Brevet FR3047840A1 — publié le 20170818

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un empilement monolithique d'au moins une structure semi-conductrice présentant une ou plusieurs couches de AlxiGai-xiAs sur une couche électriquement isolante. ETAT DE LA TECHNIQUE Bénéficiant d'un demi-siècle de développement de la micro-électronique silicium (Si), le système silicium sur isolant (SOI en anglais) s'est désormais affirmé comme la référence pour la photonique intégrée. Il s'agit d'une technologie générique permettant une large gamme d'applications sur des gros volumes de dispositifs. Sa brique de base est constituée par un guide d'onde SOI, qui est fortement confinant du fait du saut d'indice très élevé entre le coeur en Si et le substrat en Si02. Les perspectives annoncées du système SOI sont une intégration monolithique avec la plateforme CMOS pour la partie électronique, et une intégration hybride avec la plateforme InP pour la partie lasers. La nécessité de cette hybridation est due au gap indirect Si, qui n'est pas un matériau laser, mais deux autres limitations affectent cet élément du IV groupe : il souffre d'absorption à deux photons (TPA) aux longueurs d'ondes télécoms (à cause de son gap de 1,1 eV), et il est dépourvu de non-linéarité d'ordre deux (à cause de sa symétrique cristalline). Pour dépasser ces limitations, une plateforme photonique intégrée AlGaAs sur isolant serait souhaitable, mais jusqu'à présent son développement est freiné d'une part par la complexité technologique de l'hybridation AlGaAs sur Si réalisée par wafer bonding et, d'autre part, par l'inefficacité du processus d'oxydation latérale sélective de couches épaisses d'AIGaAs en couches d'AlOx faisant office de substrat optique. En effet, alors que ce processus est bien maîtrisé pour l'oxydation de couches d'AlOx de quelques dizaines de nanomètres d'épaisseur dites couches minces, son application à l'oxydation de couches d'AlOx beaucoup plus épaisses, d'au moins quelques centaines de nanomètres d'épaisseur, nécessite une nouvelle stratégie, 3047840 2 pour éviter que les contraintes induites par la contraction de l'AIAs pendant l'oxydation donnent lieu à des défauts et à des pertes optiques, voire à la délamination des différentes couches, qui n'est pas connue avec succès à ce jour. 5 Dans les dernières années, les travaux de trois groupes de recherches particulièrement actifs sur la question, témoignent de l'intérêt vers les substrats optiques à faible indice pour la photonique non linéaire AlGaAs. Deux d'entre eux ont fabriqué et caractérisé des guides d'ondes comportant un coeur de GaAs sur une couche épaisse d'AlOx. 10 D'abord à Stanford, à travers la publication L. Scaccabarozzi, M. Fejer, Y. Huo, S. Fan, X. Yu et J. Harris, "Enhanced second-harmonic generation in AlGaAs/Alx0y tightly confining waveguides and resonant cavities", Optics Lett. 31, 3626 (2006), et ensuite à l'Université de Tokyo à travers la publication T. W. Kim, T. Matsushita, T. Kondo, "Phase-matched second-harmonic generation in thin rectangular high- 15 index-contrast AlGaAs waveguides", Appt Phys. Express 4, 082201 (2011), une solution au problème des défauts aux interfaces Al0x/GaAs a été cherchée en ralentissant la cinétique d'oxydation via la diminution du pourcentage d'aluminium (de 98% à 93%) dans les couches d'AIGaAs à oxyder. En 2013, le groupe japonais a annoncé la fabrication d'un autre guide Al0x/ 20 A10,5Ga0,5As, avec le substrat d'oxyde obtenu à partir d'Al0,8Gao,2As à travers la publication T. Matsushita, Y. Nakamura, S. Matsumoto, T. Onda, I. Shoji, and T. Kondo, "Fabrication of AlGaAs/Alox waveguides with inversion-stacked core structure for higher-order modal-phase matching devices", 2013 IEEE Conf. on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR), Kyoto, June 30 2013-July 4 25 2013. Mais là également ce qui a été privilégié c'est de ralentir la cinétique d'oxydation via la diminution