姓名：陈静学号：1001170101 翻译范围：第1-3页
作为机械材料的硅
摘要：单晶硅之所以越来越多地被各种各样新的商业产品应用不是因为它行之有效的电子性能，而是它优良的机械性能。此外，最近在工程文献中的趋势表明人们越来越多地使用硅作为机械材料因为他们将广泛发展价格低廉、批量制作、高性能传感器和容易与迅速增殖微处理器配合的传动装臵作为终极目标。该评论描述了采用硅作为机械特性、硅的相关机械特性和特定于微型机械结构的具体处理技术的优势。最终，这种新技术的潜力被文献中许多详细的例子阐明。很显然，作为电子材料的硅补充其传统角色将被很多机械应用积极利用。并且，硅的这些多学科用途将大大改变我们对所有类型的微型机械装臵和组件的思维方式。
一、介绍
同样，硅已经彻底改变了我们对电子的思维方式，这种多用途的材料现在已经处于改变传统的微型机械装臵和组件的看法的过程中。现在，至少有8个企业生产和销售以硅为基础的调压计传感器（制造业长达10年），一些有源器件或整个电路集成在同一硅芯片上，一些价值高达10000磅。德州仪器已经销售了一个在几个计算机终端盒绘图机产品上的热点头，其中活跃印刷元素研磨地接触纸是一种硅集成电路芯片。由惠普销售的高带宽频率合成器的关键探测器组件是一个硅晶片，它的悬臂梁已经被刻蚀来从而为二极管探测器提供热隔离区域。光纤通信系统的高精度定位和耦合是由仅仅是由来自非物质的西部电气刻蚀硅片产生的，因为这是高精度要求的唯一技术能力。在IBM内部，墨水喷射喷嘴阵列和充电板总成刻蚀硅片再次证明高精度集成电路技术的能力。这些硅微观力学的例子不是实验室的好奇心。大多数都是过去的10年里商业发展不够完善的构想。
微观力学的基础是硅，作为一个电子材料，它结合其传统角色，利用先进的精密加工技术，也可以被利用为一种高精度高可靠性的高强度机械材料，尤其适用于小型机械设备和组件的地方必须集成或和界面上的电子产品例如上面给出的例子。
持续发展的硅微机械应用程序知识只是现有技术驱动向小型化的一个方面，这种小型化是许多不同工程学科追求的一个广泛战线。当然硅微电子在不断追求小型化中仍然是成功的最明显的。在这个非凡的成功故事中有4个因素起着至关重要的作用：（1）活性材料，硅是丰富、便宜并且现在可以可控制地加工和生产到无与伦比的纯净和完美的标准；（2）硅处理本身是建立在非常薄的沉积薄膜上的，这一点高度服从小型化；（3）设备形状和模式的定义和复制是采用照相技术，这种技术在历史上也能高精度和服从小型化；最后但也是最重要的一个商业和实用的角度，（4）硅微电子电路是批量伪造的。集成电路晶片的生产单位不是一个个体可供出售的物品，但包含成百上千的相同的芯片。如果不是这种情况，我们可以肯定从未负担安装微处理器在手表或微波炉上。
人们越来越清楚的认识到这相同的四个因素，这四个因素促使了硅微电子工业的兴起并且可以被利用在设计和制造范围广泛的小型机械设备和组件。高纯度和结晶完美的可用硅有望以某种方式优化由硅制成的设备的机械性能，而电子性质已经由同样的方式被优化以提高性能、可靠性和重现性的设备特征。薄膜和光刻制造过程使实现各种各样极小且高精度机械结构成为可能，电子电路以相同的过程发展起来。复杂、微型机械部件只能由大容量批量制造技术来制造。最后，
在混合设备设计和广泛应用新领域中的新概念，如集成传感器的硅头（打印和数据存储），现在独特和紧密的集成机械和电子设备增强了这个新概念的可行性，我们将在这里讨论这些容易完成制备方法的设备。
应用程序是多样化的，随着在几个地区的重要潜在影响，硅微观力学的广泛的多学科方面也带来了问题。一方面，材料、流程和制造技术均来自半导体行业；另一方面，应用领域主要是在机械工程和设计上。虽然这两个技术领域由于通信和技术互动的机会有限被广泛传播，但是新的微观力学技术在未来几年的广泛和实际开发将需要机械和集成电路工程这两个学科的工人之间亲密的合作。本文的目的是为了通过审查硅微观力学的范围和使电气工程领域的大量硅频谱处于它能力影响之下来扩大这条通信线路。
在接下来的小节中，我们将讨论硅的一些有关机械方面的问题，并比较其他更典型的机械工程材料。第三节描述了主要的微技术，这些微技术已经使硅“芯片”发展成为各种各样的与服从传统批量制造并与集成电路兼容的机械结构。接下来的四个部分有一个广泛的列表组成，其中包括商业的设备和实验设备等，它们至关重要地依靠能力在硅上构建微型、高精度、高可靠性的机械结构。这个列表符合阐明广泛应用程序这个最主要的目的。最后，在第八部分我们将以当前和未来趋势的讨论作为圆满结尾。底层的消息是，硅微观力学不是硅微电子学一个发散的、不相关的、独立的扩展，而是向硅更复杂的、多样的、有用的集成设备趋势发展的一种自然的、不可避免的延续。
二、硅的机械特性
任何对由硅制成的机械设备的考虑都一定要考虑到单晶矽（SCS）的力学行为和性质。表1提供了机械特性的对比表。尽管SCS是一种脆性材料，会发生突变（与大多数氧化玻璃不同）而不是呈变形可塑性（像大多数金属），但他肯定不像大家认为的那样脆弱。例如，硅的杨氏模量（1.9*1012达因/平方厘米或27*106平方英寸）接近不锈钢、和镍但是高于石英和其他大多数硼硅、钠钙、铅碱性硅酸盐的玻璃。硅的努氏硬度（850）和石英的接近，略低于铬（939，几乎是镍（557）、铁和最常见的玻璃（530）的两倍）。硅的单晶体有拉伸屈服强度(6.9 X 1010达因/平方厘米或l06平方英寸)，高于不锈钢丝至少三倍。在实践中，大单晶矽刚玉的成长过程中拉应力经常会遇到晶种，例如拉应力可以超过18000磅（40公斤刚玉上吊着一个直径为2毫米的晶种，如图1）所示）。主要区别是硅产量的
