MEMS刻蝕工藝模型研究及仿真.pdf

1、進(jìn)入到二十一世紀(jì)，MEMS器件的應(yīng)用越來越廣泛。為滿足市場需求，對三維微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求更加高，器件尺寸要求更加小，這給刻蝕工藝的提高帶來了極大困難。而為了滿足器件結(jié)構(gòu)和尺寸的要求以及器件性能的分析，對刻蝕工藝進(jìn)行仿真研究就顯得十分重要。在刻蝕工藝仿真模型的研究中，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種模型。這些模型適應(yīng)的腐蝕場景和材料、仿真精度和運(yùn)行速率等都不盡相同，各有其特點(diǎn)。模型更廣泛的適用性、更高的仿真精度和算法運(yùn)行效率以及對工藝過程更直觀的描述，

2、都將為MEMS器件的設(shè)計(jì)帶來更大便利，對節(jié)約開發(fā)成本、縮短研發(fā)周期以及提高工藝水平具有重要意義。
　　本文圍繞犧牲層腐蝕模型和元胞自動(dòng)機(jī)模型（Cellular Automata model,CA）展開了重點(diǎn)研究，并從模型本身和實(shí)現(xiàn)算法兩個(gè)方面對原模型進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。在對犧牲層腐蝕模型的研究中，本文在原有模型基礎(chǔ)上，引入溫度因素對腐蝕過程影響的描述，增加模型對外界環(huán)境的考慮；同時(shí)在算法實(shí)現(xiàn)過程中，引入元胞分類思想，提高模型對腐蝕單

3、元的處理能力。實(shí)際編程中，使用C語言進(jìn)行模型編程，Matlab進(jìn)行圖形輸出處理，實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜橫向平面結(jié)構(gòu)的模擬以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析，并從腐蝕開口形狀變化、網(wǎng)格疏密度和擴(kuò)散系數(shù)變化等角度對縱向腐蝕仿真進(jìn)行了深入分析。研究表明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型仿真結(jié)果具有一致性，優(yōu)化后的模型在仿真精度和腐蝕輪廓外貌呈現(xiàn)能力等方面有了更進(jìn)一步的提升。
　　在對元胞自動(dòng)機(jī)模型的研究中，本文深入分析了二維元胞自動(dòng)模型的推導(dǎo)過程，并通過C語言和Matlab

4、實(shí)現(xiàn)算法編程和圖像輸出。在用原始模型對多種復(fù)雜橫向平面結(jié)構(gòu)的模擬中，發(fā)現(xiàn)原始模型產(chǎn)生的腐蝕輪廓存在不對稱現(xiàn)象，與實(shí)際不符，并通過研究，以原模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行了修正和改進(jìn)。在縱向腐蝕模擬中，從權(quán)重系數(shù)變化、元胞陣列疏密度以及不同刻蝕速率分布函數(shù)對腐蝕的影響等三個(gè)角度進(jìn)行相關(guān)仿真研究。在算法實(shí)現(xiàn)上，結(jié)合動(dòng)態(tài)元胞自動(dòng)機(jī)的原理，實(shí)現(xiàn)對腐蝕元胞的高效處理，大大降低了算法的運(yùn)行時(shí)間，提高運(yùn)算效率。仿真結(jié)果表明，修正后的二維元胞自動(dòng)機(jī)模型能夠滿足復(fù)雜結(jié)