and a semiconductor allowing the instantaneous recombination of the minority carriers.
  • each contact C is made of a metallic material adapted to the collection of electrons. This is a doped ohmic contact n.
  • the fifth layer C 5 is superimposed on the fourth layer C 4 and the scattered areas D in the stacking direction Z.
  • the fourth layer C 4 is thus between the third layer C 3 and the fifth layer C 5 .
  • the fifth layer C 5 forms a passivation layer.
  • the fifth layer C 5 makes it possible to passivate the stack, and thus to protect the stack.
  • the fifth layer C 5 is made of a fifth material M 5 .
  • the fifth material M 5 is chosen to passivate the stack.
  • the fifth material M 5 is a dielectric.
  • the fifth material M 5 is, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silica (SiO 2 ).
  • the fifth layer C 5 has a fifth thickness e 5 along the stacking direction Z.
  • the fifth thickness e 5 is understood broadly between 50 nm and 500 nm.
  • the fifth layer C 5 is continuous along the stacking direction Z.
  • the fifth layer C 5 is not continuous along the longitudinal direction X and the transverse direction Y.
  • the fifth layer C 5 has a plurality of orifices 5 integrally traversing the fifth layer C 5 in the stacking direction Z.
  • the number of orifices 0 5 is equal to the number of contacts C.
  • Each orifice 0 5 has a thickness in the stacking direction Z identical to the fifth thickness e 5 .
  • Each orifice O 5 has a shape complementary to the contacts C.
  • each orifice O 5 has a cylindrical shape of diameter substantially equal to the diameter of the contacts C.
  • Each orifice 0 5 is centered on the center of a contact C in the plane formed by the transverse direction Y and the longitudinal direction X.
  • the fifth layer C 5 completely covers the fourth layer C 4, with the exception of apertures 4 0 C of the fourth layer 4.
  • the charge carriers present in the fourth layer C 4 are routed to the contact C via the diffused zone D.
  • the charge carriers are, in particular, routed to the contact or contacts C closest geographically charge carriers .
  • Each contact C then produces a current.
  • the fifth layer C 5 furthermore makes it possible to limit the oxidation of the structure and in particular of the first layer C 1 and the third layer C 3 long term.
  • the fifth passivation layer C 5 makes it possible to reduce the parasitic effects of surface recombination with respect to the first embodiment.
  • the arrangement and the shape of the contacts C make it possible to make contact with the signal emitted by each pixel independently of the neighboring pixel.
  • the pixels are isolated from each other by means of the contacts C and the openings O 4 of the fourth layer C 4 .
  • a low conductivity of the third layer C 3 makes it possible to isolate the pixels from each other.
  • the method then comprises the introduction of diffused zones D into the openings O 4 of the fourth layer C 4 .
  • the introduction technique used is, for example, vapor deposition based on organometallic precursors.
  • the manufacturing method comprises stacking in the stacking direction Z of the contacts C on the diffused zones D.
  • junction between a contact C and a diffused zone D is, for example, carried out by evaporation or sputtering of metals.
  • the method comprises depositing the fifth layer C 5 on the fourth layer C 4 so that the contacts C are surrounded by the fifth layer C 5 .
  • the fourth layer C 4 does not have diffused zones D.
  • Each contact C has a diameter substantially equal to the diameter of the openings O 4 of the fourth layer C 4 .
  • the fourth layer C4 does not include a diffused zone D.
  • Each contact C has a thickness in the direction of stack Z broadly between 50 nm and 300 nm.
  • each contact C is in contact in the stacking direction Z with the third layer C 3.
  • the third embodiment allows the contact to directly contact the third layer C 3 .
  • Such an embodiment is simpler to implement than that of the second embodiment.
  • the manufacturing process comprises the introduction of the contacts C into the openings O 4 of the fourth layer C 4 .
  • junction between a contact C and the third layer C 3 in the stacking direction Z is, for example, carried out by evaporation or sputtering of metals.
  • the stack of layers of the photodetector Pd comprises at least one guard ring A.
  • the stack of layers has as many guard rings A as openings 0 4 of the fourth layer C 4 .
  • a guard ring is a conductor surrounding a component, such as a pixel, and aims to promote the separation of electrical currents from two neighboring pixels.
  • each guard ring A has a parallelepipedal shape.
  • Each guard ring A has a height in the stacking direction Z in the broad sense between 50 nm and 100 nm, a length in the longitudinal direction X in the broad sense between 1 ⁇ and 2 ⁇ and a width in the transverse direction Y in the broad sense between 1 and 2 ⁇ .
  • Each guard ring A is, in addition, entirely hollowed out in the stacking direction Z.
  • the recess is centered on the center of the guard ring A in the plane formed by the longitudinal X and transverse Y directions. recesses in the longitudinal X and transverse Y directions are substantially equal to the pitch of the pixels.
  • the guard rings A are arranged on the stack so that the contacts C are located in the center of the guard rings A.
  • the guard rings A delimit the pixels of the pixel matrix.
  • Each guard ring A is disposed in contact with the fourth layer C 4 in the stacking direction Z.
  • the guard ring A is separated from the fifth layer C 4 by a portion of the fifth layer C 5 so as not to inject parasitic current but only introduce an external potential difference.
  • Each guard ring A is, for example, made of metal.
  • Guard rings A make it possible to reduce the cross-talk between adjacent C contacts, and therefore between neighboring pixels.
  • the cross-talk evaluates how far an incident photon on a given pixel will generate an electrical signal in neighboring pixels.
  • Cross-talk is causing a degradation of the modulation transfer function.
  • the reduction of the cross-talk by the guard rings makes it possible to obtain a value of the modulation transfer function (MTF) between 55% and 65% of the Nyquist frequency, which is the theoretical frequency.
  • MTF modulation transfer function
  • the fifth layer C 5 has recesses integrally traversing the fifth layer C 5 in the stacking direction Z.
  • the recesses of the fifth layer C 5 have a shape complementary to the shape of the guard rings in the longitudinal X and transverse directions Y.
  • the guard rings A are thus introduced into the recesses of the fifth layer C 5 .
  • the fourth layer C 4 also has recesses of thickness less than the fourth thickness e 4 .
  • the recesses of the fourth layer C 4 have a shape complementary to the shape of the guard rings in the longitudinal X and transverse Y directions. The guard rings A are thus introduced into the recesses of the fourth layer C 4 .
  • the guard rings make it possible to improve the spatial resolution of the photodetector Pd.
  • the step of withdrawing portions of the fourth layer C 4 makes it possible, in addition, to form the recesses of the fourth layer C 4 .
  • the manufacturing method comprises introducing the guard rings A into the recesses of the fourth layer C 4 .
  • the junction between a guard ring A and the fourth layer C 4 is, for example, made by molecular bonding.
  • the fifth layer C 5 is deposited on the fourth layer C 4 so that the contacts C and the guard rings A are surrounded by the fifth layer C 5 .
  • a fifth embodiment visible in FIGS. 6 and 7, describes a photodetector Pd identical to the photodetector Pd of the third embodiment, with the difference that the photodetector Pd of the fifth embodiment further comprises at least one guard ring.
  • FIG. 7 is a top view of the photodetector Pd according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7 illustrates, in particular, the matrix of pixels formed by the stack and the fact that a guard ring A makes it possible to delimit a pixel.
  • the photodetector Pd comprises a sixth layer C 6 stacked on the fourth layer C 4 and a 7th layer C 7 stacked on the sixth layer C 6 .
  • the fourth layer C 4 is continuous along the stacking direction Z, the longitudinal direction X and the transverse direction Y.
  • the sixth layer C 6 is stacked on the fourth layer C 4 along the stacking direction Z.
  • the sixth layer C 6 forms a passivation layer.
  • the sixth layer C 6 makes it possible to passivate the stack, and thus to protect the stack.
  • the sixth layer C 6 is made of a sixth material M 6 .
  • the sixth material M 6 is a semiconductor.
  • the sixth material M 6 is a composite material or not.
  • Each material forming the sixth material M 6 belongs to one of the columns of the periodic table among the following columns: MB, NIA, VA and VIA.
  • the sixth material M 6 is an II-VI or III-V alloy.
  • the sixth material M 6 is, for example, GaSb.
  • the sixth layer C 6 has a sixth thickness e 6 along the stacking direction Z. The sixth thickness e 6 is in the broad sense between 50 nm and 500 nm.
  • the sixth layer C 6 is continuous along the stacking direction Z, the longitudinal direction X and the transverse direction Y and completely covers the fourth layer C 4 .
  • the seventh layer C 7 is stacked on the sixth layer C 6 along the stacking direction Z.
  • the seventh layer C 7 forms a current collection layer also called a contact layer.
  • a contact layer is used to collect a current.
  • the seventh layer C 7 makes it possible to collect the current coming from the fourth layer C 4 .
  • the seventh layer C 7 is made of a seventh material M 7
  • the seventh material M 7 is a material facilitating the realization of an ohmic contact.
  • An ohmic contact is a metal-semiconductor contact with a very low contact resistance.
  • the seventh material M 7 is doped n or p.
  • the seventh material M 7 is p-doped and when the second material M 2 is p-doped, the seventh material M 7 is n-doped.
  • the doping level of the second material M 2 is understood broadly between 1 .10 and 17 cm- 3 5.1 0 18 cm- 3.
  • the seventh material M 7 is, for example, a semiconductor such as InAsSb.
  • the seventh material M 7 has a seventh gap E g 7 .
  • the seventh gap E g 7 is greater than or equal to the second gap E g 2 .
  • the seventh layer C 7 has a seventh thickness e 7 along the stacking direction Z.
  • the seventh thickness e 7 is in the broad sense between 100 nm and 300 nm.
  • the stack formed by the first layer of the second layer C 2 , the third layer C 3 , the fourth layer C 4 and the sixth layer C 6 is intended to form a matrix of pixels.
  • the seventh layer C 7 is able to capture the electric current coming from the pixels of the stack.
  • the seventh layer C 7 has portions P 7 distributed at regular intervals on the sixth layer C 6 .
  • Each part P 7 delimits a portion of the stack.
  • the center of each portion P 7 is placed at the center of a pixel in the stacking direction Z.
  • Each pixel extends in the longitudinal X and transverse Y directions.
  • a pixel is therefore a portion of the stack formed by the first layer C 1, the second layer C 2 , the third layer C 3 , the fourth layer C 4 , the sixth layer C 6 and whose ohmic contact is provided by the seventh layer C 7 .
  • the set of pixels forms a matrix of pixels.
  • the pixels of the pixel array have identical dimensions.
