FR2986368A1 - Procedes de fabrication de materiaux semi-conducteurs iii-v, et systemes connexes - Google Patents

Procedes de fabrication de materiaux semi-conducteurs iii-v, et systemes connexes Download PDF

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Abstract

Procédés et systèmes permettant d'augmenter le nombre d'ions du groupe V formés à partir de précurseurs du groupe V dans le cadre de procédés de formation de matériaux semi-conducteurs III-V afin d'améliorer le taux de croissance du matériau semi-conducteur III-V. Dans certains modes de réalisation, un précurseur du groupe V est chauffé et au moins partiellement décomposé dans un diffuseur chauffé afin de former des ions du groupe V. Dans d'autres modes de réalisation, une énergie micro-ondes est appliquée à un précurseur du groupe V, et ledit précurseur du groupe V est au moins partiellement décomposé afin de former des ions du groupe V. Des ions du groupe III sont également formés, et les ions du groupe III et du groupe V sont utilisés pour former un matériau semi-conducteur III-V dans une chambre.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne des procédés de fabrication des matériaux semiconducteurs III-V, et des systèmes et des dispositifs d'exécution desdits procédés.
CONTEXTE DE L'INVENTION Les matériaux semi-conducteurs III-V sont des matériaux composites semi- conducteurs composés d'un ou plusieurs élément(s) du groupe IIIA de la table périodique (B, Al, Ga, In, et Ti) et d'un ou plusieurs élément(s) du groupe VA de la table périodique (N, P, As, Sb, et Bi). Par exemple, les matériaux semi-conducteurs III-V comprennent, sans s'y 10 limiter, GaN, GaP, GaAs, InN, InP, InAs, MN, A1P, AlAs, InGaN, InGaP, GaInN, InGaNP, GaInNAs, etc. Ils sont utilisés dans plusieurs dispositifs et structures à semi-conducteurs, comme les diodes électroluminescentes, les diodes laser, les photodiodes, les piles solaires, etc. Les matériaux semi-conducteurs III-V sont relativement difficiles et coûteux à 15 fabriquer. Des processus de dépôt chimique en phase vapeur sont utilisés pour fabriquer les matériaux semi-conducteurs III-V. Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est un processus chimique qui est utilisé pour déposer un matériau solide, comme un matériau semiconducteur III-V, sur des substrats. Avec les processus de CVD, un substrat est exposé à un ou plusieurs gaz réactif(s), qui réagit/réagissent, se décompose(nt), ou réagit/réagissent et se 20 décompose(nt) de façon à déposer le matériau solide sur la surface du substrat. Un type particulier de processus CVD est désigné « épitaxie en phase vapeur » (VPE) dans l'art. Avec les processus de VPE, un substrat est exposé à une ou plusieurs vapeur(s) de réaction dans une chambre à réaction, qui réagit/réagissent, se décompose(nt), ou réagit/réagissent et se décompose(nt) de façon à provoquer le dépôt épitaxial d'un matériau 25 solide sur la surface du substrat. Les processus d'épitaxie en phase vapeur sont souvent utilisés pour déposer des matériaux semi-conducteurs III-V. Lorsqu'une l'une des vapeurs de réaction dans le cadre d'un processus d'épitaxie en phase vapeur comprend une vapeur d'halogénure, le processus peut être désigné « épitaxie en phase vapeur à l'halogénure » (HVPE).
Il est connu dans l'art de former des matériaux semi-conducteurs III-nitrure, tels que du nitrure de gallium (GaN) et du nitrure de gallium à l'indium (InGaN), à l'aide de processus de VPE au cours desquels des matériaux précurseurs métallorganiques (MO) sont décomposés dans une chambre de réaction afin de former le matériau semi-conducteur III-nitrure. Ces processus sont souvent désignés « épitaxie en phase vapeur métallorganique » (MOVPE), et peuvent également être caractérisés comme des processus de « dépôt chimique en phase vapeur métallorganique » (MOCVD). BREF RESUME Le présent résumé est destiné à présenter un certain nombre de concepts sous forme simplifiée. Ces concepts sont décrits plus en détail dans la description détaillée des exemples de modes de réalisation de l'invention ci-dessous. Ce résumé n'est pas destiné à identifier les principales caractéristiques ou les caractéristiques essentielles de l'objet de l'invention, et ne doit pas être utilisé pour limiter l'étendue de l'objet revendiqué.
