电子束微影术制作高频表面声波元件-低温高磁试验室.DOC

電子束微影術製作高頻表面聲波元件 指導教授：中興大學物理系 孫允武博士 彰化師大物理系 吳仲卿博士 學生：歐俊裕 目錄 摘要……………………………………………………………………………………2 簡介……………………………………………………………………………………3 實驗原理………………………………………………………………………………6 第一節 表面聲波元件………………………………………………………………6 1.1表面聲波…………………………………………………………...6 1.2 表面聲波元件……………………………………………………..6 第二節 電子束微影術………………………………………………………………7 2.1微影技術…………………………………………………………...7 2.2 電子束微影術………………………………………………...…...8 製程及實驗步驟……………………………………………………………..………11 第一節 圖形繪製……………………………………………………………..11 第二節LiNBO3基版之SAW元件製作…………………………………………..12 2.1避免Charged up 現象…………………………………………..12 2.2製作打線區……………………………………………...………..13 2.3電子束微影術…………………………………………...………..13 2.4使用RIE蝕刻Ge) …………………………………………….17 2.5元件製作結果…………………………………………………….17 第三節GaAs基版之SAW元件製作………………………………………………….18 3.1元件製作結果…………………………………………………….18 第四節數據測量…………………………………………………….……………….19 3.1樣品封裝………………………………………………………….19 3.2量測系統配置…………………………………………………….20 3.3量測程式設計…………………………………………………….22 3.4量測數據與訊號分析………………………………….…………23 結論…………………………………………………………………….…………….26 未來展望…………………………………………………………………….……….26 參考書目…………………………………………………….……………………….27 摘要 本實驗利用電子束微影術的方法在半導體壓電材料GaAs上製作線寬500nm中心頻率1.26Ghz以及在絕緣體壓電材料LiNbO3上製作線寬700nm，中心頻率1.28GHz的高頻表面波（Surface Acoustic Wave，以下簡稱SAW）元件，並使用最直接的測量方法量得此高頻表面聲波元件在時間域(Time Domain)及頻率域(Frequency Domain)的訊號。 SAW元件在現代高頻通訊相關系統上是一個十分重要的元件，它除了可以用來製作濾波器、延遲線甚至訊號處理及調變之外，它更可用來製作高靈敏度的偵測器。 電子束微影術是現代製作奈米元件、結構的主要工具，故名思義，是用電子束來曝光電子阻劑，因為電子的繞射極限遠小於光的繞射極限，因此可以製作奈米級線寬的元件及結構；因為是利用電子束來當作曝光的光源，所以基版的電性就直接影響微影術的參數，而基版就會有選擇性，導體及半導體可以用來當作曝光的基版，而絕緣體會在表面產生電荷累積(Charged up)的狀況，不適合使用電子束微影術；本次實驗所選擇的壓電材料為GaAs以及LiNbO3，其中LiNbO3是絕緣體材料，並不適合使用電子束微影術，但本實驗在電子束微影術的過程中，在LiNbO3基版表面鍍上一導電層鍺以導掉表面累積的電荷，使得電子束微影術能用在LiNbO3基版上製作SAW元件。 SAW元件的頻率高達1.28GHz，直接量測到時間域的訊號有很大的困難，必須使用功能強大且頻寬很寬的儀器才能直接量得SAW訊號，所以在本實驗的量測上，我們特別使用取樣頻率8GHz、頻寬1.5GHz的Agilent 54845A 1.5GHz 高頻數位示波器Agilent E4421B 3GHz高頻訊號產生器）Fig 1所示[5]： F