學位論文
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Item 整合光輔助電化學穿孔蝕刻與微電鑄技術應用於微金屬柱陣列之研製(2007) 李明承; Ming-Cheng Li本研究將整合光輔助電化學蝕刻(ECE)與精密電鑄技術，以開發高密度金屬垂直結構陣列之製程技術。利用改變光照強度與電流密度等實驗條件，以電化學蝕刻達到矽晶圓高密度微穿孔的目的，再利用精密電鑄技術進行穿孔之金屬導體填充，如此可實現高密度金屬垂直結構陣列。未來可應用於積體化探針陣列之製作，或利用晶圓內垂直導體而實現晶圓級堆疊封裝之目的。此技術開發有設備與製程成本低、可積體化生產、與半導體製程相容性高、批次生產與良率高等特點。 基於上述，本研究利用自行開發之低成本電化學蝕刻(ECE)設備，順利測得相關製程之最佳參數。由實驗結果已驗證，在利用電化學蝕刻技術製作高深寬比微孔洞陣列方面，當蝕刻時間達到31.5小時，可得高深寬比之結構。所用之晶片為n-type (100)，其蝕刻液為2.5 wt.%之氫氟酸溶液，陽極放置矽晶片，陰極為白金，獲得之穿孔其邊長為40 mm，深寬比約為12.5，證明利用此技術已能局部取代乾式蝕刻之應用領域。在金屬柱電鑄方面，利用正負脈衝電流，使金屬柱陣列能順利成形，其金屬柱高度約500 mm，深寬比約為12.5。Item 整合自組裝奈米球微影與光輔助電化學蝕刻之奈米柱狀陣列製作技術(2005) 黃茂榕; Huang Mao-Jung本研究結合奈米球微影以及光輔助電化學蝕刻兩項技術之優點，用於製作高深寬比的奈米柱狀陣列。聚苯乙烯奈米球可藉由材料本身的自組裝效應，能輕易定義出奈米等級的圖形陣列，並可由球體尺寸的選擇與堆積層數的控制，有效地定義圖案形狀以及圖案尺寸，因此稱為奈米球微影術。同時，本研究將採用光輔助電化學蝕刻，以滿足奈米柱高深寬比的蝕刻需求，此技術有著易於形成奈米級孔洞的優點，其蝕刻深度與寬度之比更可達到250：1，優於感應耦合電漿離子蝕刻術(Inductively coupled plasma reactive ion etching, ICP-RIE)的蝕刻效果。兩項技術的結合可代替如電子束(Electron beam)、深紫外光(Deep ultraviolet, DUV)、X光(X-ray)微影技術，與感應耦合電漿離子蝕刻技術等昂貴的設備，因此非常適合用於製作高深寬比之奈米柱結構。 實驗的結果証實利用旋轉塗佈搭配震盪塗佈的方式，可將奈米球規則地排列於矽基板上，並且定義出單層與雙層奈米等級的圖案。而在光輔助電化學蝕刻的實驗中，証實了在添加界面活性劑的作用下，蝕刻蝕刻液的接觸角可降低至15度，具有超親水性的特性，並大幅改善擴孔現像，使得奈米級的高深寬比孔洞能夠輕易的產生。當使用5 V的蝕刻電壓與HF濃度2.5 wt%的蝕刻液，經過5分鐘的蝕刻後，能夠產生高度6.2 m，直徑為90 nm的高深寬比孔洞，而孔洞的深寬比可達到68:1。在光輔助電化學蝕刻中，當孔洞底端氟離子數量遠少餘電洞數量，孔洞側壁的蝕刻現象將非常明顯，並且蝕刻深度則開始隨著電壓的增加而減少。本實驗目前可製作出高度為1m深寬比達20:1~14:1的奈米柱。奈米柱將隨著奈米球的定義而排列，因此具有陣列化的排列現象。 關鍵字：奈米柱，奈米球，光輔助電化學蝕刻，自組裝。