INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’implantation proposée depuis la surface latérale du point mémoire permet également d’améliorer la propreté de l’interface entre le tronçon chalcogénure et la couche d’encapsulation, permettant d’éviter les effets parasites de dégénération de l’espèce chalcogénure au niveau de ladite interface, et d’améliorer l’adhérence entre le point mémoire et la couche d’encapsulation.
Grâce à l’inclinaison de l’implantation, le procédé permet le traitement de l’interface entre le point mémoire et la couche d’encapsulation sans modification du matériau chalcogénure, ce que ne permet pas une implantation verticale.
L’implantation proposée a également pour avantage de réduire le stress du tronçon chalcogénure amorphe au niveau de l’interface avec la couche d’encapsulation. Cela a pour bénéfice direct une relaxation des contraintes et donc une limitation de la quantité de défauts structuraux pouvant apparaître ainsi qu’une meilleure robustesse du dispositif. Cela a également un impact positif sur la durée de vie du dispositif, notamment en termes d’endurance.
Dans le cadre de la présente invention, le dopage de la couche chalcogénure est réalisé par implantation ionique sur une couche chalcogénure déjà formée. L’implantation ionique permet un meilleur contrôle de la localisation de l’espèce dopante dans la couche chalcogénure, et ce notamment pour des concentrations plus faibles que par co-pulvérisation.
De préférence, le masque de gravure 50 est retiré après la gravure de structuration, comme illustré par le passage de la à la .
Suite à la gravure de structuration, le point mémoire 200 est encapsulé par une couche d’encapsulation 300. La couche d’encapsulation 300 est au contact de la face supérieure 201 du point mémoire 200 et d’au moins une partie de sa surface latérale 203 s’étendant depuis la face supérieure 201. La couche d’encapsulation 300 est au contact de la face supérieure 201 et de la surface latérale 203 du point mémoire 200. De préférence, la couche d’encapsulation 300 recouvre l’intégralité de la surface latérale 203 du point mémoire 200.
La couche d’encapsulation 300 présente une épaisseur e 300 déposée de manière conforme sur la surface latérale 203 et la face supérieure 201 du point mémoire 200. L’épaisseur e 300 de la couche d’encapsulation 300 est avantageusement comprise entre 10 et 30 nm, elle peut être par exemple sensiblement égale à 20 nm.
Le procédé de fabrication selon l’invention du dispositif PCM 1 prévoit, après l’encapsulation du point mémoire 200, une étape, illustrée en , d’implantation d’une espèce dite dopante dans le point mémoire 200 au travers de la couche d’encapsulation 300. L’espèce dopante peut être choisie parmi le carbone, le fluor, l’azote, l’indium, l’arsenic, l’aluminium, le germanium, le silicium, le chlore ou encore le bore.
L’implantation ionique est par exemple réalisée dans la chambre de réaction d’un réacteur d’implantation, par exemple un implanteur ionique à faisceau d’ions.
L’implantation de l’espèce dopante est réalisée selon une direction d’implantation 10 repérée dans l’espace par un premier angle θ mesuré par rapport à la direction d’empilement Z et par un deuxième angle Φ mesuré par rapport à l’axe X, comme illustré sur les figures 5B et 5C respectivement.
Une particularité de l’invention réside en ce que la direction d’implantation 10 forme un angle dit d’implantation θ impl non nul avec la direction d’empilement Z. De préférence, l’angle d’implantation θ impl est supérieur ou égal à 20°, avantageusement supérieur ou égal à 40°. De cette façon, les espèces dopantes sont implantées dans le point mémoire 200 non seulement à partir de sa face supérieure 201 mais également à partir de sa surface latérale 203.
L’inclinaison par rapport à la verticale de la direction d’implantation 10 permet notamment de cibler l’interface entre le point mémoire 200 et la couche d’encapsulation 300 au niveau de la surface latérale 203 du point mémoire 200. Certaines solutions existantes mettant en œuvre un dopage de couches chalcogénures prévoient un dopage par co-pulvérisation de l’espèce chalcogénure et de l’élément dopant. Une telle co-pulvérisation ne permet cependant pas d’introduire l’élément dopant au niveau de l’interface entre le point mémoire 200 et la couche d’encapsulation 300.
