DOMAINE TECHNIQUE

[001] Le domaine de l’invention est celui des dispositifs optoélectroniques comportant au moins une diode réalisée à base d’un composé semiconducteur contraint en tension. L’invention trouve une application notamment dans le domaine de la détection d’un rayonnement lumineux appartenant par exemple au proche infrarouge, la ou les diodes du dispositif optoélectronique pouvant alors être réalisées à base de germanium contraint en tension.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

[002] Dans diverses applications microélectroniques ou optoélectroniques, il peut être avantageux d’utiliser une couche en un composé semiconducteur cristallin, de préférence monocristallin, présentant une contrainte mécanique en tension. C’est le cas notamment de certaines sources de lumière dont le matériau de la couche émissive présente, hors contrainte, une structure de bandes d’énergie indirecte, la structure de bandes étant alors rendue directe par l’application d’une contrainte en tension suffisante. Le composé semiconducteur cristallin peut être un composé à base de germanium, par exemple du germanium, du germanium étain, voire du silicium germanium.

[003] Ainsi, le document US2014/0291682 décrit une photodiode à avalanche dont la couche semiconductrice d’absorption est réalisée en germanium contraint en tension. La photodiode est alors adaptée à absorber un rayonnement lumineux jusqu’à une longueur d’onde de coupure supérieure à issonm, qui est la longueur d’onde de coupure d’absorption du germanium relaxé. Pour cela, la couche de germanium est revêtue par une couche de mise en contrainte formée d’un empilement de sous-couches de nitrure de silicium, d’oxyde de silicium et de silicium amorphe. Cependant, cette photodiode présente notamment l’inconvénient d’être obtenue en ayant recours à des techniques d’ingénierie de la contrainte mécanique par dépôt d’un empilement de couches minces, ce qui peut rendre complexe le procédé de fabrication.

[004] Le document EP3151265 décrit un dispositif optoélectronique à diode comportant une couche semiconductrice contrainte en tension et réalisée à base de germanium. La couche semiconductrice a été ici mise en tension par une structuration localisée préalable de la couche, puis par une mise en suspension de la couche structurée au-dessus d’un substrat, suivi d’une solidarisation à ce dernier par collage direct. Un recuit de consolidation est enfin mis en œuvre pour améliorer la tenue mécanique de la couche structurée contrainte collée au substrat. Cependant, ce dispositif optoélectronique présente notamment l’inconvénient d’être obtenu par un procédé de fabrication relativement complexe. De plus, comme dans le document précédent, la maîtrise de la valeur de la contrainte en tension effectivement subie par la couche semiconductrice peut être particulièrement difficile.

[005] Il existe donc un besoin de disposer d’un dispositif optoélectronique dont la valeur de la contrainte mécanique en tension subie par la ou les diodes est contrôlée de manière plus simple et plus précise. Il existe également un besoin de disposer d’un tel dispositif optoélectronique susceptible de présenter un encombrement réduit et une haute résolution spatiale lorsqu’il comporte une matrice de diodes, et susceptible d’être obtenu par un procédé de fabrication simplifié.

EXPOSÉ DE L’INVENTION

[006] L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un dispositif optoélectronique comportant une ou plusieurs diodes pouvant être mises en tension de manière active. Elle a également pour objectif de proposer un dispositif optoélectronique présentant un encombrement réduit, et susceptible d’être obtenu par un procédé de fabrication simplifié. Elle a également pour objectif de proposer un dispositif optoélectronique comportant une matrice de diodes à haute résolution spatiale.

[007] Pour cela, l’objet de l’invention est un dispositif optoélectronique comportant : o au moins une diode, comportant une portion semiconductrice présentant :

• une première face et une deuxième face opposée, sensiblement parallèles à un plan principal, et reliées l’une à l’autre par une bordure latérale, et

• une jonction PN ou PIN formée par :

^■ une première région dopée selon un premier type de conductivité, et

^■ une deuxième région dopée selon un deuxième type de conductivité opposé au premier type, s’étendant à partir de la bordure latérale ;

o une couche conductrice périphérique, réalisée en au moins un matériau électriquement conducteur, s’étendant suivant le plan principal au contact de la deuxième région dopée de manière à entourer la portion semiconductrice ;

o une portion piézoélectrique périphérique, réalisée en au moins un matériau piézoélectrique, s’étendant suivant le plan principal au contact de la couche conductrice périphérique de manière à entourer la portion semiconductrice ; un premier circuit électrique de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique, adapté à générer un champ électrique dans la portion piézoélectrique périphérique en appliquant un potentiel électrique à au moins la couche conductrice périphérique, de manière à induire une déformation de la portion piézoélectrique périphérique orientée suivant le plan principal entraînant alors une déformation en tension de la portion semiconductrice suivant le plan principal.

[008] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif optoélectronique sont les suivants.

[009] De préférence, la couche conductrice périphérique et la portion piézoélectrique périphérique entourent la portion semiconductrice continûment.

[0010] De préférence, la couche conductrice périphérique revêt entièrement la bordure latérale de la portion semiconductrice suivant un axe orthogonal au plan principal, et la portion piézoélectrique périphérique revêt entièrement la couche conductrice périphérique suivant ledit axe orthogonal.

[0011] De préférence, la bordure latérale s’étend de manière sensiblement orthogonale au plan principal.

[0012] La portion piézoélectrique périphérique peut présenter une épaisseur au moins égale à celle de la portion semiconductrice.

[0013] Le dispositif optoélectronique peut comporter un deuxième circuit électrique, de polarisation de la diode, adapté à appliquer ledit potentiel électrique à la deuxième région dopée par le biais de la couche conductrice périphérique et un potentiel électrique différent à la première région dopée.

[0014] La première portion dopée peut s’étendre à partir de la première face et est distante de la bordure latérale.

[0015] La diode peut comporter :

une jonction PIN, la première région dopée étant entourée dans le plan principal et au contact d’une région non intentionnellement dopée, ou

une jonction PN, la première région dopée étant entourée dans le plan principal et au contact de la deuxième région dopée.

[0016] De préférence, la portion semiconductrice est réalisée à base de germanium.

[0017] De préférence, la portion piézoélectrique périphérique est réalisée en PZT.

[0018] De préférence, la portion piézoélectrique périphérique s’étend suivant le plan principal de manière sensiblement coplanaire à la diode. [0019] Le dispositif optoélectronique peut comporter une matrice de diodes coplanaires, dont les portions semiconductrices sont isolées électriquement les unes des autres par une portion piézoélectrique périphérique s’étendant suivant le plan principal de manière continue.

[0020] Le dispositif optoélectronique peut comporter une métallisation entourant chaque portion semiconductrice et reposant sur une extrémité de la portion piézoélectrique périphérique débouchant sur la première face ou la deuxième face, le premier circuit étant adapté à appliquer une différence de potentiel électrique entre la métallisation et la couche conductrice périphérique de chaque diode, de manière à provoquer une déformation en compression de la portion piézoélectrique périphérique suivant le plan principal.