原因是压裂（室温下），而金属的产量是由于非弹性变形。
一般作用于单晶硅上的压力在刚玉的生长期间非常高。晶种通常直径为
0.2cm，并且能承受40kg的刚玉，超过1.25*108pa或18000psi的张力。
尽管与日常实验和生产经验相比，这个量化的证据我们很难直观地证明硅是一个强大的机械材料。有时没有明显的激发，晶片也会被打破，硅片和部分晶片就是这样的。这些事件的发生是由于几个因素，这些因素造成硅是机械地脆弱的误解。首先，在大型（直径5-13厘米）晶片得到的单晶硅通常只有10-20毫升（250至500调相）厚。甚至这种规模的不锈钢很容易发生非弹性变形。从另一方面来说，面积为0.6cm*0.6cm的硅片在不被刻蚀的正常处理条件下相对来说很坚固。第二，作为一个单晶材料，硅倾向于沿着晶体学平面裂开，尤其是边缘、表面或者是体积缺陷引起的应力集中和定向裂开的平面。滑移线和晶片边缘的其他缺陷，事实上通常导致晶片破损。然而，近年来，半导体行业已经通过画晶圆边缘轮廓线和定期使用晶圆边缘检测仪器袭击这个产量问题，专门的设计用于检测晶片边缘的机械损伤，也确保轮廓边缘正确以避免应力集中的影响。由于质量控制改进，晶片破损已经大大减少，在晶片处理过程中，硅的内在强度更接近于在实践中实现。第三，碎裂也是脆性材料一个潜在的问题，如SCS。在整个晶片上，碎裂发生的定性的原因与破裂相同，并且解决方法是完全相同的。然而，独特的钢模由于锯或划线器感应边缘损伤和缺陷而遭受碎裂。在极端情况下，或在粗糙处理过程中，这种损伤也会导致独特钢模的破损或裂缝。最后，高温处理和在制造集成电路设备时常遇到的多薄膜沉积不可避免地导致内部压力，当与边
缘、表面或体积缺陷联系在一起时，这种压力会导致集中应力并最终沿解理的表面断裂。这些因素让我们明白，尽管优质SCS本质上是强大的，但一个特定的机械部件或装臵将取决于它的晶体取向、几何形状、表面的数量和大小、边缘、体积缺陷、以及在发展、抛光和后续处理过程中产生和累积的应力。当充分考虑这些因素后，我们可以期盼获得强度超过拥有最高强度合金钢的机械组件。
在这些方面所观察到的一般规律将在下面几节中重申和强调，以下是具体的阐述：
1）硅材料应该尽可能地拥有小的体积、表面和边缘晶体缺陷密度以最小化潜在区域的应力集中。
2）可能受到严重摩擦、磨损或压力的组件应尽可能小以减少机械结构中晶体缺陷的总数。这些从来不被明显施压和磨损的设备可能会相当大。然而，即便如此，薄硅片应该受到一些技术的机械支持比如在正常的处理和运输过程中抑制阳极键对玻璃冲击的影响。
3）所有机械加工如锯、磨、划片、抛光应该最小化或消除。这些操作导致边缘和表面缺陷,从而可能导致边缘碎裂,和/或导致内部菌株随后破损。许多微机械组件应该最好与晶片分开,例如,通过蚀刻,而不是减少。
4）如果传统锯、磨、或其他机械操作是必要的,那么受影响的表面和边缘应随后刻蚀来清除高度受损区域。
5）因为很多下面的结构采用各向异性刻蚀，常常形成尖锐的边缘。这些功能也会导致累积和集中应力在某些几何图形上的破坏。这些结构可能需要后续的各向同性腐蚀或其他平滑方法绕过这些角落。
6）坚固的,硬的,耐腐蚀的薄膜涂层如CVD碳化硅或氮化硅应该应用于防止对硅本身的直接机械接触,尤其是在涉及到高压力和/或磨损的应用程序上。
7）主要是为超大规模集成制造而发展起来的低温处理技术,如高压和等离子辅助的氧化物生长和CVD沉积物,将与硅微观力学的应用程序同样重要。由于不同掺杂和沉积层的不同热膨胀系数，高温循环会不可避免地导致高应力作用于晶片。低温处理将缓解这些热错配应力,否则可能导致机械条件下的严重破损。
按照上面6）所说的一样，SCS许多结构或机械特点可以由沉积的钝化薄膜缓解。微观力学的这方面给予一个伟大的多功能性的技术。例如喷溅的石英，就是利用常规的工业IC芯片钝化对杂质和轻微的大气腐蚀的影响。最新研究的半导体集成电路的CVD沉积（高温热解和低温射频增强型）生产了极其硬的碳化硅薄膜，基本上零孔隙度，非常高的化学腐蚀电阻和优越的耐磨性。类似的薄膜已经使用，例如，保护泵和阀门零件来处理腐蚀性液体。正如在表Ⅰ中所示的氮化硅绝缘体，经常被用在集成电路结构中，硬度仅次于钻石，有时甚至是一个高速的，滚动接触的轴承材料。在硅微机械的应用程序中也会发现氮化硅薄膜的重要用途。
在薄膜钝化谱的另一端，由联合碳化公司销售的用于存放聚对二甲苯这种聚合物的气体冷凝技术可以在高分子上产生针孔自由、低孔隙度的钝化薄膜，这种高分子具有特殊的点、边、孔覆盖能力。例如，聚对二甲苯一直使用镀层和钝化植入式生物医学传感器和电子仪器。因为聚酰亚胺薄膜的沉积，其他技术已经得到进步，它也已经应用于半导体行业，并且表现出优越的钝化特征。
硅能实现高可靠性的机械组件这独特品质的一个很好的例子在对SCS结构的机械疲劳分析中可以体现出来。疲劳裂纹几乎都发生在被施加压力构件的表面，疲劳的速度很大程度上取决于表面处理、形态和缺陷密度。特别是结构组件
与高度磨光的表面比那些粗糙的表面加工有较高的疲劳优势，如图2所示。钝化表面的多晶金属合金（防止水的粒间扩散）比非钝化表面表现出更高的疲劳优势，并且因为同样的原因，高层大气的水蒸气含量在疲劳测试过程中将使疲劳强度明显降低。这些效应表明，疲劳的机制最终依赖于一个表面缺陷的萌生过程。
