(57)【要約】【課題】単結晶ＳｉＣを用いたＭＥＭＳにおいて、形状変化や特性制御ができるようにする。【解決手段】例えば直方体状で、互いに平行な第１面１０５ａおよび第２面１０５ｂを備える変形部１０５を形成する。例えば、第１面１０５ａは、（０００１）面とし、第２面１０５ｂは、（０００−１）面とする。このように形成した変形部１０５を同時に熱酸化し、第１面１０５ａには酸化シリコン層１５１が形成され、第２面１０５ｂには、酸化シリコン層１５２が形成された状態とする。【選択図】  図１
2015013352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に単結晶のＳｉＣから構成された互いに平行な合う第１面および第２面を有する変形部および一部の前記変形部を支持する支持部とを備える微細構造を形成する形状形成工程と、
前記微細構造を形成した後に、前記微細構造の表面を熱酸化して前記第１面および前記第２面の各々に同時に酸化シリコン層を形成する熱酸化工程と
を備え、
前記第１面と前記第２面とは、熱酸化により形成される酸化シリコン層の成長速度が異なる結晶面とすることを特徴とする微細機械構造の作製方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細機械構造の作製方法において、
前記第１面は、（０００１）面から１０度以内の範囲の結晶面とすることを特徴とする微細機械構造の作製方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の微細機械構造の作製方法において、
前記第１面に形成される酸化シリコン層の層厚は、１０〜２００ｎｍとすることを特徴とする微細機械構造の作製方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細機械構造の作製方法において、
前記第１面に形成される酸化シリコン層の層厚は、前記第２面に形成される酸化シリコン層の層厚の５倍以上の状態とすることを特徴とする微細機械構造の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣより構成された微細な構造を作製する微細機械構造の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的な動作で種々の機能を発揮するマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）が、センサーなどさまざまな応用で使用されている。現在、ＭＥＭＳは、主にＳｉを用いて作製されている。これに対し、Ｓｉに比較して、高いヤング率，高温での高い降伏強度、高い化学的安定性などの特徴を有する炭化ケイ素（ＳｉＣ）が、ＭＥＭＳの材料として注目を集めている。ＳｉＣを用いたＭＥＭＳ（ＳｉＣ−ＭＥＭＳ）の研究開発は、Ｓｉ上に堆積した３Ｃ−ＳｉＣや、多結晶ＳｉＣ，アモルファスＳｉＣが中心であった。しかしながら、３Ｃ−ＳｉＣは、結晶欠陥を多く含み、また、多結晶ＳｉＣ，アモルファスＳｉＣは、単結晶ＳｉＣに比べると、上述した特性が劣るという問題がある。
【０００３】
これに対し、高品質ＳｉＣ単結晶ウエハーを用いてＭＥＭＳを作る研究も一部行われている。高品質ＳｉＣ単結晶ウエハーを用いる場合、微細加工は難しいが、結晶欠陥が少なく、ＳｉＣ本来の特性が得られる。発明者らは、単結晶ＳｉＣウエハーにＳｉＣのｐ層およびｎ層を積層し、光電気化学エッチングもしくは電気化学エッチングを用い、ｐ層またはｎ層の選択的エッチングを行うことで、薄膜（メンブレン）やブリッジ、カンチレバーなどのＭＥＭＳの基本構造を作製する技術を提案している（非特許文献１参照）。
【０００４】
単結晶ＳｉＣで作製したカンチレバー共振器は、２３００００という非常に高いＱ値をもつ素晴らしい共振特性を持つ。これは、Ｓｉ基板上に形成した３Ｃ−ＳｉＣ薄膜により形成したカンチレバー共振器のＱ値の約１０倍であり、また、Ｓｉカンチレバー共振器の２０倍に相当する（非特許文献１参照）。この結果は、高感度センサーなど、ＭＥＭＳの応用上、極めて有用な特性である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】足立  亘平、渡辺  直樹、岡本  創、山口  浩司、木本  恒暢、須田  淳、「高いＱ値を持つ単結晶４Ｈ−ＳｉＣマイクロカンチレバー」、応用物理学会、ＳｉＣおよび関連ワイドギャップ半導体研究会  第２１回講演会予稿集、Ｐ−１０２、２０１２年。
