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研究生: 洪國鐘
Guo-Zhung Hong
論文名稱: 奈米銅導線的製作與量測
The Fabrication and Electrical Measurement of Copper Nanowires
指導教授: 葉鳳生
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 奈米銅線
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  • 本論文主要在於研究奈米銅導線的製作及量測方式,利用電子束微影的技術在非晶矽上定義出我們想要成長的銅線及電極位置,再利用置換方法,鍍製成銅奈米線。
    我們製作了兩種結構來配合電性量測,其一為線寬0.1μm間距為1μm之圖形,非晶矽以低壓化學氣相沈積系統(LPCVD)生長。當奈米銅線置換出來後,在一端濺鍍(sputtering)4000埃的銅電極,然後以此樣品在原子力顯微鏡(AFM)下做電性量測,低壓化學氣相沈積生長之非晶矽經銅置換後的電阻率為2.29×10-3Ω-cm,此法因接觸電阻較大,測量上有誤差。在第二種結構上,電極與奈米線一次置換成銅膜及線,同時使用離子佈植技術將電極底下區域佈植成導電區,以避免銅膜電極不連續時所形成的量測誤差,此法測量的電阻率為1.13×10-4Ω-cm。若非晶矽由電漿輔助化學氣相沈積系統(PECVD)生長,可得到較平整的銅線表面,由原子力顯微鏡測量其置換後銅線阻率可達2.23×10-4Ω-cm。同時,我們也有做奈米銅導線的歐傑電子顯微鏡分析,觀察到銅奈米線內的含氧量頗高,這也會造成我們的奈米銅導線的電阻率比較高,穿隧式電子顯鏡也證實銅奈米線的存在,且銅晶粒大小約為50nm。


    第一章 緒論……………………………………………………………………..1 第二章 電子束微影與曝光技術 及離子佈植………………………………….3 2-1 電子束曝光系統…………………………………………................3 2-2 影響解析度的因素…………………………………………………6 2-2-1 電子束散射效應…………………………………………….6 2-2-2 充電效應…………………………………………………….8 2-3 光阻的基本性質與特徵…………………………………..............9 2-4 離子佈植原理……………………………………………......13 第三章 矽上置換銅導線沈積原理…………………………………………….16 3-1矽上置換銅基本機制……………………………………....16 3-2矽上置換銅溶液組成………………………………………....17 第四章 實驗…………………………………………………………………….18 4-1銅導線製作……………………………………………………….18 4-1-1 Group A試片製作流程…………….... …………………….18 4-1-1-1 A1樣品製作………………………………………........21 4-1-1-2 ATA樣品製作………………………………………….23 4-1-2 Group B試片製作流程……………………………………...25 4-1-2-1 樣品B1製作…………………………………………..33 4-1-2-2 樣品BN+製作………………………………………….35 4-1-2-2-a 定義align key……………………………………..35 4-1-2-2-b 離子佈植N+區域於電極下方……………………35 4-1-2-2-c同時定義電極與奈米銅線區域…………………...36 4-1-2-2-d 銅線與電極的置換…………………………….....37 4-2 量測……………………………………………………………….38 4-2-1 掃描式電子顯微鏡………………………………………..38 4-2-2 穿隧式電子顯微鏡………………………………………..38 4-2-3 歐傑電子顯微鏡…………………………………………..38 4-2-4 原子力顯微鏡……………………………………………..38 4-2-5 奈米銅導線之電性量測…………………………………..39 4-5-2-1 原子力顯微鏡量測A_1和ATA3/I-V及ATA4/I-V樣品之電性…………………………………………….39 4-5-2-2 Probe station上測量Group B樣品之電性…………41 第五章 結果與討論 ……………………………………………………………43 5-1電子顯微鏡觀察樣品表面………………………………………....43 5-2穿隧式電子顯微鏡繞射分析...…………………………………....50 5-3 歐傑電子顯微鏡對銅導線的銅暈射和depth profile分析……….51 5-4 原子力顯微鏡對試片Group A之電性量測……………………...53 5-4-1 LPCVD和PECVD成長α-Si經置換後的表面粗糙度分析…………………………………………………………..53 5-4-2 試片Group A之電性比較………………………………..56 5-5 Group B試片之電性量測結果比較……………………………….62 5-5-1 離子佈植電極的電性比較……………………………….62 5-5-2 樣品經快速升溫退火前後的電性比較………………….64 第六章 結論…………………………………………………………………….72 參考文獻…………………………………

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