ECOLE CENTRALE DE LYON - Bibliothèque Ecole Centrale Lyon

Chap.4 : Conception, réalisation et caractérisation d’un démonstrateur4.3.1 Croissance de l’hétéro-structure.La première des étapes technologiques de réalisation du démonstrateur est l’élaborationde l’hétéro-structure initiale. Cette hétéro-structure composée d’alternances de couches d’InPet d’InGaAs peut être réalisée en utilisant soit l’épitaxie par jets moléculaires (EJM ), soitl’épitaxie par dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD). L’une oul’autre de ces techniques confèrent une grande précision sur l’épaisseur des différentes couches,avec des interfaces InP/InGaAs normalement très abruptes (de l’ordre de la monocouche), etpermettent de contrôler la composition des couches donc leur état de contrainte par rapportau substrat massif. Ce dernier point est particulièrement important car il permet d’ajuster oude compenser le gradient des contraintes résiduelles dans le plan des couches. Ce gradient descontraintes présent dans les couches épitaxiées est essentiellement lié à la présence d’atomesprovenant des couches adjacentes 119 qui induisent une variation du paramètre de maille. Il setraduit par des défauts de planéité et par la déformation des structures suspendues. Dans le casdes hétérostructures InP/InGaAs, cette contrainte est due la présence d’une fine couche d’InAsPcontrainte en compression à l’interface des deux matériaux. Cet enrichissement en arsenic dansles premiers moments de croissance de la couche d’InP, provient du résiduel d’arsenic présentdans le réacteur après la croissance de la couche d’InGaAs (mémoire As du réacteur ou dususcepteur). La maîtrise précise de ce gradient des contraintes résiduelles est indispensable pourgarantir la qualité géométrique des membranes suspendues obtenue à la suite du micro-usinageultérieur.L’hétéro-structure utilisée pour réaliser le démonstrateur à été réalisée par MOCVD par M.Strassner au Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN - Marcoussis). Cette méthodeest basée sur la réaction de flux gazeux organiques (triméthylgallium et diéthylarsenic parexemple) à la surface d’un substrat chauffé à haute température. Les avantages de la croissancepar MOCVD sont principalement qu’elle ne nécessite pas d’enceinte ultra-vide, qu’elle se dérouleà haute température par rapport à l’épitaxie par jets moléculaires occasionnant ainsi un tauxde défauts plus faible, et enfin un avantage historique relatif aux matériaux de la filière InPpour lesquels ce fut, pendant longtemps, la seule technique disposant de source de phosphore119 N. Chitica, M. Strassner et J. Daleiden, « Quantitative evaluation of growth-induced residual stressin InP epitaxial micromechanical structures », Applied Physics Letters, vol. 77, n o 2, pp. 202 - 204, 2000.138