FR3077920A1 - SPECIFIC DIELECTRIC LAYER FOR CAPACITIVE DEVICE - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une couche diélectrique destinée à interagir avec deux électrodes pour former un dispositif capacitif, la couche diélectrique étant un empilement de sous-couches superposées, chaque sous-couche présentant une épaisseur inférieure à 1 nanomètre, chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non, le matériau étant constitué de plusieurs éléments chimiques, chaque matériau d'une sous-couche variant par rapport aux autres matériaux des autres sous-couches au plus uniquement par au moins l'un parmi la stœchiométrie des éléments et le taux de dopage, les matériaux de chaque sous-couche étant choisis pour que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique soit inférieure ou égale à 3.10-3.The present invention relates to a dielectric layer for interacting with two electrodes to form a capacitive device, the dielectric layer being a stack of superimposed sub-layers, each sub-layer having a thickness of less than 1 nanometer, each sub-layer being produced in a doped or non-doped material, the material being composed of a plurality of chemical elements, each material of an underlayer varying from the other materials of the other sub-layers by at least one of the stoichiometry of the elements and the doping rate, the materials of each sublayer being chosen so that the relative capacitance variation for a predefined voltage applied to the dielectric layer is less than or equal to 3.10-3.

Description

Couche diélectrique spécifique pour dispositif capacitifDielectric layer specific for capacitive device

La présente invention concerne une couche diélectrique. L’invention se rapporte également à un dispositif comportant une telle couche. La présente invention concerne aussi un procédé de détermination et des produits associés.The present invention relates to a dielectric layer. The invention also relates to a device comprising such a layer. The present invention also relates to a determination method and associated products.

Le domaine technique est le domaine technique de la micro-électronique. Dans un tel domaine, la miniaturisation des composants est un enjeu majeur. C’est notamment le cas pour les dispositifs capacitifs. Comme de nombreux types de dispositifs capacitifs existent, le choix du type dépend notamment de l’application envisagée, les problématiques posées par la miniaturisation sont illustrées pour deux cas particuliers.The technical area is the technical area of microelectronics. In such an area, the miniaturization of components is a major issue. This is particularly the case for capacitive devices. As many types of capacitive devices exist, the choice of type depends in particular on the application envisaged, the problems posed by miniaturization are illustrated for two specific cases.

Pour la mémorisation de données, le découplage, le stockage d’énergie ou le filtrage électronique, il est connu d’utiliser un condensateur MIM 10. Un condensateur MIM 10 est un exemple de dispositif capacitif 12 comme illustré sur la figure 1. L’acronyme MIM renvoie à l’expression « Métal-lsolant-Métal ». Un condensateur MIM 10 est un condensateur plan formé par un empilement de trois couches formant, à savoir une première couche conductrice 14, une couche isolante 16 et une deuxième couche conductrice 18. La première couche conductrice est la première électrode 14 et la deuxième couche conductrice est la deuxième électrode 18. Les couches conductrices sont réalisées en métal et la couche isolante est réalisée en un matériau diélectrique. La couche isolante 16 est ainsi aussi désignée sous le terme couche diélectrique 16.For data storage, decoupling, energy storage or electronic filtering, it is known to use a MIM capacitor 10. A MIM capacitor 10 is an example of capacitive device 12 as illustrated in FIG. 1. The acronym MIM refers to the expression “Métal-lsolant-Métal”. A MIM capacitor 10 is a planar capacitor formed by a stack of three layers forming, namely a first conductive layer 14, an insulating layer 16 and a second conductive layer 18. The first conductive layer is the first electrode 14 and the second conductive layer is the second electrode 18. The conductive layers are made of metal and the insulating layer is made of a dielectric material. The insulating layer 16 is thus also designated by the term dielectric layer 16.

En fonctionnement, un potentiel V est appliqué entre la première électrode 14 et la deuxième électrode 18 entraînant la charge du condensateur selon la loi suivante :In operation, a potential V is applied between the first electrode 14 and the second electrode 18 causing the capacitor to charge according to the following law:

Q = CVQ = CV

Où:Or:

• Q la charge, et • C la valeur de la capacité du condensateur.• Q the load, and • C the value of the capacitance of the capacitor.

La capacité dépend de la géométrie du condensateur et des propriétés de l’isolant selon la formule mathématique suivante :The capacity depends on the geometry of the capacitor and the properties of the insulator according to the following mathematical formula:

S C = -εοεΓ où :SC = -ε ο ε Γ where:

• S est la surface de contact entre l’électrode 14 ou 18 et la couche isolante ;• S is the contact surface between the electrode 14 or 18 and the insulating layer;

• d est l’épaisseur de la couche isolante 16 ;• d is the thickness of the insulating layer 16;

• εθ est la permittivité diélectrique du vide, et • εΓ est la permittivité de la couche isolante 16.• εθ is the dielectric permittivity of the vacuum, and • ε Γ is the permittivity of the insulating layer 16.

De manière générale pour un tel condensateur, il est souhaitable d’augmenter la valeur de la capacité et de la tension de claquage du condensateur tout en diminuant les pertes diélectriques et les courants de fuite.In general for such a capacitor, it is desirable to increase the value of the capacitance and the breakdown voltage of the capacitor while reducing the dielectric losses and the leakage currents.

Pour cela, la capacité du condensateur peut être augmentée par l’augmentation de la surface de contact entre l’électrode 14 ou 18 et la couche isolante 16.For this, the capacitance of the capacitor can be increased by increasing the contact surface between the electrode 14 or 18 and the insulating layer 16.

Toutefois, l’augmentation des surfaces de contact est une technique peu adaptée dans le cas de la micro-électronique.However, increasing the contact surfaces is a technique that is hardly suited in the case of microelectronics.

Il est également connu de diminuer l’épaisseur de la couche en matériau diélectrique.It is also known to reduce the thickness of the layer of dielectric material.

Cependant, la réduction de l’épaisseur de l’isolant entraîne une diminution de la tenue en tension du condensateur. De plus, sous fort champ électrique, des porteurs de charge peuvent être injectés dans le matériau isolant générant ainsi des courants de fuite importants.However, the reduction in the thickness of the insulator results in a reduction in the voltage withstand of the capacitor. In addition, under a strong electric field, charge carriers can be injected into the insulating material, thereby generating large leakage currents.

Pour des applications de commutation en hyperfréquence ou de capteurs ou d’actionneurs de faibles tailles, les dispositifs capacitifs 12 utilisés sont des systèmes microélectromécaniques MEMS 20 (acronyme pour « Micro-Electro-MechanicalSystems ») notamment du fait de leur faible consommation d’énergie, de leurs faibles pertes d’insertion et de leur petite taille.For microwave switching applications or small size sensors or actuators, the capacitive devices 12 used are MEMS microelectromechanical systems 20 (acronym for “Micro-Electro-MechanicalSystems”) notably because of their low energy consumption , their low insertion loss and their small size.

