微机电系统-总深刻复习
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机电复习汇总资料
机电复习汇总资料第⼀章填空1、系统论、信息论、控制论是机电⼀体化技术的理论基础，是机电⼀体化技术的⽅法论。
2、随着微电⼦技术、软件技术及配套关联技术的发展，机械开始赋予了⼤脑的功能，逐渐⾛向了真正摆脱⼈⼲预的闭环⾃动控制，实现了以电代机、以软件代硬件、机电有机融合的机电⼀体化技术。
3、机电⼀体化的含义是“机械的主功能、动⼒功能、信息功能和控制功能上引进微电⼦技术，并将机械装置与电⼦装置⽤相关软件有机结合⽽构成系统的总称”。
4、机电⼀体化的概念已不再局限于某⼀具体产品的范围，⽽是扩⼤到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的⼤系统，如柔性制造系统、计算机集成制造系统及各种⼯业过程控制系统。
5、机电⼀体化的⽬的是提⾼系统(产品)的附加值，即多功能、⾼效率、⾼可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短⼩轻薄化⽅向发展，以满⾜⼈们⽣活的多样化和⽣产的省⼒化、⾃动化需求。
6、根据不同的使⽤⽬的，要求机电⼀体化系统能对输⼊的物质、能量和信息(即⼯业三⼤要素)进⾏某种处理。
7、机电⼀体化产品不仅是⼈的⼿与肢体的延伸，还是⼈的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电⼀体化与机械电⽓化在功能上的本质差别。
8、要从能量流、信息流及物质流的视⾓去分析机电⼀体化共性关键技术。
9、要从伺服控制系统稳、准、快的要求认识机电⼀体化共性关键技术。
10、构成机电⼀体化系统的要素或⼦系统之间必须能顺利地进⾏物质、能量和信息的传递与交换。
为此，各要素或各⼦系统连接处必须具备⼀定的“联系条件”，这些联系条件称为接⼝。
第三章机械系统部件的选择与设计1．丝杠螺母机构四种基本传动形式包括：螺母固定、丝杆转动并移动，丝杆固定、螺母转动并移动，丝杆转动、螺母移动和螺母转动、丝杆移动。
2. 滑动导轨副常见的截⾯形状有三⾓形、矩形、燕尾形和圆形。
3. 轴系(主轴)⽤标准滚动承轴的类型有向⼼轴承、向⼼推⼒轴承和推⼒轴承。
4. 在同步带传动中，带轮齿形有梯形齿形和圆弧齿形。
《微机电系统概论》课件
表面微加工技术
表面微加工技术包括物理沉积、化学沉积、电 化学沉积等多种方法，这些方法能够制造出具
有优异性能的薄膜材料。
表面微加工技术的优点在于它可以制造出大面积、高 精度和低成本的微纳器件，因此在微机电系统中得到
了广泛应用。
表面微加工技术是一种制造微机电系统的技术 ，它通过在衬底表面上的薄膜上进行加工，制 造出各种微结构和功能器件。
01
微机电系统的未来 展望
微纳融合技术
总结词
微纳融合技术是微机电系统未来的重 要发展方向，它将微纳尺度下的器件 、电路和系统进行融合，实现更小尺 寸、更高性能的集成。
详细描述
随着微纳技术的不断发展，将微电子 和纳电子进行融合，可以进一步缩小 器件尺寸，提高集成度，降低能耗， 为未来的智能化和微型化提供有力支 持。
01
微机电系统的应用 实例
微型飞行器
总结词
微型飞行器是微机电系统的重要应用之 一，具有体积小、重量轻、灵活性高等 特点。
VS
详细描述
微型飞行器可以在狭小空间内进行飞行和 侦查，广泛应用于军事侦察、环境监测、 灾难救援等领域。其制造需要精密的微加 工技术和先进的控制算法，以确保稳定性 和精度。
微型机器人
总结词
微型机器人是微机电系统的另一重要应用，具有高效、精准、灵活等优点。
详细描述
微型机器人可以执行各种复杂任务，如医疗手术、工业制造、环境治理等。通 过微机电系统技术，可以实现微型机器人的小型化、智能化和自主化，提高工 作效率和精度。
微型医疗器械
总结词
