FR3107051A1 - Manufacturing process of aluminum gallium nitride (AlGaN) nanostructures - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de fabrication de nanostructures (BQ) d’AlGaN comprenant les étapes suivantes :- au moins une étape de croissance épitaxiale alternée (CA), ladite étape de croissance épitaxiale alternée étant réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant :une sous-étape de croissance épitaxiale (CA1) de GaN ; etune sous-étape de croissance épitaxiale (CA2) d’AlyGa1-yN réalisée après la sous-étape de croissance épitaxiale de GaN, y étant un nombre supérieur à 0 et inférieur ou égal à 1 ;ladite au moins une étape de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation de nanostructures intermédiaires (BQI) en un pseudo-alliage de AlzGa1-zN résultant de la combinaison des couches épitaxiées, z étant un nombre inférieur à y ;- une étape de recuit à une température de recuit supérieure ou égale à 820 ± 20°C ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie et conduisant à la formation de nanostructures (BQ) en AlzGa1-zN. Figure pour l’abrégé : figure 2The invention relates to a method for manufacturing AlGaN nanostructures (BQ) comprising the following steps: at least one step of alternating epitaxial growth (AC), said step of alternating epitaxial growth being carried out at a defined epitaxial temperature and comprising: an epitaxial growth substep (CA1) of GaN; andan AlyGa1-yN epitaxial growth substep (CA2) performed after the GaN epitaxial growth substep, y being a number greater than 0 and less than or equal to 1; said at least one alternating epitaxial growth step leading to the formation of intermediate nanostructures (BQI) in a pseudo-alloy of AlzGa1-zN resulting from the combination of the epitaxial layers, z being a number less than y; - an annealing step at an annealing temperature greater than or equal to 820 ± 20 ° C or greater by at least 100 ° C compared to the epitaxy temperature and leading to the formation of nanostructures (BQ) in AlzGa1-zN. Figure for the abstract: figure 2

Description

Procédé de fabrication de nanostructures de nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN)Process for manufacturing aluminum gallium nitride (AlGaN) nanostructures

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne un procédé de fabrication d’îlots tridimensionnels (3D) de nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN) de dimensions nanométriques, appelées nanostructures. Ces nanostructures présentent deux ou trois directions dont les dimensions sont inférieures à 50 nm, et sont typiquement comprises entre 0,1 et 20 nm. Elles peuvent être des boîtes quantiques qui présentent trois directions dont les dimensions sont inférieures à 50 nm, et typiquement comprises entre 0,1 et 20 nm.The present invention relates to a process for making three-dimensional (3D) islands of aluminum gallium nitride (AlGaN) of nanometric dimensions, called nanostructures. These nanostructures have two or three directions whose dimensions are less than 50 nm, and are typically between 0.1 and 20 nm. They can be quantum dots which have three directions whose dimensions are less than 50 nm, and typically between 0.1 and 20 nm.

De telles nanostructures peuvent être intégrées dans des hétérostructures de semi-conducteurs à base de nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN), utilisées dans différents composants comme les diodes électroluminescentes (LEDs) et les diodes lasers (LDs) émettant dans l’ultra-violet (UV). Les applications sont très nombreuses, allant de la purification de l’eau et de l’air (UVC: λ comprise entre 200-280 nm), la médecine, la dermatologie ou l’agriculture (UVB: λ comprise entre 280-320 nm), à la photo-polymérisation, la micro-électronique et l’émission de lumière blanche (UVA: λ comprise entre 320-400 nm).Such nanostructures can be integrated into heterostructures of semiconductors based on aluminum and gallium nitride (AlGaN), used in various components such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) emitting in the ultra -purple (UV). The applications are very numerous, ranging from water and air purification (UVC: λ between 200-280 nm), medicine, dermatology or agriculture (UVB: λ between 280-320 nm ), photo-polymerization, micro-electronics and white light emission (UVA: λ between 320-400 nm).

Etat de la techniqueState of the art

La présente invention se situe dans le domaine de la fabrication d’hétérostructures de semi-conducteurs à base de nitrure d’aluminium et de gallium (AlGaN).The present invention lies in the field of the fabrication of semiconductor heterostructures based on aluminum gallium nitride (AlGaN).

Actuellement, il est connu de réaliser des émetteurs UV (en particulier les LEDs, et dans une bien plus faible proportion les LDs) notamment à l’aide d’alliages (Al,Ga)N sous forme de puits quantiques, dont les performances restent faibles. Ainsi, si l’on considère les LED, les rendements quantiques externes (ηext) sont typiquement inférieurs à 4 % pour des longueurs d’onde inférieures à 350 nm. Ce rendement ηextest le rapport entre le nombre de photons émis par la LED et le nombre d’électrons injectés dans la LED. Ce rendement peut se déterminer à l’aide de la relation suivante:Currently, it is known to produce UV emitters (in particular LEDs, and in a much smaller proportion LDs) in particular using alloys (Al, Ga) N in the form of quantum wells, whose performance remains weak. Thus, if we consider LEDs, the external quantum efficiencies (η ext ) are typically less than 4% for wavelengths less than 350 nm. This efficiency η ext is the ratio between the number of photons emitted by the LED and the number of electrons injected into the LED. This efficiency can be determined using the following relationship:

Poptest la puissance mesurée en sortie de la LED, λ la longueur d’onde émise, h la constante de Planck, c la vitesse de la lumière, e la charge de l’électron et I le courant électrique injecté dans la LED.P opt is the power measured at the output of the LED, λ the wavelength emitted, h the constant of Planck, c the speed of light, e the charge of the electron and I the electric current injected into the LED.

Ce rendement quantique externe (ηext) se définit également comme le produit du rendement d’injection (ηinj) par le rendement quantique interne (ηint) et le rendement d’extraction (ηextract). ηinjreprésente la proportion d’électrons parcourant le dispositif qui sont effectivement injectés dans la région active de la LED (en général constituée de puits quantiques), ηintdéfinit le rapport entre le nombre de photons émis de la région active sur le nombre d’électrons injectés dans celle-ci et ηextractdéfinit le rapport entre le nombre de photons extraits de la LED sur le nombre de photons créés. Par conséquent, la chute de ηextdes LEDs UV peut être la conséquence d’une diminution de ηinj, et/ou de ηintet/ou de ηextract. Le rendement quantique interne peut également être désigné par IQE («Internal Quantum Efficiency» en anglais). Il est généralement déterminé via le rendement de photoluminescence (PL), plus aisément mesurable.This external quantum efficiency (η ext ) is also defined as the product of the injection efficiency (η inj ) by the internal quantum efficiency (η int ) and the extraction efficiency (η extract ). η inj represents the proportion of electrons traversing the device which are effectively injected into the active region of the LED (generally made up of quantum wells), η int defines the ratio between the number of photons emitted from the active region over the number d 'electrons injected into it and η extract defines the ratio between the number of photons extracted from the LED on the number of photons created. Consequently, the drop in η ext of UV LEDs may be the consequence of a decrease in η inj , and/or η int and/or η extract . The internal quantum efficiency can also be referred to as IQE (Internal Quantum Efficiency). It is generally determined via the photoluminescence yield (PL), which is more easily measured.

Or, les propriétés structurales des alliages (Al,Ga)N sont un des principaux facteurs conduisant à de faibles ηint(et par conséquent à de faibles valeurs de ηext) : la fabrication des alliages (Al,Ga)N présente des difficultés (températures de croissance très élevées (1100-1400°C), faible mobilité de surface de l’aluminium) et leur qualité cristalline est généralement très médiocre. Notamment, les densités de dislocations (DDs) traversantes (c’est à dire qui se propagent selon la direction de croissance) sont généralement comprises entre quelques 109et 1011cm-2, typiquement pour des hétérostructures AlGaN d’épaisseurs de l’ordre de 1 µm réalisées en épitaxie sur saphir par jets moléculaires (EJM) ou épitaxie sur saphir en phase vapeur aux organo-métalliques (EPVOM)). Ces dislocations sont des centres de recombinaison non radiatifs pour les porteurs injectés dans la zone active et dégradent fortement les propriétés optiques des hétérostructures à base de (Al,Ga)N.However, the structural properties of (Al,Ga)N alloys are one of the main factors leading to low η int (and consequently to low values of η ext ): the manufacture of (Al,Ga)N alloys presents difficulties (very high growth temperatures (1100-1400°C), low surface mobility of aluminium) and their crystalline quality is generally very poor. In particular, the crossing dislocation densities (DDs) (i.e. which propagate along the direction of growth) are generally between a few 10 9 and 10 11 cm -2 , typically for AlGaN heterostructures with thicknesses of order of 1 µm carried out in sapphire epitaxy by molecular beams (EJM) or sapphire epitaxy in organo-metallic vapor phase (EPVOM)). These dislocations are non-radiative recombination centers for carriers injected into the active zone and strongly degrade the optical properties of (Al,Ga)N-based heterostructures.

En particulier les rendements ηintdes puits quantiques sont au mieux de quelques pourcents pour des densités de dislocations de quelques 109cm-2. En effet, les densités de dislocations très élevées entrainent une chute de l’intensité de photoluminescence (PL) des puits quantiques de plusieurs ordres de grandeurs (d’un facteur de 100 à 1000) entre les basses températures et la température ambiante. Les porteurs (ou «excitons») n’étant pas confinés dans le plan du puits, ils peuvent diffuser dans le plan de croissance en raison du confinement spatial selon la seule direction de croissance, et sont susceptibles de se recombiner non radiativement sur les dislocations qui sont des centres de recombinaison non radiatifs.In particular, the yields η int of quantum wells are at best a few percent for dislocation densities of some 10 9 cm -2 . Indeed, the very high dislocation densities lead to a drop in the photoluminescence intensity (PL) of the quantum wells by several orders of magnitude (by a factor of 100 to 1000) between low temperatures and room temperature. The carriers (or "excitons") not being confined in the plane of the well, they can diffuse in the plane of growth due to the spatial confinement along the only direction of growth, and are likely to recombine non-radiatively on the dislocations which are non-radiative recombination centers.

Afin d’obtenir des hétérostructures avec de faibles DDs, il est possible d’utiliser des substrats massifs de GaN ou d’AlN. Cependant, dans le cas des hétérostructures AlGaN, il est quasiment nécessaire d’utiliser en exclusivité des substrats d’AlN. Cette nécessité vient de la contrainte entre les différents matériaux, qui a pour origine le désaccord paramétrique entre le substrat et la couche épitaxiale, qui est négatif dans le cas de la croissance de couches de (Al,Ga)N sur un substrat d’AlN mais qui est positif dans le cas de la croissance de couches de (Al,Ga)N sur un substrat de GaN de sorte qu’une couche d’(Al,Ga)N est épitaxiée en contrainte extensive sur un substrat de GaN. Ceci génère des fissures, qui apparaissent pour des épaisseurs de quelques centaines de nanomètres seulement et dont la densité augmente en fonction de l’épaisseur déposée. La conséquence dans le cas de structures LEDs en (Al,Ga)N sur substrat massif GaN, dont l’épaisseur est typiquement comprise entre 2 et 5 µm, est une très forte densité de fissures. Ces fissures rendent notamment une technologie planaire impossible (technologie de LEDs la plus couramment utilisée) car elles empêchent le passage latéral du courant électrique. En outre, si le métal utilisé pour les contacts électriques est déposé dans les fissures, la zone active des diodes peut être court-circuitée. Ainsi, les fissures peuvent rendre les LEDs inutilisables.In order to obtain heterostructures with low DDs, it is possible to use bulk substrates of GaN or AlN. However, in the case of AlGaN heterostructures, it is almost necessary to use exclusively AlN substrates. This necessity comes from the constraint between the different materials, which originates from the parametric mismatch between the substrate and the epitaxial layer, which is negative in the case of the growth of (Al,Ga)N layers on an AlN substrate. but which is positive in the case of the growth of layers of (Al,Ga)N on a substrate of GaN so that a layer of (Al,Ga)N is epitaxial under extensive stress on a substrate of GaN. This generates cracks, which appear for thicknesses of only a few hundred nanometers and whose density increases according to the thickness deposited. The consequence in the case of (Al,Ga)N LED structures on bulk GaN substrate, whose thickness is typically between 2 and 5 µm, is a very high density of cracks. These cracks in particular make planar technology impossible (the most commonly used LED technology) because they prevent the lateral passage of the electric current. Also, if the metal used for the electrical contacts is deposited in the cracks, the active area of the diodes can be short-circuited. Thus, cracks can render the LEDs unusable.

