FR2550008A1 - Procede de croissance epitaxiale a selectivite spatiale utilisant des faisceaux ioniques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA TECHNOLOGIE DES SEMI-CONDUCTEURS. UN APPAREIL D'EPITAXIE CONFORME A L'INVENTION COMPREND AU MOINS UNE SOURCE 1030 PRODUISANT UN FAISCEAU D'IONS D'UN ELEMENT DU GROUPE III, DES MOYENS 1040 DESTINES A DEVIER LE FAISCEAU D'IONS POUR QU'IL BALAYE UNE ZONE SELECTIONNEE D'UN SUBSTRAT 1010 ET AU MOINS UNE CELLULE D'EVAPORATION 1020 POUR UN ELEMENT DU GROUPE V. LA SOURCE DU FAISCEAU D'IONS 1030 COMPREND EGALEMENT DES MOYENS POUR ACCELERER LES PARTICULES EMISES. LA COMBINAISON DU FAISCEAU D'IONS QUI EST DIRIGE VERS UNE ZONE SELECTIONNEE DU SUBSTRAT ET DU FAISCEAU THERMIQUE QUI EST DIRIGE VERS L'ENSEMBLE DU SUBSTRAT PERMET DE REALISER UNE CROISSANCE EPITAXIALE D'UN SEMI-CONDUCTEUR COMPOSE PRESENTANT UNE SELECTIVITE SPATIALE. APPLICATION AUX DISPOSITIFS D'OPTIQUE INTEGREE.

Description

255 C 00 l I La présente invention concerne de façon générale les procédés

de croissance épitaxiale, et elle porte plus particulièrement sur de tels procédés qui forment des structures épitaxiales sur des zones sélectionnées en utilisant des faisceaux d'ions, ainsi que sur les structures formées par de tels procédés. La technologie moderne des semiconducteurs repose sur des procédés permettant de faire croître un grand nombre de couches de semiconducteur de haute qualité, par exemple sur un 10 substrat ou d'autres couches épitaxiales Les couches doivent avoir un petit nombre d'impuretés et de pièges de porteurs résiduels, c'est-à-dire non désirés, ainsi qu'un petit nombre d'imperfections de structure Plusieurs procédés ont donc été

développés pour la croissance de telles couches épitaxiales.

Les couches peuvent consister en semiconducteurs élémentaires,

comme le silicium ou le germanium, ou en semiconducteurs composés, comme des semiconducteurs binaires, ternaires ou quaternaires du Groupe III-V ou du Groupe II-VI.

Pour la croissance de matières semiconductrices com20 posées du Groupe III-V, le premier procédé développé et amené

à un niveau de perfection élevé a été l'épitaxie en phase liquide Bien que ce procédé soit maintenant bien développé et parfaitement approprié pour la fabrication de nombreux types de couches épitaxiales et de dispositifs comprenant au moins 25 une couche de ce type, il n'est pas dépourvu de limitations.

Par exemple, l'épitaxie en phase liquide exige qu'un substrat soit déplacé d'un bain en fusion vers un autre, etc, la croissance épitaxiale se produisant de façon caractéristique dans chaque bain en fusion Les bains en fusion ont de façon ca30 ractéristique des compositions différentes, et il faut donc de façon générale prendre des précautions pour éviter un transport non désiré de constituants d'un bain en fusion vers un autre Bien qu'on puisse surmonter ces limitations en apportant une grande attention à la conception et à la mise en 35 oeuvre des appareils, d'autres limitations apparaissent plus

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fondamentales et difficiles à surmonter Par exemple, la fabrication de couches ultra-minces, ayant par exemple une épaisseur inférieure à 20 nm, est habituellement difficile, sinon impossible, avec cette technique Il est même difficile 5 de faire croître de façon reproductible des couches uniformes très minces, d'une épaisseur inférieure à 100 nm Il est en outre également difficile de fabriquer des frontières entre couches présentant des variations de composition ou de dopage

très abruptes, c'est-à-dire des variations en échelon.

