正版MEMS材料与工艺手册格迪斯林斌东南大学出版社9787564140533 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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格迪斯，林斌 著，黄庆安 译

图书标签:

• MEMS
• 微机电系统
• 材料
• 工艺
• 传感器
• 东南大学出版社
• 格迪斯林斌
• MEMS技术
• 集成电路
• 微纳技术

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出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564140533

商品编码：29688172947

页数：966

图书基本信息
书名：	MEMS材料与工艺手册
丛书名：	微纳系列译丛
作者/主编：	格迪斯，林斌，黄庆安
出版社：	东南大学出版社
ISBN号：	9787564140533
出版年份：	2014年3月1日

版次：	第1 版
总页数：	966页
开本：	16
图书定价：	198元
实际重量：	1280g
新旧程度：	正版全新

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《MEMS材料与工艺手册》是大型工具书，以查阅为主，适合于微电子技术、半导体技术、传感器技术、微机电、仪器仪表、物联网技术等领域的高年级本科生、研究生及工程科研技术人员阅读和参考。

作者简介

作者：（美国）利萨·格迪斯（Reza Ghodssi） （美国）林斌彦（Pinyen Lin） 译者：黄庆安

1MEMS设计流程 

2半导体和介质材料的添加工艺 
3金属材料的添加工艺 
4聚合物材料的添加工艺 
5压电材料的添加工艺：压电MEMS 
6形状记忆合金材料与工艺 
7微机械加工中的干法刻蚀 
8MEMS湿法腐蚀工艺和过程 
9MEMS光刻和微加工技术 
10MEMS中的掺杂工艺 
11圆片键合 
12MEMS封装材料 
13表面处理及平坦化 
14MEMS工艺集成

微机电（MEMS）技术是一个快速发展的前沿技术领域, 使用的材料种类多、工艺方法复杂, 需要地归纳、分析与整理, 以便于读者查阅。本手册是大型工具书, 以查阅为主。本书内容包括MEMS材料, MEMS加工工艺和制造工艺, MEMS工艺集成方法以及工业届已经采用的工艺制造流程案例。

