MEMS材料與工藝手冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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RezaGhodssi 著

圖書標籤:

• MEMS
• 微機電係統
• 材料科學
• 工藝技術
• 傳感器
• 執行器
• 微製造
• 集成電路
• MEMS設計
• 納米技術

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 東南大學齣版社

ISBN：9787564140533

商品編碼：1211272850

齣版時間：2014-03-01

作  者:Reza Ghodssi 著作 黃慶安 等 譯者 定  價:198 齣 版 社:東南大學齣版社 齣版日期:2014年03月01日 頁  數:966 裝  幀:平裝 ISBN:9787564140533 ●1 MEMS設計流程2 半導體和介質材料的添加工藝
●3 金屬材料的添加工藝
●4 聚閤物材料的添加工藝
●5 壓電材料的添加工藝：壓電MEMS
●6 形狀記憶閤金材料與工藝
●7 微機械加工中的乾法刻蝕
●8 MEMS濕法腐蝕工藝和過程
●9 MEMS光刻和微加工技術
●10 MEMS中的摻雜工藝
●11 圓片鍵閤
●12 MEMS封裝材料
●13 錶麵處理及平坦化
●14 MEMS工藝集成
●……
●

內容簡介

微機電係統(mems)技術是一個快速發展的前沿技術領域，使用的材料種類多、工藝方法復雜，需要係統地歸納、分析與整理，以便於讀者查閱。《mems材料與工藝手冊》由利薩·格迪斯著，內容包括mems材料，mems加工工藝和製造工藝，mems工藝集成方法以及工業屆已經采用的工藝製造流程案例。本手冊適閤相關專業高年級本科生、研究生及工程科研技術人員閱讀和參考。

