Brevet FR3048002A1 (20170825)
REVENDICATIONS1. Procédé permettant d'obtenir au moins une couche semi-polaire (480) de nitrure obtenue à partir d'un matériau à base de gallium (Ga) et d'azote (N) sur une surface supérieure d'un substrat cristallin (300), le procédé 5 comprenant au moins les étapes suivantes: - graver une pluralité de rainures parallèles (320) à partir de la surface supérieure du substrat cristallin (300), chaque rainure (320) comprenant au moins deux facettes inclinées opposées (310, 311), au moins l'une (310) desdites deux facettes opposées (310,\n<CLM>\1\tprésentant une orientation 10 cristalline {111) ; - former un masque (331) au-dessus de la surface supérieure du substrat cristallin (300) de telle sorte que les facettes (311) opposées auxdites facettes (310) présentant une orientation cristalline {111} soient masquées et que lesdites facettes (310) présentant une orientation cristalline {111} ne soient 15 pas masquées ; - former ladite couche semi-polaire (350) de nitrure par croissance épitaxiale à partir desdites facettes (310) non masquées présentant une orientation cristalline {111}; caractérisé en ce que ladite étape de formation de ladite couche semi-polaire 20 (350) comprend au moins les étapes suivantes - au moins une première phase de croissance épitaxiale, réalisée à partir desdites facettes (310) non masquées présentant une orientation cristalline {111} de manière à former un germe (440) dans une pluralité au moins de rainures parallèles (320); 25 - interruption de la première phase de croissance épitaxiale lorsque ledit germe (440) présente une facette inclinée (442) présentant une orientation cristalline (0001) et une facette supérieure (441) présentant une orientation semi-polaire cristalline (1011); - une étape de traitement de surface comprenant une modification d'une 30 portion supérieure du germe (440) par mise en présence du germe (440) avec au moins un gaz comprenant du silicium (Si) de manière à former à la surface du germe (440) une portion modifiée (450) comprenant du silicium (Si); 3048002 22 - au moins une deuxième phase de croissance épitaxiale dudit matériau, réalisée à partir de ladite facette inclinée (442) présentant une orientation cristalline (0001), la deuxième phase de croissance épitaxiale étant poursuivie jusqu'à coalescence de germes (440) de rainures parallèles (320) adjacentes.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel au cours de la deuxième phase de croissance épitaxiale ladite couche semi-polaire (480) de nitrure (N) recouvre une partie au moins de la portion modifiée (450) comprenant du silicium.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion modifiée (450) comprenant du silicium est continue sur ladite facette supérieure (441) du germe (440). 15\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion modifiée (450) comprenant du silicium est absente ou discontinue sur la facette inclinée (442) présentant une orientation cristalline (0001). 20\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la teneur en silicium de la portion modifiée située au-dessus de la facette supérieure (441) présentant une orientation semi-polaire cristalline (1011) est comprise entre 3% et 20% en pourcentage atomique. 25\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite modification d'une portion supérieure du germe (440) comprend une exposition du germe (440) à un flux combiné de gaz comprenant du SiH4 et du NH3. 30 10\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel l'épaisseur de la portion modifiée (450) comprenant du silicium est contrôlée en régulant 3048002 23 au moins le rapport des débits de SiH4 et de NH3 et/ou en régulant la durée d'exposition.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel l'épaisseur de la portion modifiée (450) comprenant du silicium est contrôlée en régulant au moins l'un des paramètres suivants : débit, température et pression d'injection de l'au moins un gaz comprenant du silicium.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion modifiée (450) comprenant du silicium surmontant la facette supérieure (441) a une épaisseur strictement supérieure à une couche monoatomique et de préférence supérieure ou égale à seize couches monoatomiques.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion modifiée (450) comprenant du silicium surmontant la facette supérieure (441) a une épaisseur strictement supérieure à 0,3 nm et de préférence supérieure à 5 nm\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion modifiée (450) comprenant du silicium surmontant la facette inclinée (442) a une épaisseur inférieure ou égale à une seule couche monoatomique.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion modifiée (450) comprenant du silicium surmontant la facette inclinée (442) a une épaisseur égale ou inférieure à 0,3 nm 30 13.Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins la première phase de croissance épitaxiale et la 25 3048002 24 modification d'une portion supérieure du germe (440) sont effectuées dans le même réacteur.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel la modification d'une portion supérieure du germe (440) est effectuée par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 10 lequel ladite étape d'interruption est déclenchée au bout d'une durée prédéterminée.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première phase de croissance épitaxiale dudit matériau à partir 15 de la facette (310) présentant une orientation cristalline {111} est interrompue avant que le germe (440) ne remplisse ladite rainure.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel avant l'étape de croissance épitaxiale dudit matériau à partir des 20 facettes (310) présentant une orientation cristalline {111}, on forme une couche tampon (410) d'AIN sur les facettes (310) présentant une orientation cristalline {111}.\n<CLM>\1\tDispositif microélectronique comprenant au moins une couche semi- polaire (480) de nitrure de gallium (GaN), la couche semi-polaire (480) comprenant une portion plane (445) et une pluralité des portions pyramidales (446) s'étendant depuis la portion plane (445), caractérisé en ce qu'il comprend à l'intérieur de chaque portion pyramidale, une portion modifiée (450) comprenant du silicium.\n<CLM>\1\tDispositif microélectronique selon la revendication précédente, dans lequel ladite portion modifiée (450) comprenant du silicium présente au 3048002 25 moins une partie plane qui est parallèle à ladite portion plane (445), l'épaisseur de ladite partie plane de la portion modifiée (450) étant strictement supérieure à 0,3nm. 5\n<CLM>\1\tDiodes électroluminescentes (LED) comprenant un dispositif microélectronique selon l'une quelconque des deux revendications précédentes.