FR3004585A1 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- FR3004585A1 FR3004585A1 FR1300923A FR1300923A FR3004585A1 FR 3004585 A1 FR3004585 A1 FR 3004585A1 FR 1300923 A FR1300923 A FR 1300923A FR 1300923 A FR1300923 A FR 1300923A FR 3004585 A1 FR3004585 A1 FR 3004585A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- layer
- layers
- semiconductor structure
- growth
- active region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 207
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 134
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 73
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 34
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 763
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 114
- 239000000463 material Substances 0.000 description 62
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 44
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 38
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 36
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 30
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 27
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 26
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 12
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 11
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 11
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 11
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 7
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 6
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006094 Zerodur Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000004871 chemical beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- NYSQNVXXQUIVMU-UHFFFAOYSA-N C1C=CC=C1[Mg]C1=CC=CC1 Chemical compound C1C=CC=C1[Mg]C1=CC=CC1 NYSQNVXXQUIVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006664 bond formation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011222 crystalline ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910002106 crystalline ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- JUWSSMXCCAMYGX-UHFFFAOYSA-N gold platinum Chemical compound [Pt].[Au] JUWSSMXCCAMYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 230000035040 seed growth Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
La présente invention concerne des structures semi-conductrices comprenant une région active placée entre une pluralité de couches d'InGaN. La région active peut être au moins sensiblement composée d'InGaN. La pluralité de couches d'InGaN comprend au moins une couche de puits comprenant de l'InwGai-wN et au moins une couche de barrière comprenant de l'InbGa1-bN placée à proximité de l'au moins une couche de puits. Dans certains modes de réalisation, la valeur de w dans l'InwGa1-wN de la couche de puits peut être supérieure ou égale à environ 0,10 et inférieure ou égale à environ 0,40 dans certains modes de réalisation et la valeur de b dans l'InbGa1-bN de l'au moins une couche de barrière peut être supérieure ou égale à environ 0,01 et inférieure ou égale à environ 0,10. Des procédés de formation de structures semi-conductrices comprennent la croissance de telles couches d'InGaN de façon à former une région active d'un dispositif électroluminescent, tel qu'une DEL. La présente invention concerne également des dispositifs lumineux comprenant de telles DELs.
Description
STRUCTURES SEMI-CONDUCTRICES DOTÉES DE RÉGIONS ACTIVES COMPRENANT DE L'INGAN RÉFÉRENCE CROISÉE À UNE DEMANDE CONNEXE [0001] L'objet de la présente demande concerne la demande de document américain n° (dossier d'avocat n° 3356-11388US (F12/0504JFD GLA)) déposée à la même date sous le nom Debray et al., et la demande de document américain n° (dossier d'avocat n° 3356-11802US (F13/0208JFD GLA)) déposée à la même date sous le nom Debray et al., dont les descriptions sont intégrées ici dans leur intégralité par le biais de la présente référence. DOMAINE TECHNIQUE [0002] La présente invention concerne des structures semi-conductrices et des 15 dispositifs électroluminescents fabriqués à partir de telles structures semi-conductrices comportant une région active comprenant de l'InGaN, des procédés de fabrication de tels dispositifs électroluminescents ainsi que des dispositifs comprenant de tels dispositifs électroluminescents. CONTEXTE 20 [0003] Les dispositifs électroluminescents tels que des diodes électroluminescentes (DELs) sont des dispositifs électriques émettant un rayonnement électromagnétique sous la forme de lumière visible lorsqu'une tension est appliquée à travers une région active de la DEL entre une anode et une cathode. Les DELs comprennent typiquement une ou plusieurs couches de matériau semi-conducteur, à l'intérieur desquelles les électrons amenés par 25 l'anode et les trous amenés par la cathode se recombinent. À mesure que les électrons et les trous se recombinent à l'intérieur de la région active de la DEL, de l'énergie est libérée sous la forme de photons émis par la région active de la DEL. [0004] La fabrication des DELS peut se faire à partir d'une large gamme de types différents de matériaux semi-conducteurs comprenant, par exemple, les matériaux semi- 30 conducteurs III-V et les matériaux semi-conducteurs II-V. La longueur d'onde de la lumière émise par n'importe quelle DEL particulière est fonction de la quantité d'énergie libérée lorsqu'un électron et un trou se recombinent. La longueur d'onde de la lumière émise par la DEL est donc fonction de la différence relative d'énergie entre le niveau d'énergie de l'électron et le niveau d'énergie du trou. Les niveaux d'énergie des électrons et les niveaux d'énergie des trous sont au moins en partie fonction de la composition des matériaux semiconducteurs, du type et de la concentration du dopage, de la configuration (c'est-à-dire de la structure et de l'orientation des cristaux) des matériaux semi-conducteurs ainsi que de la qualité des matériaux semi-conducteurs à l'intérieur desquels les électrons et les trous se recombinent. La longueur d'onde de la lumière émise par une DEL peut donc être adaptée au choix en adaptant au choix la composition et la configuration des matériaux semi-conducteurs contenus à l'intérieur de la DEL. [0005] On sait comment fabriquer dans l'art des DELs comprenant des matériaux semi-conducteurs III-V, tels que des matériaux en nitrure du Groupe III. De telles DELs au nitrure du Groupe III sont connues pour leur capacité à émettre un rayonnement dans les régions visibles du bleu et du vert du spectre de rayonnement électromagnétique ainsi que pour leur possible utilisation à une puissance et une luminosité relativement élevées.
RÉSUMÉ SUCCINCT [0006] Le présent résumé est destiné à introduire une sélection de concepts sous une forme simplifiée. Ces concepts sont décrits plus en détail dans la description détaillée d'exemples de réalisation de la description suivante. Le présent résumé ne vise pas à identifier les caractéristiques principales ou les caractéristiques essentielles de l'objet 20 revendiqué ni à limiter la portée de l'objet revendiqué. [0007] Dans certains modes de réalisation, la présente invention comporte une structure semi-conductrice comprenant une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms. Une région active est disposée au-dessus de la couche de base, et 25 la région active comprend une pluralité de couches d'InGaN. La pluralité de couches d'InGaN comprend au moins une couche de puits d'In,Gai,N, où 0,10<w<0,40, et au moins une couche de barrière d'InbGai_bN, où 0,01<b<0,10. Une couche de blocage des électrons est disposée sur un côté de la région active opposé à la couche de base de GaN. Une couche massive de type p est disposée sur la couche de blocage des électrons et la couche massive de 30 type p comprend de l'InpGai_pN, où 0,01<p0,08. Une couche de contact de type p est disposée sur la couche massive de type p et la couche de contact de type p comprend de l'IncGai_,N, où 0,01<c<0,10. [0008] Dans des modes de réalisation supplémentaires, la présente invention comprend des dispositifs électroluminescents fabriqués à partir de telles structures semi- conductrices. Par exemple, dans des modes de réalisation supplémentaires, la présente invention comprend un dispositif électroluminescent comprenant une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms. Une région active est disposée au-dessus de la couche de base. La région active comprend une pluralité de couches d'InGaN et la pluralité de couches d'InGaN comprend au moins une couche de puits et au moins une couche de barrière. Une couche de blocage des électrons est disposée au-dessus de la région active. Une couche massive d'InpGai_pN de type p est disposée au-dessus de la couche de blocage des électrons et une couche de contact d'IneGai_cN de type p est disposée au-dessus de la couche massive d'InpGai_ pN de type p. Une énergie de contrainte minimale requise du dispositif électroluminescent peut en outre s'élever à environ 4500 (ua) ou moins. [0009] Des modes de réalisation supplémentaires de la présente invention comprennent des procédés de fabrication de telles structures et de tels dispositifs. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la présente invention comprend un procédé de formation d'une structure semi-conductrice dans lequel une couche de base de GaN est prévue dont le plan de croissance polaire présente un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 A. Une pluralité de couches d'InGaN est crûe pour former une région active au-dessus de la couche de base. La croissance de la pluralité de couches d'InGaN comprend la croissance d'au moins une couche de puits comprenant de où 0,10<w<0,40 et la croissance d'au moins une couche de barrière au-dessus de l'au moins une couche de puits, l'au moins une couche de barrière comprenant de l'InbGai_bN, où 0,01<b<0,10. Une couche de blocage des électrons est crûe au-dessus de la région active. Une couche massive d'InpGal_pN de type p est crûe au-dessus de la couche de blocage des électrons, où 0,01<p<0,08 et une couche de contact d'IneGai,N de type p est crûe au-dessus de la couche massive d'InpGai_pN de type p, où 0,00<c<0,10.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0010] La figure 1 A est une vue en côté simplifiée d'une structure semi-conductrice comprenant une ou plusieurs couches de puits d'InGaN et une ou plusieurs couches de barrière d'InGaN placées dans une région active de la structure semi-conductrice selon les 5 modes de réalisation de la présente invention. [0011] La figure 1B est un schéma simplifié illustrant les différences relatives de niveau d'énergie de la bande conductrice dans un schéma de bande d'énergie adapté aux différents matériaux présents dans les diverses couches de la structure semi-conductrice de la figure 1A. 10 [0012] La figure 2A est une vue en côté simplifiée d'une autre structure semi- conductrice similaire à la structure semi-conductrice de la figure 1A, mais comprenant en outre une couche d'arrêt des électrons située entre une région active et une couche de base de la structure semi-conductrice. [0013] La figure 2B est un schéma de bande conductrice simplifié pour la structure 15 semi-conductrice de la figure 2A. [0014] La figure 3A est une vue en côté simplifiée d'une autre structure semiconductrice similaire à la structure semi-conductrice de la figure 1A, mais comprenant en outre une couche de libération de contrainte disposée entre une région active et une couche de base de la structure semi-conductrice. 20 [0015] La figure 3B est un schéma de bande conductrice simplifié pour la structure semi-conductrice de la figure 3A. [0016] La figure 4A est une vue en côté simplifiée d'une autre structure semiconductrice similaire à la structure semi-conductrice de la figure 1A, mais comprenant en outre de minces couches de barrière de GaN supplémentaires placées à l'intérieur de la région 25 active de la structure semi-conductrice. [0017] La figure 4B est un schéma de bande conductrice simplifié pour la structure semi-conductrice de la figure 4A. [0018] La figure 5A est une vue en côté simplifiée d'une autre structure semiconductrice similaire à la structure semi-conductrice de la figure 1A, mais comprenant en 30 outre une structure de débordement de puits placée à l'intérieur de la région active de la structure semi-conductrice. [0019] La figure 5B est un schéma de bande simplifié pour la structure semiconductrice de la figure 5A. [0020] La figure 6A est une vue plane en élévation simplifiée d'une structure semiconductrice intermédiaire pouvant être utilisée pour fabriquer un modèle de croissance utilisé 5 pour la fabrication de structures semi-conductrices selon les modes de réalisation correspondant aux procédés de la présente invention. [0021] La figure 6B est une vue en côté en coupe transversale partielle de la structure semi-conductrice intermédiaire de la figure 6A. [0022] La figure 6C est une vue en côté en coupe transversale partielle d'un modèle 10 de croissance pouvant être utilisé pour fabriquer des structures semi-conductrices selon les modes de réalisation correspondant aux procédés de la présente invention. [0023] La figure 6D illustre des couches d'un empilement de croissance déposé épitaxialement sur un modèle de croissance comme celui de la figure 6C. [0024] La figure 7 est une vue en côté en coupe transversale partielle d'un dispositif 15 électroluminescent fabriqué à partir de structures semi-conductrices selon les modes de réalisation correspondant aux procédés de la présente invention. [0025] La figure 8 est une vue en côté en coupe transversale partielle d'un dispositif électroluminescent supplémentaire fabriqué à partir de structures semi-conductrices selon les modes de réalisation correspondant aux procédés de la présente invention. 20 [0026] La figure 9 est un graphique illustrant la relation entre l'efficacité quantique interne et l'énergie de contrainte totale des structures semi-conductrices formées selon les modes de réalisation correspondant aux procédés de la présente invention. [0027] La figure 10A est une vue en côté simplifiée d'une DEL connue dans l'art comprenant des couches de puits d'InGaN et des couches de barrière de GaN placées dans 25 une région active de la DEL. [0028] La figure 10B est un schéma de bande conductrice simplifié pour la DEL de la figure 10A. [0029] La figure 11A est un graphique illustrant les bords de bande calculés pour la bande conductrice et la bande de valence avec une tension nulle appliquée traversant la 30 région active de la DEL de la figure 10A, les calculs obtenus utilisant un modèle de calcul de la DEL. [0030] La figure 11B est un graphique similaire à celui de la figure 11A, mais illustrant les bords de bande calculés pour la bande conductrice et la bande de valence avec une densité de courant de 125 A/cm2 circulant à travers la région active de la DEL provoquée par la tension appliquée traversant la région active. [0031] La figure 11C est un graphique illustrant l'intensité calculée du rayonnement émis en fonction de la longueur d'onde pour chaque couche de puits quantique d'InGaN prévue dans la DEL de la figure 11A. [0032] La figure 11D est un graphique illustrant l'efficacité d'injection de porteurs calculée en fonction de la densité de courant appliquée à travers la région active de la DEL de la figure 11A. [0033] La figure 11E est un graphique illustrant l'efficacité quantique interne calculée en fonction de la densité de courant appliquée à travers la région active de la DEL de la figure 11A. [0034] La figure 12A est une vue en côté simplifiée d'une DEL de la présente 15 invention similaire à celle de la figure lA et comprend des couches de puits d'InGaN et des couches de barrière d'InGaN placées dans une région active de la DEL. [0035] La figure 12B est un schéma de bande conductrice simplifié pour la DEL de la figure 12A. [0036] La figure 13A est un graphique illustrant les bords de bande calculés pour la 20 bande conductrice et la bande de valence avec une tension nulle appliquée traversant la région active de la DEL de la figure 12A, les calculs obtenus utilisant un modèle de calcul de la DEL. [0037] La figure 13B est un graphique similaire à celui de la figure 13A, mais illustrant les bords de bande calculés pour la bande conductrice et la bande de valence avec 25 une densité de courant de 125 A/cm2 circulant à travers la région active de la DEL provoquée par la tension appliquée traversant la région active. [0038] La figure 13C est un graphique illustrant l'intensité calculée du rayonnement émis en fonction de la longueur d'onde pour chaque couche de puits quantique d'InGaN prévue dans la DEL de la figure 13A. [0039] La figure 13D est un graphique illustrant l'efficacité d'injection de porteurs calculée en fonction de la densité de courant appliquée à travers la région active de la DEL de la figure 13A. [0040] La figure 13E est un graphique illustrant l'efficacité quantique interne calculée en fonction de la densité de courant appliquée à travers la région active de la DEL de la figure 13A. [0041] La figure 14 illustre un exemple de dispositif lumineux comprenant une DEL selon la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0042] Les dessins illustrés dans la présente invention ne visent pas à représenter des vues réelles de quelconques matériaux semi-conducteurs, structures ou dispositifs particuliers, mais sont simplement des représentations idéalisées utilisées pour décrire des modes de réalisation de la présente invention. [0043] La figure 1A illustre un mode de réalisation d'une structure semi-conductrice 100. La structure semi-conductrice 100 comprend une pluralité de couches de nitrure de Groupe III (par exemple du nitrure d'indium, du nitrure de gallium, du nitrure d'aluminium et leurs alliages) et comprend une couche de base 102, une couche de contact de type p 104 et une région active 106 disposée entre la couche de base 102 et la couche de contact de type p 104, la région active 106 comprenant une pluralité de couches d'InGaN. De plus, la région active 106 comprend au moins une couche de puits d'InGaN et au moins une couche de barrière d'InGaN. Dans certains modes de réalisation, la région active 106 peut être au moins sensiblement composée d'InGaN (mis à part la présence de dopants). La structure semiconductrice 100 comprend en outre une couche de blocage des électrons 108 disposée au-dessus de la région active 106, une couche massive de type p 110 disposée au-dessus de la 25 couche de blocage des électrons 108 et une couche de contact de type p 104 disposée au- dessus de la couche massive de type p 110. [0044] La couche de base 102 peut comprendre une couche de base de GaN 112, dans laquelle un plan de croissance de la couche de base de GaN 112 est un plan polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms.
30 Un dispositif électroluminescent, tel qu'une diode électroluminescente, peut être fabriqué à partir de la structure semi-conductrice 100, tel que décrit en détail par la suite. Cependant, succinctement, un premier contact d'électrode peut être formé au-dessus d'une partie de la couche de base de GaN 112 et un second contact d'électrode peut être formé au-dessus d'une partie de la couche de contact de type p 104, de telle sorte qu'une tension électrique peut être appliquée entre les contacts d'électrode à travers la région active 106, provoquant ainsi l'émission de rayonnement électromagnétique (par exemple de la lumière visible) par un dispositif électroluminescent fabriqué à partir de la structure semi-conductrice 100.
100451 Les modes de réalisation de structures semi-conductrices de la présente invention, qui comprennent une région active comprenant au moins une couche de puits d'InGaN et au moins une couche de barrière d'InGaN, peuvent être fabriqués à l'aide de divers types de procédés de croissance ou sinon de formation de couches de nitrure de Groupe III tel que l'InGaN. À titre d'exemples non limitatifs, les diverses couches de nitrure de Groupe III peuvent être crûes ou sinon déposées à l'aide d'un ou de plusieurs procédés parmi un procédé de dépôt de vapeur chimique (CVD), un procédé de dépôt de vapeur chimique métalorganique (MOCVD), un procédé d'épitaxie en phase vapeur (VPE), un procédé de dépôt de couche atomique (ALD), un procédé d'épitaxie en phase vapeur hybride (HVPE), un procédé d'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE), un procédé de dépôt de couche atomique (ALD), un procédé d'épitaxie par faisceau chimique (CBE), etc.
