EP3475471A1 - Nucleation structure suitable for epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements - Google Patents

Nucleation structure suitable for epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements

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EP3475471A1
EP3475471A1 EP17742490.0A EP17742490A EP3475471A1 EP 3475471 A1 EP3475471 A1 EP 3475471A1 EP 17742490 A EP17742490 A EP 17742490A EP 3475471 A1 EP3475471 A1 EP 3475471A1
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EP
European Patent Office
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nucleation
growth
portions
plane
crystalline
Prior art date
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Pending
Application number
EP17742490.0A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Benoit AMSTATT
Florian DUPONT
Ewen HENAFF
Bérangère HYOT
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Aledia
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Aledia
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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Definitions

  • the field of the invention is that of optoelectronic devices comprising three-dimensional semiconductor elements, such as nanowires or microwires, and concerns in particular a nucleation structure comprising at least one nucleation portion, in a material comprising a metal of transition, adapted to the epitaxial growth of such a three-dimensional element.
  • optoelectronic devices comprising three-dimensional semiconductor elements, of the nanowire or microfilter type, for example forming a portion of light-emitting diodes.
  • the nanowires or microwires may thus form a first doped portion, for example of the n-type, a portion of which is covered by an active zone comprising for example at least one quantum well, and by a second doped portion of the opposite conductivity type, for example type p.
  • the nanowires or microwires may be made in a so-called axial configuration, in which the active zone and the second p-doped portion extend essentially in the extension of the first n-doped portion, along a longitudinal axis of epitaxial growth, without surround the periphery of the latter. They may also be made in a core / shell configuration, also referred to herein as a radial configuration, in which the active zone and the second p-doped portion surround the periphery of at least a portion of the first n-doped portion.
  • the nucleation of the son, as well as their epitaxial growth, can be carried out from a nucleation portion, for example aluminum nitride AlN or transition metal nitride, which is based on a semiconductor substrate, by example in crystalline silicon.
  • a nucleation portion for example aluminum nitride AlN or transition metal nitride, which is based on a semiconductor substrate, by example in crystalline silicon.
  • WO2011 / 162715 describes an exemplary nucleating portion of titanium nitride.
  • This nucleation layer may be deposited by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD), or at atmospheric pressure (APCVD, for Atmospheric-Pressure Chemical Vapor Deposition, in English).
  • LPCVD low-pressure chemical vapor deposition
  • APCVD atmospheric pressure
  • nucleation nucleation structure for example transition metal nitride, adapted to the nucleation and epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements, which allows to improve the homogeneity of the optical and / or electronic properties of said three-dimensional semiconductor elements.
  • the object of the invention is to remedy at least in part the drawbacks of the prior art, and more particularly to propose a nucleation layer nucleation structure, in a material comprising a transition metal, suitable for nucleation. and the epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements whose optical and / or electronic properties have improved homogeneity.
  • the object of the invention is a nucleation structure adapted to the epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements, comprising a substrate comprising a monocrystalline material forming a so-called growth surface on which a plurality of portions of nucleation of a material comprising a transition metal.
  • each intermediate portion being in a crystalline material said intermediate epitaxially grown from said growth surface and defining a so-called upper intermediate surface, opposite to the growth surface; each nucleation portion being of a material comprising a transition metal forming a nucleation crystalline material, epitaxially grown from the upper intermediate surface, and defining a so-called nucleation surface, opposite to the upper intermediate surface and adapted for epitaxial growth of a three-dimensional semiconductor element.
  • the intermediate crystalline material is epitaxially grown from the growth surface. It thus has an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material with those of the crystal lattice of the crystalline material of the substrate.
  • the plane of the material is here the growth plane of the intermediate crystalline material.
  • the crystalline nucleating material is epitaxially grown from the upper intermediate surface. It thus has an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material with those of the crystal lattice of the intermediate material.
  • the plane of the material is here the growth plane of the crystalline nucleation material.
  • the intermediate portions are all epitaxially grown from the same growth surface which is formed by a monocrystalline material, they all have the same crystallographic orientations, in all points of the upper intermediate surfaces, and an intermediate portion to another. It is the same for the nucleation portions, which also have all the same crystallographic orientations, at all points nucleation surfaces, and from one nucleation portion to another.
  • the intermediate portions may form separate pads from each other, and the nucleation portions may be at least partly bordered by and in contact with so-called injection portions, of a material comprising a transition metal, which lie in contact on the growth surface.
  • injection portions insofar as they are formed from the growth surface and not from an upper intermediate surface, are then textured and not epitaxially grown. They thus have a single preferred crystallographic orientation in a direction orthogonal to the plane of its material.
  • the plane of its material is here the plane of growth of the material of the injection portion, here parallel to the plane of the substrate.
  • the intermediate material may be chosen from aluminum nitride, III-V compounds and oxides of aluminum, titanium, hafnium, magnesium and zirconium, and may have a hexagonal crystalline structure, with cubic faces. centered or orthorhombic.
  • the nucleating material may be chosen from titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten, or from a nitride or a titanium carbide, vanadium , chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten, and may have a hexagonal or cubic crystal structure face-centered.
  • the monocrystalline material of the substrate may be selected from a III-V compound, a II-VI compound or an IV element or compound, and may have a hexagonal or cubic face-centered crystalline structure.
  • the substrate material may be electrically conductive.
  • the nucleation structure may comprise at least a so-called lower injection portion of a material comprising a transition metal, disposed in contact with the growth surface and covered by an injection portion formed integrally and in the same material with the nucleation portion.
  • the lower injection portion insofar as it is formed from the growth surface and not from an upper intermediate surface, is textured and not epitaxial. It thus has a single preferred crystallographic orientation in a direction orthogonal to the plane of its material.
  • the plane of its material is here the plane of growth of the material of the lower injection portion, here parallel to the plane of the substrate.
  • the nucleation structure may comprise at least one so-called upper injection portion of a material comprising a transition metal, disposed in contact with the nucleation portion and partially covering the nucleation surface.
  • the invention also relates to an optoelectronic device, comprising said nucleation structure according to any one of the preceding characteristics, and a plurality of three-dimensional semiconductor elements each epitaxially grown from a respective nucleation surface.
  • the three-dimensional semiconductor elements thus have an alignment of the crystallographic orientations of their crystal lattice with those of the crystal lattice of the nucleating material in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material.
  • the plane of the material is the plane of growth of the material of the three-dimensional semiconductor elements.
  • the three-dimensional semiconductor elements also have the same crystallographic orientations. a three-dimensional element to another.
  • Each three-dimensional semiconductor element may be made of a semiconductor material selected from a compound III-V, a compound II-VI, an element or compound IV.
  • each three-dimensional semiconductor element may comprise mainly a compound III-V formed of a first element of column III and a second element of column V, the three-dimensional semiconductor elements having a polarity of the first element. .
  • the invention also relates to a method for producing the nucleation structure according to any one of the preceding characteristics, comprising a stage of epitaxial growth of the nucleating portions by cathodic sputtering at a growth temperature of between room temperature. and 500 ° C.
  • the method may comprise a step of forming at least one so-called upper injection portion disposed in contact with the nucleation portion and partially covering the nucleation surface, comprising the substeps of:
  • the method may comprise a step of crystallization annealing of the nucleation portions at a temperature of between 600 ° C. and 1200 ° C.
  • the invention also relates to a method for producing an optoelectronic device according to any one of the preceding features, comprising:
  • the nucleation surfaces may not be subjected, at the same time, to a higher annealing temperature. or 800 ° C and an ammonia flow.
  • FIGS. 1A and 1B are partial and schematic cross-sectional views of a nucleation structure according to an embodiment (FIG. 1A) and of an optoelectronic device with light-emitting diodes (FIG. 1B) comprising the structure of FIG. nucleation illustrated in fig.lA;
  • FIGS. 2A and 2B are respectively perspective and top views, exploded, of the growth and nucleation surfaces in the absence of an intermediate portion
  • FIG. 2C is a perspective view of son epitaxially grown from the surface.
  • nucleation Figs. 3A and 3B are respectively exploded perspective and top views of the growth surface, the upper intermediate surface and the nucleation surface (arranged from bottom to bottom)
  • Fig. 3C is a perspective view of son grown epitaxially from the nucleation surface;
  • Figures 4A to 4F are partial and schematic views, in cross-section, of different variants of the nucleation structure.
  • the invention relates to a nucleation structure adapted to nucleation and epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements for forming light-emitting diodes or photodiodes.
  • the three-dimensional semiconductor elements may have an elongated shape along a longitudinal axis ⁇ , that is to say whose longitudinal dimension along the longitudinal axis ⁇ is greater than the transverse dimensions.
  • the three-dimensional elements are then called "wires", “nanowires” or “microfilts".
  • the transverse dimensions of the wires that is to say their dimensions in a plane orthogonal to the longitudinal axis ⁇ , can be between 10 nm and ⁇ , for example between 100 nm and ⁇ , and preferably between 100 nm and 5 ⁇ .
  • the height of the wires that is to say their longitudinal dimension along the longitudinal axis ⁇ , is greater than the transverse dimensions, for example 2 times, 5 times and preferably at least 10 times greater.
  • the cross section of the son in a plane orthogonal to the longitudinal axis ⁇ , may have different shapes, for example a circular shape, oval, polygonal for example triangular, square, rectangular or hexagonal.
  • the diameter is defined here as a quantity associated with the perimeter of the wire at a cross-section. It can be the diameter of a disc having the same surface as the cross section of the wire.
  • the local diameter is the diameter of the wire at a given height thereof along the longitudinal axis ⁇ .
  • the average diameter is the average, for example arithmetic, of local diameters along the wire or a portion thereof.
  • the nucleation structure comprises a plurality of stacks which rest on a growth surface defined by the same monocrystalline material of a substrate, each stack being formed of a nucleation portion of a material comprising an epitaxial transition metal. from an intermediate portion of a crystalline material, which is also epitaxially grown from the growth surface of the substrate.
  • epitaxial is meant that the crystalline material epitaxial comprises a crystal lattice, or crystal structure, in epitaxial relationship with that of the nucleating material from which it is epitaxially grown.
  • epitaxial relation it is meant that the epitaxial material has an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice, in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material, with those of the crystalline lattice of the material. nucleation material.
  • the plane of the epitaxial material is here a plane of growth of the material, parallel to the nucleation surface.
  • the alignment is preferably performed to 30 ° or even 10 °.
  • a crystalline material monocrystalline or polycrystalline, has a crystal lattice whose elementary mesh is defined in particular by a set of crystallographic axes, or primitive vectors, noted below, by way of illustration, a, b , c (the elementary cell can however be defined from more than three crystallographic axes, especially when the crystal lattice is of hexagonal type).
  • the crystalline material may have different types of structure, for example of the cubic face-centered type whose direction of growth is for example oriented in the direction [111] (or ⁇ 111> if we consider the whole family of directions) or of the hexagonal type oriented for example in the direction [ 0001].
  • polycrystalline material is meant a material formed of several crystals separated from each other by grain boundaries.
  • the epitaxial relationship between these two crystalline materials results in the fact that at least one crystallographic axis of the crystal lattice of the epitaxial material, oriented in the plane of the epitaxial material, for example a e and / or b e , and at least one crystallographic axis oriented orthogonal to the plane, for example c e , are respectively substantially parallel to the crystallographic axes a n and / or b n , and c n of the crystal lattice of the nucleation material.
  • the axes a n , b n , c n are respectively substantially parallel to each other at any point on the surface of the invention.
  • nucleation in other words the axes a n are substantially parallel to each other at any point on the nucleation surface, as are the axes b n , c n . Consequently, in a plane of the epitaxial material parallel to the nucleation surface, the crystallographic axes a e , b e , c e of the epitaxial material are respectively substantially parallel to each other.
  • An epitaxial material is a special case of so-called textured materials in the sense that the textured materials have a preferential crystallographic direction orientated orthogonally to the plane of the material, but do not have a preferential crystallographic direction oriented in the plane of the material. Moreover, the preferential crystallographic direction orthogonal to the plane of the textured material is not, or only slightly, dependent on the crystalline properties of the nucleating material.
  • a textured material has a single preferred crystallographic direction, for example that of the axis c and not three preferred directions.
  • the network of the textured material then has a polycrystalline structure whose different crystalline domains, separated by grain boundaries, are all oriented along the same crystallographic axis c privileged. On the other hand, they do not present parallel relations between them in the growth plan.
  • the axes c of the crystalline domains are parallel to each other but the axes a, like the axes b, are not parallel to each other and are oriented in a substantially random manner.
  • This preferred crystallographic direction is not, or is not, dependent on the crystalline properties of the nucleating material.
  • Figure 1A is a schematic cross-sectional view of a nucleation structure 10 according to one embodiment.
  • a three-dimensional direct reference ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) is defined here, in which the X and Y axes form a plane parallel to the main plane of the substrate 11, and where the Z axis is oriented substantially orthogonal to the plane of the substrate 11.
  • the terms “vertical” and “vertically” are understood to relate to an orientation substantially parallel to the Z axis, and the terms “horizontal” and “Horizontally” as being relative to an orientation substantially parallel to the plane (X, Y).
  • the terms “lower” and “higher” are understood to relate to an increasing position when moving away from the substrate 11 in the + Z direction.
  • the nucleation structure 10 comprises:
  • intermediate portions 14 made of a material said intermediate epitaxially grown from the growth surface 13 of the substrate 11, and having an opposite surface called said upper intermediate surface 15;
  • nucleation portions 16 made of a material comprising a transition metal epitaxially grown from the upper intermediate surface 15, and each having an opposite surface, said nucleation surface 17.
  • the substrate 11 has an upper face, at least a portion of which forms a growth surface 13, the latter being the surface from which the wires are intended to be formed. It can be a one-piece structure, or be formed of a stack of layers such as a substrate 11 of the SOI type (for Silicon On Insulator).
  • the growth material comprises a monocrystalline growth material at least at the level of the growth surface 13.
  • the growth material is formed of a single crystal and therefore does not comprise several crystals. separated from each other by grain boundaries.
  • the crystal lattice of the monocrystalline material has a unit cell defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, a s , b s , c s .
  • the crystallographic axes a s , b s , c s are respectively substantially parallel to each other at any point on the growth surface 13.
  • the crystallographic axes a s are substantially parallel to each other at any point on the growth surface 13.
  • the crystallographic axes b s and c s respectively .
  • the growth material has crystallographic properties, in terms of mesh size and type of structure, adapted to the epitaxial growth of a crystalline material of the intermediate portion 14.
  • it preferably has a crystalline structure of cubic type centered faces oriented in the direction [111] or a crystalline structure of hexagonal type oriented in the direction [0001].
  • the growth material may be a monocrystalline semiconductor material, which may be chosen from the compounds III-V comprising at least one element of column III and at least one element of column V of the periodic table, the compounds II- VI or elements or compounds IV.
  • it may be silicon, germanium, silicon carbide.
  • It is advantageously electrically conductive and advantageously has an electrical resistivity close to that of metals, preferably less than or equal to a few mohm.cm.
  • the material of the substrate 11 can be strongly doped, for example with a dopant concentration of between 5.10 16 atoms / cm 3 and 2.10 20 atoms / cm 3 .
  • the growth material of the substrate 11 is highly n-type monocrystalline silicon of crystalline structure of cubic type with centered faces whose growth plan is oriented in the [111] direction, and whose lattice parameter a s is about 3,84 ⁇ .
  • the nucleation structure 10 comprises a plurality of intermediate portions 14.
  • Each intermediate portion 14 is epitaxially grown from the growth surface 13. More specifically, it is made of a crystalline material, said intermediate, epitaxially grown from the growth surface 13.
  • the intermediate material defines an opposite surface said upper intermediate surface 15.
  • the intermediate material comprises a crystal lattice in epitaxial relationship with that of the growth material.
  • the crystal lattice of the intermediate material has an elementary mesh defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, a ,, b ,, q.
  • the crystal lattice thus has an alignment of at least one crystallographic axis a ,, b, oriented in the plane of the material and at least one crystallographic axis q oriented orthogonal to the plane of the material, with the crystallographic axes a s , b s and c s of the growth material, respectively.
  • each crystallographic axis a ,, b ,, q is substantially identical at every point on the intermediate surface.
  • the crystallographic axes a are substantially identical, that is to say mutually parallel, at any point of the upper intermediate surface 15, just as, respectively, the crystallographic axes b, and q.
  • the intermediate material has crystallographic properties, in terms of mesh parameter and crystalline structure type, such that it is adapted to be epitaxially grown from the growth material of the substrate 11. It is also adapted to allow the epitaxial growth of the nucleation portion 16 of a material having a transition metal from the upper intermediate surface 15. It preferably has a mesh parameter such that the mesh mismatch with the growth material is less than or equal to 20%.
  • the type of the crystalline structure is such that its crystallographic axes a ,, b ,, q can be respectively parallel to the axes a s , b s , c s of the growth material.
  • the crystalline structure may be of cubic face-centered type, oriented in the [111] direction, or of hexagonal type oriented in the [0001] direction, or even of the orthorhombic type oriented in the [111] direction.
  • the intermediate material may be a material chosen from compounds II IV such as aluminum nitride AlN, gallium nitride GaN, aluminum nitride and gallium AlGaN, compounds IV-V such as nitride. SiN silicon, II-VI compounds such as ZnO, or IV elements or compounds such as SiC. It can also be a material selected from magnesium oxide MgO, Hf0 2 hafnium, zirconium, Zr0 2, Ti0 2 titanium, or aluminum Al 2 U3. It can also be a magnesium nitride, for example Mg 3 N 2 . It is advantageously electrically conductive.
  • the intermediate material is aluminum nitride AlN, with a mesh size of about 3.11, and a hexagonal type crystalline structure whose growth plane is oriented in the [0001] direction.
  • the intermediate portions 14 are here pads distinct from each other. Alternatively, they may be areas of the same continuous layer made of the same intermediate crystalline material.
  • layer is meant an extent of a crystalline material whose thickness along the Z axis is less, for example ten times or even twenty times, to its longitudinal dimensions of width and length in the plane (X, Y).
  • plot we means a volume of a crystalline material whose thickness is less than, equal to or greater than its longitudinal dimensions of width and length, and whose longitudinal dimensions are smaller than those of a layer.
  • the intermediate portions 14 have an average dimension, in the plane (X, Y), between a few tens of nanometers and a few microns, for example between 20 nm and 20 ⁇ m, preferably between 200 nm and ⁇ ⁇ m, and preferably between 800nm and 5 ⁇ , for example of the order of ⁇ or 1.5 ⁇ . It is advantageously greater than the local diameter of the wire at the interface with the nucleation portion 16. They also have a thickness of the order of a few nanometers to a few hundred nanometers, for example between 5 nm and 500 nm, preferably between 10 nm and 100 nm, for example of the order of 20 nm.
  • the nucleation structure 10 comprises a plurality of nucleation portions 16.
  • Each nucleation portion 16 is intended to allow the nucleation and the epitaxial growth of at least one wire, and preferably a single wire.
  • Each nucleation portion 16 is epitaxially grown from the upper intermediate surface 15. More specifically, it is made of a crystalline nucleation material, epitaxially grown from the upper intermediate surface 15. It forms a so-called nucleation surface. opposed to the upper intermediate surface 15.
  • the nucleating material comprises a crystal lattice in epitaxial relationship with that of the intermediate material.
  • the crystal lattice of the nucleating material has an elementary cell defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, a n , b n , c n .
  • the crystal lattice thus has an alignment of at least one crystallographic axis a n , b n oriented in the plane of the material and at least one crystallographic axis c n oriented orthogonal to the plane of the material, with the crystallographic axes a, , b ,, and q, of the intermediate material, respectively, at the level of the upper intermediate surface 15.
  • each crystallographic axis a n is substantially parallel, at any point on the nucleation surface 17, to the crystallographic axis a, of the upper intermediate surface 15, as well as the crystallographic axes b n and c n relative to the crystallographic axes b, and q.
  • each crystallographic axis a n , b n , c n is identical at all points on the nucleation surface 17.
  • the crystallographic axes a n are identical, that is to say, parallel to each other, at any point on the nucleation surface 17, just as, respectively, the crystallographic axes b n and c n .
  • the nucleating material has crystallographic properties, in terms of mesh parameter and type of structure, such that it can be epitaxially grown from the intermediate material. It is further adapted to the epitaxial growth, from the nucleation surface 17, of a wire. Preferably, it thus has a mesh parameter such that the mismatch with the intermediate material is less than or equal to 20%.
  • the type of the crystalline structure is such that its crystallographic axes a n , b n , c n can be respectively parallel to the axes a ,, b ,, q of the intermediate material.
  • the crystalline structure may be of cubic face-centered type, oriented in the direction [111] or hexagonal type oriented in the direction [0001], or orthorhombic type oriented in the direction [111].
  • the nucleating material comprises a transition metal, that is to say it may be a transition metal or a compound comprising a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal. Transition metals, and their nitrides and carbides, have the advantage of good electrical conductivity, close to that of metals.
  • the nucleating material may be chosen from titanium Ti, zirconium Zr, hafnium Hf, vanadium V, niobium Nb, tantalum Ta, chromium Cr, molybdenum Mo and tungsten W, a nitride of these TiN elements , ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, CrN, MoN, or WN, or a carbide of these elements TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, CrC, MoC, WC. Transition metal nitrides and carbides may have a transition metal atomic proportion of other than 50%.
  • the nucleating material is selected from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, vanadium VN, niobium NbN, tantalum TaN, chromium CrN, molybdenum MoN or tungsten WN, or a titanium carbide TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, vanadium VN, niobium NbN, or tantalum TaN.
  • the nucleating material is selected from titanium nitride or carbide TiN, TiC, zirconium ZrN, ZrC, hafnium HfN, HfC, vanadium VN, VC, niobium NbN, NbC, or tantalum TaN, TaC.
  • the nucleating material is selected from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, niobium NbN, or tantalum TaN.
  • the nucleating material is chosen from an HfN hafnium nitride or a NbN niobium.
  • the nucleation portions 16 have a mean dimension, in the plane (X, Y), of between a few tens of nanometers and a few microns, for example between 20 nm and 20 ⁇ m, preferably between 200 nm and ⁇ ⁇ m, and preferably between 800nm and 5 ⁇ , for example of the order of ⁇ or 3 ⁇ . It is advantageously greater than the local diameter of the wire at the interface with the nucleation portion 16. They also have a thickness of the order of a few nanometers to a few hundred nanometers, for example between 5nm and 500nm, preferably between 10nm and 100nm, for example of the order of 20nm.
  • the nucleation portions 16 are here areas of the same continuous layer made of the same nucleating crystalline material. Alternatively, the nucleation portions 16 may be pads distinct from each other.
  • the nucleation portions 16 are here in contact with the intermediate portions 14 and cover them at the level of the upper intermediate surface 15.
  • the continuous layer further comprises so-called injection portions 20 in contact with the surface of the growth 13 of the substrate 11.
  • the injection portions 20 are in contact with the nucleation portions 16.
  • each injection portion 20 is in contact with the neighboring nucleation portions 16.
  • each nucleation portion 16 may be in contact with an injection portion 20, for example peripheral, in contact with the growth surface 13, without these portions belong to the same continuous layer.
  • This configuration of the nucleation portions 16 in contact with the injection portions 20 is particularly advantageous when the intermediate material is electrically insulating, or has a band gap energy greater than that of the nucleation material.
  • the charge carriers can be injected into the nucleation portions 16 from the substrate 11 via the injection portions 20. This is particularly the case when the substrate 11 is made of silicon, preferably heavily doped, and when the intermediate portions 14 are in AIN.
  • the nucleation structure 10 may further comprise a dielectric layer which covers the nucleation surface 16, and forms a growth mask 18 allowing the epitaxial growth of the son from openings 19 opening locally on the nucleation surfaces.
  • the dielectric layer is composed of an electrically insulating material such as, for example, a silicon oxide (for example SiO 2 ) or a silicon nitride (for example Si 3 N 4 or SiN), or even a silicon oxynitride, an oxide of aluminum or hafnium oxide.
  • the nucleation structure 10 may also comprise a first polarization electrode 3A in contact with the substrate 11, here electrically conductive, for example at its rear face. It can be made of aluminum or any other suitable material.
  • FIG. 1B is a diagrammatic cross-sectional view of an optoelectronic device 1 with light-emitting diodes 2 here in a radial configuration, comprising a nucleation structure 10 from which three-dimensional semiconductor elements are formed by epitaxial growth; wires, light-emitting diodes 2.
  • Each light-emitting diode 2 comprises a first three-dimensional semiconductor element, here a wire, which extends from the nucleation portion.
  • Each diode 2 further comprises an active zone 32 and a second doped portion 33, and a second layer polarization electrode 3B, in contact with the second doped portion 33.
  • the wire rests on the substrate 11 and is in contact with the nucleation portion 16. It extends along the longitudinal axis ⁇ and forms the heart of the light emitting diode 2 heart / shell configuration.
  • the yarn is made of a crystalline material epitaxially grown from the nucleation surface
  • the yarn material has a crystal lattice in epitaxial relationship with that of the nucleation material.
  • the crystal lattice of the yarn material has an elementary mesh defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, af, bf, Cf.
  • the crystallographic axes af, bf, Cf of the yarn material are respectively substantially parallel to the crystallographic axes. a n , b n , c n of the nucleation material at the nucleation surface 17.
  • the crystallographic axis af is parallel to the crystallographic axis a n of the nucleation surface 17.
  • each crystallographic axis af, bf, Cf is identical from a thread to the other.
  • the crystallographic axes af are identical, that is to say parallel to each other, from one wire to another. It is the same for the crystallographic axes b n and c n .
  • the son have crystallographic properties, in terms of orientation and position of the crystal lattice, substantially identical.
  • the optoelectronic device 1 thus has crystallographic properties that are substantially homogeneous at the level of the wires, which contributes to homogenizing the electrical and / or optical properties of the light-emitting diodes 2.
