Abstract
本實驗針對以CVD方法鍍製Ta2O5薄膜在MIM結構上作一深入探討，研究重點在於藉由電極之選擇以進一步提高薄膜的介電常數及降低薄膜的漏電流，使其能夠應用在更高集積度DRAM上。 在Ta2O5/TaN薄膜的研究方面，發現TaN底電極在熱處理過程中會形成TaON層，導致Ta2O5薄膜之電容值隨熱處理溫度與時間之增加而降低。對於a-Ta2O5薄膜，在400℃作N2O電漿熱處理，其TaON層之成長符合線性氧化行為，但對於c-Ta2O5薄膜而言，同條件下熱處理則符合拋物線性氧化行為，400℃以下熱處理則符合線性氧化行為。 在Ta2O5/Ru薄膜的研究方面，隨Ru鍍膜溫度愈高，表面平整度愈高，(002)優選方向結晶性愈佳，Ta2O5薄膜(001)方向結晶性愈佳，58nm之c-Ta2O5/Ru-800℃介電常數可高達74，隨Ru電極鍍膜溫度愈高，a-Ta2O5其漏電流密度愈低。 在PtOx熱處理後結構之探討，熱處理後PtOx薄膜形成以Pt為主之HSG結構，隨O/Pt含量比增加，體積收縮率亦增加，Pt之結晶性隨氧殘留量減少而增加。而將Ta2O5鍍製在熱處理後之PtOx電極上，在1kHz時，a-Ta2O5/PtOx(HSG)介電常數可達70。Ta2O5/PtOx(HSG)與Ta2O5/Pt有相同漏電機制。 若直接將Ta2O5鍍製在未熱處理之PtOx電極情況下，隨熱處理溫度增加，Ta2O5/PtOx粗糙度增加導致漏電流增加，但對200℃熱處理之Ta2O5而言，PtOx之補氧效果可改善漏電流，其薄膜缺陷主要是氧空缺。另外我們發現藉由in-situ之PtOx還原反應所釋放出之氧可促進Ta2O5薄膜之化學氣相沉積反應，其可降低Ta2O5薄膜沉積反應之活化能。藉由PtOx之還原與Ta(OC2H5)5之氧化/分解反應可控制Ta2O5/PtOx薄膜之成長。