IONS DE TERRES RARES

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne le domaine des dispositifs d'affichage à diodes électroluminescentes, ou LEDs (« Light-Emitting Diodes » en anglais), et plus particulièrement celui des micro-dispositifs d'affichage à LEDs.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

Les dispositifs d'affichage, notamment les micro-dispositifs d'affichage utilisés par exemple pour les écrans de smartphone, comportent un ensemble de pixels. Chaque pixel comporte au moins trois LEDs ou micro-LEDs, formant chacune un sous- pixel, produisant chacune localement l'une des trois couleurs élémentaires ou primaires suivantes : rouge, vert et bleu. On parle dans ce cas de pixels RBG.

Un tel dispositif d'affichage est généralement réalisé en assemblant les différentes LEDs sur un support, pour un grand nombre de pixels. Cette étape d'assemblage est délicate à réaliser sans défauts. Or, un seul de ces défauts produit un pixel dit « noir » n'émettant pas la couleur souhaitée, ce qui est inacceptable pour un dispositif d'affichage destiné au commerce.

Actuellement, les LEDs utilisées pour la réalisation d'un tel dispositif d'affichage comportent généralement des matériaux organiques et sont appelées OLEDs (« Organic Light Emitting Diodes » en anglais). Les trois couleurs rouge, vert et bleu sont obtenues à partir de matériaux organiques différents. Pour chaque couleur, des structures de grandes surfaces sont fabriquées puis découpées en petits éléments correspondant chacun à une LED, préalablement à l'assemblage final. Cette solution est coûteuse et a une fiabilité limitée.

En outre, la luminance des dispositifs d'affichage à base d'OLEDs reste limitée. Cette luminance peut être améliorée en utilisant des LEDs réalisées à partir de semi-conducteurs. En effet, les matériaux semi-conducteurs à base de nitrure permettent de fabriquer des LEDs très efficaces dans le bleu et, dans une moindre mesure, dans le vert. En particulier, on utilise des hétérostructures GaN/InGaN dans lesquelles la quantité d'indium incorporée est ajustée afin de modifier la longueur d'onde d'émission des LEDs. Cependant, ces matériaux semi-conducteurs à base de nitrure ne permettent pas d'obtenir, avec cette même technologie, des LEDs rouges aussi efficaces que les LEDs bleues ou vertes. Il est donc nécessaire, pour former les sous-pixels rouges, de faire appel à une autre famille de matériaux, à savoir celle des phosphures (GaP/GalnP). Cette complication technique ainsi que les difficultés liées à l'assemblage sans défaut d'un grand nombre de LEDs limitent actuellement les performances et la taille des dispositifs d'affichage réalisables.

Il est également connu de réaliser des LEDs monochromatiques par implantation d'ions de terres rares dans des nanofils de GaN ou d'AIN. Toutefois, cette solution se retrouve également confrontée aux problèmes liés à l'assemblage des sous- pixels ainsi réalisés et aux défauts qui en résultent.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

Un but de la présente invention est de proposer une solution permettant la réalisation d'un dispositif d'affichage comprenant des pixels formés de plusieurs sous-pixels monochromatiques de type LED et ne présentant pas les inconvénients liés à l'assemblage de plusieurs sous-pixels réalisés séparément pour former chacun des pixels.

Pour cela, il est décrit un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage comprenant plusieurs pixels, la réalisation de chaque pixel comportant au moins :

- réalisation d'un empilement comprenant au moins une première portion de semi-conducteur dopé n, une deuxième portion de semi-conducteur dopé p et une troisième portion de semi-conducteur non intentionnellement dopé et disposée entre les première et deuxième portions, les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions correspondant à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium ;

- implantation de premiers ions de terres rares dans au moins une première partie de la troisième portion, à travers un premier masque comprenant au moins une première ouverture disposée en regard d'au moins une première région de l'empilement destinée à former au moins une première région d'émission lumineuse, ou au moins un premier sous-pixel ;

- implantation de deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, dans au moins une deuxième partie de la troisième portion distincte de la première partie de la troisième portion, à travers un deuxième masque comprenant au moins une deuxième ouverture disposée en regard d'au moins une deuxième région de l'empilement distincte de la première région et destinée à former au moins une deuxième région d'émission lumineuse, ou au moins un deuxième sous-pixel ;

- implantation de troisièmes ions de terres rares, de nature différente de celles des premiers et deuxièmes ions de terres rares, dans au moins une troisième partie de la troisième portion distincte des première et deuxième parties de la troisième portion, à travers un troisième masque comprenant au moins une troisième ouverture disposée en regard d'au moins une troisième région de l'empilement distincte des première et deuxième régions et destinée à former au moins une troisième région d'émission lumineuse.

Il est également proposé un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage comprenant plusieurs pixels, la réalisation de chaque pixel comportant au moins :

- réalisation d'un empilement comprenant au moins une première portion de semi-conducteur dopé n et une autre portion, appelée troisième portion, de semi-conducteur non intentionnellement dopé disposée sur la première portion, les semi- conducteurs des première et troisième portions correspondant à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium, puis - implantation de premiers ions de terres rares dans au moins une première partie de la troisième portion, à travers un premier masque comprenant au moins une première ouverture disposée en regard d'au moins une première région de l'empilement destinée à former au moins une première région d'émission lumineuse ;

- implantation de deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, dans au moins une deuxième partie de la troisième portion distincte de la première partie de la troisième portion, à travers un deuxième masque comprenant au moins une deuxième ouverture disposée en regard d'au moins une deuxième région de l'empilement distincte de la première région et destinée à former au moins une deuxième région d'émission lumineuse,

- implantation de troisièmes ions de terres rares, de nature différente de celles des premiers et deuxièmes ions de terres rares, dans au moins une troisième partie de la troisième portion distincte des première et deuxième parties de la troisième portion, à travers un troisième masque comprenant au moins une troisième ouverture disposée en regard d'au moins une troisième région de l'empilement distincte des première et deuxième régions et destinée à former au moins une troisième région d'émission lumineuse ; dans lequel l'empilement comporte en outre une deuxième portion de semi-conducteur dopé p telle que la troisième portion soit disposée entre les première et deuxième portions, le semi-conducteur de la deuxième portion correspondant à un composé comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium, la deuxième portion étant réalisée avant ou après la mise en œuvre des étapes d'implantation des premiers, deuxièmes et troisièmes ions de terres rares ; et dans lequel les première, deuxième et troisième régions de l'empilement sont distinctes les unes des autres dans un plan parallèle à une face supérieure de l'empilement.

Ladite au moins une première région de l'empilement inclut ladite au moins une première partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée. Ladite au moins une première région de l'empilement et ladite au moins une première partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée sont définies géométriquement (forme et dimensions), dans un plan parallèle à la face de l'empilement sur laquelle est disposée le premier masque, par la forme et les dimensions de ladite au moins une première ouverture du premier masque.

