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奈米科技導論(第四版)

為了解決蒸鍍濺鍍優缺點的問題，作者羅吉宗,戴明鳳,林鴻明,鄭振宗,蘇程裕,吳育民  這樣論述：

　　本書廣泛探討奈米科技，從奈米的尺度世界到前瞻技術作開場介紹，進而介紹奈米材料的特性、石墨烯奈米材料的特性、量子通訊的技術發展、物理性質及檢測技術等，將奈米科技作廣度及深度的討論，是一本最佳教科書及參考書。   本書特色   　　1. 奈米材料物性說明條理分明，使讀者對其內涵印象深刻。 　　2. 廣泛介紹奈米材料合成技術，並比較其優缺點。 　　3. 了解奈米加工與其檢測技術，獲益匪淺。

半導體薄膜技術基礎

為了解決蒸鍍濺鍍優缺點的問題，作者李曉干劉勐王奇 這樣論述：

本書對當前主要應用的薄膜技術及相關設備進行了深入淺出的介紹，主要包括作為最重要的半導體襯底的矽單晶材料學、薄膜基礎知識、PVD技術、CVD技術及其他相關的薄膜加工技術，在對各種技術進行介紹的同時，還對各種技術所應用的設備進行簡要介紹。本書提供配套電子課件。本   書作為半導體薄膜技術的入門書籍，既有薄膜技術的基本理論介紹，又提供了大量的設備基本結構知識，可以作為微電子等相關專業學生的教學參考書，對從事薄膜技術的工程技術人員而言，也可以作為相關的參考資料。 李曉幹，博士，畢業于英國里茲大學材料研究所，大連理工大學電子科學與技術系副教授。中國儀器儀錶協會感測器分會理事；全國氣、

濕敏專業委員會委員。主要研究方向為高性能半導體敏感材料，納米材料敏感電子學，感測器元件與檢測系統。 第1章緒論1 本章小結5 習題6 第2章矽單晶材料學7 2.1矽及其化合物的基本性質7 2.2矽的晶體結構13 2.3矽的生長加工方法16 2.4矽材料與器件的關係19 本章小結21 習題22 第3章薄膜基礎知識23 3.1薄膜的定義及應用23 3.2薄膜結構、缺陷及基本性質26 3.2.1薄膜的基本結構及缺陷26 3.2.2薄膜的基本性質29 3.3薄膜襯底材料的一般知識34 3.3.1玻璃襯底34 3.3.2陶瓷襯底35 3.3.3單晶體襯底36 3.3.4襯底清洗37

3.4薄膜的性能檢測簡介40 3.4.1薄膜的厚度檢測40 3.4.2薄膜的可靠性43 本章小結44 習題44 第4章氧化技術46 4.1二氧化矽（SiO2）薄膜簡介47 4.2氧化技術原理49 4.2.1熱氧化技術的基本原理50 4.2.2水汽氧化51 4.2.3濕氧氧化工藝原理52 4.2.4三種熱氧化工藝方法的優缺點53 4.3氧化工藝的一般過程54 4.4氧化膜品質評價58 4.4.1SiO2薄膜表面觀察法58 4.4.2SiO2薄膜厚度的測量58 4.5熱氧化過程中存在的一般問題分析61 4.5.1氧化層厚度不均勻61 4.5.2氧化層表面的斑點61 4.5.3氧化層的針孔62 4.

5.4SiO2氧化層中的鈉離子污染62 本章小結62 習題63 第5章濺射技術64 5.1離子濺射的基本原理64 5.1.1濺射現象64 5.1.2濺射產額及其影響因素65 5.1.3選擇濺射現象70 5.1.4濺射鍍膜工藝70 5.2濺射工藝設備72 5.2.1直流濺射台74 5.2.2射頻濺射台77 5.2.3磁控濺射79 5.3濺射工藝應用及工藝實例80 本章小結83 習題83 第6章真空蒸鍍技術84 6.1真空蒸鍍技術簡介84 6.2真空蒸鍍工藝的相關參數86 6.2.1工藝真空86 6.2.2飽和蒸氣壓88 6.2.3蒸發速率和沉積速率88 6.3真空蒸鍍源89 6.4真空蒸鍍設備9

