Micro Electro Mechanical System Design 1st Edition James J. Allen

Micro Electro Mechanical System Design 1st
Edition James J. Allen download
https://ebookgate.com/product/micro-electro-mechanical-system-
design-1st-edition-james-j-allen/
Get Instant Ebook Downloads – Browse at https://ebookgate.com

Get Your Digital Files Instantly: PDF, ePub, MOBI and More
Quick Digital Downloads: PDF, ePub, MOBI and Other Formats
Micro Electro Mechanical Systems MEMS Technology
Fabrication Processes and Applications Technology
Fabrication Processes and Applications 1st Edition
Britt Ekwall
https://ebookgate.com/product/micro-electro-mechanical-systems-
mems-technology-fabrication-processes-and-applications-
technology-fabrication-processes-and-applications-1st-edition-
britt-ekwall/
Handbook of Mechanical Alloy Design Mechanical
Engineering Marcell Dekker 1st Edition George E. Totten
https://ebookgate.com/product/handbook-of-mechanical-alloy-
design-mechanical-engineering-marcell-dekker-1st-edition-george-
e-totten/
Mechanical engineers handbook Vol 1 Materials and
mechanical design 3ed. Edition Myer Kutz
https://ebookgate.com/product/mechanical-engineers-handbook-
vol-1-materials-and-mechanical-design-3ed-edition-myer-kutz/
Java 2 micro edition Java in small things James White
https://ebookgate.com/product/java-2-micro-edition-java-in-small-
things-james-white/

Mechanical Vibration 1st Edition William J. Palm Iii
https://ebookgate.com/product/mechanical-vibration-1st-edition-
william-j-palm-iii/
Assisted Living Administration 2nd Edition James E.
Allen
https://ebookgate.com/product/assisted-living-administration-2nd-
edition-james-e-allen/
Professional Optical System Design Fischer
https://ebookgate.com/product/professional-optical-system-design-
fischer/
Mechanical Engineering Design SOLUTIONS MANUAL 6th
edition Edition Shigley
https://ebookgate.com/product/mechanical-engineering-design-
solutions-manual-6th-edition-edition-shigley/
Scanning Electrochemical Microscopy 1st Edition Allen
J. Bard
https://ebookgate.com/product/scanning-electrochemical-
microscopy-1st-edition-allen-j-bard/

Micro
Electro
Mechanical
System
Design
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

MECHANICAL ENGINEERING
A Series of Textbooks and Reference Books
Founding Editor
L. L. Faulkner
Columbus Division, Battelle Memorial Institute
and Department of Mechanical Engineering
The Ohio State University
Columbus, Ohio
1.
Spring Designer’s Handbook, Harold Carlson
2.
Computer-Aided Graphics and Design, Daniel L. Ryan
3.
Lubrication Fundamentals, J. George Wills
4.
Solar Engineering for Domestic Buildings, William A. Himmelman
5.
Applied Engineering Mechanics: Statics and Dynamics, G. Boothroyd
and C. Poli
6.
Centrifugal Pump Clinic, Igor J. Karassik
7.
Computer-Aided Kinetics for Machine Design, Daniel L. Ryan
8.
Plastics Products Design Handbook, Part A: Materials and Components;
Part B: Processes and Design for Processes
, edited by Edward Miller
9.
Turbomachinery: Basic Theory and Applications, Earl Logan, Jr.
10.
Vibrations of Shells and Plates, Werner Soedel
11.
Flat and Corrugated Diaphragm Design Handbook, Mario Di Giovanni
12.
Practical Stress Analysis in Engineering Design, Alexander Blake
13.
An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints ,
John H. Bickford
14.
Optimal Engineering Design: Principles and Applications , James N. Siddall
15.
Spring Manufacturing Handbook, Harold Carlson
16.
Industrial Noise Control: Fundamentals and Applications , edited by
Lewis H. Bell
17.
Gears and Their Vibration: A Basic Approach to Understanding Gear Noise ,
J. Derek Smith
18.
Chains for Power Transmission and Material Handling: Design
and Applications Handbook
, American Chain Association
19.
Corrosion and Corrosion Protection Handbook, edited by
Philip A. Schweitzer
20.
Gear Drive Systems: Design and Application, Peter Lynwander
21.
Controlling In-Plant Airborne Contaminants: Systems Design
and Calculations
, John D. Constance
22.
CAD/CAM Systems Planning and Implementation, Charles S. Knox
23.
Probabilistic Engineering Design: Principles and Applications ,
James N. Siddall
24.
Traction Drives: Selection and Application, Frederick W. Heilich III
and Eugene E. Shube
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

25.Finite Element Methods: An Introduction, Ronald L. Huston
and Chris E. Passerello
26.
Mechanical Fastening of Plastics: An Engineering Handbook ,
Brayton Lincoln, Kenneth J. Gomes, and James F. Braden
27.
Lubrication in Practice: Second Edition, edited by W. S. Robertson
28.
Principles of Automated Drafting, Daniel L. Ryan
29.
Practical Seal Design, edited by Leonard J. Martini
30.
Engineering Documentation for CAD/CAM Applications, Charles S. Knox
31.
Design Dimensioning with Computer Graphics Applications ,
Jerome C. Lange
32.
Mechanism Analysis: Simplified Graphical and Analytical Techniques ,
Lyndon O. Barton
33.
CAD/CAM Systems: Justification, Implementation, Productivity
Measurement
, Edward J. Preston, George W. Crawford,
and Mark E. Coticchia
34.
Steam Plant Calculations Manual, V. Ganapathy
35.
Design Assurance for Engineers and Managers, John A. Burgess
36.
Heat Transfer Fluids and Systems for Process and Energy Applications ,
Jasbir Singh
37.
Potential Flows: Computer Graphic Solutions, Robert H. Kirchhoff
38.
Computer-Aided Graphics and Design: Second Edition, Daniel L. Ryan
39.
Electronically Controlled Proportional Valves: Selection and Application ,
Michael J. Tonyan, edited by Tobi Goldoftas
40.
Pressure Gauge Handbook, AMETEK, U.S. Gauge Division,
edited by Philip W. Harland
41.
Fabric Filtration for Combustion Sources: Fundamentals and Basic
Technology
, R. P. Donovan
42.
Design of Mechanical Joints, Alexander Blake
43.
CAD/CAM Dictionary, Edward J. Preston, George W. Crawford,
and Mark E. Coticchia
44.
Machinery Adhesives for Locking, Retaining, and Sealing , Girard S. Haviland
45.
Couplings and Joints: Design, Selection, and Application , Jon R. Mancuso
46.
Shaft Alignment Handbook, John Piotrowski
47.
BASIC Programs for Steam Plant Engineers: Boilers, Combustion,
Fluid Flow, and Heat Transfer
, V. Ganapathy
48.
Solving Mechanical Design Problems with Computer Graphics ,
Jerome C. Lange
49.
Plastics Gearing: Selection and Application, Clifford E. Adams
50.
Clutches and Brakes: Design and Selection, William C. Orthwein
51.
Transducers in Mechanical and Electronic Design, Harry L. Trietley
52.
Metallurgical Applications of Shock-Wave and High-Strain-Rate Phenomena ,
edited by Lawrence E. Murr, Karl P. Staudhammer, and Marc A. Meyers
53.
Magnesium Products Design, Robert S. Busk
54.
How to Integrate CAD/CAM Systems: Management and Technology ,
William D. Engelke
55.
Cam Design and Manufacture: Second Edition; with cam design software
for the IBM PC and compatibles
, disk included, Preben W. Jensen
56.
Solid-State AC Motor Controls: Selection and Application ,
Sylvester Campbell
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

57.Fundamentals of Robotics, David D. Ardayfio
58.
Belt Selection and Application for Engineers, edited by Wallace D. Erickson
59.
Developing Three-Dimensional CAD Software with the IBM PC , C. Stan Wei
60.
Organizing Data for CIM Applications, Charles S. Knox, with contributions
by Thomas C. Boos, Ross S. Culverhouse, and Paul F. Muchnicki
61.
Computer-Aided Simulation in Railway Dynamics, by Rao V. Dukkipati
and Joseph R. Amyot
62.
Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design ,
P. K. Mallick
63.
Photoelectric Sensors and Controls: Selection and Application , Scott M. Juds
64.
Finite Element Analysis with Personal Computers, Edward R. Champion, Jr.
and J. Michael Ensminger
65.
Ultrasonics: Fundamentals, Technology, Applications:Second Edition,
Revised and Expanded
, Dale Ensminger
66.
Applied Finite Element Modeling: Practical Problem Solving for Engineers ,
Jeffrey M. Steele
67.
Measurement and Instrumentation in Engineering: Principles and Basic
Laboratory Experiments
, Francis S. Tse and Ivan E. Morse
68.
Centrifugal Pump Clinic: Second Edition, Revised and Expanded ,
Igor J. Karassik
69.
Practical Stress Analysis in Engineering Design: Second Edition,
Revised and Expanded
, Alexander Blake
70.
An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints: Second Edition,
Revised and Expanded
, John H. Bickford
71.
High Vacuum Technology: A Practical Guide, Marsbed H. Hablanian
72.
Pressure Sensors: Selection and Application, Duane Tandeske
73.
Zinc Handbook: Properties, Processing, and Use in Design , Frank Porter
74.
Thermal Fatigue of Metals, Andrzej Weronski and Tadeusz Hejwowski
75.
Classical and Modern Mechanisms for Engineers and Inventors ,
Preben W. Jensen
76.
Handbook of Electronic Package Design, edited by Michael Pecht
77.
Shock-Wave and High-Strain-Rate Phenomena in Materials , edited by
Marc A. Meyers, Lawrence E. Murr, and Karl P. Staudhammer
78.
Industrial Refrigeration: Principles, Design and Applications , P. C. Koelet
79.
Applied Combustion, Eugene L. Keating
80.
Engine Oils and Automotive Lubrication, edited by Wilfried J. Bartz
81.
Mechanism Analysis: Simplified and Graphical Techniques, Second Edition,
Revised and Expanded
, Lyndon O. Barton
82.
Fundamental Fluid Mechanics for the Practicing Engineer ,
James W. Murdock
83.
Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design,
Second Edition, Revised and Expanded
, P. K. Mallick
84.
Numerical Methods for Engineering Applications, Edward R. Champion, Jr.
85.
Turbomachinery: Basic Theory and Applications, Second Edition,
Revised and Expanded
, Earl Logan, Jr.
86.
Vibrations of Shells and Plates: Second Edition, Revised and Expanded ,
Werner Soedel
87.
Steam Plant Calculations Manual: Second Edition, Revised and Expanded ,
V. Ganapathy
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

88.Industrial Noise Control: Fundamentals and Applications, Second Edition,
Revised and Expanded
, Lewis H. Bell and Douglas H. Bell
89.
Finite Elements: Their Design and Performance, Richard H. MacNeal
90.
Mechanical Properties of Polymers and Composites: Second Edition,
Revised and Expanded
, Lawrence E. Nielsen and Robert F. Landel
91.
Mechanical Wear Prediction and Prevention, Raymond G. Bayer
92.
Mechanical Power Transmission Components, edited by David W. South
and Jon R. Mancuso
93.
Handbook of Turbomachinery, edited by Earl Logan, Jr.
94.
Engineering Documentation Control Practices and Procedures ,
Ray E. Monahan
95.
Refractory Linings Thermomechanical Design and Applications ,
Charles A. Schacht
96.
Geometric Dimensioning and Tolerancing: Applications and Techniques
for Use in Design, Manufacturing, and Inspection
, James D. Meadows
97.
An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints: Third Edition,
Revised and Expanded
, John H. Bickford
98.
Shaft Alignment Handbook: Second Edition, Revised and Expanded ,
John Piotrowski
99.
Computer-Aided Design of Polymer-Matrix Composite Structures ,
edited by Suong Van Hoa
100.
Friction Science and Technology, Peter J. Blau
101.
Introduction to Plastics and Composites: Mechanical Properties
and Engineering Applications
, Edward Miller
102.
Practical Fracture Mechanics in Design, Alexander Blake
103.
Pump Characteristics and Applications, Michael W. Volk
104.
Optical Principles and Technology for Engineers, James E. Stewart
105.
Optimizing the Shape of Mechanical Elements and Structures , A. A. Seireg
and Jorge Rodriguez
106.
Kinematics and Dynamics of Machinery, Vladimír Stejskal
and Michael Valásek
107.
Shaft Seals for Dynamic Applications, Les Horve
108.
Reliability-Based Mechanical Design, edited by Thomas A. Cruse
109.
Mechanical Fastening, Joining, and Assembly, James A. Speck
110.
Turbomachinery Fluid Dynamics and Heat Transfer, edited by Chunill Hah
111.
High-Vacuum Technology: A Practical Guide, Second Edition,
Revised and Expanded
, Marsbed H. Hablanian
112.
Geometric Dimensioning and Tolerancing: Workbook and Answerbook ,
James D. Meadows
113.
Handbook of Materials Selection for Engineering Applications,
edited by G. T. Murray
114.
Handbook of Thermoplastic Piping System Design, Thomas Sixsmith
and Reinhard Hanselka
115.
Practical Guide to Finite Elements: A Solid Mechanics Approach,
Steven M. Lepi
116.
Applied Computational Fluid Dynamics, edited by Vijay K. Garg
117.
Fluid Sealing Technology, Heinz K. Muller and Bernard S. Nau
118.
Friction and Lubrication in Mechanical Design, A. A. Seireg
119.
Influence Functions and Matrices, Yuri A. Melnikov
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

120.Mechanical Analysis of Electronic Packaging Systems, Stephen A. McKeown
121.
Couplings and Joints: Design, Selection, and Application, Second Edition ,
Revised and Expanded, Jon R. Mancuso
122.
Thermodynamics: Processes and Applications, Earl Logan, Jr.
123.
Gear Noise and Vibration, J. Derek Smith
124.
Practical Fluid Mechanics for Engineering Applications , John J. Bloomer
125.
Handbook of Hydraulic Fluid Technology, edited by George E. Totten
126.
Heat Exchanger Design Handbook, T. Kuppan
127.
Designing for Product Sound Quality, Richard H. Lyon
128.
Probability Applications in Mechanical Design, Franklin E. Fisher
and Joy R. Fisher
129.
Nickel Alloys, edited by Ulrich Heubner
130.
Rotating Machinery Vibration: Problem Analysis and Troubleshooting ,
Maurice L. Adams, Jr.
131.
Formulas for Dynamic Analysis, Ronald L. Huston and C. Q. Liu
132.
Handbook of Machinery Dynamics, Lynn L. Faulkner and Earl Logan, Jr.
133.
Rapid Prototyping Technology: Selection and Application ,
Kenneth G. Cooper
134.
Reciprocating Machinery Dynamics: Design and Analysis ,
Abdulla S. Rangwala
135.
Maintenance Excellence: Optimizing Equipment Life-Cycle Decisions ,
edited by John D. Campbell and Andrew K. S. Jardine
136.
Practical Guide to Industrial Boiler Systems, Ralph L. Vandagriff
137.
Lubrication Fundamentals: Second Edition, Revised and Expanded ,
D. M. Pirro and A. A. Wessol
138.
Mechanical Life Cycle Handbook: Good Environmental Design
and Manufacturing
, edited by Mahendra S. Hundal
139.
Micromachining of Engineering Materials, edited by Joseph McGeough
140.
Control Strategies for Dynamic Systems: Design and Implementation ,
John H. Lumkes, Jr.
141.
Practical Guide to Pressure Vessel Manufacturing, Sunil Pullarcot
142.
Nondestructive Evaluation: Theory, Techniques, and Applications ,
edited by Peter J. Shull
143.
Diesel Engine Engineering: Thermodynamics, Dynamics, Design,
and Control
, Andrei Makartchouk
144.
Handbook of Machine Tool Analysis, Ioan D. Marinescu, Constantin Ispas,
and Dan Boboc
145.
Implementing Concurrent Engineering in Small Companies ,
Susan Carlson Skalak
146.
Practical Guide to the Packaging of Electronics: Thermal and Mechanical
Design and Analysis
, Ali Jamnia
147.
Bearing Design in Machinery: Engineering Tribology and Lubrication ,
Avraham Harnoy
148.
Mechanical Reliability Improvement: Probability and Statistics
for Experimental Testing
, R. E. Little
149.
Industrial Boilers and Heat Recovery Steam Generators: Design,
Applications, and Calculations
, V. Ganapathy
150.
The CAD Guidebook: A Basic Manual for Understanding and Improving
Computer-Aided Design
, Stephen J. Schoonmaker
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

