FR2986661A1 - Dispositifs photoactifs avec une repartition amelioree des porteurs de charge, et procedes de formation de ces dispositifs - Google Patents
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Abstract
Les dispositifs à semi-conducteurs émettant un rayonnement comprennent une première région de base (102) comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n, une deuxième région de base (104) comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type p, et une structure à multiples puits quantiques (106) disposée entre la première région de base (102) et la deuxième région de base (104). La structure à multiples puits quantiques (106) comprend au moins trois régions de puits quantique et au moins deux régions de barrière. Une barrière d'énergie de trous d'électron entre une troisième des régions de puits quantique et une deuxième des régions de puits quantique est inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième des régions de puits quantique et une première des régions de puits quantique. Les procédés de formation de ces dispositifs consistent à déposer séquentiellement de manière épitaxiale des couches d'une telle structure à multiples puits quantiques (106), et sélectionner une composition et une configuration des couches de sorte que les barrières d'énergie de trous d'électron varient à travers la structure à multiples puits quantiques (106).
Description
DOMAINE [0001] Les modes de réalisation de la présente invention concernent généralement des dispositifs photoactifs comprenant des matériaux semi-conducteurs des groupes III-V, et des procédés de formation de ces dispositifs photoactifs. CONTEXTE [0002] Les dispositifs photoactifs sont des dispositifs qui sont configurés pour convertir une énergie électrique en un rayonnement électromagnétique, ou pour convertir un rayonnement électromagnétique en une énergie électrique. Les dispositifs photoactifs comprennent, mais sans y être limités, les diodes électroluminescentes (DEL), les lasers à semi-conducteurs, les photodétecteurs et les cellules solaires. Ces dispositifs photoactifs comprennent souvent une ou plusieurs couches planes de matériau semi-conducteur des groupes III-V. Les matériaux semiconducteurs des groupes III-V sont des matériaux qui sont principalement composés d'un ou de plusieurs éléments du groupe IIIA de la table périodique (B, Al, Ga, In et Tl) et d'un ou de plusieurs éléments du groupe VA de la table périodique (N, P, As, Sb et Bi). Les couches planes de matériau semi-conducteur des groupes III-V peuvent être cristallines, et peuvent comprendre un monocristal du matériau semi-conducteur des groupes III-V. [0003] Les couches du matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin comprennent généralement une certaine quantité de défauts dans la maille cristalline du matériau semi-conducteur des groupes III-V. Ces défauts dans la structure cristalline peuvent comprendre, par exemple, des défauts ponctuels et des défauts linéaires (par exemple, des dislocations traversantes). Ces défauts diminuent la performance des dispositifs photoactifs fabriqués sur ou dans la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V. [0004] De plus, les procédés actuellement connus pour fabriquer des couches du matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin impliquent généralement une croissance épitaxiale du matériau semi-conducteur des groupes III-V sur la surface d'un substrat sous-jacent, qui a une maille cristalline similaire à la maille cristalline du matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin, mais légèrement différente de celle-ci. Par conséquent, lorsque la couche de matériau semiconducteur des groupes III-V cristallin est développée sur le matériau de substrat sous-jacent différent, la maille cristalline du matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin peut être contrainte mécaniquement. En conséquence de cette contrainte, alors que l'épaisseur de la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V augmente pendant la croissance, une contrainte dans la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V peut augmenter jusqu'à ce que, à une certaine épaisseur critique, des défauts, tels que des dislocations, deviennent énergétiquement favorables et se forment dans la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V pour atténuer la contrainte développée dans celle-ci. [0005] Compte tenu de ce qui précède, il est difficile de fabriquer des couches relativement épaisses de matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin ayant des concentrations de défauts relativement faibles dans celles-ci. [0006] Les dispositifs photoactifs peuvent comprendre une région active qui comprend un certain nombre de régions de puits quantique, chacune pouvant comprendre une couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V. Les régions de puits quantique peuvent être séparées les unes des autres par des régions de barrière, qui peuvent également comprendre une couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V, mais de composition différente par rapport aux régions de puits quantique. [0007] Il y a une divergence entre la mobilité des électrons et des trous d'électrons (orbites électroniques inoccupées) dans au moins certains matériaux semi-conducteurs des groupes III-V. Autrement dit, les électrons peuvent se déplacer à travers les matériaux semi-conducteurs des groupes III-V relativement plus facilement que les trous d'électrons. Cette divergence de mobilité entre les électrons et les trous d'électrons peut conduire à une distribution non uniforme des électrons et des trous d'électrons dans les régions actives des dispositifs photoactifs. Ce phénomène est examiné plus en détail dans le document X. Ni et al., « Reduction of Efficiency Droop in InGaN Light Emitting Diodes by Coupled Quantum Wells », Applied Physics Letters, vol. 93, pages 171 113 (2008), et dans C. H. Wang et al., « Efficiency Droop Alleviation in InGaN/GaN LightEmitting Diodes by Graded-Thickness Multiple Quantum Wells », Applied Physics Letters, vol. 97, page 181 101 (2010). BREF RÉSUMÉ [0008] Dans certains modes de réalisation, la présente invention comprend des dispositifs à semi-conducteurs émettant un rayonnement qui comprennent une première région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n, une deuxième région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type p, et une structure à multiples 2 puits quantiques disposée entre la première région de base et la deuxième région de base. La structure à multiples puits quantiques comprend au moins trois régions de puits quantique et au moins deux régions de barrière. Une première région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière est disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique. Une deuxième région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière est disposée entre la deuxième région de puits quantique et la troisième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique. La première région de puits quantique est située plus près de la première région de base que la troisième région de puits quantique, et la troisième région de puits quantique est située plus près de la deuxième région de base que la troisième région de puits quantique. Chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique a une épaisseur de région de puits dans une direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base d'environ au moins deux (2) nanomètres, et chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière a une épaisseur de région de barrière dans la direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits. Par ailleurs, une barrière de potentiel de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique est inférieure à une barrière de potentiel de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. [00091 Dans des modes de réalisation supplémentaires, la présente invention comprend des dispositifs qui comprennent au moins une diode électroluminescente (DEL). La DEL comprend une première région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n, une deuxième région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type p, et une structure à multiples puits quantiques disposée entre la première région de base et la deuxième région de base. La structure à multiples puits quantiques comprend au moins trois régions de puits quantique et au moins deux régions de barrière. Une première région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière est disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique, et une deuxième région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière est disposée entre la deuxième région de puits quantique et la troisième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique. La première région de puits quantique est située plus près 3 de la première région de base que la troisième région de puits quantique, et la troisième région de puits quantique est située plus près de la deuxième région de base que la troisième région de puits quantique. Chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique comprend du InxGai,N et a une épaisseur de région de puits dans une direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base d'environ au moins deux (2) nanomètres. Chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière comprend du InyGai_yN, où y est égal à au moins environ 0,05, et a une épaisseur de région de barrière dans la direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits et d'environ au moins deux (2) nanomètres. Une barrière de potentiel de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique est inférieure à une barrière de potentiel de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. 10010] Dans encore d'autres modes de réalisation, la présente invention comprend des procédés de formation de dispositifs émettant un rayonnement. Selon ces procédés, une pluralité de volumes de matériau semi-conducteur des groupes III-V peuvent être déposés séquentiellement de manière épitaxiale sur un substrat pour former une structure à multiples puits quantiques comprenant une première région de barrière disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique, et une deuxième région de barrière disposée entre la deuxième région de puits quantique et une troisième région de puits quantique. Chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique peut être formée pour avoir une épaisseur de région de puits d'environ au moins deux (2) nanomètres. Chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière peut être formée pour avoir une épaisseur de région de barrière supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits. De plus, une composition de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique peut être sélectionnée de sorte qu'une barrière de potentiel de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique soit inférieure à une barrière de potentiel de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. 4 [0011] Dans d'autres modes de réalisation, la présente invention comprend des procédés de formation de dispositifs émettant un rayonnement. Selon ces procédés, une pluralité d'ouvertures sont formées qui s'étendent à travers une couche de matériau semi-conducteur contraint sur une couche de relaxation des contraintes. Le matériau semi-conducteur contraint et la couche de relaxation des contraintes sont traités thermiquement pour provoquer une déformation de la couche de relaxation des contraintes et une relaxation du matériau semi-conducteur contraint pour former au moins un volume de matériau semi-conducteur relaxé. Une pluralité de volumes de matériau semi-conducteur des groupes III-V sont déposés séquentiellement de manière épitaxiale sur ledit au moins un volume de matériau semi-conducteur relaxé pour former une structure à multiples puits quantiques comprenant une première région de barrière disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique, et une deuxième région de barrière disposée entre la deuxième région de puits quantique et une troisième région de puits quantique. Chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique est formée pour avoir une épaisseur de région de puits d'environ au moins deux (2) nanomètres. Chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière est formée pour avoir une épaisseur de région de barrière supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits. Les compositions de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique sont sélectionnées de sorte qu'une barrière de potentiel de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique soit inférieure à une barrière de potentiel de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [0012] Bien que la description se termine par des revendications indiquant particulièrement et revendiquant distinctement ce qui est considéré comme étant les modes de réalisation de l'invention, les avantages des modes de réalisation de l'invention peuvent être plus facilement établis à partir de la description détaillée qui suit lors de sa lecture conjointement avec les dessins joints, sur lesquels :5 [0013] la figure 1 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un dispositif à semiconducteurs émettant un rayonnement et un diagramme de bande d'énergie correspondant pour le dispositif ; [0014] les figures 2 à 5 sont utilisées pour illustrer un procédé pour former un dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon des modes de réalisation de la description ; [0015] la figure 2 est une vue en coupe transversale simplifiée d'une couche de matériau semi-conducteur contraint sur une couche de relaxation des contraintes sur un substrat de base ; [0016] la figure 3 est une vue en coupe simplifiée similaire à celle de la figure 2 illustrant une pluralité d'ouvertures s'étendant à travers la couche de matériau semi-conducteur contraint ; [0017] la figure 4 est une vue en coupe transversale simplifiée similaire à celles des figures 2 et 3 illustrant des volumes d'un matériau semi-conducteur relaxé formés par une relaxation du matériau semi-conducteur contraint au moyen de la couche de relaxation des contraintes ; et [0018] la figure 5 est une vue en coupe transversale simplifiée d'un dispositif à semiconducteurs émettant un rayonnement disposé sur un volume de matériau semi-conducteur relaxé similaire à ceux montrés sur la figure 4. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0019] Les illustrations présentées ici ne sont pas considérées comme étant des vues réelles d'un matériau, d'une structure ou d'un dispositif à semi-conducteurs, ou d'un procédé particulier, mais sont des représentations simplement idéalisées, qui sont utilisées pour décrire la présente invention. De plus, les éléments communs sur les figures peuvent conserver la même désignation numérique. [0020] Telle qu'utilisée ici, l'expression « matériau semi-conducteur des groupes III-V » désigne et comprend n'importe quel matériau composé principalement d'un ou de plusieurs éléments provenant du groupe IIIA de la table périodique (B, Al, Ga, In et Tl) et d'un ou de plusieurs éléments provenant du groupe VA de la table périodique (N, P, As, Sb et Bi). [0021] Telle qu'utilisée ici, l'expression « épaisseur critique », lorsqu'elle est utilisée en relation avec un matériau, désigne l'épaisseur maximum au-dessus de laquelle la formation de défauts, tels que des dislocations, dans le matériau devient énergétiquement favorable. 