De nombreuses structures de MEMS 20 existent comme les structures série, de type poutre cantilever ou pont. Un schéma d’un exemple de MEMS 20 en structure pont est illustré sur la figure 2. Le MEMS 20 représenté est un MEMS radiofréquence capacitif parallèle. Le MEMS 20 comporte une membrane supérieure 22, une couche en matériau diélectrique 16 et une membrane inférieure 24. La membrane supérieure 22 et la couche en matériau diélectrique 16 délimitent entre elles un espace 26 rempli d’air. La membrane supérieure 22 forme une électrode haute 18 alors que la membrane inférieure 24 est l’électrode basse 14. L’électrode haute 18 est déplaçable en position. La couche diélectrique 16 permet l’isolation et fait apparaître une capacité.Many MEMS 20 structures exist such as series structures, of the cantilever or bridge type. A diagram of an example of MEMS 20 in bridge structure is illustrated in FIG. 2. The MEMS 20 shown is a parallel capacitive radiofrequency MEMS. The MEMS 20 comprises an upper membrane 22, a layer of dielectric material 16 and a lower membrane 24. The upper membrane 22 and the layer of dielectric material 16 delimit between them a space 26 filled with air. The upper membrane 22 forms a high electrode 18 while the lower membrane 24 is the low electrode 14. The high electrode 18 is movable in position. The dielectric layer 16 allows the insulation and reveals a capacitance.

En fonctionnement, dans une première position dite état haut illustrée par la figure 3, en l’absence d’application d’une tension entre les deux électrodes 14 ou 18, la membrane supérieure 22 est en position haute. Le signal radiofréquence est alors transmis. Dans une deuxième position dite état bas représentée sur la figure 4, l’application d’une tension entre les deux électrodes 14 ou 18 génère une force électrostatique entraînant l’abaissement de la membrane supérieure 22, ce qui entraîne la diminution de l’espace 26 rempli d’air et ainsi l’augmentation de la capacité. La capacité augmente suffisamment pour que le signal radiofréquence soit envoyé à la masse.In operation, in a first position known as the high state illustrated in FIG. 3, in the absence of application of a voltage between the two electrodes 14 or 18, the upper membrane 22 is in the high position. The radio frequency signal is then transmitted. In a second position known as the low state represented in FIG. 4, the application of a voltage between the two electrodes 14 or 18 generates an electrostatic force causing the lowering of the upper membrane 22, which results in the reduction of the space 26 filled with air and thus the increase in capacity. The capacity increases enough for the radio frequency signal to be sent to ground.

Pour une telle application, les performances du MEMS 20 sont caractérisées par les pertes, la tension d’actionnement, le temps de commutation et la puissance tolérée. Lorsque la membrane supérieure 22 est dans l’état haut, le signal radiofréquence passe et les pertes d’insertion doivent être faibles de l’ordre de 0,1 décibel (dB) alors que, dans l’état bas, le signal radiofréquence est bloqué et l’isolation doit alors être élevée, le signal radiofréquence est atténué d’au moins 10 dB.For such an application, the performance of MEMS 20 is characterized by losses, actuation voltage, switching time and tolerated power. When the upper membrane 22 is in the high state, the radiofrequency signal passes and the insertion losses must be low of the order of 0.1 decibel (dB) while, in the low state, the radiofrequency signal is blocked and the insulation must be high, the radio frequency signal is attenuated by at least 10 dB.

Toutefois, l’intégration des MEMS 20 est limitée par leur fiabilité. La défaillance peut être mécanique mais le temps de vie est essentiellement limité par un phénomène d’accumulation de charge dans la couche diélectrique 16 qui décale la tension d’actionnement du MEMS 20 et provoque soit le collage de la membrane soit l’arrêt des commutations.However, the integration of MEMS 20 is limited by their reliability. The failure can be mechanical but the lifetime is essentially limited by a charge accumulation phenomenon in the dielectric layer 16 which shifts the actuation voltage of the MEMS 20 and causes either the sticking of the membrane or the stopping of the switching operations. .

Dans les deux cas illustrés du condensateur MIM 10 et d’un MEMS 20, la limitation en taille du dispositif capacitif 12, et plus spécifiquement de la couche diélectrique 16, entraîne une diminution du temps de vie des dispositifs que ce soit pour un phénomène de claquage ou de décalage de la tension d’actionnement.In the two illustrated cases of the MIM capacitor 10 and of a MEMS 20, the limitation in size of the capacitive device 12, and more specifically of the dielectric layer 16, results in a reduction in the lifetime of the devices, whether for a phenomenon of breakdown or offset of the actuation voltage.

Il existe donc un besoin pour un dispositif capacitif présentant une couche diélectrique de taille réduite garantissant un meilleur temps de vie.There is therefore a need for a capacitive device having a dielectric layer of reduced size guaranteeing a better life time.

Pour cela, la présente description porte sur une couche diélectrique destinée à interagir avec deux électrodes pour former un dispositif capacitif, la couche diélectrique étant un empilement de sous-couches superposées, chaque sous-couche présentant une épaisseur inférieure à 1 nanomètre, chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non, le matériau étant constitué de plusieurs éléments chimiques, chaque matériau d’une sous-couche variant par rapport aux autres matériaux des autres souscouches au plus uniquement par au moins l’un parmi la stœchiométrie des éléments et le taux de dopage, les matériaux de chaque sous-couche étant choisis pour que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique soit inférieure ou égale à 3.10'3.For this, the present description relates to a dielectric layer intended to interact with two electrodes to form a capacitive device, the dielectric layer being a stack of superimposed sublayers, each sublayer having a thickness of less than 1 nanometer, each sublayer layer being made of a doped or undoped material, the material consisting of several chemical elements, each material of an underlayer varying with respect to the other materials of the other sublayers at most only by at least one among the stoichiometry of the elements and the doping rate, the materials of each sublayer being chosen so that the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer is less than or equal to 3.10 ′ 3 .

Suivant des modes de réalisation particuliers, la couche diélectrique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to particular embodiments, the dielectric layer comprises one or more of the following characteristics, taken alone or according to all technically possible combinations:

- la couche diélectrique présente au moins deux sous-empilements, les souscouches d’au moins un sous-empilement présentant les mêmes matériaux.- the dielectric layer has at least two sub-stacks, the sub-layers of at least one sub-stack having the same materials.

- la couche diélectrique présente des sous-empilements parmi lesquels les sousempilements extrêmes de la couche diélectrique présentent un gradient de dopage supérieur à 8.1022/m3.- The dielectric layer has under-stacks among which the extreme under-stacks of the dielectric layer have a doping gradient greater than 8.10 22 / m 3 .

- l’évolution spatiale du taux de dopage pour les matériaux d’au moins une partie des sous-couches est une somme pondérée d’une fonction Lorentzienne et d’une fonction Gaussienne.- the spatial evolution of the doping rate for the materials of at least part of the sublayers is a weighted sum of a Lorentzian function and a Gaussian function.