Dans certains modes de réalisation, la présente invention comprend des procédés de formation d'un matériau semi-conducteur III-V. Un précurseur du groupe V peut être chauffé et au moins partiellement décomposé dans un diffuseur chauffé afin de former des ions du groupe V. Un précurseur du groupe III peut être au moins partiellement décomposé afin de former des ions du groupe III, et un matériau semi-conducteur III-V peut être formé à partir des ions du groupe V et des ions du groupe III au sein d'une chambre. Dans d'autres modes de réalisation, la présente invention comprend des procédés de formation d'un matériau semi-conducteur III-V au cours desquels une énergie micro-ondes est appliquée à un précurseur du groupe V afm de décomposer le précurseur du groupe V et de former des ions du groupe V. Un précurseur du groupe III peut également être décomposé afin de former des ions du groupe III, et un matériau semi-conducteur III-V est formé dans une chambre à partir des ions du groupe V et des ions du groupe III. Dans d'autres modes de réalisation, le matériau semi-conducteur III-V peut être formé en appliquant une énergie micro-ondes à un précurseur du groupe V et en chauffant le précurseur du groupe V afin de décomposer au moins partiellement le précurseur du groupe V de façon à former des ions du groupe V, en décomposant un précurseur du groupe III afin de former des ions du groupe III, et en formant un matériau semi-conducteur III-V dans une chambre à partir des ions du groupe V et des ions du groupe III. D'autres modes de réalisation de la présente invention comprennent des structures et des dispositifs à semi-conducteurs fabriqués desdits procédés, ainsi que des systèmes de dépôt qui peuvent être utilisés pour exécuter lesdits procédés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Bien que la demande se termine par des revendications qui décrivent de manière distincte les modes de réalisation de l'invention, les avantages des modes de réalisation de l'invention peuvent être plus facilement compris à partir de la description de certains exemples de modes de réalisation de l'invention, lorsqu'ils sont lus en conjonction avec les dessins joints, sur lesquels : La figure 1 est une vue en coupe schématique simplifiée d'un mode de réalisation d'un système de dépôt chimique en phase vapeur qui peut être utilisé pour exécuter les procédés décrits ici ; La figure 2 est une vue en coupe schématique simplifiée d'un autre mode de réalisation d'un système de dépôt chimique en phase vapeur qui peut être utilisé pour exécuter les procédés décrits ici ; et La figure 3 est une vue en coupe schématique simplifiée d'un autre mode de réalisation d'un système de dépôt chimique en phase vapeur qui peut être utilisé pour exécuter les procédés décrits ici. DESCRIPTION DETAILLEE Les illustrations présentées ici ne sont pas des vues réelles d'un(e) quelconque matériau semi-conducteur, structure, dispositif ou procédé en particulier, mais sont des représentations purement idéalisées qui sont utilisées pour décrire les modes de réalisation de la présente invention.
Aucun en-tête utilisé ici ne doit être considéré comme limitant l'étendue des modes de réalisation de l'invention définie par les revendications ci-dessous et leurs équivalents légaux. Les concepts décrits dans un quelconque en-tête spécifique sont généralement applicables à d'autres sections de la demande entière.
Plusieurs références sont citées ici, et aucune d'entre elles, quelle que soit la manière dont elles sont caractérisées ici, ne pourra être considérée comme un art antérieur par rapport au sujet de la présente invention. Tel qu'utilisé ici, le terme « matériau semi-conducteur III-V » désigne et comprend n'importe quel matériau semi-conducteur qui est au moins composé de manière prédominante d'un ou plusieurs élément(s) du groupe IIIA de la table périodique (B, Al, Ga, In, et Ti) d'un ou plusieurs élément(s) du groupe VA de la table périodique (N, P, As, Sb, et Bi). Par exemple, les matériaux semi-conducteurs III-V comprennent, sans s'y limiter, GaN, GaP, GaAs, InN, InP, InAs, AIN, A1P, AlAs, InGaN, InGaP, GaInN, InGaNP, GaInNAs, etc. Les modes de réalisation des procédés décrits ici peuvent être utilisés pour former un matériau semi-conducteur III-V, qui peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs à semi- conducteurs. Les modes de réalisation de la présente invention peuvent être utilisés pour favoriser le taux de croissance de certains matériaux semi-conducteurs III-V, comme le InGaN, en augmentant la quantité d'ions réactifs du groupe V présents et disponibles pour la combinaison réactive avec les ions du groupe III à la surface d'un substrat sur lequel le matériau semi-conducteur III-V doit être déposé. Dans certains modes de réalisation, les procédés comprennent le chauffage et la décomposition au moins partielle d'un précurseur du groupe V dans un diffuseur chauffé afin de former des ions du groupe V avant de fournir le précurseur à proximité immédiate de la surface sur laquelle le matériau III-V doit être déposé. Dans d'autres modes de réalisation, les procédés comprennent l'application d'une énergie micro-ondes à un précurseur du groupe V et la décomposition au moins partielle du précurseur du groupe V afin de former des ions du groupe V avant de fournir le précurseur à proximité immédiate de la surface sur laquelle le matériau III-V doit être déposé. D'autres modes de réalisation comprennent des combinaisons desdits procédés. D'autres modes de réalisation desdits procédés sont décrits ci-dessous.
La figure 1 est une vue schématique simplifiée d'une section transversale d'un système de dépôt 100. Le système de dépôt 100 peut comprendre un système de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), tel qu'un système d'épitaxie en phase vapeur (VPE), un système d'épitaxie en phase vapeur aux halogénures (HVPE), ou un système de dépôt chimique en 5 phase vapeur métallorganique (MOCVD). Le système de dépôt 100 comprend une chambre de dépôt 102, dans laquelle la pression et la température peuvent être régulées de manière sélective. Une structure de support de substrat 104, qui peut comprendre un suscepteur, est déposée dans la chambre 102. La structure de support de substrat 104 est dimensionnée, formée et configurée pour supporter un 10 substrat 106 dessus, sur lequel le matériau semi-conducteur III-V doit être déposé à l'aide du système de dépôt 100. La structure de support de substrat 104 peut être supportée par une broche 108, qui peut être tournée afin de provoquer la rotation de la structure de support de substrat 104 et d'un substrat 106 posé dessus au cours d'un processus de dépôt. Bien que cela ne soit pas illustré sur la figure 1, le système de dépôt 100 peut 15 comprendre un ou plusieurs élément(s) chauffant(s) destiné(s) à chauffer la structure de support de substrat 104 (et n'importe quel substrat 106 placé dessus) et/ou l'intérieur de la chambre de dépôt 102. Dans certains modes de réalisation, un rayonnement peut être utilisé pour chauffer la structure de support de substrat 104 (et n'importe quel substrat 106 placé dessus). Dans ces modes de réalisation, une source de rayonnement peut être positionnée à 20 l'extérieur de la chambre de dépôt 102 et configurée pour émettre un rayonnement dans la chambre de dépôt 102 et vers la structure de support de substrat 104 (et n'importe quel substrat 106 placé dessus). Dans ces modes de réalisation, les parois 110 de la chambre de dépôt 102 peuvent comprendre un matériau tel que du quartz, qui est au moins sensiblement transparent au rayonnement, et la structure de support de substrat 104 peut comprendre un 25 matériau configuré pour absorber le rayonnement, afin que la structure de support de substrat 104 soit chauffée par le rayonnement thermique. La structure de support de substrat 104 et n'importe quel substrat 106 placé dessus peuvent être chauffés à des températures d'environ 500 °C à environ 1200 °C pendant les processus de dépôt, selon la nature du substrat 106 et du matériau semi-conducteur III-V à déposer dessus.
