犧牲層腐蝕三維模型與模擬研究.pdf

1、隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)科研開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展,MEMSCAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))的需求日益顯現(xiàn)。MEMS表面制造加工技術(shù)中的犧牲層腐蝕技術(shù)對(duì)器件的性能有著重要影響,因此利用MEMSCAD技術(shù)對(duì)犧牲層腐蝕過程進(jìn)行模擬和控制對(duì)MEMS器件的制造有著重要的指導(dǎo)意義。現(xiàn)有的犧牲層腐蝕模型僅停留在平面二維階段,并沒有真正意義的三維模型。隨著加工工藝以及工藝模擬的逐步深入,建立犧牲層腐蝕的三維模型將成為最終目標(biāo)?，F(xiàn)階段根據(jù)氫氟酸腐蝕氧化硅

2、的化學(xué)機(jī)理以及溶液的擴(kuò)散機(jī)制已經(jīng)建立了很多平面腐蝕模型,這些模型無(wú)法描述腐蝕前端面的具體三維形貌；而且傳統(tǒng)模型存在很多缺陷,導(dǎo)致模擬結(jié)果并不十分精確。建立三維腐蝕模型的關(guān)鍵在于腐蝕前端面的實(shí)現(xiàn)。由于犧牲層內(nèi)部腐蝕速率不均勻?qū)е虑岸嗣娌⒉皇撬酵七M(jìn)。 本文首先對(duì)傳統(tǒng)模型進(jìn)行改進(jìn),使模型精度提高,并對(duì)改進(jìn)模型進(jìn)行求解與模擬。其次建立犧牲層腐蝕的三維模型,直觀的觀察腐蝕前端的三維形貌。針對(duì)以上研究重點(diǎn),主要研究工作包括：利用已有腐蝕模

3、型的研究建立改進(jìn)的二維腐蝕模型,加入擴(kuò)散系數(shù)的變化對(duì)腐蝕的影響,提高模型精度。建立簡(jiǎn)單的犧牲層腐蝕三維模型。從總體效果出發(fā),利用降維思想建立基于擴(kuò)散方程的三維犧牲層腐蝕模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)基本幾何結(jié)構(gòu)的三維腐蝕過程模擬。選取并適當(dāng)優(yōu)化數(shù)值求解算法,對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解,提高算法的效率。利用C++及OpenGL,編程,實(shí)現(xiàn)三維犧牲層腐蝕前端面的圖像輸出。最后對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。 本文首先介紹了氫氟酸(HF)腐蝕二氧化硅(SiO2)的化學(xué)機(jī)理