Abstract
本實驗是以開發Embedded FeRAM為研究主題，因Embedded FeRAM的製程溫度需在500℃以下，故選用合適的底電極是非常重要的。因LNO與PZT同為鈣鈦礦( perovskite )結構，晶格常數相近，且在多篇論文中皆有提到LNO薄膜能使PZT薄膜在低溫結晶，並且能改善PZT薄膜的疲勞特性【84,87】。故本實驗採用LNO薄膜為底電極，並且以射頻磁控濺鍍法直接在高溫鍍製PZT薄膜，使PZT薄膜在鍍製的過程中有足夠的時間與動能結晶，藉此來降低PZT薄膜的製程溫度。除此之外，我們亦改變其他鍍膜參數來達到PZT低溫結晶的目的，如鍍膜氣氛、靶材中之鉛含量及工作壓力等等。由實驗中發現以純Ar鍍製PZT薄膜，可避免濺鍍原子或離子與氧形成氧化物，而降低濺鍍原子動能；濺鍍功率在40W ( 2-inch )左右時，PZT薄膜有較佳的低溫結晶性；降低靶材之鉛含量，可避免低溫濺鍍時過量之鉛形成PbO；降低工作壓力，可提高濺鍍原子之動能；降低LNO底電極膜厚可減少PZT與LNO之Lattice mismatch，增加成核位置，此皆有助於PZT薄膜於低溫結晶。綜合以上之結果，發現工作氣氛為純Ar、濺鍍功率為40W ( 2-inch )、氧化鉛過量5﹪之PZT靶材、工作壓力2mtorr、LNO底電極膜厚為900 A、Pt為基板下，能使PZT薄膜的結晶溫度降至350℃。以TiN為基板或降低LNO底電極之膜厚，可減小LNO薄膜沿(100)優選方向成長的效應，促使PZT薄膜沿非(100)方向成長的比例增加，故可提升PZT薄膜的Pr值。具有LNO上電極之PZT薄膜擁有極佳的疲勞特性，然而濺鍍LNO上電極時，La原子易擴散或濺鍍入PZT薄膜中，雖使得PZT薄膜的Ec值降低，但Pr值亦會因此而降低，且P-E曲線會因此而向右偏移，造成P-E曲線嚴重的左右不對稱。