FR3124312A1 - Procede pour fabriquer une matrice a emission native - Google Patents
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Abstract
Procédé pour fabriquer une matrice à émission native comprenant les étapes suivantes : a) fournir une structure de base (10) comprenant successivement un substrat (11), une couche de GaN (12), une couche d’In(x)GaN dopée (13) avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14), b) structurer des mésas dans la structure de base, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée (13) et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14), moyennant quoi les mésas sont interconnectées électriquement entre elles, c) porosifier par voie électrochimique la couche d’In(x)GaN dopée (13), d) réaliser une première structure LED (100) et une deuxième structure LED (200) sur les mésas, moyennant quoi on obtient une première LED et une deuxième LED ayant, respectivement une première et une deuxième longueur d’onde d’émission, et on forme une matrice à émission native. Figure pour l’abrégé : 1Q
Description
La présente invention se rapporte au domaine général des micro-écrans couleur.
L’invention concerne un procédé pour fabriquer une matrice à émission native.
L’invention concerne également une matrice à émission native ainsi obtenue.
L’invention trouve des applications dans de nombreux domaines industriels, et notamment dans le domaine des micro-écrans couleur à base de micro-LEDs au pas inférieur à 10 µm.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les micro-écrans couleurs comprennent des pixels bleus, verts et rouges (pixels RGB).
Les pixels bleus et verts peuvent être fabriqués à base de matériaux nitrures et les pixels rouges à base de matériaux phosphores. Pour combiner sur le même substrat ces trois types de pixels, la technique dite de « pick and place » est généralement utilisée. Cependant, dans le cas des micro-écrans avec des pixels inférieurs à 10 µm, cette technique ne peut plus être utilisée à cause, non seulement, des problèmes d’alignement, mais aussi du temps nécessaire pour réaliser une telle technique à cette échelle.
Une autre solution consiste à réaliser la conversion de couleurs avec des boîtes quantiques (QD pour « Quantum Dot » en langue anglaise) ou des nanophosphores. Cependant, le contrôle du dépôt de ces matériaux sur des pixels de faibles dimensions est difficile et leur tenue au flux n’est pas suffisamment robuste.
Il est donc crucial de pouvoir obtenir les trois pixels RGB de façon native avec la même famille de matériaux et sur le même substrat. Pour cela, l’InGaN est le matériau le plus prometteur. Ce matériau peut, en effet, théoriquement couvrir tout le spectre visible en fonction de sa concentration en indium. Les micro-LEDs bleues à base d’InGaN montrent déjà une luminance élevée, bien supérieure à leurs homologues organiques. Pour émettre à des longueurs d’onde dans le vert, les puits quantiques (PQs) de la LED doivent contenir au moins 25% d’indium et pour une émission dans le rouge, il est nécessaire d’avoir au moins 35% d’indium. Malheureusement, la qualité du matériau InGaN au-delà de 20% d’In est dégradée en raison de la faible miscibilité de l’InN dans le GaN, mais aussi en raison de la forte contrainte compressive inhérente à la croissance de la zone active InGaN sur GaN.
Il est donc essentiel de pouvoir réduire la contrainte globale dans les structures à base de GaN/InGaN.
Pour remédier à cette problématique, plusieurs solutions ont été envisagées.
Une première solution consiste à former des nanostructures, comme des nanofils ou des pyramides, pour pouvoir relaxer les contraintes par les bords libres. La croissance des nanofils axiaux peut être réalisée par épitaxie par jets moléculaires (ou MBE pour Molecular Beam Epitaxy »). En pratique, la faible température de croissance utilisée en croissance par MBE conduit à des faibles rendements quantiques internes (IQE). Les pyramides permettent de courber les dislocations. En particulier, les pyramides complètes ont des plans semi-polaires favorables à l’incorporation d’In et à la réduction du champ électrique interne de la zone active. Pour des pyramides tronquées, les faces tronquées permettent une croissance des puits quantiques sur le plan c, ce qui conduit à une émission plus homogène par rapport à une émission le long des plans semi-polaires d’une pyramide complète. Alternativement, la croissance peut aussi se faire en planaire sur des plans autres que la face c de la structure wurtzite comme la croissance sur les plans semi-polaires qui sont plus favorables à l’incorporation d’In.
Une autre solution consiste à réduire les contraintes dans la zone active de la structure LED en utilisant un substrat ou pseudo-substrat avec un paramètre de maille plus proche du paramètre de maille de l’alliage InGaN des puits quantiques. Ainsi, même avec une configuration planaire, on peut augmenter le taux d’incorporation d’In dans l’InGaN. Il a été montré que, lorsque le paramètre de maille du substrat augmente, le champ électrique interne est réduit par comparaison à une couche contrainte de même concentration en In et les émissions des puits quantiques sont décalées vers le rouge [1]. La couche relaxée d’InGaN obtenue permet de faire croitre une hétérostructure III-N par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (ou MOVPE pour « metalorganic vapor phase epitaxy »). Cependant, à ce jour, à notre connaissance, le seul substrat ayant permis cette démonstration est le pseudo-substrat InGaNOS de Soitec obtenu par la technique de Smart CutTM.
Une autre solution pour réduire les contraintes globales dans les structures LEDs à base de GaN/InGaN consiste à porosifier la couche de GaN. Dans la référence [2], on prépare dans un premier temps un empilement comprenant un substrat en saphir recouvert par une couche de GaN non intentionnellement dopée (GaN nid) et une couche de GaN dopée n+. La couche de GaN dopée joue le rôle d’anode et un fil de platine joue le rôle de cathode. La porosification électrochimique est réalisée dans une solution d’acide oxalique (0,2M) en appliquant une tension de 15V pendant 30min puis sous rayonnement ultra-violet dans une solution de KOH (0,06M) à 9V pendant 30min. La couche porosifiée de GaN ainsi obtenue permet de faire croitre une structure LED à puits quantiques multiples (MQWs pour « multiple quantum wells ») composée d’une couche de GaN n+, cinq puits quantiques (PQ) GaN/InGaN et une couche de contact GaN p. La relaxation importante des contraintes conduit à de meilleures propriétés électriques et optiques, notamment en ce qui concerne la photoluminescence (PL).
