2007 年 8 月出版
科儀新知 第 159 期
原子層沉積技術與應用專題
以原子層化學氣相沉積之高介電薄膜於金氧半場效電晶體的應用 [ 下載 PDF ]
邱彥凱, 張哲豪, 吳泰伯
隨著金氧半場效電晶體元件的尺寸不斷縮小，傳統的氧化矽已經到達了極限，解決此問題的方法是使用高介電薄膜來取代氧化矽。在眾多高介電薄膜材料中，由於氧化鉿不錯的性質使其受到很大的重視。另一方面，由於相當不錯的厚度控制與膜厚均勻性且是一種較低溫製程，使得原子層化學氣相沉積是一用來鍍製高介電材料重要的技術。在我們的研究中成功的鍍製氧化鉿薄膜在四吋的矽基板上，得到相當好的膜厚均勻性 (STDEV (%) – 0.53%) 及一線性的鍍率約 0.095 (奈米／鍍膜循環數)，此外，製作成金氧半電容器也得到令人滿意的電性表現。
原子層沉積系統設計概念與應用 [ 下載 PDF ]
柯志忠, 林秀芬, 蕭健男
原子層沉積技術是以前驅物氣體與基板表面所產生的交互反應進行薄膜成長，其優點為精密的厚度與成分控制與大面積均勻鍍膜，所以被視為半導體製程重要的前瞻技術。在本文中我們將介紹原子層沉積技術的原理、發展及機台設計的概念，並討論在半導體產業、功能性鍍膜與奈米結構鍍膜之應用。
原子層沉積應用在三族氮化物之生長 [ 下載 PDF ]
呂東原, 林泰源, 龔志榮
氮化鎵相關之III-族氮化物具備直接／寬能隙、強勁之化學鍵結與良好之抗輻射強度性等優點，目前已廣泛的應用在超高亮度藍、綠、白色及紫外光發光二極體，未來更朝向節能之固態照明元件應用邁進，堪稱是廿一世紀重要的半導體材料。由於氮化鎵薄膜與氧化鋁 (或矽) 基板的晶格常數錯配量很大，造成大量缺陷 (或裂痕) 的產生，因此採用緩衝層是必然的選擇。原子層沉積由於具備自限式反應機制，可從事大面積磊晶及精準控制磊晶厚度等優勢，因此非常合適用於緩衝層之成長。在本文中，我們報導將原子層沉積技術應用在 III-族氮化物緩衝層、超晶格及中間層結構之製作及它們用在改進氮化鎵材料品質之成果。
原子層沉積系統原理及其應用 [ 下載 PDF ]
章詠湟, 陳智, 彭智龍
最近原子層沉積 (ALD) 吸引著許多的注意，原因在於它傑出的沉積技術能力，例如幾乎 100% 的階梯覆蓋、精準的薄膜厚度控制、大面積薄膜的均勻性、優異的製程穩定度與低溫的製程。這些傑出的能力可歸功於跟傳統鍍膜技術不一樣的飽和化學吸附與自我限制的鍍膜機制。這篇文章將詳細介紹製程原理、儀器設備與半導體工業上的應用。
原子層沉積在軟性光電元件之應用 [ 下載 PDF ]
蔡豐羽
軟性光電元件需要能有效阻隔水氣與氧氣的封裝薄膜，而 ALD 之零缺陷、低溫成膜以及 100% 立體包覆率使其成為最有希望解決軟性電子元件封裝需求的成膜方法。先前研究已驗證了ALD Al2O3 薄膜在 26 nm 即可達到軟性光電元件對水氣與氧氣阻隔率的要求，且該 ALD Al2O3 薄膜可反覆彎曲至 2 cm 曲率半徑而阻氣效能不變。ALD Al2O3 薄膜對 OLED 元件的封裝亦較其他薄膜封裝方法有級數上的改善。軟性光電應用所需之 ALD 機台較現有機台有其特殊之處，但其設計單純，值得我國廠商投入研發。
超越兆位元之磁性垂直記錄媒體 [ 下載 PDF ]
林夢嫺, 何建新, 賴志煌