6 [0022] Telle qu'utilisée ici, l'expression « couche épitaxiale de matériau » désigne une couche de matériau qui est au moins sensiblement un monocristal du matériau et qui a été formée de sorte que le monocristal présente une orientation cristallographique connue. [0023] Telle qu'utilisée ici, l'expression « paramètre de maille de croissance », lorsqu'elle est utilisée en relation avec une couche épitaxiale de matériau semi-conducteur, désigne un paramètre de maille moyenne présenté par la couche de matériau semi-conducteur alors que la couche de matériau semi-conducteur est développée de manière épitaxiale à une température élevée. [0024] Telle qu'utilisée ici, l'expression « contrainte de maille », lorsqu'elle est utilisée en relation avec une couche de matériau, désigne une contrainte de la maille cristalline dans des directions au moins sensiblement parallèles au plan de la couche de matériau et peut être une contrainte de compression ou une contrainte de traction. De manière similaire, l'expression « paramètre de maille moyenne », lorsqu'elle est utilisée en relation avec une couche de matériau, désigne des paramètres de maille moyenne dans des dimensions au moins sensiblement parallèles au plan de la couche de matériau. [0025] De manière similaire, le terme « contraint » est utilisé pour indiquer que la maille cristalline a été déformée (par exemple, étirée ou compressée) par rapport à l'espacement normal pour ce matériau de sorte que son espacement de maille est différent de ce qui serait normalement rencontré pour ce matériau dans un cristal relaxé homogène. [0026] Des modes de réalisation de la présente invention comprennent des dispositifs photoactifs, tels que des structures émettant un rayonnement (par exemple, des DEL) qui comprennent une structure à multiples puits quantiques ayant une structure de bande d'énergie qui est personnalisée pour obtenir une répartition améliorée des trous d'électrons à travers la structure à multiples puits quantiques pendant le fonctionnement du dispositif photoactif. [0027] La figure 1 illustre un exemple de Mode de réalisation d'un dispositif à semi- conducteurs émettant un rayonnement 100 de la présente description. Le dispositif à semiconducteurs 100 peut comprendre une DEL, par exemple. Un diagramme de bande d'énergie simplifié présenté par le dispositif à semi-conducteurs 100 est montré sur le dispositif à semiconducteurs 100 de la figure 1. Les différentes régions dans la structure de bande d'énergie sont respectivement alignées avec les régions du dispositif à semi-conducteurs 100 auxquelles elles correspondent. 7 [0028] Comme montré sur la figure 1, le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement 100 comprend une première région de base 102, une deuxième région de base 104 et une structure à multiples puits quantiques 106 disposée entre la première région de base 102 et la deuxième région de base 104. [0029] La structure à multiples puits quantiques 106 comprend au moins trois régions de puits quantique. Par exemple, dans le Mode de réalisation de la figure 1, le dispositif à semiconducteurs 100 comprend une première région de puits quantique 108, une deuxième région de puits quantique 110, une troisième région de puits quantique 112 et une quatrième région de puits quantique 114. Dans des modes de réalisation supplémentaires, cependant, le dispositif à semiconducteurs émettant un rayonnement 100 peut comprendre seulement trois régions de puits quantique ou plus de quatre régions de puits quantique. [0030] Chacune des régions de puits quantique 108 à 114 a une épaisseur de région de puits 115 respective dans une direction s'étendant entre la première région de base 102 et la deuxième région de base 104. Les épaisseurs de région de puits 115 respectives des régions de puits quantique 108 à 114 peuvent être identiques ou différentes. A titre d'exemple et non de limitation, chacune des épaisseurs de région de puits 115 respectives peut être d'environ deux (2) nanomètres ou plus, d'environ cinq (5) nanomètres ou plus, d'environ dix (10) nanomètres ou plus, ou même d'environ vingt (20) nanomètres ou plus. [0031] Dans le Mode de réalisation de la figure 1, la première région de puits quantique 108 est située à proximité de la première région de base 102, et la quatrième région de puits quantique 114 est située à proximité de la deuxième région de base 104. Ainsi, la première région de puits quantique 108 est située plus près de la première région de base 102 que la deuxième région de puits quantique 110, qui est située plus près de la première région de base 102 que la troisième région de puits quantique 112, qui est située plus près de la première région de base 102 que la quatrième région de puits quantique 114. De manière similaire, la quatrième région de puits quantique 114 est située plus près de la deuxième région de base 104 que la troisième région de puits quantique 112, qui est située plus près de la deuxième région de base 104 que la deuxième région de puits quantique 110, qui est située plus près de la deuxième région de base 104 que la première région de puits quantique 108. [0032] Une région de barrière peut être disposée entre les régions de puits quantique 108 à 114 contiguës. Par exemple, comme montré sur la figure 1, une première région de barrière 116 est 8 disposée entre la première région de puits quantique 108 et la deuxième région de puits quantique 110, une deuxième région de barrière 118 est disposée entre la deuxième région de puits quantique 110 et la troisième région de puits quantique 112, et une troisième région de barrière 120 est disposée entre la troisième région de puits quantique 112 et la quatrième région de puits quantique 114. [0033] Chacune des régions de barrière 116 à 120 a une épaisseur de région de barrière 121 respective dans une direction s'étendant entre la première région de base 102 et la deuxième région de base 104. Les épaisseurs de région de barrière 121 respectives des régions de barrière 116 à 120 peuvent être identiques ou différentes. Chacune des épaisseurs de région de barrière 121 respectives peut être supérieure ou égale aux épaisseurs de région de puits 115 pour éviter une tunnellisation des électrons à travers les régions de barrière 116 à 120 entre les régions de puits quantique 108 à 114. A titre d'exemple et non de limitation, chacune des épaisseurs de région de barrière 121 respectives peut être d'environ deux (2) nanomètres ou plus, d'environ cinq (5) nanomètres ou plus, d'environ dix (10) nanomètres ou plus, d'environ quinze (15) nanomètres ou plus, ou même d'environ vingt (20) nanomètres ou plus. [0034] La structure à multiples puits quantiques 106 peut avoir une épaisseur de structure totale 122 dans la direction s'étendant entre la première région de base 102 et la deuxième région de base 104, par exemple d'environ dix (10) nanomètres ou plus, d'environ vingt (20) nanomètres ou plus, d'environ cinquante (50) nanomètres ou plus, d'environ quatre-vingt-cinq (85) nanomètres ou plus, ou même d'environ cent