FR3132593A1 - Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur - Google Patents

Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur Download PDF

Info

Publication number
FR3132593A1
FR3132593A1 FR2201067A FR2201067A FR3132593A1 FR 3132593 A1 FR3132593 A1 FR 3132593A1 FR 2201067 A FR2201067 A FR 2201067A FR 2201067 A FR2201067 A FR 2201067A FR 3132593 A1 FR3132593 A1 FR 3132593A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
substrate
layer
component
radiation
carbonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2201067A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3132593B1 (fr
Inventor
Mihai Lazar
Dominique PLANSON
Hervé Morel
Gilles Lerondel
Komla Dunyo NOMENYO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Technologie de Troyes
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Technologie de Troyes
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Technologie de Troyes, Institut National des Sciences Appliquees de Lyon filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR2201067A priority Critical patent/FR3132593B1/fr
Priority to PCT/FR2023/050090 priority patent/WO2023152433A1/fr
Priority to EP23706661.8A priority patent/EP4476774A1/fr
Publication of FR3132593A1 publication Critical patent/FR3132593A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3132593B1 publication Critical patent/FR3132593B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/819Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
    • H10H20/82Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • H10H20/011Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/014Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • H10H20/011Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/016Thermal treatments
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • H10H20/011Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/017Etching
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/822Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/826Materials of the light-emitting regions comprising only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/822Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/826Materials of the light-emitting regions comprising only Group IV materials
    • H10H20/8262Materials of the light-emitting regions comprising only Group IV materials characterised by the dopants

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Un procédé permet de créer une fenêtre de sortie (W) pour du rayonnement (R) qui est produit à l’intérieur d’un substrat (1) en carbure de silicium par un composant photoémetteur. Pour cela, un traitement thermique est appliqué au substrat, pour augmenter une rugosité de surface dudit substrat sélectivement dans la fenêtre de sortie. Un tel procédé est compatible avec une fabrication en série du composant photoémetteur, et procure une bonne reproductibilité des caractéristiques de sortie du rayonnement qui est produit par chaque composant.Figure d’abrégé : Figure 2

Description

CREATION D’UNE FENETRE DE SORTIE DE RAYONNEMENT POUR UN COMPOSANT PHOTOEMETTEUR
La présente description concerne la création d’une fenêtre de sortie de rayonnement pour un composant photoémetteur à base de carbure de silicium. Elle concerne aussi un composant photoémetteur qui est muni d’une fenêtre de sortie de rayonnement pouvant être créée de cette façon.
L’utilisation de carbure de silicium (SiC) cristallin pour produire des composants émetteurs de rayonnement présente de nombreux avantages, qui proviennent en particulier des propriétés suivantes du matériau : son inertie chimique, sa stabilité thermique, sa conductivité thermique et sa large bande interdite («gap» en anglais), notamment en comparaison du silicium (Si) qui est le matériau semiconducteur le plus utilisé aujourd’hui en microélectronique. Le carbure de silicium permet en particulier de produire de façon contrôlée du rayonnement dans l’intervalle spectral de la lumière visible, et aussi autour de 1,5 µm (micromètre), par exemple pour des applications de télécommunication.
L’efficacité d’extraction du rayonnement qui est produit à l’intérieur du composant en carbure de silicium, éventuellement dopé intentionnellement, vers l’extérieur de ce composant afin que le rayonnement puisse être utilisé pour l’application voulue, est alors un enjeu majeur. En effet, une extraction du rayonnement qui est plus efficace permet de réduire une consommation énergétique du composant à quantité égale de rayonnement qui est utilisable. En outre, il est essentiel de pouvoir produire en série des composants dont l’efficacité d’émission est contrôlée et reproductible.
Problème technique
Un but de la présente invention est donc d’améliorer l’efficacité de sortie du rayonnement qui est produit au sein d’un composant à base de carbure de silicium, vers l’extérieur de ce composant. En particulier, cette amélioration est recherchée de façon à pouvoir la mettre en œuvre de façon reproductible et contrôlée pour des séries importantes de composants fabriqués.
