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目录1

第1章　MEMS的概论1

1.1 MEMS的形成1

1.1.1 交叉学科对科技发展的作用1

1.1.2 MEMS的发展2

1.2　MEMS的原理设计3

1.2.1 工程技术的三要素3

1.2.2　MEMS设计要求和方法4

1.2.3 系统设计方法4

1.2.4　信息流程设计方法5

1.2.5 建立统一物理特征参量的方法7

1.3　MEMS制造技术8

1.3.1　体微加工技术8

1.3.2　表面微加工技术10

1.3.3　键合技术11

第2章　MEMS的设计12

2.1　系统设计方法14

2.1.1 J．Kawakita法16

2.1.2　M．Nakayama法18

2.1.3　Key-Needs法20

2.1.4　Kepener-Tregoe法22

2.1.5　朱钟淦-捤谷诚方法23

2.2　接口设计25

2.2.1　硬接口25

2.2.2　软接口26

2.2.3　微观与宏观接口设计26

2.3　微传感器布阵设计方法28

2.3.1 多元线性回归28

2.3.2 多元非线性回归31

2.3.3　正交试验设计要点37

2.3.4　微传感器阵列的布阵设计39

2.4　微观力学的应用42

2.4.1 晶面与晶向43

2.4.2　微观力学的基本假设47

2.4.3 ANSYS、NASTRAN应用程序简介51

2.5　MEMS的尺度效应54

2.5.1 几何结构学中的尺度54

2.5.2 刚体动力学中的尺度56

2.5.3　静电力中的尺度58

2.5.4 电磁场中的尺度59

2.5.5 电学中的尺度60

2.5.6　流体力学中的尺度60

2.5.7　传热中的尺度62

2.6　MEMS的建模和仿真技术的应用64

2.6.1 MEMS建模的目的64

2.6.2　仿真技术的应用65

2.7 MEMS的CAD67

2.7.1 MEMS的CAD特点67

2.7.2 MEMS的CAD设计原则68

思考题69

第3章　集成电路基本制造技术70

3.1.1 硅材料71

3.1　集成电路使用的材料71

3.1.2　硅片制造72

3.1.3 陶瓷75

3.2　薄膜制造及外延生长76

3.2.1 四氯化硅氢还原法77

3.2.2　硅烷热分解法外延78

3.3　氧化技术79

3.3.1　二氧化硅膜的结构79

3.3.2　二氧化硅膜的性质80

3.3.3 热氧化工艺81

3.4　掺杂技术82

3.4.1　扩散技术83

3.4.2 离子注入技术85

3.5　化学气相淀积87

3.5.1 化学气相淀积的方法88

3.5.2　二氧化硅92

3.5.3 氮化硅94

3.5.4 多晶硅97

3.5.5 薄膜层的物理生长方法98

3.6　掩模制造100

3.6.1 计算机辅助掩模制造102

3.6.2　电子束曝光技术108

3.7　光刻工艺111

3.7.1 光刻胶与感光机理113

3.7.2　光刻胶的主要性能114

3.7.3 光刻工艺117

3.8　接触与互连131

3.8.1 欧姆接触133

3.8.2　接触与互连材料的选择135

3.8.3　金属膜的形成方法135

3.8.4　合金化137

3.8.5 多层布线技术138

思考题139

第4章　MEMS的制造技术141

4.1.1　硅刻蚀的湿法技术142

4.1 体微加工142

4.1.2　硅体的各向同性刻蚀144

4.1.3　硅体的各向异性刻蚀148

4.1.4　硅刻蚀的干法技术154

4.2　硅体刻蚀自停止技术159

4.2.1 重掺杂自停止腐蚀技术159

4.2.2 （111）面自停止腐蚀技术160

4.2.3　P-N结腐蚀自停止技术161

4.2.4 电化学自停止腐蚀技术163

4.3.1 LIGA掩模板制造工艺164

4.3 LIGA体微加工技术164

4.3.2 X光深层光刻工艺167

4.3.3　微电铸工艺171

4.3.4　微复制工艺172

4.3.5 LIGA技术的扩展173

4.3.6　DEM技术176

4.4　表面微加工180

4.4.1 表面微加工机理180

4.4.2 多晶硅的表面微加工183

4.4.3 多晶硅的机械特性194

4.5.1 阳极键合技术201

4.5　键合技术201

4.5.2　硅-硅基片直接键合技术206

4.5.3　其他硅-硅间接键合工艺215

4.6　其他微加工技术218

4.6.1　超精密机械加工218

4.6.2　特种加工技术218

4.7　微细加工技术的集合220

思考题221

第5章　微传感器223

5.1　物理微传感器225

5.1.1　机械微传感器226

5.1.2　流动微传感器244

5.1.3 声微传感器246

5.1.4　电微传感器249

5.1.5　磁微传感器249

5.1.6　热微传感器量热微传感器255

5.1.7　光微传感器257

5.2　化学和生物微传感器258

5.2.1 电化学微传感器259

5.2.2　半导体气敏微传感器265

思考题267

5.2.3　化学和生物微传感器的封装267

第6章　微执行器269

6.1　微执行器的材料269

6.1.1　磁致伸缩金属269

6.1.2　形状记忆合金270

6.1.3　凝胶271

6.1.4 电流变体272

6.2　电磁效应、热效应273

6.3　静电型微马达276

6.3.1 静电力驱动变电容式步进微马达279

6.3.2　静电力驱动变电容式同步微马达282

6.3.3　静电力驱动谐波式微马达285

6.3.4 电悬浮微马达286

6.4　电磁型微马达290

6.5　微行星齿轮减速器291

6.5.1 X射线掩模板的CAD技术及加工293

6.5.2　X射线深层光刻和微电铸294

6.5.3　微复制294

6.5.4　微减速器的微装配295

6.6　微流量控制系统微泵微阀295

6.6.1　微流量控制系统295

6.6.2　微泵296

6.6.3　三通道硅微阀314

6.7　梳状微谐振器316

6.7.1 梳状微谐振器的结构和工作原理316

6.7.2　梳状弹性系统的固有频率318

思考题321

第7章　MEMS的应用及检测技术323

7.1 MEMS的应用323

7.1.1 MEMS在军事中的应用323

7.1.2 MEMS在汽车工业中的应用330

7.1.3　MEMS在医学中的应用332

7.2.2 自由空间微光学平台336

7.2　MEMS的产品336

7.2.1 微型工厂336

7.3　MEMS的封装342

7.3.1 MEMS封装设计344

7.3.2　封装工艺346

7.3.3　封装材料351

7.4　MEMS的检测352

7.4.1 MEMS检测的一般方法352

7.4.2　MEMS中微弱信号检测与处理356

思考题368