[0021] Le dispositif optoélectronique peut comporter une deuxième couche conductrice périphérique agencée de sorte que la portion piézoélectrique périphérique est intercalée, suivant le plan principal, entre la deuxième couche conductrice périphérique et ladite couche conductrice périphérique au contact de la portion semiconductrice, le premier circuit étant adapté à appliquer une différence de potentiel électrique entre lesdites couches conductrices périphériques, de manière à provoquer une déformation de la portion piézoélectrique périphérique dans le plan principal suivant une direction opposée à la portion semiconductrice.

[0022] L’invention porte également sur un procédé de fabrication d’un dispositif optoélectronique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant au moins les étapes suivantes :

réalisation d’au moins la portion semiconductrice ;

dépôt conforme de la couche conductrice périphérique sur et au contact de la bordure latérale de la portion semiconductrice ;

formation de la portion piézoélectrique périphérique par dépôt d’un matériau piézoélectrique sur et au contact d’une face de la couche conductrice périphérique opposée à la bordure latérale.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

[0023] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure îA est une vue partielle et schématique, en coupe transversale, d’un dispositif optoélectronique selon un premier mode de réalisation dans lequel le dispositif optoélectronique comporte au moins une diode ;

la figure îB est une vue partielle et schématique, en coupe transversale, d’un dispositif optoélectronique selon un deuxième mode de réalisation dans lequel le dispositif optoélectronique comporte une matrice de diodes ;

les figures 2A et 2B sont des vues de dessus, partielles et schématiques, de variantes du dispositif optoélectronique illustré sur la fig.iA, de forme circulaire pour l’une (fig.2A) et carrée pour l’autre (fig.2B), et la figure 2C est une vue de dessus, partielle et schématique, d’un dispositif optoélectronique similaire à celui illustré sur la fig.2C, comportant une matrice de diodes de forme carrée ;

les figures 3A et 3B sont des vues partielles et schématiques, en coupe transversale, d’un dispositif optoélectronique selon deux variantes du deuxième mode de réalisation ;

les figures 4A à 4N illustrent, de manière schématique et partielle, et en vue en coupe transversale, différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif optoélectronique selon le deuxième mode de réalisation similaire à celui illustré sur la fig.iB.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

[0024] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près. Par ailleurs, l’expression « comportant un » doit être comprise comme « comportant au moins un », sauf indication contraire.

[0025] L’invention porte d’une manière générale sur un dispositif optoélectronique comportant au moins une diode, et de préférence une matrice de diodes, comprenant chacune une portion semiconductrice entourée, dans un plan principal de la diode, par une portion piézoélectrique périphérique. La portion semiconductrice de la diode est destinée à être mise en tension en conséquence d’une déformation de la portion piézoélectrique périphérique dans le plan principal de la diode. La portion piézoélectrique périphérique est déformée par effet piézoélectrique inverse. Les contraintes en tension subies par la portion semiconductrice se traduisent alors par une modification des propriétés optiques et/ou électriques de la diode, comme, par exemple, un élargissement de la gamme spectrale d’absorption d’un rayonnement lumineux dans le cas d’une photodiode. La mise en contrainte en tension peut également être suffisante pour rendre sensiblement directe la structure de bandes d’énergie du composé semiconducteur, dans le cas où ce dernier présente une structure de bandes indirecte lorsqu’il est à l’état relaxé. Les performances du dispositif optoélectronique peuvent alors être améliorées, notamment dans le cas d’une diode d’émission lumineuse.

[0026] Par portion contrainte, on entend une portion réalisée en un composé semiconducteur cristallin subissant une contrainte mécanique en tension ou en compression, entraînant une déformation des mailles de son réseau cristallin. La portion est contrainte en tension lorsqu’elle subit une contrainte mécanique qui tend à étirer les mailles du réseau dans un plan. Dans le cadre de l’invention, la portion semiconductrice est destinée à être contrainte en tension dans un plan principal de la diode. Cela se traduit par le fait que son paramètre de maille, dans le plan principal, présente une valeur dite effective supérieure à sa valeur naturelle lorsque le composé semiconducteur est relaxé (i.e. non contraint). Dans la suite de la description, sauf indication contraire, la contrainte considérée est orientée dans le plan principal de la diode.

[0027] Le composé semiconducteur, alors soumis à des contraintes mécaniques en tension, présente donc des propriétés optiques et/ou électriques modifiées. En particulier, il peut présenter une énergie de bande interdite diminuée, notamment celle associée à la vallée G (ou vallée directe). L’énergie de bande interdite peut être estimée en fonction de la déformation en tension, comme le décrit dans le cas d’une couche en germanium la publication de Guilloy et al. intitulée Germanium under high tensile stress: Nonlinear dependence of direct band gap vs strain, ACS Photonics 2016, 3, 1907-1911. Par ailleurs, la contrainte mécanique en tension subie par la portion semiconductrice peut être suffisante pour que la structure de bandes d’énergie devienne directe.

[0028] Par structure de bandes directe ou sensiblement directe, on entend que le minimum d’énergie E _B C,L de la bande de conduction de la vallée L (ou vallée indirecte) est supérieur ou sensiblement égal au minimum d’énergie E _B c,r de la bande de conduction de la vallée G (ou vallée directe), autrement dit : DE = E _B C,L - E _B c,r > o. Par sensiblement égal, on entend ici que cette différence d’énergie est de l’ordre de grandeur ou inférieure à kT, où k est la constante de Boltzmann et T la température du matériau. De préférence, la portion semiconductrice est réalisée à base de germanium dont la structure de bandes d’énergie est indirecte à l’état relaxé, autrement dit DE < o, et devient directe lorsqu’elle subit une déformation en tension suffisante. [0029] Comme détaillé par la suite, la mise en tension de la portion semiconductrice est obtenue en conséquence de la déformation de la portion piézoélectrique périphérique par effet piézoélectrique inverse, dans le plan principal de la diode. Par effet piézoélectrique inverse, on entend le phénomène physique de déformation de la structure cristalline du matériau piézoélectrique, en dilatation ou en compression, en réponse à l’application d’un champ électrique le traversant. De manière connue, le champ T des contraintes subies par le matériau piézoélectrique dépend du champ électrique E et du coefficient piézoélectrique e, et le tenseur de contrainte [T] est égal à -[e][E].

[0030] La figure îA est une vue partielle et schématique, en coupe transversale, d’un dispositif optoélectronique i selon un premier mode de réalisation. Dans cet exemple, le dispositif optoélectronique i comporte au moins une photodiode 2 en germanium adaptée à détecter un rayonnement lumineux dans le proche infrarouge (SWIR, pour Short Wavelength IR, en anglais) correspondant à la gamme spectrale allant de o,8pm à i,7pm environ, voire à 2,5pm environ. Comme détaillé plus loin, la mise en tension de la diode 2 est assurée par une dilatation de la portion piézoélectrique périphérique 30, dans le plan principal de la diode, suivant une direction opposée à la portion semiconductrice 20.