151.Industrial Noise Control and Acoustics, Randall F. Barron
152.
Mechanical Properties of Engineered Materials, Wolé Soboyejo
153.
Reliability Verification, Testing, and Analysis in Engineering Design ,
Gary S. Wasserman
154.
Fundamental Mechanics of Fluids: Third Edition, I. G. Currie
155.
Intermediate Heat Transfer, Kau-Fui Vincent Wong
156.
HVAC Water Chillers and Cooling Towers: Fundamentals, Application,
and Operation
, Herbert W. Stanford III
157.
Gear Noise and Vibration: Second Edition, Revised and Expanded ,
J. Derek Smith
158.
Handbook of Turbomachinery: Second Edition,Revised and Expanded,
edited by Earl Logan, Jr. and Ramendra Roy
159.
Piping and Pipeline Engineering: Design, Construction, Maintenance,
Integrity, and Repair
, George A. Antaki
160.
Turbomachinery: Design and Theory, Rama S. R. Gorla
and Aijaz Ahmed Khan
161.
Target Costing: Market-Driven Product Design, M. Bradford Clifton,
Henry M. B. Bird, Robert E. Albano, and Wesley P. Townsend
162.
Fluidized Bed Combustion, Simeon N. Oka
163.
Theory of Dimensioning: An Introduction to Parameterizing Geometric
Models
, Vijay Srinivasan
164.
Handbook of Mechanical Alloy Design, edited by George E. Totten,
Lin Xie, and Kiyoshi Funatani
165.
Structural Analysis of Polymeric Composite Materials , Mark E. Tuttle
166.
Modeling and Simulation for Material Selection and Mechanical Design ,
edited by George E. Totten, Lin Xie, and Kiyoshi Funatani
167.
Handbook of Pneumatic Conveying Engineering, David Mills,
Mark G. Jones, and Vijay K. Agarwal
168.
Clutches and Brakes: Design and Selection, Second Edition ,
William C. Orthwein
169.
Fundamentals of Fluid Film Lubrication: Second Edition ,
Bernard J. Hamrock, Steven R. Schmid, and Bo O. Jacobson
170.
Handbook of Lead-Free Solder Technology for Microelectronic
Assemblies
, edited by Karl J. Puttlitz and Kathleen A. Stalter
171.
Vehicle Stability, Dean Karnopp
172.
Mechanical Wear Fundamentals and Testing: Second Edition,
Revised and Expanded
, Raymond G. Bayer
173.
Liquid Pipeline Hydraulics, E. Shashi Menon
174.
Solid Fuels Combustion and Gasification, Marcio L. de Souza-Santos
175.
Mechanical Tolerance Stackup and Analysis, Bryan R. Fischer
176.
Engineering Design for Wear,Raymond G. Bayer
177.
Vibrations of Shells and Plates: Third Edition, Revised and Expanded ,
Werner Soedel
178.
Refractories Handbook, edited by Charles A. Schacht
179.
Practical Engineering Failure Analysis, Hani M. Tawancy,
Anwar Ul-Hamid, and Nureddin M. Abbas
180.
Mechanical Alloying and Milling, C. Suryanarayana
181.
Mechanical Vibration: Analysis, Uncertainties, and Control,
Second Edition, Revised and Expanded
, Haym Benaroya
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

182.Design of Automatic Machinery, Stephen J. Derby
183.
Practical Fracture Mechanics in Design: Second Edition, Revised
and Expanded
, Arun Shukla
184.
Practical Guide to Designed Experiments, Paul D. Funkenbusch
185.
Gigacycle Fatigue in Mechanical Practive, Claude Bathias
and Paul C. Paris
186.
Selection of Engineering Materials and Adhesives, Lawrence W. Fisher
187.
Boundary Methods: Elements, Contours, and Nodes, Subrata Mukherjee
and Yu Xie Mukherjee
188.
Rotordynamics, Agnieszka (Agnes) Muszn´yska
189.
Pump Characteristics and Applications: Second Edition , Michael W. Volk
190.
Reliability Engineering: Probability Models and Maintenance Methods ,
Joel A. Nachlas
191.
Industrial Heating: Principles, Techniques, Materials, Applications,
and Design
, Yeshvant V. Deshmukh
192.
Micro Electro Mechanical System Design, James J. Allen
193.
Probability Models in Engineering and Science, Haym Benaroya
and Seon Han
194.
Damage Mechanics, George Z. Voyiadjis and Peter I. Kattan
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

James J. Allen
Micro
Electro
Mechanical
System
Design
Boca Raton London New York Singapore
A CRC title, part of the Taylor & Francis imprint, a member of the
Taylor & Francis Group, the academic division of T&F Informa plc.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Published in 2005 by
CRC Press
Taylor & Francis Group
6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300
Boca Raton, FL 33487-2742
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC
CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group
No claim to original U.S. Government works
Printed in the United States of America on acid-free paper
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
International Standard Book Number-10: 0-8247-5824-2 (Hardcover)
International Standard Book Number-13: 978-0-8247-5824-0 (Hardcover)
Library of Congress Card Number 2005041771
This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reprinted material is
quoted with permission, and sources are indicated. A wide variety of references are listed. Reasonable efforts
have been made to publish reliable data and information, but the author and the publisher cannot assume
responsibility for the validity of all materials or for the consequences of their use.
No part of this book may be reprinted, reproduced, transmitted, or utilized in any form by any electronic,
mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including photocopying, microﬁlming, and
recording, or in any information storage or retrieval system, without written permission from the publishers.
For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.copyright.com
(http://www.copyright.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC) 222 Rosewood Drive,
Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-proﬁt organization that provides licenses and registration
for a variety of users. For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate
system of payment has been arranged.
Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only
for identiﬁcation and explanation without intent to infringe.
Library of Congress Cataloging-in-Publication Data
Allen, James J.
Micro electro mechanical system design / James J. Allen.
p. cm. -- (Mechanical engineering ; 192)
Includes bibliographical references and index.
ISBN 0-8247-5824-2 (alk. paper)
1. Microelectromechanical systems--Design and construction. 2. Engineering design. I. Title. II.
Mechanical engineering (Taylor & Francis) ; 192.
TK153.A47 2005
621--dc22 2005041771
Visit the Taylor & Francis Web site at
http://www.taylorandfrancis.com
and the CRC Press Web site at
http://www.crcpress.com
Taylor & Francis Group
is the Academic Division of T&F Informa plc.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Dedication
To Susan and Nathan
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Preface
This book attempts to provide an overview of the process of microelectromechanical
system (MEMS) design. In order to design a MEMS device successfully, an appre-
ciation for the full spectrum of issues involved must be considered. The designer
must understand
• Fabrication technologies
• Relevant physics for a device at the micron scale
• Computer-aided design issues in the implementation of the design
• Engineering of the MEMS device
• Evaluation testing of the device
• Reliability and packaging issues necessary to produce a quality MEMS
product
These diverse issues are interrelated and must be considered at the initial stages
of a design project in order to be completely successful and timely in product
development. This book has ten chapters and eight appendices:
Chapter 1. Introduction
Chapter 2. Fabrication Processes
Chapter 3. MEMS Technologies
Chapter 4. Scaling Issues for MEMS
Chapter 5. Design Realization Tools for MEMS
Chapter 6. Electromechanics
Chapter 7. Modeling and Design
Chapter 8. MEMS Sensors and Actuators
Chapter 9. Packaging
Chapter 10. Reliability
Appendices
The MEMS ﬁeld is very exciting to many people for a variety of reasons. MEMS
is a multiphysics technology that provides many new, innovative ways of imple-
menting devices with functionality previously undreamed of. One of the challenges
facing the people entering this ﬁeld is the breadth of knowledge required to develop
a MEMS product; many of them are from a variety of technical ﬁelds that may be
tangential to the spectrum of MEMS design issues enumerated here. This book is
written for the new entrant into the ﬁeld of MEMS design. This person may be a
senior or ﬁrst-year graduate student in engineering or science, as well as a practicing
engineer or scientist exploring a new ﬁeld to develop a new device or product.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

The organization of the book is meant to be a logical sequence of topics that a
new MEMS designer would need to learn. At the end of each chapter, questions and
problems provide a review and promote thought into the subject matter. TheAppen-
dices provide succinct information necessary in the various stages of a MEMS design
project. The chapter on modeling, actuation, and sensing focuses primarily on the
mechanical and electrical aspects of MEMS design. However, MEMS design projects
frequently involve many other realms of science and engineering, such as optics,
ﬂuid mechanics, radio frequency (RF) devices, and electromagnetic ﬁelds. These
topics are mentioned when appropriate, but this book focuses on an overview of the
breadth of the MEMS designs technical area and the speciﬁc topics required to
develop a MEMS device or product.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Acknowledgments
I am privileged to be a part of the Microsystems Science, Technology and Compo-
nents Center at Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico, whose
management and staff provide a collegial atmosphere of research and development
of MEMS devices for the national interest. Many references and examples cited in
this book come from their published research. I apologize in advance if I have
overlooked any one particular contribution.
I am very indebted to Dr. David R. Sandison, manager of the Microdevices
Technology Department, who encouraged the pursuit of this project and gave much
of his time to reviewing the entire manuscript. I also am grateful to Victor Yarberry,
Dr. Robert Huber, and Dr. Andrew Oliver, who reviewed sections of the manuscript.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

About the Author
James J. Allenattended the University of Arkansas
in Fayetteville, Arkansas, and received a B.S. degree
in mechanical engineering in 1971. He spent 6 years
in the U.S. Navy nuclear propulsion program and
served aboard the fast attack submarines, USS Nau-
tilus(SSN-571), USS Haddock(SSN-621), and USS
Barb(SSN-596). After completion of his naval ser-
vice, he returned to graduate school and received an
M.S. in mechanical engineering from the University
of Arkansas (1977) and a Ph.D. in mechanical engi-
neering from Purdue University (1981). Dr. Allen
taught mechanical engineering at Oklahoma State
University for 3 years prior to joining Sandia National Laboratories, where he has
worked for 20 years. He is also a registered professional engineer in New Mexico.
Dr. Allen is currently in the MEMS Device Technology Department at Sandia
National Laboratories, where he holds eight issued patents in MEMS devices and
has several patents pending. He has been active in the American Society of Mechan-
ical Engineers (ASME), where he is a fellow of ASME and he has been the MEMS
track manager for the International Mechanical Engineering Congress for 3 years.
He is also the vice chair of the ASME MEMS division.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Contents
Chapter 1Introduction..........................................................................................1
1.1 Historical Perspective.......................................................................................1
1.2 The Development of MEMS Technology .......................................................3
1.3 MEMS: Present and Future .............................................................................6
1.4 MEMS Challenges.........................................................................................12
1.5 The Aim of This Book...................................................................................13
Questions..................................................................................................................14
References................................................................................................................14
Chapter 2Fabrication Processes.........................................................................17
2.1 Materials.........................................................................................................17
2.1.1 Interatomic Bonds............................................................................17
2.1.2 Material Structure............................................................................18
2.1.3 Crystal Lattices................................................................................19
2.1.4 Miller Indices...................................................................................21
2.1.5 Crystal Imperfections ......................................................................23
2.2 Starting Material — Substrates .....................................................................25
2.2.1 Single-Crystal Substrate ..................................................................25
2.2.1.1 Czochralski Growth Process..........................................25
2.2.1.2 Float Zone Process.........................................................27
2.2.1.3 Post-Crystal Growth Processing....................................27
2.2.2 Silicon on Insulator (SOI) Substrate...............................................28
2.3 Physical Vapor Deposition (PVD).................................................................30
2.3.1 Evaporation......................................................................................32
2.3.2 Sputtering.........................................................................................34
2.4 Chemical Vapor Deposition (CVD)...............................................................35
2.5 Etching Processes...........................................................................................38
2.5.1 Wet Chemical Etching.....................................................................38
2.5.2 Plasma Etching ................................................................................39
2.5.3 Ion Milling.......................................................................................43
2.6 Patterning........................................................................................................43
2.6.1 Lithography......................................................................................43
2.6.2 Lift-Off Process ...............................................................................48
2.6.3 Damascene Process..........................................................................50
2.7 Wafer Bonding ...............................................................................................50
2.7.1 Silicon Fusion Bonding...................................................................51
2.7.2 Anodic Bonding...............................................................................51
2.8 Annealing .......................................................................................................51
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

2.9 Chemical Mechanical Polishing (CMP)........................................................53
2.10 Material Doping.............................................................................................54
2.10.1 Diffusion ..........................................................................................56
2.10.2 Implant.............................................................................................60
2.11 Summary ........................................................................................................61
Questions..................................................................................................................62
References................................................................................................................63
Chapter 3MEMS Technologies..........................................................................65
3.1 Bulk Micromachining ....................................................................................68
3.1.1 Wet Etching .....................................................................................70
3.1.2 Plasma Etching ................................................................................72
3.1.3 Examples of Bulk Micromachining Processes ...............................74
3.1.3.1 SCREAM .......................................................................75
3.1.3.2 PennSOIL.......................................................................76
3.2 LIGA ..............................................................................................................79
3.2.1 A LIGA Electromagnetic Microdrive .............................................80
3.3 Sacriﬁcial Surface Micromachining ..............................................................83
3.3.1 SUMMiT™......................................................................................88
3.4 Integration of Electronics and MEMS Technology (IMEMS)......................94
3.5 Technology Characterization .........................................................................95
3.5.1 Residual Stress.................................................................................98
3.5.2 Young’s Modulus...........................................................................101
3.5.3 Material Strength...........................................................................102
3.5.4 Electrical Resistance......................................................................103
3.5.5 Mechanical Property Measurement for Process Control ..............105
3.6 Alternative MEMS Materials.......................................................................106
3.6.1 Silicon Carbide ..............................................................................106
3.6.2 Silicon Germanium........................................................................108
3.6.3 Diamond.........................................................................................108
3.6.4 SU-8...............................................................................................109
3.7 Summary ......................................................................................................109
Questions................................................................................................................110
References..............................................................................................................110
Chapter 4Scaling Issues for MEMS................................................................115
4.1 Scaling of Physical Systems........................................................................115
4.1.1 Geometric Scaling .........................................................................115
4.1.2 Mechanical System Scaling...........................................................117
4.1.3 Thermal System Scaling................................................................121
4.1.4 Fluidic System Scaling..................................................................124
4.1.5 Electrical System Scaling..............................................................129
4.1.6 Optical System Scaling .................................................................134
4.1.7 Chemical and Biological System Concentration ..........................135
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

4.2 Computational Issues of Scale.....................................................................137
4.3 Fabrication Issues of Scale ..........................................................................139
4.4 Material Issues .............................................................................................141
4.5 Newly Relevant Physical Phenomena .........................................................144
4.6 Summary ......................................................................................................145
Questions................................................................................................................149
References..............................................................................................................152
Chapter 5Design Realization Tools for MEMS ..............................................155
5.1 Layout...........................................................................................................155
5.2 SUMMiT Technology Layout......................................................................158
5.2.1 Anchoring Layers ..........................................................................159
5.2.2 Rotational Hubs.............................................................................164
5.2.3 Poly1 Beam with Substrate Connection .......................................170
5.2.4 Discrete Hinges..............................................................................170
5.3 Design Rules ................................................................................................176
5.3.1 Manufacturing Issues.....................................................................176
5.3.1.1 Patterning Limits..........................................................176
5.3.1.2 Etch Pattern Uniformity...............................................178
5.3.1.3 Registration Errors.......................................................178
5.3.1.4 Etch Compatibility.......................................................179
5.3.1.5 Stringers .......................................................................179
5.3.1.6 Floaters.........................................................................180
5.3.1.7 Litho Depth of Focus...................................................180
5.3.1.8 Stiction (Dimples)........................................................181
5.3.1.9 Etch Release Holes......................................................181
5.3.1.10 Improper Anchor (Area of Anchor).............................182
5.3.2 Design Rule Checking...................................................................182
5.4 Standard Components ..................................................................................183
5.5 MEMS Visualization....................................................................................184
5.6 MEMS Analysis...........................................................................................186
5.7 Summary ......................................................................................................188
Questions................................................................................................................189
References..............................................................................................................190
Chapter 6Electromechanics .............................................................................193
6.1 Structural Mechanics....................................................................................194
6.1.1 Material Models.............................................................................194
6.1.2 Thermal Strains..............................................................................200
6.1.3 Axial Rod.......................................................................................201
6.1.4 Torsion Rod ...................................................................................203
6.1.5 Beam Bending ...............................................................................205
6.1.6 Flat Plate Bending .........................................................................208
6.1.7 Columns.........................................................................................211
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

6.1.8 Stiffness Coefﬁcients.....................................................................213
6.2 Damping.......................................................................................................216
6.2.1 Oscillatory Mechanical Systems and Damping............................217
6.2.2 Damping Mechanisms...................................................................220
6.2.3 Viscous Damping...........................................................................222
6.2.4 Damping Models ...........................................................................224
6.2.4.1 Squeeze Film Damping Model....................................224
6.2.4.2 Slide Film Damping Model.........................................226
6.3 Electrical System Dynamics........................................................................228
6.3.1 Electric and Magnetic Fields.........................................................229
6.3.2 Electrical Circuits — Passive Elements........................................234
6.3.2.1 Capacitor ......................................................................234
6.3.2.2 Inductor ........................................................................235
6.3.2.3 Resistor.........................................................................236
6.3.2.4 Energy Sources ............................................................238
6.3.2.5 Circuit Interconnection ................................................238
Questions................................................................................................................240
References..............................................................................................................241
Chapter 7Modeling and Design.......................................................................243
7.1 Design Synthesis Modeling .........................................................................243
7.2 Lagrange’s Equations...................................................................................244
7.2.1 Lagrange’s Equations with Nonpotential Forces..........................246
7.2.2 Lagrange’s Equations with Equations of Constraint.....................247
7.2.3 Use of Lagrange’s Equations to Obtain Lumped Parameter
Governing Equations of Systems..................................................248
7.2.4 Analytical Mechanics Methods for Continuous Systems.............257
7.3 Numerical Modeling ....................................................................................262
7.4 Design Uncertainty ......................................................................................267
Questions................................................................................................................270
References..............................................................................................................271
Chapter 8MEMS Sensors and Actuators.........................................................273
8.1 MEMS Actuators..........................................................................................273
8.1.1 Electrostatic Actuation...................................................................273
8.1.1.1 Parallel Plate Capacitor................................................273
8.1.1.2 Interdigitated Comb Capacitor ....................................278
8.1.1.3 Electrostatic Actuators .................................................278
8.1.2 Thermal Actuation.........................................................................285
8.1.3 Lorentz Force Actuation................................................................288
8.2 MEMS Sensing ............................................................................................290
8.2.1 Capacitative Sensing......................................................................290
8.2.2 Piezoresistive Sensing....................................................................298
8.2.2.1 Piezoresistivity .............................................................298
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