  • the yarn material has crystallographic properties, in terms of mesh parameter and type of structure, such that it can be epitaxially grown from the nucleation material. It thus presents a mesh parameter such that the mesh mismatch with the nucleation material is less than or equal to 20%.
  • the type of the crystalline structure is such that its crystallographic axes af, bf, Cf can be respectively parallel to the axes a n , b n , c n of the nucleation material.
  • the crystalline structure may be of cubic face-centered type, oriented in the direction [111] or hexagonal type oriented in the direction [0001], or orthorhombic type oriented in the direction [111].
  • the yarn material is made of a first semiconductor compound, which may be selected from the compounds III-V and in particular from the compounds III-N, from the compounds II-VI or from the compounds or elements IV.
  • III-V compounds may be compounds such as GaN, InGaN, AIGaN, AlN, InN or AlInGaN, or even compounds such as AsGa or InP.
  • Compounds II-VI can be CdTe, HgTe, CdHgTe, ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO.
  • Elements or compounds IV may be Si, C, Ge, SiC, SiGe, GeC.
  • the wire forms a first portion 31 doped according to a first type of conductivity, here of type n.
  • the wire is n-type doped GaN, in particular with silicon. It has a crystalline structure of hexagonal type oriented in the direction [0001]. Its mesh parameter is approximately 3.189. It has here an average diameter between 10 nm and ⁇ , for example between 500 nm and 5 ⁇ m and is here substantially equal to 500 nm.
  • the height of the wire may be between lOOnm and ⁇ , for example between 500nm and 5 ⁇ , and is here substantially equal to 5 ⁇ .
  • the active zone 32 is the portion of the diode 2 at which the bulk of the light radiation of the diode 2 is emitted. It may comprise at least one quantum well made of a semiconductor compound having a band gap energy. less than those of the wire 31 and the second portion 33 doped. It covers here the upper edge and the lateral edge of the wire. It can comprise a single quantum well or a plurality of quantum wells in the form of layers or boxes interposed between barrier layers. Alternatively, the active area 32 may not have a quantum well. It may have a band gap energy substantially equal to that of the wire 31 and the second doped portion 33. It may be made of a semiconductor compound unintentionally doped.
  • the second doped portion 33 forms a layer which covers and surrounds at least part of the active zone 32. It is made of a second doped semiconductor compound according to a second type of conductivity opposite to the first type, that is to say say here of type p.
  • the second semiconductor compound may be identical to the first compound semiconductor of the wire, or may comprise the first semiconductor compound and further one or more additional elements.
  • the second doped portion 33 may be GaN or InGaN, p-doped in particular with magnesium.
  • the thickness of the second portion 33 doped may be between 20nm and 500nm, and may be equal to about 150nm.
  • the conductivity types of the first and second portions 31, 33 can be reversed.
  • the second doped portion 33 may further comprise an intermediate layer of electron blocking (not shown) located at the interface with the active zone 32.
  • the electron blocking layer may here be formed of a compound ternary III-N, for example AIGaN or ⁇ ' ⁇ , advantageously doped p. It makes it possible to increase the rate of radiative recombinations in the active zone 32.
  • a second polarization electrode 3B here covers the second doped portion 33 and is adapted to apply an electrical polarization to the diode 2. It is made of a material that is substantially transparent to the light radiation emitted by the diode 2, for example from the indium tin oxide (ITO for Indium Tin Oxide in English) or ZnO. It has a thickness of the order of a few nanometers to a few tens or hundreds of nanometers.
  • ITO Indium Tin Oxide in English
  • the diode 2 when a potential difference is applied to the diode 2 in a forward direction via the two polarization electrodes 3A, 3B, the diode 2 emits a light radiation whose emission spectrum has a peak. intensity at a given wavelength.
  • the emission spectra are substantially homogeneous between the different diodes 2 insofar as, owing to the nucleation structure 10, the wires present substantially homogeneous crystallographic properties.
  • FIG. 2A is a perspective and exploded view of a growth substrate 11 on which a nucleation portion 16 is formed directly from a material comprising a transition metal.
  • FIG. 2B is a top view of the growth surface 13 and the nucleation surface 17.
  • FIG. 2C is an example of son epitaxially grown from the nucleation surface 17.
  • the substrate 11 comprises a monocrystalline material at the level of the growth surface 13, for example silicon having a face-centered cubic structure, oriented in the [111] direction.
  • the material is monocrystalline, so that the crystallographic axes a s , b s , c s are respectively oriented in the same way at any point on the growth surface 13.
  • the nucleation portion 16 of a material comprising a transition metal is formed by growth from the growth surface 13, for example by a method of the chemical vapor deposition type with organometallic precursors (MOCVD, for Metal- Organic Chemical Vapor Deposition, in English) or cathode sputtering type (sputtering, in English). It appears that the nucleating material is textured and not epitaxial. Also, it has a preferred direction orientated orthogonally to the plane of the material, namely here the crystallographic axis c n which is oriented identically at any point of the nucleation surface 17. In contrast, the crystallographic axes a n and b n are respectively not parallel at any point of the nucleation surface 17. The crystallographic axis c n is not, or is little dependent on the crystalline structure of the monocrystalline material of the substrate 11.
  • MOCVD Metal- Organic Chemical Vapor Deposition
  • cathode sputtering type sputtering, in English. It
  • the son here GaN epitaxially grown by MOCVD, all have the same direction of growth, the latter being substantially parallel to the crystallographic axis c n .
  • the hexagonal shape of the wires is not oriented identically from one wire to the other, which reflects the fact that the crystallographic axes a f and b f are respectively not oriented identically from one thread to another.
  • the yarns then have crystallographic properties that differ from one yarn to another, which can result in a certain inhomogeneity in the electrical and / or optical properties of the light-emitting diodes 2.
  • FIG. 3A is a perspective and exploded view of a growth substrate 11 on which an intermediate portion 14 is epitaxially grown, and then a nucleation portion 16 epitaxially grown in a material comprising a transition metal.
  • FIG. 3B is a top view of the growth surface 13, the upper intermediate surface 15 and the nucleation surface 17.
  • FIG. 3C is an example of son epitaxially grown from the nucleation surface 17.
  • the nucleation portions 16 of a material comprising a transition metal are epitaxial, and not only textured, when they are formed from an intermediate layer. epitaxially, and not directly from the monocrystalline growth surface 13 of the substrate 11.
  • the substrate 11 comprises a monocrystalline material at the level of the growth surface 13, for example silicon having a face-centered cubic structure oriented in the [111] direction.
  • the material is monocrystalline, so that the crystallographic axes a s , b s , c s are respectively oriented in the same way at any point on the growth surface 13.
  • the intermediate portion 14 is formed by epitaxial growth from the growth surface 13, for example by MOCVD or cathode sputtering.
  • the crystal lattice of the intermediate material then has crystallographic axes a ,, b ,, q respectively oriented in the same way at any point on the upper intermediate surface 15.
  • the nucleation portions 16 of a material comprising a transition metal are then epitaxied and not just textured. Also, the crystallographic axes a n , b n , c n are respectively oriented in the same way at every point of the nucleation surface 17.
  • the wires here in GaN epitaxially grown by MOCVD, all have the same direction of growth, the latter being substantially parallel to the crystallographic axis c n .
  • the hexagonal shape of the son is here oriented identically for all the son, which reflects the fact that the crystallographic axes af and bf are respectively oriented identically from one wire to another.
  • the yarns then have substantially identical crystallographic properties from one yarn to another, which can result in a better homogeneity of the electrical and / or optical properties of the light-emitting diodes 2.
  • nucleation portions 16 are effectively epitaxial can be verified by means of an X-ray scanning pattern of the angle ⁇ , in order to identify the presence of a crystallographic alignment, at the level of the nucleation surface, crystalline domains (in the case of polycrystalline portions) or different areas of the surface (in the case of monocrystalline portions).
  • the X-ray diffraction pattern along the axis ⁇ is carried out on a diffraction peak of an asymmetrical line, that is to say a line corresponding to a crystallographic direction which is not perpendicular. at the nucleation surface.
  • the X-ray diffraction scan along the ⁇ axis can be performed in the following manner. Angles are 2 ⁇ and ⁇ are fixed in order to put the plans of interest in the diffraction position. The scanning is carried out according to the angle ⁇ , which can vary from 0 ° to 360 °. In the case of an epitaxial material, the crystalline domains have a preferential crystallographic orientation in the plane of the nucleation surface. The scanning at ⁇ then has several diffraction peaks.
  • the number of diffraction peaks is related to the symmetry of the crystal in the plane.
  • the crystalline domains do not have a preferential crystallographic orientation in the plane.
  • the scanning at ⁇ does not have any diffraction peak.
  • nucleation structure 10 is adapted to allow the nucleation and the epitaxial growth of son made of n-doped GaN by MOCVD.
  • the growth substrate 11 is provided whose material is monocrystalline at least at the level of the growth surface 13.
  • the substrate 11 is made of silicon whose structure is of cubic type. faces centered and is oriented in the direction [111]. Its mesh parameter in the plane of the growth surface 13 is of the order of 3.84.
  • a plurality of intermediate portions 14 are formed in the form of pads distinct from each other epitaxially grown from the growth surface 13.
  • the intermediate material is a crystalline material, which may be monocrystalline or polycrystalline, whose crystal lattice is in epitaxial relationship with that of the substrate 11.
  • the intermediate material may be deposited by a chemical vapor deposition method (CVD) method, for example organometallic precursors (MOCVD, for Meta 1-0, Chemical Vapor Deposition). in English) or by a molecular beam epitaxy (MBE) method, of the hydride vapor phase epitaxy (HVPE) type, epitaxial type (Hybrid Vapor Phase Epitaxy, in English). by atomic layer (ALE, for Atomic Layer Epitaxy, in English) or deposition by atomic layer (ALD, for Atomic Layer Deposition, in English), even by evaporation or sputtering, in English.
  • CVD chemical vapor deposition method
  • MOCVD organometallic precursors
  • MBE molecular beam epitaxy
  • HVPE hydride vapor phase epitaxy
  • HVPE hydride vapor phase epitaxy
  • ALD for Atomic Layer Deposition, in English
  • the intermediate material is aluminum nitride, whose crystalline structure is of hexagonal type and is oriented in the direction [0001]. Its mesh parameter in the plane (X, Y) is of the order of 3.11.
  • the intermediate layer has a thickness for example between 0.5 nm, or even lnm, and 100 nm, preferably between 2 nm and 50 nm, and may be equal to about 25 nm.
  • the intermediate material is deposited by MOCVD.
  • the nominal V / III ratio defined as the ratio between the molar flow of elements of column V on the molar flow of elements of column III, that is to say here the ratio N / Al, is included between 200 and 1000.
  • the pressure is of the order of 75 torr.
  • the growth temperature T measured at the level of the substrate 11, can be, by way of example, greater than or equal to 750 ° C for the nucleation phase and then of the order of 950 ° C for the growth phase.
  • the lateral dimensions, in the plane (X, Y), of the intermediate portions 14 may be between 100 nm and ⁇ , for example ⁇ approximately.
  • the crystallographic axes a ,, b ,, q of the intermediate material, at the level of the upper intermediate surface 15, are respectively parallel to the crystallographic axes a s , b s , c s . Since the growth material is monocrystalline, it follows that each crystallographic axis a ,, b ,, q is parallel at every point of the upper intermediate surface 15.
  • the epitaxial growth of the nucleation portions 16 is carried out from the upper intermediate surface 15 of the intermediate portions 14.
  • the intermediate portions 14 are zones of the same continuous layer.
  • the nucleation layer may be formed by a sputter deposition technique, the growth temperature of which is advantageously between ambient temperature, for example 20 ° C., and 1000 ° C.
  • the nucleation layer is also epitaxial when it is deposited by sputtering with a growth temperature of between room temperature, for example 20 ° C. and 500 ° C., for example a temperature substantially equal to 400 ° C. vs.
  • the power can be of the order of 400W.
  • the pressure can be of the order of 8.10 3 torr so as not to modify the crystallographic properties of the intermediate portions 14.
  • the nucleating material comprises a transition metal, and can be, for example, a titanium nitride, zirconium , hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, or tungsten.
  • the nucleation portions 16 have a thickness, for example, of between 0.5 nm, or even 1 nm, and 100 nm, preferably between 2 nm and 50 nm, and may be equal to about 25 nm.
  • nucleation layer of a material comprising a transition metal formed of nucleation portions 16 epitaxially grown from the upper intermediate surface 15, and injection portions 20 formed from the growth surface is obtained.
  • Injection portions 20 are generally textured and not epitaxial without affecting the quality of the process.
  • the crystallographic axes a n, b n, c n of the nucleating material at the nucleation surface 17, are parallel to the crystallographic axes a ,, bi, Ci at the intermediate upper surface 15 , and to the crystallographic axes a s , b s , c s at the level of the growth surface 13. Since the growth material is monocrystalline, it follows that each crystallographic axis has n , b n , c n is parallel in all respects However, each crystallographic axis b n , c n is not necessarily identical, that is to say parallel, at the level of the injection portions 20.
  • a crystallization annealing step can be carried out so as to obtain a monocrystalline nucleating material.
  • the annealing can be carried out at an annealing temperature substantially corresponding to the crystallization temperature of the nucleating material, namely about 1620 ° C. in the case of transition metal nitride.
  • the crystallization of the nucleating material can also be obtained at an annealing temperature below the crystallization temperature, for example in a temperature range from 600 ° C. to 1620 ° C., preferably from 800 ° C. ° C and 1200 ° C, for example equal to about 1000 ° C.
  • the annealing may be carried out for a duration for example greater than 1 min, preferably greater than 5 min, or even 10 min, for example 20 min. It can be carried out under a stream of nitrogen (N2) and ammonia (NH3).
  • the pressure can be of the order of 75 torr.
  • the method comprises an additional step of deposition of the growth mask 18.
  • a layer of a dielectric material is deposited so as to cover the nucleation layer, then 19 through openings are formed.
  • the dielectric material is, for example, a silicon oxide (for example SiO 2 ) or a silicon nitride (for example S13N4), or even a stack of two different dielectric materials. It can be etched selectively with respect to the material of the nucleation portions 16.
  • the dielectric layer has a thickness, for example, between 50nm and 200nm, for example 100nm, and the lateral dimensions of the openings 19, in the plane (X, Y) are for example between 100nm and ⁇ , and may be equal to 500nm approximately.
  • the lateral dimensions of the openings 19 are smaller than those of the nucleation portions 16, for example at least twice as small.
  • a nucleation structure 10 as illustrated in FIG. 1A is obtained, which is adapted to allow nucleation and epitaxial growth of light emitting diode wires 2 as illustrated in FIG. 1B.
  • the son is first formed by epitaxial growth from the nucleation surfaces, through the openings 19 of the growth mask 18.
  • the growth temperature is brought to a first value Ti, for example between 950 ° C and 1100 ° C, and especially between 990 ° C and 1060 ° C.
  • the nominal V / III ratio here the N / Ga ratio, has a first value (V / 11) i of between 10 and approximately 100, for example substantially equal to 30.
  • the elements of group III and of group V are derived precursors injected into the epitaxial reactor, for example trimethylgallium (TMGa) or triethylgallium (TEGa) for gallium, and ammonia (NH3) for nitrogen.
  • the ratio H2 / N2 has a first value (lh / IShh greater than or equal to 60/40, preferably greater than or equal to 70/30, or even more, for example substantially equal to 90/10, the pressure can be set at 100mbar. about.
  • a first doped portion 31 which has a shape of a wire which extends along the longitudinal axis ⁇ from the nucleation surface 17.
  • the first semiconductor compound of the first portion 31 doped with to know here the GaN, is doped of type n by silicon.
  • the first n-doped portion 31 has here a height of about 5 ⁇ m and a mean diameter of about 500 nm.
  • the formation of a dielectric layer covering the lateral edge of the first n-doped portion 31 may be performed simultaneously with the formation of the first doped portion 31, according to a method identical or similar to that described in document WO2012 / 136665.
  • a precursor of an additional element for example silane (SiH 4 ) in the case of silicon, is injected with the precursors mentioned above, with a ratio of the molar flows of the gallium precursor on the silicon precursor preferably. between about 500 and 5000.
  • a silicon nitride layer for example S13N4 of a thickness of the order of 1 nm, which covers the lateral edge of the first n-doped portion 31, here over its entire height.
  • the active zone 32 is formed by epitaxial growth from the exposed surface of the wire, that is to say from the surface not covered by the lateral dielectric layer.
  • a stack of barrier layers and at least one layer forming a quantum well is formed, said layers being alternated in the direction of epitaxial growth.
  • the quantum well layers and the barrier layers can be made of InGaN, with different atomic proportions for quantum well layers and barrier layers.
  • the barrier layers are made of ln x Ga (i- X ) N with x equal to about 18 atomic%
  • the quantum well layers are also made of ln y Ga (i- y ) N, with y greater than x, for example of the order of 25 atomic%, so as to improve the quantum confinement of the charge carriers in the quantum wells.
  • the formation of the barrier layers and quantum well layers can be carried out at a growth temperature value T3 substantially equal to the value T 2 , namely here 750 ° C.
  • the ratio V / III has a value (V / III) 3 substantially equal to the value (V / 1 11) 2.
  • the ratio H2 / N2 has a value substantially equal to the value (lh / ISh during the formation of the barrier layers and has a value substantially lower than the value (H 2 / N 2 ) 2 during the formation of the quantum well layers
  • the pressure can remain unchanged, resulting in InGaN barrier layers with about 18 atomic% indium and InGaN quantum well layers with about 25 atomic% indium.
  • the second p-doped portion 33 is formed by epitaxial growth so as to cover and surround at least part of the active zone 32.
  • the growth temperature can be increased to a fourth value T 4 greater than the value T3, for example of the order of 885 ° C.
  • the ratio V / III may be increased to a fourth value (V / III) 4 greater than the value (V / 11) 3, for example of the order of 4000.
  • the ratio H2 / N2 is brought to a fourth value (lh / ⁇ h greater than the value (lh / ⁇ , for example of the order of 15/85)
  • the pressure can be decreased to a value of the order of 300mbar.
  • a second p-doped portion 33 is obtained, for example in p-type doped GaN or InGaN, which covers and surrounds here continuously the active area 32.
  • the second p-doped portion 33 and the active area 32 thus form the shell. of the diode 2 of heart / shell configuration.
  • the second biasing electrode 3B may be deposited so as to be in contact with at least a portion of the second p-doped portion 33.
  • the second electrode 3B is made of an electrically conductive material and transparent to the light radiation emitted by the wires.
  • an optoelectronic device 1 with wired 2 electroluminescent diodes having an improved homogeneity of the optical and / or electronic properties of the different diodes 2 is obtained.
  • FIGS. 4A to 4C are partial schematic cross-sectional views of different variants of the nucleation structure 10 illustrated in FIG. 1A.
  • each nucleation portion 16 comprises an injection portion 20, advantageously peripheral with respect to the nucleation portion 16, which borders the nucleation portion 16 and is in contact with the growth surface 13.
  • the nucleation structure 10 differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that the stack of nucleation portions 16 and intermediate portions 14 form distinct pads, some of which other. Furthermore, this structure does not include injection portions such as the portions described above.
  • the nucleation structure 10 does not have a growth mask 18 in the form of a specific layer made of a dielectric material.
  • the substrate comprises a dielectric region 4, at the level of the exposed growth surface 13, that is, say not covered by the intermediate portions 14 and nucleation.
  • the dielectric region 4 extends in the substrate 11 from the exposed growth surface 13 and connects each intermediate portion 14 to the intermediate portions 14 adjacent.
  • the dielectric regions can be obtained from a method described in WO2014 / 064395, that is to say by nitriding or oxidation of the growth material.
  • the dielectric regions are in a silicon oxide (for example SiO 2 ) or in a silicon nitride (for example S13N4).
  • the intermediate portions 14 are advantageously made of a conductive electrical material, such as GaN advantageously doped.
  • the nucleation structure 10 differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that the intermediate portions 14 are different zones of the same continuous layer 23.
  • the nucleation portions 16 are also zones of the same continuous layer 24.
  • the nucleation surfaces 17 are delimited by the openings 19 of the growth mask 18.
  • the intermediate layer 23 is advantageously made of a conductive electrical material, such as GaN advantageously doped.
  • FIGS. 4D to 4F are partial schematic cross-sectional views of other variants of the nucleation structure 10 illustrated in FIG. 1A, in which the nucleation structure 10 comprises other injection portions in FIG. a material comprising a transition metal.
  • the nucleation structure 10 differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that it further comprises so-called upper injection portions 21 intended to improve the injection of the load carriers in the wires.
  • the upper injection portions 21 here cover the injection portions 20, and cover a portion of the nucleation portions 16. Thus, they delimit in the plane (X, Y) the nucleation surfaces, and participate in delimiting , with the growth mask 18, the apertures 19 through. In other words, the second injection portions open at the through openings 19 and partially delimit the peripheral edge of the opening.
  • each wire occupies the volume of the through openings 19 so that it is in contact, at its lateral border, with the upper injection portion 21.
  • the local thickness of the portions made of materials comprising a transition metal which improves the circulation of the charge carriers, and on the other hand the contact interface between the wire and the portions made of materials.
  • the injection of the charge carriers into the wires from the electrically conductive substrate 11 is then improved.
  • the upper injection portions 21 are here areas of the same continuous layer, but, alternatively, they can take the form of separate pads from each other. They may be formed of the same material comprising a transition metal, or be formed of a stack of several identical or different materials comprising a transition metal.
  • the upper injection portions 21 are here made of a second material comprising a transition metal, that is to say that it may be a transition metal or a compound comprising a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal.
  • the second material comprising a transition metal may be identical to or different from the material of the nucleation portions 16, and advantageously has a lower electrical resistivity thereto.
  • the nucleating material may be chosen from tantalum nitride TaN, hafnium HfN, niobium NbN, zirconium ZrN, titanium TiN and the material of the upper injection portions 21, namely the second material comprising a transition metal, may be a titanium nitride.
  • the upper injection portions 21 may have a thickness between 1 nm and 100 nm, preferably between 1 nm and 50 nm, for example 25 nm.
  • the upper injection portions 21 may be made by deposition of a continuous layer of a material comprising a transition metal, so as to cover the nucleation portions 16 and the injection portions. It can then be covered by the layer of a dielectric material intended to form the growth mask 18.
  • the through openings 19 are then advantageously made in two steps.
  • a step of selective etching of the dielectric material with respect to the material of the upper injection portions 21 is carried out, for example by a reactive ionic etching (RIE) dry etching, for Reactive-Ion Etching, in English).
  • RIE reactive ionic etching
  • the continuous layer of the second material comprising a transition metal thus forms an etch stop layer.
  • a step of selective etching of the second material with respect to the nucleating material is carried out from the first opening, for example by a wet etching whose etching agent is, for example, acid hydrofluoric.
  • the nucleation structure 10 differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that it furthermore comprises so-called lower injection portions 22 intended to improve the injection. load carriers in the wires.
  • the lower injection portions 22 are here disposed in contact with the growth surface 13 between the intermediate portions 14, and advantageously in contact therewith. They are thus covered by the injection portions 20, and in contact therewith.
  • the injection portions 20 and the nucleation portions 16 are here different zones of the same continuous layer 24.
  • the lower injection portions 22 are here made of a third material comprising a transition metal, that is to say that it may be a transition metal or a compound comprising a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal.
  • the third material comprising a transition metal may be identical to or different from the material of the nucleation portions 16, and advantageously has a lower electrical resistivity thereto.
  • the nucleating material may be chosen from tantalum nitride TaN, hafnium HfN, niobium NbN, zirconium ZrN, titanium TiN and the material of the lower injection portions 22, namely the third material comprising a transition metal, may be a titanium nitride.
  • the lower injection portions 22 may have a thickness between 1 nm and 100 nm, preferably between 1 nm and 50 nm, for example 25 nm. They may have a thickness substantially equal to that of the intermediate portions 14.
  • the thickness of the portions made of materials comprising a transition metal is thus locally increased, which improves the circulation of the charge carriers, and improves the injection of the charge carriers from the electrically conductive substrate 11 into the the sons.
  • the nucleation structure 10 differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that it comprises lower injection portions 22 and higher injection portions 21.
  • the lower injection portions 22 are in contact with the growth surface 13 and are covered by the injection portions 20. They are advantageously in contact with the intermediate portions 14. They are here pads separate from each other but may alternatively form areas of a continuous layer.
  • the upper injection portions 21 are in contact with the upper face of the injection portions and partially cover the nucleation portions 16 to define the nucleation surfaces. They open into the through openings 19. In this example, they are also in contact with the growth surface 13 and cover the vertical flanks of the lower injection portions 22 and injection portions. They are here pads distinct from each other, but may alternatively form areas of a continuous layer.
  • the second material of the upper injection portions 21 and the third material of the lower injection portions 22 are materials comprising a transition metal, that is to say that they may be in a transition metal. or a compound having a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal.
  • the second and third transition metal nitrides may be identical or different from one another and from the material of the nucleation portions 16. They may be identical to each other, and may be different from the nucleating material and advantageously have an electrical resistivity. less than this.
  • the nucleating material may be chosen from tantalum nitride TaN, hafnium HfN, niobium NbN, zirconium ZrN, titanium TiN and the second and third transition metal nitrides may be a nitride of titanium.
  • the thickness of the portions made of materials comprising a transition metal is increased, in particular by locally forming a stack of injection portions in contact with the nucleation portions 16, which improves the circulation and the injection of charge carriers.
  • the contact interface between the wire and the portions made of materials comprising a transition metal is increased. The injection of the charge carriers from the electrically conductive substrate 11 into the wires is then improved.
  • a semiconductor material comprising mainly a III-V compound, for example GaN, according to the polarity of the element of column III, for example gallium, and not according to the polarity of the column V element, for example nitrogen.
  • such son may have improved optical and / or electronic properties, insofar as it tends to reduce or even eliminate the areas of domain inversion that may appear in the case of polarity son nitrogen, and where we reduce the roughness that can present the plane c son, that is to say the upper surface of the son oriented substantially orthogonal to the axis of growth.
