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Title:
ELECTRONIC MICRO COMPONENT INCLUDING A CAPACITIVE STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/069655
Kind Code:
A2
Abstract:
Disclosed is an electronic micro component (1) made on the basis of a semi-conducting substrate (2), comprising a capacitive structure which is applied on top of a main plane (7) of the substrate. The capacitive structure is provided with two electrodes (20,33), each of which comprises a flat portion (11, 38) running parallel to the main plane (7) of the substrate and a plurality of walls (16-18,34-37) that run parallel to each other and perpendicular to the flat portion (11, 38), to which said walls are connected. The parallel walls of each electrode are arranged one (16-18) between the other (34-37).

Inventors:
GIRARDIE LIONEL (FR)
Application Number:
PCT/FR2003/000231
Publication Date:
August 21, 2003
Filing Date:
January 24, 2003
Export Citation:
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Assignee:
MEMSCAP (FR)
GIRARDIE LIONEL (FR)
International Classes:
C23C16/40; H01L21/28; H01L21/316; H01L29/51; C23C16/44; (IPC1-7): H01L21/02
Foreign References:
US6087216A2000-07-11
US6046469A2000-04-04
US20010003664A12001-06-14
EP1124262A22001-08-16
DE19710961A11998-09-24
Other References:
CLARK-PHELPS R B ET AL: "ENGINEERED TANTALUM ALUMINATE AND HAFNIUM ALUMINATE ALD FILMS FOR ULTRATHIN DIELECTRIC FILMS WITH IMPROVED ELECTRICAL AND THERMAL PROPERTIES" MATERIALS RESEARCH SOCIETY SYMPOSIUM PROCEEDINGS, MATERIALS RESEARCH SOCIETY, PITTSBURG, PA, US, vol. 670, 17 avril 2001 (2001-04-17), pages K2201-K2206, XP008008101 ISSN: 0272-9172
NAKAMURA Y ET AL: "OXIDATION-RESISTANT AMORPHOUS TAN BARRIER FOR MIM-TA2O5 CAPACITORS IN GIGA-BIT DRAMS" 2001 SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY. DIGEST OF TECHNICAL PAPERS. KYOTO, JAPAN, JUNE 12 - 14, 2001, SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY, TOKYO: JSAP, JP, 12 juin 2001 (2001-06-12), pages 39-40, XP001043360 ISBN: 4-89114-012-7
Attorney, Agent or Firm:
Vuillermoz, Bruno (20 Rue Louis Chirpaz BP 32, Ecully, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. 1/Microcomposant électronique (1) réalisé à partir d'un substrat semi conducteur (2), comportant une structure capacitive de type métalisolantmétal réalisée au dessus du plan principal (7) du substrat, caractérisé en ce que la structure capacitive comporte deux électrodes métalliques (20,33) formées chacune d'une portion plane (11, 38) parallèle au plan principal (7) du susbstrat, et d'une pluralité de parois (1618, 3437) parallèles entre elles et perpendiculaires à la portion plane (11,38) à laquelle elles sont raccordées, les parois parallèles de chaque électrode étant intercalées les unes (1618) entre les autres (3437), eten ce que les surfaces en regard des deux électrodes sont séparées par une couche (24) en matériau diélectrique formé de plusieurs couches d'alliages de formulations différentes. 3/Microcomposant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau diélectrique est réalisé à partir d'oxydes ferroélectriques et/ou de matériaux pyroélectriques. 4/Microcomposant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau diélectrique est déposé en plusieurs couches nanolaminées. 5/Microcomposant selon la revendication 4, caractérisé en ce la stoechiométrie de chaque composé et/ou alliage varie entre les différentes couches nanolaminées. 6/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion plane (11) de l'électrode inférieure est située au dessus du dernier niveau de métallisation (3) du microcomposant. 7/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure capacitive est utilisée dans un circuit de filtrage. 8/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également une couche de matériau diélectrique (32) déposé sur la face principale du substrat (7), et entourant la structure capacitive. 9/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité par unité de surface de la structure capacitive est supérieure à 40 nF/mm2 10/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure capacitive est apte à fonctionner à des tensions supérieures à 2,7 Volts. 11/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque électrode comporte une couche conductrice et une couche barrière à la diffusion de l'oxygène. 12/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche conductrice est réalisée à partir d'un ou plusieurs matériaux choisis dans le groupe comprenant : le Tungstène, le Molybdène, le Ruthénium, l'Aluminium, le Titane, le Nickel, le Palladium, le Platine, l'Or, l'Argent, le Niobium, l'Iridium, le dioxyde d'Iridium, le dioxyde de Ruthénium, l'Yttrium, ainsi que le dioxyde d'Yttrium et le Cuivre. 13/Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que couche barrière à la diffusion de l'oxygène est réalisée à partir d'un ou plusieurs matériaux choisis dans le groupe comprenant : le nitrure de Titane, le nitrure de Tungstène, le nitrure de Tantale, TaAlN, TiAlN, MoN, CoW, et TaSiN. 14/Procédé de fabrication d'une structure capacitive du type métalisolant métal, sur le substrat d'un microcomposant électronique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à : déposer au dessus du substrat (2) une couche (11) de matériau conducteur métallique ; 'déposer une couche structurante épaisse (12) de matériau apte à tre gravé chimiquement ; réaliser un ensemble de tranchées (13,14, 15) dans ladite couche structurante (12), lesdites tranchées (1315) faisant apparaître la couche (11) de matériau conducteur métallique inférieure ; 'déposer dans lesdites tranchées (1315) un matériau métallique (1618) conducteur pour former la première électrode (20) ; 'éliminer la fraction restante de la couche structurante (12) ; 'déposer une couche (24) de matériau diélectrique audessus de motifs la première électrode (20) ; 'déposer une nouvelle couche structurante (30) ; graver la nouvelle couche structurante (30) à l'emplacement de la future structure capacitive ; 'déposer un matériau métallique conducteur (3437) pour former la seconde électrode (33) de la structure capacitive. 15/Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'avant et après le dépôt de la couche de matériau diélectrique (24), on procède au dépôt d'une couche (23,25) barrière à la diffusion de l'oxygène. 16/Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dépôt de matériau métallique conducteur (11,1315, 3437) a lieu par électrolyse.
Description:
MICRO-COMPOSANT ELECTRONIQUE INCLUANT UNE STRUCTURE CAPACITIVE.

