Etude de capacités en couches minces à base d'oxydes métalliques à très forte constante diélectrique, BaTiO3, SrTiO3 et SrTiO3/BaTiO3 déposées par pulvérisation par faisceau d'ions
Résumé
In a view of miniaturization in microelectronics and more particularly in the sector of mobile phone, perovskites materials with very high permittivity are interesting candidates to replace dielectrics currently used in the development of Metal/Insulator/Metal (MIM) capacitor. This work is devoted to the development and the characterization of thin layers of strontium titanate (SrTiO3) and barium titanate (BaTiO3) deposited by Ion Beam Sputtering (IBS) in capacitive structure Pt/high-k/Pt.
An optimization of deposition parameters using designs of experiments was carried out in order to obtain the highest permittivity and this, with the lowest elaboration temperature for the integration of MIM structures on integrated circuits.
EXAFS, XRR and AFM TUNA analysis enabled us to understand the influence of materials microstructures (grain size) and of capacitor elaboration process (dielectric thickness, top electrode etching process and electrode materials) on the properties of MIM capacitors.
A study on SrTiO3/BaTiO3 multilayer was also undertaken in order to observe the influence of stacking periodicity on their electric properties (permittivity, linearity).
An optimization of deposition parameters using designs of experiments was carried out in order to obtain the highest permittivity and this, with the lowest elaboration temperature for the integration of MIM structures on integrated circuits.
EXAFS, XRR and AFM TUNA analysis enabled us to understand the influence of materials microstructures (grain size) and of capacitor elaboration process (dielectric thickness, top electrode etching process and electrode materials) on the properties of MIM capacitors.
A study on SrTiO3/BaTiO3 multilayer was also undertaken in order to observe the influence of stacking periodicity on their electric properties (permittivity, linearity).
Dans l'optique d'une miniaturisation dans le secteur de la microélectronique et plus particulièrement dans celui de la téléphonie mobile, les matériaux pérovskites à très haute constante diélectrique sont des candidats intéressants au remplacement des diélectriques actuellement utilisés dans l'élaboration des capacités Métal/Isolant/Métal (MIM). Ce travail est consacré à l'élaboration et à la caractérisation de couches minces de titanate de strontium (SrTiO3) et de titanate de baryum (BaTiO3) déposées par pulvérisation par faisceau d'ions (IBS) dans des structures capacitives MIM Pt/diélectrique/Pt.
Une optimisation des dépôts à l'aide de plans d'expériences a été réalisée afin d'obtenir la constante diélectrique la plus élevée et ce, pour des températures d'élaboration les plus faibles possibles en vue de l'intégration des structures MIM sur les circuits intégrés.
Des analyses d'EXAFS, de XRR et d'AFM TUNA nous ont permis de comprendre l'influence de la microstructure des matériaux (taille de grain) et de la technologie d'élaboration des capacités (épaisseur de diélectrique, procédé de gravure de l'électrode supérieure et nature des électrodes) sur les propriétés des capacités MIM.
Une étude des multicouches SrTiO3/BaTiO3 a également été menée dans le but d'observer l'influence de la périodicité des empilements sur leurs propriétés électriques (constante diélectrique, linéarité en tension).
Une optimisation des dépôts à l'aide de plans d'expériences a été réalisée afin d'obtenir la constante diélectrique la plus élevée et ce, pour des températures d'élaboration les plus faibles possibles en vue de l'intégration des structures MIM sur les circuits intégrés.
Des analyses d'EXAFS, de XRR et d'AFM TUNA nous ont permis de comprendre l'influence de la microstructure des matériaux (taille de grain) et de la technologie d'élaboration des capacités (épaisseur de diélectrique, procédé de gravure de l'électrode supérieure et nature des électrodes) sur les propriétés des capacités MIM.
Une étude des multicouches SrTiO3/BaTiO3 a également été menée dans le but d'observer l'influence de la périodicité des empilements sur leurs propriétés électriques (constante diélectrique, linéarité en tension).
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