La présente invention se rapporte de manière générale à une capacité de type Métal-lsolant-Métal. Elle concerne plus spécialement une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal à partir de laquelle peut être réalisé un empilement de capacités de type Métal-lsolant-Métal.

L'invention trouve des applications, en particulier, dans le domaine de la microélectronique et plus spécialement dans le domaine des composants passifs et/ou actifs utilisés par exemple dans des dispositifs médicaux, dans des dispositifs d'aide à la gestion de l'énergie, ou encore l'avionique.

Grâce à l'évolution des technologies micro-électroniques, il est maintenant possible d'intégrer plusieurs fonctions complexes sur un même composant afin d'en améliorer les performances. L'intégration de composants passifs et plus spécialement de capacités dans des circuits actifs ou passifs intégrés est un enjeu important pour les concepteurs. En effet, lors de l'intégration de tels composants, des problématiques de compatibilité technologique apparaissent entre les procédés de fabrication des capacités par exemple et des composants passifs ou actifs. De plus, des problématiques d'encombrement liées à l'utilisation de capacités avec des valeurs élevées apparaissent.

Des solutions ont été explorées, telles que par exemple, la création de capacités Métal-isoiani-Métal (MI ) avec des couches anodisabies permettant de faire un dépôt MIM à l'intérieur de pores obtenus dans ladite couche anodisée.

Ainsi par exemple, un procédé permettant la réalisation d'une capacité MIM à l'aide d'une couche anodisée est proposé dans la publication NATURE TECHNOLOGY de Mai 2009, « Nanotubuiar metal-insulator-metal capacitor arrays for energy storage » de P. Banerjee et a/.. Cette publication présente un procédé de gravure par anodisation d'une couche anodisable permettant de créer une structure à capacité MIM. Les capacités MIM ainsi créées permettent de manière relativement précise de maîtriser les valeurs des capacités. Cependant, de telles structures possèdent des résistances internes relativement élevées, ce qui détériore les performances de tels composants et limite leurs intégrations dans des circuits actifs. En outre, malgré des rapports de surface relativement élevés, grâce à l'utilisation de couches anodisées, les densités de capacités I ainsi obtenues restent relativement faibles. Par conséquent, lors de la conception de capacités à fortes valeurs, il apparaît des problématiques d'encombrement liées à ce type de technologie.

L'invention vise à surmonter les inconvénients de l'art antérieur précités, et plus particulièrement, à permettre la réalisation d'une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal avec une résistance d'accès faible.

Avantageusement, une structure à capacité selon l'invention permettra d'obtenir une structure avec une surface d'encombrement restreinte donnant lieu à une forte intégrabilité.

De préférence, une structure selon l'invention sera aisément réalisable et/ou d'un prix de revient faible. Elle pourra avantageusement être intégrée dans une structure comprenant des circuits actifs.

À cet effet, l'invention propose une structure à capacité de type Métal- lsolant-Métal comprenant :

- un substrat,

- une première couche isolante électriquement disposée sur le substrat,

- une électrode inférieure disposée sur la première couche isolante électriquement,

- une couche de métal disposée sur l'électrode inférieure et structurée par une pluralité de pores pour former une matrice isolante de pores,

- une capacité de type Métal-lsolant-Métal comprenant une première couche conductrice disposée sur la couche de métal structurée et à l'intérieur des pores de ladite couche de métal structurée, une couche diélectrique recouvrant la première couche conductrice, une seconde couche conductrice recouvrant la couche diélectrique, chaque pore concernée comportant la première couche conductrice et la seconde couche conductrice séparées par la couche diélectrique,

- une électrode supérieure disposée sur la capacité de type Métal-lsolant-

Métal,

- une seconde couche isolante électriquement disposée sur l'électrode supérieure, Selon l'invention, la première couche conductrice située à l'intérieur des pores de la couche de métal structurée est en contact avec l'électrode inférieure et la seconde couche conductrice située à l'intérieur des pores de la couche de métal structurée est en contact avec l'électrode supérieure.

L'invention propose ainsi une structure originale de capacité de type

Métal-lsolant-Métal qui permet grâce à la présence de l'électrode inférieure de court-circuiter la couche conductrice située à l'intérieur des pores et ainsi d'obtenir une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal avec une résistance faible.

On remarque que dans cette structure, les pores de la couche de métal structurée sont isolés électriquement du reste de la couche de métal structurée dans laquelle elles sont réalisées par une couche d'oxyde périphérique. Cette couche d'oxyde qui forme une matrice isolante de pores est créée lors de la réalisation des pores dans une couche de métal pour former la couche de métal structurée. Ainsi, lorsque le métal constitutif de la couche de métal est de l'aluminium, la couche d'oxyde est une couche d'alumine.

Une forme de réalisation avantageuse de l'invention propose une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal comprenant au moins une bande latérale d'isolation placée dans l'électrode inférieure et divisant l'électrode inférieure en deux zones électriquement distinctes, au moins une bande latérale d'isolation placée dans l'électrode supérieure qui divise l'électrode supérieure en deux zones électriquement distinctes et une reprise de contact électrique de l'électrode inférieure étant remontée au niveau de l'électrode supérieure par la couche de métal structurée.