- la couche diélectrique présente au moins un sous-empilement dans lequel l’évolution du coefficient stoechiométrique d’un élément en fonction des souscouches suit une progression linéaire.- The dielectric layer has at least one sub-stack in which the evolution of the stoichiometric coefficient of an element as a function of the sub-layers follows a linear progression.

La présente description se rapporte également à un dispositif capacitif comportant deux électrodes et une couche diélectrique destinée à interagir avec les deux électrodes, la couche diélectrique étant telle que précédemment décrite.The present description also relates to a capacitive device comprising two electrodes and a dielectric layer intended to interact with the two electrodes, the dielectric layer being as previously described.

Suivant un mode de réalisation particulier, le dispositif capacitif est un système microélectromécanique.According to a particular embodiment, the capacitive device is a microelectromechanical system.

La présente description concerne aussi un procédé de détermination du matériau d’une couche diélectrique destinée à interagir avec deux électrodes pour former un dispositif capacitif, la couche diélectrique étant un empilement de sous-couches superposées, chaque sous-couche présentant une épaisseur inférieure à 1 nanomètre, chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non, le matériau étant constitué de plusieurs éléments chimiques, chaque matériau d’une sous-couche variant par rapport aux autres matériaux des autres sous-couches au plus uniquement par au moins l’un parmi la stœchiométrie des éléments et le taux de dopage. Le procédé comportant la fourniture d’une tension prédéfinie et l’optimisation des matériaux de chaque sous-couche pour obtenir que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique soit inférieure ou égale à 3.10'3 C.The present description also relates to a method for determining the material of a dielectric layer intended to interact with two electrodes to form a capacitive device, the dielectric layer being a stack of superimposed sublayers, each sublayer having a thickness less than 1 nanometer, each sublayer being made of a doped or undoped material, the material consisting of several chemical elements, each material of an sublayer varying with respect to the other materials of the other sublayers at most only by at least 1 one of the elements stoichiometry and the doping rate. The method comprising supplying a predefined voltage and optimizing the materials of each sublayer to obtain that the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer is less than or equal to 3.10 ' 3 C.

La présente description se rapporte également à un produit programme d’ordinateur comportant un support lisible d’informations, sur lequel est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé tel que précédemment décrit.The present description also relates to a computer program product comprising a readable information medium, on which is stored a computer program comprising program instructions, the computer program being loadable on a data processing unit. and adapted to entail the implementation of a method as previously described.

La présente description concerne aussi un support lisible d’informations mémorisant un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé tel que précédemment décrit lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.The present description also relates to a readable information medium storing a computer program comprising program instructions, the computer program being loadable on a data processing unit and adapted to entail the implementation of a method such as previously described when the computer program is implemented on the data processing unit.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of embodiments of the invention, given by way of example only and with reference to the drawings which are:

- figure 1, une vue schématique d’une capacité MIM ;- Figure 1, a schematic view of a MIM capacity;

- figure 2, une vue schématique d’un MEMS radiofréquence capacitif ;- Figure 2, a schematic view of a capacitive radiofrequency MEMS;

- figure 3, une vue schématique du MEMS radiofréquence capacitif dans une première position ;- Figure 3, a schematic view of the MEMS capacitive radio frequency in a first position;

- figure 4, une vue schématique du MEMS radiofréquence capacitif dans une deuxième position ;- Figure 4, a schematic view of the MEMS capacitive radio frequency in a second position;

- figure 5, un graphe présentant la distribution spatiale de la charge piégée dans une couche diélectrique en nitrure de silicium pour un champ électrique appliqué de 60 Volts (V) sur 255 nanomètres (nm) ;- Figure 5, a graph showing the spatial distribution of the charge trapped in a dielectric layer of silicon nitride for an applied electric field of 60 Volts (V) on 255 nanometers (nm);

- figure 6, une vue agrandie de la figure 5 ;- Figure 6, an enlarged view of Figure 5;

- figure 7, un graphe comparant des résultats expérimentaux de décalage en tension d’un MEMS radiofréquence capacitif avec des résultats simulés ;- Figure 7, a graph comparing experimental results of voltage offset of a capacitive radiofrequency MEMS with simulated results;

- figure 8, un graphe présentant la variation temporelle de la quantité de charges dans la couche diélectrique ;- Figure 8, a graph showing the temporal variation of the amount of charges in the dielectric layer;

- figure 9, un graphe présentant la variation temporelle du décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS radiofréquence capacitif ;- Figure 9, a graph showing the temporal variation of the offset of the actuation voltage of a capacitive radiofrequency MEMS;

- figure 10, un graphe présentant la variation temporelle sur 200 s du décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS radiofréquence capacitif pour une couche diélectrique en nitrure de silicium présentant l’état stationnaire avant l’application d’une tension de 60 V sur 255 nm ;- Figure 10, a graph showing the time variation over 200 s of the offset of the actuation voltage of a capacitive radiofrequency MEMS for a dielectric layer of silicon nitride having the stationary state before the application of a voltage of 60 V over 255 nm;

- figure 11, un graphe présentant la distribution spatiale de charges dans une couche diélectrique après un stress électrique de 3000 s pour un unique piège ;- Figure 11, a graph showing the spatial distribution of charges in a dielectric layer after an electrical stress of 3000 s for a single trap;

- figure 12, un graphe présentant la distribution spatiale de charges dans une couche diélectrique après un stress électrique de 3000 s pour deux pièges ;- Figure 12, a graph showing the spatial distribution of charges in a dielectric layer after an electrical stress of 3000 s for two traps;

- figure 13, un graphe présentant l’évolution de la tension d’actionnement d’un MEMS radiofréquence capacitif en fonction de la tension appliquée ;- Figure 13, a graph showing the evolution of the actuation voltage of a capacitive radiofrequency MEMS as a function of the applied voltage;

- figure 14, un graphe montrant la variation spatiale du champ électrique dans une couche diélectrique en nitrure de silicium ;- Figure 14, a graph showing the spatial variation of the electric field in a dielectric layer of silicon nitride;

- figure 15, une vue agrandie de la figure 14, etFIG. 15, an enlarged view of FIG. 14, and

- figure 16, un graphe présentant une variation de la bande de conduction nécessaire à l’obtention d’un courant homogène dans le diélectrique pour une tension appliquée de 60 V.- Figure 16, a graph showing a variation of the conduction band necessary to obtain a homogeneous current in the dielectric for an applied voltage of 60 V.

Il est considéré une couche diélectrique 16 destinée à interagir avec deux électrodes 14 ou 18 pour former un dispositif capacitif 12.It is considered a dielectric layer 16 intended to interact with two electrodes 14 or 18 to form a capacitive device 12.

Le dispositif capacitif 12 est, par exemple, un condensateur MIM 10 comme représenté à la figure 1 ou un MEMS 20 comme visible aux figures 2 à 4.The capacitive device 12 is, for example, a MIM capacitor 10 as shown in FIG. 1 or a MEMS 20 as visible in FIGS. 2 to 4.