[0031] On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel (C,U,Z), où les axes X et Y forment un plan parallèle au plan principal de la ou des diodes 2 du dispositif optoélectronique 1, et où l’axe Z est orienté suivant l’épaisseur de la portion semiconductrice 20.

[0032] Le dispositif optoélectronique 1 comporte au moins une diode 2 à jonction PN ou PIN, dont la portion semiconductrice 20 est entourée par une portion piézoélectrique périphérique 30. Il comporte également un circuit électrique de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30 destiné à générer, dans le premier mode de réalisation, une déformation de la portion piézoélectrique périphérique 30 dans le plan principal de la diode 2 et suivant une direction opposée à la portion semiconductrice 20. En conséquence, cette dernière subit une contrainte mécanique en tension dans le même plan principal. Il comporte également un circuit électrique de polarisation de la diode 2.

[0033] La portion semiconductrice 20 s’étend suivant un plan principal, ici parallèle au plan XY, et présente une première face 21 et une deuxième face 22 opposée, lesquelles sont sensiblement parallèles au plan XY. Elles sont reliées l’une à l’autre par une bordure latérale 23 qui délimite latéralement la portion semiconductrice 20 dans le plan XY. Dans cet exemple, les première et deuxième faces 21, 22 sont sensiblement planes, de sorte que la portion semiconductrice 20 présente une épaisseur sensiblement homogène. La bordure latérale 23 s’étend ici avantageusement de manière parallèle à l’axe Z, c’est-à-dire qu’elle est sensiblement orthogonale au plan XY. Comme l’illustrent les fig.2A et 2B, la portion semiconductrice 20 peut présenter diverses formes dans le plan XY, par exemple circulaire (fig.2A) ou carrée (fig.2B). D’autres formes sont possibles.

[0034] La portion semiconductrice 20 est réalisée à base d’un composé semiconducteur cristallin d’intérêt, lequel est de préférence monocristallin. Par à base de, on entend que le matériau est un alliage formé d’au moins les mêmes éléments chimiques que le composé semiconducteur d’intérêt. La portion semiconductrice 20 peut ainsi être une couche ou un substrat réalisé en le même composé semiconducteur d’intérêt et présenter des régions de différents types de conductivité (homojonction) de manière à former la jonction PN ou PIN. Elle peut en variante être un empilement de sous-couches de différents composés semiconducteurs (hétéroj onction), lesquels sont des alliages du composé semiconducteur d’intérêt.

[0035] D’une manière générale, le composé semiconducteur d’intérêt est avantageusement choisi les matériaux à base de germanium, tel que le germanium Ge, le silicium germanium SiGe, le germanium étain GeSn, et le silicium germanium étain SiGeSn. De préférence, le composé semiconducteur d’intérêt présente, en l’absence de déformation en tension de son réseau cristallin, une première valeur d’énergie de bande interdite directe, et, lorsqu’il subit déformation en tension, une deuxième valeur inférieure à la première valeur. Dans cet exemple, la portion semiconductrice 20 est issue d’une couche réalisée en le même composé semiconducteur, à savoir ici en germanium.

[0036] La portion semiconductrice 20 présente une épaisseur suivant l’axe Z pouvant être comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, par exemple comprise entre îpm et spm environ. Dans le cas d’une photodiode, l’épaisseur est choisie de manière à obtenir une bonne absorption dans la gamme de longueurs d’onde du rayonnement lumineux à détecter. Elle présente une dimension transversale dans le plan XY pouvant être comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques dizaines de microns, par exemple comprise entre îpm et îopm environ.

[0037] Une jonction PN ou PIN est formée dans la portion semiconductrice 20. Elle est formée par deux régions de la portion semiconductrice 20 présentant des types de conductivité différents. Plus précisément, elle comporte une première région 24 dopée selon un premier type de conductivité, par exemple de type n, et une deuxième région 25 dopée selon un deuxième type de conductivité opposé au premier type, par exemple de type p.

[0038] La jonction peut ainsi être de type PN ou PIN. Dans les exemples des fig.iA et 3A, la jonction est de type PIN, de sorte que la portion semiconductrice 20 comporte une région intrinsèque 26, c’est-à-dire non intentionnellement dopée, qui s’étend entre et au contact de la première région 24 dopée n et de la deuxième région 25 dopée p. Dans l’exemple de la fig.3B, la jonction est de type PN de sorte que la première région 24 dopée n est entourée et au contact de la deuxième région 25 dopée p.

[0039] La première région 24 dopée n s’étend ici suivant l’axe Z à partir de la première face 21 et est distante de la bordure latérale 23 dans le plan XY. Elle forme ainsi un caisson dopé n qui affleure la première face 21 et est espacée d’une distance non nulle vis-à-vis de la bordure latérale 23 ainsi que de la deuxième face 22. Par affleurer, on entend arriver au niveau de, ou s’étend à partir de. La première région 24 dopée participe ainsi à délimiter la première face 21. Elle est électriquement isolée de la bordure latérale 23. La première région

24 dopée n peut présenter un dopage pouvant être compris entre 1.10 ¹⁹ et 1.10 ²⁰ at/crrU environ.

[0040] La deuxième région 25 dopée p s'étend à partir de la bordure latérale 23 dans le plan XY, de préférence continûment, c’est-à-dire qu’elle affleure la bordure latérale 23 de préférence sur toute la périphérie de la portion semiconductrice 20. Elle s’étend ici suivant l’axe Z à partir de la deuxième face 22. Elle peut présenter une épaisseur sensiblement homogène suivant l’axe Z, comme illustré sur la fig.iA, et ainsi affleurer une zone inférieure de la bordure latérale 23. En variante, comme illustré sur les fig-3A et 3B, la deuxième région

25 dopée p peut présenter une zone latérale qui affleure toute la surface de la bordure latérale 23, tant suivant l’axe Z que sur toute la périphérie de la portion semiconductrice 20. La deuxième région 25 dopée p peut présenter un dopage pouvant être compris entre 1.10 ¹⁹ et 1.10 ²⁰ at/cms environ. La deuxième région 25 dopée p est de préférence surdopée de manière à présenter un bon contact ohmique avec la couche conductrice périphérique 40 mentionnée plus loin.

[0041] Le dispositif optoélectronique 1 selon le premier mode de réalisation comporte deux couches conductrices périphériques 4O ₁ , 4O ₂ , concentriques. Une première couche conductrice périphérique 4O ₁ est en contact avec la bordure latérale 23 de la portion semiconductrice 20 et est adaptée à participer à la polarisation électrique de la diode 2 ainsi qu’à la polarisation électrique de la portion piézoélectrique périphérique 30. La deuxième couche conductrice périphérique 40 ₂ est agencée de sorte que la portion piézoélectrique périphérique 30 est intercalée, dans le plan XY, entre les deux couches conductrices périphériques 4O ₁ , 4O ₂ .

