Etude de capacités en couches minces à base d'oxydes métalliques ...

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Introduction générale
Introduction générale
Depuis une trentaine d’années les technologies silicium ont connu un essor important, leurs
applications étant de plus en plus nombreuses et de plus en plus complexes : informatique,
automobile, secteur médical, domotique… Cependant, la principale raison de cet essor est
l’explosion des télécommunications (communication par satellite, téléphonie mobile…) dans
le monde.
Ces évolutions devant intervenir à moindre coût, des critères de plus en plus sévères sont donc
imposés à tous les composants classiques de l’électronique :
• La miniaturisation des composants (suivant la loi de Moore),
• L’intégration de plus en plus de fonctions directement sur la puce.
Les capacités, comme les autres composants passifs, sont présentes en nombre croissant dans
les applications nomades car elles permettent de développer toujours plus de fonctions.
Elles ont l’inconvénient d’occuper de grandes surfaces sur le substrat du fait des fortes
capacités requises notamment pour les capacités de découplage et de liaison. Ainsi,
l’utilisation de matériaux à très forte constante diélectrique (en anglais high-k), tels que les
oxydes de structure pérovskite, permettrait de diminuer la surface qu’elles occupent tout en
conservant de fortes valeurs de capacités.
Ces composants présentent également des difficultés d’intégration sur les circuits intégrés. En
effet, afin d’améliorer considérablement le degré de miniaturisation, l’approche Above IC
(« au-dessus des circuits intégrés » en français) qui consiste à réaliser les composants passifs
directement à la suite des niveaux actifs sur le même substrat, impose des contraintes
d’élaboration, en particulier une température maximale d’élaboration de 400°C afin de ne pas
dégrader les couches sous-jacentes, principalement le métal d’interconnexion.
Les oxydes de structure pérovskite semblent être des candidats prometteurs dans le
développement de nouveaux matériaux ; ils permettent en effet de stocker une quantité
importante de charge électrique par unité de surface (proportionnelle à la constante
diélectrique). Toutefois, ils présentent certaines limitations : des courants de fuite élevés, une
forte dépendance de la capacité avec la température et la tension appliquée, et une température
d’élaboration élevée, généralement supérieure à 400°C, quelle que soit la technique de dépôt.