Du fait de ces limitations et d'autres, ainsi que pour d'autres raisons, on a développé des techniques supplémentaires pour la croissance de matières consistant en semiconducteurs composés du Groupe III-V La plus prometteuse de ces techniques supplémentaires apparalt aujourd'hui être l'épitaxie par jet moléculaire Ce procédé est décrit en détail dans le brevet des E U A N O 3 615 931 Dans l'épitaxie par jet moléculaire, on chauffe des fours à effusion contenant les matières désirées du Groupe III et du Groupe V à une température suffisante pour volatiliser les matières, et les jets 20 résultant évaporés de façon thermique sont dirigés vers le substrat sur lequel on désire que la croissance épitaxiale ait lieu On maintient le substrat à une température qui est suffisamment élevée pour qu'une diffusion de surface et une croissance épitaxiale se produisent, mais qui est suffisamment 25 basse pour que les matières aient une probabilité raisonnable d'adhérer à la surface Les jets ont une distribution d'intensité en cosinus carré, et lorsqu'on adjoint au procédé de base d'autres techniques, telles que la rotation du substrat, il devient possible de faire croître des couches épitaxiales ayant une composition extrêmement uniforme, sur des substrats de grand diamètre L'épitaxie par jet moléculaire permet en outre de fabriquer par exemple des couches épitaxiales extrêmement minces, et même en fait monomoléculaires, ainsi que

des frontières ayant des variations de composition et de dopage 35 très abruptes.

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Les jets ou faisceaux utilisés en épitaxie par jet moléculaire sont généralement électriquement neutres On a cependant utilisé des faisceaux de particules chargées non thermiques, c'est-à-dire des ions, dans au moins plusieurs techniques de croissance épitaxiale de semiconducteurs L'utilisation d'ions non thermiques offre, au moins théoriquement, la possibilité d'utiliser des températures de substrat inférieures pendant la croissance, du fait que l'énergie cinétique des particules déposées renforce la diffusion de surface. 10 La préparation de couches minces de In Sb par une technique d'épitaxie par faisceaux ioniques est décrite dans le Journal of the Vacuum Society of Japan, 20, pages 241-246, juillet 1977 Dans cette technique, on ionise à la fois des particules de In et des particules de Sb On accélère les ions par une tension constante élevée, de 1000 volts ou plus, appliquée au substrat Il a apparamment été démontré qu'il était possible de réaliser une croissance uniforme sur une certaine zone, dans des tolérances non spécifiées Cependant, dans le but de définir la composition, cette technique utilise une évapo20 ration flash, c'est-à-dire que la composition de la couche déposée est définie par évaporation flash jusqu'à l'épuisement de charges de In et de Sb pesées à l'avance Le pesage à l'avance est nécessaire du fait que les particules de In comme celles de Sb sont chargées et ont donc des coefficients d'adhé25 rence élevés sur la surface du substrat La couche déposée peut donc ne pas avoir des caractéristiques stoechiométriques parfaites, du fait que In ou Sb peut être incorporé en excès dans

la couche.

La croissance épitaxiale de silicium sur des subs30 trats de germanium Ge( 100), ou de silicium, Si( 100) ou Si( 111), en utilisant l'épitaxie par faisceaux ioniques, est décrite dans la revue Applied Physics Letters, 41, pages

167-169, 15 juillet 1982 Le procédé décrit utilise des ions silicium ayant des énergies comprises entre 50 et 100 ev, et 35 il réalise une croissance épitaxiale de silicium à des tempé-

ratures de substrats comprises entre 300 et 900 K Le faisceau de silicium est formé par évaporation thermique de silicium à partir d'un four à effusion, et une tension de décharge de 60 volts accélère les particules provenant du plasma Il est in5 diqué que ce procédé permet de faire croître des couches de

silicium minces et de haute qualité Ce procédé ne permet cependant la croissance que de semiconducteurs élémentaires.

Comme il est évident d'après l'exposé précédent, l'épitaxie par jet moléculaire n'est pas de façon générale une 10 technique de croissance à sélectivité spatiale, du fait que les jets moléculaires tombent sur l'ensemble du substrat cristallin, c'est-à-dire que les jets couvrent toute la surface du substrat On a développé-des techniques qui modifient la technique d'épitaxie par jet moléculaire de base décrite dans le 15 brevet des E U A 3 615 931, pour permettre une croissance présentant une sélectivité spatiale Ces techniques nécessitent cependant des opérations, comme par exemple une préparation appropriée du substrat, qui augmentent la complexité du traitement On se référera par exemple à ce titre au brevet des E U A no 3 982 092 Le procédé décrit dans le brevet des E.U A n 3 982 092 prépare des dispositifs isolés à structure plane en formant une couche isolante amorphe sur un substrat du Groupe III-V, et en enlevant des parties sélectionnées-de la couche pour mettre à nu la matière cristalline sous-jacente, 25 donnant ainsi un substrat dans lequel est défini un motif Ces opérations sont accomplies à l'extérieur de la chambre de croissance par épitaxie par jet moléculaire Le substrat portant maintenant un motif est introduit dans la chambre de croissance par épitaxie par jet moléculaire pour le dépôt de 30 matière par épitaxie par jet moléculaire La croissance d'une