【非特許文献２】Y. Song et al. ,"Modified Deal Grove model for the thermal oxidation of silicon carbide",JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol.95, no.9, pp.4953-4957, 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単結晶ＳｉＣ−ＭＥＭＳには大きな問題点がある。単結晶ＳｉＣ−ＭＥＭＳの技術では、単結晶ＳｉＣ基板上にホモエピタキシャル成長したＳｉＣ膜を用いて微細なＭＥＭＳを構成している。このようなＭＥＭＳでは、基板とＭＥＭＳ構造が共にＳｉＣで作られており、ＭＥＭＳ構造には内部応力が存在しない。一般的なＭＥＭＳにおいては、ＭＥＭＳを構成する層の薄膜の堆積条件で内部応力を制御することで、応力緩和による形状変化や内部応力による特性制御が行われるが、この特性制御を行うことが、単結晶ＳｉＣ−ＭＥＭＳでは不可能である。
【０００７】
ＧａＡｓ系ＭＥＭＳでは、ＡｌxＧａ1-xＡｓやＩｎxＧａ1-xＡｓなど格子定数の異なる混晶半導体を堆積することで内部応力を制御できる。しかし、ＳｉＣの場合、ＳｉxＣ1-xはｘ＝０．５付近は存在せず、異なる組成比の積層構造を利用する上述した方法を用いることはできない。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、単結晶ＳｉＣを用いたＭＥＭＳにおいて、形状変化や特性制御ができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る微細機械構造の作製方法は、基板の上に単結晶のＳｉＣから構成された互いに平行な第１面および第２面を有する変形部および一部の変形部を支持する支持部とを備える微細構造を形成する工程と、微細構造を形成した後に、微細構造の表面を熱酸化して第１面および第２面の各々に同時に酸化シリコン層を形成する熱酸化工程とを備え、第１面と第２面とは、熱酸化により形成される酸化シリコン層の成長速度が異なる結晶面とする。
【００１０】
上記微細機械構造の作製方法において、第１面は、（０００１）面から１０度以内の範囲の結晶面とすればよい。
【００１１】
上記微細機械構造の作製方法において、第１面に形成される酸化シリコン層の層厚は、１０〜２００ｎｍとすればよい。また、第１面に形成される酸化シリコン層の層厚は、第２面に形成される酸化シリコン層の層厚の５倍以上の状態とするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したことにより、本発明によれば、単結晶ＳｉＣを用いたＭＥＭＳにおいて、形状変化や特性制御ができるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した微細機械構造を備えるＭＥＭＳの一部構成例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した微細機械構造を備えるＭＥＭＳの一部構成例を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した微細機械構造の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した微細機械構造の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した熱酸化前の変形部を光学プロファイラーで測定した結果を示す特性図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した熱酸化後の変形部を光学プロファイラーで測定した結果を示す特性図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した熱酸化を行う前の変形部の共振特性（真空中）を示す特性図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法により作製した熱酸化後の変形部の共振特性（真空中）を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における微細機械構造の作製方法を説明するための説明図である。図１では、作製途中の工程における断面を模式的に示している。
【００１５】