Cependant, les substrats d’AlN sont extrêmement chers, de qualité très inégale et de très faible disponibilité. En ce qui concerne les couches d’AlN hétéroépitaxiés, les densités de dislocations sont au mieux de quelques 109cm-2pour des épaisseurs de plusieurs µm, à moins d’avoir recours à des procédés de croissance complexes et donc coûteux qui permettent alors d’atteindre des densités de dislocations comprises entre 5.108cm-2et 2.109cm-2, et d’obtenir des rendements ηintde l’ordre de 10 à 40 % nécessaires à la réalisation de composants LEDs.However, AlN substrates are extremely expensive, of very uneven quality and very low availability. With regard to heteroepitaxied AlN layers, the dislocation densities are at best some 10 9 cm -2 for thicknesses of several µm, unless resorting to complex and therefore costly growth processes which then allow to achieve dislocation densities of between 5.10 8 cm -2 and 2.10 9 cm -2 , and to obtain η int efficiencies of the order of 10 to 40% necessary for the production of LED components.

La problématique générale de l’invention est de conduire à des rendements quantiques internes élevés (ηintou IQE), typiquement supérieurs à 10 % quelles que soient les propriétés structurales des alliages (Al,Ga)N utilisés dans la partie active de la LED ou du LD (ou plus généralement du composant).The general problem of the invention is to lead to high internal quantum efficiencies (η int or IQE), typically greater than 10% regardless of the structural properties of the (Al, Ga) N alloys used in the active part of the LED or of the LD (or more generally of the component).

Les inventeurs ont cherché à mettre en œuvre des nanostructures, et plus particulièrement des boîtes quantiques (BQ), au lieu de puits quantiques généralement utilisés, qui permettent d’obtenir des rendements quantiques internes ηintsupérieurs à 10 %, même sur des couches de qualités cristallines faibles (typiquement densité de DDs supérieure à 1010cm-2) et par conséquent de s’affranchir de la nécessité d’utiliser des couches d’AlN épaisses (supérieures à 1 µm) et/ou obtenues avec des procédés technologiques complexes ou bien d’utiliser des substrats d’AlN très onéreux et de petites dimensions.The inventors sought to implement nanostructures, and more particularly quantum boxes (QDs), instead of quantum wells generally used, which make it possible to obtain internal quantum yields η int greater than 10%, even on layers of low crystalline qualities (typically density of DDs greater than 10 10 cm -2 ) and consequently to overcome the need to use thick AlN layers (greater than 1 µm) and/or obtained with complex technological processes or alternatively to use very expensive and small-sized AlN substrates.

En effet, un des principaux intérêts des nanostructures, et notamment des boîtes quantiques, pour les alliages (Al,Ga)N est que les rendements quantiques internes sont nettement supérieurs à ce que l’on peut obtenir avec des puits quantiques en raison de la forte localisation des porteurs (ou «excitons»). En effet, dans le cas d’une boîte quantique, le confinement à l’échelle nanométrique selon les trois directions (3D) favorise la recombinaison radiative des excitons par émission de photons. Ainsi, avec des boîtes quantiques, les rendements de photoluminescence ne baissent que très faiblement (généralement moins d’un facteur 5 en fonction de la température entre 8K et 300K).Indeed, one of the main interests of nanostructures, and in particular quantum dots, for (Al,Ga)N alloys is that the internal quantum yields are significantly higher than what can be obtained with quantum wells due to the strong localization of carriers (or “excitons”). Indeed, in the case of a quantum dot, the confinement at the nanometric scale along the three directions (3D) favors the radiative recombination of excitons by emission of photons. Thus, with quantum dots, the photoluminescence yields drop only very slightly (generally less than a factor of 5 depending on the temperature between 8K and 300K).

Les inventeurs ont montré qu’il était possible de faire croître des nanostructures de GaN sur une couche d’AlxGa1-xN pour des concentrations x en aluminium (Al) comprises entre 0,20 et 1, le tout sur substrat de saphir, pour la réalisation de dispositifs LEDs émettant dans l’UVA entre 320 et 400 nm. Au-delà d’une épaisseur critique, la couche épitaxiée de GaN passe spontanément d’une morphologie bidimensionnelle (2D), c’est à dire une couche lisse à l’échelle atomique, à une morphologie tridimensionnelle (3D) et à la formation d’îlots de GaN de tailles nanométriques (BQ), et ce, lors d’une interruption de croissance sans ammoniac (NH3) qui est utilisé comme source d’azote lors de la croissance de la couche d’AlxGa1-xN. Les nanostructures épitaxiales sont exemptes de fissures et de dislocations, même après les étapes de fabrication des LEDs, ce qui est essentiel puisque, comme indiqué plus avant, les fissures peuvent entraîner des courts-circuits et rendre les LEDs inutilisables, et les dislocations sont des centres de recombinaison non radiatifs. Cependant, ces nanostructures épitaxiales permettent d’obtenir des émissions dans le bleu et dans l’UVA, mais pas à des longueurs d’ondes inférieures ou égales à 320 nm.The inventors have shown that it is possible to grow GaN nanostructures on a layer of Al x Ga 1-x N for aluminum (Al) concentrations x of between 0.20 and 1, all on a substrate of sapphire, for the production of LED devices emitting in the UVA range between 320 and 400 nm. Beyond a critical thickness, the epitaxial layer of GaN spontaneously changes from a two-dimensional (2D) morphology, i.e. a smooth layer at the atomic scale, to a three-dimensional (3D) morphology and to the formation islands of GaN of nanometric size (BQ), and this, during a growth interruption without ammonia (NH 3 ) which is used as a source of nitrogen during the growth of the layer of Al x Ga 1- x N. The epitaxial nanostructures are free of cracks and dislocations, even after the LED manufacturing steps, which is essential since, as mentioned before, the cracks can lead to short circuits and render the LEDs unusable, and the dislocations are non-radiative recombination centers. However, these epitaxial nanostructures make it possible to obtain emissions in the blue and in the UVA, but not at wavelengths less than or equal to 320 nm.

Afin d’utiliser pleinement les potentialités des alliages (Al,Ga)N pour la réalisation de dispositifs fonctionnant dans une large gamme spectrale UV, les inventeurs ont cherché à épitaxier des nanostructures de AlyGa1-yN sur une couche d’AlxGa1-xN (avec y inférieur à x), qui présentent des dimensions plus faibles et des densités plus élevées que dans le cas des nanostructures de GaN, afin d’obtenir une émission dans l’UVB et l’UVC, c'est-à-dire à des longueurs d’onde inférieures à celles obtenues dans le cas des nanostructures de GaN sur une couche d’AlxGa1-xN telles que présentées précédemment. Le problème est que la forme des nanostructures d’AlyGa1-yN n’est pas aussi homogène que celle des nanostructures de GaN: elles présentent des boîtes quantiques allongées et des boîtes quantiques symétriques. Une conséquence est que le confinement des porteurs n’est pas aussi efficace que pour le GaN, avec pour corollaire une diminution des rendements de photoluminescence.In order to make full use of the potential of (Al,Ga)N alloys for the production of devices operating in a wide UV spectral range, the inventors sought to epitaxy Al y Ga 1-y N nanostructures on a layer of Al x Ga 1-x N (with y less than x), which have smaller dimensions and higher densities than in the case of GaN nanostructures, in order to obtain an emission in the UVB and UVC, c that is to say at wavelengths lower than those obtained in the case of GaN nanostructures on a layer of Al x Ga 1 -x N as presented previously. The problem is that the shape of Al y Ga 1-y N nanostructures is not as homogeneous as that of GaN nanostructures: they have elongated quantum dots and symmetric quantum dots. A consequence is that the confinement of the carriers is not as efficient as for GaN, with the corollary of a reduction in the yields of photoluminescence.

Pour répondre à ce problème, les inventeurs ont développé un procédé de fabrication de nanostructures d’AlyGa1-yN sur une couche d’AlxGa1-xN (avec y inférieur à x), comprenant au moins trois étapes,ce qui permet de retrouver une forme plus homogène de boîtes quantiques, essentiellement des boîtes quantiques symétriques,et ainsi de retrouver des meilleures rendements de photoluminescence (donc de meilleurs rendements quantiques internes). Les trois étapes sont :
- une étape de mise sous vide (interruption de croissance sous vide), pour supprimer le NH3, préalablement à la croissance des boîtes quantiques;
- une étape d’épitaxie d’AlyGa1-yN à une température comprise entre 700 et 750°C;
- une étape de recuit sous vide de la couche épitaxiée d’AlyGa1-yN à une température supérieure ou égale à 800°C.
To address this problem, the inventors have developed a process for manufacturing Al y Ga 1-y N nanostructures on a layer of Al x Ga 1-x N (with y less than x), comprising at least three steps , which makes it possible to find a more homogeneous form of quantum dots, essentially symmetrical quantum dots, and thus to find better photoluminescence yields (therefore better internal quantum yields). The three steps are:
- a vacuum step (vacuum growth interruption), to remove the NH 3 , prior to the growth of the quantum dots;
- an Al y Ga 1-y N epitaxy step at a temperature of between 700 and 750° C.;
- a vacuum annealing step of the epitaxial layer of Al y Ga 1-y N at a temperature greater than or equal to 800°C.

Cette amélioration des rendements de photoluminescence est attribuée aux dimensions latérales réduites des boîtes quantiques qui sont ici essentiellement symétriques (obtenues grâce au recuit à température plus élevée que pour l’épitaxie). Ces faibles dimensions dans les trois directions de l’espace limitent la probabilité de recombinaisons des porteurs avec des défauts non radiatifs situés au voisinage des boîtes quantiques.This improvement in photoluminescence yields is attributed to the reduced lateral dimensions of the quantum dots which are here essentially symmetrical (obtained thanks to annealing at a higher temperature than for epitaxy). These small dimensions in the three directions of space limit the probability of carrier recombinations with non-radiative defects located in the vicinity of the quantum dots.

Il est donc nécessaire de contrôler la formation des nanostructures d’AlyGa1-yN et pour cela, il faut avoir recours à un procédé de recuit haute température. Ceci permet in fine d’atteindre des rendements quantiques internes élevés (ηintou IQE typiquement supérieurs à 10%). Sans un tel recuit, les rendements sont au mieux de l’ordre du pourcent, voire similaires à ceux obtenus dans le cas de puits quantiques. Il est apparu que, malgré cette optimisation du procédé de formation des nanostructures d’AlyGa1-yN, les propriétés optiques de celles-ci sont encore dégradées par rapport aux nanostructures de GaN, avec un rendement quantique interne des boîtes quantiques symétriques plus faible. Cette chute du rendement quantique interne des nanostructures d’AlyGa1-yN semble liée à la présence de défauts ponctuels au sein des nanostructures ou à l’interface entre la couche d’AlxGa1-xN et les nanostructures d’AlyGa1-yN.It is therefore necessary to control the formation of Al y Ga 1-y N nanostructures and for this, it is necessary to use a high temperature annealing process. This ultimately makes it possible to achieve high internal quantum efficiencies (η int or IQE typically greater than 10%). Without such annealing, the yields are at best of the order of one percent, or even similar to those obtained in the case of quantum wells. It appeared that, despite this optimization of the process for forming Al y Ga 1-y N nanostructures, the optical properties of these are still degraded compared to GaN nanostructures, with an internal quantum yield of symmetrical quantum dots weaker. This drop in the internal quantum yield of the Al y Ga 1-y N nanostructures seems to be linked to the presence of point defects within the nanostructures or to the interface between the Al x Ga 1-x N layer and the nanostructures of 'Al y Ga 1-y N.

L’invention vise à surmonter les inconvénients précités.The invention aims to overcome the aforementioned drawbacks.

