陳昇暉

短波紅外波段1350/1550 nm在通訊、感測器、醫療及車用等產業上具有重要的地位，其中以能夠穿透水、霧氣、矽基、生物組織，以及擁有低散射、低吸收等特性作為研究方向。而鍺基材料在紅外波段擁有高穿透以及低吸收的光學性質，因此非常適合作為窄帶濾光膜中的高低折射率材料，並且以此開發出在短波紅外具有高品質的窄帶濾光膜，以延伸現今產業在近紅外波段850/940 nm的應用。 本實驗延續對鍺與鍺化合物的前期研究，前期研究中已經完成在製程溫度500°C的參數優化，並且成功製鍍出高穿透率的短波紅外窄帶濾光膜。而為了實際應用在晶圓級光學薄膜的製程中，考慮到後續黃光製程中光阻材料的熱穩定性，必須將製程溫度降低至相對低溫(200°C以下)，並繼續針對功率、反應氣體流量等製程參數進行優化，並以UV-IR光譜儀及軟體Essential Macleod分析薄膜光學性質；FTIR、XPS分析薄膜化學成分的組成；SEM、XRD、AFM分析薄膜的材料與表面性質，得到最佳化參數製鍍出高穿透的短波紅外窄帶濾光膜。 本實驗切分為三個部分，第一部份針對高折射率材料進行製程優化，依序以製程溫度、製程功率、氫氣通量作為製程調控，並且解決製程中電漿打火造成膜面有轟擊孔洞的問題，優化後薄膜呈非晶態且表面平坦，折射率達4.095，消光係數為7E-3。第二部分為延續前段製程溫度，在防止靶材毒化的前提下，做氧氣通量的調控進行優化，同時探討高氧通量下氧化鍺薄膜發生水解反應，優化後薄膜亦呈非晶態表面平坦，折射率達1.597，消光係數為4.5E-4。第三部分利用上述兩最佳化參數設計後製鍍在1350/1550 nm的窄帶濾光膜，實驗結果為中心波長穿透率分別達到87.9及88%，總膜厚為2及2.4μm達成高穿透率以及低膜厚的目標。