Caractérisation et modélisation HF de composants passifs MIM intégrés pour circuits avancés

par Jérôme Piquet

Thèse de doctorat en Électronique, optronique et systèmes

Sous la direction de Gilbert Angénieux.

Soutenue en 2007

à l'Université Savoie Mont Blanc .


  • Résumé

    Les travaux présentés ici portent sur l'étude des, composants passifs fortement intégrés et plus particulièrement sur les capacités MIM (Métal-Isolant-Métal) de type damascène. Leur compatibilité avec les technologies microélectroniques, fiCUS a conduit a étudier cette nouvelle architecture de capacité intégrant du Si3N4 afin de préparer les prochaines générations de circuits intégrés. Nous avons développé plusieurs méthodes de caractérisation de la capacité MIM sur une large bande de fréquence (40MHz- 400Hz). C'est ainsi que plusieurs approches permettant de définir différents modèles équivalents, ont été validées. Nous avons également définis plusieurs critères de qualité (fréquence de coupure, facteur de qualité, critère de mérite C/L) qui permettent d'évaluer rapidement les performances du composant. Un objectif important de ces travaux était de pouvoir quantifier et prédire les performances hyperfréquences des condensateurs MIM, et cela sur la base de critères bien précis. Ainsi fiCUS avons apporte des éléments de réponses, en regard des performances des condensateurs MIM sur :. L'impact des topologies d'électrodes (grille ou peigne) sur Ie facteur de qualité et la fréquence de coupure. . L'influence de l'intégration de nouveaux isolants a haute permittivité (Ta20S, HfO2) sur les performances HF des capacités. . La potentialité d'intégration de nouvelles architectures en trois dimensions et fiCUS avons montre qu'elles présentaient des performances HF très prometteuses. Nos travaux out permis de répondre a un grand nombre de questions posées par les technologues et les concepteurs quant aux meilleures orientations technologiques a prendre pour la réalisation des condensateurs MIM les mieux optimisés au sein des futures générations de circuits intégrés

  • Titre traduit

    High frequency characterization and modelling of integrated MIM passives components for advanced circuits


  • Résumé

    The work presented here concerns on the study of the advanced integrated passive components and more particularly MIM capacitors (Metal-Insulator-Metal) with damascene architecture. Their compatibility with microelectronics technologies, led us to study this new architecture of capacity integrating Si3N4 in order to prepare the next generations of integrated circuits. We developed several methods of characterization of MIM capacitor on a broad frequency range (40MHz-40GHz). Thus several approaches making it possible to define various equivalent models, were validated. We also defined several quality standards (cut-off frequency, quality factor, criterion of merit C/L) which can quickly :valuate the performances of the component in high frequency range. The main objective of this work was [) be able to quantify and predict the high frequency performances of the MIM capacitors. Thus we brought replies, compared to the performances of MIM capacitors on : The impact of topologies of electrodes (grid or comb) on the quality factor and the cut-off frequency. The influence of the integration of new high permittivity insulators (Ta20s, HfO2) on the capacitors HF performances. The potentiality of integration of new architectures in three dimensions and we showed that they presented very promising HF performances. This work answers a great number of questions put by the technologists. Now we are able to take the better technological orientations for realization of MIM capacitors, and we manage to have the best optimization of the future generations of integrated circuits.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (171 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. : 64 réf.

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