Etude de capacités en couches minces à base d'oxydes métalliques ...
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tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007<br />
Chapitre 2 : Elaboration <strong>de</strong> films <strong>minces</strong> <strong>de</strong> STO et BTO<br />
Pt<br />
TiO2<br />
SiO2<br />
Substrat Si<br />
STO ou BTO<br />
Pt ou Au<br />
Figure 2-24 : Empilem<strong>en</strong>t caractéristique d’une capacité Métal-Isolant- Métal (MIM)<br />
Cet empilem<strong>en</strong>t a fait le sujet d’une étu<strong>de</strong> réalisée au LETI afin <strong>de</strong> déterminer la nature <strong>de</strong>s<br />
différ<strong>en</strong>tes <strong>couches</strong> [69].<br />
Le rôle <strong>de</strong>s quatre <strong>couches</strong> se trouvant sous le diélectrique est le suivant :<br />
• Le substrat est <strong>en</strong> silicium. Il n’intervi<strong>en</strong>t pas électriquem<strong>en</strong>t et ne sert que <strong>de</strong> support<br />
<strong>à</strong> l’<strong>en</strong>semble <strong>de</strong> la structure.<br />
• La couche <strong>de</strong> passivation <strong>de</strong> SiO2 assure <strong>à</strong> la fois l’isolation électrique mais aussi le<br />
rôle <strong>de</strong> barrière <strong>à</strong> la diffusion <strong>de</strong>s atomes <strong>de</strong> silicium qui aurai<strong>en</strong>t t<strong>en</strong>dance <strong>à</strong> migrer vers le<br />
matériau high-k durant les différ<strong>en</strong>ts traitem<strong>en</strong>ts thermiques imposés <strong>à</strong> l’<strong>en</strong>semble <strong>de</strong> la<br />
structure. Cette couche est obt<strong>en</strong>ue par oxydation thermique du silicium et son épaisseur est<br />
<strong>de</strong> 500 nm.<br />
• La couche d’accroche <strong>de</strong> TiO2 est indisp<strong>en</strong>sable car le platine adhère mal sur la silice ;<br />
l’oxy<strong>de</strong> <strong>de</strong> titane permet égalem<strong>en</strong>t d’éviter la diffusion du titane dans le platine. Elle est<br />
réalisée par dépôt puis oxydation thermique d’une couche <strong>de</strong> titane <strong>de</strong> 10 nm.<br />
• L’électro<strong>de</strong> inférieure est <strong>en</strong> platine pour <strong>de</strong>ux raisons : tout d’abord parce que le<br />
platine est un métal noble donc difficile <strong>à</strong> oxy<strong>de</strong>r, <strong>en</strong>suite parce que le platine possè<strong>de</strong> un<br />
paramètre <strong>de</strong> maille (a = 3,923 Å) proche <strong>de</strong> ceux du STO et du BTO. Ainsi le platine pourra<br />
favoriser leur cristallisation. L’électro<strong>de</strong> inférieure est réalisée par pulvérisation <strong>de</strong> Pt, son<br />
épaisseur étant <strong>de</strong> 100 nm.<br />
5.2. Elaboration <strong>de</strong> l’électro<strong>de</strong> supérieure et définition du con<strong>de</strong>nsateur<br />
Lors <strong>de</strong> la réalisation <strong>de</strong> l’empilem<strong>en</strong>t, les <strong>couches</strong> successives sont déposées sur toute la<br />
surface <strong>de</strong>s échantillons. C’est l’élaboration <strong>de</strong> l’électro<strong>de</strong> supérieure qui permet <strong>de</strong> délimiter<br />
la surface <strong>de</strong>s con<strong>de</strong>nsateurs.<br />
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