Brevet FR2744225A1 — publié le 19970801

La présente invention est relative à un procédé pour la réalisation de plans inclinés à 45 sur un composé cristallin III-V. Elle concerne également des composants optiques comportant des substrats III-V présentant des plans inclinés à 45 réalisés selon ce procédé. On a représenté sur la figure 1 les plans cristallins d'un composé III-V, par exemple un substrat d'InP, orienté parallèlement au plan (100). On a en particulier représenté sur cette figure les petits et grands méplats correspondant respectivement aux plans (0,-1, 1), (0, 1, -1) et aux plans (0, 1, 1), (0, -1, -1), ainsi que les plans (0, 0, 1), (0, 0, 1) et (0, 17 0) et (0,-1, 0). Classiquement, pour réaliser un miroir à 45 sur une telle structure, on mettait en oeuvre une gravure par voie sèche dans les directions ou , en utilisant les techniques de gravure par faisceau d'ions (Ion Beam Etching ou IBE selon la terminologie anglo- saxonne), de gravure par faisceaux d'ions réactifs (Reactive Ion Beam Etching ou RIBE) ou encore par gravure ionique réactive (Reactive Ion Etching ou RIE). On notera en particulier que des attaques selon ces deux directions et permettent d'utiliser comme plans de clivage les plans perpendiculaires à ces deux directions, ces plans constituant en effet des plans de moindre cohésion faciles à cliver. Ces techniques sont toutefois d'une grande complexité. Elles font appel à du matériel lourd et coûteux et obligent à manipuler des gaz dangereux (chlore, hydrogène, méthane). L'invention propose quant à elle un procédé pour la réalisation de plans inclinés à 45 sur un composé cristallin III-V qui est d'une plus grande simplicité. Plus particulièrement, le procédé proposé par l'invention est tel que pour un composé orienté parallèlement au plan (100), on réalise une attaque chimique selon la direction ou . L'invention propose également un composant optique comportant un substrat qui est un composé III-V qui présente au moins un plan incliné à 45 réalisé conformément au procédé précité. Ce composant optique est par exemple un composant d'émission laser à émission par la surface dont un miroir de réflexion pour la lumière émise par la couche active dudit composant est défini par un plan incliné à 45 sur ledit substrat. En particulier, dans une variante de réalisation avantageuse, le composant comporte une cavité polygonale dont les miroirs sont définis par des plans de son substrat inclinés à 45 et réalisés conformément au procédé précité, ainsi que par des plans de clivage du substrat. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1, déjà discutée, illustre la structure cristalline d'un composé III-V; - la figure 2 est une représentation schématique illustrant la disposition des miroirs à 45 que permet de réaliser le procédé proposé par l'invention par rapport aux miroirs obtenus avec les techniques de l'art antérieur, sur un même substrat III-V; - les figures 3 et 4 illustrent les composants d'émission laser par la surface comportant des miroirs à réalisés avec le procédé proposé par l'invention; - la figure 5 illustre un composant comportant des miroirs à 45 réalisés selon le procédé conforme à l'invention; - les figures 6a et 6b illustrent les réflexions qui interviennent sur le composant de la figure 5. On se réfère à nouveau à la figure 1. Selon le procédé proposé par l'invention, il est proposé de réaliser une attaque chimique humide localisée dans la direction ou dans la direction . Une telle attaque chimique localisée permet de révéler les plans (1, 1, 0), (1,-1, 0), (1, 0, 1) et (-1, 0, 1) (et les plans équivalents) qui sont orientés à 45 par rapport au plan (1, 0, 0) (et ses plans équivalents). C'est ce qu'on a illustré sur la figure 2 sur laquelle on a représenté les plans (1, 1, 0) et (1, -1, 0) révélés sur un substrat 1 d'InP orienté selon le plan (1, 0, 0) avec une attaque chimique dans la direction . On a également porté sur cette figure 2 des miroirs obtenus par une attaque dans la direction . Ces miroirs sont toutefois des plans (2, 1, 1), qui ne sont pas inclinés à 45 par rapport au plan (1, 0, 0), mais sont inclinés à 35 24'ou 54 46'. Une mise en oeuvre de l'invention pour la réalisation de plans inclinés à 90 l'un par rapport à l'autre sur un substrat d'InP orienté (1, 0, 0) va maintenant être décrite. On dépose sur le substrat d'InP une couche de 1000 A de nitrure de silicium (Si Nx). Ce dépôt est réalisé par technologie PECVD (dépôt assisté par plasma en phase vapeur) à 250 . Dans un deuxième temps, on grave par photolithographie sur cette couche de nitrure un ruban dans la direction (ou les directions équivalentes). Ce ruban est choisi avec une largeur fonction de l'espacement souhaité entre les miroirs à 45 qui vont être révélés par l'attaque chimique. On met l'échantillon avec son nitrure ainsi gravé dans un mélange d'acide chlorhydrique et d'acide orthophosphorique, qui va attaquer la couche d'InP là o elle n'est pas protégée par la couche de nitrure de silicium. Cette attaque par l'acide chlorhydrique permet une gravure sur une épaisseur de 15 pm pour une solution comportant un volume d'HCl pour un volume d'H3PO4 