  • a wire made of a compound II IV can grow according to the polarity of the element of column I II or according to the polarity of the element of column V, in a preferred direction of growth.
  • the exposed face essentially has atoms of the element of the column II I, respectively of the column V, in the case of a growth according to the polarity of the element of column I II, respectively column V element.
  • the yarns in a compound 11 IV for example GaN, and obtained by growth according to the nitrogen polarity, have areas of inversion domains (or inversion Domain Boundaries, in English) in which the thread is locally gallium polarity.
  • the plane c of the wire has a surface roughness.
  • the inventors have found that the epitaxial growth of the son according to the polarity of the element of the column II I, that is to say according to the gallium polarity in the case of GaN, can be obtained when the son are made from the nucleation structure described above on the one hand, and when no nitriding annealing is applied to the nucleation portions 16 before the growth of the son on the other hand.
  • the nucleation portions 16, and in particular the nucleation surfaces 17, are subjected to both, or at a temperature greater than or equal to 800 ° C., and especially at a temperature greater than or equal to 1000 ° C. nor to a flow of ammonia NH3. Independently of the ammonia flow, the nucleation surfaces 17 can be subjected to a stream of N 2 dinitrogen without this modifying the growth of the son according to such or such polarity.
  • the inventors have found, by way of illustration, that the growth of GaN gallium nitride son according to the gallium polarity, from nucleation portions 16 of niobium nitride N bN, is obtained when, before growth son, the nucleation surfaces 17 are not subjected to a nitriding annealing, especially when they are not subjected to both a higher temperature or equal to 800 ° C and a flow of ammonia.
  • the growth of the gallium polarity wires is also obtained when the nucleation surfaces 17 are subjected to a flow of ammonia but not at a temperature greater than or equal to 800 ° C.
  • the growth of the gallium polarity wires is also obtained when the nucleation surfaces 17 are subjected to a temperature greater than or equal to 800 ° C, for example 1000 ° C, but not to a stream of ammonia.
  • the growth according to the nitrogen polarity is obtained when nitriding annealing is applied to the nucleation portions 16, that is to say when the nucleation surfaces 17 are subjected to a temperature of, for example, 1000 ° C and a flow of ammonia.
  • the nucleation surfaces are subjected to a stream of ammonia .
  • the temperature is below 800 ° C. Subsequently, when the III-V compound continuously covers the nucleation surfaces 17, the temperature can be raised above 800 ° C. and the flow of ammonia maintained, without this affecting the growth of the wires according to the invention. polarity of the column III element.
  • the material of the nucleation portions 16 is chosen from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, vanadium VN, niobium NbN, tantalum TaN, chromium CrN, molybdenum MoN or WN tungsten, or TiN titanium carbide, ZrN zirconium, HfN hafnium, VN vanadium, NbN niobium, or TaN tantalum.
  • the nucleating material is selected from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, niobium NbN, or tantalum TaN.
  • the nucleating material is NbN niobium nitride.
  • the second doped portion surrounds and covers at least part of the active zone and the end of the wire.
  • the light-emitting diodes may have an axial configuration in which the wire, the active zone and the second doped portion are stacked on one another along the longitudinal axis ⁇ without the lateral edge of the wire being covered by the zone. active and the second doped portion.
  • Side edge means a surface of a portion of the wire which extends substantially parallel to the longitudinal axis ⁇ .
  • the three-dimensional elements may have a pyramidal shape, for example a conical or frustoconical shape with a polygonal base.
  • an optoelectronic device having light-emitting diodes adapted to emit electromagnetic radiation has also been described.
  • the optoelectronic device may be adapted to receive and detect electromagnetic radiation, for the purpose of converting it into an electrical signal.

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Abstract

The invention relates to a nucleation structure (10) suitable for epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements (31), including: a substrate (11) comprising a single-crystal material forming a growth surface (13); a plurality of intermediate portions (14) made of an intermediate crystalline material epitaxially grown from said growth surface (13) and defining an upper intermediate surface (15); a plurality of nucleation portions (16), made of a material comprising a transition metal forming a crystalline nucleation material, each epitaxially grown from the upper intermediate surface (15), and defining a nucleation surface (17) suitable for epitaxial growth of a three-dimensional semiconductor element.

Description

STRUCTURE DE NUCLEATION ADAPTEE A LA CROISSANCE EPITAXIALE D'ELEMENTS SEMICONDUCTEURS TRIDIMENSIONNELS  NUCLEATION STRUCTURE ADAPTED FOR THE EPITAXIAL GROWTH OF THREE-DIMENSIONAL SEMICONDUCTOR ELEMENTS
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
[001] Le domaine de l'invention est celui des dispositifs optoélectroniques comportant des éléments semiconducteurs tridimensionnels, tels que des nanofils ou microfils, et concerne en particulier une structure de nucléation comportant au moins une portion de nucléation, en un matériau comportant un métal de transition, adaptée à la croissance épitaxiale d'un tel élément tridimensionnel.  [001] The field of the invention is that of optoelectronic devices comprising three-dimensional semiconductor elements, such as nanowires or microwires, and concerns in particular a nucleation structure comprising at least one nucleation portion, in a material comprising a metal of transition, adapted to the epitaxial growth of such a three-dimensional element.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE STATE OF THE PRIOR ART
[002] Il existe des dispositifs optoélectroniques comportant des éléments semiconducteurs tridimensionnels, de type nanofils ou microfils, formant par exemple une portion de diodes électroluminescentes. Les nanofils ou microfils peuvent ainsi former une première portion dopée, par exemple de type n, dont une partie est recouverte par une zone active comportant par exemple au moins un puits quantique, et par une seconde portion dopée du type de conductivité opposé, par exemple de type p. [002] There are optoelectronic devices comprising three-dimensional semiconductor elements, of the nanowire or microfilter type, for example forming a portion of light-emitting diodes. The nanowires or microwires may thus form a first doped portion, for example of the n-type, a portion of which is covered by an active zone comprising for example at least one quantum well, and by a second doped portion of the opposite conductivity type, for example type p.
[003] Les nanofils ou microfils peuvent être réalisés dans une configuration dite axiale, dans laquelle la zone active et la seconde portion dopée p s'étendent essentiellement dans le prolongement de la première portion dopée n, suivant un axe longitudinal de croissance épitaxiale, sans entourer la périphérie de cette dernière. Ils peuvent également être réalisés dans une configuration cœur/coquille, également appelée ici configuration radiale, dans laquelle la zone active et la seconde portion dopée p entourent la périphérie d'au moins une partie de la première portion dopée n.  [003] The nanowires or microwires may be made in a so-called axial configuration, in which the active zone and the second p-doped portion extend essentially in the extension of the first n-doped portion, along a longitudinal axis of epitaxial growth, without surround the periphery of the latter. They may also be made in a core / shell configuration, also referred to herein as a radial configuration, in which the active zone and the second p-doped portion surround the periphery of at least a portion of the first n-doped portion.
[004] La nucléation des fils, ainsi que leur croissance épitaxiale, peut être réalisée à partir d'une portion de nucléation, par exemple en nitrure d'aluminium AIN ou en nitrure de métal de transition, qui repose sur un substrat semiconducteur, par exemple en silicium cristallin.  [004] The nucleation of the son, as well as their epitaxial growth, can be carried out from a nucleation portion, for example aluminum nitride AlN or transition metal nitride, which is based on a semiconductor substrate, by example in crystalline silicon.
[005] Le document WO2011/162715 décrit un exemple de portion de nucléation en nitrure de titane. Cette couche de nucléation peut être déposée par dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD, pour Low-Pressure Chemical Vapor Déposition, en anglais) ou à pression atmosphérique (APCVD, pour Atmospheric-Pressure Chemical Vapor Déposition, en anglais). [006] Il existe cependant un besoin de disposer d'une structure de nucléation à portions de nucléation, par exemple en nitrure de métal de transition, adaptée à la nucléation et à la croissance épitaxiale d'éléments semiconducteurs tridimensionnels, qui permette d'améliorer l'homogénéité des propriétés optiques et/ou électroniques desdits éléments semiconducteurs tridimensionnels. [005] WO2011 / 162715 describes an exemplary nucleating portion of titanium nitride. This nucleation layer may be deposited by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD), or at atmospheric pressure (APCVD, for Atmospheric-Pressure Chemical Vapor Deposition, in English). [006] However, there is a need to have a nucleation nucleation structure, for example transition metal nitride, adapted to the nucleation and epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements, which allows to improve the homogeneity of the optical and / or electronic properties of said three-dimensional semiconductor elements.
EXPOSÉ DE L'INVENTION STATEMENT OF THE INVENTION
[007] L'invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l'art antérieur, et plus particulièrement de proposer une structure de nucléation à couche de nucléation, en un matériau comportant un métal de transition, adaptée à la nucléation et à la croissance épitaxiale d'éléments semiconducteurs tridimensionnels dont les propriétés optiques et/ou électroniques présentent une homogénéité améliorée.  The object of the invention is to remedy at least in part the drawbacks of the prior art, and more particularly to propose a nucleation layer nucleation structure, in a material comprising a transition metal, suitable for nucleation. and the epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements whose optical and / or electronic properties have improved homogeneity.
[008] Pour cela, l'objet de l'invention est une structure de nucléation adaptée à la croissance épitaxiale d'éléments semiconducteurs tridimensionnels, comportant un substrat comprenant un matériau monocristallin formant une surface dite de croissance sur lequel repose une pluralité de portions de nucléation en un matériau comprenant un métal de transition. Selon l'invention, elle comporte en outre une pluralité de portions intermédiaires, chaque portion intermédiaire étant en un matériau cristallin dit intermédiaire épitaxié à partir de ladite surface de croissance et définissant une surface dite intermédiaire supérieure, opposée à la surface de croissance ; chaque portion de nucléation étant en un matériau comprenant un métal de transition formant un matériau cristallin dit de nucléation, épitaxié à partir de la surface intermédiaire supérieure, et définissant une surface dite de nucléation, opposée à la surface intermédiaire supérieure et adaptée à la croissance épitaxiale d'un élément semiconducteur tridimensionnel.  For this, the object of the invention is a nucleation structure adapted to the epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements, comprising a substrate comprising a monocrystalline material forming a so-called growth surface on which a plurality of portions of nucleation of a material comprising a transition metal. According to the invention, it further comprises a plurality of intermediate portions, each intermediate portion being in a crystalline material said intermediate epitaxially grown from said growth surface and defining a so-called upper intermediate surface, opposite to the growth surface; each nucleation portion being of a material comprising a transition metal forming a nucleation crystalline material, epitaxially grown from the upper intermediate surface, and defining a so-called nucleation surface, opposite to the upper intermediate surface and adapted for epitaxial growth of a three-dimensional semiconductor element.
[009] Le matériau cristallin intermédiaire est épitaxié à partir de la surface de croissance. Il présente ainsi un alignement des orientations cristallographiques de son réseau cristallin dans au moins une direction dans le plan du matériau et au moins une direction orthogonale au plan du matériau avec celles du réseau cristallin du matériau cristallin du substrat. Le plan du matériau est ici le plan de croissance du matériau cristallin intermédiaire. De plus, le matériau cristallin de nucléation est épitaxié à partir de la surface intermédiaire supérieure. Il présente ainsi un alignement des orientations cristallographiques de son réseau cristallin dans au moins une direction dans le plan du matériau et au moins une direction orthogonale au plan du matériau avec celles du réseau cristallin du matériau intermédiaire. Le plan du matériau est ici le plan de croissance du matériau cristallin de nucléation. [0010] Aussi, dans la mesure où les portions intermédiaires sont toutes épitaxiées à partir de la même surface de croissance qui est formée par un matériau monocristallin, elles présentent toutes les mêmes orientations cristallographiques, en tout point des surfaces intermédiaires supérieures, et d'une portion intermédiaire à l'autre. Il en est alors de même pour les portions de nucléation, qui présentent également toutes les mêmes orientations cristallographiques, en tout point des surfaces de nucléation, et d'une portion de nucléation à l'autre. [009] The intermediate crystalline material is epitaxially grown from the growth surface. It thus has an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material with those of the crystal lattice of the crystalline material of the substrate. The plane of the material is here the growth plane of the intermediate crystalline material. In addition, the crystalline nucleating material is epitaxially grown from the upper intermediate surface. It thus has an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material with those of the crystal lattice of the intermediate material. The plane of the material is here the growth plane of the crystalline nucleation material. Also, insofar as the intermediate portions are all epitaxially grown from the same growth surface which is formed by a monocrystalline material, they all have the same crystallographic orientations, in all points of the upper intermediate surfaces, and an intermediate portion to another. It is the same for the nucleation portions, which also have all the same crystallographic orientations, at all points nucleation surfaces, and from one nucleation portion to another.
[0011] Certains aspects préférés, mais non limitatifs de cette structure de nucléation sont les suivants :  Some preferred but non-limiting aspects of this nucleation structure are as follows:
[0012] Les portions intermédiaires peuvent former des plots distincts les uns des autres, et les portions de nucléation peuvent être au moins en partie bordées par et en contact avec des portions dites d'injection, en un matériau comprenant un métal de transition, qui reposent en contact sur la surface de croissance. Les portions d'injection, dans la mesure où elles sont formées à partir de la surface de croissance et non pas à partir d'une surface intermédiaire supérieure, sont alors texturées et non pas épitaxiées. Elles présentent ainsi une seule orientation cristallographique privilégiée dans une direction orthogonale au plan de son matériau. Le plan de son matériau est ici le plan de croissance du matériau de la portion d'injection, ici parallèle au plan du substrat. The intermediate portions may form separate pads from each other, and the nucleation portions may be at least partly bordered by and in contact with so-called injection portions, of a material comprising a transition metal, which lie in contact on the growth surface. The injection portions, insofar as they are formed from the growth surface and not from an upper intermediate surface, are then textured and not epitaxially grown. They thus have a single preferred crystallographic orientation in a direction orthogonal to the plane of its material. The plane of its material is here the plane of growth of the material of the injection portion, here parallel to the plane of the substrate.
[0013] Le matériau intermédiaire peut être choisi parmi le nitrure d'aluminium, les composés lll-V et les oxydes d'aluminium, de titane, de hafnium, de magnésium et de zirconium, et peut présenter une structure cristalline hexagonale, cubique faces centrées ou orthorhombique.  The intermediate material may be chosen from aluminum nitride, III-V compounds and oxides of aluminum, titanium, hafnium, magnesium and zirconium, and may have a hexagonal crystalline structure, with cubic faces. centered or orthorhombic.
[0014] Le matériau de nucléation peut être choisi parmi le titane, le vanadium, le chrome, le zirconium, le niobium, le molybdène, le hafnium, le tantale et le tungstène, ou parmi un nitrure ou un carbure de titane, de vanadium, de chrome, de zirconium, de niobium, de molybdène, de hafnium, de tantale et de tungstène, et peut présenter une structure cristalline hexagonale ou cubique faces centrées.  The nucleating material may be chosen from titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten, or from a nitride or a titanium carbide, vanadium , chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten, and may have a hexagonal or cubic crystal structure face-centered.
[0015] Le matériau monocristallin du substrat peut être choisi parmi un composé lll-V, un composé ll-VI ou un élément ou composé IV, et peut présenter une structure cristalline hexagonale ou cubique faces centrées.  The monocrystalline material of the substrate may be selected from a III-V compound, a II-VI compound or an IV element or compound, and may have a hexagonal or cubic face-centered crystalline structure.
[0016] Le matériau du substrat peut être est électriquement conducteur.  The substrate material may be electrically conductive.
[0017] La structure de nucléation peut comporter au moins une portion dite d'injection inférieure en un matériau comportant un métal de transition, disposée au contact de la surface de croissance et recouverte par une portion d'injection formée d'un seul tenant et en un même matériau avec la portion de nucléation. La portion d'injection inférieure, dans la mesure où elle est formée à partir de la surface de croissance et non pas à partir d'une surface intermédiaire supérieure, est texturée et non pas épitaxiée. Elle présente ainsi une seule orientation cristallographique privilégiée dans une direction orthogonale au plan de son matériau. Le plan de son matériau est ici le plan de croissance du matériau de la portion d'injection inférieure, ici parallèle au plan du substrat. The nucleation structure may comprise at least a so-called lower injection portion of a material comprising a transition metal, disposed in contact with the growth surface and covered by an injection portion formed integrally and in the same material with the nucleation portion. The lower injection portion, insofar as it is formed from the growth surface and not from an upper intermediate surface, is textured and not epitaxial. It thus has a single preferred crystallographic orientation in a direction orthogonal to the plane of its material. The plane of its material is here the plane of growth of the material of the lower injection portion, here parallel to the plane of the substrate.
[0018] La structure de nucléation peut comporter au moins une portion dite d'injection supérieure en un matériau comportant un métal de transition, disposée au contact de la portion de nucléation et recouvrant en partie la surface de nucléation.  The nucleation structure may comprise at least one so-called upper injection portion of a material comprising a transition metal, disposed in contact with the nucleation portion and partially covering the nucleation surface.
[0019] L'invention porte également sur un dispositif optoélectronique, comportant ladite structure de nucléation selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, et une pluralité d'éléments semiconducteurs tridimensionnels épitaxiés chacun à partir d'une surface de nucléation respective. Les éléments semiconducteurs tridimensionnels présentent ainsi un alignement des orientations cristallographiques de leur réseau cristallin avec celles du réseau cristallin du matériau de nucléation dans au moins une direction dans le plan du matériau et au moins une direction orthogonale au plan du matériau. Le plan du matériau est le plan de croissance du matériau des éléments semiconducteurs tridimensionnels. Dans la mesure où le matériau de nucléation des différentes portions de nucléation présente les mêmes orientations cristallographiques en tout point des surfaces de nucléation et d'une portion de nucléation à l'autre, les éléments semiconducteurs tridimensionnels présentent également les mêmes orientations cristallographiques, d'un élément tridimensionnel à l'autre. The invention also relates to an optoelectronic device, comprising said nucleation structure according to any one of the preceding characteristics, and a plurality of three-dimensional semiconductor elements each epitaxially grown from a respective nucleation surface. The three-dimensional semiconductor elements thus have an alignment of the crystallographic orientations of their crystal lattice with those of the crystal lattice of the nucleating material in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material. The plane of the material is the plane of growth of the material of the three-dimensional semiconductor elements. Insofar as the nucleation material of the different nucleation portions has the same crystallographic orientations in all points of the nucleation surfaces and from one nucleation portion to the other, the three-dimensional semiconductor elements also have the same crystallographic orientations. a three-dimensional element to another.
[0020] Chaque élément semiconducteur tridimensionnel peut être réalisé en un matériau semiconducteur choisi parmi un composé lll-V, un composé ll-VI, un élément ou composé IV.  Each three-dimensional semiconductor element may be made of a semiconductor material selected from a compound III-V, a compound II-VI, an element or compound IV.
[0021] Le matériau semiconducteur de chaque élément semiconducteur tridimensionnel peut comprendre majoritairement un composé lll-V formé d'un premier élément de la colonne III et d'un deuxième élément de la colonne V, les éléments semiconducteurs tridimensionnels présentant une polarité du premier élément.  The semiconductor material of each three-dimensional semiconductor element may comprise mainly a compound III-V formed of a first element of column III and a second element of column V, the three-dimensional semiconductor elements having a polarity of the first element. .
[0022] L'invention porte également sur un procédé de réalisation de la structure de nucléation selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant une étape de croissance épitaxiale des portions de nucléation par pulvérisation cathodique à une température de croissance comprise entre la température ambiante et 500°C. [0023] Le procédé peut comporter une étape de formation d'au moins une portion dite d'injection supérieure disposée au contact de la portion de nucléation et recouvrant en partie la surface de nucléation, comprenant les sous-étapes de : The invention also relates to a method for producing the nucleation structure according to any one of the preceding characteristics, comprising a stage of epitaxial growth of the nucleating portions by cathodic sputtering at a growth temperature of between room temperature. and 500 ° C. The method may comprise a step of forming at least one so-called upper injection portion disposed in contact with the nucleation portion and partially covering the nucleation surface, comprising the substeps of:
- croissance épitaxiale d'une couche en un deuxième matériau comprenant un métal de transition recouvrant la surface de nucléation ;  epitaxially growing a layer into a second material comprising a transition metal covering the nucleation surface;
- dépôt d'une couche d'un matériau diélectrique recouvrant la couche en le deuxième matériau ;  depositing a layer of a dielectric material covering the layer in the second material;
- gravure sèche localisée et sélective dudit matériau diélectrique vis-à-vis du deuxième matériau, de manière à former une première ouverture située en regard de la surface de nucléation et débouchant sur le deuxième matériau ;  localized and selective dry etching of said dielectric material vis-à-vis the second material, so as to form a first opening located opposite the nucleation surface and opening on the second material;
- gravure humide localisée et sélective dudit deuxième matériau vis-à-vis du matériau de nucléation, au travers de la première ouverture, de manière à former une ouverture débouchant sur la surface de nucléation.  and localized and selective wet etching of said second material with respect to the nucleating material, through the first opening, so as to form an opening opening on the nucleation surface.
[0024] Le procédé peut comporter une étape de recuit de cristallisation des portions de nucléation à une température comprise entre 600°C et 1200°C.  The method may comprise a step of crystallization annealing of the nucleation portions at a temperature of between 600 ° C. and 1200 ° C.
[0025] L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un dispositif optoélectronique selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant : The invention also relates to a method for producing an optoelectronic device according to any one of the preceding features, comprising:
- la réalisation de la structure de nucléation selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes ; the realization of the nucleation structure according to any one of the preceding characteristics;
- la croissance d'une pluralité d'éléments semiconducteurs tridimensionnels épitaxiés chacun à partir d'une surface de nucléation, de telle sorte que les portions de nucléation, entre l'étape de réalisation et l'étape de croissance, n'ont pas été soumises à un recuit de nitru ration. the growth of a plurality of three-dimensional semiconductor elements each epitaxially grown from a nucleation surface, such that the nucleation portions, between the production stage and the growth stage, have not been subjected to annealing of nitru ration.
[0026] Entre l'étape de réalisation de la structure de nucléation et l'étape de croissance d'une pluralité d'éléments semiconducteurs tridimensionnels, les surfaces de nucléation peuvent ne pas être soumises, à la fois, à une température de recuit supérieure ou égale à 800°C et à un flux d'ammoniac.  Between the step of producing the nucleation structure and the step of growing a plurality of three-dimensional semiconductor elements, the nucleation surfaces may not be subjected, at the same time, to a higher annealing temperature. or 800 ° C and an ammonia flow.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0027] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures 1A et 1B sont des vues partielles et schématiques, en coupe transversale, d'une structure de nucléation selon un mode de réalisation (fig.lA) et d'un dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes (fig.lB) comportant la structure de nucléation illustrée sur la fig.lA ; Other aspects, objects, advantages and features of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made by reference. in the accompanying drawings in which: FIGS. 1A and 1B are partial and schematic cross-sectional views of a nucleation structure according to an embodiment (FIG. 1A) and of an optoelectronic device with light-emitting diodes (FIG. 1B) comprising the structure of FIG. nucleation illustrated in fig.lA;
les figures 2A et 2B sont respectivement des vues en perspective et de dessus, en éclaté, des surfaces de croissance et de nucléation en l'absence de portion intermédiaire, et la figure 2C est une vue en perspective de fils épitaxiés à partir de la surface de nucléation ; les figures 3A et 3B sont respectivement des vues en perspective et de dessus, en éclaté, de la surface de croissance, de la surface intermédiaire supérieure et de la surface de nucléation (agencées de bas en ha ut), et la figure 3C est une vue en perspective de fils épitaxiés à partir de la surface de nucléation ; FIGS. 2A and 2B are respectively perspective and top views, exploded, of the growth and nucleation surfaces in the absence of an intermediate portion, and FIG. 2C is a perspective view of son epitaxially grown from the surface. nucleation; Figs. 3A and 3B are respectively exploded perspective and top views of the growth surface, the upper intermediate surface and the nucleation surface (arranged from bottom to bottom), and Fig. 3C is a perspective view of son grown epitaxially from the nucleation surface;
les figures 4A à 4F sont des vues partielles et schématiques, en coupe transversale, de différentes variantes de la structure de nucléation. Figures 4A to 4F are partial and schematic views, in cross-section, of different variants of the nucleation structure.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
[0028] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient « à 10% près » ou, lorsqu'il s'agit d'une orientation, « à 10° près ».  In the figures and in the following description, the same references represent identical or similar elements. In addition, the various elements are not represented on the scale so as to favor the clarity of the figures. Moreover, the various embodiments and variants are not exclusive of each other and can be combined with each other. Unless otherwise indicated, the terms "substantially", "about", "in the order of" mean "within 10%" or, in the case of an orientation, "within 10".
[0029] L'invention porte sur une structure de nucléation adaptée à la nucléation et à la croissance épitaxiale d'éléments semiconducteurs tridimensionnels destinés à former des diodes électroluminescentes ou des photodiodes. The invention relates to a nucleation structure adapted to nucleation and epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements for forming light-emitting diodes or photodiodes.
