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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-06112008-204522
Documento
Autor
Nome completo
José Pinto de Oliveira Júnior
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Paez Carreño, Marcelo Nelson (Presidente)
Ferreira, Luiz Otávio Saraiva
Netto, Marcio Lobo
Título em português
Desenvolvimento de software para simulação atomística da corrosão anisotrópica do silício por autômato celular.
Palavras-chave em português
Autômatos celulares
MEMS
Simulação da corrosão do silício
Resumo em português
Nesse trabalho foi desenvolvido um software para simular a corrosão anisotrópica do silício, tendo como base o comportamento desta corrosão em soluções alcalinas (KOH). Esse software foi escrito na linguagem C++ para diversas plataformas e possui dois módulos básicos que são a Biblioteca de classes (denominada autosim) e uma Interface Gráfica (denominada AutoMEMS). A API desenvolvida possui classes que implementam 3 modelos de simulação da corrosão que se baseiam no modelo matemático do autômato celular, que são o Autômato Convencional, Estocástico e Contínuo. Por usar o autômato celular, permite realizar a simulação da corrosão do silício usando filme de mascaramento na frente e nas costas do substrato, os quais também podem conter geometrias arbitrárias. Além disso, a API implementa ferramentas de visualização que tem como objetivo, simplificar e representar as informações contidas nas matrizes de estados. Um exemplo de ferramenta de visualização é a ferramenta de detecção de contornos que analisa cada camada da matrizes e no final, cria todos os contornos encontrados. E por último, a biblioteca autosim fornece classes para a construção de outros autômatos celulares. A Interface Gráfica fornece ferramentas de desenhos para a construção de máscaras para as simulações e também, fornece ferramentas para configurar todos os parâmetros envolvidos na simulação. E por último, a Interface Gráfica visualiza todo o resultado da simulação numa janela gráfica 3D. O programa simula desde geometrias simples como quadrados, cruzes, L, cantilevers até geometrias mais complexas como uma estrutura de Wagon Wheel em formato de uma rosa dividida em ângulos de 1°. Também, permite definir matrizes de células de diversos tamanhos, desde matrizes pequenas (com 200x200x100 células) até matrizes gigantescas (com 4000x4000x100 células). Para matrizes pequenas, a simulação e detecção de contornos ocorre em tempo real, mas para matrizes maiores, esse tempo pode se estender a várias horas de processamento computacional, apesar de que, maiores quantidades de células melhoram a resolução da simulação. Todas as simulações realizadas possuem boa concordância com os resultados experimentais. Por exemplo, o aparecimento de cantos vivos convexos que ocorre na corrosão de uma ilha quadrada é prevista no simulador, o aparecimento de paredes inclinadas com orientação cristalográfica <111> também é prevista pelo simulador de corrosão.
Título em inglês
Software development for atomistic simulation of anisotropic etching silicion by cellular automata.
Palavras-chave em inglês
Cellular automata
Etching silicon
MEMS
Simulation
Resumo em inglês
This work was developed a software for simulate the anisotropic etching silicon, based on the behavior this etch in alkaline solutions (KOH). The software was written in language C++ for various platforms and has two basic modules that are the library of classes (called autosim) and an Graphical Interface (called AutoMEMS). The API developed has classes that implement three models of etch simulation that based on mathematical model of cellular automata, that are the Conventional Automata, Stochastic and Continuous. To use the cellular automata, allows perform the anisotropic etching silicon simulation using masking film in front and back of substrate, which too may contain arbitrary geometrics. Also, the API implement tools of visualization that as objective, simplify and represent the informations contained in state matrix. A example of visualization tools is a tool of detection of contours that analyzes each layer of matrixs and in end, create all the contours found. And finally, the library autosim provides for construction of other cellular automatas. The Graphical Interface provides tools of drawing for construction of masks for simulations and too, provides tools for configure all parameters involved in simulation. And finally, a Graphical Interface view all the results of simulation in graphical window 3D. The software was simulation since simply geometries as square, cross, L, cantilevers until geometries more complex as a struture of Wagon Whell in format of a rose and divide in angle of 1° degree. Too, allows define matrixs of cells of various sizes, since small matrixs (with 200x200x200 cells) until big matrixs (with 4000x4000x100 cells). For small matrixs, the time of simulation and detection of contours is real-time, but, for big matrixs, this time can a several hours of computational processing, despite the fact that more quantities of cells improve the simulation resolution. All simulations fulfilled has good concordance with experimetals results, for example, the appearance of life corner convex that occurs in etching of island square and provided in simulator, the apperance of sloping walls with cristalographic orientation <111> too and provided by simulator of etching.
 
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anexos_versao_rev.pdf (15.93 Mbytes)
Data de Publicação
2009-02-27
 
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  • OLIVEIRA JR, J. P., and Carreño, M.N.P. Simulation of anisotropic etching of silicon using a Cellular Automata model [doi:10.1149/1.2956015]. In 23th Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro 2008), Gramado, Brasil, 2008. ECS Transactions : Microelectonics Technology and Devices - SBMicro 2008. : The Electrochemical Society, 2008.
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