L’angle Φ formé par la direction d’implantation 10 avec l’axe X est lui quelconque. On peut notamment envisager que cet angle varie au cours de l’étape d’implantation, ou bien que l’étape d’implantation soit réalisée pour plusieurs valeurs de Φ. Cela permet de mieux répartir l’implantation au sein du point mémoire 200. Cela peut notamment permettre de réaliser une implantation à partir de l’intégralité de la surface latérale 203 du point mémoire 200.
L’implantation permet le dopage en espèce dopante d’au moins une portion 125, dite portion dopée, s’étendant au moins dans le tronçon chalcogénure 120, depuis la face latérale 203. On définit la portion dopée 125 comme la région du point mémoire 200 présentant, après l’étape d’implantation, une concentration atomique en espèce dopante supérieure ou égale à 0,5%. De préférence, cette concentration atomique est comprise entre 0,5% et 5%. Le tronçon chalcogénure comprend également une portion 126, dite portion non dopée, s’étendant depuis la portion dopée 125 et jusqu’au centre du tronçon chalcogénure 120. La portion non dopée 126 présente une concentration en espèce dopante inférieure à la portion dopée 125, voire nulle.
La portion dopée 125 du tronçon chalcogénure 120 s’étend de préférence selon la direction d’empilement Z sur au moins 50%, et de manière avantageuse au moins 75%, de l’épaisseur e 120 du tronçon chalcogénure 120. Préférentiellement, la portion dopée 125 s’étend sur toute l’épaisseur e 120 du tronçon chalcogénure 120. Comme illustré en , la portion dopée 125 présente en projection selon toute direction du plan transversal XY une dimension radiale l125. La dimension radiale l125 est avantageusement supérieure ou égale à 2 nm, de préférence supérieure ou égale à 5 nm, sur toute la hauteur de la portion dopée 125. De préférence, la portion dopée 125 s’étend sur au moins 20% de l 200 . Par ailleurs, la dimension radiale l 125 est avantageusement inférieure ou égale à 20 nm, de préférence inférieure ou égale à 10 nm, sur toute la hauteur de la portion dopée 125. De préférence, la portion dopée 125 s’étend sur 80% ou moins de la dimension radiale l 200 du point mémoire 200.
Comme illustré en , l’implantation est typiquement configurée pour que la portion dopée 125 s’étende non seulement dans le tronçon chalcogénure 120 mais également dans l’électrode inférieure 110 et/ou l’électrode supérieure 130. La portion dopée 125 s’étend typiquement depuis la surface latérale 203 et la face supérieure 201. Avantageusement, elle s’étend selon la direction d’empilement Z sur au moins 50%, et de manière avantageuse au moins 75%, de la hauteur H 200 du point mémoire 200. Préférentiellement, la portion dopée 125 s’étend sur toute la hauteur H 200 du point mémoire 200.
Différents profils radiaux d’implantation peuvent être obtenus dans le tronçon chalcogénure 120 et plus généralement dans le point mémoire 200 grâce à un ajustement des paramètres d’implantation, notamment la dose et l’énergie d’implantation. Ces paramètres permettent notamment de contrôler la dimension radiale l125.
Selon un exemple, le profil de concentration de l’espèce dopante dans la portion dopée 125 est homogène dans le plan transversal XY sur toute sa dimension radiale l 125 . Un tel profil peut notamment être obtenu par une implantation à haute énergie, par exemple à 30 keV pour une implantation carbone. Selon un exemple alternatif, on peut prévoir que l’étape d’implantation ionique soit configurée pour former un profil de concentration de l’espèce dopante non uniforme dans le plan transversal. Pour cela, l’étape d’implantation ionique peut par exemple comprendre plusieurs implantations ioniques successives.