8.2.2.2 Piezoresistance in Single-Crystal Silicon....................299
8.2.2.3 Piezoresistivity of Polycrystalline and Amorphous
Silicon ..........................................................................304
8.2.2.4 Signal Detection...........................................................304
8.2.3 Electron Tunneling.........................................................................306
8.2.4 Sensor Noise..................................................................................308
8.2.4.1 Noise Sources ..............................................................311
8.2.5 MEMS Physical Sensors ...............................................................314
8.2.5.1 Accelerometer ..............................................................314
8.2.5.2 Gyroscope ....................................................................319
8.2.5.3 Pressure Sensors...........................................................324
8.2.6 Chemical Sensors ..........................................................................328
8.2.6.1 Taguchi Gas Sensor .....................................................330
8.2.6.2 Combustible Gas Sensor..............................................331
Questions................................................................................................................332
References..............................................................................................................333
Chapter 9Packaging .........................................................................................339
9.1 Packaging Process Steps..............................................................................339
9.1.1 Postfabrication Processing.............................................................340
9.1.1.1 Release Process............................................................341
9.1.1.2 Drying Process.............................................................341
9.1.1.3 Coating Processes ........................................................342
9.1.1.4 Assembly......................................................................345
9.1.1.5 Encapsulation...............................................................348
9.1.2 Package Selection/Design..............................................................350
9.1.3 Die Attach......................................................................................352
9.1.4 Wire Bond and Sealing .................................................................353
9.2 Packaging Case Studies ...............................................................................353
9.2.1 R&D Prototype Packaging ............................................................355
9.2.2 DMD Packaging ............................................................................357
9.2.3 Electrical-Fluidic Packaging..........................................................359
9.3 Summary ......................................................................................................361
Questions................................................................................................................362
References..............................................................................................................363
Chapter 10Reliability.........................................................................................367
10.1 Reliability Theory and Terminology ...........................................................367
10.2 Essential Aspects of Probability and Statistics for Reliability ...................370
10.3 Reliability Models........................................................................................380
10.3.1 Weibull Model ...............................................................................380
10.3.2 Lognormal Model..........................................................................383
10.3.3 Exponential Model ........................................................................386
10.4 MEMS Failure Mechanisms........................................................................386
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

10.4.1 Operational Failure Mechanisms...................................................388
10.4.1.1 Wear .............................................................................388
10.4.1.2 Fracture ........................................................................390
10.4.1.3 Fatigue..........................................................................391
10.4.1.4 Charging.......................................................................391
10.4.1.5 Creep ............................................................................391
10.4.1.6 Stiction and Adhesion..................................................391
10.4.2 Degradation Mechanisms ..............................................................392
10.4.3 Environmental Failure Mechanisms..............................................392
10.4.3.1 Shock and Vibration.....................................................392
10.4.3.2 Thermal Cycling ..........................................................393
10.4.3.3 Humidity ......................................................................393
10.4.3.4 Radiation ......................................................................393
10.4.3.5 Electrostatic Discharge (ESD).....................................393
10.5 Measurement Techniques for MEMS Operational, Reliability, and
Failure Analysis Testing...............................................................................394
10.5.1 Optical Microscopy .......................................................................394
10.5.2 Scanning Electron Microscopy......................................................396
10.5.3 Focused Ion Beam.........................................................................396
10.5.4 Atomic Force Microscope.............................................................397
10.5.5 Lift-Off...........................................................................................397
10.5.6 Stroboscopy....................................................................................397
10.5.7 Blur Envelope ................................................................................398
10.5.8 Video Imaging ...............................................................................399
10.5.9 Interferometry ................................................................................399
10.5.10 Laser Doppler Velocimeter (LDV)................................................400
10.6 MEMS Reliability and Design ....................................................................400
10.7 MEMS Reliability Case Studies..................................................................403
10.7.1 DMD Reliability............................................................................403
10.7.2 Sandia Microengine.......................................................................407
10.8 Summary ......................................................................................................412
Questions................................................................................................................412
References..............................................................................................................413
Appendix A — Glossary.......................................................................................417
Appendix B — Preﬁxes ........................................................................................419
Appendix C — Micro–MKS Conversions............................................................421
Appendix D — Physical Constants.......................................................................423
Appendix E — Material Properties.......................................................................425
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Appendix F — Stiffness Coefﬁcients of Frequently Used MEMS Flexures .......427
Appendix G — Common MEMS Cross-Section Properties................................433
Appendix H............................................................................................................437
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

1
1
Introduction
1.1 HISTORICAL PERSPECTIVE
Making devices small has long had engineering, scientiﬁc, and aesthetic motiva-
tions. For example, John Harrison’s quest [1] to make a small (e.g., hand-sized)
chronometerin the 1700s for nautical navigation was motivated by the desire to
have an accurate time-keeping instrument that was insensitive to temperature,
humidity, and motion. A small chronometer could meet these objectives and allow
for multiple instruments on a ship for redundancy and error averaging. A number
of technological ﬁrsts came from this work, such as the development of the roller
bearing. Driven by the need for portability, the miniaturization of many mechan-
ical devices has advanced over the years.
The 20th century saw the rise of electrical and electronic devices that had an
impact on daily life. Until the advent of the point contact transistorin 1947 by
Bardeen and Brattain [2] and, later, the junction transistorby Shockley [3],
electronic devices were based upon the vacuum tubeinvented in 1906 by Lee de
Forest. The transistor was a great leap forward in reducing size, power require-
ments, and portability of electronic devices.
By the mid 20th century, electronic devices were produced by connecting
individual components (i.e., vacuum tubes, switches, resistors and capacitors).
This resulted in large devices that consumed signiﬁcant power and were costly
to produce. The reliability of these devices was also poor due to the need to
assemble the multitude of components. The state of the art was epitomized by
the world’s ﬁrst digital computer [4], ENIAC (electronic numerical integrator and
computer), which was developed at the University of Pennsylvania [5] for the
Army Ordnance Department to carry out ballistics calculations. The need for
ENIAC illustrates the need for computers to assist in the development of engi-
neering devices that was emerging at the time. However, ENIAC consisted of
thousands of electronic components, which needed to be replaced at frequent
intervals, consumed signiﬁcant power, and wasted heat.
Several key events occurred in the late 1950s that would motivate develop-
ment of electronics at an increased pace beyond the discrete transistor. The
development of the planar silicon transistor [6,7] and the planar fabrication
process [8,9] set the stage for development of fabrication processes and equipment
to achieve electronic devices monolithically integrated on a single substrate with
small feature sizes. The development of this technology for integrated circuits
started the microelectronics revolution, which led to the production of microelec-
tronic devices with smaller and smaller features and continues to the present day.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

2 Micro Electro Mechanical System Design
Microelectronic technology developed rapidly, as can be seen by the paper
presented by Gordon Moore [10] in 1965 in which he predicted the rapid growth
of microelectronics. At this point, microelectronics was producing integrated
circuits with 50 transistors on 1-in. wafers, which could be spaced 50 μm apart.
Silicon had emerged as the microelectronic material of choice due to the ability
to produce a high-quality, stable silicon dioxide layer, which is essential to the
fabrication of transistors. In his paper, Moore stated,
The complexity of minimum component costs has increased at a rate of roughly a
factor of two per year. Certainly over the short term this rate can be expected to
continue, if not increase. Over the longer term, the rate of increase is a bit more
uncertain, although there is no reason to believe it will not remain nearly constant
for at least 10 years.
The pace of microelectronic development has been maintained over the years, as
can be seen in Figure 1.1.
Dr. Richard Feynman presented a seminal talk, “There’s Plenty of Room at
the Bottom” on December 29, 1959, at the annual meeting of the American
Physical Society at the California Institute of Technology (Caltech); the text was
ﬁrst published in the 1960 issue of Caltech’s engineering and science magazine
[11] and has since been reprinted several times [12,13]. In the talk, Dr. Feynman
FIGURE 1.1Moore’s law as expressed by the number of transistors in integrated circuits
vs. time. (These data are a compilation of data taken from several sources.)
10
8
10
6
10
4
10
2
10
0
Number of Transistors
1960 1965 1970
4004
8080
8086
286
386™ Processor
486™ Processor
Pentium® II Processor
Pentium® Processor
Pentium® 4 Processor
Pentium® III Processor
8008
1975
Year
1980 1985 1990 1995 2000
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 3
conceptually presented, motivated, and challenged people with the desire and
advantages of exploring engineered devices at the small scale. This talk is fre-
quently sited as the conceptual beginnings of the ﬁelds of microelectromechanical
systems(MEMS) and nanotechnology. Dr. Feynman provided some very insight-
ful comments on the scaling of physical phenomena as size is reduced as well
as some prophetic uses of the small-scale devices upon which he was speculating.
• Scaling of physical phenomena
• “The effective viscosity of oil would be higher and higher in pro-
portion as we went down” in size.
• “Let the bearings run dry; they won’t run hot because the heat
escapes away from such a small device very, very rapidly.”
• Miniaturizing the computer
• “…the possibilities of computers are very interesting — if they
could be made to be more complicated by several orders of magni-
tude. If they had millions of times as many elements, they could
make judgments.”
• “For instance, the wires should be made 10 or 100 atoms in diameter,
and the circuits should be a few thousand angstroms across.”
• Use of small machines
• “…it would be interesting in surgery if you could swallow the
surgeon. You put the mechanical surgeon inside the blood vessel
and it goes into the heart and looks around.”
During this presentation, Dr. Feynman offered two $1000 prizes for the
following achievements:
• Build a working electric motor no larger than a 1/64-in. (400-μm) cube
• Print text at a scale (1/25,000) that the Encyclopedia Britannica could
ﬁt on the head of a pin
In less than a year, a Caltech engineer, William McLellan, constructed a 250-
μg, 2000-rpm electric motor using 13 separate parts to collect his prize [14]. This
illustrated that technology was constantly moving toward miniaturization and that
aspects of the technology already existed. However, the second prize was not
rewarded until 1985, when T. Newman and R.F.W. Pease used e-beam lithography
to print the ﬁrst page of A Tale of Two Citieswithin a 5.9-μm square [14]. The
achievement of the second prize was enabled by the developments of the micro-
electronics industry in the ensuing 25 years. Images of these achievements are
available in references 16 and 17.
1.2 THE DEVELOPMENT OF MEMS TECHNOLOGY
Microelectromechanical system (MEMS) technology (also known as microsys-
tems technology [MST] in Europe) has been inspired by the development of the
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

4 Micro Electro Mechanical System Design
microelectronic revolution and the vision of Dr. Feynman. MEMS and MST were
built upon the technological and commercial needs of the latter part of the 20th
century, as well as the drive toward miniaturization that had been a driving force
for a number of reasons over a much longer period of time. The development of
MEMS technology synergistically used to a large extent the materials and fabri-
cation methods developed for microelectronics.Table 1.1is a historical time line
of some of the key events in the development of MEMS technology.
MEMS technology is a result of a long history of technology development
starting with machine and machining development through the advent of micro-
electronics. In fact, in a continuum of devices and fabrication process MEMS
occupies the size range from 1 mm to 1 μm. In this book, size scales are referred
to as macro,meso,micro, and nanoscale.Table 1.2attempts to provide a more
deﬁnitive deﬁnition of these terms.
The development of the discrete transistor and its use began to replace the
vacuum tube in electronic applications in the 1950s. In the early days of the
development of the transistor, the piezoresistive properties of the semiconductor
materials used to develop the transistor, silicon and germanium, were researched
[18]. This advance provided a link between the electronic materials and mechan-
ical sensing. This link was exploited early in the time line of MEMS development
to produce strain gages and pressure sensors.
The key technical advances that precipitated the microelectronic revolution
were the development of the planar silicon transistor [6,7] and fabrication process
[8,9]. The planar silicon fabrication process provided a path that enabled the
integration of large numbers of transistors to create many different electronic
devices and, through continuous technical advancement of the fabrication tools
(lithography, etching, diffusion, and implantation), a continual reduction in size
of the transistor. This ability to increasingly miniaturize the electronic circuitry
over a long period of time was predicted by Moore in 1965 in what was to become
known as Moore’s law. The effects of this law continue today and at least for the
next 20 years [19]. This development of fabrication tools for increasingly smaller
dimensions is a key enabler for MEMS technology.
In 1967, Nathanson et al. developed the resonant gate transistor [20], which
showed the possibilities of an integrated mechanical–electrical device and silicon
micromachining. In the early days of microelectronics and through the 1970s,
bulk micromachining, which utilizes deep etching techniques, was developed and
used to produce pressure sensors and accelerometers. In 1982, Petersen [21] wrote
a seminal paper, “Silicon as a Mechanical Material.” Thus, silicon was considered
and utilized to an even greater extent to produce sensors that needed a mechanical
element (inertial mass, pressure diaphragm) and a transduction mechanism
(mechanical–electrical) to produce a sensor. Bulk micromachining was also uti-
lized to make ink nozzles, which were becoming a large commercial market due
to the computer revolution’s need for low-cost printers.
In 1983, Howe and Muller [22] developed the basic scheme for surface
micromachining; this utilizes two types of material (structural, sacriﬁcial) and
the tools developed for microelectronics to create a fabrication technology capable
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 5
of producing complex mechanical elements without the need for postfabrication
assembly. Many of the essential actuation and mechanical elements were dem-
onstrated in the ensuing years [23–25].
Also in the 1980s, the LIGA (Lithographie Galvanoformung Abformung)
process [26] was developed in Germany. The material set that LIGA uses is
signiﬁcantly different from bulk and surface micromachining, which tend to use
TABLE 1.1
A Time Line of Key MEMS Developments and Other Contemporary
Technological Developments
Time Event Company Ref.
1947 ENIAC (electronic numerical integrator
and computer)
University of Pennsylvania
1947 Invention of the bipolar transistor 2
1954 Piezoresistive effect in germanium and
silicon
18
1958 First commercial bare silicon strain gages Kulite Semiconductor
1959 “There’s plenty of room at the bottom” 11,12
1959 Planar Silicon Transistor 6,7
1959 Planar fabrication process for
microelectronics
8,9
1960 Feynman prize awarded for electric motor
no larger than a 1/64-in. cube
14,16
1961 Silicon pressure sensor demonstrated Kulite Semiconductor
1965 Moore’s law 10
1967 Resonant gate transistor 19
1974 First high-volume pressure sensor National Semiconductor
1977–1979 Micromachined ink-jet nozzle International Business
Machines, Hewlett-Packard
1982 Silicon as a mechanical material 20
1982 Disposable blood pressure transducer Foxboro/ICT, Honeywell
1985 Feynman prize awarded for producing text
at a 1/25,000 scale
15,17
1983 Surface micromachining process 21
1987 Digital micromirror device (DMD)
invented
Hornbeck
1988 Micromechanical elements 22
1986 LIGA process 25
1989 Lateral comb drive 23
1991 Polysilicon hinge 24
1993 ADXL50 accelerometer commercially
sold
Analog Devices Inc.
1996 Digital light processor (DLP™)
containing DMD commercially sold
Texas Instruments
2002 Analog Devices ADXRS gyroscope
introduced
Analog Devices Inc.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

6 Micro Electro Mechanical System Design
the microelectronic fabrication tools and materials. LIGA can be used to make
parts or molds from electroplateable materials or use the molds to make injection
molded plastics.
The 1990s saw the development of commercial products that require the
integration of MEMS mechanical and electrical fabrication (IMEMS) technolo-
gies due to the need for high-resolution sensing of mechanical elements or the
addressing and actuation of large arrays of mechanical elements. Analog Devices,
Inc. developed an IMEMS technology [27] to facilitate the development of inertial
sensors (accelerometer, gyroscope) for automotive applications. Texas Instru-
ments developed an IMEMS technology [28] to produce a large array (~10
6
) of
mirrors used in projectors, cinema, and televisions. The development of IMEMS
technologies is discussed in detail in Chapter 3.
1.3 MEMS: PRESENT AND FUTURE
The 1980s to the mid 1990s saw the development of three categories of fabrication
technologies for MEMS. Bulk micromachining,sacriﬁcial surface micromachin-
ing, and LIGAhave unique capabilities based on the fabrication materials utilized,
ability to integrate with electronics, assembly, and thickness of materials. These
technologies enable many different types of applications and will be discussed
in detail in Chapter 3. The information available on MEMS technology has grown
as it has matured. Sample lists of journals, periodicals, and Web sites is provided
inTable 1.3 throughTable 1.5; these offer a wealth of information and a starting
point for further research into the world of MEMS.
TABLE 1.2
A Deﬁnition of Size Scale Terminology
Size scale
Fabrication
technology Devices Measurement methods
Macroscale
(>10 mm)
Conventional
machining
Conventional devices
and machines
Attachable sensors (strain
gauges, accelerometers);
visual and optical
measurements
Mesoscale
(10 mm ↔1 mm)
Precision machining Miniature parts,
devices, and motors
Combination of
macroscale, and
microscale measurement
methods
Microscale
(1 mm ↔1μm)
LIGA; bulk
micromachining;
sacriﬁcial surface
micromachining
MEMS devices Optical microscopy; SEM
Nanoscale
(1μm↔1 nm)
Biochemical
engineering
Molecular scale
devices
AFM, SEM; Scanning
probe microscopy
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 7
The mid 1990s to the present day has seen a shift in the emphasis of MEMS
technology research from fabrication process development and the demonstration
of prototype sensors and actuators to the commercialization of MEMS products.
The impact of MEMS technology is very broad as can be seen by the brief list
of MEMS applications inTable 1.6. These MEMS products range from physical
sensors (e.g., pressure, inertial), biological, optical, and robotics to radio frequency
(RF) devices. MEMS applications span the range of physics. As a result, the
MEMS ﬁeld affects a wide swath of engineers, physicists, chemists, and biologists.
Today’s automobile is one area in which the world of MEMS [29] has a direct
impact on daily life. A number of locations within the automobile contain MEMS
technology, for example:
•Accelerometersare used for multiple functions, such as air bag deploy-
ment, vehicle security, and seat belt tension triggers.
•Gyroscopesare used — possibly in conjunction with accelerometers
— in car stability control systems to correct the yaw of a car before
this becomes a problem for the driver.
•Pressure sensors: the manifold absolute pressure sensor is used to
control the fuel–air mixture in the engine. Tire pressure monitoring
has also been recently mandated for use in automobiles.
• Thewheel speed sensoris a component of the ABS braking system
that can also be used as an indirect measure of tire pressure.
• Theoil condition sensordetects oil temperature, contamination, and level.
TABLE 1.3
MEMS Journals
Journal Publisher
Journal of Microelectromechanical Systems IEEE/ASME
Journal of Micromechanics and Microengineering Institute of Physics
Sensors and Actuators Elsevier Science Ltd
Microsystem Technologies Springer-Verlag
TABLE 1.4
MEMS Magazines and Newsletters
Magazine/newsletter Frequency Publisher
smalltimes bimonthly Small Time Media LLC
http://www.smalltimes.com/
Micro/Nano monthly Reed Business Information
mstnews: International Newsletter on
Microsystems and MEMS
bimonthly VDI/VDE-IT GmbH
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

