101 學年度先進薄膜製程學士學位學程 學程週會專題講座 講題 : 高屏地區奈米核心製程共同實驗室簡介 主講人 : 國立中山大學物理學系 張鼎張教授 民國 1 0 1 年 6 月 4 日
目 次 一 活動剪影... 1 二 問卷資料... 4 三 函文... 10 四 專題講座講義... 11 五 附錄... 39
一 學程週會專題講座活動剪影 頁 1
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二 學程週會專題講座問卷統計資料 題項一 : 對此次專題講座主題 內容之滿意度? 關於第一題 : 有 67 位填答者, 非常滿意有 24 人 滿意者有 31 人, 尚可者有 12 人, 顯示填答者對於此次演講內容主題 內容滿意度覺得滿意 項目一 次數 百分比 有效的 非常滿意 24 35.82% 滿意 31 46.27% 尚可 12 17.91% 不滿意 0 0.00% 非常不滿意 0 0.00% 總和 67 100.00% 對此次專題講座主題 內容滿意度 0% 0% 46% 18% 36% 非常滿意滿意尚可不滿意非常不滿意 頁 4
題項二 : 此次專題演講內容符合自己需求關於第二題 : 有 67 位填答者, 非常滿意有 24 人 滿意者有 29 人, 尚可者有 14 人, 顯示填答者對於此次演講內容主題 內容滿意度覺得滿意 項目二 次數 百分比 有效的 非常滿意 24 35.82% 滿意 29 43.28% 尚可 14 20.90% 不滿意 0 0.00% 非常不滿意 0 0.00% 總和 67 100.00% 此次專題演講內容符合自己需求 0% 0% 21% 43% 36% 非常滿意滿意尚可不滿意非常不滿意 頁 5
題項三 : 對此次專題演講內容之助益程度關於第三題 : 有 67 位填答者, 非常滿意有 26 人 滿意者有 29 人, 尚可者有 12 人, 顯示填答者對於此次演講內容主題 內容滿意度覺得滿意 項目三 次數 百分比 有效的 非常滿意 26 38.81% 滿意 29 43.28% 尚可 12 17.91% 不滿意 0 0.00% 非常不滿意 0 0.00% 總和 67 100.00% 對此次專題講座內容之助益程度 0% 0% 43% 18% 39% 非常滿意滿意尚可不滿意非常不滿意 頁 6
題項四 : 講師 / 主持人與參與者互動情形關於第四題 : 有 67 位填答者, 非常滿意有 27 人 滿意者有 22 人, 尚可者有 18 人, 顯示填答者對於此次演講內容主題 內容滿意度覺得非常滿意 項目四 次數 百分比 有效的 非常滿意 27 40.30% 滿意 22 32.84% 尚可 18 26.87% 不滿意 0 0.00% 非常不滿意 0 0.00% 總和 67 100.00% 講師 / 主持人與參與者互動情形 0% 0% 27% 33% 40% 非常滿意滿意尚可不滿意非常不滿意 頁 7
題項五 : 講師 / 主持人時間掌控情形之滿意度關於第五題 : 有 67 位填答者, 非常滿意有 19 人 滿意者有 33 人, 尚可者有 15 人, 顯示填答者對於此次演講內容主題 內容滿意度覺得滿意 項目五 次數 百分比 有效的 非常滿意 19 28.36% 滿意 33 49.25% 尚可 15 22.39% 不滿意 0 0.00% 非常不滿意 0 0.00% 總和 67 100.00% 講師 / 主持人時間掌控情形之滿意度 0% 0% 23% 49% 28% 非常滿意滿意尚可不滿意非常不滿意 頁 8
題項六 : 對此次專題演講整體規劃之滿意度關於第六題 : 有 67 位填答者, 非常滿意有 24 人 滿意者有 31 人, 尚可者有 12 人, 顯示填答者對於此次演講內容主題 內容滿意度覺得滿意 項目六 次數 百分比 有效的 非常滿意 24 35.82% 滿意 31 46.27% 尚可 12 17.91% 不滿意 0 0.00% 非常不滿意 0 0.00% 總和 67 100.00% 對此次專題講座整體規劃之滿意度 0% 0% 46% 18% 36% 非常滿意滿意尚可不滿意非常不滿意 頁 9
三 函文 頁 10
四 專題講座講義 國立中山大學奈米元件製程設備 開放使用說明會 100 報告人 : 張鼎張 中山大學物理系 現職 : 張鼎張 國立中山大學物理系特聘教授 有庠奈米科技 講座 專長 : 薄膜電晶體 (Thin Film Transistor): asi, polysi, InGaZnO TFT 記憶體元件 ( Memory Device) 先進金氧半場效電晶體 ( Advanced MOSFET) 半導體元件物理 (Semiconductor Device Physics) 著作 : SCI 國際期刊 300 餘篇台灣 美國專利 200 餘項 頁 11