《MEMS材料与工艺：探索微纳世界的基石》 引言 微机电系统（MEMS）作为集成电路技术的延伸，正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面，从智能手机的传感器到汽车的安全气囊，从医疗诊断设备到航空航天领域的精密仪器。MEMS技术的蓬勃发展，离不开其底层关键——先进的材料和精密的制造工艺。本书旨在深入剖析MEMS领域的核心材料科学与制造技术，为相关领域的研究者、工程师、学生以及对MEMS技术充满好奇的读者提供一份详实的技术指南。我们将从MEMS材料的分类与特性入手，逐步深入到各类关键工艺流程，并展望未来的发展趋势。 第一章：MEMS材料的多元宇宙 MEMS器件的性能和功能高度依赖于其所使用的材料。选择合适的材料是设计和制造高性能MEMS器件的首要环节。本章将系统性地介绍MEMS领域中常用的各类材料，并分析其各自的优缺点及适用场景。 硅基材料：MEMS的基石 单晶硅（Single-Crystal Silicon）： 作为MEMS最核心和最广泛使用的材料，单晶硅以其优异的力学性能（高杨氏模量、良好的韧性）、电学性能（良好的半导体特性）、热学性能（适中的热膨胀系数）以及成熟的微加工工艺而占据主导地位。我们将深入探讨其晶体取向对性能的影响，如（100）、（110）硅片在各向异性刻蚀中的不同表现。 多晶硅（Polycrystalline Silicon）： 相较于单晶硅，多晶硅在制备过程中具有更高的灵活性，可实现三维结构的集成。本书将分析多晶硅在沉积、掺杂、退火等工艺环节的细节，以及其在微梁、微镜等结构中的应用。 非晶硅（Amorphous Silicon）： 非晶硅具有各向同性的特点，在某些特定的MEMS器件中展现出优势。我们将探讨其在薄膜沉积和光电器件中的潜力。 硅基复合材料： 硅与氧化硅、氮化硅的复合材料，如氧化硅（SiO2）和氮化硅（Si3N4），在MEMS中常被用作介电层、封装层、应力缓冲层或牺牲层。我们将详细介绍它们的制备方法（如LPCVD、PECVD）及其在提高器件可靠性和性能方面的作用。 金属材料：导电与结构的双重奏 铝（Aluminum）： 铝因其良好的导电性和易加工性，在MEMS互连线、电极等领域应用广泛。我们将讨论其在溅射、蒸发等工艺中的成膜特性以及可能存在的可靠性问题（如电迁移）。 金（Gold）： 金具有优异的导电性、抗腐蚀性以及生物相容性，常用于电极、接触点以及生物MEMS器件。本书将分析其在化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）中的应用。 铂（Platinum）与钨（Tungsten）： 这些材料因其高熔点和良好的化学稳定性，在高温或腐蚀性环境中应用的MEMS器件中扮演重要角色。 聚合物材料：柔性与生物MEMS的新篇章 聚二甲基硅氧烷（PDMS）： PDMS作为一种弹性体聚合物，以其良好的生物相容性、易于加工性（如软光刻）以及光学透明性，在微流控、生物传感器和可穿戴设备等领域备受青睐。本书将重点介绍PDMS的制备、固化过程及其在构建微通道和微腔体中的应用。 聚酰亚胺（Polyimide）： 聚酰亚胺以其优异的耐高温性、机械强度和良好的介电性能，在柔性电子、封装以及高温MEMS器件中展现出巨大潜力。我们将讨论其旋涂、固化工艺以及在柔性电路和应力缓解方面的应用。 其他聚合物： 如SU-8光刻胶，作为一种高性能负性光刻胶，可用于构建高纵横比的微结构，在微光学、微流控和微机械器件中有着广泛的应用。 陶瓷材料：耐高温与抗腐蚀的利器 氮化铝（Aluminum Nitride, AlN）： 氮化铝具有优异的导热性、高介电强度和良好的压电效应，在声学MEMS、传感器以及功率器件中有重要应用。 氧化锆（Zirconia）： 氧化锆以其高强度、高韧性和耐磨性，在某些需要高可靠性和耐磨损的MEMS部件中有所应用。 第二章：MEMS核心制造工艺的深度解析 精密的制造工艺是实现MEMS器件功能和性能的关键。本章将聚焦于MEMS制造中最常用、最核心的工艺技术，并对其原理、步骤、关键参数以及优缺点进行详细阐述。 光刻与显影：微结构“雕刻”的蓝图 光刻原理： 介绍光刻的基本原理，包括掩模版、光刻胶、曝光光源（紫外光、深紫外光）等关键要素。 正性与负性光刻胶： 详细分析两种光刻胶的工作机理，以及它们在特定应用场景下的选择考量。 显影工艺： 探讨不同显影液的化学机理，以及显影过程对分辨率和侧壁形貌的影响。 高精度光刻技术： 介绍步进重复光刻（Stepper）、扫描光刻（Scanner）以及极紫外光刻（EUV）等先进光刻技术在实现更高分辨率MEMS器件中的作用。 刻蚀技术：去除与成型的魔法 干法刻蚀（Dry Etching）： 反应离子刻蚀（RIE）： 详细介绍RIE的工艺流程，包括等离子体产生、离子轰击、化学反应等，以及其在硅、氮化硅等材料刻蚀中的应用。