Pour atteindre ce but ou un autre, un premier aspect de l’invention propose un procédé pour créer une fenêtre de sortie pour un rayonnement qui est produit à l’intérieur d’un substrat de carbure de silicium par un composant photoémetteur, ce procédé comprenant :
/1/ former une couche carbonique sur une surface du substrat, sélectivement en dehors d’une portion limitée de cette surface qui est destinée à constituer, lors d’une utilisation du composant, la fenêtre de sortie vers l’extérieur du substrat pour le rayonnement produit à l’intérieur du substrat par le composant photoémetteur ; et
/2/ appliquer un traitement thermique au substrat, ce traitement thermique produisant une augmentation d’une rugosité de la surface du substrat sélectivement à des endroits où la surface n’est pas recouverte par la couche carbonique ; puis
/3/ retirer la couche carbonique en dehors de la portion de la surface du substrat qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie du rayonnement.
En effet, la rugosité de la surface du substrat qui est augmentée dans la fenêtre de sortie du rayonnement constitue, à l’intérieur de cette fenêtre, une couche superficielle qui présente une valeur moyenne d’indice de réfraction inférieure à celle qui est effective à l’intérieur du substrat. Cette couche à valeur réduite d’indice de réfraction produit un effet antireflet au moins partiel pour le rayonnement qui provient de l’intérieur du substrat, notamment le rayonnement qui est produit par le composant et dont la direction d’émission traverse la surface du substrat dans la fenêtre de sortie. Grâce à cet effet antireflet, la sortie du rayonnement vers l’extérieur du composant est favorisée, si bien que le composant présente un rendement de sortie du rayonnement qui est amélioré. De cette façon, une consommation d’énergie par le composant est réduite, à quantité égale de rayonnement qui est utilisable. Un tel effet antireflet est effectif notamment lorsque la surface du substrat de carbure de silicium est exposée à l’air lors de l’utilisation du composant photoémetteur. Une autre explication de l’efficacité de la rugosité de la surface du substrat pour favoriser la sortie du rayonnement est que les variations d’incidence du rayonnement par rapport à la surface réelle du substrat, dues à la rugosité, réduisent les réflexions totales du rayonnement qui sont internes au substrat.
En outre, grâce au fait que la fenêtre de sortie du rayonnement soit formée par le traitement thermique de l’étape /2/ en augmentant localement la rugosité de surface du substrat en tant qu’effet de ce traitement thermique, le procédé de l’invention est compatible avec une fabrication en série du composant photoémetteur, et il procure une bonne reproductibilité des caractéristiques de sortie du rayonnement qui est produit par chaque composant.
Avantageusement, le traitement thermique de l’étape /2/ peut être réalisé à pression atmosphérique, sous argon (Ar), avec une température qui est comprise entre 1200°C (degré Celsius) et 1900°C, de préférence entre 1500°C et 1800°C, pendant une durée comprise entre 1 minute et 1 heure.
Dans des modes particuliers de mise en œuvre de l’invention, l’étape /1/ peut comprendre les sous-étapes suivantes :
/1-1/ déposer une couche continue d’une résine sur la surface du substrat ;
/1-2/ appliquer un traitement de pyrolyse à la couche de résine, ce traitement de pyrolyse étant adapté pour transformer la couche de résine en la couche carbonique ;
/1-3/ former un masque sur la couche carbonique, sélectivement en dehors de la portion de la surface du substrat qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie du rayonnement ;
/1-4/ graver la couche carbonique de sorte qu’elle soit retirée sélectivement à des endroits non-recouverts par le masque ; et
/1-5/ optionnellement, retirer le masque.
Le traitement de pyrolyse de la sous-étape /1-2/ peut comprendre de chauffer la couche de résine à une température qui est comprise entre 700°C et 800°C pendant une durée comprise entre 10 minutes et 1 heure, sous un flux d’azote (N2) ou d’argon (Ar).
