學位論文
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Item 高功率脈衝磁控濺鍍二氧化鋯介電層於金氧半電容之性質研究(2015) 賴禹丞; Lai, Yu-Cheng高功率脈衝磁控濺鍍 (High Power Impulse Magnetron Sputtering, HIPIMS)是目前最新的濺鍍製膜技術，與傳統的直流磁控濺鍍 (Dielectric Current Magnetron Sputtering, DCMS)相比，HIPIMS有著在極短的脈衝時間內讓靶材單位功率密度達到數 kW/cm2以上的特性，另外還能產生出很高的電漿密度並有效增加靶材金屬離化率，生成的薄膜也有著較好的品質，因為這些特質，本研究將使用 HIPIMS與 DCMS系統分別沉積 MOS電容中的介電層。 二氧化鋯是一具有高介電係數 (約在19-25之間)、寬能隙寬能隙 (5.1-7.8 eV)及高熱穩定度之特性的材料，因此選擇二氧化鋯去做為試片的介電層，最後再鍍上TiN作為金屬層，在 800度的快速熱退火之後，觀察該電容器的物性。接著，對試片電容沉積鋁電極以量測電性，因此本研究的試片結構為Al/ TiN/ ZrO2/ p-Si。實驗結果顯示HIPIMS技術優秀的離子解離率可以使ZrO2的結構更加完整、內部的缺陷也比較少，因此有比較好的電容值表現。物性方面，HIPIMS所濺鍍出的電容一樣會形成更加緻密的薄膜進而提高其機械性質，在硬度值有所增加，有效的改善薄膜硬度。 最後，綜合作比較，可以發現雖然電容值與硬度兩者的改變差異沒有完全的相同，但是在整個趨勢上是相當近似的，因此從量測介電層的硬度就可以推測出電容值的走向，而電容值的改變也可以進一步推斷出IDsat的趨勢，如此就可以於完成製作 MOSFET電晶體前，提前達到製程優化。