Brevet FR3047840A1 (20170818)
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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tProcédé 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.\n<CLM>\1\tProcédé 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\n<CLM>\1\tDispositif 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.\n<CLM>\1\tDispositif 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.\n<CLM>\1\tDispositif 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\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une des revendications 11-13, dans lequel la structure (1) semiconductrice incorpore un laser ou un capteur optique à semiconducteur. 5\n<CLM>\1\tDispositif 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