低压化学气相沉积模型与模拟

摘要

MEMS(Micro Electric．Mechanical System)是具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一。MEMS工艺处在整个MEMS设计的最底层，工艺的好坏直接影响到MEMS器件的性能、设计的成败。使用工艺模拟软件不仅能够节约设计成本，还能缩短设计的时间，已越来越多的受到用户的青睐。在MEMS工艺领域已经存在一些模拟软件，但这些软件在与具体生产线结合时还存在较多的问题。尤其在国内，这一领域还处于空白，因此开发一套能与工艺线相匹配的模拟软件显得越来越迫切。 工艺分为很多步骤，沉积是其中重要得一环，沉积包括物理沉积和化学沉积。化学沉积又可分为常压化学沉积(APCVD)、等离子体化学沉积(PECVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)。由于LPcVD在优化台阶覆盖上具有优势，因此被广泛的研究和使用。LPCVD过程比较复杂，对其内部反应机理还存在很多不同的见解，虽然现存的LPCVD模型较多，但在研究具体台阶形貌时都具有一定的局限，因此必须首先选择一个与实验较为接近的模型，然后再将模型转化为模拟软件。 本文首先简单的介绍了MEMS和MEMS CAD 。接着介绍了MEMS沉积工艺中常见的各种方法，着重介绍了LPCVD的模型和常用的模拟算法。通过对参考文献实验数据的计算，验证了一维沉积模型的正确性，然后分析气体反应机理，在一维模型的基础上提出了一个二维模型。这个模型将沉积分解为源气体沉积和中间气体沉积两种反应的结合，将台阶覆盖的变化归结为源气体的分解比例A。最后使用C++编程，优化算法，完成了一套能对沉积模型进行较为精确模拟的软件。软件能够很好的模拟由于A值变化带来台阶覆盖的变化，以及在A值一定时，对不同深宽比沟道进行沉积时的轮廓。通过实验可以测定不同工艺条件下的A值，因此使用软件就可以得到任意条件下的模拟结果，将模拟结果与实验结果，两者能较好的吻合。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1 MEMS简介

1.2 MEMS加工技术

1.2.1表面微机械加工技术

1.2.2体微机械加工技术

1.2.3 LIGA技术

1.3 MEMS CAD

1.4课题研究的背景与意义

1.5论文的主要工作

1.6本章小结

第二章MEMS加工工艺中的沉积技术

2.1物理气相沉积(PVD)

2.1.1真空蒸镀

2.1.2溅射镀膜(Sputtering)

2.1.3离子镀[7]

2.2化学气相沉积(CVD)

2.2.1常压沉积(APCVD)

2.2.2金属有机化合物化学气相沉积(Metal Organic Compound Chemical Vapor Deposition，MOCVD)

2.2.3等离子增强化学气相沉积(PECVD)

2.2.4低压化学气相沉积(LPCVD)

2.3 LPCVD模型

2.3.1一维平面沉积速率模型

2.3.2二维通用模型[20]

2.3.3二参量模型

2.3.4三维模型

2.4算法研究

2.4.1线算法

2.4.2 Level Set Method(水平集方法)[25]

2.4.3元胞算法[26]

2.5本章小结

第三章 改进模型与算法

3.1一维模型

3.2二维模型提出

3.3算法改进

3.2.1线算法

3.2.2 Von Neumann算法

3.4本章小结

第四章软件模拟结果和实验结果的对比分析

4.1模拟软件

4.2线算法模拟

4.3元胞算法模拟

4.4模拟结果和实验结果的对比

4.5集成工艺

4.6本章小结

第五章总结和展望

致谢

参考文献

作者简介及攻读硕士学位期间发表论文