Evaluation des performances et fiabilité des mémoires ferroélectriques à base d'oxyde d'hafnium pour une intégration vers les nœuds avancés

Une explosion de la production mondiale de données est observée aujourd’hui. Elle est attribuée en grande partie à l'émergence de la 5G et de l'internet des objets. Face aux défis de la gestion de grandes quantités de données et pour éviter une augmentation significative de la consommation d'électricité mondiale due au stockage de ces données, il est nécessaire de développer des technologies mémoires non volatiles performantes, économes en énergie et denses. La découverte de la ferroélectricité dans l'oxyde d'hafnium (HfO2) en 2010 a suscité un intérêt marqué tant au niveau scientifique qu'industriel pour les mémoires ferroélectriques. Ces dispositifs offrent des avantages significatifs, notamment une consommation d'énergie réduite, une bonne scalabilité aux nœuds technologiques avancés, une endurance élevée et des vitesses d'écriture/lecture rapides. Cette thèse propose d'évaluer les performances électriques et la fiabilité des composants mémoires ferroélectriques non volatiles à base d'HfO2 fabriqués au CEA-Leti. L'objectif global est d'intégrer ces mémoires vers des nœuds technologiques avancés pour augmenter la densité tout en réduisant la consommation d'énergie et les tensions d'opération. Une compréhension des mécanismes physiques responsables de la dégradation des propriétés des matériaux ferroélectriques sera à mener. Pour cela différents types de composants mémoires allant de cellules unitaires à des matrices de plusieurs dizaines/centaines de kilobits seront disponibles pour mener à bien ce travail. Une partie de la thèse consistera également à identifier les obstacles pour l'intégration de ces matériaux dans des nœuds technologiques avancés.