Brevet FR2786614A1 — publié le 20000602

-./ La présente invention concerne le domaine de l'optoélectronique, et plus particulièrement des diodes électroluminescentes, telles que des Lasers à Emission Verticale depuis une Surface de Cavité (VCSEL). Des Lasers à Emission Verticale depuis une Surface de Cavité sont des diodes micro-laser à semi-conducteurs qui émettent une lumière verticalcment depuis la surface d'une plaquette fabriquée. Les VCSEL ont plusieurs avantages y compris des géométries définies par photolithographie, des faisceaux de sortie circulaires, des efficacités de couplage de fibres optiques élevées, une consommation d'énergie extrêmement faible, et des vitesses de modulation ul- tra-élevées pour un traitement d'informations perfectionné. Les VCSEL sont de plus en plus utilisés dans l'industrie des télécommunications du fait de leur per- formance élevée avec une largeur de ligne étroite. Dans le concept d'un dispositif d'émission, il est souvent commode d'agencer un dispositif de surveillance, telle qu'une photodiode. Le dispositif de surveillance est placé sous le dispositif d'émission ou sur le même substrat que le dispositif d'émission adjacent à celui-ci. Celui-ci est utilisé pour surveiller une sortie de lumière dans le but d'effectuer une commande. La sortie du dispositif de surveillance peut être utilisée pour commander les conditions d'excitation du dis- positif d'émission. Celle-ci peut être utilisée pour maintenir la sortie optique d'un VCSEL à un niveau d'énergie constant. Dans de nombreux cas, il est souhaitable de monter le dispositif d'émission sur la partie supérieure d'un dispositif de sur- veillance. Dans de nombreux cas, il est souhaitable de monter le dispositif de surveillance sur la partie supérieure du VCSEL. Le problème avec cet agence- ment est qu'une capacité parasite apparaît entre les dispositifs. En fonction de la configuration des contacts, la capacité peut détériorer de manière importante les propriétés haute fréquence du comnsant d'émission. Par exemple, la sortie du VCSEL est diminuée à des vitesses supérieures. Du fait de cet effet, le nombre de configurations de contacts possi- bles est limité pour des applications à haute fréquence, par exemple, une com- munication de données en gigabits. Un but de la présente invention consiste à surmonter ce problème. Selon la présente invention, on a fourni un procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteurs ayant au moins un composant actif mis en croissance sur un substrat, comportant les étapes consistant à fournir un substrat semi-conducteur sur lequel lesdits composants actifs sont mis en croissance; et doper ou implanter ledit substrat semi-conducteur pour le rendre non-conducteur et réduire par conséquent la capacité parasite entre des composants actifs situés sur celui-ci ou entre celui-ci et une surface sur laquelle il est monté. Le substrat est normalement dopé avant la mise en croissance des composants. Le substrat doit être semi-isolant ou avoir son côté arrière rendu non-conducteur par une implantation ionique, par exemple à l'aide d'ions d'hy- drogène, d'oxygène ou d'hélium. La non-conductivité peut être obtenue avant croissance du ou des composants d'émission, par exemple par croissance sur un échantillon non-conducteur, ou après la croissance des composants d'émission, par exemple par implantation ou fusion dans un substrat non-conducteur. La présente invention peut particulièrement s'appliquer à un VCSEL et un dispositif de surveillance, tel qu'un photodétecteur. La présente in- vention permet la fabrication de VCSEL du type n ayant une performance maximale et de différents types de dispositif de surveillance ou zone métallique plaquée ayant une faible capacité parasite. La présente invention fournit également un dispositif à se- mi-conducteurs ayant des composants actifs mis en croissance sur un substrat, Comportant une pluralité de composants actifs; et un substrat semi-conducteur supportant lesdits composants actifs, ledit substrat semi-conducteur étant dopé ou implanté pour le rendre non-conducteur et réduire ainsi la capacité parasite entre lesdits composants actifs situés sur celui-ci. La présente invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple, uniquement en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale éclatée d'un dispo- sitif à semi-conducteurs fabriqué conformément aux principes de la présente in- vention, - la figure 2a est une vue de dessus du dispositif représenté sur la figure 1, et - la figure 2b représente un détail de la figure 2a. Sur les dessins, un dispositif à semi-conducteurs a un substrat 1 constitué d'un matériau semi-conducteur, par exemple de GaAs ou InP. Norma- lement, ce substrat est dopé en impuretés du type n jusqu'à un niveau de 1017 à 1019 cm-3. Un dispositif de surveillance 2 est formé sur le substrat 1 d'une ma- 1 5 nière connue. Le VCSEL 3 est formé sur le dispositif de surveillance 2. Le dispositif peut, par exemple, être constitué d'une couche con- ductrice mise en croissance sur le substrat 1, d'une première couche de miroirs DBR (réflecteur de Bragg réparti), d'une couche active, d'une région passivée, d'une seconde couche de miroirs DBR, et de deux plages de connexion 4 et 5. Une des plages de connexion est en contact électrique avec la seconde couche de miroirs diélectriques et la seconde plage de connexion est en contact avec la cou- che conductrice mise en croissance sur le substrat. La présente invention n'est bien sûr pas limitée à des VCSEL ayant des miroirs DBR, mais peut également s'appliquer à des VCSEL ayant