本書(shū)體系嚴(yán)密，深入淺出，將基本概念、工藝技術(shù)、典型器件和系統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合，使讀者能夠全面地理解和掌握微納制造與微機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)。全書(shū)共8章，第1章概述MEMS的定義、特點(diǎn)、制造技術(shù)、發(fā)展歷程與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)；第2、3章分別介紹體硅和表面微加工技術(shù)的原理、流程、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法；第4章闡述近年來(lái)體硅和表面硅工藝在MEMS器件制造方面的應(yīng)用；第5章介紹LIGA/準(zhǔn)LIGA技術(shù)；第6章介紹MEMS微傳感器；第7章介紹MEMS微執(zhí)行器；第8章介紹MEMS技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、軍事安全、遠(yuǎn)程通信以及航空航天等領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例。
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大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、副院長(zhǎng).授課：機(jī)械工程導(dǎo)論、微制造與微機(jī)械電子系統(tǒng)、基礎(chǔ)科研技能、科技綜合技能。
目錄
前言
第1章 微機(jī)電系統(tǒng)概述 1
1.1 微機(jī)電系統(tǒng)定義 1
1.2 微機(jī)電系統(tǒng)主要特點(diǎn) 1
1.3 微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù) 3
1.4 微機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展歷程與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 4
1.4.1 發(fā)展歷程 4
1.4.2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 6
1.5本書(shū)的主要結(jié)構(gòu)與內(nèi)容 7
復(fù)習(xí)思考題 8
參考文獻(xiàn) 8
第2章 體硅微加工技術(shù) 10
2.1 硅的分類(lèi) 10
2.2 單晶硅 10
2.3 單晶硅的制備 12
2.3.1 直拉法 13
2.3.2 區(qū)熔法 14
2.3.3 直拉法和區(qū)熔法比較 15
2.4 晶圓片的制備 15
2.5 晶圓片預(yù)處理 16
2.5.1 清洗 16
2.5.2 氧化 18
2.5.3 擴(kuò)散和離子注入 19
2.6 光刻技術(shù) 21
2.6.1 光刻膠 22
2.6.2 掩膜版 23
2.6.3 光刻機(jī) 24
2.6.4 光刻工藝流程 25
2.6.5 旋轉(zhuǎn)涂膠工藝分析 26
2.6.6 曝光方式 29
2.7 濕法腐蝕 32
2.7.1 各向同性濕法腐蝕 33
2.7.2 各向異性濕法腐蝕 35
2.8 干法刻蝕 41
2.8.1 反應(yīng)離子刻蝕裝置及原理 41
2.8.2 評(píng)價(jià)刻蝕質(zhì)量的主要指標(biāo) 45
2.8.3 工藝參數(shù) 47
2.9 常見(jiàn)工藝問(wèn)題及其解決方法 49
2.9.1 邊珠效應(yīng) 49
2.9.2 負(fù)載效應(yīng) 50
2.9.3 長(zhǎng)草現(xiàn)象 51
2.9.4 縮口問(wèn)題 52
2.9.5 基腳效應(yīng) 53
復(fù)習(xí)思考題 54
參考文獻(xiàn) 54
第3章 表面微加工技術(shù) 56
3.1 表面硅工藝的基本流程 56
3.2 表面硅工藝材料 57
3.2.1 結(jié)構(gòu)層材料 57
3.2.2 犧牲層材料 57
3.3 薄膜制備工藝 59
3.3.1 物理氣相沉積成膜 59
3.3.2 化學(xué)氣相沉積成膜 69
3.3.3 外延 80
3.3.4 液相法沉積薄膜 82
3.4 剝離工藝 86
3.5 表面硅工藝常見(jiàn)問(wèn)題分析 88
3.5.1 粘連 88
3.5.2 薄膜殘余應(yīng)力 90
復(fù)習(xí)思考題 92
參考文獻(xiàn) 92
第4章 硅基微加工工藝實(shí)例 94
4.1 體硅加工工藝實(shí)例 94
4.1.1 硅模具 94
