MeanderingCPW样品之-HMLT低温高磁实验室.PDF

Meandering CPW 樣品之 製作、封裝與訊號測試 萬德昌 2002.05.15 Meandering CPW 樣品之製作、封裝與訊號測試 本報告主要介紹 Meandering CPW(coplanar waveguide)樣品元件之製作，封 裝與訊號測試。另外，我們在樣品製程中使用到的儀器有光罩對準機、光阻塗佈 機、熱蒸鍍機，並利用網路分析儀對樣品元件進行頻譜特性的量測。 1. Meandering CPW 樣品元件之製作 光罩的製作 (Mask designed) 在確定了樣品材料厚度 (H) 以及金屬導電層厚度(T)後，我們可藉由 MicroWave Office 軟體(見圖 1- 1,1-2)計算得到 CPW 樣品元件的設計參數線寬(滿 足 50Ω阻抗匹配) ，其參數記有中心傳導帶寬度(Width)及傳導帶與接地間間距 (Gap) ，再利用AutoCAD 軟體完成樣品光罩的圖形(見圖 1-3,1-4) ，最後送至交大 半導體中心(SRC)完成 CPW 樣品元件光罩的製作。 以下為本實驗所設計的光罩線寬尺寸表: 樣品材料 Width( μm) Gap( μm) Si/SiGe 41 25 GaAs 43 28.5 另外,為了能夠在有限面積中增加 CPW 的傳輸距離(~13.5mm),故特別將傳 輸路徑設計為曲折形狀,並在兩傳輸端點處依照符合阻抗匹配 (impedance matching)的 W 與 G 之比例關係加大中心傳導帶的寬度面積 ，以利對外接線而便 於進行 CPW 樣品元件的電性量測. 光微影製程 (Optical lithography process) 其主要目的是為了能在樣品表面留下由光阻劑所形成的完整特定圖案以便 於樣品製作的後續步驟。我們所使用的是中興大學電機系江雨龍老師的黃光室設 備，其中包括光阻塗佈機(Spinner)及光罩對準機(OAI 200 JBA’s Mask Alinger , 2 接觸式Ultra-UV光源475 μm , 3.5~3.7 mw/cm ) 。我們對應使用的是AZ6112正光 阻液及AZ300顯影液，先利用光阻塗佈機使得樣品表面的光阻層均勻分佈(厚度 約為1μm) ，再利用光罩對準機對特定圖案曝光，被紫外光照射到的光阻可被顯 影液溶解並清除，留下特定的光阻層圖案，即完成圖案轉移(pattern transfer) 。 光微影製程的參數測試請見附錄 A 。 熱蒸鍍金屬材料 (Metal deposition) 經由光微影製程而得到良好圖案轉移後的樣品，便利用熱蒸鍍機來製作 CPW樣品元件所需要的金屬導電層。我們所使用的金屬材料為Al ，鍍至約為1500 (A)左右的厚度即可。另外我們還必須考慮光阻層與蒸鍍金屬間的相對厚度關 係，若蒸鍍金屬鍍的太厚會導致在剝離光阻(lift-off)時，光阻層無法被完全剝離 掉，或是在邊界部份易與導電金屬層產生牽連作用，而連同部份導電金屬層亦被 掀起的失敗結果。 光阻剝離 (lift-off) 最後我們使用丙硐(ACE)作為光阻剝離劑，其好處在於它對光阻有很好的溶 解率且不會傷害金屬與樣品本身，而 CPW 樣品元件製作至此即算完成。同時， 我們可利用高倍率的金相顯微鏡來觀察樣品製作的好壞，主要是導電金屬層彼此 間不能有短路或是斷路的情形發生，因為這會造成傳輸訊號的錯誤或是訊號根本 無法傳遞。另外，導電金屬層邊緣的平整度將是影響訊號完整傳遞的最主要原因 (leak current effect)