Le profil de dopage en espèce dopante peut être déterminé par plusieurs méthodes telles que la spectroscopie Raman ou la spectroscopie rayons X, notamment associée à la microscopie électronique en transmission (couramment appelée TEM, de l’anglais « Transmission Electron Microscopy »).
Un autre exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 4A à 4E.
De préférence, lorsqu’ils sont présents, le ou les corps gras ayant un point de fusion supérieur à 25°C et inférieur à 45°C, différent(s) des cires, sont choisis parmi les alcools gras solides, les esters solides d’acides gras et/ou d’alcools gras, les beurres, et leurs mélanges, plus préférentiellement parmi l’alcool cétylique, l’alcool stéarylique, l’alcool cétéarylique, l’alcool béhénylique, le stéarate de myristyle, le palmitate de myristyle, le palmitate de cétyle, le béhénate de béhényle, la trihydroxystearin, le beurre de karité et leurs mélanges.
Avantageusement, lorsqu’ils sont présents, la teneur totale du ou des corps gras ayant un point de fusion supérieur à 25°C et inférieur à 45°C, différent(s) des cires, va de 0,1 à 15% en poids, de préférence de 0,25à 5% en poids, par rapport au poids total de la composition.
De préférence, la composition selon l’invention comprend un ou plusieurs corps gras ayant un point de fusion inférieure à 25°C, et/ou un ou plusieurs corps gras ayant un point de fusion supérieur à 25°C et inférieur à 45°C, différents des cires.
De préférence, la teneur totale en corps gras (c’est-à-dire la teneur totale des cires, des corps gras ayant un point de fusion inférieur ou égal à 25°C éventuels et des corps gras ayant un point de fusion supérieur à 25°C et inférieur à 45°C éventuels) va de 0,5 à 25% en poids, plus préférentiellement de 0,5 à 20% en poids, par rapport au poids total de la composition.
ii) PHASE AQUEUSE La phase aqueuse ii) représente au moins 70% en poids, par rapport au poids total de la composition. De préférence, la phase aqueuse ii) représente avantageusement de 70 à 95% en poids, plus préférentiellement de 72 à 90%, plus préférentiellement de 75 à 85% en poids, par rapport au poids total de la composition.
La phase aqueuse ii) (aussi appelée phase hydrophile) de la composition selon l’invention comprend avantageusement de l'eau. De préférence, la teneur en eau est d’au moins 50% poids, plus préférentiellement au moins 60% poids, plus préférentiellement au moins 70% en poids, rapport au poids total de la composition.
L'eau utilisée peut être de l'eau déminéralisée stérile et/ou une eau florale telle que de l'eau de rose, de l'eau de bleuet, de l'eau de camomille ou de l'eau de tilleul, et/ou une eau thermale ou minérale naturelle, comme par exemple : l’eau de Vittel, les eaux du bassin de Vichy, l’eau d’Uriage, l’eau de la Roche Posay, l’eau de la Bourboule, l’eau d’Enghien-les-Bains, l’eau de Saint Gervais-les-Bains, l’eau de Néris-les-Bains, l’eau d’Allevar-les-Bains, l’eau de Digne, l’eau de Maizières, l’eau de Neyrac-les-Bains, l’eau de Lons-le-Saunier, les Eaux Bonnes, l’eau de Rochefort, l’eau de Saint Christau, l’eau des Fumades et l’eau de Tercis-les-bains, l’eau d’Avene. La phase aqueuse peut comprendre aussi de l'eau thermale reconstituée, c'est-à-dire une eau contenant des oligoéléments tels que zinc, cuivre, magnésium, etc., reconstituant les caractéristiques d'une eau thermale.
Les polyols La composition cosmétique selon l’invention peut éventuellement comprendre en outre un ou plusieurs polyols. De préférence, lorsqu’ils sont présents, le ou les polyols sont compris dans la phase aqueuse ii).