La couche carbonique peut être gravée à la sous-étape /1-4/ en utilisant un procédé de gravure réactive par des ions d’oxygène (O).
Possiblement, la sous-étape /1-3/ de formation du masque peut comprendre de déposer une couche d’un métal ou d’un alliage métallique sur la couche carbonique, puis de retirer cette couche du métal ou de l’alliage métallique sélectivement dans la portion de la surface du substrat qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie du rayonnement. Dans ce cas, la sous-étape /1-5/ de retrait du masque peut être exécutée en utilisant un procédé de retrait adapté, tel qu’un procédé de gravure humide ou un procédé de gravure par plasma.
Dans d’autres modes particuliers de mise en œuvre de l’invention, alternatifs aux précédents, l’étape /1/ peut comprendre les sous-étapes suivantes :
/1-1/ par lithographie, déposer une couche d’une résine lithographique sur la surface du substrat sélectivement en dehors de la portion de cette surface du substrat qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie du rayonnement ; et
/1-2/ appliquer un traitement de pyrolyse à la couche de résine, ce traitement de pyrolyse étant adapté pour transformer la couche de résine en la couche carbonique.
Pour ces autres modes de mise en œuvre de l’invention, la couche carbonique est directement formée sélectivement en dehors de la fenêtre de sortie du rayonnement. La résine lithographique utilisée peut être photosensible, c’est-à-dire du type lithographie UV, ou bien du type lithographie à irradiation électronique. Le traitement de pyrolyse de la sous-étape /1-2/ peut encore comprendre de chauffer la couche de résine à une température qui est comprise entre 700°C et 800°C pendant une durée comprise entre 10 minutes et 1 heure, sous un flux d’azote ou d’argon.
Pour le procédé de l’invention, le composant photoémetteur peut comprendre une diode électroluminescente qui est située dans le substrat, sous sa surface, de sorte que lors de l’utilisation du composant, le rayonnement soit émis par la diode électroluminescente et traverse la fenêtre de sortie.
Un second aspect de l’invention propose un composant photoémetteur, comprenant un substrat de carbure de silicium, ce substrat ayant une surface qui possède une première valeur de rugosité, notamment de rugosité arithmétique, à l’intérieur d’une portion de la surface qui constitue, lors d’une utilisation du composant, une fenêtre de sortie vers l’extérieur du substrat pour du rayonnement produit à l’intérieur du substrat par le composant photoémetteur. La surface du substrat possède simultanément une seconde valeur de rugosité, aussi de rugosité arithmétique le cas échéant, à l’extérieur de la portion de surface qui constitue la fenêtre de sortie du rayonnement, la première valeur de rugosité étant supérieure à la seconde valeur de rugosité.
Un tel composant photoémetteur peut être fabriqué en utilisant un procédé qui est conforme au premier aspect de l’invention.
La première valeur de rugosité peut être comprise entre 10 nm (nanomètre) et 140 nm, en termes de rugosité arithmétique, et la seconde valeur de rugosité peut être comprise entre 0,1 nm et 5 nm, aussi en termes de rugosité arithmétique.
De façon générale pour l’invention, le substrat de carbure de silicium peut être monocristallin, notamment selon l’un des polytypes 3C, 4H ou 6H.
Enfin, le composant photoémetteur du second aspect de l’invention peut comprendre de même une diode électroluminescente qui est située dans le substrat, sous sa surface, de sorte que lors de l’utilisation du composant, le rayonnement soit émis par la diode électroluminescente et traverse la fenêtre de sortie.
Brève description des figures
Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non-limitatifs, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
est une vue en coupe transversale d’un substrat utilisé pour fabriquer un composant photoémetteur en appliquant à l’invention ;
correspond à pour une étape ultérieure du procédé ;
correspond à pour une étape encore ultérieure du procédé ;
correspond à pour une étape encore ultérieure du procédé ;
correspond à pour une étape encore ultérieure du procédé ; et
est une vue en coupe transversale d’un composant à diode électroluminescente tel qu’obtenu en appliquant l’invention.