100461 Dans certains modes de réalisation, les procédés exposés dans tout ou partie de la publication de demande de brevet américain n° US 2010 0176490 Al publiée le 15 juillet 2010 sous le nom de Letertre et al., la publication de demande de brevet américain n° US 2010 0109126 publiée le 6 mai 2010 sous le nom de Arena, la publication de demande de brevet américain n° US 2012 0211870 publiée le 23 août 2012 sous le nom de Figuet et la publication de demande de brevet américain n° US 2012 0225539 publiée le 6 septembre 2012 sous le nom de Figuet, dont les descriptions correspondant auxdites demandes sont intégrées ici dans leur intégralité par le biais de la présente référence, peuvent être utilisés pour cultiver ou sinon déposer les diverses couches de nitrure de Groupe III. De tels procédés peuvent permettre de fabriquer des couches de nitrure de Groupe III, telles que les couches d'InGaN (ainsi que d'autres couches de nitrure de Groupe III optionnelles) présentant des compositions et des épaisseurs similaires à celles décrites ci-dessous. De tels procédés peuvent être utilisés pour former un modèle de croissance 113 permettant ensuite de former des couches de nitrure de Groupe III. [0047] Un exemple d'un tel procédé pouvant être utilisé pour fabriquer le modèle de croissance 113 selon les modes de réalisation de la présente invention est décrit ci-dessous de façon succincte en référence aux figures 6A à 6C. 10048i La figure 6A est une vue plane en élévation d'une structure semi-conductrice intermédiaire 650 utilisée dans la formation du modèle de croissance 113 (de la figure 1A) selon lequel une ou plusieurs structures semi-conductrices et les dispositifs électroluminescents subséquents de la présente invention peuvent être fabriqués et la figure 6B est une vue en coupe transversale simplifiée d'une partie de la structure semi-conductrice intermédiaire 650 utilisée dans la formation du modèle de croissance 113. Le modèle de croissance 113 peut être fabriqué tel qu'exposé dans la publication de demande de brevet américain susmentionnée n° US 2010 0176490 Al et/ou dans la publication de demande de brevet américain n° US 2010 0109126. Tel qu'exposé ici, la structure semi-conductrice intermédiaire 650 peut comprendre un substrat sacrificiel 652, une couche de matériau concordant 654 disposée sur le substrat sacrificiel 652 et une ou plusieurs couches de germination d'InsGai_sN 656, chacune comprenant une couche de matériau en nitrure du Groupe III disposée au-dessus du matériau concordant 654. La ou les couches de germination d'InsGai_sN 656 peuvent servir de « semence » sur lesquelles les diverses couches subséquentes de la structure semi-conductrice 100 décrite peuvent être formées. [0049] La couche de germination d'InsGai_sN initiale peut être formée sur un substrat de croissance initial puis transférée au substrat sacrificiel 652 à l'aide de procédés tels que l'implantation ionique, la formation de liaisons ioniques suivis de la séparation d'une partie de la couche de germination d'InsGai_sN initiale (non illustrée). Le substrat de croissance initial peut comprendre un substrat de croissance caractérisé en ce qu'il comprend un décalage de maille de plan de croissance avec la couche de germination d'InsGai_sN initiale de telle sorte que la couche de germination d'InsGai_sN est formée sous contrainte. Par exemple, le substrat de croissance initial peut comprendre un substrat en saphir comprenant une couche de germination de GaN de gallium polaire, de telle sorte que la couche de germination d' InsGai_sN formée comprend une couche de germination d' InsGai_sN de gallium polaire soumise à une contrainte tensile. [0050] La couche de germination d'InsGai_sN initiale peut être formée ou crûe de telle sorte que la couche de germination d'InsGai_sN comprend un plan de croissance comprenant un plan polaire de nitrures de Groupe III. Par exemple, le plan de croissance peut être formé de telle sorte que la couche de germination d'InsGai_sN comprend un plan de gallium polaire. De plus, la couche de germination d'InsGai_sN initiale peut être crûe ou sinon formée de telle sorte que la composition de la couche de germination d'InsGai_sN est de 0,02<s<0,05. À titre d'exemple non limitatif particulier, la valeur de n dans la couche de germination d'InsGai_ sN peut être égale à environ 0,03. La couche de germination d'InsGai_sN peut également être crûe ou sinon formée pour atteindre une épaisseur supérieure à environ deux cents nanomètres (200 nm). La couche de germination d'InsGal_sN est cependant formée de telle sorte que la couche de germination d'InsGai_sN ne dépasse pas l'épaisseur minimale requise de la couche de germination d'InsGai_sN correspondant à l'épaisseur à laquelle la contrainte s'exerçant dans la couche de germination d'InsGai_sN peut se détendre du fait de la formation de défauts supplémentaires. Ce phénomène est généralement appelé dans l'art séparation de phase. C'est pourquoi la couche de germination d'InsGai_sN peut comprendre un matériau de semence de haute qualité sous contrainte. [0051] À titre d'exemple et non de limitation, le procédé connu dans l'industrie sous le nom de procédé SMART-CUT peut être utilisé pour transférer la couche de germination d'InsGal_sN 656 vers le substrat sacrificiel 652 en utilisant la couche de matériau concordant 654 comme couche de liaison. De tels procédés sont décrits en détail, par exemple, dans le document américain n° RE39 484 de Bruel, le document américain n ° 6 303 468 de Aspar et al., le document américain n ° 6 335 258 de Aspar et al., le document 6 756 286 de Moriceau et al., le document 6 809 044 de Aspar et al. et le document 6 946 365 de Aspar et al., dont les descriptions sont intégrées ici dans leur intégralité par le biais de la présente référence. [0052] Le substrat sacrificiel 652 peut comprendre un matériau homogène ou un matériau hétérogène (c'est-à-dire composite). À titre d'exemples non limitatifs, le substrat de support 652 peut comprendre le saphir, le silicium, les arsenides de Groupe HI, le quartz (SiO2), le verre de silice fondue (SiO2), un matériau composite de céramique de verre (tel que, par exemple, celui commercialisé par Schott North America, Inc. de Duryea, PA, États-Unis sous le nom de marque ZERODUR®), un matériau composite de verre de silice fondue (tel que, par exemple, le SiO2 TiO2 ou le Cu2-A1203- SiO2), le nitrure d'aluminium (AIN) ou le carbure de silicium (SiC). [0053] La couche de matériau concordant 654 peut comprendre, par exemple, un matériau ayant une température de transition de verre (Tg) inférieure ou égale à environ 800 °C. La couche de matériau concordant 654 peut avoir une épaisseur comprise dans une fourchette s'étendant d'environ 0,1 itm à environ 10 itm et, plus particulièrement, d'environ 1 5 pm à environ 5 gm. À titre d'exemple non limitatif, la couche de matériau concordant 100 peut comprendre au moins un élément parmi un oxyde, un verre de phosphosilicate (PSG), un borosilicate (BSG), un verre de borophosphosilicate (BPSG), un polyamide, un verre déposable par centrifugation (SOG) de siloxane quasi anorganique dopé ou non dopé, un verre déposable par centrifugation anorganique (c'est-à-dire du méthyle, de l'éthyle, du 10 phényle ou du butyle) et un silicate dopé ou non dopé. [0054] La couche de matériau concordant 654 peut être chauffée à l'aide, par exemple, d'un four, d'un fourneau ou d'un réacteur de dépôt, pour atteindre une température suffisante jusqu'à réduire une viscosité de la couche de matériau concordant 654 pour la refusion de la couche de matériau concordant 654, amenant la ou les couches de germination 15 d'InsGai_sN 656 à détendre au moins en partie la contrainte du réseau cristallin. La réduction de la viscosité de la couche de matériau concordant 654 permet de réduire voire d'éliminer la contrainte tensile dans la couche de germination d'InsGai_sN 656, formant ainsi une couche de germination d'InsGai_sN 656 comprenant un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms. 20 [0055] C'est pourquoi un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms peut être atteint dans l'InsGai_sN en détendant au moins une partie la contrainte du réseau cristallin à l'intérieur de l'InsGai_,N. Un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à 3,189 Angstrôms peut correspondre au paramètre de maille de plan de croissance d'équilibre pour le GaN de wurtzite. C'est pourquoi, selon certains 25 modes de réalisation de la présente invention, une ou plusieurs couches de GaN formées sur ou au-dessus des couches d'InsGa- 1 sN de la présente invention peuvent être formées dans un état exempt de contrainte, c'est-à-dire sensiblement exempt de contrainte du réseau cristallin. [0056] Lors de la détente au moins partielle d'une ou de plusieurs couches de germination d'InsGai_sN 656, les couches de germination d'InsGai_sN 656 peuvent être 30 transférées à un substrat de support, avant que le matériau concordant 654 et le substrat sacrificiel 652 soient retirés pour former le modèle de croissance 113 tel qu'illustré sur la figure lA et la figure 6C. Plus en détail et en référence à la figure 6B et à la figure 6C, la couche de germination d'InsGai_sN 656 au moins en partie détendue peut être fixée à un substrat de support 658 et le substrat sacrificiel 652 et le matériau concordant 654 peuvent être retirés à l'aide d'un ou de plusieurs procédés parmi le décollage par laser, la gravure humide, la gravure sèche et le polissage mécanique chimique. [0057] Le substrat de support 658 peut comprendre un matériau homogène ou un matériau hétérogène (c'est-à-dire composite). À titre d'exemples non limitatifs, le substrat de support 658 peut comprendre le saphir, le silicium, les arsenides de Groupe III, le quartz (Si02), le verre de silice fondue (Si02), un matériau composite de céramique de verre (tel que, par exemple, celui commercialisé par Schott North America, Inc. de Duryea, PA, États-Unis sous le nom de marque ZERODUR®), un matériau composite de verre de silice fondue (tel que, par exemple, le Si02-TiO2 ou le Cul-A1203-Si02), le nitrure d'aluminium (AIN) ou le carbure de silicium (SiC). [0058] Comme le montre la figure 6C, dans certains modes de réalisation, le modèle de croissance 113 peut comprendre en option une couche de matériau diélectrique 660 recouvrant le substrat de support 100. La couche de matériau diélectrique 660 peut être formée, en option, au-dessus de la majeure partie de la surface du substrat de support 658 ou de la ou des couches de germination d'InsGai_sN 656, le matériau diélectrique 660 étant utilisé comme couche de liaison pour faciliter la liaison de la couche de germination d'InsGai_ sN 656 avec le substrat de support 658. La couche de matériau diélectrique 660 peut comprendre, par exemple, l'oxynitrure de silicium (SiON), le nitrure de silicium (Si3N4) ou le dioxyde de silicium (Si02), et peut être formée, par exemple, par dépôt de vapeur chimique (CVD), dépôt de vapeur physique (PVD) ou dépôt de couche atomique (ALD). C'est pour cette raison que le modèle de croissance 113, comme le montrent la figure lA et la figure 6C, comprend un substrat de support 658 et une couche de germination d'InsGai_SN 656 disposée sur le substrat de support 658. [0059] En outre, la couche de germination d'InsGai_sN 656 peut être formée au-dessus du substrat de support 658 de telle sorte que la composition de la couche de germination d'InsGal_sN 656 peut s'étendre dans la plage de 0,02<s<0,05. À titre d'exemple non limitatif particulier, la valeur de s dans la couche de germination d'InsGai_sN 656 comprenant être égale à environ 0,03. De plus, la couche de germination d'InsGai_sN 656 peut avoir un plan de croissance polaire 662 comprenant un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms. La couche de germination d' InsGaisN peut également être formée pour atteindre une épaisseur de couche totale T, supérieure à environ cent nanomètres (100 nm). [0060] Le modèle de croissance 113 forme une partie de la couche de base 102 de la figure 1A. La couche de base peut également comprendre, dans certains modes de réalisation, une couche de base de GaN 112, la couche de base de GaN héritant des propriétés de cristaux de la couche de germination de GaN 656 adjacente. C'est pourquoi la couche de base de GaN 112 peut également comprendre un plan de croissance polaire, par exemple un plan de croissance polaire de gallium, avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égale à environ 3,189 Angstrôm. [0061] La couche de base de GaN 112 peut être au moins sensiblement composée de GaN (mis à part la présence de dopants). La couche de base de GaN 112 peut avoir une épaisseur de couche moyenne n comprise entre environ dix nanomètres (10 nm) et environ trois mille nanomètres (3000 nm) ou, dans certains modes de réalisation, entre environ dix nanomètres (10 nm) et environ mille nanomètres (1000 nm). En option, la couche de base 112 de GaN peut être dopée. Par exemple, la couche de base 112 de GaN peut être dopée au type n par dopage avec des éléments qui sont des donneurs d'électron, tels que le silicium ou le germanium. La concentration de dopants dans la couche de base de GaN 112 peut s'étendre d'environ 3e17 cm-3 à environ 1e20 cm'3 ou, dans certains modes de réalisation, d'environ 5e'7 CM-3 à environ 1e19 cm 3. [0062] Un premier contact d'électrode peut être formé sur une partie de la couche de base de GaN 112 après formation d'une ou de plusieurs couches parmi les autres diverses couches de la structure semi-conductrice 100 comprenant de l'InGaN pour fabriquer un 25 dispositif électroluminescent à partir de la structure semi-conductrice 100. [0063] La couche de base 102 achevée comprend, comme le montre la figure 1A, le modèle de croissance 113, tel que décrit ci-dessus et la couche de base de GaN 112 optionnelle. Les diverses couches de nitrure de Groupe III de la structure semi-conductrice 100 peuvent être crûes ou sinon formées dans une couche par le biais d'un procédé de couche 30 décrit plus en détail par la suite. Dans certains modes de réalisation, la couche de base 102 peut comprendre une base sur laquelle les autres couches de la structure semi-conductrice 100 peuvent être crûes ou sinon formées. Les diverses couches de nitrure de Groupe III de la structure semi-conductrice 100 peuvent donc être crûes ou sinon formées dans l'ordre prévu en commençant avec la couche de base 102 et en se déplaçant de gauche à droite dans la perspective de la figure 1A, bien que la structure puisse en réalité être orientée de telle sorte que la couche de base 102 est disposée sur l'arrière pendant la fabrication. En d'autres termes, la structure peut être orientée à moins quatre-vingt-dix degrés dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à l'orientation de la figure 1 A pendant la fabrication. [0064] Tel qu'exposé plus en détail ci-dessous, la région active 106 est disposée entre la couche de base 102 et la couche de contact de type p 104. La région active 106 comprend au moins une couche de puits d'InGaN 114 et au moins une couche de barrière d'InGaN 116. Dans certains modes de réalisation, la région active 106 peut être au moins sensiblement composée d'InGaN (mis à part la présence de dopants). La région active 106 peut notamment comprendre au moins une couche de puits 114 comprenant de l'In,Gai_,N, où 0,10<w<0,40, ou dans certains modes de réalisation, où 0,12<w<0,25, ou dans d'autres modes de réalisation, où w est égal à environ 0,14. La région active 106 comprend également au moins une couche de barrière 116 comprenant de l'InbGai_bN, où 0,01<b<0,10 ou dans certains modes de réalisation, où 0,03<b<0,08, ou dans d'autres modes de réalisation, où b est égal à environ 0,05. Dans certains modes de réalisation, la couche de barrière d'InGaN 116 peut être placée à proximité (par exemple directement à côté) de l'au moins une couche de puits d' InGaN 114. [0065] La région active 106 de la structure semi-conductrice est la région de la structure semi-conductrice, lorsque fabriquée dans un dispositif électroluminescent tel qu'une diode électroluminescente (DEL), dans laquelle les électrons et les trous se recombinent entre eux pour générer les photons émis par la DEL. Dans certains modes de réalisation, les photons sont émis sous la forme de lumière visible. Au moins une partie de la lumière visible peut avoir une longueur d'onde ou des longueurs d'onde comprises dans la plage du spectre de rayonnement électromagnétique s'étendant d'environ trois cent quatre-vingts nanomètres (380 nm) à environ cinq cent soixante nanomètres (560 nm). [0066] Tel que précédemment mentionné, la région active 106 de la structure semi30 conductrice 100 comprend une ou plusieurs couches de puits d'InGaN 114 et une ou plusieurs couches de barrière d'InGaN 116 et peut être au moins sensiblement composée d'InGaN (mis à part la présence de dopants) dans certains modes de réalisation. La région active 106 peut donc se composer essentiellement d'InGaN dans certains modes de réalisation. La région active 106 comprend une ou plusieurs paires de couches adjacentes comprenant