4.1.1 第 一 道 離 子 佈 植 (高 濃 度 )
此 道 製 程 之 主 要 目 的 是 於 n-type之 矽 元 件 層 上 ， 利 用 離 子 佈 植 技 術 製 作 出 四 組 連 接 金 屬 導 線 與 壓 阻 電 阻 之 P-type矽 質 導 線 ， 製 作 流 程 上 先 利 用 微 影 技 術 定 義 出 矽 質 導 線 之 圖 形 後 ， 進 行 第 一 道 高 濃 度 之 離 子 佈 植 ， 佈 植 劑 量 為 Boron 80Kev 8e15(cm- 2)(附 錄 D)，利 用 光 阻 (photo resist)作 為 選 擇 性 遮 罩 (mask)， 使 得 設 計 所 定 義 之 區 域 具 有 高 摻 雜 濃 度 、 低 電 阻 之 特 性 ， 於 離 子 佈 植 完 成 後 即 進 行 光 阻 之 移 除 與 晶 圓 清 洗 製 程 ， 如 此 即 完 成 元 件 上 之 矽 質 導 線 製 作 過 程 ， 離 子 佈 植 後 之 退 火 製 程 則 待 第 二 道 離 子 佈 植 完 成 後 一 併 進 行 。
於 製 作 完 成 後 ， 使 用 電 性 測 試 機 台 進 行 矽 質 導 線 之 阻 值 量 測 ， 量 測 結 果 矽 質 導 線 之 片 電 阻 阻 值 為 18Ω /□ 。
圖 4.1.1 第 一 道 離 子 佈 植 區 域 示 意 圖
4.1.2 第 二 道 離 子 佈 植 (低 濃 度 )
低 濃 度 之 離 子 佈 植 製 程 目 的 在 於 矽 晶 圓 上 製 作 出 四 組 壓 阻 電 阻 ， 離 子 佈 植 劑 量 為 Boron 70Kev 4.2e15(cm- 2) (附 錄 D)， 設 計 之 每 一 片 電 阻 阻 值 約 為 230Ω ， 製 作 流 程 上 仍 先 利 用 微 影 技 術 定 義 出 壓 阻 電 阻 之 圖 形 後 ， 進 行 第 二 道 低 濃 度 之 離 子 佈 植 ， 使 得 設 計 所 定 義 之 區 域 因 雜 濃 度 的 改 變 而 產 生 電 阻 值 的 變 化 ， 後 續 需 進 行 光 阻 之 移 除 與 晶 圓 清 洗 製 程 。 電 性 量 測 之 結 果 顯 示 ， 壓 阻 電 阻 之 片 電 阻 阻 值 為 231Ω /□ 。
表 4-1-1 離 子 佈 植 阻 值 量 测 結 果
項 目 第 一 道 離 子 佈 植 第 二 道 離 子 佈 植
佈 植 劑 量 (cm- 2) 8e15 4.2e15
片 電 阻 值 Ω /□ 18.2 231.8
均 勻 度 % 1.07 2.91
圖 4.1.2 壓 阻 電 阻 佈 植 區 域 示 意 圖
4.1.3 金 屬 導 線 接 觸 窗 蝕 刻
當 壓 力 感 測 器 完 成 前 兩 道 離 子 佈 植 製 作 後 ， 後 續 則 是 進 行 金 屬 導 線 之 製 作 ， 感 測 器 晶 片 正 面 之 電 路 藉 由 壓 阻 、 矽 質 導 線 與 金 屬 導 線 所 構 成 ， 其 中 金 屬 導 線 與 兩 者 藉 由 介 電 層 隔 離 ， 因 此 必 須 將 於 矽 質 導 線 與 金 屬 導 線 之 間 的 特 定 區 域 進 行 介 電 層 開 孔 製 程 ， 一 般 則 統 稱 為 金 屬 導 線 接 觸 窗 蝕 刻 。
本 研 究 中 利 用 二 氧 化 矽 與 氮 化 矽 做 為 金 屬 導 線 與 矽 質 導 線 間 之 介 電 層 ， 利 用 高 溫 爐 管 分 別 進 行 兩 道 介 電 層 生 長 製 程 ， 後 續 則 進 行 第 三 次 微 影 製 程 ， 利 用 光 阻 定 義 金 屬 接 觸 窗 之 區 域 ， 並 分 別 利 用 乾 蝕 刻 與 濕 蝕 刻 技 術 對 氮 化 矽 與 二 氧 化 矽 介 電 層 進 行 蝕 刻 ， 蝕 刻 完 成 後 則 是 進 行 圖 形 檢 驗 、 光 阻 移 除 與 晶 圓 清 洗 製 程 。 (圖 4.1.3)
圖 4.1.3 金 屬 導 線 接 觸 窗 蝕 刻 示 意 圖
4.1.4 金 屬 導 線 製 作
金 屬 導 線 製 作 流 程 上 ， 先 於 晶 圓 表 面 沉 積 上 一 層 厚 度 約 1μ m 之 金 屬 層 ， 金 屬 材 料 選 用 鋁 作 為 導 線 材 料 ， 當 沉 積 完 成 後 ， 進 行 第 四 道 微 影 製 程 定 義 金 屬 導 線 圖 形 ， 並 使 用 鋁 蝕 刻 液 對 鋁 金 屬 層 進 行 蝕 刻 ， 完 成 金 屬 導 線 之 製 作 。
當 蝕 刻 完 成 後 ， 需 進 行 光 阻 移 除 與 晶 圓 清 洗 製 程 ， 為 使 金 屬 導 線 與 矽 質 導 線 之 接 觸 電 阻 穩 定 ， 將 晶 圓 置 入 退 火 爐 中 進 行 ㄧ 溫 度 約 400℃ 之 退 火 製 程 ， 使 鋁 金 屬 與 矽 晶 圓 達 到 部 份 的 固 溶 現 象 ， 使 接 觸 電 阻 較 為 穩 定 與 降 低 ， 退 火 後 則 整 個 晶 圓 正 面 惠 斯 登 電 橋 電 路 以 大 致 完 成 。
圖 4.1.4 金 屬 導 線 蝕 刻 示 意 圖