图2，一般来说，机械品质如疲劳强度、屈服强度、缺陷密度和表面粗糙度都得到
很大的改善。对于硅，众所周知，SCS表面的电子和机械的完善已经成为集成电路
技术不可或缺的一部分。改编自Van Vlack。
图3。一个旋转的MNOS盘存储设备被Iwamura等人证实。碳化钨探针直接接触的氮化物涂层的硅晶片，晶片以3600转/分的速率旋转。信号已经在这样一个系统的视频速率下录制并回放。碳化钨探头的磨损是一个比硅磁盘的磨损更严重的
问题。
在多晶材料中，这些晶粒边界或表面不规则、局部应力集中的表面缺陷可以夹杂物。很显然，完美的高结晶的SCS和极端的平滑度、完美的表面一起，通过化学蚀刻硅，实现了具有内在的高疲劳强度的屈服机械结构。通过附加的表面处理，脆性材料更大的优势是可以预见的。由于流体静压力已被证明能提高疲劳强度，任何置于压缩下的硅表面的薄膜，应降低疲劳裂纹产生的起始概率。例如氮化硅薄膜，往往是处于张力状态的，因此在硅表面的下面赋予了一个压缩应力。为了增强SCS机械组件的疲劳强度，也可以采用这样的薄膜。此外，这些薄膜的无定形材料的平滑性，均匀性和高的屈服强度应该提高整个组件的可靠性。
最近已经被Iwamura等人证实的一种新的旋转磁盘存储技术，不仅说明了了一些来自于使用硅作为机械材料的一些独特的有点，也表明了硅有多好，硅和具有耐磨特性的氮化硅薄膜相结合，可以执行要求苛刻的机械应用。如图3所示，数据存储的实现是通过一个MNOS电荷存储过程，其中，碳化钨探头被放置在直径为3英尺的转速为3600转/分的硅晶片上，并与硅晶片直接接触。在晶片上涂有2纳米二氧化硅和49纳米的氮化硅，同时碳化物探头作为顶端的金属电极。施加到金属探针的正电压脉冲，当硅通过下方将会导致电子通过薄的二氧化硅到达隧道，并且被困在氮化硅层里。陷阱电荷能够作为电容的变化，通过相同的金属探头被检测出来，从而使信号被读取。 Iwamura等人用此设备写入和读取较小信号衰减的视频信号超过了10^6次，数据密度高达2×10^6位/平方公分。本实验中遇到的主要问题是与碳化钨探针的磨损有关的，而不是在硅衬底或薄氮化物层本身。一针见血的指出，探针在短时间内刮氮化硅的表面后，表面被磨损10微米×10微米的面积，从而增加了每比特的活动记录面，以及降低了可完成的比特密度。经过长时间的操作后，当一个几乎不能分辨的1纳米的粗糙度在坚硬的硅氮化膜上被生成的时候，探头会继续磨损。如果适当的记录探头是可用的，那么10^9位/平方公分的潜在的存储密度是可以被推算出来的。与最初的印象相反，即使在这样一个严厉苛刻的机械应用中，一个快速旋转的，粗糙的辨状硅磁盘不是问题的主要来源。
III 微机械加工蚀刻技术
尽管新技术和老技术的新颖应用不断被开发用于微结构，最强大和最灵活的处理工具将继续被蚀刻。有无数的化学腐蚀剂能腐蚀硅。要确定适当的掩模材料，它们可以是各项同性或者各向异性的，可以是依赖掺杂剂或者不依赖的，并有对硅有不同程度的选择性。表二给出了一个关于一些常见的潮湿硅蚀刻的特点的简短的总结。我们在这里将不讨论等离子、离子反应或者溅射蚀刻，虽然这些技术对未来的硅微机械器件也有重大影响。
三个蚀刻剂系统由于其多功能性特别令人感兴趣：乙二胺、邻苯二酚和水（EDP），氢氧化钾和水，HF，HNOJ和乙酸CH300H（HNA）。EDP（电子数据处理）有三个属性，这使得它不可缺少微机械加工。这三个属性为：1）它是各向异性的，从而有可能实现可行的独特的几何形状，除非另有可行的。2）它是高度选择性的，可以被各种材料屏蔽，例如，二氧化硅、氮化硅、铬和金。3）它是依赖掺杂剂的，表现为一直备受硼掺杂的硅蚀刻速率接近零。
KOH和水也依赖于方向的，事实上，表现出比EDP高（110）-（111）的蚀刻速率比。出于这个原因，它适用于凹槽蚀刻（110）晶片上，由于差别大的蚀刻速率比率允许深、高纵横比的以最小的掩模的钻蚀而成的槽。KOH的缺点是二氧化硅在能排除它在许多应用中作为掩模的速率下被蚀刻。在建筑物要求蚀刻时间
长的时候，氮化硅是首选的KOH 的屏蔽材料。
HNA 是一个非常复杂的蚀刻系统，具有高度可变的蚀刻速率和取决于硅中掺杂剂浓度、如图4和表11所示的三个蚀刻组件的混合比、甚至蚀刻剂的搅拌程度的蚀刻特性。
不幸的是，由于有些二氧化硅适用于所有的混合比例蚀刻，这些混合物掩模是困难的。虽然二氧化硅可以用于相对短的时间的蚀刻，氮化硅或金可以用于较长的时间的蚀刻，掩模特性在微机械结构非常深的模式下不和EDP 一样令人满意，（因此高度抗性掩码）是必需的。
如一些作者详细描述的，SCS 蚀刻发生的四个基本步骤：1）海尔斯注入到半导体，以提高硅到一个更高的氧化的状态Si+，2）羟基的OH-附着到带正电的硅上，3）在溶液中进行络合剂的水合二氧化硅的反应，4）并解散反应产物到腐蚀液。这个过程意味着任何蚀刻液必须提供一个通孔，以及羟基，还必须包含使得反应物种在蚀刻剂溶液中是可溶的络合剂。在HNA 系统，空穴和羟基能由强氧化剂硝酸有效的提供，从HF 中得到的氟课形成可溶的氟硅酸。总的反应是自催化的，因为硝酸加亚硝酸的微量杂质结合形成另外的亚硝酸分子。
+-++→++h 2222232OH HNO O H HNO HNO
该反应还生成需要的孔，以提高氧化硅的硅的氧化状态，以及必要的其他OH 基团。在电子数据处理系统中，乙二胺和水相结合，产生空穴和羟基，而邻苯二酚形成可溶性物质的Si(C6H4O2)3。