concentré et une durée d'attaque d'un quart d'heure à température ambiante. Cette attaque met à nu les plans (1, 1, 0) et (1, -1, 0) dans la longueur du ruban gravé et révèle par conséquent deux miroirs orientés à 90 l'un par rapport à l'autre. - La technique qui vient d'être décrite est avantageusement utilisée pour réaliser des miroirs à 45 sur des composants optiques, notamment des composants lasers à émission par la surface. C'est ce qu'on a illustré sur la figure 3 sur laquelle on a représenté schématiquement un substrat 1, une couche active 2 entre deux couches de confinement optique 2a, 2b, ainsi que des miroirs 3 à 45 gravés sur le substrat 1 selon le procédé qui vient d'être décrit de part et d'autre de la zone active. Les faisceaux émis par la couche active 2 sont ainsi réfléchis par les miroirs 3, à 90 par rapport au plan du substrat 1. Le composant illustré sur la figure 3 est un composant à émission directe. L'invention s'applique bien entendu également de la même façon, ainsi qu'on l'a illustré sur la figure 4, à un composant laser à émission par la surface de son substrat. Dans cet exemple, les faisceaux émis sont réfléchis par les miroirs que constituent les interfaces entre d'une part la couche de confinement supérieure 2a au droit des plans inclinés à 45 réalisés sur le substrat 1 au moyen d'un procédé conforme à l'invention, et d'autre part l'air ou le matériau déposé sur ladite couche de confinement supérieur. Le composant illustré sur la figure 5 est un composant laser à émission par la surface de son substrat qui présente une cavité polygonale. Les composants à cavités polygonales sont déjà connus de l'état de la technique. On pourra à cet égard avantageusement se référer aux publications: - "Micro-Cavity and Surface Emitting Lasers", Shigehisa Arai, Research Center for Quantum Effect Electronics, Tokyo, Institute of Technology, Japan, Presider, CLEO PACIFIC RIM, 1995, 133; _ "InGaAs-AlGaAs-GaAs Strained-Layer Quantum-Well Heterostructure Square Ring Lasers", H. Han et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 31, No. 11, November 1995. dont les enseignements sont ici inclus par référence. Le composant illustré sur la figure 5 comporte des miroirs définis par des plans du substrat inclinés à 45 et réalisés selon le procédé conforme à l'invention. Plus précisément, le composant illustré sur cette figure 5 comporte un substrat 1, par exemple d'InP, ainsi qu'une couche active 2 et des couches de confinement optique 2a, 2b déposées sur ledit substrat 1. Une cavité 4 en U est ménagée au niveau d'un coin en angle droit du composant. Cette cavité en U utilise les plans de clivage naturels du substrat - plan (01-1) et plan (011) sur la figure 5 - comme miroirs de réflexion à 90 entre les différentes portions de guides d'onde qui définissent la cavité en U. Ces miroirs ont été référencés par 6 sur la figure. Sur le substrat 1, on a, préalablement au dépôt de la couche active 2 et des couches de confinement 2a, 2b, ménagé dans la direction une rainure 5 en V en mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Les plans (110) mis à nus par cette rainure 5 en v définissent - après dépôt de la couche 2 et des couches 2a, 2b - aux extrémités des branches de la cavité en U des miroirs 3 de réflexion qui réfléchissent la lumière en sortie de la cavité 4 à travers le substrat 1 du composant. Les réflexions ainsi réalisées par ces miroirs 3, ainsi que par les miroirs 6 correspondant aux plans de clivage du substrat 1, ont été illustrées sur les figures 6a et 6b. Comme on l'aura compris, le faisceau en sortie du composant est perpendiculaire au plan (110) du substrat 1 et est émis par la surface à travers celui-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation d'au moins un plan incliné sur un composé cristallin III-V, ledit composé étant orienté parallèlement au plan (100), caractérisé en ce qu'on réalise une attaque chimique selon la direction ou . 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dépose sur le composé III-V, préalablement à l'attaque chimique, un masque sur lequel on grave par photolithographie les zones destinées à subir une attaque chimique. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'attaque chimique est réalisée au moyen d'un mélange d'acide chlorhydrique et d'acide phosphorique. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé III-V est InP. 5. Composant optique comportant un substrat qui est un composé III-V, caractérisé en ce que le substrat présente au moins un plan incliné à 45 réalisé conformément au procédé selon l'une des revendications précédentes. 6. Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est un composant d'émission laser à émission par la surface, et en ce que le plan incliné à 45 de son substrat définit un miroir de réflexion pour la lumière émise par la couche active dudit composant. 7. Composant selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité polygonale dont les miroirs (3, 6) sont définis par des plans de son substrat (1) inclinés à 45 et réalisés conformément au procédé selon l'une des revendications 1 à 4, ainsi que par des plans de clivage (6) dudit substrat (1).