元件製程與分析方法
3. X-光繞射儀(X-ray Diffraction) 型號: PANalytical X'Pert Pro (MRD)
規格: X-ray 光源使用銅靶(Kα; λ= 0.154 nm) Beam size：20 mm Height × 3 mmWidth ω/2θ 最高分辨率：0.0001°
原理: 利用原子間的排列，X-ray 進入原子間會產生的繞射，具有不同的相位差，
以單波長的X 光照射樣本，當 X 光入射角符合布拉格定律時，會產生建設性干擾而 以相同的出射角發出繞射光.所以當樣本對著光源旋轉時，在二倍入射角的地方會有訊 號，所以偵測計數器以兩倍角速旋轉接收訊號，將訊號對二倍入射角做圖就得到如上 的繞射譜。從X 光波長和入射角可以算出每個波峰代表的晶面間距，每個物質結晶都 有自己的特殊性，就跟指紋一樣，所以從繞射譜的波群可以判斷物質成分，來分析表 面的材料訊號以及結晶結構強弱。
目的: 用來判斷 STO 的元素結晶強弱。
4. 原子力顯微鏡(AFM)
型號: Veeco Dimension 5000 Scanning Probe Microscope (D5000) 規格: 最大平面掃描範圍：150 × 150 μm2
最大高度掃描範圍：~ 6 μm
最小解析度：~1.5 nm in X-Y，~ A in Z direction
原理:利用 xy 壓電移動平台微細的探針在樣品表面來回偵測，並利用回饋迴路控制探 針z 方向上的位置，利用探針與樣品表面之作用力，可應用於更多種材料表面檢測，
非接觸式原子力顯微鏡並利用此掃描器的垂直微調能力及回饋電路，讓探針和樣本間 的交互作用在掃描過程中維持固定，此時兩者的距離在數百之間，而且只要紀錄掃描 上免點的垂直微調距離，便能得到樣交互作用圖像，這些資料可以用來推導出樣品的 表面特性。掃描範圍為10μm，掃瞄速度為 0.7535Hz。
目的:用來觀測 STO 薄膜的表面粗糙度均方根。
5.歐傑電子能譜儀分析(Auger electron spectrometer, AES) 型號: ESCA PHI 1600
規格: X-ray 光源為 A1/Mg dual anode 最大能量 15kV 400Watt
Al anode 能量為 1486.6eV，Mg anode 為 1253.6eV。
原理:是利用一電子束激發試片表面，利用 X 射線照射，X 射線的光子與原子碰撞，
逐出外層軌域的電子發射歐傑電子，歐傑電子為二次電子。在量測歐傑電子的動能 後，我們可以的研判表面元素成分或其化學態。如果一邊以電子束激發歐傑電子，一 邊利用離子束濺射試片表面，以便產生新的試片表面，一新的表面所測得的歐傑電子 能量譜便可反映出試片內部不同深度之元素組成，當以試片縱深為橫軸，對各元素原 子濃度做關係圖，便可得到試片自表面到內部的成分縱深分佈(Depth Profile)，很適合 來觀測，不同溫度退火時，各個原子的深度變化。也可藉此判斷擴散效應。掃描範圍 為20μm，鍵度蝕刻速率為 16.85nm/min。
目的:觀測 STO 薄膜的元素深度變化 6.高解析電能譜儀(XPS)利用電子槍
型號: ULVAC-PHI ，XPS： PHI Quantera SXM/Auger：AES 650 規格: X-ray 光源為掃瞄式單光器(Scanning Monochromated )A1 anode。
原理:XPS 是利用光電效應，當材料表面 X-Ray 照射時，原子內的電子吸收 X-Ray 能 量後而游離出來，此電子稱光電子，其動能為入射電磁波的能量減去電子在原子中的 束縛能，不同元素的光電子具有其特定的動能，因而可用來判定材料表面的元素成 分。做分析偵測材料表面或縱深的元素組成。
目的: 偵測 STO 表面的元素組成及分佈，以及成分元素原子之鍵結
7.在電性量測的方面，採用 Hp/Agilent 4284A 量測 100kHz、500kHz、1MHz 的高頻電 容-電壓曲線。在利用 3-1 所提到的電容模型進行修正，得到較為正確電容值。利用 Hp 4156C 量測 MIM 電容，量測的方式是加偏壓於上電極，下電極接地。再進行 25oC、
50oC、75oC、125oC、150oC 的變溫量測，觀測漏電流以及漏電機制的分析。
1. 先在矽基板上利用水平爐管成長濕氧 500nm 的二氧化矽
2. 濺鍍壓力為 2x10-6 torr，沉積厚度為 60nm 的 Pt
3.接著利用濺鍍的方式沈積 high-κ 介電層 SrTiO3(STO)100nm，沈積完後利用 RTA 通入氮氣(N2)回火 30 秒以及爐管通入氧氣(O2)回火 30 分鐘。
4.接著利用利用 shadow mask 遮蓋再沉積上電極金屬 Pt(60nm)
Pt
Pt
STO
5. 不用蝕刻或 lift-off 的技術，即可得到 MIM 電容結構
圖2-1 不同溫度退火之白金(Pt)/鈦酸鍶(STO)/白金(Pt)的 MIM 電容結構
1. 先在矽基板上利用水平爐管成長濕氧 500nm 的二氧化矽
2. 使用 E-GUN 蒸鍍壓力為 2x10-6 torr，沉積厚度為 60nm 的 Pt
3.接著利用濺鍍的方式沈積 high-κ 介電層 SrTiO3(STO)，沉積時間為 80、150、200 分鐘，利用控制不同的氬氣(Ａr)以及氧氣（O2）比例，以及不同的時間，沉積SrTiO3(STO) 不同的厚度。
4. 接著利用利用 shadow mask 遮蓋再沉積上電極金屬 Pt(60nm)，不用蝕刻或 lift-off 的技術，即可得到MIM 電容結構。
圖2-2 不同氣體比例厚度之白金(Pt)/鈦酸鍶(STO)/白金(Pt)的 MIM 電容結構