Plus particulièrement, elle vise à disposer d’un procédé de fabrication de nanostructures d’AlGaN permettant d’obtenir des émissions dans une large gamme spectrale UV, et ce, sans dégrader les rendements quantiques internes voire en les améliorant, quelles que soient les propriétés structurales des alliages (Al,Ga)N utilisés. L’invention vise à conduire à une forte amélioration des performances des composants, et en particulier des LEDs comportant ces nanostructures. L’invention vise en particulier à contrôler la formation des nanostructures AlGaN, notamment leur homogénéité en forme.More specifically, it aims to have a process for manufacturing AlGaN nanostructures that makes it possible to obtain emissions in a wide UV spectral range, and this, without degrading the internal quantum yields or even improving them, whatever the properties. structural properties of the (Al,Ga)N alloys used. The invention aims to lead to a strong improvement in the performance of components, and in particular of LEDs comprising these nanostructures. The invention aims in particular to control the formation of AlGaN nanostructures, in particular their homogeneity in shape.

L’invention vise en particulier à disposer d’un procédé de fabrication de nanostructures intégrées dans la partie active d’hétérostructures de semi-conducteurs à base de nitrures (Al,Ga)N, émettant dans l’ultraviolet (λ inférieure ou égale à 320 nm), ayant des rendements quantiques externes relativement élevés, même en utilisant des substrats ayant des densités de dislocations pouvant atteindre 1011cm-2.The invention aims in particular to have a process for manufacturing nanostructures integrated in the active part of heterostructures of semiconductors based on nitrides (Al, Ga) N, emitting in the ultraviolet (λ less than or equal to 320 nm), having relatively high external quantum yields, even using substrates with dislocation densities of up to 10 11 cm -2 .

Afin de minimiser l’influence des dislocations présentes dans le substrat, et donc réduire la probabilité qu’une nanostructure soit traversée par une dislocation, il est également souhaitable de former des nanostructures dont les dimensions latérales sont inférieures à la distance moyenne entre deux dislocations.In order to minimize the influence of the dislocations present in the substrate, and therefore reduce the probability that a nanostructure is crossed by a dislocation, it is also desirable to form nanostructures whose lateral dimensions are less than the average distance between two dislocations.

En outre, de manière avantageuse, l’invention vise à disposer d’un procédé de fabrication de nanostructures d’AlGaN simple à mettre en œuvre, notamment à l’échelle industrielle, en particulier un procédé de fabrication qui puisse être mis en œuvre dans des procédés classiques de fabrication d’hétérostructures de semi-conducteurs.In addition, advantageously, the invention aims to have a process for manufacturing AlGaN nanostructures that is simple to implement, in particular on an industrial scale, in particular a manufacturing process that can be implemented in conventional methods for manufacturing heterostructures of semiconductors.

L’invention vise en particulier à proposer un procédé de fabrication de LEDs UV qui permettra de réduire le coût de fabrication et ainsi envisager un développement industriel à plus grande échelle.The invention aims in particular to propose a process for the manufacture of UV LEDs which will make it possible to reduce the cost of manufacture and thus envisage industrial development on a larger scale.

Un objet de l’invention permettant de remédier à ces inconvénients est un procédé de fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN sur une couche d’AlxGa1-xN comprenant les étapes suivantes:
- au moins une étape de croissance épitaxiale alternée, ladite étape de croissance épitaxiale alternée étant réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant:
une sous-étape de croissance épitaxiale de GaN; et
une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlyGa1-yN réalisée après la sous-étape de croissance épitaxiale de GaN, où y est un nombre supérieur à 0 et inférieur ou égal à 1;
conduisant à la formation d’un pseudo-alliage de AlzGa1-zN nanostructuré résultant de la combinaison des couches épitaxiées, où z est un nombre inférieur à y et inférieur à x;
- une étape de recuit à une température de recuit supérieure ou égale à 820 ± 20°C et/ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie, ladite étape de recuit conduisant à la formation de nanostructures en AlzGa1-zN.
An object of the invention making it possible to remedy these drawbacks is a process for manufacturing Al z Ga 1-z N nanostructures on a layer of Al x Ga 1-x N comprising the following steps:
- at least one alternate epitaxial growth step, said alternate epitaxial growth step being carried out at a defined epitaxy temperature and comprising:
a GaN epitaxial growth sub-step; And
an Al y Ga 1-y N epitaxial growth sub-step performed after the GaN epitaxial growth sub-step, where y is a number greater than 0 and less than or equal to 1;
leading to the formation of a nanostructured Al z Ga 1-z N pseudo-alloy resulting from the combination of the epitaxial layers, where z is a number less than y and less than x;
- an annealing step at an annealing temperature greater than or equal to 820 ± 20°C and/or at least 100°C higher than the epitaxy temperature, said annealing step leading to the formation of nanostructures in Al z Ga 1-z N.

L’étape de recuit permet de contrôler la formation des nanostructures d’AlyGa1-yN, en particulier pour obtenir une majorité de boîtes quantiques symétriques.The annealing step makes it possible to control the formation of Al y Ga 1-y N nanostructures, in particular to obtain a majority of symmetrical quantum dots.

Une sous-étape de croissance épitaxiale permet de former une couche de GaN et/ou une couche d’AlyGa1-yN. Lorsque le nombre entier y est égal à 1, AlyGa1-yN prend la forme du composé binaire AlN et on forme donc une couche d’AlN.A substep of epitaxial growth makes it possible to form a layer of GaN and/or a layer of Al y Ga 1-y N. When the integer y is equal to 1, Al y Ga 1-y N takes the form of binary compound AlN and a layer of AlN is therefore formed.

Selon l’invention, par «croissance épitaxiale alternée», on entend la croissance par épitaxie par dépôt d’au moins deux matériaux différents en au moins deux couches formées l’une après l’autre. Selon l’invention, au moins un matériau est du GaN.According to the invention, “alternate epitaxial growth” means growth by epitaxy by deposition of at least two different materials in at least two layers formed one after the other. According to the invention, at least one material is GaN.

Il est nécessaire de former au moins une couche autre que du GaN comme dernière couche épitaxiée avant l’étape de recuit (la dernière couche épitaxiée est donc une couche d’AlyGa1-yN qui peut être une couche d’AlN si y peut être égal à 1) afin de protéger la couche de GaN lors de l’étape de recuit.It is necessary to form at least one layer other than GaN as the last epitaxial layer before the annealing step (the last epitaxial layer is therefore a layer of Al y Ga 1-y N which can be an AlN layer if y can be equal to 1) in order to protect the GaN layer during the annealing step.

Le procédé objet de l’invention est basé sur la formation des nanostructures par croissance épitaxiale alternée, procédé reposant sur l’épitaxie par alternance des composés GaN et/ou AlyGa1-yN et/ou AlN pour la fabrication d’un composé (désigné par le terme «pseudo-alliage») AlzGa1-zN constituant les nanostructures. L’étape de recuit permet de contrôler la formation de ces nanostructures d’AlzGa1 - zN.The process that is the subject of the invention is based on the formation of nanostructures by alternate epitaxial growth, a process based on the epitaxy by alternation of GaN and/or Al y Ga 1-y N and/or AlN compounds for the manufacture of a compound (designated by the term “pseudo-alloy”) Al z Ga 1-z N constituting the nanostructures. The annealing step makes it possible to control the formation of these Al z Ga 1 - z N nanostructures.

L’invention permet d’éviter la création de défauts ponctuels au sein des nanostructures d’AlzGa1-zN ou à l’interface entre la couche d’AlxGa1-xN et les nanostructures d’AlzGa1- zN.The invention makes it possible to avoid the creation of point defects within the nanostructures of Al z Ga 1-z N or at the interface between the layer of Al x Ga 1-x N and the nanostructures of Al z Ga 1- zN .

Les inventeurs ont en effet découvert que ces défauts pouvaient trouver une cause dans l’évaporation du GaN qui devient significative aux alentours de 800°C, température pour laquelle la vitesse d’évaporation est de l’ordre de 0,045 nm/s. Or il a été indiqué plus avant que le recuit à cette température est essentiel pour obtenir une forme homogène de boîtes quantiques en AlyGa1-yN, et donc de meilleurs rendements de photoluminescence dans le cas des LEDs. Pour donner un ordre de grandeur, en considérant une durée de recuit de l’ordre de 5 minutes, et une température moyenne de 820°C (vitesse d’évaporation de l’ordre de 0,1 nm/s), une épaisseur de GaN de l’ordre de 30nm peut être évaporée. Cependant, les liaisons Al-N étant extrêmement stables dans ces conditions de température et de recuit, seul le GaN se trouve évaporé lors de l’étape de recuit, de sorte que l’AlyGa1-yN est modifié en raison de l’évaporation locale du GaN, ce qui peut expliquer la formation de défauts ponctuels au sein du matériau AlyGa1-yN et/ou à l’interface entre l’AlyGa1-yN et l’AlxGa1-xN.The inventors have in fact discovered that these defects could find a cause in the evaporation of the GaN which becomes significant around 800° C., a temperature for which the speed of evaporation is of the order of 0.045 nm/s. However, it was indicated earlier that annealing at this temperature is essential to obtain a homogeneous form of Al y Ga 1 -y N quantum dots, and therefore better photoluminescence yields in the case of LEDs. To give an order of magnitude, considering an annealing time of the order of 5 minutes, and an average temperature of 820°C (evaporation rate of the order of 0.1 nm/s), a thickness of GaN of the order of 30nm can be evaporated. However, since the Al-N bonds are extremely stable under these temperature and annealing conditions, only the GaN is evaporated during the annealing step, so that the Al y Ga 1-y N is modified due to local evaporation of GaN, which may explain the formation of point defects within the Al y Ga 1-y N material and/or at the interface between Al y Ga 1-y N and Al x Ga 1-x N.

Le procédé objet de l’invention vient anticiper et/ou compenser la perte de GaN en intercalant dans le procédé de croissance de nanostructures AlyGa1-yN au moins une monocouche de GaN. Ceci conduit à des nanostructures d’AlzGa1-zN sans les défauts ponctuels (ou du moins de densité réduite).The process that is the subject of the invention anticipates and/or compensates for the loss of GaN by inserting in the process for growing Al y Ga 1 -y N nanostructures at least one monolayer of GaN. This leads to Al z Ga 1-z N nanostructures without the point defects (or at least of reduced density).

Le procédé objet de l’invention permet ainsi d’atteindre des performances élevées en simplifiant le procédé de fabrication des hétérostructures, notamment en simplifiant les procédés de fabrication à une seule étape de croissance épitaxiale (qui est une étape de croissance épitaxiale alternée).The method that is the subject of the invention thus makes it possible to achieve high performance by simplifying the process for manufacturing heterostructures, in particular by simplifying the manufacturing processes with a single epitaxial growth step (which is an alternate epitaxial growth step).

Le procédé peut comprendre plusieurs caractéristiques complémentaires, décrites dans ce qui suit, et qui peuvent être prises de manière isolée ou en combinaison l’une avec l’autre, ou les unes avec les autres.The method can include several complementary characteristics, described in the following, and which can be taken in isolation or in combination with each other, or with each other.

Selon un mode de réalisation, l’étape de croissance épitaxiale alternée comprend en outre une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlyGa1-yN avant la sous-étape de croissance épitaxiale de GaN.According to one embodiment, the step of alternate epitaxial growth further comprises a sub-step of epitaxial growth of Al y Ga 1-y N before the sub-step of epitaxial growth of GaN.

Selon un mode de réalisation, l’étape de croissance épitaxiale alternée comprend plusieurs sous-étapes de croissance épitaxiale de GaN.According to one embodiment, the alternate epitaxial growth step comprises several GaN epitaxial growth sub-steps.

Selon un mode de réalisation, l’étape de croissance épitaxiale alternée comprend en outre au moins une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlN. La couche AlN peut être formée entre deux couches de GaN et/ou entre une couche de GaN et une couche d’AlyGa1-yN. Il s’agit du cas où le nombre y est inférieur à 1.According to one embodiment, the step of alternate epitaxial growth further comprises at least one sub-step of epitaxial growth of AlN. The AlN layer can be formed between two layers of GaN and/or between a layer of GaN and a layer of Al y Ga 1-y N. This is the case where the number y is less than 1.

