Abstract
本篇論文包括兩部分. 第一部分以準分子雷射蝕鍍法來備製鈦酸鍶(SrTiO3)薄膜. 第二部分以高週波磁控濺鍍法來備製氧化鉭 (Ta2O5)薄膜.鈦酸鍶薄膜在基板溫度 500 度到 700度備製而成的. 對於1690埃厚度的鈦酸鍶薄膜, 其漏電流密度在外加電場 0.15 MV/cm下為 2.06 *10-6A/cm2. 電流傳輸機制在較高的外加電場下為 Frenkle-Poole效應. 我們同時也研究鈦酸鍶薄膜的X光繞射(XRD)圖案和電子掃描顯微鏡 (SEM).在電容對電壓之量測上, 可得到鈦酸鍶薄膜的介電常數大約在181至205間. 在電容對頻率之量測上, 可得到鈦酸鍶薄膜的介電常數大約為183 至 210間. 電荷儲存密度在外加電場 0.2 MV/cm下, 約為36.3 fC/um2. 介電損耗在頻率 102 Hz至 106 Hz之間, 大約在 0.02 至0.05間.在介電質崩潰之信賴度量測(time dependent dielectric breakdown)上, 其存活期(lifetime)在外插值 4 伏特下為3.12 年.以高週波磁控濺鍍來備製氧化鉭薄膜. 氧化鉭薄膜的表面及截面之微細結構由電子掃描顯微鏡照相而得. 我們也分析 X光繞射圖案. 在低於 700度的快速熱退火處理下, 氧化鉭薄膜的 X光繞射圖案是呈現非晶結構, 而其表面的微細結構是平滑及平坦的. 但是當快速熱退火在700度時, 氧化鉭薄膜的X 光繞射圖案是呈現多晶結構, 而其表面的微細結構是呈現微小晶界(grainboundary)現象. 其漏電流密度在外加電場 5 MV/cm 下為10-8 至 10-6A/cm2之間. 當快速熱退火在 500度以上時,對於 log(J)-E1/2 曲線呈線性的結果. 由此可得電流傳輸機制為 Frenkle-Poole 效應.在電容對電壓之量測上, 可得到氧化鉭薄膜的介電常數大約在18至 38 間. 在電容對頻率之量測上, 可得到氧化鉭薄膜的介電常數大約在18至31間. 介電損耗在頻率500 Hz至106 Hz之間, 大約在0.01 至0.04間.此兩種高介常數薄膜材料在未來的ULSI動態隨機存取記 (DRAM)元件之電容上, 具有很大的發展性.