マイクロシステム作製におけるプラズマレスドライエッチングプロセスの研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550305
• 研究機関: 成蹊大学
• 研究代表者: 齋藤 洋司 成蹊大学, 工学部, 教授 (90196022)
• 研究分担者: 鈴木 誠一 成蹊大学, 工学部, 助教授 (40235958)
• キーワード: 三フッ化塩素 / マイクロマシニング / シリコン / ガラス状炭素 / 光検出器

研究概要

本研究では、センサやマイクロマシン作製のための加工技術として、従来のウェットエッチングや反応性イオンエッチングとは異なる、純粋な化学反応を利用しかつドライ式のエッチング方法について、基礎データの収集、周辺技術の確立、メカニズムの解明、および実用面の評価を目的としている。本年度においては、まず、シリコンに対して大きい反応性を有する三フッ化塩素ガスを用い、被エッチング材料であるシリコンとマスク材料である二酸化シリコンを広温度範囲にわたり処理した。その結果、選択比は室温付近および400℃付近にて極大値を得た。また、三フッ化塩素に耐性のある材料としてガラス状炭素の評価を行ったところ、400℃以上では表面がフッ化されるものの500℃程度までは全く削れず、耐性が極めて高いことがわかった。これらの実験における気相の反応生成物については調査を継続中である。
また、加工の実証については、三フッ化塩素を用いたシリコンマイクロマシニングにより、太陽電池の微細テクスチャ加工およびボロメータ型赤外センサの作製を試みた。テクスチャ加工については、シリコン表面を幅40μm程度のすり鉢状の窪みの集合体に加工することができ、多重反射を起こさせて光収集効率の向上が得られた。赤外センサについては検出部にポリシリコン膜を用い、ブリッジ構造を形成して、従来以上に高感度のセンサが作製できた。ただし、再現性を得るためにはマスク材料や工程の再検討が必要である。
一方、鈴木は、抗体を吸着させた流路に抗原(検体)を導入して、抗原抗体反応による蛍光特性変化を検出する光学的免疫測定法の高感度化のための基礎検討を行った。本年度においては、抗原としてプロテインA、抗体として免疫グロブリンを用いた。まず、流路のアミノシラン化処理により抗原の固定化ができた。さらに、流路にシリコンゴムを満たして検出感度の増大を試みたが、未反応の抗体そのものが吸着してしまい、S/N比が悪くなった。流路の表面状態の制御が重要と考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Yoji Saito: "Characteristics of plasmaless dry etching of silicon-related materials using chlorine trifluoride gas"Sensors and Materials. 14,5. 231-237 (2002)
• [文献書誌] Y.Saito, H.Takaoka, T.Nishizawa, M.Hamaguchi: "A Study on the reaction between chlorine trifluoride gas and carbon-related materials for semiconductor equipments"Proc.Int.Conf.on Electrical Engineering 2002. 3. 1356-1359 (2002)
• [文献書誌] Yoji Saito: "He-enhanced etching of silicon in fluorocarbon remote plasma system"Proc. of 3^<rd> Korea-Japan Joint Workshop on Advanced Semiconductor Processes and Equipments. 60-63 (2002)
• [文献書誌] 室谷, 小澤, 門馬, 齋藤: "ノンドープポリシリコンを用いた高感度赤外線センサ"第50回応用物理学関係連合講演会予稿集. III. 29a-ZM-2 (2003)
• [文献書誌] 鈴木誠一他4名: "非対称電界を用いたEHDマイクロポンプの開発"電気学会C部門大会予稿集. TC7-1-TC7-2 (2002)
• [文献書誌] S.Suzuki他3名: "Development of An Optical Sensor for Multi-component Immuno-detection"IEEE Sensors 2002. 26.5 (2002)