矽基材料共振波導光柵之濾波器

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周昱宏(Yue-Hom Chou) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

矽基材料共振波導光柵之濾波器
(Si-based Guided Mode Resonance Filter)

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摘要(中)

光學濾波器，雖然不易觀察到，但在光學領域中，卻是最重要的，
它可以篩選出想要之波長，或是摒除不要之波長，而在傳統製作之濾
波器，都是利用薄膜堆積產生之干涉所達到濾波之效果，但由於其為
多層薄膜堆疊，因此相對而言製程容忍度低。本論文利用了新形式的
方式產生濾波的效果，其主要是利用次波長光柵加上波導在其相位匹
配時，會產生之共振情形，因而使得其穿透頻譜具有篩選波長的能
力，達到濾波的效果。
現今的台灣，全世界半導體的重鎮，對於製作在矽基版上面的
元件非常得心應手，現階段的製成對於製作次波長的線寬來說也不是
問題，而且已經朝向幾十奈米的線寬邁進。因此，本文利用目前已經
發展成熟的半導體製程技術與微光機電系統
（Micro-Optical-Electro-Mechanical-Systems，MOEMS）製程技術來
製作矽基版波導模態共振濾波器。而且由於其製作在矽基版上，容易
和其他矽基元件整合，因此可以容易整合成SoC（System on a Chip）系統。

關鍵字(中)

★ 矽基
★ 波導光柵
★ 濾波器

關鍵字(英)

★ filter
★ GMR

論文目次

摘要..................................... I
目錄.....................................II
圖目錄....................................V
表目錄...................................VIII
第一章導論................................1
1-1 光學薄膜濾波器........................3
1.2 波導模態共振濾波器簡介................5
1.3 研究矽基版波導模態共振濾波器之動機....9
第二章波導模態共振濾波器原理..............10
2.1 繞射式光柵相關理論....................12
2.1.1 廣義光柵公式（General Grating Equation)...13
2.2 次波長光柵............................15
2.2.1 等效介質理論........................16
2.2.2 嚴格耦合波理論......................19
2.3 波導共振效果..........................23
2.4 波導..................................26
2.5 GMR共振條件和共振位置.................27
第三章波導模態共振濾波器之設計............29
3.1 氮化矽薄膜............................31
3.2 多晶矽薄膜............................34
3.3 寬頻的波導共振頻譜....................36
3.4 平坦的波導模態共振頻譜................40
第四章矽基板波導模態共振器之製作..........47
4.1 矽基板波導模態共振器製作流程..........47
4.2 薄膜沉積..............................51
4.2.1 氮化矽（SiNx）薄膜沈積..............52
4.2.2 多晶矽（poly-Si）薄膜沈積...........53
4.3 微影（Photolithography）製程..........54
4.4 蝕刻（Etching）製程...................55
4.4.1 乾式蝕刻簡介........................56
4.4.2 感應耦合電漿離子蝕刻機（ICP）.......57
4.4.3 乾蝕刻環境的影響....................58
4.4.4 蝕刻石英與二氧化矽..................60
4.4.5 蝕刻氮化矽..........................62
4.4.6 蝕刻多晶矽（poly-Si）...............63
4.5 濕式蝕刻..............................64
第五章波導共振濾波器之量測結果............66
5.1 GMR製作在氮化矽薄膜量測...............66
5.2 GMR製作在多晶矽薄膜量測...............72
5.3 量測平坦頻譜之GMR ....................75
第六章結論................................78
參考文獻..................................80

參考文獻

參考文獻
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指導教授

張正陽(Jenq-Yang Chang)

審核日期

2005-7-19

推文