第三章 實驗儀器與架構
3.2 MIS 元件製作流程
3.2.2 MIS 元件製作
(1) 採用安智公司製造負光阻AZ P4210塗佈，STEP1的轉速為5700rpm，STEP2 的轉速為5800rpm，塗佈後正光阻的厚度約為2.0μm。
(2)為了硬化光阻表面，故放入烤箱以115°C 1分20秒硬烤。
2 曝光
使用Suss-MA45曝光機(圖3-7)，汞燈的波長為365nm，250W，實際曝光強度 為8mW cm⁄ 2，曝光時間為8秒，光罩圖形即為MIS圖形(圖3-6)。
圖3-6 光罩圖示意圖
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圖3-7 Suss-MA45曝光機 3 顯影
首先將晶片放入烤箱軟烤為 115°C 50 秒，後使用負顯影液 400K：DI water = 4：
1，顯影後置入去離子水內，將殘餘的顯影液洗乾淨並用氮氣槍吹乾，用顯微鏡觀 察圖形是否良好。
4 Al/Si 合金接觸電極製作
圖形如圖 3-6 分上下部份，先以電子束蒸鍍系統蒸鍍 Al 電極於 Si 樣品上(上 半部)。系統真空度：10-6 torr，蒸鍍速率：2 Å ～3 Å ，Al 電極厚度：1500 Å 。 待完成電極之蒸鍍，需將樣品置入高溫爐中，使用退火機制來使 Al 電極與半 導體接面從蕭特基接觸轉為歐姆接觸。圖 3-9 為蕭特基接觸，圖 3-10 為歐姆接觸。
退火溫度：450℃，退火時間：5 minutes。
5 二次對準
晶片以丙酮清洗後將所要之 Al 部分留下後做第二次光阻塗佈並進行第二次的 曝光與顯影，將圖形下半部(圖 3-6)留下來
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圖3-8 二次對準圖
6 沈積薄膜
經過晶片清洗步驟完成之後，使用電子束蒸鍍系統沈積薄膜。電子束蒸鍍系 統藉由機械幫浦粗抽到 10-3 Torr 真空度，再使用冷凍幫浦 (Cryopump) 從 10-3 Torr 抽到 10-6 Torr 來達到高真空度，高真空系統利於沈積品質。可控制電子束能量來加 熱在石墨坩堝中的靶材，為了得到較為緊密的薄膜，故沈積速率控制為 0.8Å ～1.5Å 。 [52]沈積單一層厚度有 100 Å，層數則有 10。因本實驗絕緣層是以沈積 SiO2與 TiO2
為主的交替式多層薄膜，故必須將兩種靶材放置腔體的凹槽內。交替靶材時必須 於真空之中完成，因沈積多層膜時，不可使樣品接觸大氣，一旦使樣品碰觸大氣，
則膜與膜之間可能產生水氣或者氧化物…等等，以至於影響元件性質。
圖3-9 沈積SiO2與TiO2
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7 薄膜退火[38]
本實驗則是以 ULVAC MILA-3000 之 RTA（圖 3-8）來退火樣品。退火時間為
5 minutes，退火溫度為 450℃。熱處理（Annealing）是一種在金屬冶煉上，應用極 為廣泛的一種材料加工技術，其原理是利用熱能，將物體內產生內應力的一些缺 (self-aligned)的矽化反應（Silicide Reaction）形成金屬矽化物，亦可增加金屬矽化 物的電子特性，降低電阻率，以減少 RC 延遲的影響，增加電子電路的工作效率。當晶粒成長時，將導致合金內成分重組，有時會改變結構而形成不均勻之組成為 使熱處理過程中，為了不改整體材料之成分特性及減少不均勻現象，故有快速升
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溫及降溫之處理步驟。[31]
圖3-10 ULVAC MILA-3000 RTA快速退火機
-10 -5 0 5 10
-0.00008 -0.00006 -0.00004 -0.00002 0.00000 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008
Current(A)
Voltage(V)
chottky
圖 3-11 Al/Si 未退火 I-V 圖
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-10 -5 0 5 10
-0.008 -0.006 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008
Current(A)
Voltage(V)
annealing
圖 3-12 ITO/Si 退火 I-V 圖
8 ITO 接觸電極製作
ITO 使用電子束蒸鍍系統來完成接面電極之製作。系統真空度：10-6 torr，蒸 鍍速率：2.5 Å ～3.5 Å ，Al 電極厚度：1500 Å 。最後再以丙酮清洗將最後的圖形留 下來。
圖 3-13 清洗後的完成圖
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