基于元胞自动机理论的硅各向异性腐蚀模型

根据硅各向异性腐蚀在微观尺度下的特点,基于元胞自动机理论提出了新的腐蚀模拟模型.该模型考虑了腐蚀过程中硅不同晶面的晶体结构特点,并通过引入碰撞理论,综合反映了腐蚀温度和浓度对腐蚀的影响作用.该模型可快速准确地模拟分析各向异性腐蚀工艺过程,对优化工艺有着理论指导作用.     

单晶硅各向异性腐蚀的微观动态模拟

根据单晶硅各向异性腐蚀的特点,以晶格内部原子键密度为主要因素,温度、腐蚀液浓度等环境因素为校正因子,建立了一个新颖的硅各向异性腐蚀的计算机模拟模型。在VC++开发环境下利用OpenGL技术,实现了硅各向异性腐蚀过程的三维微观动态模拟,为深刻理解硅的各向异性腐蚀过程提供了直观的界面。     

元胞自动机方法模拟硅的各向异性腐蚀研究

随着计算机运算速度的提高及M EM S结构变得日渐复杂,元胞自动机(CA)方法逐渐在M EM S CAD方面显出优势。针对硅的各向异性腐蚀模拟,首先建立硅衬底表面元胞的腐蚀过程二维CA模型,然后推广为三维CA模型,从而建立了硅的各向异性腐蚀的连续CA模型。已有实验结果和理论分析证明了模型的效果。     

KOH溶液无掩膜腐蚀加工硅对称梁技术研究

本文介绍了利用ＫＯＨ腐蚀液对硅台阶、台面等三维结构进行无掩膜腐蚀的新技术．应用该技术可以制作出仅用常规各向异性腐蚀所无法形成的微机械结构，从而使腐蚀工艺的灵活性大为增加．通过分析与计算，给出了无掩膜腐蚀过程中三维结构的变化规律，并通过大量实验证实了这些规律．利用该工艺已成功地制作了一种微机械硅电容加速度传感器用的对称梁－质量块结构．这种结构的特点是梁的中平面与质量块质心位于同一水平面上，从而能消除相关的横向寄生灵敏度效应．     

硅各向异性腐蚀速率图的模拟

利用数学软件 MATLAB,对三维中的向量进行插值计算。根据硅各向异性腐蚀特点 ,构造出了一个完整的硅各向异性腐蚀速率图。模拟结果与已有的实验数据进行了比较 ,说明这种方法可以用来模拟硅各向异性腐蚀速率     

硅各向异性腐蚀的原子级模拟

应用原子级模型中的随机CA算法，针对硅材料和具体的工艺特点，构造了相应的函数，并在此基础上编制了应用软件——SSAE．该软件可独立运行，能够模拟出硅在KOH中不同腐蚀条件下腐蚀的过程和结果，并且克服了其他采用原子级模型的模拟软件中常出现的边界模糊等缺点．该结果与其他软件和实验结果相比，较为一致，并且该软件具有占用系统资源少、运行时间快等优点，具有一定的实用价值．     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。     

基于MATLAB的硅各向异性腐蚀过程模拟

根据硅各向异性腐蚀特点,在硅各向异性腐蚀速率图基础上,提出算法,利用数学软件MATLAB模拟了几种简单掩膜图形的腐蚀过程.程序从二维掩膜描述出发,找到相关晶面,产生动态的三维几何结构的输出.并推导出凸角补偿时补偿条的相关尺寸.其结果对MEMS加工有一定参考价值.     

基于MATLAB的硅各向异性腐蚀过程模拟

根据硅各向异性腐蚀特点,在硅各向异性腐蚀速率图基础上,提出算法,利用数学软件MATLAB模拟了几种简单掩膜图形的腐蚀过程.程序从二维掩膜描述出发,找到相关晶面,产生动态的三维几何结构的输出.并推导出凸角补偿时补偿条的相关尺寸.其结果对MEMS加工有一定参考价值.     