图4。湿化学蚀刻孔中常用的微机械器件的几何形状的概要。（a ）（100）表面的各向异性腐蚀。（b ）（110）表面的各向异性腐蚀。（c ）各向同性蚀刻搅拌。（d ）无搅拌各向同性蚀刻。改编自S.Terry 。
混合乙烯二胺和邻苯二酚在没有水的情况下不会蚀刻硅。其他常见的硅蚀刻剂可以以相同的方式进行分析。由于蚀刻过程基本上是一个电荷转移机理，所以蚀刻速率可能会对依赖于掺杂剂的类型和浓度并不奇怪。仅仅是因为移动传送更高的可用性，特别是高掺杂的材料一般预期可能比低掺杂的硅表现出较高的蚀刻速率。事实上，这已被证实发生在HNA 系统中（1：3：8）。其中典型的蚀刻速率是1-3微米/分钟在P 或N 浓度>318cm 10-，基本做到零浓度<317cm 10-。
各向异性的蚀刻剂，如电子数据处理（EDP ），氢氧化钾，在另一方面，表现出不同的择优腐蚀行为，尚未得到充分的解释。在重掺杂的硼（~320cm 10-）的样品中，蚀刻有效的减小为零。在这些掺杂级别对应的原子浓度为20-25?硼原子之间的平均分离，这也是硼硅晶格置换引入附近的固溶度极限（5×319cm 10-）。当小的棚原子进入晶格置换的时候，掺杂硼的硅处于张力状态，从而创建了一个本地的拉伸应力场。在高浓度的硼含量的时候，拉力变得如此之大，对于多余的硼（5×319cm 10-以上）进入间隙位置，这是更积极有利的。据推测，强的B-Si 键倾向于更牢固的绑定晶格，增加所需要的能量以除去高到足矣完全停止蚀刻的
硅原子。或许，由于这种蚀刻停止激励没有在HNA系统中观察到（HF成分可以很容易的溶解氧化硼），也许最初在硅表面产生的硼的氧化物及氢氧化物是不溶于KOH和EDP蚀刻剂的。在这种情况下，表面的硼的浓度足够高，中间的化学反应转化为硼的氧化物和氢氧化物，能钝化表面，防止硅的进一步溶解。事实是，KOH 不会像EDP一样由于P+区域有效的停止，为进一步表面，这可能是由于EDP蚀刻氢氧物比KOH的速度慢很多。附加的试点沿着这些路线工作，将需要充分了解掺硼硅蚀刻停止行为。
化学各向异性蚀刻（或取向依赖）性质的确切机制尚不十分清楚。这种硅蚀刻行为的主要特征是（111）的表面在比所有其他的晶面速度慢的多的速度下被攻击（蚀刻速率比已高达1000）。自从（111）硅表面表现出了没平方厘米最高的原子密度时，它已被推断，这种密度变化是各向异性行为的责任。特别是，附属的水分子的屏蔽作用减少了表面活性分子的相互作用（更有效的是在高密度，即在（111）表面上）。此屏蔽效应也被用来解释（111）硅晶片的氧化速率比（100）的速率慢。各向异性蚀刻的蚀刻速率差别所涉及的另一个因素是所需要的用来去除表面原子的能量。由于（100）表面原子每个有两个悬挂键，而（111）表面只有一个悬挂键，（111）表面再一次被预计蚀刻速度比较慢。另一方面，键密度的差异以及出去表面的原子所需的能量差异，在各种平面之间超过两个因素，所以很难单独的使用这些因素解释蚀刻速率不同的在几百或者更多的范围内，这是保持在一个比较大的温度范围内。这意味着，一些屏蔽效应也必须发挥作用。这很可能是这样的，各向异性腐蚀性为的解释，是所有这些因素的组合。
图五。（a）典型的金字塔形的坑，（111）面为界，通过一个方孔氧化物掩模的各向异性蚀刻，蚀刻到（100）硅。（b）凹坑的类型通过缓慢的凸底切速率的各向异性蚀刻被预期了。（c）同一掩模图案具有快速凸底切率，如EDP。（d）进一步蚀刻（c）产生的悬臂梁悬浮在坑里。（e）插图的一般规则为各向异性蚀刻削弱的假设“足够长”蚀刻时间。
由于各向异性蚀刻在下面的描述的微机械加工结构中将是一个特别有用的工具，一些关于这个复杂的课题的实际工程方面的详细说明，是实至名归的。
考虑（100）取向的硅晶片用二氧化硅覆盖。一个简单的矩形孔在二氧化硅中（并取向在（110）方向的表面上）蚀刻，当硅被各向异性的蚀刻剂蚀刻的时候，将导致形成图5（a）中所示的锥体型的凹坑。该坑是以（111）晶面为界的，在硅中蚀刻平面总是最慢的。需要注意的是，这个掩模图案包括“凹”角落，并且很少的掩模的底切将会发生，如果它是正确导向。底切由于掩模未对准的问题
已经由包括Kendall，Pugacz-Muraszkiewicz和Bassous的几个工人讨论了。
这种外延生长的投影可能应用于未来的3D为机械结构。
热电迁移
1976~1977年，安东尼和克莱因的通用电气实验室对液态共晶铝/ Si合金液滴通过SCS 的迁移进行了一系列实验。在足够高的温度下，铝会与硅形成一种熔融合金。如果硅片服从一个温度梯度（大约每厘米50摄氏度或者在一个典型的硅晶片里2摄氏度）。熔融合金区域会向温度较高的一边运动。这个过程是因为温度较高区域的硅原子的分解、院子在熔融区域的运动以及它们在较冷区域的沉积。由于铝硅熔融的液态区域以类似方法穿越了大部分的固态硅，所以一些铝也在较冷的交替处与硅一起沉积。热电迁移以此方式导致了一个p型掺杂区域路径延伸穿过一个N型晶片。热电迁移的速度在1100℃下一般是3μm/min，在这个速度下，硅中的铝的普通分解速度会导致p型掺杂区域每迁移400μm（在标准硅晶片的完整厚度下）仅有3~5μm的横向传播。
