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圖 3-19 電容片製作完成實體圖
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B. 元件製作步驟:
實驗步驟如下:
步驟 1: 首先拿一片 P-type (100) Silicon wafer 先做 RCA Clean 的處理，如圖 3-21。
圖 3-21 P-type 晶片經 RCA Clean 處理
步驟 2: 經過 RCA Clean 之後，利用電漿輔助化學氣相沉積系統(PECVD)沉積 500 nm 的 SiO2 (Field isolation oxide )，如圖 3-22。
圖 3-22 利用 PECVD 沉積 500 nm 的 SiO2
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步驟 3: 沉積 Field isolation oxide 之後，在利用低壓化學氣相沉積系統(LPCVD)沉積 100 nm 的 Amorphous Si，如圖 3-23。
圖 3-23 利用 LPCVD 沉積 100 nm 的 Amorphous Si
步驟 4: 利用黃光微影製程定義出十字對準點與 S/D 的區域，之後用 BOE 蝕刻液 Etch SiO2，如圖 3-24。
圖 3-24 定義 Source/Drain 區域
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步驟 5: 定義出 Source/Drain 區域後，浸泡 ACE 去除光阻，再打 Implanted ( Phosphorus 35 KeV at 5 ×1015 cm-2 )，如圖 3-25。
圖 3-25 定義出 Source/Drain 區域後打 Implanted
步驟 6: 打完 Implanted 之後，送進水平爐管 Annealing ( N2、600 ℃、24 h )進行活化 讓 S/D 的區域形成 N+，以及讓原本非晶態矽經過熱處理後形成多晶態矽，如圖 3-26。
圖 3-26 Implanted 後，經退火活化處理(Activation)與多晶矽的形成
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步驟 7: 活化完後，利用黃光微影製程定義出主動區(Activation area; AA 區)，再用 BOE 將多餘的 SiO2 蝕刻掉，如圖 3-27。
圖 3-27 定義主動區(Activation area; AA 區)
步驟 8: 利用電漿輔助化學氣相沉積系統(PECVD)沉積 SiO2/Si3N4厚度分別為 5 nm / 3 nm，如圖 3-28。
圖 3-28 利用 PECVD 沉積 SiO2/Si3N4 (5 nm/3 nm) film
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步驟 9: 活化完後，利用黃光微影製程定義出沉積 Metal film 的區域，如圖 3-29。
圖 3-29 定義出沉積 Metal film 的區域
步驟 10: 定義出沉積 Metal film 的區域後，利用 E-gun 鍍上 Ni 金屬膜，如圖 3-30。
圖 3-30 利用 E-Gun 鍍 Ni 金屬膜 2 nm
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步驟 11: 鍍上鎳金屬薄膜後，浸泡丙酮(Acetone)、Lift-off 去除光阻，如圖 3-31。
圖 3-31 浸泡丙酮(Acetone) 、Lift-off 去除光阻
步驟 12: 去除光阻後，利用金屬快速退火(Metal RTA)，經過 550 ℃、60 s 的熱退火 處理完成奈米晶體的製作，如圖 3-32。
圖 3-32 經過 RTA 550 ℃、60 s 之後形成鎳奈米晶體(Ni-NCs)
Ni-NCs
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步驟 13: 鎳奈米晶體(Ni-NCs)形成後，利用電漿輔助化學氣相沉積系統(PECVD)沉積 7 nm 的 Si3N4 包覆蓋在鎳奈米晶體(Ni-NCs)上，如圖 3-33。
圖 3-33 利用 PECVD 沉積 7 nm 的 Si3N4
步驟 14: 利用 E-Gun 打上高介電材料 Al2O3靶材當作 Top oxide layer， 分別為 5.5 nm 與 10 nm 兩條件厚度，如圖 3-34。
圖 3-34 利用 E-Gun 鍍上高介電材料 Al2O3
Si3N4 Ni-NCs
Ni-NCs
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步驟 15: 利用黃光微影製程定義出 Contact hole，然後先拿一測詴片浸泡 BOE 測蝕刻 速率，知道蝕刻速率後，再把元件浸泡於 BOE etch，接著送進水平爐管作(N2: 100% 、 400 ℃ 、30min) 的退火修補在製程上所產生的 Defect，使薄膜的品質更為緻密，如 圖 3-35。
圖 3-35 用 E-gun 疊上 Top oxide layer Al2O3後，並且挖開 Contact hole
步驟 16: 挖開 Contact hole 後，利用熱阻絲蒸鍍系統(Thermal coater)鍍上 300 nm 的鋁，
如圖 3-36。
步驟 17: 鍍上鋁之後，利用黃光微影製程把電極的區域定義出來(Define contact pad)。
步驟 18: 利用鋁蝕刻的溶液(H3PO4 : HNO3 : CH3COOH : H2O = 50 : 2 : 10 : 9)，加熱至 40~60 ℃後，將鋁蝕刻掉，而受到光阻保護的地方則會保護 Al 不受蝕刻液侵蝕，如 圖 3-37。
步驟 19: 把鋁蝕刻掉後，在浸泡在丙酮(ACE)中，將光阻去除。
步驟 20: 最後進行 Al Sintering 退火(385 ℃、30 min)，即可作分析量測，如圖 3-38。
Ni-NCs
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圖 3-36 挖開 Contact hole 後，Thermal coater 鍍上 300 nm 的 Al
圖 3-37 元件橫剖面示意圖
Ni-NCs
Ni-NCs
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圖 3-38 元件製作完成實體圖