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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 2 : Elaboration de films minces de STO et BTO
Pt
TiO2
SiO2
Substrat Si
STO ou BTO
Pt ou Au
Figure 2-24 : Empilement caractéristique d’une capacité Métal-Isolant- Métal (MIM)
Cet empilement a fait le sujet d’une étude réalisée au LETI afin de déterminer la nature des
différentes couches [69].
Le rôle des quatre couches se trouvant sous le diélectrique est le suivant :
• Le substrat est en silicium. Il n’intervient pas électriquement et ne sert que de support
à l’ensemble de la structure.
• La couche de passivation de SiO2 assure à la fois l’isolation électrique mais aussi le
rôle de barrière à la diffusion des atomes de silicium qui auraient tendance à migrer vers le
matériau high-k durant les différents traitements thermiques imposés à l’ensemble de la
structure. Cette couche est obtenue par oxydation thermique du silicium et son épaisseur est
de 500 nm.
• La couche d’accroche de TiO2 est indispensable car le platine adhère mal sur la silice ;
l’oxyde de titane permet également d’éviter la diffusion du titane dans le platine. Elle est
réalisée par dépôt puis oxydation thermique d’une couche de titane de 10 nm.
• L’électrode inférieure est en platine pour deux raisons : tout d’abord parce que le
platine est un métal noble donc difficile à oxyder, ensuite parce que le platine possède un
paramètre de maille (a = 3,923 Å) proche de ceux du STO et du BTO. Ainsi le platine pourra
favoriser leur cristallisation. L’électrode inférieure est réalisée par pulvérisation de Pt, son
épaisseur étant de 100 nm.
5.2. Elaboration de l’électrode supérieure et définition du condensateur
Lors de la réalisation de l’empilement, les couches successives sont déposées sur toute la
surface des échantillons. C’est l’élaboration de l’électrode supérieure qui permet de délimiter
la surface des condensateurs.
76