Cependant, la qualité cristalline de la couche de GaN de la LED dépend du diamètre des pores et de la porosité de la couche de GaN porosifiée, ainsi que de l’épaisseur recherchée. Il est donc nécessaire de trouver les paramètres adéquats à chaque fois, ce qui complique l’industrialisation du procédé.
La fabrication d’une couche d’InGaN épitaxiée relaxée à partir d’un substrat GaN/InGaN et la fabrication d’une couche d’InGaN épitaxiée relaxée sur des mésas d’InGaN ont été réalisées avec des procédés mettant en œuvre une porosification électrochimique. L’étape de porosification est mise en œuvre pleine plaque grâce à différents reports [3,4].
Un but de la présente invention est de proposer un procédé remédiant au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et permettant d’obtenir une structure GaN/InGaN au moins partiellement voire totalement relaxée, pour fabriquer une matrice à émission native et plus particulièrement une matrice RGB (« Red Green Blue ») ayant des pixels rouge vert bleu.
Pour cela, la présente invention propose un procédé pour fabriquer une matrice à émission native comprenant les étapes suivantes :
a) fournir une structure de base comprenant successivement un substrat, une couche de GaN de préférence non intentionnellement dopée, une couche d’In(x)GaN dopée avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée,
b) structurer des mésas dans la structure de base, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée, moyennant quoi les mésas sont interconnectées électriquement entre elles par la couche d’In(x)GaN dopée,
c) porosifier par voie électrochimique la couche d’In(x)GaN dopée,
d) réaliser, avantageusement par épitaxie, une première structure LED sur une première mésa, une deuxième structure LED sur deuxième mésa, une troisième structure LED sur une troisième mésa, moyennant quoi on obtient, respectivement, une première LED ayant une première longueur d’onde d’émission, par exemple bleue, une deuxième LED ayant une deuxième longueur d’onde d’émission, par exemple rouge, et on forme une matrice à émission native.
L’invention se distingue fondamentalement de l’art antérieur par l’utilisation d’un pseudo-substrat comprenant des mésas poreuses et par la mise en œuvre d’au moins deux épitaxies successives pour épitaxier séparément au moins deux structures de micro-LEDs.
La couche de reprise d’épitaxie va guider le niveau de relaxation de chacune des mésas de façon à avoir le niveau de relaxation idéal pour chaque structure de LED. L’utilisation de mésas poreuses favorise l’incorporation d’In pour, notamment, obtenir une émission rouge efficace.
De plus, la structure de chacune des micro-LEDs est totalement adaptée à la longueur d’onde visée, ce qui permet de maximiser le rendement quantique externe (EQE).
Avantageusement, la couche de GaN a une épaisseur comprise entre 100nm et 6µm et/ou la couche d’In(x)GaN dopée a une épaisseur comprise entre 100nm et 1µm, voire jusqu’à quelques micromètres, et/ou la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée a une épaisseur comprise entre 10nm et 200nm. Plusieurs masquages successifs sont mis en œuvre pour réaliser les épitaxies.
Avantageusement, la première structure LED comprend une première couche d’In(x1)GaN en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la première mésa, avec x1une valeur choisie de telle sorte que l’état de contrainte de cette couche soit adaptée à la première structure LED.
Avantageusement, la deuxième structure LED comprend une première couche d’In(x2)GaN en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la deuxième mésa, avec x2une valeur choisie de telle sorte que l’état de contrainte de cette couche soit adaptée à la deuxième structure LED.
Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse, lors de l’étape d), on réalise une troisième structure LED sur une troisième mésa, moyennant quoi on obtient une troisième LED ayant une troisième longueur d’onde d’émission, par exemple verte, et on forme, avantageusement, une matrice RGB.
Avantageusement, la troisième structure LED comprend une première couche d’In(x3)GaN en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la troisième mésa, avec x3une valeur choisie de telle sorte que l’état de contrainte de cette couche soit adaptée à la troisième structure LED.
Par un état de contrainte d’une couche adapté à la structure LED, on entend que la quantité d’indium est choisie en fonction de la longueur d’onde désirée de manière à améliorer la qualité du matériau et d’arriver à incorporer plus d’indium dans les puits.
Avantageusement, x1a une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, et/ou x2a une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, et/ou x3a une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%.
De manière encore plus avantageuse :
- la première structure LED comprend la première couche d’In(x1)GaN avec x1une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3% (par exemple 3%), des puits quantiques In0,15Ga0,85N/In0,03Ga0,97N et une couche de GaN dopée p, et/ou
- la deuxième structure LED comprend la première couche d’In(x2)GaN avec x2une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8% (par exemple 8%), des puits quantiques In0,25Ga0,75N/In0,08Ga0,92N et une couche d’InGaN dopée p, et/ou
- la troisième structure LED comprend la première couche d’In(x3)GaN avec x3une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15% (par exemple 15%), des puits quantiques In0,40Ga0,60N/In0,15Ga0,85N et une couche d’InGaN dopée p.
Avantageusement, la première couche de la première structure LED, et/ou la première couche de la deuxième structure LED et/ou la première couche de la troisième structure LED a une épaisseur comprise entre 50 et 200nm.
Les LEDs RGB sont, avantageusement, formées grâce à trois masquages et épitaxies successifs.
Avantageusement, l’étape d) comporte les sous-étapes suivantes :
- former un premier masque, par exemple en SiO2ou SiN, sur la deuxième série de mésas et sur la troisième série de mésas.
- réaliser la première structure LED par épitaxie sur la première série de mésas. moyennant quoi on obtient la première série de LED bleue.
- déposer une première couche diélectrique, de préférence, en SiN ayant, par exemple, une épaisseur de 100nm.
- graver localement la première couche diélectrique en regard de la deuxième série de mésas pour la rendre accessible.
- réaliser la deuxième structure de LED par épitaxie sur la deuxième série de mésas, moyennant quoi on forme la deuxième série de LED verte.