4.1.2 硅尖 100
4.1.3 微懸臂梁 104
4.1.4 高深寬比微結(jié)構(gòu) 107
4.2 表面硅加工工藝實(shí)例 111
4.2.1 RF MEMS開(kāi)關(guān) 112
4.2.2 MEMS諧振器 116
4.2.3 神經(jīng)微電極 119
4.2.4 鉸鏈 124
復(fù)習(xí)思考題 129
參考文獻(xiàn) 129
第5章 LIGA/準(zhǔn) LIGA技術(shù) 131
5.1 LIGA技術(shù) 131
5.2 同步輻射 X射線(xiàn)光刻 132
5.2.1 同步輻射 X射線(xiàn)光源 133
5.2.2 掩膜結(jié)構(gòu)和材料 133
5.2.3 同步輻射 X射線(xiàn)掩膜制備 135
5.2.4 光刻膠和膠層制備 135
5.2.5 化學(xué)顯影處理 136
5.2.6 同步輻射 X射線(xiàn)光刻工藝應(yīng)用 136
5.3 LIGA技術(shù)中的微電鑄工藝 137
5.3.1 微電鑄工藝流程 138
5.3.2 微電鑄中常見(jiàn)的工藝問(wèn)題及解決方法 140
5.4 LIGA技術(shù)中的微復(fù)制工藝 146
5.4.1 熱壓工藝 146
5.4.2 注塑工藝 151
5.5 準(zhǔn)LIGA技術(shù) 159
5.5.1 UV-LIGA技術(shù) 160
5.5.2 DEM技術(shù) 162
5.5.3 Laser-LIGA技術(shù) 164
5.5.4 準(zhǔn) LIGA技術(shù)的應(yīng)用 165
5.6 其他相關(guān) LIGA技術(shù) 171
5.6.1 SLIGA技術(shù) 171
5.6.2 移動(dòng)掩膜 LIGA技術(shù) 172
5.6.3 封裝后釋放準(zhǔn) LIGA技術(shù) 173
5.6.4 IH工藝 174
復(fù)習(xí)思考題 176
參考文獻(xiàn) 176
第6章 微傳感器 178
6.1 物理信號(hào)傳感器 178
6.1.1 力學(xué)傳感器 178
6.1.2 電磁信號(hào)傳感器 185
6.1.3 熱學(xué)信號(hào)傳感器 189
6.1.4 光學(xué)信號(hào)傳感器 190
6.1.5 聲學(xué)信號(hào)傳感器 194
6.2 化學(xué)信號(hào)傳感器 198
6.3 生物醫(yī)學(xué)傳感器 202
6.3.1 體征信號(hào)傳感器 202
6.3.2 生物標(biāo)志物傳感器 203
復(fù)習(xí)思考題 207
參考文獻(xiàn) 207
第7章 微執(zhí)行器 210
7.1 機(jī)械微執(zhí)行器 210
7.1.1 微閥 210
7.1.2 微泵 218
7.1.3 微馬達(dá) 221
7.1.4 微夾鉗 224
7.2 仿生微執(zhí)行器 227
7.2.1 人工纖毛 227
7.2.2 人工肌肉 229
7.3 其他微執(zhí)行器 232
7.3.1 微過(guò)濾器 232
7.3.2 微混合器 236
7.3.3 微透鏡陣列 238
7.3.4 微揚(yáng)聲器 240
7.3.5 微加熱器 243
復(fù)習(xí)思考題 246
參考文獻(xiàn) 246
第8章 微機(jī)電系統(tǒng)典型應(yīng)用 249
8.1 MEMS在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 249
8.1.1 微內(nèi)窺鏡 249
8.1.2 微型手術(shù)和治療器械 250
8.1.3 定點(diǎn)釋放微藥丸 251
8.1.4 微流控芯片 255
8.1.5 人工器官 261
8.2 MEMS在軍事安全上的應(yīng)用 263
8.2.1 用于飛行器和彈藥導(dǎo)航的慣性系統(tǒng) 263
8.2.2 智能彈藥技術(shù) 264
8.2.3 微型機(jī)器人 267
8.2.4 其他軍事應(yīng)用 269
8.3 MEMS在遠(yuǎn)程通信中的應(yīng)用 270
8.3.1 一維 MEMS光開(kāi)關(guān) 272
8.3.2 二維 MEMS光開(kāi)關(guān) 272
8.3.3 三維 MEMS光開(kāi)關(guān) 273
8.3.4 MEMS光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)與控制方式 274
8.4 MEMS在航空航天中的應(yīng)用 275
8.4.1 MEMS在微納衛(wèi)星中的應(yīng)用 275
8.4.2 MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 277
復(fù)習(xí)思考題 279
參考文獻(xiàn) 279
書(shū)單推薦