une couche de puits 114 et une couche de barrière 116, chaque couche de puits 114 comprenant de l'In,Gai_,N, où 0,10<w<0,40 et chaque couche de barrière 116 comprenant de l' InbGai _bN, où 0,01<b<0,10. [0067] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 A et 1B, la région active 106 de la structure semi-conductrice 100 comprend une (1) paire de couches actives (une couche de puits 114 et une couche de barrière 116), bien que dans des modes de réalisation supplémentaires, la région active 106 de la structure semi-conductrice 100 puisse comprendre plus d'une paire de couches actives. Par exemple, la région active 106 de la structure semiconductrice 100 peut comprendre d'une (1) à vingt-cinq (25) paires adjacentes de couches actives, chaque paire comprenant une couche de puits 114 et une couche de barrière 116, de telle sorte que la région active 106 comprend un empilement de couches de puits 114 et de couches de barrière 116 alternées (dans les modes de réalisation comprenant plus d'un paire). On comprendra toutefois que le nombre de couches de barrière 116 peut ne pas être égal au nombre de couches de puits 114. Les couches de puits 114 peuvent être séparées les unes des autres par les couches de barrière 116. Le nombre de couches de barrière 116 peut donc être égal, supérieur ou inférieur au nombre de couches de puits 114 dans certains modes de réalisation. [0068] Toujours en référence à la figure 1A, chaque couche de puits 114 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tw comprise entre environ un nanomètre (1 nm) et environ mille nanomètres (1000 nm), entre environ un nanomètre (1 nm) et environ cent nanomètres (100 nm), voire entre environ un nanomètre (1 nm) et environ dix nanomètres (10 nm). Les couches de puits 114 peuvent comprendre des puits quantiques dans certains modes de réalisation. Dans de tels modes de réalisation, chaque couche de puits 114 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tw d'environ dix nanomètres (10 nm) ou moins. Dans d'autres modes de réalisation, les couches de puits 114 peuvent ne pas comprendre de puits quantiques et chaque couche de puits 114 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tw supérieure à environ dix nanomètres (10 nm). Dans de tels modes de réalisation, la région active 106 peut comprendre ce que l'on appelle dans l'art des « doubles structures ». Chaque couche de barrière 116 peut avoir une épaisseur de couche moyenne TB comprise entre environ un nanomètre (1 nm) et environ cinquante (50 nm), voire entre environ un nanomètre (1 nm) et environ dix nanomètres (10 nm), bien que les couches de barrière 116 puissent présenter une épaisseur plus importante dans d'autres modes de réalisation. [0069] La ou les deux couches de puits 114 et les couches de barrière 116 peuvent être dopées. Par exemple, la ou les deux couches de puits 114 et les couches de barrière 116 peuvent être dopées au type n par dopage avec des éléments qui sont des donneurs d'électron, tels que le silicium ou le germanium. La concentration de dopants dans les couches de puits 114 peut s'étendre d'environ 3e'7 cm-3 à environ leI9 cm -3 ou peut s'étendre d'environ 3e'7 cm -3 à environ 5el7 cm -3 dans certains modes de réalisation. De façon similaire, la concentration de dopants dans les couches de barrière 116 peut s'étendre d'environ 3e'7 cm-3 à environ 1e19 cm -3 ou peut s'étendre d'environ leI8 cm3 à environ 3e'8 cm -3 dans certains modes de réalisation. [0070] La ou les deux couches de puits 114 et les couches de barrière 116 peuvent avoir une structure de cristal de Wurtzite. De plus, dans certains modes de réalisation, la ou les deux couches de puits 114 et les couches de barrière 116 peuvent comprendre une surface de croissance polaire, telle qu'une surface de croissance polaire de gallium pouvant présenter un paramètre de maille moyendans le plan de croissance, parallèle à l'interface ou aux interfaces prévues entre les couches de puits 114 et les couches de barrière 116, supérieure ou égale à environ 3,189 Angstreims. De façon plus spécifique, dans certains modes de réalisation, le paramètre de maille moyenc du plan de croissance peut être comprise entre environ 3,189 Angstrôms et environ 3,2 Angstrôms. [0071] La région active 106, comprenant au moins une couche de puits et au moins une couche de barrière, peut avoir une épaisseur totale moyenne comprise entre environ quarante nanomètres (40 nm) et environ mille nanomètres (1000 nm), comprise entre environ quarante nanomètres (40 nm) et environ sept cent cinquante nanomètres (750 nm) voire comprise entre environ quarante nanomètres (40 nm) et environ deux cents nanomètres (200 nm). [0072] Toujours en référence à la figure 1A, la structure semi-conductrice 100 peut 30 comprendre en option des couches supplémentaires prévues entre la région active 106 et la couche de contact de type p 104 et/ou entre la région active 106 et la couche de base 102. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la structure semi-conductrice 100 peut comprendre une couche d'écartement 118 prévue entre la région active 106 et la couche de base 102. [0073] La couche d'écartement optionnelle 118 peut comprendre une couche d'InspGai_ spN, où 0,01 < sp < 0,10 ou où 0,03 < sp < 0.06 ou où sp est égal à environ 0,05. La couche d'écartement 118 peut être utilisée pour réaliser une transition davantage graduelle entre la couche de base 102 et les couches de la région active 106 pouvant présenter une composition différente (et donc un paramètre de maille différent) par rapport à la couche de base de GaN 112. La couche d'écartement d'InspGai_ spN 118 peut donc être disposée directement entre la couche de base 102 et la région active 106 dans certains modes de réalisation. La réalisation d'une transition plus graduelle entre la couche de base 102 et la région active 106 permet de réduire les contraintes s'appliquant à l'intérieur du réseau cristallin des diverses couches d'InGaN ainsi que les défauts pouvant découler de telles contraintes. La couche d'écartement d'InspGai_ spN 118 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tsp comprise entre environ un nanomètre (1 nm) et environ cent nanomètres (100 nm) ou entre environ un nanomètre (1 nm) et environ cent nanomètres (25 nm). À titre d'exemple non limitatif particulier, l'épaisseur de couche moyenne Te, peut être égale à environ dix nanomètres (10 nm). [0074] En option, la couche d'écartement d'InspGai_ spN 118 peut être dopée. Par exemple, la couche d'écartement d'InspGai_ spN 118 peut être dopée au type n par dopage avec des éléments qui sont des donneurs d'électron, tels que le silicium ou le germanium. La concentration de dopants dans la couche d'écartement 118 peut s'étendre d'environ 3e17 cm-3 à environ 1e19 cm 3. À titre d'exemple non limitatif particulier, la concentration de dopants dans la couche d'écartement 118 peut être égale à environ 2e18 cm-3. [0075] Toujours en référence à la figure 1A, la structure semi-conductrice 100 peut en outre comprendre une couche de revêtement d'InepGal_ epN optionnelle 120 disposée entre la région active 106 et la couche de contact de type p 104. La couche de revêtement d'InepGai_ cpN optionnelle 120 peut comprendre une couche d'IncpGai_ cpN, où 0,01 < cp 0,10 ou où 0,03 < cp < 0,07. À titre d'exemple non limitatif particulier, la valeur de cp peut être égale à environ 0,05. La couche de revêtement d'InepGai_ cpN 120 peut être utilisée pour éviter la dissolution et/ou l'évaporation d'indium dans les couches sous-jacentes de la région active 106 lors du traitement suivant se produisant à des températures élevées et/ou peut prendre la même fonction de couche d'écartement. [0076] La couche de revêtement d'InepGai_ cpN 120 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tg, comprise entre environ un nanomètre (1 nm) et environ cent nanomètres 5 (100 nm) ou entre environ un nanomètre (1 nm) et environ vingt-cinq nanomètres (25 nm). À titre d'exemple non limitatif particulier, Tg, peut être égal à environ dix nanomètres (10 nm). En option, la couche de revêtement 120 peut être dopée. Par exemple, la couche de revêtement 120 peut être dopée au type p par dopage avec des éléments qui sont des éléments absorbeurs d'électron, tels que le magnésium, le zinc et le carbone. Dans d'autres modes de 10 réalisation, cependant, la couche de revêtement 120 peut être dopée au type n. La concentration de dopants dans la couche de revêtement 120 peut s'étendre d'environ 3e17 cm-3 à environ 1e19 cm -3 ou peut s'étendre d'environ 1e18 cm-3 à environ 5e18 cm-3. À titre d'exemple non limitatif particulier, la concentration de dopants dans la couche de revêtement 120 peut être d'environ 2e18 cm-3 dans certains modes de réalisation. 15 [0077] La structure semi-conductrice 100 de la présente invention peut en outre comprendre une ou plusieurs couches de blocage des électrons (EBLs) disposées entre la région active 106 et la couche de contact de type p 104. De telles couches de blocage des électrons peuvent comprendre un matériau dans lequel le niveau d'énergie du bord de bande de la bande conductrice est relativement élevé par rapport au bord de bande de la bande 20 conductrice prévue dans la région active 106, ce qui peut servir à confiner les électrons à l'intérieur de la région active 106 et à empêcher les porteurs de s'écouler hors de la région active 106. [0078] À titre d'exemple non limitatif, la figure 1 A illustre une couche de blocage des électrons 108 disposée sur un côté de la couche de revêtement 120 opposé à la région 25 active 106. Dans des modes de réalisation comprenant une couche massive de type p 110, comme le montre la figure 1A, la couche de blocage des électrons 108 peut être disposée directement entre la couche de revêtement 120 et la couche massive de type p 110. [0079] La couche de blocage des électrons 108 comprend un nitrure de Groupe III. À titre d'exemple non limitatif, la couche de blocage des électrons 108 peut être au moins 30 sensiblement composée d'IneGai_ eN (mis à part la présence de dopants), où 0,00 <e <0,02 et peut, dans certains modes de réalisation, être composée au moins sensiblement de GaN (mis à part la présence de dopants). Dans d'autres modes de réalisation, la couche de blocage des électrons 108 peut être au moins sensiblement composée d'AleGai_eN, où 0,00<e<0,20. Dans certains modes de réalisation, la couche de blocage des électrons 108 peut être au moins sensiblement composée d'AleGai_eN (mis à part la présence de dopants). [0080] La couche de blocage des électrons 108 peut être dopée au type p avec un ou plusieurs dopants sélectionnés dans le groupe constitué par le magnésium, le zinc et le carbone. La concentration du ou des dopants à l'intérieur de la couche de blocage des électrons 108 peut être comprise dans une fourchette s'étendant d'environ le17 CM -3 à environ 1e21 cm -3 ou peut être égale dans un certain mode de réalisation à environ 3e19 cm 3. Dans certains modes de réalisation, la couche de blocage des électrons 108 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Te comprise dans une fourchette s'étendant d'environ cinq nanomètres (5 nm) à environ cinquante nanomètres (50 nm) ou peut présenter, dans certains modes de réalisation, une épaisseur de couche moyenne Te égale à environ vingt nanomètres (20 nm). [0081] Dans d'autres modes de réalisation de la structure semi-conductrice 100 de la présente invention, la structure semi-conductrice 100 peut avoir une couche de blocage des électrons similaire à la couche de blocage des électrons 108, mais dans laquelle la couche de blocage des électrons a une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de différents matériaux, tel qu'illustré dans le médaillon 122 de la figure 1A. Par exemple, la couche de blocage des électrons 108 peut avoir une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de GaN 124 et d'IneGai_ ,N 124 où 0,01 <e <0,02. Dans d'autres modes de réalisation, la couche de blocage des électrons peut avoir une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de GaN 124 et d'AleGai,N 126 où 0,01<e<0,20. Chacune des couches de telles structures de super-réseau peut présenter une épaisseur de couche moyenne allant d'environ un nanomètre (1 nm) à environ vingt nanomètres (20 nm). [0082] Tel que précédemment mentionné, la structure semi-conductrice 100 de la présente invention peut en outre comprendre une couche massive de type p 110 disposée entre la couche de blocage des électrons 108 et la couche de contact de type p 104. De telles couches massives de type p peuvent comprendre un matériau de nitrure de Groupe III dopé au p, tel que de l'InpGai_pN dopé au p. De telles couches massives de type p peuvent servir, par exemple, de source de porteurs de trou et d'amélioration de la conduction électrique et de l'extraction de la lumière en provenance et à destination de la région active 106. [0083] La couche massive de type p 110 peut être au moins sensiblement composée d'InpGai_pN, où 0,01<pC,08 (mis à part la présence de dopants). Comme exemple non. limitatif particulier, la couche massive de type p 110 peut être au moins sensiblement composée d'InpGal_pN, où p est égal à environ 0,02. La couche massive de type p 110 peut être dopée au type p avec un ou plusieurs dopants sélectionnés dans le groupe constitué par le magnésium, le zinc et le carbone. La concentration du ou des dopants à l'intérieur de la couche massive de type p 110 peut être comprise dans une fourchette s'étendant d'environ 10 le17 Cm-3 à environ 1e21 CM-3. À titre d'exemple non limitatif particulier, la concentration de dopants dans la couche massive de type p 110 peut être égale à environ 3e19 cm-3. Dans certains modes de réalisation, la couche massive de type p 110 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tp comprise dans une fourchette s'étendant d'environ cinquante nanomètres (50 nm) à environ six cents nanomètres (600 nm). À titre d'exemple non limitatif particulier, 15 la couche massive de type p 110 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tp égale à environ cent soixante-quinze nanomètres (175 nm). [0084] La structure semi-conductrice 100 peut en outre comprendre une couche de contact de type p 104 disposée sur un côté de la couche massive de type p 110 opposé à la couche de blocage des électrons 108. La couche de contact de type p 104 peut comprendre un 20 nitrure de Groupe III. De telles couches de contact de type p peuvent servir, par exemple, à améliorer la conduction des trous à l'intérieur de la région active 106. La couche de contact de type p 104 peut comprendre une concentration plus élevée d'un ou de plusieurs dopants, tels que les dopants de type p, de façon à limiter la résistance électrique d'un contact d'électrode formé au-dessus d'une partie de couche de contact de type p pendant la 25 fabrication d'un dispositif électroluminescent à partir de la structure semi-conductrice 100. [0085] À titre d'exemple non limitatif, la couche de contact de type p 104 peut comprendre de l'IneGai_cN dopé au type p. Par exemple, la couche de contact de type p 104 peut être au moins sensiblement composée d'IncGai_eN, où 0,01<c<0,10 (mis à part la présence de dopants) et, dans certains modes de réalisation, la couche de contact de type p 30 104 peut être au moins sensiblement composée de GaN (mis à part la présence de dopants). La couche de contact de type p 104 peut être dopée au type p avec un ou plusieurs dopants sélectionnés dans le groupe constitué par le magnésium, le zinc et le carbone. La concentration du ou des dopants à l'intérieur de la couche de contact de type p 104 peut être comprise dans une fourchette s'étendant d'environ 1e'7 cm-3 à environ le21 cm-3. À titre d'exemple non limitatif particulier, la concentration du ou des dopants à l'intérieur de la 5 couche de contact de type p 104 peut être égale à environ 1 e2° cm 3. La couche de contact de type p 104 peut avoir une épaisseur de couche moyenne n comprise dans une fourchette s'étendant d'environ deux nanomètres (2 nm) à environ cinquante nanomètres (50 nm). À titre d'exemple non limitatif particulier, la couche de contact de type p 104 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Tc égale à environ quinze nanomètres (15 nm). Comme le 10 montre la figure 1A, la couche de contact de type p 104 peut être formée directement sur la couche massive de type p 110. [0086] Tel que décrit plus en détail ci-dessous, la structure semi-conductrice 100 achevée peut être utilisée dans la fabrication d'un ou de plusieurs dispositifs semiconducteurs électroluminescents, tels qu'une DEL. Succinctement, un contact d'électrode 15 peut être formé au-dessus d'une partie des couches semi-conductrices de la couche de base 102, par exemple au-dessus d'une partie de la couche de base de GaN 112 et un contact d'électrode supplémentaire peut être formé au-dessus d'une partie de la couche de contact de type p 104, permettant ainsi aux porteurs de charge d'être injectés à l'intérieur de la région active 106 avec une émission résultante de rayonnement électromagnétique pouvant prendre 20 la forme de lumière visible.