- déposer une deuxième couche diélectrique, de préférence, en SiN ayant, par exemple, une épaisseur de 100nm.
- graver localement la deuxième couche diélectrique en regard de la troisième série de mésas pour la rendre accessible.
- réaliser la troisième structure de LED par épitaxie sur la troisième série de mésas, moyennant quoi on forme la troisième série de LED rouge.
- retirer le masque, la première couche diélectrique et la deuxième couche diélectrique.
Avantageusement, les mésas présentent des bords parallèles aux plans m du GaN épitaxié. Elles ont de préférence une forme hexagonale. Elles peuvent également avoir une forme équilatérale. Elles peuvent également avoir une forme aplatie. Plus particulièrement, la plus grande diagonale est alignée parallèlement aux plans m des couches InGaN dopé et intrinsèque. Par exemple sur substrat Saphir, la plus grande diagonale est alignée parallèlement au méplat d’une plaque 4’’. Une telle forme limite voire évite des surcroissances pouvant entrainer de court-circuits et/ou les phénomènes de délamination.
Le procédé présente de nombreux avantages :
- il est simple à mettre en œuvre.
- la structuration en mésa additionnée à la porosification des mésas apportent l’effet de compliance,
- il conduit à une relaxation partielle ou totale des contraintes et diminue la polarisation piézo-électrique par comparaison à une couche contrainte de même concentration en In.
- il permet une approche dite « bottom up » pour la fabrication de µLED et µdisplay : la croissance des structures optiques (N, QW, P) est réalisée après pixélisation en mésa, quel que soit la taille des pixels, et permet de s’affranchir des problèmes d’alignement comme pour le procédé « pick and place » ; de plus, il n’y a pas d’impact du procédé de gravure des pixels sur l’efficacité des micro-LEDs par création de défauts non-radiatifs, ce qui rend possible la réalisation de pixel micrométrique,
- le procédé ne nécessite pas d’étape de report pour réaliser la porosification.
- il conduit à l’obtention de micro-LEDs RGB épitaxiées sur le même substrat.
L’invention concerne également une matrice à émission native comprenant :
- une structure de base comprenant successivement un substrat, une couche de GaN de préférence non intentionnellement dopée, une couche d’In(x)GaN dopée avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée,
- une première mésa et une deuxième mésa formées dans la structure de base, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée,
la couche d’In(x)GaN dopée étant porosifiée,
la première mésa étant recouverte par une première structure de LED pour former une première LED, ayant une première longueur d’onde d’émission, par exemple bleue,
la deuxième mésa étant recouverte par une deuxième structure de LED pour former une deuxième série de LED, ayant une deuxième longueur d’onde d’émission, par exemple rouge.
Avantageusement, la matrice comprend une troisième mésa recouverte par une troisième structure LED, ayant une troisième longueur d’onde d’émission, par exemple verte, de manière à former avantageusement, une matrice RGB.
Avantageusement, la première structure LED comprend une première couche d’In(x1)GaN en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la première série de mésas, avec x1une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, et/ou la deuxième structure LED comprend une première couche d’In(x2)GaN en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la deuxième série de mésas, avec x2une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, et/ou la troisième structure LED comprend une première couche d’In(x3)GaN en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la troisième série de mésas, avec x3une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%.
Avantageusement, la première structure LED comprend la première couche d’In(x1)GaN avec x1une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, par exemple 3%, des puits quantiques In0,15Ga0,85N/In0,03Ga0,97N et une couche de GaN dopée p, et/ou la deuxième structure LED comprend la première couche d’In(x2)GaN avec x2une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, par exemple 8%, des puits quantiques In0,25Ga0,75N/In0,08Ga0,92N et une couche d’InGaN dopée p, et/ou la troisième structure LED comprend la première couche d’In(x3)GaN avec x3une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%, par exemple 15%, des puits quantiques des puits quantiques In0,40Ga0,60N/In0,15Ga0,85N et une couche d’InGaN dopée p.
Avantageusement, la première couche de la première structure LED, et/ou la première couche de la deuxième structure LED et/ou la première couche de la troisième structure LED a une épaisseur comprise entre 50 et 200nm.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront du complément de description qui suit.
Il va de soi que ce complément de description n’est donné qu’à titre d’illustration de l’objet de l’invention et ne doit en aucun cas être interprété comme une limitation de cet objet.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n’étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
En outre, dans la description ci-après, des termes qui dépendent de l'orientation, tels que « dessus », «dessous », etc., d’une structure s'appliquent en considérant que la structure est orientée de la façon illustrée sur les figures.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Bien que cela ne soit aucunement limitatif, l’invention trouve particulièrement des applications pour fabriquer un dispositif multi-spectral, par exemple des LEDs de différentes couleurs de façon simplifiée, ou un micro-écran (« micro-display ») multi-couleurs.
Par la suite, nous allons plus particulièrement décrire le procédé de fabrication d’une matrice à émission native de type RGB (i.e. avec trois longueurs d’onde d’émission différentes), mais le procédé peut s’appliquer à toute matrice ayant au moins deux longueurs d’onde d’émission différentes.
En faisant référence aux figures 1A à 1Q, nous allons maintenant décrire un procédé de fabrication d’une matrice RGB selon un mode de réalisation particulier. Ce procédé met en œuvre les étapes suivantes :
a) fournir une structure de base 10 comprenant successivement un substrat 11, une couche de GaN de préférence non intentionnellement dopée 12, une couche d’In(x)GaN dopée 13 avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée 14 ( ),
- avantageusement, déposer un masque ( ) puis le graver localement ( ),
b) structurer des mésas dans la structure de base 10, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée 13 et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée 14, moyennant quoi les mésas sont interconnectées électriquement entre elles par la couche d’In(x)GaN dopée 13 ( ), puis le cas échéant retirer le masque ( ),
c) porosifier par voie électrochimique la couche d’In(x)GaN dopée 13 ( ),
d) réaliser une première structure LED 100 sur une première série de mésas, une deuxième structure LED 200 sur deuxième série de mésas, une troisième structure LED 300 sur une troisième série de mésas, moyennant quoi on obtient, respectivement, une première série de LED bleue, une deuxième série de LED rouge, une troisième série de LED verte et on forme une matrice RGB (figures 1G-1Q).