安东尼和克莱因的详尽研究阐释了很多热电迁移过程涉及的物理现象，包括迁移速度、PN结的形成、熔融的稳定性、硅片中的变位与瑕疵的影响、微滴液形态学、结晶取向的影响、热电迁移导致的晶片内的压力以及在晶片上准确的产生、维持兵器塑造所需要的热梯度的实用性。另外，他们还展示了一系列从垂直链接的太阳电池阵列到高压二极管、负电阻结构的与这些概念相结合的薄片器件。长的迁移队列被发现在（100型）定向晶片中有更小的直径。因为滴液有一个与（111型）平面平行的渐增的锥型尖端。宽度在30~160 μm的偏移测线被认为是在偏移测线按照（110型）方向排列时穿过280μm厚的晶片时最稳定、统一的。越大的区域越有可能分裂成更小的独立的迁移滴液，而当测线窄于30μm时，则会由于晶片中有限区域的无规行走而不统一。由无规行走产的迁移轨道的直线偏差可以通过极板（远小于100/）或者极高（大于）的位错密度来减小。另一方面，重结晶液滴轨迹的位错密度是基本为0的，从在滴液迁移期间发生的缓慢、平坦、液相的液相外延不难推测出来。液滴轨迹中的掺杂剂浓度基本与在迁移温度大约为时，即密度大约是的时候，铝在硅中的固态溶解度一致。因此，在300μm厚的N型硅片迁移的半径为50μm的铝滴液的P型沟道可能显示出少于的电阻值，并且可能由于可替换的PN结构造而很好地与附近的其他沟道独立开，如图11所示。
图11. 在硅的微观力学的某些应用程序中，将电路晶片的一边连接到另一边的机械结构上是很重要的。被安东尼和克莱因详尽讨论的铝线的热电迁移，允许低电阻（小于）、近间隔的(小于100μm)的电线在合理的温度（大约1100℃）和最小扩散（小于2μm）下能在厚晶片（375μm）中进行迁移。
图12. Wen and Zemel的门控电极的结构。
电路在晶片底部被保护的一边，传感器电极在上面。晶片的传感器所在的一边的电路上的铝的热电迁移完成了馈通。为了进行离子浓度的测量，必须要放置一个合适的离子敏感膜覆盖在传感面的氧化物上。图片由C.C.Wen提供。
安东尼和克莱因计算了从晶片的迁移区域产生的压力的九种可能来源。内部过程的最大压力（比如在过程进行正确的情况下产生的压力）被估计高达达因每平方厘米，它可被迁移后热处理大幅减少。尽管退火处理的压力将会比是室温下的硅的屈服点低大约两个数量级，它可以增加晶片断裂的磁化率，所以应当被降到最小，尤其是当有大量迁移区域被排布的很靠近时。
热电迁移的一个明显的应用是将电路晶片的一边连接到另一边的机械结构上。另一个应用是在硅上进行长窄洞的掺杂剂依赖蚀刻。根据安东尼和克莱因的工作，热电迁移过程已经被利用与加入硅晶片并且作为固态离子浓度传感器的馈入装置（见图12）。在功率器件中利用热电迁移的区域是另外一个可能的应用。尽管更加值得瞩目，激光驱动热电迁移已经被Kimerling et al所证实。这样的过程可能在实际实现这些迁移技术时及其重要，尤其是在用标准红外或者电子束加热方法来诱导迁移还很难在整片晶片范围内统一控制的时候。
图13. 场辅助热粘合可以被用于密封粘合（a）7740玻璃与硅（未被氧化的或者被氧化了的）或者（b）仅将组件加热到大约300℃并且施加一个电压情况下的硅与硅。玻璃可以与IC晶片粘合（c）在通过在玻璃上蚀刻一个浅井（大约10μm）并且在井内放置一个接地的金属保护壳将电路首先保护好情况下。
场辅助热粘合
硅芯片在暴露,敌意,和潜在的磨料环境下的使用经常需要大大不同于现有的各种IC封装方法的安装技术。Wallis和Pomerantz在1969年首先提出的场辅助玻璃金属热封（有时也叫做马洛里结合自从P. R. 马洛里股份有限公司聘用了Wallis和Pomerantz）似乎满足了粘合与封装微机械结构的许多需求。该技术简单、低温、高强度、可靠并且在金属和常规碱硅酸盐的玻璃之间形成密封层。这与众所周知的高温热粘合很相似。高温热粘合的加热过程中产生的粘性金属氧化物可以容易地与粘性玻璃混合。载玻片被放在一个打磨过的光滑的晶片之上（未被氧化的或者被氧化了的），组件被加热到大约400℃，硅和连接着玻璃另一边的金属之间加以高电压（大约1200V）。如果样本不是太大，那么金属连接处可能是一个简单的放置在靠近角落的点探测器，如图13（a）所示。因为负电极被应用于玻璃，离子传导引起正离子远离玻璃/硅交界面向大量的玻璃处的漂移。正离子在玻璃/硅交界面的消耗导致了两个基板之间在空气中的强电场。此处的静电力估计超过350磅每平方英寸，有效地夹住了中间的部分，使得两个表面均获得有强的、统一的、密封特性的场辅助热粘合。如Brownlow 最近讨论的一样，粘结机理本身一直是一个有争议的话题。然而，他的令人信服的一系列推断表明，普遍观察到的在出现粘结时的初始电流峰值实际上消散在了玻璃接口处的新形成的、狭窄的空间电荷区域。这种在焊接早期阶段的高能量密度脉冲,被证明能增加界面温度高达56 ℃,足以引起熟悉的、纯粹的热玻璃/金属密封。Brownlow表明了该模型如何与其它几个在粘结过程中发现的特性相对应。
从设备角度看，意识到硅和玻璃的相对膨胀系数应该尽可能匹配以缓解结构在冷却以后的热应力是很重要的。场辅助热粘合
的这一方面在利用由于环境温度变化产生的非常小的机械驱动力屈服综合机械组件也有着明显的优势。康宁硼硅酸盐玻璃7740和7070都被成功应用在这方面。另外，BrookS et al.甚至已经通过在其中一个晶片上溅射大约4 μm的7740玻璃并且如前所述将两个晶片用负电极接触涂层薄片密封，如图13（b）所示。因为玻璃玻璃太薄,所以密封电压不需要高于50 V。
