MEMS可制造性分析與研究.pdf

1、微機(jī)電(MEMS)器件對加工工藝具有高度的敏感性，所以，在設(shè)計之初就考慮工藝偏差對成品率的影響至關(guān)重要。MEMS可制造性設(shè)計正是針對這個問題，通過補(bǔ)償設(shè)計技術(shù)降低工藝偏差對器件成品率的影響，這是提高成品率的關(guān)鍵途徑，是迫切需要解決的問題。
　　本文從工藝偏差對微機(jī)械器件性能造成的具體影響角度出發(fā)，以典型的微機(jī)械器件——固支梁與梳狀諧振器為研究對象，以有限元仿真與理論推導(dǎo)為手段，分別仿真分析了工藝偏差對固支梁的諧振頻率、振幅、吸合電

2、壓的影響，以及工藝偏差對靜電驅(qū)動梳狀諧振器的諧振頻率與振幅的影響。
　　針對固支梁，本文利用有限元分析的手段，分別從幾何尺寸偏差、DRIE工藝導(dǎo)致的梯形剖面形狀、footing效應(yīng)導(dǎo)致的底部過刻蝕、TMDE工藝造成的波紋剖面形狀以及各向異性刻蝕中會出現(xiàn)的圓弧拐角幾個方面，分析了這些工藝偏差對固支梁的前五階模態(tài)的頻率、振幅以及吸合電壓的影響。發(fā)現(xiàn)長度對固支梁的諧振頻率影響最大，幾何尺寸與過刻蝕對振幅影響較大，吸合電壓受厚度影響比較明

3、顯，而固支梁的寬厚比發(fā)生變化時，會改變其模態(tài)分布。本文分別修正了在梯形剖面形狀、底部過刻蝕、波紋剖面形狀情況下固支梁的諧振頻率公式，與有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較，驗證了公式的正確性。
　　對于梳狀諧振器，本文從幾何尺寸偏差、DRIE工藝導(dǎo)致的梯形剖面形狀、footing效應(yīng)導(dǎo)致的底部過刻蝕、TMDE工藝造成的波紋剖面形狀以及力學(xué)參數(shù)誤差的角度出發(fā)，利用有限元仿真，分析了工藝偏差對梳狀諧振器的諧振頻率、振幅的影響，并分別修正了在梯形剖面

4、形狀、底部過刻蝕、波紋剖面形狀情況下梳狀諧振器的諧振頻率公式，同時比較了有限元分析結(jié)果與理論計算結(jié)果，驗證了公式的正確性。研究表明，梳狀諧振器的彈性梁寬度對諧振頻率影響最大，剖面形狀為梯形形狀時，對諧振器的諧振頻率影響亦較大，彈性梁的寬厚比發(fā)生變化時，影響諧振器的模態(tài)分布。
　　本論文在分析常見工藝偏差形式的基礎(chǔ)上，研究了這些偏差對器件性能的影響并進(jìn)行了大量的分析計算，對有關(guān)計算理論提出了修正。論文工作為進(jìn)一步開展MEMS可制造性