3-1 基材的前處理與底電極製備
3-1-1 RCA化學清洗
將拆封的六吋的矽晶圓經由標準的RCA程序清潔，以清除晶圓表 面的微粒(particle)、金屬離子(metal ions)、油污(oil contamination)、有 機物(organic)及原生氧化層(native oxide)等，讓晶圓的表面達到非常 高的潔淨度，避免因為污染物及雜質影響到後續鍍膜品質。
3-1-2 高溫成長二氧化矽層
本實驗是以高溫濕式熱氧化法(thermal oxidation)成長一層厚度為 500 nm的SiO2，以避免後續退火時Si向上擴散與底電極形成金屬矽化 物(silicide)如TaSi等。
3-1-3 鉭(Ta)、銅(Cu)與鉭/銅(Ta/Cu)底電極的沉積
Ta與SiO2間的附著力較貴金屬(Pt、Ir、Ru)等佳，因此不需額外再 鍍上一層附著層，而Ta係以DC濺鍍的方式，沉積一層厚度為300 nm 的電極層，其沉積條件為6 mTorr，氬氣(Ar)流量為35 sccm，沉積時 間為29分鐘。而Cu由於在200℃時就會擴散至SiO2，因此需額外沉積 一層50 nm厚的TaN擴散阻障層避免後續退火處理造成Cu擴散，而Ta 在阻障層的應用上不宜太厚，故在此所用的厚度僅25 nm。Ta與Cu的
沉積條件為6 mTorr，Ar流量為35 sccm，時間分別為2分04秒與4分30 秒。
3-2 BST薄膜的沉積
BST係以商用Ba0.5Sr0.5TiO3成分比的八吋靶材，以R.F sputtering的 方式分別沉積在Ta/SiO2/Si、Cu/TaN/SiO2/Si及Ta/Cu/TaN/SiO2/Si的基 材上，在沉積BST前，則先以硬遮罩(hard mask)遮住底電極，以利後 續電性量測，而詳細的沉積條件如表3-1所示。
3-3 後處理製程
本實驗所採用的後處理分為2種：退火處理及電漿表面處理，分述 如下：
(1)退火處理：所使用的儀器為常壓退火爐管，使用的氣體為 N2/O2，流量比為2/1，處理的溫度分別為400℃與500℃，處理過程如 圖3-1所示。
(2)電漿表面處理：所使用的儀器為高密度電漿化學氣相沉積儀器 (high density plasma-CVD；HDP-CVD)，在電漿處理前需先用空片進 行前清理，以避免在處理過程中受到污染，而詳細條件則如表3-2所 示。
3-4 上電極的沉積
當沉積完BST薄膜及進行後處理，為了進行電性量測，因此必須 要沉積上電極，而上電極圖案(pattern)係以蒸鍍罩(shadow mask)形 成，製作出3種不同面積的圓形圖，面積由小到大分別為：0.000314、
0.0012566及0.0050265 cm2，和微影的方式相比較，以蒸鍍罩的方式 製作上電極，製程上可簡化許多過程與時間。
在要黏貼蒸鍍罩前，仍須對蒸鍍罩進行清洗工作，此處是以丙酮 浸泡並用超音波震盪加以清洗；同樣，試片以氮氣槍進行簡易表面清 潔工作，隨後便用真空膠帶確實黏貼蒸鍍罩，最後即進行上電極的沉 積，而上下電極的材料皆一樣，沉積條件也相同，最後便形成MIM 電容結構。
3-5 量測分析設備
3-5-1 原子力顯微鏡(atomic force microscopy；AFM)
依據探針與材料表面之間的交互作用力場為何而分為接觸式與非 接觸式。此交互作用力場可為短距離原子之間的穿隧電流或凡得瓦 力，較長距離的靜電力、電容與磁力，或者是接觸時的LJ斥力、摩擦 力及化學官能基之極微的電子交互作用力。利用XY壓電平台，使極 細微的探針在樣品表面來回偵測掃描，並由回饋電路控制探針在Z方 向上的位置，將其交互作用力轉換為電子影像，如此便可得到樣品的
表面型態及粗糙度。
3-5-2 場發射掃瞄式電子顯微鏡(field emission scanning electron
microscopy；FE-SEM)
利用FE-SEM來觀察BST薄膜的沉積厚度，計算在不同沉積瓦數下 的沉積速率。
3-5-3 歐傑電子能譜儀(Auger electron spectrometer；AES)
用 來 分 析 由 試 片 表 面 至 內 部 之 組 成 元 素 的 原 子 濃 度(atomic concentration)縱深分佈情形，即為縱深成分分析(depth profile)，藉由 此分析可瞭解到氧原子的擴散情形。
3-5-4 電性量測(I-V & C-V measurement)
本實驗使用的電性量測結構為MIM結構，上電極為Ta圓形電極，
操作過程中，為避免雜訊的干擾，所以實驗皆在黑箱中進行；此外，
電容量測的頻率為1 MHz。
在變溫量測上，量測溫度為100℃與200℃在空氣中進行分析，首 先將基座加熱至所需溫度並持溫5分鐘，藉以確保溫度達到設定溫 度，將試片放上基座且持溫1分鐘後進行量測，而每個溫度所量測完 的試片即不再進行量測。
表3-1 BST 薄膜的沉積條件
圖3-1 BST 薄膜的退火流程
表3-2 BST 薄膜的電漿表面處理條件