微型医疗器械是微机电系统在医疗领域的应用，具有体积小、操作简便、创伤小 等优点。
自组装和自修复技术
总结词
自组装和自修复技术是实现微机电系统自主适应环境变化的重要手段，通过自组装和自修复，微机电系统能够更 好地适应复杂环境，提高稳定性和可靠性。
《微机电系统》复习参考题目
《微机电系统》复习参考题目1、微机电系统（MEMS）的英文全称？2、微机电系统得内涵和特点？3、LIGA技术包含内容？4、DEM技术包含内容？5、什么是MEMS微尺度效应？6、MEMS的设计涉及那些学科？简述MEMS的设计方法及特点7、工程系统设计通常有几种方法？其主要思路是什么？试举例说明。
8、集成电路基本制造基本程序？9、薄膜制备的方法有哪两类？10、什么是外延技术？常用的外延技术有哪几种？11、什么是掺杂工艺？有哪些方法？12、氮化硅的性质，用途和制备方法是什么？13、什么是光刻工艺？典型的光刻工艺流程？14、简述干法腐蚀的特点？15、MEMS制造工艺有哪两类主要技术？叙述各类技术的主要内容。
16、叙述硅刻蚀的湿法技术的主要工艺流程。
各向同性刻蚀的特点是什么？各向异性刻蚀的机理是什么？17、叙述硅刻蚀的干法技术主要工艺流程。
18、简要叙述电化学自停止腐蚀技术。
19、LIGA体微加工技术的组成部分是什么？及其主要工艺流程。
20、什么是微电铸工艺？微电铸工艺的难点是什么？如何解决？21、什么是微复制工艺及其工作原理？22、什么是阳极键合技术，其机理及阳极键合质量的影响因素。
23、目前加速度微传感器测试机理有几种？简述阵列式加速度微传感器的设计思路。
24、磁微传感器的基本特点? 举例说明磁微传感器应用？25、光微传感器的物理机理是什么？光纤传感器的特点？26、简述磁致伸缩金属的物理特性，为什么可以用做微执行器的材料。
27、记忆合金材料的特点是哪些？其应用方面有哪些？28、说明静电微马达的工作原理。
29、为何在宏观电机中主要采用电磁驱动，而在MEMS电机中主要采用静电力驱动？。
30、梳状微谐振器的结构和工作原理是什么？31、无阀微泵泵腔容积经过“吸入-排出”一个周期后，会沿泵的入口到出口形成流量，画出其工作原理示意图，说明其工作原理？其优点是什么？32、举例说明MEMS产品在军事或民用中的应用，它们的特点以及未来发展趋势。
《微机电系统》课件 (2)
6. MEMS在生命科学中的应用
MEMS在生命科学领域具有广泛的应用前景。本节将介绍MEMS在医疗领域、 生物检测和环境检测中的应用案例，以及相关的技术发展和挑战。
7. MEMS未来的发展趋势
MEMS技术正在不断发展，为各行各业带来了巨大的影响。本节将回顾MEMS技术的发展历程，并展望未来的 发展方向和市场前景分析。
2. MEMS制造工艺
MEMS制造工艺包括生产MEMS器件所需的工艺流程和技术。本节将介绍常用 的MEMS加工工艺，以及在MEMS制造过程中可能面临的问题和解决方案。
3. MEMS传感器
MEMS传感器是一种将感知物理量转换为电信号的器件。本节将介绍MEMS传感器的基本原理，并重点讨论 MEMS压力传感器、加速度传感器、陀螺仪和微波传感器。
4. MEMS执行器
MEMS执行器是一种能够执行特定任务的器件。本节将介绍MEMS执行器的基本原理，并重点讨论MEMS振动器、 阀门和显示器。
5. MEMS系统集成
MEMS系统集成是将多个MEMS器件和其他电子元器件组合成一个整体系统的 过程。本节将介绍MEMS系统的集成方法、设计要点和未来发展趋势。
微机电系统 PPT课件 (2)
本课件将介绍微机电系统（MEMS）的概述、应用领域、制造工艺、传感器与 执行器、系统集成、在生命科学中的应用、未来发展趋势等内容。
1. 简介
微机电系统（MEMS）是一种将微电子技术与机械工程相结合的多学科交叉领域。本节将概述MEMS的定义、 发展历程和重要性，为后续内容打下基础。
8. 总结
