| 研究概要 |
本研究では,種々の結晶方位を有するSi単結晶マイクロ構造体に注目して,破壊と強度特性に及ぼす水環境と動的変動荷重の影響について検討して,信頼性があり寿命予測の可能なマイクロエレメントやMEMS設計のための強度マップを構築するための基礎データを得ることを目的とする。本年度は,厚さ50μmのSi単結晶ウェハを用いて,マイクロ引張試験片を作成するための製造条件および引張試験方法について検討を加えた。すなわち,任意の方位を有する引張試験片を加工するために,ICP装置を用いたプラズマエッチング(プロセスガス:SF_6+C_xF_y)により,任意の方位の引張試験片が加工できることを確認した。この時,精度良い試験片を加工するためには,プラズマエッチングの加工パラメータのうち,エッチング時の試験片の冷却がシリコンとレジストのエッチング比を最適な値に保つ上で極めて重要であるこをが明らかとなった。さらに,微小荷重を負荷できる微小材料動的引張試験機を導入するとともに,微小試験片の引張試験を行うための種々のチャッキング方法のうち,今年度は微小試験片と引張ジグを接着により固定して引張試験を行う方法を採用し,引張試験片の軸あわせや曲げが負荷されないようにチャッキングを行うためのジグを開発した。これらを用いて,シリコン微小引張試験片の引張試験が行えることを確認した。この結果,<111>方向の引張試験片は,引張軸方位に対して垂直方向の[111]面で破壊し,また破面上にはへき開段が見られることなどが明らかとなった。さらに,破壊特性に及ぼす動的応力・環境・微小切欠きの影響に関して現在検討を進めつつある。
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