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研究生: 蘇建彰
論文名稱: 以Ru為底電極製作(Ta2O5)1-X(TiO2)X薄膜電容之研究
指導教授: 吳泰伯博士
T. B. Wu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年: 2000
畢業學年度: 88
語文別: 中文
中文關鍵詞: 五氧化二鉭
外文關鍵詞: Ta2O5, Ru
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  • 本論文探討以Ru為底電極製作(Ta2O5)1-X (TiO2)X薄膜電容,其TiO2的添加對於薄膜電容介電常數的影響;還有比較在Si基板和底電極間加入不同阻絕層TaN/Ta、TiN/Ti、TiWN/TiW之薄膜電容在介電常數及漏電流上的差異。
    本實驗是以射頻磁控濺鍍系統,在Si基板上鍍製Ru底電極(100nm)後,再以Ta靶或Ta、Ti合金靶通入氧作反應式濺鍍,在Ru上沉積Ta2O5或(Ta2O5)1-X (TiO2)X薄膜(100nm),最後鍍上W上電極以形成MIM結構的電容;而結晶的介電薄膜則是在750oC氮氣氛下做快速熱退火處理30秒所得。

    以Ru為底電極之(Ta2O5)1-X(TiO2)X薄膜,在x約為0.08時,介電常數為最高,未結晶的薄膜約36,結晶但不具(001)晶面優選方向的薄膜約67,具有(001) 晶面優選方向的薄膜可以達到80。

    在以Ru/TaN/Ta/Si、Ru/TiN/Ti/Si及Ru/TiWN/TiW/Si為基板的(Ta2O5)1-X(TiO2)X薄膜中,在同樣的條件下,這三種基板間比較,發現介電常數以Ru/TiN/Ti/Si為基板的較高;在漏電流方面則以Ru/TiWN/TiW/Si的較好。


    摘要 I 誌謝 II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 XI 第1章 緒論 1 第2章 文獻回顧 4 2-1 Ta2O5 4 2-1.1 晶體結構 4 2-1.2 製程方式 5 2-2 (Ta2O5)1-X(TiO2)X 6 2-2.1 Ta2O5的添加 6 2-2.2 (Ta2O5)1-X(TiO2)X薄膜 8 2-3 Ru電極 10 2-3.1 優點 10 2-3.2 製程方式 10 2-3.3 以Ru為底電極之Ta2O5薄膜 11 2-4 阻絕層 12 第3章 實驗步驟 20 3-1 薄膜電容器的製作 20 3-1.1 下電極的製作 20 3-1.2 介電薄膜沈積 21 3-1.3 上電極的製作 21 3-2 薄膜分析與量測 22 3-2.1 膜厚量測 22 3-2.2 微觀結構 22 3-2.3 晶體結構分析 22 3-2.4 薄膜成分分析 23 3-2.5 介電常數與散逸因子量測 23 3-2.6 電流-電壓量測 23 3-2.7 電阻率量測 24 第4章 結果與討論 28 4-1 Ru底電極的探討 28 4-1.1 鍍膜溫度對Ru底電極晶體指向的影響 28 4-1.2 鍍膜功率對Ru底電極晶體指向的影響 29 4-1.3 快速熱退火處理對Ru電極的影響 29 4-1.4 阻絕層對Ru底電極晶體指向的影響 31 4-2 以Ru為底電極之(Ta2O5)1-X(TiO2)X薄膜 31 4-2.1 X光繞射結構分析 31 4-2.2 介電常數的探討 33 4-2.3 漏電流 35 4-3 阻絕層對薄膜電容的影響 35 4-3.1 (Ta2O5)1-X(TiO2)X/Ru/TaN/Ta/Si薄膜 35 4-3.2 (Ta2O5)1-X(TiO2)X/Ru/TiN/Ti/Si薄膜 36 4-3.3 (Ta2O5)1-X(TiO2)X/Ru/TiWN/TiW/Si薄膜 37 4-3.4 不同阻絕層的比較 38 第5章 結論 77 參考文獻 79

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