奈米碳管電晶體之高頻特性研究

國立交通大學

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電子工程學系

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電子工程學系 電子研究所碩士班

電子研究所碩士班

電子研究所碩士班

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碩

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碩 士

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奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之高頻

高頻

高頻

高頻特性研究

特性研究

特性研究

特性研究

A Study on the High Frequency Characteristics

of Carbon Nanotube Field Effect Transistors

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奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之高頻

高頻

高頻

高頻特性研究

特性研究

特性研究

特性研究

A Study on the High Frequency Characteristics

of Carbon Nanotube Field Effect Transistors

研究生：張嘉文 Student : Chia-Wen Chang 指導教授：崔秉鉞 博士 Advisor : Dr. Bing-Yue Tsui

國立交通大學

電子工程學系 電子研究所 碩士論文

A thesis

Submitted to Department of Electronics Engineering & Institute of Electronics College of Electrical and Computer Engineering

National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirement

for the Degree of Master in

Electronic Engineering 2008

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之

奈米碳管電晶體之高頻

高頻

高頻

高頻特性研究

特性研究

特性研究

特性研究

研究生 研究生 研究生 研究生：：：張嘉文：張嘉文張嘉文張嘉文 指導教授指導教授指導教授指導教授：：崔秉鉞：：崔秉鉞崔秉鉞 崔秉鉞 博士博士博士博士 國立交通大學電子工程學系 電子研究所碩士班 摘要 本論文以區域性背閘極奈米碳管電晶體作為設計架構，並且採用碳管 旋塗法來塗佈碳管，源極/汲極區域則使用高功函數金屬並使用光阻掀離法 來進行製作，以解決傳統蕭基位障之上閘極奈米碳管電晶體漏電流過大的 缺點，並透過提升碳管濃度以及多次旋塗碳管的方法，將驅動電流大幅提 升，搭配適當的光罩設計，將不必要的寄生效應降低，使奈米碳管電晶體 能夠在高頻上有較好的操作性能。 本論文所製作之奈米碳管電晶體的元件結構可分為兩類，第一類為採 用多指狀結構製作的碳管電晶體，第二類為採用單指狀結構製作的碳管電 晶體。另外源極/汲極區域金屬又可分為兩類，其中一類以濺鍍鈀(Pd)/鋁(Al) 作為源極/汲極區域金屬，另一類以濺鍍鈦(Ti)/鉑(Pt)作為源極/汲極區域金 屬。不管何種元件，其下閘極/下閘極介電層皆為重摻雜磷多晶矽(50nm)/氧 化鋁(10nm)。由量測結果得知使用鈀/鋁製作的碳管電晶體，無論是驅動電 流抑或是電流開關比，相較於使用鈦/鉑製作的碳管電晶體都來得優越。所 以本論文以鈀/鋁金屬製作的奈米碳管電晶體元件為分析重點。本論文也發 現使用多指狀結構的碳管電晶體，雖具有較大的驅動電流，但電流開關比 卻明顯小於單指狀結構的碳管電晶體，所以使用單指狀結構且搭配鈀/鋁金

使用上述直流電性較好的元件進行高頻量測，且使用“開路測試元件 加上短路測試元件”去內嵌法則將外部寄生效應去除後，可成功量測到電 晶體的高頻特性。本論文元件的截止頻率(fcut-off)或是功率增益(MSG)都有超 過 GHz 的表現，但仔細分析，會發現本論文元件的阻抗不匹配狀況相當嚴 重，也就因此使得元件的高頻特性不如理論預期高達 THz 的性能，這是未 來需要改進的方向，如此才能使碳管電晶體的高頻特性有所提升。 總言之，本論文使用的結構與製程方法確實可以製作出具有高頻操作 性能的碳管電晶體，這提供將來從事碳管電晶體的高頻特性研究的一個參 考基礎。

A Study on the High Frequency Characteristics of

Carbon Nanotube Field Effect Transistors

Student : Chia-Wen Chang Advisor : Dr. Bing-Yue Tsui

Department of Electronics Engineering Institute of Electronics

National Chiao Tung University

Abstract

This thesis is based on the architecture of local bottom-gated carbon nanotube FETs (LBG-CNTFETs), which used spin-coating process to disperse CNTs. The source/drain metal contact was made by contact-metal lift-off process with high work-function metal to solve the disadvantage of high leakage current for conventional top-gate(TG) schottky barrier CNTFETs. The on-current of the CNTFETs can be substantially raised by increase the concentration of CNT solutions and using multiple spin-coating procedures. CNTFETs with good high frequency characteristics can be made by modifying the layout of the mask to avoid the parasitic effects.

There are two kinds of device structures of CNTFETs in this thesis. One is multi-finger structure and the other one is single-finger structure. Two kinds of metals were used to form the source/drain contact of the CNTFETs. They are Pd/Al and Ti/Pt deposited by sputtering. All of the devices in this thesis have the bottom-gate/gate dielectric structure of in-situ doped N+ poly-Si(50nm) /

source/drain contact metal are superior to the CNTFETs with Ti/Pt as source/drain contact metal. Therefore, this thesis focuses on the CNTFETs with Pd/Al as source/drain contact metal. Measurement results show that the CNTFETs with multi-finger structure have higher on-current but much lower on/off current ratio than the CNTFETs with single-finger structure. As a result, CNTFETs with single-finger structure and Pd/Al as source /drain contact metal are preferred for further analysis.

The CNTFETs with better DC electrical properties were selected to perform high frequency analysis. The“open circuit test structure and short circuit test structure ” procedure was used to de-embed the external parasitic effects. The fcut-off and MSG of the CNTFETs in this thesis are over GHz. After

taking a particular analysis, it is found that the impedance mismatch of CNTFETs in this thesis is very serious and hence the high frequency characteristics of CNTFETs are not as good as theoretical prediction of THz. The problem of impedance mismatch must be solved in the future in order to get the CNTFETs with better high frequency characteristics.

To conclude, the CNTFETs suitable for high frequency characterization have been fabricated in this thesis. This provides a basis for the research on the high frequency characteristics of CNTFETs in the future.

誌謝

誌謝

誌謝

誌謝

研究所兩年的時光一轉眼就過了，在這說長不長說短不短的時間中， 在崔秉鉞老師細心地指導下，除了學習到研究上的專業知識以外，也學習 到作研究應有的態度與精神，更在老師身上看到學者風範，也真的很感謝 老師在研究上所給予的建議與指導，使我能夠在實驗上遇到瓶頸時得到適 時的幫助。 另外，也要感謝實驗室的志民學長、季霈學長、振銘學長、振欽學長、 宜澤學長、勻珮學姊在實驗上的討論與幫忙；再來要感謝實驗室的夥伴們 雨蓁、筱函、曉萱、孝瑜、正愷在實驗上的討論，以及彼此互相鼓勵與打 氣，能夠與你們共處，真的深感榮幸。也要感謝實驗室的依成學弟，實驗 室有你這個稱職的助理，才讓我能夠無後顧之憂地從事研究。也要感謝曾 俊元老師實驗室的明錡學長、孟漢學長給予研究上寶貴的建議與鼓勵。也 要感謝其他實驗室幫助過我的各位學長姐、同學、朋友們，真的很感謝你 們，沒有你們的幫助，我ㄧ定無法將研究做好。 最後，要特別感謝我的父母與家人們，謝謝你們從小到大對我無微不 至的照顧，也要感謝你們的支持與鼓勵，讓我能夠全心全意將研究做好， 往後，我也會更努力，才不會辜負你們對我的栽培與期望。

目錄

目錄

目錄

目錄

中文摘要 ... i 英文摘要 ... iii 誌謝………v 目錄 ... vi 表目錄 ... ix 圖目錄 ... x 第一章 緒論 1-1 奈米碳管的發現與成長方法 ... 1 1-2 奈米碳管的種類與性質 ... 2 1-3 奈米碳管電晶體的直流特性 ... 4 1-3.1 奈米碳管電晶體之起源... 4 1-3.2 不同結構奈米碳管電晶體之操作原理與特性比較 ... 4 1-4 奈米碳管電晶體的高頻(High-frequency)應用 ... 7 1-4.1 高頻背景知識介紹... 7 1-4.2 奈米碳管電晶體高頻應用之研究發展 ... 8 1-5 論文架構... 10 第二章 元件設計與製程流程步驟 2-1 奈米碳管電晶體之製程結構設計 ... 19 2-2 元件製程流程與參數條件 ... 20

2-3 元件之光罩佈局設計 ... 25 2-3.1 高頻量測佈局介紹... 25 2-3.2 元件的細部佈局... 26 2-4 奈米碳管溶液之配製與條件 ... 27 2-4.1 奈米碳管粉末之產品規格... 27 2-4.2 奈米碳管溶液配製與旋塗條件 ... 28 2-4.3 奈米碳管之拉曼光譜分析介紹(I) ... 28 2-4.4 奈米碳管之拉曼光譜分析介紹(II) ... 29 2-5 元件直流與高頻量測方法與條件 ... 32 2-5.1 奈米碳管電晶體之直流電性分析 ... 32 2-5.2 奈米碳管電晶體之高頻電性分析 ... 32 第三章 區域性背閘極奈米碳管電晶體之直流與高頻電性分析 3-1 區域性背閘極奈米碳管電晶體直流電性分析 ... 43 3-1.1 區域性背閘極奈米碳管電晶體直流電性量測元件 ... 43 3-1.2 區域性背閘極奈米碳管電晶體直流電性 ... 44 3-1.3 Pd/Al 單指狀結構電晶體的直流電性 ... 46 3-1.4 Pd/Al 多指狀結構電晶體的直流電性 ... 48 3-1.5 直流電性結論... 49

