Etude des structures MIM a base de dioxyde de titane pour des applications DRAM
Le developpement des memoires dynamiques (DRAM) a haute performance basees sur la structure metal isolateur metal (MIM) necessite de remplacer la couche de dioxyde de silicium par des materiaux dielectriques a haute permittivite dielectrique. L'utilisation de ces isolants dits high k permet de reduire la taille du dispositif DRAM tout en conservant une densite de capacite elevee et un faible courant de fuite pour diminuer la frequence de rafraichissement. Parmi les nombreux materiaux high k, le dioxyde de titane (TiO2) est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de sa constant dielectrique relativement elevee pouvant atteindre 170 dans le TiO2 cristallise en phase rutile. De plus, il est possible d'obtenir cette phase a basse temperature par le procede ALD 250 degC) si le depot est realise sur un substrat RuO2 (phase rutile) grace a une tres faible difference de parametres de maille entre les deux materiaux. L'objectif principal de cette these est d'etudier les mecanismes des reactions chimiques qui se produisant a l'interface RuO2/TiO2 lors du depot et leur influence sur les proprietes structurales et dielectriques du film TiO2, en particulier l'influence des especes oxydantes, le plasma O2 et le H2O. L'influence des electrodes superieure et inferieures sur les proprietes electriques et structurales de TiO2 a egalement ete etudiee. Ensuite, la constante dielectrique, la conductivite ac et la tangente de perte des structures MIM a base d'oxyde de titane dope aluminium ont ete etudies dans une gamme de frequences large bande, de 1 Hz a 2 GHz. Enfin, la realisation des MIM tridimensionnelles (3D) utilisant un substrat de silicium structure en reseaux des trous coniques denses a ete demontree. Les structures MIM 3D realisees ont permis d'augmenter sensiblement la densite de capacite tout en gardant de bonnes performances en termes de courant de fuite.