INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans le mode de réalisation de la , la première électrode 13, également appelée électrode « inférieur », est orientée perpendiculairement au plan des couches P. Elle traverse par exemple le substrat S, de la même manière qu’un via conducteur, pour déboucher à la surface dudit substrat S. Elle peut également être disposée dans une tranchée pratiquée dans le substrat S et disposée sous la première couche 11. La première couche 11 s’étend alors au contact de substrat S et de la première électrode 13. La première couche 11 est ainsi reliée électriquement à la première électrode 13.
La première couche 11 peut présenter une largeur N comprise entre 50 nm et 300 nm. Elle peut également présenter une profondeur (non matérialisée sur les à car perpendiculaire aux plans de coupe) également comprise entre 50 nm et 300 nm.
L’électrode inférieure 13 présente une largeur L, mesurée parallèlement au plan des couches P. La largeur L de l’électrode inférieure 13 est avantageusement inférieure à la largeur N (ou la profondeur) de la première couche 11. De cette manière, la première électrode 13 peut être en contact avec une portion centrale 111 de la première couche 11. Par portion centrale 111, on entend une portion de la première couche 11 éloignée du flanc 112 de ladite première couche 11. Le contact de la première électrode 13 au niveau d’une portion centrale 111 de la première couche 11 permet de faciliter l’initialisation de la mémoire 1, comme décrit ci-dessous. La largeur L de l’électrode inférieure 13 est par exemple comprise entre 1 nm et 50 nm.
L’électrode inférieur 13 peut également présenter une profondeur (également non matérialisée sur les à car perpendiculaire aux plans de coupe) avantageusement comprise entre 50 nm et 300 nm.
Selon une implémentation préférentielle, la première couche présente une largeur × profondeur égale à 300 × 300 nm. L’électrode inférieure 13 présente alors une largeur × profondeur égale à 5 × 50 nm.
La deuxième électrode 14, pouvant également être appelée électrode « supérieure », s’étend directement au contact de la deuxième couche 12, parallèlement au plan des couches P. La deuxième électrode 14 présente une largeur M, sensiblement égale à la largeur N de la première couche 11. Elle peut également présenter une profondeur sensiblement égale à la profondeur de la première couche 11. La deuxième électrode 14 est donc plus large que l’électrode inférieure 13.
Par sensiblement égale, on entend égale à 20 % près, voire avantageusement à 10 % près. L’intérêt des dimensions sensiblement égales étant de simplifier des étapes de fabrication (tel que la délimitation de la mémoire 1).
La fabrication d’une mémoire 1 selon le mode de réalisation de la peut être réalisée par formation successive, à partir du substrat S et de l’électrode inférieure 13 (qui est déjà intégrée au substrat S), de la première couche 11, de la deuxième couche 12 et de l’électrode supérieure 14. L’épaisseur de l’électrode supérieure 14 est d’ailleurs avantageusement comprise entre 10 nm et 100 nm. La mémoire 1 est ensuite délimitée au moyen d’une gravure. La mémoire 1 peut présenter, vue de dessus, une forme circulaire ou rectangulaire. La délimitation de la mémoire 1 est avantageusement réalisée de manière à placer la portion centrale 111 de la première couche 11 à l’aplomb de l’électrode inférieure 13.
Les première et deuxième couches 11, 12 peuvent être réalisées par dépôt physique en phase vapeur (PVD pour « Physical vapor deposition » en anglais) et/ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour « Chemical Vapor Deposition » en anglais) et/ou par dépôt de couches atomiques (ALD pour « Atomic Layer Deposition » en anglais). Les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 peuvent également être formées par PVD ou CVD et par exemple à partir de TiN.