Les structures LED sont, avantageusement, formées sur des séries de mésas pour obtenir des séries de LEDs de différentes couleurs, mais le procédé peut être réalisé pour former chaque structure LED sur une seule mésa.
La structure de base 10 comprend, et de préférence est constituée de ( ) :
- un substrat 11,
- une couche de GaN de préférence non intentionnellement dopée 12,
- une couche d’In(x)GaN dopée 13 avec x une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 8%,
- une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée 14 avec x une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 8%.
Le substrat 11 est par exemple en saphir ou en silicium. Il a une épaisseur par exemple entre 250µm-1500µm.
La couche de GaN 12 est une couche de préférence non intentionnellement dopée (nid) pour ne pas être porosifiée. Elle a une épaisseur par exemple entre 100nm et 6µm. Par exemple, la couche 12 peut avoir une épaisseur jusqu’à 4 µm pour du GaN classique sur saphir, et jusqu’à 6 µm sur saphir patterné (PSS).
La couche d’In(x)GaN dopée 13 a un taux d'In x entre 0% et 8%. Il peut donc s’agir d’une couche de GaN ou d’une couche d’InGaN. Elle est, par exemple, dopée N entre 1.1018/cm3et 2.1019/cm3, par exemple de 3.1018cm-3à 1,5.1019cm-3, de préférence de 6.1018cm-3à 1,5.1019cm-3. Il est possible de réaliser le dopage de la couche d’In(x)GaN, par exemple, par épitaxie ou par implantation de silicium (Si(n)) ou par implantation de magnésium (Mg (p)). Cette couche dopée est électriquement conductrice et peut être porosifiée lors de l’étape c). Elle a, de préférence, une épaisseur comprise entre 100nm et 1µm, par exemple entre 800nm et 1µm.
La couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN est non intentionnellement dopée 14. Elle a un taux d'In x entre 0% et 8%. Il peut donc s’agir d’une couche de GaN ou d’une couche d’InGaN. Elle a par exemple une épaisseur entre 10nm et 200nm, de préférence entre 50 et 200nm. Cette couche non dopée est électriquement isolante et n’est pas porosifiée lors de l’étape c).
Lors de l’étape b), on structure des mésas dans la structure de base 10.
Les mésas, aussi appelées élévations, sont des éléments en relief. Elles sont obtenues, par exemple, par gravure d’une couche continue ou de plusieurs couches continues superposées, de manière à ne laisser subsister qu’un certain nombre de "reliefs" de cette couche ou de ces couches. La gravure est généralement une gravure plasma (ou gravure sèche). Les mésas peuvent être formées dans la structure de base, par exemple, par photolithographie (figures 1B-1D). On utiliser avantageusement un masque 21 en SiO2. Les reliefs permettent de définir des pixels.
La gravure contrôlée des mésas permet de s’arrêter dans la couche de d’In(x)GaN dopée. Autrement dit, la couche d’In(x)GaN dopée est partiellement gravée de manière à assurer la conduction électrique lors de la porosification électrochimique.
De préférence, les flancs des mésas sont perpendiculaires à cet empilement de couches.
Les mésas peuvent être de forme carrée. Les dimensions (largeur et longueur) des mésas vont, par exemple, de 500nm à 500µm.
Avantageusement, elles peuvent être de forme hexagonale, avec par exemple une plus grande dimension comprise entre 500nm et 500µm. L’utilisation de mésas hexagonales conduit à la formation de structure LED de forme hexagonale.
L’espacement (« pitch ») entre deux mésas consécutives va, par exemple, de 50nm à 20µm.
Lors de l’étape c), on porosifie sélectivement la couche dopée 13 ( ). La porosification a lieu dans toute la couche dopée 13 : dans la partie de la couche qui fait partie des mésas et dans la partie de la couche qui est en contact avec la couche de GaN 12 sous-jacente.
Cette étape peut être réalisée selon les sous-étapes suivantes :
- relier électriquement la couche électriquement conductrice d’In(x)GaN dopée 13 de la structure de base 10 et une contre-électrode à un générateur de tension ou de courant,
- plonger la structure de base 10 et la contre-électrode dans une solution électrolytique,
- appliquer une tension ou un courant entre la couche électriquement conductrice en GaN dopée et la seconde électrode de manière à porosifier la couche d’In(x)GaN dopée 13.
Lors de l’étape d’anodisation, la couche dopée 13, continue et commune à tous les mésas, joue le rôle d’électrode de travail (WE). Par la suite, on le dénommera générateur de tension, mais il pourrait s’agir d’un générateur de courant permettant d’appliquer un courant entre le dispositif et la contre-électrode.
La contre-électrode est en un matériau électriquement conducteur, comme par exemple un métal tel que le platine.
Les électrodes sont plongées dans un électrolyte, aussi appelé bain électrolytique ou solution électrolytique. L’électrolyte peut être acide ou basique. L’électrolyte est, par exemple, de l’acide oxalique. Il peut également s’agir de KOH, HF, HNO3, NaNO3ou H2SO4.
La tension appliquée entre le dispositif et la contre-électrode peut aller de 1 à 100V. Elle est appliquée, par exemple, pendant une durée allant de quelques secondes à plusieurs heures. La porosification est complète lorsqu’il n’y a plus de courant à potentiel imposé. A ce moment-là, toute la structure dopée est porosifiée et la réaction électrochimique s’arrête.
Avantageusement, la porosification a lieu dans tout le volume de la couche d’In(x)GaN dopée 13.
A l’issue de l’étape de porosification, le taux de porosité de la couche d’In(x)GaN dopée 13 peut être compris entre 0 et 70%, il est de préférence d’au moins 10% (par exemple de 10% à 50%). Il va de préférence de 25% à 50%. Par exemple, on peut obtenir un degré de porosification de 25% pour une couche GaN 2D dopée n à 6.1018/cm3.