Ladite au moins une deuxième région de l'empilement inclut ladite au moins une deuxième partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée. Ladite au moins une deuxième région de l'empilement et ladite au moins une deuxième partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée sont définies géométriquement (forme et dimensions), dans un plan parallèle à la face de l'empilement sur laquelle est disposée le deuxième masque, par la forme et les dimensions de ladite au moins une deuxième ouverture du deuxième masque.

Ladite au moins une troisième région de l'empilement inclut ladite au moins une troisième partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée. Ladite au moins une troisième région de l'empilement et ladite au moins une troisième partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée sont définies géométriquement (forme et dimensions), dans un plan parallèle à la face de l'empilement sur laquelle est disposée le troisième masque, par la forme et les dimensions de ladite au moins une troisième ouverture du troisième masque.

Ce procédé propose de réaliser successivement des implantations d'ions de terres rares de manière localisée dans différentes régions de l'empilement formant, ou destinées à former, des jonctions p-n des pixels du dispositif d'affichage, pour obtenir plusieurs régions d'émission lumineuse, ou sous-pixels, formant des LEDs aptes à émettre des lumières de longueurs d'ondes différentes du domaine visible qui dépendent de la nature des ions de terres rares implantés. Les sous-pixels du dispositif d'affichage sont donc réalisés successivement in-situ dans un même empilement semi-conducteur, évitant ainsi la mise en œuvre d'un assemblage de LEDs réalisées séparément pour former les pixels du dispositif d'affichage. Dans une première configuration, la deuxième portion peut être réalisée avant la mise en œuvre des étapes d'implantation des ions de terres rares. Dans ce cas, les première, deuxième et troisième portions de l'empilement peuvent être réalisées par une croissance ininterrompue jusqu'à l'achèvement de la deuxième portion. Les ions de terres rares sont ensuite implantés à travers la deuxième portion jusqu'à atteindre les différentes parties de la troisième portion de semi-conducteur.

Dans une deuxième configuration, la deuxième portion peut être réalisée après la mise en œuvre des étapes d'implantation des ions de terres rares. Dans ce cas, les première et troisième portions de semi-conducteur peuvent être réalisées par croissance. La croissance peut alors être interrompue, puis les implantations peuvent être mises en œuvre. Dans cette deuxième configuration, les ions de terres rares implantés n'ont pas à traverser la deuxième portion de semi-conducteur, ce qui permet de mettre en œuvre les étapes d'implantation ionique avec une énergie moindre et de réduire les variations sur le profil d'implantation obtenu. Après la mise en œuvre des implantations, la croissance peut être redémarrée pour réaliser la deuxième portion de semi-conducteur et achever ainsi la réalisation des jonctions p-n formant les pixels du dispositif d'affichage.

En outre, ce procédé ne fait pas appel à des matériaux organiques et permet potentiellement l'obtention d'une meilleure luminance que celle obtenue pour des dispositifs d'affichage à base d'OLEDs.

De plus, grâce à la faible largeur spectrale obtenue, caractéristique de l'émission des ions de terre rare, il est potentiellement possible d'obtenir une gamme de couleurs plus large comparativement aux dispositifs d'affichage à base d'OLED.

Ce procédé est avantageusement mis en œuvre pour réaliser un dispositif d'affichage à pixels RGB, c'est-à-dire comportant chacun au moins trois sous- pixels émettant des longueurs d'onde correspondant aux couleurs rouge, verte et bleue. Mais d'une manière générale, ce procédé peut être mis en œuvre pour réaliser des dispositifs d'affichage dotés de pixels comportant chacun au moins trois sous-pixels émettant des longueurs d'ondes différentes et qui ne correspondent pas nécessairement à des pixels RGB. Ce procédé peut être mis en œuvre pour réaliser un dispositif d'affichage de grande surface, c'est-à-dire dont les dimensions sont par exemple 5 x 7 cm ² . L'assemblage ultérieur de plusieurs de ces dispositifs peut permettre d'augmenter d'un facteur arbitrairement grand la taille du dispositif final pour atteindre celle d'un écran d'ordinateur ou de télévision ou pour l'affichage mural.

Dans tout le document, le terme « LED » est utilisé pour désigner une LED ou une micro-LED, sans distinction de ses dimensions.

Dans ce procédé, les étapes d'implantation d'ions de terres rares sont mises en œuvre après la réalisation d'au moins une partie de l'empilement, c'est-à-dire comprenant au moins les première et troisième portions, et éventuellement les deuxièmes portions dans le cas de la première configuration.

Les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions peuvent correspondre à du GaN, ou de l'AIN, ou de l'AIGaN, ou de l'InGaN, ou de l'AIGalnN.

Un semi-conducteur non intentionnellement dopé, ou nid, correspond à un semi-conducteur n'ayant pas subi d'étape de dopage au cours de laquelle des atomes dopants sont introduits dans le semi-conducteur.

Il est également proposé un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage comprenant plusieurs pixels, comportant au moins :

- réalisation d'un empilement comprenant au moins une première portion de semi-conducteur dopé n, une deuxième portion de semi-conducteur dopé p et une troisième portion de semi-conducteur non intentionnellement dopé et disposée entre les première et deuxième portions, les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions correspondant à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium ;

- implantation de premiers ions de terres rares dans des premières parties de la troisième portion, à travers un premier masque comprenant des premières ouvertures disposées en regard de premières régions de l'empilement incluant les premières parties de la troisième portion et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une première région d'émission lumineuse, ou au moins un premier sous-pixel ; - implantation de deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, dans des deuxièmes parties de la troisième portion distinctes des premières parties de la troisième portion, à travers un deuxième masque comprenant des deuxièmes ouvertures disposées en regard de deuxièmes régions de l'empilement incluant les deuxièmes parties de la troisième portion, distinctes des premières régions et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une deuxième région d'émission lumineuse, ou au moins un deuxième sous-pixel.

Il est également proposé un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage comprenant plusieurs pixels, comportant au moins :

- réalisation d'un empilement comprenant au moins une première portion de semi-conducteur dopé n et une autre portion, appelée troisième portion, de semi-conducteur non intentionnellement dopé disposée sur la première portion, les semi- conducteurs des première et troisième portions correspondant à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium ;

- implantation de premiers ions de terres rares dans des premières parties de la troisième portion, à travers un premier masque comprenant des premières ouvertures disposées en regard de premières régions de l'empilement incluant les premières parties de la troisième portion et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une première région d'émission lumineuse, ou au moins un premier sous-pixel ;

- implantation de deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, dans des deuxièmes parties de la troisième portion distinctes des premières parties de la troisième portion, à travers un deuxième masque comprenant des deuxièmes ouvertures disposées en regard de deuxièmes régions de l'empilement incluant les deuxièmes parties de la troisième portion, distinctes des premières régions et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une deuxième région d'émission lumineuse, ou au moins un deuxième sous-pixel ; dans lequel l'empilement comporte en outre une deuxième portion de semi-conducteur dopé p telle que la troisième portion soit disposée entre les première et deuxième portions, le semi-conducteur de la deuxième portion correspondant à un composé comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium, la deuxième portion étant réalisée avant ou après la mise en œuvre des étapes d'implantation des premiers, deuxièmes et troisièmes ions de terres rares ; et dans lequel les première, deuxième et troisième régions de l'empilement sont distinctes les unes des autres dans un plan parallèle à une face supérieure de l'empilement.