本课件综合介绍了MEMS的概述、制造工艺、传感器与执行器、系统集成、在生命科学中的应用以及未来的发 展趋势。同时探讨了MEMS对未来的影响，以及提高MEMS技术研究和应用水平的挑战与机遇。
微控电机知识点总结
微控电机知识点总结微控电机是一种集成了微处理器和电机控制器的先进系统，能够实现对电机的精准控制。
在现代工业和家用电器中，微控电机已经得到了广泛的应用。
本文将对微控电机的相关知识点进行总结，希望能够帮助读者更好地理解和应用微控电机。
1. 电机基础知识电机是将电能转化为机械能的装置，其工作原理是通过磁场之间的相互作用来实现电能和机械能的转换。
常见的电机类型包括直流电机（DC motor）、交流电机（AC motor）、步进电机（Stepper motor）等。
不同类型的电机具有不同的特点和应用场景，微控电机可以对各种类型的电机进行精准控制。
2. 微处理器控制微控电机的核心是微处理器，其主要作用是接收外部传感器的反馈信息并根据预先设定的算法来控制电机的运行。
常用的微处理器包括单片机、ARM芯片等，它们具有强大的计算能力和丰富的外设接口，能够实现复杂的控制功能。
3. 电机驱动器电机驱动器是用来控制电机转速和转矩的关键部件，其主要作用是提供合适的电流和电压给电机，以实现所需的运行状态。
常见的电机驱动器包括电子调速器（Inverter）、脉冲宽度调制器（PWM）、电流反馈控制器等，它们能够根据控制信号来调节电机的运行参数。
4. 传感器传感器是微控电机系统中的重要组成部分，它能够实时监测电机的转速、转矩、温度、电流等参数，并将这些信息反馈给微处理器。
常见的传感器包括编码器、霍尔传感器、温度传感器等，它们能够提供准确的反馈信息，帮助微处理器实现精准控制。
5. 控制算法控制算法是微控电机系统的核心技术，其主要作用是根据传感器反馈信息来调节电机的运行状态，以实现所需的性能指标。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等，它们能够实现电机的平稳运行、高效能转换和智能调节。
6. 应用领域微控电机已经广泛应用于各种领域，包括工业自动化、家用电器、汽车电子、机器人技术等。
在工业自动化中，微控电机能够实现高精度的位置控制和速度调节；在家用电器中，微控电机能够提高产品的性能和节能效率；在汽车电子中，微控电机能够实现智能驾驶和车辆动力系统的优化；在机器人技术中，微控电机能够实现复杂的动作控制和路径规划。
《电子封装、微机电与微系统》课件第9章
5) 可靠性 MEMS使用范围广泛，对其封装提出更高的可靠性要 求。尤其在恶劣条件下工作的MEMS器件，利用封装技术， 避免受到有害环境侵蚀。在满足气密封装功能的前提下， 散发多余热量，从而保证可靠性。
6) 经济性 MEMS封装主要采用定制式研发，现处于初期发展阶 段，离系列化、标准化要求尚远。降低封装成本是一个必 须解决的问题。
9.1 MEMS封装的基本类型
MEMS封装的分类方式有两种：一种是按封装材料分 类，可分为金属封装、陶瓷封装和塑料封装三类；另一种 是按密封特性分类，可分为气密封装和非气密封装。
9.2 MEMS封装的特点
1. MEMS封装区别于微电子封装的不同点 1) 封装层次 微电子封装通常分四个层次，即芯片级封装、单芯片 封装和多芯片组件的封装、单层或多层PCB基板封装、多 层母板封装。MEMS 封装则通常分为裸片级封装(Die Level)、器件级封装(Device Level)、硅圆片级封装(Wafer Lever Packaging)、单芯片封装(Single Chip Packaging)和系 统级封装(System on Packaging)。
2) 封装类型 微电子封装一直追随IC芯片的发展而发展，从而形成 了与各个不同时期相互对应的有代表性的标准封装类型。 MEMS因为应用领域十分宽广，涉及多学科技术领域，往 往是根据所需功能，制作出各种MEMS后再考虑封装问题 的，故MEMS封装难以形成规范、标准的封装类型。因此， 从某种意义上说，MEMS封装在很多情况下是专用封装。
