非線形拡散制御による新規電気化学ナノ加工プロセスの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560633
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 本間 敬之 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (80238823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)
• Keywords: マイクロファブリケーション / ナノ表面界面 / マイクロ化学システム / 電気化学 / ナノデバイス造形

Research Abstract

微細なドットやチャネルなどの三次元ナノ構造の形成技術は,次世代マイクロ・ナノシステム構築のための基盤技術である.この分野において電気化学プロセスは一層重要となっているが,固液界面反応による本プロセスには未だ不明点が多い。そこで本研究では,本プロセス特有の因子である拡散過程,特に反応場がナノスケールとなる場合に拡散が非線形的となる現象に着目し,その挙動を明らかにすると共に,その積極的制御により単純かつ精密な制御を可能とする新規な金属ナノ構造析出形成プロセスおよびナノエッチングプロセスを開発し,これらを基に,三次元ナノ構造の一括形成を可能とするプロセスへと展開することを目的とした.
本年度は,まずSiウェハ表面にパターン形成したナノレベルの欠陥サイトに対し,これを浸漬した液相中にごく微量存在させた金属種が優先的に還元析出することを確認し,その積極的制御による金属ナノ構造体形成プロセスに関する検討を行った.さらに,還元剤分子種を添加した際の金属クラスタ表面との反応過程について,非経験的分子軌道法を用いた解析を行い,金属表面の触媒活性度について定量的な知見を得た.
さらに,位置選択的なSiナノエッチングによるナノ構造体形成に関する基礎的検討にも着手した.既存のSi陽極酸化プロセスは微小領域に選択的に均一な微細孔を形成することは現在不可能であるが,我々は,裏面からの光照射によるホール供給を制御することによりこれが実現可能であるとの予備的結果を得ている.この知見を基に,裏面へのマスク付与によりホールの過剰な非線形拡散を抑制し,端部まで均一な垂直微細孔が形成できるプロセスを実現した。さらに形成された微細孔における表面酸化膜形成あるいは金属埋め込みなどの機能化についても予備的検討を開始し,シリカチューブ配列などの形成プロセスを開発した.

Research Products

• [Publications] T.Homma, N.Kubo, T.Osaka: "Maskless and electroless fabrication of patterned metal nanostructures on silicon wafers by controlling local surface activities"Electrochim. Acta. 48. 3115-3122 (2003)
• [Publications] T.Homma, H.Sato, K.Mori, T.Osaka, S.Shoji: "High aspect ratio nanovolume glass cell array fabri-cated by area-selective silicon electrochemical etching process"Proc. IEEE MEMS2004. 17. 258-261 (2004)