En variante, le dispositif capacitif 12 est un sous-ensemble d’un transistor ou d’une mémoire. La couche diélectrique 16 est un empilement de sous-couches superposées selon une direction d’empilement.Alternatively, the capacitive device 12 is a subset of a transistor or a memory. The dielectric layer 16 is a stack of superimposed sublayers in a stacking direction.

Le nombre de sous-couches est supérieur à 100 couches, de préférence supérieur à 200 couches.The number of sublayers is more than 100 layers, preferably more than 200 layers.

Chaque sous-couche est une sous-couche planaire, c’est-à-dire que la souscouche s’étend entre deux faces planes et parallèles.Each sublayer is a planar sublayer, that is to say that the sublayer extends between two plane and parallel faces.

Chaque sous-couche présente une épaisseur inférieure à 1 nanomètre. L'épaisseur d’une sous-couche est définie comme la distance entre les deux faces d’une sous-couche, la distance étant mesurée selon la direction d’empilement.Each sub-layer has a thickness of less than 1 nanometer. The thickness of an underlay is defined as the distance between the two faces of an underlay, the distance being measured along the stacking direction.

Chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non.Each sublayer being made of a doped or undoped material.

Le matériau est constitué de plusieurs éléments chimiques.The material consists of several chemical elements.

Un élément chimique est un élément du tableau de Mendeleïev.A chemical element is an element from Mendeleev's table.

En l’espèce, l’élément chimique est choisi dans le groupe constitué de l’azote N, du silicium Si, de l’hydrogène H, de l’oxygène O, du titane Ti, du bore B, du Hafnium Hf, de l’aluminium Al, du Zirconium Zr, du plomb Pb et de l’Yttrium Y.In this case, the chemical element is chosen from the group consisting of nitrogen N, silicon Si, hydrogen H, oxygen O, titanium Ti, boron B, Hafnium Hf, aluminum Al, Zirconium Zr, lead Pb and Yttrium Y.

Le nombre d’espèces chimiques est, par exemple, égal à 2 ou 3.The number of chemical species is, for example, 2 or 3.

Chaque matériau d’une sous-couche varie par rapport aux autres matériaux des autres sous-couches au plus uniquement par au moins l’un parmi la stœchiométrie des éléments du matériau et le taux de dopage du matériau.Each material of a sublayer varies with respect to the other materials of the other sublayers at most only by at least one of the stoichiometry of the elements of the material and the doping rate of the material.

Autrement formulé, pour deux matériaux de deux sous-couches, quatre cas sont possibles :Otherwise formulated, for two materials of two sub-layers, four cases are possible:

- les deux matériaux sont identiques ;- the two materials are identical;

- les deux matériaux présentent la même stœchiométrie mais un taux de dopage différent ;- the two materials have the same stoichiometry but a different doping rate;

- les deux matériaux présentent un taux de dopage différent mais une stœchiométrie différente, etthe two materials have a different doping rate but a different stoichiometry, and

- les deux matériaux présentent un taux de dopage différent et une stœchiométrie différente.- the two materials have a different doping rate and a different stoichiometry.

Les matériaux de chaque sous-couche sont choisis pour que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique 16 soit inférieure ou égale à 3.10'3.The materials of each sublayer are chosen so that the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer 16 is less than or equal to 3.10 ′ 3 .

Par variation relative de capacité dans ce contexte, il est entendu la variation ramenée à la valeur de la capacité de la couche diélectrique 16, c’est-à-dire mathématiquement :By relative variation of capacitance in this context, it is understood the variation reduced to the value of the capacitance of the dielectric layer 16, that is to say mathematically:

AC où :AC where:

• VR est la variation relative de capacité de la couche diélectrique 16, • C est la valeur de la capacité de la couche diélectrique 16, et • AC est la valeur absolue de la variation temporelle de la capacité de la couche diélectrique 16 quand on lui applique la tension prédéfinie.• VR is the relative variation of capacity of the dielectric layer 16, • C is the value of the capacity of the dielectric layer 16, and • AC is the absolute value of the temporal variation of the capacity of the dielectric layer 16 when it is applies the preset voltage.

La condition précédente signifie donc que, lorsque l’on applique la tension prédéfinie à la couche diélectrique 16, l’écart relatif sur valeur de la capacité C de la couche diélectrique 16 est borné par un seuil.The previous condition therefore means that, when the predefined voltage is applied to the dielectric layer 16, the relative difference in value of the capacitance C of the dielectric layer 16 is bounded by a threshold.

Une telle valeur de seuil correspond à la variation relative de capacité permettant d’obtenir les performances souhaitées pour le dispositif capacitif 12.Such a threshold value corresponds to the relative variation in capacity making it possible to obtain the performance desired for the capacitive device 12.

Autrement formulé, comme cela est montré dans ce qui suit, cela permet que la couche diélectrique 16 se comporte comme un matériau artificiel apte à générer un courant homogène dans toute la couche diélectrique 16 pour la tension prédéfinie.Otherwise formulated, as shown in the following, this allows the dielectric layer 16 to behave like an artificial material capable of generating a homogeneous current throughout the dielectric layer 16 for the predefined voltage.

Une telle couche diélectrique 16 permet donc d’éviter l’accumulation de charges au sein de la couche diélectrique 16 en fonctionnement. Le dispositif capacitif 12 comportant la couche diélectrique 16 présente d’une part une taille réduite et garantit un meilleur temps de vie pour un fonctionnement à la tension prédéfinie.Such a dielectric layer 16 therefore makes it possible to avoid the accumulation of charges within the dielectric layer 16 in operation. The capacitive device 12 comprising the dielectric layer 16 has on the one hand a reduced size and guarantees a better life time for operation at the predefined voltage.

Pour montrer qu’une telle couche diélectrique 16 permet d’éviter l’accumulation de charges au sein de la couche diélectrique 16, la demanderesse a développé un modèle qui est décrit dans ce qui suit.To show that such a dielectric layer 16 makes it possible to avoid the accumulation of charges within the dielectric layer 16, the applicant has developed a model which is described in the following.

La demanderesse a développé un modèle simulant l’accumulation de porteurs dans la couche diélectrique 16 dans un dispositif capacitif 12. Le modèle permet donc d’obtenir, à partir des informations sur le matériau de la couche diélectrique 16 et sur la tension prédéfinie, l’évolution de l’accumulation des charges au cours de temps dans la couche diélectrique16. Plus précisément, le modèle donne accès à l’évolution temporelle de l’ensemble des grandeurs physiques impactant le transport de charges dans la couche diélectrique 16: champ électrique, courant et densité de charges en tout point du diélectrique. A partir de ces données, il est possible d’en déduire le temps de vie du dispositif capacitif 12 pour un fonctionnement à la tension prédéfinie.The applicant has developed a model simulating the accumulation of carriers in the dielectric layer 16 in a capacitive device 12. The model therefore makes it possible to obtain, from information on the material of the dielectric layer 16 and on the predefined voltage, l evolution of charge accumulation over time in the dielectric layer 16. More precisely, the model gives access to the temporal evolution of all the physical quantities impacting the transport of charges in the dielectric layer 16: electric field, current and charge density at any point of the dielectric. From this data, it is possible to deduce the lifetime of the capacitive device 12 for operation at the predefined voltage.

