用于MEMS工藝仿真的三維表面模擬技術(shù)研究.pdf

1、MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))始于微電子學(xué)最近二十多年的發(fā)展,是多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域,在眾多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用,是當(dāng)前全球和我國(guó)科學(xué)技術(shù)研究的熱點(diǎn),并將成為未來電子科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要方向。微機(jī)械加工技術(shù)包括表面微機(jī)械加工和體微機(jī)械加工。由于MEMS器件在微小尺寸內(nèi)注重微結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)和幾何形狀,所以微機(jī)械加工有很多區(qū)別于IC工藝的獨(dú)特性,到目前還沒有形成高度的標(biāo)準(zhǔn)化。MEMS CAD的工藝級(jí)設(shè)計(jì)可以使用工藝模擬軟件對(duì)工藝的實(shí)際表現(xiàn)預(yù)測(cè),從

2、而給器件設(shè)計(jì)提供參考,節(jié)約設(shè)計(jì)成本、減小器件設(shè)計(jì)周期。
　　 在MEMS工藝仿真領(lǐng)域,目前常用的表面模擬演化算法有元胞算法、線算法等,在三維情況下應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)對(duì)內(nèi)存要求過高、計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)等缺點(diǎn)。本文提出一種點(diǎn)元算法,并成功地在三維仿真中應(yīng)用。用適當(dāng)密度的點(diǎn)元陣列及其相連的網(wǎng)格曲面模擬結(jié)構(gòu)表面,用曲線交點(diǎn)的演化帶動(dòng)表面曲線的移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)表面演化。采用高斯積分的方法求得每個(gè)面元的外法線方向,作為每個(gè)點(diǎn)的演化方向。三維點(diǎn)元模型避免

3、了線模型在三維應(yīng)用中出現(xiàn)的病態(tài)交疊面,同時(shí)比三維元胞模型節(jié)省內(nèi)存資源和計(jì)算時(shí)間。對(duì)實(shí)際工藝和結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí),出于對(duì)不同形貌表面精度要求的差異,分不同區(qū)域分別建模,在保證精度的條件下提高模擬效率。用C語言編程實(shí)現(xiàn)用數(shù)據(jù)模擬演化的過程,得到的數(shù)據(jù)結(jié)果用圖形軟件顯示,達(dá)到三維可視的效果。
　　 論文分別對(duì)濕法腐蝕與干法腐蝕、犧牲層腐蝕、淀積等工藝進(jìn)行新型三維表面演化算法應(yīng)用,結(jié)合參考文獻(xiàn)得到了各自的物理模型,然后用點(diǎn)元算法對(duì)特定條