Application de la théorie de la percolation à l'étude des mécanismes de défaillance des condensateurs PZT

par Mohamed-Tahar Chentir

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Laurent Ventura.

Le président du jury était Emmanuel Defay.

Le jury était composé de Denis Remiens, Francois Gervais, Mario Maglione, Emilien Bouyssou.


  • Résumé

    Afin de satisfaire les besoins de l’industrie des technologies nomades en termes d’intégration, la société STMicroelectronics industrialise aujourd’hui des produits présentant une densité capacitive de 30 nF/mm2. Cette densité capacitive importante est obtenue grâce à l’intégration de matériaux à haute permittivité. Il s’agit précisément d’oxydes de titanate zirconate de plomb ou PZT. L’intégration d’une plus forte densité capacitive, par réduction de l’épaisseur du matériau diélectrique, entraîne des risques de claquage prématurés sous champ électrique. Pour améliorer la fiabilité des condensateurs PZT, nous avons caractérisé les mécanismes de défaillance des films minces PZT sous contraintes, ce qui nous a permis d’élaborer un scénario de dégradation par percolation de défauts générés pendant le processus de claquage des condensateurs, et impliquant également l’ensemble des défauts, issus des différentes étapes de fabrication, présents dans le matériau PZT.

  • Titre traduit

    Percolation theorie application iin failure mechanisms characterisation of PZT capacitors


  • Résumé

    In order to satisfy the integration increasingly needs, STMicroelectronics Company industrializes products today having a capacitive density equal to 30 nF/mm2. This important capacitive density is obtained thanks to the integration high permittivity materials. Namely lead zirconate titanate oxides or PZT. The integration of a higher capacitive density, by reduction thickness of dielectric material, involves risks of premature breakdown under an applied electric field. To improve the reliability of PZT capacitors, we characterized failure mechanisms of PZT thin films under constant voltage stress. This work led to the build up of a degradation scenario by percolation of defects. These defects are either created during manufacturing steps or generated during capacitors breakdown process.

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