du pourcentage d'aluminium (80%) dans les couches d'AIGaAs à oxyder. Aucune de ces publications ne permet d'obtenir des couches d'AlOx 30 épaisses ayant une épaisseur supérieure à plusieurs centaines de nanomètres avec des valeurs de pertes inférieures à 20 dB/cm. EXPOSE DE L'INVENTION 3047840 3 L'invention présente un procédé de fabrication d'au moins une structure semiconductrice présentant un empilement d'une ou plusieurs couches de AlxiGai-As, i étant un entier supérieur ou égal à 1, sur une couche d'AlOx électriquement 5 isolante, la couche d'AlOx ayant une épaisseur e suffisante pour confiner la lumière dans la structure semi-conductrice par réflexion totale interne et servir de substrat optique, le procédé comprenant les étapes suivantes : - dans une première étape (i), à partir d'un substrat de GaAs, croissance par 10 épitaxie: d'une couche semi-conductrice AlxGai-xAs avec une fraction molaire en aluminium x supérieure ou égale à 0.90, puis d'une ou plusieurs couches semiconductrices AlxiGai-As, de sorte à ce que la fraction molaire d'aluminium x de la couche semi-conductrice AlxGai-xAs diminue graduellement : suivant une épaisseur e1, vers le bas selon un premier gradient d'aluminium G1 15 jusqu'à environ la fraction molaire x=0 du substrat de GaAs, et suivant une épaisseur e2, vers le haut selon un deuxième gradient d'aluminium G2 jusqu'à environ la fraction molaire x=x1 d'une première couche semi-conductrice AlxiGai-xiAs de la structure semi-conductrice adjacente à la couche semiconductrice AlxGai-xAs ; 20 - dans une deuxième étape (ii), réalisation de la structure semi-conductrice AlxiGai-xiAs par lithographie et gravure, et suppression par lithographie et gravure de l'épaisseur el à gradient d'aluminium G1 de la couche semi-conductrice AlxGaixAs ; 25 - dans une troisième étape (iii), oxydation de la couche semi-conductrice AlxGaixAs pour obtenir la couche d'AlOx. La présente invention concerne aussi un dispositif obtenu par le procédé de 30 fabrication défini ci-avant, et comprenant un empilement monolithique avec : - une structure semi-conductrice ayant une ou plusieurs couches de AlxiGai-xiAs, i étant un entier supérieur ou égal à 1, sur une couche d'AlOx électriquement isolante, la couche d'AlOx ayant une épaisseur e suffisante pour confiner la lumière 3047840 4 dans la structure semi conductrice par réflexion totale interne, cette couche d'AlOx étant en appui sur un substrat GaAs ; - la couche d'AlOx présentant une épaisseur jusqu'à plusieurs micromètres; - une première transition d'oxydation graduelle entre le substrat GaAs et la 5 couche d'AlOx suivant une épaisseur e1; - une deuxième transition d'oxydation graduelle, suivant une épaisseur e2, entre la couche d'AlOx et une première couche semi-conductrice AlxiGai-xiAs adjacente à la couche d'AlOx. La première transition d'oxydation graduelle et la deuxième transition d'oxydation 10 graduelle correspondent au premier gradient d'aluminium G1 et au deuxième gradient G2 de la couche semi-conductrice AlxGai-xAs une fois cette couche oxydée. Ainsi l'invention permet une transition dite douce entre le substrat amorphe oxydé d'AlOx et la structure cristalline supérieure faite de couches de AlxiGai-As. 15 DESCRIPTION DES FIGURES D'autres objectifs, caractéristiques et avantages sortiront de la description 20 détaillée qui suit en référence aux dessins donnés à titre illustratif et non limitatif parmi lesquels : - les figures la à ld représentent un mode de réalisation possible par le procédé de l'invention ; - la figure 2a représente un laser réalisé par le procédé de l'invention; 25 - la figure 2b représente le confinement vertical du laser de la figure 2a (ligne continue) et le compare à celui d'un laser standard dépourvu de la couche d'AlOx (ligne pointillée) ; - la figure 3 représente une vue de dessus d'un micro résonateur à anneau et un guide d'onde couplé à l'anneau ; 30 - la figure 4a représente une vue