matière monocristalline n'a lieu que sur les parties à nu du substrat On connaît d'autres techniques de croissance à sélectivité spatiale, comme par exemple la masquage mécanique.

On a utilisé des faisceaux d'ions dans des buts au35 tres que des processus de croissance épitaxiale Par exemple, 255 C Oc S la revue Applied Physics Letters, 40, pages 686-688, 15 avril 1982 décrit l'utilisation d'un faisceau d'ions à haute énergie dans la fabrication de silicium On dépose initialement du silicium amorphe On dirige ensuite sur la couche de sili5 cium amorphe un faisceau d'ions arsenic de haute énergie, d'environ 2,5 Me V L'échauffement résultant produit la recristallisation du silicium amorphe avec les atomes d'impureté consistant en arsenic provenant du faisceau d'ions placés dans des sites de substitution à l'intérieur du réseau cristallin. 10 Conformément à l'invention, on peut obtenir une croissance épitaxiale à sélectivité spatiale en utilisant l'épitaxie par faisceau ionique, en balayant avec un premier faisceau constitué par des particules du Groupe III des zones sélectionnées d'une plus grande zone, et en dirigeant sur l'ensemble de cette plus grande zone un second faisceau thermique formé par des particules du Groupe V Le premier faisceau est formé par des particules qui sont ionisées pendant une partie du temps de transit entre la source et le substrat, pendant laquelle le faisceau peut être dévié vers les zones 20 désirées du substrat Le second faisceau peut être neutre, comme un faisceau produit par évaporation thermique classique, ou bien il peut être ionisé La vitesse de croissance est déterminée par la concentration de particules du Groupe III sur la surface du substrat, et on obtient ainsi une croissance à 25 sélectivité spatiale Le faisceau de particules du Groupe III peut être constitué par des particules d'aluminium, de gallium ou d'indium, et le faisceau du Groupe V peut être constitué par des particules du Groupe V, comme l'arsenic, le phosphore ou l'antirnine Si on le désire, le premier faisceau consis30 tant en particules du Groupe III peut être neutralisé après que les particules ont atteint l'énergie désirée et que le faisceau a été dévié dans la direction désirée Dans un autre mode de réalisation, on applique sur toute la surface du substrat un second faisceau de particules du Groupe III et 35 des épitaxies par faisceau moléculaire et ionique ont lieu 0008 simultanément sur différentes zones du substrat Dans encore un autre mode de réalisation, un ensemble de faisceaux d'ions tombent simultanément sur le substrat, dans la même zone du substrat ou dans des zones différentes On peut de plus utili5 ser l'épitaxie par faisceau ionique conformément à l'invention pour faire croître des matières composées dans lesquelles un ou plusieurs des éléments constitutifs ont un coefficient d'adhérence notablement inférieur à ceux des autres éléments

constitutifs, à la température de croissance.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation, et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un appareil qui convient à la mise en oeuvre de l'invention; et 15 Les figures 2 à 8 représentent des exemples de dispositifs qu'on peut commodément fabriquer conformément à l'invention. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés

sur les figures ne sont pas dessinés à l'échelle.

La figure I représente schématiquement un appareil qui convient pour la mise en oeuvre de l'invention L'appareil comprend au moins une source de faisceau d'ions pour un élément du Groupe III, portant la référence 1030, des moyens 1040 destinés à soumettre à un balayage le faisceau d'ions prove25 nant de la source 1030, et au moins un four à effusion pour un élément du Groupe V, portant la référence 1020 La source 1030 comprend en outre des moyens pour accélérer les particules, par exemple un canon accélérateur Ces éléments sont enfermés dans une chambre 1000 dans laquelle on peut faire le vide au moyen 30 d'une pompe 1050, pour obtenir un vide poussé, c'est-à-dire un vide d'au moins 133,322 x 10-6 Pa et de préférence d'au moins 133,322 x 10-9 Pa Les faisceaux de particules provenant du four et de la source d'ions sont indiqués schématiquement par

les flèches et sont dirigés vers le substrat 1010 qui se trou35 ve à l'intérieur de la chambre 1000.

