本研究以共摻雜(co-doping)方式將鎵、氮元素趨入氧化鋅薄膜中以得到p-type氧化鋅薄膜，最佳的氧化鋅薄膜製程參數為RF濺鍍功率50 W、O2/Ar的氣體流量比為0.23於基板溫度為室溫的條件下以磁控濺鍍方式獲得。此條件下濺鍍的氧化鋅薄膜有利於後續以共摻雜方式形成p-type氧化鋅薄膜的共摻雜實驗。共摻雜實驗以快速熱退火系統進行鎵、氮元素的摻雜，摻雜物來源為砷化鎵晶片的鎵元素及1 torr壓力的空氣之中的氮氣使得薄膜達成p-type電性。調變不同的摻雜溫度、環境壓力、環境氣氛及持溫時間以尋求最佳的共摻雜條件。實驗結果顯示最佳的共摻雜條件是在通入1 torr壓力的空氣下以600℃的溫度及1小時的持溫時間進行退火。結合適當的氧化鋅濺鍍條件及最佳的共摻雜條件可使p-type氧化鋅薄膜的電阻率降到0.35 Ωcm。
p-type氧化鋅的電極材料採用金�鎳�金(Au/Ni/Au)多層金屬膜經熱退火溫度550 ℃、10-2 torr及持溫30秒後可形成歐姆接觸；而n-type氧化鋅的電極材料採用鎳�鋁(Ni/Al)雙層金屬膜亦已驗證其具歐姆接觸之特性。在進一步製作氧化鋅薄膜之p-n同質接面之後，其I-V曲線呈現二極體之元件特性。

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摘　　要 1
總　 目　　錄 2
圖 目 錄 5
表 目 錄 5
第一章　前　言 9
第二章 基礎理論 11
2.1 電漿 11
2.2 濺鍍系統 15
2.3　氧化鋅薄膜的特性 18
2.3.1 導電性質 18
2.3.2 光學性質 19
2.4 氧化鋅薄膜的摻雜 21
2.4.1 電洞傳導型(p-type)氧化鋅之摻雜 21
2.4.2　p-type氧化鋅之電性量測與不穩定性 25
2.5 光阻製程 26
2.6 歐姆接觸 29
2.7 同質接面 30
第三章　實驗方法與步驟 33
3.1 實驗流程 33
3.1.1 電洞傳導型(p-type)氧化鋅之摻雜流程 33
3.1.2 氧化鋅薄膜電極接點製作流程 34
3.1.3 同質接面製作流程 35
3.2 實驗設備 36
3.2.1 真空濺鍍系統 36
3.2.2 快速熱退火系統（Rapid Thermal Annealing） 37
3.2.3 黃光微影系統 38
3.3 實驗步驟 39
3.3.1 基板前處理 39
3.3.2 濺鍍流程 39
3.3.3 共摻雜之熱擴散實驗 40
3.3.4 電極接點製作 41
3.3.5 同質接面之元件整合 41
3.4 分析量測儀器 43
3.4.1 成分分析 43
3.4.2 結晶結構的分析 43
3.4.3 電性分析 43
3.4.4 光學性質分析 48
第四章　實驗結果與討論 49
4.1 於不同濺鍍條件下成長的氧化鋅薄膜對共摻雜的影響 52
4.1.1 濺鍍功率分別為50 W及70 W的氧化鋅薄膜 52
4.1.2 基板溫度分別為室溫及300 ℃的氧化鋅薄膜 54
4.1.3 濺鍍條件分別為功率50 W、O2/Ar氣體流量比0.23及功率70 W、O2/Ar氣體流量比0.33的氧化鋅薄膜 55
4.2 共摻雜條件對電性的影響 57
4.2.1 摻雜溫度的影響 57
4.2.2 環境壓力的影響 60
4.2.2.1 摻雜溫度為650℃時，環境壓力的影響 60
4.2.2.2 摻雜溫度為600℃時，環境壓力的影響 63
4.2.3 擴散時間的影響 65
4.2.4 環境氣氛種類的影響 67
4.3 氧化鋅薄膜摻雜之ESCA能譜分析 71
4.3.1 電洞傳導型(p-type)氧化鋅薄膜之ESCA能譜分析 72
4.3.1.1 p-type氧化鋅薄膜電阻率為0.35 Ωcm(樣品編號為#7) 72
4.3.1.2 p-type氧化鋅薄膜電阻率為1.18 Ωcm(樣品編號為#11) 74
4.3.1.3 p-type氧化鋅薄膜電阻率為2.28 Ωcm(樣品編號為#1) 75
4.3.1.4 p-type氧化鋅薄膜電阻率為6.11 Ωcm(樣品編號為#18) 76
4.3.1.5 p-type氧化鋅薄膜電阻率為40.90 Ωcm(樣品編號為#14) 77
4.3.2 電子傳導型(n-type)氧化鋅薄膜之ESCA能譜分析 78
4.3.3 具二次相的氧化鋅薄膜的ESCA能譜分析 79
4.4 氧化鋅薄膜摻雜鎵、氮元素之穿透光譜分析 80
4.5 氧化鋅薄膜電極接點之I-V分析 82
4.5.1 p-type氧化鋅薄膜之金�鎳�金(Au/Ni/Au)電極接點 82
4.5.2 n-type氧化鋅薄膜之鎳�鋁(Ni/Al)電極接點 83
4.6 氧化鋅元件整合之I-V特性曲線分析 85
第五章　結　　論 86
參考文獻 88

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