Outline 所有設備機台 各機台簡介 對外開放服務時間 申請使用方式 地理位置 無塵室設備 廠務設備 安全設施 設備機台 感應耦合式電漿蝕刻系統 (ICPEtcher) 高密度電漿化學氣相沉積系統 (HDPCVD) 雙電子束蒸鍍系統 (Dual EBeam Evaporator) 多靶磁控濺鍍系統 (MutiTarget Suptter) 快速熱退火系統 (RTA) / RTA(H 2 O) 薄膜特性分析儀 (n & k analyzer) 三維輪廓儀 (3D AlphaStep Profilometer) 四點探針 (4 Point Probe) 雷射退火系統 (Laser Annealing System ) 雷射鍍膜系統 (Laser Ablation System ) 光罩對準機 (Mask Aligner and Exposure System ) 濕式清洗與蝕刻台 (Wet Bench) 有機清洗台 頁 12
理 1012 感應耦合式電漿蝕刻系統 高密度電漿化學氣相沉積系統 雙電子束蒸鍍系統 多靶磁控濺鍍系統 快速熱退火系統 薄膜特性分析儀 四點探針 玻璃切割機 理 1013 雷射退火系統 雷射鍍膜系統 三維輪廓儀 光罩對準機 超音波洗靜機 濕式蝕刻與清洗台 有機清洗台 頁 13
各機台簡介 Multitarget Sputter DualE beam Evaporator HDPCVD ICPEtcher RTA n & k Analyzer 3D AlphaStep Profilometer Focus Ion Beam (FIB) Fourier Transform IR (FTIR) Dual Ebeam Evaporator 雙電子槍蒸鍍機 Physical Vaper Depositon(PVD) 物理氣相沈積 頁 14
Dual Electron Beam Evaporator Wafers Aluminum Charge 10 6 Torr Aluminum Vapor Electron Beam GUN2 GUN1 To Pump Power1 Power2 儀器功能 : 薄膜沉積 : 可沉積各種不同金屬 可雙槍 (dualgun) 共鍍 : 可鍍各種不同合金 ( 須由機台負責人以手動操作 ) 製程溫度最高可至 350 o C 真空度 (base pressure):5e6 Torr 本實驗室提供 Al, Cu, Ni, Ti 鍍料及其坩鍋 ; 其餘鍍料及坩鍋請自備 ( 本實驗室提供 Mo 坩鍋, 需要者可向本實驗室購買 ) 設備規格及適用基板 : nonuniformity: < 10% 6'' 及以下之樣品或破片 可放坩鍋數目 :Dualgun 共 12 顆 頁 15
儀器名稱 : 中文名稱 : 雙電子槍蒸鍍機英文名稱 : Dual EBeam Evaporator 儀器廠牌 型號 : 廠牌及型號 : 聚昌, Peva600 加熱器 載盤 ( 可放置 7 片 6 wafer) 石英震盪器 shutter 每支 Gun 可放置 6 種鍍料 頁 16
膜厚計 Gun1 Gun2 電子束控制器 DualE beam Evaporator 軟體介面介紹 頁 17
自動製程操作頁面 MultiTarget Sputter 多靶 ( 磁控 ) 濺鍍系統 Physical Vaper Depositon(PVD) 物理氣相沈積 頁 18
DC Diode Sputtering Target V Argon Plasma Wafer Chuck Metal film Wafer Sputtering Ar Momentum transfer will dislodge surface atoms off 頁 19
兩電極面積不對稱 射頻熱電極 A1 直流偏壓 V1 V2 A 2 接地電極 自我偏壓效應的負電位與電極板面積的關係 V 1 /V 2 =(A 2 /A 1 ) 4 Vp V 電漿電位 0 t DC 自我偏壓 27 射頻電漿系統簡單示意圖 射頻電漿系統之平均電位示意圖 Vp(t) A1 A2 射頻熱電極 A1 直流偏壓 V1 V2 A 2 接地電極 V(t) RF: 13.56 MHz 頁 20