[0042] La première couche conductrice périphérique 4O ₁ s’étend suivant le plan principal au contact de la deuxième région 25 dopée p de manière à entourer la portion semiconductrice 20. Elle est donc au contact de la bordure latérale 23 de la portion semiconductrice 20, et plus précisément de la deuxième région 25 dopée p qui affleure la bordure latérale 23, et permet donc l’application d’un potentiel électrique V- à la deuxième région 25 dopée p. Elle revêt ainsi au moins partiellement la bordure latérale 23, et de préférence entièrement comme illustré sur la fig.iA. Elle entoure au moins en partie la portion semiconductrice 20, et de préférence entièrement comme illustré sur les fig.iB et îC, de manière à participer à rendre davantage homogènes, suivant la périphérie de la portion semiconductrice 20, les contraintes mécaniques en tension subies par la portion semiconductrice 20 du fait de la déformation de la portion piézoélectrique périphérique.

[0043] La première couche conductrice périphérique 4O ₁ est formée d’une ou plusieurs sous-couches conductrices, et est réalisée en au moins un matériau électriquement conducteur, par exemple en TiN. Ti, NiCr, Al, Au, Pt, W, Ni, Cu, Mo etc. Elle présente une épaisseur de préférence sensiblement constante le long de son étendue surfacique, par exemple comprise entre îonm et îoonm environ. De préférence, elle présente une hauteur suivant l’axe Z au moins égale à l’épaisseur de la portion semiconductrice 20, et revêt ainsi entièrement la bordure latérale 23 suivant l’axe Z.

[0044] Le dispositif optoélectronique 1 comporte une portion piézoélectrique périphérique 30, adaptée à subir ici une déformation dans le plan principal de la diode 2 suivant une direction opposée à la portion semiconductrice 20, par effet piézoélectrique inverse, entraînant ainsi la formation de contraintes mécanique en tension dans la portion semiconductrice 20 dans le plan principal de la diode, c’est-à-dire dans le plan XY.

[0045] La portion piézoélectrique périphérique 30 s’étend suivant le plan principal au contact de la première couche conductrice périphérique 4O ₁ de manière à entourer la portion semiconductrice 20. Il y a donc contact physique et électrique entre la portion piézoélectrique périphérique 30 et la première couche conductrice périphérique 4O ₁ , laquelle est donc adaptée à appliquer un potentiel électrique à la couche piézoélectrique périphérique. Elle revêt ainsi au moins partiellement la première couche conductrice périphérique 4O ₁ suivant l’axe Z, et de préférence entièrement comme illustré sur la fig.iA. Elle entoure au moins en partie la portion semiconductrice 20, et de préférence entièrement, comme illustré sur les fig.iB et 1C, de manière à participer à rendre davantage homogènes, suivant la périphérie de la portion semiconductrice 20, les contraintes mécaniques en tension subies par la portion semiconductrice 20 du fait de la déformation de la portion piézoélectrique périphérique 30. Elle s’étend ainsi le long de tout ou partie de la périphérie de la portion semiconductrice 20. Ainsi, la première couche conductrice périphérique 4O ₁ est intercalée, dans le plan XY, entre la portion semiconductrice 20 et la portion piézoélectrique périphérique 30.

[0046] La portion piézoélectrique périphérique 30 est formée en au moins un matériau piézoélectrique, de préférence en plomb zirconate titanate PbZrTi0 ₃ (PZT), mais d’autres matériaux peuvent être utilisés, tels que le BaTi0 ₃ , GA1N, le ZnO, LiNb0 ₃ , Pb(Nb0 ₃ ) ₂ , PbTi0 ₃ , Pb(Mg _0,33 Nb _o,66 )0 ₃ , Pb(Sc _o,5 Ta _0,5 )0 ₃ ou tout autre matériau piézoélectrique adapté. La portion piézoélectrique périphérique 30 s’étend de préférence continûment autour de la portion semiconductrice 20, de manière à participer à rendre sensiblement homogènes, suivant la périphérie de la portion semiconductrice 20, les contraintes mécaniques en tension subies par cette dernière. De préférence, elle présente une épaisseur suivant l’axe Z supérieure ou égale à celle de la portion semiconductrice 20, de manière à participer à rendre sensiblement homogènes, suivant l’axe Z, les contraintes mécaniques en tension subies par la portion semiconductrice 20.

[0047] Le dispositif optoélectronique 1 comporte ici une deuxième couche conductrice périphérique 40 ₂ , de préférence réalisée en le ou les mêmes matériaux que pour la première couche conductrice périphérique 4O ₁ . Elle s’étend au contact d’un flanc latéral externe de la portion piézoélectrique périphérique 30 de manière à entourer cette dernière dans le plan XY. Ainsi, la portion piézoélectrique périphérique 30 comporte un flanc latéral interne, orienté vers la portion semiconductrice 20 et au contact de la première couche conductrice périphérique 4O ₁ , et un flanc latéral externe, opposé au flanc interne, au contact de la deuxième couche conductrice périphérique 4O ₂ .

[0048] Le dispositif optoélectronique 1 comporte un premier circuit électrique de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30, laquelle polarisation électrique permet de provoquer une déformation de la portion piézoélectrique périphérique 30 dans le plan principal et suivant une direction opposée à la portion semiconductrice 20. Pour cela, le circuit électrique comporte des métallisations (non représentées), au contact des deux couches conductrices périphériques 4O ₁ , 40 ₂ , permettant d’appliquer une différence de potentiel à la portion piézoélectrique périphérique 30. Les métallisations reposent de préférence sur la première face 21, et sont au contact électrique d’une extrémité des couches conductrices périphériques 4O ₁ , 40 ₂ . Elles peuvent être des plots dont les dimensions dans le plan XY peuvent être du même ordre que leur épaisseur, ou être des bandes qui s’étendent longitudinalement au contact des couches conductrices périphériques 4O ₁ , 40 ₂ , de préférence sur toute la longueur de celle-ci. Un potentiel électrique négatif V- peut ainsi être appliqué à la première couche conductrice périphérique 4O ₁ , et un potentiel électrique positif Vp+ peut être appliqué à la deuxième couche conductrice périphérique 40 ₂ .

[0049] Ainsi, en fonctionnement, une tension de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30 est appliquée par l’intermédiaire des deux couches conductrices périphériques 4O ₁ , 40 ₂ , en portant la première au potentiel électrique V- et la deuxième au potentiel électrique Vp+. Un champ électrique est alors généré au sein de la portion piézoélectrique périphérique 30 dont les lignes de champ s’étendent de manière sensiblement parallèle au plan XY. Du fait de l’orientation des couches conductrices périphériques 4O ₁ , 4O ₂ suivant l’axe Z le long de la portion piézoélectrique périphérique 30, le champ électrique généré présente une composante non nulle dans le plan XY, et induit ainsi une déformation dans le plan XY de la portion piézoélectrique périphérique 30 par effet piézoélectrique inverse, suivant une direction opposée à la portion semiconductrice 20 (représentée par des flèches). Dans la mesure où la portion piézoélectrique périphérique 30 entoure la portion semiconductrice 20 d’une part, et qu’il y a continuité de matière entre la portion piézoélectrique périphérique 30 et la portion semiconductrice 20 dans le plan XY d’autre part, les contraintes mécaniques subies par la portion piézoélectrique périphérique 30 sont transmises dans la portion semiconductrice 20, de sorte que la portion semiconductrice 20 subit alors des contraintes mécaniques en tension suivant le plan XY, c’est-à-dire suivant le plan principal.