  • Each pixel has a length l pixe i in the longitudinal direction X and a width bp ix i in the transverse direction Y.
  • Each pixel has, in addition, a thickness e piX ei substantially equal to the sum of the thicknesses of the first layer Ci, the second layer C 2 , the third layer C 3 , the fourth layer C 4 and the sixth layer C 6 .
  • the length l pixe i and the width b pixe i of a pixel are equal and are commonly referred to as "pixel pitch".
  • the pitch of each pixel is understood in the broad sense between 2 ⁇ and 10 ⁇ .
  • the seventh layer C 7 is thus continuous along the stacking direction Z.
  • the seventh layer C 7 has portions P 7 spaced apart by a regular interval along the longitudinal direction X and the direction Y.
  • the seventh length l 7 in the longitudinal direction X separating two consecutive portions P 7 is in the broad sense between 1 ⁇ and 5 ⁇ .
  • the seventh width b 7 in the transverse direction Y separating two consecutive portions P 7 is in the broad sense between 1 ⁇ and 5 ⁇ .
  • Each part P 7 has a length in the longitudinal direction X of the pixel equal to the pitch minus the seventh length l 7 and a width in the transverse direction Y equal to the pixel pitch less than the seventh width b 7.
  • the parts P 7 thus make it possible to form mesas, that is to say semiconductor structures in the form of projections having a flat top and steep lateral sides.
  • FIG. 9 is a top view of the photodetector Pd according to the sixth embodiment.
  • FIG. 9 illustrates, in particular, the matrix of pixels formed by the stack and the fact that each portion P 7 of the seventh layer C 7 makes contact with a pixel.
  • the charge carriers present in the fourth layer C 4 are conveyed towards the portions P 7 of the seventh layer C 7 which are geographically closest to the charge carriers.
  • Each part P 7 then produces a current.
  • the sixth layer C 6 makes it possible to limit the oxidation of the structure and in particular of the first layer Ci and the third layer C 3 in the long term. In what follows only the differences in the method of manufacturing the photodetector Pd according to the sixth embodiment with respect to the first embodiment are highlighted.
  • the fourth layer C 4 is continuous.
  • the method then comprises the epitaxial growth of the sixth layer C 6 on the fourth layer C 4 so that the sixth layer C 6 completely covers the fourth layer C 4 .
  • the method comprises the deposition of the seventh layer C 7 followed by the withdrawal of certain portions of the seventh layer C 7 to form the portions P 7 of the seventh layer C 7 .
  • the shrinkage technique used is, for example, chosen from: dry etching, wet etching and plasma reactive ion etching.
  • the realization of the stack according to the sixth embodiment is facilitated with respect to the previous embodiments.
  • the etching of the seventh layer C 7 is very selective and allows, then, to stop the etching on the surface of the sixth layer C 6. This makes it possible to minimize the thickness of the sixth layer C 6 and thus to minimize the effect of the sixth layer C 6 on the electrical properties of the stack.
  • the sixth layer C 6 does not oxidize and thus protects the fourth layer C 4 .
  • the presence of the first layer C 1, the second layer C 2 , the third layer C 3 and the fourth layer C 4 is a characteristic common to the six embodiments illustrated in FIGS. 1 to 9.
  • the method of manufacturing the photodetector Pd comprises an epitaxial growth step for the first layer Ci, the second layer C 2 , the third layer C 3 and the fourth layer C 4 .
  • a photodetector Pd comprising contacts C in contact with diffusion zones D according to the second embodiment, and further comprising other contacts C directly in contact with the third layer; C 3 according to the third embodiment,
  • first intermediate layer between the first layer Ci and the second layer C 2 , on the one hand, and a second intermediate layer between the second layer C 2 and the third layer C 3 , on the other hand.
  • Such intermediate layers are, in particular, described in the article by M. Carras et al. entitled “Band gap gap engineering in InAsSb photodiodes” published in 2005 in volume 87 of the journal Applied Physics Letters on pages 102103 to 102103-3.
  • the first and the second intermediate layer make it possible, in particular, to avoid carrier accumulations that can give rise to an interband type recombination.
  • lightly doped means a doping level of less than 17 cm- 3 .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un photodétecteur comportant successivement le long d'une direction d'empilement : - une première couche (C1) formant un substrat en un premier matériau semi-conducteur, - une deuxième couche (C2) formant une couche photo-absorbante en un deuxième matériau semi-conducteur présentant un deuxième gap, - une troisième couche (C3) formant une couche barrière en un troisième matériau semi-conducteur, et - une quatrième couche (C4) formant une couche fenêtre en un quatrième matériau semi-conducteur, le premier matériau, le troisième matériau et le quatrième matériau présentant chacun un gap supérieur au deuxième gap, le quatrième matériau étant dopé n ou non dopé et le troisième matériau étant non dopé ou faiblement dopé p lorsque le deuxième matériau est dopé n, et le quatrième matériau étant dopé p ou non dopé et le troisième matériau étant non dopé ou faiblement dopé n lorsque le deuxième matériau est dopé p.

Description

Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées
La présente invention concerne un photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées.
La présente invention concerne, en outre, un procédé de fabrication d'un tel photodétecteur.
Dans le domaine de l'imagerie infrarouge, des photodétecteurs comprenant une couche photo-absorbante en matériau semi-conducteur sont utilisés. Une couche photoabsorbante est une couche absorbant les photons appartenant à une gamme de longueurs d'onde prédéfinie.
L'utilisation d'une couche photo-absorbante continue et planaire, c'est-à-dire sans mésa, est usuellement recherchée pour limiter les risques de dégradation du photodétecteur. Une mésa est une structure semi-conductrice sous forme de saillie ayant un sommet plat et des côtés latéraux abrupts.
Pour améliorer les performances de la couche d'absorption, des couches barrière sont généralement superposées de part et d'autre de la couche d'absorption. Une couche barrière est une couche empêchant le passage des porteurs minoritaires et limitant, par conséquent, le courant d'obscurité. Le courant d'obscurité comporte des composantes de génération-recombinaison, de diffusion ou de recombinaison Auger avec différentes lois d'activation thermique.
Le document US 5 016 073 décrit, notamment, l'insertion d'une couche barrière pour limiter l'injection de porteurs minoritaires dans la région absorbante. L'effet d'une couche barrière sur le courant de diffusion est également explicité dans l'article de G. Marre et al. intitulé « Strategy for the design of a non-cryogenic quantum infrared detector » paru en 2003 dans le volume 18 de la revue Semiconductor Science and Technology aux pages 284 à 291 .
Dans le cas de détecteurs cryogéniques, la réduction du courant de génération- recombinaison par un dopage adéquat est explicité dans le document US 5 016 073, ainsi que dans l'article de M. Carras et al. intitulé «Generation-recombination réduction in InAsSb photodiodes » paru en 2006 dans le volume 21 de la revue Semiconductor Science and Technology aux pages 1720 à 1723.
Les couches barrières introduites doivent être suffisamment épaisses et présenter une énergie suffisante pour que l'effet tunnel soit considéré comme négligeable. L'effet tunnel désigne la propriété d'un objet quantique, tel qu'un électron, à franchir une barrière de potentiel alors que l'énergie de l'objet est inférieure à l'énergie minimale requise pour franchir la barrière. Les matériaux des couches barrières sont choisis, notamment, parmi des alliages proches de l'accord de maille sur un substrat en antimoniure de gallium (GaSb). En particulier, les matériaux des couches barrières sont choisis de manière à ne pas donner lieu à des effets tunnel inter-bande comme présenté dans l'article de J.N. Schulman et al. intitulé « Sb-Heterostructure Interband Backward Diodes » paru en juillet 2000 dans le volume 21 de la revue IEEE Electron Device Letters aux pages 353 à 355. Des couches intermédiaires de matériaux peuvent donc être introduites de manière appropriée comme décrit dans l'article de M. Carras et al. intitulé « Interface band gap engineering in InAsSb photodiodes » paru en 2005 dans le volume 87 de la revue Applied Physics Letters aux pages 102103 à 102103-3.
Il est notamment connu du document US 2008/01 1 1 152, une structure semi- conductrice comportant, notamment, une couche barrière superposée sur une couche d'absorption. Le matériau de la couche barrière et le dopage du matériau sont choisis pour que la zone de charge d'espace soit située hors de la couche d'absorption. Lorsque le composant est polarisé, la présence d'un champ électrique dans la couche barrière est décrite dans les documents WO 2005/004243 et US 2009/0256231 . En particulier, le document US 2009/0256231 décrit une configuration de structure de bande avec accumulation de porteurs en proximité de la couche barrière à défaut de bande plate stricte permettant de limiter le courant de génération de Shockley Read Hall . Cette solution est un cas particulier permettant d'éviter une zone de charge d'espace dans la zone active. Le choix du dopage du matériau est par exemple déjà évoqué dans l'article de G. Marre et al. intitulé « Strategy for the design of a non-cryogenic quantum infrared detector » paru en 2003 dans le volume 18 de la revue Semiconductor Science and Technology aux pages 284 à 291 et l'article de M. Carras et al. intitulé «Generation- recombination réduction in InAsSb photodiodes » paru en 2006 dans le volume 21 de la revue Semiconductor Science and Technology aux pages 1720 à 1723. .
Cependant, des effets parasites de recombinaison de surface sont susceptibles de se produire en surface de la couche barrière. Les effets parasites de recombinaison de surface sont, notamment, la génération de courant d'obscurité, de bruit Flicker ou encore de bruit RTS. Le courant d'obscurité est un courant issu de la génération non radiative de paires électrons-trous. Le bruit Flicker est un bruit électronique issu de la superposition de plusieurs phénomènes conduisant à l'apparition de signaux à des fréquences caractéristiques différentes. Par exemple, le bruit Flicker peut être dû à des impuretés dans un matériau ou encore à des recombinaisons électron-trou parasites. Le bruit RTS (abréviation de l'anglais Random Telegraph Signal) est un bruit électronique dû à un excès de courant traversant un défaut électrique parfois corrélé à un défaut cristallin. De tels effets sont à l'origine de bruit spatial au sein de la matrice de photodiodes. La notion de bruit spatial d'un système est une fonction permettant de décrire la non uniformité du système.
Un but de l'invention est donc de réduire les effets parasites de recombinaison de surface dans un photodétecteur tout en conservant une bonne efficacité quantique du photodétecteur. L'efficacité quantique d'un photodétecteur désigne le rapport entre le nombre de charges électroniques produites par le photodétecteur et le nombre de photons absorbés par le photodétecteur.
