1-1 研究目的及動機
由於自動化及智慧機械多元化的感測器時代來臨，對於提供光、聲、熱、力 及運動等，環境變因的偵測，除了訊息傳遞地速度快，更要具備大的資料量傳輸，
運算的時間要短，強調效能的提升與應用。因為矽晶圓製程是目前最先進成孰的 元件製程技術，因此，對於矽的光電子(Silicon Photonics)元件的技術開發與應用，
成為半導體產業了熱門的研究探討項目，其中氧化矽 SiOx因與矽基板的高穩定性 與相容性，以及對比反差大的透光性，使其成為了製作矽光電元件的普遍使用的 介電質材料，另外、二氧化鈦 TiOx因本身容易形成為電子載子濃度參雜的 n-type 半導體，且在紫外光 UV 450nm 的照射下，有良好的光響反應，成為了製作光電 轉換元件的薄膜材料。
氧化銦錫 (Indium Tin Oxide，簡稱 ITO)為一種混合的 IIIA 族氧化銦(In2O3)和 IVA 族的氧化錫(Sn2O2)之透明導電薄膜材料，通常質量比為 90%氧化銦和 10%氧 化錫，色澤透明無色，在塊狀時，則呈黃偏灰色，為寬能隙(約 3.5~4.3eV)的 n 型 簡併半導體(degenerate semiconductor)材料，是一種目前光電元件常用的導電層材 料。氧化銦錫 ITO 由於具有高導電率(1x10-4Ω-cm)和在可見光範圍的高透光率(穿 透率約為 80~90%)(如圖 2-14)及化學穩定性佳等優勢，被廣泛應用於 LED 及 Photo-detector。
ITO 穿透率曲線
光偵測器有許多種方式，例如〆Photoemissive devices、Vacuum photodiode、
Photomultiplier、Multiple quantum well detectors、PN junction detectors、PIN junction detectors、Schottky photodiodes、Phototransistors、Charge-coupled devices (CCD)等，
依據結構區分為〆光導體、感光二極體、金屬-半導體-金屬（MSM）、金屬-絕緣層 -半導體（MIS）。其中 MIS 光偵測元件之優點為暗電流小、低訊號、可加電壓高、
反應速度快，若配合絕緣層材料的選擇，及控制絕緣層材料的厚度，可達到控制 光響應的效果，因此本論文主要製作如圖 ITO/TiOx/SiOx/Si 金屬-絕緣層-半導體光 偵測器(Metal-Insulator-Semiconductor ,MIS)元件，並探討不同的介面接觸層對光響 應特性的影響。
ITO/TiOx/SiOx/Si 金屬-絕緣層-半導體光偵測器元件結構
1-2 鍍膜沈積技術介紹
屬化學氣相沉積法（metal organic chemical vapor deposition, MOCVD）等。液相化學鍍膜則是將含有組成元素之化學溶液直接或震盪霧化後沉積在基板 上，再利用熱分解及高溫反應，以形成所需的薄膜，主要方式有溶膠—凝膠法
（sol-gel）、有機金屬鹽裂解法（MOD）等。表 1-1 為數種介電薄膜沉積方式的特 性比較。
使用物理氣相控制成長薄膜的方式又可分為〆無線電頻率濺鍍法 (Radio Frequency Sputtering)、脈衝雷射濺鍍(Pulse Laser Deposition)、反應性電子束蒸鍍 (Reactive Electron Beam Evaporation)、分子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy)、有機 金屬化學氣相沈積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)等。表 1-2 鍍膜技術優 劣比較。電子束（Electron Beam Evaporation）蒸鍍系統因為可以在常溫下鍍膜，
並且擁有高沈積速率、大面積，同時選擇多樣靶材々因本文研究中，需要蒸鍍多 個靶材，為了效益便予以採用此蒸鍍系統。實驗則是對二氧化矽（SiO2）、銦錫氧 化物(ITO)，以及二氧化鈦（TiO2）等材料進行蒸鍍，並將薄膜沈積於 p-type Si（100）
晶 片 上 ， 研 究 其 薄 膜 對 光 譜 產 生 之 光 電 子 效 應 響 應 。 進 而 完 成 光 偵 測 器 (Photo-detector)，使用不同頻譜的光 400 nm-1000 nm 照射下之 I-V 特性、光響應度 (Responsivity)，以探討光電子應用在不同光波段之檢測。[18]
方法 優缺點 應用
磊 (Pulse Laser Deposition)
V V V V V V
(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition) V V V V V
表1-2 薄膜製作技術優劣比較[18]