[0050] La figure 1B est une vue partielle et schématique, en coupe transversale, d’un dispositif optoélectronique 1 selon un deuxième mode de réalisation. Dans cet exemple, le dispositif optoélectronique 1 comporte une matrice de diodes 2 adjacentes dans le plan XY et sensiblement coplanaires. Les diodes 2 sont ici des photodiodes 2 en germanium adaptées à détecter un rayonnement lumineux dans le proche infrarouge. Comme détaillé plus loin, la mise en tension des diodes 2 est assurée par une compression de la portion piézoélectrique périphérique 30, dans le plan principal de la diode.

[0051] Le dispositif optoélectronique 1 selon ce mode de réalisation se distingue de celui illustré sur la fig.iA essentiellement en ce qu’à chaque diode 2 est associée une couche conductrice périphérique 40 intercalée entre la portion semiconductrice 20 et la portion piézoélectrique périphérique 30. L’autre couche conductrice périphérique 40 illustrée sur la fig.iB est celle associée aux diodes 2 adjacentes. Aussi, les couches conductrices adjacentes sont de préférence portées à un même potentiel électrique négatif V-. Par ailleurs, le matériau piézoélectrique est choisi parmi les matériaux électriquement isolants, de manière à assurer une isolation électrique entre les diodes 2.

[0052] Il comporte ainsi une première métallisation (non représentée) de polarisation de la couche conductrice périphérique 40, de préférence reposant sur la première face 21 du dispositif optoélectronique 1 et au contact électrique d’une extrémité de ladite couche conductrice périphérique 40.

[0053] Il comporte également, dans cet exemple, une deuxième métallisation 42 (illustrée en trait pointillé sur la fig.2C) de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30, de préférence reposant sur la première face 21 et au contact du matériau piézoélectrique. La deuxième métallisation 42 peut être une pluralité de plots agencés de manière à entourer la portion semiconductrice 20, ou peut être une bande qui s’étend de manière à entourer continûment la portion semiconductrice 20. Elle est située de préférence entre chaque couche conductrice périphérique 40 adjacente, dans le plan XY. Un potentiel électrique positif Vp+ peut ainsi être appliqué à la portion piézoélectrique périphérique 30 par l’intermédiaire de cette métallisation.

[0054] Ainsi, en fonctionnement, une tension de polarisation est appliquée à la portion piézoélectrique périphérique 30, générant ainsi un champ électrique dans la portion piézoélectrique périphérique 30 dont les lignes de champ s’étendent entre la couche conductrice périphérique 40 et la deuxième métallisation 42. Du fait de l’orientation de la couche conductrice périphérique 40 le long de la portion piézoélectrique périphérique 30 suivant l’axe Z, le champ électrique généré présente une composante non nulle dans le plan XY, et induit ainsi une déformation en compression de la portion piézoélectrique périphérique 30 dans le plan XY par effet piézoélectrique inverse. Dans la mesure où la portion piézoélectrique périphérique 30 entoure la portion semiconductrice 20 d’une part, et qu’il y a continuité de matière entre la portion piézoélectrique périphérique 30 et la portion semiconductrice 20 dans le plan XY d’autre part, les contraintes mécaniques subies par la portion piézoélectrique périphérique 30 sont transmises dans la portion semiconductrice 20, de sorte que la portion semiconductrice 20 subit alors des contraintes mécaniques en tension suivant le plan XY.

[0055] Le dispositif optoélectronique 1 selon les premier et deuxième modes de réalisation comporte un deuxième circuit électrique de polarisation de la ou des diodes 2, de manière à permettre l’émission ou la détection d’un rayonnement lumineux.

[0056] Pour cela, le circuit électrique comporte des métallisations (non représentées) permettant de polariser la ou les diodes 2 en direct ou en inverse, selon l’application d’émission ou de détection de la diode. Ainsi, dans le cas d’une photodiode, une première métallisation est située sur et au contact de la première région 24 dopée n, et adaptée à appliquer un potentiel électrique positif Vd+ à cette dernière. L’application d’un potentiel négatif V- à la deuxième région 25 dopée p est effectuée par l’intermédiaire de la couche conductrice périphérique 40 avec laquelle elle est au contact. Ainsi, le potentiel électrique appliqué à la couche conductrice périphérique 40 permet à la fois de polariser la portion piézoélectrique périphérique 30 pour y induire une déformation en compression, et de polariser la diode 2 ici en inverse.

[0057] La figure 2C est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un dispositif optoélectronique 1 identique à celui illustré sur la fig.iB, dont les diodes 2 présentent une forme carrée. Les diodes 2 sont électriquement isolées les unes des autres par la portion piézoélectrique périphérique 30 qui s’étend ici de manière continue dans le plan XY. Chaque diode 2 comporte une couche conductrice périphérique 40 intercalée dans le plan XY entre la portion semiconductrice 20 et la portion piézoélectrique périphérique 30. Les premiers circuits électriques comportent une métallisation 42 (trait pointillé) de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30, qui s’étend longitudinalement sur la première face 21 autour de chaque diode 2. La métallisation 42 est portée à un potentiel électrique positif Vp+ et chaque couche conductrice périphérique 40 est portée à un potentiel électrique négatif V-, permettant ainsi de générer un champ électrique dans la portion piézoélectrique périphérique 30 susceptible de provoquer la déformation en compression de cette dernière. Par ailleurs, chaque première région 24 dopée n est portée à un potentiel électrique positif Vd+. Ainsi, chaque diode 2 est ici polarisée en inverse, permettant alors la photodétection du rayonnement lumineux infrarouge. Chaque couche conductrice périphérique 40 participe à polariser dans le même temps la portion piézoélectrique périphérique 30 ainsi que la portion semiconductrice 20 correspondante.

[0058] La figure 3A est une vue partielle et schématique, en coupe transversale, d’une variante du dispositif optoélectronique 1 selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la fig.iA. Le dispositif optoélectronique 1 s’en distingue essentiellement en ce que la deuxième région 25 dopée p comporte une zone latérale, de préférence également surdopée, qui affleure la bordure latérale 23 sur toute la hauteur de celle-ci suivant l’axe Z, et suivant toute la périphérie de la portion semiconductrice 20 dans le plan XY. Ainsi, la polarisation de la deuxième région 25 dopée p est améliorée dans la mesure où la surface du contact ohmique avec la couche conductrice périphérique 40 est augmentée. De plus, une telle configuration de la jonction PIN permet d’éviter que la zone de charge d’espace entre les régions dopées n et p ne s’étende jusqu’à la bordure latérale 23. Ainsi, on limite la contribution de cette zone (potentiellement non exempte de défauts liés à la réalisation des tranchées) au courant d’obscurité. Cette variante s’applique également au dispositif optoélectronique 1 selon le premier mode de réalisation.