Grâce à la combinaison, d'une part, des pores d'une structure poreuse débouchant sur une électrode inférieure et, d'autre part, la présence des bandes latérales d'isolation, il est réalisé une structure permettant un empilement de capacités montées en parallèle, ce qui autorise d'augmenter sensiblement la valeur de capacité pour une unité de surface donnée.

Une forme de réalisation avantageuse de l'invention prévoit que l'électrode inférieure comprend une couche de métal et une couche barrière de gravure. De la sorte, la couche barrière de gravure vient protéger la couche de métal lorsque les pores sont réalisés dans la couche de métal structurée. La couche barrière de gravure peut être par exemple déposée par PVD (Physical Vapor Déposition) ou ALD (acronyme anglais de « Atomic Layer Depostion » ou en français dépôt par couche atomique) et est alors très fine. Si en outre sa conductivité est faible de par sa nature (TiN, TaN), elle sera toutefois résistive pour des écoulements de charges parallèles à la couche barrière de gravure et/ou sur de grandes distances. Il est donc préférable de court-circuiter cette couche barrière de gravure pour obtenir de bonnes performance en termes de résistance série (ESR). Ce court-circuit est réalisé par la couche de métal intégrée dans l'électrode inférieure. Cette structure correspond à une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention.

Les bandes latérales d'isolation sont préférentiellement constituées d'un matériau isolant choisi par exemple parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium dans le but d'isoler deux à deux les électrodes de la capacité de type Métal-lsolant-Métal. Ce matériau est de préférence déposé à basse température par exemple par un procédé de type PECVD.

L'invention propose une forme de réalisation préférée dans laquelle la capacité de type Métal-lsolant-Métal est réalisée dans une couche de métal structurée constituée d'un métal d'une épaisseur supérieure à 0,4 μιη permettant d'avoir des cavités telles que des micro-pores ou des nano-pores "profonds" et ainsi d'augmenter la surface totale équivalente (STE) de la capacité.

Dans une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal telle que décrite ici, la matrice isolante de pores est une matrice obtenue par gravure anodique ou par anodisation.

Dans un exemple de réalisation, la couche de métal structurée est en aluminium, la matrice isolante de pores est en alumine.

Dans le but d'augmenter la densité de la capacité de type Métal-lsolant- Métal, la couche diélectrique placée entre les deux couches de métal est avantageusement constituée d'un matériau isolant ayant une constante diélectrique k élevée, supérieure à 4 et préférentiellement supérieure à 10 (k>10).

Grâce à l'utilisation d'une électrode inférieure ainsi que des bandes latérales d'isolation inférieures et supérieures la structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal permet l'empilement de plusieurs capacités de type Métal- Isolant-Métal empilées les unes par-dessus les autres. Cet empilement permet d'augmenter la valeur de la capacité de la structure, et par la même, d'augmenter la valeur de la capacité à rapport de surface équivalent constant, permettant ainsi, l'amélioration de l'intégration d'une telle structure selon l'invention. Deux capacités de type Métal-lsolant-Métal de l'empilement sont avantageusement couplées électriquement en parallèle, ce qui permet avantageusement d'additionner les valeurs de capacités pour obtenir des valeurs élevées avec un encombrement constant en surface.

Dans un souci de simplification du procédé technologique, une telle structure à capacités de type Métal-lsolant-Métal selon l'invention, possède une capacité de type Métal-lsolant-Métal de l'empilement connectée électriquement d'une part par son électrode supérieure à l'électrode supérieure d'une autre capacité de type Métal-lsolant-Métal située au-dessus d'elle, et d'autre part par son électrode inférieure à l'électrode inférieure d'une autre capacité de type Métal-lsolant-Métal située au-dessus d'elle. Cet empilement correspond à une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un produit ou dispositif électronique passif ou actif à semi-conducteur comprenant au moins une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal telle que décrite ci-dessus.

Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'une telle structure qui comprend :

a. la préparation d'un substrat,

b. le dépôt d'une première couche isolante électriquement en un matériau isolant sur le substrat,

c. la fabrication d'une électrode inférieure placée sur la première couche isolante électriquement et comportant une couche barrière de gravure à sa surface,

d. le dépôt d'un matériau isolant électriquement dans la gravure localisée de l'électrode inférieure,

e. le dépôt d'une couche de métal sur l'électrode inférieure,

f. la structuration de pores dans la couche de métal préférentiellement à l'aide d'un procédé de gravure anodique, pour former une matrice isolante de pores,

g. les dépôts successifs d'une première couche conductrice, d'une couche diélectrique et d'une seconde couche conductrice sur la couche de métal structurée et dans les pores de ladite couche structurée, i. la fabrication d'une électrode supérieure placée sur la seconde couche conductrice,

j. le dépôt d'un matériau isolant électriquement dans la gravure localisée de l'électrode supérieure,

k. le dépôt d'une seconde couche isolante électriquement en un matériau isolant sur l'électrode supérieure.

Un tel procédé permet de réaliser une structure à capacité de type Métal- Isolant-Métal telle que décrite ci-dessus.

Selon une forme de réalisation, la couche de métal structurée est en aluminium et la matrice isolante de pores est en alumine.

La réalisation de l'électrode inférieure à l'étape c) peut prévoir que celle-ci est fabriquée en déposant une couche de métal sur la première couche isolante électriquement, ladite couche de métal étant ensuite recouverte d'une couche barrière de gravure.

