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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 1 : Problématique
2.3.5. Tension et champ de claquage
Pour des raisons de fiabilité électrique, les applications MIM nécessitent une tension de
claquage élevée. D’une application à l’autre, les tensions aux bornes des condensateurs
peuvent varier. Les capacités MIM doivent pouvoir supporter des tensions de ± 10 V.
McPherson et al. [13] ont montré que le champ de claquage EBD diminue lorsque la constante
diélectrique augmente d’après la relation suivante :
−0,
65
EBD = 29,
9 ⋅ε
r
Équation 1-15
Il existe donc un compromis entre champ de claquage et constante diélectrique. La Figure
1-12 présente l’évolution du champ de claquage avec la constante diélectrique en utilisant la
formule de McPherson pour différents diélectriques.
(MV/cm)
EBD
14
12
10
8
6
4
2
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
εr
Figure 1-12 : Application de la formule de McPherson à différents diélectriques.
2.4. Avantages et contraintes de la capacité MIM
2.4.1. Avantages
SiO2
Si3N4
Al2O3
Y2O3
La2O3
HfO2, Ta2O5
SrTiO3
Les électrodes métalliques présentent une résistivité très inférieure à celle du silicium ou du
polysilicium, ce qui permet la diminution des résistances d’accès.
De plus, la capacité est empilable : elle peut se trouver au-dessus des composants actifs, deux
capacités MIM peuvent être réalisées à deux niveaux de métal différents et être associées en
parallèle. Ce type d’architecture permet un gain de place important.
Enfin, sa position permet de diminuer les capacités parasites par rapport au substrat.
27