MEMS材料與工藝手冊——微納製造的基石與前沿探索 引言 在日新月異的科技浪潮中，微機電係統（MEMS）以其獨特的小尺寸、集成化、高性能等優勢，已經滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機的傳感器到汽車的安全氣囊，從醫療診斷設備到航空航天Instrumentation，MEMS無處不在。而驅動MEMS技術飛速發展的核心，正是其背後精妙絕倫的材料科學與先進的製造工藝。本書——《MEMS材料與工藝手冊》，正是為瞭深入剖析這一核心驅動力而編寫。它並非僅僅羅列現有技術，而是旨在為讀者構建一個全麵、係統、深入的認知框架，理解MEMS器件從原子、分子尺度上的物質構成，到宏觀成品功能實現的完整鏈條。本書緻力於搭建一座連接理論與實踐的橋梁，為 MEMS 領域的科研人員、工程師、研究生乃至對微納製造充滿好奇的愛好者，提供一本詳實可靠的參考工具書。 第一部分：MEMS材料——微觀世界的構建單元 MEMS器件的性能、可靠性乃至成本，在很大程度上取決於其所選用的材料。不同的應用場景對材料有著截然不同的要求，例如，需要高楊氏模量的材料來保證結構的剛性，需要低熱膨脹係數的材料來抵抗溫度變化帶來的形變，需要優異的導電或絕緣性能來滿足電學特性，而生物相容性則是生物MEMS領域不可或缺的考量。本書的第一部分將帶領讀者走進MEMS材料的微觀世界，深入探究那些構成微納結構的基本物質。 半導體材料： 作為MEMS領域最基礎的構建模塊，矽（Si）以其成熟的加工工藝、優異的機械性能和半導體特性，占據著不可替代的地位。本書將詳細闡述矽的晶體結構、電學特性、機械性能（如楊氏模量、斷裂強度）以及不同晶嚮下的各嚮異性。此外，我們將深入探討矽基MEMS中常用的摻雜技術，如P型和N型摻雜，以及它們如何影響矽的導電性能和器件的電學行為。除瞭純矽，多晶矽（Polysilicon）作為一種重要的MEMS材料，其優異的應力特性和可加工性也將被重點介紹，包括其沉積、退火和摻雜過程。 金屬材料： 金屬在MEMS中的應用同樣廣泛，它們常被用作電極、互連綫、反射鏡、熱驅動器等。本書將詳細介紹在MEMS工藝中常用的金屬材料，如鋁（Al）、金（Au）、鉑（Pt）、鎢（W）等。我們會探討它們的機械性能（如延展性、硬度）、電學性能（如電阻率、功函數）、熱學性能（如熱導率、熱膨脹係數）以及化學穩定性。特彆地，對於那些需要在微觀尺度上進行精細加工的金屬薄膜，其沉積方法（如濺射、蒸發）和後續的刻蝕工藝對最終器件性能的影響也將被深入分析。 絕緣材料： 良好的絕緣性能是許多MEMS器件正常工作的必要條件，尤其是在需要隔離電信號或防止漏電的場閤。本書將重點介紹MEMS中常用的絕緣材料，如二氧化矽（SiO2）和氮化矽（SiN）。我們將深入研究它們的形成機理（如熱氧化、等離子體增強化學氣相沉積PECVD），以及它們的介電常數、擊穿電壓、熱穩定性和機械性能。對於一些特殊應用，如壓電MEMS，鈦酸鋇（BaTiO3）、鋯鈦酸鉛（PZT）等壓電陶瓷材料的性質和製備也將有所提及。 聚閤物材料： 隨著柔性電子和生物MEMS的發展，聚閤物材料在MEMS領域的應用越來越受到關注。本書將介紹幾種常見的聚閤物材料，如聚二甲基矽氧烷（PDMS）、聚酰亞胺（PI）等。我們會分析它們的柔韌性、生物相容性、可加工性（如光刻、模壓）以及它們在微流控、生物傳感器等領域的獨特優勢。 其他功能材料： 除瞭上述幾類主流材料，MEMS領域還在不斷探索和應用各種新型功能材料。本書將對一些具有潛力的材料進行介紹，例如，能夠産生或響應壓電效應的材料（如氮化鋁 AlN）、具有形狀記憶效應的材料、以及能夠實現磁學功能的材料等。我們將探討這些材料在特定MEMS應用中的作用和潛在的發展方嚮。 第二部分：MEMS工藝——精雕細琢的微納製造藝術 材料是構件，而工藝則是將這些構件塑造成功能性MEMS器件的藍圖和工具。MEMS工藝涵蓋瞭從材料沉積、圖形轉移到三維結構形成的復雜流程。本書的第二部分將係統地梳理和解析MEMS製造中的關鍵工藝技術，力求為讀者呈現一個清晰、直觀的製造流程圖。 薄膜沉積技術： 薄膜沉積是MEMS製造的基礎，它是在襯底上形成所需材料薄層的方法。本書將詳細介紹幾種主流的薄膜沉積技術： 化學氣相沉積（CVD）： 包括熱CVD、等離子體增強CVD（PECVD）等，詳細闡述其反應機理、工藝參數（如溫度、壓力、氣體流量）對薄膜厚度、均勻性、組成和性能的影響。 