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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴欽詮
研究生(外文):Chin-Chuah Lai
論文名稱:異質摻雜二氧化鈦塊材、薄膜及複合電容之研究
論文名稱(外文):The Study of Extrinsic-Doped TiO2 Bulks, Thin Films and Composite Capacitors
指導教授:郭東昊
指導教授(外文):Dong-Hau Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立東華大學
系所名稱:材料科學與工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:193
中文關鍵詞:二氧化鈦
外文關鍵詞:thin filmTiO2
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高介電二氧化鈦薄膜是可應用於MOS閘極氧化物及DRAM電容器的有潛力替代材料。 本研究在二氧化鈦中摻雜氧化鈮、氧化鎂、氧化鋯或氧化鈮與氧化鎂共同摻雜,藉以改變其組成。 而後利用異質摻雜的二氧化鈦粉體,製成介電陶瓷塊材、複合電容及介電薄膜。 介電陶瓷塊材方面,主要研究的重點在於真空燒結並經再氧化熱處理後及大氣燒結後異質摻雜塊材其介電性質與電阻率隨製程與摻雜變化的趨勢。 複合電容方面,以環氧樹脂與陶瓷粉體製備成環氧樹脂/陶瓷複合電容,討論其介電性質。 薄膜方面,以磁控濺鍍法(Magnetron sputtering deposition)在P型矽晶片Si(100)為基板沈積異質摻雜的二氧化鈦薄膜並研究沈積條件、退火處理及摻雜效應對介電與電特性的影響。
陶瓷塊材方面,實驗結果顯示,當摻雜量較多時,有TiNb2O7、MgTi2O5與ZrTiO4結構的二次相的產生。 當摻雜氧化鈮時,會使得介電常數與損失正切均變大、電阻率變低。 當摻雜氧化鎂或氧化鋯經1300℃真空燒結後再於800℃熱處理時,介電常數雖然較其他製程為高,但損失正切也偏大。 當氧化鈮與氧化鎂共同摻雜時,雖然介電常數只較摻雜氧化鈮為低,但介電損失也較低,是較好的介電陶瓷塊材。

40 vol%的陶瓷粉體添加於環氧樹脂中可得介電常數約在10∼30之間,但較目前研發中的可攜式電容器之介電常數值為低。
介電薄膜方面,當縮短靶材/基板工作距離時,會使得薄膜較易產生結晶。 異質摻雜的薄膜表面有孔洞產生。 鍍膜成長速率隨氧分壓及工作距離的增加而下降;隨異質摻雜的量增多而提高。 鍍膜殘留應力均為壓縮應力。當摻雜氧化鈮時,會使得介電常數與損失正切均變大,且其值會隨氧分壓升高而下降。 當摻雜氧化鎂時,大致上會使介電常數與損失正切均變小,但當摻雜量為10 vol%時除外。 隨著氧分壓的上昇,摻雜氧化鎂的薄膜其介電常數與損失正切均會下降。 當摻雜不同氧化鋯含量時,介電常數均會下降,其損失正切除了當摻雜量為4 vol%時,其餘均較高。 隨著氧分壓的上昇,摻雜氧化鋯的薄膜其介電常數會升高而損失正切則會降低。 鍍膜電阻率與崩潰電場因受異質摻雜及製程參數的影響,所以變化的幅度很大,電阻率最大值約為1013 Ω-cm,崩潰電場最大值為4.8 MV/cm 。 異質摻雜二氧化鈦薄膜的折射率是介於2∼3之間,20 vol%氧化鈮摻雜時,有最高的折射率,其值約為3。
The development of future ultra-large scale integration (ULSI) storage capacitors and dynamic random access memory (DRAM) requires new dielectric materials. There is a significant interesting in using TiO2 for the fabrication of charge storage insulators in the next generation memories and gate oxide material for replacing SiO2 for deep submircon scaling of ULSI devices.
In this research, different doping materials (Nb2O5, MgO, ZrO2, and co-doping of Nb2O5 and MgO) were added to TiO2 ceramic powder to study the effect of extrinsic (donor- or acceptor-doped) and intrinsic dopants on the properties of TiO2. The doped powder was used to fabricate bulks, composite capacitors, and thin films. The effect of annealing temperature on dielectric properties and resistivity was investigated for doped TiO2 bulks after vacuum sintering. Composite capacitors were fabricated by using doped TiO2 as the second phase and the epoxy as the matrix. Thin films of multi-doped TiO2 were deposited on bare Si (100) and electroded Si (Pt/Ti/SiO2/Si) by R.F. magnetron sputtering by using hot pressed doped-TiO2 ceramic targets. The research of doped-TiO2 thin films was focused on the evaluation of their growth kinetics, microstructure, mechanical properties, electric properties, and optical properties.
