Brevet FR3003397A1 — publié le 20140919

STRUCTURES SEMI-CONDUCTRICES DOTÉES DE RÉGIONS ACTIVES COMPRENANT DE L'INGAN RÉFÉRENCE CROISÉE À UNE DEMANDE CONNEXE [00011 L'objet de la présente demande concerne la demande de document américain n° (dossier d'avocat n° 3356-11388US (F12/0504JFD GLA)) déposée à la même date sous le nom Debray et al., et la demande de document américain n° io (dossier d'avocat n° 3356-10360U5 (F12/1201CA GLA)) déposée à la même date sous le nom Arena et al., dont les descriptions sont intégrées ici dans leur intégralité par le biais de la présente référence. DOMAINE TECHNIQUE 100021 La présente invention concerne des structures semi-conductrices et des 15 dispositifs électroluminescents fabriqués à partir de telles structures semi-conductrices comportant une région active comprenant de l'InGaN, des procédés de fabrication de tels dispositifs électroluminescents ainsi que des dispositifs comprenant de tels dispositifs électroluminescents. CONTEXTE 20 [00031 Les dispositifs électroluminescents tels que des diodes électroluminescentes (DELs) sont des dispositifs électriques émettant un rayonnement électromagnétique sous la forme de lumière visible lorsqu'une tension est appliquée à travers une région active de la DEL entre une anode et une cathode. Les DELs comprennent typiquement une ou plusieurs couches de matériau semi-conducteur, à l'intérieur desquelles les électrons amenés par 25 l'anode et les trous amenés par la cathode se recombinent. À mesure que les électrons et les trous se recombinent à l'intérieur de la région active de la DEL, de l'énergie est libérée sous la forme de photons émis par la région active de la DEL. [00041 La fabrication des DELS peut se faire à partir d'une large gamme de types différents de matériaux semi-conducteurs comprenant, par exemple, les matériaux semi- 30 conducteurs III-V et les matériaux semi-conducteurs II-V. La longueur d'onde de la lumière émise par n'importe quelle DEL particulière est fonction de la quantité d'énergie libérée lorsqu'un électron et un trou se recombinent. La longueur d'onde de la lumière émise par la DEL est donc fonction de la différence relative d'énergie entre le niveau d'énergie de l'électron et le niveau d'énergie du trou. Les niveaux d'énergie des électrons et les niveaux d'énergie des trous sont au moins en partie fonction de la composition des matériaux semiconducteurs, du type et de la concentration du dopage, de la configuration (c'est-à-dire de la structure et de l'orientation des cristaux) des matériaux semi-conducteurs ainsi que de la qualité des matériaux semi-conducteurs à l'intérieur desquels les électrons et les trous se recombinent. La longueur d'onde de la lumière émise par une DEL peut donc être adaptée au choix en adaptant au choix la composition et la configuration des matériaux semi-conducteurs contenus à l'intérieur de la DEL. [0005] On sait comment fabriquer dans l'art des DELs comprenant des matériaux semi-conducteurs 1H-V, tels que des matériaux en nitrure du Groupe III. De telles DELs au nitrure du Groupe III sont connues pour leur capacité à émettre un rayonnement dans les régions visibles du bleu et du vert du spectre de rayonnement électromagnétique ainsi que pour leur possible utilisation à une puissance et une luminosité relativement élevées. RÉSUMÉ SUCCINCT [0006] Le présent résumé est destiné à introduire une sélection de concepts sous une forme simplifiée. Ces concepts sont décrits plus en détail dans la description détaillée d'exemples de réalisation de la description suivante. Le présent résumé ne vise pas à identifier les caractéristiques principales ou les caractéristiques essentielles de l'objet revendiqué ni à limiter la portée de l'objet revendiqué. [0007] Dans certains modes de réalisation, la présente invention comprend une structure semi-conductrice comprenant une couche de base, une région active disposée au-dessus de la couche de base, une couche de blocage des électrons, une couche massive d'InpGai_pN de type p et une couche de contact d'IncGai,N de type p. La région active 25 comprend une pluralité de couches d'InGaN comprenant au moins une couche de puits comprenant de l'InwGaiN, où 0,10 0,05) ou, dans certains modes de réalisation, peut être supérieure ou égale à environ 0,20 (c'est-à-dire w - b > 0,20). Dans certains modes de réalisation, la concentration en dopant des couches de barrière 116 peut être différente de la concentration en dopant des couches de puits 114. Des concentrations en dopant élevées peuvent provenir de défauts dans la structure des cristaux d'InGaN et de tels défauts peuvent être à l'origine de combinaisons non rayonnantes de paires de trous d'électron. Dans certains modes de réalisation, la concentration en dopant des couches de puits 114 peut être inférieure à la concentration en dopant des couches de barrière 116 pour réduire la vitesse des combinaisons non rayonnantes de paires de trous d'électron dans les couches de puits 114 par rapport à la vitesse des combinaisons non rayonnantes de paires de trous d'électron dans les couches de barrière 