微小化紅外線氣體感測元件及模組製作技術之研究(II)

微小化紅外線氣體感測元件及模組製作技術之研究(II)

計畫類別：■ 個別型計畫

□ 整合型計畫

計畫編號：

NSC 96-2221-E-151-019

執行期間：

96 年

8 月

1 日至

97 年

7 月 31 日

計畫主持人：陳忠男

共同主持人：

計畫參與人員： 王士晉、陳婉婷

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：■精簡報告

□完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、

列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢

執行單位：國立高雄應用科技大學 光電與通訊研究所

中

華

民

國

九十七

年

九

月 二十六 日

本計畫中，我們成功地利用 CMOS 標準製程及微機電後製程製作出多晶矽微紅外線發 射器。微發射器是以異向蝕刻方式製作出懸浮在<100>矽晶片上，具要高面積填充率及大的 輻射面積。在本研究中，我們亦對微紅外線發射器的一些熱特性作理論計算，包含了熱容、 熱導、熱時間常數、輻射功率、溫升及轉換效率等。除此之外，我們也比較了微紅外線發 射器在大氣及真空中的特性差異，我們發現在真空度 0.1 mtorr 以下的元件具有較低的消耗 功率及較高的轉換效率。 關鍵詞: CMOS、微機電、微紅外線發射器

英文摘要：

In this study, a thermal infrared (IR) micro-emitter was successfully fabricated by standard CMOS process. The heating structure is formed by a polycrystalline silicon membrane that suspended on the <100>-oriented silicon wafer by anisotropic etching. This structure shows high fill factor and large emission area. The thermal characteristics which are theoretically calculated contain thermal mass, thermal conductance, thermal time constant, radiation power, rising temperature, efficiency. Especially, we also analyze the effect of vacuum environment on microemitter’sperformance.Thecalculated resultshowsthatthedeviceunder0.1mtorrvacuum magnitude can lower power consumption and increase efficiency.

Keywords: CMOS, MEMS, Micro-emitter

本計畫為三年計畫的第二個年度計畫，前兩個年度之計畫成果已分別發表於 OPT 2007 及國家奈米實驗室所舉辦的 SNDT(Symposium on Nano Device Technology) 2007, 2008 學術 研討會，共計四篇研討會論文。本年度計畫報告內容將以於今年 SNDT 發表之兩篇研討會 論文呈現研究內容。

1. Shi-Jin Wang, Chung-Nan Chen, “A Fully CMOS Compatible Thermal Infrared Micro-emitterforGasSensing Application”,SNDT 2008

2. Wen-Chie Huang, Chung-Nan Chen,“Characterization and AnalysisoftheThicknessEffect ofPlatinum Nano FilmsforMicrobolometers”,SNDT 2008

3. 2008 碩士班畢業論文：王士晉, 熱型紅外線微發射器製程與製作之研究 4. 2008 碩士班畢業論文：陳婉婷, 反射式紅外線光學系統的模擬研究 5. 2008 碩士班畢業論文：沈尚宏, 單晶矽微熱阻型紅外線感測元件新型製程之設計與研究 6. 2008 碩士班畢業論文：黃文琦, 微熱阻型紅外線感測器之白金薄膜厚度效應分析 計畫成果自評部份，請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學 術或應用價值、是否適合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一 綜合評估。

研究內容與原計畫相符程度：

研究成果之學術或應用價值：

元件之研究成果已於國家奈米實驗室所舉辦的 SNDT 2008 (Symposium on Nano Device Technology)研討會發表兩篇論文，紅外線反射系統的模擬研究成果正準備投稿 OPT 2008。 除此之外，感測器製程的研究成果亦在整理準備投稿國際 SCI 期刊。