La représente schématiquement, selon une vue en coupe, un deuxième mode de réalisation la mémoire 1. À la différence du mode de réalisation de la , l’électrode inférieure 13 ne traverse pas le substrat isolant S mais s’étend sur ce dernier et est donc parallèlement au plan des couches P. La première couche 11 s’étend alors de tout son long au contact de l’électrode inférieure 13. La largeur L de la première électrode 13 est égale à celle de la première couche 11 et de l’électrode supérieure 14. Les profondeurs de l’électrode inférieure 13 et de la première couche 11 sont alors sensiblement égale. On ne distingue donc plus de portion centrale de la première couche 11 dans ce mode de réalisation.
La fabrication d’une mémoire 1 selon le mode de réalisation de la diffère de la fabrication précédemment décrite en ce que l’électrode inférieure 13 est déposée avant la première couche 11, par exemple directement sur le substrat S. La délimitation de la mémoire 1 diffère également en ce qu’elle peut délimiter dans un même temps l’intégralité de la mémoire 1, comprenant notamment la délimitation de l’électrode inférieure 13.
La représente schématiquement, selon une vue en coupe, un troisième mode de réalisation la mémoire 1. À la différence du mode de réalisation de la , la mémoire 1 comprend une alternance de premières et deuxièmes couches 11, 12. Chaque première couche 11 comprend le matériau à base de titane. Chaque deuxième couche 12 comprend le premier matériau à changement de phase. Les premières couches 11 présentent avantageusement la même épaisseur A à 20 % près, voire à 10 % près. De la même manière, les deuxièmes couches 12 présentent également avantageusement la même épaisseur B à 20 % près, voire à 10 %.
L’alternance des premières et deuxièmes couches 11, 12 forme un nombre n entier de bicouches. L’alternance est donc de type [M1/M2]× n où M1 représente chaque première couche et M2 représente chaque deuxième couche. L’alternance des premières et deuxièmes couches 11, 12 s’étend entre l’électrode inférieure 13 et l’électrode supérieure 14. Une première couche 11 s’étend d’ailleurs sur l’électrode inférieure 13, au contact de cette dernière. L’électrode supérieure 14 s’étend sur une deuxième couche 12 de ladite alternance [M1/M2]× n . De cette manière, ladite alternance relie électriquement l’électrode inférieure 13 à l’électrode supérieure 14.
Sauf cas particulier ou l’expression de la distance D1 permettrait un calcul direct pour la minimiser, et où la pénalité P1 le permettrait aussi, ou serait prise nulle, la méthode générale de résolution peut par exemple s’obtenir par une méthode dite de gradient de newton, qui permet de trouver le minimum d’une fonction, en faisant varier les paramètres d’entrée à l’inverse du gradient d’une fonction E, pour en minimiser la valeur.
Ainsi, l’on calcule à chaque étape la somme des dérivées de chaque terme de E par rapport à l’ensemble des paramètres de l’image restituée I rk ., puis l’on fait évoluer les éléments de l’image I Rk par rapport à ce gradient.
Le but des itérations 7 est de modifier l’image I rk à chaque étape, de façon à rendre minimal l’indicateur E.
En complément, préférentiellement, des opérations de recherches de contours sont à mener sur l’image restituée I Rk ou I R à au moins certaines itérations, afin de créer, déplacer.
La distance D ou les distances Di sont donc issues de Irk (*) PSF (ou TG(Irk (*) PSF) alors que P ou les P i sont issues directement des Irk.
A la fin du processus de restitution 8, soit la valeur de E est jugée suffisamment petite, soit une estimation des gradients par rapport à elle est suffisamment petite, soit on limite le nombre d’itération pour estimer que l’image obtenue est restituable.
Les calculs des distances Di sont faits préférentiellement sur l’ensemble des positions des photosites. Il convient donc de calculer les valeurs des différentes intensités des couleurs à partir de
Irk (*) PSF.
Les pénalités P i peuvent être calculées en des positions non nécessairement liées aux positions des photosites. Elles peuvent l’être à partir d’objets élémentaires dit pixels de l’image restituée, ou à partir de propriétés d’objets plus grands, sans nécessairement faire apparaitre les propriétés de couleurs selon la grille précise de restitution des images ou de la PSF par exemple, mais par un calcul plus global à partir de propriétés de l’objet.
Une première phase de la modification itérative 7 consiste à générer une initialisation des valeurs de la table de restitution, i.e déterminer I Rk pour k =1. Plusieurs mises en œuvre sont possibles :
On peut recopier directement les valeurs de l’image dite ‘d’entrée’ I e précédemment décrite. Lorsque les défauts de flou et distorsion de l’image sont mineurs, cette option est préférable en termes de simplicité de mise en œuvre… Préférentiellement, à partir des fonctions d’étalement de point (PSF) 9, on calcule une certaine inversion de la matrice la représentant, cela au moins sur les fréquences spatiales les plus basses, significatives. A partir de cette matrice dite iPSF, qui peut être préférentiellement spécifique en fonction de chaque longueur d’onde, et de chaque position dans le champ, l’on procède à un produit de convolution avec les valeurs des photosites voisins issus de l’image d’entrée I e pour produire une première valeur d’image I Rk pour initialiser la table de restitution. Pour les cas où l’au moins une image I e serait prise en mode vidéo, ou si elle est réputée changer lentement, on peut aussi laisser la valeur de la précédente image restituée comme valeur d’initialisation de la table de restitution, sauf au début de la séquence vidéo où il est préférable de procéder comme indiqué aux cas a ou b précédents.
Une seconde phase de la modification itérative 7 (éventuellement réduite à une seule itération, sans initialisation) consiste à utiliser un calcul direct de propagation de l’image I Rk , à travers une convolution de l’image de la table de restitution avec les matrices locales d’étalement de point (PSF) 9, qui seront préférentiellement spécifiques par canal de couleur, par position dans l’au moins un capteur 3, et peuvent dépendre encore d’autres paramètres tels que la distance z co entre l’objectif 4 ou l’au moins un système d’imagerie 4 et le capteur 3 ou l’au moins un capteur 3 ainsi qu’entre l’objectif 4 ou l’au moins un système d’imagerie 4 et les différents objets de la scène, distance z os (p), de préférence régionalisée pour chaque partie ‘p’ de l’image I Rk , de tel sorte à modéliser au mieux la fonction de transfert optique 9 entre la scène et le capteur 3 ou l’au moins un capteur 3, et cela pour ses différents canaux de couleur.
Ce calcul direct permet d’estimer l’indicateur de l’écart entre l’image obtenue par les pixels des capteurs 3, et celle calculée. Il existe alors différentes façons d’obtenir l’image restituée I R :
Soit, de façon moins préférentielle, l’on calcule une inversion au sens moindre carrés, afin de trouver la meilleure image qui convoluée par le champ des PSF 9 précédemment décrite, fourni une ‘distance d’erreur’ minimale par rapport à l’image obtenue sur le capteur 3 ou l’au moins un capteur 3, cela globalement aux par exemple trois canaux de couleurs, par exemple pondérés du même poids, ou pas. Dans ce cas, l’on peut se référer à des méthodes connues de méthodes de moindres carrés. On remarquera aussi que l’initialisation n’est éventuellement pas nécessaire, et qu’il n’y a qu’une itération sur la restitution de l’image (bien que la méthode des moindre carrés conduise à générer une matrice carré qu’il convient d’inverser, ce qui est une itération interne à ce calcul et qui d’une certaine façon remplace les itérations dont il est question ci-après).
Soit, de façon préférable afin d’obtenir une meilleure résistance au bruit de l’image dite restituée, on procède par itération, en partant de la valeur initiale I Rk pour k =1 présente dans la table de restitution, que l’on va faire évoluer à chaque étape. Afin de calculer comment faire évoluer la table de restitution, nous indicerons par l’entier k la restitution à chaque étape d’itération.
Afin de guider les évolutions de la table de restitution de l’image I Rk , on calcule dans un premier terme par exemple formellement appelé D 1 de somme des carrés des écarts entre la table de conversion de l’image restituée I Rk (image à l’étape k) convoluée par les PSF locales. D’autres distances Di sont aussi possibles telles que la somme des valeurs absolue, ou toute autre fonction qui permet de diminuer la distance D quand les valeurs des pixels des deux images se rapprochent globalement.
La représente schématiquement, selon une vue en coupe, un quatrième mode de réalisation la mémoire résistive non-initialisée 1. À la différence du mode de réalisation de la , la mémoire 1 comprend deux deuxièmes couches 12. Une des deuxièmes couches 13 s’étend par exemple sur l’électrode inférieure 13, au contact de celle-ci. La première couche 11 s’étend alors sur cette deuxième couche 12. Les deux deuxièmes couches 12 présentent sensiblement la même épaisseur B (mesurée perpendiculairement au plan des couches). Dans ce mode de réalisation, la première couche 11 n’est plus en contact direct avec l’électrode inférieure 13 mais est reliée électriquement à cette dernière par l’intermédiaire d’une des deuxièmes couches 12. Les deuxièmes couches 12 comprennent avantageusement le même premier matériau à changement de phase.
Dans ce mode de réalisation, les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 présentent chacune une largeur L, M égale à la largeur N de la première couche. Dans un développement de ce mode de réalisation, les électrodes inférieure et supérieure 13, 14 présentent une largeur L, M supérieure ou égale à la largeur N de la première couche. Il en est de même pour les profondeurs des électrodes inférieure, supérieure 13, 14 et de la première couche 11. Les deux deuxièmes couches 12 présentent également les même largeur N et profondeurs que la première couche 11.
De manière commune aux modes de réalisation des , , et , le premier matériau à changement de phase peut comprendre un alliage binaire ou un alliage ternaire. Chaque élément dudit alliage appartient alors préférentiellement à l’un des groupes d’éléments IIIB, IVB, VB ou VIB du tableau périodique des éléments. Ces groupes comprennent par exemple les éléments Ga, Ge, Sb, Te, Se. Le premier matériau à changement de phase peut donc être du GeSbTe, du GeSb, du GeTe ou du SbTe. Chaque élément dudit alliage binaire ou ternaire est préférentiellement un métalloïde, comprenant par exemple les Ge, Sb et Te. Il s’agit d’ailleurs préférentiellement d’un alliage dit « stœchiométrique » en ce que les coefficients stœchiométriques de chaque constituant (par exemple des Ge, Sb et Te) sont des entiers naturels.
Dans un mode de réalisation préféré, le premier matériau à changement de phase est un chalcogénure et en particulier un alliage ternaire de type Ge x Sb y Te z (où x, y, et z sont des coefficients stœchiométriques). Le premier matériau chalcogénure peut présenter une stœchiométrie {x, y, z} = {2, 2, 5} et forme donc le Ge 2 Sb 2 Te 5 . Cet alliage particulier est connu comme « GST225 ». D’autres alliages de type Ge x Sb y Te z peuvent être mis en œuvre, tel que le GeTe, le Sb 2 Te 3 , le Ge 1 Sb 2 Te 4 (appelé « GST124 ») ou encore Ge 1 Sb 4 Te 7 (appelé « GST147 »).
Le premier matériau à changement de phase de la deuxième couche 12 peut également comprendre des traces, intentionnelles ou non, d’un élément ayant une influence sur le comportement électronique du premier matériau à changement de phase. Il s’agit par exemple de traces de carbone ou d’azote.
De manière commune aux modes de réalisation des , , et , chaque première couche 11 comprend un matériau à base de titane. Chaque première couche 11 joue alors le rôle de réservoir de titane pouvant être mélangé avec le premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche 12. Le mélange du titane provenant de la première couche avec une partie du premier matériau à changement de phase permet ainsi de former un deuxième matériau à changement de phase, présentant une vitesse de commutation plus élevée que le premier matériau à changement de phase.
