微系统设计与制造（第二版）

　　《微系统设计与制造（第二版）》结合微系统（MEMS）技术的基础理论、典型器件和发展趋势，介绍微系统的力学、电学和物理学基本理论，针对典型器件的分析设计方法和制造技术，以及多个前沿应用领域，力争成为具有一定深度和广度的MEMS领域的教材和实用参考书。主要内容包括： 微系统基本理论、制造技术、微型传感器、微型执行器、RF MEMS、光学MEMS、BioMEMS，以及微流体和芯片实验室。本书强调设计与制造相结合、基础与前沿相结合，在基础理论和制造技术的基础上，深入介绍多种典型和量产MEMS器件的设计和制造方法，以及重点和前沿应用研究领域的发展。本书可供高等院校电子、微电子、微机电系统、测控技术与仪器、精密仪器、机械工程、控制工程等专业的高年级本科生、研究生和教师使用，也可供相关领域的工程技术人员参考。

　　王喆垚，男，1995年和2000年分别获得清华大学机械工程专业学士学位和机械电子学专业工学博士学位。2000－2002年在清华大学微电子学研究所从事博士后研究，2002年－2003年在荷兰Delft科技大学（Delft University of Technology）微电子与亚微米技术研究所从事博士后研究。2003年底回国工作。2003年底任副教授，2008年底晋升为教授。授权中国发明专利10项，公开专利6项，获得北京市科技进步二等奖1项（5/9），清华大学科技成果推广三等奖1项（5/5）。2005年入选北京市“科技新星计划”，入选2005年教育部“新世纪优秀人才支持计划”。中国仪器仪表学会传感器分会理事，IEEE高级会员，中国微米纳米学会高级会员。2011-2013年 China Semiconductor Technology International Conference 委员会委员，2012年The Sixth Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro/Nano Technologies技术委员会委员，2011年IEEE Electrical Design of Advanced Packaging & Systems （EDAPS）技术委员会委员，IEEE Sensors Conference 2008-2013技术委员会委员，2005年第6届East Asian Conference on Chemical Sensors （EACCS-6）组织委员会委员。发表国际期刊论文55篇，编制“仪器制造技术”（章节，机械工业出版社）和“微系统设计与制造”（清华大学出版社）。