适用于高品质射频集成电感的多孔硅新型衬底制备技术

提出了背向选区腐蚀生长多孔硅的集成电感衬底结构．ASITIC模拟证明，该新型衬底结构的集成电感在高频下仍具有较高的品质因子．采用此工艺，在固定腐蚀液配比的条件下，变化电流密度和阳极氧化时间,制备出了高质量的厚膜多孔硅，并测量了多孔硅的生长厚度、孔径大小和表面形貌，得出了多孔硅生长速率随阳极氧化时间和电流密度的变化关系，为背向选区腐蚀工艺制备高品质硅基集成电感奠定了理论和实验基础．     

硅在KOH中各向异性腐蚀的物理模型

针对硅在KOH中的各向异性腐蚀提出了一个新的物理模型.此模型从微观角度出发,根据实际的腐蚀化学反应过程确定了若干微观状态,提出了反映腐蚀特性的若干微观参数.将腐蚀温度、浓度等对腐蚀速率的影响也反映了进去.计算结果与实验结果进行了对比,表明此模型在解释硅在KOH中各向异性腐蚀特性等方面具有一定的合理性.     

Effects of etching conditions on surface morphology of periodic inverted trapezoidal patterned Si(100) substrate

In this paper, the anisotropic etching process of Si(100) wafers in tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution with isopropyl alcohol (IPA) is investigated in detail. An inverted trapezoidal pattern is developed. A series of experiments are performed by changing TMAH concentration, IPA concentration, etching temperature and etching time. The structure of inverted trapezoidal patterns and roughness of the bottom surface are characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The results show that with TMAH concentration increases, the roughness of bottom surface will decrease. The addition of IPA into TMAH solution improves the morphology of the bottom surface significantly. Low temperature is beneficial to get a smooth bottom surface. Furthermore, etching time can change the bottom surface roughness. A model is proposed to explain the etching processes. The hillock area ratio of the bottom surface has the same tendency as the etching area ratio. Finally, smooth silicon inverted trapezoidal patterns are obtained for epitaxial growth of GaN-based light emitting diode (LED) devices.     

各向异性腐蚀表面粗糙度的"应力模型"

微电子机械系统(MEMS)关键的体加工工艺——各向异性腐蚀的样品表面会出现一定程度的不平面貌，针对这一现象提出了“应力模型”，用来解释腐蚀后表面粗糙度出现的物理机制，对表面激活能、腐蚀液激活能等物理概念进行了分析，提出了腐蚀表面粗糙度的计算公式，解释了各向异性腐蚀与表面形貌相关的实验现象。     

单晶硅各向异性湿法刻蚀的研究进展

单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作硅基微电子机械系统(MEMS)器件的重要步骤之一,由于具有刻蚀均匀性好、批量大、成本低的优点而深受关注。首先回顾了单晶硅各向异性湿法刻蚀的刻蚀机理,比较了三种常用各向异性刻蚀液的刻蚀性质,讨论了刻蚀形状的控制技术。然后着重介绍了表面活性剂修饰的单晶硅各向异性湿法刻蚀速率和刻蚀表面光滑度等特性,以及面向MEMS应用的基于该刻蚀技术的各种微纳新结构;分析了表面活性剂分子在刻蚀过程中的作用,强调了表面活性剂分子在单晶硅表面的吸附性对改变刻蚀表面的物理性质的重要性。最后在此基础上,归纳了单晶硅各向异性湿法刻蚀的发展情况,探讨了其未来的发展方向。     

含添加剂的各向异性腐蚀液中实现小掩膜下高硅尖的腐蚀

各向异性KOH溶液腐蚀硅尖具有简单、易于实现、成本低廉、(100)晶面腐蚀速率均匀等优点.然而在40%KOH溶液中削角速率和(100)晶面的腐蚀速率之比约为1.6~1.9,并且该比值随着KOH浓度的减小而增大.如此高的削角速率会给AFM探针的制作带来技术上的困难.而对腐蚀场发射器件和隧道式传感器的硅尖阵列来说,高的削角速率会减少单位面积内的硅尖数量.本文通过在氢氧化钾(KOH)或者四甲基氢氧化胺(TMAH)溶液中添加适当的添加剂(如异丙醇(IPA)、1,5戊二醇或碘)降低了削角速率,在较小直径的掩膜下腐蚀出高硅尖.实验结果还表明:在TMAH基腐蚀液中每个硅尖的八个快腐蚀面的削角速率几乎相等,硅尖直径偏差较KOH溶液中腐蚀的硅尖直径偏差更小,因此成品率得到了提高.     

四甲基氢氧化铵在MEMS中的应用

通过各向异性腐蚀硅杯实验,研究了四甲基氢氧化铵（TMAH）腐蚀液的特性,包括硅（100）面腐蚀速率与溶液浓度、温度的关系,不同腐蚀条件下硅杯的表面状况,并确定了制作硅杯的最佳工艺条件。通过测试硅杯结构多晶硅压力传感器的输出特性,证明了TMAH确实是一种性能优良的各向异性腐蚀剂。