A cet effet, l'invention a pour objet un photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées, le photodétecteur comportant successivement le long d'une direction d'empilement :
- une première couche formant un substrat réalisé en un premier matériau semiconducteur,
- une deuxième couche formant une couche photo-absorbante réalisée en un deuxième matériau semi-conducteur présentant un deuxième gap,
- une troisième couche formant une couche barrière réalisée en un troisième matériau semi-conducteur, et
- une quatrième couche formant une couche fenêtre réalisée en un quatrième matériau semi-conducteur,
le premier matériau, le troisième matériau et le quatrième matériau présentant chacun un gap supérieur au deuxième gap,
le quatrième matériau étant dopé n ou non dopé et le troisième matériau étant non dopé ou faiblement dopé p lorsque le deuxième matériau est dopé n, et
le quatrième matériau étant dopé p ou non dopé et le troisième matériau étant non dopé ou faiblement dopé n lorsque le deuxième matériau est dopé p.
Suivant des modes de réalisation particuliers, le détecteur comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le taux de dopage du quatrième matériau est compris entre 1015 cm"3 et 1017 cm" 3.
- l'épaisseur de la quatrième couche dans la direction d'empilement est comprise entre 100 nanomètres et 500 nanomètres et préférentiellement entre 200 nanomètres et 300 nanomètres.
- le photodétecteur comprend, en outre, une cinquième couche superposée à la quatrième couche, la quatrième couche étant entre la troisième couche et la cinquième couche, la cinquième couche formant une couche de passivation. - le photodétecteur comprend, en outre, une septième couche superposée à la cinquième couche, la septième couche formant une couche de collection de courant.
- l'empilement de couches comprend des contacts réalisés en matériau semi- conducteur, chaque contact ayant une partie d'extrémité en contact avec la troisième couche.
- la quatrième couche comporte des zones diffusées, l'empilement de couches comprenant des contacts réalisés en matériau semi-conducteur, chaque contact ayant une partie d'extrémité en contact avec au moins une zone diffusée.
- le photodétecteur comporte des anneaux de garde entourant les contacts.
- le deuxième matériau, le troisième matériau et le quatrième matériau sont des matériaux semi-conducteurs à base de matériaux des colonnes NIA et VA de la classification périodique.
- le quatrième matériau est de la forme GaSbyAs^, y étant un nombre compris entre 0 et 1 , avantageusement le quatrième matériau est l'antimoniure de gallium.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un photodétecteur tel que précédemment décrit dans lequel le procédé comporte, pour chacune des couches, une étape de croissance épitaxiale.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
- figure 1 , une vue schématique en coupe d'un exemple de photodétecteur selon un premier mode de réalisation;
- figure 2, une vue schématique en coupe d'un exemple de photodétecteur selon un deuxième mode de réalisation ;
- figure 3, une vue schématique en vue de dessus du photodétecteur de la figure
2,
- figure 4, une vue schématique en coupe d'un exemple de photodétecteur selon un troisième mode de réalisation;
- figure 5, une vue schématique en coupe d'un exemple de photodétecteur selon un quatrième mode de réalisation
- figure 6, une vue schématique en coupe d'un exemple de photodétecteur selon un cinquième mode de réalisation,
- figure 7, une vue schématique en vue de dessus du photodétecteur de la figure 6, - figure 8, une vue schématique en coupe d'un exemple de photodétecteur selon un sixième mode de réalisation, et
- figure 9, une vue schématique en vue de dessus du photodétecteur de la figure 8.
Pour la suite de la description, il est défini une direction longitudinale. Il est également défini une direction d'empilement et une direction transversale. La direction d'empilement est une direction perpendiculaire à la direction longitudinale et contenue dans un plan transverse par rapport à la direction longitudinale. La direction d'empilement correspond à une direction générale de propagation de la lumière. La direction transversale est perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction d'empilement. Les directions longitudinale, d'empilement et transversale sont respectivement symbolisées par un axe X, un axe Z et un axe Y sur les figures 1 à 9.
Dans ce qui suit, une structure formée d'un empilement comprenant successivement, dans la direction d'empilement Z, un substrat, une couche photo- absorbante et une couche barrière est considérée. Un substrat est une couche supportant d'autres couches. La surface de la structure est la surface dans la direction d'empilement Z de la dernière couche de l'empilement non en contact avec d'autres couches de l'empilement.
Une première voie pour réduire les effets parasites de recombinaison en surface d'une telle structure est de superposer une première couche additionnelle sur la couche barrière. Une telle structure est illustrée sur la figure 1 . Le matériau et le dopage de la première couche additionnelle sont choisis pour limiter les recombinaisons parasites de porteurs de charges dans la couche additionnelle.
Une deuxième voie pour réduire encore les effets parasites de recombinaison en surface de la structure présentée en figure 1 est de superposer une deuxième couche additionnelle sur la première couche additionnelle. Une telle structure est illustrée en figure 2 notamment. La deuxième couche additionnelle est une couche permettant de passiver la structure. En effet, une mauvaise ou l'absence de passivation est à l'origine d'une dégradation dans le temps des caractéristiques fonctionnelles du photodétecteur. La passivation est un traitement d'interface et de surface visant, d'une part, à conférer aux interfaces et aux surfaces les propriétés électroniques requises pour un fonctionnement optimal d'un dispositif semi-conducteur. D'autre part, la passivation vise à stabiliser les propriétés des surfaces et interfaces pour supprimer toute perturbation ou évolution dans le temps des caractéristiques fonctionnelles du dispositif résultant de contraintes extérieures physicochimiques, thermiques et électriques. Dans ce cas, le matériau de la première couche additionnelle est choisi, notamment, pour favoriser la passivation. Dans ce qui suit, il est proposé différents modes de réalisation de la structure, ainsi que des critères permettant d'effectuer un choix judicieux de la géométrie de la structure, ainsi que des matériaux et des taux de dopage des matériaux formant la structure. De tels critères ont pour visée de limiter, avec une seule structuration, la génération de bruits parasites.
Un premier mode de réalisation d'un photodétecteur Pd est illustré sur la figure 1 . Le photodétecteur Pd présente une gamme spectrale de fonctionnement. La gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur appartient à l'une des gammes spectrales suivantes : l'infrarouge, l'infrarouge proche, l'infrarouge moyen et l'infrarouge lointain. Une onde appartient à la gamme infrarouge si la longueur d'onde de l'onde est comprise au sens large entre 780 nanomètres (nm) et 1 millimètre (mm). Une onde appartient à la gamme infrarouge proche si la longueur d'onde de l'onde est comprise au sens large entre 780 nm et 3 micromètres (μηι). Une onde appartient à la gamme infrarouge moyen si la longueur d'onde de l'onde est comprise au sens large entre 3 μηι et 5 μηι. Une onde appartient à la gamme infrarouge lointain si la longueur d'onde de l'onde est comprise au sens large entre 5 μηι et 1 mm.
Comme visible sur la figure 1 , le photodétecteur Pd comprend un empilement de couches superposées le long de la direction d'empilement Z. Par l'expression « couches superposées », il est entendu que les couches sont disposées les unes sur les autres le long de la direction d'empilement Z. L'empilement comprend donc une succession de couches dans la direction d'empilement Z. Chaque couche de l'empilement Z est donc définie par une épaisseur selon la direction d'empilement Z. L'empilement s'étend, en outre, dans la direction longitudinale X et dans la direction transversale Y puisque chaque couche de l'empilement est définie par une longueur selon la direction longitudinale X et une largeur selon la direction transversale Y.
L'empilement de couches superposées comprend successivement, le long de la direction d'empilement Z, une première couche C1 ; une deuxième couche C2, une troisième couche C3 et une quatrième couche C4.
La première couche Ci forme un substrat.
La première couche Ci forme, en outre, une couche barrière. Dans la suite de la description, il est entendu par l'expression « couche barrière», une couche empêchant le passage de plus de 10~3 % d'un type de porteurs. Cette barrière de potentiel est présente sur la bande de valence pour bloquer les trous ou sur la bande de conduction pour bloquer les électrons.
La première couche Ci est transparente dans la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd. Par le terme « transparent », il est entendu que la première couche Ci absorbe moins de 10 % de la lumière incidente et appartenant à la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd lorsque l'épaisseur le long de la direction d'empilement Z de la première couche Ci est inférieure à la dizaine de micromètres.
La première couche Ci est réalisée en un premier matériau ML
Le premier matériau Mi est choisi pour présenter des paramètres de maille permettant la croissance par épitaxie d'une ou de plusieurs couches cristallines sur le premier matériau ML Les paramètres de maille d'un cristal désignent, par exemple, trois longueurs et trois angles utilisés pour décrire la maille du cristal.
Le premier matériau Mi est également choisi de sorte à avoir des paramètres de maille permettant d'éviter la formation de défauts cristallins lors de la croissance par épitaxie d'un ou de plusieurs cristaux sur le premier matériau ML
Le premier matériau Mi est un semi-conducteur.
Le premier matériau Mi est un matériau composé ou non. Un matériau composé est un assemblage d'au moins deux matériaux, chaque matériau étant un élément ou un alliage. Chaque matériau formant le premier matériau Mi appartient à l'une des colonnes de la classification périodique parmi les colonnes suivantes : MB, NIA, IVA, VA et VIA. La classification périodique utilisée est la classification par numéro atomique croissant établie par Moseley au début du XXeme siècle. Le groupe II de la classification périodique est aussi appelé groupe 12. Le groupe II comprend, notamment, le zinc (Zn), le cadmium (Cd) et le mercure (Hg). Le groupe III de la classification périodique est aussi appelé groupe 13. Le groupe III correspond au groupe du bore et comprend, notamment, le bore (B), l'aluminium (Al), le gallium (Ga) et l'indium (In). Le groupe IV de la classification périodique est aussi appelé groupe 14. Le groupe IV comprend, notamment, le silicium (Si) et le germanium (Ge). Le groupe V de la classification périodique est aussi appelé groupe 15 ou famille de l'azote. Le groupe V comprend, notamment, l'azote (N), le phosphore (P), l'arsenic (As) et l'antimoine (Sb). Le groupe VI de la classification périodique est aussi appelé groupe 16. Le groupe VI comprend, notamment, l'oxygène (O), le soufre (S) et le sélénium (Se). Avantageusement, les matériaux des colonnes III et II peuvent respectivement être associés à des matériaux des colonnes V et VI pour la réalisation d'hétéro-structures pour photo-détecteurs. On parlera d'alliages ll-VI ou lll-V.