The results showed the bulks were dense except for the TiO2 with 20 vol% ZrO2. The addition of Nb2O5 to the bulk resulted in higher dielectric constants and loss tangents. The MgO- and ZrO2-doped bulks which were annealed at 800℃ after vacuum sintering possessed a extremely high dielectric constant, but accompanied by a higher loss tangent. The bulks with co-doped Nb2O5 and MgO had slightly lower dielectric constants, as compared with these of Nb2O5-doped bulks, and much lower loss tangents.
For composite capacitors, the dielectric constants of 10~30 were obtained. The value is slightly lower than those obtained previously in our laboratory.
For thin films, the XRD results showed thin films were easier to crystallize at a shorter working distance between target and substrate. Extrinsic doping caused porosity in thin films. Growth rate decreased with increasing oxygen partial pressure and working distance. Regarding to mechanical properties, residual stress was compressive for all thin films. The dielectric constant and loss tangent increased with the amount of Nb2O5-doped films, but decreased at higher oxygen partial pressure. The addition of MgO decreased dielectric constant and loss tangent except for the 10 vol% MgO-doped TiO2 films. With the 4 vol% ZrO2 dopants, TiO2 films possessed a lower dielectric constant and loss tangent. Resistivity and breakdown field of thin films were influenced by doping, fabrication, and heat treatment. The maximum values of resistivity and breakdown field were approximately 1013 Ω-cm and 4 MV/cm, respectively. Refractive indices of thin films were in the range of 2~3.
目 錄
頁次
中文摘要 I
英文摘要 III
目 錄 IV
圖目錄 XI
表目錄 XXI


第一章 緒 論 1
1.1 前言與簡介 1
1.2 研究目的與動機 2

第二章 材料特性與文獻回顧 4
2.1 新介電氧化物的發展 4
2.2二氧化鈦 5
2.3 二氧化鈦介電性的修整……………………………………….7
2.3.1 異質摻雜 7
2.3.2不同燒結氣氛下之介電性修整 7
2.4 陶瓷之製成 8
2.4.1 原料 8
2.4.2混合與研磨 8
2.4.3 成型 9
2.4.4燒結 10
2.5 環氧樹脂/陶瓷之高介電複合材料 11
2.5.1環氧樹脂 11
2.5.2環氧樹脂的特性 11
2.5.3環氧樹脂的硬化特性 12
2.5.4 高介電複合材所需特性 13
2.5.5 複合材介電性質 14
2.6介電薄膜的製備方式 15
2.6.1 濺鍍法 16
2.6.2 雷射剝鍍法……………………………………………17
2.6.3 離子束濺鍍……………………………………………17
2.6.4 有機金屬化學氣相沈積………………………………17
2.6.5 有機金屬分解法與溶液凝膠法………………………18
2.7 物理鍍膜技術概………………………………………….18
2.7.1 電漿理論………………………………………………19
2.7.2 射頻磁控濺鍍原理……………………………………22
2.7.3 薄膜沈積機制…………………………………………23
2.7.4 濺鍍率…………………………………………………26
2.7.5 薄膜成長速率…………………………………………27
2.7.6 基板溫度效應…………………………………………27
2.7.7 鍍膜殘留應力…………………………………………28
2.8 電性機制…………………………………………………….…28
2.8.1 介電性…………………………………………………29
2.8.2 極化機制………………………………………………29
2.8.3 漏電流機制……………………………………………30
2.8.4 依時性介電崩潰………………………………………32
2.8.5 介電強度………………………………………………32
2.8.6 介電損失…………………………………………….33
第三章 實驗方法與步驟 44
3.1 材料組成與選擇 44
3.1.1 材料組成………………………………………………44
3.1.2 材料選擇………………………………………………45
3.2 固態反應法合成陶瓷粉體 46
3.3陶瓷圓盤型塊材製備 46
3.4複合電容製備 46
3.5濺鍍靶材製備…………………………………………………47
3.6薄膜沈積………………………………………………………47
3.6.1實驗系統說明 47
3.6.2實驗流程 48
3.6.3 基板的種類 48
3.6.4 基板準備…………………………………………….49
3.6.5 沈積薄膜…………………………………………….49
3.7 塊材、複合電容及薄膜性質量測與分析 50
3.7.1分析設備與方法。 50

第四章 結果與討論 60
4.1 塊材XRD結構分析 60
4.2 塊材SEM微觀結構與EDX元素分析 60
4.3 塊材介電性質分析 62
4.3.1 組成與製成效應 62
4.3.2 溫度穩定性 64
4.3.2.1 不同Nb2O5摻雜比例對介電性質溫度穩定性的
影響…………………………………………65