en coupe du guide d'onde de la figure 2 (mais qui n'est pas à la même échelle) réalisé par un procédé de l'état de l'art , - la figure 4b représente l'intensité du mode du guide de la figure 4a ; 3047840 5 - la figure 4c représente le couplage critique entre l'anneau et le guide d'onde obtenu avec la structure de la figure 4a ; - la figure 5a représente une vue en coupe du guide d'onde de la figure 3 (mais qui n'est pas à la même échelle) réalisé par le procédé selon 5 l'invention ; - la figure 5b représente l'intensité du mode du guide de la figure 5a ; - la figure 5c représente le couplage critique entre l'anneau et le guide d'onde obtenu avec la structure de la figure 5a ; - les figures 6 représentent les conditions typiques de l'oxydation d'AlxGai- 10 xAs, comme décrit dans la publication 'J.H. Kim et al., Applied Physics Letters 69, 3357 (1996)'. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 L'invention est un procédé de construction d'une structure 1 constituée de l'empilement d'une ou plusieurs couches semi-conductrices d'arséniure de gallium-aluminium (AlxiGai-xiAs) sur une couche d'oxyde d'aluminium (A10x) de plusieurs micromètres d'épaisseur, le tout étant monolithique sur un wafer d'arséniure de 20 gallium (GaAs). A l'instar du système silicium sur isolant (SOI), le fort saut d'indice de réfraction entre la couche d'AlOx et l'empilement des couches d'AlxiGai-As assure le confinement de la lumière dans des micro/nano-guides ou des micro/nanorésonateurs optiques faiblement gravés. 25 Par rapport à la plateforme SOI, ladite structure 1 présente trois avantages majeurs, liés à des propriétés fondamentales de l'AIGaAs : i) l'absence d'absorption à deux photons aux longueurs d'onde des communications optiques et en particulier à 1,55 pm ; ii) la possibilité d'émission laser ; iii) une non linéarité optique d'ordre 30 deux. La spécificité de l'invention tient aux paramètres de fabrication, allant de la croissance épitaxiale d'une hétérostructure 1 jusqu'à son oxydation sélective. 3047840 6 Cette nouvelle technologie AIGaAs sur isolant ouvre la voie à une photonique non-linéaire sur puce semi-conductrice monolithique, pour des nombreuses applications télécoms et environnementales. 5 L'invention est un procédé de fabrication d'au moins une structure 1 semi- conductrice supérieure présentant un empilement d'une ou plusieurs couches 2 de AlxiGai-xi As, i étant un entier supérieur ou égal à 1, sur une couche 3b d'AlOx électriquement isolante, la couche 3b d'AlOx ayant une épaisseur e suffisante pour confiner la lumière dans la structure 1 semi conductrice par réflexion totale interne 10 et servir donc de substrat optique à la couche semi-conductrice. Plus précisément, le procédé comprend les étapes suivantes : - dans une première étape (i), à partir d'un substrat 4 de GaAs, croissance par 15 épitaxie : d'une couche semi-conductrice AlxGai-xAs avec une fraction molaire en aluminium x supérieure ou égale à 0.90, puis d'une ou plusieurs couches semiconductrices AlxiGai-As, de sorte à ce que la fraction molaire d'aluminium x de la couche semi-conductrice AlxGai-xAs diminue graduellement : suivant une épaisseur e1, vers le bas selon un gradient d'aluminium G1 20 jusqu'à la fraction molaire x=0 du substrat 4 de GaAs, et suivant une épaisseur e2, vers le haut selon un gradient d'aluminium G2 jusqu'à la fraction molaire x=x1 d'une première couche semi-conductrice AlxiGaixiAs de la structure 1 semi-conductrice adjacente à la couche 3b d'AlxGai-xAs ; 25 - dans une deuxième étape (ii), réalisation de la structure 1 semi-conductrice de couches 2 de AlxiGai-xiAs par lithographie et gravure, et suppression par lithographie et gravure de l'épaisseur el à gradient d'aluminium G1 de la couche semiconductrice AlxGai-xAs ; 30 - dans une troisième étape (iii), oxydation de la couche semi-conductrice AlxGai-xAs pour obtenir la couche 3b d'AlOx. 3047840 7 Avantageusement, la couche semi-conductrice 3a d'AlxGai-xAs peut avoir une épaisseur e de quelques centaines de nanomètres jusqu'à plusieurs micromètres. 