FR3003401A1 - Dispositif microelectronique a memoire programmable - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique à mémoire programmable, comprenant au moins les étapes suivantes : - former une première électrode métallique (1), - former une deuxième électrode métallique (2), - former au moins un élément mémoire (6) dans lequel au moins un pont de conduction électrique est susceptible d'être formé lorsqu'une tension électrique est appliquée entre la première et la deuxième électrodes métalliques, ledit élément mémoire (6) étant positionné entre la première et la deuxième électrodes, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins les étapes suivantes : - former au moins une couche de nitrure de silicium (4) entre la première et la deuxième électrodes, - former au moins un puits (41) dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium (4), le pont de conduction électrique étant destiné à être formé dans une zone confinée (60) obtenue à partir dudit puits (41), - remplir au moins partiellement le puits d'un composé métallique (5).
Description
Dispositif microélectronique à mémoire programmable La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique à mémoire programmable, ainsi qu'a un dispositif 5 obtenu par ledit procédé de fabrication. Les dispositifs microélectroniques à mémoire programmable sont typiquement, mais non exclusivement, des cellules programmables à mémoires d'ordinateurs dites « non-volatiles ». Lorsque ces cellules programmables sont à conduction ionique 10 (métallisation), on parle généralement de CBRAM, pour l'anglicisme « Conductive-Bridging Random Access Memory », ou de PMC, pour l'anglicisme « Programmable Metallization Cell ». Lorsque ces cellules programmables sont à conduction par lacunes d'oxygène, on parle généralement d'OXRAM, pour l'anglicisme « oxide 15 resistive memory ». Les cellules programmables à conduction ionique (CBRAM ou PMC) sont bien connues de l'homme du métier, et sont par exemple décrites dans le document US 6 084 796. Une CBRAM (ou PMC) comporte typiquement un empilement vertical 20 de couches, formé d'un substrat à base d'un semi-conducteur du type silicium, sur lequel se trouvent les couches successives suivantes : une électrode dite inférieure (« bottom electrode »), une couche d'un verre de chalcogénure dopé avec de l'argent (i.e. électrolyte solide), et une électrode dite supérieure (« top electrode ») en argent. La couche d'un verre de chalcogénure est ainsi 25 intercalée entre l'électrode inférieure et l'électrode supérieure. Ces électrodes sont configurées pour faire croître une dendrite métallique (i.e. formation d'un pont de conduction électrique) du négatif des deux électrodes vers le positif des deux électrodes à travers la couche de verre de chalcogénure dopé, lorsqu'une tension électrique est appliquée entre 30 lesdites électrodes. En appliquant une tension électrique opposée entre ces deux électrodes, on obtient le phénomène inverse, à savoir la disparition de la dendrite métallique (i.e. disparition du pont de conduction électrique) au sein de la couche de verre de chalcogénure dopé.
Ainsi, lorsque le pont de conduction électrique est créé (étape dite « d'écriture »), l'état logique du dispositif peut être représenté par « 1 », ou peut correspondre à l'état « ON », tandis que lorsque le pont de conduction électrique disparaît, l'état logique de la cellule peut être représenté par « 0 », ou peut correspondre à l'état « OFF ». Une première fonctionnalité recherchée dans les CBRAM est d'avoir une structure microélectronique présentant un rendement électrique le plus élevé possible. Le rendement électrique de la structure mémoire peut dépendre de la stoechiométrie du chalcogénure, ou en d'autres termes du pourcentage atomique des différents éléments qui composent le chalcogénure. Ladite stoechiométrie est un facteur essentiel pour obtenir des performances électriques optimales dans les cellules programmables à conduction ionique. Une seconde fonctionnalité recherchée dans les CBRAM est d'avoir une structure microélectronique présentant un temps de rétention (de l'information dans la mémoire) le plus élevé possible, qui peut être notamment induit par une couche compacte d'un verre de chalcogénure. Une fois le pont de conduction électrique formé grâce à l'application d'une tension électrique entre les deux électrodes, le temps de rétention correspond à la durée de vie du pont de conduction électrique lorsque ladite tension n'est plus appliquée.
Lorsqu'une tension électrique est appliqué, le pont de conduction électrique se forme à la base de l'électrode inférieure (« bottom electrode ») et croît en direction de l'électrode d'argent (« top électrode ») : on appelle cette croissance la croissance longitudinale entre les deux électrodes. Toutefois, il apparaît également des croissances latérales, notamment à proximité de l'électrode inférieure, où débute la croissance du pont de conduction électrique. Ces croissances latérales peuvent contribuer fortement à l'instabilité du pont de conduction, voire même à sa rupture. Une des principales causes de cette croissance latérale et/ou de la rupture du pont de conduction est notamment la présence d'une source d'ions métalliques (i.e. électrode supérieure en argent) dite « non-limitée ». Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des techniques de l'art antérieur en proposant notamment un procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique à mémoire programmable, ce dernier présentant un pont de conduction électrique stable et reproductible, en configuration opérationnelle. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique à mémoire programmable, comprenant au moins 5 les étapes suivantes : - former une première électrode métallique, - former une deuxième électrode métallique, - former au moins un élément mémoire dans lequel au moins un pont de conduction électrique est susceptible d'être formé lorsqu'une tension 10 électrique est appliquée entre la première et la deuxième électrode métallique, ledit élément mémoire étant positionné entre la première et la deuxième électrode, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins les étapes suivantes : 15 - former au moins une couche de nitrure de silicium entre la première et la deuxième électrode, - former au moins un puits dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium, le pont de conduction électrique étant destiné à être formé dans une zone confinée obtenue à partir dudit puits, 20 - remplir au moins partiellement le puits d'un composé métallique. Les étapes mentionnées ci-dessus peuvent être réalisées dans un ordre quelconque. De préférence, la formation de la première électrode métallique sera la première étape, et la formation de la deuxième électrode métallique sera la dernière étape, dans le procédé de fabrication d'un dispositif 25 microélectronique à mémoire programmable de l'invention. Le dispositif microélectronique ainsi obtenu par le procédé de l'invention permet de limiter de façon significative, voire d'éviter, les croissances latérales du pont de conduction électrique, en configuration opérationnelle du dispositif. De ce fait, le temps de rétention est amélioré de 30 façon significative. Il présente en outre un rendement élevé, ainsi qu'une stabilité thermique optimale à des températures élevées, pouvant notamment aller jusqu'à 450°C, voire plus.
Ces températures élevées sont classiquement celles utilisées dans les étapes en fin de lignes de fabrication (i.e. « Back-end-of-line » (BEOL)), notamment lors de l'interconnexion des éléments actifs, tels que des transistors, ...etc, pour former un circuit électrique dans des étapes postérieures aux étapes mentionnées dans la présente invention. 1. L'élément mémoire De préférence, l'élément mémoire de l'invention peut être un matériau choisi parmi un oxyde métallique dopé, un oxyde métallique non dopé, un 10 matériau chalcogénure dopé, et un matériau chalcogénure non dopé, ou une de leurs combinaisons. De préférence, l'élément mémoire est un élément électriquement isolant. 15 1.1. Oxyde métallique dopé ou non dopé L'oxyde métallique est un matériau diélectrique qui peut être dopé ou non dopé. Il peut être sous la forme d'un oxyde simple comprenant un unique métal, du type MON, ou d'un oxyde complexe comprenant au moins deux 20 métaux, notamment du type M1M2ON. Les oxydes dits complexes peuvent être plus particulièrement des oxydes simples ayant été dopés par un ou plusieurs éléments métalliques dopants. Le ou les métaux composant l'oxyde métallique peuvent être choisis parmi les métaux de transition, les lanthanides, et les métalloïdes, ou un de 25 leurs mélanges. A titre d'exemple d'oxyde simple non dopé, on peut citer l'oxyde d'yttrium (Y203), l'oxyde d'hafnium (Hf02), l'oxyde de zirconium (Zr02), l'oxyde de gadolinium (Gd203), l'oxyde d'aluminium (A1203), ou l'oxyde de germanium (Ge02)- 30 L'oxyde métallique peut être dopé par un ou plusieurs éléments métalliques dopants. Le dopage de l'oxyde métallique permet avantageusement de réduire les défauts de réseau cristallin par rapport à l'oxyde métallique non dopé.
L'élément mémoire peut comprendre de 0,1 % atomique à 30 % atomique d'élément métallique dopant. Le ou les éléments dopants peuvent être choisis de façon à ce que l'enthalpie de formation de l'oxyde dopant formé entre l'élément dopant et 5 l'oxyde métallique soit inférieure à l'enthalpie de formation de l'oxyde métallique non dopé. Par exemple, en considérant l'oxyde de gadolinium (Gd203) qui a une enthalpie de formation de -1800 kilojoules par mole (kJ/mol), et en considérant que l'élément dopant est le titane, l'enthalpie de formation du 10 dioxyde de titane (Ti02) est de -944,7 kJ/mol. De préférence, le ou les éléments métalliques dopant sont différents du ou des métaux constitutifs de l'oxyde métallique non dopé. Selon une première variante, le ou les éléments métalliques dopants peuvent être des éléments métalliques aptes à former des lacunes d'oxygènes 15 au sein de l'oxyde métallique. A ce titre, le ou les éléments métalliques dopants peuvent être choisis parmi le titane (Ti), le silicium (Si), le hafnium (Hf), l'yttrium (Y), le gadolinium (Gd), et le zirconium (Zr), ou un de leurs mélanges. A titre d'exemple d'oxyde métallique dopé selon cette première 20 variante, on peut citer : - pour l'oxyde d'yttrium (Y203) : l'oxyde d'yttrium dopé au silicium (Si-Y203), au titane (Ti- Y203), au zirconium (Zr-Y203), au hafnium (Hf-Y203), à l'aluminium (Al-Y203), au gadolinium (Gd-Y203), au ruthénium (Ru-Y203), ou au germanium (Ge-Y203) ; 25 - pour l'oxyde d'hafnium (Hf02) : l'oxyde d'hafnium dopé au silicium (Si-Hf02), au zirconium (Zr-Hf02), au titane (Ti-Hf02), au ruthénium (RuHf02), ou au germanium (Ge-Hf02) ; - pour l'oxyde de zirconium (Zr02) : l'oxyde de zirconium dopé au silicium (Si-Zr02), au titane (Ti-Zr02), au germanium (Ge-Zr02), ou au 30 ruthénium (Ru-Zr02) ; - pour l'oxyde d'aluminium (A1203) : l'oxyde d'aluminium dopé au silicium (Si-A1203), au zirconium (Zr-A1203), au hafnium (Hf-A1203), au titane (Ti-A1203), au ruthénium (Ru-A1203), ou au germanium (Ge-A1203) ; - pour l'oxyde de gadolinium (Gd203) : l'oxyde de gadolinium dopé au silicium (Si-Gd203), au zirconium (Zr-Gd203), au titane (Ti-Gd203), au hafnium (Hf-Gd203), à l'aluminium (Al-Gd203), au ruthénium (Ru-Gd203), ou au germanium (Ge-Gd203) ; - pour l'oxyde de germanium (Ge02) : l'oxyde de germanium dope au titane (Ti-Ge02), ou au ruthénium (Ru-Ge02)- Dans un mode de réalisation particulier, l'oxyde métallique dopé selon l'invention peut être irradié par rayonnements ultra-violets, afin d'améliorer la création de lacunes d'oxygène.
