Confinement électrique et optique dans la filière GaAs : Ingénierie libre par oxydation sélective et reprise d'épitaxie
Résumé
Due to the growing interest in VCSELs and the breadth of their application fields, VCSELs are evolving quickly to increase their integration capabilities and incorporate new features. This requires the control and the adaptation of the different technological steps such as the electrical and optical confinement engineering that often uses the selective wet oxidation of buried AlGaAs layers. The first part of this work was dedicated to the investigation of the mechanical stress/strain generated by the selective oxidation. This strain has a significant impact on the reliability and lifetime of the devices. In the second part of this thesis, we present a new planar approach of selective oxidation. The new technique is based on the oxidation of a buried AlGaAs layer through a matrix of nano-holes etched in a thin GaAs capping layer. This step is followed by an epitaxial regrowth to continue the structure stacking. Unlike the standard lateral oxidation, the shape of the oxidized areas can by freely designed. Moreover, this new approach increases the integration capability of the devices and provides a better heat removal and mechanical stability.
Pour répondre aux besoins des domaines d'applications, de plus en plus ambitieux, et gagner de nouveaux domaines, les VCSELs continuent à évoluer. On note une tendance des recherches récentes à la miniaturisation des sources VCSELs et à la complexification de leurs architectures pour augmenter leur capacité d'intégration et incorporer de nouvelles fonctionnalités. Cela nécessite la maîtrise et l'adaptation des différentes étapes technologiques dont l'ingénierie du confinement électrique et optique exploitant la technologie d'oxydation sélective humide d'alliages AlGaAs, appelée AlOx. Ce travail de thèse porte, d'une part, sur l'étude des contraintes mécaniques engendrées par le procédé AlOx, qui ont un impact important sur le fonctionnement des VCSELs, leur fiabilité et leur durée de vie. D'autre part, je présente une nouvelle approche planaire de la technologie AlOx basée sur une oxydation d'une couche AlGaAs enterrée à travers des trous nanométriques gravés dans une couche GaAs fine en surface. Cette étape est suivie d'une reprise d'épitaxie par jets moléculaires (EJM) pour continuer l'empilement de la structure du composant. La nouvelle méthode offre une meilleure capacité d'intégration, une meilleure dissipation de chaleur et ouvre vers l'ingénierie libre du confinement opto-électrique.
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