物理氣相沉積（PVD）： 包括濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation），分析其工作原理、靶材選擇、工藝參數以及在製備金屬和某些絕緣薄膜中的應用。 原子層沉積（ALD）： 作為一種近乎完美的薄膜沉積技術，ALD能夠實現亞納米級的精確厚度控製和優異的保形性，在先進MEMS器件中的應用前景廣闊，本書將對其原理和優勢進行深入剖析。 外延生長（Epitaxy）： 特彆是在矽基MEMS中，外延生長用於在現有襯底上生長具有特定摻雜濃度和晶體質量的矽層，其重要性和工藝細節也將被詳述。 光刻技術（Photolithography）： 光刻是MEMS製造中最核心的圖形轉移技術，它將設計好的掩模版上的圖形精確地復製到襯底上。本書將詳細介紹： 光刻原理： 光源、掩模版、光刻膠、顯影等關鍵要素。 光刻膠： 正性光刻膠和負性光刻膠的化學原理、性能特點以及在不同工藝中的選擇。 曝光設備： 接觸式、接近式和投影式光刻機的原理和優缺點。 分辨率與關鍵尺寸： 影響光刻分辨率的因素，如波長、數值孔徑（NA）和角因子（σ），以及提高分辨率的技術（如深紫外DUV、極紫外EUV）。 多層光刻與對準： 如何實現多層圖形的精確疊加。 刻蝕技術（Etching）： 刻蝕是移除不需要的材料，從而形成三維結構的工藝。本書將重點介紹： 濕法刻蝕（Wet Etching）： 利用化學溶液進行刻蝕，分析其各嚮同性或各嚮異性特點，以及在不同材料（如矽、氧化物、金屬）中的應用。 乾法刻蝕（Dry Etching）： 包括等離子體刻蝕（RIE）、反應離子刻蝕（ICP-RIE）等。詳細闡述其機理、等離子體參數（如氣體種類、功率、壓力）對刻蝕速率、選擇性、各嚮異性和錶麵形貌的影響。 深矽刻蝕（Bosch Process）： 針對微細加工中深亞微米或微米級結構的形成，Bosch工藝以其高縱橫比和良好的垂直性而著稱，本書將對其循環刻蝕/鈍化過程進行詳細解析。 摻雜與注入技術： 改變半導體材料的電學性能是MEMS器件功能實現的關鍵。本書將詳細介紹： 擴散（Diffusion）： 通過高溫處理，將雜質原子從高濃度區域擴散到低濃度區域，分析其影響因素（如溫度、時間、雜質源）。 離子注入（Ion Implantation）： 通過高能離子束將雜質原子直接注入到襯底中，控製注入劑量和能量，實現精確的摻雜。 鍵閤技術（Bonding）： 在構建復雜的MEMS結構時，通常需要將不同的矽片或異質材料進行鍵閤。本書將介紹： 直接鍵閤（Direct Bonding/Silicon Fusion Bonding）： 通過錶麵處理和加熱，實現矽片之間的直接鍵閤，其原理、錶麵準備和工藝參數是重點。 陽極鍵閤（Anodic Bonding）： 利用電場驅動，將玻璃與矽等材料進行鍵閤，常見於製作封裝結構。 共晶鍵閤（Eutectic Bonding）和金屬焊料鍵閤（Solder Bonding）： 用於特定封裝和集成需求。 錶麵微加工與體矽微加工： 基於對上述基本工藝的理解，本書將進一步區分和闡述兩種主要的MEMS加工策略： 錶麵微加工（Surface Micromachining）： 在襯底錶麵通過澱粉層和犧牲層交替生長和刻蝕來構建三維結構，適用於輕質、高縱橫比的結構。 體矽微加工（Bulk Micromachining）： 直接在矽襯底內部通過各嚮異性腐蝕等技術來形成器件結構，適用於需要較大體積或特定形狀的器件。 封裝與測試： MEMS器件的性能和可靠性也與其封裝密切相關。本書將簡要介紹MEMS封裝的特殊性，如對環境的敏感性、對集成度的要求等，以及MEMS器件的測試方法和麵臨的挑戰。 結論 《MEMS材料與工藝手冊》力求為讀者提供一個關於MEMS領域核心技術的全麵視角。我們相信，通過對MEMS材料本質屬性的深入理解，以及對精密製造工藝的細緻剖析，讀者將能夠更好地把握MEMS技術的現在與未來。本書的編寫初衷，是希望能夠成為 MEMS 領域研究者和工程師們手中的利器，助力他們突破技術瓶頸，創造齣更多具有劃時代意義的微納係統。希望本書能夠激發更深入的思考，推動 MEMS 技術的持續創新和廣泛應用，為人類社會帶來更多的便利與進步。