A titre d'exemple, l'oxyde métallique dopé peut être irradié sous une longueur d'onde de 400 nm, avec une intensité pouvant aller de 20 à 150 milliwatts par centimètre carré (mW/cm2), et ce notamment pendant une durée pouvant aller de 5 à 20 minutes (min). Selon une deuxième variante, le ou les éléments métalliques dopants peuvent être des éléments métalliques aptes à former des lacunes du ou des éléments métalliques dopants en tant que tels, au sein de l'oxyde métallique, afin d'améliorer les performances électriques du dispositif microélectronique à mémoire programmable. Le ou les éléments métalliques dopants peuvent être choisis parmi le 20 cuivre (Cu), le zinc (Zn), et l'argent (Ag), ou un de leurs mélanges. Ces lacunes métalliques améliorent avantageusement les performances électriques du dispositif microélectronique de l'invention. A titre d'exemple d'oxyde métallique dopé selon cette deuxième variante, on peut citer : l'oxyde de gadolinium dopé au cuivre (CuxGdy0z), 25 l'oxyde de titane dopé au cuivre (CuxTiy0z), l'oxyde d'hafnium dopé au cuivre (CuxHfy0z), l'oxyde de silicium dopé au cuivre (CuxSiy0z), l'oxyde d'aluminium dopé au cuivre (CuxAly0z), ou al'oxyde de zirconium dopé au cuivre (CuxZry0z), avec 0,01 x 0,5 ; 1 y 2 et 1 z 3. Le cuivre mentionné comme élément métallique dopant dans ces exemples peut bien entendu être 30 remplacé par du zinc (Zn) ou de l'argent (Ag). Dans ce type d'oxydes métalliques dopés au cuivre, au zinc ou à l'argent, l'élément métallique dopant se positionne sur des sites interstitiels plutôt que sur des sites de substitutions. De plus, la lacune de l'élément métallique dopant (Vmétal) représente le défaut dominant par rapport aux lacunes d'oxygène (Vo) à cause de sa plus faible énergie de formation (0,9 eV pour Vc, comparée à 1,15 eV pour Vo). Dans une telle configuration, le basculement électrique du dispositif microélectronique de l'invention peut être attribué à la formation et rupture du pont de conduction électrique formé par Vc, et des ions de cuivre. Selon une troisième variante, le ou les éléments métalliques dopants peuvent être au moins un des éléments métalliques tels que décrits dans la première variante, et au moins un des éléments métalliques tels que décrits 10 dans la deuxième variante. 1.2. Matériau chalcogénure dopé ou non dopé Le matériau chalcogénure de l'invention, qu'il soit dopé ou non dopé, est de préférence un matériau amorphe. 15 Un chalcogénure est classiquement composé d'au moins un ion chalcogène et d'au moins un élément électropositif. Les chalcogènes, constitutifs des ions chalcogènes, sont rassemblés dans le groupe 16 du tableau périodique des éléments, et ceux utilisés de préférence dans l'invention sont le soufre (S), le sélénium (Se) et le tellure 20 (Te). L'élément électropositif constitutif du chalcogénure peut être notamment un élément du groupe 14 ou du groupe 15 du tableau périodique des éléments, et de préférence le germanium (Ge) ou l'arsenic (As). On peut citer à titre d'exemple de chalcogénure, le séléniure de 25 germanium GexSeloo-x, le sulfure de germanium GexSioo-x, le tellurure de germanium GexTeloo-x ou le sulfure d'arsenic AsxSioo-x, x étant un nombre entier, notamment compris entre 1 et 99, et de préférence entre 18 et 50. Le chalcogénure préféré est le sulfure de germanium GexSioo-x avec notamment 33 x 44, et de façon particulièrement préférée avec x = 33. 30 La couche de matériau chalcogénure peut être typiquement déposée par un procédé bien connu de l'homme du métier tel que la pulvérisation cathodique.
Le matériau chalcogénure peut être dopé par un élément métallique dopant. Il est bien connu que la présence d'élément métallique dopant dans un matériau chalcogénure diminue la température de transition vitreuse dudit matériau chalcogénure. De ce fait, la quantité d'élément métallique dopant au sein du matériau chalcogénure dopé est de préférence déterminée de sorte à préserver ses propriétés amorphes une fois le matériau chalcogénure dopé. Cet élément métallique dopant peut être choisi indifféremment parmi l'argent (Ag), un alliage d'argent, le cuivre (Cu), un alliage de cuivre, le zinc (Zn), un alliage de zinc, et un alliage de cuivre et d'argent, ou un de leur mélange, l'élément particulièrement préféré étant l'argent ou un alliage d'argent. Cet élément métallique dopant peut en outre être un desdits alliages mentionnés ci-avant, lesdits alliages étant dopés avec de l'antimoine. La 15 quantité d'antimoine dans lesdits alliages peut aller jusqu'à 10% atomique. Selon une première variante, le matériau chalcogénure dopé peut être obtenu en dissolvant l'élément métallique dopant dans un matériau chalcogénure non dopé. Cette étape où l'élément métallique dopant est dissout dans le matériau chalcogénure non dopé est bien connue de l'homme 20 du métier. Typiquement, la dissolution de l'élément métallique dopant peut être réalisée par irradiation par rayonnements ultra-violets et/ou par traitement thermique. Dans le cas du traitement thermique, il est préférable que la température de traitement soit inférieure à la température de transition 25 vitreuse du matériau chalcogénure (non dopé) afin de pouvoir garantir que la structure amorphe du chalcogénure soit maintenue durant la dissolution de l'élément métallique dopant. Selon une deuxième variante, le matériau chalcogénure dopé peut être obtenu en pulvérisant simultanément (i.e. « co-sputtering ») un matériau 30 chalcogénure (cf. matériau chalcogénure « non dopé ») et ledit élément métallique dopant. Le dispositif microélectronique à mémoire programmable obtenu par le procédé selon la présente invention, lorsque un matériau chalcogénure dopé ou non dopé est utilisé en tant qu'élément mémoire, et pour garantir une structure amorphe tout le long du procédé de fabrication du dispositif microélectronique à mémoire programmable, la température de transition vitreuse Tg du matériau chalcogénure dopé ou non dopé est de préférence supérieure aux températures de fabrication mises en oeuvre dans les étapes de fabrication dudit dispositif, et notamment dans les étapes nécessaires pour rendre le dispositif utilisable en tant que CBRAM (incluant les étapes d'installation des composants actifs tels que les transistors , ...etc). La température de transition vitreuse du matériau chalcogénure dopé 10 ou non dopé peut être mesurée facilement par MDSC (pour l'anglicisme « Modulated Differential Scanning Calorimetry »), avec une rampe de température de 3°C/min et une rapidité de modulation de 1°C/100s. 1.3. Traitement thermique de l'élément mémoire 15 L'élément mémoire peut être avantageusement traité thermiquement, afin : - d'améliorer la qualité de l'élément mémoire, notamment lorsque l'élément mémoire est un oxyde métallique, et/ou - d'activer l'élément métallique dopant dans l'oxyde métallique dopé 20 ou dans le matériau chalcogénure dopé, et/ou - réduire les défauts de réseau cristallin dans l'oxyde métallique dopé ou non dopé. Le traitement thermique peut être réalisé sous une atmosphère inerte, d'oxygène (02) ou d'azote (N2), l'atmosphère d'oxygène étant uniquement 25 préconisé lorsque l'élément mémoire est un oxyde métallique (dopé ou non dopé). La durée du traitement thermique peut aller de 1 à 60 minutes environ. Lorsque l'élément mémoire est un oxyde métallique dopé ou non dopé, 30 il peut être chauffé à une température d'au plus 600°C. Lorsque l'élément mémoire est un matériau chalcogénure dopé ou non dopé, il peut être chauffé à une température inférieure à la température de transition vitreuse du matériau chalcogénure respectivement dopé ou non dopé. 2. La couche de nitrure de silicium et le puits La formation de couche de nitrure de silicium peut être réalisée par des techniques bien connues de l'homme du métier. A titre d'exemple, la couche de nitrure de silicium peut être réalisée par dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais chemical vapor deposition).
