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MEMS即微电子机械系统,是指运用微制造加工技术,在较小的硅片基底上,集合了微传感器、微执行器以及信号处理和控制电路、通信接口和电源的完整微型器件系统。微电子机械系统起步于上世纪的八十年代,以多晶硅静电驱动马达的制造产生为标志。最初MEMS工艺受集成电路工艺的启发发展起来,近年来发展非常迅速,MEMS器件已经被应用与各行各业如航空航天领域、导弹制导领域、微传感器领域等。 目前在MEMS器件工艺仿真过程中,原子论方法如元胞自动机(CA)算法被看作为十分有效且精确性较好的MEMS器件工艺仿真的方法。然而,当刻蚀的一些条件如衬底材料、刻蚀剂类型、浓度以及温度等改变时,与相应原子速率对应的刻蚀速率校准过程将会非常的耗时间,并且当基底改变时也需要耗费大量的精力来重新分类表面的原子区域。此外,由于CA算法是基于体素模型的方法,因此需要计算机处理的信息量很大,空间开销往往会成为局限性因素。鉴于此,我们把Level Set方法应用到半导体工艺仿真中。结果表明与CA算法相比,LS算法直接把实验数据作为输入,实现了相似的精确性且内存需求量更小(大约4倍),并且能够模拟复杂器件的工艺过程。 随着微电子机械系统器件设计的越来越复杂,实验验证难度与成本代价加大,通过计算机模拟工艺流程、直接生成三维模型的工艺仿真对MEMS器件生产有重要意义,能够有效的提高设计的效率和降低生产成本。基于体素模型的算法在复杂结构的MEMS器件中有着很大应用,但是处理信息量大、对计算机内存需求大是基于体素模型方法的不足之处,并且由于其分辨率所限会造成视觉阶梯效应,在进行随后的面绘制过程中会发现得到的三角面片模型阶梯效应依然严重,可视化效果不好。Level Set方法虽然能够直接得到表面,但是都是离散的点而我们需要的是表面模型用于进行有限元分析,故需要先转化为体素再提取表面。因此,如何将体素模型在面绘制过程中转化为视觉效果好的三角面片模型具有重要意义。本文充分考虑到这一问题,提出自适应均值平滑算法,首先对体素模型进行自适应的滤波,再利用Marching Cubes算法进行面绘制得到三角面片模型,经仿真实验表明通过这一算法得到三角面片模型表面光滑,可视化效果好。