評分☆☆☆☆☆

《MEMS材料與工藝手冊》的圖文並茂給我留下瞭深刻的印象。書中大量的插圖、錶格和示意圖，將抽象的理論概念具象化，使得理解過程更加直觀和高效。我尤其喜歡那些展示MEMS器件微觀結構和加工過程的立體圖，它們讓我能夠清晰地看到各個層級的材料堆疊和形貌變化。例如，書中關於多層MEMS結構的示意圖，就清晰地展示瞭光刻、刻蝕、沉積等工藝步驟如何協同作用，最終形成復雜的微機械結構。這些精美的圖例不僅增強瞭閱讀的趣味性，更重要的是，它們極大地幫助我理解瞭各種工藝步驟的物理機製和相互關係，避免瞭死記硬背的枯燥。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《MEMS材料與工藝手冊》的過程，也讓我對MEMS行業的生態和發展曆程有瞭更深入的認識。書中在介紹各種經典MEMS器件和技術的同時，也穿插瞭一些相關的曆史背景和發展故事。這讓整個閱讀體驗更加生動有趣，也讓我體會到瞭MEMS技術從實驗室的萌芽到如今廣泛應用的艱辛曆程。書中對一些關鍵人物和重要裏程碑的提及，也讓我對MEMS領域的先驅者們充滿瞭敬意。這種將技術知識與行業發展相結閤的敘述方式，使得這本書不僅僅是一本技術書籍，更像是一部MEMS發展史的縮影。

評分☆☆☆☆☆

讓我驚喜的是，《MEMS材料與工藝手冊》在材料與工藝的結閤上做得非常齣色。書中不僅分彆介紹瞭各種材料和工藝，更重要的是，它詳細闡述瞭特定材料在特定工藝流程下會産生的獨特現象和挑戰。例如，在討論壓阻效應時，書中就詳細闡述瞭矽基壓阻傳感器的工作原理，以及如何通過摻雜控製和應力集中設計來提高傳感器的靈敏度和綫性度。同時，它也分析瞭在薄膜沉積和刻蝕過程中，材料內部應力對壓阻效應的影響，以及如何通過退火等後處理工藝來優化材料性能。這種將微觀材料特性與宏觀器件功能緊密結閤的講解方式，讓我對MEMS器件的設計有瞭更深的理解。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，《MEMS材料與工藝手冊》是一本性價比極高的書籍，它以其全麵的內容、嚴謹的論述、精美的圖文以及對前沿技術的關注，成功地滿足瞭我作為一名有誌於深入瞭解MEMS領域的讀者的需求。這本書不僅為我奠定瞭堅實的理論基礎，更重要的是，它激發瞭我對MEMS技術更進一步探索的興趣。我毫不猶豫地會將這本書推薦給任何對MEMS材料與工藝感興趣的同行、學生，甚至是跨學科的科研人員。它是一本值得反復研讀、常備案頭的必備參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一個亮點在於其對MEMS工藝流程的全麵梳理。從微加工的基本原理，如光刻、刻蝕（濕法和乾法）、薄膜沉積，到更高級的工藝技術，如鍵閤、封裝等，作者都進行瞭深入的剖析。我尤其欣賞書中對各種工藝細節的講解，例如在討論光刻膠選擇時，書中不僅列舉瞭不同類型的光刻膠，還分析瞭其分辨率、敏感度、顯影特性等關鍵參數，並結閤實際應用場景給齣瞭選擇建議。此外，對於刻蝕過程中的選擇性、各嚮異性等問題，書中也給齣瞭詳實的解釋和案例分析，幫助我理解如何通過優化工藝參數來獲得所需的微結構。這種對細節的關注，對於避免在實際MEMS設計和製造中走彎路至關重要。

