熱效應自補償系統及用於熱效應補償的裝置與方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

098145653

專利證號

I 420537

專利獲證名稱

熱效應自補償系統及用於熱效應補償的裝置與方法

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣大學

獲證日期

2013/12/21

技術說明

目前微感測器在量測精準度上遭遇到的一大瓶頸即為溫度效應，在微機電感測器中，以使用阻值來感測變化，再轉為電壓輸出之量測方法來說，其會遇到的溫度效應包括壓阻熱效應及雙膜效應。 本發明為一溫度補償機制，特別指一種用利用埋藏之多晶矽壓阻做為溫度感測之溫度補償機制。其利用高濃度佈植之多晶矽壓阻與溫度間的穩定特性，將一多晶矽壓阻置於感測區內，透過對埋藏之多晶矽壓阻和感測器升降溫求出壓阻與溫度之關係，並以函數表示，由埋藏多晶矽壓阻所得之函數為壓阻熱效應所造成之變化結果，而由感測器求得之函數則包括壓阻熱效應及雙膜效應之影響，取兩函數之差值可得單純雙膜效應造成之影響。之後將多晶矽壓阻做為溫度計，以量測感測區內之即時溫度，將所得之溫度透過兩效應之關係函數，分別得出受壓阻熱效應及雙膜效應影響產生之阻值，即得以在實際檢測過程中，將因溫度變化產生之兩種效應的訊號予以消除。 目前研究及商業化之微懸臂梁感測器產品皆採用一感測一參考之雙微懸臂梁雜訊抵銷機制，由於感測梁及參考梁表面結構層之不同，使得在某些酸鹼值下兩隻懸臂梁之彎曲方向會呈相反，導致無法正確抵銷雜訊，且兩根梁的結構不同也使兩者對溫度變化所產生的變化不同，因此雙微懸臂梁結構做為雜訊抵銷實際上是不完美的。 本發明的一實際應用例為單微懸臂梁搭配一固定壓阻，解決了雙微懸臂梁因表面結構不同造成的變化不同之問題，此外本發明不需在微懸臂梁製程之外增加額外之製程步驟，同時可將溫度感測置於感測區內，相較於目前生物感測器多將白金放置於微流道底板做為溫度感測，本發明的壓阻式溫度計可更精確掌握反應區之溫度變化，且可達到溫度補償之功效，在長時間大溫差環境中得到理想之補償效果，避免使用體積龐大之控溫裝置，使得生物感測器之微小化及攜帶性大幅提升。 A device with temperature self-compensation comprises a substrate, a buried piezo-resistance, and a micro cantilever. The buried piezo-resistance is formed on the substrate. A system with temperature self-compensation comprises the buried piezo-resistor and the micro cantilever. The buried piezo-resistor has a first piezo resistance, and the micro cantilever has a second piezo resistance. The system with temperature self-compensation processes a temperature compensation by temperature versus piezo resistance relationship of the first piezo resistance and that of the second piezo resistance.

備註

本部(收文號1090060317)同意該校109年9月28日校研發字第1090083785號函申請終止維護專利(國立臺灣大學)

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