Le ou les polyols peuvent être choisis parmi la glycérine, le propane diol ; les glycols comme le pentylène glycol, le propylène glycol, le butylène glycol, l’isoprène glycol et les polyéthylène glycols tels que le PEG-8 ; le sorbitol ; les sucres tels que le glucose, le fructose, le maltose, le lactose, le sucrose ; et leurs mélanges.
De préférence, le ou les polyols sont présents dans la phase aqueuse ii) et sont miscibles à l'eau à la température ambiante (25 °C).
De préférence, le ou les polyols sont choisis parmi les polyols ayant notamment de 2 à 20 atomes de carbone, de préférence ayant de 2 à 10 atomes de carbone, et préférentiellement ayant de 2 à 6 atomes de carbones, tels que la glycérine, le propylène glycol, le butylène glycol, le pentylène glycol, l’hexylène glycol, le dipropylène glycol, le diéthylène glycol ; ou encore éventuellement les éthers de glycol (ayant notamment de 3 à 16 atomes de carbone) tels que les alkyl(C1-C4)éther de mono, di- ou tripropylène glycol, les alkyl(C1-C4)éthers de mono, di- ou triéthylène glycol ; et leurs mélanges.
De préférence, lorsqu’ils sont présents, la teneur totale du ou des polyols va de 0,05 à 5% en poids, plus préférentiellement de 0,1 à 3% en poids, plus préférentiellement encore de 0,1 à 1% en poids, par rapport au poids total de la composition.
Agents épaississants La composition cosmétique selon l’invention peut éventuellement comprendre un ou plusieurs agents épaississants. De préférence, lorsqu’ils sont présents, le ou les agents épaississants sont compris dans la phase aqueuse ii).
Ces agents épaississants sont différents des argiles.
L’agent ou les agents épaississants éventuels peuvent être choisi(s) parmi les agents épaississants minéraux ou organiques. L’épaississant peut être non ionique, cationique, anionique ou amphotère.
Parmi les agents épaississants utilisables dans la présente invention, on peut citer les polymères carboxyvinyliques comme les homopolymères d'acide acrylique réticulés (carbomer) tels que ceux vendus sous les dénominations Carbopol par la société Goodrich, les polyacrylates et les polyméthacrylates tels que les produits vendus sous les dénominations de Lubrajel ou Norgel par la société Guardian ou sous la dénomination Hispagel par la société Hispano Chimica; et les polyacrylamides tels que le produit vendu sous la dénomination Sepigel 305 par la société Seppic.
Les différentes déformabilités d1, d2, d3 des mésas se traduisent par le fait que les mésas M1, M2, M3 présentent alors différentes valeurs du paramètre de maille effectif, d’une catégorie de mésas à l’autre, au niveau de leur face supérieure, lors de la croissance des diodes. Le paramètre de maille effectif est le paramètre de maille, défini dans un plan principal XY (orthogonal à l’axe de croissance des couches), de la couche ou portion de couche considérée. Aussi, les diodes de catégories D1, D2 et D3, réalisées lors d’une même étape d’épitaxie à partir du substrat de croissance, présenteront des zones actives différentes en termes de proportion d’indium incorporé dans les puits quantiques, et seront donc adaptées à émettre ou détecter un rayonnement lumineux à différentes longueurs d’onde.
Le procédé de fabrication propose de réaliser tout d’abord des mésas M1, M2, M3 à base de GaN, comportant chacune une portion inférieure à base de GaN, une portion intercalaire dite de séparation à base d’InGaN, et une portion supérieure à base d’AlGaN. Puis, la portion supérieure à base d’AlGaN d’au moins les mésas M3, et éventuellement des mésas M2 également, sont supprimées par gravure, alors qu’elles sont conservées dans les mésas M1. Cette étape de suppression peut être, dans un premier mode de réalisation, effectuée par gravure photoélectrochimique de la portion intercalaire de séparation à base d’InGaN, ou, dans un deuxième mode de réalisation, effectuée par gravure sèche des portions supérieures à base d’AlGaN avec arrêt de gravure sur les portions intercalaires de séparation à base d’InGaN. Le procédé prévoit également de porosifier par porosification électrochimique les portions inférieures des seules mésas M1 et M3, alors qu’elles ne sont pas porosifiées dans les mésas M2.