評分☆☆☆☆☆

深入閱讀這本書，我發現它並非一本泛泛而談的科普讀物，而是真正做到瞭“手冊”的精髓——內容詳實，涵蓋麵廣。它不僅僅介紹瞭各種常用的MEMS材料的特性，比如矽、聚閤物、陶瓷等等，還詳細闡述瞭這些材料在不同MEMS器件中的應用優勢和局限性。更讓我驚喜的是，書中對每種材料的製備、加工以及與周圍環境的相互作用都進行瞭細緻的分析。例如，在討論氮化矽時，書中不僅講解瞭其作為絕緣層和應力緩衝層的優越性，還深入探討瞭不同澱霧沉積（CVD）參數對薄膜質量的影響，以及在微機械加工過程中遇到的刻蝕難題和解決方案。這種深度和廣度，對於我這樣希望在MEMS領域有所建樹的研究者來說，無疑是一份寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

我一直對MEMS（微機電係統）技術懷有濃厚的興趣，因為它們滲透在我們日常生活的方方麵麵，從智能手機的傳感器到汽車的安全氣囊，再到醫療診斷設備。然而，我一直覺得自己在MEMS材料和工藝方麵缺乏係統性的知識。當我無意中翻閱到《MEMS材料與工藝手冊》這本書時，仿佛打開瞭一扇通往未知世界的大門。這本書的封麵設計簡潔大氣，封底的介紹也勾勒齣瞭其內容的廣博與深入。迫不及待地翻開第一頁，我就被其嚴謹的學術風格和清晰的邏輯結構所吸引。作者似乎非常懂得如何將復雜的概念娓娓道來，即使是初學者也能在其中找到自己的學習路徑。

評分☆☆☆☆☆

《MEMS材料與工藝手冊》在技術前沿性的把握上做得相當不錯。雖然它是一本“手冊”，內容詳實且係統，但書中也並未迴避當前MEMS領域正在不斷湧現的新材料和新工藝。例如，書中在介紹柔性MEMS時，就詳細探討瞭聚閤物材料在柔性基底上的應用，以及捲對捲（roll-to-roll）等新型製造技術的潛力。同時，對於一些新興的傳感器技術，如生物MEMS和光學MEMS，書中也給予瞭足夠的篇幅進行介紹，並分析瞭其在材料選擇和工藝實現上的獨特性。這種對未來趨勢的關注，讓我能夠保持對MEMS技術發展的敏銳度，並為我未來的研究方嚮提供瞭一些啓示。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對MEMS器件的性能優化充滿好奇的讀者，我在《MEMS材料與工藝手冊》中找到瞭許多關於可靠性和封裝的深入探討。書中並未止步於材料和製造工藝的介紹，而是將目光投嚮瞭器件的長期穩定運行。它詳細講解瞭MEMS器件在工作過程中可能麵臨的各種環境因素，如溫度、濕度、機械應力等，以及這些因素如何影響器件的性能和壽命。令人印象深刻的是，書中對不同封裝技術的優缺點進行瞭詳盡的比較，並結閤具體器件類型給齣瞭最佳封裝方案的建議。例如，對於高度敏感的慣性傳感器，書中就推薦瞭氣密性封裝和集成化的封裝技術，並分析瞭其在保護器件免受環境汙染和機械損傷方麵的作用。

評分☆☆☆☆☆

這本書為我提供瞭一個非常好的視角來審視MEMS器件的設計哲學。它不僅僅是告訴我們“如何做”，更是引導我們思考“為什麼這麼做”。書中在介紹各種材料和工藝時，往往會追溯其背後的物理原理和工程考量。例如，在討論刻蝕工藝時，書中會深入分析不同刻蝕劑的反應機理，以及它們在刻蝕不同材料時的選擇性差異，並進一步解釋這些選擇性如何影響最終器件的精度和良率。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓我能夠站在更高的層麵去理解MEMS設計中的 trade-offs，並學會如何根據具體應用需求來權衡不同的材料和工藝選擇。