键合压力 高 低 低
表 9-2 MEMS 引线键合工艺
键合温度/℃ 超声波能量 适用引线材料
300～500
无
Au
25
有
Au、Al
微机电系统工程基础知识单选题100道及答案解析
微机电系统工程基础知识单选题100道及答案解析1. 微机电系统中常用的制造工艺不包括（）A. 光刻B. 蚀刻C. 铸造D. 薄膜沉积答案：C解析：铸造一般不用于微机电系统的制造，光刻、蚀刻和薄膜沉积是常见工艺。
2. 微机电系统的特征尺寸通常在（）量级A. 毫米B. 微米C. 纳米D. 厘米答案：B解析：微机电系统的特征尺寸通常在微米量级。
3. 以下哪种材料常用于微机电系统的结构层（）A. 玻璃B. 陶瓷C. 硅D. 塑料答案：C解析：硅具有良好的电学和机械性能，常用于微机电系统的结构层。
4. 微机电系统中的传感器不包括（）A. 压力传感器B. 温度传感器C. 速度传感器D. 重量传感器答案：D解析：在微机电系统中，一般没有专门的重量传感器。
5. 微机电系统的驱动方式不包括（）A. 静电驱动B. 电磁驱动C. 液压驱动D. 热驱动答案：C解析：液压驱动在微机电系统中不常用。
6. 以下哪种技术用于微机电系统的封装（）A. 塑料封装B. 陶瓷封装C. 金属封装D. 以上都是答案：D解析：塑料、陶瓷、金属封装都可用于微机电系统。
7. 微机电系统中的执行器不包括（）A. 微电机B. 微阀C. 微泵D. 微控制器答案：D解析：微控制器不属于执行器，而是控制部分。
8. 微机电系统的设计过程中，首先进行的是（）A. 系统级设计B. 器件级设计C. 工艺设计D. 版图设计答案：A解析：设计过程通常先从系统级设计开始。
9. 以下哪种软件常用于微机电系统的设计仿真（）A. ANSYSB. AutoCADC. PhotoshopD. Word答案：A解析：ANSYS 常用于工程领域的设计仿真，包括微机电系统。
10. 微机电系统的应用领域不包括（）A. 生物医学B. 航空航天C. 农业D. 通信答案：C解析：农业领域相对较少直接应用微机电系统。
11. 微机电系统制造中，用于刻蚀二氧化硅的常用试剂是（）A. 氢氟酸B. 盐酸C. 硫酸D. 硝酸答案：A解析：氢氟酸常用于刻蚀二氧化硅。
微机电系统的研究和应用
微机电系统的研究和应用一、微机电系统简介微机电系统（MEMS）是指结合微处理技术、微机电技术和纳米技术的多学科交叉领域。
它是一种新型的微型化智能系统，能够实现传感、处理和控制功能。
微机电系统是将传感器、执行器、处理器、电子器件与微观结构集成在一起的微型化智能化系统。
二、微机电系统研究微机电系统的研究包括了微观加工技术、传感器技术、器件制造技术、封装和集成技术、信号处理和智能算法、系统控制和应用开发等方面的内容。
1、微观加工技术微观加工技术是微机电系统的关键技术之一，它是制造微型器件和元件的核心技术。
常用的微观加工方法包括光刻技术、电子束曝光技术、激光加工技术、离子束加工技术和微影技术等。
2、传感器技术传感器是微机电系统中最核心的部分之一。
微机电系统的传感器包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、加速度传感器、惯性传感器、磁传感器等。
传感器的设计、制造和测试技术对微机电系统的性能和可靠性有着至关重要的影响。
3、器件制造技术微机电系统的器件包括微型加速度计、微型陀螺仪、微型电机、微型振动器、微型热电池等。
这些器件的制造技术对于微机电系统的实现具有重要影响。
4、封装和集成技术微机电系统的封装和集成技术是其实现的重要组成部分。
微型器件在封装过程中需要考虑到封装的材料、封装的结构形式以及封装的工艺，同时还需要考虑如何把微型器件和其他器件进行集成。