quarante (140) nanomètres ou plus. [0035] La première région de base 102 peut comprendre un matériau semi-conducteur de type n, et la deuxième région de base 104 peut comprendre un matériau semi-conducteur de type p. A titre d'exemple et non de limitation, chacune de la première région de base 102 et de la deuxième région de base 104 peut comprendre un matériau semi-conducteur des groupes III-V, tel que du InzGai,N, où z est entre environ 0,02 et environ 0,17. La première région de base 102 peut être un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n intrinsèque ou dopé, et la deuxième région de base 104 peut être un matériau semi-conducteur de type p intrinsèque ou dopé. [0036] La première région de base 102 peut être couplée électriquement et structurellement à un premier contact conducteur 142, et la deuxième région de base 104 peut être couplée électriquement et structurellement à un deuxième contact conducteur 144. Chacun du premier contact conducteur 142 et du deuxième contact conducteur 144 peut comprendre, par 9 exemple, un ou plusieurs métaux (par exemple, l'aluminium, le titane, le platine, le nickel, l'or, etc.) ou des alliages de métaux, et peut comprendre un certain nombre de couches de ces métaux ou alliages de métaux. Dans des modes de réalisation supplémentaires, le premier contact conducteur 142 et/ou le deuxième contact conducteur 144 peuvent comprendre un matériau semi-conducteur de type n ou de type p dopé ou intrinsèque, respectivement. [0037] Les métaux et des alliages de métaux peuvent ne pas être transparents à une longueur d'onde ou des longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique généré dans la structure à multiples puits quantiques 106 pendant le fonctionnement du dispositif à semi- conducteurs 100. Ainsi, comme montré sur la figure 1, le deuxième contact conducteur 144 peut ne pas recouvrir la surface entière de la deuxième région de base 104. Par exemple, le deuxième contact conducteur 144 peut être dessiné de sorte qu'une ou plusieurs ouvertures s'étendent à travers le deuxième contact conducteur 144. Dans cette configuration, un rayonnement généré dans la structure à multiples puits quantiques 106 doit être transmis du dispositif à semi-conducteurs 100 à travers la deuxième région de base 104 et au-delà du deuxième contact conducteur 144. De plus, ou en tant que variante, le premier contact conducteur 142 pourrait être dessiné comme décrit en faisant référence au deuxième contact conducteur 144. [0038] En faisant référence au diagramme de bande d'énergie de la figure 1, le premier contact conducteur 142 et la première région de base 102 peuvent fournir, à la structure à multiples puits quantiques 106, des électrons 146. Le deuxième contact conducteur 144 et la deuxième région de base 104 peuvent fournir, à la structure à multiples puits quantiques 106, des trous d'électrons 148. Comme mentionné précédemment, les électrons 146 peuvent présenter une mobilité plus grande dans la structure à multiples puits quantiques 106 que les trous d'électrons 148. Ainsi, dans les dispositifs précédemment connus, lorsqu'une tension est appliquée à la structure à multiples puits quantiques 106 entre la première région de base 102 et la deuxième région de base 104, bien que les électrons 146 puissent être répartis relativement uniformément à travers la structure à multiples puits quantiques 106, les trous d'électrons 148 peuvent être répartis moins uniformément à travers la structure à multiples puits quantiques 106 et peuvent être très fortement concentrés dans les régions de puits quantique les plus proches de la deuxième région de base 104. Une telle répartition irrégulière des trous d'électrons 148 à travers la structure à multiples puits quantiques 106 augmente la probabilité d'une recombinaison d'Auger non radiante indésirable des paires d'électron 146 et de trou d'électron 148. 10 [0039] Comme mentionné précédemment, la structure à multiples puits quantiques 106 des modes de réalisation de la présente invention a une structure de bande d'énergie qui est personnalisée pour obtenir une répartition améliorée des trous d'électrons 148 à travers la structure à multiples puits quantiques 106 pendant le fonctionnement du dispositif à semi-conducteurs 100. [0040] Toujours avec référence au diagramme de bande d'énergie de la figure 1, les régions de puits quantique 108 à 114 peuvent avoir une composition de matériau et une configuration structurelle sélectionnées pour fournir à chacune des régions de puits quantique 108 à 114 une énergie de bande interdite 132. Dans le Mode de réalisation montré sur la figure 1, l'énergie de bande interdite 132 est au moins sensiblement identique dans les différentes régions de puits quantique 108 à 114. Dans des modes de réalisation supplémentaires, une énergie de bande interdite 132 d'une ou de plusieurs régions de puits quantique 108 à 114 peut différer d'une énergie de bande interdite d'une autre des régions de puits quantique 108 à 114. [0041] Les régions de barrière 116 à 120 peuvent avoir une composition de matériau et une configuration structurelle sélectionnées pour fournir à chacune des régions de barrière 116 à 120 les énergies de bande interdite 124 à 128 respectives. L'énergie de bande interdite 124 dans la première région de barrière 116 peut être supérieure à l'énergie de bande interdite 126 dans la deuxième région de barrière 118, et l'énergie de bande interdite 126 dans la deuxième région de barrière 118 peut être supérieure à l'énergie de bande interdite 128 dans la troisième région de barrière 120, comme montré sur le diagramme de bande d'énergie de la figure 1. En outre, chacune des énergies de bande interdite 132 des régions de puits quantique 108 à 114 peut être inférieure à chacune des énergies de bande interdite 124 à 128 des régions de barrière 116 à 120. [0042] Dans cette configuration, une barrière de potentiel de trous d'électron 136 entre le quatrième puits quantique 114 et le troisième puits quantique 112 peut être inférieure à une barrière de potentiel de trous d'électron 138 entre le troisième puits quantique 112 et le deuxième puits quantique 110, et une barrière de potentiel de trous d'électron 138 entre le troisième puits quantique 112 et le deuxième puits quantique 110 peut être inférieure à une barrière de potentiel de trous d'électron 140 entre le deuxième puits quantique 110 et le premier puits quantique 108. Autrement dit, les barrières d'énergie de trous d'électron 136 à 140 à travers les régions de barrière 116 à 120 peuvent augmenter par pas à travers la structure à multiples puits quantiques 106 dans la direction s'étendant de la deuxième région de base 104 (qui fournit les trous d'électrons 148 à la structure à multiples puits quantiques 106) à la première région de base 102. Les barrières d'énergie de trous 11 d'électron 136 à 140 sont les différences des énergies de la bande de valence de part et d'autre des interfaces entre les régions de puits quantique 108 à 114 et les régions de barrière 116 à 120 contiguës. En conséquence de l'augmentation des barrières d'énergie de trous d'électron 136 à 140 à travers les régions de barrière 116 à 120 de la deuxième région de base 104 vers la première région de base 102, une répartition plus uniforme des trous d'électrons 148 peut être obtenue dans la structure à multiples puits quantiques 106, ce qui peut résulter en un rendement amélioré pendant le fonctionnement du dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement 100.