116. Dans d'autres modes de réalisation, la concentration en dopant des couches de barrière 116 peut être supérieure à la concentration en dopant des couches de puits 114. [0098] Tel qu'illustré sur la figure 1B, la barrière d'énergie prévue par la couche de blocage des électrons 108 peut découler de la différence de niveau d'énergie de la bande conductrice 128 se trouvant dans la couche de blocage des électrons 108 et dans la couche de revêtement 120 (ou dans toute autre couche jouxtant immédiatement la couche de blocage des électrons 108 sur le côté le plus proche de la région active 106). La hauteur de la barrière d'énergie peut être modifiée en modifiant la composition de la couche de blocage des électrons 108. Par exemple, tel qu'illustré sur la figure 1 B, le niveau d'énergie de conduction 130 (illustré sous la forme d'une ligne pleine) peut illustrer le niveau d'énergie de la bande conductrice pour une couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée de GaN (mis à part la présence de dopants). Le niveau d'énergie de la bande conductrice à l'intérieur de la couche de blocage des électrons peut être réduit par rapport à une couche de blocage des électrons GaN, tel qu'illustré par le niveau d'énergie de bande conductrice 132 (illustré sous la forme d'une ligne en pointillés) en formant une couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée d'IneGai_eN, où 0,01 Dans le mode de réalisation des figures 3A et 3B, la couche de libération de contrainte 302 est disposée directement entre la couche de base d'InnGai,N 112 et la couche d'écartement d' InspGal ..spN 118. [00107] La couche de libération de contrainte 302 peut comprendre un nitrure de Groupe III. À titre d'exemple non limitatif, la couche de libération de contrainte 302 peut 25 avoir une structure de super-réseau, tel qu'illustré dans le médaillon 304, comprenant une alternance de couches d'InsraGai_sraN 306, où 0,01 REVENDICATIONS1. Structure semi-conductrice, comprenant : une couche de base ; une région active disposée au-dessus de la couche de base, la région active comprenant une pluralité de couches d'InGaN comprenant au moins une couche de puits comprenant de l'In,GaiN, où 0,10 2. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couche de base comprend en outre un modèle de croissance, le modèle de croissance comprenant : un substrat de croissance ; et une couche de germination de GaN disposée sur le substrat de croissance, où un plan de croissance de la couche de germination de GaN comprend un plan polaire. 3. Structure semi-conductrice selon la revendication 2, dans laquelle le modèle de croissance comprend en outre une couche de nucléation de nitrure de Groupe III disposée entre le substrat de croissance et la couche de germination de GaN. 4. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couche de base comprend en outre une couche de base d'InnGai,N de type n, où 0,01 5. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couche de blocage des électrons est au moins sensiblement composée de GaN. 6. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couche de contact d'IncGai.cN de type p est au moins sensiblement composée de GaN. 7. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle une énergie de contrainte minimale requise de la structure semi-conductrice est d'environ 1800 (ua) ou moins. 8. Procédé de formation d'une structure semi-conductrice, comprenant : la mise à disposition d'une couche de base ; la croissance d'une pluralité de couches d'InGaN pour former une région active au- dessus de la couche de base, la croissance de la pluralité de couches d'InGaN comprenant la croissance d'au moins une couche de puits d'InGal_wN, où 0,10 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la mise à disposition de la couche de base comprend en outre la formation d'un modèle de croissance, la formation du modèle de croissance comprenant : la mise à disposition d'un substrat de croissance ; etla croissance d'une couche de germination de GaN au-dessus du substrat de croissance, où un plan de croissance de la couche de germination de GaN est un plan polaire. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la formation du modèle de croissance comprend en outre le dépôt d'une couche de nucléation de nitrure de Groupe III disposée entre le substrat de croissance et la couche de germination de GaN. 11. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la mise à disposition de la couche de base comprend en outre la croissance d'une couche de base d'InnGai,N de type n, où 0,01 12. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre la croissance de la couche de blocage des électrons afin qu'elle soit au moins sensiblement composée de GaN. 13. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre la croissance de la couche de contact d'IncGai_eN de type p afin qu'elle soit au moins sensiblement composée de GaN. 14. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre la formation de la structure semi-conductrice afin qu'elle présente une énergie de contrainte minimale requise d'environ 1800 (ua) ou moins.