3-2.1 區域性背閘極奈米碳管電晶體高頻電性量測元件 ... 50

3-2.2 使用 ADS(Advanced Design System)軟體模擬理想電晶體特性...50

3-2.3 去內嵌(De-embedding)方法選擇介紹... 51 3-2.4 元件高頻特性量測分析與討論 ... 53 3-2.5 多指狀結構與單指狀結構奈米碳管電晶體的高頻量測比較 ... 56 3-2.6 高頻特性結論... 56 第四章 結論與建議 4-1 結論... 78 4-2 後續研究建議... 79 參考文獻 ... 81 個人簡歷 ... 85

表目錄

表目錄

表目錄

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第三 第三 第三 第三章章章章 表 3-1 不同通道長度下的平均驅動電流統計表...63 表 3-2 本論文單指狀結構電晶體與其它期刊電晶體元件特性比較……….77

圖目錄

圖目錄

圖目錄

圖目錄

第一章

第一章

第一章

第一章

圖1-1 奈米碳管成長法的示意圖。(a)電弧放電法；(b)雷射熱熔法；(c)化 學氣相沉積法……….12 圖1-2 上圖左為單層壁奈米碳管的示意圖；上圖右為利用具有原子級解 析度的掃描式穿隧顯微鏡(STM)所攝得的單層壁奈米碳管影像 [20]………...…....13 圖1-3 多層壁奈米碳管之示意圖……….13 圖1-4 定義奈米碳管的特徵向量 C=na1+ma2=(n,m)[20]………14 圖1-5 背閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖……….14 圖1-6 雙極性奈米碳管電晶體之 Id-Vgs特性圖[36]...15 圖1-7 上閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖……….15 圖1-8 雙閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖...16 圖1-9 區域性背閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖……….16 圖1-10 S 參數示意圖[43]………17 圖1-11 高頻參數轉轉換表[44]………...…………17 圖1-12 奈米碳管共振器的等效電路圖[45]………...18 圖1-13 (a)多指狀結構圖(b)SEM 放大圖[42]………...18

第二章

第二章

第二章

第二章

圖2-1 區域性背閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖...34 圖2-2 區域性單指狀背閘極奈米碳管電晶體之光罩設計圖……….34 圖2-3 區域性背閘極奈米碳管電晶體之 SEM 示意圖...35 圖2-4 單指狀元件短路測試結構光罩設計圖……….36 圖2-5 區域性多指狀背閘極奈米碳管電晶體光罩設計圖……….36

圖2-6 Carbolex 公司所提供之 AP-grade SWNTs SEM 圖………...37

圖2-7 Carbolex 生產之奈米碳管的 RBM 值………37

圖2-8 使用勞倫茲分佈函數趨近於圖 2-7 的 RBM 峰值…………...38

圖2-9 Carbolex 生產之奈米碳管的 G-Band、D-Band 峰值………..38

圖2-10 使用勞倫茲分佈函數趨近於圖 2-9 的 G-Band、D-Band 峰值…..39

圖2-12 使用積分法計算 D-Band 峰值下的面積………..40 圖2-13 去嵌入法的使用法則(“開路測試元件”加上”短路測試元件”)...…40 圖2-14 燒碳管獲得開路元件的流程……….41 圖2-15 區域性背閘極的｜ID｜-VG & Gm-VG………..41 圖2-16 區域性背閘極奈米碳管電晶體的製程步驟示意圖……….42

第

第

第

第三章

三章

三章

三章

圖3-1 單指狀結構電晶體元件之｜ID｜-VG特性(VD=-0.1V) (源極、汲極金

屬為 Pd/Al)，附圖為 On/Off ratio-VD特性……….58

圖3-2 單指狀結構電晶體元件之｜ID｜ -VD 特性(源極、汲極金屬為

Pd/Al)………..58

圖3-3 單指狀結構電晶體元件之｜ID｜ -VD 特性(源極、汲極金屬為

Ti/Pt)………...59

圖3-4 使用 Pd/Al、Ti/Pt 當作源極、汲極金屬元件的 On current-On/Off ratio 特性比較與趨勢………59 圖3-5 使用 Pd/Al 當作源極、汲極金屬元件的 On current-Channel length

特性比較與趨勢………61 圖3-6 使用 Pd/Al 當作源極、汲極金屬元件的 On /Off ratio-Channel length

特性比較與趨勢………61 圖3-7 使用 Pd/Al 當作源極、汲極金屬元件的 On Current -Channel width 特性比較與趨勢………62 圖3-8 使用 Pd/Al 當作源極、汲極金屬元件的 On/Off ratio-Channel width

特性比較與趨勢………62 圖3-9 使用 Pd/Al 當作源極、汲極金屬元件且 VD= -0.1V 偏壓時， Ron-Channel length 特性比較………63 圖3-10 使用 Pd/Al 當作源極、汲極區域的多指狀結構電晶體元件的 On/Off ratio-Channel length 特性比較與趨勢………..64 圖3-11 使用 Pd/Al 當作源極、汲極區域的多指狀結構電晶體元件的 On/Off ratio-Channel width 特性比較趨勢………...64 圖3-12 使用 Pd/Al 當作源極、汲極區域的多指狀結構與非多指狀結構電晶 體元件的 On current-On/Off ratio 特性比較與趨勢………65 圖3-13 使用 Pd/Al 當作源極、汲極區域的多指狀結構電晶體元件且 VD=

圖3-15 使用 ADS 軟體模擬理想電晶體的 S21-及 S12-Frequency 特性與趨 勢………..………...66 圖3-16 使用 ADS 軟體模擬理想電晶體的 H21-及 MSG-Frequency 特性與趨 勢……….67 圖3-17 使用“開路測試元件加上短路測試元件”、“開路測試元件” 法 執 行 去 內 嵌 (De-embedding)後 ， S21- 及 S12-Frequency 的 趨 勢 比 較……….67 圖3-18 使用“開路測試元件加上短路測試元件”、“開路測試元件” 法 執行去內嵌(De-embedding)後，H21 -Frequency 的趨勢比較…….68 圖3-19 使用“開路測試元件加上短路測試元件”、“開路測試元件”法 執行去內嵌(De-embedding)後，MSG-Frequency 的趨勢比較...68 圖3-20 使用“開路測試元件加上短路測試元件”、“開路測試元件”法 執行去內嵌(De-embedding)程序後， H21-及 MSG-Frequency 的趨 勢比較……….69 圖3-21 單指狀背閘極奈米碳管電晶體元件的｜ID｜-VG特性(VD=-5V)...69 圖3-22 單指狀背閘極奈米碳管電晶體元件的 S21-及 S12-Frequency 趨勢比 較(VG=-3V，VD=-5V)………70 圖3-23 單指狀背閘極奈米碳管電晶體元件的 H21-及 MSG-Frequency 趨勢 比較(VG=-3V，VD=-5V)………70 圖3-24 單指狀背閘極奈米碳管電晶體元件的 S11-及 S22-Frequency 特性比 較(VG=-3V，VD=-5V)………71 圖3-25 單指狀背閘極電晶體特性 (a) ｜ID｜-VG 特性(VD=-1V) (b)S21-及 S12-Frequency 特性(VG=-3V,VD=-1V)，(c) H21-及 MSG-Frequency 特性(VG=-3V，VD=-1V)………71 圖3-26 單指狀背閘極電晶體特性 (a) ｜ID｜-VG 特性(VD=-3V) (b)S21-及 S12-Frequency 特性(VG=-3V,VD=-3V)，(c) H21-及 MSG-Frequency 特性(VG=-3V，VD=-3V)………73 圖3-27 單指狀背閘極電晶體特性 (a) ｜ID｜-VG 特性(VD=-5V) (b)S21-及 S12-Frequency 特性(VG=-3V,VD=-5V)，(c) H21-及 MSG-Frequency 特性(VG=-3V，VD=-5V)………74 圖3-28 單指狀背閘極電晶體與多指狀背閘極電晶體開路測試元件高頻特 性比較 (a) 單指狀電晶體的 S21-及 S12-Frequency 特性，(b)多指狀 電晶體的 S21-及 S12-Frequency 特性………76

第一章

第一章

第一章

第一章

緒論

緒論

緒論

緒論

1-1 奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管的發現與成長方法

的發現與成長方法

的發現與成長方法

的發現與成長方法

為了滿足莫爾定律(Moore’s Law)，積體電路製程技術不斷改良，使元 件能持續微縮(Scale-down)。當元件微縮到了奈米(nm)等級後，製程技術也 開始受到嚴重限制而使元件無法如預期向下微縮，所以尋找新材料應用於 電子產品上，成為一種新趨勢。西元 1991 年，日本 NEC 公司研究員飯島 澄男博士(S. Iijima)使用電弧放電法(Arc discharge)來進行成長奈米級原子結 構物，並且透過高解析度穿透式電子顯微鏡(HRTEM)的分析，發現了多層 壁奈米碳管(Multi-walled Carbon Nanotube, MWNT)的存在[1]，隨後在 1993 年 時 ， 飯 島 澄 男 博 士 又 發 現 了 單 層 壁 奈 米 碳 管 (Single-walled Carbon Nanotube, SWNT) [2]。從此之後，有關於奈米碳管特性研究便蓬勃發展。 後續研究發現碳管屬於直接能隙(Direct bandgap)，並且具有很高的機械強度 [3][4]、熱穩定性、熱傳導性[5]、抗電子遷移(Electron migration)[6]、耐高電 流密度[7][8]等等優越特性。 目 前 主 要 用 來 生 產 奈 米 碳 管 的 方 式 有 三 種 ： (1) 電 弧 放 電 法 (Arc

discharge)[9] 、 (2) 雷 射 熱 熔 法 (Laser ablation)[10] 、 (3) 化 學 氣 相 沉 積 法 (Chemical vapor deposition, CVD)[11]。

