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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 1 : Problématique
Chapitre 1 : Problématique
L’objectif de ce premier chapitre est tout d’abord de mettre en place le contexte scientifique
et technologique dans lequel est réalisée cette étude, à savoir une recherche de
miniaturisation permanente dans le domaine des composants en microélectronique.
Dans un deuxième temps nous présentons la capacité MIM (Métal/Isolant/Métal), composant
sur lequel est centré ce travail, avec ses multiples applications et les caractéristiques
requises.
Les différents matériaux high-k (haute constante diélectrique) envisageables pour le
remplacement de l’oxyde de silicium (SiO2) ainsi que les propriétés nécessaires à
l’intégration dans une structure MIM sont abordés dans la troisième partie.
Sommaire__________________________________________________________________
1. Historique – Evolution de la microélectronique............................................................12
1.1. Avancée de la microélectronique : loi de Moore....................................................12
1.2. Transistor MOS : remplacement de l’oxyde de grille.............................................13
1.3. Le problème des composants passifs .....................................................................15
1.4. L’évolution des approches.....................................................................................16
2. La capacité MIM (Métal/Isolant/Métal) .......................................................................17
2.1. Définitions ............................................................................................................17
2.1.1. Propriétés physiques......................................................................................17
2.1.2. Capacité MIM ...............................................................................................20
2.2. Applications..........................................................................................................20
2.2.1. Capacité de découplage RF............................................................................20
2.2.2. Capacité analogique ......................................................................................21
2.2.3. Capacité de liaison ........................................................................................21
2.2.4. DRAM (Dynamic Random Access Memory) ................................................21
2.3. Les caractéristiques requises .................................................................................21
2.3.1. Capacité surfacique .......................................................................................21
2.3.2. Linéarité en tension .......................................................................................22
2.3.3. Tension alternative et pertes diélectriques......................................................23
2.3.4. Tension continue et courants de fuite.............................................................24
2.3.5. Tension et champ de claquage .......................................................................27
2.4. Avantages et contraintes de la capacité MIM.........................................................27
2.4.1. Avantages .....................................................................................................27
2.4.2. Contrainte .....................................................................................................28