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Fiche détaillée Thèses
Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG (09/04/2010), E BLANQUET, F VOLPI (Dir.)
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Etude des dépôts par plasma ALD de diélectriques à forte permittivité diélectrique (dits « High-K ») pour les applications capacités MIM
D. Monnier1

La miniaturisation des composants dans la micorélectronique touche maintenant les composants passifs comme les capacités MIM (Métal/Isolant/Métal). Pour augmenter la densité de capacité des capacités MIM, les diélectriques conventionnels (SiO2, ε = 3.9) sont remplacés par des diélectriques à haute permittivité diélectrique dits « high-k » comme ZrO2. Sa permittivité ε est égale à 47 lorsqu'il se trouve sous la phase tétragonale. Le procédé de dépôt de ZrO2 est la méthode PEALD. Nous avons étudié le procédé de dépôt de ZrO2 avec les précurseurs TEMAZ et ZyALD. Les propriétés thermodynamiques du TEMAZ ont été analysées par spectrométrie de masse. L'influence des paramètres du procédé PEALD et de post-traitements sur les mécanismes de formation de la zircone tétragonale a été étudiée. De nombreuses méthodes de caractérisation (XRD, Raman, TEM, SIMS, XPS, caractérisations électriques...) ont été employées afin d'établir un optimum propriétés des films de ZrO2 / performance du procédé de dépôt.
1 :  SIMaP - Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
Capacité MIM – ZrO2 – tétragonale – TiN – PEALD – ALD – Spectrométrie de masse – cellule d'effusion de Knudsen – XRD – Spectroscopie Raman – XPS – SIMS – TEM – caractérisation électrique – mesures de contraintes – thermodynamique – TEMAZ – ZyALD.

Study of High-K materials deposition by Plasma ALD for MIM capacitors.
The continuous decreasing size of integrated circuits in the field of microelectronics is now applied to passive components such as MIM (Metal/Insulator/Metal) capacitors. To increase the capacitance density of MIM capacitors, new materials with high permittivity are required to replace silica (SiO2, ε = 3.9). ZrO2 permittivity is around 47 for the tetragonal phase. ZrO2 is deposited by PEALD. We studied the ZrO2 deposition method with TEMAZ and ZyALD precursors. Thermodynamic properties of TEMAZ have been analyzed by Knudsen cell mass spectrometry. PEALD process parameters and post-treatments influence on the tetragonal zirconia synthesis have been investigated. Various characterisation methods (XRD, Raman spectroscopy, TEM, SIMS, XPS, electrical characterisation) were employed to establish an optimum between ZrO2 films properties and deposition process performance.
MIM capacitors – ZrO2 – tetragonal – TiN – PEALD – ALD – Mass Spectrometry – Knudsen effusion cell – XRD – Raman spectroscopy – XPS – SIMS – TEM – electrical characterisation – strain measurements – thermodynamic – TEMAZ – ZyALD.

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