La plus grande dimension (la hauteur) des pores peut varier de quelques nanomètres à quelques micromètres. La plus petite dimension (le diamètre) peut varier de quelques nanomètres à une centaine de nanomètres, en particulier de 30 à 70nm.
La porosification obtenue (taux de porosité et taille des pores) dépend du dopage de la couche d’In(x)GaN dopée 13 des mésas et des paramètres du procédé (tension appliquée, durée, nature et concentration de l’électrolyte, post-traitement chimique ou recuit). La variation de la porosification permet de contrôler le taux d’incorporation / ségrégation. La porosification, et en particulier, la taille des pores, pourra varier ultérieurement, lors de la reprise d’épitaxie en fonction de la température appliquée.
A l’issue de l’étape c), on obtient un pseudo-substrat comprenant des mésas porosifiées comprenant une couche porosifiée 13 et une couche de reprise d’épitaxie dense relaxée 14 ( ).
Lors de l’étape d), on ré-épitaxie des structures de LEDs 100, 200, 300 sur les couches de reprise d’épitaxie 14 des mésas pour former la matrice de pixels rouge, vert, bleu. La reprise de croissance se fait verticalement au-dessus des mésas : les pixels correspondent aux mésas sous-jacentes. La matrice de pixels est formée d’une première série de mésas pour la couleur bleue, une deuxième série de mésas pour la couleur verte et une troisième série de mésas pour la couleur rouge. Trois épitaxies sont réalisées pour former les trois couleurs de LED.
Avantageusement, on réalisera pour la première structure LED 100, les étapes suivantes : dépôt d’un masque, structuration du masque par gravure pour ouvrir localement le masque, dépôt de la première structure LED 100.
Avantageusement, pour réaliser la deuxième structure LED 200 et/ou la troisième structure LED 300, on dépose une couche diélectrique (‘liner’) que l’on ouvre localement pour pouvoir déposer la structure LED. Par ‘liner’, on entend une couche ayant une conformité améliorée permettant de recouvrir également les flancs verticaux ainsi que les angles rentrants et sortants (les coins des mésas).
A titre illustratif, l’étape d) comporte les sous-étapes suivantes :
- former un premier masque 22, par exemple en SiO2ou SiN, sur les mésas ( ),
- éventuellement planariser la surface du masque 21 ( ),
- graver localement le masque au niveau d’une première zone Z1 recouvrant une première série de mésas ( )
- réaliser une épitaxie d’une première structure de LED 100 sur la première série de mésas, moyennant quoi on obtient une première série de LED bleue ( ),
- déposer pleine plaque une première couche diélectrique 23 (« liner »), de préférence, en SiN ayant, par exemple, une épaisseur de 100nm ( ),
- graver localement la première couche diélectrique 23 au niveau d’une deuxième zone Z2 en regard de la deuxième série de mésas pour la rendre accessible ( ),
- réaliser une épitaxie d’une deuxième structure de LED 200 sur la deuxième série de mésas, moyennant quoi on forme une deuxième série de LED verte ( ),
- déposer pleine plaque une deuxième couche diélectrique 24 (« liner »), de préférence, en SiN ayant, par exemple, une épaisseur de 100nm ( ),
- graver localement la deuxième couche diélectrique 24 au niveau d’une troisième zone Z3 en regard de la troisième série de mésas pour la rendre accessible ( ),
- réaliser une épitaxie d’une troisième structure de LED 300 sur la troisième série de mésas, moyennant quoi on forme une troisième série de LED rouge ( ),
- retirer le masque 22, la première couche diélectrique 23 et la deuxième couche diélectrique 24 ( ) ; par exemple pour retirer le masque 21, on pourra choisir une chimie par voie humide, avec une solution d’acide fluorhydrique (HF) pour un masque en SiO2.
Pour obtenir des LEDs bleues, on pourra choisir différentes structures de LED 100 (figures 2A et 2B).
Pour une structure de base 10 de type GaN (i.e. x égal à 0), on pourra choisir par exemple un empilement réépitaxié comprenant successivement depuis la couche de reprise d’épitaxie ( ):
- une couche GaN :Si 101, ayant par exemple une épaisseur inférieure à 1µm,
- une couche d’InGaN/GaN 102 formée de 20 x In0 ,15GaN/GaN0,85(épaisseurs 2,8nm / 10nm), ou une couche d’ In0,05Ga0,95N et ayant par exemple une épaisseur de 50nm,
- une couche d’espaceur en GaN non intentionnellement 103 dopé de 30nm d’épaisseur par exemple
- une zone active 104 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0 ,15Ga0,85N / GaN (épaisseurs 2,5nm / 10 nm),
- une couche d’espaceur en GaN non intentionnellement 105 dopé par exemple de 10nm d’épaisseur,
- une couche de Al0 ,15Ga0,85N dopée p 106 de 15nm d’épaisseur,
- une couche GaN dopée p 107 (125nm),
- une couche de GaN dopée p+++ 108 (20nm).
Une telle structure 100 est simple à épitaxier.
Pour une structure de base 10 de type InGaN ou si la couche de reprise d’épitaxie non intentionnellement dopée 14 des mésas est en InGaN (i.e. x est différent de 0), on pourra choisir par exemple un empilement réépitaxié comprenant successivement depuis la couche de reprise d’épitaxie ( ) :
- une couche d’In(x1)GaN 111 avec x1de 0 à 3%, par exemple 3%,ayant par exemple une épaisseur de 50 à 200nm,
- une couche d’InGaN dopée n 112 formée de 15 x In0 ,03Ga0,97N / GaN (épaisseurs 22nm / 1,8 nm) ou formée d’une seule couche tampon d’ In0,03Ga0,97N dopée n, de 400 à 500nm d’épaisseur par exemple,
- une zone active 113 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0 ,15Ga0,85N / In0,03Ga0,97N (épaisseurs 2,5nm / 6 nm),
- une couche d’espaceur en GaN non intentionnellement dopé 114 par exemple de 10nm d’épaisseur,
- une couche de Al0 ,15Ga0,85N dopée p 115 de 15nm d’épaisseur,
- une couche GaN : Mg 116 (125nm),
- une couche de GaN dopée p+++ 117 (25nm).
