Croissance de diélectrique à forte permittivité par la technique MOCVD en phase liquide pulsée : Elaboration, et caractérisation de films de HfO2. - FMNT - Fédération Micro- et Nano- Technologies Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

High-k growth by Liquid pulsed MOCVD technique: Deposition and characterization of HfO2 layers

Croissance de diélectrique à forte permittivité par la technique MOCVD en phase liquide pulsée : Elaboration, et caractérisation de films de HfO2.

Résumé

MOS scaling allow an enhancement of the performance, the integration density and the integrated circuits cost. Today, the component shows fundamental limits. To continue improving the device performance, the integration of new materials is necessary. Since it exhibits high dielectric constant and large band gap, hafnium oxide is studied as an alternative to the conventional silicon oxide. The use of HfO2 is promising to improve the oxide thickness versus gate leakage current trade-off. In this context, this work deals with HfO2 deposition, characterization and integration by liquid pulsed MOCVD deposition technique. The injection system as the large process window enables the films growth under several crystalline phases. As a function of the phase, dielectric constant around 20 and 30 are obtained. This study also demonstrates existence of an amorphous to crystalline transition thickness and the nanocrystalline nature of the layers. These analyses open the way to non-destructive characterizations techniques that can be employed in clean room environment. Finally, this work allows the determination of a standard process with 1.1 nm EOT and 0.84 A/cm² density of leakage current which satisfy ITRS specifications for high performance applications.
La miniaturisation des transistors CMOS permet d'améliorer les performances, la densité d'intégration et le coût des circuits intégrés. Cependant, de nos jours, le transistor se heurte à des limitations physiques. Afin de perpétuer l'accroissement des performances, l'intégration de nouveaux matériaux devient incontournable. En particulier, l'oxyde d'hafnium, du fait de sa haute permittivité et de sa large bande interdite est largement étudié afin de remplacer l'oxyde de grille standard. L'utilisation du HfO2 vise ainsi à améliorer le compromis épaisseur d'oxyde/ courant de fuite. Dans ce contexte, ce travail porte sur l'élaboration, la caractérisation et l'intégration de films de HfO2 déposé par la technique MOCVD en phase liquide pulsée. La présence du système d'injection et l'utilisation d'une large fenêtre de procédé favorisent la croissance de films selon différentes phases cristallines. Selon la phase en présence, des constantes diélectriques de l'ordre de 20 et d'autres de l'ordre de 30 sont obtenues. Cette étude met aussi en évidence la présence d'une épaisseur de transition cristalline ainsi que la nature nano-cristallisée des films de HfO2. Ces différentes analyses ouvrent la voie à l'emploi de techniques de caractérisations non destructives qui peuvent être employées dans l'environnement salle blanche. L'ensemble de ces travaux ont permis la mise en place d'un procédé de référence, avec une EOT de 1,1 nm et une densité de courant de fuite de 0,84 A/cm², résultats en accord avec l'ITRS pour les applications haute performance
Fichier principal
Vignette du fichier
These_KD_fev07.pdf (5.13 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00130390 , version 1 (12-02-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00130390 , version 1

Citer

Karen Dabertrand. Croissance de diélectrique à forte permittivité par la technique MOCVD en phase liquide pulsée : Elaboration, et caractérisation de films de HfO2.. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00130390⟩
280 Consultations
1243 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More