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La source de faisceau d'ions et les moyens de balayage du faisceau d'ions qui sont utilisés sont bien connus de l'homme de l'art et peuvent être similaires à ceux décrits par exemple dans la revue Applied Physics Letters, 34, pages 3105 312, 1979 La source de faisceau d'ions est chargée avec un élément du Groupe III Les moyens de balayage, c'est-à-dire

de déflexion, permettent de dévier le faisceau vers n'importe quel point du substrat, c'est-à-dire que le faisceau peut être dévié vers n'importe quel point sur la surface bidimensionnel10 le du substrat Les points forment collectivement une zone sélectionnée dans une plus grande zone, par exemple un substrat.

Les moyens de déflexion peuvent être constitués, par exemple, par n'importe quels moyens de déflexion électrostatiques ou électromagnétiques de type classique De tels moyens sont con15 nus de l'homme de l'art et il n'est pas nécessaire de les décrire en détail L'homme de l'art notera aisément que le faisceau d'ions peut être focalisé En outre, si on le désire, il est possible de neutraliser le faisceau d'ions après qu'il a

quitté le canon accélérateur et que les moyens de balayage 20 l'ont dévié dans la direction désirée.

Le ou les fours à effusion pour l'élément du Groupe V consistent en un four à effusion classique comportant des moyens destinés à chauffer le four par résistance jusqu'à des températures d'évaporation On peut utiliser plus d'un four à 25 effusion pour des éléments du Groupe V On charge les fours à effusion pour les éléments du Groupe V avec les éléments du Groupe V et les faisceaux thermiques issus de ces fours sont projetés de façon non sélective sur le substrat Ceci signifie que le faisceau tombe sur la totalité du substrat ou sur une partie notable du substrat Un autre four à effusion peut être chargé avec un élément du Groupe III si des opérations d'épitaxie par faisceaux moléculaires et par faisceaux d'ions doivent se dérouler simultanément On peut également charger des

éléments du Groupe V si on désire améliorer leur coefficient 35 d'adhérence pendant la croissance.

255 e 008 Les paramètres importants d'un faisceau d'ions comprennent les éléments suivants: le courant, la taille du faisceau, l'énergie du faisceau et la vitesse de balayage De façon générale, le courant du faisceau doit être aussi élevé 5 que possible, du fait que ce paramètre détermine fondamentalement la vitesse de croissance épitaxiale, et des courants plus élevés permettent une croissance plus rapide Des courants de faisceau caractéristiques sont situés dans la plage allant de 5 p A à environ 150 p A La taille des motifs élémen10 taires formés, qui sont essentiellement des figures unidimensionnelles, c'est-à-dire des lignes, est déterminée par la taille du faisceau d'ions Des diamètres caractéristiques de faisceau d'ions à la surface du substrat sont de l'ordre de plusieurs micromètres pour l'épitaxie par faisceau d'ions avec un faisceau d'ions à faible énergie On peut obtenir des diamètres plus faibles avec un faisceau d'ions de faible énergie, mais avec des courants plus faibles A des énergies plus élevées, ou obtient aisément des diamètres de faisceau plus faibles, par exemple inférieurs à I pm Les motifs élé20 mentaires peuvent être formés soit par un seul balayage, soit par des balayages répétitifs L'énergie du faisceau sera comprise de façon caractéristique entre environ 10 e V et environ ke V par particule du faisceau Des énergies supérieures à 2 ke V peuvent entraîner l'enlèvement d'une partie de la ma25 tière sous-jacente La limite supérieure est déterminée par le fait qu'on désire que les particules du faisceau endommagent peu le substrat La limite inférieure est déterminée par la stabilité de fonctionnement de la source d'ions Dans cette plage, des tensions d'accélération plus élevées permet30 tent cependant de former des motifs élémentaires plus petits, du fait qu'on peut plus aisément focaliser le faisceau à une petite taille Pour un courant de faisceau et une taille de faisceau donnés, la vitesse de balayage sera déterminée par l'épaisseur désirée dans la direction de croissance, de la croissance épitaxiale produite par le faisceau d'ions,du fait que des vitesses de balayage inférieures donneront des couches de plus grande épaisseur dans la direction de croissance, en comparaison de vitesses de balayage plus élevées Un autre paramètre de croissance important réside dans la température du 5 substrat Comme on le notera aisément, l'énergie des particules du faisceau d'ions contribuera à échauffer le substrat et également à renforcer la diffusion de surface Il n'est donc généralement pas nécessaire de chauffer le substrat à des

