DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE PARA SIMULAÇÃO ATOMÍSTICA DA CORROSÃO ANISOTRÓPICA DO SILÍCIO POR AUTÔMATO CELULAR
1. Escola Politécnica
DESENVOLVIMENTO DE
SOFTWARE PARA SIMULAÇÃO
ATOMÍSTICA DA CORROSÃO
ANISOTRÓPICA DO SILÍCIO
POR AUTÔMATO CELULAR
Nome: José Pinto de Oliveira Júnior
Prof. Dr. Marcelo N. P. Carreño
2. Objetivos
Desenvolver um software para fazer a
simulação da corrosão do silício
Baseado em Autômato Celular
Implementa vários modelos de simulação
corrosão de silício
Autômato Convencional
Autômato Estocástico
Autômato Contínuo
Programa com uma Interface Gráfica
3. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
4. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
5. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
6. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
7. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
8. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
9. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
10. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
11. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
12. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
O Silício cristalino possui os átomos organizados
de uma maneira que se repete no espaço
tridimensional
13. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
O menor padrão de repetição do silício é a sua
célula unitária do tipo diamante (cúbica)
Cada átomo de silício faz 4 ligações com os
outros átomos.
Átomos de superfície são átomos que
possuem o número de ligações diferente de 4.
14. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
O tamanho da aresta da célula unitária é o
parâmetro de rede da célula do silício que possue
5,43 A de comprimento
A distância entre os átomos é de 2,347 A
15. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
Planos cristalográficos
No cristal de silício existem muitos planos de
átomos os quais influenciam as propriedades e
comportamento do material
O silício monocristalino possui vários planos
de átomos, mas os mais comuns são:
{110}, {100} e {111}.
16. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
Visualização do plano {100}
Nesse plano, os átomos de superfície possuem
duas ligações rompidas e duas ligações com os
átomos de substrato.
17. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
Visualização do plano {110}
Nesse plano, os átomos de superfície possuem
uma ligações rompida, duas ligações com os
átomos de superfície e uma ligação com o átomo de
substrato.
18. Desenvolvimento do Simulador
CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO
Visualização do plano {111}
Nesse plano, os átomos de superfície possuem
uma ligações rompida e três ligações com os
átomos de substrato.
19. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
20. Desenvolvimento do Simulador
CORROSÃO DO SILÍCIO
Existe basicamente 2 tipos de Corrosão do Si:
Isotrópica – Taxa de Anisotrópica –
corrosão igual em Taxa de corrosão
todas as direções diferentes para
todas as direções
21. Desenvolvimento do Simulador
CORROSÃO DO SILÍCIO
Corrosão Anisotrópica - Características:
Permite obter geometrias tridimensionais
complexas
Técnica mais comum para fabricar
Sistemas micro-eletro-mecânicos (MEMS)
Depende da orientação cristalográfica
do substrato e da abertura do filme de
mascaramento
Ocorrência do fenômeno “under-etch”
22. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
23. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CELULAR
Modelo Matemático representado por uma matriz
de células às quais está associado um tempo,
um espaço e um estado discretos
Exemplo: Autômato Celular Unidimensional –
(1D) – Simulação de Seres Vivos
t0
Estados:
Sadio Com fome Doente Morto
24. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CELULAR
Modelo Matemático representado por uma matriz
de células às quais está associado um tempo,
um espaço e um estado discretos
Exemplo: Autômato Celular Unidimensional –
(1D) – Simulação de Seres Vivos
t0
t1
Estados:
