試片製作法

剖面試片的製作，一般採用研磨的方式進行。在常用的分析技術中，

已有若干廣為使用的試片研磨方法，可供參考應用。在此為了廣泛探討各 種研磨與拋光方式的實際效果，首先使用 SRP 所用的斜角研磨製作試片，

以瞭解研磨技術在 KFM 量測上的適用情況。之後將此進一步應用，利用 TEM所用的對貼研磨進行二維剖面的試片製作。

斜角研磨方法，是在表面研磨出一個小角度斜角，使欲量測的縱深結 構暴露出來。實際使用此法是以0.25 µm的鑽石膏加潤滑油塗佈於研磨玻璃 板上，再將此玻璃板放置於在轉盤上，使試片在其上研磨。經過研磨，會 在試片上產生一已知的斜角，若角度為θ，則造成將縱深結構放大 1/sin(θ) 倍的效果，例如磨製斜角角度為34’，則相當於將縱深方向放大約100倍。

圖5-1為研磨後的試片在光學顯微鏡下所見的影像，原先的試片表面覆 有氧化層，因此在左側未研磨區域，所見者為表面的氧化層，而右側為研 磨區域，所見為經過研磨而露出的矽表面，在兩區域之間有明顯邊界。圖 5-2為利用掃描探針技術所得的表面形貌影像，可以觀察到研磨所造成的斜 角。

試片的研磨應力求減少刮痕，提高表面平坦度，以減低表面形貌起伏 對量測表面電位訊號所造成的干擾。以0.25 µm的鑽石膏進行試片研磨會在 表面造成許多細小刮痕，圖5-3為利用AFM得到的表面形貌影像，可發現

表面在研磨方向上留有許多刮痕，使得表面的高低起伏可達數十奈米。為 了提高表面平坦度，嘗試在鑽石膏研磨後，另以CMP(Chemical Mechanical Polishing, 化學機械研磨)步驟作最後拋光。

進行CMP拋光步驟是將少量研磨漿料(slurry)塗佈在拋光專用的圓形絨 布上，再固定於轉盤上加以研磨。所用的研磨漿料是Klebosol 1501-50，其 中以KOH 作為溶液基質，pH值為10.8，含有粒徑70 nm的SiO₂顆粒，佔

黏貼於手指指尖，利用置於轉盤上的圓形砂紙上進行研磨，轉盤轉數為每

膠軟化之外，亦可用丙酮將熱融膠溶解。以加熱方式恐使對貼試片之間產 生滑動或分離，故以浸泡丙酮方式為佳。倘若對貼試片造成分離，僅能以 試片邊緣進行量測，則較大的表面形貌起伏會對表面電位造成影響。

拋光是製作剖面試片的關鍵步驟，其目的在於消除研磨步驟所留下的 刮痕，使表面更加平坦。圖5-8是以AFM觀察經過鑽石砂紙研磨過後的試 片表面，可發現具有相當程度的表面形貌起伏，從而對KFM量測表面電位 造成影響。若使用氧化鋁粉末進行研磨，雖可進一步消除刮痕，但容易在 表面殘留污染物。而以 CMP 方式進行拋光，所得的表面最為平坦，圖 5-9 為利用 AFM觀察試片經過 CMP 之後的表面形貌，可發現其高低起伏約略

在1~2 nm左右，可大幅減少先前研磨步驟所造成的刮痕，提高表面平坦度，

以避免表面電位訊號受到表面形貌起伏的影響。