引言

分析化學小型化的一個方便的起點在于使用單晶硅作為起始材料，微加工作為使能技術，濕化學蝕刻作為關鍵的微加工工具。在這次可行性研究和學習中都起到了關鍵作用。

這項工研究的主要目的是評估不同的各向異性蝕刻劑，用于柱、分裂器和幾何圖案的其他變體的微機械加工，這些幾何圖案可以用作構建更復雜的微機械加工結構的構造，所以具被用于化學分析的應用。

實驗

質量保證

二氧化硅或硅、鈉的蝕刻速率很小,蝕刻在透明溶液中進行，因此 可以對蝕刻過程進行可視化監控。通過向蝕刻溶液中加入少量的硅可以抑制 鋁的蝕刻。祕、銘、鈦和飽沒有被蝕刻，但是銅、鐐和鋅被蝕刻。各向異性不如氫氧化鉀好。蝕刻必須在惰性氣體覆蓋下進行，甚至I非常薄的二氧化硅層也足以防止蝕刻。因此，有必要在蝕刻之前立即將晶片 浸入氫氟酸中。

由于冃井是一種可疑的致癌物，并且在高濃度下，月井溶液具有爆炸性，因此: 安全性是一個關鍵問題。這可以通過用乙二胺代替來部分解決。

KO-H的主要缺點是它以可觀的速率攻擊二氧化硅掩模,因此需要SigNa掩模，特別是 如果要使用深度蝕刻。當試圖將片上電路與微加工結構結合時，會產生額外的問題。“例如，鋁 金屬化和焊盤受到氫氧化鉀的侵蝕，必須受到保護(因此需要額外的掩模或使用其他蝕刻劑)， 蝕刻過程中釋放的Nat和K+可能會污染金屬氧化物半導體晶體管的柵極。這些問題已經通過從1 背面蝕刻硅晶片或使用非堿金屬基蝕刻劑如月井或乙二胺來解決。

相互比較和蝕刻劑選擇

這些蝕刻劑的一個共同缺點是在蝕刻表面上有白色殘留物示例如圖2所示。雖然它們的形成取決于實驗條件，但是當使用深度蝕刻時，通常會觀察到它們。這是這項工作中的一個重要考慮因素，因 為這種蝕刻是必要的。一個例子是高縱橫比微通道的制造，該微通道可用' 于將化學物質從入口輸送到檢測器，再輸送到出口。由于使用不同的實驗’ 條件，很難進行進一步的相互比較。此外，各向異性蝕刻的機理還沒有完， 全理解，盡管基于軟件的蝕刻模擬器開始出現，蝕刻劑的選擇大多1 基于試探法。預測在晶片上蝕刻圖案后獲得的形狀的困難引發了反復試驗' 研究，下面描述了一個這樣的研究。

從圖案到形狀

蝕刻結果的部分掃描電鏡照片所示。為了能夠進行相互比較，將為每個圖案和蝕刻劑獲得的蝕刻形狀的表面肌電信號放置在同一圖形上。為了更仔細地：檢查蝕刻表面，在某些情況下使用了更高的放大率。使用主觀評價標準，如掩模的， 底切、蝕刻角和邊緣的銳度、蝕刻表面和殘留物的質量以及金字塔的形成，對照片; 進行視覺檢查。

定性蝕刻結果總結在表2和3中。由于SE Ms顯示的結果在許多情況下是不言自明的: ，-因此將只給出簡短的描述。

結論

與微機電系統和微電子學類似，實驗條件對蝕刻圖案的形狀有顯著影響。此外，發現晶片上圖案的幾何形狀是定義蝕刻形狀的一個重要變量，在對結構進行微加工以進 行化學分析時應予以考慮。

應用程序。總的來說，可以得出結論，在獲得可用的微加工結構之前，需要大量的實驗。

在這項工作中報告的發展可以用于口罩設計，角落補償，可能有助于將分析化學成分添加到MEMS課程(35)中，并可能有助于分析工具的未來小型化，例如小瓶、燒杯。傳感器儀器組件模塊甚至整個化學分析。

微型儀器。盡管這種未來主義的擴展在智力上很有吸引力，在概念上也很簡單，但它 們的實現可能被證明是具有挑戰性的。然而，我們實驗室仍在沿著這些路線繼續工作。

審核編輯：湯梓紅