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研究生:宋宏泰
研究生(外文):H.T.Song
論文名稱:在不同基板上以射頻磁控濺鍍法成長氮化鋁薄膜及其特性分析
論文名稱(外文):Deposition of AlN thin film on different substrateby RF magnetron sputtering method and characteristics analysis
指導教授:吳朗
指導教授(外文):Lang.Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:106
中文關鍵詞:氮化鋁壓反應性射頻磁控濺鍍法X光繞射儀掃描式電子顯微鏡原子力顯微鏡
外文關鍵詞:AlNreactive RF magnetron SputteringXRDSEMAFM
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本文係使用反應性射頻磁控濺鍍法(Reactive RF Magnetron Sputtering )以鋁靶為靶材,通入氬氣與氮氣之混合氣體,在矽晶片、玻璃、AT-cut石英、氧化鋁及鈮酸鋰基板上,沉積c軸指向(c-axis orientation)之氮化鋁壓電薄膜。藉著改變濺鍍壓力、濺鍍功率、氮氣濃度及基板溫度於不同基板上,以獲得c軸指向與平整度良好的氮化鋁薄膜,以作未來表面聲波元件之應用。
由X光繞射儀(X-Ray Diffraction,XRD)來鑑定薄膜之結晶相;並以掃描式電子顯微鏡(Scanning Election Microscopy,SEM)觀察薄膜表面和截面之型態以及薄膜之厚度;使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)來觀察氮化鋁薄膜表面平整度之情形。
以矽晶片為例,由XRD分析顯示當氮氣濃度75﹪、工作壓力5mtorr、功率在350W、基板溫度為350℃時,可成長出透明無色且平整度良好的c軸指向氮化鋁薄膜。由SEM分析可知其為柱狀晶結構,且沉積速率為0.94um/hr;從AFM分析得知均方根粗糙度(Rms roughness)為1.157nm,證明所成長的薄膜平整度非常良好。
C-axis oriented aluminum nitride (AlN) thin films on different substrates, such as Si(100), Glass, LiNbO3, AT-cut quartz, Al2O3, are prepared by reactive RF magnetron sputtering. The dependence of highly c-axis preferred orientation of AlN thin films on various sputtering pressure, RF power, N2 concentration and substrate temperature for developing the surface acoustic wave devices in the future.
The crystallgraphy of the coated films was analyzed by x-ray diffraction (XRD) and by operating the scanning eleectron microscope(SEM) for film surface property , sample cross-section morphology and film thickness. Besides,the roughness of the as-sputtered films were also investigated using atomic force microscopy (AFM).
The XRD patterns show that increasing N2 concentrations up to 75﹪,sputtering pressure of 5mTorr ,sputtering power 350W and substrate temperature 350℃,colorless and transparent c-oriented AlN films can be obtained. Furthermore, the morphology characterizations observed by SEM show that the texture of deposited c-axis oriented AlN films are columnar structure .The deposition rate can be estimated of about 0.94μm/hr. Then, AFM measurements show that the AlN film was found to be with excellent flatness(Rms=1.157nm).