0 6.4.1熱阻加熱式蒸鍍機（蒸發機）92 6.4.2電子束蒸發台94 本章小結96 習題97 第7章CVD技術98 7.1CVD技術簡介98 7.2常用CVD技術簡介99 7.3低壓化學氣相澱積（LPCVD）103 7.4PECVD107 7.5CVD系統的模型及基本理論115 7.6CVD工藝系統簡介117 7.6.1CVD的氣體源系統118 7.6.2CVD的品質流量控制系統118 7.6.3CVD反應腔室內的熱源119 本章小結119 習題119 第8章其他半導體薄膜加工技術簡介121 8.1外延技術121 8.1.1分子束外延121 8.1.2液相外延（LPE）123 8.1.3氣

相外延（VPE）124 8.1.4選擇外延（SEG）125 8.2離子束沉積和離子鍍126 8.3電鍍技術128 8.4化學鍍131 8.5旋塗技術131 8.6溶膠—凝膠法133 本章小結134 習題134 參考文獻134 矽積體電路無疑是這個時代所創造的奇跡之一，正是這種能將數以千萬計的元器件集成於一塊面積只有幾平方釐米的矽晶片上的能力，造就了今天的資訊時代。矽集成電路技術綜合應用了多種不同領域的科學技術成果。薄膜技術的應用就是人們開發新材料和新器件的研究結晶，通過不同的技術手段，在半導體材料上進行薄膜的生長、腐蝕，形成所需要的各種結構，實現設計器件的功能。半導體薄膜技

術已經成為矽積體電路製造工藝中不可或缺的重要一環。 半導體薄膜技術的發展幾乎涉及所有的前沿學科，而半導體薄膜技術的應用與推廣又滲透到各個學科及應用技術的領域中。為此，許多國家對半導體薄膜技術和薄膜材料的研究開發極為重視。從發展趨勢看，在科學發展日新月異的今天，大量具有各種不同功能的薄膜得到了廣泛的應用，薄膜作為一種重要的材料，在材料領域中佔據著越來越重要的地位。   目前，人們已經設計和開發出了多種不同結構和不同功能的薄膜材料，這些材料在化學分離、化學感測器、人工細胞、人工臟器、水處理等許多領域中，具有重要的潛在應用價值，被認為是21世紀膜科學與技術領域的重要發展方向之一。 本書主要介紹矽

單晶材料學、薄膜基礎知識、氧化技術、蒸發技術、濺射技術（PVD）、化學氣相澱積（CVD）技術及其他一些半導體薄膜加工技術。積體電路晶片的製造過程實際上就是在襯底上多次反復進行薄膜的形成、光刻和摻雜等工藝加工過程的組合。   在半導體工藝中，首要任務是解決薄膜加工工藝問題。積體電路技術的發展，要求製備薄膜的品種不斷增加，對薄膜的性能要求日益提高，新的薄膜製備方法也不斷湧現並逐漸成熟。本書主要介紹積體電路加工工藝過程中常用的薄膜製備技術，在介紹薄膜製備技術之前，對積體電路的發展歷程和今後的發展趨勢進行介紹，對積體電路製造中常用的襯底材料——矽的製備也進行詳細介紹，然後討論薄膜物理學。   在介紹每

一種薄膜製備工藝的過程中，還對各個製備工藝的設備原理進行簡單介紹。通過本書的學習，讀者可以掌握基本的半導體薄膜製備技術，瞭解薄膜製備工藝的特點和應用場所，瞭解不同薄膜製備工藝所製備薄膜的特點及相關測試方法，並對相關製造設備有一定瞭解，同時，還對部分相關設備的生產廠商進行簡要介紹。 …… 我們希望本書不僅成為一本簡單的教材，還可以成為廣大工程技術人員的一本參考手冊。由於半導體薄膜的技術內容非常豐富，本書不可能包含所有的薄膜技術，所以本書是以半導體薄膜技術的基礎研究為目的，在此基礎上再去深入研究各種薄膜製備技術，將不是很困難的事。 本書由李曉幹、王奇、劉猛共同編寫。其中，李曉幹主要編寫了緒論、

