Développement des dépôts de condensateurs MIM en couches minces par ALD

par Virgil Guillon

Projet de thèse en Electronique

Sous la direction de Gaël Gautier.

Thèses en préparation à Tours , dans le cadre de Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU , en partenariat avec Groupe de recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique et Nanotechnologies (laboratoire) depuis le 02-05-2019 .


  • Résumé

    Le but de ce travail de thèse est de sélectionner et développer un diélectrique en remplacement du Si3N4 actuellement utilisé dans les condensateurs de découplage à forte densité. Ces condensateurs sont déposés par LPCVD de façon conforme dans les tranchées gravées dans du silicium ayant typiquement des facteurs d'aspect de 1:30. Cependant, les besoins de miniaturisation poussent les intégrateurs à développer des produits avec des volumes de plus en plus réduits. Les limites de matériaux « classiques » comme le Si3N4 tant en performance que par sa technique de dépôt associée sont donc atteintes et de nouveaux oxydes à plus forte constante diélectrique sont développés en remplacement de ce nitrure. Depuis une dizaine d'années, il existe des diélectriques comme les oxydes d'hafnium, de zirconium ou de tantale qui sont déjà utilisés en couches minces dans la fabrication des transistors et des condensateurs plans dans les circuits intégrés. Ces matériaux sont fréquemment déposés par ALD, ce sont donc des candidats de choix pour être intégrés sur des structures à fort facteur de formes en remplacement du Si3N4 LPCVD. Les travaux de cette thèse déboucheront donc sur le choix d'un diélectrique avec une constante diélectrique accrue, déposé de façon conforme dans des tranchées et présentant un comportement électrique approprié pour les applications visées.

  • Titre traduit

    Development of thin film MIM capacitor deposits by ALD


  • Résumé

    The aim of this thesis is to select and develop a dielectric to replace Si3N4 currently used in high density decoupling capacitors. These capacitors are deposited by LPCVD in silicon trenches with typical aspect ratios of 1:30. However, the need for miniaturization drives development of products with increasingly lower volumes. The limits of "classical" materials such as Si3N4 in performance and in its associated deposition technique are reached and new oxides with higher dielectric constant are developed to replace this nitride. Over the last ten years, dielectrics such as hafnium, zirconium or tantalum oxides have already been used in the manufacture of transistors and planar capacitors in integrated circuits. These materials are frequently deposited by ALD, so they are candidates to be integrated on high form factor structures as a replacement for Si3N4 LPCVD. The work of this thesis will lead to the choice of a dielectric with an increased dielectric constant, uniformly deposited in trenches and having an appropriate electrical behavior for the targeted applications.