數學模型

為了達到小電壓產生最大位移量，k_y勢必要越小越好，但如果毫無考慮的把 a、b、n 盡量提高，將造成 kx也變小，kx太小會讓結構容易產生水平位移，這是 我們不想要的。所幸 b 對於 k_y的影響幅度較大，而 a 則是相對於 k_x，故我們在 合理的情狀下，盡量增加 b 之長度，而 a 的長度則盡量縮短，使得 ky在較小的 情狀時，k_x能維持在一定值，不至於讓結構太容易產生水平位移。

梳狀結構制動器主要是藉由靜電力運作，帶動整個結構，其靜電力的公式如 下：

其中，N 是有作用的 finger 數量，t 是 finger 厚度，L₀是 finger 重疊的長度，

g1與 g2分別是 finger 之間的間距，如圖 3.14 所示：

圖 3.14 梳狀結構制動器的參數示意圖

由於在不同的輸入下，同時作用的 finger 數並不相同。其中，梳狀結構的數 量分配上，四個角落區塊個有 3 組，而位於兩邊中間的區塊則有 11 組，如圖 3.15。

當(A,B)為(1,1)時，只有中間與上半部的梳狀結構有作用力，此時的 N=28；而(0,0) 時剛好相反，只有最下面的梳狀結構有靜電力產生，此時 N=6；(1,0)、(0,1)的時 候同時會有向下施力跟向上施力的靜電力產生，有效的 N=11。

故我們得知，(A,B)為(0,0)時是 N 最小的時候，只有 6，只要能夠確保此時 的位移量可以達到接觸懸臂量的間隙，那其他情況也就沒有太大問題。

圖 3.15 梳狀結構制動器的數量分配示意圖

圖 3.16 是結構的彈性係數 k 與三種輸入訊號下之靜電力的關係圖：

3.2 後製程

這個設計仍然是以TSMC 0.35μm 2P4M CMOS-MEMS 標準製程進行製作完 成，圖 3.17 為 TSMC 剛送件回來的剖面圖，淡紫色為介電層 SiO2；咖啡色是鋁 金屬層；下方灰色部分則是矽基板。

(a) RLS 光罩圖形非等向性蝕刻：使用 CIC 所提供的 RLS 光罩圖形，以 CF4/O2

針對 SiO₂做非等向性的垂直蝕刻，定義出元件的外形及蝕刻孔。

(b) RLS 光罩圖形等向性蝕刻：一樣是使用 CIC 所提供的 RLS 光罩圖形，但 這一種是等向性的乾蝕刻矽基板技術，利用 SF₆電漿，等向性的蝕刻矽 基板，將微結構下方掏空，得以釋放、懸浮。到此後製程全部完成。

圖 3.17 TSMC 下線完的剖面圖

圖 3.17(a) RLS 光罩圖形非等向性蝕刻

圖 3.17(b) RLS 光罩圖形等向性蝕刻

第四章 結論

第五章 未來計畫

雙層式微機電邏輯閘，以 TiN 為接觸金屬的部分，之後會繼續完成，試出清 除 SiO₂的所需要的蝕刻時間、以及確認 TiN 是否可以用做為接觸金屬用途、驅 動電壓大小、以及邏輯功能的有無等等。結合化鎳浸金技術的部分，由於現在沒 有蝕刻停止層，故此部分實驗將暫時停止，直到發現有蝕刻液可以只蝕刻 TiN、

Ti、W 而不傷害 Al，才得以繼續進行。

梳狀結構制動器微機電邏輯閘目前已下線為第一優先考量，在之後的模擬沒 問題後，便會申請下線製程，在完成 CIC 後製程後便可以開始進行驅動電壓與 邏輯功能的量測了。

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