Brevet FR2804794A1 — publié le 20010810

La présente invention concerne de façon générale les lasers à émission en surface à cavité verticale, notés VCSEL, et, plus particulièrement, un procédé permettant de commander l'oxydation sélective des VCSEL. Dans un VCSEL, une région active est disposée entre des empilements de couches à indices de réfraction alternant qui forment des miroirs de Bragg suivant un agencement vertical. Typiquement, les couches de Bragg sont faites d'arséniure de gallium/arséniure de gallium-aluminium (GaAs/AlGaAs). Les VCSEL sont avantageux pour un certain nombre de raisons, comme par exemple leur structure plane, le fait qu'ils émettent de la lumière perpendiculairement à la surface de la puce, et les possibilités qu'ils offrent d'une fabrication par groupes. Ils trouvent par exemple leurs applications comme dispositifs d'excitation dans les communications par fibres optiques. Dans un VCSEL complet, des régions de confinement optique sont disposées de part et d'autre de la région active. Des régions de transition sont placées entre les régions de confinement optique et les miroirs de Bragg de façon à autoriser la transition régulière allant de la région de confinement optique aux empilements de Bragg. Des régions de contact sont formées sur le côté extérieur des empilements de Bragg. Les régions de transition sont typiquement formées de couches de AlAs ou de AlGaAs pour assurer l'adaptation avec les couches de Bragg. Un VCSEL typique de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 5 764 671, auquel on pourra se reporter pour obtenir de plus amples informations. Il est souhaitable d'oxyder sélectivement des parties des couches de AlAs ou de AlGaAs des miroirs de Bragg ou des régions de transition de façon à obtenir un certain nombre d'avantages comme par exemple un meilleur confinement des porteurs, une résistance série diminuée, etc., ce qui améliore le gain optique et abaisse le courant de seuil du VCSEL. Cette technique est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 5 359 618, auquel on pourra se reporter. Dans la technique antérieure, on commande le processus d'oxydation en jouant sur le temps ou le débit de vapeur d'eau, ce qui signifie, en pratique, qu'on retire l'échantillon hors du four ou qu'on coupe simplement l'arrivée de la vapeur d'eau. On sait également dans la technique antérieure que l'on peut modifier le pourcentage de gallium pour renforcer ou réduire l'oxydation de la couche de Al(x) Ga{x) As massif. Un but de l'invention est d'améliorer l'aptitude à effectuer l'oxydation sélective de parties des couches de Bragg. Selon l'invention, il est proposé un procédé permettant de commander l'oxydation d'une couche contenant une matière oxydable s'étendant suivant un plan transversal dans un laser à émission en surface à cavité verticale (VCSEL), le procédé comprenant les opérations suivantes: implanter sélectivement des ions dans des régions transversalement séparées de la couche afin de modifier la concentration en la matière oxydable dans les régions transversalement séparées, puis oxyder la couche, de sorte que le degré d'oxydation de la couche dans une direction transversale varie entre les régions implantées et les régions non implantées de la couche. Par exemple, l'implantation d'ions de Ga dans AlAs ou AlGaAs abaissera la concentration en AI, ce qui aura alors pour effet de réduire notablement la vitesse d'oxydation. En masquant la couche, on peut sélectivement commander la vitesse d'oxydation sur sa dimension transversale. D'autres types d'ions peuvent être utilisés pour commander l'oxydation dans une couche particulière. Par exemple, l'implantation d'ions d'oxygène peut être utilisée pour effectuer l'oxydation sélective d'une couche ayant une concentration élevée en Al. Dans ce cas, il faut chauffer la plaquette après l'implantation. On peut appliquer cette technique à toutes les matières pour VCSEL dans lesquels une modification de la concentration en métal (normalement A1) dans une couche particulière est souhaitée. Grâce à la fabrication de composants plus reproductibles, on peut augmenter le rendement de production, ce qui donne aux consommateurs un produit de meilleur qualité. L'invention propose également un laser à émission en surface à cavité verticale, comprenant au moins une couche d'oxydation qui contient une matière oxydé divisée en une pluralité de régions