電弧放電法(如圖 1-1(a))，其原理為在製程腔體(Chamber)中通入氦氣

(He)，並且置入兩石墨電極，且於兩端施加電壓，使石墨電極流過高電流，

而使石墨電極氣化產生碳原子，使其能夠自行排列產生奈米碳管。此法的 優點就是可將催化劑(Catalyst)加入石墨電極中，因而成長出單層壁奈米碳

合半導體製程上大量生產的需求。 另外，雷射熱熔法(如圖 1-1(b))，其原理是在 1200o C 的溫度下，使用 高能量雷射光打在含有少量鎳(Ni)、鈷(Co)等催化劑的石墨基板上，基板上 的碳原子以及少量的催化劑就會因此被蒸鍍出來，碳原子也會因此自行排 列產生成奈米碳管。此法的優點是可以用來成長較高純度且直徑分布範圍 較窄的單層壁奈米碳管。缺點也是成本高、產率(Throughput)過低，所以也 是無法符合半導體製程上大量生產的需求。 最後就是化學氣相沉積法(如圖 1-1(c))，其原理是在製程腔體中通入碳 源氣體(如甲烷、乙烯、乙炔)，並且在高溫(Thermal)或電漿(Plasma)的環境 中使氣體分子分解成碳原子並且沉積在鍍有催化劑(如鐵、鈷、鎳)的基板 上，使碳原子自行排列產生奈米碳管。此法較符合半導體製程上大量生產 的需求，且其所成長出的奈米碳管長度可達數十微米(µm)以上，更可以透 過對基板催化劑的定位(Placement)來定位成長奈米碳管[12]。另外也可以透 過外加電 場或是石英基板 的使用來達到定 向(Alignment)成長奈米碳管 [13][14][15]。 未來在奈米碳管成長的研究方面包含括(1)控制奈米碳管直徑以及旋 度[16]、(2)獲得更高純度的單層壁奈米碳管以及長度更長的奈米碳管[17]、 (3)成長密度更高且平行(Parallel)的奈米碳管[12]，這些研究已成為一股潮流 與趨勢，這樣在將來的某一天也才有機會將碳管量產應用於電子市場上。

1-2 奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管的種類與性質

的種類與性質

的種類與性質

的種類與性質

奈米碳管的結構可以看成是二維空間以 SP2 軌域鍵結的蜂窩狀石墨層 結構捲曲而成的管狀物[18][19]，若奈米碳管的管壁僅由一層碳原子所構 成，則稱之為單層壁奈米碳管(Single-walled Carbon Nanotubes, SWNTs)(如 圖 1-2)[20]，其直徑約為 1~2 奈米，長度可長達數十微米(µm)。如此高的長

寬比(Aspect ratio = length / diameter)，所以可將奈米碳管視為理想的一維結 構，因此，當自由載子在奈米碳管上傳導時，就可以大幅地改善因散射

(Scattering)所造成之載子遷移率(Mobility)下降的問題，而表現出彈道傳輸 (Ballistic transport)的行為[21]。若奈米碳管的管壁是由多層同軸碳原子所形

成，則稱之為多層壁奈米碳管(Multi-walled Carbon Nanotubes, MWNTs)(如 圖 1-3)[22]，其直徑與其管壁的碳原子層數有關，大多為數十到數百奈米不 等。 奈米碳管由於單層石墨層結構捲曲方向的不同，所以也使其基本的導 電特性也有所區別，其主要可區分為半導體性奈米碳管與金屬性奈米碳 管。為了區別出其不同的導電特性，首先先從石墨層結構捲區方向來探討， 所以定義出奈米碳管的特徵向量(Chiral vector)C = na1 + ma2 = (n,m)(如圖 1-4)[20]，方向為垂直奈米碳管的軸向方向，| C |為奈米碳管管徑的周長， 進而可以計算出奈米碳管的直徑。若 n = m 時，稱之為 Armchair 奈米碳管； 若 n 或 m 其中之一為 0 時，稱之為 Zigzag 奈米碳管[20]，其它不屬於前述 前兩者的奈米碳管則稱之為 Chiral 奈米碳管。 經由理論計算，可得當 n - m 為 3 的倍數時，碳管屬於金屬性奈米碳管， 不利於製作主動開關元件。反之，當 n - m 不為 3 的倍數時，屬於半導體性 奈米碳管，有利於製作主動開關元件。研究發現碳管能隙的大小和其直經 有關，當直徑愈大，則能隙愈小，兩者是呈現反比的關係[18][23]，所以當 奈米碳管直徑大到數十奈米以上時，也會因能隙過小，而呈現出較偏向金 屬性奈米碳管的性質，多層壁奈米碳管多半屬於此類，所以不利於製作主 動開關元件。奈米碳管 109 A/cm2的可耐電流負載密度[7][8]，約為傳統銅導 線 的 1000 倍 ， 所 以 被 視 為 極 有 潛 力 可 以 用 來 當 做 元 件 間 的 連 接 線 (Interconnect)使用[24][25][26]，研究也發現互補式金屬氧化物半導體(CMOS) 製程在未來持續微縮下，金屬連接線的線寬微縮達到一定程度時，勢必面

臨到電阻過高的問題，使得電路的操作延遲時間(RC time delay)上升到無法 接受的地步，因而更加快了多層壁奈米碳管的特性研究，期待其有一天能 夠應用於半導體製程金屬連接線上[26]。另外從奈米碳管研究中也發現，相 較於多層壁奈米碳管，單層壁奈米碳管具有較大的或然率呈現半導體性， 所以有利於製作主動元件，故研究人員莫不致力於尋找更經濟(low cost)、 更高純度(high purity)、更高品質(high quality)的方法來成長單層壁奈米碳 管。

1-3 奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管電晶體之直流特性

電晶體之直流特性

電晶體之直流特性

電晶體之直流特性

1-3.1 奈米碳管電晶體之起源奈米碳管電晶體之起源奈米碳管電晶體之起源奈米碳管電晶體之起源 西元 1998 年時，IBM 的研究團隊使用半導體性質的奈米碳管來當作電 晶 體 通 道 (Channel) ， 製 作 出 了 全 世 界 第 一 顆 背 閘 極 奈 米 碳 管 電 晶 體 (Back-gated CNTFETs)(如圖 1-5)[27][28]，由於其優異的電晶體特性表現， 被認為具有取代傳統金屬氧化物半導體場效電晶體(MOS-FET)的潛力。之 後，其他不同結構的碳管電晶體也陸陸續續被發表。時至今日，奈米碳管 電晶體所使用的結構方式與製程方法、閘極介電質材料的選擇及沉積方式 [29][30]、源極/汲極(Source/Drain)金屬電極的選擇[31][32]，都有大量的研 究成果發表於世。 1-3. 2 不同結構奈米碳管電晶體之操作原理與特性比較不同結構奈米碳管電晶體之操作原理與特性比較不同結構奈米碳管電晶體之操作原理與特性比較不同結構奈米碳管電晶體之操作原理與特性比較 (a) 背閘極奈米碳管電晶體 : 首先將從結構最簡單的背閘極奈米碳管 電晶體開始介紹，背閘極結構 (如圖 1-5)[31]，是以矽晶片作為背閘極，於 晶片上方先以熱氧化法成長背閘極介電層，再以(1)催化劑定位成長奈米碳 管，或是(2)以旋轉塗佈方式塗上奈米碳管，最後再使用光阻掀離法(PR

Lift-off)製程完成源極/汲極的金屬電極。

根據文獻上的研究，說明了奈米碳管電晶體可視為一種蕭基位障

(Schottky barrier)主導的元件[33][34][35]，當半導體性奈米碳管與源極/汲極

金屬電極接觸達到熱平衡後，其源極/汲極金屬的費米能階(Fermi-level)到半 導體性奈米碳管的傳導帶之差即為自由電子所必須克服的蕭基位障高度

(Schottky barrier height)；同理，源極/汲極金屬的費米能階到半導體性奈米

碳管的價帶之差即為自由電洞所必須克服的蕭基位障高度，兩者之和為半 導體性奈米碳管的能隙值。 此類型元件的直流電性操作原理為利用背閘極的操作電壓來改變電場 進而調變自由載子的蕭基位障及半導體性奈米碳管通道上的能帶，進而影 響蕭基位障的寬窄、使其通道中自由電子、自由電洞之濃度因而上升或下 降，而源極/汲極金屬上的自由載子也得以藉由 Fowler-Nordheim 穿隧效應 (Fowler-Nordheim tunneling)穿過蕭基位障，而產生電子或電洞穿隧電流，當 背閘極電場極性為正時，就會造成電子穿遂電流；當背閘極電場極性為負 時，就會有電洞穿遂電流產生，所以此類型元件具有傳導電流雙極性 (Ambipolar)特徵(如圖 1-6)[36]，此點特性對於強調開關功能的主動元件來 說，是一個極大的缺點，故研究人員莫不致力透過不同的製程方法來加以 改進，使雙極性的奈米碳管電晶體轉變為單極性(Unipolar)的奈米碳管電晶 體[36]。 也由於蕭基位障寬窄的調變與背閘極電場大小間之關係是屬於自然指 數 (Natural Exponential) 對 數 (Logarithm) 的 關 係 ， 所 以 在 次 臨 界 電 壓