Le premier matériau Mi est, par exemple, l'arséniure de gallium (GaAs), l'antimoniure de gallium (GaSb) ou le silicium (Si). L'arséniure de gallium et l'antimoniure de gallium présentent l'avantage d'être des matériaux à gap direct. Un matériau à gap direct est un matériau émettant de la lumière à la suite d'une recombinaison électron-trou. Le silicium présente l'avantage d'être moins fragile que l'arséniure de gallium ou l'antimoniure de gallium, notamment. Le silicium est, en outre, disponible sous des formats de grandes surfaces permettant de réduire fortement les coûts de production.
Optionnellement, dans le cas où le premier matériau Mi n'est pas l'antimoniure de gallium, une couche additionnelle formant tampon est superposée sur la première couche Ci avant la deuxième couche C2. La couche additionnelle permet de rapprocher le premier matériau Mi de l'accord de maille sur l'antimoniure de gallium.
Le premier matériau Mi présente un premier gap Eg 1.
La première couche Ci a une première épaisseur le long de la direction d'empilement Z. La première épaisseur est comprise au sens large entre 500 nm et 600 μηι.
La première couche Ci a également une première longueur le long de la direction longitudinale X et une première largeur bn le long de la direction transversale Y. La première longueur est comprise au sens large entre 100 μηι et 20 mm. La première largeur bn est comprise au sens large entre 100 μηι et 20 mm pour une matrice de photo- détection. Une matrice de photo-détection est une matrice de pixels d'un photodétecteur. La première largeur bn est comprise au sens large entre 50 mm et 150 mm pour un photodétecteur comprenant un ensemble de matrice de photo-détection.
La première couche Ci est continue le long de la direction longitudinale X, de la direction transversale Y et de la direction d'empilement Z. Une couche continue dans une direction donnée est une couche qui ne présente pas de ruptures ou de discontinuités dans la direction donnée.
La deuxième couche C2 forme une couche photo-absorbante. Dans la suite de la description, il est entendu par l'expression « couche photo-absorbante », une couche absorbant au moins 50% des photons appartenant à la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd et arrivant sur la couche photo-absorbante.
La deuxième couche C2 est réalisée en un deuxième matériau M2.
Le deuxième matériau M2 est choisi pour être en accord de maille avec le premier matériau Iv^ . Par l'expression « accord de maille », il est entendu que le premier matériau Mi et le deuxième matériau M2 ont le même réseau cristallin et des paramètres de maille proches. Par l'expression « paramètre de maille proche», il est entendu que la différence entre le ieme paramètre de maille d'un premier réseau cristallin et le ieme paramètre de maille d'un deuxième réseau cristallin, en liaison avec le premier réseau cristallin, est inférieure au sens large à 0,1 pourcents du ieme paramètre de maille du premier réseau cristallin.
Le deuxième matériau M2 est un semi-conducteur. Le deuxième matériau M2 est un matériau composé ou non. Chaque matériau formant le deuxième matériau M2 appartient à l'une des colonnes de la classification périodique parmi les colonnes suivantes : MB, NIA, VA et VIA. Avantageusement, le deuxième matériau M2 est un alliage ll-VI ou lll-V.
Le deuxième matériau M2 est dopé n ou p. Il est entendu par le terme « dopage n », l'introduction d'impuretés dans un semi-conducteur de sorte à produire un excès d'électrons. Il est entendu par le terme « dopage p », l'introduction d'impuretés dans un semi-conducteur de sorte à produire un déficit d'électrons.
Le taux de dopage du deuxième matériau M2 est compris au sens large entre 1015 cm"3 et 1017 cm"3. Le taux de dopage est défini comme le nombre d'atomes dopés dans un centimètre cube du réseau cristallin. Le taux de dopage est volumique.
Lorsque le deuxième matériau M2 est dopé n ou p, le deuxième matériau M2 est, par exemple, choisi parmi : l'arséniure-antimoniure d'indium (InAsSb), des alliages digitaux d'arséniure-antimoniure d'indium et d'arséniure d'indium et des super-réseaux d'arséniure d'indium et d'antimoniure de gallium. Un alliage digital est un empilement de matériaux ayant des concentrations différentes en un élément. Un super-réseau est un empilement périodique de couches de faibles épaisseurs.
Le deuxième matériau M2 présente un deuxième gap Eg 2. Le deuxième gap Eg 2 est inférieur au sens strict au premier gap Eg 1.
La deuxième couche C2 comporte une deuxième épaisseur e2 le long de la direction d'empilement Z. La deuxième épaisseur e2 est de l'ordre de grandeur de la longueur optique d'absorption d'un photon. La longueur optique d'absorption d'un photon dans un matériau donné est le chemin optique parcouru par le photon dans le matériau avant que le photon soit absorbé dans le matériau suivant une loi d'absorption exponentielle telle que la loi de Beer-Lambert. Plus précisément, la deuxième épaisseur e2 est comprise au sens large entre 1 μηι et 5 μηι.
Le deuxième matériau M2, le taux de dopage du deuxième matériau M2 et la deuxième épaisseur e2 ont été choisis pour éviter le positionnement de la zone de charge d'espace dans la deuxième couche C2, ce qui permet d'éviter la génération du courant de Shockley Read Hall. En effet, comme expliqué dans l'article de G. Marre et al. intitulé « Strategy for the design of a non-cryogenic quantum infrared detector » paru en 2003 dans le volume 18 de la revue Semiconductor Science and Technology aux pages 284 à 291 et l'article de M. Carras et al. intitulé «Generation-recombination réduction in InAsSb photodiodes » paru en 2006 dans le volume 21 de la revue Semiconductor Science and Technology aux pages 1720 à 1723, le dopage de la couche photo-absorbante permet de limiter l'extension de la zone de charge d'espace. En outre, un choix judicieux de la nature et du dopage des matériaux des couches barrières adjacentes permet de placer la zone de charge d'espace dans les couches barrières et de limiter les courants de génération- recombinaison dans la zone de charge d'espace. La zone de charge d'espace ou zone de désertion est une zone dépourvue de porteurs de charge libres. Le courant de Shockley Read Hall est un courant dû à la génération-recombinaison non-radiative de paires électron-trou. La présence de défauts ou d'impuretés dans un cristal sont à l'origine de telles génération-recombinaisons non radiatives.
La deuxième couche C2 a également une deuxième longueur l2 le long de la direction longitudinale X et une deuxième largeur b2 le long de la direction transversale Y. La deuxième longueur l2 est sensiblement égale à la première longueur \ . La deuxième largeur b2 est sensiblement égale à la première largeur b^ Il est entendu par l'expression « sensiblement égal », égal avec une incertitude de plus ou moins 1 % et avantageusement avec une incertitude de 0%.
La deuxième couche C2 est continue le long de la direction longitudinale X, de la direction transversale Y et de la direction d'empilement Z.
La troisième couche C3 forme une couche barrière.
La troisième couche C3 est transparente dans la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd.
La troisième couche C3 est réalisée en un troisième matériau M3.
Le troisième matériau M3 est choisi pour être en accord de maille avec le deuxième matériau M2 ou en quasi accord de maille dans le cas où le troisième matériau M3 est l'antimoniure de gallium-aluminium (AIGaSb). L'expression « quasi-accord de maille » signifie un désaccord de maille de moins de 0,05%.
Le troisième matériau M3 est un semi-conducteur.
Le troisième matériau M3 est un matériau composé ou non. Chaque matériau formant le troisième matériau M3 appartient à l'une des colonnes de la classification périodique parmi les colonnes suivantes : MB, NIA, VA et VIA. Avantageusement, le troisième matériau M3 est un alliage ll-VI ou lll-V.
Le troisième matériau M3 est faiblement dopé ou non dopé. En particulier, le troisième matériau M3 est non dopé ou faiblement dopé n lorsque le deuxième matériau M2 est dopé p et est non dopé ou faiblement dopé p lorsque le deuxième matériau M2 est dopé n.
Le taux de dopage du troisième matériau M3 est compris au sens large entre 1013 cm 3 et 1016 cm 3.
Lorsque le deuxième matériau M2, de préférence InAsSb, est dopé n, le troisième matériau M3 est, par exemple, choisi parmi : l'antimoniure de gallium-aluminium (AIGaSb) et l'arséniure-antimoniure de gallium-aluminum (AIGaAsSb). Dans ce cas, le deuxième matériau M2 présente une forte discontinuité de bande de conduction permettant de bloquer les électrons.
Lorsque le deuxième matériau M2 est dopé p, le troisième matériau M3 est, par exemple, l'antimoniure de gallium.
Le troisième matériau M3 présente un troisième gap Eg 3. Le troisième gap Eg 3 est supérieur au sens strict au deuxième gap Eg 2.
La troisième couche C3 a une troisième épaisseur e3 le long de la direction d'empilement Z. La troisième épaisseur e3 est comprise au sens large entre 30 nm et 200 nm.
La troisième couche C3 a également une troisième longueur l3 le long de la direction longitudinale X et une troisième largeur b3 le long de la direction transversale Y. La troisième longueur l3 est sensiblement égale à la première longueur . La troisième largeur b3 est sensiblement égale à la première largeur b^
La troisième couche C3 est continue le long de la direction longitudinale X, de la direction transversale Y et de la direction d'empilement Z.
La quatrième couche C4 forme une couche fenêtre. Une couche fenêtre est une couche barrière permettant, en outre, de réduire les effets parasites de recombinaison de surface du fait de l'écrantage électrostatique lié au dopage électrique de la quatrième couche C4. Une couche fenêtre est, de plus, transparente dans la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd.
La quatrième couche C4 est transparente dans la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd.
La quatrième couche C4 est réalisée en un quatrième matériau M4.
Le quatrième matériau M4 est choisi pour être en accord de maille avec le troisième matériau M3.
Le quatrième matériau M4 est choisi pour être inoxydable dans le milieu ambiant. Le milieu ambiant désigne un milieu formé d'air, à une température comprise au sens large entre 300 K et 400 K et à une pression comprise au sens large entre 10~6 bar et 1 bar en phase de procédé de fabrication. Un matériau inoxydable dans un milieu donné est un matériau non soumis à la corrosion dans le milieu. La corrosion désigne l'altération d'un matériau par réaction chimique avec un oxydant. Un oxydant est une espèce chimique qui capte des électrons. Le dioxygène et le cation hydrogène sont des exemples d'oxydants.
Le quatrième matériau M4 est choisi pour être stable métallurgiquement. Un matériau stable métallurgiquement est un matériau ayant une composition en éléments et un réseau cristallin stables dans le temps avec une tolérance de 0,01 %. Ainsi, le pourcentage en un élément pour chacun des éléments du matériau ne varie pas de plus de 0,01 % dans le temps. Les paramètres de maille du réseau cristallin ne varient pas de plus de 0,01 % dans le temps.
