Abstract
本論文完成使用低壓化學氣相沈積系統以及電漿化學氣相沈積系統沈積氧 化鉭於金屬電極上的物理性質、電容特性以及其薄膜的電流傳導機理分析 。使用低壓化學氣相沈積系統的氧化鉭薄膜，在上電極正偏壓時得到空間 電荷傳導，原因是金屬介面吸附碳原子污染以及未解離的有機金屬前導物 ，造成下電極介面形成歐姆接觸而電流大量注入於薄膜中。使用電漿化學 氣相沈積系統沈積超薄氧化鉭薄膜時，得到了比目前文獻上的結果要好的 漏電流表現，經過電流量測得到0.75Volt正負偏壓電流均為3*10-8A/cm2 ，單位電容值為Ccell=13.8fF/um2，若再使用不平滑表面的多晶矽以增加 兩倍的有效電容面積，則足夠滿足未來256Mb以及1GbDRAM要求電容值25 fF/um2，電流傳導機理在上電極正偏壓時是由於傅勒-諾得漢穿隧。然而 在負偏壓時發現了電壓控制負微分電阻傳導，原因是庫侖排斥位障在薄膜 中形成，最可能的原因是金原子擴散進入氧化鉭薄膜內形成受體能階所造 成的效應。而經由計算以及量測也證實了這個假設。在過去，各種氧化鉭 的氧化熱處理被廣泛的研究著。發現隨著溫度以及時間的上升以及增加， 漏電流大小以及崩潰電場強度均有明顯的改善，這是由於介面的二氧化矽 所貢獻的效應。然而也發現沈積在金屬矽化物上的氧化鉭薄膜，其漏電流 可以經由氧化熱處理而降低，但沈積在金屬電極上的氧化鉭薄膜的漏電流 卻很難經由熱處理改善，可能的原因是二氧化矽產生於金屬矽化物以及氧 化鉭薄膜介面，而這個假設也經由本論文的結果而得到證實。電漿化學氣 相沈積系統有完全解離前導物以除去碳污染造成漏電流過大的優點，因此 不必再做氧化熱處理。因為它有簡化製程步驟並提升製程量率的優點，在 未來單片晶圓製程中有取代低壓化學氣相系統的潛力。所以，在未來256 Mb以及1GbDRAM製程中，是一個非常值得考量使用沈積氧化鉭薄膜的方法 。