シリコン結晶異方性エッチングを用いたMEMSの先進的設計とプロセス技術開発

利用硅晶体各向异性蚀刻的MEMS先进设计和工艺技术开发

• 批准号: 08F08053
• 负责人: 佐藤 一雄
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08053/
• 关键词: 結晶異方性エッチング; TMAH; シリコン; 界面活性剤; FTIR; MEMS; エッチピット

シリコンをTetra Methyl Ammonium Hydroxide (TMAH)水溶液でエッチングするさいに添加された微量の界面活性剤が,エッチング特性,特に,エッチングの異方性を変えてしまう現象について研究した.H19年度までに当該研究室では,界面活性剤添加によるエッチレートの結晶方位依存性の変化を把握してきた.本テーマの第1年目である平成20年度の研究では,界面活性剤(Triton X100)がシリコンの特定の結晶方位に吸着してエッチングを妨げる結果,エッチング異方性が激変するという事実を実験的に明らかにした.これに続く平成21年度は,結晶面方位によって界面活性剤が選択的に吸着する現象を,エリプソメトリ法によって定量的に評価し,上記のエッチング異方性変化のメカニズムを確認した.これと並行してMEMS加工技術への応用を研究し,TMAH水溶液によるウェットプロセスだけで多様な3次元構造体を形成する新しいプロセスを提案・実証した.TMAH水溶液に界面活性剤を加えた場合と,加えない場合で大きく異なるエッチング特性を使い分け,それぞれ異なるマスクパターンにしたがって,異なる特性のエッチングを実施することで,従来,加工できなかった形状の微細構造を実現した,異なる領域を分割して保護するマスキング法として,2種類のマスク材料(シリコン窒化膜とシリコン酸化膜)を使い分けたLOCOS (Local Oxidization of Silicon)プロセスを導入し,これと特性の違うエッチングを組み合わせたプロセスを特許出願した.以上の平成21年度の成果は,学術会議論文7件,学術雑誌論文8件,図書1件,特許出願1件,として公表済み,あるいは掲載決定している.

In addition, trace amounts of interfacial active agents were added to aqueous solutions of tetramethyl Ammonium Hydroxide (TMAH). In particular, the anisotropy of TMAH was studied in this laboratory in 2019. In the first year of this year's research, the results of adsorption of the interfacial active agent (Triton X100) in a specific crystal orientation showed that the interfacial active agent (Triton X100) was not stable. In 2001, the orientation of crystal plane was determined by quantitative evaluation of adsorption phenomenon of interfacial active agent, and the anisotropic adsorption phenomenon of interfacial active agent was confirmed. In order to study the application of MEMS processing technology,TMAH aqueous solution is used to form multi-dimensional structures. It is proved that TMAH aqueous solution has different interfacial active agents in different cases. In the future, the fine structure of the shape of the processing is realized, and the different fields are divided into protection methods. Two kinds of materials (special oxidation films and special oxidation films) are introduced into the LOCOS (Local Oxidation of Silicon). The above achievements in 2011 include 7 academic conference papers, 8 academic journal papers, 1 book, 1 special permission, 1 public statement, 1 decision.

项目成果

Fabrication Methods Based on Wet Bulk Micromachining for the Realization of Advanced MEMS Structures

基于湿法体微机械加工的制造方法，用于实现先进的 MEMS 结构

• 发表时间: 2009
• 作者: Prem Pal;K. Sato
• 通讯作者: K. Sato

Fabrication methods based on wet etching process for the realization of silicon MEMS structures with new shapes

• DOI: 10.1007/s00542-009-0956-5
• 发表时间: 2010-07-01
• 期刊: MICROSYSTEM TECHNOLOGIES-MICRO-AND NANOSYSTEMS-INFORMATION STORAGE AND PROCESSING SYSTEMS
• 影响因子: 2.1
• 作者: Pal, Prem;Sato, Kazuo
• 通讯作者: Sato, Kazuo

Extension of 3D Shapes of MEMS Structures Realized by Wet Etching

通过湿法蚀刻实现 MEMS 结构 3D 形状的扩展

• 发表时间: 2009
• 作者: Prem Pal;K. Sato
• 通讯作者: K. Sato

シリコン微細構造体の製造方法

硅微结构的制造方法

• 发表时间: 2010

結晶異方性ウェットエッチングによるスキャロッピングの選択除去に関する研究

晶体各向异性湿法刻蚀选择性去除扇贝现象的研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 稲垣徳幸;佐々木光;Prem Pal;式田光宏;佐藤一雄
• 通讯作者: 佐藤一雄