Rappelons que la gravure photoélectrochimique est effectuée en plongeant le substrat de croissance dans un électrolyte liquide, et en éclairant les mésas par un faisceau lumineux d’excitation apte à être absorbé par les seules portions intercalaires de séparation. Le matériau de ces portions intercalaires est alors oxydé et dissous par l’électrolyte liquide. Une faible tension électrique V PECE peut être appliquée pour collecter les électrons photogénérés. Par ailleurs, rappelons également que la porosification électrochimique (porosification par anodisation électrochimique) est effectuée en plongeant également le substrat de croissance dans un électrolyte liquide. Une tension électrique d’une valeur V ECE plus élevée est appliquée, provoquant la porosification des portions de couches voulues. Dans le cadre de l’invention, la porosification électrochimique est non-photo-assistée.
Rappelons ici qu’une réaction de porosification électrochimique est une réaction sélective dans le sens où, pour une même tension électrique de valeur V ECE , un matériau semiconducteur cristallin à base de GaN sera porosifié si son niveau de dopage N D est supérieur ou égal à un niveau de dopage minimal N D,min (V ECE ) prédéfini. Dans le cas contraire, il ne sera pas porosifié et restera intègre (dense). A ce titre, le document EP3840016A1 illustre un exemple du domaine d’existence de la porosification électrochimique en fonction du niveau de dopage N D (ici en donneurs) du matériau cristallin à base de GaN et de la tension électrique V ECE appliquée.
On obtient ainsi un substrat de croissance, où : les mésas M2 présentent une déformabilité d2 minimale, dans la mesure où ils ne comportent pas de portions porosifiées. Le paramètre de maille effectif a M2 est celui d’une couche tampon conductrice à base de GaN sur laquelle les mésas reposent (moyennant une légère relaxation liée à la réalisation des mésas). De préférence, on aura donc : a M2 ≈ a GaN ; les mésas M1 présentent une déformabilité d1 supérieure à d2, dans la mesure où elles comportent une portion inférieure à base de GaN porosifiée et une portion supérieure à base d’AlGaN non porosifié. Celle-ci contraint alors les mésas M1 en compression, et conduit à un paramètre de maille effectif a M1 , lors de la réalisation des diodes, inférieur à celui des mésas M2 : a M1 M2 ; les mésas M3 présentent également une déformabilité d3 supérieure à d2, dans la mesure où elles comportent une portion inférieure à base de GaN porosifiée. Les mésas M3 comportent également une portion de reprise d’épitaxie à base d’InGaN non porosifié, qui contraint alors les mésas M3 en tension, et conduit à un paramètre de maille effectif a M1 , lors de la réalisation des diodes, supérieur à celui des mésas M2 : a M3 > a M2 .
Les figures 1A à 1H illustrent des étapes d’un procédé de fabrication d’un substrat de croissance 20, puis d’une matrice de diodes, selon un premier mode de réalisation où l’étape de séparation des portions supérieures 24 à base d’AlGaN est effectuée par gravure photoélectrochimique. La matrice de diodes forme, dans cet exemple, un micro-écran à émission native RGB.
On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel orthogonal XYZ, où les axes X et Y forment un plan principal du substrat support 2 et où l’axe Z est orienté suivant l’épaisseur du substrat de croissance 20 en direction des mésas.
