多孔質化を利用した単結晶シリコンマイクロマシニングの研究

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(本研究の目的)集積回路形成ための微細加工技術の発達により、ミクロなサイズでの加工が可能となっている。このマイクロマシニングはセンサの形成にも応用され,各種センサ部と周辺信号処理回路をウェハ上に集積できるため、高機能化が期待できる技術である。しかし機能要求が増せば、従来技術ではプロセスの増加や困難さのため、実現が難しくなることが予想され,新たなプロセスの開発が必要となる。我々はこれまで“多孔質化による単結晶シリコンマイクロ構造の製作"について検討してきた。これは、単結晶内に陽極化成で犠牲層となる多孔質層を形成するもので,“シリコンの伝導型の制御と組合せで微小構造体の形成が可能"である。これにより比較的容易に単結晶シリコンマイクロ構造が形成でき、それを検知素子や周辺回路に用いることで、センサの微細化集積化が可能となる。本研究では圧力センサさらには真空マイクロ素子を試作によりこの方法がマイクロマシニング技術としての有効性を具体的に示すことを目的とした。(本研究によって得られた新たな知見等の成果)1){シリコンマイクロ構造の加工寸法の制御}本研究では主要技術である陽極化成法においてシリコンマイクロ構造の加工形状の制御方法を確立した.2){圧力センサの製作及び評価}歪検知素子をシリコンマイクロ構造で形成した圧力センサを製作した.歪素子の寸法の微細化及び不純物注入量と出力抵抗値の変化について検討した.製作した圧力センサでは“印加圧力と歪素子の出力抵抗値が線形的に変化"“歪素子からの漏れ電流の大幅な低減"を確認した.3){真空マイクロ素子の製作及び評価}電界放射エミッタの製作及び評価を行った.製作したエミッタは“従来方法に比べ高アスペクト比"を有していることが確認出来た.これらの結果より多孔質化による単結晶シリコンマイクロ構造形成法がマイクロマシニング技術として有効であることを示した