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シリコンナノニードルおよびその製造方法

シーズコード S130010313
掲載日 2013年6月6日
研究者
  • 中村 純
  • 前中 一介
技術名称 シリコンナノニードルおよびその製造方法
技術概要 単結晶シリコンからなる基板100の主面101にフォトレジストを塗布し、露光・現像してフォトレジストからなるリード保護膜R1を形成する。リード保護膜R1から露出している領域を垂直方向にエッチングし、リード保護膜R1のパターンと同一パターンの横断面を有する直柱体102を形成する。次に基板100を900℃~1200℃程度の雰囲気で熱酸化すると、内方拡散領域103aと、酸化シリコンによって形成される膨張領域103bとからなる酸化膜103が形成される。側面102aと底面101aとが直角に交わる交線近傍では、その交線から等距離に位置する点の集合が酸化膜103と非酸化領域との界面105aを構成する。熱酸化の処理時間は、直柱体102の内部に酸化されずに残る直柱体領域104の横断面最大幅wが1μm未満のリードの目標横断面最大幅と等しくなるように設定する。次に酸化膜103を、フッ酸(HF)によって除去する。酸化膜103を完全に除去すると、熱酸化されずに残った直柱体領域104とフレア領域105とが露出し、シリコンからなるニードル10が形成される。
画像

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研究分野
  • 表面処理
  • 電子顕微鏡,イオン顕微鏡
展開可能なシーズ 走査型プローブ顕微鏡の探針など、先端横断面積が1μm未満のニードルを製造する方法があるが、シリコンウィスカーをニードルとして用いる場合、シリコンウィスカーの形状制御性が低いため、歩留まりが低く、また複数のニードルを任意の配列で突出させることはできない。設計自由度が高く曲げ強度が高く極めてアスペクト比が高いニードルを提供する。
直柱体を構成するリードをニードルの一部として形成するため、設計自由度が高く、リードの横断面とニードルが基部から突出する高さとを独立に設計することができる。またシリコンからニードルを構成する場合、ニードルが細くなるほど曲げ強度が高くなり、マウントの頂から延伸するリードは横断面最大幅が1μm未満と極めて細いため、曲げ強度が高い。また、マウントの側面が底に向かって広がるフレア面を構成し、リードは直柱体を構成し、マウントの側面とリードの側面とが段差無く連続しているため、リードの基端に応力が集中しない。したがって、ニードルの耐衝撃性を保ちつつアスペクト比を高めることができる。
用途利用分野 シリコンナノニードル、針状構造体、探針
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) ヤマハ株式会社, 兵庫県, 国立研究開発法人科学技術振興機構, . 中村 純, 前中 一介, . シリコンナノニードルおよびその製造方法. 特開2011-230253. 2011-11-17
  • B81B   1/00     
  • B81C   1/00     
  • H01J   1/304    
  • H01J   9/02     

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