まず、図１の（ａ）に示すように、単結晶ＳｉＣからなる基板１０１を用意する。例えば、基板１０１は、主表面を（０００１）面とすればよい。また、基板１０１は、ｐ型の単結晶ＳｉＣから構成されていればよい。次に、基板１０１の表面に、ｎ型のＳｉＣからなるｎ型層１０２を形成する。例えば、基板１０１の上にｎ型の単結晶ＳｉＣをエピタキシャル成長すればよい。ｎ型層１０２は、例えば、層厚１μｍ程度とすればよい。
【００１６】
次に、図１の（ｂ）に示すように、ｎ型層１０２を貫通する開口領域１０３を形成する。例えば、よく知られたフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とにより形成したＮｉマスクを用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりｎ型層１０２を選択的にエッチングすることで、開口領域１０３を形成すればよい。なお、開口領域１０３の形成に用いたＮｉマスクは、除去しておく。
【００１７】
次に、電気化学エッチングにより、開口領域１０３を介して基板１０１を選択的にエッチングすることで、図１の（ｃ）に示すように、微細構造１０４を形成する。この例では、微細構造１０４は、基板１０１の一部により構成された支持部１０６と、支持部１０６によって一端が支持された変形部１０５を備える、例えば板状の片持ち梁（カンチレバー）である。この場合、変形部１０５は、ｎ型層１０２から構成されたものとなる。変形部１０５は、支持部１０６により固定されている箇所より、図１の紙面左側の先端部までの長さが、例えば１２０μｍとされている。
【００１８】
上述したことにより形成された微細構造１０４において、板状もしくは直方体状に形成された変形部１０５は、互いに平行な第１面１０５ａおよび第２面１０５ｂを有している。変形部１０５の表面および裏面が、第１面１０５ａおよび第２面１０５ｂである。前述したように、基板１０１は、主表面を（０００１）面としており、この上に、エピタキシャル成長したｎ型層１０２より変形部１０５が構成されている。従って、第１面１０５ａは、（０００１）面となり、第２面１０５ｂは、（０００−１）面となる。これは、第１面１０５ａと第２面１０５ｂとは、熱酸化により形成される酸化シリコン層の成長速度が異なる結晶面の状態である。また、上述した微細構造１０４の形成によれば、第２面１０５ｂが、基板１０１の側を向いた状態となる。
【００１９】
以上のように微細構造１０４を形成した後で、第１面１０５ａおよび第２面１０５ｂを同時に熱酸化し、図１の（ｄ）に示すように、第１面１０５ａには酸化シリコン層１５１が形成され、第２面１０５ｂには、酸化シリコン層１５２が形成された状態とする。微細構造１０４を形成した基板１０１を、よく知られた熱酸化炉の中の酸素ガスの雰囲気で９００〜１０００℃程度に加熱すればよい。
【００２０】
上述したように、第１面１０５ａと第２面１０５ｂとは、熱酸化により形成される酸化シリコン層の成長速度が異なる結晶面の状態であり、この例では、第２面１０５ｂの方が、酸化シリコン層の成長速度が速い。従って、酸化シリコン層１５１より酸化シリコン層１５２の方が厚く形成される。なお、熱酸化により形成される酸化シリコン層は、第１面１０５ａおよび第２面１０５ｂに限らず、熱酸化の工程で露出しているＳｉＣの全ての面に形成される。
【００２１】
以上のように熱酸化をした後、熱酸化炉の内部温度を室温（２０〜２５℃程度）にまで冷却し、基板１０１（微細構造１０４）を搬出すれば、図１（ｅ）に示すように、変形部１０５の一部が、基板１０１より離れる方向に変形する。前述したように、熱酸化のときに、酸化シリコン層１５２の方が厚く形成されるため、冷却されると、変形部１０５は、より薄い酸化シリコン層１５１の側に反る状態となる。
【００２２】
上述したように、本発明では、微細構造を形成する単結晶ＳｉＣの結晶方位を適宜に選択し、選択した条件で熱酸化を行うことで、リソグラフィーや特殊な処理を行わずに、微細構造を構成する例えば板状の変形部の、互いに平行な２つの面に各々異なる厚さの酸化シリコン層を形成することで、単結晶ＳｉＣより形成した微細構造の内部応力の制御を可能にしたところに特徴がある。
【００２３】
単結晶ＳｉＣの熱酸化は、ＳｉＣを用いたＭＯＳＦＥＴの研究開発の過程で詳細に調べられている。熱酸化により、ＳｉＣのＳｉは、酸化シリコン層となり、Ｃは主に炭酸ガスとして排出される。熱酸化速度は、ＳｉＣ結晶面方位に大きく依存することが知られている。最も酸化速度が遅い面は（０００１）面近傍であり、最も早い面は（０００−１）面近傍である（非特許文献２参照）。