températures aussi élevées que celles qu'on utilise normalement O 10 en épitaxie par jet moléculaire.

On charge les fours pour les cellules d'effusion ordinaires comme pour la source d'ions avec les éléments désirés du Groupe III et du Groupe V, et on les place dans la chambre de croissance avec le substrat Le substrat consiste en un 15 semiconducteur composé du Groupe III-V ayant une constante de réseau telle qu'il présente une adaptation au moins approximative des réseaux cristallins avec les couches épitaxiales désirées On fait le vide dans la chambre, après un nettoyage approprié du substrat en utilisant des techniques bien connues, 20 jusqu'à l'obtention d'une pression d'environ 133,322 x 10-9 Pa, après quoi on chauffe les fours et le substrat à leurs températures désirées Les températures des fours d'effusion thermique sont déterminées, d'une manière bien connue, par la nécessité d'obtenir des niveaux de flux désirés des éléments du 25 Groupe III et du Groupe V à la surface du substrat Dans la source de faisceau d'ions qui contient l'élément du Groupe III, on chauffe le four à une température suffisante pour produire la fusion de la charge On commande ensuite l'intensité du flux de particules provenant de la source d'ions par la valeur 30 de la tension d'extraction et de la tension d'accélération On soumet le faisceau de particules du Groupe III à un balayage, de la manière désirée, sur la surface du substrat, tandis que le faisceau de particules du Groupe V tombe simultanément sur toute la surface La densité des particules du Groupe III à

la surface détermine la vitesse de croissance épitaxiale pro-

duite par le faisceau d'ions.

On envisage d'autres modes de réalisation A titre d'exemple, un faisceau thermique formé par des particules du Groupe III peut également être dirigé sur toute la surface du substrat Des opérations d'épitaxie par faisceaux moléculaires et ioniques se déroulent alors simultanément Si le faisceau moléculaire et le faisceau ionique sont formés par le même élément du Groupe III, on aboutit à la croissance d'une matière à deux constituants, c'est-à-dire d'une matière bi10 naire, tandis que si ces faisceaux sont constitués par des éléments différents, on aboutit à la croissance d'une matière à trois constituants, c'est-à-dire d'une matière ternaire, dans les zones qui reçoivent les deux faisceaux, et à la croissance d'une matière binaire dans les zones qui reçoivent 15 seulement le faisceau moléculaire On notera aisément qu'on peut utiliser plus d'un faisceau moléculaire ou ionique, ce

qui permet de réaliser simultanément la croissance à sélectivité spatiale de matières binaires, ternaires et quaternaires.

A titre d'exemple, on peut utiliser deux faisceaux thermiques, 20 ou plus, de particules du Groupe V. On voit maintenant plusieurs caractéristiques souhaitables de l'épitaxie par faisceau ionique conforme à l'invention En particulier, l'homme de l'art notera aisément que le faisceau d'ions fortement directionnel peut tomber sur des 25 zones du substrat sélectionnées arbitrairement, en défocalisant et/ou en focalisant le faisceau de façon appropriée pour obtenir la taille de faisceau désirée, et en déviant ensuite le faisceau de façon électrostatique ou électromagnétique pour produire le motif désiré La vitesse de croissance est déterminée de façon

précise par la vitesse de balayage du faisceau et par le courant du faisceau En faisant varier ces paramètres pendant le processus produit par le faisceau d'ions, on peut déterminer d'une manière très précise les épaisseurs des motifs élémen35 taires dans la direction de croissance comme dans les direc-

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tions latérales, ainsi que les compositions chimiques des couches épitaxiales.

Du fait que le faisceau d'ions est chargé, il peut être bloqué et débloqué de façon abrupte par des moyens élec5 trostatiques ou électromagnétiques, & la place des obturateurs mécaniques qu'on utilise habituellement dans l'épitaxie par jet moléculaire Ceci permet d'obtenir des variations de

composition très abruptes.