Selon un mode de réalisation, l’étape de croissance épitaxiale alternée comprend plusieurs sous-étapes de croissance épitaxiale d’AlN.According to one embodiment, the alternate epitaxial growth step comprises several AlN epitaxial growth sub-steps.

En particulier, une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlN peut être réalisée avant une sous-étape de croissance épitaxiale de GaN, et/ou une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlN peut être réalisée après une sous-étape de croissance épitaxiale de GaN. En effet s’il y a plusieurs couches d’AlN et de GaN, la combinaison de ces deux variantes est possible (d’où l’expression «et/ou»).In particular, an AlN epitaxial growth sub-step can be performed before a GaN epitaxial growth sub-step, and/or an AlN epitaxial growth sub-step can be performed after a epitaxial of GaN. Indeed, if there are several layers of AlN and GaN, the combination of these two variants is possible (hence the expression “and/or”).

Selon un mode de réalisation, une couche de GaN présente une épaisseur comprise entre 1 et 4 monocouches de GaN, de préférence entre 2 et 4 monocouches de GaN, et de préférence égale à 2 monocouches de GaN.According to one embodiment, a layer of GaN has a thickness comprised between 1 and 4 monolayers of GaN, preferably between 2 and 4 monolayers of GaN, and preferably equal to 2 monolayers of GaN.

Selon un mode de réalisation, une couche d’AlyGa1-yN présente une épaisseur comprise entre 1 et 4 monocouches d’AlyGa1-yN, de préférence entre 2 et 4 monocouches d’AlyGa1-yN, et de préférence égale à 2 monocouches d’AlyGa1-yN.According to one embodiment, a layer of Al y Ga 1-y N has a thickness of between 1 and 4 monolayers of Al y Ga 1-y N, preferably between 2 and 4 monolayers of Al y Ga 1- y N, and preferably equal to 2 monolayers of Al y Ga 1-y N.

Selon un mode de réalisation, une couche d’AlN présente une épaisseur comprise entre 1 et 4 monocouches d’AlN, de préférence entre 2 et 4 monocouches d’AlN, et de préférence égale à 2 monocouches d’AlN.According to one embodiment, an AlN layer has a thickness of between 1 and 4 AlN monolayers, preferably between 2 and 4 AlN monolayers, and preferably equal to 2 AlN monolayers.

Par «monocouche» de GaN, on entend un plan atomique de Ga lié à un plan atomique de N, et peut être vu comme une demi-structure de la cellule unitaire du matériau cristallin GaN. La hauteur de la monocouche correspond à la moitié du paramètre de maille cristalline (c) du GaN, soit 0,26 nm pour la structure wurtzite (c est égal à 5,185Å).By “monolayer” of GaN, we mean an atomic plane of Ga bonded to an atomic plane of N, and can be seen as a half structure of the unit cell of the crystalline material GaN. The height of the monolayer corresponds to half of the crystal lattice parameter (c) of GaN, ie 0.26 nm for the wurtzite structure (c is equal to 5.185Å).

De même, par «monocouche» d’AlN, on entend un plan atomique d’Al lié à un plan atomique de N, et peut être vu comme une demi-structure de la cellule unitaire du matériau cristallin AlN. La hauteur de la monocouche correspond à la moitié du paramètre de maille cristalline (c) du AlN, soit 0,25 nm pour la structure wurtzite (c est égal à 4,981Å).Similarly, by "monolayer" of AlN, we mean an atomic plane of Al bonded to an atomic plane of N, and can be seen as a half structure of the unit cell of the crystalline material AlN. The height of the monolayer corresponds to half of the crystal lattice parameter (c) of AlN, ie 0.25 nm for the wurtzite structure (c is equal to 4.981Å).

Par «monocouche» d’AlyGa1-yN, on entend un plan atomique d’Al lié à un plan atomique de Ga et à un plan atomique de N, et peut être vu comme une demi-structure de la cellule unitaire du matériau cristallin AlyGa1-yN. La hauteur de la monocouche correspond à la moitié du paramètre de maille cristalline (c) d’AlyGa1-yN, soit entre 0,25 nm (AlN) et 0,26 nm (GaN) pour une structure wurtzite, la variation en fonction de la composition y de l’alliage AlGaN suivant au premier ordre une loi de Vegard de la forme:By "monolayer" of Al y Ga 1-y N is meant an atomic plane of Al bound to an atomic plane of Ga and an atomic plane of N, and can be seen as a half structure of the unit cell of the crystalline material Al y Ga 1-y N. The height of the monolayer corresponds to half of the crystal lattice parameter (c) of Al y Ga 1-y N, i.e. between 0.25 nm (AlN) and 0, 26 nm (GaN) for a wurtzite structure, the variation as a function of the composition y of the AlGaN alloy following to the first order a Vegard law of the form:

Selon un mode de réalisation, le procédé comprenant une pluralité d’étapes de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation de nanostructures en AlzGa1-zN. Une étape de croissance épitaxiale alternée peut comprendre des sous-étapes de croissance épitaxiale différentes par rapport à une autre étape de croissance épitaxiale alternée.According to one embodiment, the method comprising a plurality of alternate epitaxial growth steps leading to the formation of Al z Ga 1-z N nanostructures. An alternate epitaxial growth step may comprise different epitaxial growth sub-steps by compared to another step of alternate epitaxial growth.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape préliminaire de mise sous vide, ladite étape préliminaire de mise sous basse pression ou sous vide étant réalisée avant au moins une étape de croissance épitaxiale alternée.According to one embodiment, the method comprises a preliminary step of placing under vacuum, said preliminary step of placing under low pressure or under vacuum being carried out before at least one step of alternate epitaxial growth.

Selon un mode de réalisation avantageux, au moins une étape de croissance épitaxiale alternée est réalisée sous une atmosphère exempte de NH3.According to an advantageous embodiment, at least one step of alternate epitaxial growth is carried out under an atmosphere free of NH 3 .

Selon un mode de réalisation avantageux, la température d’épitaxie est supérieure ou égale à 650°C, et de préférence comprise entre 650°C et 750°C.According to an advantageous embodiment, the epitaxy temperature is greater than or equal to 650°C, and preferably between 650°C and 750°C.

Selon un mode de réalisation, l’étape de recuit est réalisée à basse pression ou sous vide.According to one embodiment, the annealing step is carried out at low pressure or under vacuum.

Un second objet de l’invention est un procédé de fabrication d’hétérostructures comprenant les étapes suivantes:
- la fourniture d’une couche tampon en AlxGa1-xN;
- la fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN selon le procédé de fabrication de nanostructures de l’invention;
lesdites nanostructures d’AlzGa1-zN étant formées sur la couche tampon, et x étant un nombre supérieur à y et inférieur à 1.
A second object of the invention is a process for manufacturing heterostructures including the following steps:
- supply of an Al buffer layerxGa1-xNOT;
- the fabrication of Al nanostructureszGa1-zN according to the process for manufacturing nanostructures of the invention;
said Al nanostructureszGa1-zN being formed on the buffer layer, and x being a number greater than y and less than 1.

Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication d’hétérostructures comprend en outre une étape de:
- dépôt d’une couche d’encapsulation en Alx’Ga1-x’N sur les nanostructures d’AlzGa1-zN.
According to one embodiment, the process for manufacturing heterostructures further comprises a step of:
- deposition of an Al x' Ga 1-x' N encapsulation layer on the Al z Ga 1-z N nanostructures.

Le nombre x’ est un nombre supérieur à 0 et supérieur à z mais inférieur à 1, et peut être égal au nombre x.The number x' is a number greater than 0 and greater than z but less than 1, and can be equal to the number x.

Selon un mode de réalisation, la couche d’AlxGa1-xN est déposée sur un substrat.According to one embodiment, the layer of Al x Ga 1-x N is deposited on a substrate.

Le substrat peut être en saphir, en silicium (Si), en carbure de silicium (SiC), en oxyde de zinc (ZnO), ou en nitrure de bore (BN). Le substrat peut également être un matériau 2D comme le graphène.The substrate can be sapphire, silicon (Si), silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO), or boron nitride (BN). The substrate can also be a 2D material like graphene.

Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication d’hétérostructures comprend en outre une étape de dépôt d’une couche tremplin entre la couche d’AlxGa1-xN et le substrat.According to one embodiment, the process for manufacturing heterostructures further comprises a step of depositing a springboard layer between the Al x Ga 1-x N layer and the substrate.

L’utilisation d’une couche tremplin (en particulier si x est inférieur à 1) permet de favoriser le dopage de typennécessaire à la fabrication de LEDs, le matériau AlN étant très résistif et les concentrations de porteurs beaucoup plus faibles que dans AlGaN (typiquement au mieux de 1015cm-3pour AlN contre 1019cm-3pour AlGaN).The use of a springboard layer (in particular if x is less than 1) makes it possible to promote the n- type doping necessary for the manufacture of LEDs, the AlN material being very resistive and the concentrations of carriers much lower than in AlGaN (typically at best 10 15 cm -3 for AlN versus 10 19 cm -3 for AlGaN).

La couche tremplin peut être en nitrure d’aluminium (AlN), en nitrure de gallium (GaN) ou en nitrure d’aluminium et de gallium (Al,Ga)N.The springboard layer can be aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN) or aluminum and gallium nitride (Al,Ga)N.

L’invention concerne également une nanostructure en AlzGa1-zN obtenue par le procédé de fabrication de nanostructures selon l’invention.The invention also relates to an Al z Ga 1-z N nanostructure obtained by the process for manufacturing nanostructures according to the invention.

L’invention concerne également une hétérostructure de semi-conducteurs à base de nitrure d’aluminium et de gallium intégrant les nanostructures en AlzGa1-zN obtenues par le procédé de fabrication de nanostructures selon l’invention.The invention also relates to a heterostructure of semiconductors based on aluminum and gallium nitride integrating the Al z Ga 1-z N nanostructures obtained by the process for manufacturing nanostructures according to the invention.

Brève description des figuresBrief description of figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des figures annexées parmi lesquelles:Other characteristics and advantages of the invention will become apparent with the aid of the description which follows, given by way of illustration and not limitation, given with regard to the appended figures, among which:

représente un premier mode de réalisation du procédé selon l’invention, et une hétérostructure obtenue. represents a first embodiment of the method according to the invention, and a heterostructure obtained.

représente un deuxième mode de réalisation du procédé selon l’invention, et une hétérostructure obtenue. represents a second embodiment of the method according to the invention, and a heterostructure obtained.

représente un troisième mode de réalisation du procédé selon l’invention, et une hétérostructure obtenue. represents a third embodiment of the method according to the invention, and a heterostructure obtained.

représente un quatrième mode de réalisation du procédé selon l’invention, et une hétérostructure obtenue. represents a fourth embodiment of the method according to the invention, and a heterostructure obtained.

représente une variante de réalisation du procédé selon l’invention, et une hétérostructure obtenue. represents a variant embodiment of the method according to the invention, and a heterostructure obtained.

est une photographie d’une hétérostructure obtenue par un procédé selon l’invention. is a photograph of a heterostructure obtained by a method according to the invention.

et And

montrent des résultats obtenus sur l’hétérostructure de la figure 5. show results obtained on the heterostructure of figure 5.

est une vue schématique de dessus d’une diode obtenue selon le procédé de l’invention. is a schematic top view of a diode obtained according to the method of the invention.

et And

illustrent le fonctionnement de la diode obtenue, lorsque le paramètre y est choisi égal à 0,3 et la largeur de la diode est fixée à 310 µm. illustrate the operation of the diode obtained, when the parameter y is chosen equal to 0.3 and the width of the diode is fixed at 310 μm.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

Les figures 1 à 4 illustrent quatre modes de réalisation du procédé de fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN et montrent les hétérostructures intermédiaires et finales obtenues, permettant de former notamment une diode électroluminescente ou une diode laser.FIGS. 1 to 4 illustrate four embodiments of the process for manufacturing Al z Ga 1-z N nanostructures and show the intermediate and final heterostructures obtained, making it possible in particular to form a light-emitting diode or a laser diode.

