本书作为微机电系统工程的入门教材,介绍微机电系统加工工艺及设计基础。全书共11章:第1章介绍微机电系统的概念、历史及发展趋势；第2章介绍微纳工程材料基础；第3章介绍光刻技术及其他先进图形化技术；第4章介绍表面微纳加工技术,包括热氧化与掺杂工艺、物理气相沉积、化学气相沉积和电铸技术；第5章介绍微纳刻蚀加工技术,包括湿法加工、等离子体刻蚀等；第6章介绍键合、封装工艺及其与集成电路的集成技术；第7章为微纳加工工艺综合,举例介绍典型结构的微纳加工工艺流程；作为微机电系统的设计基础,第8章介绍电子学与机械学的基本概念；第9章讲解换能器原理与典型材料结构；第10章以压力传感器为例介绍MEMS传感器设计；第11章简介微纳驱动器和执行器的基本原理与前沿应用案例。
本书具有很强的针对性、实用性和指导性,可以作为高等院校微机电系统工程专业的本科生及研究生教材,也可以作为从事微机电系统、微电子、传感器技术等专业工程技术人员的参考书。
第1章 微机电系统概述
1.1 微机电系统的概念
1.2 微机电系统工程的历史
1.3 微机电系统工程的发展趋势
练习题
第2章 MEMS材料基础
2.1 硅及其化合物
2.2 玻 璃
2.3 压电材料
2.4 磁性材料
2.5 形状记忆合金
2.6 光刻胶
2,7 有机聚合物材料
练习题
第3章 光刻及图形转移
3.1 光刻的基本原理与流程
3.1.1 光刻的基本原理
3.1.2 光刻的基本过程
3,1.3 光刻机
3.1.4 掩膜版
3.2 光刻分辨率及其影响因素
3.2.1 光刻分辨率
3.2.2 光刻分辨率的提升方法
3.3 纳米光刻技术
3.4 微纳压印技术
3.4.1 微纳压印原理与过程
3,4.2 热压印
3.4.3 紫外压印
3.4.4 软刻蚀压印
练习题
第4章 薄膜制备与表面改性
4.1 气体放电与等离子体
4.1.1 等离子体的产生
4,1,2直流辉光放电
4.1.3 高频放电
4.2 物理气相沉积成膜(PVD)
4.2.1 蒸 镀
4.2.2 溅 射
4.2.3 PVD技术特点
4.3 化学气相沉积成膜(CVD)
4.3.1 化学气相沉积
4.3.2 热CVD
4.3.3 等离子体增强CVD(PECVD)
4.3.4 光CVD
4.3.5 原子层沉积(ALD)
4.3.6 金属有机化合物CVD(MOCVD)
4.3.7 金属CVD
4.3.8 功能材料CVD
4.3.9 CVD技术小结
4.4 表面化学液相沉积成形
4.4.1 表面电镀与电铸
4.4.2 表面化学镀
4.4.3 溶胶凝胶法
4.5 表面改性技术
4.5.1 硅的热氧化
4.5.2 热扩散
4.5.3 离子注入
练习题
第5章 微纳刻蚀加工
5.1 刻蚀基本原理与关键参数
5.2 湿法刻蚀技术
5.2.1 硅的各向同性湿法刻蚀
5.2.2 硅的各向异性刻蚀
5.2.3 SiO2和SiN的湿法刻蚀
5.2.4 其他材料的湿法刻蚀
5.3 等离子体刻蚀技术
5.3.1 等离子体机理
5.3.2 反应性离子刻蚀
5.4 气相刻蚀技术
5.4.1 气相XeF2的硅刻蚀
5.4.2 气相氢氟酸的SiO2刻蚀
练习题
第6章 键合与封装技术
6.1 键合原理与技术
6.1.1 阳极键合
6.1.2 直接键合
6.1.3 金属键合
6.1.4 玻璃浆料键合
6.1.5 树脂键合
6.1.6 等离子体辅助键合
6.2 化学机械抛光
6.2.1 CMP的机理
6.2.2 CMP装置
6.2.3 CMP的应用
6.3 MEMS封装
6.3.1 MEMS封装的点与分类
6.3.2 晶圆级封装
6.3.3 单芯片封装
6.3.4 系统级封装
6.3.5 MEMS与LSI的融合
练习题
第7章 微纳加工工艺综合
7.1 眼动跟踪仪
7.2 短程通信超声接收器
7.3 薄膜谐振压电体滤波器
7.4 压电MEMS谐振器
7.5 压电Lamb波振荡器
7.6 圆形微流体沟道制备
7.7 无阀微泵
7.8 可调惯性开关
7.9 岛结构压力传感器
7.10 金属材料缺陷测量传感器
7.11 电容式微超声发生器与敏感器(CMUT)
练习题
第8章 微纳工程力学基础
8.1 薄膜的力学性质
8.1.1 应力与应变
8.1.2 薄膜的力学特性与本征应力
8.2 典型 MEMS结构
8.2.1 悬臂梁
8.2.2 圆形膜片
8.3 动态系统、谐振频率和品质因数
8.3.1 动态系统和控制方程
8.3.2 品质因数与谐振频率
8.3.3 机电系统的类比性与等效电路
8.4 微型化中的尺度效应
练习题
第9章 典型的MEMS传感原理
9.1 压阻效应及其原理
9.1.1 电阻率与电阻
9.1.2 硅压阻及压阻系数
9.1.3 压阻传感的测量电路
9.2 压电效应及其原理
9.2.1 压电效应及基本参数
9.2.2 压电传感的基本模式
9.2.3 压电传感应用
9.3 静电效应及其原理
9.3.1 电容传感的基本原理
9.3.2 电容传感的测量方法
练习题
第10章 微系统设计:MEMS压力传感器
10.1 微系统设计的基本方法
10.2 压阻式压力传感器
10.2.1 压阻式压力传感器设计
10.2.2 压阻式压力传感器案例
10.3 其他MEMS压力传感器
10.3.1 电容式压力传感器
10.3.2 硅谐振压力传感器
10.3.3 光纤式压力传感器
练习题
第11章 微驱动器的原理和应用
11.1 微驱动器的分类与原理
11.2 微驱动器的案例
11.2.1 压电驱动
11.2.2 静电驱动
11.2.3 电磁驱动
11.2.4 电热驱动
11.2.5 形状记忆合金(SMA)驱动微机器人
11.2.6 流体驱动微机器人
11.2.7 化学驱动
练习题
参考文献
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