Le quatrième matériau M4 est un semi-conducteur.
Le quatrième matériau M4 est un matériau composé ou non. Chaque matériau formant le quatrième matériau M4 appartient à l'une des colonnes de la classification périodique parmi les colonnes suivantes : NIA et VA.
Le quatrième matériau M4 est non dopé ou faiblement dopé. Lorsque le troisième matériau M3 est faiblement dopé p, le quatrième matériau M4 est dopé, le dopage est n. Lorsque le troisième matériau M3 est faiblement dopé n, le quatrième matériau M4 est dopé, le dopage est p.
Le taux de dopage du quatrième matériau M4 est compris au sens large entre 1015 cm 3 et 1017 cm 3.
Le quatrième matériau M4 est généralement un matériau de la forme GaSbyAs^ avec y un nombre compris au sens large entre 0 et 1 . Plus particulièrement, le quatrième matériau M4 est, par exemple, l'antimoniure de gallium (GaSb).
Le quatrième matériau M4 présente un quatrième gap Eg 4. Le quatrième gap Eg 4 est supérieur au sens strict au deuxième gap Eg 2.
La quatrième couche C4 présente une quatrième épaisseur e4 le long de la direction d'empilement Z. La quatrième épaisseur e4 est comprise au sens large entre 100 nm et 500 nm. De préférence, la quatrième épaisseur est comprise au sens large entre 200 nm et 300 nm.
Le quatrième matériau M4, le taux de dopage du quatrième matériau M4 et la quatrième épaisseur e4 sont choisis pour écranter l'effet de surface en surface de la quatrième couche C4. La surface de la quatrième couche C4 est la surface de la quatrième couche C4 dans la direction d'empilement Z qui n'est pas en contact avec la troisième couche C3. L'écrantage de l'effet de surface est la réduction de l'effet électrostatique des charges présentes en surface d'un matériau semi-conducteur de sorte que moins de 10~3 % de la variation du potentiel électrique soit présent en surface du matériau.
L'empilement formé par la première couche d , la deuxième couche C2, la troisième couche C3 et la quatrième couche C4 est destiné à former une matrice de pixels. Pour cela, la quatrième couche C4 présente des ouvertures 04 réparties à intervalles réguliers sur la quatrième couche C4. Chaque ouverture 04 traverse intégralement la quatrième couche C4 dans la direction d'empilement Z. Chaque ouverture 04 délimite une portion de la troisième couche C3. Le centre de chaque portion de la troisième couche C3 constitue le centre d'un pixel. Chaque pixel s'étend dans les directions longitudinale X et transversale Y à partir du centre de chaque portion de la troisième couche C3. Un pixel est donc une portion de l'empilement formé par la première couche Ci , la deuxième couche C2 et la troisième couche C3 et délimité par la quatrième couche C4. L'ensemble des pixels forme une matrice de pixels.
Les pixels de la matrice de pixels ont des dimensions identiques. Chaque pixel présente une longueur lpixei dans la direction longitudinale X et une largeur bpixei dans la direction transversale Y. Chaque pixel présente, en outre, une épaisseur epixei sensiblement égale à la somme des épaisseurs de la première couche d , de la deuxième couche C2 et de la troisième couche C3. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1 , la longueur lpixei et la largeur bpixei d'un pixel sont égales et sont communément appelées « pas du pixel ». Le pas de chaque pixel est compris au sens large entre 2 μηι et 10 μηι.
La quatrième couche C4 est, ainsi, continue le long de la direction d'empilement Z.
En revanche, la quatrième couche C4 est ouverte régulièrement le long de la direction longitudinale X et de la direction transversale Y.
Chaque ouverture 04 a une épaisseur selon la direction d'empilement Z sensiblement égale à la quatrième épaisseur e4 de la quatrième couche C4.
Chaque ouverture 04 a une longueur selon la direction longitudinale X comprise au sens large entre 1 μηι et 30 μηι.
Chaque ouverture 04 a une largeur selon la direction transversale Y comprise au sens large entre 1 μηι et 30 μηι.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1 , chaque ouverture 04 a une forme cylindrique d'axe parallèle à la direction d'empilement Z et de diamètre d4 compris au sens large entre 1 μηι et 30 μηι.
L'espacement de chaque paire d'ouvertures 04 adjacentes dans la direction longitudinale X est égal à la longueur lpixei d'un pixel. L'espacement de chaque paire d'ouvertures 04 adjacentes dans la direction transversal Y est égal à la largeur bpixei d'un pixel. Ainsi, chaque ouverture 04 est séparée des autres ouvertures 04 d'une distance équivalente au pas du pixel.
Le fonctionnement du photodétecteur Pd selon le premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit.
Initialement, un flux de lumière est émis sur le photodétecteur Pd en éclairage face arrière, c'est-à-dire depuis la première couche Ci jusqu'à la quatrième couche C4. Le flux de lumière comporte des photons appartenant à la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd.
Les photons incidents, appartenant à la gamme spectrale de fonctionnement du photodétecteur Pd, traversent la première couche Ci , puis sont absorbés dans la deuxième couche C2. L'absorption d'un photon dans la deuxième couche C2 crée une paire électron-trou. L'électron et le trou sont ensuite chacun acheminés dans une couche où l'électron, respectivement le trou, est un porteur majoritaire. La séparation des paires électron-trou est régie par le champ électrique interne présent dans la troisième couche C3 qui est une couche barrière ou par la diffusion des porteurs qui sont bloqués par les deux couches barrière Ci et C3.
Dans ce qui suit, deux cas sont distingués en fonction du dopage p ou n de la deuxième couche C2.
Lorsque la deuxième couche C2 est dopée n, le trou est acheminé dans la troisième couche C3 dopée p et l'électron est recombiné dans la couche Ci dont le dopage et la conductivité permettent de maintenir l'électroneutralité dans l'ensemble du composant.
Les électrons de la deuxième couche C2 tendent à être acheminés depuis la deuxième couche C2 vers la troisième couche C3 par effet tunnel. Cependant, la troisième couche C3 limite le passage des électrons par effet tunnel vers la troisième couche C3. La différence de gap entre le troisième gap Eg 3 et le deuxième gap Eg 2 est à l'origine du confinement des électrons dans la deuxième couche C2 et de l'évacuation des électrons à travers la couche Ci.
En revanche, la troisième couche C3 permet le passage des trous qui sont donc acheminés depuis la deuxième couche C2 vers la troisième couche C3.
Les trous sont ensuite acheminés au sein de la troisième couche C3 par diffusion dans les ouvertures 04 les plus proches géographiquement des trous.
La quatrième couche C4 permet, ainsi, de confiner les trous vers les ouvertures 04 les plus proches géographiquement des trous. Les trous ne sont donc pas piégés à la surface de la quatrième couche C4 et ne génèrent donc pas d'instabilités électriques telles que le courant d'obscurité, le bruit Flicker ou encore le bruit RTS.
Lorsque la deuxième couche C2 est dopée p, l'électron est acheminé dans la troisième couche C3 dopée n et le trou est recombiné dans la couche d .
Les trous de la deuxième couche C2 tendent à être acheminés depuis la deuxième couche C2 vers la troisième couche C3. Cependant, la troisième couche C3 limite le passage des trous vers la troisième couche C3. La différence de gap entre le troisième gap Eg 3 et le deuxième gap Eg 2 est à l'origine du confinement des trous dans la deuxième couche C2 et de l'évacuation des trous à travers la couche Ci.
En revanche, la troisième couche C3 permet le passage des électrons qui sont donc acheminés depuis la deuxième couche C2 vers la troisième couche C3.
Les électrons sont ensuite acheminés au sein de la quatrième couche C4 par diffusion dans les ouvertures 04 les plus proches géographiquement des électrons.
La quatrième couche C4 permet, ainsi, de confiner les électrons vers les ouvertures 04 les plus proches géographiquement des trous. Les électrons ne viennent donc pas se piéger à la surface de la quatrième couche C4 et ne génèrent donc pas d'instabilités électriques telles que le courant d'obscurité, le bruit Flicker ou encore le bruit RTS.
Ainsi, la structure du photodétecteur Pd permet de réduire les effets parasites de recombinaison de surface, en particulier, le courant d'obscurité, le bruit Flicker et le bruit RTS.
Les ouvertures 04 périodiques au sein de la quatrième couche C4 permettent la formation de pixels indépendants les uns des autres à partir d'un seul empilement de couches.
En outre, la troisième couche C3 et la quatrième couche C4 sont sans mésas, ce qui permet de préserver les performances du photodétecteur Pd. En effet, le photodétecteur Pd ne pâtit pas de la génération de courants parasites sur les flancs de mésas en InAsSb.
Le photodétecteur Pd conserve une bonne efficacité quantique si le champ électrique interne dans la troisième couche C3 est suffisant ou si une différence de potentiel extérieur est appliquée entre la première couche Ci et la troisième couche C3.
Le procédé de fabrication du photodétecteur Pd selon le premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit.
Le procédé de fabrication comprend initialement la fourniture de la première couche Ci formant le substrat.
Ensuite, le procédé de fabrication comprend la croissance par épitaxie de la deuxième couche C2 sur la première couche d . Il est entendu par le terme « épitaxie », une technique de croissance d'un cristal sur un autre cristal, chaque cristal comprenant un réseau cristallin ayant un certain nombre d'éléments de symétrie communs avec l'autre cristal.
La technique d'épitaxie utilisée est choisie parmi : l'épitaxie par jets moléculaires, l'épitaxie en phase liquide et l'épitaxie en phase gazeuse. Le procédé de fabrication comprend, ensuite, la croissance par épitaxie de la troisième couche C3 sur la deuxième couche C2.
Puis, le procédé de fabrication comprend la croissance par épitaxie de la quatrième couche C4 sur la troisième couche C3.
De préférence, la deuxième couche C2, la troisième couche C3 et la quatrième couche C4 sont formées au cours d'une même épitaxie.
Le procédé comprend, ensuite, le retrait, de certaines portions de la quatrième couche C4 pour former les ouvertures 04 de la quatrième couche C4.
La technique de retrait utilisée est, par exemple, choisie parmi : la gravure sèche, la gravure humide et la gravure ionique réactive par plasma.
Selon un deuxième mode de réalisation tel que visible sur la figure 2, les éléments identiques au photodétecteur Pd selon le premier mode de réalisation décrit en regard de la figure 1 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence.
Le photodétecteur Pd comprend des contacts C. L'empilement de couches comprend, en outre, le long de la direction d'empilement Z, une cinquième couche C5 superposée sur la quatrième couche C4.