100431 Comme mentionné précédemment, les régions de barrière 116 à 120 peuvent avoir une composition de matériau et une configuration structurelle sélectionnées pour fournir à chacune des régions de barrière 116 à 120 leurs différentes énergies de bande interdite 124 à 128 respectives. A titre d'exemple et non de limitation, chacune des régions de barrière 116 à 120 peut comprendre un nitrure III ternaire, tel que du InyGai_yN, où y est égal à au moins environ 0,05. L'augmentation de la teneur en indium (c'est-à-dire, l'augmentation de la valeur de y) dans l'InyGai_yN des régions de barrière 116 à 120 peut diminuer l'énergie de bande interdite des régions de barrière 116 à 120. Ainsi, la deuxième région de barrière 118 peut avoir une teneur en indium plus élevée que la première région de barrière 116, et la troisième région de barrière 120 peut avoir une teneur en indium plus élevée que la deuxième région de barrière 118. A titre d'exemple et non de limitation, la première région de barrière 116 peut comprendre du InyGai_yN, où y est entre environ 0,05 et environ 0,15, la deuxième région de barrière 118 peut comprendre du InyGai_yN, où y est entre environ 0,10 et environ 0,20, et la troisième région de barrière 120 peut comprendre du InyGai_yN, où y est entre environ 0,15 et environ 0,25. [00441 Les régions de puits quantique 108 à 114 peuvent également comprendre un nitrure III ternaire, tel que du In'Gai,N, où x peut être au moins d'environ 0,12, ou même d'environ 0,17 ou plus. [00451 Les régions de puits quantique 108 à 114 et les régions de barrière 116 à 120 décrites ci-dessus peuvent comprendre une couche généralement plane de matériau semi-conducteur des groupes III-V (par exemple, un nitrure III ternaire, tel qu'un nitrure de gallium indium (InGaN)). Les couches de matériau semi-conducteur des groupes III-V peuvent être cristallines, et peuvent comprendre un monocristal du matériau semi-conducteur des groupes III-V.
100461 Comme cela est connu dans l'art, les couches de matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin comprennent généralement une certaine quantité de défauts dans la maille 12 cristalline du matériau semi-conducteur des groupes III-V. Ces défauts dans la structure cristalline peuvent comprendre, par exemple, des défauts ponctuels et des défauts linéaires (par exemple, des dislocations traversantes). Ces défauts diminuent la performance des dispositifs photoactifs comprenant les couches de matériau semi-conducteur des groupes III-V. [0047] Les couches de matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin peuvent être fabriquées en développant de manière épitaxiale les couches de matériau semi-conducteur des groupes III-V sur la surface d'un substrat sous-jacent, qui a une maille cristalline similaire, mais légèrement différente de la maille cristalline du matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin. Par conséquent, lorsque la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin est développée sur le matériau de substrat sous-jacent différent, la maille cristalline du matériau semi-conducteur des groupes III-V cristallin peut être contrainte mécaniquement. En conséquence de cette contrainte, étant donné que l'épaisseur de la couche de matériau semiconducteur des groupes III-V augmente pendant la croissance, une contrainte dans la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V peut augmenter jusqu'à ce que, à une certaine épaisseur critique, des défauts, tels que des dislocations, deviennent énergétiquement favorables et se forment dans la couche de matériau semi-conducteur des groupes III-V pour atténuer la contrainte se développant dans celle-ci. [0048] Lors du dépôt épitaxial des couches de nitrure de gallium indium (InGaN), l'épaisseur critique des couches de nitrure de gallium indium diminue avec l'augmentation de la teneur en indium. Ainsi, il peut être difficile, voire impossible, de fabriquer des couches de nitrure de gallium indium avec une concentration d'indium relativement élevée qui ont des épaisseurs de couche relativement élevées et des concentrations relativement faibles de défauts dans celles-ci. [0049] Pour surmonter ces difficultés, des procédés récemment développés peuvent être utilisés pour fabriquer une structure à multiples puits quantiques 106 comprenant des régions de puits quantique 108 à 114 et des régions de barrière 116 à 120 d'un nitrure III ternaire, tel qu'un nitrure de gallium indium, comme décrit ci-dessus. A titre d'exemple et non de limitation, des procédés tels que décrits dans l'une quelconque de la publication de demande de brevet US n° 2010/0032793, publiée le 11 février 2010 pour Guenard et d'autres, de la publication de demande de brevet US n° 2010/0176490, publiée le 15 juillet 2010 pour Letertre et d'autres, ou de la publication de demande de brevet US n° 2010/0109126, publiée le 6 mai 2010 pour Arena et 13 d'autres, peuvent être utilisés pour fabriquer une structure à multiples puits quantiques 106 d'un dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement 100 tel que décrit ici. [0050] Des exemples non limitatifs de procédés qui peuvent être utilisés pour fabriquer une structure à multiples puits quantiques 106 d'un dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement 100 tel que décrit ici sont décrits ci-dessous en faisant référence aux figures 2 à 5. [0051] En faisant référence à la figure 2, un substrat 152 peut être prévu qui comprend une couche de matériau semi-conducteur contraint 158 sur un substrat de base 156 avec une couche de relaxation des contraintes 154 disposée entre eux. Le substrat de base 156 peut comprendre, par exemple, l'un ou plusieurs d'un saphir, d'un carbure de silicium, d'un silicium et d'un matériau métallique (par exemple, du molybdène, du tantale, etc.). La couche de relaxation des contraintes 154 peut comprendre un matériau tel que, par exemple, un verre de silice, du verre phosphosilicaté, du verre borosilicaté, ou du verre borophosphosilicaté. Le matériau semi-conducteur contraint 158 peut fmalement être utilisé en tant que couche de germe pour déposer de manière épitaxiale une pluralité de couches sur celui-ci pour former une structure à multiples puits quantiques 106 au-dessus de celui-ci. A titre d'exemple et non de limitation, la couche de matériau semi-conducteur contraint 158 peut comprendre du InzGai_,N, où z est entre environ 0,06 et environ 0,08. [0052] La couche de matériau semi-conducteur contraint 158 peut comprendre un matériau semi-conducteur des groupes III-V. A titre d'exemple non limitatif, la couche de matériau semi-conducteur contraint 158 peut comprendre au moins l'un du nitrure de gallium (GaN), du nitrure de gallium indium (In'Gai,N) et du nitrure de gallium aluminium (Al'Gai,N). [0053] En faisant référence à la figure 3, une pluralité d'ouvertures 160 peuvent être formées qui s'étendent à travers la couche de matériau semi-conducteur contraint 158. A titre d'exemple et non de limitation, un processus de masquage et de gravure peut être utilisé pour former les ouvertures 160 à travers la couche de matériau semi-conducteur contraint 158. Après avoir formé les ouvertures 160 à travers la couche de matériau semi-conducteur contraint 158, la structure peut être soumise à un processus de traitement thermique à une température à laquelle la couche de relaxation des contraintes 154 peut se déformer plastiquement ou élastiquement de manière à permettre une relaxation associée de la déformation et/ou de la contrainte dans la partie restante de la couche de matériau semi-conducteur contraint 158, de manière à transformer la partie restante de la couche de matériau semi-conducteur contraint 158 en au moins un volume de matériau semiconducteur relaxé 162, comme illustré sur la figure 4. 