Bien que cela ne soit pas représenté dans les figures 1 à 4, la couche tampon CEI peut elle-même être déposée sur un substrat SUB. En outre, une couche tremplin CT peut être prévue entre le substrat SUB et la couche tampon CEI. Ceci est représenté dans la figure 5.Although not shown in Figures 1 to 4, the CEI buffer layer can itself be deposited on a SUB substrate. Furthermore, a springboard layer CT can be provided between the substrate SUB and the buffer layer CEI. This is shown in Figure 5.

Le substrat peut être en saphir, en silicium (Si), en carbure de silicium (SiC), en oxyde de zinc (ZnO), en nitrure de bore (BN), ou encore en un matériau 2D comme le graphène.The substrate can be made of sapphire, silicon (Si), silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO), boron nitride (BN), or even a 2D material such as graphene.

La couche tremplin peut être en nitrure d’aluminium (AlN), en nitrure de gallium (GaN) ou en nitrure d’aluminium et de gallium (Al,Ga)N.The springboard layer can be aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN) or aluminum and gallium nitride (Al,Ga)N.

Selon un premier mode de réalisation illustré en figure 1, le procédé de fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN comprend les étapes suivantes:
- une étape de croissance épitaxiale alternée CA réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant (étape a):
une première sous-étape de croissance épitaxiale CA1 de GaN; puis
une seconde sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN réalisé après la première sous-étape de croissance épitaxiale de GaN, où y est un nombre supérieur à 0 et inférieur ou égal à 1;
ladite étape de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation d’un pseudo-alliage AlzGa1-zN nanostructuré (boîtes quantiques intermédiaires BQI) résultant de la combinaison des deux couches en AlyGa1-yN et GaN, où z est un nombre inférieur à y (étape b) ;
- une étape de recuit à une température de recuit égale à 820 ± 20°C ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie, ladite étape de recuit formant les boîtes quantiques finales BQ (étape c).
According to a first embodiment illustrated in FIG. 1, the process for manufacturing Al z Ga 1-z N nanostructures comprises the following steps:
- an alternate epitaxial growth step CA carried out at a defined epitaxy temperature and comprising (step a):
a first CA1 epitaxial growth substep of GaN; Then
a second sub-step of epitaxial growth CA2 of Al y Ga 1-y N performed after the first sub-step of epitaxial growth of GaN, where y is a number greater than 0 and less than or equal to 1;
said alternate epitaxial growth step leading to the formation of a nanostructured Al z Ga 1-z N pseudo-alloy (BQI intermediate quantum dots) resulting from the combination of the two Al y Ga 1-y N and GaN layers, where z is a number less than y (step b);
- an annealing step at an annealing temperature equal to 820 ± 20° C. or higher by at least 100° C. with respect to the epitaxy temperature, said annealing step forming the final quantum dots BQ (step c).

La couche de GaN est épitaxiée sur une couche tampon CEI en AlxGa1-xN, où x est un nombre supérieur à y et inférieur ou égal à 1, par exemple avec x égal à 0,7.The GaN layer is epitaxied on a CEI buffer layer of Al x Ga 1-x N, where x is a number greater than y and less than or equal to 1, for example with x equal to 0.7.

Par exemple, y est fixé à une valeur comprise entre 0,1 et 0,5.For example, y is set to a value between 0.1 and 0.5.

La valeur z dépend de la quantité de matière déposée dans les deux couches CA1, CA2 et des compositions respectives de ces deux couches.The value z depends on the amount of material deposited in the two layers CA1, CA2 and on the respective compositions of these two layers.

Après l’étape de recuit, une couche d’encapsulation CES en Alx Ga1-x N est déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN (étape d). Le nombre x’ est un nombre supérieur à z et inférieur ou égal à 1, et peut être égal au nombre x.After the annealing step, an Al x Ga 1-x N CES encapsulation layer is deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures (step d). The number x' is a number greater than z and less than or equal to 1, and may be equal to the number x.

Chaque croissance épitaxiale peut être une épitaxie par Jet Moléculaire (EJM), ou une épitaxie en phase vapeur (EPV) aux organométalliques (EPVOM) ou aux hydrures (HVPE).Each epitaxial growth can be an epitaxy by Molecular Jet (EJM), or an epitaxy in vapor phase (EPV) with organometallics (EPVOM) or with hydrides (HVPE).

Selon un deuxième mode de réalisation illustré en figure 2, le procédé de fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN comprend les étapes suivantes:
- une étape de croissance épitaxiale alternée CA réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant (étape a):
une première sous-étape de croissance épitaxiale CA2’ d’AlyGa1-yN, où y est un nombre supérieur à 0 et inférieur ou égal à 1; puis
une seconde sous-étape de croissance épitaxiale CA1 de GaN; puis
une troisième sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN;
ladite étape de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation d’un pseudo-alliage AlzGa1-zN nanostructuré (boîtes quantiques intermédiaires BQI) résultant de la combinaison des trois couches, où z est un nombre inférieur à y (étape b),
- une étape de recuit à une température de recuit égale à 820 ± 20°C ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie, ladite étape de recuit formant les boîtes quantiques finales BQ (étape c).
According to a second embodiment illustrated in FIG. 2, the process for manufacturing Al z Ga 1-z N nanostructures comprises the following steps:
- an alternate epitaxial growth step CA carried out at a defined epitaxy temperature and comprising (step a):
a first substep of epitaxial growth CA2' of Al y Ga 1-y N, where y is a number greater than 0 and less than or equal to 1; Then
a second epitaxial growth substep CA1 of GaN; Then
a third substep of epitaxial growth CA2 of Al y Ga 1-y N;
said step of alternate epitaxial growth leading to the formation of a nanostructured Al z Ga 1-z N pseudo-alloy (BQI intermediate quantum dots) resulting from the combination of the three layers, where z is a number less than y (step b) ,
- an annealing step at an annealing temperature equal to 820 ± 20° C. or higher by at least 100° C. with respect to the epitaxy temperature, said annealing step forming the final quantum dots BQ (step c).

La première couche d’AlyGa1-yN est épitaxiée sur une couche tampon CEI en AlxGa1-xN, où x est un nombre supérieur à y et inférieur ou égal à 1, par exemple avec x égal à 0,7.The first layer of Al y Ga 1-y N is epitaxied on an IEC buffer layer of Al x Ga 1-x N, where x is a number greater than y and less than or equal to 1, for example with x equal to 0 ,7.

La couche de GaN est épitaxiée sur la première couche d’AlyGa1 - yN.The GaN layer is epitaxied on the first layer of Al y Ga 1 - y N.

Par exemple, y est fixé à une valeur comprise entre 0,1 et 0,5.For example, y is set to a value between 0.1 and 0.5.

La valeur z dépend de la quantité de matière déposée dans les trois couches CA1, CA2, CA2’ et des compositions respectives de ces trois couches.The value z depends on the amount of material deposited in the three layers CA1, CA2, CA2' and the respective compositions of these three layers.

Après l’étape de recuit, une couche d’encapsulation CES en Alx Ga1-x N est déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN (étape d). Le nombre x’ est un nombre supérieur à z et inférieur ou égal à 1, et peut être égal au nombre x.After the annealing step, an Al x Ga 1-x N CES encapsulation layer is deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures (step d). The number x' is a number greater than z and less than or equal to 1, and may be equal to the number x.

Chaque croissance épitaxiale peut être une épitaxie par Jet Moléculaire (EJM), ou une épitaxie en phase vapeur (EPV) aux organométalliques (EPVOM) ou aux hydrures (HVPE).Each epitaxial growth can be an epitaxy by Molecular Jet (EJM), or an epitaxy in vapor phase (EPV) with organometallics (EPVOM) or with hydrides (HVPE).

Selon un troisième mode de réalisation illustré en figure 3, le procédé de fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN comprend les étapes suivantes:
- une étape de croissance épitaxiale alternée CA réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant (étape a):
une alternance de trois sous-étapes de croissances épitaxiales CA1, CA3, CA1’ de GaN (CA1), de AlN (CA3) et de GaN (CA1’); puis
une dernière sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN, où y est un nombre supérieur à 0 et inférieur à 1;
ladite étape de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation de nanostructures ayant la forme de boîtes quantiques intermédiaires BQI en un pseudo-alliage de AlzGa1-zN résultant de la combinaison des quatre couches, où z est un nombre inférieur à y (étape b);
- une étape de recuit à une température de recuit égale à 820 ± 20°C ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie, ladite étape de recuit formant les boîtes quantiques finales BQ (étape c).
According to a third embodiment illustrated in FIG. 3, the process for manufacturing Al z Ga 1-z N nanostructures comprises the following steps:
- an alternate epitaxial growth step CA carried out at a defined epitaxy temperature and comprising (step a):
an alternation of three epitaxial growth sub-steps CA1, CA3, CA1' of GaN (CA1), of AlN (CA3) and of GaN (CA1'); Then
a last substep of epitaxial growth CA2 of Al y Ga 1-y N, where y is a number greater than 0 and less than 1;
said step of alternate epitaxial growth leading to the formation of nanostructures having the form of BQI intermediate quantum dots in a pseudo-alloy of Al z Ga 1-z N resulting from the combination of the four layers, where z is a number less than y ( step b);
- an annealing step at an annealing temperature equal to 820 ± 20° C. or higher by at least 100° C. with respect to the epitaxy temperature, said annealing step forming the final quantum dots BQ (step c).

La première couche est une couche de GaN et elle est épitaxiée sur une couche tampon CEI en AlxGa1-xN, où x est un nombre supérieur à y et inférieur ou égal à 1, par exemple avec x égal à 0,7.The first layer is a GaN layer and it is epitaxied on an Al x Ga 1-x N IEC buffer layer, where x is a number greater than y and less than or equal to 1, for example with x equal to 0.7 .

Après l’étape de recuit, une couche d’encapsulation CES en Alx Ga1-x N est déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN (étape d). Le nombre x’ est un nombre supérieur à z et inférieur ou égal à 1, et peut être égal au nombre x.After the annealing step, an Al x Ga 1-x N CES encapsulation layer is deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures (step d). The number x' is a number greater than z and less than or equal to 1, and may be equal to the number x.

Par exemple, y est fixé à une valeur comprise entre 0,1 et 0,5.For example, y is set to a value between 0.1 and 0.5.

La valeur z dépend de la quantité de matière déposée dans les quatre couches CA1, CA1’, CA2, CA3 et des compositions respectives de ces quatre couches.The value z depends on the amount of material deposited in the four layers CA1, CA1', CA2, CA3 and the respective compositions of these four layers.

Chaque croissance épitaxiale peut être une épitaxie par Jet Moléculaire (EJM), ou une épitaxie en phase vapeur (EPV) aux organométalliques (EPVOM) ou aux hydrures (HVPE).Each epitaxial growth can be an epitaxy by Molecular Jet (EJM), or an epitaxy in vapor phase (EPV) with organometallics (EPVOM) or with hydrides (HVPE).

Selon un quatrième mode de réalisation illustré en figure 4, le procédé de fabrication de nanostructures d’AlzGa1-zN comprend les étapes suivantes:
- une étape de croissance épitaxiale alternée CA réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant (étape a):
une première sous-étape de croissance épitaxiale CA2’ d’AlyGa1-yN, où y est un nombre supérieur à 0 et inférieur à 1; puis
une alternance de trois sous-étapes de croissances épitaxiales CA1, CA3, CA1’ de GaN (CA1), de AlN (CA3) et de GaN (CA1’); puis
une dernière sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN;
ladite étape de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation d’un pseudo-alliage AlzGa1-zN nanostructuré (boîtes quantiques intermédiaires BQI) résultant de la combinaison des cinq couches, où z est un nombre inférieur à y (étape b) ;
- une étape de recuit à une température de recuit égale à 820 ± 20°C ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie, ladite étape de recuit formant les boîtes quantiques finales BQ (étape c).
According to a fourth embodiment illustrated in FIG. 4, the process for manufacturing Al z Ga 1-z N nanostructures comprises the following steps:
- an alternate epitaxial growth step CA carried out at a defined epitaxy temperature and comprising (step a):
a first substep of epitaxial growth CA2' of Al y Ga 1-y N, where y is a number greater than 0 and less than 1; Then
an alternation of three epitaxial growth sub-steps CA1, CA3, CA1' of GaN (CA1), of AlN (CA3) and of GaN (CA1'); Then
a last substep of epitaxial growth CA2 of Al y Ga 1-y N;
said step of alternate epitaxial growth leading to the formation of a nanostructured Al z Ga 1-z N pseudo-alloy (BQI intermediate quantum dots) resulting from the combination of the five layers, where z is a number less than y (step b) ;
- an annealing step at an annealing temperature equal to 820 ± 20° C. or higher by at least 100° C. with respect to the epitaxy temperature, said annealing step forming the final quantum dots BQ (step c).