(Sub-threshold voltage)前，背閘極電場對於汲極電流的調變力很差，因而造

成其電晶體的次臨界斜率(Subthreshold swing)相較於傳統 MOSFET 常溫極 限 60(mV/dec)仍有一大段的距離[37]。另外，使用矽晶片來當作背閘極時， 需要整個晶片使以偏壓，所以就無法控制單一顆的奈米碳管電晶體，這對

於需要不同偏壓電晶體的電路實現上，就有著難以克服的困難。 (b) 上閘極奈米碳管電晶體: 上閘極(Top-gated)奈米碳管電晶體的結 構(如圖 1-7)[38]。操作原理與背閘極奈米碳管電晶體類似，上閘極通常會 和源極/汲極只有些許小於 100 奈米的重疊(overlap)，可以大幅降低上閘極 和源極/汲極的寄生電容，不但可以加快元件速度又可以兼顧源極/汲極端蕭 基位障的調變。此外更可以改善背閘極無法個別控制單一奈米碳管電晶體 的缺點。另外值得注意的就是上閘極介電層的沉積方式，透過電漿輔助化 學氣相沉積(PECVD)、濺鍍(Sputter)、電子槍蒸鍍系統(E-gun)，或原子層沈 積(ALD)等方式來沉積上閘極介電層，除了注意是否有上閘極漏電過大、另 外也需注意沉積方式是否會傷害奈米碳管或是沉積方式對於奈米碳管的階 梯覆蓋(Step coverage)能否完美匹配。 (c) 雙閘極奈米碳管電晶體 : IBM 公司提出了雙閘極(Dual-gated)奈 米碳管電晶體(如圖 1-8)[37][39][40]，其結構因為下閘極和源極/汲極沒有重 疊，所以藉由背閘極(矽晶片)施以偏壓，可以達到電性摻雜(Electrical doping) 的效果，因而可控制進入通道的自由載子為電子或電洞，而下閘極主要功 能就是用來控制電晶體的開關、屏蔽背閘極的電場[39]，這將使奈米碳管電 晶體的電性由雙極性轉變為單極性，且此奈米碳管電晶體開關的控制方 式，將使下閘極電場在次臨界電壓前對於汲極電流的調變力很強，可以有 效的降低次臨界斜率，若採用等效氧化層厚度(EOT)值很低的下閘極介電 層，其次臨界斜率更可趨近於 MOSFET 常溫極限的 60(mV/dec)[37]。 雙閘極奈米碳管電晶體的缺點是背閘極仍然需加偏壓，使得閘極和源 極/汲極間的寄生電容上升，這也使元件操作速度受到限制，此外對於只能 控制單一電晶體的缺點也無法在此結構中獲得解決。 (c) 區 域 性 背 閘 極 奈 米 碳 管 電 晶 體 : 在 2001 年 ， 採 用 背 閘 極 (Bottom-gated)結構製作的奈米碳管電晶體論文被發表[41]，之後在 2005 年，

利用背閘極結構製作奈米碳管電晶體來量測高頻特性的論文也被發表 [42]，之後本實驗室李振欽學長參考並改良上述論文電晶體結構，並修改製 程步驟，已成功製作出高性能的奈米碳管電晶體，並將其稱之為區域性背 閘極 (Local bottom-gated) 奈米碳管電晶體。其結構如圖 1-9，其電性操作 原理類似於上閘極碳管奈米碳管電晶體，但是本結構是先成長背閘極與背 閘極介電層後再進行碳管旋塗，除了避免上閘極結構中在成長閘極介電層 時有可能傷害到已在晶片表面的碳管外，也因為有了背閘極與閘極介電層 成長後與晶片表面所形成的高低差，所以使得碳管旋塗更為容易，再加上 實驗室學長找到了適合製作單根碳管電晶體的最佳化碳管旋塗濃度與條 件，所以已使碳管跨接電晶體源極/汲極兩極的或然率大大提升，也因此已 成功將碳管電晶體製程良率大幅提升。其量測結果也證明此結構具有相當 優越的直流特性，除了電流開關比(on/off current ratio)可達 106

、次臨界斜率 為 139.1(mV/dec)、互導(Transconductance，Gm)最大值為 15.1nS。另外此結 構也避免了因為使用矽晶片當做下電極而無法控制單一電晶體的重大缺 點。

1-4 奈米碳管電晶體的高頻

奈米碳管電晶體的高頻

奈米碳管電晶體的高頻

奈米碳管電晶體的高頻(High-frequency)應用

應用

應用

應用

1-4.1 高頻背景知識介紹高頻背景知識介紹高頻背景知識介紹高頻背景知識介紹 S 參數(Scattering-parameters)與網路分析儀(Network analyzer)現在普遍 被用於元件高頻電性量測分析，由 S 參數示意圖(圖 1-10 中所示)[43]可清楚 看出四大參數(S11、S12、S21、S22)基本定義。在符合雙端模型(Two-port model) 元件的 1 號端(Port-1)輸入(Incident)一訊號，然後在同一端量測反射(Reflect) 回來的訊號強弱，然後分析反射回來的訊號與輸入訊號的比例即為所謂的

察同一端的反射訊號。但若是在 1 號端輸入訊號，然後在 2 號端量測透射 (Transmit)訊號，然後再分析透射訊號與輸入訊號的比例即為所謂的 S21，同 理 S12也是一樣的原則，只是輸入訊號是由 2 號端輸入然後觀測 1 號端的透 射訊號，之後就可以進行四大參數的分析與探討，另外也可以將量測完的 S 參數透過參數轉換(圖 1-11)[44]，即可求得其它參數來進行其它分析。 在進行元件高頻量測之前，要先做過校正(Calibration)程序以扣除量測 儀器、線路與系統之間的雜訊干擾，以避免量測元件時發生雜訊干擾以影 響量測的準確值。因為探針點針的區域往往佔了不小面積，其拉線長度也 相當可觀，也就造成額外的寄生效應(Parasitic effects)，所以使得量測到的 元件特性不如預期，為了使量測數據更接近於元件的本質特性(Intrinsic characteristics)，所以在量測後都會透過去嵌入(De-embedding)程序將寄生 效應扣除以求得元件的本質特性。 1-4.2 奈米碳管電晶體高頻應用之研究發展奈米碳管電晶體高頻應用之研究發展奈米碳管電晶體高頻應用之研究發展奈米碳管電晶體高頻應用之研究發展 在 2004 年，由 Peter J.Burke 教授指導的研究團隊發表了奈米碳管電晶 體的高頻量測論文[45]，由圖 1-12，我們可以清楚看出其團隊設計一個外接 LC 電路與背閘極電晶體形成一個共振器(Resonator)，然後量測並觀察其 S11 對頻率的關係，結果發現共振器在 2.6GHz 會形成共振而使 S11驟降，這也 是首度有人利用量測數據佐證碳管電晶體可以操作在高頻區域。同年，該 團隊繼續發表了一篇振奮人心的論文，其團隊利用理論計算推估碳管電晶 體具有在 THz 以上操作的能力[46]。此後，對於碳管電晶體在高頻領域部 份的特性研究持續發展，相關論文也陸陸續續地被發表。其中對於碳管電 晶體的高頻特性較多著墨與評斷特性好壞部分，主要關注在截止頻率

(Cut-off frequency,fcut-off)與最大穩定增益(Maximum stable gain,MSG)兩個參

數指標上。

後再觀察 H 參數中的︱H21｜絕對值大小與頻率關係，當︱H21｜降低到 0dB

時的頻率即為所謂的 fcut-off。可以由定義中清楚看出來︱H21｜=｜Y21/Y11｜

=｜Iout/Iin｜，所以︱H21｜就是所謂的電流增益(Current gain)，當電流增益為

“1”(0dB)的時候，此電晶體就沒有電流放大的能力，所以研究就希望奈米碳 管電晶體的 fcut-off能夠越大越好。 另外一項指標就是 MSG，其中 MSG=｜S21/S12｜。MSG 可以解讀為功 率增益(Powewr gain)，所以觀察 MSG 與頻率關係圖時，當 MSG 為 “1”(0dB)，操作在此頻率的電晶體就沒有功率放大的能力，所以也是希望電 晶體的 MSG 操作頻率能夠越高越好。 在 2005 年，第一篇以點針方式進行奈米碳管電晶體高頻量測的論文被 發表[42]，其 fcut-off在去嵌入後可達 2.5GHz，MSG 交於 0dB 的頻率點則大 於 5GHz。以往奈米碳管電晶體可達 105 ~106甚至更高的電流開關比，在此 篇論文中卻只有 103_{，仔細探究其內容，可以發現此論文電晶體結構佈局是}