[0059] La figure 3B est une vue partielle et schématique, en coupe transversale, d’une variante du dispositif optoélectronique 1 selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la fig.3A. Le dispositif optoélectronique 1 s’en distingue notamment en ce que la diode 2 comporte une jonction PN et non pas une jonction PIN, comme ce pourrait également être le cas dans le premier mode de réalisation de la fig.iA. Par ailleurs, la deuxième région 25 dopée p peut comporter une zone surdopée qui affleure la bordure latérale 23 et ici la deuxième face 22, et une zone de niveau de dopage p plus faible, qui entoure le caisson dopé n. Il s’en distingue également en ce qu’une couche conductrice intercalaire 44 entre la couche conductrice périphérique 40 au contact de la portion semiconductrice 20 considérée et celle au contact de la portion semiconductrice 20 d’une diode 2 voisine. Cette couche conductrice intercalaire 44 s’étend ici de manière sensiblement parallèle à la couche conductrice périphérique 40 suivant l’axe Z, et entoure la portion semiconductrice 20 dans le plan XY. Elle est portée au potentiel électrique positif Vp+. Ainsi, le champ électrique généré entre la couche conductrice intercalaire 44 et la couche conductrice périphérique 40 comporte essentiellement une composante parallèle au plan XY, ce qui améliore ainsi l’intensité de déformation en compression du matériau piézoélectrique, ainsi que l’homogénéité de déformation suivant l’axe Z. La portion semiconductrice 20 subit alors une contrainte en tension dont l’homogénéité suivant l’axe Z est également améliorée.

[0060] Le dispositif optoélectronique 1 présente alors l’avantage de permettre la mise en tension de la portion semiconductrice 20 de la ou des diodes 2 de manière active, c’est-à- dire par l’application d’une tension de polarisation du matériau piézoélectrique. Comme détaillé précédemment, la polarisation du matériau piézoélectrique peut induire une déformation de la portion piézoélectrique périphérique 30 dans le plan XY suivant une direction opposée à la portion semiconductrice 20 (premier mode de réalisation illustré sur la fig.iA), ou une déformation en compression dans le plan XY (deuxième mode de réalisation illustré sur la fig.iB). La valeur de la contrainte en tension peut être contrôlée de manière précise et simplifiée, dans la mesure où elle dépend essentiellement de l’intensité de la tension de polarisation du matériau piézoélectrique, et non pas d’une technologie de mise en contrainte par dépôt d’un empilement de couches minces ou d’une structuration de la portion semiconductrice 20 suivie d’une mise en suspension. Ainsi, on obtient un dispositif optoélectronique 1 dont les propriétés optiques et/ou électriques peuvent être modifiées de manière contrôlée, c’est-à-dire ici de manière active, lors du fonctionnement du dispositif optoélectronique 1, en modulant la tension de polarisation du matériau piézoélectrique. Il est alors possible d’élargir la gamme spectrale d’absorption du dispositif optoélectronique 1, par exemple jusqu’à une longueur d’onde de coupure supérieure à i550nm dans le cas d’une photodiode 2 en germanium. Il est également possible, notamment dans le cadre d’application télécom, de moduler le rapport signal sur bruit associé à la photodiode, en faisant varier la tension de polarisation du matériau piézoélectrique.

[0061] De plus, le dispositif optoélectronique 1 présente un faible encombrement, dans la mesure où la portion piézoélectrique périphérique 30 s’étend de manière sensiblement coplanaire avec la portion semiconductrice 20 de la ou des diodes 2. Le matériau piézoélectrique recouvre essentiellement la bordure latérale 23 de la portion semiconductrice 20 et ne revêt de préférence pas la première face 21 et/ou la deuxième face 22 de la diode. Un tel agencement de la portion piézoélectrique périphérique 30 par rapport aux diodes 2 autorise également une densité spatiale de diodes 2 élevée, et donc une haute résolution spatiale du dispositif optoélectronique 1, dans le cas où ce dernier comporte une matrice de diodes 2.

[0062] A titre d’exemple, le dispositif optoélectronique i peut comporter une photodiode 2 dont la portion semiconductrice 20 est circulaire et réalisée en germanium. La première région 24 dopée n peut présenter un diamètre de 3pm environ et la portion semiconductrice 20 présenter un diamètre de 8pm environ. Elle est bordée d’une portion piézoélectrique périphérique 30 en PZT d’une dimension transversale de îpm environ. Une couche conductrice périphérique 40 en TiN est intercalée entre la portion piézoélectrique périphérique 30 et la couche conductrice périphérique 40. Une étude par simulation numérique a permis de montrer qu’une tension de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30 de +5V environ permet de provoquer une déformation de o,5nm dans le plan XY de la portion semiconductrice 20. Une telle contrainte permet alors d’augmenter la longueur d’onde de coupure du germanium en tension à une valeur supérieure à issonm.

[0063] Un exemple de procédé de fabrication d’un dispositif optoélectronique 1 selon le deuxième mode de réalisation identique ou similaire à celui illustré sur la fig.iB est maintenant décrit en référence aux figures 4A à 4N. Dans cet exemple, les diodes 2 sont des photodiodes à jonctions PIN réalisées en germanium et sont adaptées pour détecter un rayonnement infrarouge dans la gamme SWIR.

[0064] Lors d’une première étape (fig.4A), on réalise une première sous-couche semiconductrice 12.1 de germanium monocristallin. La première sous-couche semiconductrice 12.1 est solidarisée d’une couche support 10, ici en silicium, par l’intermédiaire d’une couche diélectrique inférieure 11, ici en un oxyde de silicium. Cet empilement prend la forme d’un substrat GeOI (pour Germanium On Insulator, en anglais). Cet empilement est de préférence réalisé au moyen du procédé décrit dans la publication de Reboud et al. intitulée Structural and optical properties of 200mm germanium-on-insulator (GeOI) substrates for Silicon photonics applications, Proc. SPIE 9367, Silicon Photonics X, 936714 (February 27, 2015). Un tel procédé présente l’avantage de réaliser une sous-couche semiconductrice 12.1 de germanium présentant un faible taux de défauts structuraux tels que les dislocations. Le germanium peut être non intentionnellement dopé ou être dopé, par exemple de type p. La sous-couche semiconductrice 12.1 peut présenter une épaisseur comprise entre îoonm et soonm environ, par exemple égale à 300nm environ, et peut être recouverte d’une couche de protection (non représentée) en un oxyde de silicium.

