Étude des dépôts par plasma ALD de diélectriques à forte permittivité diélectrique (dits ''High-k'') pour les applications capacités MIM

Study of high-k materials deposition by plasma ALD for MIM capacitors

• Auteur / Autrice : Denis Monnier
• Direction : Elisabeth Blanquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Résumé

La miniaturisation des composants dans la micorélectronique touche maintenant les composants passifs comme les capacités MIM (Métal/Isolant/Métal). Pour augmenter la densité de capacité des capacités MIM, les diélectriques conventionnels (Si02, E = 3. 9) sont remplacés par des diélectriques à haute permittivité diélectrique dits « high-k » comme Zr02. Sa permittivité E est égale à 47 lorsqu'il se trouve sous la phase tétragonale. Le procédé de dépôt de Zr02 est la méthode PEALD. Nous avons étudié le procédé de dépôt de Zr02 avec les précurseurs TEMAZ et ZyALD. Les propriétés thermodynamiques du TEMAZ ont été analysées par spectrométrie de masse. L'influence des paramètres du procédé PEALD et de post-traitements sur les mécanismes de formation de la zircone tétragonale a été étudiée. De nombreuses méthodes de caractérisation (XRD, Raman, TEM, SIMS, XPS, caractérisations électriques. . . ) ont été employées afin d'établir un optimum propriétés des films de Zr02 / performance du procédé de dépôt.

The continuous decreasing size of integrated circuits in the field of microelectronics is now applied to passive components such as MIM (Metal/Insulator/Metal) capacitors. To increase the capacitance density of MIM capacitors, new materials with high permittivity are required to replace silica (Si02, E = 3. 9). Zr02 permittivity is around 47 for the tetragonal phase. Zr02 is deposited by PEALD. We studied the Zr02 deposition method with TEMAZ and ZyALD precursors. Thermodynamic properties of TEMAZ have been analyzed by Knudsen cell mass spectrometry. PEALD process parameters and post-treatments influence on the tetragonal zirconia synthesis have been investigated. Various characterisation methods (XRD, Raman spectroscopy, TEM, SIMS, XPS, electrical characterisation) were employed to establish an optimum between Zr02 films properties and deposition process performance.