14 [0054] En faisant référence à la figure 5, diverses couches du dispositif à semi- conducteurs émettant un rayonnement 100 (figure 1) peuvent être formées en déposant séquentiellement de manière épitaxiale une pluralité de volumes de matériau semi-conducteur des groupes III-V sur un volume de matériau semi-conducteur relaxé 162. Par exemple, une première région de base 102 de nitrure III ternaire de type n ayant une composition et une configuration telles que décrites précédemment peut être déposée de manière épitaxiale sur le volume de matériau semiconducteur relaxé 162. Les régions de puits quantique 108 à 114 et les régions de barrière 116 à 120 comprenant des nitrures III ternaires ayant des compositions et des configurations telles que décrites ci-dessus peuvent ensuite être déposées de manière épitaxiale sur la première région de base 102 pour former une structure à multiples puits quantiques 106. Une deuxième région de base 104 de matériau semi-conducteur de type p ayant une composition et une configuration telles que décrites précédemment peut ensuite être déposée de manière épitaxiale sur la structure à multiples puits quantiques 106. [0055] Dans certains modes de réalisation, le substrat 152 peut être retiré pour fournir un accès à la première région de base 102, par exemple, pour former un ou plusieurs contacts électriques ou des couches de contact sur celle-ci. L'un ou plusieurs d'un processus de gravure, d'un processus de rectification, d'un processus de polissage chimico-mécanique (CMP), d'un processus d'ablation au laser et d'un processus SMART CUT® peuvent être utilisés pour retirer le substrat 152. Le premier contact conducteur 142 peut ensuite être formé ou autrement prévu sur la première région de base 102, et le deuxième contact conducteur 144 peut être formé ou autrement prévu sur la deuxième région de base 104. [0056] Des exemples de modes de réalisation non limitatifs supplémentaires de la description sont fournis ci-dessous : [0057] Mode de réalisation 1 : un dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement, comprenant : une première région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n ; une deuxième région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type p ; et une structure à multiples puits quantiques disposée entre la première région de base et la deuxième région de base, la structure à multiples puits quantiques comprenant au moins trois régions de puits quantique et au moins deux régions de barrière, une première région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière étant disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois 15 régions de puits quantique, une deuxième région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière étant disposée entre la deuxième région de puits quantique et une troisième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique, la première région de puits quantique étant située plus près de la première région de base que la troisième région de puits quantique, et la troisième région de puits quantique étant située plus près de la deuxième région de base que la première région de puits quantique ; dans lequel chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique a une épaisseur de région de puits dans une direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base d'environ au moins deux (2) nanomètres, et chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière a une épaisseur de région de barrière dans la direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits ; et dans lequel une barrière d'énergie de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique est inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. [0058] Mode de réalisation 2 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 1, dans lequel chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique comprend un nitrure III ternaire. [0059] Mode de réalisation 3 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 2, dans lequel le nitrure III ternaire comprend du In'Gai,N. [0060] Mode de réalisation 4 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 3, dans lequel x est d'environ au moins 0,12. [0061] Mode de réalisation 5 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement de l'un quelconque des modes de réalisation 1 à 4, dans lequel chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière comprend un nitrure III ternaire. [0062] Mode de réalisation 6 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 5, dans lequel le nitrure III ternaire de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière comprend du InyGai_yN. [0063] Mode de réalisation 7 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 6, dans lequel y est d'environ au moins 0,05. 16 [0064] Mode de réalisation 8 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement de l'un quelconque des modes de réalisation 1 à 4, dans lequel chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière comprend un nitrure III binaire. [0065] Mode de réalisation 9 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 8, dans lequel le nitrure III binaire de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière comprend du GaN. [0066] Mode de réalisation 10 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement de l'un quelconque des modes de réalisation 1 à 9, dans lequel l'épaisseur de région de puits de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique est d'environ au moins cinq (5) nanomètres. [0067] Mode de réalisation 11 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 10, dans lequel l'épaisseur de région de puits de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique est d'environ au moins dix (10) nanomètres. [0068] Mode de réalisation 12 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement du Mode de réalisation 11, dans lequel l'épaisseur de région de puits de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique est d'environ au moins vingt (20) nanomètres. [0069] Mode de réalisation 13 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement de l'un quelconque des modes de réalisation 1 à 12, dans lequel la première région de barrière a une première énergie de bande interdite et la deuxième région de barrière a une deuxième énergie de bande interdite, la deuxième énergie de bande interdite étant inférieure à la première énergie de bande interdite. [0070] Mode de réalisation 14 : le dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement de l'un quelconque des modes de réalisation 1 à 13, dans lequel la structure à multiples puits quantiques comprend en outre une ou plusieurs régions de puits quantique supplémentaires et une ou plusieurs régions de barrière supplémentaires, et dans lequel les barrières d'énergie de trous d'électron entre les régions de puits quantique contiguës dans la structure à multiples puits quantiques diminuent par pas à travers la structure à multiples puits quantiques de la première région de base vers la deuxième région de base.