【００２４】
したがって、ＭＥＭＳを構成する変形部の互いに平行な一方の面を（０００１）面近傍とし、他方の面を（０００−１）面近傍にすれば、単に熱酸化を行うことで、一方の面、および他方の面に異なる厚さの酸化シリコン層を形成できる。ＳｉＣの微細構造を作製するプロセスを考慮すると、良好なホモエピタキシャル成長ができる面として、完全な（０００１）面、（０００−１）面とはせずに、当該面から０．５度〜１０度程度傾けた面にする方が好ましい。
【００２５】
前述したように、電気化学、あるいは光電気化学的なエッチングにより変形部の形状を形成する場合、異なる導電型の層を形成することになる。このために、エピタキシャル成長およびイオン注入を行うことになるが、これらを（０００１）面および（０００−１）面を対象として行う場合、一般には、数度以上のオフ角を付けるようにしている。ただし、本発明では、（０００１）面と（０００−１）面とに形成される熱酸化膜の成長速度の差を利用している。この差は、オフ角を増やして行くと減少し、オフ角を９０度とした面では、上述した差がなくなる。
【００２６】
熱酸化により第１面に形成される酸化シリコン層と第２面に形成される酸化シリコン層との間に２倍以上の層厚差を得るためには、オフ角１０度程度に抑えることが望ましい。この大きな層厚さを得る観点では、オフ角を０とすることが最もよい、一方、作製のし易さの観点では、オフ角を０．５度以上とした方がよいが、１０度程度の方位ずれであれば、第１面と第２面との間の熱酸化速度の差は十分にあり問題はない。
【００２７】
例えば、変形部がカンチレバー構造であれば、上述した熱酸化のプロセスを行うことで、カンチレバーを反り上がらせることができる。反り上がった形状のカンチレバーは、流体を扱うＭＥＭＳにおいては非常に有用な構造である。
【００２８】
例えば、図２に示すように、主表面を（０００１）面とした単結晶ＳｉＣの基板２０１上に形成した変形部２０５および支持部２０６を備える微細構造を、流路２１１に配置する。上述同様に、熱酸化により変形部２０５には、酸化シリコン層２５１および酸化シリコン層２５２が形成され、変形部２０５は、基板２０１より離れる方向に沿っている。なお、流路２１１は、基板２０１の上に固定された流路基板２０１ａに形成された流路溝により構成されている。
【００２９】
この微細機械構造によるＭＥＭＳによれば、流路２１１内を流体が流れることによる変形部２０５の変位の変化を検出する構成とすれば、流れる流体の状態を検出するセンサーとすることができる。変形部２０５は、先端部が流路基板２０１ａ側の内壁に近づく状態に反っており、図２の紙面右側より左側に流体が流れる状態が発生すれば、変形部２０５の酸化シリコン層２５１形成側に流体があたり、例えば、変形部２０５の先端部が基板２０１の側に変位する。この変位の状態を検出すれば、流路２１１内を流れる流体の状態を検出することができる。
【００３０】
また、例えば、図３に示すように、流路２１１の流路基板２０１ａ側の内壁に変形部２０５の先端部を近設する状態とすれば、逆止弁として用いることができる。方向３０１へは変形部２０５が基板２０１の側に変形することで流体が流れ、方向３０２には変形部２０５が流路基板２０１ａ側の内壁側に変形して当接し、流体の流れをせき止める。
【００３１】
作製するＭＥＭＳデバイスによっては、図４，図５に示すように、支持部４０２が形成されている基板４０１の平面の面内方向に屈曲する変形部４０５を備える微細構造４０４が必要な場合がある。なお、図４において、（ａ）は、（ｂ）におけるａａ’線における断面を示している。図５も、図４の（ａ）と同様の断面を示している。直方体状の変形部４０５を考えたとき、基板４０１の表面４０１ａを（０００１）面と直交する結晶面とすることにより、上述した状態が実現できる。また、図５では、各々複数の変形部４０５を備える２つの支持部４０２を、変形部４０５が形成されている面で向かい合わせて配置した状態を示している。
【００３２】
例えば、表面４０１ａを（１１−２０）面や（１−１００）面とすれば、基板４０１の裏面はこの結晶面と等価な（−１−１２０）面、（−１１００）面となり、熱酸化速度は同一となり、表面・裏面には同一の厚さの酸化シリコン層が形成される。一方、直方体状の変形部４０５の長手方向を適切に設定すれば、表面４０１ａ（裏面）に直交する側面となる第１面４０５ａ，第２面４０５ｂは、（０００１）面および（０００−１）面となる。この結果、第１面４０５ａに形成される酸化シリコン層４５１と、第２面４０５ｂに形成される酸化シリコン層４５２とは、異なる層厚となり、変形部４０５は、表面４０１ａの平面方向（面内方向）に反るものとなる。
