单晶硅各向异性腐蚀技术是MEMS加工的核心工艺之一,精确地对各向异性腐蚀的结果进行计算机模拟,对于MEMS计算机辅助设计系统的建立和MEMS工艺水平的提高具有重要的意义。 本文在VC环境下,根据连续CA算法抽象了硅各向异性腐蚀模型,利用OpenGL技术,建立了硅各向异性腐蚀的三维动态模拟系统,从微观角度模拟了硅各向异性腐蚀的动态过程,并据此模拟系统,针对凸角结构分析不同图形的硅各向异性腐蚀的补偿方法,配合实验加以验证,取得了较好的效果。 本文设计的模拟系统,利用VC语言编程实现图形与用户的交互操作过程及腐蚀模型的抽象;利用OpenGL技术实现图形的绘制和腐蚀过程的三维动态显示。腐蚀模型的抽象分为腐蚀衬底的创建和腐蚀算法的实现两部分,腐蚀衬底通过由用户输入初始衬底的晶胞数来创建。在腐蚀算法的实现中,把硅各向异性腐蚀的过程看作硅原子的移除过程,而原子的移除由和原子相连的四个价键状态决定。根据腐蚀的微观模型理论,价键断裂速率由晶面键密度和表面激活能两方面决定,其中腐蚀液浓度和温度都是表面激活能的影响因子,从而以腐蚀机理为切入点,建立了硅各向异性腐蚀的微观模拟系统。最后,根据腐蚀过程中各晶向的不同腐蚀速度,针对凸面掩膜的直角结构,分析了产生不同腐蚀图形的原因,在此基础上提出了三种补偿方法,并通过实验验证了这些方法的合理性,为凸角结构补偿图形的计算机实现提供了算法基础。