100871 La figure 1B est un schéma simplifié illustrant les différences relatives de niveau d'énergie de la bande conductrice 128 (dans un schéma de bande d'énergie) pour les différents matériaux semi-conducteurs prévus dans les diverses couches de la structure semiconductrice 100 de la figure 1 A (exception faite du substrat de support 658 et de la couche de 25 liaison 660). La figure 1B est alignée verticalement avec la structure semi-conductrice 100 de la figure 1A. Les lignes en pointillés verticales de la figure 1B sont alignées avec les interfaces prévues entre les diverses couches dans la structure semi-conductrice 100 de la figure 1A. L'axe vertical de la figure 1B représente l'énergie, avec des niveaux d'énergie plus élevés positionnés à la verticale au-dessus des niveaux d'énergie inférieurs. Il convient de 30 noter que la figure 1B illustre un exemple non limitatif de niveaux d'énergie de la bande conductrice pour un exemple de structure semi-conductrice 100. En conséquence, les niveaux d'énergie relatifs de la bande conductrice horizontale peuvent être modifiés dans leur position relative en fonction au moins de la composition et du dopage des couches semi-conductrices individuelles, des plages de composition des diverses couches semi-conductrices s'étendant de la façon décrite ci-dessus. La figure 1B peut donc être utilisée pour voir les différences relatives de niveaux d'énergie de la bande conductrice 128 dans les diverses couches de la structure semi-conductrice 100. Comme le montre la figure 1B, le niveau d'énergie de la bande conductrice 128 se trouvant dans la couche de puits 114 peut être inférieur au niveau d'énergie de la bande conductrice 128 dans d'autres couches de la structure semi-conductrice 100. [0088] Tel que connu dans l'art, pour les couches de nitrure de Groupe III tel que l'InGaN, le niveau d'énergie de la bande conductrice 128 est fonction de multiples variables, comprenant, sans s'y limiter, la teneur en indium et les niveaux de dopant. Les couches de puits 114 et les couches de barrière 116 peuvent être formées pour avoir une composition donnée et sont sinon configurées de telle sorte que le niveau d'énergie de la bande conductrice 128 dans les couches de puits 114 soit inférieur au niveau d'énergie de la bande conductrice 128 dans les couches de barrière 116. En conséquence, les porteurs de charge (par exemple les électrons) peuvent être accumulés dans les couches de puits 114 en situation de fonctionnement d'un dispositif électroluminescent fabriqué à partir de la structure semiconductrice 100 et les couches de barrière 116 peuvent servir à empêcher la migration des porteurs de charge (par exemple des électrons) à travers la région active 106. Dans certains modes de réalisation, la teneur en indium de chaque couche de puits 114 peut donc être supérieure à la teneur en indium contenue dans chaque couche de barrière 116. Par exemple, une différence entre la teneur en indium de chaque couche de puits 114 et la teneur en indium contenue dans chaque couche de barrière 116 peut être supérieure ou égale à environ 0,05 (c'est-à-dire w - b > 0,05) ou, dans certains modes de réalisation, peut être supérieure ou égale à environ 0,20 (c'est-à-dire w - b > 0,20). Dans certains modes de réalisation, la concentration en dopant des couches de barrière 116 peut être différente de la concentration en dopant des couches de puits 114. Des concentrations en dopant élevées peuvent provenir de défauts dans la structure des cristaux d'InGaN et de tels défauts peuvent être à l'origine de combinaisons non rayonnantes de paires de trous d'électron. Dans certains modes de réalisation, la concentration en dopant des couches de puits 114 peut être inférieure à la concentration en dopant des couches de barrière 116 pour réduire la vitesse des combinaisons non rayonnantes de paires de trous d'électron dans les couches de puits 114 par rapport à la vitesse des combinaisons non rayonnantes de paires de trous d'électron dans les couches de barrière 116. Dans d'autres modes de réalisation, la concentration en dopant des couches de barrière 116 peut être supérieure à la concentration en dopant des couches de puits 114. [0089] Tel qu'illustré sur la figure 1B, la barrière d'énergie prévue par la couche de blocage des électrons 108 peut découler de la différence de niveau d'énergie de la bande conductrice 128 se trouvant dans la couche de blocage des électrons 108 et dans la couche de revêtement 120 (ou dans toute autre couche jouxtant immédiatement la couche de blocage des électrons 108 sur le côté le plus proche de la région active 106). La hauteur de la barrière d'énergie peut être modifiée en modifiant la composition de la couche de blocage des électrons 108. Par exemple, tel qu'illustré sur la figurelB, le niveau d'énergie de conduction 130 (illustré sous la forme d'une ligne pleine) peut illustrer le niveau d'énergie de la bande conductrice pour une couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée de GaN (mis à part la présence de dopants). Le niveau d'énergie de la bande conductrice à l'intérieur de la couche de blocage des électrons peut être réduit par rapport à une couche de blocage des électrons GaN, tel qu'illustré par le niveau d'énergie de bande conductrice 132 (illustré sous la forme d'une ligne en pointillés) en formant une couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée d'IneGai_eN, où 0,01 <e <0,02. Dans d'autres modes de réalisation, le niveau d'énergie de la bande conductrice peut être accru, par rapport à une couche de blocage des électrons GaN, tel qu'illustré par le niveau d'énergie de bande conductrice 134 (illustré sous la forme d'une ligne en pointillés) en formant une couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée d'AleGai_eN, où 0,01 <e <0,20. C'est la raison pour laquelle le niveau d'énergie de la bande conductrice à l'intérieur de la couche de blocage des électrons peut être modifié pour fournir un décalage de bande conductrice souhaité entre la couche de blocage des électrons 108 et les autres couches de nitrure de Groupe III de la structure semi-conductrice 100. [0090] Dans des modes de réalisation de la structure semi-conductrice 100 dans lesquels la couche de blocage des électrons 108 a une structure de super-réseau comprenant 30 une alternance de couches de différents matériaux, le niveau d'énergie de la bande conductrice peut augmenter et décroître de façon périodique tel qu'illustré dans le médaillon 136 de la figure 1B. Par exemple, la couche de blocage des électrons 108 peut avoir une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de GaN 138 et d'AleGai_eN 140, où 0,01<e<0,20 ou, en variante, la structure de super-réseau peut comprendre une alternance de couches de GaN et d'IneGai_eN, où 0,01<e<0,02. L'amplitude du décalage d'énergie de la bande conductrice entre les couches alternées de différents matériaux peut être sélectionnée par le biais de la différence de composition entre les couches de GaN et les couches d' AleGai _eN ou d' IneGa _eN. [0091] Les structures semi-conductrices de la présente invention peuvent en outre comprendre des couches d'arrêt des électrons disposées entre la région active de la structure semi-conductrice et la couche de base de GaN de la structure semi-conductrice. De telles couches d'arrêt des électrons peuvent comprendre un matériau de nitrure de Groupe III dopé au n dans lequel le niveau d'énergie du bord de bande de la bande conductrice est relativement plus élevé par rapport au bord de bande de la bande conductrice prévue dans la couche de base de GaN et/ou dans la couche de base d'In,,Gai,N afin de confiner davantage les électrons à l'intérieur de la région active et d'empêcher l'écoulement de porteurs hors de la région active, améliorant ainsi l'uniformité des porteurs prévus à l'intérieur de la région active. [0092] À titre d'exemple non limitatif, les figures 2A et 2B illustrent un mode de réalisation d'une structure semi-conductrice 200 comprenant une telle couche d'arrêt des électrons 202. La structure semi-conductrice 200 est similaire à la structure semi-conductrice 100 et comprend une région active 106 comprenant une ou plusieurs couches de puits d'InGaN 114 et une ou plusieurs couches de barrière d'InGaN 116, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi-conductrice 100. La structure semi-conductrice 200 comprend également une couche de base 102, une couche d'écartement 118, une couche de revêtement 120, une couche de blocage des électrons 108, une couche massive de type p 110 et une couche de contact de type p 104, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi-conductrice 100. La couche d'arrêt des électrons 202 de la structure semiconductrice 200 est disposée entre la couche de base de GaN 112 et la couche d'écartement 118. [0093] La couche d'arrêt des électrons 202 comprend un nitrure de Groupe III. À titre d'exemple non limitatif, la couche d'arrêt des électrons 202 peut comprendre de l'AlGaN dopé au type n. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la couche d'arrêt des électrons 202 peut être au moins sensiblement composée d'AlstGai_stN (mis à part la présence de dopants), où 0,01<st<0,20. Dans d'autres modes de réalisation, la couche d'arrêt des électrons 202 peut avoir une structure de super-réseau, tel qu'illustré dans le médaillon 5 204, comprenant une alternance de couches d'AlstGai_stN 206, où 0,01<st<0,20, et de couches de GaN 208. La structure semi-conductrice 200 peut comprendre n'importe quel nombre (par exemple d'environ un (1) à environ vingt (20)) de couches alternées d'AlstGai_stN 206 et de couches de GaN 208. Les couches 206 et 208 d'une telle structure de super-réseau peuvent comporter une épaisseur de couche moyenne allant d'environ un nanomètre (1 nm) à environ 10 cent nanomètres (100 nm). [0094] La couche d'arrêt des électrons 202 peut être dopée au type n avec un ou plusieurs dopants sélectionnés dans le groupe constitué par le silicium et le germanium. La concentration du ou des dopants à l'intérieur de la couche d'arrêt des électrons 202 peut être comprise dans une fourchette s'étendant d'environ 0, le'8 cm -3 à 20e'8 cm 3. Dans certains 15 modes de réalisation, la couche d'arrêt des électrons 202 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Ts, comprise dans une fourchette s'étendant d'environ un nanomètre (1 nm) à environ cinquante nanomètres (50 nm). [0095] La figure 2B est un schéma de bande conductrice simplifié et illustre les niveaux d'énergie relatifs de la bande conductrice 228 pour les divers matériaux contenus 20 dans la structure semi-conductrice 200. Comme le montre la figure 2B, dans le mode de réalisation de la structure semi-conductrice 200 de la figure 2A, le niveau d'énergie de la bande conductrice 228 à l'intérieur d'une partie au moins de la couche d'arrêt des électrons 202 de la structure semi-conductrice 200 (figure 2B) est relativement plus élevé que le niveau d'énergie de la bande conductrice 200 à l'intérieur de la couche de base de GaN 112 et/ou 25 que le niveau d'énergie de la bande conductrice 228 à l'intérieur de la couche d'écartement 118. Dans les modes de réalisation dans lesquels la couche d'arrêt des électrons 202 comprend une structure de super-réseau, tel qu'illustré dans le médaillon 210 de la figure 2B, comprenant une alternance de couches d'AlstGal_stN 206, où 0,01<st<0,20, et de couches de GaN 208, le niveau d'énergie de la bande conductrice peut varier de façon périodique. 30 [0096] Dans des modes de réalisation supplémentaires, les structures semi- conductrices de la présente invention peuvent comprendre une ou plusieurs couches de matériau entre la région active et la couche de base de GaN utilisées pour faciliter la fabrication de la structure semi-conductrice. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la structure semi-conductrice, et le ou les dispositifs électroluminescents fabriqués à partir de telles structures de la présente invention peuvent comprendre une ou plusieurs couches de 5 libération de contrainte disposées entre la région active et la couche de base de GaN, les couches de libération de contrainte étant composées et configurées pour recevoir la contrainte s'exerçant dans le réseau cristallin des structures de cristaux des diverses couches de la structure semi-conductrice entre la couche de base de GaN et la couche de contact de type p, lesdites couches pouvant être crûes épitaxialement les unes au-dessus des autres dans une 10 couche par le biais d'un procédé de couche. [0097] À titre d'exemple non limitatif, les figures 3A et 3B illustrent un mode de réalisation d'une structure semi-conductrice 300 comprenant une telle couche de libération de contrainte 302. La structure semi-conductrice 300 est similaire à la structure semi-conductrice 100 et comprend une région active 106 comprenant une ou plusieurs couches de puits 15 d'InGaN 114 et une ou plusieurs couches de barrière d'InGaN 116, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi-conductrice 100. La structure semi-conductrice 300 comprend également une couche de base 102, une couche d'écartement 118, une couche de revêtement 120, une couche de blocage des électrons 108, une couche massive de type p 110 et une couche de contact de type p 104, tel que décrit précédemment par rapport à la 20 structure semi-conductrice 100. La couche de libération de contrainte 302 de la structure semi-conductrice 300 est disposée entre la couche de base de GaN 112 et la couche d'écartement 118. Dans le mode de réalisation des figures 3A et 3B, la couche de libération de contrainte 302 est disposée directement entre la couche de base de GaN 112 et la couche d'écartement d'InspGai_spN 118. 25 [0098] La couche de libération de contrainte 302 peut comprendre un nitrure de Groupe III. À titre d'exemple non limitatif, la couche de libération de contrainte 302 peut avoir une structure de super-réseau, tel qu'illustré dans le médaillon 304, comprenant une alternance de couches d'InsraGai,N 306, où 0,01<sra<0,10, et de couches d'InsrbGai_srbN 308, où 0,01<srb<0,10. Sra peut en outre être supérieur à srb. La structure semi-conductrice 30 300 peut comprendre n'importe quel nombre (par exemple d'environ un (1) à environ vingt (20)) de couches alternées d'InsraGai,N 306 et d'InsrbGai_'bN 308. Les couches 306 et 308 d'une telle structure de super-réseau peuvent présenter une épaisseur de couche moyenne allant d'environ un nanomètre (1 nm) à environ vingt nanomètres (20 nm).
100991 La couche de libération de contrainte 302 peut être dopée au type n avec un ou plusieurs dopants sélectionnés dans le groupe constitué par le silicium et le germanium. La concentration du ou des dopants à l'intérieur de la couche de libération de contrainte 302 peut être comprise dans une fourchette s'étendant d'environ 0, 1e18 cm-3 à 20e18 cm 3. Dans certains modes de réalisation, la couche de libération de contrainte 302 peut avoir une épaisseur de couche moyenne comprise dans une fourchette s'étendant d'environ un nanomètre (1 nm) à environ cinquante nanomètres (50 nm).
1001001 La figure 3B est un schéma de bande conductrice simplifié et illustre les niveaux d'énergie relatifs de la bande conductrice 328 pour les divers matériaux contenus dans la structure semi-conductrice 300. Comme le montre la figure 3B, dans le mode de réalisation de la structure semi-conductrice 300 de la figure 3A, le niveau d'énergie de la bande conductrice 328 à l'intérieur d'une partie au moins de la couche de libération de contrainte 302 de la structure semi-conductrice 300 (figure 3A) peut être relativement inférieur au niveau d'énergie de la bande conductrice 328 à l'intérieur de la couche de base de GaN 112 et/ou au niveau d'énergie de la bande conductrice 328 à l'intérieur de la couche d'écartement 118. Dans d'autres modes de réalisation, le niveau d'énergie de la bande conductrice 328 à l'intérieur d'une partie au moins de la couche de libération de contrainte 302 de la structure semi-conductrice 300 (figure 3A) peut être relativement plus élevé que le niveau d'énergie de la bande conductrice 328 à l'intérieur de la couche de base d'InGaN 112 et/ou que le niveau d'énergie de la bande conductrice 328 à l'intérieur de la couche d'écartement 118. Dans des modes de réalisation dans lesquels la couche de libération de contrainte 302 comprend une structure de super-réseau, tel qu'illustré dans le médaillon 310 de la figure 3B, comprenant une alternance de couches d'InsmGai_sraN 306 et d'InsrbGai-srbN 308, le niveau d'énergie de la bande conductrice peut varier de façon périodique. [001011 Les figures 4A et 4B illustrent maintenant un autre mode de réalisation d'une structure semi-conductrice 400 de la présente invention. La structure semi-conductrice 400 est similaire à la structure semi-conductrice 100 et comprend une région active 406 comprenant une ou plusieurs couches de puits d'InGaN 114 et une ou plusieurs couches de barrière d' InGaN 116, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi- conductrice 100. La structure semi-conductrice 400 comprend également une couche de base 102, une couche d'écartement 118, une couche de revêtement 120, une couche de blocage des électrons 108, une couche massive de type p 110 et une couche de contact de type p 104, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi-conductrice 100. La région active 5 406 de la structure semi-conductrice 400 comprend en outre des couches de barrière de GaN supplémentaires 402. Chacune des couches de barrière de GaN supplémentaires 402 peut être disposée entre une couche de puits d'InGaN 114 et une couche de barrière d'InGaN 116. Les couches de barrière de GaN supplémentaires 402 peuvent servir à confiner davantage les électrons à l'intérieur des couches de puits 114, augmentant la probabilité qu'ils se 10 recombinent avec des trous et augmentant par là même la probabilité d'émission de rayonnement. [00102] Dans certains modes de réalisation, chaque couche de barrière de GaN 402 peut être dopée au type n avec un ou plusieurs dopants sélectionnés dans le groupe constitué par le silicium et le germanium. Par exemple, la concentration du ou des dopants à 15 l'intérieur des couches de barrière de GaN 402 peut être comprise dans une fourchette s'étendant d'environ 1,0e17 cm -3 à 50e17 cm-3. Dans certains modes de réalisation, chaque couche de barrière de GaN 402 peut avoir une épaisseur de couche moyenne Te comprise dans une fourchette s'étendant d'environ un demi-nanomètre (0,5 nm) à environ vingt nanomètres (20 nm). 20 [00103] La figure 4B est un schéma de bande conductrice simplifié et illustre les niveaux d'énergie relatifs de la bande conductrice 428 pour les divers matériaux contenus dans la structure semi-conductrice 400. Comme le montre la figure 4B, dans le mode de réalisation de la structure semi-conductrice 400 de la figure 4A, le niveau d'énergie de la bande conductrice 428 à l'intérieur des couches de barrière de GaN 402 (figure 4A) peut être 25 relativement plus élevé que le niveau d'énergie de la bande conductrice 428 à l'intérieur des couches de barrière d'InGaN 116 et plus élevé que le niveau d'énergie de la bande conductrice 428 à l'intérieur des couches de puits d'InGaN 114. [00104] Les figures 5A et 5B illustrent maintenant d'autres modes de réalisation de la présente invention comprenant une structure semi-conductrice 500. Dans ces modes de 30 réalisation, les procédés exposés dans la demande de document américain n° 13 362 866 déposée le 31 janvier 2012 sous le nom de Arena et al., peuvent être utilisés pour former une région active 506. La structure semi-conductrice 500 est similaire à la structure semiconductrice 100 et comprend une région active 506 comprenant une ou plusieurs couches de puits d'InGaN 514 et une ou plusieurs couches de barrière d'InGaN 516, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi-conductrice 100. La structure semi-conductrice 500 comprend également une couche de base, une couche d'écartement, une couche de revêtement, une couche de blocage des électrons, une couche massive de type p 100 et une couche de contact de type p, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semiconductrice 100. Pour plus de clarté, seules les couches entourant la région active 506 sont illustrées et ces couches peuvent comprendre la couche d'écartement optionnelle 118 et la couche de revêtement 120 ainsi que la couche de base de GaN 112 et la couche de blocage des électrons 108. Si les couches optionnelles sont omises de la structure semi-conductrice 500, la région active 506 peut être disposée directement entre la couche de base de GaN 112 et la couche de blocage des électrons 108. [00105] La région active 506 de la structure semi-conductrice 500 est similaire à la région active de la structure semi-conductrice 100, mais comprend en outre deux couches de barrière d'InGaN ou plus dans lesquelles l'énergie de bande d'énergie interdite entre les couches de barrière suivantes augmente par paliers de droite à gauche comme le montrent la figure 5A et la figure 5B, c'est-à-dire dans la direction s'étendant de la couche de revêtement 120 vers la couche d'écartement 118. Une telle configuration de la région active 506 dans la structure semi-conductrice 500 peut contribuer au confinement des porteurs de charge à l'intérieur de la région active 500 tout en empêchant l'écoulement de porteurs hors de la région active 506, augmentant ainsi l'efficacité des dispositifs électroluminescents fabriqués à partir de la structure semi-conductrice 500. [00106] Les régions de barrière 516A_c peuvent être dotées d'une composition de matériaux et d'une configuration structurelle sélectionnées pour alimenter chacune des régions de barrière 516A_c avec les énergies de bande d'énergie interdite 550A_c respectives, où l'énergie de bande d'énergie interdite est donnée par la différence d'énergie entre l'énergie de bande conductrice 528 et l'énergie de bande de valence 552 de chacun des matériaux semi-conducteurs composant la structure semi-conductrice 500. L'énergie de bande d'énergie interdite 550A contenue dans la première région de barrière 516A peut être inférieure à l'énergie de bande d'énergie interdite 550B contenue dans la seconde région de barrière 516B et l'énergie de bande d'énergie interdite 550B contenue dans la seconde région de barrière 516E peut être inférieure à l'énergie de bande d'énergie interdite 550c contenue dans la troisième région de barrière 516c, tel qu'illustré dans le schéma de bande d'énergie de la figure 5B. De plus, chacune des énergies de bande d'énergie interdite des régions de puits quantique 552A_c peut être sensiblement égale et peut être inférieure à chacune des énergies de bande d'énergie interdite 516A_c des régions de barrière 550A-c. [00107] Dans cette configuration, une barrière d'énergie de trou 554A prévue entre le premier puits quantique 514A et le second puits quantique 514 B peut être inférieure à une barrière d'énergie de trou 554B prévue entre le second puits quantique 5168 et le troisième puits quantique 516c. En d'autres termes, les barrières d'énergie de trou 554A_c à travers les régions de barrière 516A_c peuvent augmenter par paliers à travers la région active 506 dans la direction s'étendant de la couche de revêtement 120 vers la couche d'écartement 118. Les barrières d'énergie de trou d'électron 554A_c correspondent aux différences des énergies de la bande de valence 552 à travers les interfaces entre les régions de puits quantique 514A_c et les régions de barrière 516A_c adjacentes. L'augmentation des barrières d'énergie de trou d'électron 554A_c à travers les régions de barrière 516A_c provoque un déplacement partant de la couche de revêtement 120 en direction de la couche d'écartement 108, permettant d'obtenir une augmentation d'uniformité de la répartition des trous à l'intérieur de la région active 506 pouvant avoir pour conséquence une efficacité améliorée en situation de fonctionnement d'un dispositif électroluminescent fabriqué à partir d'un semiconducteur 500. [00108] Tel que précédemment mentionné, les régions de barrière 516A_c peuvent présenter une composition de matériaux et une configuration structurelle sélectionnées pour alimenter chacune des régions de barrière 516A_c avec leurs énergies de bande d'énergie interdite 550A_c respectives différentes. À titre d'exemple et non de limitation, chaque région de barrière 516A_c peut comprendre un matériau au nitrure III ternaire, tel que de l'Inb3Ga1_b3N, où b3 est au moins d'environ 0,01. La réduction de la teneur en indium (c'est-à-dire la réduction de la valeur de b3) dans l'Inb3Ga1_b3N des régions de barrière 516A_c peut augmenter l'énergie de bande d'énergie interdite des régions de barrière 516A_c. La seconde région de barrière 516E peut donc avoir une teneur en indium inférieure par rapport à la première région de barrière 516A et la troisième région de barrière 516c peut avoir une teneur en indium inférieure par rapport à la seconde région de barrière 516B. De plus, les régions de barrière 516A_c et les régions de puits 514A_C peuvent être dopées et peuvent avoir une épaisseur de couche moyenne, tel que décrit précédemment par rapport à la structure semi-conductrice 100. [00109] Tel que précédemment mentionné, selon les modes de réalisation de la présente invention, la région active 106 (de la figure 1A) peut comprendre au moins une couche de puits d'InGaN et au moins une couche de barrière d'InGaN et, dans certains modes de réalisation, peut être au moins sensiblement composée d'InGaN (par exemple peut être composée essentiellement d'InGaN, mis à part la présence de dopants). Une majorité de structures de dispositif électroluminescent connues dans l'art comprenant des couches de puits d'InGaN comprennent des couches de barrière de GaN (au moins sensiblement exemptes d'indium). La différence de niveau d'énergie de la bande conductrice entre les couches de puits d'InGaN et les couches de barrière de GaN est élevée, ce qui, dans les enseignements de l'art, permet d'obtenir un confinement amélioré des porteurs de charge à l'intérieur des couches de puits et peut améliorer l'efficacité des structures de DEL. Cependant, les structures et procédés de l'art antérieur peuvent être à l'origine d'une baisse d'efficacité du dispositif due au débordement des porteurs et à la polarisation piézoélectrique. [00110] Dans la théorie du débordement des porteurs, la ou les couches de puits quantique peuvent être analogues à un bac d'eau, avec leur capacité à capturer et à retenir les porteurs injectés diminuant à mesure que l'injection de porteurs augmente. Lorsque les porteurs injectés ne sont pas capturés ou maintenus, ils débordent de la région active et sont perdus, contribuant ainsi à une baisse d'efficacité du dispositif. Dans les structures de l'art antérieur comprenant des puits quantiques d'InGaN et des couches de barrière de GaN, le décalage de bande, c'est-à-dire la différence de niveaux d'énergie de bande conductrice entre les puits quantiques et les barrières est significativement supérieur au décalage de bande pour une région active sensiblement composée d'InGaN, tel que décrit dans les présents modes de réalisation. La réduction du décalage de bande dans les structures décrites ici permet aux porteurs injectés de se répartir plus efficacement à travers les régions de puits quantique de la région active, augmentant ainsi l'efficacité des dispositifs électroluminescents fabriqués à partir des structures semi-conductrices décrites ici.