高度的通用性使这个焊接技术在各种各样的情况都有用。没有将未被氧化的裸露的晶片粘结在一起，比如：有着0.5μm厚的热氧化层的钝化硅能在稍高电压水平容易且可靠地粘结起来。粘合表明可能甚至部分被渗铝线路中断，如Roylance and Angell所展示，同时又不牺牲密封的完整性和气密性，因为铝也与玻璃有热粘结。此外，玻璃可以保护包含使用如图13（c）所示的结构的电子线路。如果一个井被刻蚀在玻璃中并且放置在电路之前用来粘结，那么这个电路不会受到影响。一个沉积在井里面的金属薄膜在实际焊接过程中是是接硅衬底的地的，并且作为一个静电屏蔽层保护电路。所有这些方面的应用和扩展将在接下来的几个部分展现和详述。
四。槽和孔
即使是在硅晶圆片中刻蚀的简单的槽和孔都可以在独特的不同的应用被设计和利用中来提供解决方案。比如，一个有着深远影响的在硅上刻蚀图案的使用是一代具有非常高精度模具的微小型结构。众所周知，各向异性的刻蚀在(100)硅上的锥体形状的孔洞和各向异性的刻蚀在(110)硅上的更加复杂的洞被Kiewit用于制造微型工具，如划线器和用于刻画光学栅格的凿刀。通过二氧化硅掩模在硅上刻蚀洞后，取出多余的二氧化硅层，厚的镍磷或镍硼合金通过化学镀的沉积。当硅从厚电镀层被完全刻蚀的时候，微型工具或数组的工具被准确
地再现在有着几何定义良好的直径小至50nm的点的金属上。由此产生的金属工具有着可以与标准钢媲美的硬度。
类似的原则是受雇于Wise et al用来制造用作热核聚变的目标的微型半球形结构。在这些实验中，用HNA各向通行解决方案将一个大的二维数组的半球形孔蚀刻在一个硅片上，如图4（c）所示。将二氧化硅/ 铬/金蚀刻掩模、聚合物、玻璃、金属、或其他沉积在晶圆片的薄膜移除之后，则符合了蚀刻半球形的形状。当两个这样的晶片匹配并且粘合之后，,硅模具可以移除(无论是通过使用低粘附涂层之间的硅和沉积膜破坏地蚀刻或非破坏地刻蚀)。由此产生的模制形状是由沉积材料做成的薄壁球壳。图14是由Wise et aI展示的这个简单的半球壳的过程时间表。
图14.使用各向同性硅刻蚀技术制造独立的金属半球壳的制造过程。典型的尺寸是直径350μm，壁厚4μm。图片由K.D.Wise提供。
利用刻蚀在硅本身上使用锋利的尖端形成数组的潜力在一个由Thomas和Nathanson写的小说里面被提及。他们在一个二氧化硅掩模上定义了一个非常细的网格(通常是25点中心到中心)，然后各向同性地用HNA混合物刻蚀暴露在网格线的硅。各向同性腐蚀削弱了均匀绕着它的外围的每平方段的氧化物网格。如果刻蚀是在氧化层被完全削去并从表面脱落之后立刻淬火的话，那么可以得到一大批非常尖锐的硅点。硅点的直径估计大概是20nm。这些硅点的密度最多可达平方厘米，被Thomas和Nathanson使用作为成像到与晶片间隔很近的荧光屏上的高效、统一、光敏场致发射阴极阵列。关于该制造技术的更加复杂、详尽的描述将会在下面的章节“薄悬臂梁”中介绍。
墨水喷射喷嘴
因为各向异性腐蚀提供了一种强大的方法来控制减少在硅蚀刻中的掩膜，所以这些技术是像Bassous et al.一样第一次发现和追求广泛的通过晶片蚀刻高分辨率清晰孔的重要候选方法。如图16（a）所示，在（100）硅中的金字塔形的洞的几何形状可以被调整到完全穿透晶片，晶片底部的方孔形成了墨水的喷射口。根据,是（111）与平面（100）可得，孔的大小(通常约20 pm)取决于晶片厚度r和掩模尺寸L。实际操作中，直径l很难精确控制，因为1）晶片的厚度t不容易精确控制；2）方形掩膜的小角度偏差将会产生一个大于掩膜维度的L，并且使得l变大，如图16（b）所示。角位移误差可以通过使用一个圆形掩膜（直径L）缓解，这将给一个方孔L×L的独立取向，如第三部分（以及图5（e））通过各向异性削弱的一般规则所描述的一样。
膜结构也被用于墨水喷射喷嘴的设计中，不仅为了消除晶片厚度变化的影响，也为了允许更密集的孔和方形以外的孔的形状。在Bassous et al.所描述的一种技术中，晶片表面除了孔所在的理想位置之外，其他地方都高度掺杂硼。接下来，使用一个能产生实际的孔的大小的3到5倍大小的l的掩膜，通过与前述的EDP一起将晶片各向异性地清晰刻蚀。因为EDP 不攻击高度掺杂硼的硅，所以会产生一个硅膜，悬浮在与之前未掺杂区域相对应的中心有孔
的坑的底部；见图16（c）。膜的使用也可以被拓展到以降低孔间允许间距的最小值。当使用如图15,16（a）-（c）所示的简单方形几何形状时，两孔间的圆心距被限制在大约是晶片厚度的1.5倍，但是用膜可以使圆心距更小。通过使用（110）方向的晶片和在晶片上清晰刻蚀垂直壁沟槽(详见第三节)、排列好该掩膜技术产生的在另一边的孔可以使两个维度的间距变得非常小。这个结果（如图16（d）所示）是在一个狭长的矩形硅膜上的一系列紧密排列的包含任意间隔的孔。
图15.各向异性刻蚀硅墨水射喷嘴在（100）晶片内的（a）横截面（b）俯视图，由E. Baaous et al.提供。
图16.一系列不同的已经被发展为制造硅墨水喷射喷嘴的方法。(a)和(b)显示了在晶片厚度不同时常出现的错误喷嘴大小。(c)显示了
一个硅膜的结构。这个设计规避了了圆形喷嘴，并且最小化了晶片厚度变化的影响。喷嘴可以通过利用如（d）所示的掩膜技术在（110）晶片上排列更加紧密。
在（110）晶片上清晰蚀刻的深的凹槽或插槽已经被Kuhn et al.利用在另外一个重要的墨水喷射应用。与墨水喷嘴相距一定距离，在高压力下喷射出的墨水喷射流由于一个小叠加正弦压力的扰动开始以每秒滴的速度分解为明确定义的液滴。一个电荷可以诱发单个液滴分离流，就像他们在通过充电电极穿过喷嘴时从墨水流中分开那样。一旦充电完毕，这些液滴可以静电偏转（像电子束那样）击打在纸的所需要的位置上。