Pour permettre par la suite un empilement de capacités de type Métal- Isolant-Métal, le procédé de fabrication selon l'invention propose avantageusement en outre des étapes :

d ) de fabrication d'une bande latérale d'isolation inférieure par gravure localisée de l'électrode délimitant deux zones électriquement isolées dans l'électrode inférieure après la fabrication de ladite électrode inférieure, et

h1 ) fabrication d'une bande latérale d'isolation supérieure par gravure localisée de l'électrode délimitant deux zones électriquement isolées dans l'électrode supérieure après la fabrication de ladite électrode supérieure.

Une forme de réalisation avantageuse de l'invention propose un procédé de fabrication dans lequel les étapes c), d ), d) à h) et h1 ) du procédé de fabrication ci-dessus sont répétées N fois.

Afin de diminuer les discontinuités topographiques on peut prévoir un dépôt d'une couche de planarisation réalisée après au moins une étape h1 ) du procédé, c'est-à-dire entre deux capacités de type Métal-lsolant-Métal de l'empilement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés dans lesquels :

- La Figure n °1 est une vue en coupe d'un exemple d'une structure à capacité de type MIM selon un mode de réalisation de l'invention ;

- Les Figures n °2 à 8 représentent des étapes d'un procédé technologique selon l'invention ;

- La Figure n °9 est une vue en coupe schématique d'une structure à capacité de type MIM selon l'invention ;

- La Figure n °10 est une vue en en coupe schématique d'un empilement de deux capacités de type MIM dans une structure à capacités de type MIM selon l'invention.

A titre liminaire, il est à noter que toutes les figures illustrant des vues en coupe de la structure à capacité ainsi que toutes les figures illustrant des empilements des couches mais également celles représentant des étapes de procédé de fabrication de la structure ne sont pas à l'échelle. De plus, les différentes épaisseurs ne sont pas représentées dans des proportions conformes à la réalité. Dans un souci de simplification, dans la description ainsi que sur les figures, les éléments communs à toutes les structures portent les mêmes références.

L'invention sera plus particulièrement décrite dans un exemple non limitatif d'application à une structure à capacité de type Métal-lsolant-Métal qui sera appelée dans la suite de la description structure à capacité de type MIM. L'exemple de structure à capacité de type MIM décrit ci-après comporte une couche structurée et plus spécialement une couche de métal nano-structurée comportant une pluralité de nano-pores de diamètre d. Les pores de la description qui suit sont des nano-pores mais l'invention peut aussi s'appliquer à une structure comportant des pores d'autres dimensions, par exemple des micro-pores.

La couche de métal peut être un métal comme par exemple de l'aluminium (Al) d'une épaisseur de l'ordre du micromètre (1 μιτι=10-6 m). Le procédé technologique permettant la création de nano-pores dans la couche de métal sera préférentiellement un procédé utilisant la technique dite de gravure par anodisation. Le procédé de gravure par anodisation sera présenté plus précisément dans la suite de la description.

L'invention porte sur une structure à capacité de type MIM 1 comportant une électrode inférieure 6, une couche nano-structurée 12, une capacité 4 de type MIM déposée sur la couche nano-structurée 12, ladite capacité 4 de type MIM comprenant une première couche conductrice 18 située à l'intérieur des pores de la couche de métal nano-structurée 12 et qui est en contact avec l'électrode inférieure 6, une couche diélectrique 20 et une seconde couche conductrice 24 située à l'intérieur des pores de la couche de métal nano- structurée 12 et qui est en contact avec une électrode supérieure 8.

La Figure n °1 montre un premier exemple d'empilement de couches constituant la structure à capacité de type MIM 1 . Elle comprend dans l'ordre croissant d'empilement :

- un substrat 2,

- la première couche isolante 14 électriquement,

- l'électrode inférieure 6 composée d'une couche de métal 28 et d'une couche barrière de gravure 10,

- la couche de métal nano-structurée 12,

- la capacité 4 de type MIM comprenant la première couche conductrice

18, la couche diélectrique 20 et la seconde couche conductrice 24,

- l'électrode supérieure 8,

- une seconde couche isolante 16 électriquement.

La structure à capacité de type MIM 1 représentée sur la Figure n °1 comporte également une bande latérale d'isolation inférieure nommée BLII et une bande latérale d'isolation supérieure nommée BLIS. Les bandes latérales d'isolation supérieure et inférieure sont dimensionnées pour entourer la structure à capacité MIM 1 . La Figure n °1 étant une vue en coupe de ladite structure à capacité de type MIM 1 il apparaît sur celle-ci deux parties de la bande latérale d'isolation inférieure et deux parties de la bande latérale d'isolation supérieure.

La bande latérale d'isolation inférieure BLII est placée entre la capacité 4 de type MIM et la première couche isolante 14 électriquement. Elle divise l'électrode inférieure 6 en plusieurs zones distinctes électriquement afin d'obtenir une isolation électrique entre la première couche conductrice 18 et la seconde couche conductrice 24 de la capacité 4 de type MIM.