des miroirs fusionnés à une plaquette et des mi- roirs diélectriques. Un capuchon 6 ayant une fenêtre transparente 7 est placé sur l'en- semble d'une manière classique. L'ensemble est monté sur un bloc d'embase 8 et un contact est effectué par l'intermédiaire de bornes de connexion 9. Conformément aux principes de la présente invention, le matériau semiconducteur doit être semi-isolant ou rendu semi-isolant par dopage à l'aide d'ions hydrogène ou d'autres ions à une concentration suffisamment élevée pour rendre au moins une partie de celui-ci effectivement non-conductrice. Si on le souhaite, un isolant, par exemple du polyamide 10 ou un autre substrat isolant, peut être placé en tant que bloc fonctionnel sous la plage de soudure sur laquelle le VCSEL est placé. Ceci diminue la capacité parasite, mais peut également diminuer la conductivité thermique et diminuer la perfor- mance du VCSEL. Cet agencement est adapté pour certaines applications, telles que des applications sensibles à la température et à température élevée. La présente invention peut être appliquée à l'intégration du VCSEL, avec plusieurs types de dispositifs o une impédance parasite pourrait être un problème, par exemple, des dispositifs d'excitation et des détecteurs. La présente invention peut s'appliquer à d'autres types de dispositif à se- mi-conducteurs, tel que des diodes électroluminescentes et des détecteurs ayant les deux contacts sur la surface supérieure. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteurs ayant au moins un composant actif mis en croissance sur un substrat, comportant les étapes consistant à: a) fournir un substrat 1 semi- conducteur sur clequel ledit au moins un composant actif est mis en croissance, et b) doper ou implanter ledit substrat semi-conducteur pour le ren- dre non-conducteur et réduire ainsi la capacité parasite entre celui-ci et une sur- face sur laquelle il est monté, ou entre lesdits composants actifs. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits composants sont mis en croissance sur ledit substrat avant dopage. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits composants sont mis en croissance sur ledit substrat après ledit dopage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits composants comportent respectivement une source de lumière et un dispositif de surveillance 2 pour surveiller l'intensité de ladite source de lu- mière. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite source de lumière est un VCSEL, ledit VCSEL ayant une anode et un cathode agencées sur son côté supérieur. 6. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteurs ayant au moins un composant actif mis en croissance sur un substrat, comportant les étapes consistant à: a) fournir un substrat semi-conducteur sur lequel ledit au moins un composant actif est mis en croissance, et b) implanter led[i substrat semi-conducteur pour rendre son côté arrière non-conducteur et réduire ainsi la capacité parasite entre celui-ci et une surface sur laquelle il est monté. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ledit au moins un composant actif est mis en croissance sur ledit substrat avant ladite implantation. 8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ledit au moins un composant est mis en croissance sur ledit substrat après ladite implantation. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les ions implantés sont des ions d'hydrogène, d'hélium ou d'oxygène. 10. Dispositif à semi-conducteurs ayant des composants actifs mis en croissance sur un substrat, comportant: a) une pluralité de composants actifs, et b) un substrat semi-conducteur supportant lesdits composants actifs, ledit substrat semi-conducteur étant dopé pour le rendre non-conducteur et réduire ainsi la capacité parasite entre lesdits composants actifs. 1 1. Dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 10, dans lequel lesdits composants comportent respectivement une source de lumière et un dispositif de surveillance pour surveiller l'intensité de ladite source de lumière. 12. Dispositif à semi-conducteurs selon la revendication 11, dans lequel ladite source de lumière est un VCSEL, ledit VCSEL ayant une anode et une cathode agencées sur son côté supérieur. 13. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteurs ayant au moins un composant actif mis en croissance sur un substrat, comportant les étapes consistant à: a) fournir un substrat semi- conducteur sur lequel ledit au moins un composant actif est mis en croissance, b) placer ledit dispositif à semi-conducteurs sur un bloc fonction- nel séparé non-conducteur, et c) assembler ledit bloc fonctionnel non-conducteur sur une sur- face et réduire ainsi la capacité parasite entre le composant actif et la surface sur laquelle il est monté. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ledit bloc fonc- tionnel non-conducteur est constitué de polyamide. 15. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit bloc fonc- tionnel non-conducteur est fusionné au dispositif à semi-conducteurs. 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel ledit bloc fonc- tionnel non-conducteur fusionné est un semi-conducteur. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel lesdits composants comportent respectivement une source de lumière et un dispositif de surveillance pour surveiller l'intensité de ladite source lumi- neuse. 18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ladite source de lumière est un VCSEL. 19. Procédé selon la revendication 15, dans lequel le VCSEL a un anode et une cathode agencées sur son côté supérieur.