Abstract FR:

La miniaturisation en microélectronique impose de remplacer à terme SiO2 par un matériau à forte permittivité pour diverses applications (MOS, MIM). Ce travail est consacré à l'élaboration de couches minces d'oxyde d'yttrium et de silicate d'yttrium par une technique de dépôt CVD innovante combinant à la fois une assistance plasma et un système d'injection pulsée de précurseurs organométalliques. Après un travail d'optimisation, les dépôts ont été réalisés à 350°C sur deux types de substrat. La microstructure des films a été analysé finement par un ensemble de techniques. Les propriétés électriques du matériau ont été étudiées dans des structures MOS ou MIM. Dépôt sur substrat Si (application oxyde de grille pour MOS) : l'introduction d'un flux important d'espèces réactives permet d'augmenter la vitesse de dépôt et de réduire la formation de SiO2 et de silicate d'yttrium à l'interface Si/YxOy. Après recuit à haute température (700 °C), une recroissance de SiO2 et de silicate est observée (dépendant du caractère oxydant du milieu). Un recuit à 450°C sous H2 permet d'améliorer les caractéristiques électriques. Dépôt sur substrat métallique TiN (application capacités MIM) : des capacités à base d'oxyde d'yttrium ont été réalisées en faisant varier l'épaisseur de l'oxyde. Des traitements thermiques à basse température ont été étudiés. En particulier, un recuit sous rayonnement UV sous 02 à 400°C est bénéfique. Une capacité surfacique de 5fF/um2 a été obtenue (avec une tension de claquage de 8 V et une linéarité de 650 ppm/V2). Les premiers résultats d'intégration du matériau en filière damascène en collaboration avec StMicroelectronics et le CEA-LETI sont présentées.