1001111 Le décalage de maille entre les couches de puits d'InGaN et les couches de barrière de GaN provoque en outre une polarisation piézoélectrique relativement forte à l'intérieur de la région active dans de telles structures de dispositif électroluminescent. La polarisation piézoélectrique peut réduire le chevauchement entre les fonctions d'onde des électrons et les fonctions d'onde des trous prévues à l'intérieur des régions actives des structures de dispositif électroluminescent. Tel qu'exposé, par exemple, dans J. H. Son et J. L. Lee, Numerical Analysis of Efficiency Droop Induced by Piezoelectric Polarization in InGaN/GaN Light-Emitting Diodes, Appl. Phys. Lett. 97, 032109 (2010) (traduction littérale : analyse quantifiée de la baisse d'efficacité induite par la polarisation piézoélectrique dans les diodes électroluminescentes d'InGaN/GaN), la polarisation piézoélectrique peut provoquer un phénomène appelé « baisse d'efficacité » dans une telle structure de dispositif électroluminescent (par exemple des DELs). Les phénomènes de baisse d'efficacité correspondent à une baisse (une diminution) observée sur un graphique représentant l'efficacité quantique interne (IQE) de la structure de DEL à mesure que la densité de courant augmente. [00112] Des modes de réalisation de structure électroluminescente, tels que des structures de DEL de la présente invention, peuvent réduire ou résoudre des problèmes de structures de DEL connus dans l'art comportant des couches de puits d'InGaN et des couches de barrière de GaN associés aux phénomènes de décalage de maille, de débordement de porteurs, de polarisation piézoélectrique et à la baisse d'efficacité. Des modes de réalisation de DELs de la présente invention, tels que la structure de DEL fabriquée à partir de la structure semi-conductrice 100 des figures 1A et 1B, peuvent être configurés et la structure de bande d'énergie peut être modélisée, de telle sorte que la région active 106 présente un effet de polarisation piézoélectrique réduit et un chevauchement accru de la fonction d'onde des électrons et de la fonction d'onde des trous. En conséquence, le dispositif électroluminescent, tel que des DELs, peut présenter une uniformité améliorée des porteurs de charge à travers la région active 106 ainsi qu'une baisse d'efficacité réduite à mesure que la densité de courant augmente. [00113] Ces avantages pouvant être obtenus par le biais des modes de réalisation de la présente invention sont exposés plus en détail ci-dessous en référence aux figures 10A et 10B, 11A-11E, 12A et 12B et 13A-13E. Les figures 10A et 10B illustrent un mode de réalisation d'une DEL 556 similaire à des DELs connues dans l'art. La DEL 556 comprend une région active 558 comprenant cinq (5) couches de puits d'InGaN 562 avec des couches de barrière de GaN 564 disposées entre les couches de puits d'InGaN 562. La DEL 556 comprend également une couche de base 560, une première couche d'écartement 566, une seconde couche d'écartement 568, une couche de blocage des électrons 570 et une couche d'électrode 572. Dans la DEL 556, les couches de puits d'InGaN 562 comprennent des couches d'Ino,18Ga0,82N ayant chacune une épaisseur de couche moyenne d'environ deux nanomètres et demi (2,5 nm). Les couches de barrière 564 comprennent des couches de GaN pouvant présenter une épaisseur de couche moyenne d'environ dix nanomètres (10 nm). La couche de base 560 comprend une couche de GaN dopé ayant une épaisseur de couche moyenne d'environ trois cent vingt-cinq nanomètres (325 nm) dopée au type n avec le silicium présent dans une concentration d'environ 5e18 cm 3. La première couche d'écartement 566 peut comprendre du GaN non dopé ayant une épaisseur de couche moyenne d'environ vingt-cinq nanomètres (25 nm). La seconde couche d'écartement 568 peut également comprendre du GaN non dopé ayant une épaisseur de couche moyenne d'environ vingt-cinq nanomètres (25 nm). La couche de blocage des électrons peut comprendre de l'AlGaN dopé au p. La couche d'électrode 572 peut comprendre une couche de GaN dopé, une telle couche d'électrode pouvant présenter une épaisseur de couche moyenne d'environ cent vingt-cinq nanomètres (125 nm) dopée au type p avec du magnésium présent dans une concentration d'environ 5e17 cm-3. La figure 10B est un schéma de bande conductrice simplifié similaire à celui de la figure 1B et illustre les différences relatives de niveau d'énergie de la bande conductrice 574 (dans un schéma de bande d'énergie) pour les différents matériaux présents dans les diverses couches de la DEL 556 de la figure 10A. Les lignes en pointillés verticales de la figure 10B sont alignées avec les interfaces prévues entre les diverses couches dans la DEL 556 de la figure 10A. [00114] Tel que connu dans l'art, le modèle 8x8 de Kane exposé, par exemple, dans S. L. Chuang et C. S. Chang, lor Method for Strained Wurtzite Semiconductors, Phys. Rev. B 54, 2491 (1996), (traduction littérale : procédé k-p pour les semi-conducteurs en wurtzite sous contrainte) peut être utilisé pour caractériser la structure de la bande de valence pour les matériaux en nitrure du Groupe III tels que le GaN et l'InGaN. La séparation des branches légères, lourdes et séparées des bandes de valence dans le centre de la zone de Brillouin peut être considérée comme indépendante de celle du champ électrique. C'est pourquoi des sous-bandes de valence peuvent être obtenues à partir de la solution des équations couplées de Poisson et de transport. Les fonctions d'onde d'électron et de trou peuvent être considérées sous la forme : u,,IP' - exp(k' - r) , et up,s1P', - exp(k p - r), respectivement, où un et up, sont les amplitudes de Bloch des électrons et des trous correspondant au centre de la zone de Brilluene, k,, et kp se trouvent dans des vecteurs de moment quasiment plans, 1P' et IP', sont les fonctions d'enveloppe, et l'indice « s » peut 10 correspondre à des trous lourds (hh), légers (1h) ou séparés (so). Les équations unidimensionnelles de Schriidinger pour les fonctions d'enveloppe des électrons et des trous sont : h2 d2'pv eff 2m'" dz2 ±Uc 11jv E'Y' et h d2111,, 2m d 2 s Uie/P:SIPV'S p Z 15 respectivement, où Uceff et Ule", sont le potentiel effectif des électrons et des trous dans le puits quantique, E, et Ev, sont les niveaux d'énergie des électrons et des trous, et rn,// et mpil sont la masse effective des électrons et des trous dans la direction de croissance épitaxiale. En résolvant les équations de Schredinger avec les conditions de frontières correspondantes, le chevauchement intégral entre les fonctions d'onde d'électron et de trou est ensuite obtenu à 20 partir de (1Fie qjjh = f 7;e(z)iiTf/"(z)dz.
1001151 Tel qu'exposé dans S. L. Chuang, Physics of Phonic Devices, 2nd Ed. (Wiley, New Jersey, 2009), (traduction littérale : Physique des disposifs phoniques, 2e éd.), la vitesse de recombinaison rayonnante des électrons et des trous peut être obtenue par le biais 25 de la formule : F -F - rad B-np - 1 - exp P kT )1' où B est le coefficient de recombinaison rayonnante, n est la concentration d'électrons, p est la concentration de trous, et I', - Fp est la séparation des quasi-niveaux de Fermi. La concentration des électrons et des trous et la séparation des quasi-niveaux de Fermi varient avec la position à travers la région active d'une DEL. La vitesse de recombinaison rayonnante maximale peut être identifiée dans n'importe quel puits quantique et considérée comme la vitesse de recombinaison rayonnante maximale pour ce puits quantique respectif. [00116] La figure 11A est un graphique illustrant l'énergie calculée du bord de bande de la bande conductrice 574 et de la bande de valence 576 pour la DEL 550 des figures 10A et 10B, avec un courant nul appliqué à travers la DEL 556, en fonction de la position (en nanomètres) occupée à travers la DEL 556, en commençant au niveau de la surface de la couche de base 560 opposée à la région active 558. La figure 11B est un graphique similaire à celui de la figure 11A, mais illustrant l'énergie calculée du bord de bande de la bande conductrice 574 et de la bande de valence 576 pour la DEL 556 des figures 10A et 10B à une densité de courant appliquée à travers la DEL 556 de cent vingt-cinq ampères par centimètre carré (125 A/cm2). La figure 11C est un graphique illustrant l'intensité calculée en fonction de la longueur d'onde pour chacune des cinq couches de puits quantique 562 de la DEL 556 avec une densité de courant appliquée à travers la DEL 550 de cent vingt-cinq ampères par centimètre carré (125 A/cm2). QW1 est la couche de puits quantique 562 la plus à gauche et QW5 est la couche de puits quantique 562 la plus à droite dans la perspective des figures 10A et 108. La figure 11D illustre l'efficacité d'injection calculée de la DEL 556 en fonction de la densité de courant appliquée. Comme le montre la figure 11D, la DEL 550 peut présenter une efficacité d'injection d'environ 75,6 % à une densité de courant appliquée de 125 A/cm2. La figurellE illustre l'efficacité quantique interne calculée (IQE) de la DEL 556 en fonction de la densité de courant appliquée. Comme le montre la figure 11E, la DEL 556 peut présenter une efficacité quantique interne d'environ 45,2 % à une densité de courant appliquée de 125 A/cm2. Tel que le montre également la figure 11E, l'efficacité quantique interne de la DEL 556 peut chuter de plus de 50 % à une densité de courant appliquée d'environ 20 A/cm2 à moins de 40 % à une densité de courant appliquée de 250 A/cm2. Tel que précédemment exposé, une telle baisse d'IQE est appelée dans l'art baisse d'efficacité. [00117] Le tableau 1 ci-dessous illustre le chevauchement de fonction d'onde calculé et la vitesse maximale de recombinaison rayonnante pour chacune des cinq couches 5 de puits quantique 562 prévues dans la DEL 550 des figures 10A et 10B. TABLEAU 1 QW1 QW2 QW3 QW4 QW5 Chevauchement de fonction d'onde calculé 0,328 0,326 0,325 0,341 0,362 Vitesse maximale de 6,5e26 3.3e26 3,3e26 6,8e26 2,4e27 recombinaison rayonnante [00118] Comme le montrent la figure 11C et le tableau 1 ci-dessus, les recombinaisons rayonnantes viennent principalement de la dernière couche de puits 562 (la 10 plus proche du côté dopé au p, ou anode) qui correspond au cinquième puits quantique (c'est-à-dire QW5) de la DEL 556. De plus, comme le montre la figure 11E, la DEL 556 présente une baisse d'efficacité pouvant être provoquée au moins en partie par la polarisation piézoélectrique provoquée par l'utilisation de couches de puits d'InGaN 562 et de couches de barrière de GaN 564, tel que précédemment exposé. 15 [00119] Des modes de réalisation de DELs de la présente invention comprenant une région active comprenant au moins une couche de puits d'InGaN et au moins une couche de barrière d'InGaN, telle que la région active 106 de la DEL 100, peuvent présenter une uniformité améliorée des recombinaisons rayonnantes se produisant dans les couches de puits et peuvent occasionner une baisse d'efficacité réduite. Une comparaison d'un mode de 20 réalisation d'une DEL de la présente invention avec la DEL 550 est prévue en référence aux figures 12A et 12B, et 13A à 13E ci-dessous. [00120] Les figures 12A et 12B illustrent un autre exemple du mode de réalisation d'une DEL 600 selon la présente invention. La DEL 600 comprend une région active 106 comprenant cinq (5) couches de puits d'InGaN 114 avec des couches de barrière 25 d'InGaN 116 disposées entre les couches de puits d'InGaN 114. Les couches de puits d'InGaN 114 et les couches de barrière d'InGaN 116 peuvent être, tel que décrit précédemment, en relation avec la structure semi-conductrice 100 en référence aux figures 1A et 1B. La DEL 600 comprend également une couche de base 112, une première couche d'écartement 118, une couche de revêtement 120 et une couche d'électrode d'InGaN 104. Dans la DEL 600, les couches de puits d'InGaN 114 comprennent des couches d'Ino,i8Gao,82N ayant chacune une épaisseur de couche moyenne d'environ deux nanomètres et demi (2,5 nm). Les couches de barrière 116 comprennent des couches d'In0,08Ga0,92N et chacune peut avoir une épaisseur de couche moyenne d'environ dix nanomètres (10 nm). La couche de base 112 comprend une couche d'In0,05Gao 95N dopé ayant une épaisseur de couche moyenne d'environ trois cents nanomètres (300 nm) dopée au type n avec le silicium présent dans une concentration d'environ 5e18 cm 3. La première couche d'écartement 118 peut comprendre de l'In0,08Ga0,92N non dopé ayant une épaisseur de couche moyenne d'environ vingt-cinq nanomètres (25 nm). La couche de revêtement 120 peut également comprendre de l'In0,08Ga0,92N non dopé ayant une épaisseur de couche moyenne d'environ vingt-cinq nanomètres (25 nm). La couche d'électrode 104 peut comprendre une couche d'In0,05Ga095N dopé pouvant présenter une épaisseur de couche moyenne d'environ cent cinquante nanomètres (150 nm) dopée au type p avec du magnésium présent dans une concentration d'environ 5e'7 cm-3. La figure 12B est un schéma de bande conductrice simplifié illustrant les différences relatives de niveau d'énergie de la bande conductrice 602 (dans un schéma de bande d'énergie) pour les différents matériaux présents dans les diverses couches de la DEL 600 de la figure 12A.
