陽極氧化鋁在不同基板上之應用

使用陽極氧化鋁來製造奈米尺度的元件時，最關心的議題莫過於它 是否可以在高真空環境下還能維持良好的表現。因為許多的元件須建 構在高品質的半導體之上，所以說如果陽極氧化鋁可以和一般半導體 製程有良好的結合，將會有很好的運用。

2.4.1 陽極氧化鋁在矽基板上之運用

近幾年有許多的研究皆是在矽基板上直接成長出規則排列的陽極 氧化鋁孔洞^[28、29]，由於鋁不易附著在矽基板之上，如果在沈積鋁之 前先沈積一層鈦便可以解決此問題，鈦的作用便是在回火處理

(thermal annealing)時可以防止鋁層與矽基板分離。氧化處理時所使用 的草酸、磷酸、硫酸會與矽基板起反應，所以需要另外加一層絕緣層 在鋁與矽基板之間例如 SiO₂。

本實驗中發現到一特別的現象，就是位於孔洞底部的 Barrier Layer 和 一般直接以鋁片進行陽極化處理時看到的不一樣，位於孔洞底部的 Barrier Layer 與基板接觸的地方有一個空洞(Void)產生，由圖 2-4-1 的 SEM 圖可以看到此一現象。之所以會產生空洞有可能是位於矽基板 表面的氧化鋁被溶解，溶解現象則是由於局部的溫度上升或是位於界 面處電場比較大造成的。

圖2-4-1 SEM圖顯示為反轉的Barrier Layer^[29]

2.4.2 陽極氧化鋁在玻璃上之運用

由 Chu^[30]等人首先將陽極氧化鋁運用在玻璃之上，他們所使用的 玻璃是氧化銦錫玻璃(ITO)，上面一樣是鍍一層 SiO₂，ITO 層就好比 是一層導電物質使得鋁層金屬全部被氧化，此研究之中同樣在陽極氧 化鋁孔洞的底部與玻璃基板間有發現到空洞(Void)的存在，如圖 2-4-2 的 SEM 圖。

2.4.3 陽極氧化鋁在 GaN 上之研究

陽極氧化鋁孔洞也可以被當作製程中使用的蝕刻光罩^[31]，首先在 GaN epilayer 上沈積一層鋁，之後再拿去做陽極氧化處理可以得到奈 米孔洞，如圖 2-4-3(a)的 SEM 圖。進一步將試片拿去打 inductively coupled plasma (ICP)，主要目的是想要把奈米孔洞直接轉移到 GaN epilayer 之上，最後將 AAO 移除之後可以看到 GaN 奈米孔洞，如圖 2-4-3(b)。

圖2-4-2 SEM圖顯示為位於玻璃基板之上反轉的Barrier Layer^[30]

圖2-4-3 SEM圖 (a)顯示為AAO位於GaN Epilayer之上 (b)移除AAO之後所看到的GaN

(a) (b)

此外，Cheng-Tzu Kuo 等人^[32]亦發表了一篇 AAO 在藍寶石基板上 的運用，他們利用 AAO 的奈米孔洞，以 AAO 為模版(template)在藍 寶石基板上成長 TiO₂奈米點陣列，模板的特性便是相當容易控制奈 米點的大小與間距。

其作法首先在藍寶石基板之上沈積一層很薄的 TiN，之後再以濺鍍 方式鍍上一層鋁，表面具有雙層結構(Al/TiN bilayered films)的藍寶石 基板拿去做陽極化處理，由於是雙層結構所以會有兩個氧化階段，首 先鋁層會變成氧化鋁孔洞，當孔洞向下延伸到達 Al/TiN 的介面時，

位於孔洞正下方的 TiN 會一起被氧化，最後會產生 TiO2奈米點陣列 在孔洞的底部，由圖 2-4-4 可以看出。

(b)

圖2-4-4 (a)TEM剖面圖虛線部份為TiO₂奈米點與氧化鋁Barrier layer的介面 (b)移除氧化鋁之後的TiO₂奈米點SME圖^[32]。