Elaboration d'oxydes à forte constante diélectrique sur silicium par épitaxie par jets moléculaires

High dielectric constant oxide elaboration on silicium by molecular beam epitaxy

• Auteur / Autrice : Sébastien Gaillard
• Direction : Guy Hollinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositifs de l'électronique intégrée
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique, optoélectronique et microsystèmes (Ecully, Rhône1995-2006)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pérovskite

Permittivité

Épitaxie

Mots clés libres

High-k

Ejm

Laalo3

Résumé

Le remplacement des oxydes de grille en SiO2 par des oxydes à plus forte constante diélectrique (high k) est inéluctable pour les technologies CMOS sub 50 nm, notamment pour les circuits à basse consommation d'énergie. Il s'agit dans ce projet de développer une technologie de fabrication de films minces d'oxydes monocristallins, à forte constante diélectrique, épitaxiés sur silicium, qui pourrait prendre le relais des technologies à base de films amorphes comme HfO2, dans les futures filières 45 nm ou 32 nm. La technique d'épitaxie choisie est l'épitaxie par jets moléculaires qui présente l'intérêt d'avoir un maximum de flexibilité. Les procédés sont développés sur un réacteur 2 pouces. Le matériau de départ est l'oxyde LaAIO3 qui possède une structure cubique de type pérovskite. Ce travail a posé les bases de stratégies "matériaux" qui devraient permettre de réaliser, dans le futur, des hétérostructures oxydes épitaxiés/Silicium répondant aux objectifs visés en microélectronique.

Downscaling of CMOS devices calls for an equivalent oxide thickness (EOT) of the gate dielectric less than 1 nm as wells as a low gate leakage current. LaAIO3 (LAO) perovskite oxide is a potential high-k dielectric candidate for the replacement of SiO2 in the sub-100 nm CMOS technology on Silicon. Among many possible deposition methods. Molecular Beam Epitaxy (MBE) has shown to be an adequate technique for preparing high-k dielectrics because it can produce high quality crystalline films with atomically sharp interfaces. This work posed the bases of strategies "materials" which should make it possible to realize, in the future, of the epitaxial heterostructures oxides/Silicium answering the aims had in micro-electronics.