Description détaillée de l’invention
Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles, ni à des rapports de dimensions réels. En outre, des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques.
Conformément à , un substrat 1 de carbure de silicium (SiC) monocristallin, par exemple de polytype 4H ou 6H, possède une surface S. Cette surface S peut posséder une valeur initiale de rugosité arithmétique, notée Ra0, qui est sensiblement égale à 1 nm, par exemple. La surface S est recouverte d’une couche de résine, par exemple d’une résine photolithographique telle que disponible commercialement. La résine peut être apportée sur la surface S par un procédé de dépôt par centrifugation, ou «spin-coating» en anglais, tel que connu de l’Homme du métier. La couche de résine qui est ainsi obtenue est durcie, puis pyrolysée. Le traitement de pyrolyse utilisé peut être un chauffage à environ 750°C pendant une durée de quelques dizaines de minutes sous atmosphère non-oxydante, par exemple sous un flux d’azote ou d’argon. La couche de résine est ainsi transformée en une couche carbonique, qui est désignée par la référence 2 dans la figure.
Un masque 3 est ensuite déposé sur la couche carbonique 2, par exemple en utilisant un procédé d’évaporation. Ce masque 3 peut être composé d’un métal tel que de l’aluminium (Al), du nickel (Ni), du chrome (Cr), ou d’un autre alliage métallique. Pour cela, une couche continue du métal ou de l’alliage métallique peut d’abord être déposée sur la couche carbonique 2, puis une ouverture O3est formée dans la couche de métal ou d’alliage métallique. L’ouverture O3détermine une fenêtre W de sortie de rayonnement, fournie par l’invention pour un composant photoémetteur qui sera fabriqué à partir du substrat 1. L’ouverture O3peut être réalisée en utilisant un procédé de retrait sélectif connu, adapté au matériau du masque 3, tel qu’une lithographie par gravure humide directe. Alternativement, le masque 3 peut être formé en utilisant un procédé de lift-off. La configuration qui est représentée dans est alors obtenue.
La surface du substrat 1 qui porte ainsi la couche carbonique 2 et le masque 3 est traitée pour retirer la couche carbonique 2 sélectivement à travers l’ouverture O3. Pour cela, un procédé de retrait de matériau est sélectionné, qui est capable d’éliminer le matériau carbonique sans altérer significativement le métal ou l’alliage métallique du masque 3. Par exemple, le substrat 1 peut être traité par un procédé de gravure ionique réactive, couramment désignée par RIE pour «reactive ion etching» en anglais, pour lequel les ions de gravure sont issus d’un plasma d’oxygène. La couche carbonique 2 est ainsi retirée par oxydation dans l’ouverture O3du masque 3, alors qu’elle reste aux endroits où elle est recouverte par le masque 3, comme montré par . Le masque 3 est alors retiré complètement à ce niveau du procédé. Un tel retrait du masque 3 peut être effectué en utilisant une gravure humide, par exemple en utilisant une solution acide. La configuration de est obtenue ainsi.
Alternativement, il est possible de réaliser directement la couche carbonique 2 en dehors de la fenêtre W, en utilisant un procédé lithographique de dépôt de résine. Ce peut être un procédé de lithographie UV ou électronique. Ainsi, la couche de résine est formée par lithographie sur la surface S du substrat 1, sélectivement en dehors de la fenêtre W. Puis elle est transformée en couche carbonique 2 en utilisant le même traitement de pyrolyse que précédemment, conduisant de nouveau à la configuration de .
