Etude de la gravure plasma du Nitrure de Gallium et développement de procédés innovants appliqués à la réalisation de µLED.

L’émergence de micro écrans à base de LED (Light Emitting Diode) pour des applications d’affichage allant des smart phones aux écrans de réalité augmentée nécessite d’atteindre de fortes résolution et luminosité. Ces nouvelles spécificités soulèvent de nombreuses problématiques telles que la réduction de la taille des pixels, l’augmentation de leur densité ainsi que l’intégration de nouveaux matériaux et procédés de fabrication.

Dans ce contexte, le Nitrure de Gallium a été largement employé et étudié pour ses propriétés optoélectroniques dans des structures LED impliquant la gravure fine de matrices répondant à la forte résolution demandée. Dès lors, la gravure anisotrope par plasma permet un contrôle des dimensions critiques inférieures au micron entre pixels . Technique largement développée pour l’industrie microélectronique, ce plasma est composé d’ions et d’espèces neutres issues de l’ionisation et de la dissociation respectives des gaz arrivant dans le réacteur de gravure.

Cependant, l’interaction entre le plasma et le GaN peut endommager le matériau aboutissant à des pertes optoélectroniques. Le plasma est suspecté de créer des défauts dans les flancs des pixels entrainant des recombinaisons électrons-trous non radiatives qui deviennent prédominantes pour des tailles de pixels inférieures à 100µm. De nombreuses études ont été menées sur le nettoyage et la passivation du GaN après gravure dans le but de restaurer les propriétés du matériau endommagé mais ne permettent pas de corriger tous les défauts et la perte d’efficacité. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de développer des procédés de gravure plasma innovants dans les différents équipements, et avec les différentes options disponibles au CEA LETI (réacteurs ICP 200mm, Bias pulsé, gravure par couche atomique ou ALE).

Afin d’atteindre cet objectif, la compréhension fine des interactions plasma-surface devra être menée via des caractérisations physico-chimiques (XPS, SEM, TEM, EDX, SIMS) et corrélées à des mesures électro optiques permettant d’en évaluer l’impact sur le dispositif final.

Facebook

Twitter