本文關(guān)鍵詞：MEMS刻蝕工藝模型研究與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入到二十一世紀(jì),MEMS器件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為滿足市場(chǎng)需求,對(duì)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(lái)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(duì)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(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種模型。這些模型適應(yīng)的腐蝕場(chǎng)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(duì)工藝過程更直觀的描述,都將為MEMS器件的設(shè)計(jì)帶來(lái)更大便利,對(duì)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(duì)原模型進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。在對(duì)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(duì)腐蝕過程影響的描述,增加模型對(duì)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(duì)腐蝕單元的處理能力。實(shí)際編程中,使用C語(yǔ)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(duì)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(duì)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(duì)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(yǔ)言和Matlab實(shí)現(xiàn)算法編程和圖像輸出。在用原始模型對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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)構(gòu)刻蝕的要求,具有廣泛的適用性,更高的運(yùn)算效率以及更好的算法穩(wěn)定性和腐蝕輪廓呈現(xiàn)能力。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 刻蝕工藝仿真 犧牲層腐蝕模型 元胞自動(dòng)機(jī)模型
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH-39
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 MEMS簡(jiǎn)介8-10
• 1.1.1 MEMS加工技術(shù)8-9
• 1.1.2 MEMS刻蝕工藝9-10
• 1.2 MEMS CAD10-11
• 1.3 刻蝕工藝仿真模型及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 論文主要工作13-14
• 第二章 MEMS刻蝕工藝機(jī)理及模型14-25
• 2.1 濕法腐蝕機(jī)理14-18
• 2.1.1 硅烷醇結(jié)構(gòu)與形成15-16
• 2.1.2 氫氟酸與硅烷醇的反應(yīng)16-18
• 2.2 干法刻蝕原理18-21
• 2.2.1 反應(yīng)離子刻蝕18-20
• 2.2.2 ICP刻蝕20-21
• 2.2.3 離子濺射刻蝕21
• 2.3 刻蝕工藝常用模擬方法21-24
• 2.3.1 線算法22
• 2.3.2 水平集算法22-23
• 2.3.3 元胞自動(dòng)機(jī)算法23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 犧牲層腐蝕模型研究與仿真分析25-53
• 3.1 犧牲層基本腐蝕模型25-27
• 3.2 一維腐蝕模型分析27-32
• 3.2.1 擴(kuò)散腐蝕模型27-28
• 3.2.2 Deal-Grove模型28-29
• 3.2.3 一二階聯(lián)合模型29-30
• 3.2.4 Power law模型30-32
• 3.3 二維腐蝕模型研究與分析32-37
• 3.3.1 二維極坐標(biāo)腐蝕模型32-33
• 3.3.2 二維直角坐標(biāo)腐蝕模型33-35
• 3.3.3 考慮溫度因素的模型優(yōu)化35-37
• 3.4 二維腐蝕模型求解與算法優(yōu)化37-40
• 3.4.1 模型數(shù)學(xué)求解37-39
• 3.4.2 算法實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化39-40
• 3.5 二維腐蝕模型實(shí)驗(yàn)與仿真40-52
• 3.5.1 仿真參數(shù)設(shè)置41
• 3.5.2 橫向平面腐蝕仿真分析41-47
• 3.5.3 縱向深度腐蝕仿真分析47-51
• 3.5.4 結(jié)果分析51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 元胞自動(dòng)機(jī)模型研究與仿真分析53-76
• 4.1 元胞自動(dòng)機(jī)原理53-55
• 4.1.1 一維元胞自動(dòng)機(jī)原理53-54
• 4.1.2 二維元胞自動(dòng)機(jī)原理54-55
• 4.2 二維元胞自動(dòng)機(jī)模型55-62
• 4.2.1 二維元胞自動(dòng)機(jī)模型推導(dǎo)55-60
• 4.2.2 二維元胞自動(dòng)機(jī)模型修正60-61
• 4.2.3 算法實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化61-62
• 4.3 二維元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬分析62-75
• 4.3.1 橫向平面模擬分析62-65
• 4.3.2 縱向深度模擬分析65-74
• 4.3.3 結(jié)果分析74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 第五章 總結(jié)與展望76-78
• 5.1 本文工作總結(jié)76-77
• 5.2 下一步工作展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文81-82
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目82-83
• 致謝83

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本文編號(hào)：505740