第4章MEMSCAD辅助分析和设计_修改1VIP专享

57 第4 章 MEMS CAD 辅助分析设计 MEMS 技术涉及力学、流体力学、热学、电学和电磁学等多学科交叉问题，MEMS 器件作为新型器件，其设计已不再是传统意义上的设计，而是包含了新工作机理的探索和新器件结构的开发。MEMS 器件的设计需要综合多学科进行理论分析，这大大增加了设计参数选择的难度，常规的分析计算方法已无法应付设计需求。所幸的是当今计算机技术的进步使得CAD 技术在器件设计中得到广泛的应用，二维和三维计算机绘图技术的发展使我们能够对复杂的 MEMS 结构及版图进行计算机设计。有限元技术的应用使得人们可以用精确的计算机数值求解方法来分析和预测器件的性能，对器件工作的静态、准静态和动态模拟成为可能，从而能够对 MEMS 器件结构和工艺进行计算机模拟和设计优化。 国外在 20 世纪 90 年代初就研究出了用于硅压力传感器设计的 MEMSCAD 软件(CAEMEMS)。在 MEMS 的工艺模拟、器件的建模、仿真分析以及设计优化方面，90 年代中期 IntelliSense 公司和 Microcosm Technologies 公司已开始提供商业专业软件 IntelliSuite 和MEMCAD，可用于三维 MEMS 的工艺和器件模拟及设计优化。其中 Microcosm 开发的 MEMS计算机辅助设计分析集成工具 MEMCAD 现已发展到 4.5 版本。Illinois 大学开发的 ACES 软件可用于硅湿法腐蚀、砷化嫁湿法腐蚀和 RIE 腐蚀工艺的模拟。应用 ACES 可根据设计的版图和刻蚀条件得出腐蚀后的三维 MEMS 结构，ACES beta1 和 beta2 还作为免费软件在国际互连网上提供下载。除了专业软件外，许多有限元分析软件已用于 MEMS 器件的建模、分析和模拟，其中 ANSYS 作为大型有限元分析软件在 MEMS 器件的设计和模拟方面的成功应用，已得到 MEMS 设计者的青睐。ANSYS 软件包包含了力、热、声、流体、电、电磁等分析模块 , 其 耦 合 场 分析部 分还 包 含 了 MEMS 器 件 常 用 的 压 电 分析。 其 流 体 分析模 块ANSYS/FLOTRAN 已成为国际默认的 MEMS 流体模拟分析标准软件。鉴于 MEMS 计算机设计和模拟技术的应用需求，许多通用软件也已应用于 MEMS 设计和模拟，如 AutoCAD 用于MEMS 结构设计和建模，Tanner Tools Pro 为 MEMS 提供版图设计，Matlab 用于模拟数据的后处理和图形化，Cadence 用于接口电路的设计模拟等。一些软件还为 MEMS 应用进行了改进,最近 Analogy 和 Microcosm Technologies 宣布共...