4.3.2.2 不同MgO摻雜比例對介電性質溫度穩定性的
影響…………………………………………66
4.3.2.3 不同ZrO2摻雜比例對介電性質溫度穩定性的
影響…………………………………………68
4.3.2.4 不同Nb2O5與MgO共同摻雜對介電性質溫穩定性的影響………………………………..69
4.3.3 頻率效應 71
4.3.3.1 不同Nb2O5摻雜比例…………………………71
4.3.3.2 不同MgO摻雜比例…………………………..72
4.3.3.3 不同ZrO2摻雜比例…………………………..73
4.3.3.4 不同Nb2O5與MgO共同摻雜比例…………..73
4.4 塊材電阻係數量測 74
4.5 陶瓷/環氧樹脂複合厚膜電容之SEM表面形態觀察 77
4.6 複合厚膜電容材料介電性質分析…………………………...77
4.6.1 溫度效應 77
4.6.2 頻率效應 78
4.7 薄膜XRD結構分析………………………………………….79
4.8 鍍膜的成長速率……………………………………………...80
4.9 鍍膜的表面形態……………………………………………...81
4.10 鍍膜殘留應力量測………………………………………….82
4.11 鍍膜的介電性質…………………………………………….84
4.11.1 介電常數與損失正切量測…………………………...84
4.11.2 經熱處理後介電常數與損失正切量測……………...86
4.12 鍍膜的電阻率……………………………………………….90
4.12.1 電阻率量測…………………………………………..90
4.12.2 經熱處理後電阻率量測……………………………..93
4.13 鍍膜的崩潰電場…………………………………………….96
4.13.1 崩潰電場量測……………………………………...96
4.13.2 經熱處理後崩潰電場量測………………………...98
4.14 鍍膜的折射率……………………………………………...101

第五章 結 論 187

參考文獻 190
致謝 193

圖 目 錄
頁數
圖2.1 二氧化鈦結構………………………………………………… 36
圖2.2 TiO2陶瓷體介電常數對溫度及頻率的關係………………… 36
圖2.3 bisphenol A型環氧樹脂之結構式…………………………… 37
圖2.4 The thermosetting cure process by the time-temperature – transformation reaction diagram. ……………………………. 37
圖2.5 Schematic two-dimension representation of curing of a thermoset……………………………………………………...38
圖2.6 單靶及多靶濺鍍法之示意圖………………………………….38
圖2.7 雷射剝鍍法之示意圖………………………………………… 39
圖2.8 離子束濺鍍示意圖…………………………………………… 39
圖2.9 有機金屬化學氣相沉積設備示意圖………………………… 40
圖2.10 電漿產生器在不同I-V操作區間下的放電情形…………… 40
圖2.11 直流輝光放電中發光區及暗區示意圖……………………… 41
圖2.12 薄膜沉積步驟分解圖………………………………………… 41
圖2.13 晶粒大小與自由能關係曲線………………………………… 42
圖2.14 介電材料極化機構示意圖…………………………………… 42
圖2.15 介電材料極化頻率示意圖…………………………………… 43
圖2.16 漏電流與時間之關係圖……………………………………… 43
圖3.1 固態法合成陶瓷粉體之流程圖 53
圖3.2 陶瓷塊材製作流程圖 54
圖3.3 複合電容中,所採用之陶瓷粉體製作流程圖 55
圖3.4 陶瓷粉體與環氧樹脂混合之流程圖…………………………56
圖3.5 濺鍍系統設備圖………………………………………………57
圖3.6 薄膜沈積之流程圖……………………………………………58
圖3.7 上電極示意圖…………………………………………………59
圖3.8 電性量測示意圖………………………………………………59
圖4.1 各種不同粉體經1300℃大氣燒結後之XRD顯微結構分析
………………………………………………………….…….103
圖4.2 不同Nb2O5摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結後之SEM微觀結構與EDX元素分析結果 104
圖4.3 不同Nb2O5摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結後之SEM微觀結構與EDX元素分析結果 106
圖4.4 不同Nb2O5摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結後之SEM微觀結構與EDX元素分析結果 108
圖4.5 不同Nb2O5與MgO共同摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結後之SEM微觀結構與EDX元素分析結果 110
圖4.6 各種粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理,在測量溫度為25℃及測量頻率為100 kHz之介電常數與損失正切的結果 112
圖4.7 不同Nb2O5摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃℃熱處理,在測量頻率為100 kHz之介電常數與損失正切隨測量溫度變化的結果 114
圖4.8 不同MgO摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃℃熱處理,在測量頻率為100 kHz之介電常數與損失正切隨測量溫度變化的結果 116
圖4.9 不同ZrO2摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃℃熱處理,在測量頻率為100 kHz之介電常數與損失正切隨測量溫度變化的結果 118
圖4.10 於Nb2O5與MgO共同摻雜下,不同比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃℃熱處理,在測量頻率為100 kHz之介電常數與損失正切隨測量溫度變化的結果 120
圖4.11 不同Nb2O5摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理,在測量溫度為25℃之介電常數與損失正切隨測量頻率變化的結果 122
圖4.12 不同MgO摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃℃熱處理,在測量溫度為25℃之介電常數與損失正切隨測量頻率變化的結果 124
圖4.13 不同ZrO2摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃℃熱處理,在測量溫度為25℃之介電常數與損失正切隨測量頻率變化的結果