[0030] Les éléments semiconducteurs tridimensionnels peuvent présenter une forme allongée suivant un axe longitudinal Δ, c'est-à-dire dont la dimension longitudinale suivant l'axe longitudinal Δ est supérieure aux dimensions transversales. Les éléments tridimensionnels sont alors appelés « fils », « nanofils » ou « microfils ». Les dimensions transversales des fils, c'est-à-dire leurs dimensions dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal Δ, peuvent être comprises entre lOnm et ΙΟμιη, par exemple comprises entre lOOnm et ΙΟμιη, et de préférence comprises entre 100 nm et 5μιη. La hauteur des fils, c'est-à-dire leur dimension longitudinale suivant l'axe longitudinal Δ, est supérieure aux dimensions transversales, par exemple 2 fois, 5 fois et de préférence au moins 10 fois supérieure. The three-dimensional semiconductor elements may have an elongated shape along a longitudinal axis Δ, that is to say whose longitudinal dimension along the longitudinal axis Δ is greater than the transverse dimensions. The three-dimensional elements are then called "wires", "nanowires" or "microfilts". The transverse dimensions of the wires, that is to say their dimensions in a plane orthogonal to the longitudinal axis Δ, can be between 10 nm and ΙΟμιη, for example between 100 nm and ΙΟμιη, and preferably between 100 nm and 5μιη. The height of the wires, that is to say their longitudinal dimension along the longitudinal axis Δ, is greater than the transverse dimensions, for example 2 times, 5 times and preferably at least 10 times greater.
[0031] La section droite des fils, dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal Δ, peut présenter différentes formes, par exemple une forme circulaire, ovale, polygonale par exemple triangulaire, carrée, rectangulaire voire hexagonale. On définit ici le diamètre comme étant une grandeur associée au périmètre du fil au niveau d'une section droite. Il peut s'agir du diamètre d'un disque présentant la même surface que la section droite du fil. Le diamètre local est le diamètre du fil à une hauteur donnée de celui-ci suivant l'axe longitudinal Δ. Le diamètre moyen est la moyenne, par exemple arithmétique, des diamètres locaux le long du fil ou d'une portion de celui-ci.  The cross section of the son, in a plane orthogonal to the longitudinal axis Δ, may have different shapes, for example a circular shape, oval, polygonal for example triangular, square, rectangular or hexagonal. The diameter is defined here as a quantity associated with the perimeter of the wire at a cross-section. It can be the diameter of a disc having the same surface as the cross section of the wire. The local diameter is the diameter of the wire at a given height thereof along the longitudinal axis Δ. The average diameter is the average, for example arithmetic, of local diameters along the wire or a portion thereof.
[0032] La structure de nucléation comporte une pluralité d'empilements qui reposent sur une surface de croissance définie par un même matériau monocristallin d'un substrat, chaque empilement étant formé d'une portion de nucléation en un matériau comportant un métal de transition épitaxié à partir d'une portion intermédiaire en un matériau cristallin, celui-ci étant également épitaxié à partir de la surface de croissance du substrat. The nucleation structure comprises a plurality of stacks which rest on a growth surface defined by the same monocrystalline material of a substrate, each stack being formed of a nucleation portion of a material comprising an epitaxial transition metal. from an intermediate portion of a crystalline material, which is also epitaxially grown from the growth surface of the substrate.
[0033] Par épitaxié, on entend que le matériau cristallin épitaxié comporte un réseau cristallin, ou structure cristalline, en relation d'épitaxie avec celui du matériau de nucléation à partir duquel il est épitaxié. Par relation d'épitaxie, on entend que le matériau épitaxié présente un alignement des orientations cristallographiques de son réseau cristallin, dans au moins une direction dans le plan du matériau et au moins une direction orthogonale au plan du matériau, avec celles du réseau cristallin du matériau de nucléation. Le plan du matériau épitaxié est ici un plan de croissance du matériau, parallèle à la surface de nucléation. L'alignement est réalisé de préférence à 30° près, voire à 10° près. Cela se traduit par le fait qu'il y a accord total d'orientation et de position cristallographique entre le réseau cristallin du matériau épitaxié et celui du matériau de nucléation. De préférence, le matériau cristallin épitaxié présente un paramètre de maille a2, mesuré dans le plan de croissance, tel que le désaccord de maille m=(a2-al)/al=Aa/ai avec le matériau de nucléation, de paramètre de maille ai, est inférieur ou égal à 20%. By epitaxial is meant that the crystalline material epitaxial comprises a crystal lattice, or crystal structure, in epitaxial relationship with that of the nucleating material from which it is epitaxially grown. By epitaxial relation, it is meant that the epitaxial material has an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice, in at least one direction in the plane of the material and at least one direction orthogonal to the plane of the material, with those of the crystalline lattice of the material. nucleation material. The plane of the epitaxial material is here a plane of growth of the material, parallel to the nucleation surface. The alignment is preferably performed to 30 ° or even 10 °. This results in the fact that there is total agreement of orientation and crystallographic position between the crystal lattice of the epitaxial material and that of the nucleation material. Preferably, the epitaxial crystalline material has a mesh parameter of 2 , measured in the growth plane, such that the m = (a2-a1) / al = Aa / ai mismatch with the nucleating material, of mesh ai, is less than or equal to 20%.
[0034] De manière générale, un matériau cristallin, monocristallin ou polycristallin, présente un réseau cristallin dont la maille élémentaire est notamment définie par un ensemble d'axes cristallographiques, ou vecteurs primitifs, notés par la suite, à titre illustratif, a, b, c (la maille élémentaire peut cependant être définie à partir de plus de trois axes cristallographiques, notamment lorsque le réseau cristallin est de type hexagonal). À titre purement illustratif, le matériau cristallin peut présenter différents types de structure, par exemple du type cubique faces centrées dont la direction de croissance est par exemple orientée suivant la direction [111] (ou <111> si on considère l'ensemble de la famille de directions) ou du type hexagonal orienté par exemple suivant la direction [0001]. Par matériau polycristallin, on entend un matériau formé de plusieurs cristaux séparés les uns des autres par des joints de grains. In general, a crystalline material, monocrystalline or polycrystalline, has a crystal lattice whose elementary mesh is defined in particular by a set of crystallographic axes, or primitive vectors, noted below, by way of illustration, a, b , c (the elementary cell can however be defined from more than three crystallographic axes, especially when the crystal lattice is of hexagonal type). For purely illustrative purposes, the crystalline material may have different types of structure, for example of the cubic face-centered type whose direction of growth is for example oriented in the direction [111] (or <111> if we consider the whole family of directions) or of the hexagonal type oriented for example in the direction [ 0001]. By polycrystalline material is meant a material formed of several crystals separated from each other by grain boundaries.
[0035] Ainsi, lorsqu'un matériau cristallin est épitaxié à partir d'un matériau cristallin de nucléation, c'est-à-dire formé par croissance épitaxiale, la relation d'épitaxie entre ces deux matériaux cristallins se traduit par le fait qu'au moins un axe cristallographique du réseau cristallin du matériau épitaxié, orienté dans le plan du matériau épitaxié, par exemple ae et/ou be, et au moins un axe cristallographique, orienté de manière orthogonale au plan, par exemple ce, sont respectivement sensiblement parallèles aux axes cristallographiques an et/ou bn, et cn du réseau cristallin du matériau de nucléation. Thus, when a crystalline material is epitaxially grown from a crystalline nucleation material, that is to say formed by epitaxial growth, the epitaxial relationship between these two crystalline materials results in the fact that at least one crystallographic axis of the crystal lattice of the epitaxial material, oriented in the plane of the epitaxial material, for example a e and / or b e , and at least one crystallographic axis oriented orthogonal to the plane, for example c e , are respectively substantially parallel to the crystallographic axes a n and / or b n , and c n of the crystal lattice of the nucleation material.
[0036] De plus, dans le cas où le matériau de nucléation est monocristallin comme c'est le cas dans l'invention, les axes an, bn, cn sont respectivement sensiblement parallèles entre eux en tout point de la surface de nucléation, autrement dit les axes an sont sensiblement parallèles entre eux en tout point de la surface de nucléation, tout comme les axes bn, cn. En conséquence, dans un plan du matériau épitaxié parallèle à la surface de nucléation, les axes cristallographiques ae, be, ce du matériau épitaxié sont respectivement sensiblement parallèles entre eux. In addition, in the case where the nucleating material is monocrystalline as is the case in the invention, the axes a n , b n , c n are respectively substantially parallel to each other at any point on the surface of the invention. nucleation, in other words the axes a n are substantially parallel to each other at any point on the nucleation surface, as are the axes b n , c n . Consequently, in a plane of the epitaxial material parallel to the nucleation surface, the crystallographic axes a e , b e , c e of the epitaxial material are respectively substantially parallel to each other.
[0037] Un matériau épitaxié est un cas particulier des matériaux dits texturés dans le sens où les matériaux texturés présentent une direction cristallographique préférentielle orientée de manière orthogonale au plan du matériau, mais ne présentent pas de direction cristallographique préférentielle orientée dans le plan du matériau. Par ailleurs, la direction cristallographique préférentielle orthogonale au plan du matériau texturé n'est pas, ou peu, dépendante des propriétés cristallines du matériau de nucléation. An epitaxial material is a special case of so-called textured materials in the sense that the textured materials have a preferential crystallographic direction orientated orthogonally to the plane of the material, but do not have a preferential crystallographic direction oriented in the plane of the material. Moreover, the preferential crystallographic direction orthogonal to the plane of the textured material is not, or only slightly, dependent on the crystalline properties of the nucleating material.
[0038] Ainsi, un matériau texturé présente une seule direction cristallographique privilégiée, par exemple celle de l'axe c et non pas trois directions privilégiées. Le réseau du matériau texturé présente alors une structure polycristalline dont les différents domaines cristallins, séparés par des joints de grains, sont tous orientés suivant le même axe cristallographique c privilégié. En revanche, ils ne présentent pas de relations de parallélisme entre eux dans le plan de croissance. Autrement dit, les axes c des domaines cristallins sont parallèles entre eux mais les axes a, comme les axes b, ne sont pas parallèles entre eux et sont orientés de manière sensiblement aléatoire. Cette direction cristallographique privilégiée n'est pas, ou est peu dépendante des propriétés cristallines du matériau de nucléation. Ainsi, il est possible d'obtenir un matériau texturé à partir d'un matériau de nucléation présentant une structure monocristalline, polycristalline, voire amorphe. Thus, a textured material has a single preferred crystallographic direction, for example that of the axis c and not three preferred directions. The network of the textured material then has a polycrystalline structure whose different crystalline domains, separated by grain boundaries, are all oriented along the same crystallographic axis c privileged. On the other hand, they do not present parallel relations between them in the growth plan. In other words, the axes c of the crystalline domains are parallel to each other but the axes a, like the axes b, are not parallel to each other and are oriented in a substantially random manner. This preferred crystallographic direction is not, or is not, dependent on the crystalline properties of the nucleating material. Thus, it is possible to obtain a textured material from a nucleating material having a monocrystalline, polycrystalline or even amorphous structure.
[0039] La figure 1A est une vue schématique en coupe transversale d'une structure de nucléation 10 selon un mode de réalisation. Figure 1A is a schematic cross-sectional view of a nucleation structure 10 according to one embodiment.
[0040] On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel (Χ,Υ,Ζ), où les axes X et Y forment un plan parallèle au plan principal du substrat 11, et où l'axe Z est orienté de manière sensiblement orthogonale au plan du substrat 11. Dans la suite de la description, les termes « vertical » et « verticalement » s'entendent comme étant relatifs à une orientation sensiblement parallèle à l'axe Z, et les termes « horizontal » et « horizontalement » comme étant relatifs à une orientation sensiblement parallèle au plan (X,Y). Par ailleurs, les termes « inférieur » et « supérieur » s'entendent comme étant relatifs à un positionnement croissant lorsqu'on s'éloigne du substrat 11 suivant la direction +Z.  For the rest of the description, a three-dimensional direct reference (Χ, Υ, Ζ) is defined here, in which the X and Y axes form a plane parallel to the main plane of the substrate 11, and where the Z axis is oriented substantially orthogonal to the plane of the substrate 11. In the remainder of the description, the terms "vertical" and "vertically" are understood to relate to an orientation substantially parallel to the Z axis, and the terms "horizontal" and "Horizontally" as being relative to an orientation substantially parallel to the plane (X, Y). On the other hand, the terms "lower" and "higher" are understood to relate to an increasing position when moving away from the substrate 11 in the + Z direction.
[0041] La structure de nucléation 10 comporte : The nucleation structure 10 comprises:
un substrat 11, comportant une surface de croissance 13 formée par un matériau monocristallin ;  a substrate 11 having a growth surface 13 formed of a monocrystalline material;
une pluralité de portions 14 dites intermédiaires, en un matériau dit intermédiaire épitaxié à partir de la surface de croissance 13 du substrat 11, et présentant une surface opposée dite surface intermédiaire supérieure 15 ;  a plurality of so-called intermediate portions 14, made of a material said intermediate epitaxially grown from the growth surface 13 of the substrate 11, and having an opposite surface called said upper intermediate surface 15;
une pluralité de portions 16 de nucléation, en un matériau comportant un métal de transition épitaxié à partir de la surface intermédiaire supérieure 15, et présentant chacune une surface opposée dite surface de nucléation 17.  a plurality of nucleation portions 16, made of a material comprising a transition metal epitaxially grown from the upper intermediate surface 15, and each having an opposite surface, said nucleation surface 17.
[0042] Le substrat 11 comporte une face supérieure dont au moins une partie forme une surface de croissance 13, celle-ci étant la surface à partir de laquelle les fils sont destinés à être formés. Il peut être une structure monobloc, ou être formé d'un empilement de couches tel qu'un substrat 11 de type SOI (pour Silicon On Insulator, en anglais).  The substrate 11 has an upper face, at least a portion of which forms a growth surface 13, the latter being the surface from which the wires are intended to be formed. It can be a one-piece structure, or be formed of a stack of layers such as a substrate 11 of the SOI type (for Silicon On Insulator).
[0043] Il comporte un matériau de croissance monocristallin au moins au niveau de la surface de croissance 13. Ainsi, au niveau de la surface de croissance 13, le matériau de croissance est formé d'un seul cristal et ne comporte donc pas plusieurs cristaux séparés les uns des autres par des joints de grain. Le réseau cristallin du matériau monocristallin présente une maille élémentaire définie notamment par ses axes cristallographiques notés ici, à titre purement illustratif, as, bs, cs. Les axes cristallographiques as, bs, cs sont respectivement sensiblement parallèles les uns aux autres en tout point de la surface de croissance 13. En d'autres termes, les axes cristallographiques as sont sensiblement parallèles entre eux en tout point de la surface de croissance 13. Il en est de même, respectivement, pour les axes cristallographiques bs et cs. It comprises a monocrystalline growth material at least at the level of the growth surface 13. Thus, at the level of the growth surface 13, the growth material is formed of a single crystal and therefore does not comprise several crystals. separated from each other by grain boundaries. The crystal lattice of the monocrystalline material has a unit cell defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, a s , b s , c s . The crystallographic axes a s , b s , c s are respectively substantially parallel to each other at any point on the growth surface 13. In other words, the crystallographic axes a s are substantially parallel to each other at any point on the growth surface 13. The same is true for the crystallographic axes b s and c s, respectively .
[0044] Le matériau de croissance présente des propriétés cristallographiques, en termes de paramètre de maille et de type de structure, adaptées à la croissance épitaxiale d'un matériau cristallin de la portion intermédiaire 14. Ainsi, il présente de préférence une structure cristalline de type cubique faces centrées orientée suivant la direction [111] ou une structure cristalline de type hexagonal orientée suivant la direction [0001]. De préférence également, il présente un paramètre de maille as tel que le désaccord de maille m=Aa/as avec le matériau de la portion intermédiaire 14 est inférieur ou égal à 20%. The growth material has crystallographic properties, in terms of mesh size and type of structure, adapted to the epitaxial growth of a crystalline material of the intermediate portion 14. Thus, it preferably has a crystalline structure of cubic type centered faces oriented in the direction [111] or a crystalline structure of hexagonal type oriented in the direction [0001]. Also preferably, it has a mesh parameter a s such that the mesh m = Aa / a s mismatch with the material of the intermediate portion 14 is less than or equal to 20%.
[0045] Le matériau de croissance peut être un matériau monocristallin semiconducteur, qui peut être choisi parmi les composés lll-V comportant au moins un élément de la colonne III et au moins un élément de la colonne V du tableau périodique, les composés II- VI ou les éléments ou composés IV. À titre d'exemple, il peut s'agir du silicium, du germanium, du carbure de silicium. Il est avantageusement électriquement conducteur et présente avantageusement une résistivité électrique proche de celle des métaux, de préférence inférieure ou égale à quelques mohm.cm. Le matériau du substrat 11 peut être fortement dopé, par exemple avec une concentration de dopants comprise entre 5.1016 atomes/cm3 et 2.1020 atomes/cm3. The growth material may be a monocrystalline semiconductor material, which may be chosen from the compounds III-V comprising at least one element of column III and at least one element of column V of the periodic table, the compounds II- VI or elements or compounds IV. For example, it may be silicon, germanium, silicon carbide. It is advantageously electrically conductive and advantageously has an electrical resistivity close to that of metals, preferably less than or equal to a few mohm.cm. The material of the substrate 11 can be strongly doped, for example with a dopant concentration of between 5.10 16 atoms / cm 3 and 2.10 20 atoms / cm 3 .
[0046] Dans cet exemple, le matériau de croissance du substrat 11 est du silicium monocristallin fortement dopé de type n, de structure cristalline de type cubique à faces centrées dont le plan de croissance est orienté suivant la direction [111], et dont le paramètre de maille as est de 3,84Â environ. In this example, the growth material of the substrate 11 is highly n-type monocrystalline silicon of crystalline structure of cubic type with centered faces whose growth plan is oriented in the [111] direction, and whose lattice parameter a s is about 3,84Â.
[0047] La structure de nucléation 10 comporte une pluralité de portions intermédiaires 14. Chaque portion intermédiaire 14 est épitaxiée à partir de la surface de croissance 13. Plus précisément, elle est réalisée en un matériau cristallin, dit intermédiaire, épitaxié à partir de la surface de croissance 13. Le matériau intermédiaire délimite une surface opposée dite surface intermédiaire supérieure 15.  The nucleation structure 10 comprises a plurality of intermediate portions 14. Each intermediate portion 14 is epitaxially grown from the growth surface 13. More specifically, it is made of a crystalline material, said intermediate, epitaxially grown from the growth surface 13. The intermediate material defines an opposite surface said upper intermediate surface 15.
[0048] Le matériau intermédiaire comporte un réseau cristallin en relation d'épitaxie avec celui du matériau de croissance. Le réseau cristallin du matériau intermédiaire présente une maille élémentaire définie notamment par ses axes cristallographiques notés ici, à titre purement illustratif, a,, b,, q. Le réseau cristallin présente donc un alignement d'au moins un axe cristallographique a,, b, orienté dans le plan du matériau et d'au moins un axe cristallographique q orienté de manière orthogonale au plan du matériau, avec les axes cristallographiques as, bs et cs du matériau de croissance, respectivement. Cela se traduit par le fait que l'axe cristallographique a, est sensiblement parallèle, en tout point de la surface intermédiaire supérieure 15, à l'axe cristallographique as, tout comme, respectivement, les axes cristallographiques b, et q relativement aux axes cristallographiques bs et cs. De plus, que le matériau intermédiaire soit monocristallin ou polycristallin, du fait de sa relation d'épitaxie avec le matériau monocristallin de la surface de croissance, chaque axe cristallographique a,, b,, q est sensiblement identique en tout point de la surface intermédiaire supérieure 15. En d'autres termes, les axes cristallographiques a, sont sensiblement identiques, c'est-à-dire parallèles entre eux, en tout point de la surface intermédiaire supérieure 15, tout comme, respectivement, les axes cristallographiques b, et q. The intermediate material comprises a crystal lattice in epitaxial relationship with that of the growth material. The crystal lattice of the intermediate material has an elementary mesh defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, a ,, b ,, q. The crystal lattice thus has an alignment of at least one crystallographic axis a ,, b, oriented in the plane of the material and at least one crystallographic axis q oriented orthogonal to the plane of the material, with the crystallographic axes a s , b s and c s of the growth material, respectively. This results in the fact that the crystallographic axis has, is substantially parallel, at every point of the upper intermediate surface 15, to the crystallographic axis a s , just as, respectively, the crystallographic axes b, and q relative to the crystallographic axes b s and c s . In addition, whether the intermediate material is monocrystalline or polycrystalline, because of its epitaxial relationship with the monocrystalline material of the growth surface, each crystallographic axis a ,, b ,, q is substantially identical at every point on the intermediate surface. In other words, the crystallographic axes a, are substantially identical, that is to say mutually parallel, at any point of the upper intermediate surface 15, just as, respectively, the crystallographic axes b, and q.
[0049] Le matériau intermédiaire présente des propriétés cristallographiques, en termes de paramètre de maille et de type de structure cristalline, telles qu'il est adapté à être épitaxié à partir du matériau de croissance du substrat 11. Il est de plus adapté à permettre la croissance épitaxiale de la portion de nucléation 16 en un matériau comportant un métal de transition à partir de la surface intermédiaire supérieure 15. Il présente, de préférence, un paramètre de maille tel que le désaccord de maille avec le matériau de croissance est inférieur ou égal à 20%. De plus, le type de la structure cristalline est tel que ses axes cristallographiques a,, b,, q peuvent être respectivement parallèles aux axes as, bs, cs du matériau de croissance. La structure cristalline peut être de type cubique faces centrées, orientée suivant la direction [111], ou de type hexagonal orientée suivant la direction [0001], voire de type orthorhombique orientée suivant la direction [111]. The intermediate material has crystallographic properties, in terms of mesh parameter and crystalline structure type, such that it is adapted to be epitaxially grown from the growth material of the substrate 11. It is also adapted to allow the epitaxial growth of the nucleation portion 16 of a material having a transition metal from the upper intermediate surface 15. It preferably has a mesh parameter such that the mesh mismatch with the growth material is less than or equal to 20%. In addition, the type of the crystalline structure is such that its crystallographic axes a ,, b ,, q can be respectively parallel to the axes a s , b s , c s of the growth material. The crystalline structure may be of cubic face-centered type, oriented in the [111] direction, or of hexagonal type oriented in the [0001] direction, or even of the orthorhombic type oriented in the [111] direction.
[0050] Le matériau intermédiaire peut être un matériau choisi parmi les composés II l-V tels que le nitrure d'aluminium AIN, le nitrure de gallium GaN, le nitrure d'aluminium et de gallium AIGaN, les composés IV-V tels que le nitrure de silicium SiN, les composés ll-VI tels que le ZnO, ou les éléments ou composés IV tels que le SiC. Il peut également être un matériau choisi parmi les oxydes de magnésium MgO, de hafnium Hf02, de zirconium Zr02, de titane Ti02, ou d'aluminium AI2Û3. Il peut également être un nitrure de magnésium, par exemple Mg3N2. Il est avantageusement électriquement conducteur. The intermediate material may be a material chosen from compounds II IV such as aluminum nitride AlN, gallium nitride GaN, aluminum nitride and gallium AlGaN, compounds IV-V such as nitride. SiN silicon, II-VI compounds such as ZnO, or IV elements or compounds such as SiC. It can also be a material selected from magnesium oxide MgO, Hf0 2 hafnium, zirconium, Zr0 2, Ti0 2 titanium, or aluminum Al 2 U3. It can also be a magnesium nitride, for example Mg 3 N 2 . It is advantageously electrically conductive.
[0051] Dans cet exemple, le matériau intermédiaire est du nitrure d'aluminium AIN, de paramètre de maille 3,11Â environ, et de structure cristalline de type hexagonal dont le plan de croissance est orienté suivant la direction [0001].  In this example, the intermediate material is aluminum nitride AlN, with a mesh size of about 3.11, and a hexagonal type crystalline structure whose growth plane is oriented in the [0001] direction.
[0052] Les portions intermédiaires 14 sont ici des plots distincts les uns des autres. En variante, elles peuvent être des zones d'une même couche continue réalisée dans le même matériau cristallin intermédiaire. Par couche, on entend une étendue d'un matériau cristallin dont l'épaisseur suivant l'axe Z est inférieure, par exemple dix fois voire vingt fois, à ses dimensions longitudinales de largeur et de longueur dans le plan (X,Y). Par plot, on entend un volume d'un matériau cristallin dont l'épaisseur est inférieure, égale, voire supérieure à ses dimensions longitudinales de largeur et de longueur, et dont ses dimensions longitudinales sont inférieures à celles d'une couche. The intermediate portions 14 are here pads distinct from each other. Alternatively, they may be areas of the same continuous layer made of the same intermediate crystalline material. By layer is meant an extent of a crystalline material whose thickness along the Z axis is less, for example ten times or even twenty times, to its longitudinal dimensions of width and length in the plane (X, Y). By plot, we means a volume of a crystalline material whose thickness is less than, equal to or greater than its longitudinal dimensions of width and length, and whose longitudinal dimensions are smaller than those of a layer.
[0053] Les portions intermédiaires 14 présentent une dimension moyenne, dans le plan (X,Y), comprise entre quelques dizaines de nanomètres et quelques microns, par exemple comprise entre 20nm et 20μιη, de préférence comprise entre 200nm et ΙΟμιη, et de préférence comprise entre 800nm et 5μιη, par exemple de l'ordre de Ιμιη ou 1,5μιη. Elle est avantageusement supérieure au diamètre local du fil au niveau de l'interface avec la portion de nucléation 16. Elles présentent en outre une épaisseur de l'ordre de quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres, par exemple comprise entre 5nm et 500nm, de préférence comprise entre lOnm et lOOnm, par exemple de l'ordre de 20nm.  The intermediate portions 14 have an average dimension, in the plane (X, Y), between a few tens of nanometers and a few microns, for example between 20 nm and 20 μm, preferably between 200 nm and ΙΟ μm, and preferably between 800nm and 5μιη, for example of the order of Ιμιη or 1.5μιη. It is advantageously greater than the local diameter of the wire at the interface with the nucleation portion 16. They also have a thickness of the order of a few nanometers to a few hundred nanometers, for example between 5 nm and 500 nm, preferably between 10 nm and 100 nm, for example of the order of 20 nm.