Des figures 2 à 8 montrent plusieurs exemples de 10 structures qu'on a fait croître avec le procédé de l'invention La figure 2 représente un laser & hétérostructure enterrée qui comprend un substrat 1, une première couche épitaxiale 3 ayant un premier type de conductivité, une seconde couche épitaxiale 5 ayant un second type de conductivité, et plusieurs 15 rubans actifs 7 Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un substrat en Ga As de type n+, une première couche 3 en Alx Ga x As de type n, une seconde couche 5 en Alx Ga As de type p, et des rubans actifs 7 en Ga As On fait croître les couches 3 et 5 en Alx Ga 1 x As par des techniques classiques 20 d'épitaxie par jet moléculaire On fait croître les rubans actifs 7 par épitaxie par faisceau ionique, après croissance de la couche 3 On fait croître ces rubans en effectuant un balayage par trame du faisceau de Ga pour former le réseau de

rubans de Ga As.

La figure 3 représente une structure qui comprend des canaux de conduction unidimensionnels pour des dispositifs électroniques Le terme "unidimensionnel" signifie que les dimensions, dans deux directions, des motifs formés sont suffisamment faibles pour que les niveaux d'énergie des porteurs 30 soient quantifiés La structure comprend un substrat 31, un ensemble de couches épitaxiales 33, 35, 37 et 39 ayant un premier type de conductivité, et un ensemble de tubes unidimensionnels 301 Les canaux unidimensionnels, c'est-&-dire les

tubes, sont formés par croissance par épitaxie parfaisceauionique 35 et les couches qui enferment les canaux sont formées par crois-

sance par épitaxie par jet moléculaire, comme décrit ci-dessus.

Les canaux peuvent être fortement conducteurs Les réseaux unidimensionnels de canaux fortement conducteurs, ou de"gaz" dans les tubes, se forment lorsque des porteurs, c'est-à-dire 5 des électrons ou des trous, pénètrent dans les tubes en semiconducteur de haute pureté, non dopé, à partir des couches de semiconducteur de type N ou de type p environnantes L'homme de l'art notera que les couches 33, 55, 37 et 39 peuvent être de type N ou de type p et que les tubes contiendront donc ain10 si des gaz d'électrons ou de trous unidimensionnels dans la

même matrice.

La figure 4 montre un transistor à effet de champ à

mobilité élevée qui utilise les gaz unidimensionnels Le dispositif comporte des électrodes de source, de drain et de 15 grille, portant respectivement les références 40, 47 et 48.

Les régions 41 et 45 sont des semiconducteurs semi-isolants,

tandis que les régions 42, 43 et 44 consistent en métaux constituant respectivement les régions de source, de grille et de drain Les tubes de gaz d'électrons ou de trous unidimension20 nels qui sont indiqués en 401 établissent des canaux de conduction à mobilité élevée entre les régions de source et de drain.

n I n'est pas nécessaire que les tubes unidimension nels soient plans La figure 5 représente un autre transistor à effet de champ ayant un canal unidimensionnel Le transistor 25 comprend un substrat 51; une première couche épitaxiale 53 ayant un premier type de conductivité; et des électrodes de source, de grille et de drain portant respectivement les références 55, 56 et 57 Les régions de source et de drain sont

reliées par le tube unidimensionnel non dopé 59.

D O La figure 6 représente une structure qui comprend un corps 61 et un réseau tridimensionnel de pochesde gaz d'électrons ou de trous, 63 Les poches forment une structure tridimensionnelle ayant une périodicité qu'on peut aisément faire varier On forme les poches en modifiant la technique de croissance utilisée pour les tubes unidimensionnels, de façon

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que le faisceau d'ions tombe périodiquement sur le substrat

pendant une durée suffisante pour former les poches désirées.