採用多指狀(Multi-finger)結構(如圖 1-13)，其驅動電流(On current)高達 50µA 以上，所以可知其是利用多根碳管跨接源極/汲極來解決以往單根碳管驅動 電 流 過 小 的 問 題 。 因 為 高 頻 量 測 時 ， 量 測 儀 器 的 阻 抗 匹 配 (Impedance matching)為 50Ω，所以以往可達高電流開關比的碳管電晶體當進行高頻量 測時，就會因為阻抗不匹配而造成量測困難甚至是數據錯誤的狀況發生。 所以要解決高頻量測時阻抗不匹配所造成的困難，必須將電晶體的電流增 大使其阻抗可以匹配，所以此論文就藉由多根碳管跨接源極/汲極的方式來 達到高電流的目的。但也因為多根碳管的跨接，所以勢必無法避免金屬性 碳管，所以電晶體的電流開關比也就大幅下降，但直流特性的犧牲下，也 換來了高頻量測的特性展現。但是該論文作者也提到其電晶體的阻抗也非 完全匹配，所以就造成 S 參數量測數值都偏小。所以之後除了採用多指狀 想法外，也透過在碳管旋塗之前晶面表面的化學處理將直流電流提升到 mA

等級，以解決高頻量測時阻抗不匹配的問題[47]，但也因為太多金屬性碳管 的存在，所以使得其電晶體的電流開關比下降至 2 的狀態，但其 fcut-off卻可 提高至 8GHz，MSG 也提升至 10GHz 以上。近幾年的奈米碳管電晶體高頻 研究走向就朝向提升更高的 fcut-off以及更高的 MSG[48] [49] [50]。 目前奈米碳管電晶體的高頻特性與理論計算相較下，仍然差異懸殊， 這主要是因為寄生效應以及本身電晶體電容太大所造成的影響，所以要解 決此問題勢必要將結構佈局重新再做修改與設計，以提升高頻特性。另外 也要注意到的就是目前的研究一旦追求好的高頻量測特性，就勢必要犧牲 直流特性，所以下個要解決的研究方向就是如何在提升高頻特性外也兼顧 到好的直流特性。

1-5 論文架構

論文架構

論文架構

論文架構

本論文主要目的是改良與重新設計製作區域性背閘極結構的奈米碳管 電晶體，透過光罩佈局的修改與製程條件的改變，以改善之前因為只旋塗 單根碳管所造成驅動電流過小的問題，並透過改善製程材料、製程參數來 達到高驅動電流奈米碳管電晶體的要求，並透過直流電性量測來分析與統 計在多根碳管條件下所製作而成的背閘極碳管電晶體其驅動電流與電流開 關比關係，再進一步量測此高驅動電流元件的高頻電性且透過分析與統計 來了解此結構的電性差異。 第二章中將會說明區域性背閘極奈米碳管電晶體的製程結構設計、製 程流程與參數條件、光罩佈局設計。另外也會說明奈米碳管溶液的配製法 則與旋塗條件，最後也會說明直流與高頻電性的量測方法與條件。 第三章中將會對區域性背閘極多根奈米碳管電晶體作直流電性分析統 計與探討，另外也會對於電晶體高頻特性部分做介紹與量測結果的統計與 分析。。

圖 1-1 奈米碳管成長法的示意圖。(a)電弧放電法；(b)雷射熱熔法；(c)化學 氣相沉積法

圖 1-2 上圖左為單層壁奈米碳管的示意圖；上圖右為利用具有原子級解析 度的掃描穿隧顯微鏡(STM)所攝得的單層壁奈米碳管影像[20]

圖 1-4 定義奈米碳管的特徵向量 C=na1+ma2=(n,m)[20]

圖 1-6 雙極性奈米碳管電晶體之 Id-Vgs特性圖[36]

圖 1-8 雙閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖

圖 1-9 區域性背閘極奈米碳管電晶體之結構示意圖

圖 1-10 S 參數示意圖[43]

圖 1-12 奈米碳管共振器的等效電路圖[45]

第二章

第二章

第二章

第二章

元件設計與製程流程

元件設計與製程流程

元件設計與製程流程

元件設計與製程流程步驟

步驟

步驟

步驟

本章詳細說明區域性背閘極奈米碳管電晶體的製程結構設計、製程流 程與參數條件、光罩佈局設計、奈米碳管溶液的配製法則與旋塗條件以及 直流與高頻電性的量測方法與條件。

2-1 奈米碳管電晶體之製程結構

奈米碳管電晶體之製程結構

奈米碳管電晶體之製程結構

奈米碳管電晶體之製程結構設計

設計

設計

設計

在 1-3.2 節中，已提到本實驗室李振欽學長成功製作出高性能區域性背 閘極(Local bottom-gated)奈米碳管電晶體，並成功改善上閘極奈米碳管電晶 體製程結構所會遇到的缺點，故在本論文中所製作之奈米碳管電晶體就以 此結構為基礎來做修改以製作高頻奈米碳管電晶體。由於本論文元件要進 行高頻量測，所以規劃製程步驟除了要考慮一般直流電性量測以外，更需 要將高頻量測會遇到的問題先作思考以避免在高頻量測時發生量測困難。 譬如說為了避免在高頻量測時會有高頻訊號透過接地的晶片產生損耗路 徑，所以晶片除了選擇電阻阻值(1.5 kΩ‧cm)較高的晶片以外，在高阻抗晶 片上方成長厚度達 800nm 的絕緣層以隔絕此路徑。為了降低寄生電容影響 元件的高頻特性，透過製程方法使源極與晶片確實等電位接地(Ground)。為 了在高頻量測時，能夠減少因為阻抗不匹配而衰減元件高頻特性，所以修 改了碳管旋塗的濃度與次數條件以提升電晶體的驅動電流來降低阻抗不匹 配的情形。為了增加碳管跨接源極/汲極的或然率，所以在高阻抗晶片一開 始的絕緣層成長完成後，隨即先製作下閘極電極以及下閘極介電層，使一 開始晶片表面先產生大約 60nm 之下閘極/下閘極介電層的薄結構高低差。

以及下閘極介電層所形成的高低差對於碳管跨接源極/汲極兩極或然率真的 有明顯改善，也有利於多根碳管的旋塗。

2-2 元件製程

元件製程

元件製程

元件製程流程與參數條件

流程與參數條件

流程與參數條件

流程與參數條件

本論文的元件製作大部份採用國家奈米元件實驗室(NDL)及國立交通 大學奈米中心(NFC)所提供之半導體製程機台來完成。其中晶片使用的是高 阻抗晶片(阻值為 1.5 kΩ‧cm)，下閘極/下閘極介電層/基板的組合則為重摻 雜磷(P)多晶矽(In-situ doped N+ poly-Si)/氧化鋁/高阻抗晶片，之後進行碳管 旋塗，最後再鍍上鈀(Pd)/鋁(Al)，或是鈦(Ti)/鉑(Pt)形成源極/汲極的金屬接 觸區域，區域性背閘極奈米碳管電晶體就因此完成。此外，元件製程上所 採用的曝光系統均為 Canon FPA-3000 i5+ I-line stepper 光學步進機，而非可 寫較小線寬的 NDL 電子束直寫系統(Leica E-beam lithography)，主要是為了 避免使用電子束微影時，入射的高加速電壓電子(40keV)及高電子電流

(4A/cm2)可能造成奈米碳管在結構上的破壞[51][52]。另外也是基於 E-beam

曝光產率過低，過於耗時的緣故，所以才放寬元件設計上的線寬大小改採 使用 Canon FPA-3000 i5+ I-line stepper 光學步進機。本小節將完整介紹區域 性背閘極奈米碳管電晶體之製程步驟(如圖 2-16)，並逐一介紹如下： 1. 1. 1. 1. 晶片刻號晶片刻號晶片刻號晶片刻號：：：： 吾人使用 NDL 的雷射刻號機(Laser marker)來進行晶片刻號動作，其 Laserfront Technologies 公司所生產的雷射刻號機一次可將 25 片 6 吋晶片 刻號，如此可方便以後晶片識別用，刻號完成後，馬上將刻號後晶片置入

NDL Class 100 Wet bench 的 SC-1 槽中，浸泡攝氏為 75 度、10 分鐘，以

去除刻號時所產生的粒子(Particles)污染。 2. 晶晶晶晶片片片片 RCA 清洗清洗與清洗清洗與與與絕緣層成長絕緣層成長絕緣層成長絕緣層成長：：：：

+ HF)以去除晶片上之有機物、金屬物質、粒子與原生氧化層(Native oxide)，之後馬上將清洗完成後的晶片推入 Class 10 之水平高溫爐管成長 500nm 濕氧二氧化矽(Wet oxide)，成長完成後，除了留下控片以測量氧化 矽厚度是否為 500nm，其餘晶片立即轉管至水平低壓爐管沉積 300nm 的 氮化矽(LPCVD Si3N4)，在此兩層絕緣層成長完成後，再用 Class 10 中的 n&k analyzer 量測所成長出的絕緣層厚度是否無誤。以上的絕緣層厚度搭 配將使晶片表面呈現藍綠色，方便以後在進行乾蝕刻或光阻去除時，使用 肉眼或光學顯微鏡(OM)判斷是否已達蝕刻終點(Etching endpoint)或是光 阻是否去除乾淨的依據。此厚的 Si3N4除了可以增加絕緣層厚度，以避免 高頻訊號在量測時產生損耗外，也可被用來當作之後沉積 Pd 金屬作為源 極/汲極時的附著層(Adhesion layer)，以增加 Pd 的附著力。 3. 第一道接觸窗第一道接觸窗第一道接觸窗第一道接觸窗(Contact hole)蝕刻蝕刻蝕刻：蝕刻：：：