8 Micro Electro Mechanical System Design
TABLE 1.5
A Sample of MEMS Web Sites
Organization/name Topic
Research and information
MEMS and Nanotechnology Clearinghouse
http://www.memsnet.org/
MEMS information, material database,
universities and companies
Berkeley Sensor and Actuator Center
http://www-bsac.eecs.berkeley.edu
University research
Fabrication
Sandia National Laboratories
http://mems.sandia.gov/scripts/index.asp
Government research foundry
(SUMMiT™) process
MEMS Exchange
http://www.mems-exchange.org/
Foundry processing
Fairchild Semiconductor
http://www.fairchildsemi.com/
Foundry (SUMMiT) processing
Products
Analog Devices Incorporated
http://www.analog.com/
MEMS inertial sensors
Texas Instruments
http://www.ti.com/
MEMS display technology
Kulite Semiconductor
www.kulite.com
MEMS pressure sensors
Software
MEMSCap
http://www.memscap.com/
Software, design, foundry processing
Coventor
http://www.coventor.com/
Software
ANSYS
http://www.ansys.com/industry/mems/
Software
Intellisense
http://www.intellisensesoftware.com/
Software, design, consulting
Marketing and trade associations
MEMS Industry Group
http://www.memsindustrygroup.org/
North American MEMS trade association
NEXUS
http://www.nexus-mems.com/
European microsystems network
Yole Development
http://www.yole.fr/
MEMS and high-tech marketing
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 9
The automotive market is a mass market in which MEMS is playing an ever
increasing role. For example, 90 million air bag accelerometers and 30 million
manifold absolute pressure sensors were supplied to the automotive market in
2002 [30].
Another mass market in which MEMS has an increasing impact is the bio-
logical medical market. MEMS technology enables the production of a device of
the same scale as biological material. Figure 1.2 shows a comparison of a MEMS
device and biological material. An example of MEMS’ impact on the medical
market is the DNA sequencing chip, GeneChip, developed by Affymetrix Inc.
[31], which allows medical testing in a fraction of the time and cost previously
available. In addition, MEMS facilitates direct interaction at the cellular level
[32].Figure 1.3 shows cells in solution ﬂowing through the cellular manipulator,
which could disrupt the cell membrane to allow easier insertion of genetic and
chemical materials. Also shown in Figure 1.3 are chemical entry and extraction
ports that allow the injection of genetic material, proteins, etc. for processing in
TABLE 1.6
MEMS Applications
Device Use
Pressure sensors Automotive, medical, industrial
Accelerometer Automotive and industrial motion sensing
Gyroscope Automotive and industrial motion sensing
Optical displays Cinema and business projectors, home theater, television
RF devices Switches, variable capacitors, ﬁlters
Robotics Sensing, actuation
Biology and medicine Chemical analysis, DNA sequencing, drug delivery,
implantable prosthetics
FIGURE 1.2MEMS device and biological material comparison. (Courtesy of Sandia
National Laboratories.)
Red Blood
Cells
Pollen
50µ
5
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

10 Micro Electro Mechanical System Design
a continuous ﬂuid ﬂow system. An additional illustration of the impact of MEMS
that would have been thought to be science ﬁction a few years ago is the retinal
prosthesis [33] under development that will enable the blind to see.
MEMS also has a signiﬁcant impact on space applications. The miniaturization
of sensors is an obvious application of MEMS. The use of MEMS for thermal
control of microsatellites is somewhat unanticipated. MEMS louvers [34] are
micromachined devices similar in function and design to conventional mechanical
louvers used in satellites; here, a mechanical vane or window is opened and closed
to vary the radiant heat transfer to space. MEMS is applicable in this context
because it is small and consumes little power, but produces the physical effect of
variable thermal emittance, which controls the temperature of the satellite. The
MEMS louver consists of an electrostatic actuator that moves a louver to control
the amount of gold surface exposed (i.e., variable emittance). Figure 1.4 shows the
MEM louvers that will be demonstrated on an upcoming NASA satellite mission.
The integration of MEMS devices into automobiles or satellites enables
attributes such as smaller size, smaller weight, and multiple sensors. The use of
MEMS in systems can also allow totally different functionality. For example, a
miniature robot with a sensor, control circuitry, locomotion, and self-power can
be used for chemical or thermal plume detection and localization [35]. In this
case, MEMS technology enables the group behavior of a large number of small
robots capable of simple functions. The group interaction (“swarming”) of these
simple expendable robots is used to search an area to locate something that the
sensor can detect, such as a chemical or temperature.
One vision of the future direction of MEMS is expressed in Picraux and
McWhorter [36], who propose that MEMS applications will enable systems to
think,sense,act,communicate, and self-power. Many of the applications dis-
cussed in this section indeed integrate some of these attributes. For example, the
FIGURE 1.3Red blood cells ﬂowing through a cellular manipulator with chemical
entry/extraction ports. (Courtesy of Sandia National Laboratories.)
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 11
small robot shown in Figure 1.5 has a sensor, can move, and has a self-contained
power source. To integrate all of these functions on one chip may not be practical
due to ﬁnancial or engineering constraints; however, integration of these functions
via packaging may be a more viable path.
MEMS is a new technology that has formally been in existence since the
1980s when the acronym MEMS was coined. This technology has been focusing
on commercial applications since the mid 1990s with signiﬁcant success [37].
The MEMS commercial businesses are generally organized around three main
models: MEMS manufacturers; MEMS design; and system integrators. In 2003,
368 MEMS fabrication facilities existed worldwide, with strong centers in North
America, Japan, and Europe. There are 130 different MEMS applications in
production consisting of a few large-volume applications in the automotive (iner-
FIGURE 1.4MEMS variable emittance lover for microsatellite thermal control. The
device was developed under a joint project with NASA, Goddard Spaceﬂight Center, The
Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, and Sandia National Laboratories.
FIGURE 1.5A small robot with a sensor, locomotion, control circuitry, and self power.
(Courtesy of Sandia National Laboratories.)
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

12 Micro Electro Mechanical System Design
tial, pressure); ink-jet nozzles; and medical ﬁelds (e.g., Affymetrix GeneChip).
The MEMS commercial market is growing at a 25% annual rate [37].
1.4 MEMS CHALLENGES
MEMS is a growing ﬁeld applicable to many lines of products that has been
synergistically using technology and tools from the microelectronics industry.
However, MEMS and microelectronics differ in some very fundamental ways.
Table 1.7 compares the devices and technologies of MEMS and microelectronics,
andFigure 1.6 compares the levels of device integration of MEMS and micro-
electronics. The most striking observation is that microelectronics is an enormous
industry based on a few fundamental devices with a standardized fabrication
process. The microelectronics industry derives its commercial applicability from
the ability to connect a multitude of a few fundamental types of electronic devices
(e.g., transistors, capacitors, resistors) reliably on a chip to create a plethora of
new microelectronic applications (e.g., logic circuits, ampliﬁers, computer pro-
cessors, etc.). The exponential growth predicted by Moore’s law comes from
improving the fabrication tools to make increasingly smaller circuit elements,
which in turn enable faster and more complex microelectronic applications.
The MEMS industry derives its commercial applicability from the ability to
address a wide variety of applications (accelerometers, pressure sensors, mirrors,
ﬂuidic channel); however, no one fundamental unit cell[38,39] and standard
fabrication processto build the devices exists. In fact, the drive toward smaller
devices for microelectronics, which increased speed and complexity, does not
necessarily have the same impact on MEMS devices [40] due to scaling issues
(Chapter 4). MEMS is a new rapidly growing [37] technology area in which
contributions are to be made in fabrication, design, and business.
TABLE 1.7
Comparison of MEMS and Microelectronics
Criteria Microelectronics MEMS
Feature size Submicron 1–3 μm
Device size Submicron ~50 μm–1 mm
Materials Silicon based Varied (silicon, metals, plastics)
Fundamental devices Limited set: transistor,
capacitor, resistor
Widely varied: ﬂuid, mechanical, optical,
electrical elements (sensors, actuators, switches,
mirrors, etc.)
Fabrication process Standardized: planar
silicon process
Varied: three main categories of MEMS
fabrication processes plus variants:
Bulk micromachining
Surface micromachining
LIGA
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 13
1.5 THE AIM OF THIS BOOK
This book is targeted at the practicing engineer or graduate student who wants
an introduction to MEMS technology and the ability to design a device applicable
to his or her area of interest. The book will provide an introduction to the basic
concepts and information required to engage fellow professionals in the area
and will aid in the design of a MEMS product that addresses an application
area. MEMS is a very broad technical area difﬁcult to address in detail within
one book due to this breadth of material. It is the hope that this text coupled
with an engineering or science educational background will enable the reader
to become a MEMS designer. The chapters (topics) of this book are organized
as follows. They can be taken in whole or as needed to ﬁll the gaps in an
individual’s background.
•Chapter 2: Fabrication Processes — offers an overview of the individ-
ual fabrication process applicable to MEMS.
•Chapter 3: MEMS Technologies — is an overview of the combination
of fabrication processes necessary to produce a technology suitable for
the production of MEMS devices and products.
•Chapter 4: Scaling Issues for MEMS — covers the physics and device
operation issues that arise due to the reduction in size of a device.
•Chapter 5: Design Realization Tools for MEMS — discusses the com-
puter-aided design tools required to interface a design with the fabri-
cation infrastructure encountered in MEMS.
•Chapter 6: Electromechanics — provides an overview of the physics
of electromechanical systems encountered in MEMS design.
•Chapter 7: Modeling and Design — is an introduction to modeling for
MEMS design with an emphasis on low-order models for design
synthesis.
•Chapter 8: MEMS Sensors and Actuators — offers an overview of
sensors and actuators utilized in MEMS devices.
FIGURE 1.6Levels of device integration of MEMS vs. microelectronics.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

14 Micro Electro Mechanical System Design
•Chapter 9: Packaging — is a review of the packaging processes and
how the packaging processes and fabrication processes interact; three
packaging case studies are presented.
•Chapter 10: Reliability — covers the basic concepts of reliability and
the aspects of reliability unique to MEMS, such as failure mechanisms
and failure analysis tools.
QUESTIONS
1. Use the Web as a tool to explore what is happening in the world of
MEMS.
2. Pick an application and research how it is used. What type of fabrication
process is used and how many companies have products in this area?
3. Look at a MEMS application that existed before MEMS technology
existed. How did MEMS technology have an impact on this application
in performance, cost, or volume production?
REFERENCES
1. D. Sobel, Longitude, The True Story of a Lone Genius Who Solved the Greatest
Scientiﬁc Problem of His Time, Penguin Books, New York, 1995.
2. J. Bardeen, W. H. Brattain, The transistor, a semiconductor triode, Phys. Rev., 74,
130–231, 1948.
3. W. Shockley, A unipolar ﬁeld-effect transistor,Proc. IRE, 40, 1365, 1952.
4. ENIAC (electronic numerical integrator and computer) U.S. Patent No. 3,120,606,
ﬁled 26 June 1947.
5. ENIAC Museum:
http://www.seas.upenn.edu/~museum/.
6. J.A. Hoerni, Planar silicon transistors and diodes, IRE Transactions Electron
Devices, 8, 2, March 1961.
7. J.A. Hoerni, Method of manufacturing semiconductor devices, U.S. Patent
3,025,589, issued March 20, 1962.
8. J.S. Kilby, Miniaturized electronic circuits, U.S. Patent 3,138,743, ﬁled February
6, 1959.
9. R.N. Noyce, Semiconductor device and lead structure, U.S. Patent 2,918,877, ﬁled
July 30, 1959.
10. G.E. Moore, Cramming more components onto integrated circuits, Electronics,
38(8), April 19, 1965.
11. R.P. Feynman, There’s plenty of room at the bottom, Eng. Sci. (California Institute
of Technology), February 1960, 22–36.
12. R.P. Feynman, There’s plenty of room at the bottom, JMEMS, 1(1), 60–66, March
1992.
13. R.P. Feynman, There’s plenty of room at the bottom, http://nano.xerox.com/
nanotech/feynman.html.
14. E. Regis,Nano: The Emerging Science of Nanotechnology, Little, Brown and
Company, New York, 1995.
15. N. Maluf, An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering,
Artech House Inc., Boston, 2000.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Introduction 15
16. The Caltech Institute Archives:http://archives.caltech.edu/index.html.
17. Pease Group Homepage: http://chomsky.stanford.edu/docs/home.html.
18. C.S. Smith, Piezoresistive effect in germanium and silicon, Phys. Rev. 94(1),
42–49, April, 1954.
19. J.D. Meindel, Q. Chen, J.A. Davis, Limits on silicon nanoelectronics for terascale
integration,Science, 293, 2044–2049, September 2001.
20. H.C. Nathanson, W.E. Newell, R.A. Wickstrom, J.R. Davis, The resonant gate
transistor,IEEE Trans. Electron Devices, ED-14, 117–133, 1967.
21. K.E. Petersen, Silicon as a mechanical material, Proc. IEEE, 70(5), 420–457, May
1982.
22. R.T. Howe and R.S. Muller, Polycrystalline silicon micromechanical beams, J.
Electrochem. Soc.: Solid-State Sci. Technol., 130(6), 1420–1423, June 1983.
23. L-S. Fan, Y-C Tai, R.S. Muller, Integrated movable micromechanical structures
for sensors and actuators, IEEE Trans. Electron Devices, 35(6), 724–730, 1988.
24. W.C. Tang, T.C.H. Nguyen, R.T. Howe, Laterally driven polysilicon resonant
microstructures,Sensors Actuators, 20(1–2), 25–32, November 1989.
25. K.S.J. Pister, M.W. Judy, S.R. Burgett, R.S. Fearing, Microfabricated hinges,
Sensors Actuators A, 33, 249–256, 1992.
26. E.W. Becker, W. Ehrfeld, P. Hagmann, A. Maner, and D. Muchmeyer, Fabrication
of microstructures with high aspect ratios and great structural heights by synchro-
tron radiation lithography, galvanoforming, and plastic molding (LIGA process),
Microelectron. Eng., 4, 35, 1986.
27. Analog Devices IMEMS technology: http://www.analog.com/.
28. Texas Instrument DLP™ technology: http://www.ti.com/.
29. D. Forman, Automotive applications, smalltimes, 3(3), 42–43, May/June 2003.
30. R. Grace, Autos continue to supply MEMS “killer apps” as convenience and safety
take a front seat, smalltimes, 3(3), 48, May/June 2003.
31. Affymetrix, Inc. http://www.affymetrix.com GeneChip.
32. M. Okandan, P. Galambos, S. Mani, J. Jakubczak, Development of surface micro-
machining technologies for microﬂuidics and BioMEMS, Proc. SPIE, 4560,
133–139, 2001.
33. D. Sidawi, Emerging prostheses attempt vision restoration, R&D Mag., 46(6),
30–32, June 2004.
34. R. Osiander, J. Champion, A. Darrin, D. Douglass, T. Swanson, J. Allen, E.
Wyckoff, MEMS shutters for spacecraft thermal control, NanoTech 2002, Hous-
ton, TX. 9–12 September 2002.
35. R. H. Byrne, D. R. Adkins, S. E. Eskridge, H. H. Harrington, E. J. Heller, J. E.
Hurtado, Miniature mobile robots for plume tracking and source localization
research,J. Micromechatronics, 1(3), 253–261, 2002.
36. S.T. Picraux and P.J. McWhorter, The broad sweep of integrated microsystems,
IEEE Spectrum, 35(12), 24–33, December 1998.
37. MEMS not so small after all, Micro Nano, 8(8), 6, Aug 2003
38. M.W. Scott and S.T. Walsh, Promise and problems of MEMS or nanosystem unit
cell,Micro/Nano Newslett., 8(2), 8, February 2003.
39. M. Scott, MEMS and MOEMS for national security applications, Proc. SPIE,
4979, 26–33, 2003.
40. S.D. Senturia, Microsensors vs. ICs: a study in contrasts, IEEE Circuits Devices
Mag., 20–27, November 1990.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

