MEMS技术 教学大纲

1、mems 技术一、课程说明一、课程说明课程编号：080912z10课程名称：mems 技术（micro-electro-mechanical system and technique）课程类别：专业教育课程学时/学分：2总学时：32先修课程要求：普通物理、微电子制造工艺适应专业：微电子科学与工程、电子科学与技术教材与参考书：1 王喆垚，微系统设计与制造（第 2 版），清华大学出版社 20152 marc j. madou. fundamentals of microfabrication - the science ofminiaturization. crc press3 美格雷戈里 t.a

2、.科瓦奇 著，张文栋等译，微传感器与微执行器全，科学出版社4 美stephen a. campell 著， 曾莹 严利人 王纪民 张伟等译. 微电子制造科学原理与工程技术，电子工业出版社5 德w.menz, j.mor, o.paul 著，王春海 于杰等译，微系统技术，化学工业出版社二、课程设置的目的意义二、课程设置的目的意义本课程是微电子制造技术与装备的专业选修课。其内容由微系统技术简介、系统技术中的材料、 各种微细加工方法及微系统和微细加工的检测技术等部分组成。 本课程的作用和任务是： 通过本课程的学习， 使学生了解微系统技术的概念、现状与发展前景、掌握各种微细加工方法的原理、主要特点、和

3、典型应用，并能运用所学知识分析微细加工方面的实际问题，激发学生学习、研究微系统技术和微细加工技术的热情。三、课程的基本要求三、课程的基本要求1、 了解微系统技术与微细加工技术基础知识、 研究与发展现状、 应用前景。2、了解微系统技术中的材料的性能特点、重要材料及其应用。3、理解和掌握各种微细加工方法的原理、主要特点、和典型应用。4、初步了解微细加工方法的工艺集成原则和工艺流程实例。5、了解微系统和微细加工的重要检测技术。6、初步了解微细加工在微传感器、微执行器、微系统的典型应用。7、初步了解纳米科技的基本概念。1四、教学内容、重点难点及教学设计四、教学内容、重点难点及教学设计基本内容：基本内容

4、：1、 微系统技术与微制造技术概论： 教学基本要求与课程特点介绍， 微系统、微机械、mems 的基本概念（定义、设计、制造、材料、应用），微系统 /mems的重要应用领域与市场前景，微系统/mems 涉及的研究领域（理论基础、技术基础、系统应用）。2、微系统技术的材料：微系统中材料的作用、特点、及分类，微结构材料（硅材料、 陶瓷、 聚合物） ， 传感器和执行器的材料 （压电陶瓷、 磁致伸缩材料、形状记忆合金、凝胶体和液晶聚合物等），辅助应用材料（光刻胶、电流变体材料、磁流变体材料）3、各种微细加工技术：微细加工概述；微电子制造技术简介（单晶硅片生产技术、前端制造技、后封装技术）及其相关技术（洁

5、净室技术、真空技术、检测与测试技术），前端制造的单元工艺技术和工艺集成技术；光刻技术（光刻原理与光刻的基本过程、光刻掩膜及制作、曝光技术的分类、衍射效应及其对接近式曝光和投影式曝光的影响、电子束曝光、x 射线曝光与 liga 技术）；薄膜特性（薄膜的概念、薄膜的生长结构区域模型、薄膜与基底的黏结强度），各种薄膜制备技术及其科学原理（物理气相沉积、蒸发、溅射与等离子科学基础，化学气相沉积概念及基本过程、各种化学气相沉积方法，微系统不同材料的薄膜制备技术）；体微加工技术的概念与特点，刻蚀有关的基本概念（如干法刻蚀、湿法刻蚀、刻蚀速率、选择比、钻刻、各向同性刻蚀、各向异性刻蚀、高深宽比 /大高宽比刻