薄膜基礎知識、氧化技術和真空鍍膜技術，劉猛編寫了矽單晶材料學、CVD技術和其他半導體薄膜技術，王奇編寫了濺射工藝部分。全書由李曉幹、劉猛進行統稿。 由於半導體薄膜技術的發展日新月異，涉及的科學技術領域繁多，編寫者的水準有限，在編寫中存在錯誤在所難免，歡迎廣大讀者批評指正！ 作者 2018年1月

以雙閘極結構改善經電漿處理之IGZO薄膜電晶體

為了解決蒸鍍濺鍍優缺點的問題，作者許志豪 這樣論述：

目錄中文摘要 iAbstract ii誌謝 iii目錄 iv表目錄 vii圖目錄 viii第一章 緒論 11.1、 薄膜電晶體發展 11.1-1、 氫化非晶矽薄膜電晶體：（a-Si:H TFT） 21.1-2、 低溫多晶矽薄膜電晶體 21.1-3、 氧化物薄膜電晶體 41.1-4、 氧化銦鎵鋅（Indium Gallium Zinc Oxide）薄膜電晶體 41.1-5、 電漿處理通道層優點 61.1-6、 雙閘極的優點 7第二章 理論基礎及文獻回顧 102-1、 電晶體基本特性 102-2、 薄膜電晶體公式及重要參數 122-2-1、 電晶體電流公式 1

22-2-2、 場效應遷移率（Field-Effect Mobility，sat） 132-2-3、 電晶體電流開關比（On / Off Current Ratio，Ion / off） 132-2-4、 次臨界擺幅（Subthreshold Swing，S.S.） 142-2-5、 陷阱態位密度（Density Of States，Nit） 142-3、 氧化鋅晶體結構與特性 142-3-1、 材料特性 142-3-2、 結構特性 152-3-3、 電學特性 172-3-4、 光學特性 192-3-5、 表面粗糙度 212-3-6、 發光機制 242-3-7、 晶體結

構特性 292-4、薄膜的製備 31第三章 儀器原理 333-1、 濺鍍系統原理 333-1-1、 電漿原理 343-1-2、 磁控濺鍍系統 353-2、 電子束蒸鍍(E-beam evaporation) 373-3、 電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)系統 383-4、 高密度活性離子蝕刻系統(HDP-RIE) 403-5、 快速熱退火處理(Rapid Thermal Annealing，RTA) 413-6、 原子力掃描探針顯微鏡（AFM） 413-7、 霍爾量測原理 4

3第四章 實驗步驟與方法 454-1、實驗步驟 454-1-1、實驗流程圖 454-1-2、通道層薄膜氧化銦鎵鋅製備 464-1-3、電晶體製備流程 474-2、分析及量測儀器 544-2-1、薄膜厚度輪廓測量儀（alpha steper, α-steper） 544-2-2、原子力掃瞄探針顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM) 544-2-3、X光繞射分析儀(X-Ray Diffraction, XRD) 564-2-4、霍爾量測 584-2-5、半導體量測分析儀 58第五章 量測結果與分析 595-1、薄膜電性量測 595-3、複合式薄

膜表面結構分析—AFM分析 605-3、 薄膜X光繞射 635-8、薄膜電晶體之元件特性與分析 645-9、IGZO薄膜電晶體之元件特性—耐久性測試分析 71第六章 結論與未來展望 73參考文獻 75 表目錄表 1.1不同薄膜電晶體之電性分析 2表 1.2 非晶矽、多晶矽薄膜電晶體之優缺點 3表 1.3 ZnO及IGZO薄膜電晶體之優點及缺點。 4表 2.1 ZnO基本屬性表 165表 2.2各儀器薄膜沉積方法優劣比較表 31表 3.1三種化學氣相沉積的比較與應用 39表 5-1 IGZO (SG-TF