Le système de dépôt 100 comprend en outre un système d'écoulement de gaz qui permet de faire circuler des gaz de processus dans la chambre de dépôt 102. Le système d'écoulement de gaz peut comprendre au moins une source 112 d'un précurseur du groupe V, au moins une source 114 d'un précurseur du groupe III, et au moins une source 116 d'un gaz porteur et/ou d'un gaz inerte. Différentes conduites et/ou différents dispositifs peuvent être utilisé(e)s pour faire circuler les différents gaz de processusus des sources 112, 114, 116 vers la chambre de dépôt 102. Comme cela est illustré sur la figure 1, une ou plusieurs conduite(s) 120 peut/peuvent être utilisée(s) pour acheminer un précurseur du groupe III de la source 114 vers la chambre de dépôt 102. Les conduites 120 peuvent être configurées pour injecter le précurseur du groupe III dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102 à un emplacement proche d'une surface majeure exposée 107 du substrat 106. Par exemple, les conduites 120 peuvent mener à un diffuseur de gaz 122, qui peut comprendre une pluralité d'ouvertures 124 par lesquelles le précurseur du groupe III (ou ses produits de décomposition, comme des ions du groupe III) sont introduits dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102 (bien que le diffuseur 124 lui-même puisse être disposé dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102, partiellement dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102, ou à l'extérieur de et de manière adjacente à la chambre de dépôt 102).
De la même manière, une ou plusieurs conduite(s) 130 peut/peuvent être utilisée(s) pour acheminer un gaz porteur et/ou un gaz inerte de la source 116 vers la chambre de dépôt 102. Les conduites 130 peuvent mener à un diffuseur de gaz 132, qui peut comprendre une pluralité d'ouvertures 134 par lesquelles le gaz porteur et/ou le gaz inerte est introduit dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102 (bien que le diffuseur 134 lui-même puisse être disposé dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102, partiellement dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102, ou à l'extérieur de et de manière adjacente à la chambre de dépôt 102). Le système de dépôt 100 comprend en outre au moins un diffuseur chauffé 140 configuré pour chauffer et au moins partiellement décomposer un précurseur du groupe V fourni par la source 112 et pour fournir les ions du groupe V qui doivent être introduits dans la chambre de dépôt 102. Comme cela est illustré sur la figure 1, un précurseur du groupe V peut circuler depuis la source 112, à l'aide d'une conduite 144, vers le diffuseur chauffé 140. Le diffuseur chauffé 140 comprend un corps 142, qui peut comprendre un métal, tel qu'un alliage d'acier. Le corps 142 peut comprendre au moins une cavité intérieure 146 dans laquelle le précurseur du groupe V peut provenir de la conduite 144. Le corps 142 peut en outre comprendre une ou plusieurs ouverture(s) 148 entre la cavité intérieure 146 et l'extérieur du corps 142. Une communication de fluide peut être prévue entre les ouvertures 148 et l'intérieur de la chambre de dépôt 102, afin que le précurseur du groupe V (et/ou ses produits de décomposition, comme des ions du groupe V) puisse circuler entre la cavité intérieure 146, à l'aide des ouvertures 148, et la région intérieure de la chambre de dépôt 102. Dans certains modes de réalisation, le diffuseur chauffé 140 peut comprendre un matériau catalyseur configuré pour catalyser la décomposition d'un précurseur du groupe V. Par exemple, le ruthénium, le nickel, le rhodium, le cobalt, l'iridium, le fer, le platine, le chrome, le palladium, le cuivre et le tellure sont connus comme des catalyseurs capables de catalyser la décomposition de l'ammoniac (NH3), qui peut être utilisé comme précurseur du groupe V. Voir par exemple S. Stolbov et T. S. Rahman, First Principles Study of Adsorption, Diffusion and Dissociation of NH3 on Ni and Pd Surfaces, Department of Physics, Cardwell Hall, Kansas State University, (Manhattan, Kansas 55606, U.S.A. (arXiv:cond-mat/0501060v1, soumis le 5 janvier 2005). Ainsi, dans certains modes de réalisation, le corps 142 du diffuseur chauffé 140 peut être formé à partir de et comprendre un métal ou un alliage métallique qui comprend un ou plusieurs élément(s) capable(s) de catalyser la décomposition d'un précurseur du groupe V, tels que ceux susmentionnés. A titre d'exemple et sans s'y limiter, le corps 142 peut comprendre un alliage à base de fer, comme un alliage d'acier. L'alliage peut en outre comprendre un ou plusieurs matériaux parmi le ruthénium, le nickel, le rhodium, le cobalt, l'iridium, le platine, le chrome, le palladium, le cuivre et le tellure. En outre, les surfaces intérieures du corps 142 dans la cavité intérieure 146, la conduite 144 et/ou les ouvertures 148, peuvent être rugueuses ou texturées de façon à assurer des discontinuités de surface, qui peuvent contribuer à favoriser la décomposition catalytique du précurseur du groupe V. Dans certains modes de réalisation, le diffuseur chauffé 140 peut être chauffé en faisant circuler un fluide chauffé (ex. : un liquide) dans le corps 142 du diffuseur 140. Le fluide chauffé qui circule dans le diffuseur chauffé 140 peut être isolé du précurseur du groupe V qui circule dans le diffuseur 