5、信号处理和智能算法微机电系统的信号处理和智能算法是其实现的关键技术。
传感器产生的信号需要进行处理和分析，从而得到需要的信息。
同时，微机电系统的智能算法也是其具有智能化特征的关键技术。
6、系统控制和应用开发微机电系统的系统控制和应用开发是其重要应用方向之一。
在微机电系统的应用过程中，需要考虑到微型器件与其他器件的集成，同时还需要设计和开发控制系统。
三、微机电系统应用微机电系统是一种集成微型化的智能技术，它在多个领域都有广泛的应用，如汽车、生物医学、化工、环境监测等。
微机电系统参考答案
微机电系统参考答案1. 引言微机电系统（Microelectromechanical Systems，MEMS）是一种集成了微机电器件和微电子器件的系统。
它结合了微纳制造技术、微电子技术和传感器技术，可以在微米尺度上实现电机、传感器、执行器和电子控制器的集成。
本文将介绍微机电系统的基本原理、应用领域以及未来的发展方向。
2. 微机电系统的基本原理微机电系统的基本原理是利用微纳制造技术制作微尺度的机械和电子器件，并将它们集成到一块芯片上。
通过控制电信号，可以实现对微机电器件的操控和控制。
微机电系统的核心是微机电器件，它包括微机械部件和微电子部件。
微机械部件主要由微压力传感器、微加速度传感器、微惯性导航传感器等组成，它们可以实现对外界的感知和控制。
微电子部件主要由微处理器、存储器和通信接口组成，它们负责处理和传输数据。
微机电系统的工作原理是通过电信号来操控和控制微机电器件。
当外界有力信号作用于微机械部件时，微机械部件会产生微小的变形。
这个变形可以通过微电子部件进行检测和放大，最终转化为电信号。
3. 微机电系统的应用领域微机电系统在很多领域都有广泛的应用，包括医学、汽车、电子设备等。
3.1 医学领域在医学领域，微机电系统可以用于实现微创手术和诊断。
通过将微机电器件集成到手术工具中，可以实现对手术器械的精确操控和控制。
另外，微机电系统还可以实现对患者生理指标的监测和记录，用于疾病的诊断和治疗。
3.2 汽车领域在汽车领域，微机电系统可以用于实现汽车的智能控制和安全监测。
通过将微机电器件集成到汽车中，可以实现对汽车的运行状态和环境条件的监测和控制。
例如，通过加速度传感器可以实时监测汽车的加速度和姿态，从而实现对车辆的稳定控制。
3.3 电子设备领域在电子设备领域，微机电系统可以用于实现电子设备的小型化和功能增强。
通过将微机电器件集成到电子设备中，可以实现对设备的感知和控制。
例如，通过压力传感器可以实时监测设备的压力变化，从而实现对设备的自动调节和控制。
MEMS复习参考
考试范围：1，MEMS的定义应用。
2，光刻的过程，及相关工艺。
3，湿法刻蚀中的各向异性刻蚀工艺，及自终止技术。
4，CVD PVD工艺及其相关薄膜技术。
5，MEMS三大工艺：体加工，表面微加工，键合工艺。
相关过程和应用。
6，封装形式。
1.MEMS的概念，MEMS产品应用。
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是指微型化的器件或器件组合，把电子功能与机械的、光学的或其他的功能形结合的综合集成系统，采用微型结构（集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源），使之能在极小的空间内达到智能化的功效。
MEMS 是Micro Electro Mechanincal System 的缩写，即微机电系统，专指外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置。
微机电系统（MEMS）主要特点在于：（1）体积小、精度高、质量轻;(2)性能稳定、可靠性高；（3）能耗低，灵敏度和工作效率高；（4）多功能及智能化;（5）可以实现低成本大批量生产。