我们将分析RIE的各向同性与各向异性刻蚀特点，以及过刻（undercut）和侧壁保护等关键工艺控制点。 深硅刻蚀（DRIE）： 特别强调DRIE技术（如Bosch工艺），它能够实现极高的纵横比和垂直的侧壁，是制造高性能悬浮结构、谐振器和微镜的关键技术。我们将深入探讨Bosch工艺中交替的刻蚀与钝化步骤，以及如何优化参数以获得优异的刻蚀形貌。 湿法刻蚀（Wet Etching）： 各向同性与各向异性刻蚀： 介绍各种腐蚀液（如KOH、TMAH、HF）对不同晶向硅的刻蚀速率差异，以及如何利用这种差异实现特定结构的加工。 应用与局限性： 讨论湿法刻蚀在某些特定结构（如V型槽）和硅片背面加工中的优势，以及其分辨率受限、易受污染等缺点。 薄膜沉积技术：构建层次的艺术 化学气相沉积（CVD）： 低压化学气相沉积（LPCVD）： 介绍LPCVD在制备高质量多晶硅、氮化硅、氧化硅薄膜中的应用，重点分析温度、压力、气体流量等工艺参数对薄膜性能的影响。 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）： 讨论PECVD如何在较低温度下沉积薄膜，以及其在聚合物、氮化硅等材料沉积中的优势，并分析等离子体工艺对薄膜应力和缺陷的影响。 物理气相沉积（PVD）： 溅射（Sputtering）： 介绍射频溅射、磁控溅射等技术在金属薄膜（如铝、金）沉积中的应用，以及靶材、功率、气体流量等对成膜均匀性和附着力的影响。 蒸发（Evaporation）： 讨论电阻加热蒸发、电子束蒸发等技术在某些特定金属和有机材料沉积中的应用。 微连接与封装技术：保护与互联的桥梁 键合技术（Bonding）： 硅-硅键合（Silicon-to-Silicon Bonding）： 介绍硅晶圆的表面处理、活化以及键合过程，包括直接键合、共晶键合等。 玻璃-硅键合（Glass-to-Silicon Bonding）： 重点介绍玻璃 frit 键合、热压键合等技术，以及它们在MEMS封装中的应用。 金属键合（Metal Bonding）： 如金-金键合，在需要高可靠性连接的场合。 封装技术： 介绍MEMS封装对于保护器件免受环境影响、提供电气连接以及保证器件性能的重要性。讨论常见的封装方式，如引线键合封装、晶圆级封装（WLP）等。 其他关键工艺： 表面处理技术： 如去胶、清洗、表面改性等，在MEMS制造流程中至关重要。 电化学加工（ECM）： 在某些金属材料微加工中的应用。 激光加工： 用于高精度、非接触式的材料去除和加工。 第三章：MEMS材料与工艺的协同优化与发展趋势 MEMS器件的创新发展，是材料科学与制造工艺不断协同进步的结果。本章将探讨材料与工艺之间的相互影响，并展望MEMS材料与工艺未来的发展方向。 材料-工艺协同设计： 基于材料特性的工艺选择： 如何根据材料的力学、电学、热学、化学等特性，选择最适合的加工工艺。 工艺对材料性能的影响： 深入分析刻蚀、沉积、退火等工艺过程对材料微观结构、晶格缺陷、残余应力等的影响，以及这些影响如何反馈到器件的性能和可靠性上。 逆向设计思路： 从器件功能需求出发，反向推导所需的材料特性和制造工艺。 面向未来MEMS器件的材料与工艺挑战： 更小的尺寸与更高的集成度： 对材料的精细化控制和更高级别的三维加工技术提出更高要求。 更严苛的工作环境： 如高温、高压、强腐蚀性环境，需要开发具有特殊耐受性的先进材料。 生物相容性与医用MEMS： 对材料的生物安全性、降解性以及与生物组织的相互作用提出严谨的要求。 能量采集与自供能MEMS： 需要开发高效的压电、热电、太阳能转换材料，并与之匹配的微纳加工技术。 柔性与可穿戴MEMS： 聚合物、弹性材料以及柔性制造工艺将成为发展重点。 智能化与多功能化MEMS： 集成传感器、执行器、控制器以及信息处理单元，对材料的集成特性和多工艺兼容性提出挑战。 新兴材料与工艺展望： 二维材料（如石墨烯、MXenes）： 在传感器、能量存储以及微纳电子学中的巨大潜力。 纳米材料与纳米加工： 纳米线、量子点等在高性能MEMS器件中的应用。 增材制造（3D打印）： 在快速原型制作、复杂结构制造以及多材料集成方面的应用前景。 人工智能与大数据在MEMS设计与制造中的应用： 优化工艺参数，预测器件性能，提升良率。 结论 MEMS材料与工艺是构建微纳世界、推动技术革新的基石。本书希望能够为读者提供一个全面而深入的视角，理解MEMS器件背后的材料科学原理和制造技术挑战。随着技术的不断进步，MEMS领域必将涌现出更多令人惊叹的创新应用，而对材料与工艺的深刻理解，将是引领这场变革的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻，但最让我感到惊喜的是其在特定前沿技术领域——比如某些新型材料的引入和先进的键合技术——所展现出的前瞻性和详尽度。