17 0711 Mode de réalisation 15 : un dispositif comprenant au moins une diode électroluminescente (DEL) comprenant : une première région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n ; une deuxième région de base comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type p ; et une structure à multiples puits quantiques disposée entre la première région de base et la deuxième région de base, la structure à multiples puits quantiques comprenant au moins trois régions de puits quantique et au moins deux régions de barrière, une première région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière étant disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique, une deuxième région de barrière parmi lesdites au moins deux régions de barrière étant disposée entre la deuxième région de puits quantique et la troisième région de puits quantique parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique, la première région de puits quantique étant située plus près de la première région de base que la troisième région de puits quantique, et la troisième région de puits quantique étant située plus près de la deuxième région de base que la troisième région de puits quantique ; dans lequel chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique, et de la troisième région de puits quantique comprend du In'Gai,N et a une épaisseur de région de puits dans une direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base d'environ au moins deux (2) nanomètres, et chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière comprend du InyGai_yN, où y est d'environ au moins 0,05, et a une épaisseur de région de barrière dans la direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base supérieure à chacune des épaisseurs de région de puits et d'environ au moins deux (2) nanomètres ; et dans lequel une barrière d'énergie de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique est inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. [0072] Mode de réalisation 16 : le dispositif du Mode de réalisation 15, dans lequel l'épaisseur de région de puits de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique est d'environ au moins cinq (5) nanomètres. [0073] Mode de réalisation 17 : le dispositif du Mode de réalisation 15 ou du Mode de réalisation 16, dans lequel la première région de barrière a une première énergie de bande interdite 18 et la deuxième région de barrière a une deuxième énergie de bande interdite, la deuxième énergie de bande interdite étant inférieure à la première énergie de bande interdite. [0074] Mode de réalisation 18 : le dispositif du Mode de réalisation 15 ou du Mode de réalisation 17, dans lequel la structure à multiples puits quantiques a une épaisseur de structure totale dans la direction s'étendant entre la première région de base et la deuxième région de base d'environ au moins 10 nm [0075] Mode de réalisation 19 : un procédé de formation d'un dispositif émettant un rayonnement, consistant à : déposer séquentiellement de manière épitaxiale une pluralité de volumes de matériau semi-conducteur des groupes III-V sur un substrat pour former une structure à multiples puits quantiques comprenant une première région de barrière disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique, et une deuxième région de barrière disposée entre la deuxième région de puits quantique et une troisième région de puits quantique ; former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits d'environ au moins deux (2) nanomètres ; former chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'elles aient une épaisseur de région de barrière supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits ; et sélectionner une composition de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique de sorte qu'une barrière d'énergie de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique soit inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. [0076] Mode de réalisation 20 : le procédé selon le mode de réalisation 19, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles comprennent un nitrure III ternaire. [0077] Mode de réalisation 21 : le procédé selon le mode de réalisation 20, consistant en outre à sélectionner le nitrure III ternaire pour qu'il comprenne du InxGai,N. [0078] Mode de réalisation 22 : le procédé selon le mode de réalisation 21, consistant en outre à formuler l'InxGai,N de sorte que x soit d'environ au moins 0,12. 19 [0079] Mode de réalisation 23, le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 19 à 22, consistant en outre à former chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'elles comprennent un nitrure III ternaire. [0080] Mode de réalisation 24 : le procédé selon le mode de réalisation 23, consistant en outre à sélectionner le nitrure III ternaire de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'il comprenne du InyGai_yN. [0081] Mode de réalisation 25 : le procédé selon le mode de réalisation 24, consistant en outre à formuler l'InyGai_yN de sorte que y soit d'environ au moins 0,05. [0082] Mode de réalisation 26 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 19 à 22, consistant en outre à former chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'elles comprennent un nitrure III binaire. [0083] Mode de réalisation 27 : le procédé selon le mode de réalisation 26, consistant en outre à sélectionner le nitrure III binaire de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'il comprenne du GaN. [0084] Mode de réalisation 28 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 19 à 27, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins cinq (5) nanomètres. [0085] Mode de réalisation 29 : le procédé selon le mode de réalisation 28, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins dix (10) nanomètres. [0086] Mode de réalisation 30 : le procédé selon le mode de réalisation 29, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins vingt (20) nanomètres. [0087] Mode de réalisation 31 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 19 à 30, consistant en outre à former la première région de barrière pour qu'elle ait une première énergie de bande interdite, et former la deuxième région de barrière pour qu'elle ait une deuxième énergie de bande interdite inférieure à la première énergie de bande interdite. 20 [0088] Mode de réalisation 32 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 19 à 27, consistant en outre à former la structure à multiples puits quantiques pour qu'elle ait une épaisseur de structure totale d'environ au moins 10 nm. [0089] Mode de réalisation 33 : un procédé de formation d'un dispositif émettant un rayonnement, consistant à : former une pluralité d'ouvertures s'étendant à travers une couche de matériau semi-conducteur contraint sur une couche de relaxation des contraintes ; traiter thermiquement le matériau semi-conducteur contraint et la couche de relaxation des contraintes et provoquer une déformation de la couche de relaxation des contraintes et une relaxation du matériau semi-conducteur contraint pour former au moins un volume de matériau semi-conducteur relaxé ; déposer séquentiellement de manière épitaxiale une pluralité de volumes de matériau semiconducteur des groupes III-V sur ledit au moins un volume de matériau semi-conducteur relaxé pour former une structure à multiples puits quantiques comprenant une première région de barrière disposée entre une première région de puits quantique et une deuxième région de puits quantique, et une deuxième région de barrière disposée entre la deuxième région de puits quantique et une troisième région de puits quantique ; former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits d'environ au moins deux (2) nanomètres ; former chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'elles aient une épaisseur de région de barrière supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits ; et sélectionner une composition de chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique de sorte qu'une barrière d'énergie de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique et la deuxième région de puits quantique soit inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique et la première région de puits quantique. [0090] Mode de réalisation 34 : le procédé selon le mode de réalisation 33, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles comprennent un nitrure III ternaire. [0091] Mode de réalisation 35 : le procédé selon le mode de réalisation 34, consistant en outre à sélectionner le nitrure III ternaire pour qu'il comprenne du InxGai,N. 21 [0092] Mode de réalisation 36 : le procédé selon le mode de réalisation 35, consistant en outre à formuler l'In'Gai_xN de sorte que x soit d'environ au moins 0,12. [0093] Mode de réalisation 37 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 36, consistant en outre à former chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'elles comprennent un nitrure III ternaire. [0094] Mode de réalisation 38 : le procédé selon le mode de réalisation 37, consistant en outre à sélectionner le nitrure III ternaire de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'il comprenne du InyGai_yN. [0095] Mode de réalisation 39 : le procédé selon le mode de réalisation 38, consistant en outre à formuler l'InyGai_yN de sorte que y soit d'environ au moins 0,05. [0096] Mode