Dépôts par ESD et ALD et caractérisations physico-chimiques de couches d'oxydes à l'échelle nanométrique pour la microélectronique

par Amélie Lintanf

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie

Sous la direction de Elisabeth Djurado et de Arnaud Mantoux.

Soutenue en 2008

à Grenoble INPG .


  • Résumé

    Ce travail porte sur l'élaboration et les caractérisations physico-chimiques de couches très minces de Ta2O5 et ZrO2 (<10 nm) pour différentes applications en microélectronique. Les films sont élaborés par atomisation électrostatique (ESD) et/ou dépôt de couches atomiques (ALD). Les paramètres expérimentaux sont optimisés pour l'obtention de films denses et minces (environ 10 nm), homogènes en épaisseur et conformes. En ESD, la solution précurseur choisie contient un acétylacétonate de tantale ou de zirconium (0,00625 M) dissous dans 20 % vol. Ethanol et 80 % vol. Butyl carbitol. Les paramètres tels que température du substrat, distance aiguille-substrat, débit de la solution et temps de dépôt sont fixés à 240°C, 20 mm, 0,49 ml/h et 5 minutes, quelque soit le matériau déposé. En ALD, les précurseurs utilisés pour déposer Ta2O5 sont l'éthoxyde de tantale chauffé à 100°C dans une nacelle interne et l'eau maintenue à 20°C dans un bulleur externe. Les dépôts ALD sont réalisés pendant 200 à 2000 cycles (0,2/2/2/2s) à 209°C et 100 Pa. L' étude structurale originale des films montre une cristallisation vers 800°C pour Ta2O5 et 600°C pour ZrO2. Ta2O5 présente une transformation de phases monoclinique à rhomboédrique réversible en température lors d'un refroidissement lent. ZrO2 cristallise majoritairement dans la symétrie quadratique. Les tests électriques de capacités MOS réalisés avec une sonde à mercure ont permis d'évaluer la constante diélectrique. Enfin, les performances de barrière de chacun des matériaux ont été étudiées et la défaillance a lieu au delà de 600°C.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (184 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 167

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS08/INPG/0088/D
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