140. Comme cela est illustré sur la figure 1, le système de dépôt 100 peut comprendre une source 150 de fluide chauffé. La source 150 peut comprendre, par exemple, un réservoir dans lequel le fluide peut être chauffé, et une pompe destinée à pomper le fluide depuis le réservoir, dans le corps 142 du diffuseur chauffé 140, puis à nouveau vers le réservoir. Comme cela est illustré sur la figure 1, une conduite 152 peut s'étendre entre la source 150 de fluide chauffé et le corps 142 du diffuseur chauffé 140, puis revenir vers la source 150 de façon à créer un circuit de circulation du fluide chauffé. Le fluide chauffé peut comprendre une huile. Dans certains modes de réalisation, le fluide chauffé peut comprendre un fluide fulminé, tel que celui connu sous le no de 15 FLUORINERT et disponible auprès de 3M of St. Paul, MN. Le fluide chauffé peut être utilisé pour chauffer le diffuseur chauffé 140 et le précurseur du groupe V qui circule à l'intérieur à une température de l'ordre d'environ 60 °C à environ 215 °C, à laquelle le précurseur du groupe V peut être injecté à l'intérieur de la chambre 102. 20 Le système d'écoulement de gaz du système de dépôt 100 comprend en outre un système d'échappement destiné à évacuer les gaz de processus de l'intérieur de la chambre de dépôt 100, par au moins une partie d'échappement 118. Un système de vide (non illustré) peut être relié au port d'échappement 118 et utilisé pour créer un vide dans la chambre de dépôt 102 et pour aspirer les gaz de processus dans un vide depuis la chambre de dépôt 102, par le 25 biais du port d'échappement 118. Ainsi, pendant un processus de dépôt, différents gaz de processus peuvent circuler à des débits respectifs sélectionnés et régulés entre les différentes sources de gaz de processus 112, 114, 116 et la région intérieure de la chambre de dépôt 102, sur la surface 107 du substrat 106 (sur lequel le matériau semi-conducteur III-V est déposé), et de la chambre de dépôt 102 vers la partie d'échappement 118.
Le système de dépôt 100 décrit ci-dessus peut être utilisé pour former un matériau semi-conducteur III-V. Un précurseur du groupe V fourni par la source 112 peut être chauffé dans le diffuseur chauffé 140. Lorsque le précurseur du groupe V est chauffé dans le diffuseur chauffé 140, au moins une partie du précurseur du groupe V peut se décomposer afm de former des ions du groupe V. Un précurseur du groupe III fourni par la source 114 peut également être au moins partiellement décomposé afin de former des ions du groupe III, et un matériau semi-conducteur III-V peut être formé sur la surface 107 du substrat 106 à partir des ions du groupe V et des ions du groupe III dans la chambre 102. Le précurseur du groupe V peut comprendre un précurseur qui contient de l'azote, tel 10 que de l'ammoniac (NH3) ou de l'azote (N2). La figure 2 illustre un autre exemple de mode de réalisation d'un système de dépôt 200 qui peut être utilisé pour former un matériau semi-conducteur III-V. Le système de dépôt 200 est similaire au système de dépôt 100 de la figure 1 en ce que le système de dépôt 200 comprend également une chambre de dépôt 102, une structure de support de substrat 104 15 destinée à supporter un substrat 106 placé dessus, une broche 108, une source 112 de précurseur du groupe V, une source 114 de précurseur du groupe III, et une source 116 de gaz porteur et/ou de gaz inerte. Une conduite 120 peut être utilisée pour acheminer le précurseur du groupe III de la source 114 vers un diffuseur 122 par lequel le précurseur du groupe III peut être injecté dans la région intérieure au sein de la chambre 102. De la même manière, une 20 conduite 130 peut être utilisée pour acheminer un gaz porteur et/ou un gaz inerte de la source 116 vers un diffuseur 132 par lequel le gaz porteur et/ou le gaz inerte peut être injecté dans la région intérieure de la chambre 102. Le système de dépôt 200 peut en outre comprendre un port d'échappement 118 grâce auquel un système de vide peut être utilisé pour aspirer les gaz de processus depuis la chambre 102. 25 Le système de dépôt 200 comprend en outre un dispositif d'ionisation 202 dans lequel une énergie micro-ondes peut être appliquée au précurseur du groupe V fourni par la source 112 afin de décomposer le précurseur du groupe V de façon à former des ions du groupe V. Une conduite 204 peut être utilisée pour acheminer le précurseur du groupe V de la source 112 vers le dispositif d'ionisation 202, et une conduite 208 peut être utilisée pour acheminer les ions du groupe V du dispositif d'ionisation 202 vers la région intérieure de la chambre de dépôt 102. Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'ionisation 202 peut comprendre une enceinte dans laquelle une énergie micro-ondes peut être utilisée pour générer un plasma, et, au fur et à mesure que le précurseur du groupe V circule dans l'enceinte et à travers le plasma, le précurseur du groupe V est au moins partiellement décomposé afin de former des ions du groupe V. Dans certains modes de réalisation, le précurseur du groupe V peut être au moins partiellement décomposé afin de former des ions du groupe V et des radicaux du groupe V dans le dispositif d'ionisation 202. L'énergie micro-ondes et le plasma peuvent être générés et fournis dans l'enceinte du dispositif d'ionisation 202 sans fournir l'énergie micro-ondes et le plasma dans la région intérieure de la chambre de dépôt 102 à l'extérieur de l'enceinte du dispositif d'ionisation 202 Ainsi, le précurseur du groupe III fourni par la source 114 n'est pas soumis à l'énergie micro-ondes ou au plasma généré(e) dans le dispositif d'ionisation 202. À titre d'exemple et non de limitation, le dispositif d'ionisation 202 peut comprendre 15 un générateur de radicaux à micro-ondes TWR 3000, disponible auprès de R3T GmbH of Taufkirchen (Allemagne). Une alimentation 206 peut être utilisée pour fournir de l'énergie au dispositif d'ionisation 202 afin de permettre la génération de l'énergie micro-ondes et du plasma à l'intérieur. Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'ionisation 202 peut être disposé 20 entièrement à l'extérieur de la chambre de dépôt 102. Le dispositif d'ionisation peut être monté directement sur la chambre de dépôt 102 de façon à réduire la recombinaison des ions et des radicaux avant d'atteindre la surface 107 du substrat 106. Dans d'autres modes de réalisation, le dispositif d'ionisation 202 peut être disposé au moins partiellement dans la chambre de dépôt 102 de façon à réduire la distance entre le dispositif d'ionisation 202 et le 25 substrat 106. Le système de dépôt 200, comme le système de dépôt 100 de la figure 1, peut être utilisé pour former un matériau semi-conducteur III-V. Une énergie micro-ondes peut être appliquée à un précurseur du groupe V fourni par la source 112 au dispositif d'ionisation 202 afin de former des ions du groupe V. Un précurseur du groupe III fourni par la source 114 peut également être au moins partiellement décomposé afin de former des ions du groupe III, et un matériau semi-conducteur III-V peut être formé sur la surface 107 du substrat 106 à partir des ions du groupe V et des ions du groupe III dans la chambre 102. Le précurseur du groupe V peut comprendre un précurseur qui contient de l'azote, tel que de l'ammoniac (NH3). Dans d'autres modes de réalisation, le précurseur du groupe V peut comprendre de l'azote (N2). Il peut être souhaitable de former des ions d'azote et des radicaux à partir du N2, étant donné que l'azote n'est pas un sous-produit de la décomposition du N2. L'hydrogène peut agir comme un agent de gravure sur les matériaux du substrat 106, et, dans certaines applications, il peut être souhaitable d'éviter de générer de l'hydrogène comme sous- produit de la décomposition du précurseur du groupe V. La figure 3 illustre un autre exemple de mode de réalisation d'un système de dépôt 300 qui peut être utilisé pour former un matériau semi-conducteur III-V. Le système de dépôt 300 est similaire au système de dépôt 100 (figure 1) et au système de dépôt 200 (figure 2), mais comprend un dispositif d'ionisation 202 tel que celui décrit en référence à la figure 2 et un diffuseur chauffé 140 tel que celui décrit en référence à la figure 1. Une conduite 204 peut acheminer le précurseur du groupe V de la source 112 jusqu'au dispositif d'ionisation 202, et une conduite 208 peut acheminer le précurseur du groupe V (et/ou les produits de décomposition du précurseur du groupe V, comme des ions et des radicaux) vers le diffuseur chauffé 140. Le précurseur du groupe V et/ou ses produits de décomposition peut /peuvent circuler dans le diffuseur chauffé 140 et vers la région intérieure de la chambre de dépôt 102. L'utilisation du dispositif d'ionisation 202 et le diffuseur chauffé 140 peuvent faire augmenter le nombre d'ions réactifs et/ou de radicaux disponibles à la surface 107 du substrat 106 afin de former le matériau semi-conducteur III-V. Le système de dépôt 300 comprend également une chambre de dépôt 102, une structure de support de substrat 104 destinée à supporter un substrat 106 placé dessus, une broche 108, une source 112 de précurseur du groupe V, une source 114 de précurseur du groupe III, et une source 116 de gaz porteur et/ou de gaz inerte. Une conduite 120 peut être utilisée pour acheminer le précurseur du groupe III de la source 114 vers un diffuseur 122 par lequel le précurseur du groupe III peut être injecté dans la région intérieure au sein de la chambre 102. De la même manière, une conduite 130 peut être utilisée pour acheminer un gaz porteur et/ou un gaz inerte de la source 116 vers un diffuseur 132 par lequel le gaz porteur et/ou le gaz inerte peut être injecté dans la région intérieure de la chambre 102. Le système de dépôt 200 peut en outre comprendre un port d'échappement 118 grâce auquel un système de vide peut être utilisé pour aspirer les gaz de processus depuis la chambre 102. Comme cela est indiqué précédemment, le précurseur du groupe V peut comprendre un précurseur qui contient de l'azote, tel que de l'ammoniac (NH3) ou de l'azote (N2). À titre d'exemple non limitatif, le matériau semi-conducteur III-V fabriqué à l'aide des procédés et des systèmes décrits ici peut comprendre du InGaN. Le InGaN peut comprendre 10 du In'GayN, où x + y est au moins sensiblement égal à un (1), et où x est de l'ordre d'environ 0,05 à environ 0,15. Dans ces modes de réalisation, le précurseur du groupe III peut comprendre un précurseur qui contient du gallium et un précurseur qui contient de l'indium. Le InGaN a été développé à des températures inférieures à celles souvent utilisées pour créer du GaN. Par