基于體硅濕法刻蝕工藝的MEMS結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究.pdf

1、硅的各向異性腐蝕工藝是硅微機械（MEMS）體加工中的重要技術(shù)手段，利用該技術(shù)可以在MEMS器件制造中形成各種三維結(jié)構(gòu)，但是這種方法在腐蝕形成凸角臺面時存在切削效應(yīng)，導(dǎo)致不能直接得到理想的凸角結(jié)構(gòu)。
　　 本文在深入研究了現(xiàn)有的凸角補償?shù)慕?jīng)典結(jié)構(gòu)之后，分析并總結(jié)得到了隱藏在這些補償圖形背后的共性理論基礎(chǔ)，從單晶硅的原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，建立了（100）襯底上的圖形切削分析和補償設(shè)計的理論方法，該方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測任意臺面結(jié)構(gòu)的腐蝕結(jié)果，并且

2、根據(jù)不同的腐蝕條件，合理設(shè)計出多種補償結(jié)構(gòu)，所設(shè)計的補償結(jié)構(gòu)基本涵蓋了目前國內(nèi)外由實驗得到的補償圖形。本文方法的運用不依賴實驗結(jié)論，針對不同的腐蝕環(huán)境只需要更新方法描述中所對應(yīng)的具體內(nèi)容。在（110）襯底上對該方法的拓展和探索結(jié)果表明，本論文的研究成果具有很好的繼承性和可移植性。
　　 論文首先詳細(xì)介紹了各向異性腐蝕的化學(xué)原理，闡述了各種因素對腐蝕的影響；接著分析了（100）襯底上經(jīng)典直角補償結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)過程，從而由此總結(jié)得到這些

3、補償結(jié)構(gòu)保護目標(biāo)凸角的共性原理和結(jié)構(gòu)特征。接著，在（100）襯底上提出了圖形切削預(yù)測的分析方法和圖形補償?shù)耐ㄓ迷O(shè)計方法；隨后，對（100）襯底上的兩種理論方法進行了計算機仿真和工藝實驗的雙重驗證。最后，以（110）襯底為基礎(chǔ)進行探索，在明確了（110）襯底上的特征晶向關(guān)系后，參考（100）襯底上的方法原理，提出了（110）襯底上的圖形切削預(yù)測方法，并對特定的目標(biāo)結(jié)構(gòu)進行了初步驗證；并且，將圖形補償?shù)耐ㄓ迷O(shè)計方法實現(xiàn)在（110）襯底條件下