5 Cette couche d'AlxGai-xAs, qui est dite épaisse par opposition aux couches dites minces qui font quelques dizaines de nanomètres, sert de substrat optique à la structure 1 semi-conductrice. De manière préférée, elle peut présenter une épaisseur supérieure à au 10 moins 200 nm. Elle peut présenter une épaisseur inférieure à 5 micromètres, ou à 10 micromètres. 15 Le gradient d'aluminium G1 peut être réalisé sur une épaisseur entre 80 et 100 nm pour permettre d'améliorer la tenue mécanique de la couche 3b d'AlOx obtenue par oxydation de la couche semi-conductrice 3a d'AlxGai-xAs. Le gradient d'aluminium G2 peut être réalisé sur une épaisseur entre 80 et 20 100 nm pour permettre d'améliorer la tenue mécanique de la couche 3b d'AlOx obtenue par oxydation de la couche 3a d'AlxGai-xAs et le confinement des ondes dans la structure 1 semi-conductrice de couches 2 d'AlxiGai-xi As. Ces gradients d'aluminium G1, G2 permettent d'éviter que les contraintes 25 induites par la contraction de l'AlxGai-xAs pendant l'oxydation donnent lieu à des défauts et à des pertes optiques, voire à la délamination des différentes couches. De façon avantageuse aussi, le gradient G2 atténue la diffusion des ondes à la surface de contact entre la première couche AlxiGai-As et la couche AlOx dont 30 les indices optiques sont différents. L'évolution progressive de l'indice optique lié à l'évolution de la teneur en aluminium jusqu'à la couche 3b d'AlOx suivant le gradient G2, permet un meilleur confinement de la lumière dans la structure 1 semiconductrice AlxiGai-xi As. 3047840 8 Par oxydation, une ou plusieurs couches d'AlOx peuvent aussi être réalisées dans la structure 1 semi-conductrice AlxiGai-As, par exemple pour exalter la biréfringence de forme et obtenir l'accord de phase dans le mélange non linéaire 5 entre modes guidés. xi est la fraction molaire d'aluminium de la couche 2 d'AlxiGai-xiAs et est compris entre 0 et 1, et pour xi=0 cette couche est GaAs, comme illustré sur la figure 2a. 10 Avantageusement, dans un mode de réalisation préféré, pour la couche semi-conductrice AlxGai-xAs, la fraction molaire x d'aluminium est égale à 0.98, permettant de conjuguer de façon optimale la vitesse d'oxydation et la tenue mécanique de ladite couche. 15 En effet, plus la fraction molaire en aluminium x est élevée et plus la cinétique d'oxydation est rapide. Pour x0,9, la fraction d'aluminium est dite élevée. Dans la structure 1 semi-conductrice AlxiGai-As, xi est inférieur à 0.8, sauf 20 pour des couches 2 d'AlxiGai-As que l'on souhaite oxyder et pour lesquelles xi0.9. Ici, sur l'exemple illustré sur les figures 1 a à 1d, il a été réalisé une structure apte à confiner verticalement la lumière, reposant sur une couche 3b d'AlOx ayant une teneur en aluminium de 0.98. 25 II est montré deux fronts d'oxydation avec les deux flèches en sens contraire sur la figure 1 c, qui viennent oxyder la couche 3a par deux côtés opposés. Il peut être réalisé sur un même substrat GaAs, un certain nombre de structure 1 s semi-conductrices AlxiGai-As de différentes formes ou pas, couplées 30 optiquement ou pas, reposant chacune sur cette couche 3b d'AlOx obtenue par le procédé selon l'invention. 3047840 9 Dans la première étape (i), toute couche semi-conductrice que l'on souhaite oxyder peut être réalisée par un réseau équivalent d'alliages binaires AIAs/GaAs. Avantageusement, la température d'oxydation est choisie entre 390°C et 5 430°C. La figure 6a représente la longueur d'oxydation comme une fonction de l'épaisseur AIAs à différents moments de l'oxydation à 400°C, montrant une forte dépendance de l'épaisseur AIAs pour des valeurs plus petites que 80nm. La fenêtre 10 correspondant à 120 minutes d'oxydation montre une épaisseur minimum d'une couche AIAs à oxyder d'un peu près 11nm. La figure 6c représente