Brevet FR3037711A1 (20161223)
REVENDICATIONS1. Procédé permettant d'obtenir au moins une couche semi-polaire (480) d'au moins un matériau comprenant du nitrure (N) et au moins l'un parmi le gallium (Ga), indium (In) et aluminium (AI) sur une surface supérieure d'un substrat cristallin (310), ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - obtenir, sur la surface supérieure du substrat cristallin (310), une pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tqui s'étendent principalement dans une première direction, chaque rainure (320, 410,\n<CLM>\1\tétant continue, chaque rainure (320, 410,\n<CLM>\1\tcomprenant au moins deux facettes inclinées opposées (330, 331), au moins l'une (330) desdites deux facettes opposées (330,\n<CLM>\1\tprésentant une orientation cristalline {111} ; - masquer la surface supérieure du substrat cristallin (310) de telle sorte que les facettes (331) opposées auxdites facettes (330) présentant une orientation cristalline {111} soient masquées et que lesdites facettes (330) présentant une orientation cristalline {111} ne soient pas masquées ; - croissance épitaxiale de ladite couche (480) ; caractérisé en ce que le procédé comprend également les étapes suivantes exécutées après l'étape d'obtention de la pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tet avant l'étape de croissance épitaxiale de ladite couche (480): - graver une pluralité de tranchées parallèles (450) qui s'étendent dans une seconde direction ayant subi une rotation par rapport à ladite première direction des rainures (320, 410, 420), en interrompant ainsi les rainures continues (320, 410,\n<CLM>\1\tde manière à former une matrice (335) de facettes individuelles (330') présentant chacune une orientation cristalline {111} ; les tranchées (450) et les rainures (320, 410,\n<CLM>\1\tprésentant chacune un fond (451), le fond (451) des tranchées (450) se trouvant à la même profondeur ou en dessous du fond (411,\n<CLM>\1\tdes rainures (320, 410, 420); et caractérisé en ce que, pendant ladite étape de croissance épitaxiale, ledit matériau (480) croît uniquement à partir desdites facettes individuelles (330') qui présentent une orientation cristalline {111} et qui forment ladite matrice (335).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel le rapport molaire V/III dudit matériau comprenant du nitrure (N) et au moins l'un parmi le gallium (Ga), l'Indium (In) et l'aluminium (AI) est compris entre 100 et 2000. 3037711 24\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel le rapport molaire V/III dudit matériau comprenant du nitrure (N) et au moins l'un parmi le gallium (Ga), l'Indium (In) et l'aluminium (AI) est compris entre 300 et 500 et de préférence entre 380 et\n<CLM>\1\t5\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape de masquage de la surface supérieure du substrat cristallin (310), de telle sorte que les facettes (331) opposées auxdites facettes (330) présentant une orientation cristalline {111} sont masquées et que lesdites facettes (330) présentant une orientation cristalline {111} ne sont pas masquées, comprend le dépôt d'une 10 couche de masquage (460) d'un matériau comprenant au moins l'un parmi : l'oxyde de silicium (SiO2), le nitrure de silicium (SiN), le nitrure de titane (TiN).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt d'une couche de masquage (460) est un dépôt angulaire exécuté de telle sorte que toute la surface supérieure du substrat cristallin (310) soit masquée, à 15 l'exception desdites facettes (330) qui présentent une orientation cristalline {111}.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau est un matériau à base de nitrure de gallium (GaN).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau à base de nitrure de gallium (GaN) est composé d'alliages 20 quelconques qui comprennent en outre de l'aluminium (AI) et de l'indium (In).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit matériau est l'un quelconque parmi : le nitrure de gallium (GaN), le nitrure d'indium (InN), le nitrure d'aluminium (AIN), le nitrure d'aluminium gallium (AIGaN), le nitrure d'indium gallium (InGaN), le nitrure d'aluminium gallium indium (AIGaInN), le 25 nitrure d'aluminium indium (AIInN).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque parmi les revendications précédentes, dans lequel les rainures sont des rainures complètes en forme de V (410), dans lesquelles les deux facettes inclinées opposées (330,\n<CLM>\1\tse rejoignent au fond de la rainure (410) et définissent ensemble le fond (411) de la rainure (410). 30\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les rainures (420) comprennent un fond plat (421) et dans lequel les deux facettes opposées (330,\n<CLM>\1\tse rejoignent au fond (421) de la rainure (420).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la longueur desdites facettes (330) présentant une orientation cristalline {111} est supérieure à 50 nm. 3037711 25\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites première et seconde directions définissent un angle (470) qui est supérieur à 40° et qui est de préférence compris entre 50° et 90°.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel ledit angle (470) 5 est compris entre 60° et 90°.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les tranchées (450) sont gravées perpendiculairement aux rainures initiales (320, 410, 420).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 10 lequel les tranchées (450) ont une profondeur (452) qui est égale ou supérieure à la profondeur des rainures (320, 410, 420).