Un traitement thermique de micro- ou nanostructuration est alors appliqué au substrat 1 pour lequel le matériau de carbure de silicium monocristallin est sélectivement recouvert de matériau carbonique en dehors de la fenêtre W. Ce traitement thermique est sélectionné pour provoquer une augmentation désirée de la rugosité de la surface S dans la fenêtre W, alors que la rugosité de la surface S n’est pas significativement augmentée, ou est augmentée dans une mesure qui est nettement inférieure, aux endroits où cette surface S est recouverte par le matériau carbonique. Par exemple, ce traitement thermique de micro- ou nanostructuration de la surface S par variation de rugosité peut consister à chauffer le substrat 1 à une température qui est sensiblement égale à 1700°C pendant une demi-heure, sous argon. La configuration obtenue à l’issue de ce traitement thermique est représentée dans . La surface S, constituée par le matériau de carbure de silicium, possède alors une rugosité qui est accrue dans la fenêtre W par rapport à l’extérieur de cette fenêtre W. Pour les paramètres du traitement thermique de structuration par la rugosité qui ont été cités précédemment, la surface S possède une valeur de rugosité arithmétique RaWdans la fenêtre W, qui est sensiblement égale à 60 nm. En dehors de la fenêtre W, la surface S recouverte de matériau carbonique possède une valeur de rugosité arithmétique Ra 1qui est restée proche de sa valeur initiale Ra0. Cette valeur Ra 1a été déterminée comme étant sensiblement égale à 1 nm. Les valeurs RaWet Ra1ont été appelées respectivement première et seconde valeur de rugosité arithmétique dans la partie générale de la présente description. Toutes les valeurs de rugosité citées dans la présente description ont été mesurées en utilisant un microscope à force atomique, ou AFM pour «Atomic Force Microscope» en anglais, ou en utilisant un profilomètre mécanique, par exemple de l’une des marques DEKTAK®ou TENCOR®.
La couche carbonique 2 est ensuite retirée là où elle subsiste, c’est-à-dire en dehors de la fenêtre W. Par exemple, le substrat 1 dépourvu du masque 3 peut être mis en contact avec un plasma d’oxygène (O2) qui est capable d’éliminer le matériau carbonique par oxydation, sans altérer le matériau de carbure de silicium. La configuration montrée dans est alors obtenue.
montre une diode électroluminescente qui a été fabriquée dans le substrat 1 de carbure de silicium, avec sa surface S qui a été munie d’une structuration par variation de rugosité comme cela vient d’être décrit. Le procédé de formation de la diode électroluminescente au sein du substrat 1, notamment par implantations ioniques pour constituer des zones dopées, n’est pas l’objet de l’invention, si bien qu’il n’est pas nécessaire de le décrire ici et on pourra se reporter à des documents déjà publiés à ce sujet. La fenêtre W est de préférence en ligne avec la diode électroluminescente, selon une direction qui est orthogonale à un niveau moyen de la surface S. De façon connue, la diode électroluminescente peut comprendre les éléments suivants :
une première zone Z1 qui est interne au substrat 1 et dopée de type N, par exemple avec des ions d’azote,
une deuxième zone Z2, qui est aussi interne au substrat 1, dopée de type P par exemple avec des ions d’aluminium (Al), et contigüe à la zone Z1 en étant intermédiaire entre cette dernière et la surface S,
une troisième zone de connexion électrique, notée Z3, qui est dopée de type P et qui établit une liaison électrique entre la zone Z2 et la surface S du substrat 1,
une électrode arrière, référencée 4 et possiblement en nickel (Ni), qui est en contact électrique avec la zone Z1, possiblement à travers une zone intermédiaire non-représentée et dopée de type N, et
une électrode supérieure 5, qui est possiblement en un alliage d’aluminium (Al) et de titane (Ti), et qui est portée par la surface S de façon à être en contact électrique avec la zone Z3.
Dans , l’électrode supérieure 5 occupe une partie centrale de la fenêtre W en étant plus petite que cette dernière, si bien que la surface S du substrat 1 reste découverte dans une partie suffisante de la fenêtre W. Alternativement, l’électrode supérieure 5 peut occuper une partie périphérique de la fenêtre W en laissant la surface S du substrat 1 découverte dans une partie centrale suffisante de la fenêtre W. Alternativement encore, des couches métalliques transparentes ou semi-transparentes, de quelques nanomètres d’épaisseur, peuvent être utilisées pour constituer l’électrode supérieure 5, auxquels cas de telles couches peuvent recouvrir la fenêtre W.