l'oxydation latérale humide de couches d'un micromètre d'épaisseur. Sur la figure 6a, la longueur d'oxydation en fonction du 15 temps d'oxydation indique la relation linéaire entre ces deux grandeurs. Sur la figure 6b, la vitesse d'oxydation en fonction de la composition d'aluminium montre un grand degré de sélectivité dans l'oxydation. La couche semi-conductrice AlxGai-xAs est protégée sous vide de l'oxydation 20 de l'air ambiant, entre la deuxième étape (ii) et la troisième étape (iii). L'oxydation a lieu après une durée d'exposition à l'air inférieure à une heure après la deuxième étape (ii). 25 L'invention concerne aussi un dispositif obtenu par le procédé de fabrication ci-avant, et comprenant un empilement monolithique avec : - une structure 1 semi-conductrice ayant une ou plusieurs couches 2 de AlxiGai-As, i étant un entier supérieur ou égal à 1 sur une couche 3b d'AlOx électriquement isolante, la couche 3b d'AlOx ayant une épaisseur e suffisante pour confiner la 30 lumière dans la structure 1 semi conductrice par réflexion totale interne, cette couche 3b d'AlOx étant en appui sur un substrat GaAs ; - la couche 3b d'AlOx présentant une épaisseur jusqu'à plusieurs micromètres ; 3047840 10 - une transition d'oxydation graduelle entre le substrat GaAs et la couche 3b d'AlOx suivant une épaisseur e1; - une transition d'oxydation graduelle suivant une épaisseur e2, entre la couche AlOx et une première couche semi-conductrice AlxiGai-xiAs adjacente à la couche 5 3b d'AlOx. La structure 1 semi-conductrice peut être une micro- ou nano-structure optique active ou passive, tel un guide d'onde, un résonateur, une antenne diélectrique, ou une combinaison d'une ou plusieurs de chacune de ces structures, 10 éventuellement incorporant un laser ou un capteur optique à semiconducteur. Par exemple, la structure 1 semi-conductrice a la forme d'une ou de plusieurs antennes diélectriques qui rayonnent avec un signal de second harmonique, de hauteur et de largeur inférieures à la longueur d'onde de la pompe (1,55 pm), 15 comme illustré sur la figure 1 b. Le laser à cascade quantique illustré sur la figure 2a est aussi réalisé par le procédé selon l'invention. Il est observé que le champ électrique est confiné dans la région active comme 20 l'illustre le graphique de la figure 2b, donc par une couche métallique en haut et par une couche de GaAs fortement dopé n en bas. La présence d'une couche 3b d'AlOx en dessous de cette couche fortement dopée permet à cette dernière de confiner le mode laser de façon comparable au 25 cas d'un laser « double métal », mais sans passer par une étape de wafer bonding. Il a été également représenté dans la figure 2b le confinement vertical pour un dispositif de l'état de l'art et un dispositif réalisé par le procédé selon l'invention. 30 II est aussi montré sur la figure 4a, que dans un guide d'onde monolithique classique sans substrat d'oxyde, une couche semi-conductrice (AlsoGa2oAs) d'épaisseur (hauteur) supérieure ou égale à 2 ilm est nécessaire pour confiner un mode à une longueur d'onde de 1,55 pm dans le coeur de Al1sGa82As. Dans un 304 7 840 11 microsystème photonique constitué d'un guide d'onde et d'un micro-anneau, les conditions optimales de couplage (le flux de puissance de droite 11 a correspondant au flux de puissance de gauche 11b) imposent un écart ou gap guide-anneau de 60 nm pour une longueur d'onde de 1,55 pm, soit un rapport hauteur de gravure 5 (hEtch)/gap de l'ordre de 40. De telles contraintes sont aujourd'hui très fortes pour les techniques de gravure (lithographie, faisceau d'électron). Au contraire avec le dispositif selon l'invention et comme illustré sur la figure 5c, l'écart ou gap entre le guide d'ondes et l'anneau peut être plus grand et le rapport 10 hEtch / gap égal environ à 4. EXEMPLE DE REALISATION 15 La première étape consiste en l'épitaxie par jets moléculaires d'une couche de 400 nm de Alo.l8Gao.82As au-dessus d'un substrat