Le modèle est un modèle unidimensionnel prenant en compte des mécanismes de conduction par effet tunnel et par effet thermique pour quatre types de porteurs : les électrons piégés, les électrons libres, les trous piégés et les trous libres. Le modèle s'appuie sur la résolution des équations de Maxwell-Gauss et de conservation de la charge dans toute l’épaisseur de la couche diélectrique 16.The model is a one-dimensional model taking into account conduction mechanisms by tunnel effect and by thermal effect for four types of carriers: trapped electrons, free electrons, trapped holes and free holes. The model is based on the resolution of the Maxwell-Gauss equations and of charge conservation throughout the thickness of the dielectric layer 16.

Des exemples de résultats obtenus par le modèle sont présentés en figures 5 et 6, la figure 5 présentant la distribution spatiale de la charge piégée dans une couche diélectrique 16 en nitrure de silicium pour un champ électrique appliqué de 60 Volts (V) sur 255 nanomètres (nm) et la figure 6 étant une vue agrandie de la figure 5.Examples of results obtained by the model are presented in FIGS. 5 and 6, FIG. 5 showing the spatial distribution of the charge trapped in a dielectric layer 16 of silicon nitride for an applied electric field of 60 Volts (V) over 255 nanometers (nm) and FIG. 6 being an enlarged view of FIG. 5.

Pour valider le modèle précédent, il est possible de calculer le décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS 20 radiofréquence capacitif comportant une telle couche diélectrique 16. Des mesures d’évolution de la tension d’actionnement en fonction du temps actionné cumulé (durée totale de contact électrode 14 ou 18 avec la couche diélectrique 16) ont été réalisées sur un tel MEMS 20 radiofréquence capacitif avec une couche diélectrique 16 en nitrure de silicium. Ces mesures sont comparées au résultat de la simulation sur la figure 7. La figure 7 montre un bon accord entre la mesure et la simulation, ce qui valide le modèle.To validate the previous model, it is possible to calculate the offset of the actuation voltage of a capacitive radiofrequency MEMS 20 comprising such a dielectric layer 16. Measures of evolution of the actuation voltage as a function of the accumulated actuated time (total duration of electrode 14 or 18 contact with the dielectric layer 16) were produced on such a MEMS 20 capacitive radio frequency with a dielectric layer 16 made of silicon nitride. These measurements are compared with the result of the simulation in FIG. 7. FIG. 7 shows a good agreement between the measurement and the simulation, which validates the model.

Le modèle permet donc de valider les propriétés d’une couche diélectrique 16 du point de vue de l’accumulation des charges à une tension prédéfinie.The model therefore makes it possible to validate the properties of a dielectric layer 16 from the point of view of the accumulation of charges at a predefined voltage.

Le modèle peut également aider pour déterminer les matériaux de sous-couches d’une couche diélectrique 16 vérifiant la condition selon laquelle la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique 16 soit inférieure ou égale à 3.10'3.The model can also help to determine the materials of sublayers of a dielectric layer 16 verifying the condition according to which the relative variation of capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer 16 is less than or equal to 3.10 ′ 3 .

Deux exemples particuliers sont illustrés dans ce qui suit.Two specific examples are illustrated in the following.

Dans le premier exemple, pour simplifier, il est supposé que la stœchiométrie des éléments reste identique et que seul le taux de dopage peut varier d’une sous-couche à une autre sous-couche.In the first example, for simplicity, it is assumed that the stoichiometry of the elements remains identical and that only the doping rate can vary from one sublayer to another sublayer.

Grâce au modèle, il est déterminé la densité et la localisation de la charge dans une couche diélectrique 16 sans dopage en fonctionnement et lorsque la quantité de charges dans le diélectrique n’évolue plus en fonction du temps (état stationnaire). Cela permet ainsi d’obtenir la variation temporelle de la quantité de charges dans la couche diélectrique 16 comme visible sur la figure 8 et le décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS 20 radiofréquence capacitif comme visible sur la figure 9. Les paramètres de la simulation sont les mêmes que pour la figure 7.Thanks to the model, it is determined the density and the location of the charge in a dielectric layer 16 without doping in operation and when the amount of charges in the dielectric no longer changes as a function of time (steady state). This thus makes it possible to obtain the temporal variation of the quantity of charges in the dielectric layer 16 as visible in FIG. 8 and the offset of the actuation voltage of a capacitive radiofrequency MEMS 20 as visible in FIG. 9. The parameters of the simulation are the same as for figure 7.

Le principe de détermination du taux de dopage est alors de doper la couche diélectrique 16 dans chaque endroit d’accumulation de charges pour reproduire au mieux l’état stationnaire avant l’application d’une tension prédéfinie. Cette reproduction au mieux correspond au respect de la condition selon laquelle la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique 16 soit inférieure ou égale à 3.10’3.The principle of determining the doping rate is then to dop the dielectric layer 16 in each place of charge accumulation in order to best reproduce the stationary state before the application of a predefined voltage. This reproduction at best corresponds to compliance with the condition that the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer 16 is less than or equal to 3.10 ' 3 .

En effet, des simulations réalisées en partant d’un état initial où la couche diélectrique 16 est chargée montrent que non seulement la charge évolue peu même après 500 s sous champ électrique mais également que le décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS 20 radiofréquence capacitif varie également peu après. Pour illustrer ce dernier point, la figure 10 montre la variation temporelle sur 200 s du décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS 20 radiofréquence capacitif pour une couche diélectrique 16 en nitrure de silicium présentant l’état stationnaire avant l’application de la tension prédéfinie, ici 60 V sur 255 nm.Indeed, simulations carried out starting from an initial state where the dielectric layer 16 is charged show that not only does the charge change little even after 500 s under electric field but also that the shift of the actuation voltage of a MEMS Capacitive radio frequency also varies soon after. To illustrate this last point, FIG. 10 shows the temporal variation over 200 s of the offset of the actuation voltage of a capacitive radiofrequency MEMS 20 for a dielectric layer 16 made of silicon nitride having the stationary state before the application of the predefined voltage, here 60 V on 255 nm.

Ainsi, il est possible d’obtenir de nombreux premiers exemples à variation du taux de dopage.Thus, it is possible to obtain numerous first examples of variation in the doping rate.

