正版MEMS材料與工藝手冊格迪斯林斌東南大學齣版社9787564140533 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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格迪斯，林斌 著，黃慶安 譯

圖書標籤:

• MEMS
• 微機電係統
• 材料
• 工藝
• 傳感器
• 東南大學齣版社
• 格迪斯林斌
• MEMS技術
• 集成電路
• 微納技術

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齣版社： 東南大學齣版社

ISBN：9787564140533

商品編碼：29688172947

頁數：966

圖書基本信息
書名：	MEMS材料與工藝手冊
叢書名：	微納係列譯叢
作者/主編：	格迪斯，林斌，黃慶安
齣版社：	東南大學齣版社
ISBN號：	9787564140533
齣版年份：	2014年3月1日

版次：	第1 版
總頁數：	966頁
開本：	16
圖書定價：	198元
實際重量：	1280g
新舊程度：	正版全新

編輯

《MEMS材料與工藝手冊》是大型工具書，以查閱為主，適閤於微電子技術、半導體技術、傳感器技術、微機電、儀器儀錶、物聯網技術等領域的高年級本科生、研究生及工程科研技術人員閱讀和參考。

作者簡介

作者：（美國）利薩·格迪斯（Reza Ghodssi） （美國）林斌彥（Pinyen Lin） 譯者：黃慶安

1MEMS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 
8MEMS濕法腐蝕工藝和過程 
9MEMS光刻和微加工技術 
10MEMS中的摻雜工藝 
11圓片鍵閤 
12MEMS封裝材料 
13錶麵處理及平坦化 
14MEMS工藝集成

微機電（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, 需要地歸納、分析與整理, 以便於讀者查閱。本手冊是大型工具書, 以查閱為主。本書內容包括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。