【００３３】
また、直方体状の変形部４０５の長手方向の状態（長さなど）を変えることで、同一のウエハー上であっても、反り量の制御が可能である。１つのチップにさまざまな方向を向いたカンチレバー（変形部）を作製すれば、各々に異なる反り量を付加することができる。
【００３４】
上述した場合であっても、基板４０１の表面４０１ａは、完全に（０００１）面に直交した面ではなく、直交した面から２０度程度のずれがあっても問題はない。ところで、（１１−２０）面から（０００１）面もしくは（０００−１）面方向に傾ける場合には、前述したように、オフ角は１０度程度とした方がよい。また、（１１−２０）面から（１−１００）面方向に傾ける場合には、側面は（０００１）、（０００−１）面であり、オフ角は１０度を超えてもよい。なお、（１１−２０）面と（１−１００）面の角度差は３０度であり、各々の面から１５度の範囲は、結晶学的に（０００１）面に垂直な全ての面が含まれるようになる。
【００３５】
微細構造（変形部）の反り量は、変形部の幅，長さ，厚さなどの形状、互いに平行な第１面および第２面の酸化シリコン層の厚さの差、酸化シリコン層の形成雰囲気，形成温度などにより任意に制御可能である。
【００３６】
上述したことにより、単結晶ＳｉＣからなる微細構造を構成する変形部に、内部応力や反りを導入することが可能となる。
【００３７】
ところで、ＭＥＭＳとして用いる単結晶ＳｉＣによる微細構造（微細機械構造）の極めて高いＱ値は、ＳｉＣに由来するものであって、酸化シリコン層を形成すると、Ｑ値が低下して単結晶ＳｉＣの利点が低下する可能性がある。実験の結果、酸化シリコン層の厚さ（厚い方）が５０ｎｍ程度までであれば、Ｑ値は半分程度になるが、Ｓｉより形成したＭＥＭＳを大幅に上回るＱ値は維持されることを確認しており問題はない。
【００３８】
次に、実際に作製した微細機械構造について説明する。以下では、図１を用いて説明した実施の形態における微細機械構造（変形部の長さが１２０μｍ）を実際に作製した結果について説明する。作製した変形部の形状を、光学プロファイラーで測定した結果を図６に示す。図６は、熱酸化をする前の段階の変形部の測定結果である。
【００３９】
図６のグラフの中で、右側の水平な部分が支持部であり、ここより図６の紙面左側に向かって一度下がっている部分が、アンダーカットされることで中空構造となる部分が開始する部分を示し、更に左側の徐々に上がっている部分が変形部（長さ１２０μｍ）である。また、グラフの０．０１ｍｍで落ち込んでいる箇所が、変形部（カンチレバー）の先端部となる。
【００４０】
図６では、縦軸を拡大しているが、変形部についてみれば、長さ１２０μｍに対して０．３μｍ程度上側に反っているだけで、実際上はほぼ水平と言える。これは、単結晶ＳｉＣで作られているために、内部応力がほとんどないためである。ＭＥＭＳでは望まない（必要としない）反りは問題になるが、上述した結果は、単結晶ＳｉＣより構成した微細構造では、そのような問題がほとんど生じないことを示している。
【００４１】
次に、上述した変形部に対して熱酸化をすることで反りを与えた状態について説明する。熱酸化は、酸素ガスの雰囲気で、１０００℃・２時間の条件で行った。この条件では、（０００１）面である第１面の酸化シリコン層は層厚５ｎｍ程度、（０００−１）面である第２面の酸化シリコン層は層厚４０−５０ｎｍ程度となる。このように作製した熱酸化後の微細構造（変形部）の形状を、光学プロファイラーで測定した結果を図７に示す。図７に示されているように、極めて明確に上方（基板側より離れる第１面側の方向）に反っている。反り量は２μｍに達しており、熱酸化前の０．３μｍと比べると格段に大きい。
【００４２】
反りの生じる主要なメカニズムは以下の通りである。ＳｉＣとＳｉＯ2の間には、熱膨張係数差がある。熱酸化を行っているときの温度（熱酸化温度）において、歪みが緩和していると考えると、熱酸化温度から室温に降温する過程で、ＳｉＣがＳｉＯ2に比べて大きく収縮するため、ＳｉＣには引っ張り応力が働く。
【００４３】
上述した例では、第２面における酸化シリコン層の方が厚いため、収縮の差による応力の発生は、第２面の側の酸化シリコン層とＳｉＣとの間の関係が支配的となる。このとき、第２面の酸化シリコン層に比較してＳｉＣの方が大きく収縮するので、ＳｉＣかなる変形部（カンチレバー）の先端は、基板の側から離れるように上方に反り上がる形となる。
【００４４】
