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研究生:陳奎佑
研究生(外文):Chen, Kuei-You
論文名稱:氮化鎵基板經化學機械研磨後損害層觀察與去除之研究
論文名稱(外文):The Observation and Removement of Damages layer in GaN substrates after CMP
指導教授:李威儀李威儀引用關係
指導教授(外文):Lee, Wei-I
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子物理系所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:氮化鎵損害層化學機械研磨
外文關鍵詞:GaNdamage layerCMP
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本論文主要目的是氮化鎵基板表面粗糙度與表面下損害層之研究,期望能夠取得可供再成長之氮化鎵基板。機械研磨製程利用AFM表面粗糙度探討取得理想參數,使得表面粗糙度能夠小於1nm。此外損害層探討發現可以利用PL的NBE強度與P/Y值的比例去觀察之,亦可利用CL的俯視圖與側視圖去觀察有無損害層,並且利用TEM影像去再次證明PL與CL的現象;利用ICP可以有效去除機械研磨造成的損害層,而細微化學機械研磨製程對於損害層的去除亦是有其功效,但參數還必須做調整;最後利用適當表面處理而成功的在MOCVD上磊晶成長出近紫外光LED。
In this work , the major purpose was to study the surface roughness and sub-surface damage of GaN substrates and expect to obtain epi-ready GaN substrate. We studied the surface roughness by atomic force microscope to acquire the optimum parameter of mechanical polish process, then the RMS surface roughness less than 1nm that we done. In the research of the damage, we had to observe the damage by the near band edge intensity and the intensity ratio of the NBE emission to yellow luminescence of photoluminescence (PL). And, the plane view and cross section image of cathodoluminescence (CL) was applied to analysis the surface damages. Furthermore, transmission electron microscope measurement was used to test and verify the phenomenon by the PL and CL measurement; the Inductively Coupled Plasma treatment on the mechanically polished samples effectively removed the polishing-induced damage. And, the subsurface damage could be removed by fine chemical mechanical polish, but the parameter needed to be adjusted. Finally, it was successful to growth the near UV LED on GaN substrate with suitable surface treatment.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-1-1氮化鎵材料特性簡介 1
1-1-2 化學機械研磨拋光法應用於氮化鎵基板 3
1-2 文獻回顧 4
1-3 研究動機與目的 6
第二章 實驗流程與實驗儀器介紹 7
2-1 樣品製備 7
2-1-1氫化物氣相磊晶(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE) 7
2-1-2 雷射剝離系統 9
2-1-3 感應耦合電漿離子蝕刻去除翹曲 9
2-2 化學機械研磨 10
2-2-1 化學機械研磨原理 10
2-2-2 研磨拋光機台介紹 12
2-2-3 研磨拋光材料 13
2-3 實驗流程 15
2-3-1 CMP製程步驟介紹 15
2-3-2 實驗流程圖 15
第三章 分析儀器介紹 16
3-1 原子力顯微鏡(AFM) 16
3-2 光激螢光光譜儀(PL) 18
3-3 X-射線繞射儀(XRD) 21
3-4 陰極螢光光譜儀(CL) 23
3-5 掃描穿透式電子顯微鏡(STEM) 25
第四章:實驗設計與結果討論 28
4-1 :表面形貌與平整度的探討 28
4-1-1 機械研磨造成之刮痕深淺探討 28
4-1-2 中磨時間對平整度的影響 29
4-1-3 細拋時間對平整度的影響 29
4-1-4 細拋與CMP製程的比較 30
4-2: 損害層(Damage Layer)的觀測 31
4-2-1 PL與Damage Layer的關係 - NBE強度 31
4-2-2 PL與 Damage Layer的關係 – P/Y值 32
4-2-3 CL與 Damage Layer的關係 34
4-3: 損害層(Damage Layer)的移除 39
4-3-1 FCMP時間參數對去除損害層的關係 40
4-3-2 FCMP壓重對去除損害層的關係 43
4-3-3 ICP蝕刻去除損害層 – PL系列 45
4-3-4 ICP蝕刻去除損害層 – CL系列 49
4-3-5 TEM觀測Damage layer的探討 51
4-4 氮化鎵基板後續成長LED 54
第五章 結論 56
參考文獻 58

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