FR3074372A1 - GAIN STRUCTURE, PHOTONIC DEVICE COMPRISING SUCH STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A GAIN STRUCTURE - Google Patents

GAIN STRUCTURE, PHOTONIC DEVICE COMPRISING SUCH STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A GAIN STRUCTURE Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une structure à gain (10) destinée à former, avec une structure de contre réaction (15), un laser dit hybride (16). La structure à gain (10) comprend : une couche diélectrique (350) ; une première, une deuxième et une troisième zone semiconductrice (311, 321, 331) se succédant en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique (350). La première et la troisième zone semiconductrice (311, 331) comportent chacune une première portion (312, 332) en contact avec la deuxième zone semiconductrice (321) et une deuxième portion (313, 333) s'étendant à partir de la première portion (312, 332) dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice (321), la structure à gain (10) comportant en outre un premier et un deuxième contact électrique (510, 530) en contact avec la deuxième portion (313, 333) de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice (311, 331).The invention relates to a gain structure (10) for forming, with a counter-reaction structure (15), a so-called hybrid laser (16). The gain structure (10) comprises: a dielectric layer (350); first, second and third semiconductor regions (311, 321, 331) succeeding each other in two-to-two contact along the thickness of said dielectric layer (350). The first and third semiconductor regions (311, 331) each have a first portion (312, 332) in contact with the second semiconductor region (321) and a second portion (313, 333) extending from the first portion (312, 332) in a direction opposite to the second semiconductor region (321), the gain structure (10) further comprising a first and a second electrical contact (510, 530) in contact with the second portion (313, 333). ) respectively of the first and the third semiconductor zone (311, 331).

Description

STRUCTURE À GAIN, DISPOSITIF PHOTONIQUE COMPRENANT UNE TELLE STRUCTURE ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UNE TELLE STRUCTURE À GAINGAIN STRUCTURE, PHOTONIC DEVICE COMPRISING SUCH A STRUCTURE, AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A GAIN STRUCTURE

DESCRIPTIONDESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

L'invention concerne le domaine de l'optoélectronique et des dispositifs de la photonique, tels que les lasers et les amplificateurs optique à semiconducteur.The invention relates to the field of optoelectronics and photonics devices, such as lasers and semiconductor optical amplifiers.

L'invention a plus précisément pour objet une structure à gain destinée à former un laser, avec une structure de contre-réaction, ou un amplificateur optique à semiconducteur, un dispositif photonique comportant une telle structure à gain, et des procédés de fabrication d'une telle structure à gain et d'un tel dispositif photonique.A more specific subject of the invention is a gain structure intended to form a laser, with a feedback structure, or a semiconductor optical amplifier, a photonic device comprising such a gain structure, and methods of manufacturing such a gain structure and such a photonic device.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART

Les dispositifs photoniques comprenant un laser ou un amplificateur optique à semiconducteur comportent généralement :Photonic devices comprising a laser or an optical semiconductor amplifier generally include:

au moins un guide d'onde, une structure à gain comprenant un milieu à gain, au moins une zone transition entre le guide d'onde et la deuxième zone semiconductrice.at least one waveguide, a gain structure comprising a gain medium, at least one transition zone between the waveguide and the second semiconductor zone.

Les dispositifs photoniques comprenant un laser se distinguent de celle comportant un amplificateur optique à semiconducteur en ce que le dispositif phonique comprend en outre une structure de contre réaction pour former une cavité oscillante, la structure de contre réaction pouvant être aux deux extrémités de la structure à gain (cas d'un laser à réseau de Bragg distribué plus connu sous le sigle anglais DBR) ou distribuée dans la structure à gain (cas d'un laser à contre réaction répartie également plus connu sous son sigle anglais DFB).Photonic devices comprising a laser are distinguished from that comprising a semiconductor optical amplifier in that the phonic device further comprises a feedback structure to form an oscillating cavity, the feedback structure possibly being at both ends of the structure to gain (case of a distributed Bragg grating laser better known under the acronym DBR) or distributed in the gain structure (case of a distributed feedback laser also better known under its acronym DFB).

On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par « structure à gain », une structure à matériaux semi-conducteurs, généralement semiconducteur lll-V, adaptée pour fournir une émission de lumière pouvant être notamment stimulée afin de fournir une amplification optique ou, lorsque la structure est couplée à une structure de contre réaction optique, une émission du type laser. Une telle structure à gain comporte au moins un milieu à gain, qui est le matériau dans lequel l'émission de lumière est générée, et, de part et d'autre, une première et deuxième zone présentant chacune un type de conductivité opposé à celui de l'autre pour autoriser un pompage électrique du milieu à gain. Dans une application classique, que celle-ci concerne les lasers à matériaux semi-conducteurs ou les amplificateurs optiques à semiconducteur, notamment pour les gammes de longueurs d'onde de l'infrarouge et en particulier aux longueurs d'onde 1310 nm et 1550 nm, les première et deuxième zones et le milieu à gain peuvent être formés par croissance épitaxiale sur des substrats en phosphure d'indium InP ou en arséniure de gallium GaAs. En effet, la faible différence de maille de ces matériaux avec leurs alliages quaternaires permet de fournir des première et deuxième zones et un milieu à gain de bonne qualité cristalline.The term “gain structure” is understood above and in the rest of this document to be a structure made of semiconductor materials, generally III-V semiconductor, adapted to provide light emission which can in particular be stimulated in order to provide optical amplification. or, when the structure is coupled to an optical feedback structure, a laser type emission. Such a gain structure comprises at least one gain medium, which is the material in which the light emission is generated, and, on both sides, a first and second zone each having a conductivity type opposite to that on the other to authorize an electric pumping of the gain medium. In a conventional application, whether this relates to lasers with semiconductor materials or semiconductor optical amplifiers, in particular for the wavelength ranges of infrared and in particular at wavelengths 1310 nm and 1550 nm , the first and second zones and the gain medium can be formed by epitaxial growth on substrates of indium phosphide InP or gallium arsenide GaAs. Indeed, the small mesh difference of these materials with their quaternary alloys makes it possible to provide first and second zones and a gain medium of good crystalline quality.

Le milieu à gain d'une telle structure à gain peut comporter un empilement de puits quantiques et de couches barrières fournissant l'émission de lumière ou l'amplification optique. En alternative aux puits quantiques, le milieu à gain peut également comporter des boîtes quantiques. Afin de former de tels puits quantiques, ou boîtes quantiques, et dans une configuration classique d'un tel laser ou d'un amplificateur optique à semiconducteur, le milieu à gain peut comporter au moins deux matériaux semiconducteurs du type semiconducteur lll-V. Chacun de ces au moins deux matériaux peut ainsi être sélectionné par exemple dans le groupe comportant le phosphure d'indium InP, l'arséniure de gallium GaAs, l'arséniure d'indium InAs, l'arséniure-phosphure de gallium-indium InGaAsP, l'arséniure de gallium-indiumaluminium InGaAlAs, l'arséniure d'aluminium-gallium AIGaAs et l'arséniure-phosphure d'indium InAsP et leurs alliages. De la même façon, la première et la deuxième zone peuvent être réalisées dans au moins un matériau semiconducteur lll-V, ledit matériau pouvant être sélectionné dans le groupe comportant le phosphure d'indium InP, l'arséniure de gallium GaAs, l'arséniure d'indium InAs, l'arséniure-phosphure de galliumindium InGaAsP, l'arséniure de gallium-indium-aluminium InGaAlAs, l'arséniure-nitrure d'aluminium-indium InGaAsN, l'arséniure d'aluminium-gallium AIGaAs et l'arséniure phosphure d'indium InAsP et leurs alliages, l'une de la première et la deuxième zone étant d'un premier type de conductivité dans lequel les porteurs majoritaires sont les électrons, l'autre étant d'un deuxième type de conductivité dans lequel les porteurs majoritaires sont les trous.The gain medium of such a gain structure may include a stack of quantum wells and barrier layers providing light emission or optical amplification. As an alternative to quantum wells, the gain medium can also include quantum dots. In order to form such quantum wells, or quantum dots, and in a conventional configuration of such a laser or of an optical semiconductor amplifier, the gain medium can comprise at least two semiconductor materials of the III-V semiconductor type. Each of these at least two materials can thus be selected, for example, from the group comprising indium phosphide InP, gallium arsenide GaAs, indium arsenide InAs, gallium-indium phosphide-indium InGaAsP, gallium-indiumaluminum arsenide InGaAlAs, aluminum-gallium arsenide AIGaAs and indium arsenide-phosphide InAsP and their alloys. Likewise, the first and second zones can be produced in at least one III-V semiconductor material, said material being able to be selected from the group comprising indium phosphide InP, gallium arsenide GaAs, arsenide indium InAs, gallium arsenide-indium phosphide InGaAsP, gallium-indium-aluminum arsenide InGaAlAs, arsenide-indium aluminum nitride InGaAsN, aluminum-gallium arsenide AIGaAs and arsenide indium phosphide InAsP and their alloys, one of the first and second zones being of a first type of conductivity in which the majority carriers are the electrons, the other being of a second type of conductivity in which the majority carriers are the holes.

On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par « structure de contre réaction optique », une structure optique réalisée dans un guide d'onde et permettant de former une cavité oscillante guidante comprenant le milieu à gain. Ainsi, le champ optique effectue des allers/retours dans le guide d'onde de la cavité entre les extrémités de cette même cavité oscillante, ceci pour générer une émission stimulée du milieu à gain.The expression “optical feedback structure” is understood above and in the rest of this document to be an optical structure produced in a waveguide and making it possible to form an oscillating guiding cavity comprising the gain medium. Thus, the optical field goes back and forth in the waveguide of the cavity between the ends of this same oscillating cavity, this to generate a stimulated emission from the gain medium.

Dans le cas d'un laser dit laser à contre réaction répartie (ou Distributed Feedback Laser en anglais - connu sous l'acronyme laser DFB), la structure de contre réaction optique est constituée par un réflecteur distribué, tel qu'un réseau de Bragg, sous ou dans la structure à gain, formant un miroir sélectif en longueur d'onde.In the case of a laser called Distributed Feedback Laser (known by the acronym DFB laser), the optical feedback structure is constituted by a distributed reflector, such as a Bragg grating. , under or in the gain structure, forming a selective wavelength mirror.

Dans le cas d'un laser dit à réseau de Bragg distribué (ou Distributed Bragg Reflector Laser en anglais - connu sous l'acronyme laser DBR), la structure de contre réaction est constituée de réflecteurs disposés dans le guide d'onde, de part et d'autre de la structure à gain.In the case of a laser called a distributed Bragg grating (or Distributed Bragg Reflector Laser in English - known by the acronym DBR laser), the feedback structure is made up of reflectors arranged in the waveguide, on the other hand and the other of the gain structure.

Dans le cas d'un amplificateur optique, la structure à gain n'est pas associée à une structure de contre réaction ; elle permet l'amplification optique d'un signal optique entrant.In the case of an optical amplifier, the gain structure is not associated with a feedback structure; it allows the optical amplification of an incoming optical signal.

Il est à noter qu'un laser formé par ce type de structure à gain associé à une structure de contre réaction ou qu'un amplificateur optique formé au moyen de ce même type de structure à gain est dit hybride si le laser ou l'amplificateur optique associe une structure à gain réalisée à partir de matériaux semiconducteurs lll-V avec une structure de contre réaction et/ou un guide d'onde réalisé dans un ou plusieurs matériaux différents de ceux de la structure à gain, tels que des matériaux à base de silicium par exemple en silicium ou en dioxyde de silicium SiO2.It should be noted that a laser formed by this type of gain structure associated with a feedback structure or that an optical amplifier formed by means of this same type of gain structure is said to be hybrid if the laser or the amplifier optics associates a gain structure made from III-V semiconductor materials with a feedback structure and / or a waveguide made from one or more materials different from those of the gain structure, such as base materials silicon for example silicon or silicon dioxide SiO 2 .

Pour plus d'information concernant les dispositifs photoniques comprenant un laser dit hybride et ceux comprenant un amplificateur optique hybride, le lecteur est renvoyé respectivement aux travaux de Duprez H. et ses coauteurs discutés ciaprès et aux travaux de Kaspur P. et ses coauteurs publiés en novembre 2015 dans la revue scientifique « IEEE photonics technology » volume 27 numéro 22 page 2383 à 2386. Dans ce type de dispositifs 'hybrides', le guide d'onde d'entrée/sortie du laser ou de l'amplificateur est un guide d'onde en matériau semiconducteur, tel que du silicium Si, disposé sous la structure active, et le couplage entre le guide d'onde et la structure active se fait par 'coulpeurs adiabatiques'. Un autre type de laser hybride, basé sur un couplage bout-à-bout entre la structure active et un guide d'onde en matériau diélectrique SiOx, est décrit dans T. Fujii et de ses coauteurs publiés en 2015 dans la revue scientifique « IET Optoélectronique » volume 9 numéro 4 pages 151 à 157. Pour plus d'information concernant le couplage bout-à-bout, il est renvoyé à la description des travaux de T. Fujii et ces coauteurs présente dans la deuxième partie de cette section.For more information on photonic devices comprising a so-called hybrid laser and those comprising a hybrid optical amplifier, the reader is referred respectively to the work of Duprez H. and his coauthors discussed below and to the work of Kaspur P. and his coauthors published in November 2015 in the scientific journal “IEEE photonics technology” volume 27 number 22 page 2383 to 2386. In this type of 'hybrid' device, the input / output waveguide of the laser or amplifier is a guide 'wave in semiconductor material, such as silicon Si, placed under the active structure, and the coupling between the waveguide and the active structure is done by' adiabatic coulpers'. Another type of hybrid laser, based on an end-to-end coupling between the active structure and a waveguide made of dielectric material SiOx, is described in T. Fujii and his coauthors published in 2015 in the scientific journal "IET Optoelectronics »volume 9 number 4 pages 151 to 157. For more information on end-to-end coupling, reference is made to the description of the work of T. Fujii and these co-authors presented in the second part of this section.

Dans les dispositifs photoniques, la structure à gain peut être soit du type « vertical » soit du type « latéral», cette terminologie de « vertical » et « latéral » étant relative à la surface du substrat. Ainsi, dans le premier cas, c'est-à-dire une structure à gain du type « vertical », la première zone, le milieu à gain et la deuxième zone sont constituées par un empilement de couches ledit empilement « vertical » étant orienté perpendiculairement à la surface du substrat du dispositif photonique. Dans le second cas, c'est-à-dire une structure à gain du type « latéral », la première zone, le milieu à gain, et la deuxième zone se succèdent dans une direction parallèle à la surface du substrat du dispositif photonique.In photonic devices, the gain structure can be either of the “vertical” type or of the “lateral” type, this terminology of “vertical” and “lateral” being relative to the surface of the substrate. Thus, in the first case, that is to say a gain structure of the “vertical” type, the first zone, the gain medium and the second zone consist of a stack of layers, said “vertical” stack being oriented perpendicular to the surface of the photonic device substrate. In the second case, that is to say a gain structure of the "lateral" type, the first zone, the gain medium, and the second zone follow one another in a direction parallel to the surface of the substrate of the photonic device.