下（基板の側）に向かって反りを与えたければ、上述した構成とは裏表を逆にし、主表面を（０００−１）面とした単結晶ＳｉＣ基板を用い、基板の側を第１面とし、これに平行な第２面が（０００−１）面近傍となるような変形部を形成し、この後、熱酸化を行えば良い。
【００４５】
酸化シリコン層の厚さの調整（制御）として、例えば、熱酸化した後に形成された酸化シリコン層をある程度エッチングしてもよい。このエッチングにより、第１面および第２面に形成されている酸化シリコン層の厚さを各々制御すればよい。
【００４６】
ところで、変形部に有意な反りを与えるためには、より厚く形成する側（第２面）の酸化シリコン層の厚さが１０ｎｍ以上あることが重要となる。一方、酸化シリコン層の厚さの増加とともに、変形部の共振特性が低下する。共振特性を利用する場合、変形部に形成される酸化シリコン層の厚さは、２００ｎｍ以下とした方がよい。共振特性を利用しない場合、変形部に形成される酸化シリコン層の層厚は、２００ｎｍを超えてもよい。
【００４７】
また、第２面に形成される酸化シリコン層が、第１面に形成される酸化シリコン層より５倍以上厚い状態とするとよい。上述したように、酸化シリコン層がより厚いほど、変形部に有意な反りを与えやすいが、上述した２つの酸化シリコン層の厚さに５倍以上の差を設けることで、酸化シリコン層をより薄い状態としても、変形部により大きな反りを与えることができる。
【００４８】
ところで、上述したように形状制御が行えても、単結晶ＳｉＣを用いたＭＥＭＳの特色である高いＱ値が失われてしまっては魅力が半減してしまう。図８，図９に、上述したように作製した熱酸化前後の変形部（カンチレバー）の共振特性（真空中）を示す。図８は、熱酸化を行う前の変形部の共振特性（真空中）を示す特性図である。図９は、上述した熱酸化をした後の変形部の共振特性（真空中）を示す特性図である。
【００４９】
図８に示すように、熱酸化前はＱ＝１７００００という極めて高い値を示している。また、図９に示すように、熱酸化後では、若干低下はするが、Ｑ＝９００００という高い値を維持している。必要とされるＱ値を維持可能な範囲で、変形部の形状・寸法や熱酸化による酸化シリコン層の厚さ、条件を設定することが重要である。
【００５０】
以上に説明したように、本発明によれば、単結晶ＳｉＣにおける熱酸化により形成される酸化シリコン層の成長速度が異なる結晶面を備える点を用い、互いに平行な第１面および第２面を有する変形部を熱酸化することで、第１面と第２面とに異なる厚さの酸化シリコン層を形成するようにしたので、単結晶ＳｉＣを用いたＭＥＭＳにおいて、形状変化や特性制御ができるようになる。
【００５１】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、変形部としてカンチレバーを例に説明したが、これに限るものではない。変形部は、両持ちの梁（ブリッジ）構造でもよく、また、メンブレン構造であってもよい。いずれの構造であっても、例えば、図２を用いて説明したＭＥＭＳが実現できる。
【００５２】
また、メンブレン構造は、例えば、次に示すようにして形成すればよい。まず、主表面を（０００１）面としたｐ型の単結晶ＳｉＣ基板の上に形成したｎ型の単結晶ＳｉＣ層に貫通孔を形成し、電気化学エッチングにより、形成した貫通孔を介して平面方向に均一に単結晶ＳｉＣ基板をエッチングして空洞部を形成する。これにより、貫通孔を中心としたメンブレン（変形部）を備えるメンブレン構造が形成できる。メンブレン構造の空洞側の裏面は、（０００−１）面となる。この後、熱酸化を行えば、貫通孔を介して空洞部の内部壁面にも酸化シリコン層が形成され、空洞部の外側の（０００１）面のメンブレン表面と、空洞部内側の（０００−１）面のメンブレン裏面とは、酸化シリコン層の厚さが異なる状態となる。この結果、メンブレンが空洞部とは反対側に凸に変形する微細機械構造が得られる。
【符号の説明】
【００５３】
１０１…基板、１０２…ｎ型層、１０３…開口領域、１０４…微細構造、１０５…変形部、１０５ａ…第１面、１０５ｂ…第２面、１０６…支持部、１５１，１５２…酸化シリコン層。
【図１】
2015013352.tif 000003
【図２】
2015013352.tif 000004
【図３】
2015013352.tif 000005
【図４】
2015013352.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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