《MEMS材料與工藝：探索微納世界的基石》 引言 微機電係統（MEMS）作為集成電路技術的延伸，正以前所未有的速度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領域的精密儀器。MEMS技術的蓬勃發展，離不開其底層關鍵——先進的材料和精密的製造工藝。本書旨在深入剖析MEMS領域的核心材料科學與製造技術，為相關領域的研究者、工程師、學生以及對MEMS技術充滿好奇的讀者提供一份詳實的技術指南。我們將從MEMS材料的分類與特性入手，逐步深入到各類關鍵工藝流程，並展望未來的發展趨勢。 第一章：MEMS材料的多元宇宙 MEMS器件的性能和功能高度依賴於其所使用的材料。選擇閤適的材料是設計和製造高性能MEMS器件的首要環節。本章將係統性地介紹MEMS領域中常用的各類材料，並分析其各自的優缺點及適用場景。 矽基材料：MEMS的基石 單晶矽（Single-Crystal Silicon）： 作為MEMS最核心和最廣泛使用的材料，單晶矽以其優異的力學性能（高楊氏模量、良好的韌性）、電學性能（良好的半導體特性）、熱學性能（適中的熱膨脹係數）以及成熟的微加工工藝而占據主導地位。我們將深入探討其晶體取嚮對性能的影響，如（100）、（110）矽片在各嚮異性刻蝕中的不同錶現。 多晶矽（Polycrystalline Silicon）： 相較於單晶矽，多晶矽在製備過程中具有更高的靈活性，可實現三維結構的集成。本書將分析多晶矽在沉積、摻雜、退火等工藝環節的細節，以及其在微梁、微鏡等結構中的應用。 非晶矽（Amorphous Silicon）： 非晶矽具有各嚮同性的特點，在某些特定的MEMS器件中展現齣優勢。我們將探討其在薄膜沉積和光電器件中的潛力。 矽基復閤材料： 矽與氧化矽、氮化矽的復閤材料，如氧化矽（SiO2）和氮化矽（Si3N4），在MEMS中常被用作介電層、封裝層、應力緩衝層或犧牲層。我們將詳細介紹它們的製備方法（如LPCVD、PECVD）及其在提高器件可靠性和性能方麵的作用。 金屬材料：導電與結構的雙重奏 鋁（Aluminum）： 鋁因其良好的導電性和易加工性，在MEMS互連綫、電極等領域應用廣泛。我們將討論其在濺射、蒸發等工藝中的成膜特性以及可能存在的可靠性問題（如電遷移）。 金（Gold）： 金具有優異的導電性、抗腐蝕性以及生物相容性，常用於電極、接觸點以及生物MEMS器件。本書將分析其在化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）中的應用。 鉑（Platinum）與鎢（Tungsten）： 這些材料因其高熔點和良好的化學穩定性，在高溫或腐蝕性環境中應用的MEMS器件中扮演重要角色。 聚閤物材料：柔性與生物MEMS的新篇章 聚二甲基矽氧烷（PDMS）： PDMS作為一種彈性體聚閤物，以其良好的生物相容性、易於加工性（如軟光刻）以及光學透明性，在微流控、生物傳感器和可穿戴設備等領域備受青睞。本書將重點介紹PDMS的製備、固化過程及其在構建微通道和微腔體中的應用。 聚酰亞胺（Polyimide）： 聚酰亞胺以其優異的耐高溫性、機械強度和良好的介電性能，在柔性電子、封裝以及高溫MEMS器件中展現齣巨大潛力。我們將討論其鏇塗、固化工藝以及在柔性電路和應力緩解方麵的應用。 其他聚閤物： 如SU-8光刻膠，作為一種高性能負性光刻膠，可用於構建高縱橫比的微結構，在微光學、微流控和微機械器件中有著廣泛的應用。 陶瓷材料：耐高溫與抗腐蝕的利器 氮化鋁（Aluminum Nitride, AlN）： 氮化鋁具有優異的導熱性、高介電強度和良好的壓電效應，在聲學MEMS、傳感器以及功率器件中有重要應用。 氧化鋯（Zirconia）： 氧化鋯以其高強度、高韌性和耐磨性，在某些需要高可靠性和耐磨損的MEMS部件中有所應用。 第二章：MEMS核心製造工藝的深度解析 精密的製造工藝是實現MEMS器件功能和性能的關鍵。本章將聚焦於MEMS製造中最常用、最核心的工藝技術，並對其原理、步驟、關鍵參數以及優缺點進行詳細闡述。 光刻與顯影：微結構“雕刻”的藍圖 光刻原理： 介紹光刻的基本原理，包括掩模版、光刻膠、曝光光源（紫外光、深紫外光）等關鍵要素。 正性與負性光刻膠： 詳細分析兩種光刻膠的工作機理，以及它們在特定應用場景下的選擇考量。 顯影工藝： 探討不同顯影液的化學機理，以及顯影過程對分辨率和側壁形貌的影響。 高精度光刻技術： 介紹步進重復光刻（Stepper）、掃描光刻（Scanner）以及極紫外光刻（EUV）等先進光刻技術在實現更高分辨率MEMS器件中的作用。 刻蝕技術：去除與成型的魔法 乾法刻蝕（Dry Etching）： 反應離子刻蝕（RIE）： 詳細介紹RIE的工藝流程，包括等離子體産生、離子轟擊、化學反應等，以及其在矽、氮化矽等材料刻蝕中的應用。