On notera que, plus généralement, dans ce document les termes relatifs de « vertical » et de « latéral » et « longitudinal », même lorsqu'il ne s'applique pas au type de structure à gain, sont relatifs au substrat. La direction « verticale », « latérale », et « longitudinale » correspondent respectivement à une direction perpendiculaire à la surface du substrat, la direction « latérale », à une direction comprise dans le plan de la surface du substrat perpendiculaire à la direction de propagation de la lumière dans la structure à gain et à une direction comprise dans le plan de la surface du substrat parallèle à la direction de propagation de la lumière dans la structure à gain.It will be noted that, more generally, in this document the relative terms of “vertical” and “lateral” and “longitudinal”, even when it does not apply to the type of gain structure, are relative to the substrate. The “vertical”, “lateral”, and “longitudinal” directions correspond respectively to a direction perpendicular to the surface of the substrate, the “lateral” direction, to a direction lying in the plane of the surface of the substrate perpendicular to the direction of propagation. of light in the gain structure and in a direction lying in the plane of the surface of the substrate parallel to the direction of propagation of light in the gain structure.

Un exemple d'implémentation d'une structure active verticale pour former un laser hybride lll-V sur Silicium est par exemple décrit par Duprez H. et ses coauteurs dans leurs travaux publiés en 2015 dans la revue scientifique « Optics Express » volume 23 numéro 7 pages 8489 à 8497.An example of implementation of a vertical active structure to form a lll-V hybrid laser on Silicon is for example described by Duprez H. and his coauthors in their work published in 2015 in the scientific journal "Optics Express" volume 23 number 7 pages 8489 to 8497.

Cette structure à gain 30 décrit comporte, comme le montre la figure 1 de leur publication reprise dans ce document :This gain structure 30 described comprises, as shown in FIG. 1 of their publication included in this document:

un empilement d'une première, une deuxième et une troisième zone semiconductrice en matériaux lll-V 31, 32, 33, ledit empilement «vertical» étant orienté perpendiculairement à la surface du substrat du dispositif photonique se succédant.a stack of first, second and third semiconductor zones made of III-V materials 31, 32, 33, said “vertical” stack being oriented perpendicular to the surface of the substrate of the photonic device succeeding one another.

La première et la troisième zone semiconductrice 31, 33 sont respectivement d'un premier et d'un deuxième type de conductivité opposés l'un à l'autre et la deuxième zone semiconductrice 32 forme un milieu à gain apte à émettre de la lumière sous l'effet du pompage électrique des première et troisième zones semiconductrices 31, 33. La structure à gain 30 comprend en outre un premier et un deuxième contact électrique 51, 53 en contact avec respectivement la première et la troisième zone semiconductrice 31, 33.The first and third semiconductor zones 31, 33 are respectively of a first and of a second type of conductivity opposite to each other and the second semiconductor zone 32 forms a gain medium capable of emitting light under the effect of the electric pumping of the first and third semiconductor zones 31, 33. The gain structure 30 further comprises a first and a second electrical contact 51, 53 in contact with the first and third semiconductor zones 31, 33 respectively.

Cette structure à gain 30 est assemblée à une couche guidant en regard de la troisième zone semiconductrice. La couche guidante 20 comprend un guide d'onde silicium 21, au moins une zone de transition 22A, 22B et la structure de contre réaction optique 23.This gain structure 30 is assembled with a guide layer facing the third semiconductor zone. The guiding layer 20 comprises a silicon waveguide 21, at least one transition zone 22A, 22B and the optical feedback structure 23.

La structure à gain 30, qui présente un indice de réfraction relativement élevé, de l'ordre de 3,5, peut être laissée à l'air ou encapsulée dans un matériau diélectrique d'indice de réfraction relativement faible, entre 1,5 pour le dioxyde de silicium SiO2 et 2 pour le nitrure de silicium SiNx. Elle présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, la première zone semiconductrice 31, doit répondre à deux contraintes antagonistes :The gain structure 30, which has a relatively high refractive index, of the order of 3.5, can be left in the air or encapsulated in a dielectric material with a relatively low refractive index, between 1.5 to silicon dioxide SiO 2 and 2 for silicon nitride SiN x . It has a number of drawbacks. Indeed, the first semiconductor zone 31 must meet two conflicting constraints:

être suffisamment fine pour garantir un bon confinement optique vertical du mode optique dans la deuxième zone semiconductrice 32, c'est-à-dire le milieu à gain, être suffisamment épaisse pour que la prise de contact électrique 51 au moyen d'un métal soit suffisamment éloignée du champ optique de manière à minimiser les pertes par absorption dans le contact métallique, une épaisseur minimum de 2 pm étant ainsi généralement nécessaire pour la première zone semiconductrice 31.be fine enough to guarantee good vertical optical confinement of the optical mode in the second semiconductor zone 32, that is to say the gain medium, be thick enough for the electrical contact making 51 by means of a metal to be sufficiently distant from the optical field so as to minimize the losses by absorption in the metallic contact, a minimum thickness of 2 μm being thus generally necessary for the first semiconductor zone 31.

Néanmoins, une telle épaisseur de la première zone semiconductrice 31 est particulièrement problématique. Premièrement, elle diminue le confinement vertical du champ optique dans le milieu à gain. Deuxièmement, l'étape de formation de cette première zone semiconductrice 31 étant généralement réalisée lors d'un dépôt épitaxial, une telle épaisseur rend cette étape relativement longue et coûteuse à mettre en œuvre. De plus, une telle épaisseur de la première zone semiconductrice 31 complexifie également la fourniture du deuxième contact électrique 53. En effet, la nécessité d'avoir une épaisseur d'environ 2 pm rend difficile la prise de contact électrique du fait de la forte topologie, ceci étant notamment le cas si cette prise de contact électrique est du type planaire). Il serait donc souhaitable de fournir une structure à gain dont la première zone semiconductrice présente une épaisseur inférieure ou égale à 700 nm.However, such a thickness of the first semiconductor zone 31 is particularly problematic. First, it reduces the vertical confinement of the optical field in the gain medium. Secondly, since the step of forming this first semiconductor zone 31 is generally carried out during an epitaxial deposition, such a thickness makes this step relatively long and costly to implement. In addition, such a thickness of the first semiconductor zone 31 also complicates the supply of the second electrical contact 53. Indeed, the need to have a thickness of approximately 2 μm makes it difficult to make electrical contact due to the high topology , this being especially the case if this electrical contact is of the planar type). It would therefore be desirable to provide a gain structure whose first semiconductor zone has a thickness less than or equal to 700 nm.

Nous avons décrit ci-dessus l'implémentation d'une structure à gain de type verticale pour former un laser hybride, et mis en évidence les problèmes qui y sont liés. Ces problèmes sont bien entendu identiques pour une structure laser de type vertical qui n'est pas hybride.We have described above the implementation of a vertical gain structure to form a hybrid laser, and highlighted the problems associated with it. These problems are of course identical for a vertical type laser structure which is not hybrid.

Il est également connu des travaux T. Fujii et de ses coauteurs publiés en 2015 dans la revue scientifique « IET Optoélectronique » volume 9 numéro 4 pages 151 à 157 d'utiliser des structures à gain de type latéral.It is also known from the work T. Fujii and his co-authors published in 2015 in the scientific journal "IET Optoelectronics" volume 9 number 4 pages 151 to 157 to use gain structures of the lateral type.

De telles structures à gain comportent, comme illustré sur la figure 1 de la publication de T. Fujii et de ses coauteurs reprise en figure 2A et dont une vue en coupe latérale est schématisée par la figure 2B, une première, une deuxième et une troisième zone semiconductrice 31, 32, 33 en matériaux lll-V qui se succèdent le long d'une couche diélectrique 1 disposé à la surface du substrat supportant la structure à gain 30.Such gain structures include, as illustrated in FIG. 1 of the publication by T. Fujii and his co-authors taken up in FIG. 2A and a side section view of which is shown diagrammatically in FIG. 2B, a first, a second and a third semiconductor zone 31, 32, 33 made of materials III-V which follow one another along a dielectric layer 1 disposed on the surface of the substrate supporting the gain structure 30.

De la même façon que pour la structure à gain proposée par Duprez H. et ses coauteurs, la première et la troisième zone semiconductrice 31, 33 présente un type de conductivité opposé l'un à l'autre et la deuxième zone semiconductrice 32 est apte à émettre de la lumière.In the same way as for the gain structure proposed by Duprez H. and his coauthors, the first and the third semiconductor zone 31, 33 have a conductivity type opposite to each other and the second semiconductor zone 32 is suitable to emit light.

La figure 2C figure le couplage bout-à-bout conforme aux travaux de T. Fujii et de ses coauteurs. Avec un tel couplage bout-à-bout entre la structure à gain 30 et la couche guidante 20, le guide d'onde 21 de sortie est logée dans la couche guidante en dioxyde de silicium. La zone de transition entre la structure à gain 10 et le guide d'onde 21, comprend un guide d'onde InP 22 (InP tapered waveguide), structuré en pointe et débouchant dans le guide d'onde 21. Le guide d'onde InP 22 en pointe est structuré dans une couche dans laquelle a également été structurée la troisième zone semiconductrice 33. Il est a noter qu'il également envisageable de fournir un laser ou un amplificateur non hybride, en réalisant le guide d'onde 21 en partie dans l'une des couches ayant participées à la formation de la structure à gain 30, notamment la couche ayant permise de formée la troisième zone semiconductrice 33.Figure 2C shows the end-to-end coupling according to the work of T. Fujii and his co-authors. With such an end-to-end coupling between the gain structure 30 and the guiding layer 20, the output waveguide 21 is housed in the guiding layer made of silicon dioxide. The transition zone between the gain structure 10 and the waveguide 21 includes an InP waveguide 22 (InP tapered waveguide), structured in a point and opening into the waveguide 21. The waveguide InP 22 at the tip is structured in a layer in which the third semiconductor zone 33 has also been structured. It should be noted that it is also possible to provide a laser or a non-hybrid amplifier, by producing the waveguide 21 in part. in one of the layers having participated in the formation of the gain structure 30, in particular the layer having made it possible to form the third semiconductor zone 33.

Ces structures à gain 30 offrent l'avantage de présenter une épaisseur réduite, typiquement de l'ordre de 400 à 250 nm, vis-à-vis des structures à gain du type vertical telles que proposées par Duprez H. et ses coauteurs. En effet, les contacts électrique 51, 53 sont fournis de part est d'autre du guide d'onde hybride et sont donc suffisamment éloignés du guide d'onde pour ne pas générer de pertes par absorption du champ optique. Il n'est donc pas nécessaire que la première zone semiconductrice 31 présente une épaisseur importante. Ainsi la prise de contact électrique est facilitée.These gain structures 30 offer the advantage of having a reduced thickness, typically of the order of 400 to 250 nm, vis-à-vis the gain structures of the vertical type as proposed by Duprez H. and his co-authors. Indeed, the electrical contacts 51, 53 are provided on either side of the hybrid waveguide and are therefore sufficiently distant from the waveguide so as not to generate losses by absorption of the optical field. It is therefore not necessary for the first semiconductor zone 31 to have a significant thickness. Thus making electrical contact is facilitated.

Néanmoins, cette facilité de fabrication est obtenue au détriment d'un confinement latéral réduit du champ optique dans la deuxième zone semiconductrice 32. En effet la deuxième zone semiconductrice 32 est entourée latéralement par les première et troisième zones semiconductrices 31, 33 qui présentent, comme la deuxième zone semiconductrice 32, un indice de réfraction relativement élevé, généralement de l'ordre de 3,5. Ainsi le mode optique est faiblement confiné dans la deuxième zone semiconductrice 32 et s'étend au moins partiellement dans les première et troisième zones semiconductrices 31, 33. On note également, avec une telle structure à gain, l'apparition de chemins de fuite électrique en raison de deux couches de phosphure d'indium InP 36A, 36B encadrant la deuxième zone semiconductrice 32.However, this ease of manufacture is obtained at the expense of reduced lateral confinement of the optical field in the second semiconductor zone 32. In fact, the second semiconductor zone 32 is surrounded laterally by the first and third semiconductor zones 31, 33 which have, as the second semiconductor zone 32, a relatively high refractive index, generally of the order of 3.5. Thus the optical mode is weakly confined in the second semiconductor zone 32 and extends at least partially in the first and third semiconductor zones 31, 33. We also note, with such a gain structure, the appearance of electrical leakage paths due to two layers of indium phosphide InP 36A, 36B flanking the second semiconductor zone 32.

Ainsi, il n'existe pas à l'heure actuelle de structure à gain qui permette d'obtenir un bon confinement optique à la fois latéral et vertical du milieu à gain sans une complexification de sa fabrication et donc une augmentation drastique du temps et des coûts de fabrication.Thus, at present there is no gain structure which makes it possible to obtain good optical confinement, both lateral and vertical, of the gain medium without any complexity in its manufacture and therefore a drastic increase in time and manufacturing costs.

EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION

L'invention vise à remédier au moins partiellement à ces problèmes et a ainsi pour but de fournir une structure à gain présentant un confinement latéral du champ optique dans le milieu à gain qui ne soit pas réduit, comme cela est le cas pour la structure à gain proposée par T. Fujii et ses coauteurs, ceci en limitant les fuites électriques possibles dans cette structure latérale et en gardant le bénéfice d'une structure de faible épaisseur, et donc minimiser la topologie pour faciliter la fabrication des contacts électriques.The invention aims to at least partially remedy these problems and thus aims to provide a gain structure having a lateral confinement of the optical field in the gain medium which is not reduced, as is the case for the structure with gain proposed by T. Fujii and his co-authors, this by limiting the possible electrical leaks in this lateral structure and keeping the benefit of a thin structure, and therefore minimizing the topology to facilitate the manufacture of electrical contacts.

A cet effet, l'invention concerne une structure à gain destinée à formation d'un dispositif photonique comportant au moins l'un parmi un laser et un amplificateur optique, la structure à gain comprenant :To this end, the invention relates to a gain structure intended for forming a photonic device comprising at least one of a laser and an optical amplifier, the gain structure comprising:

une couche diélectrique comprenant au moins un matériau diélectrique, une première, une deuxième et une troisième zone semiconductrice logées dans la couche diélectrique et se succédant en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique, dans laquelle la première et la troisième zone semiconductrice sont respectivement d'un premier et d'un deuxième type de conductivité opposés l'un à l'autre et dans laquelle la deuxième zone semiconductrice forme un milieu à gain apte à émettre de la lumière.a dielectric layer comprising at least one dielectric material, a first, a second and a third semiconductor zone housed in the dielectric layer and succeeding each other in pairs by two along the thickness of said dielectric layer, in which the first and the third semiconductor zone are respectively of a first and of a second type of conductivity opposite to each other and in which the second semiconductor zone forms a gain medium capable of emitting light.

La première et la troisième zone semiconductrice comportent chacune une première portion en contact avec la deuxième zone semiconductrice et une deuxième portion s'étendant à partir de la première portion le long de couche diélectrique dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice, la structure à gain comportant en outre un premier et un deuxième contact électrique en contact avec la deuxième portion de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice sur partie d'extrémité de ladite portion qui est opposée de la deuxième zone semiconductrice.The first and third semiconductor zones each have a first portion in contact with the second semiconductor zone and a second portion extending from the first portion along the dielectric layer in a direction opposite to the second semiconductor zone, the structure at gain further comprising a first and a second electrical contact in contact with the second portion of respectively the first and the third semiconductor zone on the end portion of said portion which is opposite from the second semiconductor zone.

Avec un tel découpage de la première et la troisième zone semiconductrice, il est possible de fournir pour chacune de la première et de la troisième zone :With such a division of the first and the third semiconductor zone, it is possible to provide for each of the first and the third zone:

- une première portion présentant une faible épaisseur favorisant le confinement optique vertical dans le milieu à gain, eta first portion having a small thickness promoting vertical optical confinement in the gain medium, and

- une deuxième portion adaptée pour fournir un bon contact ohmique sans impact sur les pertes optiques, puisque cette deuxième portion s'étend au-delà du milieu à gain.- A second portion adapted to provide good ohmic contact without impact on optical losses, since this second portion extends beyond the gain medium.