T)之電晶體特性比較表 65表 5-2 IGZO (DG-TFT)之電晶體特性比較表 69 圖目錄圖 1.1、a-Si與IGZO顯示器比較 5圖1-2 (a)電漿處理IGZO TFT(b)雙閘極IGZO TFT 7圖1-3 (a)單閘極與雙閘極載子分布示意圖(b)Channel/Insulator介面散射 8圖1-4 雙閘極電晶體與單閘極電晶體特性曲線比較 8圖1-5 雙閘極模式比單閘極模式高出兩個數量級的的導通電流

8圖1-6給予頂閘極恆定正負電壓量測，特性呈現出增強型或空乏型電晶體 9圖 2.1 金屬-氧化物-半導體電容示意圖 10圖 2.2未加電場時的能階圖 11圖 2.3 增加一正偏壓電場時的能階圖 11圖 2.4增加一負偏壓電場時的能階圖 12圖 2.5 ZnO之晶體結構 16圖 2.6 Burstein-Moss效應示意圖 20圖 2.7不同粗糙度對薄膜電晶體元件特性比較圖 21圖 2.8不同粗糙度對應有機薄膜電晶體I-V特性之比較 22圖 2.9不同粗糙度對應有機薄膜電晶體遷移率之比較 23圖 2.10 氧化鋅摻雜各元素粗糙度比較圖……

…………………………..…………23圖 2.11氧化鋅能帶與激子能階示意圖 255圖 2.12氧化鋅綠光放射強度、VO*的數量和自由載子濃度隨溫度變化關係圖 27圖 2.13 B. Lin所提出氧化鋅之缺陷能階圖 27圖 2.14 H. S. Kang 所提出氧化鋅之缺陷能階圖 28圖 2.15氧化鋅能帶與激子躍遷示意圖 28圖 0.1 InGaZnO4結構圖 29圖 0.2 IGZO薄膜退火後及改變通氧量之XRD圖 30圖 0.3 IGZO薄膜

退火及改變通氧量之XRD圖 30圖 3.1表面濺鍍原理示意圖 33圖 3.2電子溫度Te、離子溫度Ti和氣體分子溫度Tg與壓力之關係圖 35圖 3.3磁控濺鍍法之示意圖 36圖3.4電子束蒸鍍工作原理示意圖 37圖3.5 PECVD系統架構圖 39圖3.6 乾蝕刻系統結構圖 40圖

3.7 快速熱退火處理示意圖 41圖 3.8 霍爾量測原理示意圖 44圖 4.1實驗步驟流程圖 45圖 4.2 Sputter 濺鍍系統示意圖 46圖 4.3 TFT元件結構圖與光學顯微鏡影像與元件圖 52圖 4.4薄膜電晶體製程流程示意圖 53圖 4.5 AFM 架構示意圖 55圖4.6布拉格繞射示意圖

56圖 4.7 X-ray 繞射原理及量測示意圖 57圖 5.1不同電漿處理的IGZO薄膜Hall量測關係圖 59圖 5.2 IGZO薄膜(50nm)之原子力顯微鏡三維表面影像 60圖 5.3電漿處理前後薄膜之表面粗糙度比較 63圖 5.4 IGZO 薄膜X光繞射圖 64圖 5.5 SG-TFT電晶體元件之IDS - VGS轉換特性 65圖 5.6 SG-TFT結構之電晶體輸出飽和特性曲線（IDS - VDS） 66圖 5.7 DG-TFT)電

晶體元件之IDS - VGS轉換特性 68圖 5.8 DG-TFT結構之電晶體輸出飽和特性曲線（IDS - VDS） 70圖 5.9 偏壓應力測試…………………………………………………………………72圖 6.1可撓式電子產品應用.. 74