17
2
Fabrication Processes
This chapter will present an overview of the various processes used in the
fabrication of MEMS devices. The ﬁrst section will present an introduction to
materials and their structure. The processes that will be discussed in subsequent
sections include deposition, patterning, and etching of materials as well as pro-
cesses for annealing, polishing, and doping, which are used to achieve special
mechanical, electrical, or optical properties. Many of the processes used for
MEMS are adapted from the microelectronics industry; however, the conceptual
roots for some of the fabrication processes (e.g., sputtering, damascene) signiﬁ-
cantly predate that industry.
2.1 MATERIALS
2.1.1 INTERATOMIC BONDS
The material structure type is greatly inﬂuenced by the interatomic bonds and
their completeness. There are three types of interatomic attractions: ionicbonds,
covalentbonds, and metallicbonds (Figure 2.1). Theionic bondsoccur in
materials where the interatomic attractions are due to electrostatic attraction
between adjacent ions. For example, a sodium atom (Na) has one electron in its
valence shell (i.e., outer electron shell of an atom), which can be easily released
to produce a positively charge sodium ion (Na
+
). A chlorine atom (Cl) can readily
accept an electron to complete its valence shell, which will produce a negatively
charged chlorine ion (Cl
–
). The electrostatic attraction of an ionic bond will cause
the negatively charged chlorine ion to surround itself with positively charged
sodium ions.
The electronic structure of an atom is stable if the outer valence shells are
complete. The outer valence shell can be completed by sharing electrons between
adjacent atoms. Thecovalent bondis the sharing of valence electrons. This bond
is a very strong interatomic force that can produce molecules such as hydrogen
(H
2) or methane (CH
4), which have very low melting temperature and low attrac-
tion to adjacent molecules, or diamond, which is a covalent bonded carbon crystal
with a very high melting point and great hardness. The difference between these
two types of covalent bonded materials (i.e., CH
4vs. diamond) is that the covalent
bond structure of CH
4completes the valence shell of the component atoms within
one molecule, whereas the valence shell of the carbon atoms in diamond are
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

18 Micro Electro Mechanical System Design
completed via a repeating structure of a large number of carbon atoms (i.e.,
crystal/lattice structure).
A third type of interatomic bond is the metallic bond. This type of bond
occurs in the case when only a few valence electrons in an atom may be easily
removed to produce a positive ion (e.g., positively charged nucleus and the
nonvalence electrons) and a free electron. Metals such as copper exhibit this type
of interatomic bond. Materials with the metallic bond have a high electrical and
thermal conductivity.
Another, weaker group of bonds is called van der Waalsforces. The mech-
anisms for these forces come from a variety of mechanisms arising from the
asymmetric electrostatic forces in molecules, such as molecular polarization due
to electrical dipoles. These are very weak forces that frequently only become
signiﬁcant or observable when the ionic, covalent, or metallic bonding mecha-
nisms cannot be effective. For example, ionic, covalent, and metallic bonding is
not effective with atoms of the noble gases (e.g., helium, He), which have
complete valence electron shells, and rearrangements of the valence electrons
cannot be done.
2.1.2 MATERIAL STRUCTURE
The atomic structure of materials can be broadly classiﬁed as crystalline,poly-
crystalline, and amorphous(illustrated in Figure 2.2). Acrystallinematerial has
a large-scale, three-dimensional atomic structure in which the atoms occupy
speciﬁc locations within a lattice structure. Epitaxial silicon and diamond are
examples of materials that exhibit a crystalline structure. Apolycrystallinemate-
rial consists of a matrix of grains, which are small crystals of material with an
interface material between adjacent grains called the grain boundary. Most metals,
such as aluminum and gold, as well as polycrystalline silicon, are examples of
this material structure.
The widely used metallurgical processes of cold working and annealing
greatly affect the material grains and grain boundary and the resulting material
properties of strength, hardness, ductility, and residual stress. Cold working uses
FIGURE 2.1Simpliﬁed representation of interatomic attractions of the ionic bond, cova-
lent bond, metallic bond.
( ( () ) )
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Fabrication Processes 19
mechanical deformation to reduce the material grain size; this will increase
strength and hardness, but reduce ductility. Annealing is a process that heats the
material above the recrystallization temperature for a period of time, which will
increase the grain size. Annealing will reduce residual stress and hardness and
increase material ductility. A noncrystalline material that exhibits no large-scale
structure is called amorphous. Silicon dioxide and other glasses are examples of
this structural type.
2.1.3 CRYSTAL LATTICES
The structure of a crystal is described by the conﬁguration of the basic repeating
structural element, the unit cell. The unit cell is deﬁned by the manner in which
space within the crystal lattice is divided into equal volumes using intersecting
plane surfaces. The crystal unit cell may be in one of seven crystal systems. These
crystal systems are cubic;tetragonal;orthorhombic;monoclinic;triclinic;hex-
agonal; andrhombohedral.They include all the possible geometries into which
a crystal lattice may be subdivided by the plane surfaces. The crystalline material
structure is greatly inﬂuenced by factors such as the number of valance electrons
and atomic radii of the atoms in the crystal (Table 2.1). The cubic crystal system
is a very common and highly studied system that includes most of the common
engineering metals (e.g., iron, nickel, copper, gold) as well as some materials
used in semiconductors (e.g., silicon, phosphorus).
The cubic crystal system has three common variants:simple cubic (SC),body-
centered cubic (BCC), and face-centered cubic (FCC), which are shown in Figure
2.3. The properties of crystalline material are inﬂuenced by the structural aspects
of the crystal lattice, such as the number of atoms per unit cell; the number of
atoms in various directions in the crystal; and the number of neighboring atoms
within the crystal lattice, as shown inTable 2.2. The unit cells depicted are shown
with the fraction of the atom that would be included in the unit cell (i.e., the
simple cubic has one atom per unit cell; the body-centered cubic has two atoms
per unit cell; face-centered cubic has four atoms per unit cell).As can be surmised,
FIGURE 2.2Schematic representation of crystalline, polycrystalline, and amorphous
material structures.
Grain
(a) Crystalline (b) Polycrystalline (c) Amorphous
Grain Boundary
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

20 Micro Electro Mechanical System Design
TABLE 2.1
Atomic and Crystal Properties for Selected Elements
Element
Atomic
number
Atomic mass
(g/g-atom) Crystal Valence
Atomic
radius (Å)
Boron (B) 5 10.81 Orthorhombic 3 0.46
Aluminum (Al) 13 26.98 FCC 3 1.431
Silicon (Si) 14 28.09 Diamond 4 1.176
Phosphorus (P) 15 30.97 Cubic 5 —
Iron (Fe) 26 55.85 BCC 2 1.241
Nickel (Ni) 28 58.71 FCC 2 1.245
Copper (Cu) 29 63.54 FCC 1.278
Gallium (Ga) 31 69.72 Ortho 3 1.218
Germanium (Ge) 32 72.59 Diamond 4 1.224
Arsenic (As) 33 74.92 Rhombic 5 1.25
Indium (In) 49 114.82 Tetra 3 1.625
Antimony (Sb) 51 121.75 Rhombic 5 1.452
Tungsten (W) 74 183.9 BCC — 1.369
Gold (Au) 79 197.0 FCC — 1.441
Notes: BCC — body-centered cubic; FCC — face-centered cubic.
FIGURE 2.3Cubic crystal structures.
TABLE 2.2
Properties of Different Forms of the Cubic Lattice
Crystal structure
Number of
nearest neighbors Atoms/Cell
Packing factor
a
(atom vol/cell vol)
Cubic 6 1 0.52
Body-centered cubic 8 2 0.68
Face-centered cubic 12 4 0.74
Diamond cubic 4 8 —
a
Assuming only one atom type in the lattice.
(a) Simple Cubic (b) Body-Centered Cubic (c) Face-Centered Cubic
Y
Y
Y
Z Z Z
X X X
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Fabrication Processes 21
the crystal structure and the unit cell size (i.e., lattice constant) will greatly
inﬂuence the density of the material. For example, dense materials such as metals
crystallize in the body-centered cubic (e.g., iron, tungsten) or the face-centered
cubic (e.g., aluminum, cooper, gold, nickel), which contain more atoms per unit
cell instead of the simple cubic crystal, which contains only one atom per unit cell.
Silicon and germanium are Group IV elements on the periodic table; these
have four valence electrons and need four more electrons to complete the outer
electron shell. This can be accomplished by forming covalent bonds with four
nearest neighbor atoms in the lattice. However, none of the basic cubic lattice
forms have four nearest neighbors (Table 2.2). Elements such as silicon and
germanium form a diamond structure, which can be conceptually thought of as
two interlocking face-centered cubic lattices with a one-fourth lattice constant
diagonal offset. This means that the diamond cubic lattice has four additional
atoms within a face-centered cubic-like lattice structure (Figure 2.4). The gallium
arsenide and indium phosphide compounds also use a version of the diamond
cubic lattice, called the zincblende, which has a reduced level of symmetry due
to the different atom sizes. Every atom in the diamond cubic lattice is tetrahedrally
bonded to its four neighbors. For example, in the zincblende lattice, each gallium
atom is tetrahedrally bonded to four arsenic atoms, and each arsenic atom is
tetrahedrally bonded to four gallium atoms.
The properties of crystalline materials such as mechanical strength or chem-
ical etch rates are affected by the lattice structure, and they may depend upon
the directionality of the lattice structure. For example, a cubic lattice is uniform
in all directions (i.e., the same number of atoms on any plane or in any direction).
However, the diamond lattice has a different number of atoms in any plane or
direction. The anisotropy of silicon material properties and etch rates can be
somewhat attributed to its crystal structure.
2.1.4 MILLER INDICES
TheMiller indicesis nomenclature to express directions or planes in a crystal
structure.Figure 2.5 shows the Miller index notation for direction in a orthor-
hombic lattice. An orthorhombic lattice is deﬁned by orthogonal planes spaced
differently in each direction. Miller index notation is based on the lattice unit cell
intercepts within square brackets (e.g., [1 1 1]) vs. the Cartesian distances. For
FIGURE 2.4The diamond cubic lattice can be formed by adding four atoms (shaded
dark) to the face-centered cubic lattice.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

22 Micro Electro Mechanical System Design
example, the Miller index [1 1 1] denotes the direction from the origin of the
unitcell through the opposite corner of the unit cell (i.e., not the Cartesian
direction vector; Figure 2.5). Note that the [2 2 2] direction is identical to the [1
1 1] direction and the lowest combination of integers is used (e.g., [1 1 1]).
The planes within a lattice also need to be identiﬁed. The planes are denoted
with labels within curved brackets — e.g., (1 0 0) — as illustrated in Figure 2.6.
The (1 0 0) plane is orthogonal to the [1 0 0] direction. The numbers used in the
Miller notation for planes are the reciprocals of the intercepts of the axes in unit
cell distances from the origin. The Miller index notation includes not only the
(1 0 0) plane shown in Figure 2.6, but also all equivalent planes. In a simple cubic
lattice structure, the point of origin is arbitrarily chosen, and the (1 0 0) plane
FIGURE 2.5Crystal directions in an orthorhombic lattice.
FIGURE 2.6Crystal plane directions utilizing Miller indices.
[ i j k ] – direction
( i j k ) – plane
x
y
z
b a
c
[010]
[001]
(001)(001)
(010)(010)
(100)
[100][100]
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Fabrication Processes 23
will have the same properties as the (0 1 0) and the (0 0 1) planes. The (1 0 0)
refers to all three planes. Conversely, in an orthorhombic lattice, the planes (1 0 0),
(0 1 0), and (0 0 1) are unique.
2.1.5 CRYSTAL IMPERFECTIONS
The symmetry of the crystal is broken at the surface of the material. The atoms
at the surface are not bound to the other atoms in the same way as the bulk
material. Therefore, the surface will behave differently than the bulk crystal. For
example, the surface can chemically react and form an oxide or the surface can
become electrically charged. Integrated circuit manufacturers frequently build the
circuits upon a single-crystal silicon wafer with a (100) orientation (i.e., the [100]
plane is the wafer surface) because this orientation minimizes surface charges.
In addition to the surface differences, imperfections in the crystal lattices can
also be found. These can inﬂuence many characteristics of the material such as
mechanical strength, electrical properties, and chemical reactivity. The lattice
imperfections can be due to missing, displaced, or extra atoms in the lattice,
which are called point defects.Line defectshave an edge due to an extra plane
of atoms.
Figure 2.7 illustrates several types of point defects, which include substitu-
tional,vacancy, and interstitialtypes of defects. Asubstitutionaldefect is due to
an impurity atom occupying a lattice site for the bulk material. In a vacancy
defect, a lattice site is not occupied. Aninterstitialdefect involves an atom of
the bulk material or an impurity atom occupying space between the lattice sites.
These defects can arise from the imperfect lattice formation during crystallization
or due to impurities in the material during crystallization. The defects can also
arise from thermal vibrations of the lattice atoms at elevated temperatures. Vacan-
cies may be a single or they may condense into a larger vacancy. Conversely,
defects within a single-crystal lattice structure may be intentionally created via
FIGURE 2.7Schematic of lattice point and line defects.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

24 Micro Electro Mechanical System Design
the processes of diffusion or implantation to produce effects in the electronic
structure of the material for MEMS or microelectronics manufacturing.
The most common type of line defect is an edge dislocation, which is the
edge of an extra plane of atoms within a crystal structure (Figure 2.7). This type
of dislocation distorts the lattice, thus increasing the energy along the edge
dislocation. There can also be surface defects, which are basically the transition
region,grainboundaries, in a polycrystalline material. Each grain of a polycrys-
talline material is a crystal oriented differently, and the grain boundary is the
transition between the grains (Figure 2.2b).
Atoms can move within a solid material as shown in Figure 2.8. However,
energy is required to facilitate the movement. The energy required for the move-
ment of the atoms is called the activation energyand depends on a number of
factors, such as atom size and type of movement. A vacancy movement requires
less energy than an interstitial movement. Atoms can move within a lattice
without point or line defects using a method called ring diffusion(Figure 2.9).
These various methods of atomic movement within a crystal are utilized in
diffusionprocesses.
FIGURE 2.8Atomic movements within a material.
FIGURE 2.9Ring diffusion of atoms.
© 2005 by Taylor & Francis Group, LLC

Other documents randomly have
different content

– Miért ne? – felelte Jeneyné. – Ha ízlik neki?… De majd
meglátja: egyelőre nem ízlik neki.
Monostory elgondolkozva nézte a cigarettával bajlódó Lolit, aki
csakugyan elég gyorsan föladta a küzdelmet és lerakta a cigarettát.
Jó, de hátha nem rakta volna le? Szabad ezt véletlenekre bizni?
Szabad-e gyerekleányoknak általában ilyen szabadságokat adni, mint
amilyen szabadságban ez él? Nem kellene e fiatal lelkeket tiszta és
nemes fegyelemben nevelni, arra szorítani, hogy az érzéseik
gyermeki érzések legyenek… hogy az érzéseiket tanulják meg
szüzekhez illő módon eltitkolni?
Elgondolkozva nézte a két nőt, akivel szemben ült. Mélyen
belemerült a gondolataiba. Ekkor Jeney megérintette a karját.
– Kérlek, öregem, – mondta könnyedén, – nem ülnénk át
amoda… Szeretnék veled egyről-másról beszélgetni… mit untassuk
itt a nőket…
Monostory fölállott.
– Bocsánat, – mondta mosolyogva.
Elment Jeneyvel a hosszú szoba tulsó sarkába. Ott leültek. Loli
izgatottan nézett utánuk és rögtön átült arra a székre, amelyen
eddig Monostory ült, mert onnan láthatta a Monostory arcát.
Monostory sápadtan, mély karikás szemmel ült a helyén és
csendesen szivarozott. Az az érzése támadt, hogy annak, ami most
vele történik, nincs realitása. A karosszék, amelyben ült, a ház,
amelyben van, az egész helyzet, amelybe került, valahogyan
álomszerűvé lett. Itt nem kell cselekedni, nem is lehet cselekedni, itt
az ő akaratára nincs szükség, tőle függetlenül végbe megy valami,
történni fog vele valami.
– Kedves Pistám, – mondta Jeney előretolt alsó ajakkal, – én
szeretnék neked egy ajánlatot tenni.