riche en aluminium, qu'on viendra oxyder ultérieurement, sur un wafer de GaAs [100] non-intentionnellement dopé GaAs. Afin d'améliorer l'adhésion finale entre le substrat d'AlOx et les milieux cristallins adjacents, ce substrat consiste d'une couche d'environ 1 pm 20 d'Al0.98Gao.02As placée entre deux régions de transitions ayant chacune une épaisseur de 90 nm, dont la fraction molaire d'Al diminue graduellement jusqu'à la fraction molaire d'Al des couches cristallines adjacentes. Ce choix, motivé par le fait que la cinétique d'oxydation varie de façon très sensible proportionnellement à la fraction molaire d'Al, est essentiel pour la réussite du procédé de fabrication. 25 Afin de réaliser le démonstrateur choisi à titre d'exemple, c'est-à-dire une matrice de nano-cylindres AlGaAs sur substrat d'AlOx, il a été dessiné par lithographie électronique des cercles avec des rayons allant de 180 nm à 220 nm, uniformément espacés de 3 pm. Après le délaquage de la résine non exposée, l'échantillon a été soumis à 30 une gravure sèche non sélective. La profondeur de gravure définit les nano- cylindres et révèle le substrat en Alo.98Gao.o2As (voir les figures 1). 3047840 12 Après la gravure sèche l'échantillon est placé en acétone pour le délaquage de la résine, après quoi il est nettoyé, séché et placé rapidement dans l'enceinte à vide du four d'oxydation. L'oxydation se déroule à 390°C pendant 30 minutes. 5 Une démonstration d'un nano-émetteur de second harmonique a été réalisée en focalisant un faisceau de pompe infrarouge sur un de ces nano-cylindres (hauteur de 400 nm, rayon de 200 nm). Celui-ci rayonne un signal de second harmonique dans le visible, lorsque la longueur d'onde de la pompe est balayée 10 autour de la résonance à 1200 nm (le faisceau de pompe est en incidence normale sur l'échantillon et le signal de second harmonique est collecté en réflexion). Au-delà de cette première démonstration de nano-antenne optique bifréquence sur puce semiconductrice, il a été réalisé et testé des guides d'ondes 15 AlGaAs/A10x monolithiques basés sur le même procédé, pour établir un benchmark par rapport à ce qu'on trouve en littérature. Il a été mesuré des pertes optiques de 6dB/cm à 1,55 pm sur les tout premiers échantillons, pour des largeurs de guide de 3pm. 20 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'au moins une structure (1) semi-conductrice présentant un empilement d'une ou de plusieurs couches (2) d'Arséniure de Gallium-Aluminium i étant un entier supérieur ou égal à 1, sur une couche (3b) d'Oxyde d'Aluminium AlOx isolante qui a une épaisseur e suffisante pour confiner la lumière dans la structure (1) semi conductrice par réflexion totale interne et qui sert de substrat optique à la structure (1) semiconductrice, le procédé comprenant les étapes suivantes : - dans une première étape (i), à partir d'un substrat (4) de GaAs, croissance par épitaxie : d'une couche semi-conductrice AlxGai-xAs avec une fraction molaire en aluminium x supérieure ou égale à 0.90, puis d'une ou plusieurs couches (2) semi- conductrices AlxiGai-As, de sorte à ce que la fraction molaire d'aluminium x de la couche semi-conductrice (3a) d'AlxGai-xAs diminue graduellement : suivant une épaisseur e1, vers le bas selon un premier gradient d'aluminium (G1) jusqu'à la fraction molaire x=0 du substrat (4) de GaAs, et suivant une épaisseur e2, vers le haut selon un deuxième gradient d'aluminium (G2) jusqu'à la fraction molaire x=x1 d'une première couche semiconductrice AlxiGai-xiAs de la structure 1 semi-conductrice adjacente à la couche semi-conductrice AlxGai-xAs (3a) ; - dans une deuxième étape (ii), réalisation de la structure (1) semi-conductrice de couches (2) d'AlxiGai-As par lithographie et gravure, et suppression par lithographie et gravure de l'épaisseur el à gradient d'aluminium G1 de la couche semi-conductrice d'AlxGai-xAs (3a); - dans une troisième étape (iii), oxydation de la couche semi-conductrice (3a) d'AlxGai-xAs pour obtenir la couche (3b) d'Al0x. 3047840 14 2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche semi-conductrice AlxGai-xAs a une épaisseur e jusqu'à plusieurs micromètres. 