很多我们平时在专业会议上才能听到的最新进展，在这本书里已经有了系统化的梳理和基础性的讲解。这表明作者团队紧跟科研脉搏，能够迅速将最新的、尚未完全成熟的领域知识转化为结构化的教材内容。这种与时俱进的特点，保证了这本书在未来几年内依然保持其作为核心参考资料的地位。在阐述这些新工艺时，作者平衡得非常好，既介绍了其技术优势，也客观地指出了其在成本控制、长期可靠性等方面仍需攻克的难关。这种批判性的视角，对于培养具有独立思考能力的工程师至关重要。总而言之，这是一本集大成、重实践、且兼具前瞻性的行业宝典，是任何严肃对待MEMS技术的人士书架上不可或缺的一员。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常直观，封面上醒目的标题和作者信息，让人一眼就能感受到这是一本面向专业人士的参考资料。当我拿到这本书时，首先被它扎实的重量和纸张的质感所吸引，这通常是高质量技术书籍的标志。内页的排版清晰有序，图表和公式的插入恰到好处，即便是初次接触这个领域的读者，也能在视觉上获得良好的阅读体验。书中的内容逻辑性极强，从基础原理的阐述到复杂工艺流程的分解，循序渐进，让技术细节的理解变得不再那么晦涩难懂。尤其是那些关于材料特性与加工难点之间的相互作用的分析，展现了作者深厚的行业洞察力。阅读过程中，我发现作者在处理一些前沿概念时，并没有停留在理论层面，而是紧密结合了实际的工程应用和产业现状，这对于希望将理论知识转化为实际生产力的工程师来说，无疑是一笔宝贵的财富。它不仅仅是一本教科书，更像是一本能在实际工作中随时翻阅的工具书，每一个章节的深度和广度都令人印象深刻，充分体现了编著者在MEMS领域的深厚积累和严谨态度。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅这本书时，最大的感受就是其内容的覆盖面之广，几乎涵盖了当前MEMS领域所有主流的技术分支和关键制程步骤。它不像一些专注于单一技术的书籍，这本书更像是一部全面的“百科全书式”的指南。从微加工的基础光刻技术，到复杂的蚀刻工艺，再到后端的封装与测试，体系结构非常完整。尤其值得称赞的是，作者并没有回避那些技术难题和瓶颈，反而坦诚地指出了当前行业内尚未完全解决的挑战，并展望了未来可能的研究方向。这使得这本书的价值超越了一般的教材，更像是一份行业发展趋势的深度报告。对于研究生或者初入职场的研发人员而言，它提供了一个极佳的全局视角，帮助他们快速建立起完整的知识框架，理解各个工艺单元之间的相互制约和协同关系。书中的图解部分也极大地提高了阅读效率，许多复杂的结构剖面图，用简洁的线条清晰地展示了微观世界的运作方式，比纯文字描述要高效得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容编排上展现出一种高度的实用主义倾向，它似乎是直接从多年的一线工程实践中提炼出来的精华，而非纯粹的理论推演集合。我个人最看重的是其中对于“工艺窗口”和“失效模式”的讨论。作者没有仅仅停留在理想化的模型上，而是深入剖析了在真实、非理想化的实验室或工厂环境中，哪些参数的微小波动会导致器件性能的显著下降。这种基于经验的风险提示和故障排除指南，对于正在进行产品迭代和良率提升的团队来说，具有不可替代的实操价值。每当我在实际操作中遇到一些难以名状的工艺漂移时，翻开这本书，总能在相关的章节找到相似的案例分析和解决思路。这种“以问题为导向”的知识组织方式，极大地缩短了从理论到实践之间的鸿沟，让读者感觉手中的这本书是“活的”，是能够真正解决问题的“利器”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨且学术性很强，几乎没有冗余的修饰，每一个句子都直指核心技术要点。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的铺垫方式，他们总是先用几段清晰的文字勾勒出该技术背景和重要性，然后才深入到具体的物理或化学机制中去。这种结构使得技术层次感非常分明，即便是对于那些需要快速掌握某一特定工艺流程的读者，也可以有针对性地进行定位和学习。例如，在讨论薄膜沉积技术时，作者详细对比了不同方法的优缺点，并结合实例分析了环境参数对最终器件性能的微小影响，这种细致入微的描述，体现了作者对工艺控制的极致追求。对于我们这些常年与精密制造打交道的专业人员来说，这种对细节的关注是决定产品成败的关键。整本书的行文节奏把握得非常好，不会让人感到阅读疲劳，反而会随着知识的不断深入而产生强烈的求知欲，恨不得一口气读完，但又不得不放慢速度去仔细体会其中的精妙之处。