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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，作為結構材料的新用途已經(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的發(fā)展，在晶圓上形成微細的機械結構體，進而機械地驅(qū)動該結構體，在20世紀70年代后半期的Stanford大學，IBM公司等的研究中，這些技術的總稱被使用為微機械。在本稿中，關于在微機械中占據(jù)重要位置的各向異性烯酸技術，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構的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構。由于形成梁側面的斜面與{111}一致，所以梁部的側面蝕刻非常少，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9）。開關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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結果和討論

Si的各向異性蝕刻技術與光刻，薄膜形成等技術相結合，成為在晶圓上實現(xiàn)各種結構體的有力手段。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。此外，微細部件的接合，組裝等技術今后也將變得重要。

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總結

在微機械技術的發(fā)展中， 在傳感器、生物技術、醫(yī)療、信息機器等各領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。在生物技術領域中，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構。在醫(yī)療領域中，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。