Sadio Com fome Doente Morto
25. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CELULAR
Modelo Matemático representado por uma matriz
de células às quais está associado um tempo,
um espaço e um estado discretos
Exemplo: Autômato Celular Unidimensional –
(1D) – Simulação de Seres Vivos
t0
Equivale a
1 Iteração!
t1
Estados:
Sadio Com fome Doente Morto
26. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CELULAR
Regras de transição de estados
Num autômato celular, o estado das
células pode mudar com o tempo. Em
particular, o estado de uma célula num
instante inicial “to” pode mudar o estado
num tempo final “to+∆t” em função :
Do estado inicial das células
Do estado das células vizinhança
Das Regras de Transição de Estados
27. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
31. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Autômato Celular Tridimensional (3D)
As células possuem dois estados que são:
− Estado 0 que significa VAZIO
− Estado 1 que significa ÁTOMO DE SILÍCIO
Somente os átomos de superfície são
corroídos nesse autômato
32. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Plano { 1 0 0 }
representando
a superfície do
material
1º Regra – (a)
Estado atual:
2 Ligações com o substrato
2 Ligações rompidas
33. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
1º Regra – (a) Átomo analisado
Estado atual:
2 Ligações com o substrato
2 Ligações rompidas
34. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Átomo de
substrato
1º Regra – (a) Átomo de
substrato
Estado atual:
2 Ligações com o substrato
2 Ligações rompidas
35. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras Ligação
rompida
Ligação
rompida
1º Regra – (a)
Estado atual:
2 Ligações com o substrato
2 Ligações rompidas
36. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
1º Regra – (a)
Estado Atual: Estado Futuro:
2 Ligações com o substrato Átomo Removido
2 Ligações rompidas
37. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Plano { 1 1 0 }
1º Regra – (b) Átomo analisado
Estado Atual:
nº ligação ≥ 1 com a superfície
nº ligação ≥ 0 com o substrato
1 Ligação rompida
38. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Átomo de
superfície
Átomo de
superfície
1º Regra – (b)
Estado Atual:
nº ligação ≥ 1 com a superfície
nº ligação ≥ 0 com o substrato
1 Ligação rompida
39. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Átomo de
substrato
1º Regra – (b)
Estado Atual:
nº ligação ≥ 1 com a superfície
nº ligação ≥ 0 com o substrato
1 Ligação rompida
40. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Ligação
rompida
1º Regra – (b)
Estado Atual:
nº ligação ≥ 1 com a superfície
nº ligação ≥ 0 com o substrato
1 Ligação rompida
41. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
1º Regra – (b)
Estado Atual: Estado Futuro:
nº ligação ≥ 1 com a superfície Átomo Removido
nº ligação ≥ 0 com o substrato
1 Ligação rompida
42. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Plano { 1 1 1 }
2º Regra
Átomo analisado
Estado Atual:
3 Ligação com o substrato
1 Ligação rompida
43. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
Átomo de Átomo de
substrato substrato
2º Regra
Átomo de
Estado Atual: substrato
3 Ligação com o substrato
1 Ligação rompida
44. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras Ligação
rompida
2º Regra
Estado Atual:
3 Ligação com o substrato
1 Ligação rompida
45. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
2º Regra
Estado Atual: Estado Futuro:
3 Ligação com o substrato Átomo Mantido
1 Ligação rompida
46. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Regras
3º Regra
Estado Atual: Estado Futuro:
Se o átomo atual não cumpre Átomo Removido
a regra 1º e nem a 2º.
47. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
Baseado no Autômato Celular Convencional
As regras além de serem as mesmas do autômato
convencional, incorpora um fator probabilístico
definido no intervalo [0, 1] para decidir a
corrosão
Permite o ajuste das taxas de corrosão para os
3 planos principais que são: {110}, {100} e {111}
49. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
Regras:
1 - A célula localizada na superfície pode ser removida
se:
(a) tiver 2 vizinhos e se o número aleatório estiver
contido no intervalo [0, P100], ou
(b) tiver 3 vizinhos dos quais, pelo menos um está
localizado na superfície e se o número aleatório está
no intervalo [0, P110].
2 - A célula localizada na superfície pode ser removida
se tem 3 vizinhos dos quais, nenhum estão
localizados na superfície e se o número aleatório
está contido no intervalo [0, P111].
50. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
Regras:
3 - Se a célula não cumpre a regra 1 e nem a regra 2,
a célula pode ser removida.
4 - Se a célula estiver ligada a 4 vizinhos, ou seja, se
não estiver numa superfície, ela não é removida.
51. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
Exemplos:
O átomo tem 2 vizinhos e o fator aleatório com o
valor 0,503 (0 < 0,503 < P100) cumpre a regra 1,
portanto, o átomo será removido
O átomo tem 3 vizinhos e todos eles são átomos de
substrato e o fator aleatório tem o valor de 0,002
(0 < 0,002 < P111) cumpre a regra 2, portanto o
átomo será removido
Considerando as probabilidades P100 = 0,625 e P111 = 0,006
52. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Número de estados usados > 2
O estado é associado a uma espécie de
“massa” do átomo.
Exemplos (Considerando a faixa [0, 100])
- Átomo (x0, y0, z0) com o estado 50
- Átomo (x1, y1, z1) com o estado 20
Considera os 1os e 2os vizinhos dos átomos
de silício
57. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Átomo com 2 Ligações, das quais:
- Um átomo vizinho possui 3 ligações
- Outro átomo vizinho possui 4 ligações
Taxa de Corrosão (exemplo): 20
59. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
60. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
Taxa de Corrosão
61. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60
62. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60
Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40
63. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60
Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40
Estado depois de 4 iterações: 40 – 20 = 20
64. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60
Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40
Estado depois de 4 iterações: 40 – 20 = 20
Estado depois de 5 iterações: 20 – 20 = 0
65. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”
Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60 Átomo
Removido
Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40
Estado depois de 4 iterações: 40 – 20 = 20
Estado depois de 5 iterações: 20 – 20 = 0
66. Desenvolvimento do Simulador
AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “3444”
Átomo com 3 Ligações, das quais:
- Um átomo vizinho possui 4 ligações
- Outro átomo vizinho possui 4 ligações
- Outro átomo vizinho possui 4 ligações
Taxa de Corrosão (exemplo): 50
67. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
68. Desenvolvimento do Simulador
INTERRELAÇÃO
Relacionando a Rede Cristalina do Silício com
o Autômato Celular
Rede Cristalina do Si Matriz de Células do
Autômato Celular
69. Desenvolvimento do Simulador
INTERRELAÇÃO
Relacionando a Rede Cristalina do Silício com
o Autômato Celular
Célula Matriz de Interrelação
=
+
Unitária Células
Interrelação usada nos 3 Modelos de Autômatos !
