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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 5 : Influence du procédé d’élaboration des capacités sur leurs performances
On observe que la constante diélectrique diminue lorsque l’épaisseur de STO diminue. On
obtient en effet une valeur de constante diélectrique de l’ordre de 120 pour une épaisseur de
170 nm alors que pour une épaisseur de 20 nm la constante diélectrique ne dépasse pas 70.
Ce phénomène est généralement expliqué par la présence entre l’électrode et le diélectrique
d’une couche interfaciale dégradée présentant une constante diélectrique bien plus faible que
celle du STO [1,2].
On note également qu’au contraire de la constante diélectrique, la capacité surfacique
augmente lorsque l’épaisseur de STO diminue. La capacité surfacique maximale, de
30 nF/mm² environ, est obtenue pour une épaisseur de 20 nm et la capacité surfacique
minimale obtenue pour une épaisseur de STO de 170 nm est égale à 6 nF/mm².
Le Tableau 5-1 reprend les valeurs de capacité surfacique et de constante diélectrique
maximales obtenues pour les quatre épaisseurs étudiées.
Tableau 5-1 : Valeurs de capacité surfacique et de constante diélectrique maximales obtenues pour les
quatre épaisseurs étudiées.
20 nm 50 nm 110 nm 170 nm
CS (nF/mm²) 31,3 18,5 9,1 6,2
εr 70,8 104,5 116,2 121,2
1.1.2. Modèle de la couche interfaciale
Si nous considérons qu’il existe des couches interfaciales entre le diélectrique et les électrodes
(Figure 5-2), nous pouvons décrire notre empilement MIM à l’aide d’un modèle de capacités
en série.
et, εt
ei
e STO
e i
Pt
Interface εi
STO εSTO
Interface εi
Pt
ei : épaisseur des couches interfaciales
εi : constante diélectrique des interfaces
eSTO : épaisseur de la couche de STO
εSTO : constante diélectrique du STO
et : épaisseur totale
εt : constante diélectrique mesurée
Figure 5-2 : Schéma du modèle des couches interfaciales.
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