[0054] La structure de nucléation 10 comporte une pluralité de portions de nucléation 16. Chaque portion de nucléation 16 est destinée à permettre la nucléation et la croissance épitaxiale d'au moins un fil, et de préférence un unique fil. Chaque portion de nucléation 16 est épitaxiée à partir de la surface intermédiaire supérieure 15. Plus précisément, elle est réalisée en un matériau cristallin, dit de nucléation, épitaxié à partir de la surface intermédiaire supérieure 15. Il forme une surface dite surface de nucléation 17, opposée à la surface intermédiaire supérieure 15.  The nucleation structure 10 comprises a plurality of nucleation portions 16. Each nucleation portion 16 is intended to allow the nucleation and the epitaxial growth of at least one wire, and preferably a single wire. Each nucleation portion 16 is epitaxially grown from the upper intermediate surface 15. More specifically, it is made of a crystalline nucleation material, epitaxially grown from the upper intermediate surface 15. It forms a so-called nucleation surface. opposed to the upper intermediate surface 15.
[0055] Le matériau de nucléation comporte un réseau cristallin en relation d'épitaxie avec celui du matériau intermédiaire. Le réseau cristallin du matériau de nucléation présente une maille élémentaire définie notamment par ses axes cristallographiques notés ici, à titre purement illustratif, an, bn, cn. Le réseau cristallin présente donc un alignement d'au moins un axe cristallographique an, bn orienté dans le plan du matériau et d'au moins un axe cristallographique cn orienté de manière orthogonale au plan du matériau, avec les axes cristallographiques a,, b,, et q, du matériau intermédiaire, respectivement, au niveau de la surface intermédiaire supérieure 15. Cela se traduit par le fait que l'axe cristallographique an est sensiblement parallèle, en tout point de la surface de nucléation 17, à l'axe cristallographique a, de la surface intermédiaire supérieure 15, tout comme les axes cristallographiques bn et cn relativement aux axes cristallographiques b, et q. De plus, que le matériau de nucléation soit monocristallin ou polycristallin, chaque axe cristallographique an, bn, cn est identique en tout point de la surface de nucléation 17. En d'autres termes, les axes cristallographiques an sont identiques, c'est-à-dire parallèles entre eux, en tout point de la surface de nucléation 17, tout comme, respectivement, les axes cristallographiques bn et cn. [0056] Le matériau de nucléation présente des propriétés cristallographiques, en termes de paramètre de maille et de type de structure, telles qu'il peut être épitaxié à partir du matériau intermédiaire. Il est de plus adapté à la croissance épitaxiale, à partir de la surface de nucléation 17, d'un fil. De préférence, il présente ainsi un paramètre de maille tel que le désaccord de maille avec le matériau intermédiaire est inférieur ou égal à 20%. De plus, le type de la structure cristalline est tel que ses axes cristallographiques an, bn, cn peuvent être respectivement parallèles aux axes a,, b,, q du matériau intermédiaire. La structure cristalline peut être de type cubique faces centrées, orientée suivant la direction [111] ou de type hexagonal orientée suivant la direction [0001], voire de type orthorhombique orientée suivant la direction [111]. The nucleating material comprises a crystal lattice in epitaxial relationship with that of the intermediate material. The crystal lattice of the nucleating material has an elementary cell defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, a n , b n , c n . The crystal lattice thus has an alignment of at least one crystallographic axis a n , b n oriented in the plane of the material and at least one crystallographic axis c n oriented orthogonal to the plane of the material, with the crystallographic axes a, , b ,, and q, of the intermediate material, respectively, at the level of the upper intermediate surface 15. This results in the fact that the crystallographic axis a n is substantially parallel, at any point on the nucleation surface 17, to the crystallographic axis a, of the upper intermediate surface 15, as well as the crystallographic axes b n and c n relative to the crystallographic axes b, and q. In addition, whether the nucleating material is monocrystalline or polycrystalline, each crystallographic axis a n , b n , c n is identical at all points on the nucleation surface 17. In other words, the crystallographic axes a n are identical, that is to say, parallel to each other, at any point on the nucleation surface 17, just as, respectively, the crystallographic axes b n and c n . The nucleating material has crystallographic properties, in terms of mesh parameter and type of structure, such that it can be epitaxially grown from the intermediate material. It is further adapted to the epitaxial growth, from the nucleation surface 17, of a wire. Preferably, it thus has a mesh parameter such that the mismatch with the intermediate material is less than or equal to 20%. In addition, the type of the crystalline structure is such that its crystallographic axes a n , b n , c n can be respectively parallel to the axes a ,, b ,, q of the intermediate material. The crystalline structure may be of cubic face-centered type, oriented in the direction [111] or hexagonal type oriented in the direction [0001], or orthorhombic type oriented in the direction [111].
[0057] Le matériau de nucléation comporte un métal de transition, c'est-à-dire qu'il peut être en un métal de transition ou en un composé comportant un métal de transition, par exemple un nitrure ou un carbure d'un métal de transition. Les métaux de transition, ainsi que leurs nitrures et carbures, présentent notamment l'avantage d'une bonne conductivité électrique, proche de celle des métaux. Le matériau de nucléation peut être choisi parmi le titane Ti, le zirconium Zr, le hafnium Hf, le vanadium V, le niobium Nb, le tantale Ta, le chrome Cr, le molybdène Mo et le tungstène W, un nitrure de ces éléments TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, CrN, MoN, ou WN, ou un carbure de ces éléments TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, CrC, MoC, WC. Les nitrures et carbures de métal de transition peuvent comporter une proportion atomique en métal de transition différente de 50%. De préférence, le matériau de nucléation est choisi parmi un nitrure de titane TiN, de zirconium ZrN, de hafnium HfN, de vanadium VN, de niobium NbN, de tantale TaN, de chrome CrN, de molybdène MoN ou de tungstène WN, ou un carbure de titane TiN, de zirconium ZrN, de hafnium HfN, de vanadium VN, de niobium NbN, ou de tantale TaN. De préférence, le matériau de nucléation est choisi parmi un nitrure ou un carbure de titane TiN, TiC, de zirconium ZrN, ZrC, de hafnium HfN, HfC, de vanadium VN, VC, de niobium NbN, NbC, ou de tantale TaN, TaC. De préférence, le matériau de nucléation est choisi parmi un nitrure de titane TiN, de zirconium ZrN, de hafnium HfN, de niobium NbN, ou de tantale TaN. De préférence, le matériau de nucléation est choisi parmi un nitrure de hafnium HfN ou de niobium NbN.  The nucleating material comprises a transition metal, that is to say it may be a transition metal or a compound comprising a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal. Transition metals, and their nitrides and carbides, have the advantage of good electrical conductivity, close to that of metals. The nucleating material may be chosen from titanium Ti, zirconium Zr, hafnium Hf, vanadium V, niobium Nb, tantalum Ta, chromium Cr, molybdenum Mo and tungsten W, a nitride of these TiN elements , ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, CrN, MoN, or WN, or a carbide of these elements TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, CrC, MoC, WC. Transition metal nitrides and carbides may have a transition metal atomic proportion of other than 50%. Preferably, the nucleating material is selected from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, vanadium VN, niobium NbN, tantalum TaN, chromium CrN, molybdenum MoN or tungsten WN, or a titanium carbide TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, vanadium VN, niobium NbN, or tantalum TaN. Preferably, the nucleating material is selected from titanium nitride or carbide TiN, TiC, zirconium ZrN, ZrC, hafnium HfN, HfC, vanadium VN, VC, niobium NbN, NbC, or tantalum TaN, TaC. Preferably, the nucleating material is selected from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, niobium NbN, or tantalum TaN. Preferably, the nucleating material is chosen from an HfN hafnium nitride or a NbN niobium.
[0058] Les portions de nucléation 16 présentent une dimension moyenne, dans le plan (X,Y), comprise entre quelques dizaines de nanomètres et quelques microns, par exemple comprise entre 20nm et 20μιη, de préférence comprise entre 200nm et ΙΟμιη, et de préférence comprise entre 800nm et 5μιη, par exemple de l'ordre de Ιμιη ou 3μιη. Elle est avantageusement supérieure au diamètre local du fil au niveau de l'interface avec la portion de nucléation 16. Elles présentent en outre une épaisseur de l'ordre de quelques nanomètres à quelques centaines de nanomètres, par exemple comprise entre 5nm et 500nm, de préférence comprise entre lOnm et lOOnm, par exemple de l'ordre de 20nm. The nucleation portions 16 have a mean dimension, in the plane (X, Y), of between a few tens of nanometers and a few microns, for example between 20 nm and 20 μm, preferably between 200 nm and ΙΟ μm, and preferably between 800nm and 5μιη, for example of the order of Ιμιη or 3μιη. It is advantageously greater than the local diameter of the wire at the interface with the nucleation portion 16. They also have a thickness of the order of a few nanometers to a few hundred nanometers, for example between 5nm and 500nm, preferably between 10nm and 100nm, for example of the order of 20nm.
[0059] Les portions de nucléation 16 sont ici des zones d'une même couche continue réalisée dans le même matériau cristallin de nucléation. En variante, les portions de nucléation 16 peuvent être des plots distincts les uns des autres.  The nucleation portions 16 are here areas of the same continuous layer made of the same nucleating crystalline material. Alternatively, the nucleation portions 16 may be pads distinct from each other.
[0060] Les portions de nucléation 16 sont ici au contact des portions intermédiaires 14 et recouvrent celles-ci au niveau de la surface intermédiaire supérieure 15. La couche continue comporte en outre des portions dites d'injection 20 situées en contact avec la surface de croissance 13 du substrat 11. Les portions d'injection 20 sont en contact avec les portions de nucléation 16. Dans cet exemple, chaque portion d'injection 20 est au contact des portions de nucléation 16 voisines. En variante, chaque portion de nucléation 16 peut être au contact d'une portion d'injection 20, par exemple périphérique, au contact de la surface de croissance 13, sans que ces portions appartiennent à une même couche continue.  The nucleation portions 16 are here in contact with the intermediate portions 14 and cover them at the level of the upper intermediate surface 15. The continuous layer further comprises so-called injection portions 20 in contact with the surface of the growth 13 of the substrate 11. The injection portions 20 are in contact with the nucleation portions 16. In this example, each injection portion 20 is in contact with the neighboring nucleation portions 16. Alternatively, each nucleation portion 16 may be in contact with an injection portion 20, for example peripheral, in contact with the growth surface 13, without these portions belong to the same continuous layer.
[0061] Cette configuration des portions de nucléation 16 en contact avec des portions d'injection 20 est particulièrement avantageuse lorsque le matériau intermédiaire est électriquement isolant, ou présente une énergie de bande interdite supérieure à celle du matériau de nucléation. Ainsi, les porteurs de charge peuvent être injectés dans les portions de nucléation 16 à partir du substrat 11 en passant par les portions d'injection 20. C'est le cas notamment lorsque le substrat 11 est en silicium, de préférence fortement dopé, et lorsque les portions intermédiaires 14 sont en AIN. This configuration of the nucleation portions 16 in contact with the injection portions 20 is particularly advantageous when the intermediate material is electrically insulating, or has a band gap energy greater than that of the nucleation material. Thus, the charge carriers can be injected into the nucleation portions 16 from the substrate 11 via the injection portions 20. This is particularly the case when the substrate 11 is made of silicon, preferably heavily doped, and when the intermediate portions 14 are in AIN.
[0062] La structure de nucléation 10 peut comporter en outre une couche diélectrique qui recouvre la surface de nucléation 16, et forme un masque de croissance 18 autorisant la croissance épitaxiale des fils à partir d'ouvertures 19 débouchant localement sur les surfaces de nucléation. La couche diélectrique est composée en un matériau électriquement isolant tel que, par exemple, un oxyde de silicium (par exemple Si02) ou un nitrure de silicium (par exemple Si3N4 ou SiN), voire un oxynitrure de silicium, un oxyde d'aluminium ou un oxyde de hafnium. The nucleation structure 10 may further comprise a dielectric layer which covers the nucleation surface 16, and forms a growth mask 18 allowing the epitaxial growth of the son from openings 19 opening locally on the nucleation surfaces. The dielectric layer is composed of an electrically insulating material such as, for example, a silicon oxide (for example SiO 2 ) or a silicon nitride (for example Si 3 N 4 or SiN), or even a silicon oxynitride, an oxide of aluminum or hafnium oxide.
[0063] La structure de nucléation 10 peut également comporter une première électrode 3A de polarisation en contact avec le substrat 11, ici électriquement conducteur, par exemple au niveau de sa face arrière. Elle peut être réalisée en aluminium ou en tout autre matériau adapté. [0064] La figure 1B est une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif optoélectronique 1 à diodes électroluminescentes 2 ici en configuration radiale, comportant une structure de nucléation 10 à partir de laquelle sont formés par croissance épitaxiale des éléments semiconducteurs tridimensionnels, ici des fils, de diodes électroluminescentes 2. The nucleation structure 10 may also comprise a first polarization electrode 3A in contact with the substrate 11, here electrically conductive, for example at its rear face. It can be made of aluminum or any other suitable material. FIG. 1B is a diagrammatic cross-sectional view of an optoelectronic device 1 with light-emitting diodes 2 here in a radial configuration, comprising a nucleation structure 10 from which three-dimensional semiconductor elements are formed by epitaxial growth; wires, light-emitting diodes 2.
[0065] Chaque diode électroluminescente 2 comporte un premier élément semiconducteur tridimensionnel, ici un fil, qui s'étend à partir de la portion de nucléation Each light-emitting diode 2 comprises a first three-dimensional semiconductor element, here a wire, which extends from the nucleation portion.
16, suivant un axe longitudinal Δ orienté de manière sensiblement orthogonale au plan (X,Y) de la surface de croissance 13. Chaque diode 2 comporte en outre une zone active 32 et une seconde portion 33 dopée, ainsi qu'une couche de seconde électrode 3B de polarisation, en contact avec la seconde portion 33 dopée. 16, along a longitudinal axis Δ oriented substantially orthogonal to the (X, Y) plane of the growth surface 13. Each diode 2 further comprises an active zone 32 and a second doped portion 33, and a second layer polarization electrode 3B, in contact with the second doped portion 33.
[0066] Le fil repose sur le substrat 11 et est en contact avec la portion de nucléation 16. Il s'étend suivant l'axe longitudinal Δ et forme le cœur de la diode électroluminescente 2 en configuration cœur/coquille.  The wire rests on the substrate 11 and is in contact with the nucleation portion 16. It extends along the longitudinal axis Δ and forms the heart of the light emitting diode 2 heart / shell configuration.
[0067] Le fil est réalisé en un matériau cristallin épitaxié à partir de la surface de nucléationThe yarn is made of a crystalline material epitaxially grown from the nucleation surface
17. Le matériau du fil comporte un réseau cristallin en relation d'épitaxie avec celui du matériau de nucléation. Le réseau cristallin du matériau du fil présente une maille élémentaire définie notamment par ses axes cristallographiques notés ici, à titre purement illustratif, af, bf, Cf. Les axes cristallographiques af, bf, Cf du matériau du fil sont respectivement sensiblement parallèles aux axes cristallographiques an, bn, cn du matériau de nucléation au niveau de la surface de nucléation 17. En d'autres termes, l'axe cristallographique af est parallèle à l'axe cristallographique an de la surface de nucléation 17. Il en est de même pour les axes cristallographiques bf et Cf relativement aux axes cristallographiques bn et cn. De plus, dans la mesure où les axes cristallographiques an, bn, cn sont respectivement identiques d'une surface de nucléation 17 à l'autre, chaque axe cristallographique af, bf, Cf est identique d'un fil à l'autre. En d'autres termes, les axes cristallographiques af sont identiques, c'est-à-dire parallèles entre eux, d'un fil à l'autre. Il en est de même pour les axes cristallographiques bn et cn. Ainsi, les fils présentent des propriétés cristallographiques, en termes d'orientation et de position du réseau cristallin, sensiblement identiques. Le dispositif optoélectronique 1 présente ainsi des propriétés cristallographiques sensiblement homogènes au niveau des fils, ce qui contribue à homogénéiser les propriétés électriques et/ou optiques des diodes électroluminescentes 2. 17. The yarn material has a crystal lattice in epitaxial relationship with that of the nucleation material. The crystal lattice of the yarn material has an elementary mesh defined in particular by its crystallographic axes noted here, for purely illustrative purposes, af, bf, Cf. The crystallographic axes af, bf, Cf of the yarn material are respectively substantially parallel to the crystallographic axes. a n , b n , c n of the nucleation material at the nucleation surface 17. In other words, the crystallographic axis af is parallel to the crystallographic axis a n of the nucleation surface 17. is the same for the crystallographic axes bf and Cf relative to the crystallographic axes b n and c n . Moreover, insofar as the crystallographic axes a n , b n , c n are respectively identical from one nucleation surface 17 to the other, each crystallographic axis af, bf, Cf is identical from a thread to the other. In other words, the crystallographic axes af are identical, that is to say parallel to each other, from one wire to another. It is the same for the crystallographic axes b n and c n . Thus, the son have crystallographic properties, in terms of orientation and position of the crystal lattice, substantially identical. The optoelectronic device 1 thus has crystallographic properties that are substantially homogeneous at the level of the wires, which contributes to homogenizing the electrical and / or optical properties of the light-emitting diodes 2.
[0068] Le matériau du fil présente des propriétés cristallographiques, en termes de paramètre de maille et de type de structure, telles qu'il peut être épitaxié à partir du matériau de nucléation. Il présente ainsi un paramètre de maille tel que le désaccord de maille avec le matériau de nucléation est inférieur ou égal à 20%. De plus, le type de la structure cristalline est tel que ses axes cristallographiques af, bf, Cf peuvent être respectivement parallèles aux axes an, bn, cn du matériau de nucléation. La structure cristalline peut être de type cubique faces centrées, orientée suivant la direction [111] ou de type hexagonal orientée suivant la direction [0001], voire de type orthorhombique orientée suivant la direction [111]. The yarn material has crystallographic properties, in terms of mesh parameter and type of structure, such that it can be epitaxially grown from the nucleation material. It thus presents a mesh parameter such that the mesh mismatch with the nucleation material is less than or equal to 20%. In addition, the type of the crystalline structure is such that its crystallographic axes af, bf, Cf can be respectively parallel to the axes a n , b n , c n of the nucleation material. The crystalline structure may be of cubic face-centered type, oriented in the direction [111] or hexagonal type oriented in the direction [0001], or orthorhombic type oriented in the direction [111].
[0069] Le matériau du fil est réalisé en un premier composé semiconducteur, qui peut être choisi parmi les composés lll-V et en particulier parmi les composés lll-N, parmi les composés ll-VI ou parmi les composés ou éléments IV. A titre d'exemple, des composés III- V peuvent être des composés tels que GaN, InGaN, AIGaN, AIN, InN ou AlInGaN, voire des composés tels que l'AsGa ou l'InP. Des composés ll-VI peuvent être CdTe, HgTe, CdHgTe, ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO. Des éléments ou composés IV peuvent être Si, C, Ge, SiC, SiGe, GeC. Le fil forme une première portion 31 dopée selon un premier type de conductivité, ici de type n.  The yarn material is made of a first semiconductor compound, which may be selected from the compounds III-V and in particular from the compounds III-N, from the compounds II-VI or from the compounds or elements IV. By way of example, III-V compounds may be compounds such as GaN, InGaN, AIGaN, AlN, InN or AlInGaN, or even compounds such as AsGa or InP. Compounds II-VI can be CdTe, HgTe, CdHgTe, ZnO, ZnMgO, CdZnO, CdZnMgO. Elements or compounds IV may be Si, C, Ge, SiC, SiGe, GeC. The wire forms a first portion 31 doped according to a first type of conductivity, here of type n.
[0070] Dans cet exemple, le fil est en GaN dopée de type n, notamment par du silicium. Il présente une structure cristalline de type hexagonal orientée suivant la direction [0001]. Son paramètre de maille est de 3,189Â environ. Il présente ici un diamètre moyen compris entre lOnm et ΙΟμιη, par exemple compris entre 500nm et 5μιη et est ici sensiblement égal à 500nm. La hauteur du fil peut être comprise entre lOOnm et ΙΟμιη, par exemple comprise entre 500nm et 5μιη, et est ici sensiblement égale à 5μιη.  In this example, the wire is n-type doped GaN, in particular with silicon. It has a crystalline structure of hexagonal type oriented in the direction [0001]. Its mesh parameter is approximately 3.189. It has here an average diameter between 10 nm and ΙΟμιη, for example between 500 nm and 5 μm and is here substantially equal to 500 nm. The height of the wire may be between lOOnm and ΙΟμιη, for example between 500nm and 5μιη, and is here substantially equal to 5μιη.
[0071] La zone active 32 est la portion de la diode 2 au niveau de laquelle est émis l'essentiel du rayonnement lumineux de la diode 2. Elle peut comprendre au moins un puits quantique réalisé en un composé semiconducteur présentant une énergie de bande interdite inférieure à celles du fil 31 et de la seconde portion 33 dopée. Elle recouvre ici la bordure supérieure et la bordure latérale du fil. Elle peut comporter un unique puits quantique ou une pluralité de puits quantiques sous forme de couches ou de boîtes intercalées entre des couches barrières. De manière alternative, la zone active 32 peut ne pas comporter de puits quantique. Elle peut présenter une énergie de bande interdite sensiblement égale à celle du fil 31 et de la seconde portion dopée 33. Elle peut être réalisée en un composé semiconducteur non intentionnellement dopé.  The active zone 32 is the portion of the diode 2 at which the bulk of the light radiation of the diode 2 is emitted. It may comprise at least one quantum well made of a semiconductor compound having a band gap energy. less than those of the wire 31 and the second portion 33 doped. It covers here the upper edge and the lateral edge of the wire. It can comprise a single quantum well or a plurality of quantum wells in the form of layers or boxes interposed between barrier layers. Alternatively, the active area 32 may not have a quantum well. It may have a band gap energy substantially equal to that of the wire 31 and the second doped portion 33. It may be made of a semiconductor compound unintentionally doped.
[0072] La seconde portion 33 dopée forme une couche qui recouvre et entoure au moins en partie la zone active 32. Elle est réalisée en un second composé semiconducteur dopé selon un second type de conductivité opposé au premier type, c'est-à-dire ici de type p. Le second composé semiconducteur peut être identique au premier composé semiconducteur du fil, ou peut comporter le premier composé semiconducteur et en outre un ou plusieurs éléments supplémentaires. Dans cet exemple, la seconde portion 33 dopée peut être du GaN ou de l'InGaN, dopé de type p notamment par du magnésium. L'épaisseur de la seconde portion 33 dopée peut être comprise entre 20nm et 500nm, et peut être égale à 150nm environ. Bien entendu, les types de conductivité des première et seconde portions 31, 33 peuvent être inversés. The second doped portion 33 forms a layer which covers and surrounds at least part of the active zone 32. It is made of a second doped semiconductor compound according to a second type of conductivity opposite to the first type, that is to say say here of type p. The second semiconductor compound may be identical to the first compound semiconductor of the wire, or may comprise the first semiconductor compound and further one or more additional elements. In this example, the second doped portion 33 may be GaN or InGaN, p-doped in particular with magnesium. The thickness of the second portion 33 doped may be between 20nm and 500nm, and may be equal to about 150nm. Of course, the conductivity types of the first and second portions 31, 33 can be reversed.
[0073] La seconde portion 33 dopée peut comporter en outre une couche intercalaire de blocage d'électrons (non représentée) située à l'interface avec la zone active 32. La couche de blocage d'électrons peut ici être formée d'un composé ternaire lll-N, par exemple de l'AIGaN ou de Ι'ΑΙΙηΝ, avantageusement dopé p. Elle permet d'accroître le taux de recombinaisons radiatives dans la zone active 32.  The second doped portion 33 may further comprise an intermediate layer of electron blocking (not shown) located at the interface with the active zone 32. The electron blocking layer may here be formed of a compound ternary III-N, for example AIGaN or Ι'ΑΙΙηΝ, advantageously doped p. It makes it possible to increase the rate of radiative recombinations in the active zone 32.
[0074] Une seconde électrode 3B de polarisation recouvre ici la seconde portion 33 dopée et est adaptée à appliquer une polarisation électrique à la diode 2. Elle est réalisée en un matériau sensiblement transparent au rayonnement lumineux émis par la diode 2, par exemple de l'oxyde d'indium étain (ITO, pour Indium Tin Oxide en anglais) ou du ZnO. Elle présente une épaisseur de l'ordre de quelques nanomètres à quelques dizaines ou centaines de nanomètres.  A second polarization electrode 3B here covers the second doped portion 33 and is adapted to apply an electrical polarization to the diode 2. It is made of a material that is substantially transparent to the light radiation emitted by the diode 2, for example from the indium tin oxide (ITO for Indium Tin Oxide in English) or ZnO. It has a thickness of the order of a few nanometers to a few tens or hundreds of nanometers.
[0075] Ainsi, lorsqu'une différence de potentiel est appliquée à la diode 2 dans un sens direct par l'intermédiaire des deux électrodes de polarisation 3A, 3B, la diode 2 émet un rayonnement lumineux dont le spectre d'émission présente un pic d'intensité à une longueur d'onde donnée. Par ailleurs, lorsque la même différence de potentiel est appliquée aux diodes électroluminescentes 2 du dispositif optoélectronique 1, les spectres d'émission sont sensiblement homogènes entre les différentes diodes 2 dans la mesure où, du fait de la structure de nucléation 10, les fils présentent des propriétés cristallographiques sensiblement homogènes.  Thus, when a potential difference is applied to the diode 2 in a forward direction via the two polarization electrodes 3A, 3B, the diode 2 emits a light radiation whose emission spectrum has a peak. intensity at a given wavelength. Moreover, when the same potential difference is applied to the light-emitting diodes 2 of the optoelectronic device 1, the emission spectra are substantially homogeneous between the different diodes 2 insofar as, owing to the nucleation structure 10, the wires present substantially homogeneous crystallographic properties.