Une telle diode électroluminescente produit du rayonnement à partir de la jonction J entre les zones Z1 et Z2, lorsqu’elle est alimentée en courant électrique dans le sens direct par les électrodes 4 et 5. Lorsque le substrat 1 de carbure de silicium est de polytype 4H, ce rayonnement appartient au domaine de la lumière visible en étant particulièrement de couleur bleue. Lorsque le substrat 1 est du polytype 6H, le rayonnement produit est davantage de couleur bleue/verte. Un éclairage à lumière blanche peut également être obtenu.
La rugosité accrue qui a été créée selon l’invention dans la fenêtre W constitue une couche à effet antireflet. Cet effet antireflet peut n’être que partiel, mais il favorise une sortie à travers la surface S, du rayonnement qui est produit par la diode électroluminescente au sein du substrat 1. A titre d’illustration de l’efficacité de l’invention, montre un premier rayon lumineux R qui provient de la jonction J en se propageant vers la fenêtre W. Ce rayon R traverse alors la surface S pour sortir du substrat 1. Il peut donc être utilisé à l’extérieur du substrat 1 conformément à l’application désirée pour la diode électroluminescente. Le rayon R’, qui provient aussi de la jonction J mais en étant dirigé en dehors de la fenêtre W, est réfléchi de façon interne au substrat 1.
Il est entendu que l’invention peut être reproduite en modifiant des aspects secondaires des modes de mise en œuvre qui ont été décrits en détail ci-dessus, tout en conservant certains au moins des avantages mentionnés. Notamment, toutes les valeurs numériques qui ont été citées ne l’ont été qu’à titre d’exemple, et peuvent être changées en fonction de l’application considérée.

Claims (12)

  1. Procédé pour créer une fenêtre de sortie (W) pour un rayonnement (R) qui est produit à l’intérieur d’un substrat (1) de carbure de silicium par un composant photoémetteur, le procédé comprenant :
    /1/ former une couche carbonique (2) sur une surface (S) du substrat (1), sélectivement en dehors d’une portion limitée de ladite surface qui est destinée à constituer, lors d’une utilisation du composant, la fenêtre de sortie (W) vers l’extérieur du substrat pour le rayonnement (R) produit à l’intérieur dudit substrat par le composant photoémetteur ;
    /2/ appliquer un traitement thermique au substrat (1), ledit traitement thermique produisant une augmentation d’une rugosité de la surface (S) du substrat sélectivement à des endroits où ladite surface n’est pas recouverte par la couche carbonique (2) ; puis
    /3/ retirer la couche carbonique (2) en dehors de la portion de la surface (S) du substrat (1) qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie (W) du rayonnement (R).
  2. Procédé selon la revendication 1, suivant lequel le traitement thermique de l’étape /2/ est réalisé à pression atmosphérique, sous argon, avec une température comprise entre 1200°C et 1900°C, de préférence entre 1500°C et 1800°C, pendant une durée comprise entre 1 minute et 1 heure.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, suivant lequel l’étape /1/ comprend les sous-étapes suivantes :
    /1-1/ déposer une couche continue d’une résine sur la surface (S) du substrat (1) ;
    /1-2/ appliquer un traitement de pyrolyse à la couche de résine, ledit traitement de pyrolyse étant adapté pour transformer la couche de résine en la couche carbonique (2) ;
    /1-3/ former un masque (3) sur la couche carbonique (2), sélectivement en dehors de la portion de la surface (S) du substrat (1) qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie (W) du rayonnement (R) ;
    /1-4/ graver la couche carbonique (2) de sorte que ladite couche carbonique soit retirée sélectivement à des endroits non-recouverts par le masque (3) ; et
    /1-5/ optionnellement, retirer le masque (3).
  4. Procédé selon la revendication 3, suivant lequel la couche carbonique (2) est gravée à la sous-étape /1-4/ en utilisant un procédé de gravure réactive par des ions d’oxygène.
