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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 |
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系所名稱 Department |
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畢業學年期 Year, semester |
語文別 Language |
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學位類別 Degree |
頁數 Number of pages |
69 |
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研究生 Author |
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指導教授 Advisor |
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召集委員 Convenor |
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口試委員 Advisory Committee |
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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 |
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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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