我們將分析RIE的各嚮同性與各嚮異性刻蝕特點，以及過刻（undercut）和側壁保護等關鍵工藝控製點。 深矽刻蝕（DRIE）： 特彆強調DRIE技術（如Bosch工藝），它能夠實現極高的縱橫比和垂直的側壁，是製造高性能懸浮結構、諧振器和微鏡的關鍵技術。我們將深入探討Bosch工藝中交替的刻蝕與鈍化步驟，以及如何優化參數以獲得優異的刻蝕形貌。 濕法刻蝕（Wet Etching）： 各嚮同性與各嚮異性刻蝕： 介紹各種腐蝕液（如KOH、TMAH、HF）對不同晶嚮矽的刻蝕速率差異，以及如何利用這種差異實現特定結構的加工。 應用與局限性： 討論濕法刻蝕在某些特定結構（如V型槽）和矽片背麵加工中的優勢，以及其分辨率受限、易受汙染等缺點。 薄膜沉積技術：構建層次的藝術 化學氣相沉積（CVD）： 低壓化學氣相沉積（LPCVD）： 介紹LPCVD在製備高質量多晶矽、氮化矽、氧化矽薄膜中的應用，重點分析溫度、壓力、氣體流量等工藝參數對薄膜性能的影響。 等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）： 討論PECVD如何在較低溫度下沉積薄膜，以及其在聚閤物、氮化矽等材料沉積中的優勢，並分析等離子體工藝對薄膜應力和缺陷的影響。 物理氣相沉積（PVD）： 濺射（Sputtering）： 介紹射頻濺射、磁控濺射等技術在金屬薄膜（如鋁、金）沉積中的應用，以及靶材、功率、氣體流量等對成膜均勻性和附著力的影響。 蒸發（Evaporation）： 討論電阻加熱蒸發、電子束蒸發等技術在某些特定金屬和有機材料沉積中的應用。 微連接與封裝技術：保護與互聯的橋梁 鍵閤技術（Bonding）： 矽-矽鍵閤（Silicon-to-Silicon Bonding）： 介紹矽晶圓的錶麵處理、活化以及鍵閤過程，包括直接鍵閤、共晶鍵閤等。 玻璃-矽鍵閤（Glass-to-Silicon Bonding）： 重點介紹玻璃 frit 鍵閤、熱壓鍵閤等技術，以及它們在MEMS封裝中的應用。 金屬鍵閤（Metal Bonding）： 如金-金鍵閤，在需要高可靠性連接的場閤。 封裝技術： 介紹MEMS封裝對於保護器件免受環境影響、提供電氣連接以及保證器件性能的重要性。討論常見的封裝方式，如引綫鍵閤封裝、晶圓級封裝（WLP）等。 其他關鍵工藝： 錶麵處理技術： 如去膠、清洗、錶麵改性等，在MEMS製造流程中至關重要。 電化學加工（ECM）： 在某些金屬材料微加工中的應用。 激光加工： 用於高精度、非接觸式的材料去除和加工。 第三章：MEMS材料與工藝的協同優化與發展趨勢 MEMS器件的創新發展，是材料科學與製造工藝不斷協同進步的結果。本章將探討材料與工藝之間的相互影響，並展望MEMS材料與工藝未來的發展方嚮。 材料-工藝協同設計： 基於材料特性的工藝選擇： 如何根據材料的力學、電學、熱學、化學等特性，選擇最適閤的加工工藝。 工藝對材料性能的影響： 深入分析刻蝕、沉積、退火等工藝過程對材料微觀結構、晶格缺陷、殘餘應力等的影響，以及這些影響如何反饋到器件的性能和可靠性上。 逆嚮設計思路： 從器件功能需求齣發，反嚮推導所需的材料特性和製造工藝。 麵嚮未來MEMS器件的材料與工藝挑戰： 更小的尺寸與更高的集成度： 對材料的精細化控製和更高級彆的三維加工技術提齣更高要求。 更嚴苛的工作環境： 如高溫、高壓、強腐蝕性環境，需要開發具有特殊耐受性的先進材料。 生物相容性與醫用MEMS： 對材料的生物安全性、降解性以及與生物組織的相互作用提齣嚴謹的要求。 能量采集與自供能MEMS： 需要開發高效的壓電、熱電、太陽能轉換材料，並與之匹配的微納加工技術。 柔性與可穿戴MEMS： 聚閤物、彈性材料以及柔性製造工藝將成為發展重點。 智能化與多功能化MEMS： 集成傳感器、執行器、控製器以及信息處理單元，對材料的集成特性和多工藝兼容性提齣挑戰。 新興材料與工藝展望： 二維材料（如石墨烯、MXenes）： 在傳感器、能量存儲以及微納電子學中的巨大潛力。 納米材料與納米加工： 納米綫、量子點等在高性能MEMS器件中的應用。 增材製造（3D打印）： 在快速原型製作、復雜結構製造以及多材料集成方麵的應用前景。 人工智能與大數據在MEMS設計與製造中的應用： 優化工藝參數，預測器件性能，提升良率。 結論 MEMS材料與工藝是構建微納世界、推動技術革新的基石。本書希望能夠為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解MEMS器件背後的材料科學原理和製造技術挑戰。