硬碟從 1956 年問世以來，其記錄密度已經增加超過 5000 萬倍。人們認為磁記錄重要的物理限制是超順磁效應，也就是所記錄的資料會因熱擾動而遺失。此效應在產業上促使傳統的水平式記錄媒體，於 2006 年正式被垂直式記錄媒體所取代。隨著儲存密度增高，垂直式記錄提供了未來超高記錄密度媒體最可行的方式。然而超順磁效應所造成的威脅，並不會因為目前垂直式記錄媒體的誕生而被解決。根據計算，未來要邁向兆位元 (1 Tbit/in2) 的超高記錄密度，每個位元的平均大小將只有 25 奈米，磁記錄媒體所將面臨的挑戰會更加嚴峻。本文將針對各項新穎的超高密度之磁記錄媒體發展做一簡介。
非干涉式廣視野光學測繪術在細胞動態研究上的應用 [ 下載 PDF ]
王俊杰, 許慈軒, 蕭建隆, 林俊元, 李超煌
非干涉式廣視野光學測繪術是一項具有奈米縱向解析度的表面測繪技術，操作時不需費時的橫向二維掃描，量測時不接觸樣本，而且與其他光學對比機制具有高相容性，因此非常適合應用在細胞膜表面形貌與細胞動態的定量研究上。本文詳細說明非干涉式廣視野光學測繪術的原理與架設，並介紹此技術在活細胞膜表面動態研究上的應用。我們並以最大可能估計演算法提升此光學技術的橫向解析率，並將此明視野超解析率影像技術應用於癌細胞絲狀偽足的動態分析上。
應用超精密鑽石飛刀加工技術於反光片微稜鏡陣列模具開發 [ 下載 PDF ]
郭慶祥, 許巍耀, 陳峰志, 鄭源傑, 林文龍, 陳建人
微稜鏡陣列是由三條 60° 的等角 V 溝所構成，其中 V 溝的角度與表面粗糙度是影響反光片反光效率最大的關鍵因素，一般 V 溝結構的加工可使用飛刀加工或刮削加工。本研究利用 Precitech Freeform 705XG 超精密加工機，應用超精密加工 (ultra-precision machining) 技術中的鑽石飛刀加工 (fly-cutting) 技術來加工微稜鏡陣列模具，為了得到高反光效率的微稜鏡陣列結構，我們針對鑽石飛刀架設的角度誤差與飛刀對工件旋轉軸中心的對位進行研究，並詳細探討飛刀加工技術幾個重要加工參數對製程的影響。
偏光近場光學顯微術的發展與應用 [ 下載 PDF ]
魏培坤, 林恩宏, 許勝裕
偏光顯微術廣泛地使用在研究排列區塊如微結晶結構的特性，但受限於光學繞射限制，其對次微米以下區塊的空間解析度不足。另一方面，掃描探針顯微術具有很高的空間解析度，但無法以光學分辨出排列材料特性。我們結合偏光與掃描探針顯微術發展一種新的偏光近場光學顯微術，可以定量化研究 100 nm 尺度的分子排列特性。本文中將分別介紹用在研究有機分子薄膜排列特性的「偏光調變近場光學顯微術」與研究磁性薄膜中微磁區特性的「近場磁光顯微術」。
X 光倒易空間圖譜技術分析矽鍺異質磊晶材料的應變 [ 下載 PDF ]
鄭明欣, 林宏旻, 鍾明光
近年來，為了提高金氧半場效電晶體的運算速度，作為載子通道的矽單晶材料已被形變矽鍺異質磊晶或形變矽磊晶材料所取代。因此，鑑定此類形變磊晶材料與矽單晶基材的晶體不匹配度與鬆弛程度，便成為一個很重要的課題。由於高解析度多晶三軸繞射儀具備良好的光學模組，有效地提高在倒易空間量測上的解析能力，進而使得二維 X 光倒易空間圖譜技術成為鑑定異質磊晶材料的重要研究工具。本文將介紹 X 光倒易空間圖譜分析原理，高解析度多晶三軸繞射儀光學模組構造與 X 光倒易空間圖譜的操作流程，應變數值分析原理，最後舉例應用 X 光倒易空間圖譜鑑定不同形變矽鍺異質磊晶薄膜的分析結果。