民用：MEMS对航空、航天、兵器、水下、汽车、信息、环境、生物工程、医疗等领域的发展正在产生重大影响，将使许多工业产品发生质的变化和飞跃。
军用：精确化、轻量化、低能耗是武器装备的主要发展趋势，这些特点均需以微型化为基础。
微型化的单元部件广泛应用于飞行器的导航和制导系统、通信设备、大气数据计算机、发动机监测与控制、“智能蒙皮”结构和灵巧武器中。
由硅微机械振动陀螺和硅加速度计构成的MEMS惯性测量装置已用于近程导弹，并显著提高导弹的精确打击能力。
微型化技术在武器装备上的另一个重要发展是微小型武器，如微型飞行器、微小型水下无人潜水器、微小型机器人和微小型侦察传感器等。
具体应用：打印机喷嘴——用于打印机；微加速度计和角速度计——应用于汽车安全气囊；微加工压力传感器——用于进气管绝对压力传感器；由硅微振动陀螺和硅加速度计构成的MEMS惯性测量装置——用于军品中的近程导弹。
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第一章微机电系统（MEMS）概论掌握MEMS的基本概念、尺度范围；w1-1 试给出微机电系统的定义。
微机电系统，是在微电子技术基础上结合精密机械技术发展起来的一个新的科学技术领域。
一般来说，MEMS是指可以采用微电子批量加工工艺制造的，集微型机械元件和微电子于一体的微型器件、微型系统。
从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的集成微器件、微系统。
典型MEMS器件的长度尺寸约在1um~1mm。
了解MEMS技术的发展过程掌握MEMS与微电子技术的对比特征；1.微型化Miniaturization 。
微米量级空间里实现机电功能，典型MEMS器件的长度尺寸约在1um~1mm。
2.集成化Microeletronics Integration ，从而提高功能密度。
3.规模化Mass Fabrication with Precision。
采用微加工，形成类似IC的高精度批量制造、低成本、低消耗特征MEMS的加工与一般传统加工方法的对比特征。
w1-4 微型机件的加工与一般传统加工方法的区别在哪里？1.两者设计与制作方法不同。
2.控制方法和工作方式不同。
3.与环境的关系不同。
4.不能忽略尺度效应。
理解MEMS微尺度效应的概念。
w1-5 尺度效应的概念。
传统机械材料是经过熔炼、压延、切削加工成形，微机械结构的加工使其物理性能与整体材料不同，其性能随构件结构和制造工艺参数变化很大。
尺寸微小化对材料的力学性能和系统的物理特性产生很大影响第二章MEMS材料掌握微机电系统主要材料——硅的晶体结构；二氧化硅、氮化硅、碳化硅基本物理性能、用途和制备方法晶体结构:硅属于立方晶体结构SiO2：1 作为选择性掺杂的掩模：SiO2膜能阻挡杂质(例如硼、磷、砷等)向半导体中扩散的能力。
2 作为隔离层：器件与器件之间的隔离可以有PN结隔离和SiO2介质隔离。
SiO2介质隔离比PN结隔离的效果好，它采用一个厚的场氧化层来完成。
3 作为缓冲层：当Si3N4直接沉积在Si衬底上时，界面存在极大的应力与极高的界面态密度，因此多采用Si3N4/SiO2/Si结构可以除去Si3N4和衬底Si之间的应力。
4 作为绝缘层：在芯片集成度越来越高的情况下就需要多层金属布线。
它之间需要用绝缘性能良好的介电材料加以隔离，SiO2就能充当这种隔离材料。
5 作为保护器件和电路的钝化层：在集成电路芯片制作完成后，为了防止机械性的损伤，或接触含有水汽的环境太久而造成器件失效，通常在IC制造工艺结束后在表面沉积一层钝化层，掺磷的SiO2薄膜常用作这一用途。
6.填充空腔的牺牲层。
氮化硅：耐腐蚀，能为器件提供优良的钝化层。
高机械强度，适合做很薄的器件，如膜片、梁（厚度约1um）等。
掌握微机电系统最常用的功能材料、应用特点，了解其制备方法（沉积、外延、掺杂、..）。
