Abstract
本篇論文的主題在於利用高周波磁控濺鍍的方法製作 (一)高介電常數薄膜氧化鉭(Ta2O5),及鐵電薄膜PZT.並對薄膜的特性作量測與分析, 以探討這兩種薄膜在半導體記憶元件上應用的可能性.在第一部份高介電常數薄膜氧化鉭的製備與應用中,在p-type的矽晶片上製作了 Au/Ta2O5/Pt/Ti/P-Si的薄膜電容器.並對Ta2O5介電薄膜作X-ray繞射,掃瞄式電子顯微鏡,二次離子質譜儀等的材料特性分析,結果顯示退火前的氧化鉭薄膜為非晶態的,在經過攝氏600度以上的快速升溫退火處理之後的氧化鉭薄膜為多晶態的, 經過快速升溫退火處理後的電極擴散情形尚稱良好.在電性方面,所測得的介電常數在25左右,介電損失在 1E-2的數量級. 在電場強度為1MV/cm 時的漏電流密度在 1E-7 A/cm2的數量級. 經由時效崩潰量測所預測的可靠度為2.35年. 而漏電流的機理在高電場時(1 MV/cm) 主要為Fowler-Nordheim tunneling,低場時(小於0.3MV/cm)主要為Schottkyemission.在第二部份鐵電薄膜PZT的製備與應用中,也在p-type矽晶片上製作Au/PZT/Pt/Ti/P-Si的薄膜電容器,由材料分析的結果顯示未經退火處的PZT薄膜為非晶態的,在高溫退火處理之後轉為多晶態.在電性方面,測得了電滯曲線, 並由該曲線計算出PZT薄膜電容器的各項電滯特性參數,此外,在一般電性的量測上測得的介電常數在260左右, 介電損失在1E-2的數量級,在電場強度為2MV/cm時的漏電流密度在1E-6 A/cm2的數量級.各項結果都能看出這兩種薄膜在半導體記憶元件上的應用上,具十足的潛力.