La couche de nitrure de silicium peut avoir une épaisseur d'au plus 60 nm, et de préférence allant de 10 à 50 nm. Le puits dans la couche de nitrure de silicium traverse de part et d'autre l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium. Le puits est de préférence une cavité sensiblement cylindrique 15 traversant l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium. Une des extrémités du puits (i.e. le fond du puits) est fermée par le matériau sur lequel a été déposée la couche de nitrure de silicium. Ainsi, le composé métallique remplissant ledit puits se trouve directement en contact physique avec le matériau sur lequel a été déposée la couche de nitrure de 20 silicium. La hauteur dudit puits peut donc être sensiblement celle de l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium. L'extrémité du puits directement en contact physique avec le matériau sur lequel a été déposée la couche de nitrure de silicium, peut avoir une 25 surface de contact de l'ordre de 1,5x10-3 à 0,1 pm2. La formation du puits dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium peut être réalisée par des techniques bien connues de l'homme du métier. A titre d'exemple, le puits de la couche de nitrure de silicium peut être 30 réalisé par des techniques de photo-résine, de gravure chimique et/ou d'aplanissement mécano-chimique. 3. Le composé métallique remplissant le puits Le composé métallique remplissant le puits est un composé comprenant au moins un métal, ledit métal étant choisi préférentiellement parmi le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et le zinc (Zn), ou un de leurs mélanges. Le métal du composé métallique est notamment destiné à être localisé 5 dans la zone confinée obtenue à partir du puits (i.e. délimitée à partir du design du puits). Le composé métallique peut être un composé électriquement conducteur ou un composé électriquement isolant, le composé métallique pouvant être dopé ou non dopé. 10 Plus particulièrement, le composé métallique peut être choisi parmi : a. un métal, 13. un alliage de métaux, y. un oxyde métallique dopé, et Ô. un oxyde métallique non dopé, 15 ou un de leurs mélanges. Le métal a en tant que tel peut être de préférence choisi parmi le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et le zinc (Zn). Ledit métal est donc plus particulièrement dans la catégorie des composés électriquement conducteurs. 20 L'alliage de métaux 13 peut être un alliage comprenant au moins un métal choisi parmi le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et le zinc (Zn), ou un de leurs mélanges. Ledit alliage de métaux est donc plus particulièrement dans la catégorie des composés électriquement conducteurs. 25 L'alliage de métaux peut comprendre au moins deux métaux différents, dont l'un des deux métaux est choisi parmi le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et le zinc (Zn), l'autre métal pouvant être choisi parmi un métal de transition et un métalloïde. A titre d'exemple, on peut citer les alliages de métaux comprenant du 30 cuivre ou du zinc, tels que notamment CuxTi, CuxTe, CuxHf, CuxAl, CuxTa, CuxMg, CuxSi, ZnxTi, ZnxTe, ZnxHf, ZnxAl, ZnxTa, ZnxMg, ZnxSi, avec 1 x 9.
L'oxyde métallique dopé y peut être un oxyde métallique dopé par un ou plusieurs éléments métalliques dopants choisis parmi le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et le zinc (Zn), ou un de leurs mélanges. Ledit oxyde métallique dopé est donc plus particulièrement dans la catégorie des composés électriquement conducteurs. L'oxyde métallique peut comprendre de 0,1 % atomique à 30 % atomique d'élément métallique dopant. L'oxyde métallique dopé peut être choisi préférentiellement parmi les oxydes de métaux de transitions, notamment choisi parmi les oxydes de ruthénium (Ru), d'iridium (Ir), de nickel (Ni), de manganèse (Mn), de vanadium (V), de niobium (Nb), de molybdène (Mo) ces oxydes métalliques étant dopés avec du cuivre (Cu), de l'argent (Ag) ou du zinc (Zn). Lesdits oxydes métalliques dopés sont plus particulièrement dans la catégorie des composés oxydes électriquement conducteurs.
L'oxyde métallique non dopé 15 peut être un oxyde comprenant au moins un métal choisi parmi le cuivre (Cu), l'argent (Ag) et le zinc (Zn), ou un de leurs mélanges (i.e. un de leurs alliages). Ledit oxyde métallique non dopé est donc plus particulièrement dans la catégorie des composés électriquement isolants. On peut citer, à titre d'exemple, l'oxyde d'argent (Ag20), l'oxyde de zinc (Zn0), l'oxyde de cuivre (Cu0), les oxydes d'alliage d'argent et de cuivre (AgxCu1_x0), les oxydes d'alliage d'argent et de zinc (AgxZn1_x0), ou les oxydes d'alliage de cuivre et de zinc (CuxZn1_x0) avec 0,1 x 1. 4. La première et la deuxième électrodes métalliques Les première et deuxième électrodes métalliques peuvent être réalisées et déposées par des techniques bien connues de l'homme du métier. Elles correspondent respectivement à une anode et à une cathode, ou 30 inversement. De préférence, la première électrode peut être une électrode inerte, et/ou la deuxième électrode peut être une électrode inerte.
On entend par « électrode inerte » une électrode qui ne participe pas à la formation du pont de conduction électrique. Plus particulièrement pour les CBRAM, le matériau de l'électrode est différent de celui constitutif de l'élément métallique dopant des couches de matériaux chalcogénures dopés.
A titre d'exemple, la première électrode et/ou la deuxième électrode peuvent être réalisées en un matériau choisi indifféremment parmi le nickel (Ni), un alliage de nickel, le tungstène (W), un alliage de tungstène, le nitrure de tungstène (WNx), le ruthénium (Ru), un alliage de ruthénium, le nitrure de ruthénium (RuNx), un oxyde de ruthénium (Ru02), le titane (Ti), un alliage de titane, le nitrure de titane (TIN), le tantale (Ta), un alliage de tantale, le nitrure de tantale (TaN), le platine (Pt), un alliage de platine, le silicium de cuivre (SiCux), le tantale de ruthénium (RuTa), et un de leurs mélanges. De préférence, la première électrode et/ou la deuxième électrode peuvent être une barrière de diffusion au pont de conduction électrique, et de 15 ce fait la stabilité du pont de conduction électrique s'en trouve améliorée. Cette barrière de diffusion permet notamment de bloquer toute diffusion du composé métallique et donc éviter une dissolution prématurée du pont de conduction électrique une fois formé. A titre d'exemple de barrière de diffusion au cuivre, c'est-à-dire 20 lorsque le pont de conduction électrique susceptible d'être formé est en cuivre, on préférera utiliser un des matériaux suivants : un oxyde de ruthénium, le nitrure de titane, le nitrure de tungstène, le nitrure de tantale. Dans la présente invention, la première électrode peut être classiquement déposée sur un substrat. On entend par « substrat » tout type 25 de structures, telles que notamment les substrats semi-conducteurs, pouvant être classiquement à base de silicium et/ou de quartz. A titre d'exemple, le substrat semi-conducteur peut être choisi parmi les substrats de silicium, d'oxyde de silicium, et de quartz. Le substrat semi-conducteur peut comprendre par exemple des semi30 conducteurs de type silicium sur isolant ("silicon on insulator", SOI), silicium sur saphir ("silicon on sapphire", SOS), des semi-conducteurs dopés ou non dopés, des couches de silicium épitaxiées sur une base semi-conductrice. Des étapes de procédé pourront avoir été utilisées pour former des régions ou des jonctions dans ou au-dessus de la base semi-conductrice. Le substrat n'est pas nécessairement semi-conducteur, mais peut être n'importe quel type de structure support adapté pour supporter un circuit 5 intégré. Par exemple, le substrat peut être en céramique ou à base de polymère. A titre d'exemple, le substrat peut avoir une épaisseur allant de 150 pm à 400 pm, voire allant jusqu'à 800 pm. 10 Procédé de fabrication selon le mode de réalisation A (Procédé A) Selon un premier mode de réalisation (i.e. Procédé A), le procédé de fabrication peut comprendre les étapes suivantes : ai. former la première électrode métallique, 15 aii, former une couche d'un premier oxyde métallique, sur la première électrode métallique, aiii. optionnellement, avant la formation de la couche dudit premier oxyde métallique, former une couche électriquement conductrice sur la première électrode, 20 aiv. former la couche de nitrure de silicium sur la couche d'un premier oxyde métallique, av. former ledit puits dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium, avi. remplir au moins partiellement ledit puits avec ledit composé 25 métallique, avii. diffuser (ou dissoudre) le métal dudit composé métallique dans la couche dudit premier oxyde métallique, pour former une couche d'oxyde métallique dopée avec une source confinée de dopant, aviii. optionnellement, éliminer le résidu dudit composé métallique non 30 diffusé à l'étape avii, aix. remplir au moins partiellement ledit puits par ledit élément mémoire, le puits étant ainsi la zone confinée, ax. optionnellement, éliminer le résidu dudit élément mémoire susceptible de s'être déposé sur la couche de nitrure de silicium durant l'étape aix, et axi. former la deuxième électrode sur la couche de nitrure de silicium.
L'étape au La couche d'un premier oxyde métallique de l'étape au i du procédé A est de préférence un oxyde métallique ayant une vitesse d'attaque, par un acide, plus lente, notamment au moins 100 fois plus lente, que la vitesse d'attaque par ledit acide du composé métallique utilisé à l'étape avi. En d'autres termes, il est préférable que ledit oxyde métallique résiste chimiquement à l'acide nitrique, ou en d'autres termes que l'oxyde métallique ne soit pas dissout par l'acide nitrique. Il peut être choisi parmi le dioxyde de silicium (Si02), l'oxyde 15 d'hafnium (Hf02), l'oxyde de zirconium (Zr02), l'oxyde d'yttrium (Y203), l'oxyde d'aluminium (A1203), l'oxyde de zinc (Zn0), l'oxyde de gadolinium (Gd203), et l'oxyde de germanium (Ge02)- L'épaisseur de la couche du premier oxyde métallique peut aller de 1 à 20 nanomètres (nm). 20 La couche du premier oxyde peut être formée classiquement par pulvérisation cathodique magnétron Radio Fréquences (RF), à partir d'une cible d'oxyde ou pulvérisation cathodique réactive à partir d'une cible métallique dans une atmosphère d'oxygène. Dans le cas où la couche électriquement conductrice de l'étape aiii est 25 formée, la couche électriquement conductrice recouvre la première électrode. De ce fait, la couche du premier oxyde métallique formée à l'étape au i est formée sur ladite couche électriquement conductrice. L'étape aiii 30 La couche électriquement conductrice de l'étape aiii du procédé A peut être constituée d'un métal, d'un alliage de métaux ou d'un oxyde métallique conducteur dopé.