图17：槽的各向异性通过晶片完全刻蚀后，被库恩等人在喷墨打印演示时用作电荷电极阵列。一个电荷在个别墨滴通过槽时通过施加一个电压的槽壁被感应出来。随后，墨滴在通过强电场后被“控制”落到纸上。上图为库恩作出的结果。
库恩等人在硅上刻蚀几道槽，在槽壁上掺杂使它们能够导电，布置接触垫并连接到掺杂槽壁上，如图17。通过在中断点安排流通过这些凹槽，凹槽可以像独立的电荷电极阵列被操作。在设计大而且线性的油墨喷孔阵列（典型的线性阵列间距小于250微米）时，高精度小型化结构是必需的，只要平时材料的注意事项（如材料的相容性，疲劳，腐蚀）考虑得适当，硅的微机械学可以提供有用的和可行的结构方案。
在使喷墨嘴一体装配得更有效和更完全的努力上，另一种实验结构被展示出来。这种结构在喷嘴、墨嘴、压电压力振荡器上运用平稳的加工法联合使用。带孔的轨道被用等方向性的HNA混合物首先刻蚀在被定位的晶片表面上，如图18。在增加另一个二氧化硅掩蔽层后，各向异性刻蚀被用来刻蚀有孔区域和晶片上深的垂直于槽壁的槽（最终将要成为孔出口的面）。晶片必须准确地排列整齐并根据图19的图案适当刻蚀垂直槽。刻蚀后，硅会呈现出如图20（a）的样子。个别的集成电路块与晶片分开且厚7740玻璃（也包括提供的轨道）阳极被联结到集成电路块的底部。接着，一块薄的7740玻璃片（125微米厚）充当泵膜，被整齐排列在喷嘴出口面的边缘并阳极联结到其他硅集成电路块的边上。喷嘴出口在阳极联结后，显示出如图20（b）的样子。一旦压电片被环氧树脂粘到薄玻璃片上，一个液滴流就产生了，从集成电路块的边缘上的孔中平行表面流出，像图21中显示的那样。
平面式一体化结构被详细提出使其与硅的微机械应用基本要求一致——没有机械加工或抛光和个别集成电路块的最小操作来保持运行和结构花费越少越好。即使在这个设计中液滴从晶片边缘喷出，出口面还是被定义为通过各向异性刻蚀的晶面。任何其他的喷嘴的以获得必要的平整度的设计中，液滴喷射平行于在芯片边缘的表面需要昂贵的抛光阶段。这是由于廉价的，平面的，批量加工的各向异性刻蚀，在本设计中会自动发生。
图18：刻蚀后的用来装配平面墨嘴的各向同性刻蚀喷嘴的定位和横截面。（a）喷嘴轨道的俯视图（b）硅刻蚀之前的横截面AB（c）硅刻蚀后。典型深度为50微米。
微型电路板、光学实验台
硅存储器和/或电路芯片的存储密度可以通过使用硅作为小型可插拔电路板大大增加。洞的二维图案在两个晶片上被各向异性刻蚀，然后结合在一起使得孔对齐，如图22所示。当所产生的腔充满水银，芯片的梁式引线，电镀，或机电金属探针可插入微电路板的两侧。这样的封装方案发展成为低温超导约瑟夫森结电路。密集的电路封装和非永久芯片焊接是本技术的主要优点。在约瑟夫森结电路的情况下，有一个额外的的优势，为整个电脑基板薄膜电路，线路板，和结构的支持都是由硅制成的，从而消除在温度循环中的温度失调问题。
也许，硅的各向异性原理刻蚀最丰富的应用是微型光学实验台和集成光学。晶片上的硅长V型槽对易损的精确准线，小直径光学纤维将它们永久连接到硅芯片是理想的。两个割开的纤维可以像这样对接在一起，例如准确度为1微米甚至更高精度的。此外，纤维可以精确地与一些表面特征结合起来。在图23（a）中，一根纤维输出端碰到了能够与其他芯片上电路一体化的光敏二极管；当然，纤维阵列也能很容易地与二级管阵列一体化。在图23（b）中，纤维通过倚靠在掩埋着的终止刻蚀的生长在准确厚度的外延层上，使一根纤维的中心准确地与波导层表面结合起来。
图19：经各向异性刻蚀的墨嘴和深槽的定位。在EDP刻蚀后，所有表面都拥有平坦的，垂直的槽壁。典型的槽宽为大约0.5厘米。
图20：（a）在EDP刻蚀后的硅喷嘴结构的SEM照片，准备好阳极键合。注意把墨嘴连接到平面后的喷嘴通道，出口面的垂直槽壁。（b）阳极键合后的喷墨孔SEM照片；玻璃膜在顶端，硅在底端。
图21：已完成的喷嘴结构图显示厚的和薄的玻璃板阳极键合的硅的两边，输墨线，和压电陶瓷用的薄玻璃板。
图22：完整的电路板组件正在开发以优化封装和低温约瑟夫森连接电路和计算机的互相联络。微型插座阵列通过把两片硅晶片用各向异性刻蚀孔和在孔中灌入水银创造出来。微型插座通过插入电路板的两端使它们自己连接到电路芯片上。硅的使用是因为它的微机械准确性，接线可以定义为光刻，热失配问题得到缓解。
图23：硅是迅速成为操纵光纤元件的选择的材料。示出两个例子在这里。（a）简单地使用刻蚀的V型槽和准确的纤维阵列耦合光纤输出到二极管检波器。（b）使用掩埋的终止刻蚀层获得精确的垂直阵列使耦合光纤输出到沉积薄膜光波导。
图24：最先进的光纤耦合方案被克劳设计和展示。从一个固态激光器阵列的输出被聚焦到一个相应的用另一种纤维制成的光纤阵列，这是在激光阵列和输出纤维之间作为一个圆柱透镜实现的。所有的纤维因把它们按压在各向异性刻蚀的硅上准确整齐排列的V型槽里而是一致的。上图作为克劳的结果。
图25：SCS的高精度结构本来可以包括这里所展示的被胡和基姆演示的激光共振腔。在这种情况下，被晶面定义为已成为完全平坦和平行的表面的侧壁对薄膜激光腔的整齐镜面是必要的。上图作为C.胡的结果。