………………………………………………………………..126
圖4.14 於Nb2O5與MgO共同摻雜下,不同比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理,在測量溫度為25℃之介電常數與損失正切隨測量頻率變化的結果 128
圖4.15 各種粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理,在測量溫度為25℃之電阻率的結果 130
圖4.16 40 vol%摻雜TiO2陶瓷粉體/Epoxy複合電容材料之SEM顯微結構。此電容採用(a)4 vol% Nb2O5摻雜之TiO2,(b)1050℃真空熱處理之摻雜TiO2及(c)1150℃真空熱處理之摻雜TiO2 137
圖4.17 40 vol%摻雜TiO2陶瓷粉體/Epoxy複合電容材料之SEM顯微結構。此電容採用(a)10 vol% Nb2O5摻雜之TiO2,(b)1050℃真空熱處理之摻雜TiO2及(c)1150℃真空熱處理之摻雜TiO2 138
圖4.18 測試頻率為100kHz,測試溫度對環氧樹脂介電常數與損失正切的影響 139
圖4.19 測試頻率為100 kHz,測試溫度對不同複合電容材料介電常數與損失正切的影響 140
圖4.20 測試溫度為25℃,測試頻率對各種不同複合電容材料介電常數與損失正切的影響 141
圖4.21各系統之XRD薄膜結構分析圖。[基板溫度= 400℃、氧流量= 0、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr] 142
圖4.22 不同的工作距離及基板溫度[(a)300℃、(b)400℃]對TiO2薄膜結構的影響 143
圖4.23 不同的工作距離及基板溫度[(a)300℃、(b)400℃]對4 vol% Nb2O5摻雜之TiO2薄膜結構的影響 144
圖4.24 不同的工作距離及基板溫度[(a)300℃、(b)400℃]對4 vol% MgO摻雜之TiO2薄膜結構的影響 145
圖4.25 不同的工作距離及基板溫度[(a)300℃、(b)400℃]對4 vol% ZrO2摻雜之TiO2薄膜結構的影響 146
圖4.26 不同的沈積時氧分壓及異質摻雜對TiO2鍍膜成長速率的影響。 [基板溫度= 400℃、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………………….147
圖4.27 不同的基板溫度及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2鍍膜成長速率的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………………………148
圖4.28 不同的氧分壓及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2鍍膜成長速率的影響。[基板溫度= 400℃、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。] 149
圖4.29 各系統之FESEM薄膜表面形態觀察。[基板溫度= 400℃、氧流量= 0、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。] 150
圖4.30 不同的工作距離下,TiO2薄膜的FESEM表面形態觀察。[基板溫度= 300℃、氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。] 154
圖4.31 4 vol%異質摻雜下,TiO2薄膜的FESEM表面形態觀察。[基板溫度= 300℃、氧流量= 0、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………..155
圖4.32 不同的沈積時氧分壓及異質摻雜對TiO2鍍膜殘留應力的影響。[基板溫度= 400℃、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………………….156
圖4.33 不同的基板溫度及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2鍍膜殘留應力的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………………………..157
圖4.34 不同的沈積時氧分壓及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2鍍膜殘留應力的影響。[基板溫度= 400℃、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………..158
圖4.35 不同的沈積時氧分壓及異質摻雜對TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[基板溫度= 400℃、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。] 159
圖4.36 不同的基板溫度及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。] 161
圖4.37 不同沈積時氧分壓及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[基板溫度=300℃、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。] 163
圖4.38 不同Nb2O5摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]………………………………………………………165
圖4.39 不同MgO摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]………………………………………………………166
圖4.40 不同ZrO2摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]………………………………………………………167
圖4.41 不同的基板溫度及熱處理溫度對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜介電常數與損失正切的影響。[氧流量= 0、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………168
圖4.42 不同的沈積時氧分壓及異質摻雜對TiO2薄膜電阻率的影響。[基板溫度= 400℃、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………………170
