3-1實驗步驟名詞解釋 3-1-1 RCA
現行 CMOS 製程會在晶圓開始加工前，進行晶圓基材的清潔處裡，以清除晶 圓基材在生產中所產生的髒污以及氧化物。目的是為了確保元件的性能以及可靠 度，亦可防止髒污以及其副產物造成製造設備的污染。該清潔法是由美國 RCA 公司的 Werner Kern 所開發，是目前廣為工業界所採用的標準清潔流程。本文 樣品實作中所採用的包含:
(一) 有機物清潔(Organic Clean)
利用 5:1:1 比例的 H2O：H2O2：NH4OH 溶液，在攝氏 75 度的環境下，利用攪拌溶液 用乾淨的聚四氟乙烯(teflon)棒攪拌，去除不溶性有機污染物。
(二) 氧化物剝離(Oxide Strip)
利用 50:1 比例的 DIH2O:HF 溶液，在攝氏 25 度的環境下，去除氧化物。
(三) 離子清潔法(Ionic Clean solution )
利用(6:1:1)比例的 DIH2O:HCl: H2O2 溶液，在攝氏 75 度的環境下，利用攪拌溶 液用乾淨的聚四氟乙烯(teflon)棒攪拌，並不時添加容易去除附著離子。
3-1-2 溼式氧化(Wet oxidation)
濕式氧化法是一種熱液(hydrothermal)處理。它是利用被溶解的氧化成分或 懸浮氧作為氧化劑使用,並在高溫以及高壓的環境下進行氧化反應。該氧化反應 發生的溫度高於正常沸點的水（100°C），但低於臨界點（374°C）。在氧化反映 的過程中必頇保持高壓，以避免過多的水分蒸發,同時也是為了要控制氧化環境 中,液體被汽化時所消耗的能量。
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3-1-3 雙電子鎗蒸鍍法(Dual E-Gun)
原理是利用加熱高熔點金屬，使其表面電子獲得大於束縛能的動能，而得以自 輝光放電的電漿中取出電子。再利用電場加速電子，使高速電子撞擊到欲鍍薄膜 材料，使動能轉為熱能而把材料蒸發。優點為因為電子束直接加熱在薄膜材料上，
比起熱電阻加熱法污染較少，鍍出膜品質較高，且因電子可加速到極高能量，故 高熔點薄膜材料亦可鍍膜。
3-1-4 退火
該步驟是一加熱過程。在此過程中將晶圓加熱以產生所需要的物理或化學的變 化。過程中晶圓本身會增加或是移除非常少量的物質。本實驗則是利用退火過程 中的熱能來幫助不同原子彼此結合成化學鍵，使接合面更加均勻平滑。
3-2 試片製備
3-2-1基板與底電極
本實驗基板為TaN/SiO2/Si。基板為四吋的P-type(100)指向晶片並交由交大奈 米中心先經由標準RCA clean，再以溼式氧化在Si上形成約500 nm的SiO2 絕緣層，
再以sputter電漿鍍製50 nm的TaN作下電極，則完成實驗基板製備。基板結構如 圖3-1。
3-2-2薄膜鍍製
本實驗使用雙電子鎗蒸鍍系統(Dual E-Gun) 先將腔體真空度抽至4×10-6torr 氣壓，在開始進行薄膜蒸鍍，鍍率控制在0.4 Å/s分別鍍製兩種厚度的二氧化鋅 (ZrO2)薄膜30 nm及60 nm。
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3-2-3退火條件
由於所有鍍膜皆在室溫下鍍製而成，為了探討不同熱處理溫度對於電阻轉換效 應的影響，將試片以高溫爐管進行退火，在一大氣壓的空氣下，分別以300℃、
400℃溫度下通氮氣及氧氣1:1退火5 分鐘。
3-2-4上電極鍍製
本試片的上電極有兩種,分別是Ni(鎳)，Ti(鈦)。以雙電子鎗蒸鍍系統(Dual E-Gun)來鍍製Ni(鎳)50 nm及Ti(鈦)150 nm，在試片表面放置一片孔洞直徑為50 μ m 的 金 屬 遮 罩 (metal hard mask) 以 形 成 上 電 極 pattern 。 分 別 完 成 Ni/ZrO2/TaN和Ti/ZrO2/TaN兩種結構。
3-3 薄膜量測
3-3-1電流-電壓量測（I-V curve）
將上電極接地，下電極施加偏壓，換句話說，正偏壓表示電子流往下，負偏壓 則電子流往上。對於ZrO2 薄膜，使用雙極電阻轉換量測，所設定的forming voltage 為1 V ,current compliance 為1 mA，首先以可來回轉換兩次以上判定 該點具有電阻轉換效應，在對同一點進行10次來回轉換,觀察此元件轉換之高低 阻態變化情形。表3-1為實驗條件。
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圖3-1 基板結構
表3-1實驗條件