Monostory meg akart szólalni: – „nem fogadom el“. – De azután
bágyadtan hagyta abba a dolgot. Ezt már mondta valakinek,
valahol… kinek is? Ah, Országnak… – Igen, az egész más volt. Most
valami gyöngyszínű párnázat lebegett körülötte, egy gyöngyöző,
álomszerű, villogó káprázás libegett körülötte, – nem lehet
kimondani az első, harsány gondolatokat. Várni kell. Majd történik
valami.
Jeney ránézett.
– Parancsolj, – mondta ő erre halkan, mintha álmodna.
Jeney ismét előretolta az alsó ajkát, várt egy ideig, szippantott
egyet a szivarjából, azután gyors elhatározással folytatta:
– A dolog röviden így áll: az a helyzet, amelyben ma te vagy,
teljesen méltatlan hozzád.
Monostory ismét válaszolni akart, de indulatainak alig felgyulladt
lobbanása rögtön újra el is aludt. „Nem méltatlan –!“ Vagy: –
„bocsáss meg, ebbe ne szólj bele.“ – Ezt mondta volna máskor; nem
ilyen laposan és ügyetlenül, de így valahogyan. Most nem mondta.
Gyöngyöző bágyadtság, csillogó révedezés folyta körül; a feje fáradt
volt, ráhagyta. Jó, lehet, hogy a helyzete méltatlan hozzá.
Jeney folytatta:
– Ezt a helyzetet sürgősen meg kell változtatnunk.
Monostory bágyadtan várt. Jeney egy fejbólintással
megerősítette, amit mondott, azután tovább beszélt.
– Én egyelőre fölajánlom neked, lépj be a mi intézetünkbe és
végezd az én titkári teendőimet. Ez természetesen csak út volna egy
hozzád méltó nagyobb pozició felé: egyelőre a mi intézetünk keretén
belül, azután talán rajta kivül. Azt talán mondanom sem kell, hogy
aki az én titkári teendőimet végzi, az… legalább… hm… háromszor-
négyszer akkora fizetésre tarthat igényt, mint amilyent te most
É

kapsz. És mondanom sem kell talán… úgy-e… természetes… hogy én
gondoskodnám róla, hogy a munkád és a helyzeted kellemes legyen.
Kis szünet. Szivarfüst kavarog a levegőben. A Jeney hangja
fölemelkedik:
– Erről van szó! Elfogadod ezt?
Monostory távolról hallja a hangos és világos bariton hangot.
Minden, ami közvetlen közelében van, olyan, mintha nagy-nagy
távolságban lenne tőle. Minden eltünt körüle; révedező csillogás
fogja körül; semminek nincs realitása; a saját testének alig van
súlya; mintha egy valószínütlen álmot élne, olyan az egész. És mint
álmában az ember, olyan közömbösséggel, olyan objektiv
kiváncsisággal kérdezi: mi fog most történni?
Üres és káprázó szemmel elnéz a messzeségbe. És valahol
messze maga előtt meglát egy aggodalomtól sápadt kis arcot és egy
aggodalomtól eltorzult kis szájat. Mi az? A Loli arca. Kedves,
megható, hűséges arcocska… Mi van vele? Mitől fél? És mi van a
szemében? A Monostory üres és káprázó szeme az elmeredés
messzeségéből visszatér a valóságba és megpihen a Loli kedves
fején. Ebben a bágyadt és csillogó révedezésben, ebben az
álomórában, ebben az egész életben ez az egyetlen realitás. Az
irrealitásnak ebben a világában ez az egyetlen édes és megható és
parancsoló valóság. Ez az egyetlen szándék és akarat és parancs. –
A Loli feje. – Loli. – Mi van vele? Ragyogó és lágy, édes és mély
szeme miért van tele könnyel? Tele van könnyel a szeme; és az arca
sápadt; és az ajka reszket. Miért? Attól fél, hogy ő most nemet
mond. Azt akarja, hogy igent mondjon.
Jeney óvatosan megsürgeti a választ.
– Mondom, erről van szó. Elfogadod ezt?
Monostory nézi a Loli könnyes szemét és mint aki álomban
beszél, úgy válaszol:
– Elfogadom.

– No, nagyon jó. Egyetlen föltételem van: az, hogy a munkádat
holnap… nem! – már ma meg kell kezdened. Hm… oda be sem
mehetsz többé… Ott egyébként gondoskodnak is a pótlásodról…
A Monostory révedező agyán egy-egy kósza gondolat suhan át.
Miért már ma? Miért ne mehetnék be? Ah, féltenek a kocsmától? Ezt
a nőkkel együtt gondolták ki? Országgal együtt beszélték így meg?
Nevetséges. Föl akarna lázadni, de a gondolatai kúszák és
bágyadtak. És az egész olyan álomszerü, hogy neki nem is kell
semmit sem cselekednie. Magától történik minden.
– Oda be sem mégy. Innen talán együtt bemegyünk a
hivatalomba. Három-négy francia és angol levelet leszel olyan kegyes
írni. Hm… helyes lesz, ha a régi lakásodat is elhagyod. Az intézet
közelében lesz a legjobb laknod. Van nekem az intézetben egy
kitünő öreg szolgám, az még ma talál neked lakást. Estére minden
holmidat át is szállítja az új lakásodra. A fizetésed természetesen
odabent már az íróasztalodon vár. És talán egy nagyobb előleg is,
amelyet azután a pénztár havi részletekben von le. Szükséged lehet
egyre-másra…
Monostory szótlanul és révedezve ül.
– Eddig van. Azt hiszem, mindent megbeszéltünk. Mindent? Igen.
Ez tehát, úgy-e, rendben van?
Monostory a Loli tündöklő, mély és könnytől nedves szemét nézi.
– Ez tehát rendben van?
– Rendben van.
– Jó, akkor gyerünk vissza az asszonyokhoz.
Fölálltak és visszamentek. Loli lángoló és mámoros arccal ugrott
föl a helyéről és visszaült a régi helyére. A szeme tündöklött, az arca
sugárzott és az ajka boldogan nevetett. Monostory csodálkozva és
elmerülve nézett rá egyszer-kétszer.

– No itt vagyunk, – mondta Jeney.
Azután odavetően és magyarázóan folytatta:
– Egy megállapodásról volt szó. Én nekem bizonyos propozicióim
voltak…
– És megállapodtatok? – kérdezte udvarias és nyugodt
érdeklődéssel az asszony.
– Igen.
Monostory álmodozva hallgatott. „Hiszen tudták“, gondolta
„hiszen ők beszéltek rá, hiszen ők akarták…“ Álmodozva és szótlanul
ült a helyén.
A többiek ekkor másról kezdtek beszélgetni. Olyan dolgokról,
amelyek az ő dolgaik voltak, de amelyekről akármilyen mindennapi
látogató jelenlétében is lehetett volna beszélgetni. Monostoryhoz
néha odafordultak egy igenért vagy egy nemért. Jeney később
megkérdezte a lányát, szorgalmas volt-e ma; Loli mondta, hogy nem
nagyon, ma délelőtt nem tudott tanulni, ma majd délután pótol
mindent, nem megy el a francia festők kiállítására, ahová el akart
menni. Monostory elmerülve és szótlanul ült a helyén.
Jeney azután fölállott:
– No, nekünk most dolgunk van.
Monostory is fölállott. Az asszony kezet nyujtott neki.
– Viszontlátásra, – mondta, – minél előbb.
Loli közbeszólt:
– Anyám, – mondta, – nekem van egy külön meghívásom a
Monostory számára.
Az anyja kérdő arccal fordult feléje.
– Jövő szerdára, – mondta Loli.

– Ah igen…
Odafordult Monostoryhoz:
– A születésnapja, – mondta mosolyogva.
Monostory bizonytalan arccal nézett rá.
– A tizenhatodik, – mondta Jeneyné mosolyogva. – Erre a napra
természetesen át kell neki engednem a meghívás jogát.
Loli fölemelte égő arcát Monostoryhoz:
– Eljön? – kérdezte.
– El.
– Becsületszó?
– Becsületszó.
Jeneyné nevetett, Monostory újra kezet csókolt neki, azután
kezet nyujtott Lolinak, Loli erősen megrázta a kezét, Jeney
udvariasan előre eresztette és Monostory révedezve, kábultan,
mintha álomban járna, indult előre.

X.
A napok így teltek el.
Monostory reggel hét órakor fölkelt. Pontosan ébredt és rögtön
kiugrott az ágyból, mert az az érzése volt, hogy örvendetes és
sürgős dolgok várnak rá. A hálószobájából átment a fürdőszobába,
ott elővette a súlyzóit és jó negyedóra hosszat tornázott; az izmai
pattogva engedelmeskedtek neki és feszülve és rugalmasan viselték
el a legkeményebb teherpróbákat is; ő boldogan élvezte teste
egészségét és erejét, azután fáradtan beleült a fürdőbe. A langyos
fürdőt fáradtan és derülten élvezte néhány percig, azután pihenten
fölkelt és sietve felöltözködött. A lakása másik szobájában, az
ebédlőben várt rá a reggeli. Elfogyasztotta; azután csöndesen
szivarra gyujtott és gondosan elolvasta azt a pár lapot, amelyet
járatott. Háromnegyed kilencre készen volt az olvasással is és a
szivarral is. Ekkor átment a hivatalába. Kilenc óra előtt öt perccel
pontosan ott volt.
Az asztalán nagy halom levél feküdt és ő ekkor boldogan
belevetette magát a munkába. Az a munka, amely ráhárult, az első
perctől kezdve elég nagy volt; ő azonban egyre több munkát kért és
szerzett meg a maga számára. A saját erejében gyönyörködött,
amikor dolgozott; a munka olyan volt a számára, mint valami jóleső,
hatalmas, könnyen végzett fizikai erőfeszítés. Átúszni egy folyót,
megülni egy lovat, elsőnek repülni egy falka mögött: ez az érzése
volt, amikor dolgozott. Az az érzése volt, hogy játék az egész;
játszva és könnyedén végzett mindent; jelentéktelennek érezte és
szerette az egészet. Az embereket, akik a nagy intézetben
meghökkenve és gyanakodva fogadták, lefegyverezte és
meghódította. Csöndes volt, derült és udvarias; a hangjából, az

egész lényéből, mindenből, amit mondott és mindenből, amit tett,
áradt a felsőbbség, az okosság, az ellenállhatatlan és mindent
legyürő tehetség.
Jeney tíz óra tájban jött be. Ő tizenkét óra tájban bement hozzá
és derülten, röviden és egyszerüen beszámolt neki arról, amiről be
kellett számolnia. Ebből a beszámolóból szigoru formákhoz kötött
cselekedetet csinált; úgy végezte a dolgot, mint egy katona, aki a
szolgálat rendjének értelmében alázatos anélkül, hogy a
személyének valóban köze volna a dologhoz; éppen a hibátlan és
feszes alázatosságával személytelen cselekedetté tette azt, amit
személyes cselekvés gyanánt alig tudott volna elvégezni. Jeney
elfogadta hivatalos dolgaik elintézésére ezt a módot; ez neki is
egyszerübbé és könnyebbé tett sok mindent. Amikor azonban a
hivatali ügyek elfogytak, akkor mégis megkönnyebbülten föllélekzett,
elmosolyodott, leültette Monostoryt és hosszabb-rövidebb ideig
beszélgetett vele. Monostory ezeknek a beszélgetéseknek a során az
első időben inkább kérdezősködött; később azonban, amikor Jeney
úgyszólván mindent elmondott már neki, amit elmondhatott, lassan
és óvatosan közölte Jeneyvel a nagy intézet vezetésére vonatkozó
észrevételeit, egyéb gondolatait és terveit. Ezeknek a
beszélgetéseknek a végén Jeney mosolyogva ilyesmit szokott
mondani:
– Lehetetlen, hogy sokáig itt maradj. Zavarba hozol. Az az
érzésem van, hogy neked kellene itt ülnöd. Hihetetlen, mennyire au
fait vagy mindenben. A tehetségedet én mindig teljes
elfogódottsággal tiszteltem, de azt nem hittem, hogy mindent, amit
tudok, egy félesztendő alatt megtanulsz. Ha nem gondolnám azt,
hogy az üdvös konzervativizmus az, amire itt legelsősorban szükség
van, akkor fölkelnék és azt mondanám, ülj le te ide és csinálj
forradalmat. De így inkább neked kell elmenned valahová, ahol te
leszel az úr, a gazda, a vezető…
Monostory nevetve hallgatta meg ezeket a kijelentéseket és
amikor Jeney elbúcsuzott tőle, sietve ment vissza a szobájába és

lángoló lendülettel, szinte haragos jókedvvel vetette rá magát újra a
munkára.
Délután három órakor bevégezte a munkát és hazament a
lakására. Itt megebédelt, azután olvasott. Pénzügyi munkákra
vetette rá magát ugyanazzal a haragos jókedvvel, ugyanazzal a fogat
összeszorító lelkesedéssel, amellyel az irodában a munkáját végezte.
Haragos mámorral akart elnyelni minden tudást; éhesen fogyasztott
el száz meg száz adatot; bizonyos akart lenni a dolgaiban; jól föl
akart fegyverkezni, teljes két-három évet adott magának a
készülődésre; és szomjas fantáziájának és ötletektől szikrázó
agyvelejének egyelőre csak percekre engedte meg a tervezgetést.
Öt óra tájban átöltözködött. Lassan és nagy gonddal öltözködött
föl. Felöltözködés után többnyire elment egy klubba, ahová Jeney
vezette be és ahol Hollódi Arturral is találkozott néha. Hollódi olyan
kedves volt hozzá, hogy ez a kedvesség szinte udvarlásszámba ment
már, de bizalmas viszony mégsem keletkezett közöttük. Néha nem a
klubba ment ilyenkor délután, hanem Országgal találkozott valami
kávéházban. Ország álmélkodva fogadta valahányszor megjelent,
fejcsóválva nézegette friss és délceg elegánciáját és beszélgetés
közben is meg-megállott néha. Bámulva ránézett.
– No mi az? – kérdezte Monostory.
– Hihetetlen, – szólt erre a fejét csóválva Ország. – Hihetetlen.
Hiszen tudok mindent, mégis hihetetlen. Hogy én ilyen nagyszerüen
csalódhattam…! Hogy én önt mennyire megmenthetetlennek láttam.
Monostory mosolygott. Ország vállat vont és fanyarul hozzátette:
– Pedig én voltam a menthetetlen.
– Miért? – kérdezte Monostory.
– Mert már akkor tudtam, hogy a darabom meg fog bukni és
mert titokban már akkor éreztem, hogy soha én többé ilyet nem
fogok írni.

– Ne legyen gyáva. Az ilyen bukás tisztesség.
– Mindenütt másutt. Budapesten nem. Budapesten azt, aki
hősiesen elbukik, mindenki megrugja. Budapesten senkiben sincs
meg… nem a bátorság, hanem a kedv és az akarat arra, hogy egy-
egy elbukó ügy mellé odaálljon. Nincs semmi, amit Budapest jobban
megvetne a boldogulni nem tudó lángelménél. Amíg fent vagyok,
amíg gicset írok, de sikerem van, addig még az is respektál, aki
tudja, hogy gics, amit írok. Mihelyt megbukom, akkor nemcsak
rámrohan minden patkánylyuk minden lakója, de még azok is
elhuzódnak tőlem, akik tudják, hogy jót írtam, hogy kitünőt írtam,
hogy… hogy… hogy halhatatlanság felé tettem egy lépést.
Elbiggyesztette a száját:
– Soha többé én ezt a lépést nem merem megtenni.
Vállat vont.
– Én, – mondta keserüen, – ezentul megint mindig olyan darabot
fogok írni, amelynek sikere lesz.
Monostory vigasztalta. Ugyszólván lelkileg vállon fogta és fölrázta
a kábulatából. Barátilag megszidta, biztatta és bátorította. Ország
hálás volt neki, de fanyarul és szkeptikusan mosolygott, amikor
elváltak. Ekkor rendesen hat óra körül járt az idő. Monostory ilyen
tájban mindennap fölment Jeneyékhez.
Legtöbbször egyenesen a Loli szobájába ment. Loli várta;
mosolyogva ment elébe, jókedvtől ragyogó arccal ültette le, azután
csengetett a teáért. Tíz percig tartott a teázás; azután Monostory
szivarra gyujtott; Loli is többnyire megpróbálkozott egy cigarettával,
de rövid kisérletezés után rendesen letette. Monostory azután
megkérdezte Lolit, mi történt tegnap óta és Loli beszámolt neki a
színházi előadásról, amelyet végignézett, vagy a koncertről, amelyet
végighallgatott, vagy a társaságról, amelyben volt.
– Igaz, – mondta ilyenkor egyszer, – a szép Steinschneiderné
tegnap azt mondta, hogy meg akarja magát híni.
Ú

– Úgy?
Lolinak remegett a szája.
– Remélem, – mondta lesütött szemmel, – hogy ezt a meghivást
nem fogadja el.
– De Lolika… ez most már a harmadik meghivás… ezt igazán
nehéz lesz…
– Kérem, ne fogadja el!
– Megbántom vele. És miért bántsak meg ok nélkül valakit?
Amikor… igazán… a világon semmi ok sincs rá.
– Csak az, hogy én kérem.
Monostory erre megigérte, hogy nem fogadja el a meghivást és
meg fogja bántani a szép Steinschneidernét. Loli azután az iskolai
ügyeiről számolt be. Most már a hetedik gimnáziumba járt; de
magántanuló volt és csak egy-két órára ment be az iskolába. A
tanulás ezért néha-néha megakadt. Ilyenkor Monostory segített.
Leült a Loli asztala mellé, elővette a Loli könyveit, megpróbálta
visszaidézni az emlékébe, amit valaha tanult, vagy megpróbálta a
dolgot a könyvből megérteni és mindig túlsegítette Lolit a bajon.
Legkönnyebben ment a segítség ott, ahol a legtöbb baj volt: a latin
dolgozatoknál. Loli az elvi visszautasítás álláspontján volt a latinnal
szemben, Monostory pedig szerette a latint. Ebből rendesen vita
támadt közöttük.
– A latin, – mondta Loli, – ostobaság. Olyan, mint a régi
babonáknak az az egész tömege, amelyet az iskolából is és a
lelkekből is irgalmatlanul ki kell irtani. Természettudományos
műveltség kell.
Monostory mosolyogva hallgatta és egy-két esztendeig tartott,
amíg a latin számára kegyelmet tudott kapni tőle és legalább néhány
latin szerelmes verset megszerettetett vele és egy-két évig tartott,
amíg rábirta, hogy ne legyen irgalmatlan mindazzal szemben, amit

összefoglaló szóval régi babonák tömegének nevezett. Egyébként
nem fáradozott sokat azzal, hogy meggyőzze. Megértette, hogy Loli
is, mint az az egész fiatalság, amely vele egykoru, tele van
elfogultságokkal és hogy az a fiatalság ugyanakkor, amikor azt hiszi,
hogy elvetett minden dogmát, tele van a maga dogmáival.
Megértette ezt, rábízta az időre, hogy a Loli dogmáin enyhítsen és
boldogan látta, hogyan enged lassanként a Loli kedves konoksága és
hogyan válik Loli olyan felsőbbségessé, de enyhévé és elnézővé,
mint az anyja.
Néha még érte egy-egy meglepetés. Egy délután Buzát Jánosról
volt szó és Loli elmondta, miért érzett eleinte némi szimpátiát iránta.
– Azért, – mondta nyugodtan, – mert én úgy szoktam az
embereket megnézni, hogy ha férjhez mennék hozzájuk, vajjon
milyen gyerekeim születnének.
Monostory ekkor meghökkenve és idegenkedve nézett Lolira. De
olyan tündöklően tisztának látta a tekintetét, olyan nemesnek és
fehérnek a homlokát, hogy egy legyintéssel elhárította magától a
kedvetlenségét. Szeretik a nagy szavakat, – gondolta, – de csak az
argotjuk más, mint azé a leánytipusé, amely nekem kedvemre való.
Megtanulták azt, hogy a gyermek évszázadában élünk; és ebben a
tulzó és kissé szájas gyerekkultuszukban van még valami
tiszteletreméltó is.
Ezeken az apróságokon kivül semmi sem zavarta meg azt a két
órát, amelyet mindennap együtt töltöttek. Mikor a Loli ügyei már
letárgyalódtak, akkor a Monostory dolgairól volt szó. Loli nagy
érdeklődéssel kérdezősködött a munkájáról, az olvasmányairól és
végül a terveiről, és ilyenkor Monostory megengedte a fantáziájának,
hogy szikrázva emelkedjék a magasságba. Hátradőlt egy
karosszékben, elnézett a messzeségbe és elmagyarázta Lolinak,
hogyan igázza majd le a pénzt; elmondta, hogy néhány év mulva
milliói lesznek; távolba néző, akarattól, vágytól és fantáziától égő
szeme vissza-visszatért Lolihoz; és Loli, aki a lélegzetet visszafojtva
ült vele szemben, csillogó szemmel kereste a tekintetét.

