生産性の高いシリコンのウェット垂直エッチング

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半導体技術を発展させた立体的微細加工技術で高付加価値部品が作られている。この加工ではフォトリソグラフィで基板上のマスクで覆われていない部分を一括でエッチング加工する。特にシリコン基板に垂直に深くエッチングできることや、薄いダイアフラムを形成できることが要求される。反応性イオンエッチング(Deep RIE)でシリコン基板などを垂直に深くエッチングできるが、多数の基板を同時に処理できないため生産性が悪いため、フッ化水素水中の電解エッチングでシリコンに垂直な孔を開けるマクロポーラスシリコンを応用して生産性の高いウェット垂直エッチング技術を研究した。特に、垂直な孔の底に薄いダイアフラムを持つ構造などを、このウェット垂直エッチング技術により、不純物濃度に対する選択性の違いを利用して薄いダイアフラムを形成する研究を行った。本年度はこの垂直な孔の底に薄いダイアフラムを持っ構造を製作するのに成功し研究の目的を達成できた。ダイアフラムにあたる部分に高濃度のボロンを拡散しておき、フッ化水素水中の電解エッチングでシリコンに垂直な孔を開けた後、アルカリ性のエッチング液に入れ替えて垂直な穴の側面をエッチングしながらさらに垂直方向にエッチングし、高濃度のボロンを拡散した層でエッチングが停止する性質を利用する。研究期間の最終段階で成功したため、その成果は期間終了後、平成19年7月2-3日に開催される電気学会センサ・マイクロマシン部門総合研究会で発表する。この研究の副次的な成果として、圧電材料であるニオブ酸リチウムの単結晶基板に選択的なウェットエッチングでダイアフラムを形成する研究に発展させ、それに薄いダイアフラムを形成することにも成功した。これは基板の熱処理によって分極反転層を形成してそれだけがエッチングされないようにする方法で、表面弾性波を用いたワイアレスパッシブ力センサに応用している。