transversalement séparées o des ions on été implantés, le degré d'oxydation de ladite couche variant suivant la direction transversale entre lesdites régions implantées et lesdites régions non implantées de ladite couche. On va maintenant décrire l'invention de manière un peu détaillée, à simple titre d'exemple, en se reportant à la figure unique, celle-ci étant une section droite faite dans un VCSEL. Le VCSEL 10 est formé sur un substrat 101 qui présente une région de contact sur son envers. Le VCSEL 10 est constitué d'un empilement de Bragg 109. d'une région active 117, laquelle peut être prise en sandwich entre des couches de confinement optique d'un empilement de Bragg 127 et d'une région de contact 132. Cette structure générale est décrite de manière plus détaillée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 764 671, auquel on pourra se reporter si on le souhaite. Une couche 190 prévue pour l'oxydation et consistant en AlGaAs est placée au-dessus de la couche active 117. La couche d'oxydation 190 est prévue pour l'oxydation et vise à améliorer les propriétés du dispositif tel que décrit ci-dessus. Pendant le processus de fabrication, on masque la couche 190 afin de laisser des régions exposées 190a tandis que l'on couvre des régions 190b au moyen du masque. On implante ensuite des ions de gallium, au moyen d'un processus d'implantation classique, dans les régions exposées 190a afin de réduire la concentration en Al dans la couche 109. Après avoir enlevé le masque de la couche d'oxydation 190, on place le dispositif dans un four d'oxydation, d'une manière classique. Le degré d'oxydation varie sur la plaquette suivant la direction indiquée par la flèche X. Là o la concentration en Ai est diminuée, dans la région 190a, on constate une diminution importante de la vitesse d'oxydation, ce qui entraîne que le degré d'oxydation varie sur l'étendue de la plaquette. En faisant varier la taille des régions 190a et la dose d'implantation, on peut sélectivement commander, sur l'étendue de la plaquette, le degré d'oxydation. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de commander l'oxydation d'une couche contenant une matière oxydable qui s'étend suivant un plan transversal dans un laser à émission en surface à cavité verticale (noté VCSEL), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: implanter sélectivement des ions dans des régions transversalement séparées de ladite couche afin de modifier la concentration de la matière oxydable dans lesdites régions transversalement séparées, puis oxyder ladite couche, de sorte que le degré d'oxydation de ladite couche suivant une direction transversale varie entre les régions implantées et les régions non implantées de ladite couche. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est faite de AlAs ou de AlGaAs, l'aluminium constituant ladite matière oxydable. et lesdits ions sont des ions de gallium. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche contient Al, qui forme ladite matière oxydable, et lesdits ions sont des ions d'oxygène. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on chauffe ladite couche après l'implantation. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on effectue ladite implantation ionique dans lesdites régions au travers d'un masque. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la dose d'implantation desdites régions transversalement séparées varie sur l'étendue de la couche. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la taille desdites régions transversalement séparées varie sur l'étendue de la couche. 8. Laser à émission en surface à cavité verticale. caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche d'oxydation (190) contenant une matière oxydée qui est divisée en une pluralité de régions transversalement séparées (190a, 190b) dans lesquelles des ions on été implantés, le degré d'oxydation de ladite couche (190) variant dans la direction transversale entre lesdites régions implantées (190a) et lesdites régions non implantées (190b) de ladite couche. 9. Laser à émission en surface à cavité verticale selon la revendication 8, caractérisé ce que ladite couche est faite en AlAs ou AlGaAs, et lesdits ions sont des ions de gallium. 10. Laser à émission en surface à cavité verticale selon la revendication 8, caractérisé ce que ladite matière oxydable est l'aluminium et lesdits ions implantés sont des ions d'oxygène.