Magnetron Sputter ( 磁控濺鍍 ) 二次電子運動路徑靶材電場磁力線 冷卻循環水 電子 二次電子受到電場與磁場作用呈螺旋狀運動 靶 材 電子將侷限於靶材表面, 並因行走距離增加, 進而提升與氣體分子或原子碰撞機率, 造成靶材表面電漿密度提高 儀器功能 : 薄膜沉積 : 可鍍各種金屬 合金 半導體 絕緣體 透明導電體 (ITO ZnO...) 本實驗室提供靶材 :Al Ti Cu ITO Al 2 O 3 SiO 2 其他靶材請自備 可通入氣體 :Ar O 2 N 2 NH 3 H 2 製程最高溫度 :400 1 組 DC 電源供應器 (400W 輸出 ) 及 2 組 RF 電源供應器 (200W 輸出 ) 可共鍍 真空度 (base pressure) 約為 5E6 torr, 濺渡時最低操作壓力可達 2 mtorr 頁 21
設備規格及適用基板 : nonuniformity: < 10% 靶材規格 : 4 6 及以下之樣品或破片 儀器名稱 : 中文名稱 : 多靶磁控濺鍍系統 英文名稱 :MultiTarget Sputter 儀器廠牌 型號 : 廠牌及型號 : 聚昌, Psur100HB 頁 22
機台正視圖 升降開啟腔門 檢視窗 加熱燈管 6 載盤 頁 23
RF2 DC RF1 真空度顯示表頭 電腦螢幕 頁 24
Multitarget Sputter 軟體介面介紹 登入頁面 頁 25
自動製程 Recipe 頁面 自動製程操作頁面 頁 26
手動製程操作頁面 High Density Plasma ChemicalVapor Deposition (HDPCVD) 高密度電漿 化學氣相積系統 頁 27
What Is Plasma( 電漿 )? A plasma is a ionized gas with equal numbers of positive and negative charges. A more precise definition: a plasma is a quasineutral gas of charged and neutral particles which exhibits collective behavior. Examples: Sun, flame, neon light, etc. Plasma Generation (1) Ionization ( 離子化 ) e A A 2 (2) ExcitationRelaxation ( 激發 放射 ) e A * A A A h ( photon) (3) Dissociation ( 解離 ) e AB * e e A B e 頁 28
Ionization Electron collides with neutral atom or molecule Knock out one of orbital electron e A A 2 e Ionization collisions generate electrons and ions It sustains the stable plasma Relaxation h: Planck Constant h : Frequency of Light Excited State h Ground State 頁 29
N 2 plasma Ar plasma O 2 plasma N 2 O plasma 頁 30
Dissociation Electron collides with a molecule, it can break the chemical bond and generate free radicals: e AB A B e Free radicals have at least one unpaired electron and are chemically very reactive. Increasing chemical reaction rate Very important for both etch and CVD. 頁 31
Electrode Parallel Plate Plasma System RF power Electrodes Plasma Dark spaces or sheath layers To Vacuum Pump Sheath Potential x Bulk plasma Sheath Region V p Sheath Potential Dark space V f 頁 32