首先使用 NDL Class 10 中的 TEL Clean Track MK-8 旋塗 I-line 光阻，再用

Canon FPA-3000 i5+ I-line stepper 進行第一道接觸窗光罩的曝光，因為接

觸窗的區域的長與寬都超過數十微米，所以曝光劑量只要 2000(J/m2

)就

好，曝光完後同樣使用 TEL Clean Track MK-8 進行光阻顯影，顯影後檢 查圖案(ADI)無誤後，即可將晶片送入 TEL 5000 Si3N4/Oxide etcher 進行蝕

刻，除了將接觸窗蝕刻出來外，後續幾道光罩的對準記號也會同時蝕刻在 晶片的表面上，以使後續光罩對準無誤。之後使用 OM 進行蝕刻後檢查

(AEI)，並確保此接觸窗下的矽基板務必露出，因為此接觸窗是用來作為

後續源極和矽基板相連的孔洞，使其在電性量測時一起接地，這是為了避 免在高頻量測時，在源極和基板間的寄生電容效應影響量測結果。在確定 接觸窗無誤之後，將晶片送入 NDL Class 100 中的 Mattson ASPEN Asher 中，利用氧氣電漿先去除大量光阻，再將晶片浸泡於 NDL Class 100 Wet

圖 2-16 (a)所示。 4. 重摻雜重摻雜重摻雜重摻雜磷磷磷磷非晶矽下閘極非晶矽下閘極非晶矽下閘極非晶矽下閘極：：：： 使用 NDL 的高溫垂直爐管於攝氏 620o C 沉積 50nm 之重摻雜磷非晶矽 (Amorphous silicon)下閘極，將厚度縮減為 50nm 主要就是希望減小高低 差，使碳管跨接電晶體兩極的或然率能夠更為上升，以提高驅動電流。沉 積完成以後，立刻將此批晶片以 NDL Class 100 中的 AG-610i 快速退火爐 進行攝氏 900o C、20 秒之快速退火，活化摻雜於非晶矽之磷，並且使非晶 矽之晶粒(Grain)成長為多晶矽(Poly-silicon)。 5. 下閘極圖案蝕刻下閘極圖案蝕刻下閘極圖案蝕刻下閘極圖案蝕刻：：：：

使用 TEL Clean Track MK-8 旋塗 I-line 光阻及使用 Canon FPA-3000 i5+

I-line stepper 進行第二道下閘極光罩的曝光，對於下閘極長度為 0.5µm 的

線寬來說，其曝光劑量為 2450(J/m2

)，顯影完與 ADI 檢查確定無誤後，將

重摻雜磷多晶矽下閘極之晶片送入 TCP 9400SE poly etcher 中，使用蝕刻 終點模式(End point mode)蝕刻未被光阻覆蓋的 50nm N+

poly，蝕刻完成

後，再將晶片送入 Mattson ASPEN Asher 及 Class 100 Wet bench 的硫酸槽 以去除光阻，結果如圖 2-16 (b)所示。 6. 原子層沉積法原子層沉積法原子層沉積法原子層沉積法(ALD)沉積沉積沉積沉積 Al2O3下閘極介電層下閘極介電層下閘極介電層下閘極介電層：：：： 為了提升下閘極絕緣層品質以降低漏電情形，所以本論文捨棄了以 PECVD 低溫成長介電層的方法而選擇原子層沉積法(ALD)來沉積區域性背閘極 電晶體之下閘極介電層。重摻雜磷多晶矽下閘極搭配的介電層是使用國家 實驗研究院儀器科技研究中心的 ALD V1 機台來成長 Al2O3，其成長溫度 為 160℃，厚度約為 10nm。當 ALD Al2O3沉積完成後，還需經過 NDL Class

10 ASM 水平 High-k anneal 爐管於攝氏 700oC 退火 30 分鐘，使沉積的 Al2O3

結構緻密化(Densify)以降低下閘極漏電流。因為使用 ALD 來製作下閘極 介電層之製程步驟早於奈米碳管溶液之旋塗，所以就避免了階梯覆蓋性的

問題，因此就無須對高曲率奈米碳管作特殊的化學處理。

7. 下閘極介電層圖案蝕刻下閘極介電層圖案蝕刻下閘極介電層圖案蝕刻下閘極介電層圖案蝕刻：：：：

先使用 TEL Clean Track MK-8 旋塗 I-line 光阻，再用 Canon FPA-3000 i5+

I-line stepper 進行第三道下閘極介電層光罩曝光，曝光劑量為 1950(J/m2)。

曝光顯影且 ADI 檢查無誤後，將晶片送入 Lam TCP9600 metal etcher 蝕刻

7 秒以確保 Al2O3蝕刻乾淨。經過 AEI 檢查之後，採用 NFC Class 10000 Wet

bench 有機槽，使用丙酮(ACE)震盪 5 到 10 分鐘，去除光阻，並使用 OM 檢查是否有還有光阻殘留，若未完成，則再重複上述之步驟以至光阻完全 去除，結構如圖 2-16 (c)所示。 8. 奈米碳管溶液奈米碳管溶液奈米碳管溶液奈米碳管溶液配製配製配製配製：：：： 本論文使用旋塗法來旋塗碳管，所以奈米碳管溶液的製程參數為使用重量 約為 1 mg 的奈米碳管粉末加入已裝有 40 ml DMF 化學藥品瓶中，再置入 超音波震盪器中進行連續長達 24 小時的震盪，使碳管粉末分散。 9. 旋塗奈米碳管之旋塗奈米碳管之旋塗奈米碳管之旋塗奈米碳管之製程參數製程參數製程參數製程參數：：：： 首先將晶片置於光阻旋塗機內，且把震盪完成的奈米碳管溶液，以滴管取 出約 2 ml 滴於晶圓的中心表面，然後調整光阻旋塗機的第一階段轉速為 400 轉、時間為 10 秒使碳管溶液均勻散佈在晶片表面；第二階段轉速則 設定為 2500 轉、時間為 60 秒使碳管能夠跨接元件兩極並將晶片的表面大 部份液體旋乾，這樣的旋塗方式要進行 10 次以提升碳管跨接數目。旋塗 完成後，再將晶片放至於攝氏 120o C 的 Hot plate 上烘烤 180 秒以去除未 揮發的 DMF 分子，並使用 NDL 線上電子顯微鏡(Hitachi-S-6280H)檢查奈 米碳管旋塗的狀況是否良好，之後結果就如圖 2-16 (d)。 10. 濺鍍源極/濺鍍源極濺鍍源極濺鍍源極///汲極金屬汲極金屬汲極金屬且使用汲極金屬且使用且使用光阻掀離法且使用光阻掀離法光阻掀離法光阻掀離法完成完成源極完成完成源極源極源極////汲極金屬汲極金屬汲極金屬製程汲極金屬製程製程：製程：： ： 源極/汲極製作的金屬組合有兩類，第一類使用 Ti/Pt，第二類則為

Canon FPA-3000 i5+ I-line stepper 進行源極/汲極金屬光罩的曝光，曝光

劑量則為 1400(J/m2

)，顯影且 ADI 檢查無誤後，在濺鍍金屬之前要先將

晶片浸泡 DHF(1:50)大約 20 秒，以使晶片表面的原生氧化層能夠去除 乾淨，這個步驟會直接影響著高頻特性好壞，不可輕忽。將晶片放入

NFC 的 Ion Tech Sputter 中進行源極/汲極金屬的濺鍍製程。濺鍍製程參

數設定如下，首先先抽真空至少 5 小時以上使腔體壓力達到 4x10-6 Torr 以下，使用兩個 DC gun 承載靶材來濺鍍，氬氣(Argon)流量 24 sccm、 沉積壓力 7.6 mTorr、沉積功率每秒 0.03nm，並且在沉積時按下旋轉鍵 (Rotation)使濺鍍能夠均勻。以此濺鍍參數先濺鍍 Ti 金屬 20nm，再打開 另一個 DC gun 濺鍍 Pt 金屬 40nm，Ti 金屬上面覆蓋 Pt，主要是怕 Ti 金屬表面生成氧化層，而限制了驅動電流。元件完成後進行退火步驟使 源極/汲極金屬可以密化並使 Ti 金屬與碳管生成碳化鈦(TiC)，來降低接 觸阻抗。當濺鍍完成後，將濺鍍完成的晶片置於裝有丙酮的培養皿中， 用超音波震盪器進行光阻掀離製程，震盪時間為 5~10 分鐘。掀離完成 後，將晶片取出沖水並使用氮氣槍乾燥晶圓表面，最後再使用 OM 檢 查，第一類源極/汲極金屬即製作完成，如圖 2-16(e)左所示。第二類中 的 Pd 金屬其曝光顯影與濺鍍設定參數如同第一類金屬製作，差別只是 在厚度為 25nm。當 Pd 濺鍍完成後，一樣使用超音波震盪器進行光阻掀 離法製程，只是在進行此製程時要特別留意，因為 Pd 與 Si3N4的附著力 並非很好，所以震盪時間不可太久，否則會使 Pd 金屬圖案剝落。此時 建議先以肉眼觀察金屬是否掀離，再用 OM 仔細對照圖案，千萬不可直 接放置震盪一段時間才檢查。當 Pd 金屬製程完成後，再進行最後一道 Al Pad 的點針光罩的曝光顯影。使用機台如同上述，只是曝光劑量改為 2000(J/m2)，顯影且 ADI 檢查無誤後，將晶片送入 NFC 中的 Thermal Evaporation Coater 沉積 Al 金屬 200nm 以方便日後量測點針方便，之後