Une telle structure est stable, en particulier, lorsque la structure est en accord avec le paramètre de maille du substrat en InGaN (avec x = 3%), il n’y a pas de formation de nouveaux défauts. Une structure essentiellement à base de GaN est facile à contrôler lors de l’épitaxie.
Pour la deuxième reprise d’épitaxie permettant de former la deuxième série de LED (verte), on choisira par exemple une structure LED 200 tout InGaN adaptée à l’épitaxie sur InGaN relaxé. L’empilement réépitaxié comprend par exemple depuis la couche de reprise d’épitaxie ( ) :
- une couche d’In(x2)GaN 201 avec x2de 5 à 8%, par exemple 8%, ayant par exemple une épaisseur de 50 à 200nm,
- une couche d’InGaN dopée n 202 formée de 15 x In0 ,08Ga0,92N / GaN (épaisseurs 22nm / 1,8 nm) ou formée d’une seule couche tampon d’ In0,08Ga0,92N dopée n, de 400 à 500nm d’épaisseur par exemple,
- un zone active 203 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0 ,25Ga0,75N / In0,08Ga0,92N (épaisseurs 2,5nm / 6 nm),
- une couche d’espaceur en In0 ,08Ga0,92N non intentionnellement dopé 204 par exemple de 10nm d’épaisseur,
- une couche de Al0 ,05Ga0,95N :Mg 205 de 15nm d’épaisseur,
- une couche In0 ,08Ga0,92N : Mg 206 (125nm),
- une couche de In0 ,08Ga0,92N dopée p+++ 207 (25nm).
Pour la troisième reprise d’épitaxie permettant de former la troisième série de LED rouge, on choisira par exemple une structure LED tout InGaN adaptée à l’épitaxie sur InGaN relaxé. L’empilement réépitaxié comprend par exemple depuis la couche de reprise d’épitaxie ( ) :
- une couche d’In(x3)GaN 301 avec x3de 10 à 15%, par exemple 15 %, ayant par exemple une épaisseur de 50 à 200nm,
- une couche d’InGaN dopée n 302 formée de 15 x In0 ,15Ga0,85N / GaN (épaisseurs 22nm / 1,8 nm) ou formée d’une seule couche tampon d’In0,15Ga0,85N dopée n, de 400 à 500nm d’épaisseur par exemple,
- une zone active 303 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0 ,40Ga0,60N / In0,15Ga0,85N (épaisseurs 2,5nm / 6 nm),
- une couche d’espaceur en In0 ,15Ga0,85N non intentionnellement dopé 304 par exemple de 10nm d’épaisseur,
- une couche de GaN :Mg 305 de 15nm d’épaisseur,
- une couche In0 ,15Ga0,85N: Mg 306 (125nm),
- une couche de In0 ,15Ga0,85N dopée p+++ 307 (25nm).
A l’issue du procédé, on obtient une matrice à émission native émettant à au moins deux longueurs d’onde différentes.
On décrit par la suite plus en détail une matrice à émission native émettant à au moins trois longueurs d’onde différentes (de préférence une matrice RGB). La matrice comprend :
- une structure de base 10 comprenant successivement un substrat 11, une couche de GaN 12, une couche d’In(x)GaN dopée 13 avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée 14,
- une première série de mésas, une deuxième série de mésas et une troisième série de mésas formées dans la structure de base 10, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée 13 et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée 14,
la couche d’In(x)GaN dopée 13 étant porosifiée,
la première série de mésas étant recouverte par une première structure de LED 100 pour former une première série de LED bleue,
la deuxième série de mésas étant recouverte par une deuxième structure de LED 200 pour former une deuxième série de LED rouge, et
la troisième série de mésas étant recouverte par une troisième structure de LED 300 pour former une troisième série de LED verte.
Avantageusement, les structures LED 100, 200, 300 des pixels RGB de la matrice sont hexagonales ( pour un hexagone équilatéral). Les hexagones peuvent avoir des côtés de même longueur ou de longueurs différentes (hexagones ‘aplatis’). De tels motifs permettent de tenir compte des vitesses de croissance de l’InGaN ou du GaN à la fois dans le plan a et dans le plan m.
La représente un mésa de 20µm de côté.
Une couche de GaN de 2µm d’épaisseur a été épitaxiée sur ces mésas ).
Exemples illustratifs et non limitatifs d’un mode de réalisation
:
Dans cet exemple, on utilise une structure de base 10 comprenant :
- un support 11 en saphir,
- une couche 12 de GaN non intentionnellement dopée (nid),
- une couche 13 d’In(x)GaN dopée n (par exemple à 6.1018/cm3) avec x entre 0 et 5%, de 800nm à 1µm d’épaisseur,
- une couche 14 d’In(x)GaN (nid) avec x entre 0 et 5% de 50 à 200nm d’épaisseur.
Pour réaliser les mésas, on dépose, sur cette structure de base 10, un masque 21, par exemple un masque dur en SiO2, puis on structure les mésas par des techniques classiques de photolithographie. Les dimensions des mésas obtenues sont de 500 nm à 10µm. La gravure contrôlée permet de s’arrêter dans la couche d’In(x)GaN dopée. On utilisera par exemple une gravure chlorée. Puis le masque 21 est retiré.
On obtient une structure de base 10 avec des mésas.
On réalise ensuite la porosification par anodisation électrochimique des mésas d’In(x)GaN dans une solution électrolytique comprenant de 0,1mol/L à 0,5mol/L d’acide oxalique, par exemple 0,2mol/L. La tension appliquée est de 24V. Le degré de porosification obtenu, est, par exemple de 30 à 40%.
On peut réaliser ensuite un recuit, par exemple, à 900°C.