Alternativement, la dernière sous-étape de croissance épitaxiale peut être en AlN.Alternatively, the last epitaxial growth substep can be in AlN.

La première couche d’AlyGa1-yN est épitaxiée sur une couche tampon CEI en AlxGa1-xN, où x est un nombre supérieur à z et inférieur ou égal à 1, par exemple avec x égal à 0,7.The first layer of Al y Ga 1-y N is epitaxied on an IEC buffer layer of Al x Ga 1-x N, where x is a number greater than z and less than or equal to 1, for example with x equal to 0 ,7.

La première couche de GaN est épitaxiée sur la première couche d’AlyGa1-yN.The first layer of GaN is epitaxied on the first layer of Al y Ga 1-y N.

Par exemple, y est fixé à une valeur comprise entre 0,1 et 0,5.For example, y is set to a value between 0.1 and 0.5.

La valeur z dépend de la quantité de matière déposée dans les cinq couches CA1, CA1’, CA2, CA2’, CA3 et des compositions respectives de ces cinq couches.The z value depends on the amount of material deposited in the five layers CA1, CA1', CA2, CA2', CA3 and the respective compositions of these five layers.

Après l’étape de recuit, une couche d’encapsulation CES en Alx Ga1-x N est déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN (étape d). Le nombre x’ est un nombre supérieur à y et inférieur ou égal à 1, et peut être égal au nombre x.After the annealing step, an Al x Ga 1-x N CES encapsulation layer is deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures (step d). The number x' is a number greater than y and less than or equal to 1, and can be equal to the number x.

Chaque croissance épitaxiale peut être une épitaxie par Jet Moléculaire (EJM), ou une épitaxie en phase vapeur (EPV) aux organométalliques (EPVOM) ou aux hydrures (HVPE).Each epitaxial growth can be an epitaxy by Molecular Jet (EJM), or an epitaxy in vapor phase (EPV) with organometallics (EPVOM) or with hydrides (HVPE).

D’autres couches de AlN, de GaN et/ou d’AlyGa1-yN peut être rajoutées entre les couches décrites ci-dessus (c’est-à-dire d’autres sous-étapes de croissance épitaxiale).Other layers of AlN, of GaN and/or of Al y Ga 1-y N can be added between the layers described above (that is to say other epitaxial growth sub-steps).

Selon une variante de réalisation qui s’applique notamment à l’un quelconque des quatre modes de réalisation décrits ci-dessus, on peut prévoir plusieurs (N) étapes de croissance épitaxiale alternée. En d’autres termes, les sous-étapes de l’étape de croissance épitaxiale alternée CA sont réitérées un nombre N de fois, où N est un nombre entier supérieur ou égal à 2. Cela permet de faciliter la croissance 3D et le contrôle de la fabrication de nanostructures (forme, dimensions et composition) constituée du pseudo-alliage AlzGa1-zN résultant des différentes couches AlyGa1-yN, GaN et/ou AlN déposées.According to a variant embodiment which applies in particular to any one of the four embodiments described above, it is possible to provide several (N) stages of alternate epitaxial growth. In other words, the substeps of the alternate epitaxial growth step CA are repeated a number N of times, where N is an integer greater than or equal to 2. This makes it possible to facilitate 3D growth and control of the manufacture of nanostructures (shape, dimensions and composition) consisting of the pseudo-alloy Al z Ga 1-z N resulting from the various layers Al y Ga 1-y N, GaN and/or AlN deposited.

Un exemple de cette variante est illustré en figure 5, dans lequel le procédé comprend:
- N étapes de croissance épitaxiale alternée CA réalisée à une température d’épitaxie définie, chaque étape de croissance épitaxiale alternée comprenant (étapes a et b):
une première sous-étape de croissance épitaxiale CA1 de GaN; puis
une seconde sous-étape de croissance épitaxiale CA3 d’AlN; puis
une troisième sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN,où y est un nombre supérieur à 0 et inférieur à 1;
lesdites N étapes de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation d’un pseudo-alliage AlzGa1-zN nanostructuré (boîtes quantiques intermédiaires BQI) résultant de la combinaison des 3N couches, où z est un nombre inférieur à y (étape c);
- une étape de recuit à une température de recuit égale à 820 ± 20°C ou supérieure d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie, ladite étape de recuit formant les boîtes quantiques finales BQ (étape d).
An example of this variant is illustrated in Figure 5, in which the method comprises:
- N stages of alternate epitaxial growth CA carried out at a defined epitaxy temperature, each stage of alternate epitaxial growth comprising (stages a and b):
a first CA1 epitaxial growth substep of GaN; Then
a second substep of epitaxial growth CA3 of AlN; Then
a third epitaxial growth substep CA2 of Al y Ga 1-y N,where y is a number greater than 0 and less than 1;
said N alternate epitaxial growth steps leading to the formation of a nanostructured Al z Ga 1-z N pseudo-alloy (BQI intermediate quantum dots) resulting from the combination of the 3N layers, where z is a number less than y (step c );
- an annealing step at an annealing temperature equal to 820 ± 20° C. or higher by at least 100° C. with respect to the epitaxy temperature, said annealing step forming the final quantum dots BQ (step d).

La couche de GaN est déposée sur une couche tampon CEI en AlxGa1-xN, où x est un nombre supérieur à y et inférieur ou égal à 1, par exemple avec x égal à 0,7.The GaN layer is deposited on an IEC buffer layer of Al x Ga 1-x N, where x is a number greater than y and less than or equal to 1, for example with x equal to 0.7.

Après l’étape de recuit, une couche d’encapsulation CES en Alx’Ga1-x’N est déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN (étape e). Le nombre x’ est un nombre supérieur à z et inférieur ou égal à 1, et peut être égal au nombre x.After the annealing step, an Al x' Ga 1-x' N CES encapsulation layer is deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures (step e). The number x' is a number greater than z and less than or equal to 1, and may be equal to the number x.

Par exemple, y est fixé à une valeur comprise entre 0,1 et 0,5.For example, y is set to a value between 0.1 and 0.5.

La valeur z dépend de la quantité de matière déposée dans les 3N couches et des compositions respectives de ces 3N couches.The value z depends on the amount of material deposited in the 3N layers and on the respective compositions of these 3N layers.

En outre, la figure 5 illustre le cas où la couche tampon CEI est elle-même déposée sur un substrat SUB. En outre, une couche tremplin CT peut être comprise entre le substrat et la couche tampon CEI.Furthermore, FIG. 5 illustrates the case where the buffer layer CEI is itself deposited on a substrate SUB. In addition, a springboard layer CT can be included between the substrate and the buffer layer CEI.

Le substrat peut être du saphir, du silicium (Si), du carbure de silicium (SiC), de l’oxyde de zinc (ZnO), du nitrure de bore (BN), ou encore un matériau 2D comme le graphène.The substrate can be sapphire, silicon (Si), silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO), boron nitride (BN), or even a 2D material such as graphene.

La couche tremplin peut être en AlN, GaN ou AlGaN.The springboard layer can be AlN, GaN or AlGaN.

Cette variante et cet exemple peuvent s’appliquer à tous les autres modes de réalisation.This variant and this example can be applied to all other embodiments.

Premier exemple de réalisationFirst example of realization

Selon un premier exemple de réalisation, l’étape de croissance épitaxiale alternée CA comprend une première sous-étape de croissance épitaxiale CA1 de GaN; puis une seconde sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN.According to a first exemplary embodiment, the step of alternate epitaxial growth CA comprises a first sub-step of epitaxial growth CA1 of GaN; then a second sub-step of epitaxial growth CA2 of Al y Ga 1-y N.

Toutes ces couches sont épitaxiées sur un substrat de saphir plan (0001), la couche tampon en AlxGa1-xN est orientée selon le plan de croissance (0001) avec une composition x égale à 0,7 et la couche d’encapsulation en Alx’Ga1-x’N déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN a également une composition x’ égale à x, soit 0,7.All these layers are epitaxial on a plane sapphire substrate (0001), the buffer layer in Al x Ga 1-x N is oriented according to the growth plane (0001) with a composition x equal to 0.7 and the layer of Al x' Ga 1-x' N encapsulation deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures also has a composition x' equal to x, ie 0.7.

En outre, la couche d’AlyGa1-yN a une composition y comprise entre 0,1 et 0,5, et une épaisseur comprise entre 2 et 4 monocouches (c’est à dire entre 0,5 et 1 nanomètres). La couche de GaN a une épaisseur égale à 2 monocouches, c’est à dire de l’ordre de 0,5 nanomètres.In addition, the Al y Ga 1-y N layer has a y composition between 0.1 and 0.5, and a thickness between 2 and 4 monolayers (i.e. between 0.5 and 1 nanometers ). The GaN layer has a thickness equal to 2 monolayers, ie of the order of 0.5 nanometers.

Le pseudo-alliage AlzGa1-zN résulte du dépôt des deux couches GaN/AlyGa1-yN et du rapport entre la quantité de matière déposée pour chacune des couches et la quantité de matière totale.The Al z Ga 1-z N pseudo-alloy results from the deposition of the two GaN/Al y Ga 1-y N layers and from the ratio between the quantity of material deposited for each of the layers and the total quantity of material.

La température de recuit est de l’ordre de 100°C supérieure à celle de la température d’épitaxie, et/ou égale à environ 820 ± 20°C.The annealing temperature is about 100°C higher than that of the epitaxy temperature, and/or equal to about 820 ± 20°C.

Second exemple de réalisationSecond example of realization

Selon un second exemple de réalisation, l’étape de croissance épitaxiale alternée comprend une première sous-étape de croissance épitaxiale CA2’ d’AlyGa1-yN; puis une seconde sous-étape de croissance épitaxiale CA1 de GaN; puis une troisième sous-étape de croissance épitaxiale CA2 d’AlyGa1-yN.According to a second exemplary embodiment, the step of alternate epitaxial growth comprises a first sub-step of epitaxial growth CA2′ of Al y Ga 1-y N; then a second substep of epitaxial growth CA1 of GaN; then a third sub-step of epitaxial growth CA2 of Al y Ga 1-y N.

Toutes ces couches sont épitaxiées sur un substrat de saphir plan (0001), la couche tampon en AlxGa1-xN est orientée selon le plan de croissance (0001) avec une composition x égale à 0,7 et la couche d’encapsulation en Alx’Ga1-x’N déposée sur les nanostructures AlzGa1-zN a également une composition x’ égale à x, soit 0,7.All these layers are epitaxial on a plane sapphire substrate (0001), the buffer layer in Al x Ga 1-x N is oriented according to the growth plane (0001) with a composition x equal to 0.7 and the layer of Al x' Ga 1-x' N encapsulation deposited on the Al z Ga 1-z N nanostructures also has a composition x' equal to x, ie 0.7.

En outre, les deux couches d’AlyGa1-yN ont une composition y comprise entre 0,1 et 0,5, et une épaisseur comprise entre 2 et 4 monocouches (c’est à dire entre 0,5 et 1 nanomètres). La couche de GaN comprise entre les deux couches d’AlyGa1-yN a une épaisseur égale à 2 monocouches, c’est à dire de l’ordre de 0,5 nanomètres.In addition, the two layers of Al y Ga 1-y N have a y composition between 0.1 and 0.5, and a thickness between 2 and 4 monolayers (i.e. between 0.5 and 1 nanometers). The layer of GaN between the two layers of Al y Ga 1-y N has a thickness equal to 2 monolayers, ie of the order of 0.5 nanometers.

La température de recuit est de l’ordre de 100°C supérieure à celle de la température d’épitaxie, et/ou égale à environ 820 ± 20°C.The annealing temperature is about 100°C higher than that of the epitaxy temperature, and/or equal to about 820 ± 20°C.

