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第1章 绪论 1

1.1 微机电系统的定义 1

1.2 微机电系统的发展历程 3

1.3 微机电系统的主要研究内容 8

1.3.1 基础理论研究 8

1.3.2 支撑技术研究 8

1.3.3 应用技术研究 9

1.4 微机电系统的国内外研究及产业化现状 10

参考文献 13

第2章 微机电系统理论基础 14

2.1 尺度效应 14

2.1.1 尺度效应对材料性能的影响 16

2.1.2 尺度效应对黏附特性的影响 16

2.1.3 尺度效应对静电特性的影响 24

2.1.4 尺度效应对流体系统的影响 26

2.1.5 尺度效应对电学特性的影响 27

2.1.6 尺度效应对热传导的影响 28

2.2 材料基础 28

2.2.1 硅材料 28

2.2.2 硅化合物 33

2.2.3 压电材料 33

2.2.4 形状记忆合金 35

2.2.5 超磁致伸缩材料 38

2.2.6 电流变体与磁流变体 39

2.2.7 有机聚合物材料 40

2.3 力学基础 40

2.3.1 微梁 40

2.3.2 挤压薄膜阻尼 47

2.3.3 质量块-弹簧-阻尼系统 48

参考文献 50

第3章 微机电系统制造基本工艺 54

3.1 引言 54

3.2 光刻 54

3.2.1 光刻基本原理 54

3.2.2 制版 57

3.2.3 脱水烘 57

3.2.4 涂胶 59

3.2.5 软烘 64

3.2.6 对准 66

3.2.7 曝光 69

3.2.8 中烘 74

3.2.9 显影 75

3.2.10 坚膜 76

3.2.11 镜检 76

3.2.12 去胶 77

3.3 剥离 77

3.3.1 单层胶氯苯处理法 78

3.3.2 双层胶法 79

3.3.3 图形反转胶法 80

3.3.4 其他方法 80

3.4 湿法腐蚀 81

3.4.1 硅的各向同性湿法腐蚀 83

3.4.2 硅的各向异性湿法腐蚀 85

3.4.3 二氧化硅的湿法腐蚀 93

3.4.4 氮化硅的湿法腐蚀 93

3.4.5 铝的湿法腐蚀 94

3.4.6 其他材料的湿法腐蚀 94

3.5 干法刻蚀 94

3.5.1 等离子基础 95

3.5.2 等离子体的产生 98

3.5.3 溅射刻蚀 100

3.5.4 等离子刻蚀 101

3.5.5 反应离子刻蚀 101

3.5.6 深度反应离子刻蚀 105

3.6 氧化 110

3.6.1 氧化设备 111

3.6.2 Deal-Grove氧化模型 112

3.7 掺杂 113

3.7.1 热扩散掺杂 113

3.7.2 离子注入掺杂 121

3.8 化学气相沉积 123

3.9 真空镀膜 130

参考文献 131

第4章微 机电系统设计 133

4.1 MEMS集成设计 133

4.1.1 系统级设计 133

4.1.2 器件级设计 135

4.1.3 工艺级设计 135

4.2 版图设计 136

4.2.1 光刻掩模版及其制备 136

4.2.2 版图设计工具 137

4.2.3 版图总体设计 137

4.2.4 对准标记设计 139

4.2.5 覆盖关系设计 140

4.2.6 版图绘制技巧 141

第5章 典型微机电器件及系统 145

5.1 引言 145

5.2 典型微器件 145

5.2.1 微传感器 145

5.2.2 微执行器 160

5.2.3 微能源装置 180

5.3 典型微系统 186

5.3.1 胶囊内窥镜 187

5.3.2 微型飞行器 187

参考文献 189

第6章 微机电系统测试 190

6.1 引言 190

6.2 工艺参数测试 190

6.2.1 方块电阻测试 190

6.2.2 结深测量 193

6.2.3 透明薄膜的厚度测量 196

6.2.4 台阶测量 197

6.2.5 扫描电子显微镜测量 199

6.2.6 原子力仪测量 202

6.2.7 残余应力测量 203

6.3 器件性能测试 205

6.3.1 激光多普勒测量 206

6.3.2 频闪显微干涉测量 206

参考文献 207