Ce procédé peut également comporter une implantation de troisièmes ions de terres rares, de nature différente de celles des premiers et deuxièmes ions de terres rares, dans des troisièmes parties de la troisième portion distinctes des première et deuxième parties de la troisième portion, à travers un troisième masque comprenant des troisièmes ouvertures disposées en regard de troisièmes régions de l'empilement incluant les troisièmes parties de la troisième portion, distinctes des premières et deuxièmes régions, et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une troisième région d'émission lumineuse, ou au moins un troisième sous-pixel.

Chacune des étapes d'implantation d'ions de terres rares mises en œuvre dans ce procédé correspond à une implantation d'au moins un type d'ions de terres rares. Autrement dit, chacune des étapes d'implantation peut correspondre à une implantation d'ions de terres rares d'un ou plusieurs types différents, et éventuellement d'atomes ne correspondant pas à des ions de terres rares. Par exemple, pour optimiser le processus chimique d'émission de lumière des ions de terres rares pour une couleur donnée, il est possible d'implanter dans la même région d'émission deux types d'ions de terres rares différents, éventuellement accompagnés d'atomes ne correspondant pas à des ions de terres rares.

En outre, chacune des étapes d'implantation d'ions de terres rares mises en œuvre peut former, dans chaque pixel, un ou plusieurs sous-pixels, en fonction du nombre d'ouvertures du masque présentes au niveau de chaque pixel, et donc en fonction du nombre de parties de la troisième portion dans lesquelles les ions sont implantés pour chaque pixel à chacune des étapes d'implantation. Selon un mode de réalisation particulier, le semi-conducteur de la deuxième portion peut être dopé par des atomes de magnésium et/ou d'indium, et/ou le semi-conducteur de la première portion peut être dopé par des atomes de silicium et/ou de germanium. Les transitions électroniques impliquées dans une émission lumineuse d'un semi-conducteur dans lequel des ions de terres rares ont été implantés correspondent à celles se produisant pour des électrons profonds appartenant à la couche électronique 4f des ions de terre rare. L'écrantage de cette couche par les électrons des couches externes rend l'émission très stable et indépendante de la nature du matériau environnant qui peut être cristallin ou amorphe, semi-conducteur ou isolant. Lorsque ces ions de terre rares sont introduits dans un semi-conducteur, les transitions électroniques se produisant dans la couche électronique 4f peuvent être excitées par le passage d'un courant, le retour à l'état fondamental s'accompagnant alors d'une émission lumineuse. L'efficacité de l'excitation et du couplage d'une part et la durée de vie de la luminescence excitée d'autre part sont sensibles à la valeur du gap du semi- conducteur dans lequel les ions de terres rares sont implantés. Plus ce gap est élevé, plus l'efficacité totale augmente. Dans le procédé décrit ici, le dopage par des atomes de magnésium et d'indium du semi-conducteur dopé p de la deuxième portion permet d'utiliser des semi-conducteurs à grands gap comme par exemple l'AIN, ce qui permet d'obtenir des régions d'émission lumineuse ayant une très bonne efficacité lumineuse.

La présence d'indium dans le semi-conducteur de la deuxième portion permet d'incorporer, par rapport à ce même semi-conducteur ne comportant pas d'indium, un plus grand nombre d'atomes dopants de magnésium du fait que la concentration atomique de magnésium obtenue est proportionnelle à la quantité d'indium présent dans le semi-conducteur. Ainsi, le niveau de dopage de type p pouvant être obtenu dans le semi-conducteur de la deuxième portion est dans ce cas plus important et permet d'obtenir une plus grande injection de courant et une meilleure répartition des lignes de courant. Par exemple, la présence d'indium dans de l'AIN ou de l'AIGaN permet d'augmenter la solubilité limite du magnésium dans ces matériaux d'un facteur égal à environ 10, et augmente donc le niveau de dopage pouvant être obtenu dans ce semi-conducteur.

La possibilité d'incorporer un plus grand nombre d'atomes de magnésium lorsque le semi-conducteur comporte de l'indium est inattendue car ces deux types d'atomes induisent, lorsqu'ils sont introduits séparément dans de l'AIN, une contrainte compressive. Il n'y a donc pas a priori de raison pour que leur introduction simultanée soit favorable en termes d'énergie élastique accumulée car l'ajout de l'indium ne contribue pas à la relaxation de la contrainte élastique induite par l'ajout du magnésium.

La concentration atomique de magnésium dans le semi-conducteur de la deuxième portion peut être comprise entre 10 ²⁰ at/cm ³ et 10 ²¹ at/cm ³ , ou supérieure à 10 ²⁰ at/cm ³ , et/ou la concentration atomique de silicium et/ou de germanium dans le semi-conducteur de la première portion peut être comprise entre 10 ¹⁹ at/cm ³ et 10 ²⁰ at/cm ³ . Une telle concentration atomique de magnésium est par exemple obtenue lorsque le rapport entre la concentration atomique de magnésium et la concentration atomique d'indium est compris entre 1 et 20, ou entre 1 et 50, voire entre 1 et 100, et de préférence de l'ordre de 10. Cette configuration permet d'obtenir un bon niveau de dopage de type p du semi-conducteur de la deuxième portion grâce, par exemple, à l'abaissement important de l'énergie d'ionisation effective du magnésium à de tels niveaux de dopage, et donc une bonne injection de courant dans la LED grâce à la conduction électrique de la deuxième portion qui est proche ou similaire à celle d'une électrode métallique.

Les premiers, deuxièmes et troisièmes ions de terres peuvent être avantageusement choisis tels que les premières, deuxièmes et troisièmes régions d'émission lumineuse soient aptes à émettre des longueurs d'onde respectivement de couleur rouge, vert et bleu. Les pixels ainsi réalisés correspondent à des pixels RGB.

Le procédé peut comporter en outre, pour la réalisation de chaque pixel, une implantation de quatrièmes ions de terres rares, avantageusement de nature similaire à celle des premiers ou des deuxièmes ou des troisièmes ions de terres rares, mise en œuvre après l'implantation des troisièmes ions de terres rare, dans au moins une quatrième partie de la troisième portion distincte des première, deuxième et troisième parties de la troisième portion, à travers un quatrième masque comprenant au moins une quatrième ouverture disposée en regard d'au moins une quatrième région de l'empilement distincte des première, deuxième et troisième régions et destinée à former au moins une quatrième région d'émission lumineuse, ou au moins un quatrième sous- pixel.

Ladite au moins une quatrième région de l'empilement inclut ladite au moins une quatrième partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée. Ladite au moins une quatrième région de l'empilement et ladite au moins une quatrième partie de la troisième portion de semi-conducteur non- intentionnellement dopée sont définies géométriquement (forme et dimensions), dans un plan parallèle à la face de l'empilement sur laquelle est disposée le quatrième masque, par la section de ladite au moins une quatrième ouverture du quatrième masque.

