Abstract
本實驗以有機化學氣相沉積法(MOCVD)鍍製Ta2O5介電薄膜於TaN/Ta、Ru、Pt/TiN/Ti/SiO2、PtO/Pt/TiN/Ti/SiO2四種基板，探討不同電漿熱處理溫度對其結晶結構、微觀結構、電容介電特性等方面的研究。在研究Ta2O5/TaN/Ta結構時，利用N2O，10W，450℃電漿退火15min來去除Ta2O5薄膜中的碳、氫等雜質，可使漏電流特性有所改善，在1V的工作電壓可以使c-Ta2O5（25nm）/TaN/Ta的漏電流降至6.5×10-8A/cm2，但卻使得TaN電極被氧化成TaON使得介電常數大幅下降。利用Ru底電極可以得到結晶的Ta2O5有(001)的優選結晶方向而提高其介電常數值達62。利用PtO電極具有粗糙表面的半球型突起結構，有效的增加其表面積而提高電容值，相當於介電常數有35?40之間，其表面積增為原來的1.56倍。Pt也會因表面些微的小突起而增加面積約1.12倍。不管是以Ru、Pt、PtO為底電極，N2O電漿熱處理的溫度越高，均會造成底電極本身的粗糙度增加，而使得漏電流因尖端放電而過大，因此，必須在較低的溫度做去除薄膜中碳氫的工作。而Ru底電極在450℃電漿熱處理會形成RuO2而使得表面更粗糙。所以當熱處理溫度在300℃，10W，15min時，W/c-Ta2O5（30nm）/Ru，在0.5MV/cm，漏電流約8.9×10-8A/cm，介電常數為56。若以非結晶Ta2O5來比較在不同電極上的漏電流特性，W/a-Ta2O5（35nm）/Ru，在0.5MV/cm，漏電流約6.3×10-10A/cm，介電常數為27.7；W/a-Ta2O5（42nm）/Pt在0.5MV/cm時，J=5.3×10-9 MV/cm，介電常數為27.8；W/a-Ta2O5（42nm）/PtO則漏電流較大，在0.5MV/cm時，J=6.7×10-6 MV/cm，介電常數為35。