[0076] La figure 2A est une vue en perspective et en éclaté d'un substrat 11 de croissance sur lequel est directement formée une portion de nucléation 16 en un matériau comportant un métal de transition. La figure 2B est une vue de dessus de la surface de croissance 13 et de la surface de nucléation 17. La figure 2C est un exemple de fils épitaxiés à partir de la surface de nucléation 17. FIG. 2A is a perspective and exploded view of a growth substrate 11 on which a nucleation portion 16 is formed directly from a material comprising a transition metal. FIG. 2B is a top view of the growth surface 13 and the nucleation surface 17. FIG. 2C is an example of son epitaxially grown from the nucleation surface 17.
[0077] Les inventeurs ont mis en évidence que les portions de nucléation 16 en matériau comportant un métal de transition, formées par croissance directement à partir de la surface de croissance 13 et non pas à partir d'une portion intermédiaire 14 épitaxiée, sont texturées et non pas épitaxiées. [0078] Comme le montrent les figures 2A et 2B, le substrat 11 comporte un matériau monocristallin au niveau de la surface de croissance 13, par exemple du silicium de structure cubique faces centrées, orientée suivant la direction [111]. Le matériau est monocristallin, de sorte que les axes cristallographiques as, bs, cs sont respectivement orientées de la même manière en tout point de la surface de croissance 13. The inventors have demonstrated that the nucleation portions 16 made of a material comprising a transition metal, formed by growth directly from the growth surface 13 and not from an intermediate portion 14 that is epitaxially grown, are textured. and not epitaxial. As shown in FIGS. 2A and 2B, the substrate 11 comprises a monocrystalline material at the level of the growth surface 13, for example silicon having a face-centered cubic structure, oriented in the [111] direction. The material is monocrystalline, so that the crystallographic axes a s , b s , c s are respectively oriented in the same way at any point on the growth surface 13.
[0079] La portion de nucléation 16 en un matériau comportant un métal de transition est formée par croissance à partir de la surface de croissance 13, par exemple par un procédé de type dépôt chimique en phase vapeur aux précurseurs organométalliques (MOCVD, pour Metal-Organic Chemical Vapor Déposition, en anglais) ou de type pulvérisation cathodique (sputtering, en anglais). Il apparaît que le matériau de nucléation est texturé et non pas épitaxié. Aussi, il présente une direction privilégiée orientée de manière orthogonale au plan du matériau, à savoir ici l'axe cristallographique cn qui est orienté de manière identique en tout point de la surface de nucléation 17. En revanche, les axes cristallographiques an et bn ne sont respectivement pas parallèles en tout point de la surface de nucléation 17. L'axe cristallographique cn n'est pas, ou est peu dépendant de la structure cristalline du matériau monocristallin du substrat 11. The nucleation portion 16 of a material comprising a transition metal is formed by growth from the growth surface 13, for example by a method of the chemical vapor deposition type with organometallic precursors (MOCVD, for Metal- Organic Chemical Vapor Deposition, in English) or cathode sputtering type (sputtering, in English). It appears that the nucleating material is textured and not epitaxial. Also, it has a preferred direction orientated orthogonally to the plane of the material, namely here the crystallographic axis c n which is oriented identically at any point of the nucleation surface 17. In contrast, the crystallographic axes a n and b n are respectively not parallel at any point of the nucleation surface 17. The crystallographic axis c n is not, or is little dependent on the crystalline structure of the monocrystalline material of the substrate 11.
[0080] Comme le montre la figure 2C, les fils, ici en GaN épitaxié par MOCVD, présentent tous une même direction de croissance, celle-ci étant sensiblement parallèle à l'axe cristallographique cn. En revanche, il apparaît que la forme hexagonale des fils n'est pas orientée de manière identique d'un fil à l'autre, ce qui traduit le fait que les axes cristallographiques af et bf ne sont respectivement pas orientés de manière identique d'un fil à l'autre. Les fils présentent alors des propriétés cristallographiques différentes d'un fil à l'autre, ce qui peut se traduire par une certaine inhomogénéité dans les propriétés électriques et/ou optiques des diodes électroluminescentes 2. As shown in Figure 2C, the son, here GaN epitaxially grown by MOCVD, all have the same direction of growth, the latter being substantially parallel to the crystallographic axis c n . On the other hand, it appears that the hexagonal shape of the wires is not oriented identically from one wire to the other, which reflects the fact that the crystallographic axes a f and b f are respectively not oriented identically from one thread to another. The yarns then have crystallographic properties that differ from one yarn to another, which can result in a certain inhomogeneity in the electrical and / or optical properties of the light-emitting diodes 2.
[0081] La figure 3A est une vue en perspective et en éclaté d'un substrat 11 de croissance sur lequel est épitaxiée une portion intermédiaire 14, puis une portion de nucléation 16 épitaxiée en un matériau comportant un métal de transition. La figure 3B est une vue de dessus de la surface de croissance 13, de la surface intermédiaire supérieure 15 et de la surface de nucléation 17. La figure 3C est un exemple de fils épitaxiés à partir de la surface de nucléation 17. FIG. 3A is a perspective and exploded view of a growth substrate 11 on which an intermediate portion 14 is epitaxially grown, and then a nucleation portion 16 epitaxially grown in a material comprising a transition metal. FIG. 3B is a top view of the growth surface 13, the upper intermediate surface 15 and the nucleation surface 17. FIG. 3C is an example of son epitaxially grown from the nucleation surface 17.
[0082] Les inventeurs ont ainsi mis en évidence que, de manière surprenante, les portions de nucléation 16 en un matériau comportant un métal de transition sont épitaxiées, et non pas seulement texturées, lorsqu'elles sont formées à partir d'une couche intermédiaire épitaxiée, et non pas directement à partir de la surface de croissance 13 monocristalline du substrat 11. The inventors have thus demonstrated that, surprisingly, the nucleation portions 16 of a material comprising a transition metal are epitaxial, and not only textured, when they are formed from an intermediate layer. epitaxially, and not directly from the monocrystalline growth surface 13 of the substrate 11.
[0083] Comme le montrent les figures 3A et 3B, le substrat 11 comporte un matériau monocristallin au niveau de la surface de croissance 13, par exemple du silicium de structure cubique faces centrées orientée suivant la direction [111]. Le matériau est monocristallin, de sorte que les axes cristallographiques as, bs, cs sont respectivement orientées de la même manière en tout point de la surface de croissance 13. As shown in FIGS. 3A and 3B, the substrate 11 comprises a monocrystalline material at the level of the growth surface 13, for example silicon having a face-centered cubic structure oriented in the [111] direction. The material is monocrystalline, so that the crystallographic axes a s , b s , c s are respectively oriented in the same way at any point on the growth surface 13.
[0084] La portion intermédiaire 14 est formée par croissance épitaxiale à partir de la surface de croissance 13, par exemple par MOCVD ou pulvérisation cathodique. Le réseau cristallin du matériau intermédiaire présente alors des axes cristallographiques a,, b,, q respectivement orientés de la même manière en tout point de la surface intermédiaire supérieure 15.  The intermediate portion 14 is formed by epitaxial growth from the growth surface 13, for example by MOCVD or cathode sputtering. The crystal lattice of the intermediate material then has crystallographic axes a ,, b ,, q respectively oriented in the same way at any point on the upper intermediate surface 15.
[0085] A la différence de l'exemple présenté sur les figures 2A à 2C, les portions de nucléation 16 en un matériau comportant un métal de transition, formées par exemple par MOCVD ou pulvérisation cathodique, sont alors épitaxiées et non pas seulement texturées. Aussi, les axes cristallographiques an, bn, cn sont respectivement orientés de la même manière en tout point de la surface de nucléation 17. Unlike the example shown in Figures 2A to 2C, the nucleation portions 16 of a material comprising a transition metal, formed for example by MOCVD or sputtering, are then epitaxied and not just textured. Also, the crystallographic axes a n , b n , c n are respectively oriented in the same way at every point of the nucleation surface 17.
[0086] Comme le montre la figure 3C, les fils, ici en GaN épitaxié par MOCVD, présentent tous une même direction de croissance, celle-ci étant sensiblement parallèle à l'axe cristallographique cn. De plus, il apparaît que la forme hexagonale des fils est ici orientée de manière identique pour tous les fils, ce qui traduit le fait que les axes cristallographiques af et bf sont respectivement orientés de manière identique d'un fil à l'autre. Les fils présentent alors des propriétés cristallographiques sensiblement identiques d'un fil à l'autre, ce qui peut se traduire par une meilleure homogénéité des propriétés électriques et/ou optiques des diodes électroluminescentes 2. As shown in FIG. 3C, the wires, here in GaN epitaxially grown by MOCVD, all have the same direction of growth, the latter being substantially parallel to the crystallographic axis c n . In addition, it appears that the hexagonal shape of the son is here oriented identically for all the son, which reflects the fact that the crystallographic axes af and bf are respectively oriented identically from one wire to another. The yarns then have substantially identical crystallographic properties from one yarn to another, which can result in a better homogeneity of the electrical and / or optical properties of the light-emitting diodes 2.
[0087] Le fait que les portions de nucléation 16 soient effectivement épitaxiées peut être vérifié à l'aide d'un diagramme en rayons X par balayage de l'angle φ, dans le but d'identifier la présence d'un alignement cristallographique, au niveau de la surface de nucléation, des domaines cristallins (dans le cas de portions 16 polycristallines) ou de différentes zones de la surface (dans le cas de portions 16 monocristallines).  The fact that the nucleation portions 16 are effectively epitaxial can be verified by means of an X-ray scanning pattern of the angle φ, in order to identify the presence of a crystallographic alignment, at the level of the nucleation surface, crystalline domains (in the case of polycrystalline portions) or different areas of the surface (in the case of monocrystalline portions).
[0088] La figure de diffraction des rayons X suivant l'axe φ est réalisée sur un pic de diffraction d'une raie asymétrique, c'est-à-dire d'une raie correspondant à une direction cristallographique qui n'est pas perpendiculaire à la surface de nucléation. Le balayage de diffraction des rayons X suivant l'axe φ peut être réalisé de la manière suivante. Les angles sont 2Θ et ω sont fixés afin de mettre les plans d'intérêt en position de diffraction. Le balayage est réalisé suivant l'angle φ, qui peut varier de 0° à 360°. Dans le cas d'un matériau épitaxié, les domaines cristallins ont une orientation cristallographique préférentielle dans le plan de la surface de nucléation. Le balayage en φ présente alors plusieurs pics de diffraction. Le nombre de pics de diffraction est relié à la symétrie du cristal dans le plan. En revanche, dans le cas d'un matériau polycristallin texturé, les domaines cristallins n'ont pas d'orientation cristallographique préférentielle dans le plan. Le balayage en φ ne présente alors pas de pic de diffraction. The X-ray diffraction pattern along the axis φ is carried out on a diffraction peak of an asymmetrical line, that is to say a line corresponding to a crystallographic direction which is not perpendicular. at the nucleation surface. The X-ray diffraction scan along the φ axis can be performed in the following manner. Angles are 2Θ and ω are fixed in order to put the plans of interest in the diffraction position. The scanning is carried out according to the angle φ, which can vary from 0 ° to 360 °. In the case of an epitaxial material, the crystalline domains have a preferential crystallographic orientation in the plane of the nucleation surface. The scanning at φ then has several diffraction peaks. The number of diffraction peaks is related to the symmetry of the crystal in the plane. On the other hand, in the case of a textured polycrystalline material, the crystalline domains do not have a preferential crystallographic orientation in the plane. The scanning at φ does not have any diffraction peak.
[0089] Un exemple de procédé de réalisation d'une structure de nucléation 10 telle qu'illustrée sur la figure 1A est maintenant décrit. Dans cet exemple, la structure de nucléation 10 est adaptée à permettre la nucléation et la croissance épitaxiale de fils réalisés en GaN dopé n par MOCVD. An exemplary method for producing a nucleation structure 10 as illustrated in FIG. 1A is now described. In this example, the nucleation structure 10 is adapted to allow the nucleation and the epitaxial growth of son made of n-doped GaN by MOCVD.
[0090] Lors d'une première étape, on fournit le substrat 11 de croissance dont le matériau est monocristallin au moins au niveau de la surface de croissance 13. Dans cet exemple, le substrat 11 est en silicium dont la structure est de type cubique faces centrées et est orientée suivant la direction [111]. Son paramètre de maille dans le plan de la surface de croissance 13 est de l'ordre de 3,84Â.  In a first step, the growth substrate 11 is provided whose material is monocrystalline at least at the level of the growth surface 13. In this example, the substrate 11 is made of silicon whose structure is of cubic type. faces centered and is oriented in the direction [111]. Its mesh parameter in the plane of the growth surface 13 is of the order of 3.84.
[0091] Lors d'une deuxième étape, on forme une pluralité de portions intermédiaires 14 sous la forme de plots distincts les uns des autres épitaxiés à partir de la surface de croissance 13.  In a second step, a plurality of intermediate portions 14 are formed in the form of pads distinct from each other epitaxially grown from the growth surface 13.
[0092] Pour cela, on réalise tout d'abord la croissance épitaxiale d'une couche d'un matériau intermédiaire sur la face supérieure du substrat 11 de croissance. Le matériau intermédiaire est un matériau cristallin, qui peut être monocristallin ou polycristallin, dont le réseau cristallin est en relation d'épitaxie avec celui du substrat 11.  For this, firstly the epitaxial growth of a layer of an intermediate material is carried out on the upper face of the growth substrate 11. The intermediate material is a crystalline material, which may be monocrystalline or polycrystalline, whose crystal lattice is in epitaxial relationship with that of the substrate 11.
[0093] Le matériau intermédiaire peut être déposé par un procédé du type dépôt chimique en phase vapeur (CVD, pour Chemical Vapor Déposition, en anglais), par exemple aux précurseurs organométalliques (MOCVD, pour Meta 1-0 rga nie Chemical Vapor Déposition, en anglais) ou par un procédé de type épitaxie par jets moléculaires (MBE, pour Molecular- Beam Epitaxy, en anglais), du type épitaxie en phase vapeur aux hydrures (HVPE, pour Hybrid Vapor Phase Epitaxy, en anglais), du type épitaxie par couche atomique (ALE, pour Atomic Layer Epitaxy, en anglais) ou dépôt par couche atomique (ALD, pour Atomic Layer Déposition, en anglais), voire par évaporation ou par pulvérisation cathodique (sputtering, en anglais). [0094] Dans cet exemple, le matériau intermédiaire est du nitrure d'aluminium, dont la structure cristalline est de type hexagonal et est orientée suivant la direction [0001]. Son paramètre de maille dans le plan (X,Y) est de l'ordre de 3,11Â. La couche intermédiaire présente une épaisseur par exemple comprise entre 0,5nm, voire lnm, et lOOnm, de préférence entre 2nm et 50nm, et peut être égale à 25nm environ. The intermediate material may be deposited by a chemical vapor deposition method (CVD) method, for example organometallic precursors (MOCVD, for Meta 1-0, Chemical Vapor Deposition). in English) or by a molecular beam epitaxy (MBE) method, of the hydride vapor phase epitaxy (HVPE) type, epitaxial type (Hybrid Vapor Phase Epitaxy, in English). by atomic layer (ALE, for Atomic Layer Epitaxy, in English) or deposition by atomic layer (ALD, for Atomic Layer Deposition, in English), even by evaporation or sputtering, in English. In this example, the intermediate material is aluminum nitride, whose crystalline structure is of hexagonal type and is oriented in the direction [0001]. Its mesh parameter in the plane (X, Y) is of the order of 3.11. The intermediate layer has a thickness for example between 0.5 nm, or even lnm, and 100 nm, preferably between 2 nm and 50 nm, and may be equal to about 25 nm.
[0095] Dans cet exemple, le matériau intermédiaire est déposé par MOCVD. Le rapport V/lll nominal, défini comme le rapport entre le flux molaire d'éléments de la colonne V sur le flux molaire d'éléments de la colonne III, c'est-à-dire ici le rapport N/AI, est compris entre 200 et 1000. La pression est de l'ordre de 75 torrs. La température de croissance T, mesurée au niveau du substrat 11, peut être, à titre d'exemple, supérieure ou égale à 750°C pour la phase de nucléation, puis de l'ordre de 950°C pour la phase de croissance.  In this example, the intermediate material is deposited by MOCVD. The nominal V / III ratio, defined as the ratio between the molar flow of elements of column V on the molar flow of elements of column III, that is to say here the ratio N / Al, is included between 200 and 1000. The pressure is of the order of 75 torr. The growth temperature T, measured at the level of the substrate 11, can be, by way of example, greater than or equal to 750 ° C for the nucleation phase and then of the order of 950 ° C for the growth phase.
[0096] On réalise ensuite, par des techniques de photolithographie et de gravure classiques, la gravure de la couche continue du matériau intermédiaire pour former une pluralité de portions intermédiaires 14 sous la forme de plots distincts. Les dimensions latérales, dans le plan (X,Y), des portions intermédiaires 14 peuvent être comprises entre lOOnm et ΙΟμιη, par exemple Ιμιη environ.  Then, by conventional photolithography and etching techniques, etching of the continuous layer of the intermediate material to form a plurality of intermediate portions 14 in the form of separate pads. The lateral dimensions, in the plane (X, Y), of the intermediate portions 14 may be between 100 nm and ΙΟμιη, for example Ιμιη approximately.
[0097] Ainsi, les axes cristallographiques a,, b,, q du matériau intermédiaire, au niveau de la surface intermédiaire supérieure 15, sont respectivement parallèles aux axes cristallographiques as, bs, cs. Le matériau de croissance étant monocristallin, il s'ensuit que chaque axe cristallographique a,, b,, q est parallèle en tout point de la surface intermédiaire supérieure 15. Thus, the crystallographic axes a ,, b ,, q of the intermediate material, at the level of the upper intermediate surface 15, are respectively parallel to the crystallographic axes a s , b s , c s . Since the growth material is monocrystalline, it follows that each crystallographic axis a ,, b ,, q is parallel at every point of the upper intermediate surface 15.
[0098] Lors d'une troisième étape, on réalise la croissance épitaxiale des portions de nucléation 16 à partir de la surface intermédiaire supérieure 15 des portions intermédiaires 14.  In a third step, the epitaxial growth of the nucleation portions 16 is carried out from the upper intermediate surface 15 of the intermediate portions 14.
[0099] Dans cet exemple, les portions intermédiaires 14 sont des zones d'une même couche continue. La couche de nucléation peut être formée par une technique de dépôt par pulvérisation cathodique, dont la température de croissance est avantageusement comprise entre la température ambiante, par exemple 20°C, et 1000°C. De manière surprenante, la couche de nucléation est également épitaxiée lorsqu'elle est déposée par pulvérisation cathodique avec une température de croissance comprise entre la température ambiante, par exemple 20°C, et 500°C, par exemple une température sensiblement égale à 400°C. La puissance peut être de l'ordre de 400W. La pression peut être de l'ordre de 8.10 3 torr de manière à ne pas modifier les propriétés cristallographiques des portions intermédiaires 14. Le matériau de nucléation comprend un métal de transition, et peut être, par exemple, un nitrure de titane, de zirconium, de hafnium, de vanadium, de niobium, de tantale, de chrome, de molybdène, ou de tungstène. Les portions de nucléation 16 présentent une épaisseur par exemple comprise entre 0,5nm, voire lnm, et lOOnm, de préférence entre 2nm et 50nm, et peut être égale à 25nm environ.In this example, the intermediate portions 14 are zones of the same continuous layer. The nucleation layer may be formed by a sputter deposition technique, the growth temperature of which is advantageously between ambient temperature, for example 20 ° C., and 1000 ° C. Surprisingly, the nucleation layer is also epitaxial when it is deposited by sputtering with a growth temperature of between room temperature, for example 20 ° C. and 500 ° C., for example a temperature substantially equal to 400 ° C. vs. The power can be of the order of 400W. The pressure can be of the order of 8.10 3 torr so as not to modify the crystallographic properties of the intermediate portions 14. The nucleating material comprises a transition metal, and can be, for example, a titanium nitride, zirconium , hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, or tungsten. The nucleation portions 16 have a thickness, for example, of between 0.5 nm, or even 1 nm, and 100 nm, preferably between 2 nm and 50 nm, and may be equal to about 25 nm.
[ooioo] On obtient ainsi une couche de nucléation en un matériau comprenant un métal de transition, formée de portions de nucléation 16 épitaxiée à partir de la surface intermédiaire supérieure 15, et de portions d'injection 20 formées à partir de la surface de croissance 13. Les portions d'injection 20 sont en général texturées et non pas épitaxiées sans que cela nuise à la qualité du procédé. Thus, a nucleation layer of a material comprising a transition metal, formed of nucleation portions 16 epitaxially grown from the upper intermediate surface 15, and injection portions 20 formed from the growth surface is obtained. 13. Injection portions 20 are generally textured and not epitaxial without affecting the quality of the process.
[ooioi] Ainsi, les axes cristallographiques an, bn, cn du matériau de nucléation, au niveau de la surface de nucléation 17, sont respectivement parallèles aux axes cristallographiques a,, bi, Ci au niveau de la surface intermédiaire supérieure 15, et aux axes cristallographiques as, bs, cs au niveau de la surface de croissance 13. Le matériau de croissance étant monocristallin, il s'ensuit que chaque axe cristallographique an, bn, cn est parallèle en tout point de la surface de nucléation 17. En revanche, chaque axe cristallographique bn, cn n'est pas forcément identique, c'est-à-dire parallèle, au niveau des portions d'injection 20. [ooioi] For example, the crystallographic axes a n, b n, c n of the nucleating material at the nucleation surface 17, are parallel to the crystallographic axes a ,, bi, Ci at the intermediate upper surface 15 , and to the crystallographic axes a s , b s , c s at the level of the growth surface 13. Since the growth material is monocrystalline, it follows that each crystallographic axis has n , b n , c n is parallel in all respects However, each crystallographic axis b n , c n is not necessarily identical, that is to say parallel, at the level of the injection portions 20.
[00102] De manière avantageuse, dans le cas où les portions de nucléation 16 sont réalisées en un matériau polycristallin, une étape de recuit de cristallisation peut être effectuée de manière à obtenir un matériau de nucléation monocristallin. Le recuit peut être effectué à une température de recuit correspondant sensiblement à la température de cristallisation du matériau de nucléation, à savoir 1620°C environ dans le cas ici du nitrure de métal de transition. Cependant, de manière surprenante, la cristallisation du matériau de nucléation peut également être obtenue à une température de recuit inférieure à la température de cristallisation, par exemple dans une gamme de température allant de 600°C à 1620°C, de préférence comprise entre 800°C et 1200°C, par exemple égale à 1000°C environ. Le recuit peut être effectué pendant une durée par exemple supérieure à 1min, de préférence supérieure à 5min, voire à 10min, par exemple 20min. Il peut être effectué sous un flux d'azote (N2) et d'ammoniac (NH3). La pression peut être de l'ordre de 75 torrs.  [00102] Advantageously, in the case where the nucleation portions 16 are made of a polycrystalline material, a crystallization annealing step can be carried out so as to obtain a monocrystalline nucleating material. The annealing can be carried out at an annealing temperature substantially corresponding to the crystallization temperature of the nucleating material, namely about 1620 ° C. in the case of transition metal nitride. Surprisingly, however, the crystallization of the nucleating material can also be obtained at an annealing temperature below the crystallization temperature, for example in a temperature range from 600 ° C. to 1620 ° C., preferably from 800 ° C. ° C and 1200 ° C, for example equal to about 1000 ° C. The annealing may be carried out for a duration for example greater than 1 min, preferably greater than 5 min, or even 10 min, for example 20 min. It can be carried out under a stream of nitrogen (N2) and ammonia (NH3). The pressure can be of the order of 75 torr.
[00103] Dans cet exemple, le procédé comporte une étape supplémentaire de dépôt du masque de croissance 18. Pour cela, on dépose une couche d'un matériau diélectrique de manière à recouvrir la couche de nucléation, puis on forme des ouvertures 19 traversantes de manière à déboucher localement sur la surface de nucléation 17. Le matériau diélectrique est, par exemple, un oxyde de silicium (par exemple Si02) ou un nitrure de silicium (par exemple S13N4), voire un empilement de deux matériaux diélectriques différents. Il peut être gravé de manière sélective par rapport au matériau des portions de nucléation 16. La couche diélectrique présente une épaisseur par exemple comprise entre 50nm et 200nm, par exemple lOOnm, et les dimensions latérales des ouvertures 19, dans le plan (X,Y), sont par exemple comprises entre lOOnm et ΙΟμιη, et peuvent être égales à 500nm environ. De préférence, les dimensions latérales des ouvertures 19 sont inférieures à celles des portions de nucléation 16, par exemple au moins deux fois inférieures. In this example, the method comprises an additional step of deposition of the growth mask 18. For this, a layer of a dielectric material is deposited so as to cover the nucleation layer, then 19 through openings are formed. The dielectric material is, for example, a silicon oxide (for example SiO 2 ) or a silicon nitride (for example S13N4), or even a stack of two different dielectric materials. It can be etched selectively with respect to the material of the nucleation portions 16. The dielectric layer has a thickness, for example, between 50nm and 200nm, for example 100nm, and the lateral dimensions of the openings 19, in the plane (X, Y) are for example between 100nm and ΙΟμιη, and may be equal to 500nm approximately. Preferably, the lateral dimensions of the openings 19 are smaller than those of the nucleation portions 16, for example at least twice as small.
[00104] On obtient ainsi une structure de nucléation 10 telle qu'illustrée sur la figure 1A, qui est adaptée à permettre la nucléation et la croissance épitaxiale de fils de diodes électroluminescentes 2 telles qu'illustrées sur la figure 1B. Thus, a nucleation structure 10 as illustrated in FIG. 1A is obtained, which is adapted to allow nucleation and epitaxial growth of light emitting diode wires 2 as illustrated in FIG. 1B.
[00105] Un exemple de procédé de réalisation d'une pluralité de diodes électroluminescentes 2 telles qu'illustrées sur la figure 1B est maintenant décrit. An exemplary method of producing a plurality of light emitting diodes 2 as illustrated in Figure 1B is now described.
