第二章 可局部加熱的模仁的製作
2.3 模仁加熱性能測試
2.3.3 加熱線路線寬對模仁加熱性能的影響
固定 60mm 的線長，同一個佈植條件下，觀察不同加熱線路線寬對 加熱性能的影響，如圖2-16、2-17、2-18、2-19。實驗結果發現，線寬 在低佈植劑量和能量的條件下，加熱的性能並沒有比較明顯的規律可 尋，而在80keV、5E15 cm-2的佈植條件下，可以發現越窄的線寬可以達 到較好的升溫效果，200μm 的線寬升溫速度明顯優於 400μm 和 600μm 的線寬。
在熱壓成形的冷卻保壓階段中，模仁所產生的熱量部份會被模具和 熱壓材料所帶走，因此比在室溫中必須提供更大的功率來維持所要的溫 度，尤其模仁面積越大時所散失的熱量越多，因此我們必須選擇有較好 發熱性能的模仁。綜合以上幾點，我們取佈植條件為能量80keV 劑量 5E15cm-2，加熱線路線長 60mm 和線寬為 200μm 的這組條件，其加熱效 果最好，做為模仁加熱線路的設計。
表2-1 製作模仁所用實驗設備
設備名稱、型號 所屬單位
無塵室操作工作台(wet bench) 高溫氧化擴散爐管(oxidation and
diffusion furnaces system) 低壓化學氣相沉積系統(low pressure
chemical vapor deposition，LPCVD) 真空烤箱(vacuum bake，YES-5)
光阻塗佈機(spinmer coater) 光罩對準曝光機(mask aligner，KARL
SUSS MJB-3)
薄膜測厚儀(surface profile，DEKTAK II A)
光學顯微鏡(optical microscope，
OLYMPUS BH2-MJLT) 加熱板(hot plate)
複晶矽活性離子蝕刻系統(polysilicon reactive ion etching，SAMCO
RIE-10N)
交通大學 奈米中心
場發射掃描式電子顯微鏡(Emission Schottky Scanning Electron Microscope， HITACHI S-4000)
國家奈米 實驗室
表2-2 標準 RCA 晶圓清洗步驟
清洗步驟 清洗溫度與時
間 目的
去離子水（DI water） 室溫、5min 清洗晶圓 H2SO4+H2O2(3:1) 85℃、10min 分解、氧化有機物 去離子水（DI water） 室溫、5min 去除殘留化學藥品
HF+H2O(1:100) 室溫、10sec 去除上一步化學反應所 生成的chemical oxide 去離子水（DI water） 室溫、5min 去除殘留化學藥品 NH4OH+H2O2+H2O(1:4:20) 80℃、10min 去除微小粒子(SC1)
去離子水（DI water） 室溫、5min 去除殘留化學藥品 HCl+ H2O2+H2O(1:1:6) 80℃、10min 去除鹼金族離子(SC2) 去離子水（DI water） 室溫、5min 去除殘留化學藥品
HF+H2O(1:100) 室溫、10sec 去除上一步化學反應所 生成的chemical oxide 去離子水（DI water） 室溫、5min 去除殘留化學藥品
表2-3 黃光微影製程步驟（使用薄膜正光阻 FH-6400L）
微影製程步驟 時間 溫度 備註
預烤(pre-bake) 去除晶片上水氣
塗佈HMDS
30min 150℃
增加光阻和晶片的附著性。
光阻塗佈 5min 室溫 10sec 1000rpm 20sec 4000rpm 軟烘烤(soft bake) 90sec 90℃ 去除光阻溶劑
曝光(exposure) 45s 室溫 定義光阻圖形
顯影(development) 目測 室溫 使用FHD5 正光阻顯影劑 定影(rinse) 1min 室溫 以清水清洗顯影劑
光學顯微鏡檢查圖形 室溫 檢查曝光後光阻的圖形
硬烘烤(hard bake) 3min 120℃ 增加光阻抵抗蝕刻的能力
表2-4 可局部加熱模仁的製作流程
黃光微影(第三 佈植能量(KeV)及劑量(cm-2) 60-3E15，60-5E15，
80-3E15，80-5E15
加熱線路線長(mm) 60 80 100 加熱線路線寬(μm) 200 300 400
圖 2-1 第一道光罩-電極區
圖 2-2 第二道光罩-結構區
圖 2-3 第三道光罩-加熱線路區
圖 2-4 KOH 側向蝕刻問題
圖 2-5 (110)晶圓 在 A-A 截面蝕刻示意圖[2]
圖 2-6 光阻塗佈不均勻-呈現放射狀顏色
圖 2-7 模仁溫度量測裝置
圖 2-8 不同佈植條件所得摻雜晶片的通電溫度上升特性
（線寬200μm、線長 60mm）
圖 2-9 不同佈植條件所得摻雜晶片的通電溫度上升特性
（線寬400μm、線長 60mm）
圖 2-10 不同佈植條件所得摻雜晶片的通電溫度上升特性
（線寬200μm、線長 100mm）
圖 2-11 不同佈植條件所得摻雜晶片的通電溫度上升特性
（線寬400μm、線長 100mm）
圖 2-12 摻雜所得不同矽基導線的線長條件下，模仁的通
電升溫特性線長對加熱性能影響（60keV、3E15cm-2）
圖 2-13 摻雜所得不同矽基導線的線長條件下，模仁的通 電升溫特性線長對加熱性能影響（60keV、5E15cm-2）
圖 2-14 摻雜所得不同矽基導線的線長條件下，模仁的通 電升溫特性線長對加熱性能影響（80keV、3E15cm-2）
圖 2-15 摻雜所得不同矽基導線的線長條件下，模仁的通 電升溫特性線長對加熱性能影響（80keV、5E15cm-2）
圖 2-16 不同的矽基導線線寬下，模仁的加熱升溫特性
（60keV、3E15cm-2）
圖 2-17 不同的矽基導線線寬下，模仁的加熱升溫特性
（60keV、5E15cm-2）
圖 2-18 不同的矽基導線線寬下，模仁的加熱升溫特性
（80keV、3E15cm-2）
圖 2-19 不同的矽基導線線寬下，模仁的加熱升溫特性
（80keV、5E15cm-2）
圖 2-20 40wt％KOH 水溶液對矽（110）蝕刻速率[32]
圖2-21 KOH+IPA 飽和溶液對矽蝕刻速率[24]