一樣進行光阻掀離法製程，此時要留意的重點一樣是震盪時間不可太 久，否則又會將晶片上的 Pd 金屬給震盪掉，切記不可直接放置震盪， 否則金屬將會因震盪太久而全數脫落。之後，第二類金屬製程即可完 成，如圖 2-16 (e)右所示。 11. 採用後段真空退火爐管改善元件的接觸阻抗採用後段真空退火爐管改善元件的接觸阻抗採用後段真空退火爐管改善元件的接觸阻抗採用後段真空退火爐管改善元件的接觸阻抗：：：： 此步驟的目的為改善奈米碳管電晶體的直流電性，將已完成的第一類 Ti/Pt 金屬製程的晶片置入 NDL 倍強科技所製造的後段真空退火爐管 中，進行 600o C/ 180 秒的退火製程。此真空退火可以防止腔體中的氧在高 溫下與奈米碳管產生氧化反應，而破壞奈米碳管的結構。Ti 金屬在高溫 時會與碳管發生化學作用而成為碳化鈦(TiC)，此 TiC 的功函數(Work

function)大於 Ti，所以會使得此類元件的特性將呈現 P-type 電晶體，之後

也將會在第三章中將第一類的元件與第二類的元件做電性比較。

根據文獻採用高功函數鈀(Pd)金屬(5.1eV)作為奈米碳管電晶體的源極/ 汲極研究顯示[31]，由於 Pd 對於單層壁奈米碳管的管壁有較好的黏著

(sticking)與濕潤(wetting)作用，其對於高曲率的單層壁奈米碳管管壁有較好

的階梯覆蓋性，所以其與奈米碳管接觸時的接觸面積較大，有機會達成歐 姆接觸(Ohmic contact)的低接觸阻抗，可使 P-type 元件中傳導的主要載子電 洞所需克服的位能障礙大幅降低，所以能夠有效提升元件的驅動電流，故 本論文選用的源極/汲極金屬一類就為 Pd，用以製作高驅動電流 P-type 奈米 碳管電晶體，另外也希望研究 Ti 金屬在高溫退火與碳管形成 TiC，其直流 電性與 Pd 的比較來了解其中的差異。

近年來，由於奈米碳管電晶體的直流特性經過大幅改善後，研究人員 開始將研究目標轉移到奈米碳管電晶體的高頻特性上，以了解奈米碳管電 晶體的高頻特性及最終的等效電路模型的建立與擷取，因此本論文研究的 目標就是希望透過製作出高驅動電流的奈米碳管電晶體來了解其奈米碳管 電晶體的高頻特性，故光罩佈局除了考慮直流量測外，更要考慮高頻量測 的需求。

現今高頻量測大多採用雙埠散射量測法(2-port Scattering Parameter

method)，由於其量測系統的探針(Probe)均採用 GSG(Ground-Signal-Ground)

之 3 針設計，而針與針的間距(Pitch)為 100µm (如圖 2-2)，且 GSG Pad 間之 間距必須符合針之間距，其中一 Signal Pad 為 Gate Pad，如同圖 2-2 中的 G 所示，另一 Signal Pad 為 Drain Pad，如圖 2-2 中的 D 所示，而 Ground 針所 探的位置為就 Source 所在，如同圖 2-2 中的 S 所示。由於左右兩邊對稱的

GSG 針腳由儀器的低漏電流三軸纜線(Triaxial cable)接出後，連接於高頻量

測系統上，此時左右兩邊之 Ground 針腳有可能並非完全處於零電位上，此 時就會造成高頻量測上的量測錯誤，故在光罩的設計上，將左右兩邊的

Ground Pad 連在一起，確保左右兩邊之 Ground 針腳處於同一電位，也為了

保持對稱概念與屏蔽(Shielding)雜訊，所以使用一個大金屬框當做 Ground (Source) Pad，並且將與高頻量測儀器的接地電位相連在一起使其保持為零 電位。 2-3.2 元件元件元件元件的細部佈局的細部佈局的細部佈局的細部佈局 本論文所設計的源極至基板的接觸窗大小為 100x60 µm2_{，主要就是希} 望源極與基板能夠確實等電位接地，以避免產生寄生電容來影響高頻特 性，另外源極/汲極下閘極(Channel length)由 0.6µm 至 1.2µm，下閘極介電 層寬為 2µm。下閘極介電層除了點針的 Gate(G) Pad 區域沒有覆蓋外，其餘 下閘極拉線部份都有介電層覆蓋保護，以免發生金屬性碳管跨接 G/D 或是

G/S 產生短路路徑而影響電流特性(如圖 2-3 所示)。這樣的短路路徑當旋塗

碳管次數增加時，會越來越嚴重。另外也為了增加碳管旋塗跨接源極、汲 極兩極的或然率，將下閘極的長度各上下拉長至 50µm，使其通道寬度 (Channel width)為 100µm，另外也有設計 Channel width 為 75µm、50µm 的 尺寸來做電性比較。另外也基於高頻量測去內嵌程序需求，所以在光罩設 計時也設計了短路測試結構(如圖 2-4)，此結構並不保留下閘極絕緣層，而 是只留下下閘極圖案。在濺鍍源極、汲極金屬前必須要先浸泡 DHF，主要 是要去除下閘極(Poly Si gate)表面容易產生的原生氧化層，使這個短路結構 能夠真的使閘極、源極、汲極三端完全呈現短路狀態，以使高頻量測的結 果能夠更完美。最後如圖 2-5，這是多指狀(Multi-finger)結構，這是電路中 常用的概念，可以將其結構看成多個電晶體並聯，如此的想法，主要就是 希望能夠產生足夠大的電流以讓高頻量測能夠順利並改善其高頻性能，之 後在第三章也會統計與分析比較多指狀與單指狀電晶體的直流與高頻特 性。

2-4 奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管

奈米碳管溶液之配製

溶液之配製

溶液之配製與條件

溶液之配製

與條件

與條件

與條件

2-4.1 奈米碳管粉末奈米碳管粉末奈米碳管粉末奈米碳管粉末之之之之產品規格產品規格產品規格產品規格 本 論 文 採 用 Carbolex 公 司 利 用 電 弧 放 電 法 所 生 產 的 AP-grade(as-prepared)單層壁奈米碳管，且由於此碳管在純化過程中未經過 化學處理，所以品質較好而且較不會有缺陷。根據廠商所提供規格，其碳 管純度介於 50%至 70%之間，且單一根奈米碳管的平均直徑約為 1.4nm， 長度則介於 2 至 5µm。此外，碳管粉末中也含有重量百分比大約為 35%的 催化劑，例如:鎳(Ni)、釔(Y)。其碳管粉末中所含的半導體性奈米碳管之百

一，其掃描式電子顯微鏡(SEM)影像如圖 2-6 所示。 2-4.2 奈米碳管溶液的配製奈米碳管溶液的配製奈米碳管溶液的配製奈米碳管溶液的配製與旋塗條件與旋塗條件與旋塗條件 與旋塗條件 首先將市售的奈米碳管粉末，使用高精確度的秤重儀量取約 1 毫克， 並將其加入已裝有 40 毫升二甲基甲醯胺(DMF)毒化物溶劑的化學藥品瓶 中，再將化學藥品瓶封瓶放置於超音波震盪器中進行約 24 小時的連續震 盪，使本來聚集成束的奈米碳管經由長時間震盪而分離開來。 因為高頻量測時的元件，需要有較大的電流才能避免量測錯誤，但依 照實驗室學長的論文所述，利用單根奈米碳管所製作出來的元件，其驅動 電流有過小的問題，為了高頻量測的需求，勢必要將驅動電流給加大。所 以此時溶液的配製參數就顯得相當重要，其直接影響奈米碳管跨接到源極/ 汲極的或然率及在電晶體通道上的奈米碳管數目。其中的控制變因主要包 含碳管溶液濃度、晶片表面結構的高低起伏、元件的通道寬度、旋塗次數、 碳管震盪時間，所以除了提高濃度外，也增加旋塗次數到 10 次，另外晶片 表面的高低差也降為 50nm，另外通道寬度也拉長至 100µm，這些改變都是 希望能夠增加碳管跨接的或然率及增加碳管數目已增大驅動電流，但也因 為碳管濃度的提升，所以勢必要增加碳管震盪時間以避免碳管成束(Bundle) 的狀況發生，但震盪的時間的加長也造成碳管的損傷而使其品質稍稍下降 [53]。 塗佈機轉速設定方面，吾人將碳管旋塗部份分為兩個階段，第一階段 為低轉速部分，其目的是利用較低轉速將奈米碳管溶液均勻散佈於晶圓表 面上，故此步驟的轉速改為 400 轉就好，第二階段製程部份，則是將轉速 提高至 2500 轉，利用較高轉速來迅速分散奈米碳管於晶片上並使其跨接到 源極、汲極兩極，並且快速旋乾晶片表面大部份液體。 2-4.3 奈米碳管之拉曼光譜分析奈米碳管之拉曼光譜分析奈米碳管之拉曼光譜分析奈米碳管之拉曼光譜分析介介介紹介紹紹(I) 紹

