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基于正向曲率极大值法的石英AT-cut、BT-cut刻蚀结构研究

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摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 石英各向异性湿法刻蚀研究现状

1.2.2 晶体各向异性刻蚀预测方法

1.3 论文研究目的与架构

1.3.1 论文研究目的

1.3.2 论文组织架构

第二章 石英湿法刻蚀基础及速率变化特征

2.1 石英晶体与特性

2.1.1 石英晶体结构

2.1.2 石英晶面表示

2.1.3 石英湿法刻蚀机理

2.2 石英半球湿法刻蚀

2.2.1 石英半球实验

2.2.2 石英晶面速率变化特征

2.3 本章小结

第三章 石英不同晶面刻蚀轮廓标定

3.1 石英晶片湿法刻蚀实验

3.1.1 掩膜设计

3.1.2 试验流程

3.2 矩形凹槽数据汇总

3.3 正向曲率极大值法

3.4 Z-cut晶片湿法刻蚀形貌标定

3.5 AT-cut、BT-cut切向晶面湿法刻蚀形貌标定

3.5.1 石英球旋转

3.5.2 AT-cut、BT-cut湿法刻蚀形貌计算

3.6 不同衬底刻蚀特征晶面间的关系

3.7 本章小结

第四章 石英微结构刻蚀及复杂结构面识别

4.1 石英复杂结构掩膜设计

4.2 凹腔体特征晶面分布规律

4.2.1 Z-cut凹腔体特征晶面分析

4.2.2 AT-cut、BT-cut凹腔体分析

4.3 凸台特征晶面分布规律

4.3.1 Z-cut凸台分析

4.3.2 AT-cut、BT-cut凸台分析

4.4 本章小结

第五章 刻蚀速率各向异性微观机制

5.1 不同刻蚀环境下轮廓计算

5.2 石英晶面刻蚀各向异性比较

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 主要工作

6.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

石英目前是微机电系统重要的研究方向,但其晶面的多样性以及复杂的各向异性使得湿法刻蚀结果难以预测。论文通过石英半球以及不同晶面衬底湿法刻蚀实验并基于Wul ff-Jaccodine法的思想,提出更为简单高效的石英刻蚀形貌计算方法。基于此法对石英不同晶面刻蚀出现的结构面进行深入的探索,得到不同晶面各向异性的内在规律,能有效缩减特定微结构的研发周期,节约实验成本。论文主要内容如下: 首先,分析了石英晶体结构、刻蚀机理,以石英半球为对象,通过在五种不同刻蚀环境下的湿法刻蚀建立石英全晶面刻蚀速率库,并分析了石英在不同刻蚀环境中速率变化规律,为石英湿法刻蚀多种仿真方法提供数据支撑。 其次,以AT-cut、BT-cut为对象,通过在80℃饱和NH4HF2意转角下的矩形凹槽侧壁结构。基于实验数据以及石英全晶面刻蚀速率,提出正向曲率极大值法,利用此法能够快速对石英任意切型晶面的刻蚀结构进行标定,并能够对石英不同切型晶面刻蚀出现特征晶面分布规律进行解释。 再次,对AT-cut、BT-cut开展复杂结构湿法刻蚀实验,包括凹腔体、凸台、微针等结构,利用正向曲率极大值法得出的矩形凹槽数据对刻蚀结构面形成原因进行分析。 最后,利用正向曲率极大值法探寻石英在不同刻蚀环境下的高深宽比,并从原子排布角度分析石英刻蚀速率各向异性微观机制。

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