微机电系统（MEMS）设计 建模、仿真与可视化PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 MEMS发展历史的简要回顾 2

1.2 MEMS应用一瞥 3

1.2.1 传感微系统 4

1.2.2 微执行器 4

1.2.3 信息微系统 4

1.2.4 生物微系统 5

1.2.5 军事用MEMS器件 5

1.3 MEMS设计现状概述 5

1.3.1 系统级仿真 7

1.3.2 器件级仿真 7

1.3.3 工艺级仿真 8

1.4 当前MEMS设计存在的问题及其解决途径 8

1.4.1 MEMS与IC的差别及其对设计的影响 9

1.4.2 动态性能的建模仿真与虚拟运行 9

1.4.3 IP库与虚拟工艺 10

1.4.4 关于设计方法学的一些思考 11

参考文献 13

第2章 微机电系统工艺级仿真——虚拟工艺技术 14

2.1 虚拟工艺的一般概念 14

2.1.1 MEMS的工艺仿真 14

2.1.2 什么是虚拟工艺 15

2.1.3 虚拟工艺的两种技术路线 16

2.2 微机电系统制造工艺 16

2.2.1 光刻 17

2.2.2 表面硅工艺 19

2.2.3 体硅工艺 20

2.2.4 键合工艺 23

2.2.5 LIGA工艺 23

2.2.6 其他工艺 24

2.3 基于专家知识的工艺流程仿真 24

2.3.1 基于体块模型的虚拟工艺 24

2.3.2 基于体素（voxel）模型的虚拟工艺 37

2.4 基于物理模型的MEMS工艺仿真 56

2.4.1 投影式光学光刻工艺仿真 57

2.4.2 DRIE工艺仿真 62

2.5 小结 72

参考文献 73

第3章 微机电系统的行为级仿真建模方法 76

3.1 基于机理的动态模型建模方法 77

3.1.1 微悬臂梁动力学模型 77

3.1.2 微加速度计的动态模型 81

3.1.3 微马达的动态模型 85

3.2 基于系统辨识的动态模型建模方法 88

3.2.1 基于系统辨识的建模方法 89

3.2.2 基于系统辨识的建模方法的实施过程 90

3.3 MEMS器件动态模型建模实例 92

3.3.1 电容式微加速度计的动态模型 92

3.3.2 微流量泵的动态模型 98

3.4 基于标准等效结构的建模方法 107

3.4.1 基本思路和一些概念 108

3.4.2 等效到机械域的等效结构建模方法 109

3.5 电路标准等效模型的建模与仿真方法 119

3.5.1 基本思路和一些概念 120

3.5.2 标准等效结构模型 121

3.5.3 静电换能器模型 124

3.6 采用VHDL_AMS语言的建模与仿真方法 132

3.6.1 VHDL_AMS建模方法 132

3.6.2 微加速度计的VHDL_AMS语言建模与仿真 134

3.7 小结 138

参考文献 140

第4章 微机电系统的虚拟运行 142

4.1 虚拟运行的实现框架 142

4.1.1 什么是虚拟运行 142

4.1.2 虚拟运行的入口——虚拟组装 143

4.1.3 虚拟运行的流程 144

4.1.4 动态模型求解 145

4.1.5 三维可视化技术 150

4.2 虚拟运行实例 152

4.2.1 微悬臂梁机理模型求解与虚拟运行 152

4.2.2 微马达机理模型数值解与虚拟运行 161

4.2.3 微流量泵的模型与虚拟运行 163

4.3 小结 170

参考文献 171

第5章 基于IP库的MEMS设计系统 172

5.1 基于IP库的MEMS设计方法 173

5.1.1 IP库的概念 173

5.1.2 基于IP库的MEMS设计流程 175

5.2 可视化建模方法——虚拟组装 179

5.2.1 虚拟组装的基本流程 179

5.2.2 基于节点分析法的虚拟组装 181

5.2.3 基于节点分析法的虚拟组装的实现 190

5.3 基于IP库的MEMS设计系统的形式化描述 195

5.3.1 IP库的形式化描述 195

5.3.2 系统功能形式化描述 197

5.3.3 设计系统的形式化描述 199

5.4 基于IP库的MEMS设计系统实现 202

5.4.1 基于IP库的MEMS设计系统的总体框架 203

5.4.2 IP模块及IP库的实现 203

5.4.3 微泵设计过程的实现 208

5.4.4 基于IP库的MEMS设计系统的器件设计 215

5.5 小结 221

参考文献 221

第6章 MEMS器件设计案例 222

6.1 微镜光开关的设计 222

6.1.1 微镜光开关的总体设计 222

6.1.2 静电驱动光开关模型 223

6.1.3 光开关结构模态分析 226

6.1.4 光开关虚拟运行 226

6.1.5 虚拟工艺 226

6.2 硅微加速度计的设计 229

6.2.1 硅微加速度计概述 229

6.2.2 电容式微加速度计结构设计与分析 230

6.2.3 双端四梁微加速度计的虚拟工艺仿真 236

6.2.4 双端四梁微加速度计的虚拟组装 240

6.2.5 双端四梁加速度计的虚拟运行 242

6.2.6 加工结果及机械性能检验 245

6.2.7 封装及电路测试 252

6.3 静电驱动式微夹钳的设计 252

6.3.1 静电驱动式微夹钳概述 253

6.3.2 静电驱动式微夹钳结构设计与分析 254

6.3.3 虚拟工艺仿真 260

6.3.4 基于机械域等效结构的虚拟组装 264

6.3.5 基于电域的基本等效结构模型的虚拟运行 266

6.3.6 实际加工结果及其精度验证 272

6.4 小结 277

参考文献 278

《半导体科学与技术丛书》已出版书目 279