La première couche isolante 14 électriquement placée au-dessus du substrat 2 et en dessous de l'électrode inférieure 6 permet d'isoler électriquement la capacité 4 de type MIM du substrat 2 qui peut être par exemple une plaquette de silicium ou un circuit actif. En effet, dans un souci d'optimisation et d'intégration des composants sur une plaquette de silicium (en Anglais « wafer »), il est avantageux d'isoler électriquement la structure à capacité de type MIM 1 afin d'une part de ne pas détériorer ses performances et d'autre part de ne pas influencer par sa présence les autres composants placés aux alentours de celle-ci.

La bande latérale d'isolation supérieure BLIS (Figure n °1) divise l'électrode supérieure 8 en plusieurs zones distinctes électriquement afin d'obtenir une isolation électrique entre la première couche conductrice 18 et la seconde couche conductrice 24 de la capacité 4 de type MIM. La bande latérale d'isolation supérieure et la bande latérale d'isolation inférieure permettent ainsi d'obtenir une structure à capacité de type MIM 1 avec un encombrement surfacique restreint et également avec des électrodes d'accès isolées électriquement l'une de l'autre permettant avantageusement un empilement de plusieurs structures à capacité de type MIM 1 les unes sur les autres.

Dans un autre mode de réalisation non représenté aux dessins, il est proposé une structure originale de capacité de type MIM 1 qui permet sans la présence des bandes latérales d'isolation inférieures dans l'électrode inférieure 6 et sans la présence de bandes latérales d'isolation supérieures dans l'électrode supérieure 8 d'obtenir une structure à capacité de type MIM 1 avec une résistance faible. L'électrode inférieure 6 court-circuite la première couche conductrice 18 au fond de chaque pore de la couche de métal nano-structurée 12 permettant ainsi d'obtenir une structure à capacité de type MIM 1 avec une résistance faible.

L'invention propose également un procédé de fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 de la Figure 1 . Ce procédé comprend : - la préparation du substrat 2,

- le dépôt d'un matériau isolant pour former la première couche isolante 14 électriquement,

- la fabrication de l'électrode inférieure 6 placée sur la première couche isolante 14 électriquement en déposant tout d'abord la couche de métal

28 et ensuite la couche barrière de gravure 10 au-dessus de ladite couche de métal,

- la fabrication de la bande latérale d'isolation inférieure par gravure localisée de l'électrode inférieure 6 délimitant dans celle-ci des zones électriquement isolées,

- le dépôt d'un matériau isolant électriquement dans la gravure localisée de l'électrode inférieure,

- le dépôt d'une couche de métal sur l'électrode inférieure 6,

- la structuration de nano-pores donne naissance à une couche électriquement isolante à la périphérie des pores appelée matrice isolante de pores 121 dans la couche de métal déposée sur l'électrode inférieure 6 à l'aide préférentiellement d'un procédé de gravure anodique, pour réaliser une couche de métal nano-structurée 12, - les dépôts successifs de la première couche conductrice 18, d'une couche diélectrique 20 et de la seconde couche conductrice 24 sur la couche de métal nano-structurée 12 et dans les nano-pores de celle-ci,

- la fabrication d'une électrode supérieure 8 placée sur la seconde couche conductrice 24,

- la fabrication de la bande latérale d'isolation supérieure par gravure localisée de l'électrode supérieure 8 délimitant dans celle-ci des zones électriquement isolées,

- le dépôt d'un matériau isolant électriquement dans la gravure localisée de l'électrode supérieure 8 formant ainsi la bande latérale d'isolation supérieure,

- le dépôt d'un matériau isolant sur l'électrode supérieure 8 pour former la seconde couche isolante 16 électriquement.

La couche de métal structurée est ici par exemple en aluminium et la matrice isolante obtenue par anodisation est en alumine. Plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés pour réaliser le substrat 2 en tant que support de la structure à capacité de type MIM 1 . Le silicium (Si) qui est majoritairement utilisé dans l'industrie de la micro-électronique pour notamment son coût de revient ainsi que ses caractéristiques semi- conductrices permettant la réalisation de composants actifs ou passifs peut être un substrat de choix pour une telle structure. Cependant, il est à noter que des substrats de nature différente peuvent être utilisés, comme par exemple, des substrats en carbure de silicium (SiC) ou des substrats en silice par exemple. Il est à noter que la présente invention est particulièrement adaptée à un substrat sur lequel sont déjà implantés des composants actifs.

La première couche isolante 14 électriquement (Figure n °2) permet grâce à son positionnement de maîtriser les couplages électriques entre la structure à capacité de type MIM 1 et le substrat 2. Le matériau utilisé pour réaliser cette première couche isolante 14 électriquement doit avoir une permittivité électrique k relativement faible afin de réduire les parasites induits par la présence du wafer par exemple. Plusieurs types de matériaux isolants avec une permittivité diélectrique (k de l'ordre de 4 par exemple) peuvent être utilisés, comme par exemple l'oxyde ou le nitrure de silicium (Si3N4). De plus, les matériaux utilisés doivent être compatibles avec les procédés technologiques utilisés pour la fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 selon l'invention.

L'électrode inférieure 6 est caractérisée par une surface surf_elel_inf et une épaisseur e_elec_inf est placée sur la première couche isolante 14 électriquement (Figure n °3). Celle-ci est composée de la couche de métal 28 et de la couche barrière de gravure 10 placée au-dessus de la couche de métal 28. La couche de métal 28 peut avoir une épaisseur e_CM28 comprise par exemple entre 1 μιτι et 5 μιτι. De plus, l'électrode inférieure 6 peut comporter d'autres couches non représentées sur la Figure n °3. Celles-ci peuvent par exemple êtres intercalées entre la première couche isolante 14 électriquement et la couche de métal 28 pour améliorer l'accroche entres ces deux couches. L'électrode inférieure 6 peut également ne comporter qu'une seule couche comme par exemple la couche barrière de gravure 10.

