L'approche paramorphique : Un nouveau procédé pour l'hétéroépitaxie de matériaux idéalement relaxés : Application à la croissance de InGaAs sur InP

• Auteur / Autrice : Jean-François Damlencourt
• Direction : Guy Hollinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Dispositifs de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, optoélectronique et microsystèmes (Ecully, Rhône ; 1995-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relaxation des contraintes

Micro-usinage

Épitaxie par faisceaux moléculaires

Semiconducteurs

Résumé

L'elargissement de la gamme des materiaux semi-conducteurs accessibles sur un substrat, par l'heteroepitaxie de materiaux desaccordes en maille, est un objectif qui a donne lieu a de tres nombreux travaux de recherche. L'approche metamorphique est actuellement la technique la plus mature. Elle a cependant des limites, notamment pour les applications a l'optoelectronique. La notion de substrats universels pour tous types d'epitaxie a ete introduite en 1991 par l'universite de cornell avec la presentation du concept de substrats compliants. Le procede paramorphique que nous avons developpe dans le cadre de cette these est une alternative aux voies classiques pour fabriquer des materiaux epitaxies de qualite electronique sur un substrat desaccorde en maille. Il reprend la notion de membrane germe mais avec un concept qui, s'il est moins universel que celui des substrats compliants, est a priori plus sur et plus simple a mettre en uvre : la membrane germe precontrainte est deformee avant epitaxie par liberation du substrat. L'essentiel du travail a donc ete, sur la base des systemes de materiaux disponibles, de maitriser les differentes briques technologiques permettant d'acceder en final a des couches epaisses de qualite optoelectronique. Les verrous technologiques a surmonter se sont reveles etre lies a la selectivite des solutions de gravure et aux reprises d'epitaxie sur les membranes germes. Les meilleurs resultats ont ete obtenus avec des membranes d'inas 0 , 2 5p 0 , 7 5 encapsulees par de l'inp sur lesquelles nous avons pu effectuer des reprises d'epitaxie de couches epaisses d'in 0 , 6 5ga 0 , 3 5as parfaitement lisses et ne presentant aucun defaut structural de relaxation. L'analyse des proprietes optiques du materiau paramorphique a revele que celui ci etait, comme attendu, totalement relaxe et qu'il presentait une qualite optoelectronique bien superieure a celle d'un materiau metamorphique equivalent. Ces resultats ont permis de valider le concept paramorphique.