Le matériau, ici du nitrure de silicium à titre d’exemple, peut être dopé P ou N suivant le type de porteurs pouvant être injecté. La zone à doper sera déterminée par le calcul, et correspond à la distribution de charges dans l’isolant après un stress électrique suffisamment long, distribution qui est présentée sur la figure 11 pour le cas d’un piège unique. Cette distribution varie suivant les propriétés du diélectrique et les conditions d’utilisation du composant (champ électrique appliqué). Si, par exemple, plusieurs niveaux de pièges contribuent à l’accumulation de charges dans le diélectrique, la distribution de charges piégées sera constituée de plusieurs pics au début du stress électrique (voir figure 12 pour deux pièges). La distribution spatiale évoluera ensuite avec la déformation de la bande de conduction, les pics peuvent se rapprocher et devenir indiscernables ou la contribution de l’un des pièges peut devenir négligeable.The material, here silicon nitride for example, can be P or N doped depending on the type of carriers that can be injected. The area to be doped will be determined by calculation, and corresponds to the distribution of charges in the insulator after a sufficiently long electrical stress, distribution which is presented in Figure 11 for the case of a single trap. This distribution varies according to the properties of the dielectric and the conditions of use of the component (applied electric field). If, for example, several levels of traps contribute to the accumulation of charges in the dielectric, the distribution of trapped charges will consist of several peaks at the start of electrical stress (see Figure 12 for two traps). The spatial distribution will then change with the deformation of the conduction band, the peaks may approach and become indistinguishable or the contribution of one of the traps may become negligible.

La zone est dopée P en cas d’accumulation d’électrons, et N en cas d’accumulation de trous. Dans le cas du nitrure de silicium, le dopage P est, par exemple, réalisé avec de l’arsenic ou du bore alors que le dopage N est, par exemple, réalisé avec du phosphore ou du fluor. Dans certains cas, le dopage est réalisé directement lors du dépôt par utilisation des gaz précurseurs adaptés. En variante, le dopage est fait par implantation d’ions. Une méthode de dépôt telle que la déposition par couche atomique aussi appelé ALD renvoyant au terme « Atomic Layer Déposition » permet de synthétiser une couche diélectrique 16 ayant une distribution spatiale de dopants adaptée. En effet, le contrôle de la composition lors du dépôt est réalisé avec une précision à l’échelle atomique.The zone is doped P in the event of accumulation of electrons, and N in the event of accumulation of holes. In the case of silicon nitride, the doping P is, for example, carried out with arsenic or boron while the doping N is, for example, carried out with phosphorus or fluorine. In some cases, doping is carried out directly during deposition by using suitable precursor gases. Alternatively, doping is done by implanting ions. A deposition method such as atomic layer deposition also called ALD referring to the term "Atomic Layer Deposition" makes it possible to synthesize a dielectric layer 16 having a suitable spatial distribution of dopants. Indeed, the control of the composition during the deposition is carried out with atomic scale precision.

Après des mesures de décalage de tension d’actionnement sur des MEMS 20 radiofréquence capacitif et des simulations, il est alors possible de déterminer la valeur de dérive de la tension d’actionnement (noté VP| dans la figure 13, PI renvoyant au terme anglais de « pull-in ») et la distribution de charges associée. Si pour une tension appliquée de 60V et un matériau diélectrique donné, le décalage AV atteint environ 15V, la couche diélectrique 16 est dopée pour permettre un actionnement de la membrane à 45V. La tension de maintien de la membrane Vh doit aussi être inférieure à 15V pour éviter un collage de la membrane par l’action des charges dans la couche diélectrique 16 (voir la figure 13 qui présente la variation du paramètre S2i correspondant à un coefficient de transmission de la puissance par le dispositif capacitif 12 en fonction de la tension d’actionnement VP|). A l’aide de toutes les analyses précédentes, il en résulte un premier cas de premier exemple de couche diélectrique 16 dont le modèle permet de valider que la condition selon laquelle la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique 16 soit inférieure ou égale à 3.10’3 After actuation voltage offset measurements on capacitive radiofrequency MEMS 20 and simulations, it is then possible to determine the drift value of the actuation voltage (denoted V P | in FIG. 13, PI referring to the term "pull-in") and associated load distribution. If for an applied voltage of 60V and a given dielectric material, the AV offset reaches approximately 15V, the dielectric layer 16 is doped to allow actuation of the membrane at 45V. The membrane holding voltage V h must also be less than 15V to avoid sticking of the membrane by the action of the charges in the dielectric layer 16 (see FIG. 13 which presents the variation of the parameter S 2 i corresponding to a power transmission coefficient by the capacitive device 12 as a function of the actuation voltage V P |). Using all the preceding analyzes, this results in a first case of the first example of a dielectric layer 16, the model of which makes it possible to validate that the condition according to which the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer 16 is less than or equal to 3.10 ' 3

Le diélectrique comporte trois zones : une première zone sans dopant, une deuxième zone présentant une distribution de dopants et une troisième zone sans dopant. Le matériau est un matériau binaire ou ternaire.The dielectric has three zones: a first zone without dopant, a second zone having a distribution of dopants and a third zone without dopant. The material is a binary or ternary material.

La première zone et la troisième zone présentent une extension spatiale de 4 nm.The first zone and the third zone have a spatial extension of 4 nm.

La distribution de dopants dans la deuxième zone est donnée par la formule suivante :The distribution of dopants in the second zone is given by the following formula:

Où :Or :

• Ώ(χ) est la distribution spatiale de dopants ;• Ώ (χ) is the spatial distribution of dopants;

• y est une valeur prédéfinie, typiquement 10 nm ;• y is a predefined value, typically 10 nm;

• xQi sont des valeurs variant entre 5 nm et 10 nm ;• x Qi are values varying between 5 nm and 10 nm;

• est une valeur variant entre 4 nm et 6 nm, et • A et Bi sont des coefficients de pondération dépendant notamment de la tension prédéfinie.• is a value varying between 4 nm and 6 nm, and • A and Bi are weighting coefficients depending in particular on the predefined voltage.

La formule précédente est une formule résultant des phénomènes physiques suivants : les effets thermiques, l’effet tunnel au niveau de chaque piège. La formule en demi-Lorentzienne —-------sert à compenser les effets thermiques alors que la Qr) +(χ-χι)2 somme sert à compenser les effets tunnels au niveau de chaque piège (d’où la dépendance en i, i étant le nombre de pièges et xQi correspondant à la position du piège).The above formula is a formula resulting from the following physical phenomena: thermal effects, the tunnel effect at the level of each trap. The half Lorentzian formula —------- is used to compensate for the thermal effects while the Qr) + (χ-χι) 2 sum is used to compensate for the tunnel effects at the level of each trap (hence the dependence on i, i being the number of traps and x Qi corresponding to the position of the trap).

Comme ces phénomènes varient selon la tension prédéfinie, les coefficients changent mais cela montre que la structure proposée permet de vérifier la condition selon laquelle la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique 16 soit inférieure ou égale à 3.10'3 et ce pour plusieurs tensions prédéfinies en modifiant uniquement les paramètres y, xoi, xlt A et Bi.As these phenomena vary according to the predefined voltage, the coefficients change but this shows that the proposed structure makes it possible to verify the condition according to which the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer 16 is less than or equal to 3.10 ′ 3 and this for several predefined voltages by modifying only the parameters y, x oi , x lt A and Bi.

