射頻磁控濺鍍成長氧化鎂薄膜及其應用於閘極介電層特性研究

本研究利用射頻磁控濺鍍法成長氧化鎂(MgO)薄膜於矽(Si)基板上。並由X 光光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectroscopy)、掃描式電子顯微鏡(Scanning electron microscope)、二次離子質譜儀(Secondary ion mass spectrometer)和橢圓儀(Ellipsometer)等儀器對MgO薄膜進行結構及光學特性量測，而半導體特性分析儀則對以MgO當作閘極氧化層的不同功函數閘極電極與不同摻雜濃度Si基板之金屬-氧化物-半導體(Metal-oxide-semiconductor，簡稱MOS)元件進行電特性的量測。由實驗結果可知，在光學特性方面，MgO薄膜與Si基板之間存在界面缺陷層。在電特性方面，利用MOS元件的變溫電流-電壓(Current-voltage)特性曲線，研究載子傳輸的相關機制，藉此來探討MgO薄膜內部的載子捕捉/釋放與相關缺陷能階的位置。再由變頻的電容-電壓(Capacitance-voltage)特性曲線量測MgO薄膜的相對介電常數，最後與載子傳輸機制所計算的結果互相比較。