針對工藝偏差的MEMS器件結構參數優(yōu)化設計.pdf

1、MEMS器件作為集成電路和微機械的結合，性能對制造工藝具有更大的依賴性，故對其設計制造引入可制造性設計(DFM)思想勢在必行?？芍圃煨栽O計的思想，即在設計的源頭階段綜合考慮制造中影響性能和良品率的工藝偏差，通過適當的補償設計對器件參數提前補償，從而抵消工藝誤差和效應帶來的影響，實現工藝與設計的同步。
　　本文以MEMS器件中梁結構和梳齒結構器件為研究對象，這一類器件都是MEMS器件中重要的基礎功能單元，其諧振頻率等性能值都是物理參

2、數、器件尺寸和截面形狀的函數，對工程設計來說有很重要的意義。而MEMS工藝偏差除了物理參數偏差，最主要的就是一些工藝效應導致的幾何尺寸偏差和形貌偏差。本文針對工藝效應對諧振頻率的影響展開研究，包括DRIE工藝導致的梯形剖面形狀（梯形效應）、Footing效應導致的底部過刻蝕、TMDE工藝造成的波紋剖面形狀（波紋效應），這三種工藝效應是MEMS器件工藝加工中最常見的工藝效應。本文將以器件諧振頻率為研究目標，針對這三種工藝效應對器件造成的偏

3、差，建立其修正模型。
　　針對MEMS器件中的梁結構，對縱向運動的梁和橫向運動的梁分別建立基于單個工藝效應以及多個工藝效應共同作用下的修正模型。本文選取固支梁結構，在ANSYS14.5平臺上進行建模與仿真，驗證了縱向運動的梁結構的諧振頻率修正模型的正確性。同理，選取懸臂梁結構進行ANSYS仿真與建模，驗證了橫向運動的梁結構修正模型的正確性。從而驗證了梁結構修正模型對于MEMS器件中常見的固支梁結構和懸臂梁結構都是適用的。
　

4、　針對MEMS器件中的梳齒結構，以梳狀諧振器為研究對象，運用橫向運動的梁結構模型結論，對其建立基于不同工藝效應情況下的諧振頻率修正模型，并在ANSYS14.5平臺上對梳狀諧振器進行建模與仿真，驗證了修正模型的正確性。
　　根據器件在工藝偏差下的修正模型，本論文完成了對這三類器件的理想SPICE等效電路模型相應的修正，利用ANSYS仿真結果驗證了修正等效電路模型的正確性。最后，根據器件結構參數對器件性能的影響，提出可以減小不確定性因