Propriétés électriques d`empilements de grille pour - IMEP-LaHC

M2R de Micro et Nano Électronique
PROPOSITION DE STAGE POUR L'ANNEE 2007/2008
Laboratoire : Institut de Microélectronique Electromagnétisme et Photonique (IMEP)
Adresse : MINATEC, 3, Parvis Louis Neel, BP 257, 38016 Grenoble Cedex 1.
Responsable du projet : Daniel Bauza
Tél : 04.56.52.95.51
fax : 04.56.52.95.01
e-mail : [email protected]
Sujet : Titre : PROPRIETES ELECTRIQUES D’EMPILEMENTS DE GRILLE POUR
LES
TECHNOLOGIES CMOS
Description : Dans les technologies CMOS actuelles, la recherche d’isolants
pour remplacer l’oxyde de silicium, SiO2, est une préoccupation majeure. En effet,
aujourd’hui en dessous de 2 nm, l’épaisseur de SiO2 diminue à chaque nouvelle
génération de composants. Pour de telles épaisseurs, le dioxide de silicium assure de
moins en moins bien sa fonction d’isolant. Des efforts considérables sont donc déployés
pour substituer au SiO2 un diélectrique de plus grande permittivité permettant d’augmenter
l’épaisseur d’isolant pour un même contrôle du canal du transistor.
Parmi les matériaux envisagés, HfO2, Al2O3, ZrO2 ou Y2O3…, l’oxyde d’hafnium
(HfO2) semble s’imposer, mais divers problèmes sont rencontrés. Parmi ceux-ci : au cours
du procédé, une couche de SiO2 s’interpose entre le silicium et le nouvel isolant ; on
observe une réduction de la mobilité des porteurs dans le canal attribué à des charges
présentes dans l’empilement de grille SiO2-HfO2. La caractérisation de ces empilements,
de leurs défauts, et l’étude de leur fiabilité sont donc absolument nécessaires. Ils n’en sont
qu’à leurs débuts. Par exemple : on sait très peu sur l’interface, difficile d’accès, entre le
nouveau diélectrique et le SiO2 ; le HfO2 contient énormément de défauts qu’il faut étudier.
Après une étude bibliographique des techniques de caractérisation électrique
possibles et déjà utilisées ainsi que des résultats déjà acquis sur ces structures, des
dispositifs MOS utilisant du HfO2 comme diélectriques de grille seront testés. Différents
dispositifs existent permettant d’étudier l’influence de certains paramètres technologiques.
En appliquant les techniques qui ont déjà fait leurs preuves pour caractériser la couche de
SiO2 on cherchera à caractériser l’interface SiO2/HfO2, le HfO2, et à obtenir des
informations supplémentaires sur les défauts de la couche de SiO2. On travaillera à la
mise au point de nouvelles techniques de caractérisation plus adaptées à chacune de ces
régions et on corrèlera les résultats obtenus aux autres propriétés des dispositifs.
CONCEPTION DES SYSTEMES
INTEGRES
PHYSIQUE DES COMPOSANTS ET
□
MATERIAUX
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Continuation en thèse possible (Allocation ministère, région)
Administration : Sarah Bennour
Sarah Bennour
Secrétariat Master MNE
MINATEC - 3 Parvis Louis Néel - BP 257 - 38016 Grenoble cedex
Tél. 04-56-52-94-34 – Télécopie : 04-56-52-94-01
e-mail : [email protected]