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本實驗利用有機金屬化學氣相沉積法, 以異丙烷氧鈦及一氧化二氮為反應
物, 在n-type(100)Si晶片上沉積二氧化鈦薄膜,藉改變沉積溫度、反應室
壓力、反應氣體組成及流量, 並進一步退火, 探討成長條件對二氧化鈦薄
膜之成長速率、微結構、光性及電性之影響。此外利用電漿輔助化學氣相
沉積法, 以甲烷為反應氣体, 在二氧化鈦薄膜中添加碳化鈦, 另外以四氯
化鋯為反應物, 在二氧化鈦膜中添加二氧化鋯, 來探討添加雜質對二氧化
鈦薄膜各種性質的影響。實驗結果顯示, 成長率在300度時最快,添加雜質
會降低成長率。反應壓力愈低則成長率愈高。折射率隨成長溫度增加而上
升, 添加碳化鈦後其值比添加二氧化鋯降低更多。成份分析顯示在各種條
件下成長的薄膜都接近計量比。由X-光分析可知膜內有金紅石相和銳鈦礦
相, 成長溫度高則金紅石相較明顯, 添加雜質後則銳鈦礦相較明顯。由
TEM分析可知成長率高者其晶粒大, 添加雜質會使晶粒變小。另由 SEM分
析可知膜之表面形態和內部結構一致, 且薄膜長的十分平整。再由 MOS結
構分析電性, 二氧化鈦膜之介電係數在58-91之間, 添加碳化鈦則為39-65
之間, 添加二氧化鋯則為47-82之間, 二氧化鈦膜之介面電荷每平方公分
在4.4×10^11至1.3×10 ^12之間, 添加碳化鈦後則為2.5×10^10至8.7
×10^10之間,添加二氧化鋯則為9.6×10^10至6.5×10^11之間。高溫成長
之膜其漏電流減少, 添加雜質後漏電流亦減少, 以添加碳化鈦者減少較
多, 在800度退火兩小時後,薄膜的各種性質皆有改變, 但添加碳化鈦者性
質變化較少, 顯示熱穩定性較佳。
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