De préférence, le matériau constitutif de la couche électriquement conductrice de l'étape aiii est identique au métal constitutif du composé métallique. A titre d'exemple, on peut citer comme métal, l'argent, le zinc, le 5 cuivre. On peut citer comme alliages de métaux, les alliages d'argent, les alliages de zinc, les alliages de cuivre, AgxCui-x, AgxZni-x, CuxZni_x. avec 0,1 x < 1. On peut citer comme oxydes métalliques conducteurs dopés, l'oxyde 10 de ruthénium (Ru02), l'oxyde d'iridium (Ir02), l'oxyde de nickel (NiO), l'oxyde de manganèse (Mn02), l'oxyde de vanadium (VO), les oxydes précités étant dopés par un élément métallique (dopant), tel que notamment du cuivre (Cu), du zinc (Zn), de l'argent (Ag), ou une combinaison de ces métaux. La concentration en élément dopant métallique dans ces oxydes métalliques 15 conducteurs dopés peut aller de 0,1% atomique à 30 % atomique. L'épaisseur de la couche électriquement conductrice peut être supérieure ou égale à 0.5 nanomètres (nm). La couche électriquement conductrice peut être formée classiquement par pulvérisation cathodique magnétron DC ou RF en fonction de la nature du 20 matériau à déposer. Lorsqu'elle existe, la couche électriquement conductrice sera donc positionnée entre la première électrode et la couche dudit premier oxyde métallique. 25 L'étape avi Le puits formé à l'étape av dans la couche de nitrure de silicium, traverse de part et d'autre l'épaisseur totale de la couche de nitrure de silicium. L'épaisseur de la couche de nitrure de silicium peut aller de 10 à 50 30 nanomètres (nm). Le fond du puits est ainsi fermé par la couche du premier oxyde métallique, de sorte que le composé métallique remplissant ledit puits, à l'étape avi, se trouve directement en contact physique avec ladite couche du premier oxyde métallique. Le composé métallique est de préférence sous forme d'une couche déposée sur (i.e. recouvrant) la couche de nitrure de silicium et remplissant au 5 moins partiellement le puits. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le composé métallique peut être choisi parmi le métal a, l'alliage de métaux 13, et l'oxyde métallique non dopé Ô. 10 L'étape avii L'étape avii consiste à diffuser (ou à dissoudre) le métal du composé métallique dans la couche du premier oxyde métallique, par l'intermédiaire du puits pour former la source confinée de dopants dans la couche dudit premier oxyde métallique. Ladite source de dopant est confinée puisqu'elle est 15 localisée dans un espace limitée par le design du puits. Plus particulièrement, cette source confinée est également une source dite « limitée » puisqu'elle est formée d'un apport de dopants suffisant et nécessaire pour pouvoir constituer le pont de conduction électrique. Cette diffusion peut être réalisée par traitement thermique. On parle 20 typiquement de recuit, mieux connu sous l'anglicisme « anneal ». Plus particulièrement, ledit traitement thermique peut être réalisée à des températures pouvant aller de 400 à 600°C, pendant une durée suffisante pour former notamment l'oxyde métallique le plus stable chimiquement en atmosphère oxydante. La durée du traitement thermique peut aller 25 notamment de 1 à 60 minutes (min). En outre, le traitement thermique est réalisé notamment sous atmosphère inerte, telle que par exemple sous hélium (He), argon (Ar), krypton (Kr), xénon (Xe), ou sans gaz. A titre d'exemple, en considérant que le composé métallique est l'oxyde de cuivre CuO, le traitement thermique permet, dans un premier 30 temps la diffusion du cuivre et la formation de Cu20, dans la couche du premier oxyde métallique, et dans un deuxième temps, la transformation de Cu20 en CuO au sein de la couche du premier oxyde métallique, selon la réaction chimique suivante : Cu20 + 1/2 02 2CuO.
L'étape avili Après la diffusion du composé métallique dans la couche du premier oxyde, par l'intermédiaire du puits, l'ensemble du composé métallique non 5 diffusé à l'étape avii, s'il existe, est de préférence éliminé, qu'il soit résiduel sur la couche de nitrure de silicium et/ou à l'intérieur du puits. L'élimination du composé métallique ne doit sensiblement pas attaquer (i.e. éliminer) la couche dudit premier oxyde métallique. L'étape avili peut être réalisée par gravure humide, en utilisant par 10 exemple de l'acide nitrique. L'étape aix Le puits peut être rempli au moins partiellement par ledit élément 15 mémoire, en utilisant les techniques de dépôts bien connues de l'homme du métier comme par exemple la pulvérisations cathodiques magnétron radio fréquence (RF), le dépôt plasma CVD (chemical vapor deposition), le dépôt IBD (ion beam deposition), ou le dépôt ALD (atomic layer deposition). De préférence, l'élément mémoire ne remplit pas en totalité ledit puits. 20 Dans ce cas, le puits peut comprendre une couche dudit élément mémoire, épousant sensiblement le profil du puits, et ayant une épaisseur sensiblement constante. L'épaisseur de ladite couche peut aller de 1 à 8 nm. L'étape ax 25 Lorsque l'élément mémoire recouvre la couche de nitrure de silicium lors de l'étape aix, il est préférable d'éliminer la partie de l'élément mémoire déposée sur la couche de nitrure de silicium (i.e. recouvrant la couche de nitrure de silicium), sans éliminer l'élément mémoire à l'intérieur du puits. Le résidu dudit élément mémoire, susceptible de s'être déposé sur la 30 couche de nitrure de silicium lors de l'étape aix, peut être classiquement éliminé par gravure sèche ou par planarisation mécano-chimique, mieux connue sous l'anglicisme « Chemical Mechanical Planarization (or Polishing) (CMP) ».
L'étape axi La deuxième électrode formée sur la couche de nitrure de silicium peut recouvrir le puits.
Dans le cas où l'élément mémoire ne remplit pas en totalité ledit puits, la deuxième électrode peut remplir au moins partiellement le reste du puits, et plus particulièrement la totalité du reste du puits. Procédé de fabrication selon le mode de réalisation B (Procédé B) Selon un deuxième mode de réalisation (i.e. Procédé B), le procédé de fabrication peut comprendre les étapes suivantes : bi. former la première électrode métallique, bii, former une couche dudit élément mémoire sur la première électrode métallique, biii. former une couche d'un oxyde métallique, sur la couche dudit élément mémoire, biv. former la couche de nitrure de silicium sur la couche du premier oxyde métallique, bv. former ledit puits dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de 20 silicium, bvi. remplir au moins partiellement ledit puits avec ledit composé métallique, bvii. diffuser (ou dissoudre) le métal dudit composé métallique dans la couche dudit premier oxyde métallique, pour former une couche d'oxyde 25 métallique dopée avec une source confinée de dopants, la zone confinée étant une zone dans le prolongement du puits dans la couche dudit élément mémoire, bviii. éliminer la couche de nitrure de silicium, et optionnellement éliminer le résidu dudit composé métallique non diffusé à l'étape bvii, 30 bix. former la deuxième électrode sur la couche d'oxyde métallique dopée, et bx. optionnellement, avant de former la deuxième électrode, former une couche électriquement conductrice sur la couche d'oxyde métallique dopée.
L'étape biii La couche d'un premier oxyde métallique de l'étape biii du procédé B peut être l'oxyde métallique tel que défini dans l'étape au i du procédé A. L'étape bvi Le puits formé à l'étape bv dans la couche de nitrure de silicium, traverse de part et d'autre l'épaisseur totale de la couche de nitrure de silicium. Le fond du puits est ainsi fermé par la couche d'oxyde métallique, de sorte que le composé métallique remplissant ledit puits, à l'étape bvi, se trouve directement en contact physique avec ladite couche de l'oxyde métallique. Le composé métallique est de préférence sous forme d'une couche déposée sur (i.e. recouvrant) la couche de nitrure de silicium et remplissant au moins partiellement le puits, et de préférence en totalité le puits. Le puits peut être rempli au moins partiellement par ledit composé métallique, en utilisant les techniques de dépôts bien connues de l'homme du métier comme par exemple la pulvérisation cathodique magnétron continue (DC), la pulvérisations cathodiques magnétron radio fréquence (RF), le dépôt plasma CVD (chemical vapor deposition), le dépôt IBD (ion beam deposition), ou le dépôt ALD (atomic layer deposition).
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le composé métallique peut être choisi parmi le métal a, l'alliage de métaux 13, et l'oxyde métallique non dopé Ô.