[00106] Lors d'une première étape, on forme tout d'abord les fils par croissance épitaxiale à partir des surfaces de nucléation, au travers des ouvertures 19 du masque de croissance 18.  In a first step, the son is first formed by epitaxial growth from the nucleation surfaces, through the openings 19 of the growth mask 18.
[00107] La température de croissance est portée à une première valeur Ti, par exemple comprise entre 950°C et 1100°C, et notamment comprise entre 990°C et 1060°C. Le rapport V/lll nominal, ici le rapport N/Ga, présente une première valeur (V/l 11 ) i comprise entre 10 et 100 environ, par exemple sensiblement égale à 30. Les éléments du groupe III et du groupe V sont issus de précurseurs injectés dans le réacteur d'épitaxie, par exemple le triméthylgallium (TMGa) ou le triéthylgallium (TEGa) pour le gallium, et l'ammoniac (NH3) pour l'azote. Le rapport H2/N2 présente une première valeur (l-h/IShh supérieure ou égale à 60/40, de préférence supérieure ou égale à 70/30, voire davantage, par exemple sensiblement égale à 90/10. La pression peut être fixée à lOOmbar environ.  The growth temperature is brought to a first value Ti, for example between 950 ° C and 1100 ° C, and especially between 990 ° C and 1060 ° C. The nominal V / III ratio, here the N / Ga ratio, has a first value (V / 11) i of between 10 and approximately 100, for example substantially equal to 30. The elements of group III and of group V are derived precursors injected into the epitaxial reactor, for example trimethylgallium (TMGa) or triethylgallium (TEGa) for gallium, and ammonia (NH3) for nitrogen. The ratio H2 / N2 has a first value (lh / IShh greater than or equal to 60/40, preferably greater than or equal to 70/30, or even more, for example substantially equal to 90/10, the pressure can be set at 100mbar. about.
[00108] On obtient ainsi une première portion 31 dopée qui présente une forme d'un fil qui s'étend suivant l'axe longitudinal Δ à partir de la surface de nucléation 17. Le premier composé semiconducteur de la première portion 31 dopée, à savoir ici le GaN, est dopé de type n par du silicium. La première portion 31 dopée n présente ici une hauteur de 5μιη environ et un diamètre moyen de 500nm environ.  Thus, a first doped portion 31 is obtained which has a shape of a wire which extends along the longitudinal axis Δ from the nucleation surface 17. The first semiconductor compound of the first portion 31 doped with to know here the GaN, is doped of type n by silicon. The first n-doped portion 31 has here a height of about 5 μm and a mean diameter of about 500 nm.
[00109] La formation d'une couche diélectrique recouvrant la bordure latérale de la première portion 31 dopée n peut être effectuée simultanément à la formation de la première portion 31 dopée, selon un procédé identique ou similaire à celui décrit dans le document WO2012/136665. Pour cela, un précurseur d'un élément supplémentaire, par exemple du silane (SiH4) dans le cas du silicium, est injecté avec les précurseurs mentionnés précédemment, avec un rapport des flux molaires du précurseur du gallium sur le précurseur du silicium de préférence compris entre 500 et 5000 environ. On obtient ainsi une couche de nitrure de silicium, par exemple du S13N4 d'une épaisseur de l'ordre de lnm, qui revêt la bordure latérale de la première portion 31 dopée n, ici sur toute sa hauteur. The formation of a dielectric layer covering the lateral edge of the first n-doped portion 31 may be performed simultaneously with the formation of the first doped portion 31, according to a method identical or similar to that described in document WO2012 / 136665. . For this, a precursor of an additional element, for example silane (SiH 4 ) in the case of silicon, is injected with the precursors mentioned above, with a ratio of the molar flows of the gallium precursor on the silicon precursor preferably. between about 500 and 5000. We obtain a silicon nitride layer, for example S13N4 of a thickness of the order of 1 nm, which covers the lateral edge of the first n-doped portion 31, here over its entire height.
[00110] On obtient ici une pluralité de fils épitaxiés à partir des surfaces de nucléation, dont les propriétés cristallographiques sont sensiblement identiques, dans la mesure où la nucléation des fils a été effectuée à partir de surfaces de nucléation qui présentent sensiblement les mêmes propriétés cristallographiques.  Here we obtain a plurality of son epitaxial from the nucleation surfaces, whose crystallographic properties are substantially identical, insofar as the nucleation of the son was carried out from nucleation surfaces which have substantially the same crystallographic properties .
[00111] Lors d'une deuxième étape, on forme la zone active 32 par croissance épitaxiale à partir de la surface exposée du fil, c'est-à-dire à partir de la surface non recouverte par la couche diélectrique latérale.  In a second step, the active zone 32 is formed by epitaxial growth from the exposed surface of the wire, that is to say from the surface not covered by the lateral dielectric layer.
[00112] Plus précisément, on forme un empilement de couches barrières et d'au moins une couche formant un puits quantique, lesdites couches étant alternées dans le sens de la croissance épitaxiale. Les couches formant les puits quantiques et les couches barrières peuvent être réalisées en InGaN, avec des proportions atomiques différentes pour les couches de puits quantiques et les couches barrières. A titre d'exemple, les couches barrières sont réalisées en lnxGa(i-X)N avec x égal à 18% atomique environ, et les couches de puits quantiques sont également réalisées en lnyGa(i-y)N, avec y supérieur à x, par exemple de l'ordre de 25% atomique, de manière à améliorer le confinement quantique des porteurs de charge dans les puits quantiques. More specifically, a stack of barrier layers and at least one layer forming a quantum well is formed, said layers being alternated in the direction of epitaxial growth. The quantum well layers and the barrier layers can be made of InGaN, with different atomic proportions for quantum well layers and barrier layers. By way of example, the barrier layers are made of ln x Ga (i- X ) N with x equal to about 18 atomic%, and the quantum well layers are also made of ln y Ga (i- y ) N, with y greater than x, for example of the order of 25 atomic%, so as to improve the quantum confinement of the charge carriers in the quantum wells.
[00113] La formation des couches barrières et des couches de puits quantiques peut être réalisée à une valeur T3 de température de croissance sensiblement égale à la valeur T2, à savoir ici 750°C. Le rapport V/lll présente une valeur (V/lll)3 sensiblement égale à la valeur (V/l 11)2. Le rapport H2/N2 présente une valeur sensiblement égale à la valeur (l-h/ISh lors de la formation des couches barrières et présente une valeur sensiblement inférieure à la valeur (H2/N2)2 lors de la formation des couches de puits quantiques, par exemple 1/99. La pression peut rester inchangée. On obtient ainsi des couches barrières en InGaN avec 18% atomique environ d'indium et des couches de puits quantiques en InGaN avec 25% atomique environ d'indium. The formation of the barrier layers and quantum well layers can be carried out at a growth temperature value T3 substantially equal to the value T 2 , namely here 750 ° C. The ratio V / III has a value (V / III) 3 substantially equal to the value (V / 1 11) 2. The ratio H2 / N2 has a value substantially equal to the value (lh / ISh during the formation of the barrier layers and has a value substantially lower than the value (H 2 / N 2 ) 2 during the formation of the quantum well layers For example, the pressure can remain unchanged, resulting in InGaN barrier layers with about 18 atomic% indium and InGaN quantum well layers with about 25 atomic% indium.
[00114] Lors d'une troisième étape, on forme la seconde portion 33 dopée p par croissance épitaxiale de manière à recouvrir et entourer au moins en partie la zone active 32.  In a third step, the second p-doped portion 33 is formed by epitaxial growth so as to cover and surround at least part of the active zone 32.
[00115] Pour cela, la température de croissance peut être portée à une quatrième valeur T4 supérieure à la valeur T3, par exemple de l'ordre de 885°C. Le rapport V/lll peut être porté à une quatrième valeur (V/lll)4 supérieure à la valeur (V/l 11 )3, par exemple de l'ordre de 4000. Le rapport H2/N2 est porté à une quatrième valeur (l-h/^h supérieure à la valeur (l-h/^ , par exemple de l'ordre de 15/85. Enfin, la pression peut être diminuée à une valeur de l'ordre de 300mbar. [00116] On obtient ainsi une seconde portion 33 dopée p, par exemple en GaN ou InGaN dopé de type p, qui recouvre et entoure ici continûment la zone active 32. La seconde portion 33 dopée p et la zone active 32 forment ainsi la coquille de la diode 2 de configuration cœur/coquille. For this, the growth temperature can be increased to a fourth value T 4 greater than the value T3, for example of the order of 885 ° C. The ratio V / III may be increased to a fourth value (V / III) 4 greater than the value (V / 11) 3, for example of the order of 4000. The ratio H2 / N2 is brought to a fourth value (lh / ^ h greater than the value (lh / ^, for example of the order of 15/85) Finally, the pressure can be decreased to a value of the order of 300mbar. Thus, a second p-doped portion 33 is obtained, for example in p-type doped GaN or InGaN, which covers and surrounds here continuously the active area 32. The second p-doped portion 33 and the active area 32 thus form the shell. of the diode 2 of heart / shell configuration.
[00117] Enfin, la seconde électrode 3B de polarisation peut être déposée de manière à être en contact avec au moins une partie de la seconde portion 33 dopée p. La seconde électrode 3B est réalisée en un matériau électriquement conducteur et transparent au rayonnement lumineux émis par les fils. Ainsi, l'application d'une différence de potentiel en direct aux fils par les deux électrodes de polarisation 3A, 3B conduit à l'émission d'un rayonnement lumineux dont les propriétés du spectre d'émission dépend de la composition du ou des puits quantiques dans la zone active 32. Finally, the second biasing electrode 3B may be deposited so as to be in contact with at least a portion of the second p-doped portion 33. The second electrode 3B is made of an electrically conductive material and transparent to the light radiation emitted by the wires. Thus, the application of a direct potential difference to the wires by the two polarization electrodes 3A, 3B leads to the emission of a light radiation whose properties of the emission spectrum depends on the composition of the well or wells. quantum in the active zone 32.
[00118] On obtient ainsi un dispositif optoélectronique 1 à diodes électroluminescentes 2 filaires présentant une homogénéité améliorée des propriétés optiques et/ou électroniques des différentes diodes 2.  Thus, an optoelectronic device 1 with wired 2 electroluminescent diodes having an improved homogeneity of the optical and / or electronic properties of the different diodes 2 is obtained.
[00119] Les figures 4A à 4C sont des vues partielles, schématiques en coupe transversale, de différentes variantes de la structure de nucléation 10 illustrée sur la figure 1A. [00119] FIGS. 4A to 4C are partial schematic cross-sectional views of different variants of the nucleation structure 10 illustrated in FIG. 1A.
[00120] En référence à la figure 4A, la structure de nucléation 10 selon cette variante diffère de celle illustrée sur la figure 1A essentiellement en ce que les portions de nucléation 16 sont des plots distincts les uns des autres et non pas différentes zones d'une même couche continue. Dans cet exemple, chaque portion de nucléation 16 comporte une portion d'injection 20, avantageusement périphérique vis-à-vis de la portion de nucléation 16, qui borde la portion de nucléation 16 et est en contact avec la surface de croissance 13.  [00120] With reference to FIG. 4A, the nucleation structure 10 according to this variant differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that the nucleation portions 16 are pads that are distinct from each other and not different zones. the same layer continues. In this example, each nucleation portion 16 comprises an injection portion 20, advantageously peripheral with respect to the nucleation portion 16, which borders the nucleation portion 16 and is in contact with the growth surface 13.
[00121] En référence à la figure 4B, la structure de nucléation 10 selon cette variante diffère de celle illustrée sur la figure 1A essentiellement en ce que l'empilement des portions de nucléation 16 et des portions intermédiaires 14 forme des plots distincts les uns des autres. Par ailleurs, cette structure ne comporte pas de portions d'injection telles que les portions 20 décrites précédemment. La structure de nucléation 10 ne comporte pas de masque de croissance 18 sous la forme d'une couche spécifique en un matériau diélectrique. Cependant, dans le but d'assurer la nucléation et la croissance épitaxiale des fils de manière localisée à partir des surfaces de nucléation, le substrat comporte une région diélectrique 4, au niveau de la surface de croissance 13 exposée, c'est-à-dire non recouverte par les portions intermédiaires 14 et de nucléation. Plus précisément, la région diélectrique 4 s'étend dans le substrat 11 à partir de la surface de croissance 13 exposée et relie chaque portion intermédiaire 14 aux portions intermédiaires 14 voisines. [00122] Les régions diélectriques peuvent être obtenues à partir d'un procédé décrit dans le document WO2014/064395, c'est-à-dire par nitruration ou oxydation du matériau de croissance. Dans le cas du substrat 11 en silicium, les régions diélectriques sont en un oxyde de silicium (par exemple Si02) ou en un nitrure de silicium (par exemple S13N4). Dans cet exemple, les portions intermédiaires 14 sont réalisées avantageusement en un matériau électrique conducteur, tel que du GaN avantageusement dopé. With reference to FIG. 4B, the nucleation structure 10 according to this variant differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that the stack of nucleation portions 16 and intermediate portions 14 form distinct pads, some of which other. Furthermore, this structure does not include injection portions such as the portions described above. The nucleation structure 10 does not have a growth mask 18 in the form of a specific layer made of a dielectric material. However, in order to ensure the nucleation and the epitaxial growth of the yarns in a localized way from the nucleation surfaces, the substrate comprises a dielectric region 4, at the level of the exposed growth surface 13, that is, say not covered by the intermediate portions 14 and nucleation. More specifically, the dielectric region 4 extends in the substrate 11 from the exposed growth surface 13 and connects each intermediate portion 14 to the intermediate portions 14 adjacent. The dielectric regions can be obtained from a method described in WO2014 / 064395, that is to say by nitriding or oxidation of the growth material. In the case of silicon substrate 11, the dielectric regions are in a silicon oxide (for example SiO 2 ) or in a silicon nitride (for example S13N4). In this example, the intermediate portions 14 are advantageously made of a conductive electrical material, such as GaN advantageously doped.
[00123] En référence à la figure 4C, la structure de nucléation 10 selon cette variante diffère de celle illustrée sur la figure 1A essentiellement en ce que les portions intermédiaires 14 sont des différentes zones d'une même couche 23 continue. Les portions de nucléation 16 sont également des zones d'une même couche 24 continue. Les surfaces de nucléation 17 sont délimitées par les ouvertures 19 du masque de croissance 18. Dans cet exemple, la couche intermédiaire 23 est réalisée avantageusement en un matériau électrique conducteur, tel que du GaN avantageusement dopé.  With reference to FIG. 4C, the nucleation structure 10 according to this variant differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that the intermediate portions 14 are different zones of the same continuous layer 23. The nucleation portions 16 are also zones of the same continuous layer 24. The nucleation surfaces 17 are delimited by the openings 19 of the growth mask 18. In this example, the intermediate layer 23 is advantageously made of a conductive electrical material, such as GaN advantageously doped.
[00124] Les figures 4D à 4F sont des vues partielles, schématiques en coupe transversale, d'autres variantes de la structure de nucléation 10 illustrée sur la figure 1A, dans lesquelles la structure de nucléation 10 comporte d'autres portions d'injection en un matériau comprenant un métal de transition. [00124] FIGS. 4D to 4F are partial schematic cross-sectional views of other variants of the nucleation structure 10 illustrated in FIG. 1A, in which the nucleation structure 10 comprises other injection portions in FIG. a material comprising a transition metal.
[00125] En référence à la figure 4D, la structure de nucléation 10 selon cette variante diffère de celle illustrée sur la figure 1A essentiellement en ce qu'elle comporte en outre des portions d'injection dites supérieures 21 destinées à améliorer l'injection des porteurs de charge dans les fils.  [00125] With reference to FIG. 4D, the nucleation structure 10 according to this variant differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that it further comprises so-called upper injection portions 21 intended to improve the injection of the load carriers in the wires.
[00126] Les portions d'injection supérieures 21 recouvrent ici les portions d'injection 20, et recouvrent une partie des portions de nucléation 16. Ainsi, elles délimitent dans le plan (X,Y) les surfaces de nucléation, et participent à délimiter, avec le masque de croissance 18, les ouvertures 19 traversantes. En d'autres termes, les deuxièmes portions d'injection débouchent au niveau des ouvertures 19 traversantes et délimitent en partie la bordure périphérique de l'ouverture. Ainsi, lors de la nucléation et la croissance épitaxiale des fils, chaque fil occupe le volume des ouvertures 19 traversantes de sorte qu'il est au contact, au niveau de sa bordure latérale, avec la portion d'injection supérieure 21. On augmente ainsi d'une part l'épaisseur locale des portions réalisées en des matériaux comprenant un métal de transition, ce qui améliore la circulation des porteurs de charge, et d'autre part l'interface de contact entre le fil et les portions réalisées en des matériaux comprenant un métal de transition. L'injection des porteurs de charge dans les fils à partir du substrat 11 électriquement conducteur est alors améliorée. [00127] Les portions d'injection supérieures 21 sont ici des zones d'une même couche continue, mais, de manière alternative, elles peuvent prendre la forme de plots distincts les uns des autres. Elles peuvent être formées d'un même matériau comprenant un métal de transition, ou être formées d'un empilement de plusieurs matériaux identiques ou différents comprenant un métal de transition. The upper injection portions 21 here cover the injection portions 20, and cover a portion of the nucleation portions 16. Thus, they delimit in the plane (X, Y) the nucleation surfaces, and participate in delimiting , with the growth mask 18, the apertures 19 through. In other words, the second injection portions open at the through openings 19 and partially delimit the peripheral edge of the opening. Thus, during the nucleation and the epitaxial growth of the wires, each wire occupies the volume of the through openings 19 so that it is in contact, at its lateral border, with the upper injection portion 21. on the one hand, the local thickness of the portions made of materials comprising a transition metal, which improves the circulation of the charge carriers, and on the other hand the contact interface between the wire and the portions made of materials. comprising a transition metal. The injection of the charge carriers into the wires from the electrically conductive substrate 11 is then improved. The upper injection portions 21 are here areas of the same continuous layer, but, alternatively, they can take the form of separate pads from each other. They may be formed of the same material comprising a transition metal, or be formed of a stack of several identical or different materials comprising a transition metal.
[00128] Les portions d'injection supérieures 21 sont ici réalisées en un deuxième matériau comportant un métal de transition, c'est-à-dire qu'il peut être en un métal de transition ou en un composé comportant un métal de transition, par exemple un nitrure ou un carbure d'un métal de transition. Le deuxième matériau comportant un métal de transition peut être identique ou différent du matériau des portions de nucléation 16, et présente avantageusement une résistivité électrique inférieure à celui-ci. A titre d'exemple, le matériau de nucléation peut être choisi parmi le nitrure de tantale TaN, de hafnium HfN, de niobium NbN, de zirconium ZrN, de titane TiN et le matériau des portions d'injection supérieures 21, à savoir le deuxième matériau comportant un métal de transition, peut être un nitrure de titane.  The upper injection portions 21 are here made of a second material comprising a transition metal, that is to say that it may be a transition metal or a compound comprising a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal. The second material comprising a transition metal may be identical to or different from the material of the nucleation portions 16, and advantageously has a lower electrical resistivity thereto. By way of example, the nucleating material may be chosen from tantalum nitride TaN, hafnium HfN, niobium NbN, zirconium ZrN, titanium TiN and the material of the upper injection portions 21, namely the second material comprising a transition metal, may be a titanium nitride.
[00129] Les portions d'injection supérieures 21 peuvent présenter une épaisseur comprise entre lnm et lOOnm, de préférence comprise entre lnm et 50nm, par exemple de 25nm.  The upper injection portions 21 may have a thickness between 1 nm and 100 nm, preferably between 1 nm and 50 nm, for example 25 nm.
[00130] Les portions d'injection supérieures 21 peuvent être réalisées par un dépôt d'une couche continue d'un matériau comprenant un métal de transition, de manière à recouvrir les portions de nucléation 16 et les portions d'injection. Il peut ensuite être recouvert par la couche d'un matériau diélectrique destiné à former le masque de croissance 18.  The upper injection portions 21 may be made by deposition of a continuous layer of a material comprising a transition metal, so as to cover the nucleation portions 16 and the injection portions. It can then be covered by the layer of a dielectric material intended to form the growth mask 18.
[00131] Les ouvertures 19 traversantes sont ensuite avantageusement réalisées en deux temps. Dans un premier temps, une étape de gravure sélective du matériau diélectrique vis-à-vis du matériau des portions d'injection supérieures 21 est effectuée, par exemple par une gravure sèche de type gravure ionique réactive (RIE, pour Reactive-Ion Etching, en anglais). La couche continue du deuxième matériau comprenant un métal de transition forme ainsi une couche d'arrêt de gravure. On obtient ainsi une première ouverture située en regard de la surface de nucléation 17, qui débouche sur le deuxième matériau. Dans un second temps, une étape de gravure sélective du deuxième matériau vis-à-vis du matériau de nucléation est effectuée à partir de la première ouverture, par exemple par une gravure humide dont l'agent de gravure est par exemple de l'acide fluorhydrique. On forme ainsi les ouvertures traversantes 19 qui débouchent sur la surface de nucléation 17. Ainsi, la surface de nucléation 17 est préservée de toute dégradation potentielle liée à l'étape de gravure sèche. [00132] En référence à la figure 4E, la structure de nucléation 10 selon cette variante diffère de celle illustrée sur la figure 1A essentiellement en ce qu'elle comporte en outre des portions d'injection dites inférieures 22, destinées à améliorer l'injection des porteurs de charge dans les fils. The through openings 19 are then advantageously made in two steps. In a first step, a step of selective etching of the dielectric material with respect to the material of the upper injection portions 21 is carried out, for example by a reactive ionic etching (RIE) dry etching, for Reactive-Ion Etching, in English). The continuous layer of the second material comprising a transition metal thus forms an etch stop layer. This gives a first opening located opposite the nucleation surface 17, which opens onto the second material. In a second step, a step of selective etching of the second material with respect to the nucleating material is carried out from the first opening, for example by a wet etching whose etching agent is, for example, acid hydrofluoric. Thus, the through-openings 19 that open on the nucleation surface 17 are formed. Thus, the nucleation surface 17 is preserved from any potential degradation related to the dry etching step. [00132] With reference to FIG. 4E, the nucleation structure 10 according to this variant differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that it furthermore comprises so-called lower injection portions 22 intended to improve the injection. load carriers in the wires.
[00133] Les portions d'injection inférieures 22 sont ici disposées au contact de la surface de croissance 13, entre les portions intermédiaires 14, et avantageusement au contact de celles-ci. Elles sont ainsi recouvertes par les portions d'injection 20, et en contact avec celles-ci. Les portions d'injection 20 et les portions de nucléation 16 sont ici des zones différentes d'une même couche continue 24. The lower injection portions 22 are here disposed in contact with the growth surface 13 between the intermediate portions 14, and advantageously in contact therewith. They are thus covered by the injection portions 20, and in contact therewith. The injection portions 20 and the nucleation portions 16 are here different zones of the same continuous layer 24.
[00134] Les portions d'injection inférieures 22 sont ici réalisées en un troisième matériau comportant un métal de transition, c'est-à-dire qu'il peut être en un métal de transition ou en un composé comportant un métal de transition, par exemple un nitrure ou un carbure d'un métal de transition. Le troisième matériau comportant un métal de transition peut être identique ou différent du matériau des portions de nucléation 16, et présente avantageusement une résistivité électrique inférieure à celui-ci. A titre d'exemple, le matériau de nucléation peut être choisi parmi le nitrure de tantale TaN, de hafnium HfN, de niobium NbN, de zirconium ZrN, de titane TiN et le matériau des portions d'injection inférieures 22, à savoir le troisième matériau comportant un métal de transition, peut être un nitrure de titane. The lower injection portions 22 are here made of a third material comprising a transition metal, that is to say that it may be a transition metal or a compound comprising a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal. The third material comprising a transition metal may be identical to or different from the material of the nucleation portions 16, and advantageously has a lower electrical resistivity thereto. By way of example, the nucleating material may be chosen from tantalum nitride TaN, hafnium HfN, niobium NbN, zirconium ZrN, titanium TiN and the material of the lower injection portions 22, namely the third material comprising a transition metal, may be a titanium nitride.
[00135] Les portions d'injection inférieures 22 peuvent présenter une épaisseur comprise entre lnm et lOOnm, de préférence comprise entre lnm et 50nm, par exemple de 25nm. Elles peuvent présenter une épaisseur sensiblement égale à celle des portions intermédiaires 14. The lower injection portions 22 may have a thickness between 1 nm and 100 nm, preferably between 1 nm and 50 nm, for example 25 nm. They may have a thickness substantially equal to that of the intermediate portions 14.
[00136] On augmente ainsi localement l'épaisseur des portions réalisées en des matériaux comprenant un métal de transition, ce qui améliore la circulation des porteurs de charge, et améliore l'injection des porteurs de charge à partir du substrat 11 électriquement conducteur jusque dans les fils.  The thickness of the portions made of materials comprising a transition metal is thus locally increased, which improves the circulation of the charge carriers, and improves the injection of the charge carriers from the electrically conductive substrate 11 into the the sons.
[00137] En référence à la figure 4F, la structure de nucléation 10 selon cette variante diffère de celle illustrée sur la figure 1A essentiellement en ce qu'elle comporte des portions d'injection inférieures 22 et des portions d'injection supérieures 21.  [00137] With reference to FIG. 4F, the nucleation structure 10 according to this variant differs from that illustrated in FIG. 1A essentially in that it comprises lower injection portions 22 and higher injection portions 21.