De la même façon, une telle configuration verticale permet :In the same way, such a vertical configuration allows:

-de limiter les fuites de courant observées pour la structure à gain proposée par T. Fujii et de ses coauteurs et-to limit the current leaks observed for the gain structure proposed by T. Fujii and his co-authors and

- de fournir un bon confinement optique latéral dans le milieu à gain puisque ce dernier est entouré d'un matériau diélectrique généralement d'indice faible relativement à la deuxième zone semiconductrice.- Provide good lateral optical confinement in the gain medium since the latter is surrounded by a dielectric material generally of low index relative to the second semiconductor zone.

De plus un tel découpage en deux portions n'entraîne pas une augmentation de l'épaisseur de la structure à gain, puisque la deuxième portion s'étend le long de couche diélectrique dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice. L'épaisseur de la structure à gain n'étant pas augmentée, la fourniture des contacts électriques lors de la fabrication de la structure à gain est donc facilitée visà-vis de la structure à gain enseignée par Duprez H. et ses coauteurs.Furthermore, such cutting into two portions does not increase the thickness of the gain structure, since the second portion extends along the dielectric layer in a direction opposite to the second semiconductor zone. The thickness of the gain structure not being increased, the supply of electrical contacts during the manufacture of the gain structure is therefore facilitated with respect to the gain structure taught by Duprez H. and his co-authors.

L'épaisseur cumulée de la première portion de la première zone semiconductrice, de la deuxième zone semiconductrice et de la première portion de la troisième zone semiconductrice de la structure active peut être inférieure à 1 μιτι, cette épaisseur cumulée étant préférentiellement inférieure à 700 nm.The cumulative thickness of the first portion of the first semiconductor zone, of the second semiconductor zone and of the first portion of the third semiconductor zone of the active structure may be less than 1 μιτι, this cumulative thickness being preferably less than 700 nm.

Une telle épaisseur réduite de l'empilement formé par la première zone semiconductrice, de la deuxième zone semiconductrice et de la première portion de la troisième zone semiconductrice permet de réduire les coûts fabrication d'un tel dispositif photonique, ceci notamment en ce qui concerne la formation de la première zone semiconductrice et de la fourniture des contacts électriques.Such a reduced thickness of the stack formed by the first semiconductor zone, of the second semiconductor zone and of the first portion of the third semiconductor zone makes it possible to reduce the manufacturing costs of such a photonic device, this in particular as regards the formation of the first semiconductor zone and the supply of electrical contacts.

La deuxième portion de la troisième zone semiconductrice peut s'étendre dans une direction opposée à la direction selon laquelle s'étend la deuxième portion de la première zone semiconductrice de manière à ce que la troisième zone semiconductrice ne présente aucune partie en regard du premier contact.The second portion of the third semiconductor zone may extend in a direction opposite to the direction in which the second portion of the first semiconductor zone extends so that the third semiconductor zone has no part opposite the first contact .

De cette manière, on évite d'éventuel effet capacitif entre les première et troisième zones semiconductrices, toute en facilitant la formation de la structure à gain puisque la formation des premier et deuxième contacts est simplifiée.In this way, any capacitive effect between the first and third semiconductor zones is avoided, while facilitating the formation of the gain structure since the formation of the first and second contacts is simplified.

Il en résulte donc un bon confinement optique latéral et vertical dans le milieu à gain, tout en autorisant une connexion optimisée à la fois de la première et de la troisième zone semiconductrice.This therefore results in good lateral and vertical optical confinement in the gain medium, while allowing optimized connection of both the first and the third semiconductor zone.

L'invention concerne en outre un dispositif photonique comprenant :The invention further relates to a photonic device comprising:

au moins un guide d'onde, une structure à gain selon l'invention, au moins une zone transition entre le guide d'onde et la structure à gain, pour former au moins un parmi un laser et un amplificateur optique.at least one waveguide, a gain structure according to the invention, at least one transition zone between the waveguide and the gain structure, to form at least one of a laser and an optical amplifier.

Un tel dispositif photonique, qu'il soit hybride ou non, bénéficie des avantages liés à l'utilisation d'une structure à gain selon l'invention. Ainsi, le confinement latéral et vertical du mode optique dans la deuxième zone semiconductrice y est optimisé, la fabrication des contacts électriques est facilitée, et les fuites du courant d'injection sont réduites. Il en résulte donc qu'un tel dispositif photonique comporte un laser ou un amplificateur optique avec un rendement optimisé vis-à-vis des lasers ou amplificateurs optiques des dispositifs photoniques de l'art antérieur.Such a photonic device, whether hybrid or not, benefits from the advantages linked to the use of a gain structure according to the invention. Thus, the lateral and vertical confinement of the optical mode in the second semiconductor zone is optimized there, the manufacture of the electrical contacts is facilitated, and the leakage of the injection current is reduced. It therefore follows that such a photonic device comprises a laser or an optical amplifier with an optimized efficiency with respect to the lasers or optical amplifiers of the photonic devices of the prior art.

Le Dispositif photonique peut comprendre un substrat, définissant un plan de substrat, et une couche guidante logeant le guide d'onde, la couche guidante et la structure à gain pouvant être agencées dans un même plan parallèle au plan de substrat, le guide d'onde étant couplé à la structure à gain selon un couplage bout-à-bout.The photonic device may comprise a substrate, defining a substrate plane, and a guiding layer housing the waveguide, the guiding layer and the gain structure being able to be arranged in the same plane parallel to the substrate plane, the guide wave being coupled to the gain structure according to an end-to-end coupling.

Le dispositif photonique peut comporter en outre une couche guidante dans laquelle est logé le guide d'onde, la couche guidante comprenant une première et une deuxième face, la structure à gain comprenant une première et une deuxième face avec la troisième zone semiconductrice en regard de la deuxième face, la couche guidante étant assemblée par sa première face à la deuxième face de la structure à gain.The photonic device may further comprise a guiding layer in which the waveguide is housed, the guiding layer comprising a first and a second face, the gain structure comprising a first and a second face with the third semiconductor zone facing the second face, the guiding layer being assembled by its first face to the second face of the gain structure.

L'assemblage de la couche guidante à la deuxième face de la structure à gain peut être obtenu au moyen d'une couche diélectrique d'interface.The assembly of the guide layer to the second face of the gain structure can be obtained by means of a dielectric interface layer.

De telles configurations permettent un bon couplage optique entre la structure à gain et le guide d'onde de la couche guidante limitant ainsi les pertes optiques au niveau de la ou les zones de transitions optiques.Such configurations allow good optical coupling between the gain structure and the waveguide of the guiding layer, thus limiting optical losses at the level of the optical transition zone (s).

L'au moins une zone de transition peut être logée au moins partiellement dans l'une parmi la structure à gain, la couche guidante et l'éventuelle couche diélectrique d'interface.The at least one transition zone can be housed at least partially in one of the gain structure, the guiding layer and the optional dielectric interface layer.

La structure à gain peut former un amplificateur optique à semiconducteur.The gain structure can form a semiconductor optical amplifier.

Le dispositif peut comporter en outre une quatrième couche semiconductrice, préférentiellement en matériau semiconducteur lll-V, logeant le guide d'onde et la zone de transition, la structure à gain étant couplée optiquement au guide d'onde par un couplage bout-à-bout entre une extrémité de la deuxième zone semiconductrice et une extrémité du guide d'onde logé dans la quatrième couche semiconductrice.The device may further comprise a fourth semiconductor layer, preferably made of III-V semiconductor material, housing the waveguide and the transition zone, the gain structure being optically coupled to the waveguide by a butt coupling. tip between one end of the second semiconductor zone and one end of the waveguide housed in the fourth semiconductor layer.

Le dispositif photonique peut comprendre en outre une structure de contre réaction pour former une cavité oscillante comprenant au moins une partie de la deuxième zone semiconductrice de manière à former un laser connecté optiquement au guide d'onde par au moins une zone de transition optique.The photonic device may further comprise a feedback structure for forming an oscillating cavity comprising at least a part of the second semiconductor zone so as to form a laser connected optically to the waveguide by at least one optical transition zone.

La structure de contre réaction peut être logée au moins partiellement dans l'une parmi la couche diélectrique, la couche guidante, une quatrième couche semiconductrice, préférentiellement lll-V, du dispositif photonique et l'éventuelle couche diélectrique d'interface.The feedback structure can be housed at least partially in one of the dielectric layer, the guiding layer, a fourth semiconductor layer, preferably III-V, of the photonic device and the optional interface dielectric layer.

Avec de telles configurations, le dispositif photonique comprend soit un laser hybride soit un amplificateur optique.With such configurations, the photonic device comprises either a hybrid laser or an optical amplifier.

L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une structure à gain, ledit procédé comportant les étapes suivantes :The invention further relates to a method of manufacturing a gain structure, said method comprising the following steps:

fourniture d'une première, d'une deuxième et d'une troisième couche semiconductrice former de matériaux destinés à former respectivement une première portion d'une première zone semiconductrice, une deuxième zone semiconductrice et une troisième zone semiconductrice, les première, deuxième et troisième couches semiconductrices se succédant en contact deux à deux, gravure localisée de la première et la deuxième couche semiconductrice afin de former respectivement la première portion de la première zone semiconductrice et la deuxième zone semiconductrice, la première portion de la première zone semiconductrice étant en contact avec la deuxième zone semiconductrice, gravure localisée de la troisième couche semiconductrice afin de former la troisième zone semiconductrice, la troisième zone semiconductrice comprenant une première portion en contact avec la deuxième zone semiconductrice et une deuxième portion s'étendant à partir de la première portion de la troisième zone semiconductrice à l'opposé de la deuxième zone semiconductrice, dépôt d'au moins un premier matériau diélectrique encapsulant la première portion de la première zone semiconductrice, la deuxième zone semiconductrice et la troisième zone semiconductrice, suppression partielle du premier matériau diélectrique afin de libérer au moins partiellement la première portion de la première zone semiconductrice, formation d'une deuxième portion de la première zone semiconductrice en contact de la première portion de la première zone semiconductrice, la deuxième portion s'étendant à partir de la première zone semiconductrice dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice, encapsulation d'au moins la deuxième portion de la première zone semiconductrice et la partie de la première portion de la première zone semiconductrice qui n'est pas logée dans le premier matériau diélectrique, ceci de manière à former une couche diélectrique comportant au moins le premier matériau diélectrique, ladite couche diélectrique logeant ainsi les première, deuxième et troisièmes zones semiconductrices qui se succèdent en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique, formation d'un premier et d'un deuxième contact électrique en contact avec la deuxième portion de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice sur une partie d'extrémité de ladite portion qui est opposée de la deuxième zone semiconductrice.providing a first, a second and a third semiconductor layer forming materials for forming respectively a first portion of a first semiconductor zone, a second semiconductor zone and a third semiconductor zone, the first, second and third successive semiconductor layers in contact in pairs, localized etching of the first and second semiconductor layer in order to respectively form the first portion of the first semiconductor zone and the second semiconductor zone, the first portion of the first semiconductor zone being in contact with the second semiconductor zone, localized etching of the third semiconductor layer in order to form the third semiconductor zone, the third semiconductor zone comprising a first portion in contact with the second semiconductor zone and a second portion extending from the first portion of the a third semiconductor zone opposite the second semiconductor zone, deposition of at least a first dielectric material encapsulating the first portion of the first semiconductor zone, the second semiconductor zone and the third semiconductor zone, partial removal of the first dielectric material so releasing at least partially the first portion of the first semiconductor area, forming a second portion of the first semiconductor area in contact with the first portion of the first semiconductor area, the second portion extending from the first semiconductor area in a direction opposite to the second semiconductor zone, encapsulation of at least the second portion of the first semiconductor zone and the part of the first portion of the first semiconductor zone which is not housed in the first dielectric material, this so to form a dielectric layer comprising at least the first dielectric material, said dielectric layer thus housing the first, second and third successive semiconductor zones in pairs contact along the thickness of said dielectric layer, forming a first and a second electrical contact in contact with the second portion of the first and third semiconductor regions, respectively, on an end portion of said portion which is opposite from the second semiconductor region.

Un tel procédé permet la formation d'une structure à gain selon l'invention bénéficiant des avantages qui y sont liés.Such a method allows the formation of a gain structure according to the invention benefiting from the advantages which are linked to it.

L'étape de formation de la deuxième portion de la première zone semiconductrice peut comporter les sous-étapes suivantes :The step of forming the second portion of the first semiconductor zone can include the following substeps:

dépôt d'une couche d'un matériau semiconducteur de la deuxième portion de la première zone semiconductrice en contact du premier matériau diélectrique et de la première portion de la première zone semiconductrice, gravure localisée du premier matériau semiconducteur de la deuxième portion afin de former la première zone semiconductrice.deposition of a layer of a semiconductor material of the second portion of the first semiconductor zone in contact with the first dielectric material and of the first portion of the first semiconductor zone, localized etching of the first semiconductor material of the second portion in order to form the first semiconductor zone.

Il peut être prévu, entre l'étape de suppression partielle du premier matériau diélectrique et l'étape de formation d'une deuxième portion de la première zone semiconductrice ; les étapes suivantes :It can be provided, between the step of partial removal of the first dielectric material and the step of forming a second portion of the first semiconductor zone; the following steps:

dépôt d'une couche intermédiaire en contact avec la couche du premier matériau diélectrique et de la première portion de la première zone semiconductrice le matériau de la couche intermédiaire étant sélectionné parmi un matériau diélectrique et un matériau semiconducteur, aménagement d'une ouverture dans la couche intermédiaire pour libérer au moins partiellement la première portion de la première zone semiconductrice, et l'étape de formation de la deuxième portion de la première zone semiconductrice comportant les sous-étapes suivantes :deposition of an intermediate layer in contact with the layer of the first dielectric material and of the first portion of the first semiconductor zone the material of the intermediate layer being selected from a dielectric material and a semiconductor material, arrangement of an opening in the layer intermediate to release at least partially the first portion of the first semiconductor zone, and the step of forming the second portion of the first semiconductor zone comprising the following substeps:

dépôt d'une couche du matériau semiconducteur de la première zone semiconductrice en contact de la couche intermédiaire et de la première portion de la première zone semiconductrice, gravure localisée d'au moins la couche de matériau semiconducteur de la première zone semiconductrice afin de former la deuxième portion de la première zone semiconductrice et donc de former la première zone semiconductrice.deposition of a layer of the semiconductor material of the first semiconductor zone in contact with the intermediate layer and of the first portion of the first semiconductor zone, localized etching of at least the layer of semiconductor material of the first semiconductor zone in order to form the second portion of the first semiconductor zone and therefore to form the first semiconductor zone.

L'étape de gravure localisée de la première et la deuxième couche semiconductrice comporte les sous-étapes suivantes :The localized etching step of the first and second semiconductor layer comprises the following substeps:

formation d'un masque dur recouvrant la partie de la première couche semiconductrice destinée à former la première portion de la première zone semiconductrice, gravure des première et deuxième couches semiconductrices, les parties de la première et de la deuxième couche semiconductrice, correspondant respectivement à la première portion de la première zone semiconductrice et à la deuxième zone semiconductrice, étant protégées par le masque dur.formation of a hard mask covering the part of the first semiconductor layer intended to form the first portion of the first semiconductor zone, etching of the first and second semiconductor layers, the parts of the first and of the second semiconductor layer, corresponding respectively to the first portion of the first semiconductor zone and the second semiconductor zone, being protected by the hard mask.

