硅基微机电系统(MEMS)制造是以集成电路工艺为技术基础,通过引入三维加工技术,而在硅片上实现可动结构。目前集成电路工艺的每一步制造过程都可以在计算机上仿真,从而降低了集成电路制造成本、缩短了设计周期。硅基MEMS的三维加工技术主要包括表面加工技术、体加工技术(干法和湿法腐蚀)、键合技术(热键合、静电键合)。本项目重点研究这些加工制造过程中物理、化学、机械等相互作用的科学问题;建立相应的模型。项目研究意义
项目在表面微机械加工技术模型方面,建立了两维低压化学气相淀积(LPCVD)工艺模型,提出了一种用于淀积过程模拟的边界二维元胞自动机(CA)算法。建立了基于二维扩散方程的牺牲层腐蚀模型,利用有限差分的数值算法,得到溶液具体位置和具体时刻的浓度值;在硅体加工技术的模型方面,直接采用硅的晶格结构作为CA的晶格结构,建立了高精度的3-D连续CA模型。模型可以有效的引入(211),(311),(331),(411)等高密勒指数晶面;建立了ICP刻蚀工艺模拟的模型,提出了干法刻蚀模拟的元胞自动机算法;在热键合技术模型方面,建立了硅-硅键合界面氧化层的模型与杂质分布的模拟,硅/硅直接键合的界面应力的模型。 在厚SU-8光刻工艺模型方面,提出了光刻胶刻蚀过程模拟的二维动态CA模型、三维动态CA模型,SU-8胶光刻过程中光强计算方法及显影模型。发表论文(标注)被SCI收录7篇、EI收录20篇、ISTP收录10篇。申请中国发明专利5项(其中3项已授权);软件著作权2项。培养博士4人(毕业2人、在读2人)、硕士8人(均毕业)。课题组11人次参加国外国际会议。