1001211 La figure 13A est un graphique illustrant l'énergie calculée du bord de bande de la bande conductrice 602 et de la bande de valence 604 pour la DEL 600 des figures 12A et 12B, avec un courant nul appliqué à travers la DEL 600, en fonction de la position (en nanomètres) occupée à travers la DEL 600, en commençant au niveau de la surface de la couche de base 112 opposée à la région active 106. La figure 13B est un graphique similaire à celui de la figure 13A, mais illustrant l'énergie calculée du bord de bande de la bande conductrice 602 et de la bande de valence 604 pour la DEL 600 des figures 12A et 12B à une densité de courant appliquée à travers la DEL 600 de cent vingt-cinq ampères par centimètre carré (125 A/cm2). La figure 13C est un graphique illustrant l'intensité calculée en fonction de la longueur d'onde pour chacune des cinq couches de puits quantique 108 de la DEL 600 avec une densité de courant appliquée à travers la DEL 600 de cent vingt-cinq ampères par centimètre carré (125 A/cm2). QW1 est la couche de puits quantique 108 la plus à gauche et QW5 est la couche de puits quantique 108 la plus à droite dans la perspective des figures 12A et 12B. La figure 13D illustre l'efficacité d'injection calculée de la DEL 600 en fonction de la densité de courant appliquée. Comme le montre la figure 13D, la DEL 600 peut présenter une efficacité d'injection d'environ 87,8 % à une densité de courant appliquée de 125 A/cm2 et peut présenter une efficacité d'injection de porteurs d'au moins environ 80 % sur une plage de densités de courant s'étendant d'environ 20 A/cm2 à environ 250 A/cm2. La figure 13E illustre l'efficacité quantique interne calculée (IQE) de la DEL 600 en fonction de la densité de courant appliquée. Comme le montre la figure 13E, la DEL 600 peut présenter une efficacité quantique interne d'environ 58,6 % à une densité de courant appliquée de 125 A/cm2. Tel que le montre également la figure 13E, l'efficacité quantique interne de la DEL 600 peut demeurer entre environ 55 % et environ 60 % à une densité de courant appliquée dans la plage s'étendant d'environ 20 A/cm2 à 250 A/cm2. La DEL 600 est donc exposée à une baisse d'efficacité très faible, ladite baisse d'efficacité étant significativement moindre par rapport à la baisse d'efficacité de la DEL 500 (ladite DEL 500 ne se conformant pas aux modes de réalisation de la présente invention). [00122] Le tableau 2 ci-dessous illustre le chevauchement de fonction d'onde calculé et la vitesse maximale de recombinaison rayonnante pour chacune des cinq couches de puits quantique 108 prévues dans la DEL 600 des figures 12A et 12B. TABLEAU 2 QW1 QW2 QW3 QW4 QW5 Chevauchement de fonction d'onde calculé 0,478 0,493 0,494 0,494 0,471 Vitesse maximale de 7,8e26 7,7e26 7,9e26 8,1e26 8,3e26 recombinaison rayonnante [00123] Comme le montrent la figure 13C et le tableau 2 ci-dessus, les recombinaisons rayonnantes sont plus uniformes à travers les couches de puits 108 de la DEL 600 que les couches de puits 508 de la DEL 500. [00124] La DEL 550 des figures 10A et 10B et la DEL 600 des figures 12A et 12B ont été modélisées à l'aide du logiciel SiLENSe distribué par STR Group, Inc. Le logiciel SiLENSe a également été utilisé pour produire les graphiques des figures 11A à 11E et 13A à 13E et pour obtenir les données exposées dans les tableaux 1 et 2. [00125] Selon certains modes de réalisation de la présente invention, les DELs peuvent présenter une efficacité quantique interne d'au moins environ 45 % sur une plage de densité de courant s'étendant d'environ 20 A/cm2 à environ 250 A/cm2, d'au moins environ 50 % sur une plage de densité de courant s'étendant d'environ 20 A/cm2 à environ 250 A/cm2, 5 voire d'au moins environ 55 % sur une plage de densité de courant s'étendant d'environ 20 A/cm2 à environ 250 A/cm2. De plus, les DELs peuvent présenter une efficacité d'injection de porteurs au moins sensiblement constante sur une plage de densité de courant s'étendant d'environ 20 A/cm2 à environ 250 A/cm2. Dans certains modes de réalisation, les,DELs de la présente invention peuvent présenter une efficacité d'injection de porteurs d'au moins environ 10 80 % sur une plage de densités de courant s'étendant d'environ 20 A/cm2 à environ 250 A/cm2. [00126] Des exemples non limitatifs de procédés pouvant être utilisés pour fabriquer des structures semi-conductrices et des dispositifs électroluminescents, tel que des DELs, selon les modes de réalisation de la présente invention sont brièvement décrits ci-dessous en référence aux figures 6C à 6D et les exemples de dispositifs électroluminescents 15 fabriqués à l'aide de tels procédés sont décrits en référence à la figure 7 et à la figure 8. [00127] En référence à la figure 6C, un modèle de croissance 113 (fabriqué tel que décrit précédemment) peut être disposé à l'intérieur d'une chambre de dépôt et des couches comprenant des matériaux en nitrure du Groupe III, généralement appelées empilement de croissance 682 (voir la figure 6D), peuvent être crûes séquentiellement et 20 épitaxialement sur une ou plusieurs couches de germination 656 du modèle de croissance 113. Il convient de noter que, bien que la couche de germination soit illustrée sous la forme d'un ou plusieurs îlots de matériau en nitrure du Groupe III, dans certains modes de réalisation, la couche de germination peut comprendre un film continu placé au-dessus du substrat de support 658. 25 [00128] La figure 6D illustre la structure semi-conductrice 680, comprenant un modèle de croissance 113 comprenant deux couches de germination 656, chacune présentant les diverses couches de la structure semi-conductrice 100 des figures 1 A et 1B déposées dessus. Une couche de base de GaN 112 d'une structure semi-conductrice 100 est notamment déposée épitaxialement directement sur chacune des structure de couche de germination 656, 30 avec une couche d'écartement d'InGaN 118, une couche de puits d'InGaN 114, une couche de barrière d'InGaN 116, une couche de revêtement d'InGaN 120, une couche de blocage des électrons 108, une couche massive de type p 110 et une couche de contact de type p 104, dans cet ordre, déposées épitaxialement au-dessus du modèle de croissance 112. [00129] Les diverses couches de la structure semi-conductrice 680 comprenant l'empilement de croissance 682 peuvent être déposées, par exemple, à l'aide d'un procédé et d'un système de dépôt de vapeur chimique métalorganique (MOCVD), à l'intérieur d'une chambre de dépôt unique, c'est-à-dire sans qu'il soit nécessaire de charger ou de décharger l'empilement de croissance pendant le processus de dépôt. La pression régnant à l'intérieur de la chambre de dépôt peut être réduite à entre environ 50 mTorr et environ 500 mTorr. La pression régnant à l'intérieur de la chambre de réaction pendant le processus de dépôt peut être accrue et/ou réduite pendant le dépôt de l'empilement de croissance 682 et par conséquent adaptée à la couche spécifique déposée. À titre d'exemple non limitatif, la pression régnant dans la chambre de réaction pendant le dépôt de la couche de base de GaN 112, de la couche d'écartement 118, de la ou des couches de puits 114 / de barrière 116, des couches de revêtement 120 et une couche de barrière d'électrons 108 peut s'étendre entre environ 50 mTorr et environ 500 mTorr et peut être égale à environ 440 mTorr dans certains modes de réalisation. La pression régnant à l'intérieur de la chambre de réaction pour le dépôt de la couche massive de type p 110 et de la couche de contact de type p 104 peut s'étendre entre environ 50 mTorr et environ 250 mTorr et peut être égale à environ 100 mTorr dans certains modes de réalisation. [00130] Le modèle de croissance 113 peut être chauffé pour atteindre une température comprise entre environ 600°C et environ 1000°C à l'intérieur de la chambre de dépôt. Les gaz précurseurs métalorganiques et d'autres gaz précurseurs (et, en option, des gaz porteurs et/ou purgeurs) peuvent ensuite être conduits à travers la chambre de dépôt et au-dessus de la ou des couches de germination 656 du modèle de croissance 113. Les gaz précurseurs métalorganiques peuvent réagir, se décomposer, ou à la fois réagir et se décomposer de façon à provoquer un dépôt épitaxial de couches de nitrure de Groupe II, telles que des couches d'InGaN, sur le modèle de croissance 113. [00131] À titre d'exemples non limitatifs, le triméthylindium (TMI) peut servir de précurseur métalorganique pour l'indium de l'InGaN, le triréthylgallium (TMG) peut 30 servir de précurseur métalorganique pour le gallium de l'InGaN, le triéthylaluminium (TMA) peut servir de précurseur métalorganique pour l'AlGaN et l'ammoniaque peut servir de précurseur pour l'azote des couches de nitrure de Groupe III. Sint peut servir de précurseur pour introduire le silicium dans l'InGaN lorsque l'on souhaite doper le nitrure de Groupe III au type n et Cp2Mg (bis(cyclopentandiényl)magnésium) peut servir de précurseur pour introduire le magnésium dans le nitrure de Groupe III lorsque l'on souhaite doper le Groupe III au type p. Il peut être avantageux d'adapter un rapport du précurseur d'indium (par exemple le triméthylindium) au précurseur de gallium (par exemple le triréthylgallium), permettant l'incorporation de l'indium contenu dans l'InGaN à une concentration proche du point de saturation de l'indium dans l'InGaN à la température de dépôt. Le pourcentage d'indium incorporé dans l'InGaN peut être contrôlé à mesure que l'InGaN est cultivé épitaxialement en contrôlant la température de croissance. Des quantités relativement plus importantes d'indium seront incorporées à des températures relativement plus basses et des quantités relativement moins importantes d'indium seront incorporées à des températures relativement plus élevées. À titre d'exemples non limitatifs, les couches de puits d'InGaN 108 peuvent être déposées à des températures comprises dans une fourchette s'étendant d'environ 600°C à environ 950°C. [00132] La température de dépôt des diverses couches de l'empilement de croissance 100 peut être accrue et/ou réduite pendant le processus de dépôt et par conséquent adaptée à la couche spécifique déposée. À titre d'exemple non limitatif, la température de dépôt pendant le dépôt de la couche de base de GaN 112, de la couche massive de type p 110 et de la couche de contact de type p 104 peut s'étendre entre environ 600° et environ 950°C et peut être égale à environ 900 °C dans certains modes de réalisation. La vitesse de croissance de la couche de base de GaN 112, de la couche massive de type p 110 et de la couche de contact de type p 104 peut s'étendre entre environ un nanomètre par minute (1 nm/min) et environ cinquante nanomètres par minute (50 nm/min), et dans certains modes de réalisation, la vitesse de croissance de la couche de base de GaN 112, de la couche massive de type p 110 et de la couche de contact de type p 104 peut être égale à environ 6 nanomètres par minute (6 nm/min). [00133] Dans des exemples de réalisation non limitatifs supplémentaires, la température de dépôt pendant le dépôt de la couche d'écartement 118, de la ou des couches de 30 puits 114, de la ou des couches de barrière 116, de la couche de revêtement 120 et de la couche de blocage des électrons 108 peut s'étendre entre environ 600° et environ 950°C et peut être égale, dans certains modes de réalisation, à environ 750°C. La vitesse de croissance de la couche d'écartement 118, de la ou des couches de puits 114, de la ou des couches de barrière 116, de la couche de revêtement 120 et de la couche de blocage des électrons 108 peut s'étendre entre environ un nanomètre par minute (1 nm/min) et environ trente nanomètres par minute (30 nm/min) et dans certains modes de réalisation, la vitesse de croissance de la couche d'écartement 118, de la ou des couches de puits 114 / de barrière 116, de la couche de revêtement 120 et de la couche de blocage des électrons 108 peut être égale à environ un nanomètre par minute (1 nm/min). [00134] Dans des modes de réalisation comprenant le dépôt des couches d'InGaN, le rapport de vitesse d'écoulement des gaz précurseurs peut être sélectionné pour obtenir des couches d'InGaN de haute qualité. Par exemple, les procédés permettant de former les couches d'InGaN de la structure semi-conductrice 100 peuvent comprendre la sélection du rapport de gaz permettant de fournir une ou plusieurs couches d'InGaN présentant une faible densité de défauts, sensiblement exemptes de détente de la contrainte et sensiblement exemptes des pics de surface. [00135] Dans des exemples non limitatifs, le rapport d'écoulement (%) du triméthylindium (TMI) sur le triréthylgallium (TMG) peut être défini comme : 'vitesse d'écoulement (TMI) rapport d'écoulement (q48) vitesse d'écoulement (TMI TEG)xlCia un tel rapport d'écoulement pouvant être accru et/ou réduit pendant le processus de dépôt et donc adapté à la couche d'InGaN spécifique déposée. À titre d'exemple non limitatif, le rapport d'écoulement pendant le dépôt de la couche massive de type p 110 peut s'étendre dans la plage comprise entre environ 50 % à environ 95°C et peut être égal, dans certains modes de réalisation, à environ 85 %. Dans d'autres modes de réalisation, le rapport d'écoulement pendant le dépôt de la couche d'écartement 118, de la ou des couches de barrière 116 et de la couche de revêtement 120 peut s'étendre entre environ 1 % à environ 50 % et peut être égal, dans certains modes de réalisation, à environ 2 %. Dans d'autres modes de réalisation encore, le rapport d'écoulement pendant le dépôt d'une ou de plusieurs couches de puits quantique 114 peut s'étendre entre environ 1 % à environ 50 % et peut être égal, dans certains modes de réalisation, à environ 30 %. [00136] Le modèle de croissance 113 peut être pivoté en option à l'intérieur de la chambre de dépôt pendant les processus de dépôt. À titre d'exemple non limitatif, le modèle de croissance 113 peut être pivoté à l'intérieur de la chambre de dépôt pendant les processus de dépôt à une vitesse de rotation comprise entre environ 50 tours par minute (Tr/min) et environ 1500 tours par minute (Tr/min) et peut pivoter, dans certains modes de réalisation, à une vitesse de rotation égale à environ 450 tours par minute (Tr/min). La vitesse de rotation pendant le processus de dépôt peut être accrue et/ou réduite pendant le dépôt et donc adaptée à la couche spécifique déposée. À titre d'exemple non limitatif, la vitesse de rotation du modèle de croissance pendant le dépôt de la couche de base de GaN 112, de la couche d'écartement 118, de la ou des couches de puits 114, de la ou des couches de barrière 116, des couches de revêtement 120 et de la couche de barrière d'électrons 108 peut s'étendre entre environ 50 tours par minute (Tr/min) et environ 1500 tours par minute (Tr/min) et peut pivoter, dans certains modes de réalisation, à une vitesse de rotation égale à environ 440 tours par minute (Tr/min). La vitesse de rotation du modèle de croissance 113 pendant le dépôt de la couche massive de type p 110 et de la couche de contact de type p 104 peut s'étendre entre environ 50 tours par minute (Tr/min) et environ 1500 tours par minute (Tr/min) et peut pivoter, dans certains modes de réalisation, à une vitesse de rotation égale à environ 1000 tours par minute (Tr/min). [00137] Dans des modes de réalisation des structures semi-conductrices de la présente invention comprenant le dépôt de nitrure de Groupe III, et notamment de couches d'InGaN, l'énergie de contrainte d'une ou de plusieurs couches d'InGaN comprenant l'empilement de croissance 682, déposé épitaxialement au-dessus du modèle de croissance 113, peut avoir une influence négative sur l'efficacité des dispositifs électroluminescents fabriqués à partir de telles structures semi-conductrices. Dans certains modes de réalisation, l'énergie de contrainte totale développée à l'intérieur de l'empilement de croissance 682 peut être en relation avec l'efficacité, définie comme efficacité quantique interne (IQE), des structures semi-conductrices de la présente invention. [00138] Plus en détail, l'énergie de contrainte stockée à l'intérieur d'une rième couche d'InGaN est proportionnelle à l'épaisseur totale moyenne Tn de la nième couche 30 d'InGaN et à la concentration d'indium %Inn dans la nième couche d'InGaN. De plus, l'énergie de contrainte totale stockée avec la pluralité de couches d' InGaN comprenant l'empilement de croissance 682 est proportionnelle à la somme de l'épaisseur totale moyenne T' de chacune des couches d'InGaN et à la concentration d'indium %Inn dans chacune des couches d'InGaN, permettant ainsi d'estimer l'énergie de contrainte totale contenue à l'intérieur des couches d'InGaN comprenant l'empilement de croissance 702 à l'aide de la relation suivante : L'energie de contrainte totale (a.u.) a E(0/./n' x Tn) où l'épaisseur totale moyenne Tn de la nième couche est exprimée en nanomètres (nm) et la concentration d'indium dans la nième couche d'InGaN %Inn est exprimée sous la forme d'un pourcentage atomique. Par exemple, si une ne' couche d'InGaN a une épaisseur totale moyenne Tn de cent cinquante nanomètres (150 nm) et une concentration d'indium %Inn de 2,0 %, l'énergie de contrainte contenue à l'intérieur de la nième couche d'InGaN peut être proportionnelle à environ 300 ua (300 = 150(2)).