圖4.43 不同的基板溫度及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜電阻率的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………………………………171
圖4.44 不同的沈積時氧分壓及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜電阻率的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………………………172
圖4.45 不同Nb2O5摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜電阻率的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]…………173
圖4.46 不同MgO摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜電阻率的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。…………..174
圖4.47 不同ZrO2摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜電阻率的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]………….175
圖4.48 不同的基板溫度及熱處理溫度對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜電阻率的影響。[氧流量= 0、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………...176
圖4.49 不同的沈積時氧分壓及異質摻雜對TiO2薄膜崩潰電場的影響。[基板溫度= 400℃、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………………….177
圖4.50 不同的基板溫度及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜崩潰電場的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………………………178
圖4.51 不同的沈積時氧分壓及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜崩潰電場的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………………….179
圖4.52 不同Nb2O5摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜崩潰電場的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]………….180
圖4.53 不同MgO摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜崩潰電場的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]………….181
圖4.54 不同ZrO2摻雜比例、不同熱處理溫度及不同氧分壓對TiO2薄膜崩潰電場的影響。[基板溫度=400℃、工作距離=6 cm、電漿輸出功率為150 W及系統壓力=5 mTorr。]…………182
圖4.55 不同的基板溫度及熱處理溫度對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜崩潰電場的影響。[氧流量= 0、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………..183
圖4.56 不同的沈積時氧分壓及異質摻雜對TiO2薄膜折射率的影響。[基板溫度= 400℃、工作距離= 6 cm、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]……………………………………..184
圖4.57 不同的基板溫度及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜折射率的影響。[氧流量= 0、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]…………………………………………………..185
圖4.58 不同的沈積時氧分壓及工作距離對4 vol%異質摻雜的TiO2薄膜折射率的影響。[基板溫度= 400℃、電漿輸出功率= 150 W及系統壓力= 5 mTorr。]………………………………….186

表 目 錄
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表2.1 DRAM中電容器常用之材料 ………………………………...34
表2.2 各種高介電材料的比較 ………………………………….…..34
表2.3 二氧化鈦陶瓷性質表…………………………………….…...35
表3.1 濺鍍參數設定 52
表4.1 經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理,摻雜二氧化鈦塊材,在測量溫度為25℃及測量頻率為100 kHz之介電常數與介電損失的結果。 131
表4.2 不同Nb2O5摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理後之室溫介電率、介電損失與TCC( Temperature Coefficient of Capacitor ) 結果……………………………………………..132
表4.3 不同MgO摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理後之室溫介電率、介電損失與TCC( Temperature Coefficient of Capacitor ) 結果…………………………………………......133
表4.4 不同ZrO2摻雜比例之TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理後之室溫介電率、介電損失與TCC( Temperature Coefficient of Capacitor ) 結果 134
表4.5 組成(Ti1-3XMgXNb2X)O2的共同摻雜TiO2粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000℃及1150℃熱處理後之室溫介電率、介電損失與TCC( Temperature Coefficient of Capacitor ) 結果。 135
表4.6 各種粉體經1300℃大氣燒結與經1300℃真空燒結後再經800℃、1000及1150℃熱處理,在測量溫度為25℃之電阻率的結果。 136
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