5 3. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier gradient d'aluminium (G1) est réalisé sur une épaisseur entre 80 et 100 nm pour permettre d'améliorer la tenue mécanique de la couche semiconductrice (3a) d'AlxGai-xAs. 10 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième gradient d'aluminium (G2) est réalisé sur une épaisseur entre 80 et 100 nm pour permettre d'améliorer la tenue mécanique de la couche semiconductrice (3) d'AlxGai-xAs et le confinement des ondes dans la structure (1) semiconductrice AlxiGai-xi As. 15 5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que après l'oxydation une ou plusieurs couches d'AlOx sont présentes également dans la structure (1) semi-conductrice. 20 6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour la couche semi-conductrice (3a) d'AlxGai-xAs, la fraction molaire est de x = 0.98, permettant de maximiser simultanément la cinétique d'oxydation et la tenue mécanique de ladite couche. 25 7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la structure (1) semi-conductrice de couches (2) d'AlxiGai-As, xi est inférieur à 0.8, sauf pour des couches AlxiGai-As que l'on souhaite oxyder et pour lesquelles xi est supérieur à 0.90. 30 8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la première étape (i), toute couche semi-conductrice que l'on souhaite oxyder est réalisée par un réseau équivalent d'alliages binaires AlAs/GaAs. 3047840 15 9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure (1) semi-conductrice est une micro- ou nano-structure optique active ou passive, tel un guide d'onde, un résonateur, une antenne diélectrique, ou 5 une combinaison d'une ou plusieurs de chacune de ces structures, éventuellement incorporant un laser ou un capteur optique à semiconducteur. 10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température d'oxydation est choisie entre 390°C et 430°C. 10 11. Dispositif obtenu par le procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes 1-10, et comprenant un empilement monolithique avec : - une structure (1) semi-conductrice ayant une ou plusieurs couches (2) d'Arséniure de Gallium-Aluminium i étant un entier supérieur ou égal à 1 sur une 15 couche d'Oxyde d'Aluminium AlOx isolante (3b), la couche (3b) d'AlOx ayant une épaisseur e suffisante pour confiner la lumière dans la structure (1) semi conductrice par réflexion totale interne, servant de substrat optique à la structure (1) semi-conductrice et étant en appui sur un substrat (4) de GaAs ; 20 - la couche (3b) d'AlOx présentant une épaisseur jusqu'à plusieurs micromètres ; - une première transition d'oxydation graduelle entre le substrat (4) de GaAs et la couche (3b) d'AlOx suivant une épaisseur e1; - une deuxième transition d'oxydation graduelle suivant une épaisseur e2, entre la couche (3b) d'AlOx et une première couche semi-conductrice (2) AlxiGai-xiAs 25 adjacente à la couche (3b) d'AlOx. 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la structure (1) semi-conductrice est une micro/nano structure optique active ou passive, tel un guide d'onde, un résonateur, une antenne diélectrique, ou une combinaison d'un ou de plusieurs de 30 chacune de ces structures. 13. Dispositif selon l'une des revendications 11-12, dans lequel la structure (1) semiconductrice présente également une ou plusieurs couches d'AlOx après l'oxydation. 3047840 16 14. Dispositif selon l'une des revendications 11-13, dans lequel la structure (1) semiconductrice incorpore un laser ou un capteur optique à semiconducteur. 5 15. Dispositif selon l'une des revendications 11-14, dans lequel la structure (1) semi- conductrice a la forme d'une ou de plusieurs antennes diélectriques qui rayonnent avec un signal de second harmonique. 10