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博碩士論文 etd-0724117-170530 詳細資訊
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論文名稱
Title
不同退火方式對CrSiAl薄膜電阻特性影響之研究
Effects of different annealing processes on the characteristics of CrSiAl thin films
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
113
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
2017-07-18
繳交日期
Date of Submission
2017-08-28
關鍵字
Keywords
薄膜電阻、鉻矽鋁、退火、片電阻、電阻溫度係數
sheet resistance, annealing, thin film resistors, Cr-Si-Al, temperature coefficient of resistance
統計
Statistics
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中文摘要
本研究以射頻磁控濺鍍系統沉積CrSiAl (12-80-8)薄膜於氧化鋁基板上,以製備高片電阻之薄膜電阻,並探討不同退火方式對薄膜物性及電性之影響。本研究以濺鍍功率為120 W、工作壓力為3 mTorr、氬氣流量為20 sccm及室溫下所沉積之CrSiAl薄膜能有較佳薄膜特性。最後,經由不同退火處理方式,來改善薄膜之片電阻及電阻溫度係數。藉由EDS分析,可觀察出以不同退火方式,其CrSiAl薄膜所含的氧含量也有所不同。薄膜經由SEM分析後,可發現透過不同退火方式,薄膜之表面形貌皆呈現緻密且均勻平整之晶粒。此外,在電性分析上,薄膜之片電阻值可有效提升且改善電阻溫度係數。
Abstract
In this study, CrSiAl thin films were deposited on Al2O3 substrates using RF magnetron sputtering system to fabricate thin film resistors with high sheet resistance. Besides, the effects of different annealing processes on the physical and electrical properties of thin film resistors were investigated. The experimental results showed that the optimized CrSiAl thin films without annealing can be obtained through the sputtering parameters of sputtering power of 120 W, working pressure of 3 mTorr, Ar flow rate of 20 sccm and substrate temperature of R.T.. Moreover, different annealing processes were adopted to improve the sheet resistance and temperature coefficient of resistance of CrSiAl thin films.
From EDS analysis, it showed that the contents of oxygen atoms within CrSiAl thin films depended on various annealing processes. On the other hand, the SEM shows that the surface morphologies of CrSiAl thin films with smooth and dense crystalline structures can be obtained using different annealing processes. In addition, the sheet resistance and temperature coefficient of resistance were improved by different annealing processes.
目次 Table of Contents
摘要 i
Abstract ii
圖目錄 vii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 內嵌式電阻器 2
1.3 研究動機與目的 3
第二章 理論及文獻回顧 6
2.1 濺鍍系統 6
2.1.1 電漿之理論 6
2.1.2 直流濺鍍 8
2.1.3 射頻濺鍍 9
2.1.4 磁控濺鍍 10
2.2 薄膜沉積原理 12
2.3 薄膜電性 14
2.3.1 片電阻 14
2.3.2 電阻率 15
2.3.3 電阻溫度係數 16
2.4 製程參數對薄膜的影響 18
2.4.1 濺鍍功率 18
2.4.2 工作壓力 20
2.5 熱退火原理 22
2.6 雷射退火 24
2.6.1 雷射退火原理 24
2.6.2 雷射退火的熱傳機制 25
2.6.3 雷射退火吸收機制 26
2.6.4 雷射退火的晶粒成長機制 26
第三章 實驗步驟及儀器設備介紹 28
3.1 實驗流程 28
3.2 基板 29
3.3 薄膜製程 30
3.4 退火製程 32
3.4.1 RTA退火 32
3.4.2 雷射退火 32
3.5 薄膜物性分析 33
3.5.1 Alpha-Step膜厚分析 33
3.5.2 掃描式電子顯微鏡 34
3.5.3 能量散佈光譜儀 35
3.6 薄膜電性量測 37
第四章 結果與討論 39
4.1 製程參數對CrSiAl薄膜之特性分析 39
4.1.1 調變濺鍍功率 39
4.1.2 調變工作壓力 46
4.2 RTA退火 51
4.2.1 退火溫度 51
4.2.2 退火持溫時間 58
4.2.3 退火升溫速率 63
4.3 雷射退火 68
4.3.1 紅外光雷射 68
4.3.2 綠光雷射 74
4.3.3 紫外光雷射 81
第五章 結論 87
參考文獻 90
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