Domaine technique L'invention se rattache au domaine technique de la microélectronique. Elle vise plus précisément des micro-composants électroniques incorporant une ou plusieurs structures capacitives formant des micro-condensateurs. Ces composants peuvent notamment tre utilisés dans le cadre d'applications radio-fréquences par exemple.

L'invention vise plus précisément la structure de la capacité qui permet d'augmenter très fortement la capacitance, c'est-à-dire la capacité par unité de surface de tels micro-condensateurs.

TechniQues antérieures La réalisation de micro-condensateurs ou de structures capacitives sur des substrats semi-conducteurs, a déjà fait l'objet de certains développements.

Différentes technologies ont déjà vu le jour, et notamment celles qui permettent de réaliser des structures capacitives formées de deux électrodes formées par deux couches métalliques séparées par une couche de matériau isolant ou diélectrique. Ce type de capacité est généralement qualifié de structure"MIM" pour Métal-isolant-métal. L'invention se rattache à ce type de structure capacitive, par opposition aux capacités dites"SIS" (pour semi-conducteur-isolant-semi- conducteur) dont les électrodes sont réalisées à partir de matériau semi-conducteur, et qui présentent des performances réduites en termes capacité et de résistivité. De telles capacités sont par exemple décrite dans les documents EP 0 471 243 et US 6 140 177 Parmi les solutions existantes, celle décrite dans le document FR 2 801 425 concerne un micro-condensateur MIM dont les deux électrodes sont formées par des couches métalliques planes. Dans ce cas, la valeur de la capacité du

condensateur est essentiellement fonction du type de matériau diélectrique utilisé, ainsi que de la surface en regard des deux électrodes métalliques. Autrement dit, la capacitance, ou la capacité par unité de surface, est fixée de façon prépondérante par l'épaisseur de la couche isolante et sa permittivité relative.

Ainsi, pour augmenter la valeur de capacité, il est nécessaire soit de choisir des matériaux particulièrement isolants, soit de réduire la distance entre les électrodes, avec le risque d'apparition de phénomènes de claquage, voire d'effets tunnel.

Autrement dit, les condensateurs réalisés selon les structures décrites dans ce document sont limités en terme de capacitance.

L'objectif de l'invention est donc de proposer une structure capacitive qui puisse tre réalisée sur le substrat d'un micro-composant avec une valeur de capacité par unité de surface qui soit nettement plus élevée que les valeurs habituellement observées.

Exposé de l'invention L'invention concerne donc un micro-composant électronique réalisé à partir d'un substrat semi-conducteur, qui comporte une structure capacitive de type métal-isolant-métal, réalisée au dessus du plan principal du substrat.

Conformément à l'invention, cette structure capacitive comporte deux électrodes métalliques formées chacune d'une portion plane parallèle au plan principal du substrat, et d'une pluralité de parois parallèles entre elles et perpendiculaires à la portion plane à laquelle elles sont reliées. Les parois parallèles de chaque électrode sont intercalées les unes entre les autres, et sont séparées par une couche en un matériau diélectrique formé de plusieurs couches d'alliages de formulation différente

Autrement dit, chaque électrode comprend des lamelles s'étendant à partir d'une plaque plane parallèle au substrat. Les deux électrodes ainsi réalisées s'interpénètrent, de sorte que la surface en regard des deux électrodes est constituée par l'ensemble des faces des différentes lamelles. Ainsi, en diminuant la distance entre ces lamelles ou parois, on augmente la valeur de capacité du condensateur.

En jouant sur la hauteur de ces lamelles ou parois, on peut augmenter la surface en regard des deux électrodes, et donc la capacité globale du condensateur, et ce pour une mme occupation de surface du substrat semi-conducteur. l La résistivité de chaque électrode est inférieure typiquement à 5 pQ. cm, ce qui permet de limiter fortement la résistance parasite de la capacité.

Autrement dit, la valeur de capacitance, c'est-à-dire la capacité par unité de surface, présente une valeur qui est nettement supérieure à celle observée dans les solutions équivalentes existantes.

En pratique, le matériau diélectrique peut avantageusement tre choisi parmi les oxydes ferroélectriques et pyroélectriques. Parmi ces oxydes ferroélectriques, on connaît le dioxyde d'Hafnium, le pentoxyde de Tantale, le dioxyde de Zirconium, les oxydes de Lanthane, le trioxyde de di-Yttrium, l'alumine, le dioxyde de Titane, ainsi que les titanates et tantalates de Strontium (STO), les titanates de Strontium et Baryum (BST), les Tantalates de Strontium et Bismuth (SBT), ainsi que les titanates de Plomb et de zirconate de Plomb (PZT), les titanates et zirconates de Plomb dopées avec des Lanthanides (PLZT), les nobiates de Strontium et Bismuth (SBN), les tantalates et niobates de Strontium et Bismuth (SBTN), les cuprates de Baryum et Yttrium, les Alcalinoxydes de Manganèse Me2MnO3 Dans une forme préférée, la couche diélectrique peut également tre constituée d'un empilement de couches de matériaux différents et de très faible épaisseur, formant une structure nano-laminée. Dans une forme particulière de réalisation, la stoechiométrie de chaque composé et/ou alliage peut varier entre les

différentes couches nano-laminées. Autrement dit, les différentes couches de la structure nanolaminée peuvent tre obtenues à partir des mmes éléments chimiques dont les proportions évoluent d'une couche à l'autre.

En pratique, la portion plane de l'électrode inférieure peut tre réalisée au dessus du dernier niveau de métallisation du micro-composant, à savoir immédiatement en dessous de la couche de passivation formant le plan supérieur du substrat. Cette électrode, ainsi que l'électrode supérieure peuvent comporter une couche conductrice associée à une couche faisant office de barrière à la diffusion de l'oxygène.

Un tel condensateur peut notamment tre utilisé dans un circuit de filtrage réalisé directement sur le micro-composant. Du fait que la capacitance de ces structures est très élevée, et typiquement supérieure à 40 nanoFarad/mm, il est possible de réaliser des circuits de filtrage aux performances nettement supérieures à ceux existants, et sur des superficies de silicium particulièrement réduites.

Dans une forme particulière favorisant les opérations ultérieures, le micro- composant peut également prendre une couche de matériau diélectrique, déposée sur la face principale du substrat, et entourant la structure capacitive, de manière à former une encapsulation (ou packaging) facilitant le transport du micro- composant et son emploi dans des atmosphères, par exemple corrosives.

En pratique, une telle structure capacitive peut tre réalisée sur le substrat d'un composant électronique, selon le procédé conforme à l'invention, comportant les étapes consistant à : 'déposer au dessus du substrat une couche de matériau conducteur métallique ; 'déposer une couche structurante épaisse de matériau apte à tre gravé chimiquement ;

'réaliser un ensemble de tranchées dans cette couche structurante, lesdites tranchées faisant apparaître la couche de matériau conducteur métallique inférieure ; déposer dans lesdites tranchées un matériau métallique conducteur pour former la première électrode ; éliminer la fraction restante de la couche structurante ; 'déposer une couche de matériau diélectrique au-dessus des motifs en matériau métallique conducteur formant la première électrode ; 'déposer une nouvelle couche structurante ; 'graver la nouvelle couche structurante à l'emplacement de la future structure capacitive ; 'déposer le matériau métallique conducteur pour former la seconde électrode de la structure capacitive.

Avantageusement en pratique, avant et après le dépôt de la couche de matériau diélectrique, on procède au dépôt d'une couche barrière à la diffusion de l'oxygène.

En pratique, le dépôt du matériau conducteur métallique des électrodes se fait par électrolyse.

Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures 1 à 13 annexées qui sont des vues en coupe du micro-composant conforme à l'invention au niveau de la capacité caractéristique, et ce au fur et à mesure des étapes de fabrication.

Manière de réaliser de l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un micro-composant incorporant un micro-condensateur réalisé selon une structure spécifique, particulièrement avantageuse en terme de capacitance, c'est-à-dire de capacité par unité de surface.

Un tel micro-condensateur peut tre réalisé sur un micro-composant (1) tel qu'illustré à la figure 1. Pour illustrer la possibilité de réaliser le micro- condensateur à différents niveaux du micro-composant, le substrat (2) illustré à la figure 1 comprend plusieurs niveaux de métallisation (3,4, 5). Le substrat (2) comporte également un plot d'interconnexion (6) débouchant sur la face supérieure (7) du substrat. Plus précisément, cette face supérieure (7) est recouverte d'une couche de passivation (8), typiquement en SiO2 ou SiON. Néanmoins, l'invention ne se limite pas à cette seule forme de gamme de micro-composants présentant une structure interne à plusieurs niveaux de métallisation.

On décrit par la suite un procédé particulier de réalisation qui permet d'obtenir la structure de micro-capacité conforme à l'invention. Certaines étapes du procédé peuvent tre considérées comme accessoires ou simplement utiles et avantageuse pour améliorer certaines performances, sans tre absolument obligatoires pour rester dans le cadre de l'invention.

Ainsi, dans une première étape illustrée à la figure 2, on procède à la gravure de la couche de passivation (7), de manière à laisser apparaître le niveau de métallisation (3) sous-jacent. La gravure de la couche de passivation (7) peut, lorsque cette dernière est réalisée en SiON, tre effectuée par un procédé classique de gravure chimique utilisant un mélange CF4 : 02 ou CF4 : H2, ou encore une technique de type"Reactive Ion Etching" (RIE), voire encore en utilisant un plasma radio-fréquences.

On procède par la suite à une étape de nettoyage permettant d'éliminer toute trace émanant de SiON ou des produits utilisés pour sa gravure. Ce nettoyage peut par exemple tre réalisé en utilisant une solution, commercialisée sous la référence ACT-970 par la Société Ashland. Ce nettoyage peut tre suivi d'un pré-rinçage avec dissolution de dioxyde de carbone ou d'ozone par bullage, avec un acide hydroxyle carboxylique tel que de l'acide citrique ou encore l'acide oxalique.

Par la suite, on procède au dépôt d'une couche barrière à la diffusion de l'oxygène (10), tel qu'illustré à la figure 2. Cette couche barrière à la diffusion fera office de couche amorce pour le dépôt des couches supérieures. Cette couche sert également à améliorer la résistance à l'électro-migration et à la diffusion de l'oxygène. Cette couche peut tre déposée par une technique de dépôt de couche atomique également appelée ALD pour"Atomic Layer Deposition". L'emploi d'une telle technique confère une très bonne uniformité d'épaisseur et une excellente intégrité à cette couche barrière diffusion (10). Les matériaux susceptibles d'tre utilisés pour réaliser cette couche barrière diffusion peuvent tre soit du nitrure de Titane ou du nitrure de Tungstène, nitrure de Tantale, ou bien encore d'un des matériaux suivants : TaAIN, TiAlN, MoN, CoW, ou TaSiN.

Par la suite, et comme illustré à la figure 3, on procède au dépôt d'une couche conductrice, destinée à former la plaque inférieure de l'électrode inférieure.

Cette couche (11) peut tre déposée par différentes techniques connues. Parmi ces techniques, on peut citer les techniques connues sous les abréviations PVD, E- BEAM, CVD, ALD, ainsi que les procédés de croissance électrolytiques. Les matériaux aptes à tre employés pour former cette couche formant la base de l'électrode (11) peuvent tre choisis dans le groupe comprenant le Tungstène, le Molybdène, le Ruthénium, l'Aluminium, le Titane, le Nickel, le Palladium, le Platine, l'Or, l'Argent, le Niobium, l'Iridium, le dioxyde d'Iridium, le dioxyde de Ruthénium, l'Yttrium, ainsi que le dioxyde d'Yttrium et le Cuivre.

Par la suite, on procède comme illustré à la figure 4, au dépôt d'une couche relativement épaisse dite couche structurante (12). Cette couche d'une épaisseur supérieure à 100 Å, permettra la réalisation ultérieure de différentes tranchées destinées à accueillir les matériaux pour former les portions des électrodes perpendiculaires à la plaque (11). On choisira un matériau susceptible d'tre gravé en définissant des parois relativement planes et perpendiculaires au substrat. Parmi ces matériaux, on pourra choisir une résine photosensible, telle que notamment les résines commercialisées sous les références SJR 5440 ou SU8 par les sociétés Shipley et Clarion. On peut également utiliser un poly-imide dont un polyimide

adéquate peut tre choisi dans la gamme du fabricant Dupont Nemours ou du benzocyclobutène (BCB) photosensible fabriqué par Dow Chemicals. Il est également possible d'utiliser un matériau commercialisé sous la référence "CYCLOTEN DRYETCH série 3"par la société DOW CHEMICALS. On peut également déposer une couche de SOG (spin on glass), ou bien encore de poly- silicium ou de l'oxyde de silicium ou de l'oxynitrure qui peuvent tre déposés par différentes techniques de dépôt chimique en phase vapeur PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD (Low Pressure..) ou APCVD (Atmospheric Pressure..).

On procède par la suite, et comme illustré à la figure 5, à la définition de différentes tranchées (13,14, 15). Ces tranchées sont réalisées par des opérations de lithographie et/ou de gravure qui éliminent la couche structurante (12) jusqu'à laisser apparaître la couche (10) barrière à la diffusion, ou la couche (11) formant la partie basse de l'électrode. La largeur de chacune de ces tranchées est comprise entre quelques nanomètres et quelques micromètres. Elle est préférentiellement voisine de 500 nanomètres. L'épaisseur des portions de la couche structurante (12) demeurant entre chaque tranchée (13, 14,15) est de l'ordre de quelques centaines d'Angstroms, par exemple voisine de 800 nanomètres.

Par la suite, on procède au dépôt de matériau conducteur dans les tranchées (13,14, 15). Ces différents dépôts forment les parois ou lamelles (16,17, 18) qui, en étant reliées par la plaque inférieure (11), forment l'électrode inférieure (20) du micro-condensateur.

Différentes techniques peuvent tre utilisées pour effectuer le dépôt de ce matériau conducteur, et notamment les techniques connues sous les abréviations PVD, CVD, ALD, PECVD, LPCVD, E-BEAM, MOCVD, et APCVD. Les matériaux aptes à tre déposés dans les tranchées (13,14, 15) peuvent tre soit identiques au matériau formant la plaque basse (11) de l'électrode, soit un matériau différent. Il peut par exemple s'agir de Tungstène, de Molybdène, de Ruthénium, d'Aluminium, de Titane, de Nickel, de Palladium, de Platine, d'Or, d'Argent, de

Niobium, d'Iridium, de dioxyde d'Iridium, de dioxyde de Ruthénium, d'Yttrium, de dioxyde d'Yttrium, de Cuivre.

Par la suite, on procède, comme illustré à la figure 7, à l'élimination de la couche structurante (12) de manière à laisser apparente l'électrode (20) formée de la plaque inférieure (11) et des différentes parois (16,17, 18) qui lui sont perpendiculaires. L'élimination de cette couche structurante (12) peut tre réalisée soit par des techniques de carbonisation, également appelée"ashing", mais encore par gravure en utilisant des solutions de CF4 : 02 ou de SF6 : C02. On peut également éliminer cette couche de résine par des opérations de décapage appelées généralement"stripping".

On procède par la suite, comme illustré à la figure 8, au dépôt d'un masque de résine (22) dans les zones extérieures à l'électrode (20) par les techniques standards connues dans l'industrie visée On procède par la suite au dépôt d'une couche (23) sur l'électrode (20).

Cette couche (23) fait office de barrière à diffusion de l'oxygène au dessus de l'électrode (20). Cette couche peut tre réalisée selon différents procédés. Ainsi, il est possible de former une couche fine d'un matériau par diffusion d'un atome comme l'Azote ou le Fluor sous atmosphère d'Azote, dans un four vertical ou horizontal, ou bien encore par un procédé de recuit du type RTP pour Rapid Thermal Processing.) Il est également possible de réaliser cette couche (23) par un dépôt de nitrure de Tungstène, ou bien encore de nitrure de Molybdène, de nitrure de Titane, de nitrure de Titane/Aluminium, de nitrure de Tantale, de nitrure de Tantale/Aluminium, de nitrure de Tantale/Silicium. Cette couche peut tre déposée soit par PECVD, soit encore par un procédé électrochimique auto-catalytique.

Par la suite, on procède à l'élimination de la couche de résine (22) par des techniques appropriées aux types de résines utilisées. Une étape de nettoyage peut également tre mise en oeuvre pour éliminer tout résidu de cette opération.

On procède par la suite, et comme illustré à la figure 9, au dépôt de la couche diélectrique (24) du condensateur. Cette couche diélectrique peut tre réalisée soit de manière uniforme en une couche unique, soit de façon préférentielle en une structure nanolaminée, comportant l'empilement de plusieurs couches de très faible épaisseur. Dans la forme illustrée, l'empilement de ces différentes couches est illustré sous forme d'une couche unique. Toutefois, cet empilement peut comporter un nombre important de couches élémentaires, pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines. Ces différentes couches d'oxyde présentent une épaisseur pouvant aller de 5 À à quelques dizaines de nanomètres.

Parmi les matériaux donnant de bons résultats, on a noté les empilements de couches successives de dioxyde d'Hafnium et de pentoxyde de ditantale. De bons résultats sont également obtenus en empilant des couches de dioxyde de Zirconium et de pentoxyde de ditantale. Il est également possible d'utiliser des structures nano-laminées comprenant des couches de Trioxyde de di-Yttrium et de trioxyde de di-Lanthanide On peut également former des composés et des alliages à partir de couches de dioxyde de Titane avec des matériaux du type oxyde ferroélectrique, connus sous les abréviations STO, SBT, BST, PZT, PLZT, SBN, SBTN, YBCO, A1203 décrits ci-avant afin de former des nano-laminés de couches très fines d'un alliage et/ou de composé dont la stcechiométrie peut varier dans le nano-laminé pour augmenter la résistance à l'effet d'avalanche, de supporter des tensions plus importantes, typiquement supérieures à 3,3V, sans trop diminuer la capacitance.

D'autres matériaux équivalents, du type oxyde ferroélectrique, peuvent également tre utilisés. Ces différentes couches formant une structure nanolaminée peuvent tre déposées par des techniques d'ALD utilisant des précurseurs.

Par la suite, on procède au dépôt, également par technique d'ALD, d'une couche barrière à diffusion de l'oxygène (25). Cette couche analogue à la couche (23) fait office de couche résistant aux effets d'avalanche et de diffusion de métaux. Cette couche (25) est réalisée à partir d'un matériau choisi dans le groupe comprenant TiN, WN, TaN, TAIN, TiAlN, MoN, CoW, et TaSiN.

On procède par la suite au dépôt d'une couche de résine recouvrant l'ensemble de l'électrode (20), et plus précisément de la couche de barrière à diffusion (25) recouvrant cette électrode, ainsi que le reste du composant. Cette couche de résine est ensuite éliminée par lithographie/gravure en dehors de la zone de l'électrode (20). Cette couche de résine protège donc la couche barrière à diffusion (25) pour une étape de gravure ultérieure destinée à éliminer les zones sur lesquelles se sont déposées antérieurement les couches d'oxyde ferroélectrique (24) et la dernière couche barrière à la diffusion (25). Cette gravure peut tre réalisée soit par voie chimique en utilisant de l'acide phosphorique ou fluorique.

On peut également procéder à une gravure du type RIE, ou par plasma radio- fréquence en utilisant des gaz du type BC13, SF6, C12, CHC13 ou N2. On procède par la suite à un nettoyage après la gravure, par exemple en utilisant une solution à base de solvant, de manière à retirer la couche de résine recouvrant l'électrode (20).

Après nettoyage, on procède à l'élimination de la couche de résine recouvrant l'électrode (20) par voie chimique. On procède par la suite à un nettoyage de la surface apparente du micro-composant et de l'électrode (20), par exemple en utilisant du CO2, de Ar (Argon) ou de N2 (azote) se trouvant dans un état thermodynamique dit super critique et injecté sur la surface des couches de nano-laminés à une pression supérieure à 20 bars et selon un angle d'inclinaison par rapport à la surface à traiter supérieur à 10°.

Par la suite, on procède, comme illustré à la figure 10, au dépôt d'une couche (30) d'un matériau à faible permittivité relative qui recouvre l'intégralité de la surface du micro-composant, y compris à l'intérieur des espaces définis entre les lamelles (16,17, 18) de l'électrode (20). Le matériau utilisé peut tre choisi parmi les produits commercialisés sous les appellations :"CYCLOTEN"ou"SiLK"par DOW CHEMICALS,"AURORA"par la Société ASM,"BLACK DIAMOND" par la Société APPLIED MATERLAL ou"CORAL"par la Société NOVELLUS.

On procède par la suite au dépôt d'une couche (31) servant de masque dur.

Cette couche est obtenue par une technique de PECVD d'un matériau choisi

parmi : SiC, SiOC, Si02, SiN, Si3N4, SiON. Cette couche (31) permettra la réalisation d'ouverture pour la gravure de la couche (30) à faible permittivité relative.

Par la suite, on procède donc à des opérations de lithographie définissant les emplacements des futures ouvertures dans le masque dur (31). Le masque dur (31) est ensuite gravé par les techniques du type RIE ou plasma radio-fréquence avec des gaz tels que le CF4, SF6, CH3, H2 ou Os. La couche (30) de cette permittivité relative est ensuite gravée en utilisant des phases gazeuses comprenant seuls ou en mélange les gaz suivants : CF4, SF6, CH3, H2, Os, He, Ar, N2, C4FB, C2H2F2. Ces étapes de gravure permettent d'éliminer les régions de la couche (30) de matériau diélectrique se situant entre les parois (16, 17, 18) de l'électrode (20). Cette gravure permet également de définir une couche périphérique (32) qui entourera le futur condensateur, et autorisera donc son encapsulage ou packaging. Après cette étape de gravure, on peut procéder à un nettoyage utilisant un procédé de fluide super- critique du type C02 ou une mixture d'argon et d'azote.

Par la suite, on procède, comme illustré à la figure 12, au dépôt d'un matériau conducteur formant l'électrode haute (33), plus précisément, ce matériau se dépose dans l'espace libre situé entre les parois (16,17 et 18) de la première électrode, et à l'extérieur des parois extrmes. Ce dépôt définit donc des parois (34,35, 36,37) intercalées avec les parois (16,17, 18) de l'électrode inférieure (20).

Ces différentes parois parallèles (34-37) sont reliées par une portion supérieure (38) de manière à définir de façon globale l'électrode supérieure (33).

Les matériaux utilisés pour effectuer ce dépôt peuvent tre choisis dans le groupe comprenant le Tungstène, le Molybdène, le Ruthénium, l'Aluminium, le Titane, le Nickel, le Palladium, le Platine, l'Or, l'Argent, le Niobium, l'Iridium, le dioxyde d'Iridium, le dioxyde de Ruthénium, l'Yttrium, le dioxyde d'Yttrium. Il est également possible de déposer cette électrode supérieure (33) en utilisant du Cuivre, par exemple par des techniques de dépôt électrolytique. Dans ce cas, il peut tre avantageux de déposer préalablement une couche amorce de cuivre qui

rend possibles les opérations de dépôt électrolytiques ultérieures. Dans ces conditions, on peut améliorer la qualité de la couche amorce de cuivre par des opérations la rendant homogène, et qui éliminent les zones exemptes de cuivre au sein de la couche amorce initialement déposée.

Par la suite, on peut procéder, comme illustré à la figure 13, à une opération de nettoyage et de passivation du cuivre après une étape de recuit à des fins de croissance contrôlée des grains.

Par la suite, dans le cas où on a utilisé du Cuivre pour former l'électrode supérieure (33), on réalise des opérations de gravure destinées à éliminer les zones de cuivre en excès composées de la couche amorce par des solutions chimiques bien connues dans l'industrie.

On peut ensuite procéder au dépôt d'une couche de passivation (39) permettant de déposer, notamment par procédé auto-catalytique sélectif, du Nickel, du Cobalt, du Molybdène, du Chrome, ou encore les alliages CoP, NiP, CoW, de Gallium, de Germanium, d'Osmium, de Cadmium, de Béryllium.

En pratique, il est ainsi possible de réaliser des structures capacitives qui présentent un nombre de parois parallèles important, de l'ordre de plusieurs dizaines, pouvant aller par exemple jusqu'à 50, voire plus. En déterminant la hauteur des parois verticales de chaque électrode, il est possible des valeurs de capacité élevées. En pratique, les parois parallèles de chaque électrode peuvent présenter une hauteur allant de 0,5 microns jusqu'au-delà de dix microns. La longueur de chaque paroi (16,17, 18) de chaque électrode, mesurée dans le plan du substrat, dans une dimension qui n'apparaît pas dans les figures, peut tre de plusieurs microns jusqu'à plusieurs dizaines de microns On obtient de la sorte des micro-condensateurs qui présentent une capacitance supérieure à 40 nanoFarads/mm2 et opérant à des tensions supérieures à 2,7 Volts

Il ressort de ce qui précède que les micro-composants conformes à l'invention présentent de multiples avantages, et notamment la possibilité d'obtenir des densités de capacité nettement supérieures à celles existantes, et ce avec des procédés de réalisation compatibles avec des contraintes économiques.