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博碩士論文 etd-0727110-213357 詳細資訊
Title page for etd-0727110-213357
論文名稱
Title
藍寶石基板表面粗化製程
Surface Roughening Enhancement on Sapphire
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
77
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
2010-07-01
繳交日期
Date of Submission
2010-07-27
關鍵字
Keywords
鎳顆粒、奈米粒子
Ni, nanoparticle
統計
Statistics
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中文摘要
本論文發展自組成鎳金屬奈米粒子作為蝕刻的光罩製程技術應用於製作圖案化藍寶石基板。在製作鎳金屬奈米粒子實驗設計上,我們針對(1)回火溫度、(2)薄膜厚度,兩個金屬膜成核重要因素作探討。
實驗架構上,先於藍寶石基板上成長一層2000Ǻ SiO2,並使用電子槍蒸鍍機蒸鍍100-200 Ǻ厚金屬鎳膜,再利用快速回火900oC持續60秒,使金屬鎳膜因本身內聚力縮成半球狀而形成蝕刻的光罩。在蝕刻SiO2製程中,使用反應離子蝕刻機通入氣體為CF4、流量20sccm。接著利用SiO2柱當光罩,可使用乾蝕刻製程混合氣體Cl2、SiCl4,流量分別5sccm、20 sccm蝕刻藍寶石基板製成奈米圖案。
在E-Gun蒸鍍100 Ǻ、200Ǻ 鎳膜實驗條件下,經回火自組成鎳顆粒得到最佳化條件。100 Ǻ鎳膜組成鎳顆粒轉印於基板形成藍寶石奈米柱,密度:1.59×109 顆/cm2、平均高度:64.3 nm和平均直徑:106 nm;200 Ǻ鎳膜條件得到,密度:6.20×108 顆/cm2、平均高度:160.0 nm和平均直徑:193 nm。高160.0 nm奈米柱藍寶石基板圖案,在藍光LED發光波段350-450nm 提高18.0-10.3%反射光。
Abstract
We discuss the self-assembled Ni nanoparticles as the etching mask process and produce patterned sapphire substrate in this study. In the Ni nanoparticles formation process, we focus on two major factors which make the Ni films transform into Ni ball, (1)annealing temperature, (2) film thickness.
In the experiment, we deposit 2000Ǻ SiO2 on sapphire substrate, and use the E-gun to deposit 100~200Ǻ Ni film. After the Ni film deposition, we use the rapid thermal annealing at 900oC standing for 60sec, and make the Ni film transform into Ni spherical calotte which is resulting from the Ni film cohesive force. In the SiO2 etching process, we use CF4, 20sccm as reactive gas and the Ni calotte as etching mask to form SiO2 nanopillars. Then, we mixed Cl2 and SiCl4 reactive gas, 5sccm and 20sccm, and use SiO2 nanopillars as the etching mask in the dry etching process to form patterned sapphire substrate.
We obtain the optimum rapid thermal annealing for self-assembled Ni calotte at 100, 200Ǻ Ni film. We got the patterned sapphire substrate nanopillars at density of 1.59x109cm-2, average height ~64.3nm, average diameter ~106nm, and density of 6.20x108cm-2, average height ~160nm, average diameter ~193nm for 100, and 200Ǻ Ni film process condition, respectively. We use 160nm sapphire nanopillars to increase 18.0-10.3% scattering light for 350~450nm blue light LED application.
