随着新技术的发展,对于微传感器,微执行器和微系统新的器件结构和新的应用,也被称微机电系统(MEMS),出现了对于计算机辅助工程与设计系统不断增长的需求。刻蚀工艺仿真作为MEMS CAD重要的组成部分被广泛研究,国内外学者针对单晶硅各向异性腐蚀的过程提出了多种仿真模型,总体可以概括为几何模型和原子模型,以这些模型为基础开发了众多工艺仿真的软件,一些已经被集成进MEMS CAD。以不同模型为基础的刻蚀工艺仿真,核心的差异在与模拟精度和模拟效率的不同,权衡两者即可为特定的模拟场景选用合适的模型,实现了降低一个器件从概念转化为商业产品所需要的成本并提高了工艺水平。本文重点研究了连续CA模型,在连续CA模型的基础了建立了单晶硅的二维和三维各向异性腐蚀算法。在单晶硅的二维各向异性腐蚀模拟中,使用C语言进行算法的编程并通过Matlab实现模拟结果的输出。在单晶硅的三维各向异性腐蚀模拟中,本文所抽象的三维各向异性腐蚀算法中单晶硅表面为(100)晶面,边缘沿<110>取向,使用Java语言对腐蚀算法进行了计算机编程,并通过PhotoShop根据控制台上元胞阵列的高度值输出三维的腐蚀结果图,腐蚀算法根据单晶硅的结构使用动静态结合的方式存储硅衬底,在动态CA方法的基础上进一步提高了模拟效率,根据输入的掩膜图形以及腐蚀速率计算不同类型原子的生命值,当生命值小于0时,该原子被移除,其相邻原子未在腐蚀面的被加入至腐蚀前端面。二维各向异性腐蚀模拟中,根据连续CA模型中模拟精度和模拟效率的影响要素对腐蚀算法进行分析和改进,包括参数D的确定,元胞阵列的密度,动态算法与静态CA算法的比较以及时间补偿的引入。结果表明,模拟结果和实验结果以及理论分析一致,通过时间补偿改进的算法,使得模拟精度得到了本质提升,经硅二维各向同性的横向腐蚀模拟验证,圆形单开口的模拟结果在使用原模型时模拟结果为八变形,经过补偿后,模拟结果为预期的圆形。三维各向异性腐蚀模拟中,使用了几种常用掩膜对单晶硅三维腐蚀进行了凹面模拟和凸面模拟,模拟结果和实验结果吻合较好,凸面模拟中,考虑了快腐蚀晶面上的原子类型,对台面直角结构的切削问题进行了深入研究,非台面直角结构的切削中,选用圆形掩膜进行了模拟,简单分析了其切削的规律,为复杂图形的补偿设计奠定了良好的基础。