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引言

? ? ? 單晶S1， 作為IC、LSI的電子材料， 用于微小機械部件的材料，也就是說，作為結(jié)構(gòu)材料的新用途已經(jīng)開發(fā)出來了。其理由是， 除了單晶SI或機械性強之外，還在于通過利用僅可用于單晶的晶體取向的各向異性烯酸，精密地加工出微細的立體形狀。以各向異性烯酸為契機的半導體加工技術(shù)的發(fā)展，在晶圓上形成微細的機械結(jié)構(gòu)體，進而機械地驅(qū)動該結(jié)構(gòu)體，在20世紀70年代后半期的Stanford大學，IBM公司等的研究中，這些技術(shù)的總稱被使用為微機械。在本稿中，關(guān)于在微機械中占據(jù)重要位置的各向異性烯酸技術(shù)，在敘述其研究動向和加工例子的同時，還談到了未來微機械的發(fā)展方向。

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實驗

? ? ? 作為用于化學各向異性蝕刻的蝕刻劑，已知有KOH水溶液、乙烯胺水溶液等1}。當使用這些進行蝕刻時，具有輪胎蒙特晶體結(jié)構(gòu)的S1的（111）的蝕刻率與其他晶面的蝕刻率相比顯示出極小的值。例如，在40℃下對40%KOH水溶液的所有方向的蝕刻率進行測量的結(jié)果如圖1所示2）。用等高線表示布。全方位中表示蝕刻速率的最大值的是（110），表示最小值的是（111）。兩者的蝕刻速率的比約達到1801.另一方面，S1的氧化膜（S102），氮化膜（S13N4），另外摻雜了大量雜質(zhì)的S1的蝕刻速率與S1相比也非常小。利用這樣的性質(zhì)，可以制作各種各樣的立體形狀。

? ? ? 懸臂梁型振動器。懸臂梁的尖端部具有大面積的質(zhì)量，具有由細梁支撐的結(jié)構(gòu)。由于形成梁側(cè)面的斜面與{111}一致，所以梁部的側(cè)面蝕刻非常少，可以高精度地加工寬度較窄的梁部。根據(jù)本加工法，如上所示，可以進行各向同性蝕刻無法完成的形狀的加工，以及干法蝕刻無法完成的達到數(shù)百μm的深度加工。

? ? ? Si的各向異性蝕刻現(xiàn)在廣泛使用的是壓力傳感器領(lǐng)域。 （100）如果從晶圓的一面實施各向異性蝕刻，如圖4所示，可以形成尺寸精度高的膜片。將膜片作為受壓面，檢測其變形，可以特定壓力的大小。隨著加工工藝技術(shù)的進步，膜片的小型化，以及與增幅回路的一體化、集成化正在發(fā)展，最近還試制了作為導管進入體內(nèi)的大?。?×0.6×5mm）的內(nèi)置回路的血壓傳感器3）

? ? ? 圖7顯示了形成SiO2懸臂梁的過程。除去面方位為（100）的Si晶圓表面上形成的氧化膜中相當于梁輪廓的部分后，用KOH水溶液對露出的Si面進行蝕刻，如圖所示進行加工，在{111}或雜質(zhì)摻雜層中停止蝕刻。

利用這樣形成的薄膜懸臂梁的共振，制作超聲波傳感器，振動傳感器等，并且如圖8所示，Sio2懸臂梁的尖端，還試制了以端為接點的杠桿式開關(guān)9）。開關(guān)動作是通過在梁及與梁相對的孔底之間加載電壓，使梁靜電彎曲來進行的。

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結(jié)果和討論

Si的各向異性蝕刻技術(shù)與光刻，薄膜形成等技術(shù)相結(jié)合，成為在晶圓上實現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)體的有力手段。從精密加工的觀點來看，研究的進展是值得期待的。此外，為了將至今為止以平面上加工為前提的半導體加工技術(shù)展開到立體形狀的微機械加工，在蝕刻以外的光刻工藝，曝光工藝等方面，也需要開發(fā)新的技術(shù)。此外，微細部件的接合，組裝等技術(shù)今后也將變得重要。

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總結(jié)

在微機械技術(shù)的發(fā)展中， 在傳感器、生物技術(shù)、醫(yī)療、信息機器等各領(lǐng)域被寄予了很大的期待。由于微處理器在汽車、家電產(chǎn)品中也被廣泛使用，因此，測量各種物理量的微小傳感器與LSI一樣被大量供給被強烈期待。在生物技術(shù)領(lǐng)域中，細胞和病毒等微小粒子的精密操作和挑選變得越來越重要，另一方面，生物傳感器也需要細微的立體結(jié)構(gòu)。在醫(yī)療領(lǐng)域中，人們期待著用于人體內(nèi)的治療、檢查的微小機器、人工內(nèi)臟器官的進步。在信息機器中，以使用光學裝置的光學系統(tǒng)為首，在超高集成化的計算機系統(tǒng)的配線、供電、冷卻等用途中出現(xiàn)前所未有的小機器。