若想要得知奈米碳管的品質好壞、碳管的旋度(Chirality)或是直徑大 小、抑或是否含有單層壁奈米碳管、或是金屬性奈米碳管及半導體性奈米 碳管含量組成比例多寡，這些都可藉由拉曼光譜 (Raman spectroscopy) 分 析得知。其原理就是利用一短波長之入射光(如波長為 632.8nm 的 He-Ne laser)照射於試片上，因為入射光子與試片表面原子之聲子(Phonon)會產生 能量之交互作用，故只需偵測反射光子之波數(Wave number)，即可得知入 射光子與反射光子之能量差，進而推算出試片上的原子因共振所產生的拉 曼聲子能量。對於奈米碳管而言，其拉曼聲子光譜對於奈米碳管的電性、 旋度結構上相當地靈敏，所以藉由拉曼光譜就可以區別出其奈米碳管的電 性與其結構。 2-4.4 奈米碳管之拉曼光譜分析奈米碳管之拉曼光譜分析奈米碳管之拉曼光譜分析奈米碳管之拉曼光譜分析介紹介紹介紹(II) 介紹 單層壁奈米碳管的拉曼光譜依造其振動模式可區分為三類，第一類為 “徑向呼吸模式(Radial breathing modes, RBM)”、第二類為“拉伸振動模 式(G-Band)”、第三類則為“缺陷振動模式(D-Band)”，以下將利用本論文 使用的奈米碳管透過拉曼分析光譜來做各種振動模式的解說。 (a) RBM 振動模式分析振動模式分析振動模式分析 振動模式分析 透過將市售的 Carbolex AP-grade 單層壁奈米碳管黑色粉末作拉曼光譜 分析，將更了解本論文所使用的奈米碳管性質與品質並可與廠商所提供碳 管資料做比對看是否吻合。首先將少量的奈米碳管粉末置於表面成長有

SiO2薄膜的矽基板上，再將雷射光源設定為 He-Ne laser(波長為 632.8nm)。

因為 RBM 模式是只有單層壁奈米碳管才會有的振動模式，所以可由 RBM 振動模式判斷出是否含有單層壁奈米碳管存在，且因為拉曼位移(Raman

shift)約位於 100cm-1到 300cm-1_{間(如圖 2-7)[54]，所以可以由拉曼位移來判}

數學關係式約為 WRBM = α/d + β，其中 α、β 為奈米碳管與基板間交互作用 的經驗常數，對於二氧化矽的基板與散佈其中的奈米碳管而言，其可將 α 視 為 248、β 視為 0，因此可由產生峰值的 WRBM位置與數學關係式約略求出 單層壁奈米碳管的直徑 d[55]。 由圖 2-7 中的 RBM 振動模式進行直徑分佈分析，因為碳管中碳原子的 共振模式是屬於簡諧運動(Harmonic vibration)形式，故使用勞倫茲分佈 (Lorentzian distribution)函數來趨近(Fitting)RBM 振動模式的峰值訊號。由勞 倫茲分佈函數趨近後(如圖 2-8)，產生的 RBM 振動模式的第一個峰值訊號 經過判斷為假訊號，所以不予理會，另外可由勞倫茲分佈函數成功地趨近 另一峰值，可斷定有 RBM 振動模式的峰值產生，其值為 177.2cm-1_，又透 過上述的數學關係式 WRBM = α/d + β；α = 248、β = 0，可計算出其中所含的 單層壁奈米碳管直徑為 1.4nm，由以上方式所求的碳管直徑剛好等於 Carbolex 公司所提供平均直徑 1.4nm 單層壁奈米碳管的規格。 (b)G-Band 振動模式分析振動模式分析振動模式分析振動模式分析 再來就是分析 G-Band 振動模式，其 G-Band 會分裂形成 G+_{及 G}-_兩種振 動模式(如圖 2-9)，G+_{可看作沿管軸震盪的碳原子、G}-_{則是沿奈米碳管周圍} 曲面震盪的碳原子；W+_{則是對應 G}+ _{拉曼位移的峰值，W}-_{則是對應於 G}-_拉 曼位移的峰值，由於碳管管壁高曲率的關係，所以就弱化了碳原子於奈米 碳管周圍切線方向的震盪強度，故 W-_{相較於 W}+_{來說，其必定位於較低的} 拉曼位移峰值，所以可由此原則來判斷何者是 W+_、W-_。 由勞侖茲分佈函數成功地趨近 G-band 振動模式的兩峰值後，可得圖 2-10 中的 W+大約處於 1576.4cm-1_附近、W-_{大約處於 1542.5cm}-1_{附近。又由} 拉曼光譜研究發現可知[56]，對於單層壁奈米碳管來說，兩者間存在著數學 關係式，其關係式約為 W = W+ – C/d2，且 d 為單層壁奈米碳管直徑，C 值 則與奈米碳管之金屬性、半導體性有關，所以就可由 C 值判斷碳管是偏向

金屬性抑或是半導體性碳管。研究發現金屬性奈米碳管的 C 值約為 79.5cm-1、半導體性奈米碳管的 C 值約為 47.7cm-1，本論文中所使用的碳管 經過上述計算得 C 值為 66.4cm-1_{，其值較接近 79.5cm}-1_{，故可推斷此拉曼光} 譜訊號其中必包含不少金屬性奈米碳管所貢獻。 另外，也可由 G-_{峰值的寬窄來判斷金屬性奈米碳管與半導體性奈米碳} 管間的比例多寡，由於金屬性奈米碳管中有較多連續性自由電子的存在， 將使得此峰值有較寬的情形產生，而半導體性奈米碳管有較窄的 G-_峰值。 由圖 2-9 中可看出 G-_{峰值明顯較寬，故可判斷其具有不少金屬性奈米碳管} 的存在，此結果與 Carbolex 公司所提供的 AP-grade 奈米碳管黑色粉末有高 達 33.3%金屬性奈米碳管的存在規格相差不遠。 (c)D-Band 振動模式分析振動模式分析振動模式分析 振動模式分析 最後，可由 D-Band 振動模式判斷出其碳管缺陷程度的強弱，其缺陷程 度越小就代表碳管品質越好，本論文使用的碳管經過拉曼分析後，先將峰 值訊號利用勞侖茲分佈函數來趨近(如圖 2-10)，其拉曼位移峰值大約處於

1306.6cm-1，之後在扣除 D-Band 振動模式的基準面(Reference plan)後，可積 分計算位於 D-Band 峰值下的面積。同理，G-Band 的面積也是利用此法得 到，之後兩相互面積比例即稱之為 G/D ratio，此值愈高代表所成長出的奈 米碳管品質愈好，所以本論文依上述得 G-Band 峰值下的面積為 319875.8 (如 圖 2-11)、D-Band 峰值下的面積為 36860.5 (如圖 2-12)，得 G/D ratio 值為 8.678，代表此奈米碳管的品質不錯，另外上述所使用的碳管粉末是沒有經 過超音波震盪下的分析，吾人將同樣的碳管粉末進行超音波震盪 1 小時以 及 24 小時後觀察，發現其 G/D ratio 由原本未震盪下的 8.678 先下降至 8.092，再到 6.952。由以上可知，本論文使用的碳管品質在受到超音波震盪 下，明顯受到損害，可能會影響電流特性。

2-5 元件

元件

元件

元件直流與高頻

直流與高頻

直流與高頻量測

直流與高頻

量測

量測方法與條件

量測

方法與條件

方法與條件

方法與條件

2-5.1 奈米碳管電晶體之直流電性分析奈米碳管電晶體之直流電性分析奈米碳管電晶體之直流電性分析奈米碳管電晶體之直流電性分析 本論文所使用的直流電性量測儀器為安捷倫公司(Agilent)的半導體參 數分析儀，型號為 4156C，可用來量測主動元件的電流與電壓關係，也可 以鍵入函數方程式，透過運算來進一步進行數據處理與轉換，故本論文利 用上述的功能進行元件的 ID-VG及 ID-VD的特性量測，元件互導值的轉換， 以及使用電性應力法燒除奈米碳管以獲得一個高頻量測時需要用到的開路 元件。 2-5.2 奈米奈米奈米奈米碳管電晶體之碳管電晶體之碳管電晶體之碳管電晶體之高頻高頻高頻高頻電性分析電性分析電性分析 電性分析 本論文所使用的高頻電性量測儀器是 NDL 高頻量測實驗室中的 50 GHz 元件高頻 S 參數量測系統，在進行量測之前，要先進行校正程序 (Calibration) 以 去 除 量 測 系 統 與 接 線 的 相 差 (Phase) 或 外 部 雜 訊 (Noise)干 擾 。 校 正 使 用 的 是 NDL 高 頻 量 測 實 驗 室 所 提 供 的 標 準 片

(Impedance standard substrate，ISS)來進行 SOLT(Short，Open，Load， Through)校正，在標準校正片上有 Short，Load，以及 Through 的圖案，

按 照 高 頻 實 驗 室 的 校 正 規 則 進 行 校 正 以 確 保 之 後 的 高 頻 量 測 數 據 正 確。除了上述所說的去除雜訊干擾外，最重要的就是將量測儀器校正 到探針 (Probe)前端是匹配(Matching)狀態，也就是將接線或是 儀器系 統所造成的干擾通通校正，使探針呈現 50Ω。當校正完畢以後就可以 進行元件的高頻量測，但因為本論文元件的寄生電容相當大，所以必 須先經過去內嵌(De-embedding)的程序來將寄生效應去除。本論文使 用的去內嵌程序是常見的“ 開路(Open)”、“短路(Short)法” [57]， 如圖 2-13 所示，所以除了本身的量測元件以外，還需要開路測試元