樣品製備
4.2 製作流程
製程方面，吾人將製作成一流程圖，如圖4-2 所示。最後完成的樣品如 圖4-3 所示。整個製程總共分為四個大步驟，依序是沉積，開出平臺(mesa)，
開出電極間的凹槽，及電極製作。詳細說明於4.2.1、4.2.2、4.2.3、4.2.4 小 節中。
圖4-2 實驗流程圖。
sapphire
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
u-GaN
sapphire
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
p-GaN p-AlGaN
u-GaN
圖4-3 結構完成圖。
晶片清洗:
a. 將切割完成之試片，浸泡於煮沸的三氯乙烯溶液(TCE) 5分鐘，去除試片 表面附著的粒子或油脂等有機污染物。
b. 把試片以丙酮（ACE）沖洗乾淨，再把試片浸泡於沸騰的丙酮溶液中5 分鐘，目的是為了去除殘餘的油脂及三氯乙烯溶液。
c. 接著試片以異丙醇（IPA）洗去丙酮，並於煮沸的異丙醇中浸泡5分鐘，
然後再以去離子水（D.I. water）沖洗5分鐘，最後把沖洗完的試片用氮氣 吹乾。
薄膜沉積:
將清洗完的樣品送到E-beam evaporator 腔體中，抽真空至 5x10-6 torr，接著 鍍上一層2000 Å 厚的 ITO，然後再鍍上一層約 1um 厚的 SiO2當作 ICP 的 hard-mask。在鍍 ITO，及 SiO2時，同時放入空片，作為蝕刻率的測試。使 用薄膜測厚儀量測厚度，得到的厚度跟由SEM 圖看到的差不多，如圖 4-4 所示。
圖4-4 SEM 橫截面圖。
4.2.1 平臺隔離製作
在沉積SiO2之後，接著是定義平臺(mesa)結構，先用黃光微影技術定 義想要的圖形，接著依序用BOE，王水來蝕刻 SiO2及ITO，最後利用 ICP 蝕刻至u-GaN，圖 4-5 為製作流程，光罩設計如圖 4-6 所示。
圖4-5 mesa 製作流程。
黃光微影製程(lithography)的步驟:
1. 去水烘烤(Dehydrate Bake)或是預烤(Pre-Bake): 將樣品放在 110oC 的加 熱平台3 分鐘。
2. 上光阻附著劑: 採用 HMDS 光阻附著劑，以 800rpm 的轉速預轉 5 秒，
以3000rpm 的轉速旋轉 15 秒。
3. 上光阻(PR Spin Coating): 採用 AZ6112 正光阻，以 1000rpm 的轉速旋轉 5 秒，然後以 4000rpm 的轉速旋轉 25 秒，光阻厚度約 1.2um。
4. 軟烤(Soft Bake): 將樣品置於 90oC 的熱墊板(Hot Plate)軟烤 3 分鐘。此 步驟的目的是去除光阻部份溶劑將光阻由液態變固態，以減少光阻的 流動性，使得光阻層對晶片表面附著能力加強。
5. 曝光(Exposure): 將樣品置於 Karl Suss 曝光機上進行曝光，曝光時間 25 秒。
6. 顯影(PR Develop): 將曝完光的樣品置於 AZ300 顯影液中 10 秒之後再用 D.I.water 定影(Rinse)2 分鐘。定影完後的樣品放在光學顯微鏡(OM)底 下觀察確定圖形無誤後，將試片拿到Hot Plate 去做硬烤。
7. 硬烤(Hard Baking): 將樣品置於 110oC 的熱墊板(Hot Plate)硬烤 3 分鐘。
趕出光阻中多餘的有機溶劑使光阻的強度增強或消除駐波效應以利往 後的蝕刻。
8. 蝕刻及去光阻(Etching & PR striping)
100
1000
200
940
200
1670
300
300
300 400
1670 1810
單位:μm
1950 1950
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1000
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300
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1670 1810
單位:μm
1950 1950
圖4-6 第一道光罩設計圖。
4.2.2 垂直結構製作
垂直結構是在電極中間用ICP 蝕刻至 p-GaN。其目的是為了確保電流 垂直流過ITO/p+GaN/p-AlGaN。除了 ICP 蝕刻深度不一樣外，其餘流程跟 開mesa 的步驟是一樣的。製作流程如圖 4-7 所示，第二道光罩設計如圖 4-8 所示。
圖4-7 垂直結構製作。
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Sample A Sample B
Sample C sample D
Sample E
圖4.9 移除 SiO2 後 N2環境下5500C 熱退火 10 分鐘後的 OM 照。
4.2.3 電極製作
垂直電極做完之後，接下來是鍍電極，我們採用Lift-Off 製程。在鍍電 極之前，我們先將SiO2移除掉，再將試片送入爐管氮氣環境500oC 三分鐘 下進行熱退火，熱退火的目的是增強ITO 的透光性及導電性。利用黃光微 影的方式定義電極圖形，本實驗使用的電極圖形為矩形TLM，顯影完後接 著鍍金屬。黃光微影的部份跟前面製作mesa 流程是一樣，只是省略最後一 道硬烤的步驟，可以有助於之後的掀除（lift off）動作。將完成的黃光微影 試片置於Plasma Asher 中，以去除光學顯微鏡無法觀察之光阻薄膜。隨後 拿去E-beam 蒸鍍機腔體內抽真空至 5x10-6torr 以下後鍍上 Ti/Al，即大功告 成。製作流程如圖4-10 所示，第二道光罩設計如圖 4-11 所示。
圖4-10 電極製作流程。
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