Le pseudo-alliage AlzGa1-zN résulte du dépôt des trois couches AlyGa1-yN/GaN/AlyGa1-yN et du rapport entre la quantité de matière déposée pour chacune des couches et la quantité de matière totale.The Al z Ga 1-z N pseudo-alloy results from the deposition of the three layers Al y Ga 1-y N/GaN/Al y Ga 1-y N and from the ratio between the quantity of material deposited for each of the layers and the quantity of total material.

Avec l’empilement d’une couche de 1 nanomètre d’AlyGa1-yN (4 monocouches), où y est égal à 0,2, d’une couche de 0,5 nanomètre de GaN (2 monocouches) et d’une couche de 1 nanomètre d’AlyGa1-yN où y est égal à 0,2, on obtient la fabrication d’un pseudo-alliage Al0,18Ga0,82N d’épaisseur 2,5 nanomètres.With the stacking of a 1 nanometer layer of Al y Ga 1-y N (4 monolayers), where y is equal to 0.2, a 0.5 nanometer layer of GaN (2 monolayers) and of a 1 nanometer layer of Al y Ga 1-y N where y is equal to 0.2, we obtain the production of a pseudo-alloy Al 0.18 Ga 0.82 N with a thickness of 2.5 nanometers.

En déposant ces couches sur une couche d’AlxGa1-xN, avec x égal à 0,7, les inventeurs ont pu obtenir les nanostructures telles qu’illustrées en figure 6.By depositing these layers on a layer of Al x Ga 1-x N, with x equal to 0.7, the inventors were able to obtain the nanostructures as illustrated in figure 6.

Les propriétés optiques de ces nanostructures ont alors été étudiées, notamment par photoluminescence (PL) en température. Des spectres d’émission de nanostructures AlzGa1-zN obtenus à une température de 10K et à une température de 300K sont présentés sur la figure 7A, dans laquelle on observe une très faible diminution de l’intensité de PL, avec un rapport d’intensité de photoluminescence intégrée de 1,6 seulement entre 10K et 300K. Par ailleurs, les mesures présentées en figure 7B confirment le fort confinement des porteurs dans les nanostructures ainsi qu’un fort rendement quantique interne.The optical properties of these nanostructures were then studied, in particular by photoluminescence (PL) in temperature. Emission spectra of Al z Ga 1-z N nanostructures obtained at a temperature of 10K and at a temperature of 300K are shown in Figure 7A, in which a very small decrease in PL intensity is observed, with a Integrated photoluminescence intensity ratio of only 1.6 between 10K and 300K. Furthermore, the measurements presented in FIG. 7B confirm the high confinement of the carriers in the nanostructures as well as a high internal quantum yield.

Ces résultats démontrent l’intérêt du procédé de l’invention pour faire croître des nanostructures AlzGa1-zN émettant dans l’ultraviolet (entre 230 et 340 nm), et présentant des rendements quantiques internes élevés, pouvant atteindre des valeurs de ηintde l’ordre de 30 % (malgré les densités de dislocations élevées, c'est à dire de plus de 1010cm-2).These results demonstrate the interest of the method of the invention for growing Al z Ga 1-z N nanostructures emitting in the ultraviolet (between 230 and 340 nm), and exhibiting high internal quantum yields, which can reach values of η int of the order of 30% (despite the high dislocation densities, ie more than 10 10 cm -2 ).

Troisième exemple de réalisationThird example of realization

Un troisième exemple se distingue des exemples précédents en ce que la première couche d’AlyGa1-yN, avec y égal à 0,3, présente une épaisseur de 3 monocouches. La couche de GaN épitaxiée sur la première couche d’AlyGa1-yN a une épaisseur égale à 2 monocouches, et la seconde couche d’AlyGa1-yN épitaxiée sur la couche de GaN, avec y égal à 0,3, présente une épaisseur de 3 monocouches.A third example differs from the preceding examples in that the first layer of Al y Ga 1-y N, with y equal to 0.3, has a thickness of 3 monolayers. The layer of GaN epitaxial on the first layer of Al y Ga 1-y N has a thickness equal to 2 monolayers, and the second layer of Al y Ga 1-y N epitaxial on the GaN layer, with y equal to 0.3, has a thickness of 3 monolayers.

Quatrième exemple de réalisationFourth embodiment

Un quatrième exemple se distingue des exemples précédents en ce que la première couche d’AlyGa1-yN, avec y égal à 0,5, présente une épaisseur de 3 monocouches. La couche de GaN épitaxiée sur la première couche d’AlyGa1-yN a une épaisseur égale à 2 monocouches, et la seconde couche d’AlyGa1-yN épitaxiée sur la couche de GaN, avec y égal à 0,5, présente une épaisseur de 3 monocouches.A fourth example differs from the preceding examples in that the first layer of Al y Ga 1-y N, with y equal to 0.5, has a thickness of 3 monolayers. The layer of GaN epitaxial on the first layer of Al y Ga 1-y N has a thickness equal to 2 monolayers, and the second layer of Al y Ga 1-y N epitaxial on the GaN layer, with y equal to 0.5, has a thickness of 3 monolayers.

Des diodes électroluminescentes peuvent être fabriquées en intégrant les hétérostructures ainsi obtenues.Light-emitting diodes can be fabricated by integrating the heterostructures thus obtained.

La figure 8 représente une diode D formée sur le substrat SUB, et comprenant la couche tremplin CT, la couche tampon CEI, les boîtes quantiques BQ, la couche d’encapsulation CES. La diode D et donc le substrat SUB ainsi que la couche tremplin CT et la couche tampon CEI présentent une forme carrée de largeur comprise entre 40 et 810 µm, par exemple 310 µm. Les boîtes quantiques BQ et la couche d’encapsulation CES, formées sur la couche tampon CEI présentent une forme en U, en recouvrant l’ensemble de la couche tampon CEI à l’exception d’une partie s’étendant entre une région centrale et un bord de la forme carrée. La partie de la couche tampon CEI non recouverte par les boîtes quantiques BQ et la couche d’encapsulation CES est recouverte d’une couche conductrice E1 formant une première électrode de la diode D, et l’ensemble de la couche d’encapsulation CES est recouverte d’une couche conductrice formant une seconde électrode E2 de la diode D.FIG. 8 represents a diode D formed on the substrate SUB, and comprising the springboard layer CT, the buffer layer CEI, the quantum dots BQ, the encapsulation layer CES. The diode D and therefore the substrate SUB as well as the springboard layer CT and the buffer layer CEI have a square shape with a width of between 40 and 810 μm, for example 310 μm. The quantum dots BQ and the encapsulation layer CES, formed on the buffer layer CEI have a U-shape, covering the whole of the buffer layer CEI with the exception of a part extending between a central region and an edge of the square shape. The part of the buffer layer CEI not covered by the quantum dots BQ and the encapsulation layer CES is covered with a conductive layer E1 forming a first electrode of the diode D, and the whole of the encapsulation layer CES is covered with a conductive layer forming a second electrode E2 of diode D.

Les figures 9 et 10 illustrent le fonctionnement de la diode, lorsque le paramètre y est choisi égal à 0,3 et la largeur de la diode est fixée à 310 µm.FIGS. 9 and 10 illustrate the operation of the diode, when the parameter y is chosen equal to 0.3 and the width of the diode is fixed at 310 μm.

La figure 9 représente le spectre d’électroluminescence C1 de la diode. La courbe C1 présente un pic à environ 305 nm atteignant une valeur d’intensité lumineuse d’environ 60 (en unité arbitraire). La figure 9 présente également, à titre de comparaison, une courbe C2 obtenue avec une diode identique, soumise à une même densité de courant d’environ 100 A/cm2, mais pour laquelle le paramètre y a été fixé à 0,5. A environ 295 nm, la courbe C2 présente un pic atteignant une valeur d’intensité lumineuse d’environ 38.FIG. 9 represents the electroluminescence spectrum C1 of the diode. Curve C1 shows a peak at about 305 nm reaching a light intensity value of about 60 (in arbitrary units). FIG. 9 also presents, by way of comparison, a curve C2 obtained with an identical diode, subjected to the same current density of approximately 100 A/cm 2 , but for which the parameter y has been set at 0.5. At about 295 nm, curve C2 shows a peak reaching a light intensity value of about 38.

La figure 10 représente une courbe C3 de variation du rendement quantique externe de la diode en fonction de la densité de courant appliquée à la diode. La courbe C3 qui résulte de différentes mesures M1-M7, présente un maximum d’environ 0,05 % atteint lorsque la densité de courant appliquée à la diode est à environ 100 A/cm2. A titre de comparaison, une diode comportant des nanostructures obtenues par une croissance continue de AlyGa1-yN, avec y = 0,3 atteint un rendement quantique externe maximum de 10-4 %. Le procédé décrit précédemment permet donc de multiplier le rendement quantique externe par un facteur 100.FIG. 10 represents a curve C3 of variation of the external quantum efficiency of the diode as a function of the current density applied to the diode. Curve C3 which results from various measurements M1-M7, presents a maximum of approximately 0.05% reached when the current density applied to the diode is at approximately 100 A/cm2. For comparison, a diode comprising nanostructures obtained by continuous growth of AlthereGa1-yN, with y = 0.3 reaches a maximum external quantum yield of 10-4 %. The method described above therefore makes it possible to multiply the external quantum efficiency by a factor of 100.

De manière générale, les différents modes et variantes présentés peuvent être combinés entre eux.In general, the different modes and variants presented can be combined with each other.

En outre, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendicationsIn addition, the present invention is not limited to the embodiments described above but extends to any embodiment falling within the scope of the claims.

L’invention permet ainsi de réaliser des hétérostructures comprenant des couches actives à base de nanostructures AlGaN, avec des faibles épaisseurs (de l’ordre de 1 µm, voire moins), et ce, même avec des matériaux à fortes densités de dislocations (au moins 1010cm-2voire plus de 1011cm-2). Elle permet de résoudre le problème technique de la chute du rendement quantique interne, qui est notamment due aux fortes densités de dislocation et qui limite fortement les performances des dispositifs optoélectroniques à base d’AlGaN (en particulier pour les LED et LD).The invention thus makes it possible to produce heterostructures comprising active layers based on AlGaN nanostructures, with small thicknesses (of the order of 1 μm, or even less), and this, even with materials with high dislocation densities (at less than 10 10 cm -2 or even more than 10 11 cm -2 ). It makes it possible to solve the technical problem of the drop in the internal quantum efficiency, which is notably due to the high dislocation densities and which strongly limits the performance of optoelectronic devices based on AlGaN (in particular for LEDs and LDs).

Les couches actives à base de nanostructures AlGaN peuvent être réalisées sur différents types de substrats (saphir, silicium, carbure de silicium, oxyde de zinc, nitrure de bore, et également matériaux 2D comme le graphène).Active layers based on AlGaN nanostructures can be produced on different types of substrates (sapphire, silicon, silicon carbide, zinc oxide, boron nitride, and also 2D materials such as graphene).

L’invention peut également être appliquée sur différentes orientations cristallographiques (plans de croissance) et structures cristallines (wurtzite, cubique).The invention can also be applied to different crystallographic orientations (growth planes) and crystal structures (wurtzite, cubic).

L’invention permet de s’affranchir de l’utilisation de matériaux présentant de faibles densités de défauts qui nécessitent soit d’avoir recours à des procédés technologiques complexes et coûteux, soit d’utiliser des substrats massifs d’AlN très chers, de petites dimensions et peu disponibles commercialement.The invention makes it possible to dispense with the use of materials having low densities of defects which require either resorting to complex and costly technological processes, or the use of bulk substrates of very expensive AlN, small dimensions and few commercially available.

L’invention permet ainsi de réaliser des composants électroniques et optoélectroniques en mettant à profit les propriétés remarquables des nanostructures AlGaN.The invention thus makes it possible to produce electronic and optoelectronic components by taking advantage of the remarkable properties of AlGaN nanostructures.