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les tranchées (450) ont des parois latérales verticales.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 15 lequel la pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tprésente un pas pl qui est compris entre 50 nm et 20 pm.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel le pas pl est compris entre 75 nm et 15 pm.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, 20 dans lequel la pluralité de tranchées parallèles (450) présentent un pas p2 qui est supérieur à pl* 0.8 et de préférence supérieur à pl* 0.9. 2.5 2.5\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel la pluralité de tranchées parallèles (450) présente un pas p2 qui est inférieur à 1,1*p1 et de préférence inférieur à pl. 25\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pendant l'étape de la croissance épitaxiale, la température du substrat (310) est maintenue entre 700 et 1300 °C et de préférence entre 900 et 1100 °C.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pendant l'étape de la croissance épitaxiale, la pression est maintenue entre 30 30 mbar et 1500 mbar et de préférence entre 50 mbar et 700 mbar.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tprésentent un pas p1, dans lequel la pluralité de tranchées parallèles (450) présentent un pas p2 qui est compris 3037711 26 entre 0,9*p1 et 1,1*p1 et dans lequel le petit angle (470) défini par lesdites première et seconde directions est supérieur à 40° et est de préférence supérieur à 60°.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat cristallin (310) est composé de silicium (Si) ou d'un matériau à base 5 de silicium.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite étape de croissance épitaxiale comprend : - une première croissance épitaxiale d'un matériau à base de nitrure d'aluminium (AIN) à partir desdites facettes individuelles (330') qui présentent une 10 orientation cristalline {111} et qui forment ladite matrice (335) ; - au moins une seconde croissance épitaxiale d'un matériau à base de nitrure de gallium (GaN) (480) à partir dudit matériau à base de nitrure d'aluminium (AIN) après croissance épitaxiale.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 15 lequel ladite étape de gravure d'une pluralité de tranchées parallèle est effectuée après l'étape d'obtention de la pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tet avant l'étape de masquage de la surface supérieure du substrat cristallin (310), de telle sorte que les facettes opposées auxdites facettes (330) présentant une orientation cristalline {111} soient masquées. 20\n<CLM>\1\tProcédé de fabrication d'au moins une diode électroluminescente (LED) configurée de manière à émettre au moins dans la plage du vert des longueurs d'ondes, comprenant le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes permettant d'obtenir une couche semi-polaire (480) d'au moins un matériau comprenant un nitrure (N) et au moins l'un parmi le gallium (Ga), l'Indium (In) 25 et l'aluminium (AI) sur une surface supérieure d'un substrat cristallin (310).\n<CLM>\1\tDispositif microélectronique comprenant un substrat cristallin (310) et une couche semi-polaire (480) d'au moins un matériau comprenant du nitrure (N) et au moins l'un parmi le gallium (Ga), l'Indium (In) et l'aluminium (AI) sur une surface supérieure dudit substrat cristallin (310), 30 - le substrat comprenant une pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tqui s'étendent dans une première direction, chaque rainure (320, 410,\n<CLM>\1\tcomprenant au moins deux facettes inclinées opposées (330,\n<CLM>\1\tformant chacune une bande continue qui s'étend dans ladite première direction, au moins l'une desdites deux facettes opposées (330) présentant une orientation cristalline {111} ; 3037711 27 caractérisé en ce que le substrat comprend également une pluralité de tranchées parallèles (450) qui s'étendent dans une seconde direction ayant subi une rotation par rapport à ladite première direction ; la combinaison de la pluralité des rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tet la 5 pluralité des tranchées parallèles (450) définit une matrice (335) de facettes individuelles (330') présentant une orientation cristalline {111} ; les tranchées (450) et les rainures (320, 410,\n<CLM>\1\tprésentant chacune un fond (411, 421, 451), le fond (451) des tranchées (450) se trouvant à la même profondeur ou en dessous du fond (411,\n<CLM>\1\tdes rainures (320, 410,\n<CLM>\1\t; 10 ledit matériau (480) étant en contact direct avec les facettes individuelles (330) présentant une orientation cristalline {111} ; le dispositif comprenant également une couche de masquage (460) disposée entre le substrat (310) et ledit matériau (480) et qui couvre l'intégralité de la surface supérieure du substrat (310) à l'exception des facettes individuelles (330') présentant 15 une orientation cristalline {111}.\n<CLM>\1\tDispositif microélectronique selon la revendication précédente, dans lequel la pluralité de rainures parallèles (320, 410,\n<CLM>\1\tprésentent un pas p1, dans lequel la pluralité de tranchées parallèles (450) présentent un pas p2 qui est compris entre 0,8*p1 et 1,2*p1 et dans lequel le petit angle (470) défini par lesdites première et 20 seconde directions est supérieur à 40°, et est de préférence supérieur à 60°.\n<CLM>\1\tDiodes électroluminescentes (LED) comprenant un dispositif microélectronique selon l'une quelconque des deux revendications précédentes.