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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Conclusion générale
Dans les chapitres 4 et 5 la mise en œuvre de techniques de caractérisation physico-chimique
et électrique comme l’EXAFS et la réflectométrie de rayons X en collaboration avec l’ESRF,
la diffraction des rayons X à l’aide d’un montage à anode tournante en collaboration avec
l’ECP et l’AFM en mode TUNA en collaboration avec l’INSA de Lyon, nous a permis
d’étudier les phénomènes physiques entrant en jeu.
Ces analyses nous ont permis de comprendre non seulement l’influence de la microstructure
même du matériau sur les propriétés des capacités MIM mais également l’influence de la
technologie d’élaboration des capacités (épaisseur de diélectrique, procédé de gravure de
l’électrode supérieure et nature des électrodes) sur la constante diélectrique, les courants de
fuite et la température de cristallisation dans la phase pérovskite.
Nous avons montré que la température de cristallisation du diélectrique augmente avec la
température de dépôt. Lorsque le diélectrique est déposé à température ambiante il commence
à cristalliser à des températures de l’ordre de 275°C pour le STO et 150°C pour le BTO alors
que pour des dépôts à 150°C la température de cristallisation augmente d’au moins 100°C,
voire bien plus dans le cas du BTO. Ceci peut s’expliquer par des différences
microstructurales selon la température de dépôt. Dans le cas des dépôts à 150°C, il est
probable que le STO nécessite un surplus d’énergie pour obtenir la phase pérovskite du fait de
la formation d’interfaces rugueuses et de la densification du matériau.
De plus si le diélectrique est chauffé à une température inférieure à la température d’obtention
de la phase pérovskite avant le recuit de cristallisation, la constante diélectrique du matériau
est plus faible que lorsqu’il n’a pas été chauffé, la constante diélectrique pouvant, dans ce
dernier cas, atteindre des valeurs supérieures à 250 dans le cas du STO. Nous avons réussi à
corréler ces observations avec des calculs de taille de grain. Ainsi lorsque la taille des
cristallites augmente, la constante diélectrique augmente également.
C’est probablement la taille de grain qui explique aussi les faibles valeurs de constante
diélectrique observées dans le cas du BTO par rapport à la littérature.
La microstructure du diélectrique a également une influence sur les courants de fuite des
capacités MIM. En effet, nous avons montré qu’en réduisant l’épaisseur de diélectrique les
courants de fuite diminuaient du fait de l’absence de joints de grains marqués qui sont des
chemins préférentiels pour le passage des électrons.
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