目次 Table of Contents
第一章 簡介……………………………………………..1
1-1 前言………………………………………………....1
1-2 自組成發生機制……………………………………2
1-3 自組成的應用 -金屬奈米粒子的製作……………2
參考文獻……………………………………………….3
第二章 實驗原理與藍寶石基板圖案化………………4
2-1 鎳膜->鎳球之形成(2D->3D)……………………...4
2-1-1 Dewetting model………………………………..5
2-2 藍寶石基板簡介…………………………………….7
2-3發光二極體發展……………………………………..8
2-4提高發光二極體亮度………………………………11
2-4-1提高萃光率………………………………………12
2-4-2圖案化藍寶石基板………………………………13
參考文獻…………………………………………………15
第三章 製程步驟與儀器架構……………………………16
3-1鎳自組成金屬遮罩球………………………………..17
3-2 製成示意圖………………………………………...18
3-3 製程步驟…………………………………………….21
第四章 實驗結果與討論……………………………….27
4-1 SiO2緩衝層的成長…………………………………27
4-1-1 PE-CVD沉積速率………………………………28
4-1-2 SiO2薄膜n&k值…………………………………30
4-2 校正E-Gun石英震盪片………………………………31
4-3 鎳奈米金屬粒子製備………………………………32
4-3-1 鎳奈米金屬粒子徑粒分析…………………………34
4-4 回火溫度對自組成影響………………………………37
4-5 改變蒸鍍鎳膜厚度……………………………….......42
4-6 RIE蝕刻SiO2層……………………………….......44
4-7 ICP蝕刻藍寶石基板……………………………......47
4-7-1改變RF功率500W,300W,100W……………47
4-7-2 Ni 100Ǻ藍寶石圖案………………………………48
4-7-3 Ni 200Ǻ藍寶石圖案………………………………51
4-8 光學量測……………………………………….......54
4-8-1吸收度(absorbance)量測………………………54
4-8-2穿透光譜量測……………………….……………56
4-8-3模擬反射光譜……………………………………58
4-8-4改變Ni 200Ǻ藍寶石圖案的蝕刻深度…………61
第五章 結論……………………………………………63
參考文獻 References
CH1
[1] Hong Xiao,Introduction to Semiconductor Manufacuring Technology,歐亞出版社
[2] Y. Homma, P. Finnie, T. Ogino, H. Noda, and T. Urisu, J. Appl. Phys. 86,3083 _1999
[3] J. S. Lee, S. K. Kim, G. Y. Yeom, J. B. Yoo, and C. Y. Park, Thin SolidFilms 475, 41 _2005
[4] 何榮銘,左或右?自然界超分子的自組裝法則
[5] 阮國棟,吳婉怡,楊智淵,奈米自組裝技術及其在環境領域之應用
[6] 郭清癸, 黃俊傑, 牟中原,金屬奈米粒子的製造,物理雙月刊, 廿三卷六期, 2001 年12 月
CH2
[1] H. Gao, F. Yan, Y. Zhang, J. Li, Y. Zeng, G.Wang, J. Appl. Phys. 103 (2008) 014314.
[2] Aggarwal S, Ogale S B, Ganpule C S, Shinde S R,Novikov V A, Monga A P, Burr M R, Ramesh R,Ballarotto V andWilliams E D 2001 Appl. Phys. Lett. 78 1442
[3] F. Dwikusuma,a,z D. Saulys,b and T. F. Kuecha,* Journal of The Electrochemical Society, 149 ~11! G603-G608 ~2002!
[4] Rosen, Milton J. (2004). Surfactants and Interfacial Phenomena (3rd ed.).
[5] K. Hiromatsu et al. J. Crystal Growth 115, P.628 (1991)
[6] I. Akasaki et al. J. Crystal Growth 98, P.209 (1989)
[7] W.K. Wang, et al. IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, 41, NO. 11, 2005
[8] Y. J. Lee et al. JOURNAL OF DISPLAY TECHNOLOGY, 3,NO. 2, 2007
[9] W.K. Wang, et al. IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, 41, NO. 11, 2005
[10] 王偉凱, “Fabrication and characterization of Gan-based light-emitting diodes grown on patterned sapphire substrate.” 國立中興大學, 博士論文. 民國95 年7 月.
[11] 謝奇勳, 成長於圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體特性分析,國立中央大學電機工程研究所碩士論文
[12] 邱偉哲, 藍寶石基板上的圖案尺寸與形狀對氮化鎵磊晶成長的影響,國立交通大學材料科學與工程學系碩士論文
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