Le quatrième matériau M4 est un matériau propre à être passivé, c'est-à-dire un matériau propre à être recouvert d'un diélectrique, tel que le nitrure de silicium (SiN) ou l'oxyde de silicium (SiO), limitant la conduction de surface.
Les autres caractéristiques du quatrième matériau M4 sont identiques au premier mode de réalisation.
La quatrième couche C4 présente au moins une zone diffusée D dans laquelle un dopant est diffusé. Dans le deuxième mode de réalisation, la quatrième couche C4 présente une zone diffusée D pour chaque ouverture 04.
En variante, la quatrième couche C4 comprend moins de zones diffusées D que d'ouvertures 04 de la quatrième couche C4.
Chaque zone diffusée D est en contact de la quatrième couche C4. En outre, chaque zone diffusée D est en contact dans la direction d'empilement Z avec la troisième couche C3 et avec l'un des contacts C.
Dans le deuxième mode de réalisation, chaque zone diffusée D a une épaisseur selon la direction d'empilement Z sensiblement égale à la quatrième épaisseur e4.
Chaque zone diffusée D a une forme complémentaire des ouvertures 04. Ainsi, dans le deuxième mode de réalisation, chaque zone diffusée D a une forme cylindrique de diamètre égal au diamètre d4 des ouvertures 04
Chaque zone diffusée D est réalisée dans un matériau semi-conducteur. Par exemple, chaque zone diffusée D est réalisée en diffusant un matériau choisi parmi : le zinc (Zn), le cadmium (Cd) et le germanium (Ge) dans le quatrième matériau M4 formant la quatrième couche C4.
Chaque contact C permet de collecter le courant au centre d'un pixel. Chaque contact C permet, notamment, de prendre contact avec la troisième couche C3 et de convertir un déplacement des porteurs de charge en courant. La structure matricielle des pixels du photodétecteur est, en particulier, illustrée sur la figure 3 où chaque contact C vient prendre contact avec un pixel.
Chaque contact C comporte une partie d'extrémité dans la direction d'empilement Z. La partie d'extrémité de chaque contact C est la partie orientée vers l'empilement dans la direction d'empilement Z. La partie d'extrémité de chaque contact C est en contact avec au moins une zone diffusée D dans la direction d'empilement Z.
Les contacts C sont identiques.
Dans le deuxième mode de réalisation, comme illustré sur la figure 3, chaque contact C a une forme cylindrique. Chaque contact C présente une épaisseur dans la direction d'empilement Z comprise au sens large entre 50 nm et 200 nm et un diamètre dans le plan formé par les directions longitudinale X et transversale Y compris au sens large entre 2 μηι et 15 μηι.
En variante, chaque contact C a la forme d'un parallélépipède. Chaque contact C présente, ainsi, une épaisseur dans la direction d'empilement Z comprise au sens large entre 50 nm et 200 nm, une longueur dans la direction longitudinale X comprise au sens large entre 2 μηι et 15 μηι et une largeur dans la direction transversale Y comprise au sens large entre 2 μηι et 15 μηι
Chaque contact C est réalisé en matériau métallique. Par exemple, chaque contact C est réalisé en platine et/ ou en or.
En variante, lorsque le deuxième matériau M2 est dopé n, chaque contact C est réalisé dans un matériau semi-conducteur dopé p ou encore dans un métal permettant de former un contact ohmique. Il est entendu par l'expression « contact ohmique », une faible barrière d'énergie potentielle pour les trous formés à l'interface entre un métal et un semiconducteur permettant la recombinaison instantanée des porteurs minoritaires.
Lorsque le deuxième matériau M2 est dopé p, chaque contact C est réalisé dans un matériau métallique adapté à la collection des électrons. Il s'agit d'un contact ohmique dopé n.
La cinquième couche C5 est superposée à la quatrième couche C4 et aux zones diffusées D dans la direction d'empilement Z. la quatrième couche C4 est, ainsi, entre la troisième couche C3 et la cinquième couche C5. La cinquième couche C5 forme une couche de passivation. La cinquième couche C5 permet de passiver l'empilement, et donc de protéger l'empilement.
La cinquième couche C5 est réalisée en un cinquième matériau M5.
Le cinquième matériau M5 est choisi pour passiver l'empilement.
Le cinquième matériau M5 est un diélectrique.
Le cinquième matériau M5 est, par exemple, du nitrure de silicium (Si3N4) ou de la silice (Si02).
La cinquième couche C5 a une cinquième épaisseur e5 le long de la direction d'empilement Z. La cinquième épaisseur e5 est comprise au sens large entre 50 nm et 500 nm.
La cinquième couche C5 est continue le long de la direction d'empilement Z. En revanche, la cinquième couche C5 n'est pas continue le long de la direction longitudinale X et de la direction transversale Y. En effet, la cinquième couche C5 présente plusieurs orifices 05 traversant intégralement la cinquième couche C5 dans la direction d'empilement Z.
Dans le deuxième mode de réalisation, le nombre d'orifices 05 est égal au nombre de contacts C.
Chaque orifice 05 a une épaisseur dans la direction d'empilement Z identique à la cinquième épaisseur e5. Chaque orifice 05 présente une forme complémentaire des contacts C. Ainsi, chaque orifice 05 a une forme cylindrique de diamètre sensiblement égal au diamètre des contacts C.
Chaque orifice 05 est centré sur le centre d'un contact C dans le plan formé par la direction transversale Y et la direction longitudinale X.
La cinquième couche C5 recouvre entièrement la quatrième couche C4, à l'exception des ouvertures 04 de la quatrième couche C4.
Dans ce qui suit seules les différences de fonctionnement du photodétecteur Pd selon le deuxième mode de réalisation par rapport au premier mode de réalisation sont mises en évidence.
Les porteurs de charge présents dans la quatrième couche C4 sont acheminés vers le contact C par l'intermédiaire de la zone diffusée D. Les porteurs de charge sont, notamment, acheminés vers le ou les contacts C les plus proches géographiquement des porteurs de charge.
Chaque contact C produit ensuite un courant.
Bien que l'écrantage électrostatique soit assuré par la quatrième couche C4, la cinquième couche C5 permet, en outre, de limiter l'oxydation de la structure et en particulier de la première couche Ci et de la troisième couche C3 à long terme. Ainsi, la cinquième couche C5 de passivation permet de réduire les effets parasites de recombinaison de surface par rapport au premier mode de réalisation.
En outre, la disposition et la forme des contacts C permettent de prendre contact avec le signal émis par chaque pixel indépendamment du pixel voisin. Les pixels sont isolés les uns des autres au moyen des contacts C et des ouvertures 04 de la quatrième couche C4. Une faible conductivité de la troisième couche C3 permet d'isoler les pixels les uns des autres.
Dans ce qui suit seules les différences du procédé de fabrication du photodétecteur Pd selon le deuxième mode de réalisation par rapport au premier mode de réalisation sont mises en évidence.
Le procédé comprend, ensuite, l'introduction de zones diffusées D dans les ouvertures 04 de la quatrième couche C4.
La technique d'introduction utilisée est, par exemple, le dépôt en phase vapeur à base de précurseurs organométalliques.
Puis, le procédé de fabrication comprend l'empilement dans la direction d'empilement Z des contacts C sur les zones diffusées D.
La jonction entre un contact C et une zone diffusée D est, par exemple, réalisée par évaporation ou pulvérisation de métaux.
Enfin, le procédé comprend le dépôt de la cinquième couche C5 sur la quatrième couche C4 de sorte que les contacts C soient entourés par la cinquième couche C5.
Selon un troisième mode de réalisation tel que visible sur la figure 4, les éléments identiques au photodétecteur Pd selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 2 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence.
Comme illustré sur la figure 4, la quatrième couche C4 ne comporte pas de zones diffusées D.
Chaque contact C a un diamètre sensiblement égal au diamètre des ouvertures 04 de la quatrième couche C4. . Dans ce troisième mode de réalisation, la quatrième couche C4 ne comprend pas de zone diffusée D.
Chaque contact C a une épaisseur selon la direction d'empilement Z comprise au sens large entre 50 nm et 300 nm.
En outre, la partie d'extrémité de chaque contact C est en contact dans la direction d'empilement Z avec la troisième couche C3.
Dans ce qui suit seules les différences de fonctionnement du photodétecteur Pd selon le troisième mode de réalisation par rapport au deuxième mode de réalisation sont mises en évidence. Les porteurs minoritaires sont directement acheminés depuis la quatrième couche C4 vers chaque contact C.
Le troisième mode de réalisation permet au contact de prendre directement contact avec la troisième couche C3. Un tel mode de réalisation est plus simple à mettre en œuvre que celui du deuxième mode de réalisation.
Dans ce qui suit seules les différences du procédé de fabrication du photodétecteur Pd selon le troisième mode de réalisation par rapport au deuxième mode de réalisation sont mises en évidence.
Après l'étape de retrait, le procédé de fabrication comprend l'introduction des contacts C dans les ouvertures 04 de la quatrième couche C4.
La jonction entre un contact C et la troisième couche C3 dans la direction d'empilement Z est, par exemple, réalisée par évaporation ou pulvérisation de métaux.
Selon un quatrième mode de réalisation tel que visible sur la figure 5, les éléments identiques au photodétecteur Pd selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 2 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence.
L'empilement de couches du photodétecteur Pd comporte au moins un anneau de garde A. Dans le quatrième mode de réalisation, l'empilement de couches comporte autant d'anneaux de garde A que d'ouvertures 04 de la quatrième couche C4.
Un anneau de garde est un conducteur entourant un composant, tel qu'un pixel, et visant à favoriser la séparation des courants électriques issus de deux pixels voisins.
Dans le quatrième mode de réalisation, chaque anneau de garde A a une forme parallélépipédique. Chaque anneau de garde A présente une hauteur dans la direction d'empilement Z comprise au sens large entre 50 nm et 100 nm, une longueur dans la direction longitudinale X comprise au sens large entre 1 μηι et 2 μηι et une largeur dans la direction transversale Y comprise au sens large entre 1 et 2 μηι.
Chaque anneau de garde A est, en outre, entièrement évidé dans la direction d'empilement Z. L'évidement est centré sur le centre de l'anneau de garde A dans le plan formé par les directions longitudinale X et transversale Y. Les périodes des évidements dans les directions longitudinale X et transversale Y sont sensiblement égales au pas des pixels.
Les anneaux de garde A sont disposés sur l'empilement de sorte que les contacts C soient situés au centre des anneaux de garde A.