第1章 微系统概述 1.1 微系统的概念 1.2 微系统的特点 1.2.1 MEMS的典型特点 1.2.2 尺寸效应 1.3 MEMS的实现 1.3.1 MEMS设计 1.3.2 建模、模拟与数值计算 1.3.3 MEMS制造 1.4 微系统的历史、发展与产业状况 1.4.1 历史 1.4.2 产业状况 1.4.3 发展趋势 参考文献 本章习题 第2章 力学基础 2.1 材料的基本常数 2.1.1 硅的弹性模量 2.1.2 热学参数 2.2 弹性梁 2.2.1 梁的基本方程 2.2.2 悬臂梁 2.2.3 双端支承梁 2.2.4 折线弹性支承梁 2.3 薄板结构 2.3.1 矩形薄板 2.3.2 圆形薄板 2.3.3 动力学——瑞利法 2.4 流体力学 2.4.1 流体力学基本概念 2.4.2 流体阻尼 参考文献 本章习题 第3章 微系统制造技术 3.：1MEMS常用材料及光刻技术 3.1.1 MEMS常用材料 3.1.2 MEMS光刻 3.2 体微加工技术 3.2.1 湿法刻蚀 3.2.2 干法深刻蚀 3.3 表面微加工技术 3.3.1 表面微加工 3.3.2 薄膜的残余应力 3.3.3 表面微加工的应用和发展 3.4 键合 3.4.1 键合原理 3.4.2 键合对准方法 3.4.3 直接键合 3.4.4 阳极键合 3.4.5 金属中间层键合 3.4.6 每分子键合 3.5 高深宽比结构与工艺集成 3.5.1 高深宽比结构的制造方法 3.5.2 工艺集成 3.5.3 MEMS代工制造 3.6 MEMS与CMOS的集成技术 3.6.1 单片集成技术 3.6.2 三维集成技术 3.7 MEMS封装技术 3.7.1 MEMS封装 3.7.2 三维圆片级真空封装 参考文献 本章习题 第4章 微型传感器 4.1 微型传感器的敏感机理 4.1.1 压阻式传感器 4.1.2 电容式传感器 4.1.3 压电式传感器 4.1.4 谐振式传感器 4.1.5 隧穿效应 4.2 压力传感器 4.2.1 压力传感器的建模 4.2.2 压阻式压力传感器 4.2.3 电容式压力传感器 4.2.4 谐振式压力传感器 4.3 麦克风 4.3.1 麦克风的建模 4.3.2 电容式麦克风 4.3.3 集成麦克风 4.4 加速度传感器 4.4.1 加速度传感器的模型 4.4.2 加速度传感器的结构与测量原理 4.4.3 三轴加速度传感器 4.4.4 加速度传感器的制造 4.5 微机械陀螺 4.5.1 谐振式陀螺的原理 4.5.2 微机械陀螺的结构与工作模式 4.5.3 陀螺的微加工技术 4.6 微型悬臂梁传感器 4.6.1 微型悬臂梁传感器的敏感机理 4.6.2 压阻式微型悬臂梁传感器的模型 4.6.3 微型悬臂梁传感器的制造方法 4.6.4 微型悬臂梁传感器的应用 4.7 传感器噪声 4.7.1 噪声的来源 4.7.2 电学噪声 4.7.3 热力学噪声 4.7.4 MEMS传感器噪声 参考文献 本章习题 第5章 微型执行器 5.1 静电执行器 5.1.1 平板电容执行器 5.1.2 梳状叉指电极执行器 5.1.3 静电马达 5.1.4 直线步进执行器 5.2 压电执行器 5.2.1 线性压电执行器 5.2.2 弯曲压电执行器 5.3 磁执行器 5.3.1 微型磁执行器的力和能量 5.3.2 线性执行器 5.3.3 扭转执行器 5.4 电热执行器 5.4.1 一维热传导模型 5.4.2 V形执行器 5.4.3 双膜片执行器 5.4.4 冷热臂执行器 5.4.5 热气驱动 5.5 微泵 5.5.1 往复位移微泵 5.5.2 蠕动微泵 5.5.3 其他微泵 参考文献 本章习题 第6章 射频MEMS 6.1 RFMEMS概述 6.1.1 RF、MEMS器件 6.1.2 基于RFMEMS的收发器前端结构 6.2 MEMS开关 6.2.1 开关的类型 6.2.2 MEMS开关的静态特性 6.2.3 开关的动态特性 6.2.4 开关的电磁特性 6.2.5 MEMS开关的制造 6.3 微机械谐振器 6.3.1 振动模式及静电换能器 6.3.2 弯曲振动模式谐振器 6.3.3 体振动模式 6.3.4 厚度剪切振动模式 6.3.5 MEMS谐振器的制造 6.4 基于谐振器的信号处理器 6.4.1 低损耗窄带HF雨ElMI滤波器 6.4.2 混频滤波器 6.4.3 本机振荡器 6.5 可调电容、电感与压控振荡器 6.5.1 可调电容 6.5.2 电感 6.5.3 压控振荡器 参考文献 本章习题 第7章 光学MEMS 7.1 MEMS微镜 7.1.1 MEMS材料与结构的光学性质 7.1.2 MEMS微镜的设计 7.1.3 微镜的制造 7.1.4 微镜的驱动与控制 7.2 光通信器件 7.2.1 M。EMS光开关 7.2.2 可变光学衰减器 7.3 显示器件 7.3.1 反射微镜DMD 7.3.2 光栅光阀GLv 7.3.3 其他MEMS显示器件 7.4 其他光学MEMS器件 7.4.1 自适应光学可变形微镜 7.4.2 光学平台扫描微镜 7.4.3 菲涅耳微透镜 7.4.4 可调激光器 参考文献 第8章 生物医学MEMS 8.1 药物释放 8.1.1 生物胶囊和微粒 8.1.2 微针 8.1.3 可植入主动药物释放 8.2 生物医学传感器 8.2.1 医学平台传感器 8.2.2 个人及可穿戴传感器 8.2.3 可植入传感器 8.3 执行器 8.4 神经微电极与探针 8.4.1 高密度神经探针阵列 8.4.2 无线接口可植入神经探针 8.5 组织工程 8.5.1 支架制备 8.5.2 细胞培养 8.5.3 细胞图形化和培养 8.6 细胞与分子操作 参考文献 第9章 微流体与芯片实验室 9.1 概述 9.1.1 LOC的发展历史 9.1.2 LOC的特点 9.1.3 微流体的特性 9.2 软光刻技术 9.2.1 软光刻与高分子聚合物 9.2.2 软光刻母版和弹性印章 9.2.3 软光刻图形复制 9.2.4 软光刻制造微流体管道 9.3 微流体的驱动与输运 9.3.1 机械驱动 9.3.2 电动力驱动 9.4 LOC与微流体的基本操作 9.4.1 试样预处理 9.4.2 混合 9.4.3 分离 9.4.4 DNA放大——PCR 9.4.5 集成试样处理系统 9.5 检测技术 9.5.1 光学检测 9.5.2 电化学检测 9.5.3 质谱检测 9.6 LOC的应用 9.6.1 细胞生物学及干细胞工程 9.6.2 微流体DNA芯片 9.6.3 蛋白质分析 参考文献