隨著技術的不斷進步，MEMS領域必將湧現齣更多令人驚嘆的創新應用，而對材料與工藝的深刻理解，將是引領這場變革的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容編排上展現齣一種高度的實用主義傾嚮，它似乎是直接從多年的一綫工程實踐中提煉齣來的精華，而非純粹的理論推演集閤。我個人最看重的是其中對於“工藝窗口”和“失效模式”的討論。作者沒有僅僅停留在理想化的模型上，而是深入剖析瞭在真實、非理想化的實驗室或工廠環境中，哪些參數的微小波動會導緻器件性能的顯著下降。這種基於經驗的風險提示和故障排除指南，對於正在進行産品迭代和良率提升的團隊來說，具有不可替代的實操價值。每當我在實際操作中遇到一些難以名狀的工藝漂移時，翻開這本書，總能在相關的章節找到相似的案例分析和解決思路。這種“以問題為導嚮”的知識組織方式，極大地縮短瞭從理論到實踐之間的鴻溝，讓讀者感覺手中的這本書是“活的”，是能夠真正解決問題的“利器”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常嚴謹且學術性很強，幾乎沒有冗餘的修飾，每一個句子都直指核心技術要點。我特彆欣賞作者在引入新概念時所采用的鋪墊方式，他們總是先用幾段清晰的文字勾勒齣該技術背景和重要性，然後纔深入到具體的物理或化學機製中去。這種結構使得技術層次感非常分明，即便是對於那些需要快速掌握某一特定工藝流程的讀者，也可以有針對性地進行定位和學習。例如，在討論薄膜沉積技術時，作者詳細對比瞭不同方法的優缺點，並結閤實例分析瞭環境參數對最終器件性能的微小影響，這種細緻入微的描述，體現瞭作者對工藝控製的極緻追求。對於我們這些常年與精密製造打交道的專業人員來說，這種對細節的關注是決定産品成敗的關鍵。整本書的行文節奏把握得非常好，不會讓人感到閱讀疲勞，反而會隨著知識的不斷深入而産生強烈的求知欲，恨不得一口氣讀完，但又不得不放慢速度去仔細體會其中的精妙之處。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都令人印象深刻，但最讓我感到驚喜的是其在特定前沿技術領域——比如某些新型材料的引入和先進的鍵閤技術——所展現齣的前瞻性和詳盡度。很多我們平時在專業會議上纔能聽到的最新進展，在這本書裏已經有瞭係統化的梳理和基礎性的講解。這錶明作者團隊緊跟科研脈搏，能夠迅速將最新的、尚未完全成熟的領域知識轉化為結構化的教材內容。這種與時俱進的特點，保證瞭這本書在未來幾年內依然保持其作為核心參考資料的地位。在闡述這些新工藝時，作者平衡得非常好，既介紹瞭其技術優勢，也客觀地指齣瞭其在成本控製、長期可靠性等方麵仍需攻剋的難關。這種批判性的視角，對於培養具有獨立思考能力的工程師至關重要。總而言之，這是一本集大成、重實踐、且兼具前瞻性的行業寶典，是任何嚴肅對待MEMS技術的人士書架上不可或缺的一員。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常直觀，封麵上醒目的標題和作者信息，讓人一眼就能感受到這是一本麵嚮專業人士的參考資料。當我拿到這本書時，首先被它紮實的重量和紙張的質感所吸引，這通常是高質量技術書籍的標誌。內頁的排版清晰有序，圖錶和公式的插入恰到好處，即便是初次接觸這個領域的讀者，也能在視覺上獲得良好的閱讀體驗。書中的內容邏輯性極強，從基礎原理的闡述到復雜工藝流程的分解，循序漸進，讓技術細節的理解變得不再那麼晦澀難懂。尤其是那些關於材料特性與加工難點之間的相互作用的分析，展現瞭作者深厚的行業洞察力。閱讀過程中，我發現作者在處理一些前沿概念時，並沒有停留在理論層麵，而是緊密結閤瞭實際的工程應用和産業現狀，這對於希望將理論知識轉化為實際生産力的工程師來說，無疑是一筆寶貴的財富。它不僅僅是一本教科書，更像是一本能在實際工作中隨時翻閱的工具書，每一個章節的深度和廣度都令人印象深刻，充分體現瞭編著者在MEMS領域的深厚積纍和嚴謹態度。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱這本書時，最大的感受就是其內容的覆蓋麵之廣，幾乎涵蓋瞭當前MEMS領域所有主流的技術分支和關鍵製程步驟。它不像一些專注於單一技術的書籍，這本書更像是一部全麵的“百科全書式”的指南。從微加工的基礎光刻技術，到復雜的蝕刻工藝，再到後端的封裝與測試，體係結構非常完整。尤其值得稱贊的是，作者並沒有迴避那些技術難題和瓶頸，反而坦誠地指齣瞭當前行業內尚未完全解決的挑戰，並展望瞭未來可能的研究方嚮。這使得這本書的價值超越瞭一般的教材，更像是一份行業發展趨勢的深度報告。對於研究生或者初入職場的研發人員而言，它提供瞭一個極佳的全局視角，幫助他們快速建立起完整的知識框架，理解各個工藝單元之間的相互製約和協同關係。書中的圖解部分也極大地提高瞭閱讀效率，許多復雜的結構剖麵圖，用簡潔的綫條清晰地展示瞭微觀世界的運作方式，比純文字描述要高效得多。