L'étape bvii L'étape bvii consiste à diffuser (ou à dissoudre) le métal du composé métallique dans la couche du premier oxyde métallique, par l'intermédiaire du puits pour former la source confinée de dopants dans la couche dudit oxyde métallique. Ladite source de dopants est confinée puisqu'elle est localisée dans un espace limitée par le design du puits. Plus particulièrement, cette source confinée est également une source dite « limitée » puisqu'elle est formée d'un apport de dopants suffisant et 5 nécessaire pour pouvoir constituer le pont de conduction électrique. Cette diffusion peut être réalisée par traitement thermique, tel que décrite dans l'étape avii du procédé A. L'étape bviii 10 Dans l'étape bviii, la couche de nitrure de silicium peut être classiquement éliminée par gravure sèche et/ou par planarisation mécano-chimique. De ce fait, le puits formé dans la couche de nitrure de silicium est également éliminé. Lorsqu'il existe un résidu dudit composé métallique non diffusé à 15 l'étape bvii, ledit résidu peut ainsi être éliminé simultanément lors de l'élimination de la couche de nitrure de silicium. L'étape bix La deuxième électrode est formée sur la couche d'oxyde métallique 20 dopée. Dans le cas où la couche électriquement conductrice de l'étape bx est formée, elle est formée sur ladite couche d'oxyde métallique dopée, puis la deuxième électrode est formée sur la couche électriquement conductrice. La couche électriquement conductrice se retrouve donc positionnée 25 entre la couche d'oxyde métallique dopée et la deuxième électrode. La couche électriquement conductrice de l'étape bx peut être la couche électriquement conductrice telle que définie dans l'étape aiii du procédé A. Procédé de fabrication selon le mode de réalisation C (Procédé C) 30 Selon un troisième mode de réalisation (i.e. Procédé C), le procédé de fabrication peut comprendre les étapes suivantes : ci. former la première électrode métallique, cii. former une couche dudit élément mémoire sur la première électrode métallique, ciii. former une première couche de nitrure de silicium sur la couche dudit élément mémoire, civ. former ledit puits dans toute l'épaisseur de la première couche de nitrure de silicium, cv. remplir au moins partiellement ledit puits avec ledit composé métallique, la zone confinée étant une zone dans le prolongement du puits dans la couche dudit élément mémoire, cvi. optionnellement, éliminer le résidu dudit composé métallique susceptible d'avoir été déposé sur la première couche de nitrure de silicium durant l'étape cv, cvii. optionnellement, remplir au moins partiellement le reste du puits de l'étape cv, et de préférence tout le reste dudit puits, par une deuxième couche de nitrure de silicium, et éliminer ladite deuxième couche de nitrure de silicium susceptible d'avoir été déposée sur la première couche de nitrure de silicium, cviii. former la deuxième électrode sur la première couche de nitrure de silicium, et cix. optionnellement, avant de former la deuxième électrode, former une couche électriquement conductrice sur la première couche de nitrure de silicium. L'étape civ Le puits formé à l'étape civ dans la couche de nitrure de silicium, traverse de part et d'autre l'épaisseur totale de la couche de nitrure de silicium. Le fond du puits est ainsi fermé par la couche dudit élément mémoire, de sorte que le composé métallique remplissant ledit puits, à l'étape cv, se trouve directement en contact physique avec la couche dudit élément mémoire. L'étape cv Le puits peut être rempli au moins partiellement par ledit composé métallique, en utilisant les techniques de dépôts bien connues de l'homme du métier comme par exemple la pulvérisations cathodiques magnétron continue (DC), la pulvérisation cathodique magnétron radio fréquence (RF), le dépôt plasma CVD (chemical vapor deposition), le dépôt IBD (ion beam deposition), ou le dépôt ALD (atomic layer deposition). Le composé métallique est de préférence sous forme d'une couche déposée sur (i.e. recouvrant) la couche de nitrure de silicium et remplissant au moins partiellement le puits. De préférence, le composé métallique ne remplit 10 pas en totalité ledit puits. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le composé métallique peut être choisi parmi le métal a, l'alliage de métaux 13, et l'oxyde métallique dopé y. 15 L'étape cvi Lorsque le composé métallique recouvre la première couche de nitrure de silicium lors de l'étape cv, il est préférable d'éliminer la partie du composé métallique déposée sur la couche de nitrure de silicium (i.e. recouvrant la couche de nitrure de silicium), sans éliminer le composé métallique à 20 l'intérieur du puits. Le résidu dudit composé métallique, susceptible de s'être déposé sur la couche de nitrure de silicium lors de l'étape cv, peut être classiquement éliminé par gravure sèche et/ou par planarisation mécano-chimique. 25 L'étape cvii Lorsque le puits de l'étape cv n'est pas rempli en totalité par le composé métallique, au moins partiellement le reste du puits peut être rempli par du nitrure de silicium, et plus particulièrement tout le reste du puits peut être rempli par du nitrure de silicium. 30 Cette étape de remplissage par du nitrure de silicium peut être réalisée en formant ladite deuxième couche de nitrure de silicium déposée sur (i.e. recouvrant) la première couche de nitrure de silicium.
Lorsque le nitrure de silicium (provenant de la deuxième couche de nitrure de silicium) recouvre la première couche de nitrure de silicium, il est préférable d'éliminer la partie de nitrure de silicium (i.e. deuxième couche de nitrure de silicium) déposée sur la première couche de nitrure de silicium (i.e. recouvrant la première couche de nitrure de silicium), sans éliminer le nitrure de silicium à l'intérieur du puits. La deuxième couche de nitrure de silicium peut être classiquement éliminée par gravure sèche et/ou par planarisation mécano-chimique.
L'étape cviii La deuxième électrode formée sur la première couche de nitrure de silicium peut recouvrir le puits. Dans le cas où la couche électriquement conductrice de l'étape cix est formée, elle est formée sur la première couche de nitrure de silicium, et 15 recouvre le puits. Puis la deuxième électrode est formée sur ladite couche électriquement conductrice. La couche électriquement conductrice se retrouve donc positionnée entre la première couche de nitrure de silicium et la deuxième électrode. La couche électriquement conductrice de l'étape cix peut être la couche 20 électriquement conductrice telle que définie dans l'étape aiii du procédé A. Dans ce procédé C, il est préférable que la couche électriquement conductrice formée à l'étape cix soit constituée d'un oxyde métallique conducteur dopé. On peut citer comme oxydes métalliques conducteurs dopés, l'oxyde 25 de ruthénium (Ru02), l'oxyde d'iridium (Ir02), l'oxyde de nickel (NiO), l'oxyde de manganèse (Mn02), l'oxyde de vanadium (V0x), les oxydes précités étant dopés par un élément métallique (dopant), tel que notamment du cuivre (Cu), du zinc (Zn), ou une combinaison de ces deux métaux. La concentration en élément dopant métallique dans ces oxydes métalliques conducteurs dopés 30 peuvent aller de 0,1% atomique à 30 % atomique. Procédé de fabrication selon le mode de réalisation D (Procédé D) Selon un quatrième mode de réalisation (i.e. Procédé D), le procédé de fabrication peut comprendre les étapes suivantes : di. former la première électrode métallique, dii. former une couche dudit élément mémoire sur la première 5 électrode métallique, diii. former une couche de nitrure de silicium sur la couche dudit élément mémoire, div. former ledit puits dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium, 10 dv. remplir au moins partiellement ledit puits avec ledit composé métallique, dvi. diffuser (ou dissoudre) le métal dudit composé métallique dans la couche dudit élément mémoire, pour former une couche mémoire dopée avec une source confinée de dopants, la zone confinée étant une zone dans le 15 prolongement du puits dans la couche mémoire dopée, dvii. optionnellement, éliminer le résidu dudit composé métallique susceptible d'avoir été déposé sur la couche de nitrure de silicium durant l'étape dvi, dviii. former une couche électriquement conductrice, sur la couche de 20 nitrure de silicium, et dix. former la deuxième électrode sur la couche électriquement conductrice. L'étape dii 25 L'élément mémoire de l'étape dii du procédé D peut être préférentiellement choisi parmi un oxyde métallique non dopé et un oxyde métallique dopé, ces deux oxydes étant des oxydes non électriquement conducteurs. 30 L'étape div Le puits formé à l'étape div dans la couche de nitrure de silicium, traverse de part et d'autre l'épaisseur totale de la couche de nitrure de silicium. Le fond du puits est ainsi fermé par la couche dudit élément mémoire, de sorte que le composé métallique remplissant ledit puits, à l'étape dv, se trouve directement en contact physique avec la couche dudit élément mémoire.
L'étape dv Le puits peut être rempli au moins partiellement par ledit composé métallique, en utilisant les techniques de dépôts bien connues de l'homme du métier comme par exemple la pulvérisation cathodique magnétron continue réactive (DC) à partir d'une cible métallique en présence d'oxygène, la pulvérisations cathodiques magnétron radio fréquence (RF), le dépôt plasma CVD (chemical vapor deposition), le dépôt IBD (ion beam deposition), ou le dépôt ALD (atomic layer deposition). De préférence, le composé métallique ne remplit pas en totalité ledit puits. Dans ce cas, le puits peut comprendre une couche dudit composé 15 métallique, épousant sensiblement le profil du puits, et ayant une épaisseur sensiblement constante. L'épaisseur de ladite couche peut aller de 1 à 5 nm. L'étape dvi L'étape dvi consiste à diffuser (ou à dissoudre) le métal du composé 20 métallique dans la couche dudit élément mémoire, par l'intermédiaire du puits pour former la source confinée de dopants dans la couche dudit élément mémoire. Ladite source de dopants est confinée puisqu'elle est localisée dans un espace limitée par le design du puits. Plus particulièrement, cette source confinée est également une source 25 dite « limitée » puisqu'elle est formée d'un apport de dopants suffisant et nécessaire pour pouvoir constituer le pont de conduction électrique. La source confinée de dopants peut être considérée comme un canal non conducteur aidant la canalisation des ions métalliques formants le pont de conduction électrique dans la couche mémoire. 30 Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le composé métallique peut être l'oxyde métallique non dopé Ô. Cette diffusion peut être réalisée par traitement thermique, tel que décrite dans l'étape avii du procédé A.