  5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, suivant lequel :
    la sous-étape /1-3/ comprend de déposer une couche d’un métal ou d’un alliage métallique sur la couche carbonique (2), puis de retirer ladite couche du métal ou de l’alliage métallique sélectivement dans la portion de la surface (S) du substrat (1) qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie (W) du rayonnement (R).
  6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, suivant lequel l’étape /1/ comprend les sous-étapes suivantes :
    /1-1/ par lithographie, déposer une couche d’une résine lithographique sur la surface (S) du substrat (1) sélectivement en dehors de la portion de ladite surface du substrat qui est destinée à constituer la fenêtre de sortie (W) du rayonnement (R) ; et
    /1-2/ appliquer un traitement de pyrolyse à la couche de résine, ledit traitement de pyrolyse étant adapté pour transformer la couche de résine en la couche carbonique (2).
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, suivant lequel le traitement de pyrolyse de la sous-étape /1-2/ comprend de chauffer la couche de résine à une température comprise entre 700°C et 800°C pendant une durée comprise entre 10 minutes et 1 heure, sous un flux d’azote ou d’argon.
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, suivant lequel le composant photoémetteur comprend une diode électroluminescente qui est située dans le substrat (1), sous la surface (S) dudit substrat, de sorte que lors de l’utilisation dudit composant, le rayonnement (R) soit émis par la diode électroluminescente et traverse la fenêtre de sortie (W).
  9. Composant photoémetteur, comprenant un substrat (1) de carbure de silicium, ledit substrat ayant une surface (S) qui possède une première valeur de rugosité à l’intérieur d’une portion de ladite surface qui constitue, lors d’une utilisation du composant, une fenêtre de sortie (W) vers l’extérieur du substrat pour du rayonnement (R) produit à l’intérieur dudit substrat par le composant photoémetteur, et qui possède une seconde valeur de rugosité à l’extérieur de ladite portion de surface qui constitue la fenêtre de sortie du rayonnement, la première valeur de rugosité étant supérieure à la seconde valeur de rugosité.
  10. Composant selon la revendication 9, dans lequel la première valeur de rugosité est comprise entre 10 nm et 140 nm, en termes de rugosité arithmétique, et la seconde valeur de rugosité est comprise entre 0,1 nm et 5 nm, aussi en termes de rugosité arithmétique.
  11. Composant selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le substrat (1) de carbure de silicium est monocristallin.
  12. Composant selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, comprenant une diode électroluminescente située dans le substrat (1), sous la surface (S) dudit substrat, de sorte que lors de l’utilisation dudit composant, le rayonnement (R) soit émis par la diode électroluminescente et traverse la fenêtre de sortie (W).
FR2201067A 2022-02-08 2022-02-08 Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur Active FR3132593B1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2201067A FR3132593B1 (fr) 2022-02-08 2022-02-08 Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur
PCT/FR2023/050090 WO2023152433A1 (fr) 2022-02-08 2023-01-23 Creation d'une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur
EP23706661.8A EP4476774A1 (fr) 2022-02-08 2023-01-23 Creation d'une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2201067 2022-02-08
FR2201067A FR3132593B1 (fr) 2022-02-08 2022-02-08 Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3132593A1 true FR3132593A1 (fr) 2023-08-11
FR3132593B1 FR3132593B1 (fr) 2025-04-18

Family

ID=81648311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2201067A Active FR3132593B1 (fr) 2022-02-08 2022-02-08 Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4476774A1 (fr)
FR (1) FR3132593B1 (fr)
WO (1) WO2023152433A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050184307A1 (en) * 2003-09-30 2005-08-25 Cree, Inc. Light emitting diode with porous sic substrate and method for fabricating
US20060001046A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-05 Cree, Inc. LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same