Dans ce cas, les implantations des premiers, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes ions de terres rares peuvent avantageusement être mises en œuvre telles que les première, deuxième, troisième et quatrième régions d'émission lumineuse soient agencées, dans chaque pixel, sous la forme d'une matrice 2 x 2, c'est-à-dire un agencement formant deux lignes et deux colonnes.

Chaque région d'émission lumineuse définit un sous-pixel qui peut être réalisé à partir d'un empilement de couches planaires, ou à partir d'un empilement de matériau sous forme de nanofils, chaque pixel comportant au moins trois régions d'émission lumineuses distinctes.

Les premiers, deuxièmes et troisièmes ions de terres rares peuvent être choisis parmi des ions europium (permettant l'émission de lumière rouge), terbium et/ou erbium (permettant l'émission de lumière verte), et thulium (permettant l'émission de lumière bleue). Il est également possible d'utiliser des ions praséodyme (permettant l'émission de lumière rouge) et/ou holmium (permettant l'émission de lumière verte) et/ou cérium (permettant l'émission de lumière bleue).

L'empilement peut être réalisé sur un substrat, et l'empilement peut comporter en outre au moins une portion de GaN dopé n disposée entre le substrat et la première portion. Une telle portion de GaN dopé n permet dans ce cas d'initier une croissance de la première portion de semi-conducteur dopé n sur tout type de substrat, par exemple semi-conducteur, amorphe, ou métallique.

L'empilement peut être réalisé en mettant en œuvre :

- des étapes de croissance de nanofils, ou

- des étapes de dépôt de couches planaires, ou

- des étapes de dépôt de couches planaires, puis de gravure des couches déposées formant des nanofils.

Dans ce cas, le procédé peut comporter en outre, lorsque l'empilement est réalisé en mettant en œuvre des étapes de croissance de nanofils, une étape de dépôt d'un matériau isolant électrique entre les nanofils, mise en œuvre après la réalisation de l'empilement et avant l'implantation des premiers ions de terres rares.

Plus généralement, le dispositif peut comporter un empilement de couches formant les différentes portions de l'empilement, ou plusieurs nanofils disposés les uns à côté des autres et formant ensemble les différentes portions de l'empilement.

Les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions peuvent comporter de l'AIN.

Dans un premier mode de réalisation, le procédé peut être tel que :

- les premier, deuxième et troisième masques correspondent à un même masque dur dont les positions par rapport à l'empilement lors des implantations des premiers, deuxièmes et troisièmes ions de terres rares sont différentes les unes des autres, et

- lorsque le procédé comporte l'implantation des quatrièmes ions de terres rares, le quatrième masque correspond au même masque dur que celui formant les premier, deuxième et troisième masques et dont la position par rapport à l'empilement lors de l'implantation des quatrièmes ions de terres rares est différente de celles lors des implantations des premiers, deuxièmes et troisièmes ions de terres rares.

Dans un deuxième mode de réalisation, le procédé peut être tel que :

- le premier masque est à base de résine photosensible et est supprimé avant l'implantation des deuxièmes ions de terres rares, et - le deuxième masque est à base de résine photosensible et est supprimé après l'implantation des deuxièmes ions de terres rares, et

- le troisième masque est à base de résine photosensible et est supprimé après l'implantation des troisièmes ions de terres rares, et

- lorsque le procédé comporte l'implantation des quatrièmes ions de terres rares, le quatrième masque est à base de résine photosensible et est supprimé après l'implantation des quatrièmes ions de terres rares.

Ce deuxième mode de réalisation a pour avantage de faire appel à des techniques standards de la microélectronique, le rendant avantageux économiquement.

L'invention porte également sur un dispositif d'affichage à plusieurs pixels, chaque pixel comportant au moins :

- un empilement comprenant au moins une première portion de semi- conducteur dopé n, une deuxième portion de semi-conducteur dopé p et une troisième portion de semi-conducteur non intentionnellement dopé et disposée entre les première et deuxième portions, les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions correspondant à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium ;

- des premiers ions de terres rares implantés dans au moins une première partie de la troisième portion appartenant à au moins une première région de l'empilement destinée à former au moins une première région d'émission lumineuse, ou au moins une premier sous-pixel ;

- des deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, implantés dans au moins une deuxième partie de la troisième portion distincte de la première partie de la troisième portion et appartenant à au moins une deuxième région de l'empilement, distincte de la première région, destinée à former au moins une deuxième région d'émission lumineuse, ou au moins un deuxième sous-pixel ;

- des troisièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers et deuxièmes ions de terres rares, implantés dans au moins une troisième partie de la troisième portion distincte des première et deuxième parties de la troisième portion et appartenant à au moins une troisième région de l'empilement, distincte des première et deuxième régions, destinée à former au moins une troisième région d'émission lumineuse, ou au moins un troisième sous-pixel.

Il est également proposé un dispositif d'affichage comprenant plusieurs pixels, comportant au moins :

- un empilement comprenant au moins une première portion de semi- conducteur dopé n, une deuxième portion de semi-conducteur dopé p et une troisième portion de semi-conducteur non intentionnellement dopé et disposée entre les première et deuxième portions, les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions correspondant à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium ;

- des premiers ions de terres rares implantés dans des premières parties de la troisième portion appartenant à des premières régions de l'empilement et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une première région d'émission lumineuse, ou au moins un premier sous-pixel ;

- des deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, implantés dans des deuxièmes parties de la troisième portion distinctes des premières parties de la troisième portion, appartenant à des deuxièmes régions de l'empilement distinctes des premières régions et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une deuxième région d'émission lumineuse, ou au moins un deuxième sous-pixel.

Le dispositif d'affichage peut également comporter des troisièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers et deuxièmes ions de terres rares, implantés dans des troisièmes parties de la troisième portion distinctes des premières et deuxièmes parties de la troisième portion, appartenant à des troisièmes régions de l'empilement distinctes des premières et deuxièmes régions et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une troisième région d'émission lumineuse, ou au moins un troisième sous-pixel.

Les première, deuxième et troisième régions de l'empilement sont distinctes les unes des autres dans un plan parallèle à une face supérieure de l'empilement (ou tout autre plan « latéral » de l'empilement, comme par exemple un plan passant par une interface entre deux portions différentes de semi-conducteur de l'empilement). Autrement dit, les différentes régions dans lesquelles les différents ions de terres rares sont implantés correspondent à des régions qui ne sont pas superposées les unes au-dessus des autres mais qui sont disposées les unes à côté des autres. Dans le plan parallèle à la face supérieure de l'empilement, les régions de l'empilement dans lesquelles les implantations sont réalisées, et donc également les différentes parties de la troisième portion de semi-conducteur dans lesquelles les implantations sont réalisées, sont disposées les unes à côté des autres.