L'épitaxie par faisceau ionique est également utile pour la croissance de dispositifs d'optique intégrée A titre d'exemple, la figure 7 montre une structure de laser ayant plusieurs zones actives qui alimentent un seul guide d'ondes qui peut être fabriqué commodément par l'épitaxie par faisceau ionique La structure comprend un substrat 71, une première couche épitaxiale 73 ayant un premier type de conductivité, une seconde couche épitaxiale 75 ayant un second type de conductivité; et, à la frontière entre les couches 73 et 75, un ensemble de rubans actifs 701 qui sont en couplage optique avec le guide d'ondes 710 On fait croître les rubans actifs par une opération d'épitaxie par faisceau ionique qui se dé15 roule simultanément à l'épitaxie par jet moléculaire Du fait que l'épitaxie parfaisceauionique et l'épitaxie par jet moléculaire sont accomplies simultanément, on peut faire varier la position de la section de guide d'ondes par rapport à celle des rubans actifs, si la vitesse de croissance de l'épitaxie 20 par faisceau ionique pendant la croissance de la section de

guide d'ondes diffère de celle des rubans actifs.

La figure 8 montre encore une autre application de

l'épitaxie par faisceau ionique conforme à l'invention à la fabrication de dispositifs d'optique intégrée La structure 25 comprend un substrat 81, un guide d'ondes 83 et des dispositifs 85 et 87 Le guide d'ondes courbe 83 établit un couplage optique entre les dispositifs 85 et 87 Comme il est représenté, on peut fabriquer des guides d'ondes ayant des configurations pratiquement arbitraires, dans le but d'établir une 30 connexion optique entre divers composants optiques.

Si le faisceau d'ions est accéléré jusqu'à une énergie relativement élevée, un enlèvement de matière peut se produire Si maintenant on soumet le faisceau d'ions à un balayage pendant le déroulement de l'épitaxie par jet molécu35 laire, on obtiendra différentes vitesses de croissance, et éventuellement différentes compositions, dans les zones qui sont balayées par le faisceau d'ions et dans celles qui ne le

sont pas En outre, les opérations de balayage et de projection d'un faisceau sur tout le substrat peuvent être effec5 tuées séquentiellement au lieu d'être effectuées simultanément.

On notera aisément qu'on peut également utiliser d'autres systèmes dematières De tels systèmes peuvent par exemple consister en autres semiconducteurs composés du Groupe 10 III-V, en métaux, en semi-métaux ou en supraconducteurs En outre, tous les dispositifs décrits comme ayant des canaux

unidimensionnels peuvent être formés avec de plus grandes dimensions si on ne désire pas que le niveau d'énergie des porteurs soit quantifié avec des nombres quantiques faibles On 15 peut également fabriquer des dispositifs autres que ceux décrits On peut par exemple fabriquer des lasers à puits quantique unidimensionnel.

Il va de soi que de nombreuses autres modifications

peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et 20 représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Procédé de croissance épitaxiale d'une matière semiconductrice du Groupe III-V sur au moins une zone sélectionnée dans une plus grande zone d'un substrat semiconduc5 teur, comprenant l'opération qui consiste à soumettre la ou les zones sélectionnées du substrat semiconducteur à au moins un faisceau thermique de particules, caractérisé en ce qu'on balaye les zones sélectionnées avec au moins un faisceau de particules du Groupe III, et on dirige sur l'ensemble de la plus grande zone aumoins un faisceau thermique de particules

du Groupe V et, facultativement, au moins un faisceau thermique de particules du Groupe III.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsqu'il y a au moins deux faisceaux de particules du 15 Groupe III effectuant un balayage, ces particules peuvent

être des particules d'éléments semblables ou différents.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que lorsque l'ensemble de la plus grande zone reçoit plus d'un faisceau de particules du Groupe III, les particules de 20 ces faisceaux peuvent être des particules d'éléments semblables ou différents.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme le ou les faisceaux accomplissant un balayage

en ionisant les particules du Groupe III.

5 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on accélère les particules du Groupe III dans le faisceau accomplissant un balayage, avec une tension supérieure à

volts et inférieure à 35 000 volts.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en 30 ce que ladite tension est supérieure à 2000 volts.

7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en

ce que les opérations de balayage et d'application d'un faisceau sur l'ensemble de la plus grande zone ont lieu séquentiellement.

8 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en

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ce que ladite tension est inférieure à 2000 volts.

9 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en

ce que les opérations de balayage et d'application d'un faisceau sur l'ensemble de la plus grande zone ont lieu simultané5 ment.

Procédé selon la revendication 5, caractérisé en

ce que le balayage est effectué par des moyens électromagnétiques.

11 Dispositif caractérisé en ce qu'il est fabriqué 10 par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

précédentes.