臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要研究製作奈米單電子電晶體（single electron transistor，SET）結構，在SOI（silicon on insulator）晶片，嘗試以不同方式製作結構。首先利用AFM在樣品主動區域部分，以電化學機制氧化局部p-doped Silicon，配合濕式蝕刻（wet etch）嘗試製作SET結構。第二個方式改採用電子束微影技術（electron beam lithography），在鋪有正光阻poly methylmethacrylate（PMMA）的樣品主動區域部份曝光，利用活性離子反應器（Reactive ion etcher，RIE），通入CHF3和SF6兩種氣體進行乾式蝕刻（dry etch），嘗試做出SET結構。最後的方法是以電子束微影技術，直接在鋪有負光阻hexaacetate p-methylcalix[6]arene（MC6AOAc）的SOI樣品上直接定義出SET圖案，利用乾式蝕刻，轉移光阻圖案於p-doped Si層，並將原先保留在p-doped Si層上的光阻與圖案外的p-doped Si層完全移除。最後將樣品置於高溫、乾燥高純氧氣下，以熱氧化（thermal oxidation）的方式，除縮小Si奈米直線線寬和高度外，同時於Si奈米線兩端與電極連接部份將被壓縮成比其他部分更小尺寸，此時Si奈米線兩端與電極連接部份即為SET結構。最後可製作出尺寸大小約為寬30nm以下的奈米線結構，並探討實驗結果。

目 錄
摘要
致謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論………………………………………………………………….1
1-1 顯微技術發展……………………………………………………………1
1-2 元件製程發展……………………………………………………………2
1-3 單電子電晶體簡介與發展………………………………………………3
1-4 論文大綱…………………………………………………………………4
第二章 單電子電晶體原理………………………………………………….6
2-1 Tunneling Hamiltonian method……………………………………..6
2-2 雙接合點系統………………………………………………………..10
2-3 單電子電晶體………………………………………………………..16
第三章 元件製程方法與結果………………………………………………21
3-1 原子力顯微儀微影製程………………………………………………21
3-1-1 AFM原理與電化學機制………………………………………………21
3-1-2 樣品準備以及結構製作………………………………………………23
3-1-3 實驗結果………………………………………………………………26
3-2 電子束微影技術製程……………………………………………………29
3-2-1 場發射掃描式電子顯微鏡簡介………………………………………29
3-2-2 電子束微影技術與系統簡介…………………………………………30
3-2-2-1 電子束散射效應（scattering）…………………………………31
3-2-2-2 充電效應（charging effect）…………………………………33
3-2-2-3 加熱效應…………………………………………………………33
3-2-3 樣品準備與結構製作－（方法Ｉ）…………………………………34
3-2-3-1 樣品準備……………………………………………………………34
3-2-3-2 圖形設計與圖案轉移………………………………………………35
3-2-3-3 乾式蝕刻-活性離子反應器（Reactive Ion Etcher，RIE）…37
3-2-3-4 實驗結果……………………………………………………………39
3-2-4 樣品準備與結構製作－（方法II）…………………………………50
3-2-4-1 樣品準備……………………………………………………………50
3-2-4-2 圖形設計與圖案轉移………………………………………………51
3-2-4-3 實驗結果……………………………………………………………55
第四章 實驗結果與討論……………………………………………………62
4-1 利用探針顯微術的電化學機制在元件主動區域製作SET結構………62
4-2 利用電子束微影技術在鋪有正光阻元件主動區域製作SET結構……62
4-3 利用電子束顯微技術直接在鋪有負光阻SOI晶片定義SET結構………63
4-4 論文總結……………………………………………………………………………66
參考資料……………………………………………………………………67

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