求下列4种标准晶片能容纳尺寸为2mm*4mm芯片的最大数量。
芯片在硅片上平行排列，间距0.25um。
标准晶片尺寸和厚度:(1)Φ100mm（4in）*500um，(2)Φ150mm（6in）*750um，(3)Φ200mm（8in）*1mm，(4)Φ300mm（12i n）*750um。
第三章MEMS的制造技术1.理解IC工艺的基本概貌、流程；理解薄膜相关的三大类工艺：氧化、沉积、外延，区别不同工艺特点；理解掺杂原理及应用；掌握光刻工艺原理与技术特点（正胶和负胶特点）。
氧化：将硅片在氧化环境中加热到900~1000℃，在硅表面生长出一层二氧化硅的成膜技术。
根据氧化剂分类：水蒸气氧化——氧化剂是水蒸气干氧氧化——氧化剂是氧气湿氧氧化——氧化剂是水蒸气和氧气的混合物。
（氧化膜质量好、速度快）氧化速率受氧气压力和晶体取向影响。
化学气相沉积使一种或数种物质的气体以某种方式激活后，在衬底表面发生化学反应，并淀积出所需固体薄膜的生长技术。
可制备金属膜、介质膜、多晶硅膜等。
已发展多种实用的CVD技术。
按淀积温度可分为低温（200-500℃），中温（500-1000℃），高温（1000-1200℃）三种；按反应压力分为常压与低压；按反应壁温度可分为热壁与冷壁两类，按反应激活方式可分为热激活、等离子体激活，光激活等。
目前最常用的是常压冷壁、低压热壁、等离子激活等三种淀积方法。
物理气相淀积是通过能量或动量使被淀积的原子（也可能是分子团）逸出，经过一段空间飞行后落到衬底上而淀积成薄膜的方法。
外延：在单晶体基底上生长一层单晶体材料薄膜。
典型厚度1~20um。
特点：外延层能形成与沉底相同的晶向，因而可在外延层上进行各种横向或纵向的掺杂分布和蚀刻加工，可利用外延形成的单晶及p-n结，实现自停止蚀刻。
外延沉积技术：气相外延（VPE）、分子束外延（MBE）、液相外延（LPE）。
掺杂：掺杂是人为的方法.将所需杂质按要求的浓度与分布掺入到材料中,以达到改变材料的电学性质,形成半导体器件的目的。
利用掺杂技术可以制备p—n结，电阻器、欧姆接触和互连线等。
掺杂技术在集成电路制造中主要采用扩散法与离子注入法。
应根据实际需要，选择合适的掺杂方法。
光刻工艺是一种图象复印同刻蚀(化学的、物理的、或两者兼而有之)相结合的综合性技术。
它先用照相复印的方法，将光刻掩模的图形精确地复印到涂在待刻蚀材料（二氧化硅、铝、多晶硅等薄层）表面的光致抗蚀剂（亦称光刻胶）上面，然后在抗蚀剂的保护下对待刻材料进行选择性刻蚀，从而在待刻蚀材料上得到所需要的图形。
光刻胶有两大类：一类叫负性光刻胶，其未感光部分能被适当的溶剂溶除，而感光的部分则留下，所得的图形与光刻掩模图形相反；另一类叫正性光刻胶，其感光部分能被适当的溶剂溶除而留下未感光的部分，所得的图形与光刻掩模图形相同。
采用负性光刻胶制作图形是一种人们熟知而且容易控制的工艺。
其涂层对环境因素不那么灵敏，且具有很高的感光速度，极好的粘附性和搞蚀能力，成本低，适用于工业化大生产。
负性光刻胶的主要缺点是分辨率较低，不适于细线条光刻。
2.掌握体微加工的基本原理，掌握各向同性腐蚀和各向异性腐蚀技术及其这2种腐蚀技术的常用湿法腐蚀剂；理解湿法加工与硅晶体结构之间的关系，特别是与硅片表面标识之间的关系（刻蚀角度、钻蚀）；掌握腐蚀自停止的几种原理。
理解键合的用途，了解几种键合技术的基本原理。
3.掌握表面微加工的基本原理，理解结构层、牺牲层在此种加工的重要作用、常用材料及特性。
——去除衬底的部分材料，形成独立的机械结构（如悬臂梁、膜）或者独特的三维结构（如空腔、穿透衬底的孔、台面等）。
硅、玻璃、砷化镓等材料都可采用体微加工技术。
牺牲层材料为结构层提供支撑即起空间定位作用，具备机械上的坚固性和化学上的可靠性。
后期被有选择去除，以释放出上面的结构层。
可获得有空腔或可活动的微结构。
表面微加工器件的典型组成：牺牲层（空隙层）、微结构层、绝缘层。