L'étape dvii Si après l'étape dvi de diffusion, il reste une couche résiduelle dudit composé métallique déposée sur (i.e. recouvrant) la couche de nitrure de 5 silicium, il est préférable d'éliminer la couche résiduelle dudit composé métallique, sans éliminer le composé métallique à l'intérieur du puits. La couche résiduelle dudit composé métallique peut être classiquement éliminée par planarisation mécano-chimique. 10 L'étape dviii La couche électriquement conductrice formée sur la couche de nitrure de silicium peut recouvrir le puits. Dans le cas où le composé métallique ne remplit pas en totalité ledit puits, la couche électriquement conductrice peut remplir au moins 15 partiellement le reste du puits, et plus particulièrement tout le reste du puits. La couche électriquement conductrice de l'étape dviii peut être la couche électriquement conductrice telle que définie dans l'étape aiii du procédé A. Dans ce procédé D, il est préférable que la couche électriquement conductrice formée à l'étape dviii soit constituée d'un métal ou d'un alliage de 20 métaux. De préférence, le matériau constitutif de la couche électriquement conductrice de l'étape dviii est identique au métal constitutif du composé métallique. A titre d'exemple, on peut citer comme métal, l'argent, le zinc, le 25 cuivre. On peut citer comme alliages de métaux, les alliages d'argent, les alliages de zinc, les alliages de cuivre, AgxCui-x, AgxZni-x, CuxZni_x avec 0,1 x < 1. 30 Un autre objet de l'invention concerne un dispositif microélectronique à mémoire programmable obtenu par un procédé de fabrication tel que défini dans la présente invention, ledit dispositif microélectronique comprenant au moins : - la première électrode métallique et la deuxième électrode métallique, et - ledit élément mémoire dans lequel au moins un pont de conduction électrique est susceptible d'être formé lorsqu'une tension électrique est 5 appliquée entre les deux électrodes métalliques, ledit élément mémoire étant positionné entre la première et la deuxième électrodes, caractérisé en ce que ledit dispositif microélectronique comprend en outre au moins ladite zone confinée, dans laquelle le pont de conduction électrique est susceptible de se former. 10 Le dispositif microélectronique de l'invention permet de limiter de façon significative, voire d'éviter, les croissances latérales du pont de conduction électrique, en configuration opérationnelle du dispositif. De ce fait, le temps de rétention est amélioré de façon significative. Il présente en outre un rendement élevé, ainsi qu'une stabilité 15 thermique optimale à des températures élevées, pouvant notamment aller jusqu'à 450°C, voire plus. Dispositif microélectronique A obtenu par le procédé A Le dispositif microélectronique selon l'invention, lorsqu'il est obtenu 20 selon le procédé A, peut comprendre en outre : - la couche d'oxyde métallique dopé, positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, - ladite couche de nitrure de silicium dans laquelle se trouve au moins ledit puits, ledit puits étant au moins partiellement rempli dudit élément 25 mémoire, ladite couche de silicium étant positionnée entre la couche d'oxyde métallique dopé et la deuxième électrode, le puits étant la zone confinée, et - optionnellement, la couche électriquement conductrice, positionnée entre la première électrode et la couche d'oxyde métallique dopé. 30 Dispositif microélectronique B obtenu par le procédé B Le dispositif microélectronique selon l'invention, lorsqu'il est obtenu selon le procédé B, peut comprendre en outre : - la couche dudit élément mémoire, positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, ladite couche dudit élément mémoire comprenant la zone confinée, - la couche d'oxyde métallique dopé, positionnée entre la couche dudit 5 élément mémoire et la deuxième électrode, et - optionnellement, la couche électriquement conductrice, positionnée entre la couche d'oxyde métallique dopé et la deuxième électrode. Dispositif microélectronique C obtenu par le procédé C 10 Le dispositif microélectronique selon l'invention, lorsqu'il est obtenu selon le procédé C, peut comprendre en outre : - la couche dudit élément mémoire, positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, ladite couche dudit élément mémoire comprenant la zone confinée, 15 - la couche de nitrure de silicium, positionnée entre la couche dudit élément mémoire et la deuxième électrode, et - optionnellement, la couche électriquement conductrice, positionnée entre la couche de nitrure de silicium et la deuxième électrode. 20 Dispositif microélectronique D obtenu par le procédé D Le dispositif microélectronique selon l'invention, lorsqu'il est obtenu selon le procédé D, peut comprendre en outre : - la couche mémoire dopée, positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, ladite couche mémoire dopée comprenant la zone 25 confinée, - la couche de nitrure de silicium, positionnée entre la couche mémoire dopée et la deuxième électrode, et - la couche électriquement conductrice, positionnée entre la couche de nitrure de silicium et la deuxième électrode. 30 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre en référence aux figures annotées, lesdits exemples et figures étant donnés à titre illustratif et nullement limitatif. La figure la représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon 5 le procédé A. La figure lb représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure la. La figure 2a représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon 10 un mode de réalisation particulier du procédé de la figure la. La figure 2b représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure 2a. La figure 3a représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon 15 le procédé B. La figure 3b représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure 3a. La figure 4a représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon 20 le procédé C. La figure 4b représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure 4a. La figure 5 représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon le 25 procédé D. Pour des raisons de clarté, les mêmes éléments ont été désignés par des références identiques. De même, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et ceci sans respect de l'échelle. 30 La figure la représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon le procédé A.
Tout d'abord, on forme une première électrode métallique 1 inerte (étape ai non représentée), par exemple en tungstène, par pulvérisation cathodique magnétron à partir d'une cible de tungstène. Puis, on forme une couche d'un premier oxyde métallique 3, par exemple du type dioxyde de silicium (Si02), sur la première électrode métallique 1 (étape au i non représentée), ce premier oxyde métallique étant notamment chimiquement résistant à l'acide nitrique. Cette couche est formée par pulvérisation cathodique RF à partir d'une cible de dioxyde de silicium (Si02).
On forme ensuite une couche de nitrure de silicium 4 sur la couche du premier oxyde métallique 3, selon l'étape aiv. Cette couche est formée par dépôt chimique en phase vapeur (i.e. dépôt CVD). On forme ensuite un puits 41 dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium 4, selon l'étape av, par des techniques de photo-résine, de 15 gravure chimique et d'aplanissement mécano-chimique, bien connues de l'homme du métier. Selon l'étape avi, le puits ainsi formé est rempli en totalité avec un composé métallique 5, par exemple de l'oxyde de cuivre CuO (non dopé), et la couche de nitrure de silicium 4 est elle-même recouverte dudit composé 20 métallique 5. Selon l'étape avii, le métal dudit composé métallique 5 (i.e. le cuivre) est diffusé dans la couche du premier oxyde métallique 3, pour former une couche d'oxyde métallique dopée 31 (i.e. couche de dioxyde de silicium dopée au cuivre) avec une source confinée de dopant 310, la source confinée de 25 dopant étant ainsi une source de cuivre. De l'oxyde de cuivre Cu20 se forme également dans la couche d'oxyde de silicium. Cette diffusion est réalisée par traitement thermique en positionnant les couches ainsi formée dans un four à une température comprise entre 400 et 600°C pendant 5 à 20 minutes dans une atmosphère inerte. Ce traitement 30 thermique permet en outre la transformation chimique de l'oxyde de cuivre Cu20 en oxyde de cuivre CuO. Une fois la diffusion terminée, le résidu de composé métallique 5 non diffusé, qu'il soit sur la couche de nitrure de silcium et/ou à l'intérieur du puits, est éliminé entièrement, à l'étape aviii, par gravure humide en présence d'acide nitrique. Selon l'étape aix, le puits 41 est alors rempli en totalité par un élément mémoire 6, comme par exemple un oxyde métallique dopé (e.g. oxyde d'yttrium dopé au silicium), par exemple en utilisant la méthode de pulvérisation cathodique magnétron RF (PVD) à une température (température du substrat) pouvant aller de 20°C à 500°C. Le dopage de l'oxyde métallique peut permettre de façon avantageuse la réduction de défauts dans l'élément mémoire 6 et/ou à l'interface entre l'élément mémoire 6 et tout autre surface adjacente. La réduction de tels défauts peut améliorer de façon significative les performances électriques de l'élément mémoire 6. Il est préférable de choisir le dopant de sorte que son enthalpie de formation soit inférieure à celle de l'élément mémoire 6. Le puits 41 devient alors une zone dite « confinée » 60 dans laquelle le 15 pont de conduction électrique est destiné à être formé. Lors de cette étape, l'élément mémoire 6 est déposé par pulvérisation cathodique RF. En plus de remplir le puits 41, il recouvre la couche de nitrure de silicium 4. Selon l'étape ax, le résidu dudit élément mémoire 6 déposé sur la couche de nitrure de silicium 4 est éliminé par planarisation mécano-chimique 20 (CMP) qui peut etre suivi éventuellement d'une gravure humide complémentaire, sans éliminer l'élément mémoire 6 contenu à l'intérieur du puits 41. Enfin, selon l'étape axi, on forme une deuxième électrode (électriquement conductrice) 2, recouvrant la couche de nitrure de silicium 4 25 ensemble avec le puits 41 rempli dudit élément mémoire 6. Cette deuxième électrode est inerte et peut être par exemple une électrode en nitrure de tungstène (WNx) ou en ruthénium de tantale (RuTa). La figure lb représente une variante du dispositif microélectronique 30 obtenu par le procédé selon la figure la. Les étapes successives permettant d'obtenir le dispositif de la figure lb sont identiques à celles de la figure la, excepté qu'une étape supplémentaire aiii est ajoutée entre l'étape au i et l'étape aiv pour former une couche électriquement conductrice 7 positionnée entre la première électrode 1 et la couche du premier oxyde métallique 3. Cette couche électriquement conductrice 7 peut être par exemple une couche de cuivre formée par exemple par pulvérisation cathodique magnétron (DC).
