國內首度開發成功「凹面型微光柵」
下一世代光通訊分波與生醫晶片關鍵性元件
九十一年十一月二十日新聞資料
光通訊為現代化社會的基本條件，當國內外產學研各界積極開發光通訊用波導型 「高密度波長分波元件」(DWDM) 關鍵性零組件之際，從事前瞻性技術開發的國科會 精密儀器發展中心 (以下簡稱精儀中心) 成功研發出下一世代 DWDM 的關鍵性元件─ 凹面型微光柵，此凹面型微光柵亦為生醫檢測晶片之關鍵性元件。精儀中心近年來在 微光學設計及微機電製程技術上不斷精進，繼微光譜儀、微干涉儀之後，又成功開發 凹面型微光柵，再次展現亮麗的研發成果。
光波導型 DWDM 之設計分成兩類：一、凹面型微光柵 (micro-concave-gratings/ MCG)，二、陣列型波導光柵 (Arrayed Waveguide Grating/ AWG)。國內外各研究機構 或產學界在 AWG 的研發上已有相當成績，但是以元件結構而言，因 AWG 元件受限於 矽晶片尺寸因素，朝高頻道數目發展時有其瓶頸，要解決此技術困境，國外文獻報導 凹面型微光柵是最好的解決方案，在同樣規格下凹面型微光柵相較於 AWG，元件面積 約為其八分之一，而系統穩定性所需的功率約為其五分之一。文獻更指出凹面型微光柵 元件在矽晶圓上積體化後，可形成波長解多工器；結合光感測器可形成光柵型微光譜 分析儀；結合主動增益材料則可形成可調波長雷射；結合微致動器更可形成外部共振腔 可調波長雷射，因此凹面型微光柵之應用領域非常廣泛，堪稱為下一世代光通訊 DWDM 或微光機電系統的核心技術。
精儀中心主任陳建人博士表示，研製凹面型微光柵元件的困難點有二：其一、 目前尚無商用軟體可供模擬設計，必須自行設計模擬分析程式，進行數值計算； 其二、製造時需使用高平坦度與高垂直度之側壁深蝕刻製程。國外常見之側壁製程 技術如化學輔助離子束蝕刻 (CAIBE)、 反應離子蝕刻 (RIE)、或聚焦式離子束製程 技術 (FIB) 等，大都無法製作出足夠深度的側壁鏡面蝕刻結構。，精儀中心近年來 在奈米技術與微機電系統領域快速發展與茁壯下，成功開發出既廉價又高品質之感應 耦合電漿 (ICP) 側壁鏡面深蝕刻製程技術，製作此關鍵性元件，側壁深度可達 60 微米，並開發成微小化、積體化，使其更適用於下一世代光通訊 DWDM 與生醫檢測 晶片系統，進而達到輕、薄、短、小、可攜帶、便利及低成本的境界。
精儀中心研發團隊運用感應耦合電漿 (ICP) 側壁鏡面製程技術，成功開發凹面型 微光柵元件，解決元件面積與頻道數目受限的技術瓶頸問題，也為下一世代的應用 開創一片新商機。此製程技術亦可應用於其他元件製作，如光開關、奈米光子晶體等， 堪稱為國內外製程上之一大突破，在多次與國內外學者交流活動中，精儀中心的側壁 鏡面製程技術均引起國際知名學者的讚許，並要求在此方面與精儀中心進行技術合作 交流，目前除已運用此技術與美國佛羅里達大學合作開發生醫檢測晶片 (Micro-Total Analysis System/ µ-TAS) 外，並可提供廠商以此關鍵性元件製作微光譜儀或 相關之微光機電系統，以避免只仰賴進口。
精儀中心之側壁鏡面蝕刻技術更是製作奈米微結構之重要製程技術，目前已經開發 之技術規格有兩個波段：一是通訊用紅外光波段：81 通道，頻寬 (FWHM) 約為 0.181 奈米，頻道間距小於 0.39 奈米；二是生醫檢測晶片用可見光波段：解析度約為 0.18 奈米 — 0.40 奈米，頻道間距約為 1 奈米等關鍵技術，並經 ICP 側壁鏡面深蝕刻技術 製作出垂直度小於 ±1 度與側壁平均粗糙度小於 5 奈米之高密度波長分波 元件。該中心將在此基礎上進行一系列的奈米製程研發，同時基於資源共享，亦歡迎 國內學術界共提合作研究計畫及產業界委託研究，共同為促進國內與世界先進國家同步 並駕發展微系統及奈米科技貢獻心力。