exemple, le GaN est souvent fabriqué à des températures d'environ 1000 °C 15 ou plus, alors que le InGaN est souvent fabriqué à des températures inférieures à 1000 °C (ex. : environ 800 °C pour le In0.08Ga0.92N). Dans ces procédés de fabrication de InGaN, le taux de croissance du InGaN est relativement inférieur à celui du GaN formé à des températures relativement plus élevées. Par exemple, le taux de croissance du InGaN dans ces procédés peut être d'environ 0,1 Angstrom par seconde à environ 0,3 Angstrom par seconde, 20 alors que celui du of GaN peut être d'environ 3,0 Angstrom par seconde à environ 55 Angstrom par seconde. La différence de taux de croissance peut être due à une moins bonne décomposition du précurseur du groupe V (ex. : NH3) aux températures relativement moins élevées auxquelles le InGaN est formé, qui peut provoquer une diminution du nombre d'ions du groupe V (ex. : ions N) disponibles au niveau de la surface 107 du substrat 106 pour 25 la formation du matériau semi-conducteur III-V. En d'autres termes, la « fissure » inefficace du précurseur du groupe V limite la concentration en ions actifs du groupe V sur le substrat 106. Le nombre limité d'ions du groupe V peut impliquer que le matériau semi-conducteur III-V (ex. : InGaN) soit développé à une vitesse relativement faible afin d'obtenir une couche de matériau semi-conducteur III-V ayant un niveau acceptable de défauts au sein de la structure cristalline (ex. : manque d'azote ou d'un autre élément du groupe V). Les modes de réalisation des procédés et des systèmes décrits ici peuvent prévoir un plus grand nombre d'ions du groupe V à la surface 107 du substrat 106 à une température de dépôt donnée en augmentant le nombre de molécules du précurseur du groupe V qui sont décomposées pendant le processus de dépôt, permettant ainsi de fabriquer le matériau semiconducteur III-V à un taux de croissance relativement plus élevé, tout en maintenant une concentration en défauts relativement faible au sein de la structure cristalline du matériau semi-conducteur III-V formé. À titre d'exemple et non de limitation, dans certains modes de réalisation, le matériau semi-conducteur III-V (ex. : InGaN) peut être fabriqué à un taux de croissance d'au moins 1,0 Angstrom environ par seconde, ou peut être fabriqué à un taux de croissance d'au moins 5,0 Angstrom au moins par seconde, voire à un taux de croissance d'au moins 10,0 Angstrom par seconde environ. Il peut également être fabriqué à des températures d'environ 1000 °C ou moins, d'environ 900 °C ou moins, ou d'environ 800 °C ou moins dans certains modes de réalisation. Le matériau semi-conducteur III-V fabriqué dans ces conditions peut avoir une concentration en défauts d'environ 1 x10 9/cm2 ou moins, d'environ 1 x108/cm2 ou moins, ou d'environ about 1 x107/cm2 ou moins dans certains modes de réalisation. Dans certains modes de réalisation, cette densité de défauts peut être au moins sensiblement égale, ou inférieure, à la densité de défauts du matériau sous-jacent du substrat 106 (ex. : GaN), afin qu'aucun autre défaut ne soit introduit à la suite de la fabrication du matériau semi-conducteur III-V supplémentaire (ex. : InGaN). En outre, le matériau semi-conducteur III-V (ex. : InGaN) formé à l'aide des procédés décrits ici peut être formé afin de comprendre une couche de matériau semi-conducteur III-V, et cette couche peut avoir une épaisseur moyenne d'au moins 0,5 micron environ, d'au moins 1,0 micron environ, ou de 5,0 microns ou plus, dans certains modes de réalisation. D'autres exemples de modes de réalisation non limitatifs sont décrits ci-dessous. Mode de réalisation 1 : Procédé de formation de InGaN, qui comprend : le chauffage et la décomposition au moins partielle d'au moins un précurseur qui contient de l'azote dans un diffuseur chauffé afin de former des ions d'azote ; la décomposition au moins partielle d'au moins un précurseur du groupe III afin de former des ions d'indium et des ions de gallium ; et la formation de InGaN à partir des ions d'azote, des ions d'indium et des ions de gallium dans une chambre à un taux de croissance d'au moins 1,0 Angstrom environ par seconde. Mode de réalisation 2 : Procédé du mode de réalisation 1, dans lequel le chauffage et la décomposition au moins partielle dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé comprend la circulation dudit précurseur qui contient de l'azote dans un diffuseur chauffé qui comprend un métal. Mode de réalisation 3 : Procédé du mode de réalisation 2, dans lequel la circulation dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé qui comprend le métal comprend la circulation dudit précurseur qui contient de l'azote dans un diffuseur chauffé en acier. Mode de réalisation 4 : Procédé du mode de réalisation 2 ou 3, dans lequel la circulation dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé qui comprend le métal comprend l'exposition dudit précurseur qui contient de l'azote à au moins un catalyseur, et la décomposition par catalyse dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé. Mode de réalisation 5 : Procédé du mode de réalisation 4, dans lequel l'exposition dudit précurseur qui contient de l'azote audit catalyseur métallique comprend l'exposition dudit précurseur qui contient de l'azote à au moins l'un de nickel et de fer.
