第二章 文獻回顧與理論探討
3.3 實驗與量測設備
本實驗乾式蝕刻部份為利用反應性離子蝕刻機(Crie-100)，如圖 3-6 所 示，其蝕刻氣體有 SF6、CF4、O2、Ar、CHF3與破真空氣體 N2，本研究使用 此設備去除氮化矽與氧化層。濕式蝕刻部分，則是使用 KOH 化學溶液，並配 合超音波震盪器，其振盪功率為 40 KHz，輸出功率共分為 25 W、50 W、75 W、
100 W、125 W、150 W 六個波段，使用溫度控制器並以隔水加熱方式，達到 蝕刻溫控穩定的效果，其設備如圖 3-7所示。
3. 金屬蒸鍍製程
本實驗室的蒸鍍機是以傳統熱阻絲加熱方式，利用金屬加熱熔解揮發，
而達到金屬薄膜沉積之目的。製程上需在矽晶圓背面鍍上厚度分別為 20 Å/200 Å 之鉻金導電層，其具有良好的沉積附著性，使試片與銅環間能有良 好的歐姆接觸(ohmic contact)，其設備如圖 3-8所示。所謂「歐姆接觸」是指 金屬與半導體接觸時，其接觸面之電阻值遠小於半導體本身之電阻，它提供 了金屬與半導體間作為雙向的溝通媒介。理想的歐姆接觸，因為能障寬度非 常窄，故只需一非常小的電場或外加電壓即可以導致穿隧電流的產生，其電 壓-電流特性是呈線性關係，而且所施電壓可以非常小。
4. 恆電位儀電源供應器
本研究使用恆電位儀配合電腦專用軟體 Virtual Potentiostat 設定實驗參 數，以提供光輔助電化學蝕刻所需之穩定與精確的電壓與時間，其設備如圖 3-9所示。
5. 表面形貌觀測儀與掃描式電子顯微鏡
在完成各項製程之後，本研究使用如圖 3-10所示之光學顯微鏡影像量測 與 儲 存 系 統 ， 及 如圖 3-11 所 示 之 掃 描 式 電 子 顯 微 鏡 (scanning electron microscope, SEM)兩套設備，來進行實驗結果的影像觀測與儲存。
6. 表面張力量測儀
本研究使用表面張力量測儀(FTA100)配合電腦專用軟體 FTA32，藉由影 像儲存與電腦軟體數值分析，量測蝕刻溶液之表面張力，以提供後續光輔助 電化學蝕刻所需之實驗參數，儀器設備如圖 3-12所示。
7. 近紅外光/可見光/紫外光分光光譜儀
在完成各項製程之後，本研究使用如圖 3-13 所示之近紅外光/可見光/紫 外光分光光譜儀，進行電化學蝕刻結構之反射率分析。其量測的光譜範圍可 從近紅外光區(near infrared)、可見光區(visible)至紫外光區(ultraviolet)，分析 頻率由 3900 至 52000 cm-1，對應之光子能量約為 0.48-6.5 eV。利用光譜儀的 光路與光學顯微鏡的結合，可以分析而得實驗樣品的顯微光譜。
8. 光學量測系統
以精密光學儀器架設光源分析之系統，如圖 3-14所示。將本研究所使用 之蝕刻光源進行分析，以光二極體(Si photodiode)接收光源能量，連接示波器 擷取光能量所產生之電壓值，與光二極體之電阻值相計算，得到光源所激發 出之光電流。以此光電流搭配光二極體之內建數值，計算出在不同光源距離 的光源照度值。
Table 3-3 Experimental facilities
名稱 型號 製商 代理商
光阻塗佈機 K-359SD-1 Kyowariken 鑫拓實業股份有限公司
熱墊板 HP-350 Pentad 汎達科技有限公司
曝光機 HB-2510313 Kyowariken 鑫拓實業股份有限公司
超音洗淨機 T710-DH Elma 尚偉科技股份有限公司
反應離子蝕刻機
Crie-100
Advanced systemtechnology 聚昌科技股份有限公司
熱蒸鍍機 SS-600-RA CHA Industries
濺鍍機 Psur-100HB Advanced system
technology 聚昌科技股份有限公司
恆電位儀 Model 263A EG＆G 必穎科技股份有限公司
(a) Spin coater
(b) Hot plate
(c) UV mask aligner
(d) Ultrasonic cleaner
Figure 3-5 Lithography process equipments
Figure 3-6 Reactive ion etching system
Figure 3-7 Wet etching equipment
Figure 3-8 Thermal evaporator
Figure 3-9 Potentiostat
Figure 3-10 Optical microscope and image measurement system
Figure 3-11 Scanning electron microscope
Figure 3-12 Surface tension measurement system
Figure 3-13 UV/VIS/NIR spectrometer
Figure 3-14 Optical analysis system