Gravure par couche atomique des matériaux à large bande

par Congying You

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Etienne Gheeraert.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes en cotutelle avec l'Université de Tsukuba , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    Pour les applications optoélectroniques et les dispositifs de puissance performants, les dispositifs de nanostructures à base de GaN ont attiré une attention particulière. Pour une intégration à grande échelle, un défi doit encore être atteint : la gravure optimale du GaN. Une gravure réussie doit donner des surfaces lisses, des profils appropriés, et il doit être exempt de défauts afin de limiter les dégradations de la fiabilité du dispositif. Le processus de gravure sèche classique est la gravure par plasma, mais il crée encore trop de défauts. Dans ce projet, nous proposons de développer un nouveau modèle à l'échelle atomique pour GaN, appelé Atomic Layer Etching (ALEt). ALEt est une technique de suppression de film mince séquentielle et autolimitée qui peut graver des matériaux précisément au niveau Angstrom. L'approche consiste principalement à modifier chimiquement la première couche atomique du film par adsorption d'espèces halogènes ou halocarbonées (étape d'adsorption), puis à enlever cette nouvelle mono-couche avec un bombardement ionique à énergie contrôlée (étape d'activation). Cette thèse se concentre sur le développement de nouvelles solutions originales pour l'ALEt de GaN en utilisant un réacteur dédié au plasma couplé inductivement fourni par Air Liquide Laboratories (Tsukuba, Japon) en collaboration avec l'Université de Tsukuba. L'objectif est de valider la méthode en utilisant diverses méthodes de caractérisations telles que les caractérisations structurelles, optiques et électriques afin de démontrer la possibilité d'obtenir des surfaces de nitrure exemptes de défauts de gravure.

  • Titre traduit

    Atomic layer etching of wide band gap materials


  • Résumé

    For optoelectronic applications and high efficient power devices, GaN based nanostructures devices have attracted particular attention. For a large-scale integration one challenge must still be achieved: the optimal etching of GaN. A successful etching must give smooth surfaces, appropriate profiles, and it must be damages free in order to limit device reliability degradations. The conventional dry etching process is plasma etching but it still creates too many defects. In this project, we propose to develop a new atomic scale patterning for GaN, named Atomic Layer Etching (ALEt). ALEt is a sequential, self-limiting thin film removal technique that can etch materials precisely at the Angstrom-level. The approach mainly consists in chemically modifying the first atomic layer of the film by adsorption of halogen or halocarbon species (adsorption step), and then removing this newly formed mono-layer with a controlled ion bombardment (activation step). This thesis focuses on the development of new and original solutions for ALEt of GaN using a dedicated Inductively Coupled Plasma reactor provided by Air Liquide Laboratories (Tsukuba, Japan) within a collaboration with University of Tsukuba. The goal is to validate the method by using various characterizations such as structural, optical and electrical ones in order to demonstrate the possibility to obtain damages free etch nitride surfaces.