Fél nyolc tájban Monostory elbúcsúzott. Loli kikisérte, egy darabig
szótlanul nézett a szemébe, azután hosszan megrázta a kezét.
Monostory lement az utcára, meleg szívvel és jókedvüen sétált egy
ideig, azután fölment a vívóterembe és újra kemény és nagy munkát
adott az izmainak. Az izmainak mindig a végső erejét akarta kivenni;
szüksége volt arra is, hogy az összerogyásig elfárassza magát; de
különösen égető szükségnek érezte azt, hogy a testét rugékonynak,
erősnek és fiatalnak tartsa meg.
Kilenc óra tájban lejött a vívóteremből; kellemes fáradtsággal
hazaballagott; otthon várt rá a vacsorája; leült; csöndesen
megvacsorázott, rágyujtott egy szivarra, olvasmányt vett elő, és mire
a szivarnak vége lett, már ágyban volt és csöndesen elaludt. Mély és
nyugodt álma volt; csöndesen és nyugodtan aludt reggel hét óráig,
amikor pontosan fölébredt és rögtön kiugrott az ágyból, mert az az
érzése volt, hogy örvendetes és sürgős dolgok várnak rá.
Igy teltek a Monostory napjai. Igy élt le három nyugodt és boldog
esztendőt.

XI.
Loli fölállott az íróasztala mellől, a könyvszekrényhez ment, kivett
egy testes művészettörténeti munkát, visszament vele az
íróasztalhoz és lassan lapozgatni kezdett benne. Monostory, aki egy
karosszékbe sülyedten szemközt ült vele, eddig szótlanul nézte. De
amint Loli fölállott és a könyvszekrény felé indult, amint fiatal, délceg
termete lassan kiegyenesedett, Monostory egyszerre fölriadt
gondolattalan álmodozásából. Ahogy Loli járt, ahogyan egy lassú
mozdulattal a karját fölemelte a könyvért, ahogyan visszaült az
íróasztal mellé, – mindebből valami nyugtalanító, valami fölriasztó,
valami riadószerű, – olyan perzselő valami áradt Monostory felé,
hogy Monostory összerázkódott, egyenesre ült a karosszékében és
fölemelte a fejét, mint aki egy támadás ellen akar védekezni. Azután
csodálkozva nézett szét a szobában, amelyben három év óta szinte
mindennap eltöltött két órát. Mi történt ezzel a csendes és
nyugalmas szobával? Mi sustorog benne, mint a parázsló tűz, és mi
bujkál a sarkokban, mint egy nyugtalanító titok?
Loli a balkezére rátámasztotta a fejét és a jobbkezével lassan
lapozgatta a könyvet. Monostory sokáig nézte szótlanul, azután
halkan megszólalt:
– Milyen furcsa, Loli, hogy maga már tizenkilenc éves.
Megdöbbent tőle, milyen remegő, rekedt és tikkadt a hangja. Loli
azonban föl sem emelte a fejét a könyvről; észre sem vette az ő
hangjának a remegését; udvariasan mosolygott és nyugodtan
felelte:
– Hm… mulik az idő.

Tovább lapozott a könyvében. Monostory azt akarta, hogy nézzen
föl.
– No Loli, – mondta, – ugye jó, hogy az érettségi után nem ment
sietve az orvosegyetemre?…
– Igen, – felelte Loli, – a művészettörténet is nagyon szép dolog.
Fölnézett egy másodpercre.
– És magának abban is igaza volt, – mondta, – hogy a középkor
az emberiség történetének a legérdekesebb része.
Elmosolyodott. Vállat vont.
– Sőt attól tartok, – mondta, – hogy a középkor Budapesten
nemsokára divatba fog jönni. Veszedelmesen sok tizennyolc éves
művelt hölgy érdeklődik iránta. De mindegy, – mégis érdekes.
Ujra lenézett a könyvére. Monostory kielégítetlenül és szomjasan
nézte szép, barna fejét. Loli! Itt ül!… Néhány másodpercre fölnézett
volt; – de milyen volt a tekintete! Hová tünt el a szemének az az
olvadó, lágy és édes mélysége, amelyet nem lehetett megindulás
nélkül nézni? Hol van a gyerek-Loli szemének a tündöklése? Ennek a
szép, nagy lánynak hideg, nyugodt és üres a tekintete, lehűtő és
nyugtalanító. Mi veszett el belőle?
Aggódva, elfogódottan és szomjasan nézte Lolit. Loli lapozgatott
a könyvében. A szobában csend volt.
– Tudja-e, – mondta azután Monostory dobogó szívvel, – hogy
egypár hét mulva csakugyan ott hagyom az édes apja intézetét?
– Ah?
– Igen. A hollandiakkal mindent rendbe hoztam. Minden pénzt
megadnak. Körülbelül rendben van a dolog Hollódival is…
– Úgy? Vigyázzon, Hollódi ellensége magának.

– Tudom. Azt az elégtételt egyelőre megszerzem neki, hogy az ő
támogatásától teszem függővé a dolgot. – Paris vaut bien une
messe. – Nem?
– De igen… igen…
Monostory elhallgatott és összeszorított foggal nézett Lolira. Miért
lapozgatja olyan érdeklődéssel azt a könyvet? Miért néz föl csak egy-
egy futó és üres pillantásra belőle? Nem érdekesebb a könyvénél az,
amiről itt szó van? Azt akarom, hogy nézzen föl!
Loli fölemelte a fejét és fölnézett.
– Tudja-e, – mondta, – hogy Buzát bemegy aligazgatónak a
Hollódi bankjába?
– Tudom.
– Látja, mégis tehetséges ember.
Monostory megdöbbenve nézett rá. Miért mondta ezt? Hogy
jutott ez eszébe? Összehasonlította őket kettejüket? A szemöldökét
összevonta; a torka kiszáradt; a fejét fölemelte és minden izma
megfeszült, mintha valami hallatlan erőfeszítésre készülne. Loli
vissza akart pillantani a könyvébe. Monostory azonban megszólalt:
– Látja, Loli, én most fogok bele abba a munkába, amelyre
három év óta készülök. Amit most a kezembe kapok, amit én
szereztem meg, a hollandiak pénzét, egy harmadrangu kis
jelzálogbankot, az gyarló szerszám, jelentéktelen kis instrumentum
lesz. De majd meglátja, mit csinálok én belőle. Majd megmutatom
én most, hogyan kell megtizszerezni és megszázszorozni a pénzt, de
nem a Hollódiak módján, nem úgy, hogy egy szegény országot
kiuzsorázzon az ember, hanem úgy, hogy ahelyett a pusztító árvíz
helyett, amely eddig Magyarországon volt a nagytőke, olyan áradás
legyen, mint a Nilusé, áldásthozó és megtermékenyítő…
Tovább beszélt. Nemes és zengő hangja megmelegedett és
áttüzesedett. A hangja forró lett; a szavai szárnyat kaptak; a

gondolatai repültek. Ha máskor így beszélt a terveiről, Loli kipirult
arccal és lelkesedéstől égő szemmel hallgatta. Most is figyelt rá.
– Igen, – mondta. – Ez érdekes.
De a szeme hideg volt és közömbös és az arca nyugodt és tiszta.
Monostory minden izmát megfeszítette egy ideig, kétségbeesett
akarattal és elszánt lelkesedéssel beszélt, de azután lassan akadozni
kezdett a hangja és végül elhallgatott.
– No, – mondta Loli érdeklődve, – és azután?
– Semmi sincs tovább, – felelte Monostory.
Csend lett.
– Igaz, – szólt Loli, – hiszen maga haza is utazik egy-két napra.
– Csak egyre.
– Úgy…?
Újra hallgattak.
– Emlékszik-e Loli, – mondotta azután Monostory elkomorodva, –
a főúrra és a báróra, akikről én egyszer beszéltem magának?
– A fő-úr-ra…?
– A főúr, az papnövendék volt valamikor. Most is reverendában
jár még. Semmi baja, csak időről időre összecsapja a bokáját és a
fejéhez kapja a kezét, mintha azt kiáltaná, hogy csuhaj –?
– Ah igen, emlékszem rá. És a báró?
– A báró egy szegény zsidó, aki megkivánja, hogy őt báró úrnak
szólítsák és aki azt várja, hogy a császár egyszer csak eljön,
lefejeztet mindenkit és akkor övé lesz a Morgenrot boltja.
– Ah… emlékszem. – De hogy jut ez most eszébe?

– Hogyan? Nem is tudom. Talán úgy, hogy én három év óta
készülök rá, hogy hazamegyek, elhivatom a főurat és a bárót…
– És?
– Etetem és itatom őket.
– És?
– És az asztalra könyöklök. És nézem… őket. És nézem…
mekkora távolságra jutottam tőlük.
– Úgy? Igen…
Mind a ketten elhallgattak. Loli azután fölállott:
– Igen, – mondta, – Országnak igaza van, a maguk tehetsége
odalent egy furcsa életművészetben merült ki. – Ennek az
életművészetnek nagy varázsa van. – De jobb azért onnan lentről
elkerülni.
– Jobb…
Hallgatás támadt. Loli az órára nézett.
– Készül valahová? – kérdezte Monostory.
– Igen. Koncertbe megyek.
– Jó mulatást.
– Jó mulatást magának is. Viszontlátásra.
– Viszontlátásra.
Kezet fogtak és Monostory elment. Másnap hazautazott.
Elvégezte az üzleti dolgait, azután bágyadtan virrasztva megvárta az
éjszakát. Fáradt volt és a szokatlan virrasztást nehezen bírta. De
valahányszor az jutott eszébe, hogy le kellene feküdnie, mindig az az
érzése támadt, hogy a lefekvéssel és az alvással valami

elmulaszthatatlant mulaszt el. A szíve összeszorult és bágyadtan
virrasztott tovább.
Hajnaltájban elment a Vitriol-korcsmába. A gazda álmélkodva
fogadta. Monostory italt rendelt, azután megparancsolta, kerítsék
neki elő a főurat és a bárót. A főúr nemsokára megjelent; kissé
megőszült három év óta; a reverenda rongyokban lógott le róla, de
vídáman bokázott és hetykén kapkodta a fejéhez a kezét. Később
megérkezett a báró is; gyanakodva nézte Monostoryt, de amikor
Monostory báró úrnak szólította, akkor leült az asztalhoz, evett és
ivott és hamarosan megsúgta Monostorynak, hogy a császár útban
van már, mindenkit lefejeztet és akkor övé lesz a Morgenrot boltja.
Monostory rákönyökölt az asztalra és nézte őket. A szeme égett
az álmatlanságtól, a teste reszketett a bágyadtságtól, kábult
révedezés jött rá, a szíve megtelt csüggedéssel és szorongással és
úgy érezte, hogy testvérei azok, akiket megvendégel.

XII.
Monostory másnap ismét Budapesten volt. Délben érkezett meg,
otthon megebédelt, átöltözködött, azután – szokása ellenére – korán
délután fölment a vívóterembe. Nem tudott ellentállni annak a
vágyának, hogy kipróbálja az izmait; látni akarta, el bírja-e még
végezni a teste azt az emberfölötti munkát, amelyet hajdan néha
ráparancsolt; a megelégedettséget, a nyugalmas felsőbbséget, a
testi büszkeséget kereste. Lihegve, zakatoló tüdővel és szívvel el
tudott végezni még mindent; a teste nagyszerű munkájában
gyönyörűsége telt, de amikor felöltözködött, az öltözőszoba tükrében
belenézett a saját szemébe, sokáig nézett magával farkasszemet és
lassan elkomorodott.
A vívóteremből fölment Jeneyhez, a hivatalba. Elmondta neki az
utazásának az eredményét és elmondta neki, hogy az új
részvénytársaság pár nap mulva hivatalosan megalakul és működni
fog és hogy ő a napokban fölkeresi Hollódit, akinek az üzleti
támogatására szüksége lesz. – Helyes, – felelte erre Jeney, – Hollódi
mindent meg fog tenni, hogy az új intézetnek szolgálatára legyen; és
pompás, hogy a dolgok ilyen pompásan mennek; ő gratulál
Monostorynak, még inkább a hollandusoknak és egy kicsit
önmagának is; nagyon boldog, hogy idáig eljutottak…
Monostory szótlanul ült vele szemben és maga sem tudta miért,
fájdalmasan mosolygott. Nem tudott válaszolni; nem tudta sem a
hivatali érintkezésük formális hangját megütni, sem a baráti
érintkezésük régi könnyed és felsőbbséges hangját; révedezve ült a
helyén, gondolattalanul nézett Jeneyre és fájdalmasan mosolygott.
Jeney is elhallgatott és lenézett a földre. Egyszer-kétszer köhintett,

fölemelte a fejét, mintha szólani akarna, azután ismét a szőnyeget
nézte.
Kint sötétedett és ők bent sokáig hallgattak. Jeney végre fölállott,
lesütött szemmel odalépett Monostoryhoz, bizonytalan és bátortalan
mozdulattal megérintette a vállát és halkan és ingadozva így szólt:
– Kedves Pistám, – nekem volna egy baráti kérésem is hozzád, –
te, tudom, nem fogod félreérteni és meg fogod érteni…
Elhallgatott. Lesütött rövidlátó szemét bátortalanul fölemelte
Monostoryra.
– Parancsolj, – felelte nagyon csendesen Monostory.
A szíve hevesen vert. A Jeney hangja olyan volt, mintha nagy
távolságból érkezne hozzá.
– Nézd, – mondta Jeney most már ismét lesütött szemmel, –
nézd… Loli időközben nagy lány lett… én ugyan neki teljes
szabadságot adok és ő az idejével úgy rendelkezik, ahogyan akar…
és ez a te irántad való vonzalma és általában a ti barátságtok
nagyon kedves volt, ő rá kétségtelenül hasznos és szellemileg
érlelő… de az idő elmúlt, ő időközben nagy lány lett és…
Megakadt. Rövidlátó szeme újra fölkereste a Monostory beesett
szemét és megzavarodottan siklott le a földre.
– Igen, – mondta Monostory fájdalmas mosollyal, – és…?
– Szóval… az ő jövője érdekében, azt hiszem, helyes volna, ha ez
a te mindennapos… Ez a ti mindennapi találkozásotok elmaradna…
Oh, te nem fogsz félreérteni, – én boldog vagyok, ha te mindennap
megtisztelsz bennünket a látogatásoddal. – De minket. – Nem őt.
Hosszú szünet támadt.
– Igen? – kérdezte Jeney.
– Igen, – felelte Monostory szenvedve. – Amint parancsolod.

