Abstract
本實驗提出一新穎的製作方法製作金/含氫矽酸鹽(hydrogen silsesquioxane) 及銅/含氫矽酸鹽的鑲嵌奈米金屬線。其為利用熱壓印技術和一簡單烘烤過程來完成此製作。藉由不同的烘烤條件可控制不同的金屬線嵌入深度。另外，奈米金屬線轉移於軟性機板(聚對二甲苯/聚亞醯胺)的技術也在此論文中展示。奈米金線是利用電子束微影技術和浸鍍法所製作。金線的成長機制將在此論文中探討。浸鍍液的濃度，浸鍍的溫度和時間對於金線生長的影響也將被研究。金晶粒的優選晶向為由低掠角X光繞射儀來得到。奈米金線的成份分析為利用歐傑電子能譜儀來進行。寬度為100 nm、緻密的奈米金線可利用非晶矽為基材進行金的浸鍍而得到。表面型態和晶粒大小為由掃描式電子顯微鏡和原子力顯微鏡來得到。晶粒大小為100 nm的奈米金屬線可以藉由溫度200 oC時間30 min的熱退火得到。利用接觸式原子力顯微鏡量得其電阻率為3.1-3.9 μΩ cm。在利用熱壓印技術在室溫、壓力2.2-4.6 Mpa下轉印奈米金線於含氫矽酸鹽上後，溫度300-400 oC 時間 5 s-30 min的烘烤接著施加於試片上以得到鑲嵌於含氫矽酸鹽內的奈米金線。奈米金線也利用熱壓印技術在溫度120 oC、壓力4.6 Mpa下轉移到聚對二甲苯/聚亞醯胺軟性基板上。轉移後金線電阻率為 4-5 μΩ cm。奈米銅線也為利用電子束微影技術和於非晶矽基板上以浸鍍法製備。熱退火溫度對奈米銅線的影響將被研究。表面型態和晶粒大小為由掃描式電子顯微鏡、原子力顯微鏡和穿隧式電子顯微就來進行研究。晶粒大小為100 nm的奈米銅線可藉由熱退火在400 oC時間5 s而得到。其電阻率為4.8-5.3 μΩ cm。奈米銅晶粒的尺寸效應對於其熔點的影響將於退火溫度為400-750 oC下作研究。奈米金屬線的表面元素分布為由歐傑電子能譜儀來進行。在奈米銅線於室溫、壓力2.2-3.3 Mpa下被轉印於含氫矽酸鹽上後，大馬士革銅鑲嵌結構可於對試片作溫度350 oC 時間 10 s 或 溫度400 oC時間5 s的烘烤而獲得。在烘烤溫度400 oC時間60 s的條件下，奈米銅線可埋入含氫矽酸鹽到30 nm的深度。此外，寬度/間距 = 100 nm/100 nm的平行大馬士革奈米銅導線也利用此新穎方法製作出。在量測溫度25-200 oC下，我們藉由量測平行導線間漏電流來進一步了解其漏電流機制。聲子輔助跳躍傳導被發現為主要的漏電流傳導機制，缺陷能階，電子跳躍距離能藉由對漏電流作分析而得到。奈米銅線和轉印後的奈米銅線的表面形態、截面和晶粒大小為利用掃描式電子顯微鏡和輕敲式原子力顯微鏡來分析。同時輕敲式原子力顯微鏡也利用來研究奈米銅線和大馬士革鑲嵌結構的表面粗糙度。另外，奈米銅線也利用熱壓印技術在溫度120 oC、壓力3.3 Mpa下轉移到聚對二甲苯/聚亞醯胺軟性基板上。