Le dispositif d'affichage peut également comporter des quatrièmes ions de terres rares implantés dans des quatrièmes parties de la troisième portion distinctes des premières, deuxièmes et troisièmes parties de la troisième portion, appartenant à des quatrièmes régions de l'empilement distinctes des premières, deuxièmes et troisièmes régions et destinées à former, pour chaque pixel, au moins une quatrième région d'émission lumineuse, ou au moins un quatrième sous-pixel.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

- les figures 1 à 8 représentent les étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage selon un premier mode de réalisation ;

- les figures 9 à 12 représentent une partie des étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage selon un deuxième mode de réalisation.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.

Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage 100 comportant plusieurs pixels 101 selon un premier mode de réalisation est décrit ci-dessous en lien avec les figures 1 à 8.

Une première étape de ce procédé consiste à réaliser un empilement 102 comprenant au moins une première portion 104 de semi-conducteur dopé n, une deuxième portion 106 de semi-conducteur dopé p et une troisième portion 108 de semi- conducteur non intentionnellement dopé et disposée entre les première et deuxième portions. Les semi-conducteurs des première, deuxième et troisième portions 104, 106, 108 correspondent à des composés comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou indium.

L'empilement 102 est ici réalisé sur un substrat 110 comprenant par exemple un semi-conducteur, ce semi-conducteur pouvant correspondre par exemple à du silicium. En variante, le substrat 110 peut comporter du saphir ou un autre matériau.

Dans le premier mode de réalisation décrit ici, les première, deuxième et troisième portions 104, 106, 108 sont formées par des nanofils réalisés par croissance localisée sur le substrat 110. Cette croissance localisée peut correspondre à une épitaxie de type MOCVD (épitaxie en phase vapeur aux organométalliques) ou par jets moléculaires (également appelée MBE pour « Molecular Beam Epitaxy » en anglais). Pour localiser la croissance sur le substrat 110, celui-ci peut être recouvert d'un masque comprenant par exemple du TiN et dans lequel des ouvertures ont été réalisées par lithographie. Ce masque n'est pas visible sur les figures 1 à 8.

Selon un exemple particulier, des premières régions de ces nanofils sont tout d'abord formées sur le substrat 110, sous la forme de portions 112 de GaN dopé n.

La croissance des nanofils est prolongée en formant des deuxièmes régions comprenant par exemple de l'AIN dopé n sur les portions 112. Le dopage de type n est par exemple obtenu en incorporant des atomes de silicium et/ou de germanium dans les deuxièmes régions des nanofils lors de leur croissance. La concentration de dopants dans le semi-conducteur de ces deuxièmes régions est par exemple comprise entre 10 ¹⁷ at/cm ³ et 10 ²⁰ at/cm ³ et avantageusement 10 ¹⁹ at/cm ³ et 10 ²⁰ at/cm ³ . Ces deuxièmes régions forment la première portion 104 de semi- conducteur dopé n de l'empilement 102. La dimension des deuxièmes régions parallèle à la direction de croissance des nanofils (dimension parallèle à l'axe Z sur les figures 1 à 8), c'est-à-dire la longueur des deuxièmes régions des nanofils, qui correspond également à l'épaisseur de la première portion 104 de l'empilement 102, est par exemple égale à 500 nm, ou plus généralement comprise entre 100 et 1000 nm.

La croissance des nanofils est ensuite prolongée en formant des troisièmes régions comprenant par exemple de l'AIN non intentionnellement dopé sur les deuxièmes régions, c'est-à-dire sur la première portion 104. Ces troisièmes régions forment la troisième portion 108 de semi-conducteur non intentionnellement dopé de l'empilement 102. Cette troisième portion 108 va servir ultérieurement à former des portions émissives semi-conductrices depuis lesquelles de la lumière sera émise. Le semi- conducteur de la troisième portion 108 n'est pas intentionnellement dopé, c'est-à-dire n'est pas soumis, lors de la réalisation du dispositif 100, à une étape introduisant des atomes dopants dans ce semi-conducteur. La dimension des troisièmes régions parallèle à la direction de croissance des nanofils, c'est-à-dire la longueur des troisièmes régions des nanofils, qui correspond également à l'épaisseur de la troisième portion 108 de l'empilement 102, est par exemple comprise entre 5 nm et 50 nm.

La croissance des nanofils est ensuite prolongée en formant des quatrièmes régions comprenant par exemple de l'AIN dopé p sur les troisièmes régions, c'est-à-dire sur la troisième portion 108. Ces quatrièmes régions forment la deuxième portion 106 de semi-conducteur dopé p de l'empilement 102. Le dopage de type p est ici avantageusement obtenu en incorporant des atomes de magnésium et d'indium dans les quatrièmes régions des nanofils. De manière avantageuse, la concentration atomique de magnésium dans le semi-conducteur de ces quatrièmes régions des nanofils est comprise entre 10 ¹⁷ at/cm ³ et 10 ²¹ at/cm ³ , et avantageusement comprise entre 10 ²⁰ at/cm ³ et 10 ²¹ at/cm ³ .

Pour la croissance du semi-conducteur de la deuxième portion 106 par MBE, des flux d'aluminium, d'azote actif, d'indium et éventuellement de gallium sont envoyés sur la surface de croissance qui correspond à la surface supérieure de la troisième portion 108, c'est-à-dire ici les surfaces supérieures des troisièmes régions des nanofils. Un flux de magnésium est également envoyé pour que le semi-conducteur réalisé soit dopé p par les atomes de magnésium. Les valeurs de ces flux, c'est-à-dire la quantité d'atomes envoyés de chacun de ces éléments chimiques, sont choisies en fonction de la composition souhaitée pour le semi-conducteur de la deuxième portion 106 et notamment de telle façon que la concentration atomique d'indium soit comprise entre 0 et 1% et préférentiellement égale à 0,1%. En présence de ce flux d'indium, la concentration atomique de magnésium dans le semi-conducteur de la deuxième portion 106 est proportionnelle à la quantité d'indium incorporée dans ce semi-conducteur et est par exemple comprise entre 10 ¹⁷ at/cm ³ et 10 ²¹ at/cm ³ , et avantageusement comprise entre 10 ²⁰ at/cm ³ et 10 ²¹ at/cm ³ , soit une concentration atomique de magnésium comprise entre 0,1 % et 1 %.

Lors d'une croissance par MOCVD, les éléments utilisés pour la croissance du semi-conducteur sont des précurseurs organométalliques, par exemple du triméthylaluminium ou du triéthylaluminium servant de source d'aluminium, de l'ammoniac servant de source d'azote, du triméthylindium ou du triéthylindium servant de source d'indium, et éventuellement du triméthylgallium ou du triéthylgallium servant de source de gallium. Les atomes de magnésium sont obtenus par un précurseur approprié, par exemple une solution de magnésocène ou Mg(Cp)2. Les concentrations d'indium et de magnésium pouvant être obtenues par MOCVD peuvent être similaires à celles obtenues par MBE.

La dimension des quatrièmes régions parallèle à la direction de croissance des nanofils, c'est-à-dire la longueur des quatrièmes régions des nanofils, qui correspond également à l'épaisseur de la deuxième portion 106 de l'empilement 102, est choisie pour être compatible avec la profondeur de pénétration des ions de terres rares qui seront implantés ultérieurement dans la troisième portion 108, cette profondeur de pénétration des ions de terres rares étant dépendante de l'énergie avec laquelle les implantations sont mises en œuvre. Par exemple, pour une énergie d'implantation typique de 300 keV, l'épaisseur de la deuxième portion 106 peut être choisie égale à environ 50 nm.