L’invention permet d’atteindre des rendements quantiques internes élevés et donc des performances de ces composants élevées, et ce, en simplifiant le procédé de fabrication des hétérostructures et des couches actives, notamment en réduisant les épaisseurs déposées et en simplifiant les procédés de fabrication à une seule étape de croissance épitaxiale qui est une étape de croissance épitaxiale alternée pour la fabrication des nanostructures. En outre, pour le reste de la structure du composant recherché, on peut mettre en œuvre des procédés de croissance «classiques» d’épitaxie pour la fabrication des autres couches constituant la structure.The invention makes it possible to achieve high internal quantum efficiencies and therefore high performance of these components, and this, by simplifying the manufacturing process of the heterostructures and of the active layers, in particular by reducing the thicknesses deposited and by simplifying the manufacturing processes. to a single epitaxial growth step which is an alternating epitaxial growth step for the fabrication of the nanostructures. In addition, for the rest of the structure of the component sought, it is possible to implement "classic" epitaxy growth processes for the manufacture of the other layers constituting the structure.

En outre, elle met en œuvre des procédés couramment utilisés dans l’industrie opto-électronique et micro-électronique, et ne nécessite pas de développer des dispositifs spécifiques. L’invention peut donc être réalisée à l’échelle industrielle.In addition, it implements processes commonly used in the opto-electronics and micro-electronics industry, and does not require the development of specific devices. The invention can therefore be carried out on an industrial scale.

Les applications visées concernent donc les composants de l’industrie micro-électronique et opto-électronique, et plus particulièrement les diodes électroluminescentes (LEDs) et lasers (LDs) à base de matériaux (Al,Ga)N émettant dans la gamme de longueurs d’onde UV.The targeted applications therefore concern components of the micro-electronics and opto-electronics industry, and more particularly light-emitting diodes (LEDs) and lasers (LDs) based on (Al, Ga) N materials emitting in the range of lengths d UV wave.

L’invention peut être appliquée sur tous les substrats utilisés pour la fabrication des couches actives AlGaN, en particulier le saphir et le silicium, ou encore l’oxyde de zinc et le nitrure de bore, ce qui offre des possibilités de suppression du substrat (par retrait sélectif).The invention can be applied to all substrates used for the manufacture of active AlGaN layers, in particular sapphire and silicon, or even zinc oxide and boron nitride, which offers possibilities of removing the substrate ( by selective withdrawal).

Par exemple, la très forte sélectivité de gravure du Si par rapport aux couches actives nitrures peut permettre la réalisation de (micro-)structures (membranes, micro-disques…) adaptées à la fabrication de micro-composants pour l’électronique et la photonique. Par exemple, il est possible de fabriquer des structures de type micro-disques à base de boîtes quantiques.For example, the very high etching selectivity of Si compared to active nitride layers can allow the production of (micro-)structures (membranes, micro-disks, etc.) suitable for the manufacture of micro-components for electronics and photonics. . For example, it is possible to manufacture structures of the micro-disk type based on quantum dots.

Cela permet aussi d’utiliser des procédures de report des couches nitrures, par exemple selon latechnologie «flip-chip» ou la technique d’exfoliation (avec l’utilisation de matériaux en feuillets (ou 2D) tel que le nitrure de bore ou le graphène) et retrait sélectif du substrat sur des matériaux fortement conducteurs pour l’évacuation de la chaleur (fonctionnement des LEDs ou LDs à fortes densités de courant) ou bien pour le dépôt de miroirs de Bragg ou la réalisation de cavité lasers.This also makes it possible to use procedures for transferring nitride layers, for example according to "flip-chip" technology or the exfoliation technique (with the use of sheet (or 2D) materials such as boron nitride or graphene) and selective removal of the substrate on highly conductive materials for heat removal (operation of LEDs or LDs at high current densities) or for the deposition of Bragg mirrors or the production of laser cavities.

Claims (17)

Procédé de fabrication de nanostructures (BQ) d’AlGaN comprenant les étapes suivantes:
- au moins une étape de croissance épitaxiale alternée (CA), ladite étape de croissance épitaxiale alternée étant réalisée à une température d’épitaxie définie et comprenant:
une sous-étape de croissance épitaxiale (CA1) de GaN; et
une sous-étape de croissance épitaxiale (CA2) d’AlyGa1-yN réalisée après la sous-étape de croissance épitaxiale de GaN, y étant un nombre supérieur à 0 et inférieur ou égal à 1;
ladite étape de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation de nanostructures intermédiaires (BQI) en un pseudo-alliage de AlzGa1-zN résultant de la combinaison des couches épitaxiées en croissance alternée, z étant un nombre inférieur à y;
- une étape de recuit à une température de recuit supérieure ou égale à 820 ± 20°C ou supérieure ou égale d’au moins 100°C par rapport à la température d’épitaxie conduisant à la formation de nanostructures (BQ) en AlzGa1-zN.
Process for the fabrication of nanostructures (BQ) of AlGaN comprising the following steps:
- at least one alternate epitaxial growth step (CA), said alternate epitaxial growth step being carried out at a defined epitaxy temperature and comprising:
an epitaxial growth substage (CA1) of GaN; And
an Al y Ga 1-y N epitaxial growth (CA2) sub-step performed after the GaN epitaxial growth sub-step, where y is a number greater than 0 and less than or equal to 1;
said step of alternate epitaxial growth leading to the formation of intermediate nanostructures (BQI) in a pseudo-alloy of Al z Ga 1-z N resulting from the combination of the epitaxial layers in alternate growth, z being a number less than y;
- an annealing step at an annealing temperature greater than or equal to 820 ± 20°C or greater than or equal to at least 100°C relative to the epitaxy temperature leading to the formation of Al z nanostructures (BQ) Ga 1-z N.
Procédé de fabrication de nanostructures selon la revendication 1, l’étape de croissance épitaxiale alternée (CA) comprenant en outre une sous-étape de croissance épitaxiale préalable (CA2’) en AlyGa1-yN, réalisée avant la sous-étape de croissance épitaxiale (CA1) de GaN.Process for manufacturing nanostructures according to claim 1, the step of alternate epitaxial growth (CA) further comprising a sub-step of preliminary epitaxial growth (CA2') in Al y Ga 1-y N, carried out before the sub-step of epitaxial growth (CA1) of GaN. Procédé de fabrication de nanostructures selon la revendication 1 ou la revendication 2, l’étape de croissance épitaxiale alternée (CA) comprenant plusieurs sous-étapes de croissance épitaxiale alternée (CA1, CA1’) de GaN.A method of manufacturing nanostructures according to claim 1 or claim 2, the step of alternate epitaxial growth (CA) comprising several sub-steps of alternate epitaxial growth (CA1, CA1') of GaN. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications précédentes, l’étape de croissance épitaxiale alternée (CA) comprenant en outre une sous-étape de croissance épitaxiale (CA3) d’AlN.Process for manufacturing nanostructures according to one of the preceding claims, the step of alternate epitaxial growth (CA) further comprising a sub-step of epitaxial growth (CA3) of AlN. Procédé de fabrication de nanostructures selon la revendication 4, l’étape de croissance épitaxiale alternée (CA) comprenant plusieurs sous-étapes de croissance épitaxiale d’AlN.A method of manufacturing nanostructures according to claim 4, the step of alternate epitaxial growth (AC) comprising several sub-steps of epitaxial growth of AlN. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications 4 ou 5, une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlN étant réalisée avant une sous-étape de croissance épitaxiale de GaN.Process for manufacturing nanostructures according to one of Claims 4 or 5, an AlN epitaxial growth sub-step being carried out before a GaN epitaxial growth sub-step. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications 4 à 6, une sous-étape de croissance épitaxiale d’AlN étant réalisée après une sous-étape de croissance épitaxiale de GaN.Process for manufacturing nanostructures according to one of Claims 4 to 6, an AlN epitaxial growth sub-step being carried out after a GaN epitaxial growth sub-step. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications précédentes, une couche de GaN présentant une épaisseur comprise entre 1 et 4 monocouches de GaN, de préférence entre 2 et 4 monocouches de GaN, et de préférence égale à 2 monocouches de GaN.Process for manufacturing nanostructures according to one of the preceding claims, a layer of GaN having a thickness of between 1 and 4 monolayers of GaN, preferably between 2 and 4 monolayers of GaN, and preferably equal to 2 monolayers of GaN. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications précédentes, une couche d’AlyGa1-yN présentant une épaisseur comprise entre 1 et 4 monocouches d’AlyGa1-yN, de préférence entre 2 et 4 monocouches d’AlyGa1-yN, et de préférence égale à 2 monocouches d’AlyGa1-yN.Process for manufacturing nanostructures according to one of the preceding claims, a layer of Al y Ga 1-y N having a thickness of between 1 and 4 monolayers of Al y Ga 1-y N, preferably between 2 and 4 monolayers of Al y Ga 1-y N, and preferably equal to 2 monolayers of Al y Ga 1-y N. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications 3 à 9, une couche d’AlN présentant une épaisseur comprise entre 1 et 4 monocouches d’AlN, de préférence entre 2 et 4 monocouches d’AlN, et de préférence égale à 2 monocouches d’AlN.Process for manufacturing nanostructures according to one of Claims 3 to 9, an AlN layer having a thickness of between 1 and 4 AlN monolayers, preferably between 2 and 4 AlN monolayers, and preferably equal to 2 AlN monolayers. Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une des revendications précédentes comprenant une pluralité (N) d’étapes de croissance épitaxiale alternée conduisant à la formation de nanostructures (BQ) en AlzGa1-zN.Process for manufacturing nanostructures according to one of the preceding claims, comprising a plurality (N) of alternate epitaxial growth steps leading to the formation of Al z Ga 1-z N nanostructures (BQ). Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une quelconque des revendications précédentes, au moins une étape de croissance épitaxiale alternée étant réalisée sous une atmosphère exempte de NH3.Process for manufacturing nanostructures according to any one of the preceding claims, at least one step of alternate epitaxial growth being carried out under an atmosphere free of NH 3 . Procédé de fabrication de nanostructures selon l’une quelconque des revendications précédentes, la température d’épitaxie étant supérieure ou égale à 650°C, et de préférence comprise entre 650°C et 750°C.Process for manufacturing nanostructures according to any one of the preceding claims, the epitaxy temperature being greater than or equal to 650°C, and preferably between 650°C and 750°C. Procédé de fabrication d’hétérostructures comprenant les étapes suivantes:
- la fourniture d’une couche tampon (CEI) en AlxGa1-xN;
- la fabrication de nanostructures (BQ) d’AlzGa1-zN selon le procédé de l’une des revendications 1 à 13;
lesdites nanostructures d’AlzGa1-zN étant formées sur la couche d’AlxGa1-xN, et x étant un nombre supérieur à y et inférieur à 1.
Process for manufacturing heterostructures comprising the following steps:
- the provision of a buffer layer (CEI) of Al x Ga 1-x N;
- the manufacture of nanostructures (BQ) of Al z Ga 1-z N according to the method of one of claims 1 to 13;
said Al z Ga 1-z N nanostructures being formed on the Al x Ga 1-x N layer, and x being a number greater than y and less than 1.
Procédé de fabrication d’hétérostructures selon la revendication 14, comprenant en outre une étape de:
- dépôt d’une couche d’encapsulation (CES) en Alx Ga1-x N sur les nanostructures (BQ) d’AlzGa1-zN, x’ étant un nombre inférieur à 1 et supérieur à z.
Method of manufacturing heterostructures according to claim 14, further comprising a step of:
- deposition of an encapsulation layer (CES) of Al x ' Ga 1-x ' N on the nanostructures (BQ) of Al z Ga 1-z N, x' being a number less than 1 and greater than z .
Procédé de fabrication d’hétérostructures selon la revendication 14 ou 15, la couche tampon (CEI) en AlxGa1-xN étant déposée sur un substrat (SUB).Process for manufacturing heterostructures according to Claim 14 or 15, the buffer layer (CEI) of Al x Ga 1-x N being deposited on a substrate (SUB). Procédé de fabrication d’hétérostructures selon l’une quelconque des revendications 14 à 16, comprenant une étape de dépôt d’une couche tremplin (CT) entre la couche tampon (CEI) en AlxGa1-xN et le substrat (SUB).Process for manufacturing heterostructures according to any one of Claims 14 to 16, comprising a step of depositing a springboard layer (CT) between the buffer layer (CEI) of Al x Ga 1-x N and the substrate (SUB ).
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