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研究生: 張家銘
論文名稱: CMOS熱電式紅外線微感測器與訊號處理電路之設計與製造
Design and Fabrication of CMOS-Integrated Thermoelectric IR Microsensors and Signal-Processing Circuit
指導教授: 陳榮順
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 46
中文關鍵詞: 紅外線熱電式
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  • 近年來在醫學、設備檢測、汽車、民生等各方面皆有相關產品,如何生產低成本、高性能的紅外線感測器則漸漸獲得重視。此外隨著微機電系統之迅速發展,再藉由日益成熟的半導體製程技術將致動或感測的微結構與積體電路整合至單一晶片中,以實現具有尺寸小、低成本、整合性與性能高的微系統。
    本論文提出以CMOS MEMS技術為基礎之熱電式紅外線感測器,將熱電偶放置在吸收薄膜下方,具有面積小、高填充率的優點,再利用TSMC 0.35um 2P4M標準製程與簡單的體型微加工,不需要添加額外的材料與製程,使得系統整合性高而且製作成本低。透過結構的理論分析與CoventorWare數值模擬軟體,可得感測器在真空狀態下,響應度為119.81 V/W,雜訊等效溫差(NETD)為109.2 mK,時間常數為4.31 ms。最後再設計on-chip訊號處理電路,將此電路與感測器整合於同一晶片上,發展出具有高溫度靈敏度的紅外線感測晶片。


    第一章 緒論----------------1 1.1研究背景與動機----------1 1.2文獻回顧----------------2 1.2.1感測器的種類----------2 1.2.2熱型紅外線感測器的種類與比較---3 1.2.3熱電式紅外線微感測器--4 1.3本論文大綱--------------6 第二章 系統架構與元件分析--7 2.1 系統架構簡介-----------7 2.2 熱電效應之原理 ---------9 2.3 感測器之性能指標-------10 2.4結構設計----------------12 2.5電路架構----------------15 第三章 模擬結果與製程簡介--20 3.1感測器結構之熱傳分析----20 3.2感測器結構之熱傳模擬----22 3.3感測器結構之尺寸分析----25 3.4量測電路之模擬與分析----28 3.5感測器之後製程流程------33 3.6光罩佈局----------------35 第四章 實驗架設與量測------37 4.1 濕蝕刻後製程結果-------37 4.2 熱電係數的量測---------37 4.3 響應度的量測-----------40 第五章 結論與未來工作------43 5.1本論文貢獻--------------43 5.2未來工作----------------44 參考文獻-------------------45

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