[0065] Lors d’une étape suivante (fig.4B), on réalise un dopage de la première sous-couche 12.1 en germanium selon le deuxième type de conductivité, ici de type p, par implantation ionique d’un dopant tel que le bore. La couche de protection, le cas échéant, a été préalablement retirée par un nettoyage de surface, et la première sous-couche 12.1 de germanium peut être revêtue d’une couche d’oxyde de préimplantation d’une épaisseur de quelques dizaines de nanomètres, par exemple égale à 2onm. La sous-couche 12.1 de germanium présente alors un niveau de dopage compris entre 1.10 ¹⁹ et 1.10 ²⁰ at/cm ³ environ. Un recuit de diffusion du dopant peut ensuite être effectué sous azote, pendant quelques minutes à quelques heures, par exemple îh, à une température pouvant être comprise entre 6oo°C et 8oo°C, par exemple égale à 8oo°C. Cette étape permet d’obtenir un surdopage de la sous-couche 12.1 de germanium améliorant le contact ohmique entre la deuxième région 25 dopée p et la couche conductrice périphérique 40.

[0066] Lors d’une étape suivante (fig.4C), on réalise une deuxième sous-couche semiconductrice 12.2 de germanium par épitaxie à partir de la première sous-couche 12.1. Les deux sous-couches sont destinées à former les portions semiconductrices 20 de germanium de la matrice de diodes 2. La deuxième sous-couche 12.2 est formée par épitaxie, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur (CVD, pour Chemical Vapor Déposition, en anglais) ou par toute autre technique d’épitaxie. La couche d’oxyde de préimplémentation, le cas échéant, a été préalablement retirée par un nettoyage de surface. La deuxième sous-couche 12.2 de germanium est ici intrinsèque, c’est-à-dire non intentionnellement dopée. Elle est destinée à former la zone d’absorption lumineuse des diodes 2. Son épaisseur dépend de la gamme de longueurs d’onde du rayonnement lumineux à détecter dans le cas d’une photodiode. Dans le cadre de photodiodes 2 SWIR, la sous-couche 12.2 de germanium intrinsèque présente une épaisseur par exemple comprise entre îpm et 3pm, de préférence égale à 1,5 pm.

[0067] Lors d’une étape suivante (fig.4D), on réalise une gravure localisée de la couche semiconductrice de germanium formée des deux sous-couches dans le but de former une tranchée 14 continue dans le plan XY assurant la pixellisation des diodes 2. Pour cela, une couche diélectrique supérieure 13 est de préférence préalablement déposée sur la face exposée de la couche semiconductrice. La couche diélectrique supérieure 13 peut présenter une épaisseur de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres, par exemple comprise entre 2onm et 300nm environ, par exemple égale à îoonm environ. La réalisation de la tranchée 14 est effectuée par des techniques classiques de photolithographie et de gravure. On grave ainsi une zone localisée de la couche diélectrique supérieure 13, de la deuxième sous-couche 12.2 de germanium intrinsèque et d’au moins une partie de l’épaisseur de la première sous-couche 12.1 de germanium surdopé. On obtient ainsi une pluralité de portions semiconductrices 20 en germanium séparées les unes des autres par la tranchée 14 continue. La tranchée 14 est obtenue de préférence par une technique de gravure anisotrope, de manière à obtenir une bordure latérale 23 des portions semiconductrices 20 sensiblement plane suivant l’axe Z, et de préférence sensiblement orthogonale au plan XY. La tranchée 14 continue présente une dimension transversale (largeur) dans le plan XY pouvant être comprise entre 300nm et 30 pm, par exemple comprise entre îpm et 2pm environ. Elle s’étend longitudinalement dans le plan XY de manière à délimiter les portions semiconductrices 20. Ces dernières peuvent ainsi présenter une forme dans le plan XY par exemple circulaire, ovale, polygonale, par exemple carrée, ou toute autre forme.

[0068] Dans cet exemple, la première sous-couche 12.1 est gravée localement sur toute son épaisseur pour déboucher sur la couche diélectrique inférieure 11. En variante (non représenté), la première sous-couche 12.1 peut être gravée localement en partie, de manière à garder une portion inférieure continue de germanium surdopé, dans le but d’augmenter la surface de contact ohmique entre la deuxième région 25 dopée p et la couche conductrice périphérique 40.

[0069] Pour obtenir une deuxième région 25 dopée p qui comporte une zone latérale s’étendant le long de la bordure latérale 23 suivant l’axe Z, et sur le pourtour de la portion semiconductrice 20 dans le plan XY, comme illustré sur les fig-3A et 3B, une implantation ionique supplémentaire, par exemple de bore, peut être effectuée avec un angle d’inclinaison non nul, de manière à venir doper le flanc latéral des portions semiconductrices 20.

[0070] Lors d’une étape suivante (fig.4E), une couche conductrice continue 15 est déposée de manière conforme sur la surface exposée de la structure obtenue précédemment. La couche conductrice est réalisée en au moins un matériau électriquement conducteur, ici en TiN. Elle peut être déposée par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et recouvre continûment la bordure latérale 23 des portions semiconductrices 20, ainsi que la couche diélectrique supérieure 13 et ici la surface exposée de la couche diélectrique inférieure 11. Cette couche conductrice continue 15 est destinée à former les couches conductrices périphériques qui s’étendent au contact de la bordure latérale 23 en vue d’assurer la polarisation conjointe de la deuxième région 25 dopée p et de la portion piézoélectrique périphérique 30. La couche conductrice continue 15 peut présenter une épaisseur comprise entre îonm et îoonm environ.

[0071] Lors d’une étape suivante (fig.4F), on réalise la portion piézoélectrique périphérique 30. Pour cela, un dépôt d’un matériau piézoélectrique, par exemple ici de PZT, est réalisé de manière à recouvrir continûment la structure obtenue préalablement et donc à remplir la tranchée 14. Le matériau piézoélectrique est alors au contact de la couche conductrice continue. Il peut être déposé par dépôt physique en phase vapeur (PVD, pour Physical Vapor Déposition, en anglais) ou par toute autre technique adaptée. La couche conductrice périphérique 40, notamment lorsqu’elle est réalisée en TiN, assure une bonne accroche pour le matériau piézoélectrique, notamment lorsqu’il est en PZT. Le matériau piézoélectrique est de préférence diélectrique, assurant ainsi une isolation électrique entre les photodiodes 2. Une étape de recuit peut être mise en œuvre, par exemple entre 300°C et 700°C, pour optimiser les propriétés piézoélectriques du matériau. Une étape de planarisation, par exemple mécano-chimique (CMP), est ensuite mise en œuvre, avec arrêt sur la partie supérieure de la couche conductrice continue.

[0072] Lors d’une étape suivante (fig.4G), on définit des zones d’implantation ionique de dopants en vue de former les premières régions 24 dopées n. Pour cela, on dépose une résine photosensible 16 dont les ouvertures 17 sont situées en regard de la portion semiconductrice 20. On réalise ensuite une gravure localisée d’une zone supérieure de la couche conductrice continue 15 et de préférence d’une partie de la couche diélectrique supérieure 13. Les dimensions transversales, dans le plan XY, de la gravure localisée correspondent sensiblement à celle des premières régions 24 dopées n que l’on souhaite obtenir. Ces dimensions transversales dépendent ainsi de celles de la portion semiconductrice 20, et peuvent être comprises, par exemple, entre 300nm et îopm.