總 目 錄
中文摘要………………………………………………………………….Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………….Ⅱ
總目錄…………………………………………………………………….Ⅲ
圖目錄…………………………………………………………………….Ⅴ
表目錄……………………………………………………………………...III
第一章 前言……………………………………………………………….1
第二章 原理……………………………………………….……………..3
2-1氮化鋁的結構與特性…………………………………………….3
2-2反應性射頻磁控濺鍍原理……………………………………...4
2-2-1電漿原理………………………………………………...4
2-2-2直流電漿(dc plasma)………………………………..5
2-2-3射頻磁控之原理與特性………………………………….6
2-2-4反應性濺射膜型………………………………………….7
2-2-5動力學分析……………………………………………….8
2-2-6鍍層的成核……………………………………………...8
2-2-7鍍層微結構的Thornton模型…………………………..9
第三章 實驗方法與討論……………………………………….…….…10
3-1濺鍍系統………………………………..………………..…..10
3-2實驗材料……………………………………………..………..11
3-3實驗步驟與分析方法………………………………………....12
第 四 章 結果與討論………………………….…………….……….….16
4-1矽基板…………………………………..……………………..16
4-1-1濺射參數對晶體結構之影響…………………………..16
4-1-2濺射參數對半高寬值(FWHM)之影響………………..19
4-1-3濺射參數之指向圖(orientation map)…………….20
4-1-4濺射參數對薄膜成長速率之影響……………………..22
4-1-5濺射參數對微觀形態之影響…………………………..23
4-1-6濺射參數對薄膜平整度之影響………………………..25
4-2玻璃基板………………………………………………………..27
4-2-1濺射參數對晶體結構之影響…………………………..27
4-2-2濺射參數對半高寬值(FWHM)之影響………………..28
4-2-3濺射參數對薄膜成長速率之影響……………………..29
4-2-4濺射參數對微觀形態之影響…………………………..30
4-2-5玻璃基板薄膜平整度之觀察……………………………31
4-3鈮酸鋰基板………………………………………………………32
4-3-1濺射參數對晶體結構之影響…………………………..32
4-3-2濺射參數對表面形態之影響……………………………33
4-3-3濺射參數對薄膜平整度之影響………………………..34
4-3-4濺射參數對薄膜成長速率之影響………………………35
4-4石英基板………………………………………………………..36
4-5氧化鋁基板………………………………………………………38
第 五 章 結 論 ……..………………………………………………………..40
參考文獻……………………………………………………………………….104
參考文獻
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1. 9、 陳櫻琴,「從法律經濟學觀點論財政收支劃分法之修訂」,植根雜誌,第十一卷第十二期,民國八十四年十二月,頁18-34。
2. 13、 劉寧添,「我國地方租稅自主權爭議之討論」,財稅研究,第二十七卷第三期,民國八十四年五月,頁118-126。
3. 8、 陳清秀,「稅捐立法權與稅捐收益權歸屬」,財稅研究,第四十五卷第二期,頁62-89。
4. 9、 陳櫻琴,「從法律經濟學觀點論財政收支劃分法之修訂」,植根雜誌,第十一卷第十二期,民國八十四年十二月,頁18-34。
5. 3、 林華德,「中央政府補助款的經濟功能---台灣的驗證分析」,財稅研究,第二十一卷第五期,民國七十八年九月,頁1-23。
6. 8、 陳清秀,「稅捐立法權與稅捐收益權歸屬」,財稅研究,第四十五卷第二期,頁62-89。
7. 16、 蔡吉源,「凍省後縣市財政健全之道----以台中市為例」,財稅研究,第二十九卷第五期,民國八十六年九月,頁125-136。
8. 3、 林華德,「中央政府補助款的經濟功能---台灣的驗證分析」,財稅研究,第二十一卷第五期,民國七十八年九月,頁1-23。
9. 2、 林安樂、林全,「調整營業稅一般稅率對稅收及物價的影響」,財稅研究,第二十一卷第五期,民國七十八年九月,頁34-46。
10. 2、 林安樂、林全,「調整營業稅一般稅率對稅收及物價的影響」,財稅研究,第二十一卷第五期,民國七十八年九月,頁34-46。
11. 1、 李顯峰、黃惠雯,「租稅競爭與公共財供給不足之評述」,企銀季刊,第十九卷第十四期,民國八十五年四月,頁1-14。
12. 1、 李顯峰、黃惠雯,「租稅競爭與公共財供給不足之評述」,企銀季刊,第十九卷第十四期,民國八十五年四月,頁1-14。
13. 13、 劉寧添,「我國地方租稅自主權爭議之討論」,財稅研究,第二十七卷第三期,民國八十四年五月,頁118-126。
14. 16、 蔡吉源,「凍省後縣市財政健全之道----以台中市為例」,財稅研究,第二十九卷第五期,民國八十六年九月,頁125-136。
 
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