Les matériaux utilisés pour la création de la couche de métal 28 peuvent être par exemple de l'aluminium (Al), du cuivre (Cu), de l'argent (Ag) combinés ou non avec des métaux barrières comme par exemple du titane (Ti), du nitrure de titane (TiN), du tantale (Ta) ou du nitrure de tantale (TaN). Cette liste n'étant pas exhaustive, d'autres matériaux seul ou en combinaison avec d'autres matériaux, pouvant être déposés selon un procédé de dépôt compatible avec le procédé de fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 et ayant de préférence une résistivité électrique équivalente faible, peuvent être utilisés.

La couche barrière de gravure 10 (Figure n °3) de l'électrode inférieure 6 présente une épaisseur e_bar_grav et a pour rôle de stopper l'attaque de la couche de métal placée sur l'électrode inférieure 6 lors de la gravure anodique pour donner naissance à la couche de métal nano-structurée 12 comme il sera présenté ultérieurement dans la suite de la description. L'épaisseur e_bar_grav doit être suffisante pour tolérer la sur-gravure nécessaire au débouchage complet des nano-pores sur ladite couche barrière de gravure 10. L'épaisseur e_bar_grav de la couche barrière de gravure 10 est de l'ordre de 1 μιτι par exemple. Le procédé de fabrication des nano-pores sera décrit plus en détails ultérieurement.

Afin d'assurer une continuité électrique entre la première couche conductrice 18 de la capacité 4 de type MIM et l'électrode inférieure 6, ladite couche barrière de gravure 10 doit avoir une résistivité électrique suffisamment faible. Pour ce faire, ladite couche barrière de gravure 10 peut être par exemple en un métal de type titane (Ti), tantale (Ta), nitrure de titane (TiN) ou en nitrure de tantale (TaN). D'autres matériaux résistant à une anodisation et ayant une résistivité électrique la plus faible possible peuvent être utilisés. De plus, la nature du matériau utilisé pour réaliser cette couche barrière de gravure 10 doit être compatible avec le procédé de gravure par anodisation. Cette compatibilité se traduit par une sélectivité suffisante du procédé de gravure utilisé pour l'ouverture des pores en fin d'anodisation sur ladite couche barrière 10

Le procédé de fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 selon l'invention permet d'obtenir une structure avec un faible encombrement en surface. Pour ce faire, une bande latérale d'isolation inférieure BLII est réalisée. Pour ce faire, une étape de lithogravure permet de créer des tranchées continues dans la couche barrière de gravure 10 et la couche de métal 28. Ces tranchées délimitent le contour de la première couche conductrice 18 et de la seconde couche conductrice 24 divisant l'électrode inférieure 6 en trois zones distinctes. La largeur I BLI I de cette tranchée (Figure n °5) est par exemple de l'ordre de l'épaisseur cumulée de la couche barrière de gravure 10 et de la couche de métal 28 correspondant à la cote e_BLII. Une couche électriquement isolante est alors déposée par-dessus les structures gravées. L'épaisseur e_BLII_2 de cette couche isolante peut être fine telle que seuls les flancs de l'ouverture I BLI I soient tapissés, ou au contraire suffisamment épaisse pour qu'une operculation de l'ouverture soit réalisée, ce second cas étant représenté sur les Figures 5 et 6. Les bandes latérales d'isolation sont alors réalisées de manière connue de l'homme de l'art qui sait comment obtenir un opercule de largeur I BLI I 2 après gravure

(Figure n °5).

Les bandes latérales d'isolation inférieures BLII sont constituées d'un matériau électriquement isolant tel que par exemple du nitrure de silicium (Si3N4) déposé en utilisant un mode de dépôt de type PECVD. D'autres matériaux ainsi que d'autres modes de dépôt peuvent être utilisés. La compatibilité avec le procédé de fabrication de la structure à base de capacité de type MIM 1 est cependant nécessaire.

Un opercule 141 situé sur une partie supérieure de la bande latérale d'isolation inférieure BLII est caractérisé par une largeur l_BLII_2 et une épaisseur e_BLII_2 permet d'isoler la première couche conductrice 18 de la seconde couche conductrice 24 de la capacité 4 de type MIM (Figure n ¾) sur une rangée de nano-pores. Afin de s'assurer de l'isolation électrique entre lesdites couches, la longueur de l'opercule 141 est égale à la longueur des bandes latérales d'isolation BLII. De plus, la largeur l_BLII_2 de l'opercule 141 est supérieure ou égale à la cote I BLI I (Figure n ¾) et est très supérieure à une distance dM1 M2 correspondant au diamètre d'un pore afin de s'assurer de l'isolation électrique entre la première couche conductrice 18 et la seconde couche conductrice 24.