1001391 La figure 9 illustre un graphique 900 représentant la relation entre l'IQE (ua) et l'énergie de contrainte totale (ua) pour les structures semi-conductrices de la présente invention. L'IQE des structures semi-conductrices de la présente invention peut diminuer à une valeur d'énergie de contrainte totale appelée « énergie de contrainte minimale requise » de la structure semi-conductrice, tel qu'illustré par la ligne 902 du graphique 900. L'IQE des structures semi-conductrices située en dessous de l'énergie de contrainte minimale requise (tel que représenté par la ligne 904) peut être sensiblement supérieure à l'IQE des structures semi-conductrices prévue au-dessus de l'énergie de contrainte minimale requise (tel que représenté par la ligne 906). Par exemple, le graphique 900 illustre les valeurs d'IQE (telles qu'illustrées par les indicateurs rectangulaires) pour plusieurs structures semi-conductrices de la présente invention. Dans certains modes de réalisation, l'IQE située en dessous de l'énergie de contrainte minimale requise peut être d'environ 500 % supérieure à l'IQE placée au- dessus de l'énergie de contrainte minimale requise. Dans d'autres modes de réalisation, l'IQE placée en dessous de l'énergie de contrainte minimale requise peut être d'environ 250 % supérieure à l'IQE située au-dessus de l'énergie de contrainte minimale requise. Dans d'autres modes de réalisation encore, l'IQE placée en dessous de l'énergie de contrainte minimale requise peut être environ 100 % supérieure à l'IQE située au-dessus de l'énergie de contrainte minimale requise. [00140] Pour les structures semi-conductrices de la présente invention, l'énergie de contrainte minimale requise (ua) 902 peut avoir une valeur d'environ 1800 (ua) ou moins, d'environ 2800 (ua) ou moins, voire d'environ 4500 (ua) ou moins. [00141] Dans la présente invention, la pluralité de couches de nitrure de Groupe III comprenant l'empilement de croissance 682 de la figure 6D peut être déposée de telle sorte que l'empilement de croissance 682 est sensiblement entièrement contraint pour coïncider avec le réseau cristallin de la couche de germination d'InsGai_sN 656 du modèle de croissance 113. Dans de tels modes de réalisation, lorsque l'empilement de croissance 682 est cultivé sensiblement entièrement sous contrainte, c'est-à-dire sensiblement exempt de relâchement de contrainte, l'empilement de croissance peut hériter du paramètre de maille de la couche de germination d' InsGai_sN. Dans certains modes de réalisation de la présente invention, la couche de germination d'InsGai_sN peut présenter un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms et l'empilement de croissance peut présenter un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms. Dans des exemples non limitatifs, les structures semi-conductrices 100, 200, 300, 400 et 500 peuvent donc être formées de façon à être composées de matériaux entièrement sous contrainte et peuvent présenter un tel paramètre de maille de plan de croissance. Dans certains modes de réalisation, la couche de base de GaN 112 formée au-dessus de la couche de germination d'InsGai_sN 656 est crûe sans exercer de contrainte en faisant coïncider le paramètre de maille de la couche de base de GaN 112 avec le paramètre de maille de la couche de germination d' InsGai_sN 656. [00142] Dans d'autres modes de réalisation, la pluralité de couches de nitrure de Groupe III comprenant l'empilement de croissance 682 de la figure 6D peut être déposée de telle sorte que l'empilement de croissance 682 est en partie détendu, c'est-à-dire que le paramètre de maille de l'empilement de croissance 682 diffère de la couche de germination d'InsGai_sN sous-jacente. Dans de tels modes de réalisation, le pourcentage de relâchement de contrainte (R) peut être défini comme : R (%) = a - ax100 a1 - a, [00143] où a est le paramètre de maille de plan de croissance moyen pour l'empilement de croissance 628, as est le paramètre de maille de plan de croissance moyen de la semence d'InsGai_sN et al est le paramètre de maille de plan de croissance moyen à l'équilibre (ou à l'état naturel) pour l'empilement de croissance. Par exemple, dans certains 5 modes de réalisation, l'empilement de croissance 682 peut présenter un pourcentage de relâchement de contrainte (R) inférieur à environ 0,5 %, dans d'autres modes de réalisation, l'empilement de croissance 682 peut présenter un pourcentage de relâchement de contrainte (R) inférieur à environ 10 % et dans d'autres modes de réalisation encore, l'empilement de croissance 682 peut présenter un pourcentage de relâchement de contrainte (R) inférieur à 10 environ 50 %. [00144] Une fois les diverses couches des structures semi-conductrices comprenant des matériaux en nitrure du Groupe III déposées épitaxialement, un traitement supplémentaire peut être appliqué pour achever la fabrication des structures semiconductrices et les transformer en dispositifs électroluminescents, tels que des DELs. Par 15 exemple, des contacts d'électrode peuvent être formés sur les couches de matériaux en nitrure du Groupe III en utilisant les procédés connus dans l'art et brièvement décrits ci-dessous en référence à la figure 7 et à la figure 8. [00145] Un exemple de dispositif électroluminescent 700, tel qu'une DEL, fabriqué à partir de la structure semi-conductrice 100 est illustré sur la figure 7. Bien que la 20 description suivante décrive des modes de réalisation permettant de fabriquer des dispositifs électroluminescents à partir de la structure semi-conductrice 100, il convient de noter que de tels procédés de fabrication peuvent également être appliqués aux structures semiconductrices 200, 300, 400 et 500. [00146] De façon plus détaillée, une partie de la structure semi-conductrice 100 25 peut être retirée, exposant ainsi une partie de la couche de base de GaN 112. Le retrait d'une partie sélectionnée de la structure semi-conductrice 100 peut être réalisé en appliquant un produit chimique photosensible sur la surface exposée de la couche de contact p 100 de la structure semi-conductrice 100 (non illustrée). Lors de l'exposition au rayonnement électromagnétique à travers une plaque transparente pourvue d'un motif et du développement 30 subséquent, la couche photosensible peut servir de « couche de masque » pour permettre le retrait sélectionné des couches de nitrure de Groupe III au-dessus de la couche de base de GaN 112. Le retrait de parties sélectionnées des couches de nitrure de Groupe III au-dessus de la couche de base de GaN 112 peut comprendre un procédé de gravure, par exemple une gravure chimique mouillée et / ou une gravure au plasma sèche (par exemple une gravure à ions réactifs, une gravure plasma à couplage inductif). [00147] Un premier contact d'électrode 702 peut être formé au-dessus d'une partie de la couche de base de GaN 112 exposée. Le premier contact d'électrode 702 peut comprendre un ou plusieurs métaux pouvant comprendre le titanium, l'aluminium, le nickel, l'or et un ou plusieurs alliages de ceux-ci. Un second contact d'électrode 704 peut être formé au-dessus d'une partie de la couche de contact p 104, le second contact d'électrode 704 peut comprendre une ou plusieurs couches de métaux pouvant comprendre le nickel, l'or, le platine, l'argent et un ou plusieurs alliages de ceux-ci. À la formation du premier contact d'électrode 702 et du second contact d'électrode 704, du courant peut être amené à travers le dispositif électroluminescent 700 pour produire le rayonnement électromagnétique, par exemple sous la forme de lumière visible. Il convient de noter que le dispositif électroluminescent 700 est généralement appelé dans l'art « dispositif latéral » étant donné qu'une partie au moins du courant passant entre le premier contact d'électrode 702 et le second contact d'électrode 704 comprend un passage latéral. [00148] Un autre exemple de dispositif électroluminescent 800, tel qu'une DEL, fabriqué à partir de la structure semi-conductrice 100 est illustré sur la figure 8 et une nouvelle fois, bien que la description suivante décrive des modes de réalisation permettant de fabriquer des dispositifs électroluminescents à partir de la structure semi-conductrice 100, il convient de noter que de tels procédés de fabrication peuvent également être appliqués à la structure semi-conductrice 200, 300, 400 et 500.
1001491 De façon plus détaillée, tout ou partie du modèle de croissance 113 peut être retiré de la structure semi-conductrice 100 pour permettre d'exposer soit la couche d'InsGai_sN 656 soit, dans un certain mode de réalisation, la couche de base de GaN 112. Le retrait de tout ou partie du modèle de croissance 113 peut comprendre un ou plusieurs procédés de retrait comprenant la gravure humide, la gravure sèche, le polissage mécanochimique, le meulage et le décollage par laser. Au retrait de tout ou partie du modèle de croissance 113, un premier contact d'électrode 802 peut être appliqué à la couche de base de GaN 112, tel décrit ci-dessus. Ensuite, un second contact d'électrode 804 peut être appliqué à une partie de la couche de contact p 104, formant ainsi le dispositif électroluminescent 800. À la formation du premier contact d'électrode 802 et du second contact d'électrode 804, du courant peut être amené à travers le dispositif électroluminescent 800 pour produire le rayonnement électromagnétique, par exemple sous la forme de lumière visible. Il convient de noter que le dispositif électroluminescent 800 est généralement appelé dans l'art « dispositif vertical » étant donné que le courant passant entre la première couche d'électrode 802 et la seconde couche d'électrode 804 comprend un passage sensiblement vertical. [00150] En sus des procédés et des processus de fabrication décrits ici pour la fabrication d'exemples non limitatifs de dispositifs électroluminescents 700 et 800, il convient de noter que des procédés et processus supplémentaires connus dans l'art peuvent également être utilisés tels que, par exemple, le dégrossissage de surface servant à améliorer l'extraction de la lumière, la liaison avec les porteurs métalliques servant à améliorer la dissipation thermique et le procédé connu dans l'art comme « liaison à puce retournée », entre autres procédés de fabrication de puits connus. [00151] Un dispositif électroluminescent, tel que les DELs selon des modes de réalisation de la présente invention, peut être fabriqué et utilisé dans n'importe quel type de dispositif électroluminescent intégrant une ou plusieurs DELs à l'intérieur. Des modes de réalisation de DELs de la présente invention peuvent être particulièrement adaptés pour une utilisation dans des applications utilisant des DELs fonctionnant à une puissance relativement élevée et nécessitant une luminosité relativement élevée. Par exemple, les DELs de la présente invention peuvent être particulièrement adaptées pour une utilisation dans des lampes à DELs et des ampoules lumineuses à base de DEL pouvant être utilisées pour l'éclairage de bâtiments, l'éclairage de rues, l'éclairage d'automobiles, etc. [00152] Des modes de réalisation supplémentaires de la présente invention comprennent des dispositifs lumineux servant à émettre de la lumière comprenant une ou plusieurs DELs telles que décrites dans la présente invention, tels que le dispositif électroluminescent 700 de la figure 7 et le dispositif électroluminescent 800 de la figure 8. À titre d'exemples non limitatifs, les dispositifs lumineux peuvent prendre la forme, par exemple, du document américain n° 6 600 175 publié le 29 juillet 2003 par Baretz et al., dont la description est incorporée ici dans son intégralité par le biais de la présente référence, mais comprenant une ou plusieurs DELs telles que décrites ici. [00153] La figure 14 illustre un exemple de réalisation de dispositif lumineux 900 de la présente invention comprenant un dispositif électroluminescent, tel que le dispositif 700, 800 décrit en référence aux figures 7 et 8. Comme le montre la figure 14, le dispositif lumineux 900 peut comprendre un récipient 902 dont au moins une partie est au moins sensiblement transparente au rayonnement électromagnétique dans la région visible du spectre de rayonnement électromagnétique. Le récipient 902 peut comprendre, par exemple, un matériau céramique amorphe ou cristallin (par exemple un verre) ou un matériau polymère. La DEL 800 est disposée à l'intérieur du récipient 902 et peut être fixée sur une structure de support 904 (par exemple une carte de circuit imprimé ou un autre substrat) placée à l'intérieur du récipient 902. Le dispositif lumineux 900 comprend en outre une première structure de contact électrique 906 et une seconde structure de contact électrique 908. La première structure de contact électrique 906 peut être en communication électrique avec un des contacts d'électrode de la DEL, tel que le premier contact d'électrode 802 (figure 8), et la seconde structure de contact électrique 908 peut être en communication électrique avec l'autre contact des contacts d'électrode de la DEL, tel que le second contact d'électrode 804 (figure 8). À titre d'exemple non limitatif, la première structure de contact électrique 906 peut être en communication électrique avec le premier contact d'électrode 804 à travers la structure de support 904 et un câble 910 peut être utilisé pour coupler électriquement la seconde structure de contact électrique 908 au second contact d'électrode 804. Une tension peut donc être appliquée entre la première structure de contact électrique 906 et la seconde structure de contact électrique 908 du dispositif lumineux 900 pour fournir une tension et le courant correspondant entre les premier et second contacts d'électrode 802, 804 de la DEL, amenant ainsi la DEL à émettre un rayonnement. [00154] Le dispositif lumineux 900 peut en outre comprendre en option un matériau fluorescent ou phosphorescent émettant lui-même un rayonnement électromagnétique (par exemple de la lumière visible) lorsqu'il est stimulé ou excité par absorption du rayonnement électromagnétique émis par la ou les DELs 800 contenues à l'intérieur du récipient 902. Par exemple, une surface intérieure 912 du récipient 902 peut être au moins en partie revêtue d'un tel matériau fluorescent ou phosphorescent. La ou les DELs 800 peuvent émettre un rayonnement électromagnétique à une ou plusieurs longueurs d'onde spécifiques et le matériau fluorescent ou phosphorescent peut comprendre un mélange de différents matériaux émettant un rayonnement à différentes longueurs d'onde visibles, de telle sorte que le dispositif lumineux 900 émette de la lumière blanche vers l'extérieur à partir du récipient 902. Divers types de matériaux fluorescents et phosphorescents sont connus dans l'art et peuvent être utilisés dans des modes de réalisation de dispositifs lumineux de la présente invention. Par exemple, certains de ces matériaux sont exposés dans le document américain n° 6 600 175 susmentionné. [00155] Des exemples non limitatifs supplémentaires de modes de réalisation de la présente invention sont exposés ci-dessous. [00156] Mode de réalisation 1 : une structure semi-conductrice comprenant : une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,89 Angstrôms ; une région active disposée au-dessus de la couche de base, la région active comprenant une pluralité de couches d'InGaN, la pluralité de couches d'InGaN comprenant au moins une couche de puits d'Inw,Gai_,N, où 0,10<w<0,40, et au moins une couche de barrière d'InbGai_bN, où 0,01<b<0,10 ; une couche de blocage des électrons disposée sur un côté de la région active opposé à la couche de base de GaN; une couche massive de type p disposée sur la couche de blocage des électrons, la couche massive de type p comprenant de l'InpGai_pN, où 0,01<p<0,08 ; et une couche de contact de type p disposée sur la couche massive de type p, la couche de contact de type p comprenant de l'IncGai_eN, où 0,01<c<0,10. [00157] Mode de réalisation 2 : la structure semi-conductrice du mode de réalisation 1, dans laquelle la couche de base comprend en outre un modèle de croissance, le modèle de croissance comprenant : un substrat de support ; et une couche de germination d'InsGai_sN disposée sur le substrat de support, où un plan de croissance de la couche de germination d'InsGai_sN est un plan polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms, où 0,02<s<0,05 et où le paramètre de maille de la couche de base de GaN coïncide sensiblement avec le paramètre de maille du plan de croissance de la couche de germination d' InsGai _sN. [00158] Mode de réalisation 3 : la structure semi-conductrice du mode de réalisation 1, comprenant en outre une couche d'espacement d'InspGal_spN disposée sur la couche de germination d'InsGai_sN sur un côté de celle-ci opposé à la couche de base de GaN, où 0,01<p<0,10. [00159] Mode de réalisation 4 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 3, comprenant en outre une couche de revêtement d'InepGai_ cpN 5 disposée entre la région active et la couche de blocage des électrons, où 0,01<cp<0,10. [00160] Mode de réalisation 5 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 4, dans laquelle la couche de blocage des électrons comprend de l'IneGai_eN, où 0,01<e<0,02. [00161] Mode de réalisation 6 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel ro des modes de réalisation 1 à 5, dans laquelle la couche de blocage des électrons est au moins sensiblement composée de GaN. [00162] Mode de réalisation 7 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 6, dans laquelle la couche de blocage des électrons est au moins sensiblement composée d'AleGai_eN, où 0,1<e<0,2. 15 [00163] Mode de réalisation 8 : la structure semi-conductrice du mode de réalisation 7, dans laquelle la couche de blocage des électrons comporte une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de GaN et d'AleGai_eN, où 0,1<e<0,2. [00164] Mode de réalisation 9 : le semi-conducteur selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 9, comprenant en outre une couche d'arrêt des électrons disposée entre la 20 couche de base de GaN et la région active, la couche d'arrêt des électrons comprenant de l'AlstGai_stN, où 0,01<st<0,20. [00165] Mode de réalisation 10 : la structure semi-conductrice du mode de réalisation 9, dans laquelle la couche d'arrêt des électrons comporte une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de GaN et d'AlstGai_stN, où 0,01<st<0,2. 25 [00166] Mode de réalisation 11 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 10, comprenant en outre une couche de libération de contrainte disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche de libération de contrainte ayant une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches d' InsraGasraN, où 0,01<sra<0,10, et d'InsrbGa-lsrbN, où 0,01<srb<0,10, sra étant supérieur à srb. 30 [00167] Mode de réalisation 12 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 11, dans laquelle la région active comprend en outre une couche supplémentaire de barrière comprenant du GaN disposée entre l'au moins une couche de puits et l'au moins une couche de barrière. [00168] Mode de réalisation 13 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 12, dans laquelle l'énergie de contrainte minimale require 5 de la structure semi-conductrice est d'environ 4500 (ua) ou moins. [00169] Mode de réalisation 14 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 13, dans laquelle la couche de base de GaN, la région active, la couche de blocage des électrons, la couche massive de type p et la couche de contact de type p définissent un empilement de croissance présentant un pourcentage de 10 relâchement de contrainte inférieur à 1%. [00170] Mode de réalisation 15 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 1 à 14, dans laquelle la couche de contact de type p est au moins sensiblement composée de GaN. [00171] Mode de réalisation 16 : la structure semi-conductrice selon n'importe 15 lequel des modes de réalisation 1 à 15, comprenant en outre un premier contact d'électrode au-dessus d'au moins une portion de la couche de base de GaN et un deuxième contact d'électrode au-dessus d'au moins une portion de la couche de contact de type p. [00172] Mode de réalisation 17 : un dispositif électroluminescent, comprenant : une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille 20 de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstriims ; une région active disposée au-dessus de la couche de base, la région active comprenant une pluralité de couches d'InGaN, la pluralité de couches d'InGaN comprenant au moins une couche de puits, et au moins une couche de barrière ; une couche de blocage des électrons disposée au-dessus de la région active ; une couche massive de type p comprenant de l'InpGai_pN, 25 disposée au-dessus de la région de blocage des électrons ; et une couche de contact de type p comprenant de l'IncGai_cN, disposée au-dessus de la couche massive de type p contenant de l'InpGai_pN, dans laquelle l'énergie de contrainte minimale require du dispositif électroluminescent est d'environ 4500 (ua) ou moins. [00173] Mode de réalisation 18 : le dispositif électroluminescent du mode de 30 réalisation 17, dans lequel l'au moins une couche de puits comprend de l'Inw,Gai_,N, où 0,10<w<0,40. [00174] Mode de réalisation 19 : le dispositif électroluminescent du mode de réalisation 17 ou du mode de réalisation 18, dans lequel l'au moins une couche de barrière comprend de l'InbGai_bN, où 0,01<b<0,10. [00175] Mode de réalisation 20 : le dispositif électroluminescent selon n'importe lequel des modes de réalisation 17 à 19, dans lequel la couche de blocage des électrons est au moins sensiblement composée de GaN. [00176] Mode de réalisation 21 : le dispositif électroluminescent selon n'importe lequel des modes de réalisation 17 à 20, dans lequel 0,01<p<0,08 dans la couche massive de type p d'InpGai_pN. [00177] Mode de réalisation 22 : le dispositif électroluminescent selon n'importe lequel des modes de réalisation 17 à 21, dans lequel 0,01<c<0,10 dans la couche de contact de type p d'IneGai_cN. [00178] Mode de réalisation 23 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 17 à 22, dans laquelle la couche de contact de type p 15 d'IneGai_eN est sensiblement composée de GaN. [00179] Mode de réalisation 24 : le dispositif électroluminescent selon n'importe lequel des modes de réalisation 17 à 23, comprenant en outre un premier contact d'électrode au-dessus d'au moins une portion de la couche de base de GaN et un deuxième contact d'électrode au-dessus d'au moins une portion de la couche de contact de type p d'IncGai_,N. 20 [00180] Mode de réalisation 25 : la structure semi-conductrice selon n'importe lequel des modes de réalisation 17 à 24, dans laquelle la couche de base de GaN, la région active, la couche de blocage des électrons, la couche massive de type p et la couche de contact de type p définissent un empilement de croissance présentant un pourcentage de relâchement de contrainte inférieur à 1%. 