MEMS刻蝕工藝模型研究及仿真.pdf

1、進入到二十一世紀，MEMS器件的應用越來越廣泛。為滿足市場需求，對三維微結構的設計要求更加高，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。而為了滿足器件結構和尺寸的要求以及器件性能的分析，對刻蝕工藝進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，國內外學者提出了多種模型。這些模型適應的腐蝕場景和材料、仿真精度和運行速率等都不盡相同，各有其特點。模型更廣泛的適用性、更高的仿真精度和算法運行效率以及對工藝過程更直觀的描述，

2、都將為MEMS器件的設計帶來更大便利，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機模型（Cellular Automata model,CA）展開了重點研究，并從模型本身和實現(xiàn)算法兩個方面對原模型進行了相應的改進。在對犧牲層腐蝕模型的研究中，本文在原有模型基礎上，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；同時在算法實現(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。實際編程中，使用C語言進行模型編程，Matlab進行圖形輸出處理，實現(xiàn)多種復雜橫向平面結構的模擬以及與實驗數(shù)據(jù)的對比分析，并從腐蝕開口形狀變化、網格疏密度和擴散系數(shù)變化等角度對縱向腐蝕仿真進行了深入分析。研究表明，實驗結果與模型仿真結果具有一致性，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一步的提升。
　　在對元胞自動機模型的研究中，本文深入分析了二維元胞自動模型的推導過程，并通過C語言和Matlab

4、實現(xiàn)算法編程和圖像輸出。在用原始模型對多種復雜橫向平面結構的模擬中，發(fā)現(xiàn)原始模型產生的腐蝕輪廓存在不對稱現(xiàn)象，與實際不符，并通過研究，以原模型為基礎，進行了修正和改進。在縱向腐蝕模擬中，從權重系數(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角度進行相關仿真研究。在算法實現(xiàn)上，結合動態(tài)元胞自動機的原理，實現(xiàn)對腐蝕元胞的高效處理，大大降低了算法的運行時間，提高運算效率。仿真結果表明，修正后的二維元胞自動機模型能夠滿足復雜結