Mode de réalisation 6 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 5, qui comprend en outre la circulation d'un fluide chauffé dans le diffuseur, afin de chauffer le diffuseur. Mode de réalisation 7 : Procédé selon le mode de réalisation 6, qui comprend en outre l'isolation dudit précurseur qui contient de l'azote du fluide chauffé qui circule dans le 25 diffuseur. Mode de réalisation 8 : Procédé selon le mode de réalisation 6 ou 7, dans lequel le fluide chauffé en circulation dans le diffuseur comprend de l'huile en circulation dans le diffuseur.
Mode de réalisation 9 : Procédé selon le mode de réalisation 6 ou 7, dans lequel le fluide chauffé en circulation dans le diffuseur comprend un liquide fluoré en circulation dans le diffuseur. Mode de réalisation 10 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 9, dans lequel le chauffage et la décomposition au moins partielle dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé comprend le chauffage dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé à une température de l'ordre d'environ 60 °C à environ 215 °C, et l'injection dudit précurseur chauffé qui contient de l'azote dans la chambre, à une température de l'ordre d'environ 60 °C à environ 215 °C.
Mode de réalisation 11 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 10, qui comprend en outre la sélection dudit précurseur qui contient de l'azote afin qu'il comprenne de l' ammoniac. Mode de réalisation 12 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 11, qui comprend en outre la sélection dudit précurseur du groupe III afin qu'il comprenne un premier précurseur qui contient du gallium et un second précurseur qui contient de l'indium. Mode de réalisation 13 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 12, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation de In'GayN, où x + y est au moins sensiblement égal à 1, et où x est de l'ordre d'environ 0,05 à environ 0,15. Mode de réalisation 14 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 13, dans lequel la formation du InGaN comprend le développement du InGaN sur un substrat placé dans la chambre, à un taux de croissance d'au moins 5,0 Angstrom par seconde environ. Mode de réalisation 15 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 14, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation du InGan sur du GaN. Mode de réalisation 16 : Procédé selon le mode de réalisation 15, dans lequel la formation du InGaN comprend en outre la formation du InGaN afin d'obtenir une densité de défauts au moins sensiblement égale ou inférieure à celle du GaN. Mode de réalisation 17 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 1 à 16, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation d'une couche de InGaN qui possède une épaisseur moyenne d'environ 0,5 micron.
Mode de réalisation 18 : Procédé de formation de InGaN, qui comprend : l'application d'une énergie micro-ondes à au moins un précurseur qui contient de l'azote et la décomposition dudit précurseur qui contient de l'azote afin de former des ions d'azote ; la décomposition dudit précurseur du groupe III afm de former des ions d'indium et des ions de gallium ; et la formation de InGaN dans une chambre à partir des ions d'azote, des ions d'indium et des ions de gallium à un taux de croissance d'au moins 1,0 Angstrom par seconde au moins. Mode de réalisation 19 : Procédé du mode de réalisation 18, dans lequel l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote et la décomposition dudit précurseur qui contient de l'azote afm de former des ions d'azote comprennent la formation de radicaux d'azote. Mode de réalisation 20 : Procédé du mode de réalisation 18 ou 19, qui comprend en outre l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote sans appliquer ladite énergie micro-ondes audit précurseur du groupe III.
Mode de réalisation 21 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 18 à 20, dans lequel l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote comprend la génération d'un plasma dans une enceinte distincte de la chambre en utilisant une énergie micro-ondes, et le passage dudit précurseur qui contient de l'azote dans ladite enceinte.
Mode de réalisation 22 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 18 à 21, qui comprend en outre la sélection dudit précurseur qui contient de l'azote afin qu'il comprenne de l'ammoniac. Mode de réalisation 23 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 18 à 22, qui comprend en outre la sélection dudit précurseur du groupe III afin qu'il comprenne un premier précurseur qui contient du gallium et un second précurseur qui contient de l'indium. Mode de réalisation 24 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 18 à 23, dans lequel la formation du InGaN comprend le développement du InGaN sur un substrat placé dans la chambre, à un taux de croissance d'au moins 5,0 Angstrom par seconde environ.
