Intégration de matériaux à forte permittivité électrique (High-k) dans les mémoires non-volatiles pour les générations sub-45 nm

Integration of high-k materials for the non-volatiles memories in sub-45nm generation

• Auteur / Autrice : Marc Bocquet
• Direction : Georges Pananakakis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microélectronique

Résumé

Les mémoires non-volatiles Flash sont aujourd'hui un élément clé du développement de l'électronique portable demandant de plus en plus de capacité de stockage à bas coût (netbook, clé USB. . . ). Afin d'assurer son maintien pour les années à venir, il est nécessaire de poursuivre l'amélioration de cette technologie. Ainsi, l'intégration de matériaux à forte permittivité électrique (High-K) et l'utilisation de mémoires à couche de piégeage discret sont de plus en plus envisagées. Le travail de cette thèse s'inscrit dans ce contexte. Il comprend tout d'abord une étude électrique de matériaux High-K. Les empilements les plus prometteurs ont été intégrés dans des mémoires à nanocristaux ou à couche de piégeage nitrure. Les performances électriques ont été reliées aux propriétés matériaux. L'analyse des résultats électriques ainsi que la compréhension physique des mécanismes mis en jeux a été permise par le développement d'un modèle complet de mémoire à couche de piégeage discret.

Flash memory is today a major element for the development of the portable electronics which require more and more memory capability at low cost (netbook, cell phones, PDA, USB sticks. . . ). Ln order to maintain it for the years to come, it is necessary to continue improving this technology. Also, the integration of High-K materials and the use of trap charge memories are strongly envisaged. This PhD focuses on the integration and the electrical study of the most promising High-K materials (Hf02, HfAIO, Ah03, HfSiON) for non-volatile memory applications. These materials are then integrated in nanocristal memories and nitride charge trap memories. The analysis of the memory performances was made through a modelling study of the involved physical mechanisms. Ln particular, a complete SONOS-like model is proposed to explain the experimental results.