本文關(guān)鍵詞：石英各向異性濕法刻蝕特性及模擬研究

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【摘要】：濕法刻蝕是石英微結(jié)構(gòu)加工的重要工藝。論文研究了石英各向異性濕法刻蝕特性和形貌預(yù)測(cè)方法。基于幾何模擬的思想,提出了晶體濕法刻蝕形貌的演化規(guī)則,運(yùn)用LevelSet方法開(kāi)發(fā)了晶體各向異性濕法刻蝕三維形貌數(shù)值模擬程序。通過(guò)對(duì)Z切石英晶片刻蝕形貌的研究,表明了提出的形貌演化規(guī)則的可行性,并且驗(yàn)證了開(kāi)發(fā)的三維形貌模擬程序的有效性和準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,探索了如何合理設(shè)計(jì)掩膜以獲得特定的微結(jié)構(gòu)。論文主要內(nèi)容如下：首先分析了晶體各向異性濕法刻蝕典型形貌演化的幾何規(guī)則,提出刻蝕形貌的演化跟鉆蝕速率直接相關(guān)。凹角處鉆蝕速率慢面占主導(dǎo)地位,凸角處鉆蝕速率快面占主導(dǎo)地位�？偨Y(jié)了晶體復(fù)雜濕法刻蝕形貌,如凹角、凸角處的特征晶面預(yù)測(cè)的一般方法：圓角化、分段特征晶面分析、晶面選擇�；贚evel Set方法,在MATLAB環(huán)境下,開(kāi)發(fā)了適用于多晶體、多切向、任意掩膜形狀的高精度濕法刻蝕三維形貌數(shù)值模擬程序。將刻蝕形貌的三維數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)SEM圖進(jìn)行了對(duì)比分析,表明開(kāi)發(fā)的算法程序是準(zhǔn)確有效的,可用于輔助晶體濕法刻蝕微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和微加工工藝開(kāi)發(fā)。借助腐蝕半球法獲得了α-石英在80℃飽和NH4HF2溶液中的刻蝕全速率。實(shí)驗(yàn)獲得了Z切石英晶片在不同掩膜形狀下的刻蝕形貌,如凹槽、凸臺(tái)、陣列結(jié)構(gòu)。最后,詳細(xì)分析了刻蝕形貌的基本數(shù)據(jù),尤其是長(zhǎng)矩形凹槽側(cè)壁特征晶面傾角、鉆蝕速率和側(cè)壁轉(zhuǎn)角的關(guān)系。以此為基礎(chǔ),分析了典型凹槽、凸臺(tái)刻蝕形貌的形成原因,驗(yàn)證了提出的形貌預(yù)測(cè)方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：α-石英 各向異性 濕法刻蝕 Level Set方法 三維形貌模擬
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 石英各向異性濕法刻蝕研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 晶體各向異性刻蝕模擬方法12-13
• 1.2.3 Level Set方法簡(jiǎn)介13-14
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 石英濕法刻蝕基礎(chǔ)及形貌模擬17-28
• 2.1 石英晶體17-19
• 2.1.1 石英晶體結(jié)構(gòu)17-19
• 2.1.2 石英晶面表示19
• 2.2 石英濕法刻蝕及速度測(cè)量19-23
• 2.2.1 石英濕法刻蝕19-21
• 2.2.2 刻蝕速度測(cè)量21-23
• 2.3 各向異性濕法刻蝕形貌預(yù)測(cè)23-27
• 2.3.1 刻蝕形貌模擬方法23
• 2.3.2 幾何方法形貌模擬的基本規(guī)則23-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 Level Set方法在晶體濕法刻蝕模擬中的應(yīng)用28-47
• 3.1 Level Set方程28-29
• 3.2 數(shù)值求解29-33
• 3.2.1 差分格式建立29-30
• 3.2.2 空間離散格式構(gòu)建30-32
• 3.2.3 重新初始化32-33
• 3.3 空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換33-35
• 3.4 Level Set方法與刻蝕形貌幾何演化規(guī)則35-38
• 3.5 基于Level Set方法硅濕法刻蝕三維形貌模擬38-46
• 3.5.1 球形硅濕法刻蝕模擬研究38-41
• 3.5.2 有掩膜(001)硅片濕法刻蝕模擬41-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 石英濕法刻蝕實(shí)驗(yàn)研究47-58
• 4.1 石英球濕法刻蝕實(shí)驗(yàn)研究47-49
• 4.2 Z切石英掩膜版設(shè)計(jì)49-52
• 4.2.1 基于Level Set方法Z切石英刻蝕模擬49-51
• 4.2.2 掩膜版設(shè)計(jì)51-52
• 4.3 Z切石英濕法刻蝕實(shí)驗(yàn)52-56
• 4.4 刻蝕結(jié)果觀察與討論56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論58-76
• 5.1 凹槽側(cè)壁特征晶面研究58-67
• 5.1.1 側(cè)壁特征晶面數(shù)據(jù)測(cè)量58-61
• 5.1.2 側(cè)壁演化規(guī)律61-62
• 5.1.3 深寬比62-64
• 5.1.4 掩膜邊線選擇64-66
• 5.1.5 側(cè)壁刻蝕形貌預(yù)測(cè)66-67
• 5.2 凹槽形貌特征研究67-70
• 5.2.1 凹槽特征晶面演化規(guī)律67-69
• 5.2.2 凹槽刻蝕形貌模擬69-70
• 5.3 凸臺(tái)形貌特征研究70-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 論文的主要工作76
• 6.2 展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 作者簡(jiǎn)介82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 謝立強(qiáng);邢建春;王浩旭;董培濤;吳學(xué)忠;;各向異性濕法刻蝕z切石英后結(jié)構(gòu)側(cè)壁形貌的預(yù)測(cè)[J];光學(xué)精密工程;2012年02期

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：1072723