L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un dispositif photonique comprenant une structure à gain, dans lequel la structure à gain est fabriquée selon un procédé de fabrication selon l'invention, lequel dispositif comprenant en outre : au moins un guide d'onde, au moins une zone transition entre le guide d'onde et la deuxième zone semiconductrice.The invention further relates to a method of manufacturing a photonic device comprising a gain structure, in which the gain structure is manufactured according to a manufacturing method according to the invention, which device further comprising: at least one guide wave, at least one transition zone between the waveguide and the second semiconductor zone.

Un tel procédé permet de fabriquer un dispositif photonique comprenant une structure à gain selon l'invention et donc bénéficiant des avantages qui y sont liés.Such a method makes it possible to manufacture a photonic device comprising a gain structure according to the invention and therefore benefiting from the advantages which are linked to it.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments, given for purely indicative and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:

la figure 1 est une reprise de la figure 1 des travaux de Duprez H. et de ses coauteurs publiés en 2015 dans la revue scientifique « Optics Express » qui figure un premier art antérieur de l'invention selon une coupe longitudinale d'un laser hybride implémentant une structure active de type 'verticale', les figures 2A à 2C sont respectivement une reprise de la figure 1 des travaux de T. Fujii et de ses coauteurs publiés en 2015 dans la revue scientifique « IET Optoélectronique », une vue en coupe latérale schématique correspondant à cette même figure extrait de ces mêmes travaux et une vue en perspective d'un couplage bout-à-bout conforme à l'enseignement de ce même document, la figure 3 illustre une vue en coupe latérale schématique d'une structure à gain selon un premier mode de réalisation de l'invention, les figures 4A à 4M illustrent au moyen de vues en coupe latérale les principales étapes d'un procédé de fabrication d'une structure à gain selon le premier mode de réalisation de l'invention, les figures 5A à 5F illustrent au moyen de vues en coupe latérale les principales étapes d'un procédé de fabrication d'une structure à gain selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les figures 6A à 6G illustrent au moyen de vues en coupe latérale les principales étapes d'un procédé de fabrication d'une structure à gain selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la figure 7 illustre une vue en coupe latérale d'un structure à gain selon un quatrième mode de réalisation dans laquelle une première et une troisième zone semiconductrice présente aucune portion en regard l'une de l'autre, les figures 8A et 8B illustrent respectivement une vue en coupe longitudinale et en coupe latérale d'un exemple de dispositif photonique comprenant une structure à gain selon l'invention couplée à une structure de contre-réaction pour former un laser hybride, la figure 9 illustre une vue en coupe longitudinale d'un exemple de dispositif photonique comprenant une structure à gain selon l'invention formant un amplificateur optique à semiconducteur.Figure 1 is a resumption of Figure 1 of the work of Duprez H. and his co-authors published in 2015 in the scientific journal "Optics Express" which shows a first prior art of the invention according to a longitudinal section of a hybrid laser implementing an active structure of the 'vertical' type, Figures 2A to 2C are respectively a resumption of Figure 1 of the work of T. Fujii and his co-authors published in 2015 in the scientific journal "IET Optoelectronics", a side section view schematic corresponding to this same figure extracted from these same works and a perspective view of an end-to-end coupling in accordance with the teaching of this same document, Figure 3 illustrates a schematic side sectional view of a structure with gain according to a first embodiment of the invention, FIGS. 4A to 4M illustrate by means of side section views the main steps of a method of manufacturing a gain structure according to the pre mier embodiment of the invention, FIGS. 5A to 5F illustrate by means of side section views the main steps of a method of manufacturing a gain structure according to a second embodiment of the invention, the figures 6A to 6G illustrate by means of side sectional views the main steps of a method of manufacturing a gain structure according to a third embodiment of the invention, FIG. 7 illustrates a side sectional view of a structure gain according to a fourth embodiment in which a first and a third semiconductor zone has no portion facing one another, FIGS. 8A and 8B respectively illustrate a view in longitudinal section and in side section of an example of a photonic device comprising a gain structure according to the invention coupled to a feedback structure to form a hybrid laser, FIG. 9 illustrates a view in longitudinal section of a example of a photonic device comprising a gain structure according to the invention forming a semiconductor optical amplifier.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.Identical, similar or equivalent parts of the different figures have the same reference numerals so as to facilitate the passage from one figure to another.

Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.The different parts shown in the figures are not shown on a uniform scale, to make the figures more readable.

Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.The different possibilities (variants and embodiments) must be understood as not being mutually exclusive and can be combined with one another.

On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par « coupe latérale » et par « coupe longitudinale » respectivement une coupe selon un plan perpendiculaire à la direction de propagation du champ optique guidé et une coupe selon un plan parallèle à la direction de propagation du champ optique guidé et perpendiculaire à la surface du substrat.The expression “lateral section” and “longitudinal section” respectively means above and in the rest of this document a section along a plane perpendicular to the direction of propagation of the guided optical field and a section along a plane parallel to the direction of propagation of the guided optical field perpendicular to the surface of the substrate.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

La figure 3 illustre une structure à gain 10 selon un premier mode de réalisation, ladite structure à gain 10 étant adaptée pour être assemblée à une couche guidante, non illustrée sur la figure 3 et qui est décrite dans la suite de ce document en lien avec les figures 8A et 8B, ceci de manière à former un dispositif photonique 1 comprenant un laser du type hybride.FIG. 3 illustrates a gain structure 10 according to a first embodiment, said gain structure 10 being adapted to be assembled with a guiding layer, not illustrated in FIG. 3 and which is described in the rest of this document in connection with FIGS. 8A and 8B, this so as to form a photonic device 1 comprising a laser of the hybrid type.

On notera bien entendu que si la majorité des modes de réalisation décrit ci-dessous se réfère à des dispositifs photoniques comprenant au moins un laser hybride lll-V avec couche guidante en silicium, comme cela est décrit en lien avec la figure 8, l'invention s'applique de manière identique aux dispositifs photoniques comprenant un laser hyrbide lll-V avec couche guidante en matériaux diélectrique, ou un laser non hybride c'est-à-dire avec couche guidante en matériaux lll-V, mais aussi à un dispositif comprenant au moins un amplificateur optique à semiconducteur, hybride ou non. En effet, la structure à gain 10 selon l'invention étant adaptée pour former aussi bien un laser qu'un amplificateur optique, l'homme du métier est à même d'appliquer l'enseignement de cette majorité de modes de réalisation aux dispositifs photoniques comprenant au moins un amplificateur optique hybride ou non. Qui plus est, l'invention couvre également les dispositifs photoniques comprenant au moins un laser et au moins un amplificateur optique à semiconducteur au moins l'un, voire chacun, d'entre eux comprenant une structure à gain 10 selon l'invention.It will of course be noted that if the majority of the embodiments described below refer to photonic devices comprising at least one hybrid laser III-V with guiding silicon layer, as described in connection with FIG. 8, the invention applies in an identical manner to photonic devices comprising a III-V hyrbid laser with a guiding layer made of dielectric materials, or a non-hybrid laser, that is to say with a guiding layer made of III-V materials, but also to a device comprising at least one optical amplifier with semiconductor, hybrid or not. Indeed, the gain structure 10 according to the invention being adapted to form both a laser and an optical amplifier, a person skilled in the art is able to apply the teaching of this majority of embodiments to photonic devices comprising at least one optical amplifier, hybrid or not. What is more, the invention also covers photonic devices comprising at least one laser and at least one semiconductor optical amplifier at least one, or even each, of them comprising a gain structure 10 according to the invention.

La structure à gain 10 selon ce premier mode de réalisation comprend : une couche diélectrique 350 comprenant un matériau diélectrique, une première, une deuxième et une troisième zone semiconductrice en matériaux semiconducteurs lll-V 311, 321, 331 logées dans la couche diélectrique 350 et se succédant en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique 350, un premier et un deuxième contact électrique 510, 530 en contact respectivement avec la deuxième portion 313, 333 de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice 311, 331.The gain structure 10 according to this first embodiment comprises: a dielectric layer 350 comprising a dielectric material, a first, a second and a third semiconductor zone made of semiconductor materials III-V 311, 321, 331 housed in the dielectric layer 350 and succeeding each other in contact two by two along the thickness of said dielectric layer 350, a first and a second electrical contact 510, 530 in contact respectively with the second portion 313, 333 of respectively the first and the third semiconductor zone 311, 331.

La couche diélectrique 350 est une couche d'encapsulation pour encapsuler les parties actives de la structure à gain 10, à savoir les première, deuxième et troisième zones semiconductrices 310, 320, 330. La couche diélectrique est réalisée dans au moins un matériau diélectrique, tel que par exemple du dioxyde de silicium SiO2, du nitrure de silicium SiNx ou un oxyde de nitrure de silicium SiOyNx. Ainsi, dans une application pratique de ce premier mode de réalisation de l'invention, la couche diélectrique 350 est réalisée en dioxyde de silicium SiO2.The dielectric layer 350 is an encapsulation layer for encapsulating the active parts of the gain structure 10, namely the first, second and third semiconductor zones 310, 320, 330. The dielectric layer is produced in at least one dielectric material, such as for example silicon dioxide SiO 2 , silicon nitride SiN x or a silicon nitride oxide SiOyNx. Thus, in a practical application of this first embodiment of the invention, the dielectric layer 350 is made of silicon dioxide SiO 2 .

Les première, deuxième et troisième zones semiconductrices 311, 321, 331 sont toutes trois réalisées dans des matériaux semiconducteurs préférentiellement du type lll-V. Ainsi, le ou les matériaux des première, deuxième et troisième zones semiconductrices 311, 321, 331 peuvent par exemple être sélectionnés dans le groupe comportant le phosphure d'indium InP, l'arséniure de gallium GaAs, l'arséniure d'indiumThe first, second and third semiconductor zones 311, 321, 331 are all three made of semiconductor materials preferably of the III-V type. Thus, the material or materials of the first, second and third semiconductor zones 311, 321, 331 can for example be selected from the group comprising indium phosphide InP, gallium arsenide GaAs, indium arsenide

InAs, l'arséniure-phosphure de gallium-indium InGaAsP, l'arséniure de gallium-indiumaluminium InGaAlAs, l'arséniure d'aluminium-gallium AIGaAs et l'arséniure-phosphure d'indium InAsP et leurs alliages. Il est à noter que, bien entendu, ces exemples de matériaux ne sont fournis qu'à titre d'exemple, l'homme du métier étant apte à extrapoler l'enseignement du présent document à d'autres matériaux semiconducteurs à gap direct.InAs, gallium-indium arsenide-phosphide InGaAsP, gallium-indiumaluminum arsenide InGaAlAs, aluminum-gallium arsenide AIGaAs and indium arsenide-phosphide InAsP and their alloys. It should be noted that, of course, these examples of materials are provided only by way of example, those skilled in the art being able to extrapolate the teaching of this document to other semiconductor materials with direct gap.

La première et la troisième zone semiconductrices 311, 331 sont respectivement d'un premier et d'un deuxième type de conductivité opposés l'un à l'autre, le premier type de conductivité étant l'un parmi un dopage P et un dopage N, le deuxième type de conductivité étant l'autre parmi le dopage P et le dopage N.The first and third semiconductor zones 311, 331 are respectively of a first and of a second type of conductivity opposite to each other, the first type of conductivity being one of a P doping and an N doping , the second type of conductivity being the other among P doping and N doping.

Selon une première application pratique de ce premier mode de réalisation, la première et la troisième zone semiconductrice 311, 331 sont toutes deux réalisées en arséniure de gallium GaAs. La première zone présente un dopage P et la deuxième zone présente un dopage N. Selon une deuxième application pratique de ce premier mode de réalisation, la première et la troisième zone semiconductrice 311, 331 sont toutes deux réalisées en phosphure d'indium InP.According to a first practical application of this first embodiment, the first and the third semiconductor zone 311, 331 are both made of gallium arsenide GaAs. The first zone has a P doping and the second zone has an N doping. According to a second practical application of this first embodiment, the first and the third semiconductor zone 311, 331 are both made of indium phosphide InP.

Comme illustré sur la figure 3, la première et la troisième zone semiconductrice 311, 331 comportent chacune une première portion 312, 332 en contact avec la deuxième zone semiconductrice 321 et une deuxième portion 313, 333 s'étendant à partir de la première portion 312, 332 le long de couche diélectrique 350 dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice 321.As illustrated in FIG. 3, the first and third semiconductor zones 311, 331 each have a first portion 312, 332 in contact with the second semiconductor zone 321 and a second portion 313, 333 extending from the first portion 312 , 332 along dielectric layer 350 in a direction opposite to the second semiconductor zone 321.

Ainsi dans ce premier mode de réalisation, la première zone semiconductrice 311 présente une première portion 312 en contact avec une première face de la deuxième zone semiconductrice 321 et forme une première couche. Ainsi, selon l'application pratique de ce premier mode de réalisation, la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 peut être réalisée en arséniure de gallium GaAs.Thus in this first embodiment, the first semiconductor zone 311 has a first portion 312 in contact with a first face of the second semiconductor zone 321 and forms a first layer. Thus, according to the practical application of this first embodiment, the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 can be made of gallium arsenide GaAs.

La deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 se présente sous la forme d'une couche semiconductrice en contact de la première portion 312 s'étendant à partir de cette dernière le long de la couche diélectrique dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice 321. On peut noter, comme le montre la figure 3, que si la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 s'étend selon une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice 321, une telle extension n'exclut pas que la deuxième portion 313 s'étende également en partie de part et d'autre de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311.The second portion 313 of the first semiconductor zone 311 is in the form of a semiconductor layer in contact with the first portion 312 extending from the latter along the dielectric layer in a direction opposite to the second semiconductor zone 321. It can be noted, as shown in FIG. 3, that if the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 extends in a direction opposite to the second semiconductor zone 321, such an extension does not exclude that the second portion 313 also extends in part on either side of the first portion 312 of the first semiconductor zone 311.

La deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 est préférentiellement réalisée dans le même matériau que la première portion 312 de la première zone semiconductrice.The second portion 313 of the first semiconductor zone 311 is preferably made of the same material as the first portion 312 of the first semiconductor zone.

La troisième zone semiconductrice 331 se présente sous la forme d'une seule couche dont une première portion 332 est en contact d'une deuxième face de la deuxième zone semiconductrice 321 et une deuxième portion 333 s'étend à partir de la première portion 332 à l'opposé de la deuxième zone semiconductrice 321.The third semiconductor zone 331 is in the form of a single layer, a first portion 332 of which is in contact with a second face of the second semiconductor zone 321 and a second portion 333 extends from the first portion 332 to the opposite of the second semiconductor zone 321.

Selon une possibilité avantageuse de l'invention, la deuxième portion 333 de la troisième zone semiconductrice 331 s'étend selon une direction différente de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311, préférentiellement opposée à celle de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311. Un tel agencement permet de faciliter la formation des premier et deuxième contacts électriques 510, 530.According to an advantageous possibility of the invention, the second portion 333 of the third semiconductor zone 331 extends in a direction different from the second portion 313 of the first semiconductor zone 311, preferably opposite to that of the second portion 313 of the first semiconductor zone 311. Such an arrangement makes it possible to facilitate the formation of the first and second electrical contacts 510, 530.