[0073] Lors d’une étape suivante (fig.4H), on réalise les premières portions dopées n par implantation ionique d’un dopant tel que le phosphore, au travers des ouvertures 17. Les premières régions 24 sont de préférence surdopées, et peuvent ainsi présenter un niveau de dopage compris entre 1.10 ¹⁹ et 1.10 ²⁰ at/cnU environ. Les premières régions 24 dopées n forment ainsi des caissons dopés n délimités dans le plan XY et suivant la direction -Z par la deuxième sous-couche 12.2 de germanium intrinsèque. Un contact résistif est ainsi formé à l’interface entre la couche conductrice périphérique 40 et le germanium intrinsèque de la deuxième sous-couche 12.2. Un recuit de diffusion des dopants peut être effectué, par exemple à une température comprise entre 400°C et 700°C pendant une durée de quelques secondes à quelques dizaines de minutes, par exemple à 6oo°C pendant 30s.

[0074] Lors d’étapes suivantes (fig.41 et 4J), on dépose une couche diélectrique supplémentaire 18 dans le but ensuite de réaliser les métallisations de polarisation. Pour cela, on retire la résine photosensible 16 puis on réalise un dépôt de la couche diélectrique (fig.41), par exemple réalisée en un oxyde de silicium ou en un orthosilicate de tétraéthyle (TEOS), de manière à recouvrir entièrement la structure obtenue préalablement. La couche diélectrique 18 peut présenter une épaisseur comprise entre sonm et 200nm, par exemple. On réalise ensuite, par photolithographie et gravure, des premières ouvertures 19.1 traversantes dans la couche diélectrique (fig.4 _< J) avec arrêt de gravure sur la couche conductrice périphérique 40, en vue de former les métallisations 41 de polarisation de la couche conductrice périphérique. Les ouvertures débouchent ainsi sur une zone supérieure de la couche conductrice périphérique 40 qui s’étend sur la couche diélectrique supérieure 13. On réalise également des deuxièmes ouvertures traversantes 19.2 en vue de former des métallisations 42 de polarisation de la portion piézoélectrique périphérique 30, et des troisièmes ouvertures 19.3 en vue de former des métallisations 43 de polarisation des premières régions 24 dopées n. Les deuxièmes ouvertures 19.2 peuvent s’étendre longitudinalement de manière à entourer chaque diode 2 dans le plan XY. Autrement dit, chaque diode 2 est entourée par une même deuxième ouverture 19.2 qui peut s’étendre longitudinalement de manière continue voire discontinue. Les ouvertures 19.1, 19.2, 19.3 peuvent présenter des dimensions transversales dans le plan XY comprises entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, selon les dimensions des diodes 2 et de la largeur de la portion piézoélectrique périphérique 30.

[0075] Lors d’une étape suivante (fig.4K), on réalise les métallisations 41, 42, 43 au travers des ouvertures traversantes 19.1, 19.2, 19.3. Les métallisations 41, 42, 43 sont réalisées en au moins un matériau métallique, et peuvent être formées d’une couche barrière par exemple en TiN déposé par CVD, suivi d’une couche de cuivre. Une étape de planarisation, par exemple par CMP, est ensuite effectuée avec arrêt de gravure sur la couche supérieure d’oxyde de protection.

[0076] Lors d’une étape suivante (fig.4L), on réalise ensuite l’assemblage mécanique et électrique, également appelée hybridation, de la structure ainsi obtenue à une puce de commande 3. L’hybridation peut être effectuée par collage direct (ou collage par adhésion moléculaire, direct bonding, en anglais) de type cuivre/cuivre et/ou de type oxyde/oxyde, ou par tout autre technique d’hybridation.

[0077] Lors d’une étape suivante (fig.4M), on effectue avantageusement le retrait de la couche support 10 de silicium, par exemple par meulage ( grinding , en anglais) et/ou par gravure humide ou par gravure sèche plasma (RIE, ICP...), avec arrêt de gravure sur la couche diélectrique inférieure 11. On peut également effectuer la gravure localisée de la couche diélectrique inférieure 11 ainsi que la couche conductrice continue, de manière à exposer une face de la portion piézoélectrique périphérique 30. Ainsi, la couche diélectrique inférieure 11 assure la passivation de la portion semiconductrice 20.

[0078] Lors d’une étape suivante (fig.4N), il est possible de supprimer la couche diélectrique inférieure 11 restante, de manière à exposer également la deuxième face 22 de la portion semiconductrice 20, et de déposer ensuite une couche diélectrique 4 au moins partiellement transparente. Cette couche 4 assure une protection des diodes 2, la passivation de la deuxième face 22 des portions semiconductrices 20, et peut également assurer une fonction optique d’antireflet lorsque son épaisseur est un multiple de l/4h, où l est une longueur d’onde du rayonnement lumineux à détecter et n est l’indice de réfraction du matériau de la couche antireflet. Une telle couche 4 peut être réalisée en un oxyde ou un nitrure de silicium, par exemple Si0 ₂ , SiN, Si ₃ N ₄ , ou d’aluminium, par exemple AIN ou Al ₂ 0 ₃ . Son épaisseur peut être comprise, par exemple, entre 20nm et 200nm environ.

[0079] Ainsi, ce procédé de fabrication permet d’obtenir un dispositif optoélectronique 1 comportant une matrice de diodes 2 dont les portions semiconductrices 20 peuvent être mises en tension de manière active, c’est-à-dire par l’application d’une différence de potentiel à la portion piézoélectrique périphérique 30 entourant chaque diode, entraînant la déformation de celle-ci. Par ailleurs, le dispositif optoélectronique 1 peut présenter une haute résolution spatiale, ainsi qu’un faible encombrement, dans la mesure où la portion piézoélectrique périphérique 30 s’étend de manière coplanaire aux diodes 2. De plus, la portion piézoélectrique périphérique 30 définit, avec les diodes 2, une structure optoélectronique sensiblement planaire, délimitée suivant l’axe Z par deux faces sensiblement planes, ce qui participe à diminuer l’encombrement du dispositif optoélectronique 1. Par ailleurs, les diodes 2 présentent de bonnes propriétés optiques et/ou électroniques, notamment dans la mesure où les éventuels défauts structuraux tels que les dislocations restent confinées essentiellement dans la deuxième région 25 dopée p et non pas dans la région intrinsèque 26.

[0080] Par ailleurs, il est avantageux que les premières régions 24 soient dopées n et que les deuxièmes régions 25 soient dopées p en termes de durée de recuit de diffusion. En effet, le bore utilisé pour le dopage p diffuse plus lentement que le phosphore utilisé pour le dopage n. Ainsi, le recuit de diffusion du phosphore, qui nécessite une courte durée, est effectué après le recuit de diffusion du bore, qui lui nécessite une plus longueur durée.

[0081] Des modes de réalisation particuliers viennent d’être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l’homme du métier.