Le diamètre de chaque nanofil est par exemple compris entre 100 nm et 150 nm. La période, ou le pas de répétition, avec laquelle les nanofils sont réalisés, qui correspond à la distance entre les centres de deux nanofils voisins, est par exemple comprise entre 150 nm et 300 nm. Selon un exemple de réalisation particulier, la valeur de la période peut être égale au double de celle du diamètre d'un des nanofils.

La figure 1 représente schématiquement l'empilement 102 obtenu à ce stade du procédé.

La figure 2 représente une vue en coupe (vue a) et une vue de dessus (vue b) de l'empilement 102, obtenues par microscopie électronique à balayage.

En variante, l'empilement 102 peut ne pas comporter les portions 112.

Dans l'empilement 102, les première, deuxième et troisième portions 104, 106, 108 forment un ensemble de jonctions p-i-n destinées à former les LEDs du dispositif 100.

Dans l'empilement 102 décrit ci-dessus, les première, deuxième et troisième portions 104, 106, 108 comportent de l'AIN. Plus généralement, ces portions 104, 106, 108 peuvent comporter un composé comprenant des atomes d'azote ainsi que des atomes d'aluminium et/ou de gallium et/ou d'indium. Selon un exemple de réalisation, le semi-conducteur de la première portion 104 peut correspondre donc à de l'AIxiGap-xi _j N, avec 0 < XI < 1, avec préférentiellement 0,7 < XI < 1. Le semi-conducteur de la première portion 104 peut comporter également des atomes d'indium, le composé de la première portion 104 pouvant correspondre dans ce cas à de l'AIGalnN ou de l'InGaN. Selon un autre exemple de réalisation, le semi-conducteur de la troisième portion 108 peut correspondre à de l'Alx Ga _(i- x ₎ N, avec X4 < XI, et préférentiellement X4 < 0,9. XI. Selon un autre exemple de réalisation, la deuxième portion 106 peut comporter de l'Alx Ga _(i- x - _{Y )} ln _Y N dopé p par des atomes de magnésium et d'indium, avec X2 > 0, Y2 > 0 et X2+Y2 < 1. De manière avantageuse, le semi-conducteur de la deuxième portion 106 est tel que X2 = XI. De plus, il est avantageux d'avoir 0 < Y2 < 0,01, et préférentiellement Y2 = 0,001.

Selon une variante de réalisation, l'empilement 102 peut comporter au moins une portion d'AIGaN non intentionnellement dopé disposée entre la première portion 104 et la troisième portion 108, et/ou entre la troisième portion 108 et la deuxième portion 106. Une telle portion d'AIGaN non intentionnellement dopé disposée entre la troisième portion 108 et la deuxième portion 106 forme une couche de blocage d'électrons qui permet d'éviter le surplus d'électrons dans la zone dopée p et favoriser la recombinaison des porteurs de charge dans la troisième portion.

De façon avantageuse, une étape d'activation des dopants de type p présents dans la structure réalisée est mise en œuvre. Cette étape d'activation peut correspondre à la mise en œuvre d'un recuit thermique et/ou d'une irradiation par faisceau électronique. Le recuit thermique est par exemple réalisé à une température comprise entre 100°C et 1000°C, et préférentiellement égale à 700°C. L'irradiation par faisceau électronique consiste à envoyer un ou plusieurs faisceaux d'électrons sur la structure réalisée, à travers la face supérieure formée par la deuxième portion 106. L'énergie des électrons est par exemple égale à 3 keV, ou plus généralement comprise entre environ 2 keV et 30 keV et choisie notamment en fonction de l'épaisseur de la deuxième portion 108. La dose est fixée par la valeur du courant du faisceau d'électrons et peut varier entre 1 mA/cm ² et 20 mA/cm ² , et est préférentiellement égale à 7 mA/cm ² . Cette irradiation électronique est réalisée pendant une durée par exemple égale à 10 minutes.

Après la réalisation de l'empilement 102, une implantation de premiers ions de terres rares dans des premières parties de la troisième portion 108, à travers un masque 114 comprenant des ouvertures 116 disposées en regard de premières régions 118 de l'empilement 102 destinées à former, pour chaque pixel 101 du dispositif 100, au moins une première région d'émission lumineuse, ou au moins un premier sous-pixel, est mise en œuvre (voir la figure 3 représentant une vue de dessus partielle de l'empilement 102 sur lequel le masque 114 est disposé). Les premières parties de la troisième portion 108 correspondent aux parties de la troisième portion 108 faisant partie des premières régions 118 de l'empilement 102.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, ces premiers ions de terres rares correspondent à des ions europium. Ainsi, les premières régions d'émission lumineuse réalisées sont aptes à émettre une lumière de couleur rouge et forment des sous-pixels d'émission lumineuse rouge de chaque pixel 101, chaque sous pixel comportant généralement plusieurs nanofils.

En variante, il est possible d'implanter des ions praséodyme pour réaliser des régions d'émission de lumière de couleur rouge.

En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette première étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les premières parties de la troisième portion 108.

De plus, dans l'exemple de réalisation décrit ici, chaque ouverture 116 a une forme, dans le plan des faces principales du masque 114 ou dans le plan parallèle à la face supérieure de l'empilement 102 en regard de laquelle le masque 114 est disposé lors de l'implantation, sensiblement carrée ou rectangulaire. Les dimensions de chaque ouverture 116 dans ce plan sont par exemple comprises entre à 1 x 1 pm ² et 4 x 4 pm ² . Lorsque ces dimensions sont égales à 1 x 1 pm ² , chacune des premières régions 118 de l'empilement 102 dans lesquelles cette implantation est réalisée peut comporter environ une centaine de nanofils.

Dans le premier mode de réalisation décrit ici, le masque 114 correspond à un masque dur comprenant par exemple du nitrure de silicium, SiN. Des détails de mises en œuvre d'une telle implantation sont par exemple donnés dans le document L. G. Villanueva et al., « Localized Ion Implantation Through Micro/Nanostencil Masks », IEEE Trans. On Nanotechnology, 10, 940 (2011).

Le masque 114 est ensuite déplacé de manière à ce que les ouvertures 116 soient disposées en regard de deuxièmes régions 120 de l'empilement 102, distinctes des premières régions 118, et destinées à former, pour chaque pixel 101 du dispositif 100, au moins une deuxième région d'émission lumineuse ou au moins un deuxième sous- pixel. Une implantation de deuxièmes ions de terres rares, de nature différente de celle des premiers ions de terres rares, dans des deuxièmes parties de la troisième portion 108 distinctes des premières parties de la troisième portion 108 et faisant partie des deuxièmes régions 120 de l'empilement 102, est ensuite mise en œuvre à travers le masque 114 (voir figure 4).

