用于MEMS工艺仿真的三维表面模拟技术研究.pdf

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1、用于MEMS工艺仿真的三维表面模拟技术研究Researchof3一DSurfaceSimulationTechnologyforMEMSManufacturing学位类型一堂压亟±学科、专业邀电王堂皇固住电王堂研究方向塞盛鱼路逡让曼王苎堇苤导师及职称韭鉴副教援2011年4月合肥工业大学删ⅧⅧ㈣㈣．Ⅲ

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5、1f『『I『iil⋯lⅢY1886731i。本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：’)冻c％．委员：导师：张垮Z4独创

6、性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金卫王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：触、茅签字日期：少，／年争月矽日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金目巴王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁

7、盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金壁王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：泓等签字日期：扣(f年V月斫日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：弓髟吃签字日期小¨年嘲呷日电话：邮编：用于MEMS工艺仿真的三维表面模拟技术研究摘要MEMS(微机电系统)始于微电子学最近二十多年的发展，是多学科交叉的前沿性研究领域，在众多领域都有重要的应用，是当前全球和我国

8、科学技术研究的热点，并将成为未来电子科学发展的一个重要方向。微机械加工技术包括表面微机械加工和体微机械加工。由于MEMS器件在微小尺寸内注重微结构的立体结构和几何形状，所以微机械加工有很多区别于IC工艺的独特性，到目前还没有形成高度的标准化。MEMSCAD的工艺级设计可以使用工艺模拟软件对工艺的实际表现预测，从而给器件设计提供参考，节约设计成本、减小器件设计周期。在MEMS工艺仿真领域，目前常用的表面模拟演化算法有元胞算法、线算法等，在三维情况下应用会出现对内存要求过高、计算时间过长等缺点。本文提出一

9、种点元算法，并成功地在三维仿真中应用。用适当密度的点元阵列及其相连的网格曲面模拟结构表面，用曲线交点的演化带动表面曲线的移动，从而实现结构表面演化。采用高斯积分的方法求得每个面元的外法线方向，作为每个点的演化方向。三维点元模型避免了线模型在三维应用中出现的病态交叠面，同时比三维元胞模型节省内存资源和计算时间。对实际工艺和结构进行仿真实验时，出于对不同形貌表面精度要求的差异，分不同区域分别建模，在保证精度的条件下提高模拟效率。用C语言编程实现用数据模拟演化的过程，得到的数据结果用图形软件显示，达到三维可

10、视的效果。论文分别对湿法腐蚀与干法腐蚀、牺牲层腐蚀、淀积等工艺进行新型三维表面演化算法应用，结合参考文献得到了各自的物理模型，然后用点元算法对特定条件下的工艺进行了模拟，得到三维的可视化图形。为了验证模型的可行性，首先对不同深度的各向同性刻蚀进行模拟，并与实验结果对比，两者在腐蚀形状和腐蚀尺寸都保持较好的一致；其次对牺牲层腐蚀技术中典型的悬臂梁结构腐蚀进行模拟；最后对在不同衬底上淀积得到的形貌进行模拟。得到的模拟结果与文献相关保持一致，验证了模型的准确性和对多种工艺良好的适应性。关键词：微机电系统：微

11、机械加工工艺：三维仿真：点元模型ResearchofanDSurfaceSimulationTechnologyforMEMSManufacturingABSTRACTMEMSbeganinthedevelopmentofmicroelectronicsinthelasttwentyyears．whichisresearchareaoftheinterdisciplinaryadvancedscience．ItiScurrentlythefocusofthescienceandtechnolOgYre

12、searchallovertheworld．whichwillbecometheimportantdirectionofthedevelopmentinelectronicscienceinthefurther．MicromachiningtechnologYincludesSurfacemicromachiningandbulkmicromachining．BecausetheMEMSfocusonthestereostructureandthegeo