– Te ugy-e, megérted…
– Tökéletesen.
Monostory fölállott. Beesett szeme hunyorgott, mintha erős fény
érte volna és kézadásra nyujtott keze reszketett. A szavait, úgy
tetszett, nem ő maga mondja.
– Igen, – szólt kábultan, – csak ma még… mert úgy volt… mert
megállapodtunk benne…
– De kérlek; parancsolj.
Monostory lement a sötétedő utcára. Kábultan haladt előre, de
amikor a Jeney-ház elé ért, egyszerre az egész testét megrohanta a
vágynak, az akaratnak, az elszántságnak egy olyan rohama, hogy az
orrlyukai kitágultak, mintha lihegne és hogy az izmai fájni kezdtek.
Amikor belépett a Loli szobájába, sápadt arcából, sötét szeméből
lángolva lobogott a mámoros, haragos és győzelmes elszántság. Az
az érzése volt, hogy mindenkinek meg kell éreznie azt a mindenre
készséget, annak a halálos nagy erőnek a rettentő és nagyszerű
lehetőségeit, amely belőle kiárad. Loli azonban derülten és
nyugodtan fogadta; az arcán nem vett észre semmit; nyugodtan
leültette, azután tovább foglalkozott a könyveivel és közömbösen
beszélt a középkori építészetről és szobrászatról.
– Nézze, – mondta – nem tudok ettől elszakadni; hihetetlen,
hogy ennek a csodálatos és lezárt művészetnek milyen izgató
problémái vannak.
Monostory megdöbbenve és dermedten bámult rá. Miért beszél
így? Miért nem néz föl reá? Miért érdekli minden más, csak az nem,
hogy ő sápadtan ül itt vele szemben és a nyelvét harapja szét
tehetetlenségében?
Nagy bágyadtság jött rá. Hátradőlt a karosszékében, behunyta a
szemét és úgy érezte, jó volna meghalni.

Loli nem nézett föl rá. Lassan cigarettára gyujtott, kis
füstkarikákat eregetett le a könyv felé, amely előtte volt, azután
szétfujta a füstkarikákat és figyelmesen nézte a könyvben levő
fotografiákat.
Monostory összeszedte magát. Összeszorította a fogát, egyenesre
ült és lassan előrehajolt.
– Mit csinált tegnap Loli? – kérdezte csendesen.
Loli egy pillantásra fölnézett.
– Tegnap… hm? délután kint voltam a jégen.
– Délután is?
– Igen. Megbeszéltem Buzáttal. Ő délben csak későn jöhet.
Kitünően korcsolyázik.
– Úgy?
Loli tovább eregette a kis füstkarikákat a könyvre, azután
szétfujta őket és figyelmesen nézte a gótikus templomokat,
amelyeknek a fotografiái előtte voltak. Megrázta a fejét.
– Multatuliban az van valahol, – szólalt meg energikusan, – hogy
egy gótikus székesegyház olyan, mint egy ima. Csak imádkozó
ember építhette. De akik ezeket építették és kifaragták, azok éppen
úgy lehettek hitetlen emberek is; helyesebben csak egy hit volt
bennük: a maguk művészetébe vetett hit. – Abba, amit mi
primitivnek látunk, szoborba, képbe, mi csak belemagyarázzuk a
naivságot, vagyis a hitet…
Monostory nem felelt. De amikor Loli tovább beszélt, akkor
összeszedte minden erejét és válaszolt neki. Vitatkozott vele. A feje
fájni kezdett attól a szörnyű erőfeszítéstől, hogy soha sem hallott
szépségü dolgokat, sohasem hallott szépen mondjon el. Loli azonban
csak néha nézett föl; a tekintete azután közömbösen siklott vissza a
könyvére; nyugodtan felelgetett, nemsokára új cigarettára gyújtott,

gyorsan egymásután eregette a kis füstkarikáit, azután szétfújta
őket.
Az idő lassan és fájdalmasan telt.
– Tudja-e, – kérdezte később Monostory, – kivel találkoztam
tegnapelőtt?
– Kivel?
– Steinschneidernével.
Visszafojtotta a lélegzetét és félig lehunyt szempillái alól
reszketve nézett Lolira.
– Óh, – mondotta Loli, – az örök Steinschneidernével. Hát az
még megvan? Mit mondott?
– Hogy menjek el hozzá.
Loli megbiccentette a fejét.
– Szívós egy matróna, – mondta komolyan.
– Hát elmenjek? – kérdezte Monostory.
Alighogy kimondta, elszégyelte magát. Loli fölnézett rá és vállat
vont:
– Ha kedve van rá, – mondta, – ha csakugyan kedve van rá –?
Monostory elpirult szégyenletében és lehajtotta a fejét. Az idő
félnyolc felé járt. Monostory fölállott. Az az érzése volt, hogy eddig
rossz úton járt, most visszatér a helyes útra, most döntésre visz
mindent, most visszahódít mindent.
– Loli, – mondta rekedten, de keményen, – én most elmegyek. És
ha maga is úgy akarja, mint az édesapja, akkor egyhamar nem jövök
vissza.
– Tessék?

A Loli szeme kitágultan, bámulva emelkedett föl Monostoryra.
– Az édes apja, – mondta Monostory, – úgy találja, hogy illetlen
dolog, ha én mindennap órákat töltök el itt. Mert maga nagy lány
lett és…
– Nohát ez már mégis…!
Loli fölugrott. Monostory sötéten lángoló szemmel nézett rá. A
szeméből sziporkázva és pattogva sustorgott a könyörgése, a
reszkető és esdeklő vágyódása és a türelmetlen és szomjas imádata.
– És az édes apjának, – mondta, – igaza is van. Ha csak… ha
csak…
Nem tudta befejezni. Loli toppantott egyet, sietve elindult,
elhaladt mellette, kiment a hallba és lekiáltott:
– Itthon van a papa?
– Itthon van, – felelte egy hang.
Loli erre visszasietett az ebédlő felé és a dohányzóban megtalálta
az apját és az anyját. Monostory elámultan és kábultan követte.
Loli megállt az apja előtt.
– De kedves, jó, öreg, bölcs papám, – mondta bevezetés nélkül,
– mi jut neked eszedbe!
– Mi az? – kérdezte meghökkenve Jeney.
– Hogy most akarod egyszerre szabályozni az én szabályozatlan
életemet.
Jeney ránézett Monostoryra.
– Ah úgy! – mondta kedvetlenül.
Vállat vont.

– Hiszen én nem bánom… tehetsz, amit akarsz… de nagy lány
lettél…
– De kedves, jó papám, légy nyugodt, én pontosan fogom tudni,
mikor lesz helyes megállapodni a barátaimmal abban, hogy ezentúl
ne látogassanak meg mindennap…
– Jól van. Én csak…
– Sőt a megnyugtatásodra kijelenthetem, hogy a kedvedért még
ugynevezett jó híremre is vigyázok legalább annyira, hogy abban a
jövőben, amelyet te óhajtva vársz, akárkinek elszámolhassak vele.
Jeney fölkelt, megveregette a Loli arcát, azután jobbról és balról
megcsókolta.
– Jól van, te bolondos, – mondta, – hát csináld azt, amit akarsz.
Monostory dermedten és szégyenkezve állott. Mi történt itt? Ezt
várta ő? Ezt a felsőbbséges és nyugodt tárgyalást? Ezt a közömbös
és tárgyilagos elintézést? Azt, hogy Loli csak függetlenségét akarja
majd pattogva, de indulat nélkül megvédeni? Ezt várta?
Megrezzent és bizonytalan, szinte részeg szemmel odafordult…
hová?… odafordult, ahonnan egy meleg szempár némán és
beszédesen, felsőbbségesen, de dús és áradó részvéttel tapadt rá az
arcára. Jeneyné nézett rá megindult, mélységesen szánakozó és
aggodalmasan kérdező tekintettel. A szeme olyan volt, mint a
lányáé; nem volt olvadó és tündöklő, mint hajdan a Lolié, nem volt
üres és hideg, mint a Lolié mostanában; két tudó és látó meleg,
gyöngéd és jósággal teli asszonyszem volt, amely most halkan és
aggodalmasan tapadt rá és ijedten, gyöngéden és aggódva kérdezett
valamit. Mit…?
Monostory összerázkódott, egy-két mentegetőző szót mondott,
azután elment. Fázás jött rá és didergett. És reszketett a
szégyenkezéstől és a megalázottságtól.

XIII.
Ezután három rettenetes napja volt. Nyögve viaskodott magával.
Reszketve akart legyűrni magában minden indulatot és remegve
próbált talpon maradni. De a fájdalom és a vágyódás olyan irtózatos
erővel rohanta meg újra meg újra, hogy fájdalmas gőggel fölemelt
fejét szenvedve kellett megint lehajtania.
A harmadik nap délutánján nem bírta tovább. A teste, a lelke,
minden idegszála úgy tele volt fűtve harcos elkeseredéssel és száz
halálra elszánt erővel, hogy az az érzése támadt: semmi ellent nem
állhat neki. – Ki az, akit most nem győzhet le? Mi az, amit most nem
hódít meg?
Reszketve állott meg a Jeney-ház előtt, fölemelte a fejét és
belépett. A portás elébe jött a páholyából és hajlongva köszönt neki.
Ő intett egyet a fejével és tovább indult.
– Loli kisasszony, – mondta erre a portás, – nincs itthon.
Monostory értetlenül nézett rá.
– Nincs? – kérdezte azután elsápadva.
– Nincs, nagyságos úr.
Monostory mozdulatlanul állott egy másodpercig, azután ismét
mereven biccentett egyet a fejével, megfordult és elment. Mereven
ment előre, nagy erőfeszítéseket tett, hogy egyenesen és feszesen
járjon és ekkor eszébe jutott a Jeneyné tekintete. Két meleg,
gyöngéd és jósággal teli asszonyszem, amely halkan és
aggodalmasan tapadt rá és ijedten, gyöngéden és aggódva kérdezett
tőle valamit.

Mit? Nem ezt e: – Szegény ember, mi lesz most belőled? – Nem
ezt e?
Lázasan gázolt előre, fölkereste Országot és elvitte inni. Ország
csodálkozva és aggódva nézett rá, de nem kérdezett tőle semmit,
hanem vele ment és késő reggelig csendben ivott vele. Monostory
másnap délelőtt nem ment be új irodájába. Délig aludt és amikor
délben fölébredt, italt hozatott magának és otthon, a lakásán inni
kezdett. Féktelen dühvel ivott. Mindenáron meg akart részegedni, de
az ital, amelytől elszokott, csak kínozta és nyugtalanná tette. A
józansága egyre fájdalmasabbá vált, a fájdalma egyre hangosabbá,
öt óra tájban fölugrott, reszketve felöltözködött és elindult
Jeneyékhez.
Loli otthon volt, nyugodtan és barátságosan nyujtott kezet neki,
azután teát töltött be és cigarettázva járt-kelt a szobában. Monostory
komoran nézte. Milyen nyugodt és derült, szép, nagy lány. – Miért
ilyen nyugodt és derült? – Miért nem néz rá és miért nem veszi
észre, hogy ő gyűlölettel és elvadultan, reszketve és véres szemmel
bámulja? Miért nem emeli föl a kezét, hogy elvadult arcára
nyugalmat simítson és vérbeborult szemét hüsítse? – Hol van az a
kéz… hol van a Loli erős és bátor gyerekkeze, amely olyan elszántan
és olyan gyerekvakmerőséggel nyult bele az ő életébe?
A Loli kemény gyerekkezéből fehér és puha asszonyi kéz lett. A
gyerek-Loliból egyszerre nagy lány lett: egyik napról a másikra
asszonyi érettségü, derült szűz lett; és a Loli szerelméből, a gyerek-
Loli rajongó és türelmetlen, elszánt és kislányosan tolakodó, hangos
és könnyes kis szerelméből mi lett? – Monostory vérbeborult szeme
szenvedve, szomjazva és kutatva bámult Lolira. Mikor lett vége a Loli
könnyes és hangos kislányszerelmének? Mikor volt az a nap, amikor
egyszerre megszünt? Hogyan szünt meg: lassan aludt-e ki, vagy
egyet lobbant és az egyik estéről a másik reggelre vége volt? –
Monostory összeszorította a fogát és fájdalmas töprengéssel bámult
a derült, nyugodt, mosolygó és szép Lolira. Milyen más volt ezelőtt
három évvel. Ezelőtt két évvel… eggyel… még egy hónappal ezelőtt
is. Mikor változott meg? Mikor siklott ki az ő kezéből a Loli lelkendező

és drága leányszerelme? Melyik volt az a gyűlölt nap? Melyik volt az
az átkozott óra? Milyen hibát követett ő el? Mit mulasztott el?
Vérbeborult és komor szemmel nézte Lolit. És amint komoran
nézte és amint hallgatva rágta a maga töprengését és
kétségbeesését, a szíve egyre hevesebben vert és a vére egyre
forróbb hullámokban ömlött a szíve felé. Milyen szép ez a leány, –
irgalmas Isten, milyen szép, – milyen csillogó érettségü, milyen
hamvasan duzzadó, milyen nemesen asszonyi. – És – ezt – el – kell –
most veszíteni?
A Monostory testét és lelkét a lángoló akaratnak egy olyan
görcsös rohama támadta meg, hogy az izmai reszkettek és a feje
megfájdult. Fölállott.
– Loli, – mondta, – én tegnap délután is itt voltam… Arról
akartam magával beszélni…
– Ah, igen, – szólt közbe Loli, – bocsánat. Nem voltam itthon. A
jégen voltam… Megigértem Buzátnak.
Monostory megdöbbenve nézett rá.
– Kinek? – kérdezte rekedten.
– Buzátnak.
Monostory megrázta a fejét, mint aki támadásra készül.
– Loli, – mondta halk, de csattanó és éles hangon, – maga
nagyon sokat van együtt ezzel az Buzáttal.
Loli ránézett és vállat vont.
– Sokat? – kérdezte könnyedén. – Igaz, én majd mindennap
együtt vagyok vele. Néha kétszer is. De –?
Újra vállat vont, mintha azt akarná mondani: miért ne.
Monostorynak ekkor kigyulladt a dühe. – Buzát? Ez a rongy fickó? Ez
volna az, akivel meg kell mérkőznie? – Hátravetette a fejét; az agyát

elöntötte a gőgnek és a dühnek a mámora; egy másodpercre olyan
volt, mintha karnyujtásnyira tőle ott volna a Buzát előkelő és csinos
feje, egy másodpercre olyan volt, mintha pezsgőtócsás asztal mellett
ülne és mintha ökölbeszorított kezének mindjárt pezsgősüveg nyaka
után kellene kinyúlnia, hogy egy röhögő és szennyes társaságot
szétverjen… elborult szemét összehúzta és ingerült hangon
megszólalt:
– Miért ne? Mert ez a Buzát előttem zavarodottan és
szégyenkezve süti le a szemét. Mert tudja, hogy előkelő és csinos
fejébe én belelátok és mert a szégyenkezésével nekem be kell
vallania, hogy ő is szegény fickónak, bátor, de buta csalónak tartja
magát.
Loli nagy szemmel fordult Monostory felé és kipirultan kiáltott
közbe:
– Nem! – Nem… Ez, bizonyos vagyok benne, tévedés.
A Monostory hangja fölharsant és megdördült:
– Kivülről úrra maszkírozza magát. De belül egy szegény
kupecivadék ijedt lelke reszket benne. A tudóst játsza; – csak
szorgalmas gondolattolvaj. A szónokot játsza; – elsápad és reszket,
amikor beszélni kezd és két hétig tanulja a rögtönzött beszédeit.
Született vezért játszik, de született közkatona. Született csatlós.
Született szolga. Sima és ügyes lakáj. És ezt ő is tudja; tudja, hogy
ezért boldogul; és remeg tőle, hogy egyszer csak mások is
megtudják. Nincs egy győzelmes félórája, nincs egy mámoros perce,
gyáva tolvaj, reszkető szegénylegény; – előttem didergő, fogavacogó
és szégyenkező, mint a szolga az ura előtt és mint a
földhözragadtság a géniusz előtt.
Befejezte. Loli lassan közeledett feléje. A szája nyitva volt; a
szeme kitágult; az arca kipirult. Mire Monostory elhallgatott, ő ott
állott szorosan előtte és fölindultan, magánkívül, lihegve rákiáltott:
– Ez hazugság. – Ez hazugság.
É

Welcome to Our Bookstore - The Ultimate Destination for Book Lovers
Are you passionate about books and eager to explore new worlds of
knowledge? At our website, we offer a vast collection of books that
cater to every interest and age group. From classic literature to
specialized publications, self-help books, and children’s stories, we
have it all! Each book is a gateway to new adventures, helping you
expand your knowledge and nourish your soul
Experience Convenient and Enjoyable Book Shopping Our website is more
than just an online bookstore—it’s a bridge connecting readers to the
timeless values of culture and wisdom. With a sleek and user-friendly
interface and a smart search system, you can find your favorite books
quickly and easily. Enjoy special promotions, fast home delivery, and
a seamless shopping experience that saves you time and enhances your
love for reading.
Let us accompany you on the journey of exploring knowledge and
personal growth!
ebookgate.com

Micro Electro Mechanical System Design 1st Edition James J. Allen

About This Presentation

Slide Content

Tags

Categories

Download

Quick Actions

Statistics

Related Slideshows

Micro Electro Mechanical System Design 1st Edition James J. Allen

About This Presentation

Slide Content

Slide 1

Slide 2

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Slide 6

Slide 7

Slide 8

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Slide 13

Slide 14

Slide 15

Slide 16

Slide 17

Slide 18

Slide 19

Slide 20

Slide 21

Slide 22

Slide 23

Slide 24

Slide 25

Slide 26

Slide 27

Slide 28

Slide 29

Slide 30

Slide 31

Slide 32

Slide 33

Slide 34

Slide 35

Slide 36

Slide 37

Slide 38

Slide 39

Slide 40

Slide 41

Slide 42

Slide 43

Slide 44

Slide 45

Slide 46

Slide 47

Slide 48

Slide 49

Slide 50

Slide 51

Slide 52

Slide 53

Slide 54

Slide 55

Slide 57

Slide 58

Slide 59

Slide 60

Slide 61

Slide 62

Slide 63

Slide 65

Slide 66

Slide 67

Slide 68

Slide 69

Slide 70

Slide 72

Slide 73

Slide 74

Slide 75

Slide 76

Slide 77

Slide 78

Slide 80

Slide 81