La Figure n °5 présente la couche de métal, placée sur la couche barrière de gravure 10 permettant la création de nano-pores. Cette couche d'une épaisseur e_CM12 est supérieure de préférence à un micromètre et préférentiellement comprise entre 4 μιη et 8 μιτι. La nature du matériau utilisé doit être compatible avec un procédé d'anodisation. Ainsi le métal pour réaliser cette couche peut être de l'aluminium (Al) par exemple. L'anodisation est un procédé électrolytique se déroulant en milieu humide. Le principe repose sur l'application d'une différence de potentiel imposée entre deux électrodes conductrices plongées dans une solution électrolytique qui peut par exemple être acide. L'application d'un potentiel à l'anode, induit une croissance d'alumine à sa surface, si l'électrode est en aluminium, qui lors de sa dissolution dans le bain d'acide provoque l'apparition de nano-pores ou de trous dans la surface du métal.

Avantageusement, grâce au procédé d'anodisation aucune étape de photolithographie n'est utilisée pour créer les pores. Ce procédé permet ainsi d'optimiser le procédé de fabrication d'une telle structure.

Les nano-pores ont avantageusement un diamètre d de l'ordre de 50 nm et sont espacés de 30 nm. De plus, le procédé d'anodisation utilisé dans la présente invention permet l'obtention de nano-pores débouchant sur la couche barrière de gravure 1 0 de l'électrode inférieure 6. Cette caractéristique est obtenue par une courte sur-gravure humide de la couche anodisée dans une solution, par exemple d'acide sulfurique dilué. En d'autres termes, les nano- pores peuvent être considérés comme des nano-cylindres dont un coté débouche sur la couche barrière de gravure 10. Avantageusement, l'utilisation de l'anodisation pour la fabrication de la capacité 4 permet un rapport de surface déployée STE de l'ordre de 50, préférentiellement 200.

Afin de réaliser la capacité 4 de type MIM la première couche conductrice

18 est ensuite déposée sur la couche de métal nano-structurée 12 et à l'intérieur des nano-pores de ladite couche de métal nano-structurée 12 comme présentée sur la Figure n i. La première couche conductrice 18 située tout au fond des nano-pores vient en contact avec la couche barrière de gravure 10 de l'électrode inférieure 6 permettant d'obtenir une résistance d'accès R_equ faible. Cette première couche conductrice 18 peut être réalisée à l'aide par exemple d'une technique de dépôt de type ALD. Les matériaux utilisés peuvent être par exemple du TiN, du TaN, du NiB, du Ru ou tout autre matériau conducteur utilisant un mode de dépôt permettant d'obtenir un pouvoir couvrant suffisant en accord avec les besoins de l'invention.

En effet, la structure à capacité de type MIM 1 présente de préférence une résistance d'accès nommée R_equ, préférentiellement faible. Cette résistance d'accès R_equ est en outre contrôlée par les caractéristiques internes de l'électrode inférieure 6 et de l'électrode supérieure 8 dont les dimensions et les matériaux sont déterminés de préférence pour obtenir une résistance d'accès R_equ faible. Cette première électrode 6 de la capacité 4 MIM est mise en forme par exemple par un procédé de lithogravure connu de l'art antérieur.

La couche diélectrique 20, permet de créer la capacité entre la première couche conductrice 1 8 et la seconde couche conductrice 24 formant des électrodes conductrices. Le matériau utilisé pour réaliser cette couche diélectrique 20 doit avoir une permittivité électrique k la plus élevée possible afin de maximiser la valeur de capacité réalisée. Plusieurs types de matériaux dit matériaux « High-k » préférentiellement avec une permittivité électrique (k>6) peuvent être utilisés, comme par exemple, le nitrure de silicium (Si3N4), alumine (oxyde d'aluminium), l'oxyde de hafnium (Hf02), ou tout autre matériau ayant une permittivité électrique k supérieure ou égale aux matériaux cités précédemment. De plus, les matériaux utilisés doivent être compatibles avec les procédés technologiques utilisés pour la fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 selon l'invention.

Il est connu de l'homme de l'art que deux paramètres permettent de maîtriser l'effet isolant d'une couche. Ces deux paramètres sont la permittivité électrique k mentionnée précédemment et l'épaisseur de ladite couche. L'épaisseur de la première couche diélectrique est comprise par exemple entre 5 nm et 80 nm (1 nm = 1 0 ^"9 m), préférentiellement elle peut être d'une épaisseur de l'ordre de 30 nm.

Les procédés de dépôt permettant d'obtenir la couche diélectrique 20 peuvent utiliser différentes techniques connues de l'homme de l'art. À titre d'exemple, le dépôt par couche atomique (en Anglais « Atomic Layer Depostion » ou ALD), ou le dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (en Anglais « Low Pressure Chemical Vapor Deposit » ou LPCVD) peuvent être préférentiellement utilisées.

La seconde couche conductrice 24 comme présentée sur la Figure n i est ensuite déposée sur la couche diélectrique 20 permettant ainsi de créer la capacité 4 de type MIM. Les caractéristiques de cette seconde couche conductrice 24 ainsi que les méthodes de dépôt peuvent être identiques à celles utilisées pour la réalisation de la première couche conductrice 18.

Les couches constituant la structure MIM comprenant la première couche conductrice 18 et la seconde couche conductrice 24 ainsi que le diélectrique 20 sont mis en forme, comme illustré sur la Figure x\ 1, par exemple par un procédé de lithogravure connu de l'art antérieur.