de réalisation 40 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 36, consistant en outre à former chacune de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'elles comprennent un nitrure III binaire. [0097] Mode de réalisation 41 : le procédé selon le mode de réalisation 40, consistant en outre à sélectionner le nitrure III binaire de la première région de barrière et de la deuxième région de barrière pour qu'il comprenne du GaN. [0098] Mode de réalisation 42 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 41, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins cinq (5) nanomètres. [0099] Mode de réalisation 43 : le procédé selon le mode de réalisation 42, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins dix (10) nanomètres. [00100] Mode de réalisation 44 : le procédé selon le mode de réalisation 43, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique, de la deuxième région de puits quantique et de la troisième région de puits quantique pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins vingt (20) nanomètres. [00101] Mode de réalisation 45 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 44, consistant en outre à former la première région de barrière pour qu'elle ait une 22 première énergie de bande interdite, et former la deuxième région de barrière pour qu'elle ait une deuxième énergie de bande interdite inférieure à la première énergie de bande interdite. [00102] Mode de réalisation 46 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 41, consistant en outre à former la structure à multiples puits quantiques pour qu'elle ait une épaisseur de structure totale d'environ au moins 10 nm. [00103] Mode de réalisation 47 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 46, consistant en outre à former le matériau semi-conducteur contraint pour qu'il comprenne du InzGai,N. [00104] Mode de réalisation 48 : le procédé selon le mode de réalisation 47, consistant en outre à formuler l'InzGai,N de sorte que z soit entre environ 0,06 et environ 0,08. [00105] Mode de réalisation 49 : le procédé selon l'un quelconque des modes de réalisation 33 à 48, consistant en outre à former la couche de relaxation des contraintes pour qu'elle comprenne au moins l'un d'un verre de silice, d'un verre phosphosilicaté, d'un verre borosilicaté et d'un verre borophosphosilicaté. 23
Claims (6)
- REVENDICATIONS1. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement, comprenant : une première région de base (102) comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type n; une deuxième région de base (104) comprenant un matériau semi-conducteur des groupes III-V de type p ; et une structure à multiples puits quantiques (106) disposée entre la première région de base (102) et la deuxième région de base (104), la structure à multiples puits quantiques (106) comprenant au moins trois régions de puits quantique (108, 110, 112, 114) et au moins deux régions de barrière (116, 118, 120), une première région de barrière (116) parmi lesdites au moins deux régions de barrière (116, 118, 120) étant disposée entre une première région de puits quantique (108) et une deuxième région de puits quantique (110) parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique (108, 110, 112, 114), une deuxième région de barrière (118) parmi lesdites au moins deux régions de barrière (116, 118, 120) étant disposée entre la deuxième région de puits quantique (110) et une troisième région de puits quantique (112) parmi lesdites au moins trois régions de puits quantique (108, 110, 112, 114), la première région de puits quantique (108) étant située plus près de la première région de base (102) que la troisième région de puits quantique (112), et la troisième région de puits quantique (112) étant située plus près de la deuxième région de base (104) que la première région de puits quantique (108) ; dans lequel chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) a une épaisseur de région de puits dans une direction s'étendant entre la première région de base (102) et la deuxième région de base (104) d'environ au moins deux (2) nanomètres, et chacune de la première région de barrière (116) et de la deuxième région de barrière (118) a une épaisseur de région de barrière dans la direction s'étendant entre la première région de base (102) et la deuxième région de base (104) supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits ; et 24dans lequel une barrière d'énergie de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique (112) et la deuxième région de puits quantique (110) est inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique (110) et la première région de puits quantique (108).
- 2. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon la revendication 1, dans lequel chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) comprend un nitrure III ternaire, dans lequel le nitrure III ternaire comprend du InxGai_xN.
- 3. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon la revendication 2, dans lequel x est d'environ au moins 0,12.
- 4. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon la revendication 2, dans lequel chacune de la première région de barrière (116) et de la deuxième région de barrière (118) comprend un nitrure III ternaire, dans lequel le nitrure III ternaire de la première région de barrière (116) et de la deuxième région de barrière (118) comprend du InyGai_yN.
- 5. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon la revendication 4, dans lequel y est d'environ au moins 0,05.
- 6. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur de région de puits de chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) est d'environ au moins cinq (5) nanomètres. 25. Dispositif à semi-conducteurs émettant un rayonnement selon la revendication 1, dans lequel la structure à multiples puits quantiques (106) comprend en outre une ou plusieurs régions de puits quantique supplémentaires et une ou plusieurs régions de barrière supplémentaires, et dans lequel les barrières d'énergie de trous d'électron entre les régions de puits quantique contiguës dans la structure à multiples puits quantiques (106) diminuent par pas à travers la structure à multiples puits quantiques (106) de la première région de base (102) vers la deuxième région de base (104). 8. Procédé de formation d'un dispositif émettant un rayonnement, consistant à : déposer séquentiellement de manière épitaxiale une pluralité de volumes de matériau semiconducteur des groupes III-V sur un substrat pour former une structure à multiples puits quantiques (106) comprenant une première région de barrière (116) disposée entre une première région de puits quantique (108) et une deuxième région de puits quantique (110), et une deuxième région de barrière (118) disposée entre la deuxième région de puits quantique (110) et une troisième région de puits quantique (112) ; former chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits d'environ au moins deux (2) nanomètres ; former chacune de la première région de barrière (116) et de la deuxième région de barrière (118) pour qu'elles aient une épaisseur de région de barrière supérieure ou égale à chacune des épaisseurs de région de puits ; et sélectionner une composition de chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) de sorte qu'une barrière d'énergie de trous d'électron entre la troisième région de puits quantique (112) et la deuxième région de puits quantique (110) soit inférieure à une barrière d'énergie de trous d'électron entre la deuxième région de puits quantique (110) et la première région de puits quantique (108). 9. Procédé selon la revendication 8, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) pour qu'elles comprennent un nitrure III ternaire et sélectionner le nitrure III ternaire pour qu'il comprenne du InxGai_xN. 26. Procédé selon la revendication 9, consistant en outre à formuler l'In'Gai_xN de sorte que x soit d'environ au moins 0,12. 11. Procédé selon la revendication 9, consistant en outre à former chacune de la première région de barrière (116) et de la deuxième région de barrière (118) pour qu'elles comprennent un nitrure III ternaire et sélectionner le nitrure III ternaire de la première région de barrière (116) et de la deuxième région de barrière (118) pour qu'il comprenne du InyGai_yN. 12. Procédé selon la revendication 11, consistant en outre à formuler l'InyGai_yN de sorte que y soit d'environ au moins 0,05. 13. Procédé selon la revendication 8, consistant en outre à former chacune de la première région de puits quantique (108), de la deuxième région de puits quantique (110) et de la troisième région de puits quantique (112) pour qu'elles aient une épaisseur de région de puits respective d'environ au moins cinq (5) nanomètres. 14. Procédé selon la revendication 8, consistant en outre à former la première région de barrière (116) pour qu'elle ait une première énergie de bande interdite, et former la deuxième région de barrière (118) pour qu'elle ait une deuxième énergie de bande interdite inférieure à la première énergie de bande interdite. 15. Procédé selon la revendication 8, consistant en outre à former la structure à multiples puits quantiques (106) pour qu'elle ait une épaisseur de structure totale d'environ au moins 10 nm. 27
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