En référence à la , on réalise un empilement cristallin 10 à base de GaN reposant sur un substrat support 2. D’une manière générale, par « matériau à base de GaN », on entend que le matériau peut être du GaN ou peut être un composé ternaire ou quaternaire du GaN. Il peut ainsi être, d’une manière générale, de l’In x Al y Ga 1-x-y N où la proportion d’indium x peut être nulle et où la proportion d’aluminium y peut également être nulle. En revanche, « par matériau à base d’InGaN », on entend qu’il est en InGaN ou en InAlGaN, c’est-à-dire qu’il peut être réalisé en l’In x Al y Ga 1-x-y N où la proportion d’indium x est non nulle et où la proportion d’aluminium y peut être nulle. De même, « par matériau à base d’AlGaN », on entend qu’il est en AlGaN ou en InAlGaN, c’est-à-dire qu’il peut être réalisé en l’In x Al y Ga 1-x-y N où la proportion d’indium x peut être nulle et où la proportion d’aluminium y est non nulle.
Le substrat support 2 est réalisé ici en un matériau non porosifiable, de sorte qu’il reste non poreux (dense) lors de la porosification ultérieure des mésas M1 et M3. Il peut s’agir d’un matériau inerte à la réaction électrochimique de porosification, tel qu’un matériau isolant (saphir…) ou un matériau semiconducteur (SiC, Si…) non intentionnellement dopé (nid) ou faiblement dopé. Il peut également s’agir d’un matériau semiconducteur à base de GaN non intentionnellement dopé ou faiblement dopé pour ne pas être porosifiable à la tension de porosification V ECE . A titre d’exemple, la couche support peut être réalisée en saphir, en silicium, en SiC, en GaN autoportant (freestanding en anglais), entre autres. Elle présente une épaisseur par exemple comprise entre 200µm et 1.2mm environ. Des couches intermédiaires peuvent être présentes entre le substrat support 2 et la couche tampon conductrice 11, réalisées par exemple à base d’AlN. Ainsi, à titre d’exemples, on peut utiliser les empilements suivants : Si/AlN/AlGaN/GaN ; saphir/GaN nid ; SiC/AlN/AlGaN etc… Le substrat support 2 peut être absent si la couche tampon conductrice 11 présente une épaisseur suffisante pour assurer la tenue mécanique du substrat de croissance 20.
L’empilement cristallin 10 comporte une couche tampon conductrice 11, sur laquelle reposeront les mésas M1, M2, M3 et qui permettra d’appliquer un potentiel électrique aux portions inférieures 22 des mésas à partir d’une électrode de polarisation 3. Pour cela, la couche tampon conductrice 11 est réalisée en un matériau cristallin à base de GaN dopé (ici de type n) sur au moins une partie de son épaisseur, avec par exemple un niveau de dopage de 10 18 cm -3 . La couche tampon conductrice 11 est réalisée par épitaxie à partir du substrat support 2. Elle peut présenter une épaisseur comprise entre 1 et 10µm environ. Avec ce niveau de dopage, la couche tampon conductrice 11 n’est pas porosifiée lors de l’étape ultérieure de porosification électronique (à la tension électrique de l’ordre de 15V environ), et permet la circulation des porteurs de charge.
La couche inférieure 12 repose sur la couche tampon conductrice 11 et est en contact électrique avec elle (et ici en contact physique). Elle est destinée à former les portions inférieures 22 des mésas, dont seules les portions inférieures 22 des mésas M1 et M3 seront porosifiées. Elle est réalisée à base de GaN, et peut, d’une manière générale, être réalisée en In x Ga 1-x N avec une proportion d’indium x, positive ou nulle, inférieure à celle de la couche intercalaire de séparation 13 pour ne pas absorber le faisceau lumineux d’excitation lors de l’étape ultérieure de gravure photoélectrochimique. Elle est dopée suffisamment pour que les portions inférieures 22 des mésas M1 et M3 soient porosifiées lors de l’étape ultérieure de porosification électrochimique. Dans cet exemple, elle est réalisée en GaN dopé de type n avec un niveau de dopage de 6×10 18 cm -3 environ. Son épaisseur est de l’ordre de plusieurs centaines de nanomètres pour permettre une bonne relaxation des contraintes mécaniques des mésas M1 et M3, par exemple au moins égale à 500nm, et est ici égale à 1000nm environ.