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les deuxièmes ions de terres rares correspondent à des ions terbium et/ou erbium. Ainsi, les deuxièmes régions d'émission lumineuse réalisées sont aptes à émettre une lumière de couleur verte et forment des sous-pixels d'émission lumineuse verte de chaque pixel 101.

En variante, il est possible d'implanter des ions holmium pour réaliser des régions d'émission de lumière verte.

En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette deuxième étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les deuxièmes parties de la troisième portion 108.

Le masque 114 est ensuite déplacé de manière à ce que les ouvertures 116 soient disposées en regard de troisièmes régions 122 de l'empilement 102, distinctes des premières et deuxièmes régions 118, 120, et destinées à former, pour chaque pixel 101 du dispositif 100, au moins une troisième région d'émission lumineuse ou au moins un troisième sous-pixel. Une implantation de troisièmes ions de terres rares, de nature différente de celles des premiers et deuxièmes ions de terres rares, dans des troisièmes parties de la troisième portion 108 distinctes des premières et deuxièmes parties de la troisième portion 108 et faisant partie des troisièmes régions 122 de l'empilement 102, est ensuite mise en œuvre à travers le masque 114 (voir figure 5).

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les troisièmes ions de terres rares correspondent à des ions thulium. Ainsi, les troisièmes régions d'émission lumineuse réalisées sont aptes à émettre une lumière de couleur bleue et forment des sous-pixels d'émission lumineuse bleue de chaque pixel 101.

En variante, il est possible d'implanter des ions cérium pour réaliser des régions d'émission de lumière bleue. En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette troisième étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les troisièmes parties de la troisième portion 108.

Le masque 114 est ensuite déplacé de manière à ce que les ouvertures 116 soient disposées en regard de quatrièmes régions 124 de l'empilement, distinctes des premières, deuxièmes et troisièmes régions 118, 120 et 122, et destinées à former, pour chaque pixel 101 du dispositif 100, au moins une quatrième région d'émission lumineuse ou au moins un quatrième sous-pixel. Une implantation de quatrièmes ions de terres rares, par exemple de nature similaire de celle des premiers ou deuxièmes ou troisièmes ions de terres rares, dans des quatrièmes parties de la troisième portion 108 distinctes des premières, deuxièmes et troisièmes parties de la troisième portion 108 et faisant partie des quatrièmes régions 124 de l'empilement 102, est ensuite mise en œuvre à travers le masque 114 (voir figure 6).

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les quatrièmes ions de terres rares correspondent à des ions europium. Ainsi, les quatrièmes régions d'émission lumineuse réalisées sont aptes à émettre une lumière de couleur rouge et forment des deuxièmes sous-pixels d'émission lumineuse rouge de chaque pixel 101. Cela permet de renforcer l'émission lumineuse de chaque pixel 101 dans la gamme de longueur d'onde correspondant à la couleur rouge où l'œil humain est moins sensible, et optimiser également l'émission d'une lumière de couleur blanche par les pixels 101.

En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette quatrième étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les quatrièmes parties de la troisième portion 108.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les quatre régions d'émission lumineuse de chaque pixel 101, c'est-à-dire les quatre sous-pixels de chaque pixel 101, sont disposées en formant une matrice de forme carrée de 2 x 2 sous-pixels. Dans cet exemple, chaque sous-pixel a des dimensions, dans le plan (X, Y), égales à 1 x 1 pm ² , et chaque pixel 101 a des dimensions, dans le plan (X, Y), égales à 2,5 x 2,5 pm ² .

Selon un autre exemple de réalisation, chaque sous-pixel a des dimensions, dans le plan (X, Y), égales à 4 x 4 pm ² , et chaque pixel 101 a des dimensions, dans le plan (X, Y), de l'ordre de 8 x 8 pm ² . Dans ce cas, lorsque le diamètre de chaque nanofil est égal à environ 150 nm et que les nanofils sont réalisés avec une période égale à environ 300 nm, chaque sous-pixel comporte environ 170 nanofils.

L'énergie avec laquelle les ions de terres rares sont implantés est par exemple égale à 300 keV. Les ions de terres rares ainsi implantés présentent, au sein de chaque nanofil, une distribution gaussienne centrée sur la troisième portion 108.

La figure 7 représente deux pixels 101 et une partie de deux autres pixels 101 obtenus en mettant en œuvre les étapes décrites ci-dessus.

Une planarisation peut ensuite être mise en œuvre au niveau du sommet des nanofils formant l'empilement 102, c'est-à-dire au niveau des faces supérieures des quatrièmes régions des nanofils.

Un recuit thermique à haute température, par exemple 1200°C, de l'empilement 102 peut ensuite est mis en œuvre, puis des électrodes 126 sont ensuite réalisées individuellement sur les parties de l'empilement 102 formant chaque sous-pixel, par exemple à base d'oxyde d'indium et d'étain (Indium tin oxide, ITO, en anglais) (voir figure 8).

Un procédé de réalisation d'un dispositif d'affichage 100 comportant plusieurs pixels 101 selon un deuxième mode de réalisation est décrit ci-dessous en lien avec les figures 9 à 12.

Un empilement 102 similaire à celui précédemment décrit pour le premier mode de réalisation est tout d'abord réalisé.

Lorsque des espaces sont présents entre les nanofils, une étape de dépôt d'un matériau isolant électrique, par exemple de GAI2O3 ou du Si0 ₂ déposé par dépôt de couche atomique (atomic layer déposition ou ALD en anglais) ou par exemple un gel de silice ou du parylène déposé par dépôt à la tournette (ou « spin coating » en anglais), entre les nanofils peut être mise en œuvre. Le matériau ainsi déposé remplit les interstices entre les nanofils. Une étape de planarisation peut ensuite être mise en œuvre afin que la surface supérieure de l'empilement 102 soit plane.

Des marques d'alignement 128, par exemple en forme de croix comme sur l'exemple de réalisation représenté sur les figures 9 à 12, peuvent ensuite être réalisées sur la surface supérieure de l'empilement 102. Ces marques d'alignement 128 sont par exemple réalisées sur la surface supérieure de l'empilement 102 par photolithographie selon le motif désiré des marques d'alignement 128, développement de résine, dépôt d'un matériau métallique (Ti et/ou Au par exemple), puis retrait de la résine (ou « lift-off » en anglais), le matériau métallique restant sur la surface supérieure de l'empilement 102 formant les marques d'alignement 128.

Les marques d'alignement 128 vont servir à repérer les régions de l'empilement 102 dans lesquelles les ions de terres rares vont être implantés et faciliter ainsi la réalisation des masques servant à l'implantation des ions de terres rares.

Un premier masque de résine photosensible est réalisé par photolithographie, insolation et gravure sur la face supérieure de l'empilement 102. Ce premier masque est réalisé tel qu'il comporte des ouvertures disposées en regard des premières régions 118 de l'empilement 102 destinées à former, pour chaque pixel 101, au moins une première région d'émission lumineuse ou au moins un premier sous-pixel. Les marques d'alignement 128 sont utilisées pour localiser précisément les emplacements des ouvertures du premier masque. Ce premier masque a par exemple une épaisseur comprise entre 1 pm et 10 pm.