La figure 2a représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon un mode de réalisation particulier du procédé de la figure la. Les étapes successives permettant d'obtenir le dispositif de la figure 2a 10 sont identiques à celles de la figure la, excepté que les étapes aix, ax et axi ont été modifiée. Plus particulièrement, dans l'étape aix, le puits 41 n'est pas rempli en totalité par l'élément mémoire 6. L'élément mémoire 6 épouse sensiblement le profil du puits 41 sans le remplir en totalité. L'élément mémoire 6 peut 15 également être déposé par pulvérisation cathodique RF. En plus de remplir en partie le puits 41, l'élément mémoire 6 recouvre la couche de nitrure de silicium 4. Selon l'étape ax, le résidu dudit élément mémoire 6 déposé sur la couche de nitrure de silicium 4 est éliminé par planarisation chimique- 20 mécanique (CMP) qui peut etre suivi éventuellement d'une gravure humide complémentaire, sans éliminer l'élément mémoire 6 contenu à l'intérieur du puits 41. Enfin, selon l'étape axi, on forme une deuxième électrode (électriquement conductrice) 2, recouvrant la couche de nitrure de silicium 4 25 ensemble avec le puits 41 rempli dudit élément mémoire 6, la deuxième électrode remplissant ainsi la totalité du reste du puits. Cette deuxième électrode est inerte et peut être par exemple une électrode en nitrure de tungstène (WNx) ou en ruthénium de tantale (RuTa). 30 La figure 2b représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure 2a. Les étapes successives permettant d'obtenir le dispositif de la figure 2b sont identiques à celles de la figure 2a, excepté qu'une étape supplémentaire aiii est ajoutée entre l'étape ail et l'étape aiv pour former une couche électriquement conductrice 7 positionnée entre la première électrode 1 et la couche du premier oxyde métallique 3. Cette couche électriquement conductrice 7 peut être par exemple une couche de cuivre formée par exemple par pulvérisation cathodique magnétron (DC). La figure 3a représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon le procédé B.
Tout d'abord, on forme une première électrode métallique 1 inerte (étape bi non représentée), identiquement à celle formée dans l'étape ai mentionnée ci-avant dans la figure la. Puis, on forme une couche d'un élément mémoire 6, sur la première électrode métallique 1 (étape bii non représentée), la couche d'un élément 15 mémoire 6 étant par exemple un oxyde métallique dopé (e.g. oxyde d'yttrium dopé au silicium). On forme ensuite une couche d'un premier oxyde métallique 3, sur la couche dudit élément mémoire 6 (étape biii non représentée), ce premier oxyde métallique étant tel que décrit à l'étape ail mentionnée ci-avant dans la 20 figure la. On forme ensuite une couche de nitrure de silicium 4 sur la couche du premier oxyde métallique 3 (étape biv non représentée), cette couche de nitrure de silicium étant formée identiquement à celle de l'étape aiv mentionnée ci-avant dans la figure la. 25 On forme ensuite un puits 41 dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium 4, selon l'étape bv. Ce puits est formé dans les mêmes conditions que l'étape av de la figure la. Selon l'étape bvi, le puits ainsi formé est rempli en totalité avec un composé métallique 5, par exemple de l'oxyde de cuivre CuO (non dopé), et la 30 couche de nitrure de silicium 4 est elle-même recouverte dudit composé métallique 5. Selon l'étape bvii, le métal dudit composé métallique 5 (i.e. le cuivre) est diffusé dans la couche dudit premier oxyde métallique 3, pour former une couche d'oxyde métallique dopée 31 (i.e. couche de dioxyde de silicium dopée au cuivre) avec une source confinée de dopants 310. La couche de l'élément mémoire 6 comprend alors une zone dite « confinée » 60 dans laquelle le pont de conduction électrique est destiné à 5 être formé, cette zone confinée étant une zone située dans le prolongement du puits 41 dans la couche dudit élément mémoire 6. Selon l'étape bviii et l'étape bix, on élimine ensuite le résidu dudit composé métallique 5 non diffusé à l'étape bvii ainsi que la couche de nitrure de silicium 4, par planarisation chimique-mécanique (CMP) qui peut etre suivi 10 éventuellement d'une gravure humide complémentaire. Enfin, selon l'étape bx, on forme une deuxième électrode (électriquement conductrice) 2, recouvrant la couche d'oxyde métallique dopée 31. Cette deuxième électrode est inerte et peut être par exemple une électrode en nitrure de tungstène (WNx) ou en ruthénium de tantale (RuTa). 15 La figure 3b représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure 3a. Les étapes successives permettant d'obtenir le dispositif de la figure 3b sont identiques à celles de la figure 3a, excepté qu'une étape supplémentaire 20 bx est ajoutée entre l'étape bviii et bix, pour former une couche électriquement conductrice 7 positionnée entre la couche d'oxyde métallique dopée 31 et la deuxième électrode 2. Cette couche électriquement conductrice 7 peut être par exemple une couche de cuivre formée par exemple par pulvérisation cathodique magnétron (DC). 25 La figure 4a représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon le procédé C. Tout d'abord, on forme une première électrode métallique 1 inerte 30 (étape ci non représentée), identiquement à celle formée à l'étape ai mentionnée ci-avant dans la figure la.
Puis, on forme une couche d'un élément mémoire 6, comme par exemple un oxyde métallique dopé (e.g. oxyde d'yttrium dopé au silicium), sur la première électrode métallique 1 (étape cii non représentée). On forme ensuite une première couche de nitrure de silicium 4 sur la 5 couche dudit élément mémoire 6 (étape ciii non représentée), cette couche de nitrure de silicium étant formée identiquement à celle de l'étape aiv mentionnée ci-avant dans la figure la. On forme ensuite un puits 41 dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium 4, selon l'étape civ. 10 Selon l'étape cv, le puits ainsi formé est rempli au moins partiellement avec un composé métallique 5, tel que par exemple de l'oxyde de ruthénium dopé au cuivre. Plus particulièrement, dans l'étape cv, le puits 41 n'est pas rempli en totalité par ledit composé métallique 5. Le composé métallique 5 épouse 15 sensiblement le profil du puits 41 sans le remplir en totalité. Le composé métallique 5 peut être déposé par pulvérisation cathodique magnétron simultanée d'une cible d'oxyde de ruthénium (RF) et d'une cible de cuivre (DC). En plus de remplir en partie le puits 41, il recouvre la couche de nitrure de silicium 4. 20 La couche de l'élément mémoire 6 comprend alors une zone dite « confinée » 60 dans laquelle le pont de conduction électrique est destiné à être formé, cette zone confinée étant une zone située dans le prolongement du puits 41 dans la couche dudit élément mémoire 6. Selon l'étape cvi, le résidu dudit composé métallique 5 déposé sur la 25 couche de nitrure de silicium 4 est éliminé par planarisation chimique-mécanique (CMP) qui peut etre suivi éventuellement d'une gravure humide complémentaire, sans éliminer le composé métallique 5 contenu à l'intérieur du puits 41. Selon l'étape cvii, on remplit en totalité le reste du puits 41 par du 30 nitrure de silicium, en formant une deuxième couche de nitrure de silicium 4' sur la première couche de nitrure de silicium 4. Puis, on élimine la deuxième couche de nitrure de silicium 4' déposée sur la première couche de nitrure de silicium 4 par planarisation chimique-mécanique (CMP) qui peut etre suivi éventuellement d'une gravure humide complémentaire, sans éliminer le nitrure de silicium 4' contenu à l'intérieur du puits 41. Enfin, selon l'étape cviii, on forme une deuxième électrode 2 sur la première couche de nitrure de silicium 4. Cette deuxième électrode 2 recouvre ainsi la couche de nitrure de silicium 4 ensemble avec le puits 41 rempli du composé métallique 5 et du nitrure de silicium 4'. Cette deuxième électrode est inerte et peut être par exemple une électrode en nitrure de tungstène (WNx) ou en ruthénium de tantale (RuTa).
La figure 4b représente une variante du dispositif microélectronique obtenu par le procédé selon la figure 4a. Les étapes successives permettant d'obtenir le dispositif de la figure 4b sont identiques à celles de la figure 4a, excepté qu'une étape supplémentaire cix est ajoutée entre l'étape cvii et l'étape cviii, pour former une couche électriquement conductrice 7 positionnée entre la première couche de nitrure de silicium 4 et la deuxième électrode 2. Cette couche électriquement conductrice 7 peut être par exemple une couche de cuivre ou une couche de même nature que celle remplissant le puits 41 (i.e., oxyde de ruthénium dopé au cuivre).
La figure 5 représente une succession des étapes de la fabrication d'un dispositif microélectronique (en coupe transversale) de l'invention selon le procédé D. Tout d'abord, on forme une première électrode métallique 1 inerte 25 (étape di non représentée), identiquement à celle formée à l'étape ai mentionnée ci-avant dans la figure la. Puis, on forme une couche d'un élément mémoire 6, sur la première électrode métallique 1 (étape dii non représentée), la couche d'un élément mémoire 6 étant par exemple un oxyde métallique dopé (e.g. oxyde d'yttrium 30 dopé au silicium). On forme ensuite une couche de nitrure de silicium 4 sur la couche dudit élément mémoire 6 (étape diii non représentée), cette couche de nitrure de silicium étant formée identiquement à celle de l'étape aiv mentionnée ci-avant dans la figure la. On forme ensuite un puits 41 dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium 4, selon l'étape div.
Selon l'étape dv, le puits ainsi formé est rempli au moins partiellement avec un composé métallique 5, par exemple du type oxyde de cuivre CuO (non dopé). Plus particulièrement, dans l'étape dv, le puits 41 n'est pas rempli en totalité par ledit composé métallique 5. Le composé métallique 5 épouse sensiblement le profil du puits 41 sans le remplir en totalité. Le composé métallique 5 peut être déposé par pulvérisation cathodique magnétron RF à partir par exemple d'une cible d'oxyde de cuivre (CuO). En plus de remplir en partie le puits 41, il recouvre la couche de nitrure de silicium 4. Selon l'étape dvi, le métal dudit composé métallique 5 (i.e. le cuivre) est diffusé dans la couche dudit élément mémoire 6 par effet thermique (recuit dans un four à des températures entre 400 - 600°C pendant 1 à 60 minutes). Le traitement ou recuit thermique est assez long pour reformer le meme composé métallique 5 (CuO) dans la zone confinée 60, et ainsi obtenir une couche mémoire dopée 61 avec une source confinée de dopants 610.