硅作为微型光学实验台的规模最宏大的应用是克劳等人开发的砷化镓激光纤维阵列。在这种装配形式下，从一个垂直阵列的砷化镓激光器光输出，如图24安装在硅表面，是通过一个V形槽耦合到光纤阵列的平行阵列的。这第一根纤维作为一个柱面透镜聚焦高度的发散激光到对应于激光阵列的纤维的垂直阵列。线性光纤束现在可以操纵，扫描，或独立定位该激光器封装。此外，该方案纤维的耦合激光效率极高，而硅基板具有作为一种对激光阵列有效的冷源有重要的优点，可提供独立的电接触加工和在阵列中激光的潜在的，芯片的驱动电子学。
除了纤维准线辅助，这种V形槽当被二氧化硅并被纺聚合物填满时，也被用来作为光导结构。胡和基姆展示的一种类似的，高度创新的设备也利用各向异性刻蚀和填充波导。当一个矩形浅孔，方向平行于（010）和（001）的方向，被氢氧化钾在硅晶片上刻蚀，该刻蚀孔的侧壁通过这些平面定义并垂直于表面。因为相对的两个腔壁是理想的，相同的晶面，他们是互相完全平行且彼此垂直于晶片表面的。在晶片氧化且被含有激光聚合物纺丝染料包裹后，刻蚀孔的两个平行的反射壁（中间带染料）形成了一个激光腔。这种波导激光被胡和基姆用一个脉冲氮激光器输送出来。在腔本身的一些辐射通过泄漏模式耦合到激光腔周围的覆盖着晶片表面的薄的过量的聚合物层上，如图25所示。当然，输出辐射是在表面导波上形成的且可以耦合出由传统的集成光学棱镜或光栅的方法。
在晶片上的气相色谱仪
硅微机械技术一个规模更宏大的，实际的，和深远的应用是在斯坦福大学由S.特里，J.H.吉尔曼和J.B.安吉尔开发的完全集成的气相色谱系统。该装置的总体布局如图26（a）所示。它由一个1.5米长的毛细管柱，一个气相控制阀，和一个完全由用光刻和硅刻蚀技术制造的2英寸硅晶片探测器元件组成的。各向同性蚀刻是用来在晶片表面产生一个200微米宽，40微米深和1.5米长的螺旋槽晶片的。在晶片阳极键合到一块玻璃板后，把槽彼此密封，由此产生的1.5米长的毛细管将用作气体分离塔。把气体输入塔中是由一个在塔上和晶片上装配的阀门实现的。阀门本体刻蚀到硅晶片中需要三个基本步骤。首先一个圆形孔被各向同性刻蚀以形成阀筒。第二步，各向同性蚀刻扩大阀筒，留下一个圆脊在孔的底部作为阀座环。最后，孔的各向异性通过一种像墨嘴方式刻蚀到晶片上，以便在座环的中心处形成一个小孔（见图26（b））。灵活的阀门密封光圈最初是由硅薄膜制成的。现在是由一个薄的
（5到15微米）镍扣通过一个小电磁阀来开关的。两阀体和密封膜片涂有聚对二甲苯以提供适形气密密封表面。位于分离塔输出线上的传感器也是基于硅加工技术。
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图23.硅正迅速成为操纵光纤组件的材料选择。这儿有两个例子。图（a）一个光纤耦合输出二极管探测器使用V型槽刻蚀成简单和准确的纤维排列。图（b）将光纤耦合输出到沉积薄膜光波导使用掩埋式刻蚀停止层来获得精确的垂直对齐。图24.最先进的光纤耦合方式是由Crow等人设计与证明的。一组固态激光器的输出被集中到一个相应的阵列的光学纤维，通过使用另一个光纤，与激光阵列和输出纤维对齐，作为一个柱面聚光透镜。所有的纤维是一样的，通过将它们按压进
准确对齐的V型槽中，然后再各向异性刻蚀进硅中。图由J. Crow提供。
硅作为一个微型的光学工作台的最伟大的应用是由Crow等人发明的砷化镓激光器光纤阵列。在这个机械组合体中，一个垂直阵列的安装在如图24所示硅层上的砷化镓激光输出与光纤阵列平行对齐的一个v型槽进行耦合连接。这第一个纤维作为一个柱面透镜来集中高度发散激光使之成为与激光阵列相对应的垂直纤维阵列。线性纤维束现在可以被操纵,横扫,或独立定位于激光包。除此之外，此方式能够非常有效地实现激光与纤维的耦合连接，而且硅衬底具有重要的优点，可以作为一种有效的的激光器阵列的散热片，可以被处理以提供孤立的电气触点和芯片上的驱动电子设备阵列中的每个单独的激光。
除了光纤对准辅助，这样的V型槽在被SiO2钝化和被纺粘聚合物填充是，也被作为导光结构本身。由Hu和Kim指出的一个类似的、高度创新的设备也使用了各向异性刻蚀与填充波导。当一个浅的矩形井，取向平行于(010)和(001)方向，被KOH刻蚀在（100）硅晶片上，刻蚀井的侧壁是由这些平面定义的，而且与表面相互垂直。由于空腔的两个相对的壁是理想的，是相同的结晶学平面，它们是完全相互平行的，与晶片表面相垂直。在晶片被氧化并与含有激光染料的聚合物相纺后，刻蚀孔的两个反射，平行壁（与染料之间）形成一个激光谐振腔。此波导激光器由Hu和Kim在光学上通过一个脉冲氮激光实现的。腔体本身的一些辐射通过泄漏模式耦合到聚合物的薄的多余层，此层覆盖在晶片表面的激光谐振腔的周围，如图25所示。
晶圆上的气相色谱仪
硅微机械技术的一个更加雄心勃勃的，实用的和深远的应用是已经在斯坦福大学由S. Terry, J. H. Jerman和J. B. Angell开发的完全集成的气体色谱系统。装置的总体布局如图26（a）所示。它包括一个1.5米长的毛细管柱，气体控制阀，和一个检测器元件，都制作在一个使用光刻与蚀刻硅程序的2-in硅晶片。各向同性刻蚀是用来在晶片表面上生成宽200μm，深40μm，长1.5 m的螺旋槽。在晶片阳极键合到玻璃板上，与槽彼此密封后，所得的1.5 m长的毛细管将被用作气体分离柱。输入到色谱柱的气体被一个可积在晶片上制造阀与色谱柱一起控制。阀体是通过三个基本步骤在硅晶片刻蚀成。首先，圆孔被各向同性地刻蚀，以形成阀筒。第二各向同性刻蚀放大了阀气缸同时留下在底部留下一个圆形的