Dans ce premier mode de réalisation, la première portion 332 et la deuxième portion 333 de la troisième zone semiconductrice 331 sont toutes deux formées dans le même matériau. Ainsi, selon l'application pratique de ce premier mode de réalisation, la première et la deuxième portion 332, 333 de la troisième zone semiconductrire 331 sont toutes deux réalisées en arséniure de gallium GaAs.In this first embodiment, the first portion 332 and the second portion 333 of the third semiconductor zone 331 are both formed from the same material. Thus, according to the practical application of this first embodiment, the first and the second portion 332, 333 of the third semiconductor zone 331 are both made of gallium arsenide GaAs.

La deuxième zone semiconductrice 321 forme un milieu à gain apte à émettre de la lumière. Ainsi, pour former un tel milieu à gain, la deuxième zone semiconductrice 312 peut comporter par exemple un empilement de puits quantiques et de couches barrières ou une pluralité de boîtes quantiques et de couches barrières.The second semiconductor zone 321 forms a gain medium capable of emitting light. Thus, to form such a gain medium, the second semiconductor zone 312 may for example comprise a stack of quantum wells and barrier layers or a plurality of quantum dots and barrier layers.

Ainsi, selon une première application pratique de l'invention, la deuxième zone semiconductrice 321 comporte une pluralité de boîtes quantiques en arséniure d'indium InAs et de couches barrières en arséniure de gallium GaAs. Selon une deuxième application pratique de l'invention, la deuxième zone semiconductrice 321 comporte un empilement de puits quantiques et de couches barrières en arséniure de phosphure de gallium et d'indium InGaAsP.Thus, according to a first practical application of the invention, the second semiconductor zone 321 comprises a plurality of quantum dots made of indium arsenide InAs and barrier layers made of gallium arsenide GaAs. According to a second practical application of the invention, the second semiconductor zone 321 comprises a stack of quantum wells and barrier layers of gallium phosphide arsenide and indium InGaAsP.

Il est à noter que, selon une possibilité avantageuse de l'invention, l'épaisseur cumulée de la première, de la deuxième et de la troisième zone semiconductrice 311, 321, 331 est inférieure à 1 pm, cette épaisseur cumulée étant préférentiellement inférieure à 700 nm, voire 400 nm. Ainsi, selon l'application pratique de l'invention, la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 présente une épaisseur 140 nm, la troisième zone semiconductrice 331 présentant une épaisseur de 110 nm. La deuxième zone semiconductrice 321 présente une épaisseur de 120 nm. De cette manière, avec une deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice inférieure à 300 nm, les première, deuxième et troisième zones semiconductrices 311, 321, 331 présentent une épaisseur cumulée inférieure à 700 nm.It should be noted that, according to an advantageous possibility of the invention, the cumulative thickness of the first, second and third semiconductor zones 311, 321, 331 is less than 1 μm, this cumulative thickness being preferably less than 700 nm, even 400 nm. Thus, according to the practical application of the invention, the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 has a thickness of 140 nm, the third semiconductor zone 331 having a thickness of 110 nm. The second semiconductor zone 321 has a thickness of 120 nm. In this way, with a second portion 313 of the first semiconductor zone less than 300 nm, the first, second and third semiconductor zones 311, 321, 331 have a cumulative thickness less than 700 nm.

Les premier et deuxième contacts électriques 510, 530 sont des contacts électriques pris latéralement de part et d'autre du guide d'onde et illustrent une possibilité de connexion selon l'invention. D'autres possibilités, connues de l'homme du métier, sont bien entendu envisageables sans que l'on sorte du cadre de l'invention. Ainsi selon cette possibilité illustrée sur la figure 3, les premier et deuxième contacts électriques 510,530 comportent chacun un via qui s'étend au travers de la couche diélectrique 350 et un plot de contact en surface de la couche diélectrique 350. Le premier contact électrique 510 est en contact avec la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 sur une partie d'extrémité de ladite deuxième portion 313 qui est opposée à la deuxième zone semiconductrice 321. De la même façon, le deuxième contact électrique 530 est en contact avec la deuxième portion 333 de la troisième zone semiconductrice 331 à une partie d'extrémité de ladite deuxième portion 333 qui est opposée à la deuxième zone semiconductrice 321.The first and second electrical contacts 510, 530 are electrical contacts taken laterally on either side of the waveguide and illustrate a possibility of connection according to the invention. Other possibilities, known to those skilled in the art, are of course conceivable without departing from the scope of the invention. Thus according to this possibility illustrated in FIG. 3, the first and second electrical contacts 510, 530 each comprise a via which extends through the dielectric layer 350 and a contact pad on the surface of the dielectric layer 350. The first electrical contact 510 is in contact with the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 on an end portion of said second portion 313 which is opposite to the second semiconductor zone 321. Likewise, the second electrical contact 530 is in contact with the second portion 333 of the third semiconductor zone 331 to an end portion of said second portion 333 which is opposite to the second semiconductor zone 321.

Par partie d'extrémité de chacune des deuxième portions 313, 333 de la première et de la troisième zone semiconductrice 311, 331 il est entendu ci-dessus et dans le reste de ce document, une partie de ladite portion 313, 333 représentant moins de 1/3 de la longueur totale selon la direction selon laquelle s'étend ladite portion 313,By end part of each of the second portions 313, 333 of the first and of the third semiconductor zone 311, 331 it is understood above and in the rest of this document, a part of said portion 313, 333 representing less than 1/3 of the total length in the direction in which said portion 313 extends,

333.333.

Une telle structure à gain 10 peut être formée, comme illustré sur les figures 4A à 4N, au moyen d'un procédé comportant les étapes suivantes :Such a gain structure 10 can be formed, as illustrated in FIGS. 4A to 4N, by means of a method comprising the following steps:

fourniture d'une première, d'une deuxième et d'une troisième couche semiconductrice 310, 320, 330 de respectivement de matériaux respectifs destinés à former respectivement la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311, la deuxième zone semiconductrice 321 et la troisième zone semiconductrice 331, lesdites première, deuxième et troisième couches semiconductrices 310, 320, 330 se succédant en contact deux à deux et étant fournies sur un premier support 300 adapté pour leur formation, comme illustré sur la figure 4A, collage des première, deuxième et troisième couches semiconductrices 310, 320, 330/ premier support 300 sur un deuxième support 200 les premier et deuxième supports 300, 200 entourant les première, deuxième et troisième couches semiconductrices 310, 320, 330, comme illustré sur la figure 4B, suppression du premier support 300, comme illustré sur la figure 4C, formation d'un premier masque de gravure 220 en contact de la première couche semiconductrice 310, ledit masque de gravure 220 recouvrant la partie de la première couche semiconductrice 310 destinée à former la première portion et étant préférentiellement réalisé dans l'un parmi le dioxyde de silicium SiO2 et un nitrure de silicium SiNx, comme illustré sur la figure 4D, gravure de la première et la deuxième couche semiconductrice 310,providing a first, a second and a third semiconductor layer 310, 320, 330 of respective materials respectively intended to form respectively the first portion 312 of the first semiconductor zone 311, the second semiconductor zone 321 and the third semiconductor zone 331, said first, second and third semiconductor layers 310, 320, 330 succeeding each other in pairs and being supplied on a first support 300 adapted for their formation, as illustrated in FIG. 4A, bonding of the first, second and third semiconductor layers 310, 320, 330 / first support 300 on a second support 200 the first and second supports 300, 200 surrounding the first, second and third semiconductor layers 310, 320, 330, as illustrated in FIG. 4B, deletion of the first support 300, as illustrated in FIG. 4C, formation of a first etching mask 220 in contact with the first semiconductor layer 310, said etching mask 220 covering the part of the first semiconductor layer 310 intended to form the first portion and being preferably produced in one of the silicon dioxide SiO 2 and a silicon nitride SiN x , as illustrated in FIG. 4D, etching of the first and second semiconductor layers 310,

320, les parties de la première et de la deuxième couche semiconductrice 310, 320 destinées à former la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 et la deuxième zone semiconductrice 321 étant protégées par le premier masque de gravure 220, la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 et la deuxième zone semiconductrice 321 étant ainsi formées avec la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 en contact avec la deuxième zone semiconductrice320, the parts of the first and second semiconductor layer 310, 320 intended to form the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 and the second semiconductor zone 321 being protected by the first etching mask 220, the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 and the second semiconductor zone 321 thus being formed with the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 in contact with the second semiconductor zone

321, comme illustré sur la figure 4E, formation d'un deuxième masque de gravure 230 recouvrant la partie de la troisième couche semiconductrice 330 destinée à former la deuxième portion321, as illustrated in FIG. 4E, formation of a second etching mask 230 covering the part of the third semiconductor layer 330 intended to form the second portion

333 de la deuxième zone semiconductrice 331 et recouvrant partiellement ou totalement le masque de gravure 220, gravure localisée de la troisième couche semiconductrice 330 afin de former la troisième zone semiconductrice 331, et la première portion 312, 332 de la première et de la troisième zone semiconductrice 311, 331, la deuxième zone semiconductrice 321 étant protégées par le premier masque de gravure 220 tandis que la deuxième portion 333 de la troisième zone semiconductrice 331 est protégée par le deuxième masque de gravure 230, la troisième zone semiconductrice 331 étant ainsi formée, celle-ci comprenant une première portion 332 en contact avec la deuxième zone semiconductrice 321 et une deuxième portion 333 s'étendant à partir de la première portion 332 de la troisième zone semiconductrice 331 selon une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice 321, comme illustré sur la figure 4F, suppression du deuxième masque 230, comme illustré sur la figure 4G, dépôt d'au moins un premier matériau diélectrique 351 enfermant la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311, la deuxième zone semiconductrice 321 et la troisième zone semiconductrice 331 et le premier masque de gravure 220 comme illustré sur la figure 4H, la couche déposée du premier matériau diélectrique 351 formant une couche intermédiaire, étape de planarisation du premier matériau diélectrique 351 afin de faire affleurer le premier masque 220, comme illustré sur la figure 41, retrait sélectif du premier masque de gravure 220 afin de libérer une face de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 qui est opposée de la deuxième zone semiconductrice 321, comme illustré sur la figure 4J reprise d'épitaxie d'une couche de matériau 315 d'un matériau destiné à former la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 en contact de la première portion 312 de première zone semiconductrice 311 et de la couche du premier matériau diélectrique 351, comme illustré sur la figure 4K, l'étape de reprise d'épitaxie pouvant être réalisée avec les caractéristiques suivantes :333 of the second semiconductor zone 331 and partially or totally covering the etching mask 220, localized etching of the third semiconductor layer 330 in order to form the third semiconductor zone 331, and the first portion 312, 332 of the first and of the third zone semiconductor 311, 331, the second semiconductor zone 321 being protected by the first etching mask 220 while the second portion 333 of the third semiconductor zone 331 is protected by the second etching mask 230, the third semiconductor zone 331 being thus formed, this comprising a first portion 332 in contact with the second semiconductor region 321 and a second portion 333 extending from the first portion 332 of the third semiconductor region 331 in a direction opposite to the second semiconductor region 321, as illustrated in FIG. 4F, deletion of the second mask 230, as illustrated above FIG. 4G, deposition of at least a first dielectric material 351 enclosing the first portion 312 of the first semiconductor zone 311, the second semiconductor zone 321 and the third semiconductor zone 331 and the first etching mask 220 as illustrated in the figure 4H, the deposited layer of the first dielectric material 351 forming an intermediate layer, planarization step of the first dielectric material 351 in order to make the first mask 220 flush, as illustrated in FIG. 41, selective removal of the first etching mask 220 in order to release a face of the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 which is opposite from the second semiconductor zone 321, as illustrated in FIG. 4J taken up by epitaxy of a layer of material 315 of a material intended to form the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 in contact with the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 and of the layer of the first dielectric material 351, as illustrated in FIG. 4K, the step of resuming epitaxy can be carried out with the following characteristics:

o le matériau 315 destiné à former la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 est préférentiellement identique au matériau de la première portion de la première zone semiconductrice 312, o la croissance du matériau 315 destiné à former la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 se fait préférentiellement par épitaxie par jet moléculaire plus connue sous son sigle anglais MBE pour Molecular Beam epixtaxy, par exemple à une température de 500°C, o la croissance du matériau 315 a lieu verticalement à partir de la surface libre de première portion 312 de première zone semiconductrice 311 avec une bonne qualité cristalline; elle a également lieu latéralement de part et d'autre de la première portion 312 de la première zone semiconductrice, à partir de la surface libre du premier matériau diélectrique 351, sous la former de grains de matériau 315. La qualité cristalline du matériau 315 épitaxié au niveau de 351 est, en partant de la surface 351, moins bonne qu'en partant de la surface 312, mais elle recouvre une bonne qualité cristalline quand les 2 zones épitaxiées (zone crue au départ de 312 et zone crue au départ de 351) se rejoignent ;o the material 315 intended to form the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 is preferably identical to the material of the first portion of the first semiconductor zone 312, o the growth of the material 315 intended to form the second portion 313 of the first zone semiconductor 311 is preferably done by molecular beam epitaxy better known by its acronym MBE for Molecular Beam epixtaxy, for example at a temperature of 500 ° C., where the growth of material 315 takes place vertically from the free surface of the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 with good crystalline quality; it also takes place laterally on either side of the first portion 312 of the first semiconductor zone, from the free surface of the first dielectric material 351, in the form of grains of material 315. The crystalline quality of the epitaxial material 315 at the level of 351 is, starting from the surface 351, less good than starting from the surface 312, but it covers a good crystalline quality when the 2 epitaxial zones (raw zone at the start of 312 and raw zone at the start of 351 ) join ;

gravure partielle, après une étape optionnelle de planarisation, de la couche de matériau 315 afin de former la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 en contact de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311, la deuxième portion 313 s'étendant à partir de la première zone semiconductrice 311 dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice 321, comme illustré sur la figure 4L, dépôt et planarisation d'un matériau diélectrique , identique ou différent du premier matériau diélectrique encapsulant la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311, ceci de manière à former une couche diélectrique 350 comportant au moins le premier matériau diélectrique 351, ladite couche diélectrique 350 logeant ainsi les première, deuxième et troisièmes zones semiconductrices 311, 321, 331 qui se succèdent en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique 350, formation d'un premier et d'un deuxième contact électrique 510, 530 en contact avec la deuxième portion 313, 333 de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice 311, 331.partial etching, after an optional planarization step, of the layer of material 315 in order to form the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 in contact with the first portion 312 of the first semiconductor zone 311, the second portion 313 extending from the first semiconductor zone 311 in a direction opposite to the second semiconductor zone 321, as illustrated in FIG. 4L, deposition and planarization of a dielectric material, identical or different from the first dielectric material encapsulating the second portion 313 of the first semiconductor zone 311, this so as to form a dielectric layer 350 comprising at least the first dielectric material 351, said dielectric layer 350 thus housing the first, second and third semiconductor zones 311, 321, 331 which succeed one another in pairs contact the along the thickness of said dielectric layer 350, forming a first and second electrical contact 510, 530 in contact with the second portion 313, 333 of the first and third semiconductor zones 311, 331 respectively.

Bien entendu, l'homme du métier, à partir de l'enseignement de ce document, est à même de modifier ce procédé de fabrication, et les autres décrits dans ce document afin de répondre au mieux à ses besoins. On notera en particulier, qu'il est à même d'adapter l'étape de formation des premier et deuxième contacts électriques afin d'utiliser des techniques de fabrication classiques de la microélectronique et de l'optoélectronique.Of course, the skilled person, from the teaching of this document, is able to modify this manufacturing process, and the others described in this document in order to best meet his needs. It will be noted in particular that it is able to adapt the step of forming the first and second electrical contacts in order to use conventional manufacturing techniques for microelectronics and optoelectronics.