[00138] Les portions d'injection inférieures 22 sont au contact de la surface de croissance 13 et sont recouvertes par les portions d'injection 20. Elles sont avantageusement au contact des portions intermédiaires 14. Elles sont ici des plots distincts les uns des autres, mais peuvent en variante former des zones d'une couche continue. [00139] Les portions d'injection supérieures 21 sont au contact de la face supérieure des portions d'injection et recouvrent en partie les portions de nucléation 16 pour délimiter les surfaces de nucléation. Elles débouchent dans les ouvertures 19 traversantes. Dans cet exemple, elles sont également au contact de la surface de croissance 13 et recouvrent les flancs verticaux des portions d'injection inférieures 22 et des portions d'injection. Elles sont ici des plots distincts les uns des autres, mais peuvent en variante former des zones d'une couche continue. The lower injection portions 22 are in contact with the growth surface 13 and are covered by the injection portions 20. They are advantageously in contact with the intermediate portions 14. They are here pads separate from each other but may alternatively form areas of a continuous layer. The upper injection portions 21 are in contact with the upper face of the injection portions and partially cover the nucleation portions 16 to define the nucleation surfaces. They open into the through openings 19. In this example, they are also in contact with the growth surface 13 and cover the vertical flanks of the lower injection portions 22 and injection portions. They are here pads distinct from each other, but may alternatively form areas of a continuous layer.
[00140] Le deuxième matériau des portions d'injection supérieures 21 et le troisième matériau des portions d'injection inférieures 22 sont des matériaux comportant un métal de transition, c'est-à-dire qu'ils peuvent être en un métal de transition ou en un composé comportant un métal de transition, par exemple un nitrure ou un carbure d'un métal de transition. Les deuxième et troisième nitrures de métal de transition peuvent être identiques ou différents l'un de l'autre et du matériau des portions de nucléation 16. Ils peuvent être identiques entre eux, et être différents du matériau de nucléation et présentent avantageusement une résistivité électrique inférieure à celui-ci. A titre d'exemple, le matériau de nucléation peut être choisi parmi le nitrure de tantale TaN, de hafnium HfN, de niobium NbN, de zirconium ZrN, de titane TiN et les deuxième et troisième nitrures de métal de transition peuvent être un nitrure de titane.  The second material of the upper injection portions 21 and the third material of the lower injection portions 22 are materials comprising a transition metal, that is to say that they may be in a transition metal. or a compound having a transition metal, for example a nitride or a carbide of a transition metal. The second and third transition metal nitrides may be identical or different from one another and from the material of the nucleation portions 16. They may be identical to each other, and may be different from the nucleating material and advantageously have an electrical resistivity. less than this. By way of example, the nucleating material may be chosen from tantalum nitride TaN, hafnium HfN, niobium NbN, zirconium ZrN, titanium TiN and the second and third transition metal nitrides may be a nitride of titanium.
[00141] Ainsi, on augmente l'épaisseur des portions réalisées en des matériaux comprenant un métal de transition, notamment en formant localement un empilement de portions d'injection au contact avec les portions de nucléation 16, ce qui améliore la circulation et l'injection des porteurs de charge. De plus, on augmente l'interface de contact entre le fil et les portions réalisées en des matériaux comprenant un de métal de transition. L'injection des porteurs de charge à partir du substrat 11 électriquement conducteur jusque dans les fils est alors améliorée.  Thus, the thickness of the portions made of materials comprising a transition metal is increased, in particular by locally forming a stack of injection portions in contact with the nucleation portions 16, which improves the circulation and the injection of charge carriers. In addition, the contact interface between the wire and the portions made of materials comprising a transition metal is increased. The injection of the charge carriers from the electrically conductive substrate 11 into the wires is then improved.
[00142] Par ailleurs, il peut être avantageux de réaliser la croissance des fils en un matériau semiconducteur comprenant majoritairement un composé lll-V, par exemple en GaN, selon la polarité de l'élément de la colonne III, par exemple le gallium, et non pas selon la polarité de l'élément de la colonne V, par exemple l'azote. Furthermore, it may be advantageous to carry out the growth of the son in a semiconductor material comprising mainly a III-V compound, for example GaN, according to the polarity of the element of column III, for example gallium, and not according to the polarity of the column V element, for example nitrogen.
[00143] En effet, de tels fils peuvent présenter des propriétés optiques et/ou électroniques améliorées, dans la mesure où l'on tend à diminuer voire à supprimer les zones d'inversion de domaines qui peuvent apparaître dans le cas de fils de polarité azote, et où on diminue la rugosité que peut présenter le plan c des fils, c'est-à-dire la surface supérieure des fils orientées de manière sensiblement orthogonale à l'axe c de croissance. [00144] D'une manière générale, un fil en un composé l l l-V peut croître selon la polarité de l'élément de la colonne I II ou selon la polarité de l'élément de la colonne V, suivant une direction de croissance privilégiée. Si le fil est coupé suivant un plan perpendiculaire à la direction de croissance, la face exposée présente essentiellement des atomes de l'élément de la colonne II I, respectivement de la colonne V, dans le cas d'une croissance selon la polarité de l'élément de la colonne I II, respectivement de l'élément de la colonne V. Indeed, such son may have improved optical and / or electronic properties, insofar as it tends to reduce or even eliminate the areas of domain inversion that may appear in the case of polarity son nitrogen, and where we reduce the roughness that can present the plane c son, that is to say the upper surface of the son oriented substantially orthogonal to the axis of growth. In general, a wire made of a compound II IV can grow according to the polarity of the element of column I II or according to the polarity of the element of column V, in a preferred direction of growth. If the wire is cut in a plane perpendicular to the direction of growth, the exposed face essentially has atoms of the element of the column II I, respectively of the column V, in the case of a growth according to the polarity of the element of column I II, respectively column V element.
[00145] I l apparaît que les fils en un composé l l l-V, par exemple en GaN, et obtenus par croissance selon la polarité azote, présentent des zones d'inversion de domaines (ou Inversion Domain Boundaries, en anglais) dans lesquelles le fil est localement de polarité gallium. De plus, il apparaît que le plan c du fil présente une rugosité de surface. Ces caractéristiques des fils de polarité azote peuvent conduire à une dégradation des propriétés optiques et/ou électroniques du fil.  [00145] It appears that the yarns in a compound 11 IV, for example GaN, and obtained by growth according to the nitrogen polarity, have areas of inversion domains (or inversion Domain Boundaries, in English) in which the thread is locally gallium polarity. In addition, it appears that the plane c of the wire has a surface roughness. These characteristics of the son of nitrogen polarity can lead to a degradation of the optical and / or electronic properties of the wire.
[00146] Les inventeurs ont constaté que la croissance épitaxiale des fils selon la polarité de l'élément de la colonne II I, c'est-à-dire selon la polarité gallium dans le cas du GaN, peut être obtenue lorsque les fils sont réalisés à partir de la structure de nucléation décrite précédemment d'une part, et lorsqu'aucun recuit de nitruration n'est appliqué aux portions de nucléation 16 avant la croissance des fils d'autre part. Plus précisément, les portions de nucléation 16, et en particulier les surfaces de nucléation 17, ne sont soumises à la fois, ni à une température supérieure ou égale à 800°C, et notamment à une température supérieure ou égale à 1000°C, ni à un flux d'ammoniac NH3. Indépendamment du flux d'ammoniac, les surfaces de nucléation 17 peuvent être soumises à un flux de diazote N2 sans que cela modifie la croissance des fils selon telle ou telle polarité.  The inventors have found that the epitaxial growth of the son according to the polarity of the element of the column II I, that is to say according to the gallium polarity in the case of GaN, can be obtained when the son are made from the nucleation structure described above on the one hand, and when no nitriding annealing is applied to the nucleation portions 16 before the growth of the son on the other hand. More specifically, the nucleation portions 16, and in particular the nucleation surfaces 17, are subjected to both, or at a temperature greater than or equal to 800 ° C., and especially at a temperature greater than or equal to 1000 ° C. nor to a flow of ammonia NH3. Independently of the ammonia flow, the nucleation surfaces 17 can be subjected to a stream of N 2 dinitrogen without this modifying the growth of the son according to such or such polarity.
[00147] Ainsi, les inventeurs ont constaté, à titre illustratif, que la croissance des fils en nitrure de gallium GaN selon la polarité gallium, à partir de portions de nucléations 16 en nitrure de niobium N bN, est obtenue lorsque, avant la croissance des fils, les surfaces de nucléation 17 ne sont pas soumises à un recuit de nitruration, notamment lorsqu'elles ne sont pas soumises à la fois à une température supérieure ou éga le à 800°C et à un flux d'ammoniac. La croissance des fils selon la polarité gallium est également obtenue lorsque les surfaces de nucléation 17 sont soumises à un flux d'ammoniac mais pas à une température supérieure ou égale à 800°C. Et la croissance des fils selon la polarité gallium est également obtenue lorsque les surfaces de nucléation 17 sont soumises à une température supérieure ou égale à 800°C, par exemple 1000°C, mais pas à un flux d'ammoniac. Par contre, la croissance selon la polarité azote est obtenue lorsqu'un recuit de nitruration est appliqué aux portions de nucléation 16, c'est-à-dire lorsque les surfaces de nucléation 17 sont soumises à la fois à une température par exemple de 1000°C et à un flux d'ammoniac. [00148] Lors de l'initiation de la phase de croissance des fils, et notamment lors de la phase de nucléation du composé lll-V des fils à partir des surfaces de nucléation, les surfaces de nucléation sont soumises à un flux d'ammoniac. Il est alors préférable que la température soit inférieure à 800°C. Par la suite, lorsque le composé lll-V recouvre continûment les surfaces de nucléation 17, la température peut être augmentée au-dessus de 800°C et le flux d'ammoniac maintenu, sans que cela n'affecte la croissance des fils selon la polarité de l'élément de la colonne III. Thus, the inventors have found, by way of illustration, that the growth of GaN gallium nitride son according to the gallium polarity, from nucleation portions 16 of niobium nitride N bN, is obtained when, before growth son, the nucleation surfaces 17 are not subjected to a nitriding annealing, especially when they are not subjected to both a higher temperature or equal to 800 ° C and a flow of ammonia. The growth of the gallium polarity wires is also obtained when the nucleation surfaces 17 are subjected to a flow of ammonia but not at a temperature greater than or equal to 800 ° C. And the growth of the gallium polarity wires is also obtained when the nucleation surfaces 17 are subjected to a temperature greater than or equal to 800 ° C, for example 1000 ° C, but not to a stream of ammonia. On the other hand, the growth according to the nitrogen polarity is obtained when nitriding annealing is applied to the nucleation portions 16, that is to say when the nucleation surfaces 17 are subjected to a temperature of, for example, 1000 ° C and a flow of ammonia. During the initiation of the growth phase of the son, and in particular during the nucleation phase of the compound III-V son from the nucleation surfaces, the nucleation surfaces are subjected to a stream of ammonia . It is then preferable that the temperature is below 800 ° C. Subsequently, when the III-V compound continuously covers the nucleation surfaces 17, the temperature can be raised above 800 ° C. and the flow of ammonia maintained, without this affecting the growth of the wires according to the invention. polarity of the column III element.
[00149] De préférence, le matériau des portions de nucléation 16 est choisi parmi un nitrure de titane TiN, de zirconium ZrN, de hafnium HfN, de vanadium VN, de niobium NbN, de tantale TaN, de chrome CrN, de molybdène MoN ou de tungstène WN, ou un carbure de titane TiN, de zirconium ZrN, de hafnium HfN, de vanadium VN, de niobium NbN, ou de tantale TaN. De préférence, le matériau de nucléation est choisi parmi un nitrure de titane TiN, de zirconium ZrN, de hafnium HfN, de niobium NbN, ou de tantale TaN. De préférence, le matériau de nucléation est un nitrure de niobium NbN.  Preferably, the material of the nucleation portions 16 is chosen from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, vanadium VN, niobium NbN, tantalum TaN, chromium CrN, molybdenum MoN or WN tungsten, or TiN titanium carbide, ZrN zirconium, HfN hafnium, VN vanadium, NbN niobium, or TaN tantalum. Preferably, the nucleating material is selected from titanium nitride TiN, zirconium ZrN, hafnium HfN, niobium NbN, or tantalum TaN. Preferably, the nucleating material is NbN niobium nitride.
[00150] Des modes de réalisation particuliers viennent d'être décrits. Différentes variantes et modifications apparaîtront à l'homme du métier. [00150] Particular embodiments have just been described. Various variations and modifications will occur to those skilled in the art.
[00151] On a décrit une configuration radiale, ou cœur/coquille, dans la mesure où la seconde portion dopée entoure et recouvre au moins en partie la zone active et l'extrémité du fil. En variante, les diodes électroluminescentes peuvent présenter une configuration axiale dans laquelle le fil, la zone active et la seconde portion dopée sont empilés les uns sur les autres suivant l'axe longitudinal Δ sans que la bordure latérale du fil ne soit recouverte par la zone active et la seconde portion dopée. Par bordure latérale, on entend une surface d'une partie du fil qui s'étend de manière sensiblement parallèle à l'axe longitudinal Δ.  A radial configuration, or core / shell, has been described in that the second doped portion surrounds and covers at least part of the active zone and the end of the wire. As a variant, the light-emitting diodes may have an axial configuration in which the wire, the active zone and the second doped portion are stacked on one another along the longitudinal axis Δ without the lateral edge of the wire being covered by the zone. active and the second doped portion. Side edge means a surface of a portion of the wire which extends substantially parallel to the longitudinal axis Δ.
[00152] On a décrit des éléments semiconducteurs tridimensionnels sous forme de fils. En variante, les éléments tridimensionnels peuvent présenter une forme pyramidale, par exemple une forme conique ou tronconique à base polygonale.  [00152] Three-dimensional semiconductor elements in the form of wires have been described. As a variant, the three-dimensional elements may have a pyramidal shape, for example a conical or frustoconical shape with a polygonal base.
[00153] On a également décrit un dispositif optoélectronique comportant des diodes électroluminescentes adaptées à émettre un rayonnement électromagnétique. En variante, le dispositif optoélectronique peut être adapté à recevoir et détecter un rayonnement électromagnétique, dans le but de le convertir en un signal électrique.  An optoelectronic device having light-emitting diodes adapted to emit electromagnetic radiation has also been described. Alternatively, the optoelectronic device may be adapted to receive and detect electromagnetic radiation, for the purpose of converting it into an electrical signal.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure de nucléation (10) adaptée à la croissance épitaxiale d'éléments semiconducteurs tridimensionnels (31), comportant un substrat (11) comprenant un matériau monocristallin formant une surface dite de croissance (13) sur lequel repose une pluralité de portions de nucléation (16) en un matériau comprenant un métal de transition, caractérisé en ce que : A nucleation structure (10) adapted for the epitaxial growth of three-dimensional semiconductor elements (31), comprising a substrate (11) comprising a monocrystalline material forming a so-called growth surface (13) on which a plurality of nucleation portions rests (16) of a material comprising a transition metal, characterized in that:
- elle comporte en outre une pluralité de portions intermédiaires (14), chaque portion intermédiaire (14) étant en un matériau cristallin dit intermédiaire épitaxié à partir de ladite surface de croissance (13), présentant ainsi un alignement des orientations cristallographiques de son réseau cristallin avec celles du réseau cristallin du matériau cristallin du substrat (11) dans au moins une direction dans le plan du matériau cristallin intermédiaire et au moins une direction orthogonale au plan du matériau, et définissant une surface dite intermédiaire supérieure (15), opposée à la surface de croissance (13) ; - chaque portion de nucléation (16) étant en un matériau comprenant un métal de transition formant un matériau cristallin dit de nucléation, épitaxié à partir de la surface intermédiaire supérieure (15), présentant ainsi un alignement des orientations cristallographiques de son réseau cristallin avec celles du réseau cristallin du matériau intermédiaire dans au moins une direction dans le plan du matériau cristallin de nucléation et au moins une direction orthogonale au plan du matériau, et définissant une surface dite de nucléation (17), opposée à la surface intermédiaire supérieure (15) et adaptée à la croissance épitaxiale d'un élément semiconducteur tridimensionnel (31).  - It further comprises a plurality of intermediate portions (14), each intermediate portion (14) being a crystalline material said intermediate epitaxially grown from said growth surface (13), thus having an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice with those of the crystal lattice of the crystalline material of the substrate (11) in at least one direction in the plane of the intermediate crystalline material and at least one direction orthogonal to the plane of the material, and defining a so-called upper intermediate surface (15) opposite to the growth surface (13); each nucleation portion (16) being made of a material comprising a transition metal forming a so-called nucleation crystalline material, epitaxially grown from the upper intermediate surface (15), thus having an alignment of the crystallographic orientations of its crystal lattice with those the crystalline lattice of the intermediate material in at least one direction in the plane of the nucleation crystalline material and at least one direction orthogonal to the plane of the material, and defining a so-called nucleation surface (17), opposite to the upper intermediate surface (15) and adapted for epitaxial growth of a three-dimensional semiconductor element (31).
2. Structure de nucléation (10) selon la revendication 1, dans laquelle les portions intermédiaires (14) forment des plots distincts les uns des autres, et les portions de nucléation (16) sont au moins en partie bordées par et en contact avec des portions dites d'injection (20), en un matériau comprenant un métal de transition, qui reposent en contact sur la surface de croissance (13), les portions d'injection étant alors texturées à partir de la surface de croissance (13), présentant ainsi une seule orientation cristallographique privilégiée dans une direction orthogonale au plan de leur matériau.  The nucleation structure (10) according to claim 1, wherein the intermediate portions (14) form distinct pads from each other, and the nucleation portions (16) are at least partially bordered by and in contact with so-called injection portions (20) of a material comprising a transition metal, which rest in contact on the growth surface (13), the injection portions then being textured from the growth surface (13), thus having a single preferred crystallographic orientation in a direction orthogonal to the plane of their material.
3. Structure de nucléation (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le matériau intermédiaire est choisi parmi le nitrure d'aluminium, les composés lll-V et les oxydes d'aluminium, de titane, de hafnium, de magnésium et de zirconium, et présente une structure cristalline hexagonale, cubique faces centrées ou orthorhombique. The nucleation structure (10) according to claim 1 or 2, wherein the intermediate material is selected from aluminum nitride, III-V compounds and oxides of aluminum, titanium, hafnium, magnesium and of zirconium, and has a hexagonal crystalline structure, cubic face-centered or orthorhombic.
4. Structure de nucléation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau de nucléation est choisi parmi le titane, le vanadium, le chrome, le zirconium, le niobium, le molybdène, le hafnium, le tantale et le tungstène, ou parmi un nitrure ou un carbure de titane, de vanadium, de chrome, de zirconium, de niobium, de molybdène, de hafnium, de tantale et de tungstène, et présente une structure cristalline hexagonale ou cubique faces centrées. The nucleation structure (10) according to any one of claims 1 to 3, wherein the nucleating material is selected from titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten, or from nitride or carbide of titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, hafnium, tantalum and tungsten , and has a hexagonal or cubic crystal structure face-centered.
5. Structure de nucléation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le matériau monocristallin du substrat est choisi parmi un composé lll-V, un composé ll-VI ou un élément ou composé IV, et présente une structure cristalline hexagonale ou cubique faces centrées. The nucleation structure (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the monocrystalline material of the substrate is selected from a III-V compound, a II-VI compound or an IV element or compound, and has a hexagonal crystalline structure or cubic faces centered.
6. Structure de nucléation (10) selon la revendication 5, dans laquelle le matériau du substrat (13) est électriquement conducteur.  The nucleation structure (10) of claim 5, wherein the substrate material (13) is electrically conductive.
7. Structure de nucléation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant au moins une portion dite d'injection inférieure (22) en un matériau comportant un métal de transition, disposée au contact de la surface de croissance (13) et recouverte par une portion d'injection (20) formée d'un seul tenant et en un même matériau avec la portion de nucléation (16), la portion d'injection inférieure (22) étant alors texturée à partir de la surface de croissance (13), présentant ainsi une seule orientation cristallographique privilégiée dans une direction orthogonale au plan de son matériau. Nucleation structure (10) according to any one of claims 1 to 6, comprising at least a so-called lower injection portion (22) of a material comprising a transition metal, disposed in contact with the growth surface ( 13) and covered by an injection portion (20) formed in one piece and in a same material with the nucleation portion (16), the lower injection portion (22) being then textured from the surface growth (13), thus having a single preferred crystallographic orientation in a direction orthogonal to the plane of its material.
8. Structure de nucléation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant au moins une portion dite d'injection supérieure (21) en un matériau comportant un métal de transition, disposée au contact de la portion de nucléation (16) et recouvrant en partie la surface de nucléation (17). 8. nucleation structure (10) according to any one of claims 1 to 7, comprising at least a so-called upper injection portion (21) of a material comprising a transition metal, disposed in contact with the nucleation portion ( 16) and partially covering the nucleation surface (17).
9. Dispositif optoélectronique (1), comportant ladite structure de nucléation (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et une pluralité d'éléments semiconducteurs tridimensionnels (31) épitaxiés chacun à partir d'une surface de nucléation (17) respective, les éléments semiconducteurs tridimensionnels (31) présentant ainsi un alignement des orientations cristallographiques de leur réseau cristallin avec celles du réseau cristallin du matériau de nucléation, dans au moins une direction dans le plan du matériau des éléments tridimensionnels et au moins une direction orthogonale au plan du matériau.  An optoelectronic device (1), comprising said nucleation structure (10) according to any one of the preceding claims, and a plurality of three-dimensional semiconductor elements (31) each epitaxially grown from a respective nucleation surface (17). the three-dimensional semiconductor elements (31) thus having an alignment of the crystallographic orientations of their crystal lattice with those of the crystalline lattice of the nucleation material, in at least one direction in the material plane of the three-dimensional elements and at least one direction orthogonal to the plane of the material.
10. Dispositif optoélectronique (1) selon la revendication 9, dans lequel chaque élément semiconducteur tridimensionnel (31) est réalisé en un matériau semiconducteur choisi parmi un composé lll-V, un composé ll-VI, un élément ou composé IV. An optoelectronic device (1) according to claim 9, wherein each three-dimensional semiconductor element (31) is made of a semiconductor material selected from a III-V compound, a II-VI compound, an IV element or compound.
11. Dispositif optoélectronique (1) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le matériau semiconducteur de chaque élément semiconducteur tridimensionnel (31) comprend majoritairement un composé lll-V formé d'un premier élément de la colonne III et d'un deuxième élément de la colonne V, les éléments semiconducteurs tridimensionnels (31) présentant une polarité du premier élément. An optoelectronic device (1) according to claim 9 or 10, wherein the semiconductor material of each three-dimensional semiconductor element (31) comprises predominantly a compound III-V formed of a first element of column III and a second element of column V, the three-dimensional semiconductor elements (31) having a polarity of the first element.
12. Procédé de réalisation de la structure de nucléation (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant une étape de croissance épitaxiale des portions de nucléation (16) par pulvérisation cathodique à une température de croissance comprise entre la température ambiante et 500°C.  12. Process for producing the nucleation structure (10) according to any one of claims 1 to 8, comprising a step of epitaxially growing the nucleation portions (16) by sputtering at a growth temperature of between room temperature. and 500 ° C.
13. Procédé de réalisation de la structure de nucléation (10) selon la revendication 12, comportant une étape de formation d'au moins une portion dite d'injection supérieure (21) disposée au contact de la portion de nucléation (16) et recouvrant en partie la surface de nucléation (17), comprenant les sous-étapes de :  13. Process for producing the nucleation structure (10) according to claim 12, comprising a step of forming at least one so-called upper injection portion (21) arranged in contact with the nucleation portion (16) and covering in part the nucleation surface (17), comprising the substeps of:
- croissance épitaxiale d'une couche en un deuxième matériau comprenant un métal de transition recouvrant la surface de nucléation (17) ;  epitaxially growing a layer into a second material comprising a transition metal covering the nucleation surface (17);
- dépôt d'une couche d'un matériau diélectrique recouvrant la couche en le deuxième matériau ;  depositing a layer of a dielectric material covering the layer in the second material;
- gravure sèche localisée et sélective dudit matériau diélectrique vis-à-vis du deuxième matériau, de manière à former une première ouverture située en regard de la surface de nucléation (17) et débouchant sur le deuxième matériau ;  localized and selective dry etching of said dielectric material vis-à-vis the second material, so as to form a first opening located opposite the nucleation surface (17) and opening onto the second material;
- gravure humide localisée et sélective dudit deuxième matériau vis-à-vis du matériau de nucléation, au travers de la première ouverture, de manière à former une ouverture (19) débouchant sur la surface de nucléation (17).  - Localized and selective wet etching of said second material vis-a-vis the nucleation material, through the first opening, so as to form an opening (19) opening on the nucleation surface (17).
14. Procédé de réalisation de la structure de nucléation (10) selon la revendication 12 ou 13, comportant une étape de recuit de cristallisation des portions de nucléation (16) à une température comprise entre 600°C et 1200°C.  14. Process for producing the nucleation structure (10) according to claim 12 or 13, comprising a step of crystallization annealing of the nucleation portions (16) at a temperature of between 600 ° C. and 1200 ° C.
15. Procédé de réalisation d'un dispositif optoélectronique (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, comportant : 15. Process for producing an optoelectronic device (1) according to any one of claims 9 to 11, comprising:
- la réalisation de la structure de nucléation selon l'une quelconque des revendications l à 8 ;  the realization of the nucleation structure according to any one of claims 1 to 8;
- la croissance d'une pluralité d'éléments semiconducteurs tridimensionnels (31) épitaxiés chacun à partir d'une surface de nucléation (17), de telle sorte que les portions de nucléation (16), entre l'étape de réalisation et l'étape de croissance, n'ont pas été soumises à un recuit de nitruration.  the growth of a plurality of three-dimensional semiconductor elements (31) each epitaxially grown from a nucleation surface (17), such that the nucleation portions (16), between the production step and the growth stage, have not been subjected to nitriding annealing.
16. Procédé de réalisation selon la revendication 15, dans lequel, entre l'étape de réalisation et l'étape de croissance, les surfaces de nucléation (17) ne sont pas soumises, à la fois, à une température de recuit supérieure ou égale à 800°C et à un flux d'ammoniac.  16. The production method according to claim 15, wherein, between the production step and the growth step, the nucleation surfaces (17) are not subjected, at the same time, to a higher or equal annealing temperature. at 800 ° C and a stream of ammonia.
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