Dans le deuxième exemple, pour simplifier, il est supposé que le taux de dopage reste identique et que seule la stœchiométrie des éléments peut varier d’une sous-couche à une autre sous-couche.In the second example, for simplicity, it is assumed that the doping rate remains identical and that only the stoichiometry of the elements can vary from one sublayer to another sublayer.

Le modèle permet de montrer que le champ électrique varie assez rapidement le long des interfaces puis plus lentement au centre de la couche diélectrique 16. La figure 14 illustre une telle variation dans le cas d’une couche diélectrique 16 en nitrure de silicium et en agrandi sur la figure 15.The model makes it possible to show that the electric field varies fairly quickly along the interfaces and then more slowly at the center of the dielectric layer 16. FIG. 14 illustrates such a variation in the case of a dielectric layer 16 made of silicon nitride and enlarged in Figure 15.

Le potentiel vu par les électrons présente donc une rupture de pente à l’endroit où le champ électrique fait un saut et qui correspond à la zone où se situe le barycentre de la charge (à environ 5 nm de profondeur dans la couche diélectrique 16). La ligne pointillée sur la figure 15 est un guide pour l’œil permettant de visualiser la rupture de pente. Si une contribution correspondant à un champ électrique constant est soustraite à ce potentiel, il est obtenu la variation de hauteur de bande de conduction qui permettrait l’apparition d’un courant homogène dans toute l’épaisseur de la couche du diélectrique, comme visible sur la figure 16.The potential seen by the electrons therefore presents a break in slope at the point where the electric field makes a jump and which corresponds to the zone where the barycenter of the charge is located (at about 5 nm deep in the dielectric layer 16) . The dotted line in Figure 15 is a guide for the eye to visualize the break in slope. If a contribution corresponding to a constant electric field is subtracted from this potential, the variation in height of the conduction band is obtained which would allow the appearance of a homogeneous current throughout the thickness of the dielectric layer, as visible on Figure 16.

Du fait de cette bande de conduction, dans un deuxième exemple de couche de diélectrique de 255 nm d’épaisseur et fonctionnant à 60V, il convient d’imposer le gradient en stœchiométrie de chaque couche selon trois zones :Because of this conduction band, in a second example of a dielectric layer 255 nm thick and operating at 60V, it is necessary to impose the stoichiometric gradient of each layer according to three zones:

- une première zone s’étendant entre 0 à 5 nm avec gradient (par exemple linéaire) de stœchiométrie entre SiN133et SiN1i44 ;- A first zone extending between 0 to 5 nm with gradient (for example linear) of stoichiometry between SiN 133 and SiN 1444 ;

- une deuxième zone s’étendant entre 5 nm et 250 nm avec une stœchiométrie constante ;- a second zone extending between 5 nm and 250 nm with a constant stoichiometry;

- une troisième zone s’étendant entre 250 nm et 255 nm présentant un gradient de stœchiométrie de SiN1i44à SiN1i55.a third zone extending between 250 nm and 255 nm having a stoichiometric gradient from SiN 1i44 to SiN 1i55 .

L’emploi du modèle permet de montrer qu’un tel deuxième exemple permet d’obtenir une variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique qui soit inférieure ou égale à 3.10'3.The use of the model makes it possible to show that such a second example makes it possible to obtain a relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer which is less than or equal to 3.10 ′ 3 .

L’extension à d’autres exemples en utilisant le modèle est immédiate en jouant de manière astucieuse sur au moins l’un parmi la stœchiométrie des éléments et le taux de dopage.The extension to other examples using the model is immediate by cleverly playing on at least one of the elements stoichiometry and the doping rate.

Des exemples précédents, il résulte que les propriétés suivantes sont intéressantes :From the previous examples, it follows that the following properties are interesting:

- la couche diélectrique 16 présente au moins deux sous-empilements (zones dans les deux exemples précédents), généralement trois sous-empilements, les sous-couches d’au moins un sous-empilement présentant les mêmes matériaux.- The dielectric layer 16 has at least two sub-stacks (zones in the two previous examples), generally three sub-stacks, the sub-layers of at least one sub-stack having the same materials.

- la couche diélectrique 16 présente des sous-empilements parmi lesquels les sous-empilements extrêmes de la couche diélectrique 16 présentent un gradient de dopage supérieur à 8.1022/m3 ce qui permet une variation entre 0 et 1,5.1014/m2 sur 2 nm.- the dielectric layer 16 has sub-stacks among which the extreme sub-stacks of the dielectric layer 16 have a doping gradient greater than 8.10 22 / m 3 which allows a variation between 0 and 1.5.10 14 / m 2 on 2 nm.

- l’évolution spatiale du taux de dopage pour les matériaux d’au moins une partie des sous-couches est une somme pondérée d’une fonction Lorentzienne et d’une fonction Gaussienne.- the spatial evolution of the doping rate for the materials of at least part of the sublayers is a weighted sum of a Lorentzian function and a Gaussian function.

- la couche diélectrique 16 présente au moins un sous-empilement dans lequel révolution du coefficient stoechiométrique d’un élément en fonction des souscouches suit une progression linéaire.- The dielectric layer 16 has at least one under-stack in which revolution of the stoichiometric coefficient of an element as a function of the under-layers follows a linear progression.

- la couche diélectrique 16 présente une densité de courant inférieure à 1.10'4 A.rri 2- the dielectric layer 16 has a current density less than 1.10 ' 4 A.rri 2

Par ailleurs, il apparaît que le modèle permet d’envisager un procédé de détermination du matériau de la couche diélectrique 16, le procédé comportant la fourniture d’une tension prédéfinie et l’optimisation des matériaux de chaque sous-couche pour obtenir que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique 16 soit inférieure ou égale à 3.10'3.Furthermore, it appears that the model makes it possible to envisage a method for determining the material of the dielectric layer 16, the method comprising the supply of a predefined voltage and the optimization of the materials of each sublayer to obtain that the variation relative capacity for a predefined voltage applied to the dielectric layer 16 is less than or equal to 3.10 ' 3 .

Le procédé est, de préférence, mis en œuvre par ordinateur. Plus précisément, c’est l’interaction d’un produit programme d’ordinateur avec le système qui permet de mettre en œuvre un procédé de détermination.The method is preferably carried out by computer. More precisely, it is the interaction of a computer program product with the system which makes it possible to implement a determination process.

Le système est un ordinateur.The system is a computer.

Plus généralement, le système est un calculateur électronique propre à manipuler et/ou transformer des données représentées comme des quantités électroniques ou physiques dans des registres du système et/ou des mémoires en d’autres données similaires correspondant à des données physiques dans des mémoires, des registres ou d’autres types de dispositifs d’affichage, de transmission ou de mémorisation.More generally, the system is an electronic computer capable of manipulating and / or transforming data represented as electronic or physical quantities in system registers and / or memories into other similar data corresponding to physical data in memories, registers or other types of display, transmission or storage devices.

