引言
各向异性湿化学蚀刻仍然是硅体微加工技术中的基本技术之一。批量微加工技术有选择性地从基板中去除大量的硅。它构造下切口结构，需要在晶片的一侧形成膜或制造各种沟槽、孔。在各向异性湿化学蚀刻工艺中，批量化学蚀刻工艺通常采用湿化学蚀刻剂，以获得显著的化学蚀刻结构。脱干结构是各向同性和各向异性分离的。蚀刻几何图形的这些特性是产生反应物的主要原因，并包括用于定义蚀刻区域的掩模的形状。虽然批量微加工技术采用各向同性蚀刻剂，但在MEMS单晶硅基工艺中使用各向异性湿化学蚀刻剂如氢氧化钾、EDP和TMAH是合理的。（，晶圆清洁设备，英思特，江苏科技有限公司）
实验
最近，使用大块硅蚀刻技术制造的MEMS器件数量的增长，需要有效的设计和发展。但由于发生蚀刻过程的各向异性，很难预测氢氧化钾、TMAH、EDP等典型湿蚀剂蚀刻单晶硅的结果。 逐步复杂的MEMS结构的制造通常需要额外的过程来实现大块硅的三维结构。本文提出了一种模拟单晶硅三维各向异性湿法蚀刻的工具。我们的模拟方法和细胞表示的蚀刻体允许一个有效的三维模拟。图1是说明曲面的曲面单元格列表组成各向异性湿式化学蚀刻情况下的形貌表达式的示意图。表面单元格列表由两个列表组成。表面单元列表由要去除<110>平面和<111>平面的表面单元组成（列表1）。表面单元列表由要去除<100>平面的表面单元组成（列表2）。（马来西亚戈尼干炎装备，，设备）
每个表面单元都根据蚀刻特性进行移动。蚀刻性质随其晶体学方向的不同而不同。我们的模拟工具使用蚀刻特性来确定通过晶体平面的法向量的表面细胞的位移方向。图3是根据晶体平面的法向量定义位移方向的方法的示意图。将表面单元的法向量相加，计算出位移方向。我们的仿真工具使用了数学方法。在蚀刻前沿的时间演化过程中，由每个单元的材料指数信息的变化来表示。形貌演化信息被分配给表面细胞，以根据其晶体学位置来确定蚀刻性质。在模拟过程中，用一个公式(1)来表示表面细胞的运动。
在给定的温度和浓度下，蚀刻速率对于不同的硅晶面是不相同的。图4显示了硅蚀刻速率依赖于晶体平面、蚀刻剂温度和蚀刻剂浓度的图形表示。
图4： (a)按固定浓度35wt%的单晶硅蚀刻速率，(b)根据固定温度60°C的单晶硅蚀刻速率
结果和讨论
作为对我们的仿真方法的测试，我们给出了几个仿真结果。将仿真方法应用于各向异性湿式化学刻蚀的过程，如梳状驱动器谐振器和弹簧质量系统的构建。并将仿真方法应用于各向同性湿式化学蚀刻过程的蚀刻形状预测。一些仿真结果表明，我们的仿真工具对MEMS器件结构的设计和开发是相当有效的。图6显示了湿法蚀刻模拟的结果，它预测了各向同性蚀刻剂的蚀刻形状。根据我们的模拟方法，将模拟区域划分为六面体形单元单元。模拟区域使用的尺寸为200µm×150µm×30µm。该结构总共有90万个（200×150×30）细胞。根据用户定义的布局和各向同性湿式化学蚀刻程序的处理，通过模拟，最终得到了晶圆上的最终轮廓结构。生成的结构表明，通过我们的模拟方法，完全各向同性的地形形状。（制造厂家，英思特，英思特半导体）
图6：湿蚀刻模拟的结果，预测各向同性蚀刻剂的蚀刻形状。
结论
总之，我们开发了一种用于单晶硅三维各向异性湿法蚀刻的模拟工具。我们的仿真工具提供了考虑各种材料的蚀刻特性和结构技术的能力。而所开发的仿真工具则保证了对复杂的三维MEMS结构的详细分析。一些仿真结果表明，我们的仿真工具对批量微加工技术的设计和开发是非常有效的。因此，我们认为我们的模拟工具非常适合于计算各向异性湿式化学蚀刻过程中的轮廓。
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