Les anneaux de garde A permettent de délimiter les pixels de la matrice de pixels. Chaque anneau de garde A est disposé en contact de la quatrième couche C4 dans la direction d'empilement Z. De manière préférentielle, l'anneau de garde A est séparé de la cinquième couche C4 par une partie de la cinquième couche C5 de manière à ne pas injecter de courant parasite mais seulement introduire une différence de potentielle extérieure.
Chaque anneau de garde A est, par exemple, réalisé en métal.
Les anneaux de garde A permettent de diminuer le cross-talk (expression anglaise signifiant diaphonie en français) entre les contacts C voisins, et donc entre les pixels voisins. Le cross-talk évalue dans quelle mesure un photon incident sur un pixel donné va générer un signal électrique dans les pixels voisins. Le cross-talk est à l'origine d'une dégradation de la fonction de transfert de modulation.
La réduction du cross-talk par les anneaux de garde permet d'obtenir une valeur de la fonction de transfert de modulation (FTM) comprise entre 55% et 65% de la fréquence de Nyquist qui est la fréquence théorique.
Dans le quatrième mode de réalisation, la cinquième couche C5 présente des évidements traversant intégralement la cinquième couche C5 dans la direction d'empilement Z. Les évidements de la cinquième couche C5 ont une forme complémentaire de la forme des anneaux de garde dans les directions longitudinale X et transversale Y. Les anneaux de garde A sont, ainsi introduits dans les évidements de la cinquième couche C5.
En outre, la quatrième couche C4 présente également des évidements d'épaisseur inférieure à la quatrième épaisseur e4. Les évidements de la quatrième couche C4 ont une forme complémentaire de la forme des anneaux de garde dans les directions longitudinale X et transversale Y. Les anneaux de garde A sont, ainsi introduits dans les évidements de la quatrième couche C4.
Ainsi, en réduisant le phénomène de cross-talk, les anneaux de garde permettent d'améliorer la résolution spatiale du photodétecteur Pd.
Dans ce qui suit seules les différences de fonctionnement du photodétecteur Pd selon le quatrième mode de réalisation par rapport au deuxième mode de réalisation sont mises en évidence. Les anneaux de gardent introduisent une différence de potentiel dans la quatrième couche C4. Cette différence de potentiel permet de favoriser le courant de dérive des porteurs de A vers C et de limiter les effets de diaphonie entre pixels.
Dans ce qui suit seules les différences du procédé de fabrication du photodétecteur Pd selon le quatrième mode de réalisation par rapport au deuxième mode de réalisation sont mises en évidence.
L'étape de retraits de portions de la quatrième couche C4 permet, en outre, de former les évidements de la quatrième couche C4. Puis, le procédé de fabrication comprend l'introduction des anneaux de garde A dans les évidements de la quatrième couche C4.
La jonction entre un anneau de garde A et la quatrième couche C4 est, par exemple, réalisée par collage moléculaire.
Après la disposition des zones de diffusions D et des contacts C, la cinquième couche C5 est déposée sur la quatrième couche C4 de sorte que les contacts C et les anneaux de garde A soient entourés par la cinquième couche C5.
Un cinquième mode de réalisation, visible aux figures 6 et 7, décrit un photodétecteur Pd identique au photodétecteur Pd du troisième mode de réalisation à la différence que le photodétecteur Pd du cinquième mode de réalisation comprend, en outre, au moins un anneau de garde.
Les caractéristiques et remarques sur les anneaux de garde formulées lors du quatrième mode de réalisation s'appliquent dans le cinquième mode de réalisation.
La figure 7 est une vue de dessus du photodétecteur Pd selon le cinquième mode de réalisation. La figure 7 illustre, notamment, la matrice de pixels formée par l'empilement et le fait qu'un anneau de garde A permet de délimiter un pixel.
Selon un sixième mode de réalisation tel que visible sur la figure 8, les éléments identiques au photodétecteur Pd selon le premier mode de réalisation décrit en regard de la figure 1 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence.
Le photodétecteur Pd comprend une sixième couche C6 empilée sur la quatrième couche C4 et une septième couche C7 empilée sur la sixième couche C6.
La quatrième couche C4 est continue le long de la direction d'empilement Z, de la direction longitudinale X et de la direction transversale Y.
Les autres caractéristiques de la quatrième couche C4 sont identiques au premier mode de réalisation.
La sixième couche C6 est empilée sur la quatrième couche C4 le long de la direction d'empilement Z.
La sixième couche C6 forme une couche de passivation. La sixième couche C6 permet de passiver l'empilement, et donc de protéger l'empilement.
La sixième couche C6 est réalisée en un sixième matériau M6.
Le sixième matériau M6 est un semi-conducteur. Le sixième matériau M6 est un matériau composé ou non. Chaque matériau formant le sixième matériau M6 appartient à l'une des colonnes de la classification périodique parmi les colonnes suivantes : MB, NIA, VA et VIA. Avantageusement, le sixième matériau M6 est un alliage ll-VI ou lll-V. Le sixième matériau M6 est, par exemple, GaSb. La sixième couche C6 a une sixième épaisseur e6 le long de la direction d'empilement Z. La sixième épaisseur e6 est comprise au sens large entre 50 nm et 500 nm.
La sixième couche C6 est continue le long de la direction d'empilement Z, de la direction longitudinale X et de la direction transversale Y et recouvre entièrement la quatrième couche C4.
La septième couche C7 est empilée sur la sixième couche C6 le long de la direction d'empilement Z.
La septième couche C7 forme une couche de collection de courant aussi appelée couche contact. Une couche contact permet de collecter un courant. Ainsi, la septième couche C7 permet de collecter le courant en provenance de la quatrième couche C4.
La septième couche C7 est réalisée en un septième matériau M7
Le septième matériau M7 est un matériau facilitant la réalisation d'un contact ohmique. Un contact ohmique est un contact métal-semi-conducteur avec une très faible résistance de contact.
Le septième matériau M7 est dopé n ou p. De préférence, lorsque le deuxième matériau M2 est dopé n, le septième matériau M7 est dopé p et lorsque le deuxième matériau M2 est dopé p, le septième matériau M7 est dopé n.
Le taux de dopage du deuxième matériau M2 est compris au sens large entre 1 .1017 cm-3 et 5.1 018cm-3.
Le septième matériau M7 est, par exemple, un semi-conducteur tel que InAsSb. Le septième matériau M7 présente un septième gap Eg 7. Le septième gap Eg 7 est supérieur ou égal au deuxième gap Eg 2.
La septième couche C7 présente une septième épaisseur e7 le long de la direction d'empilement Z. La septième épaisseur e7 est comprise au sens large entre 100 nm et 300 nm.
L'empilement formé par la première couche d , la deuxième couche C2, la troisième couche C3, la quatrième couche C4 et la sixième couche C6 est destiné à former une matrice de pixels. La septième couche C7 est propre à capter le courant électrique en provenance des pixels de l'empilement. Pour cela, la septième couche C7 présente des parties P7 réparties à intervalles réguliers sur la sixième couche C6. Chaque partie P7 délimite une portion de l'empilement. Le centre de chaque partie P7 est placé au centre d'un pixel selon la direction d'empilement Z. Chaque pixel s'étend dans les directions longitudinale X et transversale Y. Un pixel est donc une portion de l'empilement formé par la première couche Ci , la deuxième couche C2, la troisième couche C3, la quatrième couche C4, la sixième couche C6 et dont le contact ohmique est assuré par la septième couche C7. L'ensemble des pixels forme une matrice de pixels.
Les pixels de la matrice de pixels ont des dimensions identiques. Chaque pixel présente une longueur lpixei dans la direction longitudinale X et une largeur bpixei dans la direction transversale Y. Chaque pixel présente, en outre, une épaisseur epiXei sensiblement égale à la somme des épaisseurs de la première couche Ci , de la deuxième couche C2, de la troisième couche C3, de la quatrième couche C4 et de la sixième couche C6. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1 , la longueur lpixei et la largeur bpixei d'un pixel sont égales et sont communément appelées « pas du pixel ». Le pas de chaque pixel est compris au sens large entre 2 μηι et 10 μηι.
La septième couche C7 est, ainsi, continue le long de la direction d'empilement Z. En revanche, la septième couche C7 présente des parties P7 espacées d'un intervalle régulier le long de la direction longitudinale X et de la direction transversale Y. La septième longueur l7 selon la direction longitudinale X séparant deux parties P7 consécutives est comprise au sens large entre 1 μηι et 5 μηι. La septième largeur b7 selon la direction transversale Y séparant deux parties P7 consécutives est comprise au sens large entre 1 μηι et 5 μηι.
Chaque partie P7 a une longueur selon la direction longitudinale X égale au pas du pixel moins la septième longueur l7 et une largeur selon la direction transversale Y égale au pas du pixel moins la septième largeur b7.
Les parties P7 permettent ainsi de former des mésas, c'est-à-dire des structures semi-conductrices sous forme de saillie ayant un sommet plat et des côtés latéraux abrupts.
La figure 9 est une vue de dessus du photodétecteur Pd selon le sixième mode de réalisation. La figure 9 illustre, notamment, la matrice de pixels formée par l'empilement et le fait que chaque partie P7 de la septième couche C7 établisse le contact avec un pixel.
Dans ce qui suit seules les différences de fonctionnement du photodétecteur Pd selon le sixième mode de réalisation par rapport au premier mode de réalisation sont mises en évidence.
Les porteurs de charge présents dans la quatrième couche C4 sont acheminés en direction des parties P7 de la septième couche C7 les plus proches géographiquement des porteurs de charge.
Chaque partie P7 produit, ensuite, un courant.
La sixième couche C6 permet de limiter l'oxydation de la structure et en particulier de la première couche Ci et de la troisième couche C3 à long terme. Dans ce qui suit seules les différences du procédé de fabrication du photodétecteur Pd selon le sixième mode de réalisation par rapport au premier mode de réalisation sont mises en évidence.
La quatrième couche C4 est continue.
Le procédé comprend, ensuite, la croissance par épitaxie de la sixième couche C6 sur la quatrième couche C4 de sorte que la sixième couche C6 recouvre intégralement la quatrième couche C4.
Puis, le procédé comprend le dépôt de la septième couche C7 suivi du retrait, de certaines portions de la septième couche C7 pour former les parties P7 de la septième couche C7. La technique de retrait utilisée est, par exemple, choisie parmi : la gravure sèche, la gravure humide et la gravure ionique réactive par plasma.