6、蚀），硅的各向同性腐蚀与各向异性湿法刻蚀（硅的晶体结构，koh、edp、联氨、tmah 腐蚀，各向异性腐蚀终止：v 型槽各向异性刻蚀终止、p+掺杂刻蚀终止、电化学刻蚀终止）；干法刻蚀的基本过程，干法刻蚀方法及特点与应用；表面微加工技术（概念、特点、工艺过程、表面微加工微结构实例、优缺点，粘连现象）；键合工艺简介；其他微加工技术，如超精密加工与微细特种加工，mems 封装技术（要求、难点、特点与工艺）。4、微细加工工艺集成：微细加工工艺集成的基本原则、工艺集成实例。5、微检测技术：微结构的材料特性检测、微系统构件的几何量测量、微系统的性能检测，微系统微弱信号检测与处理。6、微传感器、微执行器、微

7、系统实例：以微传感器、微泵、微惯性仪表为实例， 了解尺度效应、了解微传感器与微驱动器的基本原理和微制造技术的应用情况。7、纳米科技简介：纳米科技的概念、现状与主要应用领域。课程重点：课程重点：了解微系统技术与微制造技术概论，熟悉 mems 的现状及其发展趋势，熟悉 mems 技术的材料，熟悉各种微细加工技术，尤其是前端准备、光刻工艺、liga 技术、薄膜特性及其制备技术、干法刻蚀、湿法刻蚀、高深宽比 /大高宽比刻蚀、表面微加工工艺、键合技术，了解其他微加工技术，如超精密加工与微细2特种加工，了解微细加工工艺集成、微检测技术，掌握微传感器、微执行器以及微系统的典型实例。课程难点：课程难点：光刻工

8、艺，liga 技术，薄膜特性及其制备技术，干法刻蚀，湿法刻蚀，高深宽比/大高宽比刻蚀，表面微加工工艺，工艺集成，微检测技术。四、实验要求：四、实验要求：参观有关实验室的演示性实验或计算机上模拟实验。章节章节教学内容教学内容微系统技术与微制造技术概论总总学学时时学时分配学时分配讲课讲课实实( (含研讨含研讨) )践践教学重点教学重点微系统、微机械、 mems 的基本概念（定义、设计、制造、材料、应用）微 系 统 中 材料的作用、特点、及分类，微结构材料，传 感 器 和 执行器的材料光刻技术，薄膜特性，各种薄膜制备技术及 其 科 学 原理，体微加工技术，表面伟江技术，liga技术，键合技术，mem

9、s 封装工 艺 集 成 要点与流程微 结 构 的 材料特性检测、微 系 统 构 件的 几 何 量 测量、微系统的性能 检测微传感器、微泵、微惯性仪表等纳 米 科 技 的概念、现状与主 要 应 用 领域教学难点教学难点微系统/mems涉及的理论基础磁致伸缩材料、形状记忆合金，压电 材料教学方案设计教学方案设计（含教学方法、（含教学方法、教学手段）教学手段）第 1 章22讲授第 2 章微系统技术的材料44讲授第 3 章各种微细加工技术16124liga 技术，高 深 宽 比 /大高宽比刻蚀，mems工 艺 和 ic工艺异同讲授，实验第 4 章微细加工工艺集成22微系统微弱信号检测与处理尺度效应讲授

10、第 5 章微检测技术22讲授，实验微传感器、 微第 6 章执行器、 微系统实例第 7 章总计纳米科技简介44讲授2322284讲授3五、实践教学内容和基本要求五、实践教学内容和基本要求1 1、实验一、实验一 memsmems 湿法深刻蚀实验湿法深刻蚀实验教学内容：教学内容：进行 mems 湿法腐蚀实验，制作深度大于 100um 的深槽，理解mems 各向腐蚀的原理及其腐蚀深度控制方法。基本要求：基本要求：熟练掌握工艺流程，并初步操作。2 2、实验二、实验二 声表面波传感器测试实验声表面波传感器测试实验教学内容：教学内容： 进行典型 mems 传感器测试实验， 对传感器各项指标进行测试。对传感器及其相关电路的微弱信号进行检测，进行相关测试实验。基本要求：基本要求：熟练掌握工艺流程