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第1章 引言：MEMS可靠性 1

参考文献 5

第2章 寿命预测 6

2.1引言 6

2.2可靠性数学方法 6

2.3可靠性分布 7

2.3.1浴盆曲线 7

2.3.2指数分布 8

2.3.3韦布尔分布 9

2.3.4对数正态分布 12

2.3.5加速因子 14

2.3.6寿命单位 16

2.4实例研究 17

2.4.1 TI公司的数字微镜器件 17

2.4.2实例研究：AD公司的加速度计 21

2.4.3实例研究：RF MEMS 24

2.5小结 29

参考文献 30

第3章 失效模式和失效机理：MEMS中的失效模式和失效机理 32

3.1引言 32

3.2设计阶段的失效模式 33

3.2.1功能失效模式 33

3.2.2 MEMS材料失效模式 42

3.2.3非分析条件 48

3.3制造中的失效模式 49

3.3.1前端工艺缺陷 49

3.3.2后端工艺失效 58

3.4.小结 60

参考文献 60

第4章 使用中失效 64

4.1引言 64

4.2机械失效模式 64

4.2.1断裂 65

4.2.2抗机械冲击性 68

4.2.3振动 84

4.2.4蠕变 86

4.2.5疲劳 89

4.3电失效模式 93

4.3.1 MEMS的充电 93

4.3.2电击穿及ESD 105

4.3.3电迁移 112

4.4环境 113

4.4.1辐照 113

4.4.2硅的阳极氧化及电化腐蚀 120

4.4.3金属腐蚀 125

4.5小结 129

参考文献 129

第5章 失效根源及分析 137

5.1介绍 137

5.2失效模式及影响分析（FMEA） 137

5.2.1风险优先数（RPN）等级 138

5.2.2 RFMEA例子 138

5.3 RFMEA失效模式案例研究 140

5.3.1 RFMEA预防措施：可靠性设计、镜面曲率匹配 140

5.3.2 RFMEA预防：曲率测试 142

5.3.3 RFMEA预防：进行加速热试验，对比预测值，比较曲率半径变化 144

5.3.4生产过程中RFMEA方法的执行 145

5.4寻找失效根源的失效分析工具 146

5.5失效分析方法 146

5.5.1激光多普勒测振仪（LDV） 146

5.5.2干涉仪 148

5.5.3扫描电子显微镜（SEM） 149

5.5.4电子束散射探测仪（EBSD） 150

5.5.5电子透射显微镜（TEM） 151

5.5.6聚焦离子束（FIB） 152

5.5.7原子力显微镜（AFM） 153

5.5.8能量散射X射线分析（EDS、EDX、EDAX） 155

5.5.9俄歇电子分析 156

5.5.10 X射线光电子能谱（ESCA/XPS） 158

5.5.11飞行时间二次离子质谱仪（TOFSIMS） 160

5.5.12傅里叶变换红外光谱（FTIR） 160

5.6小结 161

参考文献 162

第6章 试验和鉴定标准 164

6.1介绍 164

6.2 MEMS测试 164

6.2.1 MEMS器件的分类 165

6.3 MEMS测试设备 166

6.3.1用于振动测试的振动台 166

6.3.2可变形镜面的光学测试 167

6.3.3动态干涉仪 168

6.3.4 MEMS光学开关测试系统 170

6.3.5激光多普勒测振仪／频闪视频系统 172

6.3.6 Sandia微机械可靠性大批量测试 173

6.4质量标准及质量鉴定 173

6.4.1 Mil-Std-883（目前是H版） 177

6.4.2 Mil-Std-810（目前是G版） 180

6.4.3 Telcordia标准 182

6.4.4汽车标准 183

6.5 MEMS质量鉴定试验 184

6.5.1配置在气囊上的AD加速度计 184

6.5.2 Motorola MEMS压力传感器 186

6.5.3例子：空间和军事领域的质量认证 188

6.6小结 189

参考文献 190

第7章 持续改进：提升可靠性的工具和技术 192

7.1合格率与可靠性的关系 192

7.2合格率提高技术 194

7.2.1可制造性设计（DfM） 194

7.2.2测试设计（DfT） 199

7.2.3工艺和封装集成 201

7.2.4合格率模型 202

7.3可靠性提升 203

7.3.1工艺稳定性和重复性 203

7.3.2产品鉴定 209

7.4可靠性设计（DfR） 212

7.5小结 214

参考文献 214

主题词索引 218