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研究生:刁俊民
研究生(外文):Chun Min Tiao
論文名稱:LCVD製程條件對以W(CO)6鍍製之鎢薄膜性質影響之探討
論文名稱(外文):Effect of LCVD Process Parameters on the Properties of Tungsten Thin Films Using Tungsten Hexacarbonyl Precursor
指導教授:盧信冲
指導教授(外文):H. C. Lu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:化工與材料工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
論文頁數:101
中文關鍵詞:雷射化學氣向沈積六碳化鎢鎢薄膜
外文關鍵詞:LCVDW(CO)6tungsten thin film
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W薄膜在工業上有不同的應用,包括有機材料促近劑,光折射性材料及導線修補等功能。本篇論文主要利用LCVD 系統以雷射光束光分解W(CO)6沉積W薄膜。藉由改變雷射光功率、反應溫度及反應氣體流量在佈滿ITO薄膜之玻璃基板上,探討薄膜成長及電性變化。薄膜特性由XRD、 SEM 及C-AFM量測。以XRD、SEM確認所得鎢金屬薄膜結構與成長現象並用EDX檢測鎢金屬膜,得知薄膜內含C、O原子,用C-AFM量測薄膜的平均電流及使用片電阻方法計算薄膜的電阻係數。
Tungsten (W) thin films has many applications in industry, including the organic material urges nearly pharmaceutical, only such functions as refracting material and wire are mended. This paper thesis utilize LCVD system photolytic by laser beam W(CO)6 deposit W mental line. By changing the laser power , response temperature and flow of gas on the glass substrate is covered with ITO thin film, to discussion about thin films growth and electricity change. Which is measured by XRD , SEM and C-AFM . Confirms the tungsten metal line structure and vary thin film growth and measures the tungsten thin films with EDX with XRD , SEM, learn implicit C , O atoms of tungsten thin films, examine average electric current of the tungsten line, and resistivity of calculate thin films of Sheet Resistance method with C-AFM amount.
誌謝 iv
摘要 v
英文摘要 vi
目錄 vii
圖目錄 ix
表目錄 xi
第一章 緒論
1.1 前言 1
1.2 研究目的 7
1.3 W & W(CO)6的物理性質 10
第二章 文獻回顧
2.1 傳統的CVD 15
2.1.1 CVD反應機制 16
2.1.2 氣相沈積的七個主要機制 17
2.2 低壓CVD(LPCVD) 18
2.3 電漿輔助CVD(PECVD) 19
2.4 有機金屬CVD(MOCVD) 20
2.5 雷射氣相沉積 (LCVD) 21
2.5.1 雷射CVD概述 21
2.5.2 雷射化學氣相沈積 23
2.5.3 陣列電性量測 25
2.5.4 導線修補 26
第三章 成膜原理
3.1 動力學 28
3.2.1 熱傳遞 30
3.2.2 熱傳導率 31
3.2.3 溫度和壓力 32
3.3 LCVD系統 33
3.3.1 簡略的LCVD系統 33
第四章 實驗規劃與薄膜成長分析
4.1 實驗規劃 36
4.1.1 使用藥品與成膜設備 37


4.1.2 實驗步驟與流程 38
4.2 成膜設備 40
4.3 薄膜檢測設備 41
第五章 結果與討論
5.1.1 XRD結構鑑定 47
5.1.2 SEM/EDS表面型態及成份檢測 48
5.1.3 C-AFM導電特性分析 50
5.2 雷射光能量對鎢薄膜特性影響之探討 55
5.3 反應氣體流量對鎢薄膜特性影響之探討 64
5.4 反應溫度對鎢薄膜特性影響之探討 73
5.5 結論 76
5.6 未來工作與展望 77
參考文獻