Les trois structures LED 100, 200, 300 sont formées selon les étapes suivantes :
- déposer un masque 22, par exemple en SiO2ou SiN, pleine plaque, de manière remplir l’espace entre les mésas,
- éventuellement, réaliser une gravure ou un polissage mécano-chimique (CMP) pour obtenir un masque 22 avec une surface plane (planarisation),
- graver le masque 22 en regard d’une première zone Z1 (correspondant à la première série de mésas),
- former la première structure LED 100 bleue en déposant : une couche d’In(x1)GaN avec x1= 3% 111, ayant par exemple une épaisseur de 50 à 200nm, une couche d’InGaN dopée n 112 formée de 15 x In0,03Ga0,97N / GaN (épaisseurs 22nm / 1,8 nm) ou formée d’une seule couche tampon d’ In0,03Ga0,97N dopée n, de 400 à 500nm d’épaisseur par exemple, une zone active 113 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0,15Ga0,85N / In0,03Ga0,97N (épaisseurs 2,5nm / 6 nm), une couche d’espaceur en GaN non intentionnellement dopé 114 par exemple de 10nm d’épaisseur, une couche de Al0,15Ga0,85N dopée p 115 de 15nm d’épaisseur, une couche GaN : Mg 116 (125nm), et une couche de GaN dopée p+++ 117 (25nm).
- déposer une couche de diélectrique 23 (‘liner’) par exemple une couche de SiN de 100nm,
- graver le masque 22 et la couche diélectrique 23 en regard d’une deuxième zone Z2 (correspondant à la deuxième série de mésas),
- former la deuxième structure LED verte 200 en déposant : une couche d’In(x2)GaN avec x2= 8 % 201, ayant par exemple une épaisseur de 50 à 200nm, une couche d’InGaN dopée n 202 formée de 15 x In0,08Ga0,92N / GaN (épaisseurs 22nm / 1,8 nm) ou formée d’une seule couche tampon d’ In0,08Ga0,92N dopée n, de 400 à 500nm d’épaisseur par exemple, une zone active 203 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0,25Ga0,75N / In0,08Ga0,92N (épaisseurs 2,5nm / 6 nm), une couche d’espaceur en In0,08Ga0,92N non intentionnellement dopé 204 par exemple de 10nm d’épaisseur, une couche de Al0,05Ga0,95N :Mg 205 de 15nm d’épaisseur, une couche In0,08Ga0,92N : Mg 206 (125nm), et une couche de In0,08Ga0,92N dopée p+++ 207 (25nm),
- déposer une deuxième couche de diélectrique 24 (‘liner’) par exemple une couche de SiN de 100nm,
- graver le masque 22 et les couches diélectriques 23, 24 en regard d’une troisième zone Z3 (correspondant à la troisième série de mésas),
- former la troisième structure LED rouge 300 en déposant : une couche d’In(x3)GaN avec x3= 15 % 301, ayant par exemple une épaisseur de 50 à 200nm, une couche d’InGaN dopée n 302 formée de 15 x In0,15Ga0,85N / GaN (épaisseurs 22nm / 1,8 nm) ou formée d’une seule couche tampon d’In0,15Ga0,85N dopée n, de 400 à 500nm d’épaisseur par exemple, une zone active 303 formée de puits quantiques multiples (MQWs), formés de 5 x In0,40Ga0,60N / In0,15Ga0,85N (épaisseurs 2,5nm / 6 nm), une couche d’espaceur en In0,15Ga0,85N non intentionnellement dopé 304 par exemple de 10nm d’épaisseur, une couche de GaN :Mg 305 de 15nm d’épaisseur, une couche In0,15Ga0,85N: Mg 306 (125nm), et une couche de In0,15Ga0,85N dopée p+++ 307 (25nm),
- retirer le masque 22 et les couches diélectriques 23, 24, par exemple avec une solution de HF.
Claims (16)
- Procédé pour fabriquer une matrice à émission native comprenant les étapes suivantes :
a) fournir une structure de base (10) comprenant successivement un substrat (11), une couche de GaN (12) de préférence non intentionnellement dopée, une couche d’In(x)GaN dopée (13) avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14),
b) structurer des mésas dans la structure de base, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée (13) et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14), moyennant quoi les mésas sont interconnectées électriquement entre elles,
c) porosifier par voie électrochimique la couche d’In(x)GaN dopée (13),
d) réaliser une première structure LED (100) sur une première mésa, une deuxième structure LED (200) sur deuxième mésa, moyennant quoi on obtient, respectivement, une première LED ayant une première longueur d’onde d’émission, par exemple bleue, une deuxième LED ayant une deuxième longueur d’onde d’émission, par exemple rouge, et on forme une matrice à émission native. - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lors de l’étape d), on réalise une troisième structure LED (300) sur une troisième mésa, moyennant quoi on obtient une troisième LED ayant une troisième longueur d’onde d’émission, par exemple verte, et on forme, avantageusement, une matrice RGB.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première structure LED (100) comprend une première couche d’In(x1)GaN (111) en contact avec la couche de reprise d’épitaxie (14) de la première mésa, avec x1une valeur choisie de telle sorte que l’état de contrainte de la première couche d’In(x1)GaN (111) soit adaptée à la première structure LED.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième structure LED (200) comprend une première couche d’In(x2)GaN (201) en contact avec la couche de reprise d’épitaxie (14) de la deuxième mésa, avec x2une valeur choisie de telle sorte que l’état de contrainte de la première couche d’In(x2)GaN (201) soit adaptée à la deuxième structure LED.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 4 revendication précédente, caractérisé en ce que la troisième structure LED (300) comprend une première couche d’In(x3)GaN (301) en contact avec la couche de reprise d’épitaxie (14) de la troisième mésa, avec x3une valeur choisie de telle sorte que l’état de contrainte de la première couche d’In(x3)GaN (301) soit adaptée à la troisième structure LED.
