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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 3 : Etude de capacités MIM à base de STO et BTO
de la mesure de la flèche d’un dépôt réalisé sur un substrat de diamètre 100mm, d’après la
formule de Stoney (équation3-7).
Les résultats montrent que le dépôt non recuit est soumis à une contrainte en compression
σ = -230 MPa. Pour étudier l’impact de la cristallisation de la couche sur la contrainte, on
réalise une mesure après un recuit à 650°C pendant 30mn sous air. On fait l’hypothèse que le
recuit ne modifie pas la contribution des autres couches de l’empilement sur la contrainte.
Après recuit, on calcule une contrainte en tension σ’=880 MPa. Si l’on suppose que les
couches situées sous la BTO ne sont perturbées ni par le dépôt ni par le recuit du BTO, la
contrainte du BTO après dépôt et recuit est donc une tension égale à σ’-σ = 1110 MPa.
Cette contrainte est très élevée et pourrait être une explication à la faiblesse de la constante
diélectrique du BTO par rapport à la littérature. Des études ont en effet montré que la
contrainte imposée à un dépôt en couche mince de BTO avait une influence sur la constante
diélectrique [17,18]. D’autre part, ces études montrent que l’influence de la contrainte sur les
constantes diélectriques suivant l’axe a et l’axe c n’est pas identique. Les études
complémentaires sur la diffraction par rayon X qui vont être effectuées pour déterminer de
façon plus précise l’orientation des grains permettront donc aussi de conclure sur l’impact de
la contrainte sur les résultats électriques obtenus.
2.6. Conclusions du plan d’expériences sur l’optimisation du BTO
Le plan d’expériences réalisé a permis de déterminer les paramètres de dépôt ayant une
influence sur la constante diélectrique (température de dépôt, paramètres du canon principal,
courant du canon d’assistance, débit d’oxygène et épaisseur) et sur la température de
transition faible/forte constante diélectrique du BTO (température de dépôt, épaisseur de BTO
et courants des canons principal et d’assistance). Les résultats obtenus nous permettent de
définir les meilleures conditions d’élaboration pour obtenir une constante diélectrique élevée
et une température de transition la plus basse possible.
Ainsi, pour augmenter la constante diélectrique il faut principalement augmenter la
température de dépôt alors que pour diminuer la température de transition il faut diminuer la
température de dépôt. Il en est de même pour le courant du canon d’assistance. Il faudra donc
faire des compromis pour optimiser le matériau.
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