Une couche de métal est ensuite déposée pour constituer l'électrode supérieure 8 comme présentée sur la Figure n ¾. L'électrode supérieure 8 est caractérisée par une épaisseur dont la valeur est par exemple de l'ordre de 1 μιτι à 5 μιτι. La valeur de l'épaisseur de l'électrode supérieure 8 est contrôlée (comme expliqué précédemment dans la description) pour obtenir une valeur de résistance équivalente R_equ de la structure à capacité de type MIM 1 souhaitée. Les matériaux utilisés pour la création de l'électrode supérieure 8 peuvent être par exemple de l'aluminium (Al), du cuivre (Cu), de l'argent (Ag) combinés ou non avec des métaux barrières comme par exemple le nitrure de titane (TiN), ou le nitrure de tantale (TaN). Cette liste n'étant pas exhaustive, d'autres matériaux seul ou en combinaison avec d'autres matériaux pouvant être déposés selon un procédé de dépôt compatible avec le procédé de fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 et ayant de préférence une résistivité électrique faible peuvent être utilisés. L'électrode supérieure 8 peut être également réalisée en plusieurs couches (non représentées sur les figures).

La bande latérale d'isolation supérieure BLIS est caractérisée par une épaisseur e_BLIS et une largeur l_BLIS comme présenté sur la Figure n ¾. La bande latérale d'isolation supérieure BLIS est constituée d'un matériau électriquement isolant tel que par exemple du nitrure de silicium (Si3N4) déposée par exemple en utilisant un mode de dépôt de type PECVD. D'autres matériaux ainsi que d'autres modes de dépôt peuvent être utilisés. La compatibilité avec le procédé de fabrication de la structure à base de capacité de type Ml M 1 est cependant nécessaire.

Les caractéristiques dimensionnelles de la bande latérale d'isolation supérieure BLIS (Figure n ¾) sont équivalentes à celles de la bande latérale d'isolation inférieure BLII. De plus, la largeur l_BLIS de la bande latérale d'isolation supérieure BLIS est très supérieure au diamètre d d'un nano-pore afin d'éviter un court-circuit entre la première couche conductrice 18 et la seconde couche conductrice 24 de la capacité 4 de type MIM.

Le procédé de fabrication de la bande latérale d'isolation supérieure BLIS est de préférence identique à celui de la bande latérale d'isolation inférieure BLII.

La seconde couche isolante 16 électriquement est ensuite déposée sur l'électrode supérieure 8. Le matériau a préférentiellement une permittivité électrique k faible afin d'éliminer tout court-circuit ou bruit électrique parasite induit. Plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés comme par exemple le nitrure de silicium (Si3N4), l'oxyde de silicium (Si02), ou tout autre matériau ayant une permittivité électrique inférieure ou égale aux matériaux cités précédemment et de plus compatibles avec les procédés technologiques décrits aux paragraphes précédents.

La seconde couche isolante 16 électriquement comme présentée sur la Figure n ¾ est caractérisée par une épaisseur nommée e_CI16 dont la valeur est de l'ordre par exemple de 100 nm. Des procédés de dépôt permettant d'obtenir une telle seconde couche isolante 16 électriquement étant connus de l'homme de l'art et déjà décrits précédemment lors de la réalisation de l'électrode inférieure 6 ne seront pas repris ici.

La bande latérale d'isolation inférieure BLII et la bande latérale d'isolation supérieure BLIS permettent de diviser respectivement l'électrode inférieure et l'électrode supérieure et ainsi elles permettent la création de zones distinctes électriquement isolées. Dans un souci de clarté de la description les zones distinctes de chaque électrode sont dans la suite nommées pour l'électrode inférieure 6 respectivement 4Elect_inf6_1 , 4Elect_inf6_2, 4Elect_inf6_3 et pour l'électrode supérieure 8 respectivement 4Elect_sup8_1 ,4Elect_sup8_2, 4Elect_sup8_3. La Figure n °9 présente une vue de ces différentes zones.

La présence de la couche de métal nano-structurée 12 permet le couplage d'une part entre la zone 4Elect_inf6_1 de l'électrode inférieure 6 et la zone 4Elect_sup8_1 de l'électrode supérieure 8 qui sera dans la suite de la description nommée électrode latérale gauche, et d'autre part entre la zone nommée 4Elect_inf6_2 de l'électrode inférieure 6 et la zone 4Elect_sup8_2 de l'électrode supérieure 8 qui sera dans la suite de la description nommée également électrode latérale droite. De plus, la couche de métal nano- structurée 12 permet le couplage entre la zone 4Elect_inf6_3 de l'électrode inférieure 6 et la zone 4Elect_sup8_3 de l'électrode supérieure 8 et sera nommée électrode centrale. Ainsi, il est formée les bornes de la capacité 4 de type MIM de part et d'autre de la structure à capacité de type MIM 1 . Dans un mode de réalisation, l'électrode latérale gauche et l'électrode latérale droite sont couplées entre elles.

Afin d'obtenir une structure à capacité de type MIM 1 avec une forte intégrabilité verticale en Z (Figure n °10) un mode de réalisation de l'invention prévoit de dupliquer N étages dans une structure à capacités de type MIM. Afin de simplifier la description, un exemple de structure à capacités de type MIM composée de deux (N=2) étages nommés E_1 et E_2 est représenté sur le graphique de la Figure n °10. Il est à noter que le procédé de fabrication des N étages est identique au procédé de fabrication de la structure à capacité de type MIM 1 et par conséquent il ne sera pas décrit en détails dans la suite de la description.

