本书体系严密，深入浅出，将基本概念、工艺技术、典型器件和系统应用相结合，使读者能够全面地理解和掌握微纳制造与微机电系统相关知识。全书共8章，第1章概述MEMS的定义、特点、制造技术、发展历程与未来发展趋势；第2、3章分别介绍体硅和表面微加工技术的原理、流程、常见问题与解决方法；第4章阐述近年来体硅和表面硅工艺在MEMS器件制造方面的应用；第5章介绍LIGA/准LIGA技术；第6章介绍MEMS微传感器；第7章介绍MEMS微执行器；第8章介绍MEMS技术在生物医学、军事安全、远程通信以及航空航天等领域的典型应用案例。
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大连理工大学机械工程学院教授、副院长.授课：机械工程导论、微制造与微机械电子系统、基础科研技能、科技综合技能。
目录
前言
第1章 微机电系统概述 1
1.1 微机电系统定义 1
1.2 微机电系统主要特点 1
1.3 微机电系统制造技术 3
1.4 微机电系统发展历程与未来发展趋势 4
1.4.1 发展历程 4
1.4.2 未来发展趋势 6
1.5本书的主要结构与内容 7
复习思考题 8
参考文献 8
第2章 体硅微加工技术 10
2.1 硅的分类 10
2.2 单晶硅 10
2.3 单晶硅的制备 12
2.3.1 直拉法 13
2.3.2 区熔法 14
2.3.3 直拉法和区熔法比较 15
2.4 晶圆片的制备 15
2.5 晶圆片预处理 16
2.5.1 清洗 16
2.5.2 氧化 18
2.5.3 扩散和离子注入 19
2.6 光刻技术 21
2.6.1 光刻胶 22
2.6.2 掩膜版 23
2.6.3 光刻机 24
2.6.4 光刻工艺流程 25
2.6.5 旋转涂胶工艺分析 26
2.6.6 曝光方式 29
2.7 湿法腐蚀 32
2.7.1 各向同性湿法腐蚀 33
2.7.2 各向异性湿法腐蚀 35
2.8 干法刻蚀 41
2.8.1 反应离子刻蚀装置及原理 41
2.8.2 评价刻蚀质量的主要指标 45
2.8.3 工艺参数 47
2.9 常见工艺问题及其解决方法 49
2.9.1 边珠效应 49
2.9.2 负载效应 50
2.9.3 长草现象 51
2.9.4 缩口问题 52
2.9.5 基脚效应 53
复习思考题 54
参考文献 54
第3章 表面微加工技术 56
3.1 表面硅工艺的基本流程 56
3.2 表面硅工艺材料 57
3.2.1 结构层材料 57
3.2.2 牺牲层材料 57
3.3 薄膜制备工艺 59
3.3.1 物理气相沉积成膜 59
3.3.2 化学气相沉积成膜 69
3.3.3 外延 80
3.3.4 液相法沉积薄膜 82
3.4 剥离工艺 86
3.5 表面硅工艺常见问题分析 88
3.5.1 粘连 88
3.5.2 薄膜残余应力 90
复习思考题 92
参考文献 92
第4章 硅基微加工工艺实例 94
4.1 体硅加工工艺实例 94
4.1.1 硅模具 94
4.1.2 硅尖 100
4.1.3 微悬臂梁 104
4.1.4 高深宽比微结构 107
4.2 表面硅加工工艺实例 111
4.2.1 RF MEMS开关 112
4.2.2 MEMS谐振器 116
4.2.3 神经微电极 119
4.2.4 铰链 124
复习思考题 129
参考文献 129
第5章 LIGA/准 LIGA技术 131
5.1 LIGA技术 131
5.2 同步辐射 X射线光刻 132
5.2.1 同步辐射 X射线光源 133
5.2.2 掩膜结构和材料 133
5.2.3 同步辐射 X射线掩膜制备 135
5.2.4 光刻胶和胶层制备 135
5.2.5 化学显影处理 136
5.2.6 同步辐射 X射线光刻工艺应用 136
5.3 LIGA技术中的微电铸工艺 137
5.3.1 微电铸工艺流程 138
5.3.2 微电铸中常见的工艺问题及解决方法 140
5.4 LIGA技术中的微复制工艺 146
5.4.1 热压工艺 146
5.4.2 注塑工艺 151
5.5 准LIGA技术 159
5.5.1 UV-LIGA技术 160
5.5.2 DEM技术 162
5.5.3 Laser-LIGA技术 164
5.5.4 准 LIGA技术的应用 165
5.6 其他相关 LIGA技术 171
5.6.1 SLIGA技术 171
5.6.2 移动掩膜 LIGA技术 172
5.6.3 封装后释放准 LIGA技术 173
5.6.4 IH工艺 174
复习思考题 176
参考文献 176
第6章 微传感器 178
6.1 物理信号传感器 178
6.1.1 力学传感器 178
6.1.2 电磁信号传感器 185
6.1.3 热学信号传感器 189
6.1.4 光学信号传感器 190
6.1.5 声学信号传感器 194
6.2 化学信号传感器 198
6.3 生物医学传感器 202
6.3.1 体征信号传感器 202
6.3.2 生物标志物传感器 203
复习思考题 207
参考文献 207
第7章 微执行器 210
7.1 机械微执行器 210
7.1.1 微阀 210
7.1.2 微泵 218
7.1.3 微马达 221
7.1.4 微夹钳 224
7.2 仿生微执行器 227
7.2.1 人工纤毛 227
7.2.2 人工肌肉 229
7.3 其他微执行器 232
7.3.1 微过滤器 232
7.3.2 微混合器 236
7.3.3 微透镜阵列 238
7.3.4 微扬声器 240
7.3.5 微加热器 243
复习思考题 246
参考文献 246
第8章 微机电系统典型应用 249
8.1 MEMS在生物医学中的应用 249
8.1.1 微内窥镜 249
8.1.2 微型手术和治疗器械 250
8.1.3 定点释放微药丸 251
8.1.4 微流控芯片 255
8.1.5 人工器官 261
8.2 MEMS在军事安全上的应用 263
8.2.1 用于飞行器和弹药导航的惯性系统 263
8.2.2 智能弹药技术 264
8.2.3 微型机器人 267
8.2.4 其他军事应用 269
8.3 MEMS在远程通信中的应用 270
8.3.1 一维 MEMS光开关 272
8.3.2 二维 MEMS光开关 272
8.3.3 三维 MEMS光开关 273
8.3.4 MEMS光开关驱动与控制方式 274
8.4 MEMS在航空航天中的应用 275
8.4.1 MEMS在微纳卫星中的应用 275
8.4.2 MEMS惯性导航系统 277
复习思考题 279
参考文献 279
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