1. 表面微加工材料对材料的性能要求：1）结构层必须满足应用所需的电学性能和机械性能、表面特性等。
2）牺牲层材料必须有足够的力学性能，以保证不引起制作过程的结构破坏。
同时既满足工艺条件又对后续工序无不利影响。
3）化学腐蚀剂需有好的刻蚀选择性、合适的流动性和表面张力，保证牺牲层全部被刻蚀掉。
4）微构建通常要求有较厚的结构层和牺牲层（大于5um，）因而要注意材料选择和工艺兼容（淀积、刻蚀、均匀性）应用于表面微构件的薄膜存在着较大的残余应力，该残余应力场对薄膜淀积条件和后工艺过程十分敏感。
这些残余应力影响着构件负载特性、输出、频率其他重要运行参数，所以在形成一个表面微加工工艺以前充分理解和掌握这些机械特性。
薄膜机械性能如杨氏模量、泊松比和屈服强度等对微构件特性也起着同样重要的作用，这些性能对材料性质也十分敏感，必须给予充分的注意。
氧化硅作为牺牲层材料，氮化硅作为基体绝缘材料，氢氟酸作为化学腐蚀剂。
4.掌握LIGA技术的基本原理、特点及其适用性，理解其工艺流程与设备特点。
光刻电铸模造（LIGA）工艺LIGA技术是一种基于X射线光刻技术的三维微结构制造工艺。
LIGA是德语光刻、电镀和压模的简称。
1986年由德国原子核研究中心W.Ehrfild等开发出来。
主要包括：X光深度同步辐射光刻、电铸制膜和注模复制（注塑）三个工艺步骤。
可制造高达500深宽比、形状精度亚微米级的三维厚微结构；可加工硅、各种金属、陶瓷、塑料及聚合物等材料。
可进行高重复精度的大批量生产。
5.了解特种工艺的的原理特点思考题：w2-1要在硅晶片上沉积具有良好绝缘特性的高质量二氧化硅，应选择哪种薄膜沉积技术？详细描述该技术。
金属有机物化学气相沉积，是一种可对薄膜厚度高精度控制的一种沉积技术，其优点是膜的厚度均匀，纯度好，密度高，可控制组份比例，有良好的附着性和台阶覆盖性w2-2 简述溅射沉积技术，说明其优缺点。
溅射沉积技术是利用在电场中加速后的、带电荷的离子具有一定动能的特点，将离子引向建设材料，在离子能量合适时，入射离子与靶表面原子碰撞，使靶原子溅射出来，沿一定方向射向沉底，形成薄膜。
1.它可以沉积用真空蒸镀法较难得到的化合物，并使沉积的化合物薄膜质量得到改善。
2.在较低温度下得到高熔点材料沉积为薄膜，膜片均匀，纯净，附着力强。
3.溅射需要高压射频电场，要求比真空蒸镀法高。
w2-2 简述化学气相沉积技术，说明其优缺点。
利用含有薄膜材料的气态物质在热固体表面进行化学反应，生成固态薄膜的方法。
主要包括：常压化学气相沉积（APCVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）。
w2-3 各向同性腐蚀和各向异性腐蚀有何区别？写出几例这2种腐蚀技术的湿法腐蚀剂。
•各向异性腐蚀——刻蚀速率与衬底的晶向有关。
•各向同性腐蚀——各方向刻蚀速率相同。
1）湿法各向异性•硅表面的缺陷、腐蚀液的温度、腐蚀液所含的杂质、腐蚀时扰动方式以及硅腐蚀液界面的吸附过程等因素对刻蚀速度以及刻蚀结构的质量都有很大的影响。
•湿法各向异性常用腐蚀液–碱性腐蚀液：氢氧化钾（KOH）、NaOH、CsOH、RbOH等–氢氧化铵（NH4OH）。
四甲基氢氧化铵（TMAH）[(CH3)4NOH]–EDP(乙二胺-邻苯二酚)（有时也称EPW）2）湿法各向同性腐蚀•湿法各向同性常用腐蚀液:最常用由氢氟酸（HF）、硝酸（HNO3）和乙酸（CH3COOH）组成的混合物，称为HNA。
调整这三种酸的混合比得到不同的硅腐蚀速率及对掩模材料的腐蚀选择性。
•原理：各向同性常用腐蚀液中硝酸（HNO3）作为氧化剂与硅氧化反应生成二氧化硅，氢氟酸（HF）将其溶解。
•由于腐蚀液中含有HF，因而二氧化硅在腐蚀液中的腐蚀速率较快，约300Å/min。
w2-5比较体硅加工和表面硅加工的不同。
w3-4 试述LIGA工艺及其优点和缺点。