Le système comporte un processeur comprenant une unité de traitement de données, des mémoires et un lecteur de support d’informations. Le système comprend également un clavier et une unité d’affichage.The system includes a processor including a data processing unit, memories and an information carrier. The system also includes a keyboard and a display unit.

Le produit programme d’ordinateur comporte un support lisible d’informations.The computer program product contains a readable medium.

Un support lisible d’informations est un support lisible par le système, usuellement par l’unité de traitement de données. Le support lisible d’informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d’être couplé à un bus d’un système informatique.A readable medium of information is a medium readable by the system, usually by the data processing unit. The readable information medium is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a bus of a computer system.

A titre d’exemple, le support lisible d’informations est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise de « floppy disk »), un disque optique, un CD-ROM, 5 un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique.By way of example, the readable information medium is a floppy disk or flexible disk (from the English name of "floppy disk"), an optical disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a ROM memory, a RAM memory, an EPROM memory, an EEPROM memory, a magnetic card or an optical card.

Sur le support lisible d’informations est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme.On the readable information carrier is stored a computer program comprising program instructions.

Le programme d'ordinateur est chargeable sur l’unité de traitement de données et est adapté pour entraîner la mise en œuvre du procédé de détermination lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.The computer program is loadable on the data processing unit and is adapted to cause the implementation of the determination method when the computer program is implemented on the data processing unit.

Claims (10)

1, -Couche diélectrique (16) destinée à interagir avec deux électrodes (14, 18) pour former un dispositif capacitif (12), la couche diélectrique (16) étant un empilement de sous-couches superposées, chaque sous-couche présentant une épaisseur inférieure à 1 nanomètre, chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non, le matériau étant constitué de plusieurs éléments chimiques, chaque matériau d’une sous-couche variant par rapport aux autres matériaux des autres sous-couches au plus uniquement par au moins l’un parmi la stœchiométrie des éléments et le taux de dopage, les matériaux de chaque sous-couche étant choisis pour que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique (16) soit inférieure ou égale à 3.10’3.1, -Dielectric layer (16) intended to interact with two electrodes (14, 18) to form a capacitive device (12), the dielectric layer (16) being a stack of superimposed sublayers, each sublayer having a thickness less than 1 nanometer, each sublayer being made of a doped or undoped material, the material consisting of several chemical elements, each material of an sublayer varying with respect to the other materials of the other sublayers at most only by at least one of the stoichiometry of the elements and the doping rate, the materials of each sublayer being chosen so that the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer (16) is less than or equal to 3.10 ' 3 . 2, - Couche diélectrique selon la revendication 1, dans lequel la couche diélectrique (16) présente au moins deux sous-empilements, les sous-couches d’au moins un sous-empilement présentant les mêmes matériaux.2, - Dielectric layer according to claim 1, wherein the dielectric layer (16) has at least two under-stacks, the under-layers of at least one under-stack having the same materials. 3, - Couche diélectrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche diélectrique (16) présente des sous-empilements parmi lesquels les sous-empilements extrêmes de la couche diélectrique (16) présentent un gradient de dopage supérieur à 8.1022/m3.3, - Dielectric layer according to claim 1 or 2, in which the dielectric layer (16) has underpacks among which the extreme underpacks of the dielectric layer (16) have a doping gradient greater than 8.10 22 / m 3 . 4, - Couche diélectrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’évolution spatiale du taux de dopage pour les matériaux d’au moins une partie des sous-couches est une somme pondérée d’une fonction Lorentzienne et d’une fonction Gaussienne.4, - Dielectric layer according to any one of claims 1 to 3, in which the spatial evolution of the doping rate for the materials of at least part of the sublayers is a weighted sum of a Lorentzian function and d 'a Gaussian function. 5, - Couche diélectrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la couche diélectrique (16) présente au moins un sous-empilement dans lequel révolution du coefficient stoechiométrique d’un élément en fonction des sous-couches suit une progression linéaire.5, - Dielectric layer according to any one of claims 1 to 4, in which the dielectric layer (16) has at least one under-stack in which revolution of the stoichiometric coefficient of an element as a function of the under-layers follows a progression linear. 6, - Dispositif capacitif (12) comportant deux électrodes (14, 18) et une couche diélectrique (16) destinée à interagir avec les deux électrodes (14, 18), la couche diélectrique (16) étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.6, - Capacitive device (12) comprising two electrodes (14, 18) and a dielectric layer (16) intended to interact with the two electrodes (14, 18), the dielectric layer (16) being according to any one of claims 1 to 5. 7, - Dispositif capacitif (12) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif capacitif (12) est un système microélectromécanique (20).7, - Capacitive device (12) according to claim 6, wherein the capacitive device (12) is a microelectromechanical system (20). 8, - Procédé de détermination du matériau d’une couche diélectrique (16) destinée à interagir avec deux électrodes (14, 18) pour former un dispositif capacitif (12), la couche diélectrique (16) étant un empilement de sous-couches superposées, chaque souscouche présentant une épaisseur inférieure à 1 nanomètre, chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non, le matériau étant constitué de plusieurs éléments chimiques, chaque matériau d’une sous-couche variant par rapport aux autres matériaux des autres sous-couches au plus uniquement par au moins l’un parmi la stœchiométrie des éléments et le taux de dopage, le procédé comportant :8, - Method for determining the material of a dielectric layer (16) intended to interact with two electrodes (14, 18) to form a capacitive device (12), the dielectric layer (16) being a stack of superimposed sublayers , each sublayer having a thickness of less than 1 nanometer, each sublayer being made of a doped or undoped material, the material consisting of several chemical elements, each material of an sublayer varying with respect to the other materials of the other sublayers layers at most only by at least one of the stoichiometry of the elements and the doping rate, the method comprising: - la fourniture d’une tension prédéfinie, et- the supply of a predefined voltage, and - l’optimisation des matériaux de chaque sous-couche pour obtenir que la variation relative de capacité pour une tension prédéfinie appliquée à la couche diélectrique (16) soit inférieure ou égale à 3.10’3 C.- Optimization of the materials of each sublayer to obtain that the relative variation in capacitance for a predefined voltage applied to the dielectric layer (16) is less than or equal to 3.10 ' 3 C. 9, - Produit programme d’ordinateur comportant un support lisible d’informations, sur lequel est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé selon la revendication 8.9, - Computer program product comprising a readable information medium, on which is stored a computer program comprising program instructions, the computer program being loadable on a data processing unit and suitable for driving the implementation of a method according to claim 8. 10, - Support lisible d’informations mémorisant un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme, le programme d’ordinateur étant chargeable sur une unité de traitement de données et adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé selon la revendication 8 lorsque le programme d’ordinateur est mis en œuvre sur l’unité de traitement des données.10, - readable medium of information storing a computer program comprising program instructions, the computer program being loadable on a data processing unit and adapted to cause the implementation of a method according to claim 8 when the computer program is implemented on the data processing unit.
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