Clément Merckling

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Activités de recherche

Présentation et contexte

 

L’objectif de la thèse est de développer un projet de recherche sur la réalisation d’hétérostructures épitaxiées Oxyde / Semiconducteur.

ST Microelectronics et le LEOM / ECL ont créé un pôle de compétences national qui est chargé d’explorer de nouvelles technologies de fabrication de films minces d’oxydes monocristallins à forte constante diélectrique, épitaxiés sur Si ou SiGe, pour les futures filières 45nm ou 32 nm. C’est un défi à la fois scientifique et technologique. (Il faut remplacer dans la technologie CMOS l’oxyde de grille SiO₂ par un matériau à plus forte constante diélectrique).

L’effort est actuellement mené sur des familles d’oxydes ABO₃ de structure pérovskite comme LaAlO₃. Les recherches sont menées dans le cadre de plusieurs programmes menés aux niveaux régional (Rhône Alpes), national et européen (projet IST 6^ème PCRD Nanocmos).

Illustration de la croissance de LaAlO3 sur Si

Épitaxie de LaAlO3

Croissance contrôlée monocouche par monocouche

Limitation des défauts à l’interface

Caractéristiques

Désaccord de maille avec Si =  -0,7%  ( 45° rotation)

Stable thermodynamiquement

Offsets de BC et BV : ~ 2 eV

GAP = 5,7 eV

Constante diélectrique : 25

Les hétérostructures Oxyde / Semiconducteur seront élaborées par épitaxie par jets moléculaires, caractérisées par des techniques structurales (RHEED, RX, AFM, TEM, XPS etc…) et leur qualité électrique sera évaluée avec des capacités MOS et des transistors MOSFET. (Réalisation et tests menés en collaboration avec plusieurs partenaires de Grenoble et Lyon).

Prévisions de l’ITRS 2003 sur les oxydes à haute constante diélectrique épitaxiés sur silicium