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博碩士論文 etd-0706107-144911 詳細資訊
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論文名稱
Title
利用磁式濺鍍機成長矽與氮化矽於矽基板和玻璃基板
Silicon and Silicon Nitride Prepared by Ratio-frequency magnetron sputtering on Silicon and Glass substrates
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
69
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2007-06-29
繳交日期
Date of Submission
2007-07-06
關鍵字
Keywords
氮化矽、矽、磁式濺鍍機
Silicon Nitride, Silicon, Ratio-frequency magnetron sputtering
統計
Statistics
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中文摘要
本研究的目的是利用磁式濺鍍機,於室溫,在矽基板和玻璃基板上成長矽與氮化矽薄膜。並探討此它們在不同製程條件下,特性的改變情形。
氮化矽薄膜的電性方面,我們將探討其在不同的製程條件下(包含濺鍍功率、氮氣與氫氣的比例),電壓-電流(I-V)和電壓-電容(C-V)特性。我們所成長出來的氮化矽薄膜於MIS的結構下,最佳小的漏電流在電場1 MV/cm的情況下2×10 A/cm ,其磁滯電壓約2V左右。
氮化矽薄膜的表面粗糙度也在1nm以下。另外,我們也將利用氧化銦錫(Indium tin oxide-ITO)當作電極,製作以氮化矽薄膜為介電層的電容器。
矽薄膜方面,利用磁式濺鍍機成長出來的矽薄膜為非結晶相的。我們將量測矽薄膜的光導電特性變化,以了解矽薄膜的特性變化。
Abstract
Silicon and silicon nitride thin films were growth on Si and glass substrates at room temperature by ratio-frequency (r-f) magnetron sputtering.
The electrical characteristics of the silicon nitride films were characterized using I-V and C-V measurement under different growth condition, including r-f power, nitrogen partial pressure, and hydrogen partial pressure. Minimum current leakages for MIS structure as low as 2×10 A/cm were obtained at 1 MV/cm electrical field with hysteresis voltage about 2V. The root-mean square surface roughness of the silicon nitride film is less then 1nm. In addition, silicon nitride capacitors with indium-tin-oxide as electrodes were fabricated.
Silicon thin films prepared by R.F. magnetron sputtering at room temperature are amorphous. The measurements on the variation of the photo-conductivity were used to characterize the characteristics of the Si film.
目次 Table of Contents
目錄
第一章 導論 1
第二章 實驗原理與儀器介紹 4
2-1金屬-絕緣層-半導體結構特性介紹 4
2-1-1堆疊式的結構 4
2-1-2 MIS結構電荷及缺陷類型 5
2-1-3高頻電容-電壓特性 6
2-2 光導電性(photoconductivity) 8
2-3所用到之材料 9
2-3-1基板 9
2-3-2 濺鍍鈀材 10
2-3-3 熱蒸鍍鈀材 10
2-4磁式濺鍍機系統 10
2-5熱蒸鍍系統 12
2-6量測系統 12
2-6-1 橢圓偏光儀( Ellipsometer ) 12
2-6-2原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope) 13
2-6-3電性量測系統 14
2-7 元件製作 14
2-7-1 MIS結構製作流程 14
2-7-2 MSM結構製作 19
第三章 結果與討論 23
3-1 氮化矽薄膜 23
3-1-1 功率 23
3-1-1.1 沉積速率與折射率 23
3-1-1.2 表面粗糙度(Roughness) 24
3-1-1.3 討論 26
3-1-2 氬氣-氮氣比例 26
3-1-2.1 沉積速率與折射率 26
3-1-2.2 表面粗糙度 27
3-1-2.3 漏電流密度(leakage current density) 30
3-1-2.4 電容特性(Capacitance) 31
3-1-2.5 討論 33
3-1-2.5a 絕緣層厚度的影響 33
3-1-2.5b 基板表面影響 34
3-1-3 氫氣鈍化(Hydrogen passivation) 39
3-1-3.1 沉積速率與折射率 39
3-1-3.2 表面粗糙度 40
3-1-3.4 漏電流密度 42
3-1-3.4 電容特性 43
3-1-3.5 討論 44
3-1-4 玻璃-ITO-氮化矽-鋁 45
3-2 非晶矽薄膜 47
3-2-1 沉積速率 47
3-2-2折射率 48
3-2-3吸收係數(absorption coefficient) 48
3-2-4 光導電性 49
3-2-5 討論 50
第四章 結論 52
4-1氮化矽 52
4-2 非晶矽 53
參考文獻 54
參考文獻 References
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