Substrat avancé epiready sur silicium pour la fabrication de GaN faible épaisseur et basse densité de dislocations – EASY-GaN

Le projet EASY-GaN propose de réaliser un substrat avancé « epiready » à base de silicium pour la fabrication de couches très fines de GaN (épaisseur inférieure à 2 micromètre) contenant une faible densité de dislocations (< 5x10E8 cm-2). Ce produit permettra de répondre à la problématique de la croissance du GaN sur substrat silicium pour la fabrication de diodes électroluminescentes (LEDs) à bas coût pour l’éclairage. En effet, en fabricant un matériau GaN basse densité de dislocations on pourra fabriquer des LEDs performantes et, grâce à l’utilisation d’un substrat en silicium et d’une étape d’épitaxie courte (épaisseur de GaN faible), le coût des LEDs sera significativement diminué par rapport aux LEDs actuelles fabriquées sur substrat saphir. De plus, le substrat avancé est dit « epiready » car il est préparé de telle sorte qu’il est directement utilisable pour la croissance épitaxiale en phase vapeur d’organométalliques, la technique de prédilection de fabrication des LEDs, sans se soucier du fait que le substrat de base est du silicium. Il permettra donc à des sociétés déjà établies dans le domaine du matériau GaN (travaillant habituellement sur substrat saphir), ainsi qu’à des nouveaux entrants dans le domaine du GaN, d’accéder facilement à la technologie GaN sur silicium. Techniquement, le produit repose sur un traitement de surface spécifique (brevet en cours de dépôt) d’une couche tampon d’AlN épitaxiée sur le substrat silicium. Ce traitement de surface spécifique permet d’initier un mode de croissance tridimensionnel du GaN conduisant à une forte diminution de la densité de dislocations dans le GaN. Ce traitement de surface possède des propriétés remarquables par rapport aux techniques habituellement utilisées. Tout d’abord, il permet une diminution plus importante de la densité de dislocations dans le GaN. Ensuite, il autorise une coalescence plus rapide de la couche de GaN. C'est-à-dire que la durée du mode de croissance tridimensionnel est plus courte et donc, la couche de GaN retrouve plus rapidement un mode de croissance bidimensionnel. Ce qui permet de réaliser des couches de GaN « qualité composant » plus fines que d’habitude. Enfin, le traitement de surface permet de passiver la surface de la couche tampon d’AlN et donc d’empêcher une réaction d’oxydation lors d’une exposition à l’air. Ce dernier aspect est particulièrement intéressant car cela permet de stocker le substrat avancé « epiready » et de conserver ses propriétés dans le temps. C’est l’ensemble « substrat silicium + couche d’AlN + traitement de surface » que l’on appelle substrat avancé epiready et qui fait l’objet de l’invention de ce projet. Les objectifs du projet EASY-GaN sont de consolider l’invention, d’assurer sa protection intellectuelle et d’établir la meilleure stratégie de valorisation possible.