Des premiers ions de terres rares sont ensuite implantés dans les premières régions 118 de l'empilement 102, de manière similaire à celle précédemment décrite en lien avec le premier mode de réalisation, c'est-à-dire tels que ces ions soient localisés majoritairement dans la troisième portion 108.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les premiers ions de terres rares correspondent à des ions thulium. Ainsi, les premières régions d'émission lumineuse réalisées sont aptes à émettre une lumière de couleur bleue.

Comme dans le premier mode de réalisation, il est possible d'implanter des ions cérium pour réaliser des régions d'émission de lumière bleue. En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette première étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les premières parties de la troisième portion 108. A l'issue de cette implantation, le premier masque est supprimé, par exemple par gravure.

La figure 10 représente schématiquement la structure obtenue après la mise en œuvre de cette première implantation.

Un deuxième masque de résine photosensible est ensuite réalisé par photolithographie, insolation et gravure sur la face supérieure de l'empilement 102. Ce deuxième masque est réalisé tel qu'il comporte des ouvertures disposées en regard des deuxièmes régions 120 de l'empilement 102 destinées à former, pour chaque pixel 101, au moins une deuxième région d'émission lumineuse ou au moins un deuxième sous- pixel. Les marques d'alignement 128 sont utilisées pour localiser précisément les emplacements des ouvertures du deuxième masque. Comme le premier masque, ce deuxième masque a par exemple une épaisseur comprise entre 1 pm et 10 pm.

Des deuxièmes ions de terres rares sont ensuite implantés dans les deuxièmes régions 120 de l'empilement 102, de manière similaire à celle précédemment décrite en lien avec le premier mode de réalisation, c'est-à-dire tels que ces ions soient localisés majoritairement dans la troisième portion 108.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les deuxièmes ions de terres rares correspondent à des ions terbium et/ou erbium. Ainsi, les deuxièmes régions d'émission lumineuse obtenues sont aptes à émettre une lumière de couleur verte.

Comme dans le premier mode de réalisation, il est possible d'implanter des ions holmium pour réaliser des régions d'émission de lumière verte. En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette deuxième étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les deuxièmes parties de la troisième portion 108.

A l'issue de cette implantation, le deuxième masque est supprimé, par exemple par gravure.

La figure 11 représente schématiquement la structure obtenue après la mise en œuvre de cette deuxième implantation.

Un troisième masque de résine est ensuite réalisé par photolithographie, insolation et gravure sur la face supérieure de l'empilement 102. Ce troisième masque est réalisé tel qu'il comporte des ouvertures disposées en regard de troisièmes régions 122 de l'empilement 102 destinées à former, pour chaque pixel 101, au moins une troisième région d'émission lumineuse ou au moins un troisième sous-pixel. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les troisièmes régions 122 de l'empilement 102 sont destinées à former, pour chaque pixel 101, deux troisièmes régions d'émission lumineuse ou deux sous-pixels. Les marques d'alignement 128 sont utilisées pour localiser précisément les emplacements des ouvertures du troisième masque. Comme les premier et deuxième masques, ce troisième masque a par exemple une épaisseur comprise entre 1 pm et 10 pm.

Des troisièmes ions de terres rares sont ensuite implantés dans les troisièmes régions 122 de l'empilement 102, de manière similaire à celle précédemment décrite en lien avec le premier mode de réalisation, c'est-à-dire tels que ces ions soient localisés majoritairement dans la troisième portion 108.

Dans l'exemple de réalisation décrit ici, les troisièmes ions de terres rares correspondent à des ions europium. Ainsi, les troisièmes régions d'émission lumineuse réalisées dans chaque pixel 101 sont aptes à émettre une lumière de couleur rouge.

Comme dans le premier mode de réalisation, il est possible d'implanter des ions praséodyme pour réaliser des régions d'émission de lumière de couleur rouge. En outre, il est possible d'implanter, au cours de cette troisième étape d'implantation, plusieurs types d'ions de terres rares et/ou d'autres atomes dans les premières parties de la troisième portion 108.

A l'issue de cette implantation, le troisième masque est supprimé, par exemple par gravure.

La figure 12 représente schématiquement la structure obtenue après la mise en œuvre de cette troisième implantation.

Le dispositif 100 est ensuite achevé en réalisant les électrodes 126 sur les parties de l'empilement 102 formant chaque sous-pixel. Si une planarisation a précédemment été mise en œuvre suite au dépôt du matériau isolant électrique dans les espaces entre les nanofils, les électrodes 126 peuvent être réalisées directement sur la surface supérieure de l'empilement 102 sans avoir à mettre en œuvre une nouvelle planarisation.

En variante des exemples de réalisation décrits ci-dessus, pour les deux modes de réalisation, il est possible que les ions de terres rares implantés dans les différentes régions de l'empilement 102 soient différents de ceux précédemment décrits. L'agencement des différentes régions d'émission lumineuse au sein de chaque pixel 101 peut également être différent de ceux précédemment décrits.

Dans les exemples de réalisation décrits ci-dessus, les implantations d'ions de terres rares sont mises en œuvre pour former, pour chaque pixel 101, quatre régions d'émission lumineuse distinctes et donc quatre sous-pixels. En variante, il est possible que les étapes d'implantation d'ions de terres rares soient mises en œuvre telles que chaque pixel 101 ne comporte que trois régions d'émission lumineuses distinctes ou sous-pixels, ou bien plus de quatre régions d'émission lumineuses ou sous-pixels.

Le ou les masques utilisés lors des étapes d'implantation d'ions de terres rares peuvent comporter des ouvertures telles qu'à chaque implantation, une ou plusieurs régions d'émission lumineuse soient formées au sein de chaque pixel 101 du dispositif, ou plus généralement au sein d'un ou plusieurs pixels 101.

Dans les deux modes de réalisation précédemment décrits, l'empilement 102 est formé par un ensemble de nanofils réalisés directement sur le substrat 110. En variante, les différentes portions de l'empilement 102 (première, deuxième et troisième portions 104, 106, 108, et les premières régions 112) peuvent être réalisées sous la forme de couches empilées les unes sur les autres et déposées sur le substrat 110 par la mise en œuvre d'étapes successives de dépôts, par exemple d'épitaxie, puis éventuellement de gravure de cet ensemble de couches. Selon une autre variante, l'empilement 102 peut comporter un ensemble de nanofils obtenus par gravure d'un empilement de couches (approche « top down »).

Dans les exemples de réalisation précédemment décrits, la deuxième portion 106 est réalisée avant la mise en œuvre des étapes d'implantation des ions de terres rares. En variante, il est possible que la deuxième portion 106 soit réalisée après la mise en œuvre des étapes d'implantation des ions de terres rares. Dans ce cas, les première et troisième portions 104 et 108 peuvent être réalisées par croissance. La croissance est alors interrompue, puis les étapes d'implantation sont mises en œuvre. Après ces implantations, la croissance est redémarrée pour réaliser la deuxième portion 106.