High Density InductivelyCoupled RF Reactors The time varying inductive magnetic field will induce an electric field. Lower voltage then capacitivecoupled reactors. Low pressure operation.(typical:110 m Torr) for a review see: J. Hopwood, Plasma Source Sci. Technol(1992) 109116 B E t Inductively Coupled Plasma (ICP) Chamber Source RF Inductive coils Ceramic cover Chamber body Plasma Bias RF Wafer 頁 33
Chemical Reaction for CVD Process 1. Silicon SiH 2.Silcon dioxide SiH Si( OC SiCl 4 Si 4 2H 2 O [ TEOS, tetraethoxysilane ] 2 2 H H 2 2 5 SiO ) 4 2N SiO 2 2 2H 2 2 O SiO by products 2 2N 2 2HCl 3. Silicon nitride 3SiH 3SiCl 4 2 4NH H 2 3 4NH Si 3 3 N 4 Si 12H 3 N 4 2 6HCl 頁 34
Plasma Enhanced CVD PECVD with SiH 4 and NO 2 (laughing gas) e SiH 4 SiH 2 2H e e N 2 O N 2 O e SiH 2 3O SiO 2 H 2 O Plasma enhanced chemical reaction PECVD can achieve high deposition rate at lower temperature 儀器功能 : 薄膜沉積 (SiO 2 Si 3 N 4 Si Ge SiGe GeO GeN SiGeO SiGeN SiON 等 ) 可通入氣體 SiH 4 N 2 O NH 3 CF 4 GeH 4 O 2 N 2 製程溫度最高可至 300 電漿產生裝置 : 射頻 (RF) 產生器 電漿 輸出功率 = 1,200W 基板偏壓 輸出功率 = 600W 全自動真空 Load Lock 真空度 (base pressure) 約為 5E6 torr, 沉積時最低操作壓力可達 2 mtorr 頁 35
儀器名稱 : 中文名稱 : 高密度電漿化學氣相沉積系統 英文名稱 :High Density Plasma Chemical Vapor Deposition 儀器廠牌 型號 : 廠牌及型號 : 聚昌, Ciede200 Loading Chamber 頁 36
反應腔體 Plasma 視窗 Main Chamber 上電極 下電極 頁 37
陶瓷環 石墨環 反應腔下方 Turbo Pump 頁 38
附錄 ( 簽到單 問卷 ) 101 年度先進薄膜製程學士學位學程 學程週會專題講座 專題講座 問卷調查表 親愛的同學您好 : 本份問卷為 專題講座 問卷調查表, 需請您花些時間協助我們填寫此份問卷, 以作為未來舉辦相關活動的改進方向及參考 本份問卷採不記名方式, 問卷分析結果亦僅提供未來舉辦相關活動參考之用 時間 :101 年 6 月 4 日 活動 ( 講題 ): 高屏地區奈米核心製程共同實驗室簡介 請勾選您的基本資料 : 性別 : 男 女 年級 : 大一生 大二生 項 目 地點 : 林森校區敬業樓 101 教室 非常滿意 滿意尚可不滿意 非常不滿意 1. 對此次專題講座主題 內容之滿意度 2. 對此次專題或動內容符合自己需求 3. 對此次專題活動內容之助益程度 4. 講師 / 主持人與參與者互動情形之滿意度 5. 講師 / 主持人時間掌控情形之滿意度 6. 對此次專題活動整體規劃之滿意度 7. 您希望未來可提供哪些些講題方向? 其他意見 :( 若您有上述問題未提及之意見及建議, 請您予以簡述 ) 請您於活動結束後, 將此份問卷調查表交回給工作人員, 感謝您的合作, 謝謝 頁 39