Le matériau à base de titane peut comprendre un premier élément complémentaire au titane, dit « élément porteur ». L’élément porteur est préférentiellement neutre vis-à-vis des propriétés électroniques du premier matériau à changement de phase. Il peut s’agir d’un des éléments du premier matériau à changement de phase, par exemple appartenant à l’un des groupes d’éléments IIIB, IVB, VB ou VIB du tableau périodique des éléments. Lorsque le premier matériau à changement de phase est un alliage ternaire de type « GST », l’élément peut être du tellure Te, auquel cas le matériau à base de titane est l’alliage Ti p Te q (où p et q sont des coefficients de mélange des éléments en pourcentage atomique). Ledit matériau à base de titane peut également comprendre un ou plusieurs autres éléments porteurs. Par exemple, lorsque le premier matériau à changement de phase est un GST, ledit matériau à base de titane peut être l’alliage TiSbTe.
Le matériau à base de titane peut également comprendre des impuretés. Les impuretés sont préférentiellement actives vis-à-vis des propriétés électroniques du premier matériau à changement de phase. Il peut s’agir d’azote ou de carbone, auquel cas le matériau à base de titane de la première couche 11 peut être un alliage Ti p C r ou un alliage Ti p N r (où r est également un coefficient de mélange en pourcentage atomique).
Le matériau à base de titane peut également comprendre un élément porteur et des impuretés tels que décrits précédemment. Ledit matériau peut donc être de la forme Ti p Te q C r ou Ti p Te q N r .
Le caractère conducteur du matériau à base de titane permet de faciliter la configuration des performances de la mémoire résistive et améliore la reproductibilité de la configuration sur un ensemble de mémoire résistive selon l’invention.
De manière préférée, la résistivité du matériau à base de titane de chaque première couche 11 est inférieure à 1000 µΩ·cm. Le mélange des éléments du matériau à base de titane peut être ajusté de sorte que ce dernier présente un caractère conducteur. Par exemple, l’alliage TiTe 2 présente une résistivité d’environ 4000 µΩ·cm, ce qui en fait un mauvais candidat pour former une première couche 11. De plus, l’alliage de TiTe 2 présente un caractère semi-métallique, ce qui peut réduire le contrôle et la reproductibilité de la configuration des performances de la mémoire (la résistivité tend à décroître en fonction de la température). L’alliage TiTe présente en revanche une résistivité inférieure à 1000 µΩ·cm et peut donc constituer un bon candidat pour former une première couche 11. Plus la résistivité du matériau à base de titane d’une première couche 11 est proche de la résistivité de l’électrode inférieure et meilleure est la reproductibilité de la configuration des performances de la mémoire. La résistivité du matériau à base de titane de chaque première couche 11 est d’ailleurs avantageusement inférieure à 700 µΩ·cm.
La représente par exemple une mesure de la résistivité d’un exemple de matériau à base de titane, une fois déposé sous forme de couche mince (présentant une épaisseur inférieure à 20 nm), en fonction du pourcentage atomique de Ti. Le matériau à base de titane considéré est l’alliage Ti p Te q (où q = 1 – p). Quatre pourcentages atomiques p différents sont considérés : Ti 20 Te 80 ; Ti 25 Te 75 ; Ti 40 Te 60 ; Ti 45 Te 55 . La représente la résistivité en fonction du pourcentage atomique du titane (celle du tellure pouvant en être déduite). La résistivité décroît à mesure que le pourcentage de titane augmente dans l’alliage. Ainsi, les alliages Ti 40 Te 60 et Ti 45 Te 55 peuvent constituer de bons candidats pour former une première couche 11 de la mémoire résistive non-initialisée 1.
La montre une distribution cumulée de la valeur de la résistance d’un ensemble de mémoires résistives non-initialisée 1. Ledit ensemble compte en l’occurrence 4096 mémoires (4 k-octets). Chacune des 4096 mémoires comprend une première couche 11 et une deuxième couche 12 (mode de réalisation similaire à celui illustré par la ). La première couche 11 de chaque mémoire 1 comprend du TiTe et la deuxième couche 12 de chaque mémoire 1 comprend du GST225. L’alliage de TiTe, grâce à son caractère métallique et notamment sa faible résistivité, influence peu le comportement de chaque mémoire 1. La distribution cumulée des valeurs de résistance présente ainsi une transition abrupte, indiquant que toutes les mémoires présentent des valeurs de résistances similaires. L’effet d’avoir une distribution très peu dispersée garantie de réaliser une initialisation avec des mémoires ayant des morphologies très proche les unes des autres. Les mémoires initialisées au moyen d’un même courant électrique d’initialisation présenteront donc une variabilité de comportement faible.
La faible résistivité du matériau à base de titane permet à la première couche 11 de jouer le rôle d’électrode et d’améliorer la distribution du champ électrique au niveau de la deuxième couche 12. Il en résulte une homogénéisation du comportement de chaque mémoire résistive non-initialisée 1, se traduisant par une distribution cumulée des résistances.
Il est également avantageux que le matériau à base de titane soit stable même lorsqu’il subit un recuit thermique. En effet, la mémoire résistive non-initialisée 1 peut être réalisée au niveau d’un bloc logique d’un circuit intégré (« front end of line » en anglais). La fabrication du bloc métier (« back end of line » en anglais) peut mettre en œuvre un ou plusieurs recuits jusqu’à une température pouvant atteindre 400 °C. Il est donc avantageux que le matériau à base de titane conserve ses propriétés électriques, comme par exemple son caractère conducteur, après un recuit thermique jusqu’à 400 °C. À ce titre, il est avantageux que le matériau à base de titane de chaque première couche 11 et le premier matériau à changement de phase de chaque deuxième couche 12 présentent alors une température de fusion supérieure à 400 °C et préférentiellement supérieure à 450 °C.
La représente par exemple la variation de résistivité observable sur trois matériaux à base de titane, et notamment des alliages Ti p Te q , lors d’un recuit jusqu’à 400 °C ainsi que la résistivité finale R F de deux des alliages recuits. Les alliages considérés sont Ti 25 Te 75 ; Ti 40 Te 60 ; Ti 45 Te 55 . Chaque courbe représente la résistivité lors de la montée en température du recuit. Chaque alliage montre une réduction de sa résistivité à mesure que la température augmente. La réduction de la résistivité lors du recuit n’est pas due au caractère métallique de chaque alliage qui présente plutôt une augmentation de la résistivité à partir d’une certaine température. La réduction de la résistivité lors du recuit est due ici à l’amélioration de la qualité cristalline des alliages en jeu. Deux des alliages considérés Ti 40 Te 60 et Ti 45 Te 55 montrent une réduction modérée lors de la montée en température. La résistivité après recuit R F pour les deux alliages précités est également reportée R F (Ti 40 Te 60 ), R F (Ti 45 Te 55 ). La résistivité après recuit Rf de l’alliage Ti 25 Te 75 n’est pas reportée car sa valeur sort des plages considérées [10 2 µΩ·cm ; 10 4 µΩ·cm].
Quand un terme de cette distance D peut être dérivé formellement afin de calculer directement une matrice locale de dérivées partielles de chaque terme de D entre la valeur y de la couleur en la position d’un photosite de l’au moins une image d’entrée I e , et la valeur x d’une des propriétés des éléments de l’image reconstituée I Rk ou I R , telle que sa valeur, il est préférable de le faire pour limiter les calculs. Dans ce cas, cela revient à faire intervenir dans ces calculs des termes issus des matrices de PSF locales.
Sinon, l’on peut aussi procéder par différence finie, ce qui fournit un estimateur de la dérivée.
Ces gradients ne sont à calculer qu’aux positions où il y a des photosites de mesure de couleurs dans l’au moins une image d’entrée I e . Aux autres endroits, le gradient est par définition nul, ce qui permet de l’évoquer formellement dans la présente description, mais aucun calcul ne sera à effectuer en ces positions.