Le procédé permettant de réaliser une structure à capacités de type MIM selon l'invention comprend :

- la préparation du substrat 2,

- le dépôt d'une première couche isolante 14 électriquement en un matériau isolant,

- la fabrication du premier étage E_1 avec la capacité 4 de type MIM,

- la fabrication du second étage E_2 avec une capacité 41 de type MIM. Les zones de chaque électrode de chaque empilement sont maintenant nommées (Figure n °10) pour l'empilement E_1 comportant la capacité 4 de type MIM 4Elect_inf6_1 , 4Elect_inf6_2, 4Elect_inf6_3 et 4Elect_sup8_1 , 4Elect_sup8_2, 4Elect_sup8_3. En ce qui concerne l'empilement E_2 comportant la capacité 41 de type MIM celles-ci sont nommées 41 Elect_inf6_1 , 41 Elect_inf6_2, 41 Elect_inf6_3 et 41 Elect_sup8_1 , 41 Elect_sup8_2, 41 Elect_sup8_2.

Avantageusement, grâce à la présence des bandes latérales d'isolation de chaque capacité de l'empilement une électrode latérale gauche constituée de la zone 41 Elect_sup8_1 de la capacité 41 est reliée à la zone 41 Elect_inf6_1 elle-même reliée à la zone 4Elect_sup8_1 de la capacité 4 de type MIM qui est elle-même reliée à la zone 4Elect_inf6_1 . De même, une autre électrode latérale droite est constituée de la zone 41 Elect_sup8_2 de la capacité 41 est reliée à la zone 41 Elect_inf6_2 elle-même reliée à la zone 4Elect_sup8_2 de la capacité 4 de type MIM qui est elle-même reliée à la zone 4Elect_inf6_2. Une électrode centrale est constituée de la zone 41 Elect_sup8_3 de la capacité 41 est reliée à la zone 41 Elect_inf6_3 elle- même reliée à la zone 4Elect_sup8_3 de la capacité 4 de type MIM qui est elle- même reliée à la zone 4Elect_inf6_3.

Dans une mode de réalisation l'électrode latérale gauche et l'électrode latérale droite sont couplées entre elles. Ce couplage entre les différentes zones de chaque capacité 4, 41 permet ainsi d'obtenir un couplage de type parallèle entre lesdites capacités 4, 41 . Ce couplage de type parallèle entre les capacités 4, 41 de l'empilement permet d'ajouter les valeurs de chaque capacité 4, 41 de la structure à capacités de type MIM et ainsi d'obtenir une structure à capacités de type MIM à haute densité d'intégration.

De plus, pour une structure à capacités de type MIM comprenant N empilements la valeur de la capacité totale de la structure à capacités de type MIM sera égale à la somme des valeurs de chaque capacité 4, 41 , ..., 4N de l'empilement.

Par ailleurs cet empilement permet de diviser la résistance série du composant puisque la résistance globale correspond à la résistance individuelle de chaque élément, divisée par le nombre d'éléments parallélisés.

Lors de la conception d'une telle structure, il peut apparaître des problématiques de planarité entre les différentes couches constituant ladite structure à capacités de type MIM. En effet, la présence de nombreuse couches superposées peut donner naissance à des discontinuités topographiques de la structure à capacités de type MIM. Afin de diminuer cette discontinuité topographique, il est envisageable d'ajouter entre chaque empilement une couche dite planarisante (non représentée sur les Figures) qui permet de réduire toutes discontinuités topographiques dues à la présence d'une pluralité de couches sur le substrat 2. Cette couche planarisante peut être déposée dès que le nombre d'étages est supérieur à 1 .

La présente invention permet ainsi la réalisation d'une structure à capacité de type Ml M 1 avec une résistance d'accès R_equ faible grâce au contact de la première couche conductrice 18 sur la couche barrière de gravure 10, ainsi qu'à la mise en parallèle des résistances des différents étages, avec un faible encombrement en surface. De plus, la présente invention permet grâce à l'utilisation de bandes latérales d'isolation inférieure et supérieure d'obtenir une structure à capacités de type MIM avec un encombrement en Z restreint avec une forte valeur de capacité par unité de surface.

En outre, le procédé de fabrication proposé ici est compatible avec la plupart des procédés de réalisation de composants actifs ce qui permet une intégration d'une structure selon la présente invention dans des circuits complexes intégrant des composants passifs et actifs et en particulier dans les niveaux d'interconnexion. De la sorte, le rapport capacitance / encombrement est optimisé et les coûts de revient de l'intégration d'éléments capacitifs de forte valeur peuvent être sensiblement réduits.

La description ci-dessus a été donnée à titre illustratif seulement et n'est pas limitative de la portée de l'invention. Toute variante de réalisation techniquement envisageable peut être préférée aux modes de réalisation décrits. De même, les étapes du procédé technologique décrites dans l'invention sont données à titre illustratif et ne sont pas limitées aux exemples donnés ici. Enfin, il est bien entendu que les différents perfectionnements décrits peuvent être utilisés séparément ou en combinaison, selon les qualités et performances recherchées pour une structure à capacité de type MIM selon l'invention.