Mode de réalisation 25 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 18 à 24, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation du InGan sur du GaN. Mode de réalisation 26 : Procédé selon le mode de réalisation 25, dans lequel la formation du InGaN comprend en outre la formation du InGaN afin d'obtenir une densité de défauts au moins sensiblement égale ou inférieure à celle du GaN. Mode de réalisation 27 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 18 à 26, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation d'une couche de InGaN qui possède une épaisseur moyenne d'environ 0,5 micron. Mode de réalisation 28 : Procédé de formation de InGaN, qui comprend : l'application d'une énergie micro-ondes à au moins un précurseur qui contient de l'azote et le chauffage dudit précurseur qui contient de l'azote afm de décomposer au moins partiellement ledit précurseur qui contient de l'azote afm de former des ions d'azote ; la décomposition dudit précurseur du groupe III afin de former des ions d'indium et des ions de gallium ; et la formation de InGaN dans une chambre à partir des ions d'azote, des ions d'indium et des ions de gallium à un taux de croissance d'au moins 1,0 Angstrom par seconde. Mode de réalisation 29 : Procédé du mode de réalisation 28, dans lequel le chauffage dudit précurseur qui contient de l'azote comprend la circulation dudit précurseur qui contient de l'azote dans un diffuseur chauffé métallique. Mode de réalisation 30 : Procédé du mode de réalisation 29, dans lequel la circulation 20 dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé métallique comprend l'exposition dudit précurseur qui contient de l'azote à au moins un catalyseur, et la décomposition par catalyse dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé. Mode de réalisation 31 : Procédé selon l'un des modes de réalisation 28 à 30, dans lequel l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote 25 comprend la génération d'un plasma dans une enceinte distincte de la chambre en utilisant une énergie micro-ondes, et le passage dudit précurseur qui contient de l'azote dans ladite enceinte afin de former des radicaux d'azote à l'intérieur. Les exemples de modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus ne limitent pas l'étendue de l'invention, étant donné que ces modes de réalisation sont simplement des exemples de modes de réalisation de l'invention, qui est définie par l'étendue des revendications jointes et de leurs équivalents légaux. N'importe quel mode de réalisation équivalent fait partie de l'étendue de la présente invention. En fait, différentes modifications de l'invention, en plus de celles illustrées et décrites ici, comme d'autres combinaisons des éléments décrits, seront apparentes pour l'homme du métier à partir de la description. En d'autres termes, une ou plusieurs caractéristique(s) d'un exemple de mode de réalisation décrit ici peut/peuvent être combinée(s) avec une ou plusieurs caractéristique(s) d'un autre exemple de mode de réalisation décrit ici afin de fournir d'autres modes de réalisation de l'invention. Lesdites modifications et lesdits modes de réalisation sont également destinés à faire partie de l'étendue des revendications jointes.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de formation de InGaN, qui comprend : la décomposition au moins partielle d'au moins un précurseur qui contient de l'azote afin de former des ions d'azote ; la décomposition au moins partielle d'au moins un précurseur du groupe III afin de former des ions d'indium et de gallium ; et la formation de InGaN à partir des ions d'azote, des ions d'indium et des ions de gallium dans une chambre (102) à un taux de croissance d'au moins 1,0 Angstrom par seconde environ.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la décomposition au moins partielle dudit précurseur qui contient de l'azote afin de former des ions d'azote comprend en outre le chauffage dudit précurseur qui contient de l'azote dans un diffuseur chauffé (140).
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le chauffage et la décomposition au moins partielle dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé (140) comprend la circulation dudit précurseur qui contient de 20 l'azote dans un diffuseur chauffé (140) qui comprend un métal.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la circulation dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé (140) qui comprend le métal comprend l'exposition dudit précurseur qui contient de l'azote à au moins un 25 catalyseur, et la décomposition par catalyse dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé (140).
  5. 5. Procédé selon la revendication 2, qui comprend en outre la circulation d'un fluide chauffé dans le diffuseur (140), afin de chauffer le diffuseur (140). 30
  6. 6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le chauffage et la décomposition au moins partielle dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé (140) comprend le chauffage dudit précurseur qui contient de l'azote dans le diffuseur chauffé (140) à une température de l'ordre d'environ 60 °C à environ 215 °C, et l'injection dudit précurseur chauffé qui contient de l'azote dans la chambre (102), à une température de l'ordre d'environ 60 °C à environ 215 °C.
  7. 7. Procédé selon la revendication 1, qui comprend en outre la sélection dudit précurseur qui contient de l'azote afin qu'il comprenne de l'ammoniac.
  8. 8. Procédé selon la revendication 1, qui comprend en outre la sélection dudit précurseur du groupe III afin qu'il comprenne un premier précurseur qui contient du gallium et un second précurseur qui contient de l'indium.
  9. 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation de In'GayN, où x + y est au moins sensiblement égal à 1, et où x est de l'ordre d'environ 0,05 à environ 0,15.
  10. 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la formation du InGaN comprend le développement du InGaN sur un substrat placé dans la chambre (102), à un taux de croissance d'au moins 5,0 Angstrom par seconde environ.
  11. 11. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation du InGan sur du GaN.
  12. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la formation du InGaN comprend en outre la formation du InGaN afin d'obtenir une densité de défauts au moins sensiblement égale ou inférieure à celle du GaN.
  13. 13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la formation du InGaN comprend la formation d'une couche de InGaN qui possède une épaisseur moyenne d'environ 0,5 micron.
  14. 14. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la décomposition au moins partielle dudit précurseur qui contient de l'azote afin de former des ions d'azote comprend en outre l'application d'une énergie micro-ondes sur ledit précurseur qui contient de l'azote.
  15. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote et la décomposition dudit précurseur qui contient de l'azote afin de former des ions d'azote comprennent la formation de radicaux d'azote.
  16. 16. Procédé la revendication 14, qui comprend en outre l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote sans appliquer ladite énergie micro-ondes audit précurseur du groupe III.
  17. 17. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'application de l'énergie micro-ondes audit précurseur qui contient de l'azote comprend la génération d'un plasma dans une enceinte distincte de la chambre (102) en utilisant l'énergie micro-ondes, et le passage dudit précurseur qui contient de l'azote dans ladite enceinte.25
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