WO2013171284A1 (fr) * 2012-05-15 2013-11-21 Danmarks Tekniske Universitet Couche antiréfléchissante nanostructurée et utilisation de cette couche dans des led

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050184307A1 (en) * 2003-09-30 2005-08-25 Cree, Inc. Light emitting diode with porous sic substrate and method for fabricating
US20060001046A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-05 Cree, Inc. LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same
WO2013171284A1 (fr) * 2012-05-15 2013-11-21 Danmarks Tekniske Universitet Couche antiréfléchissante nanostructurée et utilisation de cette couche dans des led

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SCHNITZER I ET AL: "30% EXTERNAL QUANTUM EFFICIENCY FROM SURFACE TEXTURED, THIN-FILM LIGHT-EMITTING DIODES", APPLIED PHYSICS LETTERS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, 2 HUNTINGTON QUADRANGLE, MELVILLE, NY 11747, vol. 63, no. 16, 18 October 1993 (1993-10-18), pages 2174 - 2176, XP000404433, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.110575 *
VLASKINA S. I.: "Silicon carbide LED", SEMICONDUCTOR PHYSICS, QUANTUM ELECTRONICS & OPTOELECTRONICS, 2002, VOL. 5, NO 1, 1 January 2002 (2002-01-01), pages 71 - 75, XP055965268, Retrieved from the Internet <URL:http://journal-spqeo.org.ua/users/pdf/n1_2002/5_1_071.pdf> [retrieved on 20220927] *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3132593B1 (fr) 2025-04-18
EP4476774A1 (fr) 2024-12-18
WO2023152433A1 (fr) 2023-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1903615B1 (fr) Procédé de métallisation de cellules photovoltaïques à multiples recuits
FR2503457A1 (fr) Systeme de cellules solaires connectees en serie sur un substrat unique
FR2906405A1 (fr) Procede de realisation de regions dopees dans un substrat et de cellule photovoltaique
EP2989656B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une diode schottky sur un substrat en diamant
FR2957479A1 (fr) Procede de traitement d&#39;un contact metallique realise sur un substrat
FR2942073A1 (fr) Procede de realisation d&#39;une couche de cavites
EP3000137B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;un dispositif photosensible
FR2960562A1 (fr) Monocristal texture
EP1337683B1 (fr) Procede d&#39;auto-organisation de microstructures ou de nanostructures et dispositif associe obtenu
FR3132593A1 (fr) Creation d’une fenetre de sortie de rayonnement pour un composant photoemetteur
WO2014154993A1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une structure à multijonctions pour cellule photovoltaïque
EP2842170B1 (fr) Procédé de réalisation d&#39;un réflecteur texturé pour une cellule photovoltaïque en couches minces et réflecteur texturé ainsi obtenu
EP2888765A2 (fr) Procede de realisation de contacts electriques d&#39;un dispositif semi-conducteur
EP0197832B1 (fr) Procédé d&#39;allègement de cellules solaires et cellules ainsi obtenues
FR3132592A1 (fr) Fabrication d’un composant emetteur de rayonnement a partir d’un substrat de carbure de silicium
EP4022688A1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une cellule photovoltaïque
EP1900012A1 (fr) Couche de silicium tres sensible a l&#39;oxygene et procede d&#39;obtention de cette couche
BE1032820B1 (fr) Dispositif à circuit intégré comportant une couche d&#39;arrêt de gravure et son traitement
EP2579321B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;un substrat semi-conducteur structuré
EP2801104B1 (fr) Interface perfectionnée entre une couche i-iii-vi2 et une couche de contact arrière, dans une cellule photovoltaïque
FR3114442A1 (fr) Procédé de fabrication d’une cellule photovoltaïque à contacts passivés
FR3117268A1 (fr) Pixel d&#39;un capteur de lumière et son procédé de fabrication
WO2013092833A1 (fr) Procede de texturation de la surface d&#39;un substrat de silicium, substrat structure et dispositif photovoltaïque comportant un tel substrat structure
FR2971627A1 (fr) Procédé de réalisation d&#39;une structure a émetteur sélectif
EP2870279A2 (fr) Substrat comprenant une couche de silicium et/ou de germanium et un ou plusieurs objets de forme variee

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20230811

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4