Mémoires non-volatiles ferroélectriques (FeRAM) à base de HfO2

par Samia Belahcen

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Ahmad Bsiesy.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Le travail à réaliser au cours de cette thèse consistera en une étude approfondie de l'ensemble des paramètres du procédé de dépôt PE-ALD de HfO2 (alternance des précurseurs ALD,température du substrat, nature et microstructure de l'électrode inférieure, nature et énergie des ions du plasma…) pour une étude systématique de propriétés électriques en lien avec les différentes phases identifiées dans HfO2 ((monoclinique, tétragonale et orthorhombique) qui devrait permettre de déterminer les conditions d'existence de la phase ferroélectrique. Différents éléments dopants seront mis à l'épreuve au cours de la croissance pour mesurer l'impact des effets chimiques et stériques sur le comportement mémoire de HfO2 ferroélectrique. Pour cela, de nombreuses techniques de caractérisations physicochimiques des matériaux seront utilisées : ellipsométrie, diffraction de rayons X, MEB/TEM et XPS. Le procédé ainsi mis au point sera utilisé pour le développement de structures MIM et FeRAM, de façon à effectuer les caractérisations électriques (détermination des courants de fuite, de la constante diélectrique et de la polarisation en fonction du champ P(E)). Les meilleurs échantillons seront intégrés dans le véhicule de tests 200 mm développé au CEA-LETI en vue de l'intégration de mémoires embarquées unitaires et/ou matricielles.

  • Titre traduit

    HfO2 based ferroelectric non-volatile memories (FeRAM)


  • Résumé

    The work to be realized during this thesis will consist of an in-depth study of all the process parameters of the PE-ALD deposit of HfO2 (alternation of the precursors, temperature of the substract, nature and microstructure of the bottom electrode, nature and energy of the plasma ions…) for a systematic study of electric properties in connection with the various phases identified in HfO2 ((monoclinic, tetragonal and orthorhombic) which should allow to determine the conditions of existence of the ferroelectric phase. Various doping elements will be tested during the growth to measure the impact of the chemical and sterical effects on the memory behavior of HfO2. To reach that goal, several characterization technics will be used : Ellipsometry, XRD, MEB/TEM and XPS. The process so finalized will be used for the development of structures MIM and FeRAM, so as to make the electric characterizations (determination of the currents of flight, the dielectric constant and the polarization according to the field P (E)). The best samples will be integrated into the vehicle of tests 200 mm developed in the CEA-LETI with the aim of the integration of unitarian andor matrix embarked memories.