La source confinée de dopants 610, suite audit traitement thermique, comprend donc de l'oxyde de cuivre CuO. Cette source est destinée à agir comme un canal de transmission d'ions facilitant la migration d'ions métalliques (dans cet exemple, le cuivre) et la formation du pont de conduction électrique dans la couche de mémoire lors de l'application d'une tension électrique. La couche mémoire dopée 61 comprend une zone dite « confinée » 60 dans laquelle le pont de conduction électrique est destiné à être formé, cette zone confinée étant une zone située dans le prolongement du puits 41 dans la couche mémoire dopée 61.
Selon l'étape dvii, le résidu dudit composé métallique 5 déposé sur la couche de nitrure de silicium 4 est éliminé, sans éliminer le composé métallique 5 contenu à l'intérieur du puits 41.
Selon l'étape dviii, on forme une couche électriquement conductrice 7 sur la couche de nitrure de silicium 4, ladite couche électriquement isolante 7 remplissant en totalité le reste du puits 41. Cette couche électriquement conductrice 7 peut être une couche de cuivre, formée par exemple par pulvérisation cathodique magnétron (DC). Enfin, selon l'étape dix, on forme une deuxième électrode (électriquement conductrice) 2 sur la couche électriquement conductrice 7 Cette deuxième électrode est inerte et peut être par exemple une électrode en nitrure de tungstène (WNx) ou en ruthénium de tantale (RuTa).
Les matériaux cités dans ces exemples sont donnés à titre illustratif et nullement limitatif. L'homme du métier pourra facilement se reporter à l'enseignement général de l'ensemble de la description pour la sélection d'autres matériaux.15
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique à mémoire programmable, comprenant au moins les étapes suivantes : - former une première électrode métallique (1), - former une deuxième électrode métallique (2), - former au moins un élément mémoire (6) dans lequel au moins un pont de conduction électrique est susceptible d'être formé lorsqu'une tension électrique est appliquée entre la première et la deuxième électrodes métalliques, ledit élément mémoire (6) étant positionné entre la première et la deuxième électrodes, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins les étapes suivantes : - former au moins une couche de nitrure de silicium (4) entre la première et la deuxième électrodes, - former au moins un puits (41) dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium (4), le pont de conduction électrique étant destiné à être formé dans une zone confinée (60) obtenue à partir dudit puits (41), - remplir au moins partiellement le puits d'un composé métallique (5).
- 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mémoire est un matériau choisi parmi un oxyde métallique dopé, un oxyde métallique non dopé, un matériau chalcogénure dopé, et un matériau chalcogénure non dopé, ou une de leurs combinaisons.
- 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :ai. former la première électrode métallique (1), aii, former une couche d'un premier oxyde métallique (3), sur la première électrode métallique (1), aiii. optionnellement, avant la formation de la couche dudit premier oxyde métallique (3), former une couche électriquement conductrice (7) sur la première électrode (1), aiv. former la couche de nitrure de silicium (4) sur la couche d'un premier oxyde métallique (3), av. former ledit puits (41) dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium (4), avi. remplir au moins partiellement ledit (41) puits avec ledit composé métallique (5), avii. diffuser le métal dudit composé métallique (5) dans la couche dudit premier oxyde métallique (3), pour former une couche d'oxyde métallique dopée (31) avec une source confinée de dopant (310), aviii. optionnellement, éliminer le résidu dudit composé métallique (5) non diffusé à l'étape avii, aix. remplir au moins partiellement ledit puits (41) par ledit élément mémoire (6), le puits (41) étant ainsi la zone confinée (60), ax. optionnellement, éliminer le résidu dudit élément mémoire (6) susceptible de s'être déposé sur la couche de nitrure de silicium (4) durant l'étape aix, et axi. former la deuxième électrode (2) sur la couche de nitrure de silicium (4).
- 4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que :- dans l'étape aix, l'élément mémoire (6) ne remplit pas en totalité ledit puits (41), et - dans l'étape axi, la deuxième électrode (2) remplit partiellement le reste du puits (41).
- 5. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : bi. former la première électrode métallique (1), bii, former une couche dudit élément mémoire (6) sur la première électrode métallique (1), biii. former une couche d'un premier oxyde métallique (3), sur la couche dudit élément mémoire (6), biv. former la couche de nitrure de silicium (4) sur la couche du premier oxyde métallique (3), bv. former ledit puits (41) dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium (4), bvi. remplir au moins partiellement ledit puits (41) avec ledit composé métallique (5), bvii. diffuser le métal dudit composé métallique (5) dans la couche dudit premier oxyde métallique (3), pour former une couche d'oxyde métallique dopée (31) avec une source confinée de dopant (310), la zone confinée (60) étant une zone dans le prolongement du puits (41) dans la couche dudit élément mémoire (6), bviii. éliminer la couche de nitrure de silicium (4), et optionnellement éliminer le résidu dudit composé métallique non diffusé à l'étape bvii, bix. former la deuxième électrode (2) sur la couche d'oxyde métallique dopée (31), etbx. optionnellement, avant de former la deuxième électrode, former une couche électriquement conductrice (7) sur la couche d'oxyde métallique dopée (31).
- 6. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : ci. former la première électrode métallique (1), cii. former une couche dudit élément mémoire (6) sur la première électrode métallique (1), ciii. former une première couche de nitrure de silicium (4) sur la couche dudit élément mémoire (6), civ. former ledit puits (41) dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium (4), cv. remplir au moins partiellement ledit puits avec ledit composé métallique (5), la zone confinée (60) étant une zone dans le prolongement du puits (41) dans la couche dudit élément mémoire (6), cvi. optionnellement, éliminer le résidu dudit composé métallique (5) susceptible d'avoir été déposé sur la couche de nitrure de silicium durant l'étape cv, cvii. optionnellement, remplir au moins partiellement le reste du puits de l'étape cv, par du nitrure de silicium, cviii. former la deuxième électrode (2) sur la première couche de nitrure de silicium (4), et cix. optionnellement, avant de former la deuxième électrode (2), former une couche électriquement conductrice (7) sur la première couche de nitrure de silicium (4).
- 7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape cvii consiste à remplir au moins partiellement le reste du puits de l'étape cv, par du nitrure de silicium, en formant une deuxième couche de nitrure de silicium (4') sur la première couche de nitrure de silicium (4), puis à éliminer la deuxième couche de nitrure de silicium (4') déposée sur la première couche de nitrure de silicium (4).
- 8. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : di. former la première électrode métallique (1), dii. former une couche dudit élément mémoire (6) sur la première électrode métallique (1), diii. former une couche de nitrure de silicium (4) sur la couche dudit élément mémoire (6), div. former ledit puits (41) dans toute l'épaisseur de la couche de nitrure de silicium (4), dv. remplir au moins partiellement ledit puits avec ledit composé métallique (5), dvi. diffuser le métal dudit composé métallique (5) dans la couche dudit élément mémoire (6), pour former une couche mémoire dopée (61) avec une source confinée de dopant (610), la zone confinée (60) étant une zone dans le prolongement du puits (41) dans la couche mémoire dopée (61), dvii. optionnellement, éliminer le résidu dudit composé métallique (5) susceptible d'avoir été déposé sur la couche de nitrure de silicium durant l'étape dvi, dviii. former une couche électriquement conductrice (7), sur la couche de nitrure de silicium (4), etdix. former la deuxième électrode (2) sur la couche électriquement conductrice (7).
- 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche électriquement conductrice (7) de l'étape dviii remplie au moins partiellement le reste du puits (41) obtenu à l'étape dvi.
- 10.Dispositif microélectronique à mémoire programmable obtenu à partir d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif microélectronique comprenant au moins : - la première électrode métallique (1) et la deuxième électrode métallique (2), et - ledit élément mémoire (6) dans lequel au moins un pont de conduction électrique est susceptible d'être formé lorsqu'une tension électrique est appliquée entre les deux électrodes métalliques, ledit élément mémoire (6, 61) étant positionné entre la première et la deuxième électrodes, caractérisé en ce que ledit dispositif microélectronique comprend en outre au moins ladite zone confinée (60), dans laquelle le pont de conduction électrique est susceptible de se former.
- 11.Dispositif microélectronique selon la revendication 10, obtenu selon le procédé de la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - la couche d'oxyde métallique dopé (31), positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, - ladite couche de nitrure de silicium (4) dans laquelle se trouve au moins ledit puits (41), ledit puits étant au moins partiellement rempli dudit élément mémoire (6), ladite couche de silicium (4) étant positionnée entre la couche d'oxyde métallique dopé (31) et la deuxième électrode (2), le puits (41) étant la zone confinée (60), et- optionnellement, la couche électriquement conductrice (7), positionnée entre la première électrode (1) et la couche d'oxyde métallique dopé (31).
- 12.Dispositif microélectronique selon la revendication 10, obtenu selon le procédé de la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - la couche dudit élément mémoire (6), positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, ladite couche dudit élément mémoire comprenant la zone confinée (60), - la couche d'oxyde métallique dopé (31), positionnée entre la couche dudit élément mémoire (6) et la deuxième électrode (2), et - optionnellement, la couche électriquement conductrice (7), positionnée entre la couche d'oxyde métallique dopé (31) et la deuxième électrode (2).
- 13.Dispositif microélectronique selon la revendication 10, obtenu selon le procédé de la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - la couche dudit élément mémoire (6), positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, ladite couche dudit élément mémoire comprenant la zone confinée (60), - la couche de nitrure de silicium (4), positionnée entre la couche dudit élément mémoire (6) et la deuxième électrode (2), et - optionnellement, la couche électriquement conductrice (7), positionnée entre la couche de nitrure de silicium (4) et la deuxième électrode (2).
- 14.Dispositif microélectronique selon la revendication 10, obtenu selon le procédé de la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :- la couche mémoire dopée (61), positionnée entre la première électrode et la deuxième électrode, ladite couche mémoire dopée (61) comprenant la zone confinée (60), - la couche de nitrure de silicium (4), positionnée entre la couche mémoire dopée (61) et la deuxième électrode (2), et - la couche électriquement conductrice (7), positionnée entre la couche de nitrure de silicium (4) et la deuxième électrode (2).
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