25 [00181] Mode de réalisation 26 : un procédé de formation d'une structure semi- conductrice, comprenant : la mise à disposition d'une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 À ; la croissance d'une pluralité de couches d'InGaN pour former une région active au-dessus de la couche de base, la croissance de la pluralité de couches d'InGaN 30 comprenant : la croissance d'au moins une couche de puits comprenant de l'InwGai WN, où 0,10<w<0,40 ; et la croissance d'au moins une couche de barrière au-dessus de l'au moins une couche de puits, l'au moins une couche de barrière comprenant de l'InbGal bN, où 0,01<b<0,10 ; la croissance d'une couche de blocage des électrons au-dessus de la région active ; la croissance d'une couche massive d'InpGai pN de type p au-dessus de la couche de blocage des électrons, où 0,01<p<0,08 ; et la croissance d'une couche de contact d'IncGai eN de type p au-dessus de la couche massive d'InpGai pN de type p, où 0,00<c<0,10. [00182] Mode de réalisation 27 : le procédé du mode de réalisation 26, dans lequel la formation de la couche de base comprend en outre la formation d'un modèle de croissance, la formation du modèle de croissance comprenant : la mise à disposition d'un substrat de support ; et la liaison d'une couche de germination d'InsGai sN avec le substrat de support, un plan de croissance de la couche de germination d' InsGai sl\T étant un plan polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms, et où 0,02<s<0,05 dans la couche de germination d'InsGai N. [00183] Mode de réalisation 28 : le procédé du mode de réalisation 27, comprenant en outre la croissance d'une couche d'espacement d'InspGai_spN au-dessus de la 15 couche de germination d'InsGai_sN sur un côté de celle-ci opposé à la couche de base de GaN, où 0,01<p<0,10 dans la couche d'espacement d'InspGal_spN. [00184] Mode de réalisation 29 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 28, comprenant en outre la croissance d'une couche de revêtement d'InepGai_ epN disposée entre la région active et la couche de blocage des électrons, où 0,01<cp<0,10 20 dans la couche de revêtement d'InepGai_ cpN. [00185] Mode de réalisation 30 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 29, dans lequel la croissance de la couche de blocage des électrons comprend la croissance de la couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée d'IneGai_eN, où 0,01<e<0,02. 25 [00186] Mode de réalisation 31 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 30, dans lequel la croissance de la couche de blocage des électrons comprend la croissance de la couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée de GaN. [00187] Mode de réalisation 32 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 31, dans lequel la croissance de la couche de blocage des électrons comprend la 30 croissance de la couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée d'AleGai_ eN, où 0,1<e<0,2. [00188] Mode de réalisation 33 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 29, dans lequel la croissance de la couche de blocage des électrons comprend la croissance de la couche de blocage des électrons en vue d'obtenir une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches de GaN et d'AleGai_eN, où 0,1<e<0,2. [00189] Mode de réalisation 34 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 33, comprenant en outre la croissance d'une couche d'arrêt des électrons disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche d'arrêt des électrons étant au moins sensiblement composée d'AlstGai_stN, où 0,01<st<0,20. [00190] Mode de réalisation 35 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 34, comprenant en outre la croissance d'une couche de libération de contrainte disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche de libération de contrainte ayant une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches d'InsraGasmN, où 0,01<sra<0,10, et d'InsrbGa-lsrbN, où 0,01<srb<0,10, sra étant supérieur à srb. [00191] Mode de réalisation 36 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 35, dans lequel la formation de la région active comprend en outre la croissance d'une ou de plus d'une couche supplémentaire de barrière comprenant du GaN et disposée entre l'au moins une couche de puits et l'au moins une couche de barrière. [00192] mode de réalisation 37 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 36, dans lequel la couche de base de GaN , la région active, la couche de blocage des électrons, la couche massive de type p et la couche de contact de type p définissent un empilement de croissance présentant un pourcentage de relâchement de contrainte inférieur à 1%. [00193] Mode de réalisation 38 : le procédé du mode de réalisation 37, comprenant en 25 outre la formation de l'empilement de croissance de manière à ce qu'il présente une énergie de contrainte minimale requise d'environ 2800 (ua) ou moins. [00194] Mode de réalisation 39 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 38, dans lequel la croissance de la couche de contact de type p comprend la croissance de la couche de contact de type p au moins sensiblement composée de GaN. 30 [00195] Mode de réalisation 40 : le procédé du mode de réalisation 37 ou du mode de réalisation 38, comprenant en outre la croissance de l'empilement de croissance dans un système de dépôt en phase vapeur chimique à des pressions comprises entre environ 50 et environ 500 mTorr. [00196] Mode de réalisation 41 : le procédé selon n'importe lequel des modes de réalisation 26 à 40, comprenant en outre la croissance de la couche massive d'InpGai_pN de type p dans une chambre en même temps que le triméthylindium (TMI) et le triréthylgallium (TMG) s'écoulent à travers la chambre, un rapport d'écoulement (%) de la vitesse d'écoulement du triméthylindium (TMI) sur une vitesse d'écoulement du triréthylgallium (TMG) étant compris entre environ 50 % et environ 95 %. [00197] Les exemples de réalisation de la présente invention décrits ci-dessus ne limitent pas la portée de l'invention étant donné que ces modes de réalisation sont de simples exemples de modes de réalisation de l'invention définis par la portée des revendications annexées et leurs équivalents légaux. Tous les modes de réalisation équivalents visent à être inclus dans la portée de la présente invention. Diverses modifications de la présente invention, en sus de celles illustrées et décrites ici, telles que des variantes de combinaisons utiles des éléments décrits, apparaîtra à l'homme du métier à partir de la présente description. De telles modifications et de tels modes de réalisation visent également à être inclus dans la portée des revendications annexées.
Claims (5)
- REVENDICATIONS1. Structure semi-conductrice, comprenant : une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms ; une région active disposée au-dessus de la couche de base, la région active comprenant une pluralité de couches d'InGaN, la pluralité de couches d'InGaN comprenant au moins une couche de puits d'In,Gai_,,N, où 0,10<w<0,40, et au moins une couche de barrière d'InbGai_bN, où 0,01<b<0,10 ; une couche de blocage des électrons disposée sur un côté de la région active opposé à la couche de base de GaN ; une couche massive de type p disposée sur la couche de blocage des électrons, la couche massive de type p comprenant de l'InpGai_pN, où 0,01<p<0,08 ; et une couche de contact de type p disposée sur la couche massive de type p, la couche de contact de type p comprenant de l'IncGai_cN, où 0,00<c<0,10.
- 2. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couche de base comprend en outre un modèle de croissance, le modèle de croissance comprenant : un substrat de support ; et une couche de germination d'InsGai_sN disposée sur le substrat de support, un plan de croissance de la couche de germination d' InsGai_sN étant un plan polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angstrôms, où 0,02<s<0,05, et le paramètre de maille de la couche de base de GaN coïncidant sensiblement avec le paramètre de maille du plan de croissance de la couche de germination d'InsGal_,N.
- 3. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couchede blocage des électrons est au moins sensiblement composée de GaN.
- 4. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, comprenant en outre une couche d'arrêt des électrons disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche d'arrêt des électrons comprenant de l'AlstGai_stN, où 0,01<st<0,20.
- 5. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, comprenant en outre une couche de libération de contrainte disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche de libération de contrainte ayant une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches d'InsraGasraN, où 0,01<sra<0,10, et d'InsrbGa-lsrbN, où 0,01<srb<0,10, sra étant supérieur à srb. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la région active comprend en outre une couche de barrière supplémentaire comprenant du GaN disposée entre l'au moins une couche de puits et l'au moins une couche de barrière. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle l'énergie de contrainte minimale requise de la structure semi-conductrice est d'environ 4500 (ua) ou moins. Structure semi-conductrice selon la revendication 1, dans laquelle la couche de contact de type p est au moins sensiblement composée de GaN. Procédé de formation d'une structure semi-conductrice, comprenant : la mise à disposition d'une couche de base de GaN ayant un plan de croissance polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 À ; 30 la croissance d'une pluralité de couches d'InGaN pour former une région active au-dessus de la couche de base, la croissance de la pluralité de couches6. 7. 8. 9.d' InGaN comprenant : la croissance d'au moins une couche de puits comprenant de où 0,10<w<0,40 ; et la croissance d'au moins une couche de barrière au-dessus de l'au moins une couche de puits, l'au moins une couche de barrière comprenant de InbGai_bN, où 0,01<b<0,10 ; la croissance d'une couche de blocage des électrons au-dessus de la région active ; la croissance d'une couche massive d'InpGai_pN de type p au-dessus de la couche de blocage des électrons, où 0,01<p<0,08 ; et la croissance d'une couche de contact d'IneGai_eN de type p au-dessus de la couche massive d'InpGai_pN de type p, où 0,00<c<0,10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la formation de la couche de base comprend en outre la formation d'un modèle de croissance, la formation du modèle de croissance comprenant : la mise à disposition d'un substrat de support ; et la liaison d'une couche de germination d'InsGai_sN avec le substrat de support, un plan de croissance de la couche de germination d'InsGai_sN étant un plan polaire avec un paramètre de maille de plan de croissance supérieur ou égal à environ 3,189 Angsteims, où 0,02<s<0,05 dans la couche de germination d'InsGai_,N. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la croissance de la couche de blocage des électrons comprend la croissance de la couche de blocage des électrons au moins sensiblement composée de GaN. 12. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre la croissance d'une couche d'arrêt des électrons disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche d'arrêt des électrons étant au moins sensiblement composée d'AlstGal_stN, où 0,01<st<0,20.13. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre la croissance d'une couche de libération de contrainte disposée entre la couche de base de GaN et la région active, la couche de libération de contrainte ayant une structure de super-réseau comprenant une alternance de couches d'InsraGasraN, où 0,01<sra<0,10, et d' InsrbGa-1 srbN, où 0,01<srb<0,10, sra étant supérieur à srb. 14. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre la formation de la structure semi-conductrice permettant d'obtenir une énergie de contrainte minimale requise d'environ 2800 (ua) ou moins. 15. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la croissance de la couche de contact de type p comprend la croissance de la couche de contact de type p au moins sensiblement composée de GaN.15
Priority Applications (17)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1300923A FR3004585B1 (fr) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Structures semi-conductrices dotees de regions actives comprenant de l'ingan |
| TW103109798A TWI626765B (zh) | 2013-03-15 | 2014-03-14 | 具有包含ＩｎＧａＮ之作用區域之半導體結構、形成此等半導體結構之方法及由此等半導體結構所形成之發光裝置 |
| JP2015562262A JP2016513880A (ja) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | ＩｎＧａＮを含んでいる活性領域を有している発光ダイオード半導体構造 |
| DE112014001385.4T DE112014001385T5 (de) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Halbleiterlichtemitterstruktur mit einem aktiven Gebiet, das InGaN enthält, und Verfahren für seine Herstellung |
| KR1020157026564A KR20150130331A (ko) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Ingan을 포함하는 활성 영역을 가지는 발광 다이오드 반도체 구조 |
| JP2015562260A JP2016513879A (ja) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | ＩｎＧａＮを含んでいる活性領域を有している半導体発光構造及びその製造の方法 |
| CN201480015241.1A CN105051920A (zh) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | 具有包含InGaN的有源区的半导体发光结构体及其制造方法 |
| JP2015562261A JP2016517627A (ja) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | ＩｎＧａＮを含んでいる活性領域を有している半導体構造、このような半導体構造を形成する方法、及びこのような半導体構造から形成された発光デバイス |
| CN201480015148.0A CN105051921A (zh) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | 具有包含InGaN的有源区的发光二极管半导体结构体 |
| DE112014001423.0T DE112014001423T5 (de) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Halbleiterstrukturen mit InGaN umfassenden Aktivbereichen, Verfahren zum Bilden derartiger Halbleiterstrukturen und aus derartigen Halbleiterstrukturen gebildete Licht emittierende Vorrichtungen |
| CN201480014065.XA CN105051918A (zh) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | 具有包含InGaN的有源区的半导体结构体、形成此类半导体结构体的方法以及由此类半导体结构体形成的发光器件 |
| PCT/EP2014/055318 WO2014140372A1 (fr) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Structures semi-conductrices de diodes électroluminescentes ayant des régions actives comprenant de l'ingan |
| KR1020157026427A KR102120682B1 (ko) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | InGaN을 포함하는 활성 영역을 가지는 반도체 구조, 그와 같은 반도체 구조를 형성하는 방법, 및 그와 같은 반도체 구조로부터 형성되는 발광 장치 |
| DE112014001352.8T DE112014001352T5 (de) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Lichtemitterdioden-Halbleiterstrukturen mit aktiven Gebieten, die InGaN enthalten |
| PCT/EP2014/055316 WO2014140371A1 (fr) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Structures de semi-conducteur ayant des régions actives comprenant de l'ingan, procédés de formation de telles structures de semi-conducteur, et dispositifs électroluminescents formés à partir de telles structures de semi-conducteur |
| PCT/EP2014/055314 WO2014140370A1 (fr) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | Structure électroluminescente semi-conductrice ayant une région active comprenant ingan, et son procédé de fabrication |
| KR1020157026743A KR20150132204A (ko) | 2013-03-15 | 2014-03-17 | InGaN을 포함하는 활성 영역을 가지는 반도체 구조, 그와 같은 반도체 구조를 형성하는 방법, 및 그와 같은 반도체 구조로부터 형성되는 발광 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1300923A FR3004585B1 (fr) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | Structures semi-conductrices dotees de regions actives comprenant de l'ingan |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3004585A1 true FR3004585A1 (fr) | 2014-10-17 |
| FR3004585B1 FR3004585B1 (fr) | 2017-12-29 |
Family
ID=48795609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1300923A Active FR3004585B1 (fr) | 2013-03-15 | 2013-04-12 | Structures semi-conductrices dotees de regions actives comprenant de l'ingan |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3004585B1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040056259A1 (en) * | 2000-12-28 | 2004-03-25 | Osamu Goto | Semiconductor light emitting device, its manufacturing method, semiconductor device and its manufacturing method |
| EP1411559A2 (fr) * | 2002-10-17 | 2004-04-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Dispositif semi-conducteur optoélectronique |
| WO2006022497A1 (fr) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Lg Innotek Co., Ltd | Dispositif electroluminescent a semi-conducteur nitrure et procede de fabrication associe |
| WO2006068375A1 (fr) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Lg Innotek Co., Ltd | Dispositif electroluminescent semi-conducteur de nitrure et procede de fabrication associe |
| WO2006101452A1 (fr) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Agency For Science, Technology And Research | Diode electroluminescente a lumiere blanche au nitrure de groupe iii |
| EP2034525A1 (fr) * | 2006-05-26 | 2009-03-11 | Rohm Co., Ltd. | Élément électroluminescent à semi-conducteur de nitrure |
-
2013
- 2013-04-12 FR FR1300923A patent/FR3004585B1/fr active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040056259A1 (en) * | 2000-12-28 | 2004-03-25 | Osamu Goto | Semiconductor light emitting device, its manufacturing method, semiconductor device and its manufacturing method |
| EP1411559A2 (fr) * | 2002-10-17 | 2004-04-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Dispositif semi-conducteur optoélectronique |
| WO2006022497A1 (fr) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Lg Innotek Co., Ltd | Dispositif electroluminescent a semi-conducteur nitrure et procede de fabrication associe |
| WO2006068375A1 (fr) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Lg Innotek Co., Ltd | Dispositif electroluminescent semi-conducteur de nitrure et procede de fabrication associe |
| WO2006101452A1 (fr) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Agency For Science, Technology And Research | Diode electroluminescente a lumiere blanche au nitrure de groupe iii |
| EP2034525A1 (fr) * | 2006-05-26 | 2009-03-11 | Rohm Co., Ltd. | Élément électroluminescent à semi-conducteur de nitrure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3004585B1 (fr) | 2017-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3003396A1 (fr) | Structures semi-conductrices dotees de regions actives comprenant de l'ingan | |
| US9978905B2 (en) | Semiconductor structures having active regions comprising InGaN and methods of forming such semiconductor structures | |
| EP3036776B1 (fr) | Diode éllectroluminescente dont une zone active comporté des couches d'inn | |
| US9634182B2 (en) | Semiconductor structures having active regions including indium gallium nitride, methods of forming such semiconductor structures, and related light emitting devices | |
| WO2014184486A1 (fr) | Dispositif optoélectronique et son procédé de fabrication | |
| JP3753793B2 (ja) | ３族窒化物化合物半導体発光素子 | |
| EP3024037A1 (fr) | Diode électroluminescente à puits quantiques dopés et procédé de fabrication associé | |
| FR2969995A1 (fr) | Procede de realisation d'un support comportant des nanostructures en nitrure(s) a phase zinc blende | |
| WO2014184487A1 (fr) | Dispositif optoelectronique et son procede de fabrication | |
| JP2016513880A (ja) | ＩｎＧａＮを含んでいる活性領域を有している発光ダイオード半導体構造 | |
| FR3031833A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice a base de nitrures d'elements iii passivee et une telle structure | |
| FR3004585A1 (fr) | ||
| EP4000107A1 (fr) | Diode électroluminescente et procédé de fabrication | |
| FR3102302A1 (fr) | DIODE ELECTROLUMINESCENTE COMPRENANT UN SEMI-CONDUCTEUR A BASE D’AlN DOPE P PAR DES ATOMES DE MAGNESIUM | |
| KR102120682B1 (ko) | InGaN을 포함하는 활성 영역을 가지는 반도체 구조, 그와 같은 반도체 구조를 형성하는 방법, 및 그와 같은 반도체 구조로부터 형성되는 발광 장치 | |
| TWI626765B (zh) | 具有包含ＩｎＧａＮ之作用區域之半導體結構、形成此等半導體結構之方法及由此等半導體結構所形成之發光裝置 | |
| EP4104203A1 (fr) | Procede de fabrication de nanostructures de nitrure d'aluminium et de gallium (algan) | |
| FR2986661A1 (fr) | Dispositifs photoactifs avec une repartition amelioree des porteurs de charge, et procedes de formation de ces dispositifs | |
| FR2972731A1 (fr) | Procédés de formation de matériaux semi-conducteurs iii/iv et structures semi-conductrices formées en utilisant ces procédés |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |