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.

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.

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- Isolant-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.

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 :

Q = CV

Où :

• Q la charge, et

• C la valeur de la capacité du condensateur.

La capacité dépend de la géométrie du condensateur et des propriétés de l’isolant selon la formule mathématique suivante :

où :

• S est la surface de contact entre l’électrode 14 ou 18 et la couche isolante ;

• d est l’épaisseur de la couche isolante 16 ;

• e ₀ est la permittivité diélectrique du vide, et

• e _n est la permittivité de la couche isolante 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.

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.

Toutefois, l’augmentation des surfaces de contact est une technique peu adaptée dans le cas de la micro-électronique.

Il est également connu de diminuer l’épaisseur de la couche en matériau diélectrique.

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.

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-Mechanical- Systems ») notamment du fait de leur faible consommation d’énergie, de leurs faibles pertes d’insertion et de leur petite taille.

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.

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. 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.

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.

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.

Il existe donc un besoin pour un dispositif capacitif présentant une couche diélectrique de taille réduite garantissant un meilleur temps de vie.

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 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 .

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 :

- la couche diélectrique présente au moins deux sous-empilements, les sous- couches d’au moins un sous-empilement présentant les mêmes matériaux.

- la couche diélectrique présente des sous-empilements parmi lesquels les sous- empilements extrêmes de la couche diélectrique présentent un gradient de dopage supérieur à 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.

- la couche diélectrique présente au moins un sous-empilement dans lequel l’évolution du coefficient stoechiométrique d’un élément en fonction des sous- couches suit une progression linéaire.

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.

Suivant un mode de réalisation particulier, le dispositif capacitif est un système microélectromécanique.

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 .

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 oeuvre d’un procédé tel que précédemment décrit.

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 oeuvre d’un procédé tel que précédemment décrit lorsque le programme d’ordinateur est mis en oeuvre sur l’unité de traitement des données. 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 :

- figure 1 , une vue schématique d’une capacité MIM ;

- figure 2, une vue schématique d’un MEMS radiofréquence capacitif ;

- figure 3, une vue schématique du MEMS radiofréquence capacitif dans une première position ;

- figure 4, une vue schématique du MEMS radiofréquence capacitif dans une deuxième 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 6, une vue agrandie de la figure 5 ;

- figure 7, un graphe comparant des résultats expérimentaux de décalage en tension d’un MEMS radiofréquence capacitif avec des résultats simulés ;

- figure 8, un graphe présentant la variation temporelle de la quantité de charges dans la couche diélectrique ;

- figure 9, un graphe présentant la variation temporelle du décalage de la tension d’actionnement d’un MEMS radiofréquence capacitif ;

- 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 1 1 , un graphe présentant la distribution spatiale de charges dans une couche diélectrique après un stress électrique de 3000 s pour un unique piège ;

- 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 13, un graphe présentant l’évolution de la tension d’actionnement d’un MEMS radiofréquence capacitif en fonction de la tension appliquée ;

- figure 14, un graphe montrant la variation spatiale du champ électrique dans une couche diélectrique en nitrure de silicium ;

- figure 15, une vue agrandie de la figure 14, et

- 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. Il est considéré une couche diélectrique 16 destinée à interagir avec deux électrodes 14 ou 18 pour former un dispositif capacitif 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.

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.

Dans l’exemple décrit, le nombre de sous-couches est supérieur à 100 couches, de préférence supérieur à 200 couches.

D’autres nombres de couches sont toutefois envisageables.

De manière générale, le nombre de couches est supérieur ou égal à 3.

De préférence, le nombre de couches est supérieur ou égal à 10, voire à 25.

Chaque sous-couche est une sous-couche planaire, c’est-à-dire que la sous- couche s’étend entre deux faces planes et parallèles.

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.

Chaque sous-couche étant réalisée en un matériau dopé ou non.

Le matériau est constitué de plusieurs éléments chimiques.

Un élément chimique est un élément du tableau de Mendeleïev.

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.

Le nombre d’espèces chimiques est, par exemple, égal à 2 ou 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.

Autrement formulé, pour deux matériaux de deux sous-couches, quatre cas sont possibles :

- les deux matériaux sont identiques ;

- les deux matériaux présentent la même stœchiométrie mais un taux de dopage différent ;

- les deux matériaux présentent un taux de dopage différent mais une stœchiométrie différente, et

- les deux matériaux présentent un taux de dopage différent et une stœchiométrie différente. 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 .

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 :

AC

^VR = T

où :

• 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.

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.

Comme cela apparaît dans les figures suivantes, cette limitation de la valeur de la capacité C est à entendre au sens temporel, c’est-à-dire qu’au cours du temps, l’écart relatif sur valeur de la capacité C de la couche diélectrique 16 reste borné par un seuil.

Une telle valeur de seuil correspond à la variation relative de capacité permettant d’obtenir les performances souhaitées pour le dispositif capacitif 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.

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.

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.

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 diélectriquel 6. 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.

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.

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.

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.

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.

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 .

Deux exemples particuliers sont illustrés dans ce qui suit.

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.

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.

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 .

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.

Ainsi, il est possible d’obtenir de nombreux premiers exemples à variation du taux de dopage.

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 1 1 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.

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.

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 V _P| 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 V _h 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 S _2i correspondant à un coefficient de transmission de la puissance par le dispositif capacitif 12 en fonction de la tension d’actionnement V _P| ). 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

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.

La première zone et la troisième zone présentent une extension spatiale de 4 nm.

La distribution de dopants dans la deuxième zone est donnée par la formule suivante :

Où :

• D(x) est la distribution spatiale de dopants ;

• g est une valeur prédéfinie, typiquement 10 nm ;

• x _oi sont des valeurs variant entre 5 nm et 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.

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 ¹ sert à compenser les effets thermiques alors que la 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 x _oi correspondant à la position du piège). 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, x _oi , x _{l t} A et b;.

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.

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.

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.

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 :

- une première zone s’étendant entre 0 à 5 nm avec gradient (par exemple linéaire) de stœchiométrie entre SiN _{1 33} et SiN _{1 44} ;

- une deuxième zone s’étendant entre 5 nm et 250 nm avec une stœchiométrie constante ;

- une troisième zone s’étendant entre 250 nm et 255 nm présentant un gradient de stœchiométrie de SiN _{1 44} à SiN _{1 55} .

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 . 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.

Des exemples précédents, il résulte que les propriétés suivantes sont intéressantes :

- 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.

- 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 8.10 ²² /m ³ ce qui permet une variation entre 0 et 1 ,5.10 ¹⁴ /m ² sur 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.

- la couche diélectrique 16 présente au moins un sous-empilement dans lequel l’évolution du coefficient stoechiométrique d’un élément en fonction des sous- couches suit une progression linéaire.

- la couche diélectrique 16 présente une densité de courant inférieure à 1.10 ⁴ A.m

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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 .

Le procédé est, de préférence, mis en oeuvre par ordinateur. Plus précisément, c’est l’interaction d’un produit programme d’ordinateur avec le système qui permet de mettre en oeuvre un procédé de détermination.

Le système est un ordinateur.

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. 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.

Le produit programme d’ordinateur comporte un support lisible d’informations. 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 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, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique.

Sur le support lisible d’informations est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme.

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.