2008 年 8 月出版
科儀新知 第 165 期
CMOS MEMS 感測器專題
CMOS MEMS 微型加速度計 [ 下載 PDF ]
方維倫, 孫志銘, 王傳蔚, 蔡明翰
CMOS MEMS 是目前相當受到矚目的一項微機電技術，除了有許多已商品化的產品外，國內外也有許多學術機構投入相關的研究。本文希望以筆者在清華大學微機電實驗室所開發之一系列微型加速度計為例，說明 CMOS MEMS 元件設計、製造與測試的完整流程。本文主要使用台積電 (TSMC) 的 CMOS 0.35 µm 2P4M 標準製程來製作 CMOS 晶片，然後搭配筆者建立的新型態雙面 CMOS MEMS 後製程，完成微型加速度計。文中將介紹設計原理、機械結構、感測介面及感測電路等。
CMOS MEMS 及其於感測器之應用 [ 下載 PDF ]
陳振頤
CMOS 整合式感測器具有體積微小化、感測能力提昇和內連線能力強的優點，由於 MEMS 的新興應用蓬勃發展，對於感測器的體積、性能和成本等各個面向的要求也趨於多元，本文探討可發揮整合 CMOS 技術優勢的常用感測機制，並介紹將感測器整合在積體電路上的各種製程方法，最後以熱絲式流量計、電容式加速度計與電容式麥克風為例說明整合之後的結果。
應用於異質系統晶片整合之互補式金氧半微機電設計平台 [ 下載 PDF ]
莊英宗
結合微感測功能之 3C 電子應用已成為未來產品趨勢，為了達到低成本及縮小化目的，發展可應用於微感測系統之互補式金氧半微機電 (CMOS MEMS) 平台技術，將有助於應用系統整合開發。為使相關平台技術可有效應用於電路系統設計開發，須提供包含參考準則、製程描述檔、材料參數與微機電系統參考設計等資訊，本文將搭配相關設計範例完整地描述設計流程。
應用於化學與生化檢測上之 CMOS MEMS 懸臂樑感測平台 [ 下載 PDF ]
關恕, 黃榮山
過去幾年來利用懸臂樑作為換能機制的研究非常蓬勃，透過晶片表面之化學修飾與生物分子固定化技術，以及感測元件之微製造技術，由生物膜引入相容於 CMOS 製程的微懸臂樑，以建立一個可即時、免螢光、可定量檢測之生化感測器平台，有助於促進新藥物之研發、環境監控、生物技術方法之提升，以及新的治療診斷技術之開發。在本文中將針對國際數個團隊在此領域的優異成果進行介紹。由這些成果展現其廣泛之可應用性，相容於微電子技術之高度整合性，以及未來可望朝向無線感測網絡之發展性，因此建立一套彈性且高效能的整合設計環境，以便加速設計製作流程、降低研發成本和提高產品的可靠度是必要的。
CMOS MEMS 氣體感測器 [ 下載 PDF ]
戴慶良, 劉茂誠
各種工業上的應用和環境監控之所需，促使氣體感測器技術快速發展。本文將介紹氣體感測器的發展與原理，並呈現本研究團隊以 CMOS MEMS 技術所製作之濕度感測器與一氧化碳感測器晶片。這兩種感測器皆為電阻式感測器，其構造包含感測器薄膜、感測器電阻、微加熱器和積體電路。利用凝膠溶膠法製備感測薄膜，並將之被覆於感測器電阻上，當感測薄膜吸附感測氣體時，間接使得感測電阻產生改變，晶片中的積體電路則將感測電阻的變化轉換為電壓輸出。實驗結果顯示濕度計的靈敏度為 4.5 mV/% RH；一氧化碳感測器靈敏度為 1 mV/ppm。
桌上型高發射頻率 X 光雷射 [ 下載 PDF ]
周明昌, 林秉勳, 朱旭新, 林俊元, 汪治平, 陳賜原
近年來高亮度高發射頻率的 X 光雷射研究有突破性的進展，由於其具有短波長及飛秒級時寬的特性，使 X 光雷射成為各種前端科學研究與應用極具潛力的工具。本文將介紹筆者們研究的光場游離碰撞激發機制產生之 X 光雷射一系列的進展與成果，藉此也讓讀者瞭解 X 光雷射的一般架構、設計考量及輸出特性。
以同調分子調變過程產生埃秒光脈衝序列 [ 下載 PDF ]
陳蔚然, 孔慶昌, 李晁逵, 潘犀靈, 趙如蘋
我們以兩道雷射光來驅使氫氣分子產生同調振動運動，而這樣的同調振動運動又會調變原本的雷射光頻率，產生出高階的拉曼旁頻輻射，目前觀察到的頻寬已達到 70,000 cm−1。這些高階的拉曼輻射不但具有同調的特性，而且傳播的方向都與原本輸入的雷射方向共線。利用這樣的光源特性，再將它們的相對相位調控適宜，就可以合成出達到埃秒時間尺度的脈衝。使用了 7 道拉曼輻射，頻寬涵蓋 25,000 cm−1，經由驅動雷射頻率的選擇以及適當的相位調整之後，我們已經成功地得到了電場脈衝寬度為 440 埃秒的脈衝序列。
奈米粒子於雷射脫附游離質譜分析與表面增強拉曼散射光譜之應用 [ 下載 PDF ]
黃銘峰, 李昆鴻, 林宗宏, 江政剛, 張煥宗
本文將介紹以奈米粒子作為質譜及拉曼光譜基質的分析技術。由於奈米粒子在紫外光－可見光範圍有高的吸收係數，且容易用生物分子修飾成可選擇性辨識分析物之粒子，故近年來已有許多研究專注在奈米粒子作為表面輔助雷射脫附游離化質譜儀 (SALDI-MS) 之基質以偵測小分子。另外，由於貴重金屬奈米粒子的電磁場增強效應明顯，故於表面增強拉曼散射光譜的原理探討與生醫偵測方面的應用也漸受重視。
十字型毛細管電泳晶片中帶電離子運動現象 [ 下載 PDF ]
徐名瑩, 洪振益
在毛細管電泳數值模型中，一般常用來計算溶質在毛細管電泳晶片中的流動，通常使用濃度方程式。但濃度方程式並不能清楚地描述不同帶電性質溶質離子之運動現象。本研究使用複合 PIC 法以描述不同電性之溶質離子在毛細電泳內運動的情形。以此方法可以更清楚地了解不同電性之溶質離子在毛細管電泳中運動之現象，以期對毛細電泳晶片之設計有所裨益。