Concernant l'étape de reprise d'épitaxie de la couche de matériau 315, cette reprise d'épitaxie peut être réalisée selon une méthode similaire celle décrite par les travaux de S. Chen et ses co-autheur en 2016 dans la revue scientifique « nature photonique » volume 10 pages 307-311.Concerning the step of resumption of epitaxy of the layer of material 315, this resumption of epitaxy can be carried out according to a method similar to that described by the work of S. Chen and his co-authors in 2016 in the scientific journal "nature photonics »volume 10 pages 307-311.

On peut noter qu'en variante non illustrée de ce premier mode de réalisation, il est également possible de former la couche de matériau 315 d'un matériau destiné à former la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 par un collage moléculaire de la dite couche de matériau 315.It can be noted that in a variant not illustrated of this first embodiment, it is also possible to form the layer of material 315 of a material intended to form the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 by molecular bonding of the said layer of material 315.

Un procédé selon cette variante se distingue du procédé de fabrication selon le premier mode de réalisation en ce que lors de l'étape de planarisation du premier matériau diélectrique 351 en ce que :A method according to this variant differs from the manufacturing method according to the first embodiment in that during the planarization step of the first dielectric material 351 in that:

l'étape de planarisation du premier matériau diélectrique 351 est réalisée afin de faire affleurer la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311, il n'y a pas d'étape de gravure sélective du premier masque de gravure 220, le masque ayant été préalablement été supprimé lors de l'étape de planarisation, il est réalisé, à la place de l'étape d'épitaxie d'une couche de matériau 315, une étape de collage moléculaire de la couche de matériau 315 en contact avec le premier matériau diélectrique 351 et la première portion 312.the planarization step of the first dielectric material 351 is carried out in order to make the first portion 312 of the first semiconductor zone flush, there is no step of selective etching of the first etching mask 220, the mask having been previously deleted during the planarization step, there is performed, in place of the epitaxy step of a layer of material 315, a step of molecular bonding of the layer of material 315 in contact with the first material dielectric 351 and the first portion 312.

Les figures 5A à 5F illustrent les principales étapes d'un procédé de fabrication d'une structure à gain 10 selon un deuxième mode de réalisation. Une structure à gain 10 selon ce deuxième mode de réalisation se différencie d'une structure à gain 10 selon le premier mode de réalisation de par la configuration de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 331, comme illustré sur la figure 5F.FIGS. 5A to 5F illustrate the main steps of a method for manufacturing a gain structure 10 according to a second embodiment. A gain structure 10 according to this second embodiment differs from a gain structure 10 according to the first embodiment by the configuration of the second portion 313 of the first semiconductor zone 331, as illustrated in FIG. 5F.

En effet, comme le montre la figure 5F, dans ce deuxième mode de réalisation, la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 est en contact avec la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 à la fois sur une face de cette dernière et sur une partie de sa hauteur. Une telle configuration, obtenue par une croissance de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 à partir de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311.Indeed, as shown in FIG. 5F, in this second embodiment, the second portion 313 of the first semiconductor area 311 is in contact with the first portion 312 of the first semiconductor area 311 both on one side of the latter and over part of its height. Such a configuration, obtained by growth of the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 from the first portion 312 of the first semiconductor zone 311.

Le procédé de fabrication d'une structure à gain 10 selon ce deuxième mode de réalisation se différencie du procédé de fabrication d'une structure à gain 10 selon le premier mode de réalisation en ce qu'il est prévu après l'étape de planarisation du premier matériau diélectrique 351 illustré sur la figure 5A, les étapes suivantes : formation d'un troisième masque de gravure 230 recouvrant partiellement le premier masque de gravure 220 du coté de 331, le premier matériau diélectrique 351, les parties du premier matériau diélectrique 351 en regard de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 étant libres du troisième masque de gravure 230, comme illustré par la figure 5B, gravure partielle du premier matériau diélectrique 351 afin de libérer une partie de la hauteur de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 qui est destinée à être en contact de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311, comme illustré sur la figure 5C, suppression du troisième masque de gravure 230, comme illustré sur la figure 5D, suppression du premier masque de gravure 220 afin de libérer une face de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 qui est opposée à la deuxième zone semiconductrice 321, comme illustré sur la figure 5E, croissance par épitaxie, préférentiellement par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (plus connue sous le sigle anglais MOVPE), de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 à partir de la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311, ladite croissance ayant lieu à partir des parties libérées de la première portion 312 de la première zone semiconductrice, elle s'étend dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice 321, comme illustré sur la figure 5F, dépôt et planarisation d'un matériau diélectrique, identique ou différent du premier matériau diélectrique 351 enfermant au moins la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 ceci de manière à former une couche diélectrique 350 comportant au moins le premier matériau diélectrique 351, ladite couche diélectrique 350 logeant ainsi les première, deuxième et troisièmes zones semiconductrices 311, 321, 331 qui se succèdent en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique 350, formation d'un premier et d'un deuxième contact électrique 510, 530 en contact avec la deuxième portion 313, 333 de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice 311, 331 de manière identique à l'étape du procédé selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 4M.The method of manufacturing a gain structure 10 according to this second embodiment differs from the method of manufacturing a gain structure 10 according to the first embodiment in that it is provided after the planarization step of the first dielectric material 351 illustrated in FIG. 5A, the following steps: forming a third etching mask 230 partially covering the first etching mask 220 on the side of 331, the first dielectric material 351, the parts of the first dielectric material 351 in view of the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 being free of the third etching mask 230, as illustrated in FIG. 5B, partial etching of the first dielectric material 351 in order to release part of the height of the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 which is intended to be in contact with the second portion 313 of the first semiconductor zone 311, as illustrated in FIG. 5C, removal of the third etching mask 230, as illustrated in FIG. 5D, removal of the first etching mask 220 in order to release one face of the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 which is opposite to the second semiconductor zone 321, as illustrated in FIG. 5E, growth by epitaxy, preferably by vapor phase epitaxy with organometallics (better known by the acronym MOVPE), of the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 from the first portion 312 of the first semiconductor zone 311, said growth taking place from the released parts of the first portion 312 of the first semiconductor zone, it extends in a direction opposite to the second semiconductor zone 321, as illustrated in the FIG. 5F, deposition and planarization of a dielectric material, identical or different from the first dielectric material sheet 351 enclosing at least the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 this so as to form a dielectric layer 350 comprising at least the first dielectric material 351, said dielectric layer 350 thus housing the first, second and third semiconductor zones 311, 321 , 331 which succeed one another in pairs contact along the thickness of said dielectric layer 350, formation of first and second electrical contacts 510, 530 in contact with the second portion 313, 333 of the first respectively and the third semiconductor zone 311, 331 in an identical manner to the step of the method according to the first embodiment illustrated in FIG. 4M.

Les figures 6A à 6E illustrent les principales étapes d'un procédé de fabrication d'une structure à gain 10 selon un troisième mode de réalisation. Une structure à gain 10 selon ce troisième mode de réalisation se différencie d'une structure à gain 10 selon le premier mode de réalisation de par la configuration de la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 331, comme illustré sur la figure 6G, cette dernière reposant en partie sur une couche tampon 240 adaptée pour la formation de ladite deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311.FIGS. 6A to 6E illustrate the main steps of a method for manufacturing a gain structure 10 according to a third embodiment. A gain structure 10 according to this third embodiment differs from a gain structure 10 according to the first embodiment by the configuration of the second portion 313 of the first semiconductor zone 331, as illustrated in FIG. 6G, this the latter resting partly on a buffer layer 240 adapted for the formation of said second portion 313 of the first semiconductor zone 311.

Dans le cadre de l'application pratique où la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 est réalisée en arséniure de gallium GaAs, la couche tampon peut être réalisée en silicium Si amorphe ou polycristallin ou encore en germanium Ge.As part of the practical application where the second portion 313 of the first semiconductor zone 311 is made of gallium arsenide GaAs, the buffer layer can be made of amorphous or polycrystalline silicon Si or even germanium Ge.

Le procédé de fabrication d'une structure à gain 10 selon ce troisième mode de réalisation se différencie du procédé de fabrication d'une structure à gain 10 selon le premier mode de réalisation en ce qu'il est prévu après l'étape de planarisation du premier matériau diélectrique 351 illustré sur la figure 6A, les étapes suivantes :The method of manufacturing a gain structure 10 according to this third embodiment differs from the method of manufacturing a gain structure 10 according to the first embodiment in that it is provided after the planarization step of the first dielectric material 351 illustrated in FIG. 6A, the following steps:

gravure partielle du premier matériau diélectrique 351 de manière à libérer la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 sur une partie de sa hauteur, la première portion 312 de la première zone semiconductrice 311 présentant sa face opposée à la deuxième zone semiconductrice 321 recouverte par le premier masque de gravure 220, comme illustré par la figure 6B, dépôt sélectif d'une couche tampon 240 en contact du premier matériau diélectrique 351 et du premier masque de gravure 220, ladite couche tampon 240 formant une couche intermédiaire, comme illustré sur la figure 6C, planarisation de la couche tampon 240 afin de faire affleurer le premier maque de gravure 220, comme illustré sur la figure 6D, suppression sélective du premier masque de gravure 220, comme illustré sur la figure 6E, épitaxie d'une quatrième couche semiconductrice 315 réalisée dans le matériau destiné à former la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 en contact de la couche tampon 240 et de la première portion 312, comme illustré sur la figure 6F, gravure localisée de la quatrième couche semiconductrice 315 et de la couche tampon 240 afin de laisser uniquement les parties de la quatrième couche semiconductrice 315 correspondant à la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311, comme illustré sur la figure 6G, dépôt et planarisation d'un matériau diélectrique, identique ou différent du premier matériau diélectrique enfermant la deuxième portion 313 de la première zone semiconductrice 311 , ceci de manière à former une couche diélectrique 350 comportant au moins le premier matériau diélectrique, ladite couche diélectriquepartial etching of the first dielectric material 351 so as to release the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 over part of its height, the first portion 312 of the first semiconductor zone 311 having its face opposite to the second semiconductor zone 321 covered by the first etching mask 220, as illustrated in FIG. 6B, selective deposition of a buffer layer 240 in contact with the first dielectric material 351 and the first etching mask 220, said buffer layer 240 forming an intermediate layer, as illustrated in the FIG. 6C, planarization of the buffer layer 240 in order to bring the first etching mask 220 flush, as illustrated in FIG. 6D, selective removal of the first etching mask 220, as illustrated in FIG. 6E, epitaxy of a fourth semiconductor layer 315 made of the material intended to form the second portion 313 of the first semiconductor zone this 311 in contact with the buffer layer 240 and the first portion 312, as illustrated in FIG. 6F, localized etching of the fourth semiconductor layer 315 and of the buffer layer 240 so as to leave only the parts of the corresponding fourth semiconductor layer 315 to the second portion 313 of the first semiconductor zone 311, as illustrated in FIG. 6G, deposition and planarization of a dielectric material, identical or different from the first dielectric material enclosing the second portion 313 of the first semiconductor zone 311, this so forming a dielectric layer 350 comprising at least the first dielectric material, said dielectric layer

350 logeant ainsi les première, deuxième et troisièmes zones semiconductrices 311, 321, 331 qui se succèdent en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique 350, formation d'un premier et d'un deuxième contact électrique 510, 530 en contact avec la deuxième portion 313, 333 de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice 311, 313 de manière identique à l'étape du procédé selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 4M.350 thus housing the first, second and third semiconductor zones 311, 321, 331 which succeed one another in pairs contact along the thickness of said dielectric layer 350, formation of a first and a second electrical contact 510, 530 in contact with the second portion 313, 333 of respectively the first and the third semiconductor zone 311, 313 in an identical manner to the step of the method according to the first embodiment illustrated in FIG. 4M.

Bien entendu, l'homme du métier, à partir de l'enseignement de ce document, est à même de modifier ce procédé de fabrication, et les autres décrits dans ce document afin de répondre au mieux à ses besoins. On notera en particulier, qu'il est à même d'adapter l'étape de formation des premier et deuxième contacts électriques afin d'utiliser des techniques de fabrication classiques de la microélectronique et de l'optoélectronique.Of course, the skilled person, from the teaching of this document, is able to modify this manufacturing process, and the others described in this document in order to best meet his needs. It will be noted in particular that it is able to adapt the step of forming the first and second electrical contacts in order to use conventional manufacturing techniques for microelectronics and optoelectronics.

Dans, le cadre de l'application pratique dans laquelle la première zone semiconductrice 311 est de l'arséniure de gallium GaAs, l'étape de dépôt d'une quatrième couche semiconductrice 315 peut, de la même façon que pour le procédé selon le premier et le deuxième mode de réalisation, être réalisée par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (plus connue sous le sigle MOVPE ou sous le sigle anglais MOCVD pour Metalorganic Chemical Vapor Déposition). En variante et de manière moins avantageuse, l'étape de dépôt d'une quatrième couche semiconductrice 315 peut être une épitaxie par jet moléculaire.In the context of the practical application in which the first semiconductor zone 311 is gallium arsenide GaAs, the step of depositing a fourth semiconductor layer 315 can, in the same way as for the method according to the first and the second embodiment, be carried out by organometallic vapor phase epitaxy (better known under the acronym MOVPE or under the acronym MOCVD for Metalorganic Chemical Vapor Deposition). Alternatively and less advantageously, the step of depositing a fourth semiconductor layer 315 may be a molecular beam epitaxy.

La figure 7 illustre une vue en coupe latérale d'une structure à gain selon un quatrième mode de réalisation dans lequel les deuxièmes portions 313, 333 des première et troisième zones semiconductrices 311, 331 s'étendent selon des directions opposées et ne comportent aucune partie en regard l'une de l'autre. Ainsi une structure à gain 10 selon ce quatrième mode de réalisation se distingue d'une structure selon le premier mode de réalisation uniquement en ce que la deuxième portion 313 ne présente pas de partie en regard de la deuxième portion 333 de la troisième zone semiconductriceFIG. 7 illustrates a side section view of a gain structure according to a fourth embodiment in which the second portions 313, 333 of the first and third semiconductor zones 311, 331 extend in opposite directions and do not comprise any part opposite each other. Thus a gain structure 10 according to this fourth embodiment is distinguished from a structure according to the first embodiment only in that the second portion 313 has no part opposite the second portion 333 of the third semiconductor zone

331.331.

Une structure à gain 10 selon l'invention, que celle-ci soit selon le premier, le deuxième, le troisième ou le quatrième mode de réalisation est notamment adaptée pour être assemblée à une couche guidante dans le cadre de la formation d'un dispositif photonique. Cet assemblage entre la couche guidante et la structure à gain peut être réaliséA gain structure 10 according to the invention, whether this is according to the first, second, third or fourth embodiment, is in particular adapted to be assembled with a guiding layer in the context of the formation of a device photonics. This assembly between the guiding layer and the gain structure can be carried out

- en couplage bout-à-bout de la couche guidante et de la structure à gain 10 longitudinalement, la couche guidante pouvant être en matériau diélectrique ou en matériau lll-V,- in end-to-end coupling of the guide layer and the gain structure 10 longitudinally, the guide layer being able to be of dielectric material or of III-V material,

- en couplage 'adiabatique', la couche guidante étant sous-jacente à la structure à gain 10.- in 'adiabatic' coupling, the guiding layer being underlying the gain structure 10.