Ainsi, la réalisation de l'empilement selon le sixième mode de réalisation est facilitée par rapport aux modes de réalisation précédents. Lorsque le septième matériau M7 est en InAsSb, et le sixième matériau M6 en GaSb, la gravure de la septième couche C7 est très sélective et permet, alors, d'arrêter la gravure à la surface de la sixième couche C6. Ceci permet de minimiser l'épaisseur de la sixième couche C6 et donc de minimiser l'effet de la sixième couche C6 sur les propriétés électriques de l'empilement. La sixième couche C6 ne s'oxyde pas et protège ainsi la quatrième couche C4.
Ainsi, la présence de la première couche Ci , de la deuxième couche C2, de la troisième couche C3 et de la quatrième couche C4 est une caractéristique commune aux six modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 9. En outre, pour chacun des six modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 9, le procédé de fabrication du photodétecteur Pd comprend une étape de croissance épitaxiale pour la première couche Ci , la deuxième couche C2, la troisième couche C3 et la quatrième couche C4.
D'autres variantes non illustrées d'un photodétecteur Pd sont également envisagées :
- la combinaison des variantes précédentes, par exemple, un photodétecteur Pd comprenant des contacts C en contact avec des zones de diffusion D selon le deuxième mode de réalisation, et comprenant, en outre, d'autres contacts C directement en contact avec la troisième couche C3 selon le troisième mode de réalisation,
- un nombre d'anneaux de garde différent du nombre d'ouvertures 04 de la quatrième couche C4,
- la présence d'anneaux de garde autours de certains pixels et l'absence d'anneaux de garde autour d'autres pixels,
- la présence d'une première couche intermédiaire entre la première couche Ci et la deuxième couche C2, d'une part, et d'une deuxième couche intermédiaire entre la deuxième couche C2 et la troisième couche C3, d'autre part. De telles couches intermédiaires sont, notamment, décrites dans l'article de M. Carras et al. intitulé « Interface band gap engineering in InAsSb photodiodes » paru en 2005 dans le volume 87 de la revue Applied Physics Letters aux pages 102103 à 102103-3. La première et la deuxième couche intermédiaire permettent, notamment, d'éviter les accumulations de porteurs pouvant donner lieu à une recombinaison de type interbande.
Il est rappelé plus généralement que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et représentés.
En outre, l'homme du métier comprend que l'expression « faiblement dopé » signifie un taux de dopage inférieur à 1017 cm"3.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Photodétecteur (Pd) comprenant un empilement de couches superposées, le photodétecteur (Pd) comportant successivement le long d'une direction d'empilement (Z) :
- une première couche (Ci) formant un substrat réalisé en un premier matériau
(Mi) semi-conducteur,
- une deuxième couche (C2) formant une couche photo-absorbante réalisée en un deuxième matériau (M2) semi-conducteur présentant un deuxième gap (Eg 2),
- une troisième couche (C3) formant une couche barrière réalisée en un troisième matériau (M3) semi-conducteur, et
- une quatrième couche (C4) formant une couche fenêtre réalisée en un quatrième matériau (M4) semi-conducteur,
le premier matériau (M^, le troisième matériau (M3) et le quatrième matériau (M4) présentant chacun un gap (Eg 1 , Eg 3, Eg 4) supérieur au deuxième gap (Eg 2),
le quatrième matériau (M4) étant dopé n ou non dopé et le troisième matériau (M3) étant non dopé ou faiblement dopé p lorsque le deuxième matériau (M2) est dopé n, et le quatrième matériau (M4) étant dopé p ou non dopé et le troisième matériau (M3) étant non dopé ou faiblement dopé n lorsque le deuxième matériau (M2) est dopé p.
2.- Photodétecteur (Pd) selon la revendication 1 , dans lequel le taux de dopage du quatrième matériau (M4) est compris entre 1015 cm"3 et 1017 cm"3.
3. - Photodétecteur (Pd) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'épaisseur de la quatrième couche (C4) dans la direction d'empilement (Z) est comprise entre 100 nanomètres et 500 nanomètres et préférentiellement entre 200 nanomètres et 300 nanomètres.
4. - Photodétecteur (Pd) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le photodétecteur (Pd) comprend, en outre, une cinquième couche (C5) superposée à la quatrième couche (C4), la quatrième couche (C4) étant entre la troisième couche (C3) et la cinquième couche (C5), la cinquième couche (C5) formant une couche de passivation.
5. - Photodétecteur (Pd) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le photodétecteur (Pd) comprend, en outre, une sixième couche (C6) superposée à la quatrième couche (C4), la quatrième couche (C4) étant entre la troisième couche (C3) et la sixième couche (C6), la sixième couche (C6) formant une couche de passivation, le photodétecteur (Pd) comprenant, en outre, une septième couche (C7) superposée à la sixième couche (C6), la septième couche (C7) formant une couche de collection de courant.
6. - Photodétecteur (Pd) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'empilement de couches comprend des contacts (C) réalisés en matériau semiconducteur, chaque contact (C) ayant une partie d'extrémité en contact avec la troisième couche (C3).
7. - Photodétecteur (Pd) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la quatrième couche (C4) comporte des zones diffusées (D), l'empilement de couches comprenant des contacts (C) réalisés en matériau semi-conducteur, chaque contact (C) ayant une partie d'extrémité en contact avec au moins une zone diffusée (D).
8. - Photo-détecteur selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le photodétecteur (Pd) comporte des anneaux de garde (A) entourant les contacts (C).
9. - Photo-détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le deuxième matériau (M2), le troisième matériau (M3) et le quatrième matériau (M4) sont des matériaux semi-conducteurs à base de matériaux des colonnes NIA et VA de la classification périodique.
10. - Photo-détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le quatrième matériau (M4) est de la forme GaSbyAsi-y, y étant un nombre compris entre 0 et 1 , avantageusement le quatrième matériau (M4) est l'antimoniure de gallium (GaSb).
1 1 . - Procédé de fabrication d'un photodétecteur (Pd) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel le procédé comporte, pour chacune des couches (d , C2, C3, C4, C6), une étape de croissance épitaxiale.
EP16778718.3A 2015-09-25 2016-09-23 Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées Pending EP3353818A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1501985A FR3041815B1 (fr) 2015-09-25 2015-09-25 Photodetecteur comprenant un empilement de couches superposees
PCT/EP2016/072760 WO2017051005A1 (fr) 2015-09-25 2016-09-23 Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3353818A1 true EP3353818A1 (fr) 2018-08-01

Family

ID=55542697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16778718.3A Pending EP3353818A1 (fr) 2015-09-25 2016-09-23 Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10872997B2 (fr)
EP (1) EP3353818A1 (fr)
FR (1) FR3041815B1 (fr)
IL (1) IL258329B (fr)
WO (1) WO2017051005A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108417663B (zh) * 2018-04-10 2023-11-07 中国科学院上海技术物理研究所 一种用来测量超晶格材料少子横向扩散长度的器件结构
CN111129187B (zh) * 2018-10-30 2022-11-08 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 红外光探测器及其制作方法
US20220173303A1 (en) * 2020-08-31 2022-06-02 Massachusetts Institute Of Technology Flexo-electric broadband photo-detectors and electrical energy generators
CN115020526A (zh) * 2022-06-07 2022-09-06 中科爱毕赛思(常州)光电科技有限公司 NBp势垒型超晶格高温中波红外探测器及其制作方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8417303D0 (en) 1984-07-06 1984-08-08 Secr Defence Infra-red detector
FR2780203B1 (fr) 1998-06-23 2003-07-04 Thomson Csf Detecteur a puits quantique avec couche de stockage des electrons photoexcites
IL156744A (en) 2003-07-02 2011-02-28 Semi Conductor Devices An Elbit Systems Rafael Partnership Depletion-less photodiode with suppressed dark current
JP2006237186A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体受光素子およびその製造方法
IL174844A (en) * 2006-04-06 2011-02-28 Semi Conductor Devices An Elbit Systems Rafael Partnership Unipolar semiconductor photodetector with suppressed dark current and method for producing the same
US8044435B2 (en) 2006-11-14 2011-10-25 Lockheed Martin Corporation Sub-pixel nBn detector
US8835979B1 (en) * 2010-06-04 2014-09-16 Hrl Laboratories, Llc Compound-barrier infrared photodetector
US9548408B2 (en) * 2014-04-15 2017-01-17 L-3 Communications Cincinnati Electronics Corporation Tunneling barrier infrared detector devices
JP6454981B2 (ja) * 2014-04-24 2019-01-23 住友電気工業株式会社 半導体積層体および受光素子

Also Published As

Publication number Publication date
IL258329A (en) 2018-05-31
IL258329B (en) 2022-05-01
US10872997B2 (en) 2020-12-22
FR3041815A1 (fr) 2017-03-31
WO2017051005A1 (fr) 2017-03-30
US20180233619A1 (en) 2018-08-16
FR3041815B1 (fr) 2020-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3012876B1 (fr) Procede de fabrication d'une photodiode a faible bruit
WO2005101512A2 (fr) Circuit de detection photonique a structure mesa
EP2432034B1 (fr) Détecteur bispectral multicouche à photodiodes et procédé de fabrication d'un tel détecteur
EP2975643B1 (fr) Matrice de photodiodes cdhgte a faible bruit
EP3353818A1 (fr) Photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées
EP2865017B1 (fr) Structure semiconductrice comportant une zone absorbante placée dans une cavité focalisante
EP2937902B1 (fr) Matrice de photodiodes en cdhgte
EP2786426B1 (fr) Structure semiconductrice apte a recevoir un rayonnement électromagnétique, composant semiconducteur et procédé de fabrication d'une telle structure semiconductrice
EP2697833A2 (fr) Hétérostructure semi-conductrice et cellule photovoltaique comprenant une telle hétérostructure.
EP3482419B1 (fr) Procédé de fabrication de photodétecteur comprenant un empilement de couches superposées
WO2022167419A2 (fr) Detecteur infrarouge ameliore via l'ingenierie de la masse effective des porteurs de charges
EP0142891B1 (fr) Dispositif à couplage de charges sensible au rayonnement infrarouge et procédé de réalisation d'un tel dispositif
EP3693997B1 (fr) Matrice de photo-détecteurs à barrière avec pixellisation par déplétions locales
EP4078690B1 (fr) Détecteur de rayonnement et procédé de fabrication associé
FR2721439A1 (fr) Eléments semi-conducteurs optiques et procédés de fabrication de ceux-ci.
EP4268285A1 (fr) Architecture de super-reseaux ingaas/gaassb sur substrat inp
WO2024121491A1 (fr) Photodetecteur mwir a barriere dont la zone absorbante comporte un empilement d'une partie massive et d'un super-reseau
FR2941564A1 (fr) Photodiode et detecteur de rayonnement electromagnetique

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20180323

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20210315

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS