Abstract
本論文的主題是利用電漿助長式化學氣相沈積(PECVD)的方法製作高介電常數薄膜氧化鉭(Ta2O5)，並對薄膜的特性作量測與分析，以探討氧化鉭薄膜在動態隨機存取記憶體上之應用。在p-type矽晶圓上製備Au/Ta2O5/Pt/Ti/p-Si的薄膜電容器，對Ta2O5介電層作X-ray繞射，歐傑電子儀，掃瞄式電子顯微鏡，二次離子質譜儀等材料特性分析；得知Ta2O5薄膜在剛沈積完成時為非晶態的，且在 650oC以上的高溫退火後轉變為多晶態的；剛沈積的氧化鉭薄膜無碳的污染；而經過快速昇溫退火(RTA)處理後可明顯得觀察到其晶粒(grain) 且其厚度變薄(約3/4)；但是太高溫的退火處理後， 薄膜電容器的電極及擴散情況就不甚理想。經由電性量測的結果，發現快速昇溫退火處理後的MIS(p)電容器，由 C-V的量測顯示，薄膜具有深能階(Deep level)的電子陷阱基體 (Electron-trapping sites)。對介電質為非晶態的Au/Ta2O5/Pt(MIM)薄膜電容器而言，其平均介電強度為5.4MV/cm，在頻率為1MHz時的介電常數約22-25；而由漏電流原理分析，當對Au電極加正偏壓時，發現在低電場(<2MV/cm )下其漏電流機制為電極限制(Electrode-Limited )的 Schottky emission；而在高電場(>2MV/cm )時，其漏電流機制為本體限制(Bulk-Limited )的 Poole-Frenkelemission。在電場強度為 1MV/cm時，漏電流密度為 2*10-8A/cm2，符合未來64Mb與256Mb DRAM的電性要求，若配合三維結構的製程，可再提升其集積度，因此Ta2O5薄膜電容器對未來 DRAM的應用是非常有發展潛力的。