圖目錄
圖1.1 六碳化鎢分子式 11
圖2.1 一般化學氣相沉積過程 16
圖2.2 為LPCVD簡單結構示意圖 18
圖2.3 為PECVD工作原理示意圖 19
圖2.4 MOCVD成膜系統示意圖 20
圖2.5 成膜氣體AB經由紫外光分解,所得A沉積在由雷射掃描後的基
板區域內 24
圖2.6 為導線修補示意圖 26
圖3.1 為雷射化學氣相沉積成膜系統 33
圖3.2 LCVD成膜系統結構 34
圖4.1 為LCVD成膜設備示意圖 40
圖4.2 為XRD簡易運作圖 43
圖4.3 為SEM運作示意圖 44
圖4.4 為AFM簡單示意圖 46
圖5.1 以W(CO)6為前驅物反應溫度61 ℃、雷射光功率39.6 W、反應氣
體流量55 sccm的條件下以LCVD鍍製之薄膜之XRD圖 48
圖5.2 以W(CO)6為前驅物在反應溫度61 ℃、雷射光功率39.6 W、
反應氣體流量55 sccm的條件下以LCVD鍍製之薄膜之SEM
顯微照片圖(加速電壓為15KV,放大倍率12000X) 49
圖5.3 以W(CO)6為前驅物在反應溫度61 ℃、雷射光功率39.6 W、
反應氣體流量55 sccm的條件下以LCVD鍍製之薄膜之EDS
光譜分析圖 50
圖5.4 以聚焦雷射在基板表面照射與W(CO)6氣體垂直交會後在基
板表面形成駐波狀結構之金屬鎢薄膜示意圖 51
圖5.5 以W(CO)6為前驅物在反應溫度61 ℃、雷射光功率39.6 W、
反應氣體流量55 sccm的條件下以LCVD鍍製之薄膜之
C-AFM表面顯微結構圖 52
圖5.6 以W(CO)6為前驅物在反應溫度61 ℃、雷射光功率39.6 W、
反應氣體流量55 sccm的條件下以LCVD鍍製之薄膜之
C-AFM量測之畫素電流分佈圖 52
圖5.7 為前驅物在反應溫度61℃觀察反應氣體流量在不同雷射光功
率變化下對電阻影響關係圖 55



圖5.8 前驅物在反應溫度61℃W(CO)6反應氣體流量為65sccm沉積
W薄膜表面(a)雷射光功率39.6W(b) 雷射光功率46.2W。 57
圖5.9 為前驅物在反應溫度64℃觀察反應氣體流量在不同雷射光功
率變化下對電阻影響關係圖 58
圖5.10 前驅物在反應溫度64℃W(CO)6反應氣體流量為65sccm沉積
W薄膜表面(a)雷射光功率39.6W(b) 雷射光功率46.2W 60
圖5.11 為前驅物在反應溫度67℃觀察反應氣體流量在不同雷射光
功率變化下對電阻影響關係圖 61
圖5.12 前驅物在反應溫度64℃W(CO)6反應氣體流量為65sccm沉積
W薄膜表面(a)雷射光功率39.6W(b) 雷射光功率46.2W 63
圖5.13為前驅物在反應溫度61℃觀察雷射光功率在不同反應氣體流
量變化下對電阻影響關係圖 64
圖5.14溫度61℃、能量52.8W時所沉積之W薄膜(a)流量55sccm(b)
流量65sccm 66
圖5.15為前驅物在反應溫度64℃觀察雷射光功率在不同反應氣體流
量變化下對電阻影響關係圖 67
圖5.16溫度64℃、能量52.8W時所沉積之W薄膜(a)流量55sccm(b)
流量75sccm 69
圖5.17為前驅物在反應溫度67℃觀察雷射光功率在不同反應氣體流
量變化下對電阻影響關係圖 70
圖5.18溫度67℃、能量52.8W時所沉積之W薄膜(a)流量65sccm(b)
流量75sccm 72
圖5.19雷射光功率52.8W、反應氣體流量75sccm所沉積鎢薄膜(a)反
應溫度61℃(b)67℃ 75
附圖1.TFT-LCD產業發展歷程 78
附圖2. 基板經五道光罩後,顯示器元件圖形 79
附圖3. 以LCVD做任意線性成膜 80









表目錄
表1.1 鎢和六碳化鎢的物理基本特性 10
表1.2 LCVD M(CO)6同性質成 13
表3.1因各種成膜材料所需的能量及成膜特性不同,發展出各種不同
種類的雷射光源 35
表4.1實驗所使用藥品表 37
表4.2為實驗中所使用之成膜設備 37
表4.3為成膜實驗流程圖 39
表4.4檢測薄膜儀器 41
附表1.為TFT-LCD產業中Array製程流程圗 81
附表2為FIBCVD與LCVD成膜方式之比較 82
附表3為LCVD成膜參數 83
附表4 以C-AFM量測LCVD沉積鎢膜電性所得之電阻係數 84
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