70. Desenvolvimento do Simulador
INTERRELAÇÃO
O Simulador de Corrosão considera o chanfro da
lâmina de silício (plano {110}) alinhado com a
base da matriz de estados.
Chanfro da lâmina
71. Desenvolvimento do Simulador
INTERRELAÇÃO
O simulador também considera a superfície da
matriz de estados (base superior) equivalente ao
plano {100} de uma lâmina de silício
72. Desenvolvimento do Simulador
INTERRELAÇÃO
Cada célula unitária do silício possui
4 camadas que se repetem periodicamente
73. Desenvolvimento do Simulador
INTERRELAÇÃO
Célula unitária do silício
Rede Cristalina Matriz de Células
do Sílício do Autômato
81. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Biblioteca autosim
- Fornece classes necessárias para executar
simulações de corrosão e construção de
autômatos celulares
- Implementa três modelos de simulação de corrosão
(Autômato Convencional, Estocástico e Contínuo)
- Escrito em C++
- Mais de 25 mil linhas de código
- Multiplataforma (Windows, Linux, etc)
83. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Interface Gráfica AutoMEMS
- Escrito em C++ e usa as bibliotecas wxWidgets e
OpenGL
- Ambiente Integrado completo para fazer simulações
- Ferramentas para geração de mascaras
(em arquivos png's)
- Permite visualização gráfica 2D / 3D dos resultados
das simulações
87. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Ferramentas de Visualização
Porque desenvolver ferramentas de
visualização ?
A simulação da corrosão por autômato celular
gera uma matriz tridimensional de células
A compreensão da matriz de células por análise
direta se torna uma tarefa muito árdua, difícil de
entender.
89. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Ferramentas de Visualização
Para isso, precisa-se desenvolver ferramentas
de visualização cujos objetivos visa:
Facilitar a análise do resultado gerado pelo
autômato celular.
Eliminar os dados redundantes ou
desnecessários do resultado do autômato
Sintetizar dados que possuam algum tipo de
relação (Ex: Pontos alinhados formando
praticamente uma Reta)
90. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Exemplos de Ferramentas de Visualização
Contornos de Ligações dos
Átomos Átomos
91. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Exemplos de Ferramentas de Visualização
Células Unitárias Tetraedro dos
do Cristal Átomos
92. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Exemplos de Ferramentas de Visualização
Legenda
Átomo do filme
de mascaramento
Átomos com 1 Ligação
Átomos com 2 Ligações
Átomos com 3 Ligações
Átomos com 4 Ligações
Quadrados Coloridos
94. Desenvolvimento do Simulador
ARQUITETURA
Visualização 3D
Visualização dos átomos Contorno de Átomos
através de “cubinhos”
95. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
96. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Aparecimento de cavidades
contendo planos {111} e {100}
97. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Aparecimento de paredes verticais
contendo o plano {100}
98. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Aparecimento de cantos vivos
99. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Formação de pontas de silício
100. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
000 Iterações
101. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
010 Iterações
102. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
020 Iterações
103. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
030 Iterações
104. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
040 Iterações
105. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
050 Iterações
106. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
060 Iterações
107. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
070 Iterações
108. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
080 Iterações
109. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
090 Iterações
110. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
100 Iterações
111. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
110 Iterações
112. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
120 Iterações
113. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
130 Iterações
114. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
140 Iterações
115. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
150 Iterações
116. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
160 Iterações
117. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
170 Iterações
118. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
180 Iterações
119. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
190 Iterações
120. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
200 Iterações
121. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular
Buraco Ilha
210 Iterações
122. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
000 iterações
123. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
010 iterações
124. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
020 iterações
125. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
030 iterações
126. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
040 iterações
127. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
050 iterações
128. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
060 iterações
129. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
070 iterações
130. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
080 iterações
131. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
090 iterações
132. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação da microfabricação de uma ponta
100 iterações
133. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulado
(Matriz de micropontas)
Experimental
134. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
00 Iterações
135. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
10 Iterações
136. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
20 Iterações
137. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
30 Iterações
138. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
40 Iterações
139. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
50 Iterações
140. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
60 Iterações
141. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
70 Iterações
142. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
80 Iterações
143. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA LADO DAS
FRENTE COSTAS
90 Iterações
144. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Microfabricação de Cantilever
LADO DA
FRENTE
LADO DAS
COSTAS
Experimental Simulado
145. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
A geometria “Wagon Wheel” é um padrão
muito utilizado na corrosão do silício para
determinar a taxa de corrosão do Si em
diferentes direções Mascara
Padrão
Esse padrão é um excelente teste para o
simulador de corrosão
Noque que pequenos passos de ângulos
(em torno de um grau) produz pequenos
detalhes dentro dos resultados. Isso
requer uma grande resolução para
observar esses detalhes
Resultado
Para uma alta resolução, é necessário o da
Corrosão
uso de uma grande matriz de células
146. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
05 Iterações
147. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
10 Iterações
148. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
15 Iterações
149. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
20 Iterações
150. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
25 Iterações
151. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
30 Iterações
152. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
35 Iterações
153. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
40 Iterações
154. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”
Grande matriz de células
4000 x 4000 x 100 células
Tempo de simulação
~ 12 horas (1 quadrante)
45 Iterações
156. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
00 Iterações
157. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
20 Iterações
158. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
40 Iterações
159. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
60 Iterações
160. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
80 Iterações
161. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
100 Iterações
162. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
Experimental
100 Iterações
163. Resultados
AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si
Substratos com diferentes formas
Matriz de células: 500 x 500 x 500 células
Não tem Corroe em todas
material de as direções ao
mascaramento mesmo tempo
Experimental
100 Iterações
164. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
030 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
165. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
060 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
166. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
090 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
167. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
120 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
168. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
030 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
169. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
060 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
170. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
090 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
171. Resultados
AUTÔMATO ESTOCÁSTICO
120 Iterações
Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
175. Resultados
COMPARAÇÃO ENTRE OS MODELOS
Experimental (MEV) A. Convencional (140 iterações)
A. Estocástico (125 iterações) A. Contínuo (280 iterações)
176. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões
177. Conclusões
●O programa desenvolvido permite prever a evolução temporal
da corrosão usando máscaras contendo geometrias com
complexidade arbitrária.
●O programa permite simular a corrosão do silício em ambos
os lados do substrato de maneira simultânea.
●Toda as simulações são geradas dentro da interface gráfica,
sem necessitar de um programa externo.
●O programa implementa 3 modelos de simulação da
corrosão dos quais, o Autômato Convencional é o mais rápido
e simples, ótimo para protótipos, o Estocástico e Contínuo
possibilitam ajustar mais parâmetros para refinar a simulação.
178. Conclusões
● Aperfeiçoamento do software (otimização e correção de
falhas) para disponibilização à comunidade científica
● Estudo sistemático e aprofundado dos 3 modelos
(principalmente do Autômato Contínuo) para a compreensão
mais profunda do modelo e ajuste para que a simulações
sejam o mais realista possível
●Desenvolvimento de ferramentas para análise quantitativa
dos resultados das simulações, como por exemplo a
determinação de ângulos, distâncias e planos cristalográficos
associados às paredes das cavidades e estruturas resultantes
da corrosão
● Precisa incorporar de parâmetros físicos-químicos como
temperatura, energia das ligações, tipo e concentração de
solução corrosiva, dopagem do substrato, etc
180. Introdução
No projetos de sistemas microeletromecânicos
(MEMS) podem aparecer processos de corrosão
anisotrópica do silício usando máscara com
geometrias complexas
Alguns desenhos de geometrias podem resultar
num perfil de corrosão difícil de visualizar e
prever.
181. Introdução - Objetivos
A Simulação da Corrosão Anisotrópica do Silício
permite:
Visualizar e prever o resultado sem precisar
usar o laboratório
O Auxílio no projeto de dispositivos MEMS, pois
os mesmos podem atingir alto grau de
complexidade.
Obter ganhos financeiros e economia de tempo
O uso no ensino da técnica de microfabricação
de substrato
182. Resultados
Formação de um cantilever usado na
fabricação de um acelerômetro
Simulação da Corrosão Corrosão do Silício
183. Resultados
Formação de um cantilever usado na
fabricação de um acelerômetro
Simulação da Corrosão Corrosão do Silício
184. Sumário
Desenvolvimento do Simulador
- Cristalografia do Silício
- Corrosão do Silício
- Autômato Celular
- Modelos de Simulação
● Autômato Convencional
● Autômato Estocástico
● Autômato Contínuo
- Interrelação
REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
- Arquitetura
Resultados
Conclusões