Ainsi, avec un tel assemblage, la structure à gain permet la formation d'un dispositif photonique 1, tel que ceux décrits ci-dessus en lien avec les figures 8A, 8B et 9, ledit dispositif comprenant au moins l'un parmi :Thus, with such an assembly, the gain structure allows the formation of a photonic device 1, such as those described above in connection with FIGS. 8A, 8B and 9, said device comprising at least one of:

- un laser 15 formé par ladite structure à gain 10 en association avec une structure de contre réaction 213,a laser 15 formed by said gain structure 10 in association with a feedback structure 213,

- un amplificateur optique formé par ladite structure à gain 10.- an optical amplifier formed by said gain structure 10.

Les figures 8A et 8B illustrent un exemple d'un dispositif hybride IIIV/Silicium, dans lequel la couche guidante 210 est formée sur un substrat 200. Selon cet exemple, la structure active 10 et la couche guidante 210 sont assemblées lors de l'étape de collage des première, deuxième et troisième couches semiconductrices 310, 320, 330/ premier support 300 sur le deuxième support 200, le deuxième support 200 comprenant la couche guidante 210.FIGS. 8A and 8B illustrate an example of a hybrid IIIV / Silicon device, in which the guide layer 210 is formed on a substrate 200. According to this example, the active structure 10 and the guide layer 210 are assembled during step for bonding the first, second and third semiconductor layers 310, 320, 330 / first support 300 to the second support 200, the second support 200 comprising the guiding layer 210.

Les figures 8A et 8B illustrent un exemple d'un tel dispositif photonique 1 dans lesquels l'assemblage entre la structure à gain 10 et la couche guidante 210 est obtenu au moyen d'une couche diélectrique d'interface 205, telle qu'une couche de dioxyde de silicium SiO2. Bien entendu, il est également envisageable, selon une possibilité non illustrée, que cet assemblage soit obtenu sans l'utilisation d'une telle couche diélectrique d'interface 205, la structure à gain 10 étant alors assemblée directement en contact de la couche guidante 210.FIGS. 8A and 8B illustrate an example of such a photonic device 1 in which the assembly between the gain structure 10 and the guiding layer 210 is obtained by means of a dielectric interface layer 205, such as a layer of silicon dioxide SiO 2 . Of course, it is also conceivable, according to a possibility not illustrated, that this assembly is obtained without the use of such a dielectric interface layer 205, the gain structure 10 then being assembled directly in contact with the guiding layer 210 .

La figure 8A représente une vue en coupe longitudinale du dispositif photonique 1 tandis que la figure 8B est une vue en coupe latérale au niveau de la deuxième zone semiconductrice selon l'axe YY de la figure 8A.FIG. 8A represents a view in longitudinal section of the photonic device 1 while FIG. 8B is a view in lateral section at the level of the second semiconductor zone along the axis YY of FIG. 8A.

Un tel dispositif photonique 1 comporte, outre la structure à gain 10 selon l'invention:Such a photonic device 1 comprises, in addition to the gain structure 10 according to the invention:

un guide d'onde 211 au moins une zone de transition optique 212A, 212B entre le guide d'onde 211 et la structure à gain 10, une structure de contre réaction 213 distribuer sous au moins une partie de la structure à gain 10 pour former une cavité oscillante et ainsi former un laser hybride 15 connecté optiquement au guide d'onde 211 par les zones de transition optique 212A, 212B.a waveguide 211 at least one optical transition zone 212A, 212B between the waveguide 211 and the gain structure 10, a feedback structure 213 distribute under at least part of the gain structure 10 to form an oscillating cavity and thus form a hybrid laser 15 optically connected to the waveguide 211 by the optical transition zones 212A, 212B.

Ainsi, comme illustré sur la figure 8A, la couche guidante 210, comporte un guide d'onde 211 qui est formé d'une cinquième et sixième couche semiconductrice 211A, 211B préférentiellement toutes deux réalisées en silicium Si. Le guide d'onde 211 présente ainsi, avec l'épaisseur cumulée de la cinquième et sixième couche semiconductrice 211A, 211B, une épaisseur adaptée pour le guidage du rayonnement électromagnétique émis par le laser hybride 15. Le laser hybride 15 montré sur la figure 8A est un laser à rétroaction répartie distribué, également connu sous le sigle DBF, dont la structure de contre réaction optique 213 est formée dans la couche guidante sous la structure à gain 10.Thus, as illustrated in FIG. 8A, the guiding layer 210 comprises a waveguide 211 which is formed of a fifth and sixth semiconductor layer 211A, 211B preferably both made of silicon Si. The waveguide 211 has thus, with the cumulative thickness of the fifth and sixth semiconductor layer 211A, 211B, a thickness suitable for guiding the electromagnetic radiation emitted by the hybrid laser 15. The hybrid laser 15 shown in FIG. 8A is a distributed feedback laser , also known by the acronym DBF, whose optical feedback structure 213 is formed in the guiding layer under the gain structure 10.

Comme le montrent les figures 8A et 8B, la sixième couche semiconductrice 211B est partiellement présente sous la structure à gain 10, longitudinalement en entrée et en sortie de la structure active 10, au niveau des transitions 212A, 212B entre les guides d'onde 211 en Silicium et le guide d'onde hybride formée par l'ensemble 'structure à gain 10 / portion de couche guidante 210.As shown in FIGS. 8A and 8B, the sixth semiconductor layer 211B is partially present under the gain structure 10, longitudinally at the input and at the output of the active structure 10, at the transitions 212A, 212B between the waveguides 211 made of Silicon and the hybrid waveguide formed by the assembly 'gain structure 10 / portion of guide layer 210.

En effet l'épaisseur de la sixième couche semiconductrice 211B est réduite graduellement et présente au niveau de la première et la deuxième zone de transition 212A, 212B une forme adaptée pour permettre une transition adiabatique entre le guide d'onde 211 et le guide d'onde hybride formé par la structure à gain 10 et la portion de couche guidante 210 se trouvant sous la structure à gain 10 . Ainsi, chacune des extrémités de la sixième couche semiconductice 211B forme une zone de transition 212A, 212B.Indeed, the thickness of the sixth semiconductor layer 211B is gradually reduced and has, at the level of the first and second transition zones 212A, 212B, a shape adapted to allow an adiabatic transition between the waveguide 211 and the guide. hybrid wave formed by the gain structure 10 and the portion of guiding layer 210 located under the gain structure 10. Thus, each of the ends of the sixth semiconductor layer 211B forms a transition zone 212A, 212B.

La sixième couche semiconductrice comporte, comme illustré sur la figure 8A, un réseau de Bragg distribué sous la structure à gain 10 et sous la deuxième zone semiconductrice 321, le réseau de Bragg étant du type à « corrugations verticales » totalement gravées dans la cinquième couche semiconductrice 211A en tant que structure de contre réaction 213.The sixth semiconductor layer comprises, as illustrated in FIG. 8A, a Bragg grating distributed under the gain structure 10 and under the second semiconductor zone 321, the Bragg grating being of the “vertical corrugation” type totally etched in the fifth layer semiconductor 211A as a feedback structure 213.

Bien entendu, cet exemple de dispositif photonique 1 est décrit à titre d'exemple de dispositif photonique pouvant comporter une structure à gain 10 selon l'invention et n'est nullement limitatif. L'homme du métier est ainsi parfaitement capable, à partir de la présente divulgation, d'intégrer une structure à gain selon l'invention, telles que celle selon les premier au quatrième modes de réalisation, à un dispositif photonique connu de l'art antérieur ou adapté à partir de ceux connu de l'art antérieur pour former un laser.Of course, this example of a photonic device 1 is described by way of example of a photonic device which may include a gain structure 10 according to the invention and is in no way limiting. The skilled person is thus perfectly capable, from the present disclosure, of integrating a gain structure according to the invention, such as that according to the first to the fourth embodiments, into a photonic device known in the art prior or adapted from those known in the prior art to form a laser.

De la même façon, il est parfaitement envisageable sans que l'on sorte du cadre de l'invention que :Similarly, it is perfectly conceivable without departing from the scope of the invention that:

la structure de contre réaction soit fournie par un réseau de Bragg distribué sélectionné dans le groupe comportant les réseaux de Bragg distribués à corrugations latérales totalement gravées dans l'épaisseur de la cinquième couche semiconductrice 211A, les réseaux de Bragg distribués à corrugations verticales partiellement gravées dans l'épaisseur de la cinquième couche semiconductrice 211B et les réseaux de Bragg distribués à corrugations verticales totalement gravées dans l'épaisseur de la sixième couche semiconductrice 211B, ou au moins l'un parmi la cinquième et la sixième couche semiconductrice 211A, 211B comporte au niveau de des zones de transition 212A, 212B, un premier et un deuxième miroir de manière à former une cavité oscillante comportant la deuxième zone semiconductrice 321, le premier et deuxième miroir formant la structure de contre réaction.the feedback structure is provided by a distributed Bragg grating selected from the group comprising the distributed Bragg grids with lateral corrugations totally etched in the thickness of the fifth semiconductor layer 211A, the Bragg grids distributed with vertical corrugations partially etched in the thickness of the fifth semiconductor layer 211B and the Bragg gratings distributed with vertical corrugations totally etched in the thickness of the sixth semiconductor layer 211B, or at least one of the fifth and sixth semiconductor layers 211A, 211B comprises level of transition zones 212A, 212B, a first and a second mirror so as to form an oscillating cavity comprising the second semiconductor zone 321, the first and second mirror forming the feedback structure.

On peut également noter qu'il est parfaitement envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que chacune des zones de transition peut être formée au moins en partie dans l'une parmi la couche diélectrique 350, la couche guidante 210 et l'éventuelle couche diélectrique d'interface 205.It may also be noted that it is perfectly conceivable, without departing from the scope of the invention, that each of the transition zones can be formed at least in part in one of the dielectric layer 350, the guiding layer 210 and the possible interface dielectric layer 205.

De la même façon, la structure de contre réaction optique, qu'elle soit fournie par un réseau de Bragg distribué sous la deuxième zone semiconductrice 321, ou par un premier et un deuxième miroir, peut également être formée au moins en partie dans l'une parmi la couche diélectrique 350, la couche guidante 210 et l'éventuelle couche diélectrique d'interface 205.Likewise, the optical feedback structure, whether provided by a Bragg grating distributed under the second semiconductor region 321, or by first and second mirrors, can also be formed at least in part in the one of the dielectric layer 350, the guiding layer 210 and the optional interface dielectric layer 205.

Bien entendu, cet exemple de dispositif photonique 1 est décrit à titre d'exemple de dispositif photonique pouvant comporter une structure à gain 10 selon l'invention et n'est nullement limitatif. L'homme du métier est ainsi parfaitement capable, à partir de la présente divulgation, d'intégrer une structure à gain selon l'invention, telles que celles selon les premier au quatrième modes de réalisation, à un dispositif photonique connu de l'art antérieur ou adapté à partir de ceux connu de l'art antérieur pour former un laser.Of course, this example of a photonic device 1 is described by way of example of a photonic device which may include a gain structure 10 according to the invention and is in no way limiting. A person skilled in the art is thus perfectly capable, from the present disclosure, of integrating a gain structure according to the invention, such as those according to the first to the fourth embodiments, into a photonic device known in the art prior or adapted from those known in the prior art to form a laser.

Ainsi, en particulier, l'homme du métier est à même de combiner une structure à gain 10 selon l'invention avec un dispositif photonique tel que décrit par T. Kakitsuka et ses coauteurs dans leurs travaux publiés en 2016 dans la revue scientifique « NTT technical review » volume 14 numéro 1 pages 1 à 7. Un tel couplage, déjà décrit en lien avec la figure 2C, pourra ainsi se faire au moyen d'un couplage bout-à-bout d'une extrémité de la structure à gain 10 avec un guide d'onde formé en bout-à-bout avec la structure à gain 10, la zone de contact entre l'extrémité de la structure à gain 10 et l'extrémité du guide d'onde formant alors la zone de transition. Selon cette possibilité le guide d'onde peut présenter un indice de réfraction plus fort que l'indice de la couche diélectrique 350, le guide d'onde 211 étant par exemple réalisé dans un oxyde de silicium SiOx, un nitrure de silicium SiNx, ou un oxyde de nitrure de silicium SiOyNx, ou autre matériau diélectrique. Le guide d'onde peut également être réalisé dans un semiconducteur lll-V.Thus, in particular, a person skilled in the art is able to combine a gain structure 10 according to the invention with a photonic device as described by T. Kakitsuka and his co-authors in their work published in 2016 in the scientific journal "NTT technical review »volume 14 number 1 pages 1 to 7. Such a coupling, already described in connection with FIG. 2C, could thus be done by means of an end-to-end coupling of one end of the gain structure 10 with a waveguide formed end-to-end with the gain structure 10, the contact zone between the end of the gain structure 10 and the end of the waveguide then forming the transition zone. According to this possibility, the waveguide can have a higher refractive index than the index of the dielectric layer 350, the waveguide 211 being for example made of a silicon oxide SiO x , a silicon nitride SiN x , or a silicon nitride oxide SiOyNx, or other dielectric material. The waveguide can also be produced in an III-V semiconductor.

Ces derniers exemples sont bien entendu donnés à titre illustratif des possibilités de l'invention et ne sont nullement limitatifs, la structure à gain selon l'invention pouvant étant compatible, en effet, avec toute structure de contre réaction connue de l'homme du métier dans le domaine des dispositifs photoniques et avec l'ensemble des configurations de dispositif photoniques compatible avec une structure à gain du type vertical.These latter examples are of course given by way of illustration of the possibilities of the invention and are in no way limiting, the gain structure according to the invention possibly being compatible, in fact, with any feedback structure known to those skilled in the art. in the field of photonic devices and with all the configurations of photonic devices compatible with a gain structure of the vertical type.

Il est également à noter qu'une structure à gain 10 selon l'invention, que celle-ci soit selon le premier, le deuxième ou le troisième, quatrième mode de réalisation est également adaptée pour être assemblée à une couche guidante 210 d'un dispositif photonique afin de former un amplificateur optique dudit dispositif photonique.It should also be noted that a gain structure 10 according to the invention, whether this is according to the first, second or third, fourth embodiment, is also adapted to be assembled with a guiding layer 210 of a photonic device for forming an optical amplifier of said photonic device.

La figure 9 illustre ainsi un exemple d'un dispositif photonique 1 selon une telle possibilité. Un tel dispositif photonique se distingue d'un dispositif photonique 1 tel que ceux illustrés sur les figures 8A et 8B en ce qu'il ne comporte pas de structure de contre réaction. Ainsi, sans une telle structure de contre réaction, la structure à gain est apte à fournir, une amplification optique sur une large gamme de longueur d'onde.FIG. 9 thus illustrates an example of a photonic device 1 according to such a possibility. Such a photonic device differs from a photonic device 1 such as those illustrated in FIGS. 8A and 8B in that it does not have a feedback structure. Thus, without such a feedback structure, the gain structure is capable of providing optical amplification over a wide range of wavelengths.

De par les similarités, l'ensemble des remarques et autres enseignements du présent document concernant les dispositifs photoniques comprenant une structure à gain formant un laser avec une structure de contre réaction s'applique à l'identique aux dispositifs photoniques comprenant une structure à gain formant un amplificateur optique, à l'exception, bien entendu, des enseignements concernant les structures de contre réaction.Due to the similarities, all of the remarks and other lessons from this document concerning photonic devices comprising a gain structure forming a laser with a feedback structure apply identically to photonic devices comprising a gain structure forming an optical amplifier, with the exception, of course, of lessons concerning feedback structures.