- Procédé selon les revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que :
- x1a une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, et/ou
- x2a une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, et/ou
- x3a une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%. - Procédé selon la revendication précédente et la revendication 2, caractérisé en ce que :
- la première structure LED (100) comprend la première couche d’In(x1)GaN (111) avec x1une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, des puits quantiques In0,15Ga0,85N/In0,03Ga0,97N (113) et une couche de GaN dopée p (116), et/ou
- la deuxième structure LED (200) comprend la première couche d’In(x2)GaN (201) avec x2une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, des puits quantiques In0,25Ga0,75N/In0,08Ga0,92N (203) et une couche d’InGaN dopée p (206), et/ou
- la troisième structure LED (300) comprend la première couche d’In(x3)GaN (301) avec x3a une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%, des puits quantiques des puits quantiques In0,40Ga0,60N/In0,15Ga0,85N (303) et une couche d’InGaN dopée p (306). - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de GaN (12) a une épaisseur comprise entre 100nm et 6µm et/ou la couche d’In(x)GaN dopée (13) a une épaisseur comprise entre 100nm et 1µm, et/ou la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14) a une épaisseur comprise entre 10nm et 200nm.
- Procédé selon les revendications 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que la première couche (111) de la première structure LED (100), et/ou la première couche (201) de la deuxième structure LED (200) et/ou la première couche (301) de la troisième structure LED (300) a une épaisseur comprise entre 50 et 200nm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que l’étape d) comporte les sous-étapes suivantes :
- former un premier masque (22), par exemple en SiO2ou SiN, sur la deuxième mésa et sur la troisième mésa,
- réaliser la première structure de LED (100) par épitaxie sur la première mésa, moyennant quoi on obtient la première LED,
- déposer une première couche diélectrique (23), de préférence, en SiN ayant, par exemple, une épaisseur de 100nm,
- graver localement la première couche diélectrique (23) en regard de la deuxième mésa pour la rendre accessible,
- réaliser la deuxième structure de LED (200) par épitaxie sur la deuxième mésa, moyennant quoi on forme la deuxième LED,
- déposer une deuxième couche diélectrique (24), de préférence, en SiN ayant, par exemple, une épaisseur de 100nm,
- graver localement la deuxième couche diélectrique (24) en regard de la troisième mésa pour la rendre accessible,
- réaliser la troisième structure de LED (300) par épitaxie sur la troisième mésa, moyennant quoi on forme la troisième LED,
- retirer le masque (22), la première couche diélectrique (23) et la deuxième couche diélectrique (24). - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mésas ont une forme hexagonale ou équilatérale.
- Matrice à émission native comprenant :
- une structure de base comprenant successivement un substrat (11), une couche de GaN (12) de préférence non intentionnellement dopée, une couche d’In(x)GaN dopée (13) avec x de 0 à 8% et une couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14),
- une première mésa et une deuxième mésa formées dans la structure de base, les mésas comprenant une partie de la couche d’In(x)GaN dopée (13) et la couche de reprise d’épitaxie en In(x)GaN non intentionnellement dopée (14), moyennant quoi les mésas sont interconnectées électriquement entre elles,
la couche d’In(x)GaN dopée (13) étant porosifiée,
la première mésa étant recouverte par une première structure de LED (100) pour former une première LED, ayant une première longueur d’onde d’émission, par exemple bleue,
la deuxième mésa étant recouverte par une deuxième structure de LED (200) pour former une deuxième série de LED, ayant une deuxième longueur d’onde d’émission, par exemple rouge. - Matrice selon la revendication 12, caractérisée en ce qu’elle comprend une troisième mésa recouverte par une troisième structure LED (300), ayant une troisième longueur d’onde d’émission, par exemple verte, de manière à former avantageusement, une matrice RGB.
- Matrice selon l’une des revendications 12 et 13, caractérisée en ce que :
- la première structure LED (100) comprend une première couche d’In(x1)GaN (111) en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la première série de mésas, avec x1une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, et/ou
- la deuxième structure LED (200) comprend une première couche d’In(x2)GaN (201) en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la deuxième série de mésas, avec x2une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, et/ou
- la troisième structure LED (300) comprend une première couche d’In(x3)GaN (301) en contact avec la couche de reprise d’épitaxie de la troisième série de mésas, avec x3une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%. - Matrice selon la revendication précédente, caractérisée en ce que :
- la première structure LED (100) comprend la première couche d’In(x1)GaN (111) avec x1 une valeur choisie dans la gamme allant de 0 à 3%, par exemple 3%, des puits quantiques In0,15Ga0,85N/In0,03Ga0,97N (113) et une couche de GaN dopée p (116), et/ou
- la deuxième structure LED (200) comprend la première couche d’In(x2)GaN (201) avec x2une valeur choisie dans la gamme allant de 5 à 8%, par exemple 8%, des puits quantiques In0,25Ga0,75N/In0,08Ga0,92N (203) et une couche d’InGaN dopée p (206), et/ou
- la troisième structure LED (300) comprend la première couche d’In(x3)GaN (301) avec x3une valeur choisie dans la gamme allant de 10 à 15%, par exemple 15%, des puits quantiques des puits quantiques In0,40Ga0,60N/In0,15Ga0,85N (303) et une couche d’InGaN dopée p (306). - Matrice selon les revendications 14 et 15, caractérisée en ce que la première couche (111) de la première structure LED (100), et/ou la première couche (201) de la deuxième structure LED (200) et/ou la première couche (301) de la troisième structure LED (300) a une épaisseur comprise entre 50 et 200nm.
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|---|---|---|---|---|
| WO2021050731A1 (fr) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | The Regents Of The University Of California | Procédé de relaxation de films semi-conducteurs comprenant la fabrication de pseudo-substrats et la formation de composites permettant l'ajout d'une fonctionnalité auparavant non-accessible aux nitrures du groupe iii |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
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| EVEN ET AL.: "Enhanced In incorporation in full InGaN heterostructure grown on relaxed InGaN pseudo-substrate", APPL. PHYS. LETT., vol. 110, 2017, pages 262103, XP012219922, DOI: 10.1063/1.4989998 |
| JANG ET AL.: "Electrical and structural properties of GaN films and GaN/InGaN light-emitting diodes grown on porous GaN templates fabricated by combined electro-chemical and photoelectrochemical etching", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 589, 2014, pages 507 - 512, XP002800107, DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.12.034 |
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