Abstract
本論文包括兩部分: 第一部分以高週波磁控濺鍍法來備製鐵電性鈦酸鋇薄膜. 鈦酸鋇薄膜在基板未加溫的情況下壘積,完成後在攝氏700度或攝氏800度,經一分鐘快速高溫退火處理.經由X光繞射發現有鈦酸鋇相生成.經掃描式電子顯微鏡觀察發現具有明顯的晶粒生成, 且晶粒大小隨薄膜厚度降低而遞減. 經電性量測比較後,發現當濺鍍條件為:高週波輸出功率為100瓦特,真空室氣體壓力為5mtorr, 濺鍍氣體為2比1的Ar與氧氣所組成,基板至靶面距為3.5公分,濺度完成後,在充氧一大氣壓的環境,以攝氏700度經一分鐘退火處理. 並針對厚度為6200埃, 面積為200微米乘以200微米的鈦酸鋇電容器,做電性及可靠度量測,得到鈦酸鋇薄膜的介電常數大約在173至156, 隨量測頻率升高而降低 . 以RC線路做脈衝量測, 採用3300歐姆電阻, 其切換時間為1.9微秒,由電流對電壓的量測, 其漏電流在3.3 伏特時, 漏電流密度為2x10-8 A/cm2. 經分析漏電流傳導機制在低電場為蕭特基放射; 在較高電場為普朗克 - 普爾放射.由介電層時效崩潰量測經外插在3.3 伏特, 其使用年限估計介於三年至一百年之間.第二部分也以高週波磁控濺鍍法來備製順電性鈦酸鍶薄膜, 鈦酸鍶薄膜在基板未加溫的情況下壘積, 完成後在攝氏600度或攝氏700度,經一分鐘快速高溫退火處理後,經掃描式電子顯微鏡觀察發現具有明顯的晶粒生成. 經電性量測比較後,發現當濺鍍條件為: 高週波輸出功率為100瓦特,真空室氣體壓力為5mtorr,濺鍍氣體為4比1的Ar與氧氣所組成,基板至靶面距為4.5公分,濺度完成後,在充氧一大氣壓的環境,以攝氏600度經一分鐘退火處理. 並針對厚度為1500埃,面積為200微米乘以200微米的鈦酸鋇電容,做電性及可靠度量測,得到鈦酸鋇薄膜的介電常數大約在109至 98, 隨量測頻率升高而降低.由電流對電壓的量測,其漏電流在3.3伏特時,漏電流密度為7.5x10-7 A/cm2. 由介電層時效崩潰量測經外插在3.3 伏特, 其使用年限估計介於三十天年至一百年之間.由介電層時效崩潰之模型決定.