Claims (15)

1. Structure à gain (10) destinée à la formation d'un dispositif photonique (1) comprenant au moins l'un parmi un laser (15) et un amplificateur optique (16), la structure à gain (10) comprenant :1. Gain structure (10) intended for the formation of a photonic device (1) comprising at least one of a laser (15) and an optical amplifier (16), the gain structure (10) comprising: une couche diélectrique (350) comprenant au moins un matériau diélectrique, une première, une deuxième et une troisième zone semiconductrice (311, 321, 331) logées dans la couche diélectrique (350) et se succédant en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique (350), dans laquelle la première et la troisième zone semiconductrice (311, 331) sont respectivement d'un premier et d'un deuxième type de conductivité opposés l'un à l'autre et dans laquelle la deuxième zone semiconductrice (321) forme un milieu à gain apte à émettre de la lumière, la structure à gain (10) étant caractérisée en ce que la première et la troisième zone semiconductrice (311, 331) comportent chacune une première portion (312, 332) en contact avec la deuxième zone semiconductrice (321) et une deuxième portion (313, 333) s'étendant à partir de la première portion (312, 332) le long de couche diélectrique (350) dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice (321), la structure à gain (10) comportant en outre un premier et un deuxième contact électrique (510, 530) en contact avec la deuxième portion (313, 333) de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice (311, 331) à une partie d'extrémité de ladite portion (311, 331) qui est opposée de la deuxième zone semiconductrice (321).a dielectric layer (350) comprising at least one dielectric material, a first, a second and a third semiconductor zone (311, 321, 331) housed in the dielectric layer (350) and succeeding each other in pairs contact along the thickness of said dielectric layer (350), in which the first and third semiconductor zones (311, 331) are respectively of a first and a second type of conductivity opposite to each other and in which the second semiconductor zone (321) forms a gain medium capable of emitting light, the gain structure (10) being characterized in that the first and third semiconductor zone (311, 331) each comprise a first portion (312, 332) in contact with the second semiconductor zone (321) and a second portion (313, 333) extending from the first portion (312, 332) along the dielectric layer (350) in a direction opposite to the secondsemiconductor zone (321), the gain structure (10) further comprising first and second electrical contacts (510, 530) in contact with the second portion (313, 333) of the first and third semiconductor zones (311, respectively) , 331) to an end part of said portion (311, 331) which is opposite from the second semiconductor zone (321). 2. Structure à gain (10) selon la revendication 1, dans laquelle l'épaisseur cumulée de la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), de la deuxième zone semiconductrice (321) et de la première portion (332) de la troisième zone semiconductrice (333) est inférieure à 1 pm, cette épaisseur cumulée étant préférentiellement inférieure à 700 nm.2. gain structure (10) according to claim 1, in which the cumulative thickness of the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), of the second semiconductor zone (321) and of the first portion (332 ) of the third semiconductor zone (333) is less than 1 μm, this cumulative thickness is preferably less than 700 nm. 3. Structure à gain (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la deuxième portion (333) de la troisième zone semiconductrice (331) s'étend dans une direction opposée à la direction selon laquelle s'étend la deuxième portion (313) de la première semconductrice (311) de manière à ce que la troisième zone semiconductrice (331) ne présente aucune partie en regard du premier contact (510).3. gain structure (10) according to claim 1 or 2, in which the second portion (333) of the third semiconductor zone (331) extends in a direction opposite to the direction in which the second portion extends ( 313) of the first semiconductor (311) so that the third semiconductor zone (331) has no part opposite the first contact (510). 4. Dispositif photonique (1) comprenant :4. Photonic device (1) comprising: au moins un guide d'onde (211), une structure à gain (10) selon l'une quelconque des revendications là 3, au moins une zone transition entre le guide d'onde (211) et la structure gain (10) pour former l'un parmi un laser (15) et un amplificateur optique (15).at least one waveguide (211), a gain structure (10) according to any one of claims 1 to 3, at least one transition zone between the waveguide (211) and the gain structure (10) for forming one of a laser (15) and an optical amplifier (15). 5. Dispositif photonique (1) selon la revendication 4, comprenant un substrat, définissant un plan de substrat, et une couche guidante (210) logeant le guide d'onde (211), dans lequel, la couche guidante (210) et la structure à gain (10) sont agencées dans un même plan parallèle au plan de substrat, le guide d'onde (211) étant couplé à la structure à gain (10) selon un couplage bout-à-bout.5. Photonic device (1) according to claim 4, comprising a substrate, defining a substrate plane, and a guide layer (210) housing the waveguide (211), in which, the guide layer (210) and the gain structure (10) are arranged in the same plane parallel to the substrate plane, the waveguide (211) being coupled to the gain structure (10) in an end-to-end coupling. 6. Dispositif photonique (1) selon la revendication 4 comportant en outre une couche guidante (210) dans laquelle est logé le guide d'onde (211), dans lequel la couche guidante (210) comprend une première et une deuxième face, la structure à gain (10) comprenant une première et une deuxième face avec la troisième zone semiconductrice en regard de la deuxième face, et dans lequel la couche guidante (210) est assemblée par sa première face à la deuxième face de la structure à gain (10).6. Photonic device (1) according to claim 4 further comprising a guide layer (210) in which is housed the waveguide (211), in which the guide layer (210) comprises a first and a second face, the gain structure (10) comprising a first and a second face with the third semiconductor zone facing the second face, and in which the guiding layer (210) is assembled by its first face to the second face of the gain structure ( 10). 7. Dispositif photonique (1) selon la revendication 6, dans lequel l'assemblage de la couche guidante (210) à la deuxième face de la structure à gain est obtenu au moyen d'une couche diélectrique d'interface (205).7. Photonic device (1) according to claim 6, in which the assembly of the guiding layer (210) to the second face of the gain structure is obtained by means of a dielectric interface layer (205). 8. Dispositif photonique (1) selon la revendication 6 à 7, dans lequel l'au moins une zone de transition est logée au moins partiellement dans l'une parmi la couche diélectrique (350), la couche guidante (210) et l'éventuelle couche diélectrique d'interface (205).8. Photonic device (1) according to claim 6 to 7, wherein the at least one transition zone is housed at least partially in one of the dielectric layer (350), the guiding layer (210) and the possible interface dielectric layer (205). 9. Dispositif photonique (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel la structure à gain (10) forme un amplificateur optique à semiconducteur.9. Photonic device (1) according to any one of claims 4 to 8, in which the gain structure (10) forms an optical semiconductor amplifier. 10. Dispositif photonique (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le dispositif photonique (1) comprend en outre une structure de contre réaction pour former une cavité oscillante comprenant au moins une partie de la deuxième zone semiconductrice (321) de manière à former un laser connecté optiquement au guide d'onde par au moins une zone de transition optique.10. Photonic device (1) according to any one of claims 4 to 8, in which the photonic device (1) further comprises a feedback structure to form an oscillating cavity comprising at least part of the second semiconductor zone ( 321) so as to form a laser optically connected to the waveguide by at least one optical transition zone. 11. Procédé de fabrication d'une structure à gain (10), ladite structure à gain (10) destinée à la formation d'un dispositif photonique (1) comprenant au moins l'un parmi un laser (15) et un amplificateur optique (16), le procédé de fabrication comportant les étapes suivantes :11. Method for manufacturing a gain structure (10), said gain structure (10) intended for the formation of a photonic device (1) comprising at least one of a laser (15) and an optical amplifier (16), the manufacturing process comprising the following steps: fourniture d'une première, d'une deuxième et d'une troisième couche semiconductrice (310, 320, 330) formées de matériaux destinés à former respectivement une première portion (312) d'une première zone semiconductrice (311), une deuxième zone semiconductrice (321) et une troisième zone semiconductrice (331), les première, deuxième et troisième couches semiconductrices (310, 320, 330) se succédant en contact deux à deux, gravure localisée de la première et la deuxième couche semiconductrice (310, 320) afin de former respectivement la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311) et la deuxième zone semiconductrice (321), la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311) étant en contact avec la deuxième zone semiconductrice (321), gravure localisée de la troisième couche semiconductrice (330) afin de former la troisième zone semiconductrice (331), la troisième zone semiconductrice (331) comprenant une première portion (332) en contact avec la deuxième zone semiconductrice (321) et une deuxième portion (333) s'étendant à partir de la première portion (332) de la troisième zone semiconductrice (331) à l'opposé de la deuxième zone semiconductrice (321), dépôt d'au moins un premier matériau diélectrique encapsulant la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), la deuxième zone semiconductrice (321) et la troisième zone semiconductrice (331), suppression partielle du premier matériau diélectrique afin de libérer au moins partiellement la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), formation d'une deuxième portion (313) de la première zone semiconductrice (311) en contact de la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), la deuxième portion (313) s'étendant à partir de la première zone semiconductrice (311) dans une direction opposée à la deuxième zone semiconductrice (321), encapsulation d'au moins la deuxième portion (313) de la première zone semiconductrice (311) et la partie de la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311) qui n'est pas logée dans le premier matériau diélectrique, ceci de manière à former une couche diélectrique (350) comportant au moins le premier matériau diélectrique, ladite couche diélectrique (350) logeant ainsi les première, deuxième et troisièmes zones semiconductrices (311, 321, 331) qui se succèdent en contact deux à deux le long de l'épaisseur de ladite couche diélectrique (350), formation d'un premier et d'un deuxième contact électrique (510, 520) en contact avec la deuxième portion (313, 333) de respectivement la première et la troisième zone semiconductrice (311, 313) sur une partie d'extrémité de ladite portion (311, 331) qui est opposée de la deuxième zone semiconductrice (321).providing a first, a second and a third semiconductor layer (310, 320, 330) formed of materials intended to respectively form a first portion (312) of a first semiconductor zone (311), a second zone semiconductor (321) and a third semiconductor zone (331), the first, second and third semiconductor layers (310, 320, 330) succeeding each other in pairs, localized etching of the first and second semiconductor layers (310, 320 ) in order to respectively form the first portion (312) of the first semiconductor zone (311) and the second semiconductor zone (321), the first portion (312) of the first semiconductor zone (311) being in contact with the second semiconductor zone (321), localized etching of the third semiconductor layer (330) in order to form the third semiconductor zone (331), the third semiconductor zone (331) comprising a first portion ( 332) in contact with the second semiconductor zone (321) and a second portion (333) extending from the first portion (332) of the third semiconductor zone (331) opposite the second semiconductor zone (321 ), deposition of at least a first dielectric material encapsulating the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), the second semiconductor zone (321) and the third semiconductor zone (331), partial removal of the first dielectric material so releasing at least partially the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), forming a second portion (313) of the first semiconductor zone (311) in contact with the first portion (312) of the first zone semiconductor (311), the second portion (313) extending from the first semiconductor zone (311) in a direction opposite to the second semiconductor zone (321), encapsulating at least the second th portion (313) of the first semiconductor zone (311) and the part of the first portion (312) of the first semiconductor zone (311) which is not housed in the first dielectric material, so as to form a layer dielectric (350) comprising at least the first dielectric material, said dielectric layer (350) thus housing the first, second and third semiconductor zones (311, 321, 331) which succeed one another in pairs contact along the thickness of said dielectric layer (350), forming a first and a second electrical contact (510, 520) in contact with the second portion (313, 333) of respectively the first and the third semiconductor zone (311, 313) on an end portion of said portion (311, 331) which is opposite from the second semiconductor zone (321). 12. Procédé de fabrication d'une structure à gain (10) selon la revendication 12, dans lequel l'étape de formation de la deuxième portion (313, 333) de la première zone semiconductrice (310) comporte les sous-étapes suivantes :12. Method for manufacturing a gain structure (10) according to claim 12, in which the step of forming the second portion (313, 333) of the first semiconductor zone (310) comprises the following substeps: dépôt d'une couche d'un premier matériau semiconducteur de la deuxième portion (313) de la première zone semiconductrice (311) en contact du premier matériau diélectrique et de la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), gravure localisée de la couche du premier matériau semiconducteur de la deuxième portion (313) afin de former la première zone semiconductrice.deposition of a layer of a first semiconductor material of the second portion (313) of the first semiconductor zone (311) in contact with the first dielectric material and of the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), etching localized with the layer of the first semiconductor material of the second portion (313) to form the first semiconductor zone. 13. Procédé de fabrication d'une structure à gain (10) selon la revendication 12, dans lequel il est prévu, entre l'étape de suppression partielle du premier matériau diélectrique et l'étape de formation d'une deuxième portion de la première zone ; les étapes suivantes :13. A method of manufacturing a gain structure (10) according to claim 12, in which it is provided, between the step of partial removal of the first dielectric material and the step of forming a second portion of the first area; the following steps: dépôt d'une couche intermédiaire (351, 240) en contact avec la couche du premier matériau diélectrique et de la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), le matériau de la couche intermédiaire étant sélectionné parmi un matériau diélectrique et un matériau semiconducteur, aménagement d'une ouverture dans la couche intermédiaire (351, 240) pour libérer au moins partiellement la première portion de la première zone semiconductrice (311), et dans lequel l'étape de formation de la deuxième portion (313) de la première zone semiconductrice (311) comporte les sous-étapes suivantes :deposition of an intermediate layer (351, 240) in contact with the layer of the first dielectric material and of the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), the material of the intermediate layer being selected from a dielectric material and a semiconductor material, arrangement of an opening in the intermediate layer (351, 240) to at least partially release the first portion of the first semiconductor zone (311), and in which the step of forming the second portion (313) of the first semiconductor zone (311) comprises the following sub-steps: dépôt d'une couche du matériau semiconducteur de la première zone semiconductrice (311) en contact de la couche intermédiaire (351, 240) et de la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), gravure localisée d'au moins la couche de matériau semiconducteur de la première zone semiconductrice (311) afin de former la deuxième portion (313) de la première zone semiconductrice (311) et donc de former la première zone semiconductrice (311).deposition of a layer of the semiconductor material of the first semiconductor zone (311) in contact with the intermediate layer (351, 240) and of the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), localized etching of at least the layer of semiconductor material of the first semiconductor zone (311) in order to form the second portion (313) of the first semiconductor zone (311) and therefore to form the first semiconductor zone (311). 14. Procédé de fabrication d'une structure à gain (10) selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, dans lequel l'étape de gravure localisée de la première et la deuxième couche semiconductrice (310, 320) comporte les sous-étapes suivantes :14. A method of manufacturing a gain structure (10) according to any one of claims 12 to 13, in which the localized etching step of the first and the second semiconductor layer (310, 320) comprises the sub- following steps : formation d'un masque dur recouvrant la partie de la première couche semiconductrice (310) destinée à former la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311), gravure des première et deuxième couches semiconductrices (310, 320), les parties de la première et la deuxième couche semiconductrice (310, 320) correspondant respectivement à la première portion (312) de la première zone semiconductrice (311) et à la deuxième zone semiconductrice (321) étant protégées par le masque dur.formation of a hard mask covering the part of the first semiconductor layer (310) intended to form the first portion (312) of the first semiconductor zone (311), etching of the first and second semiconductor layers (310, 320), the parts of the first and second semiconductor layer (310, 320) corresponding respectively to the first portion (312) of the first semiconductor zone (311) and to the second semiconductor zone (321) being protected by the hard mask. 15. Procédé de fabrication d'un dispositif photonique (1) comprenant une structure à gain (10), dans lequel la structure à gain (10) est fabriquée selon un procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, lequel dispositif comprenant en outre :15. A method of manufacturing a photonic device (1) comprising a gain structure (10), in which the gain structure (10) is manufactured according to a manufacturing method according to any one of claims 12 to 14, which device further comprising: au moins un guide d'onde (211), au moins une zone transition entre le guide d'onde (211) et la structure a gain (10).at least one waveguide (211), at least one transition zone between the waveguide (211) and the gain structure (10).
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