半導体に多様な技術を組み合わせて作る小形システム:MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)

セミナー趣旨

半導体微細加工の技術にいろいろな技術を組み合わせて、センサなどの小形部品を作るMEMS (Micro Electro Mechanical Systems)と呼ばれる技術は、シリコンウェハ上に一括で多数製作できるため小形で安価になることや、回路と一体化して高度な機能を持たせることができるなど、優れた特長があり、自動車やスマホなど我々の周りで沢山使われています。また製造・検査や防災などで少量・高付加価値の用途もあります。多様なMEMSを異なる切り口で以下のように説明します。

第1部ではMEMSの使われ方について述べます。自動車やスマートホンなどで使われる(量産)MEMS (1-1章)、IT機器、 安全、医療・健康などで使われる(量産・高付加価値)MEMS (1-2章)、インフラ保全、製造･検査・科学機器などで使われる(高付加価値)MEMS (1-3章)に分類します。この説明の中で関係する製作技術を第2部で理解していただくようにしました。この中でMEMS特有の問題などを、Column (α~ο)の15項目としてまとめました。

第2部ではMEMSの製作について説明します。エッチングや接合などの基本プロセス(2-1章)、組合せプロセス(2-2章)の後、MEMSをLSI上に形成する集積化MEMSについてワイヤレスシステムに関連させて説明し(2-3章)、最後にMEMSのオープンコラボレーションを具体例で紹介します(2-4章)。MEMSの試作開発や生産には一連の設備が利用できなければなりません。また半導体集積回路のように標準化することはできないため、品種ごとの開発がボトルネックになります。経験無しに外部に依頼して失敗するケースなどが多く、自分で設備を利用したり多様な知識にアクセスしたりするオープン化が重要になり、このような開発の在り方について述べたいと思います。

MEMSがどのように発展してきたかなどを理解して頂くため、以下のAppendixを関連するところで説明します。FBARの始まりと端面反射型SAW(Appendix A)、ビデオプロジェクタ研究の始まり(Appendix B)、初期の医用圧力センサ(Appendix C)、宇宙・軍事用MEMS(Appendix D)、微小振動子(Appendix E)、MEMSの先達(Appendix F)。

なおこのセミナーは、CQ出版社の「トランジスタ技術」 2020年11月号の別冊付録に書いたものをベースにしており、同誌は以下より購入できます。
https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MTR/MTR202011.html

受講対象・レベル

• MEMS技術の初心者、入門者

セミナープログラム

イントロダクション

1. MEMSの使われ方
   1. 自動車やスマートホンなどに使われる(量産)MEMS
      
      • 圧力センサ
        • ピエゾ抵抗型圧力センサ
        • 容量型圧力センサ
        • 共振型圧力センサ
        • Column α パッケージングストレス
      • 加速度センサ
        • 表面マイクロマシニングによる集積化容量型加速度センサ
        • Column β 応力による変形
        • Column γ 自己診断
      • 角速度センサ (ジャイロ)
        • 表面マイクロマシニングを用いた集積化振動ジャイロ
        • 厚いエピタキシャルpoly Si (Epi-poly Si)を用いた振動ジャイロ
        • 厚いエピタキシャルポリSi (Epi-poly Si)を用いた3軸振動ジャイロ
        • ヨーレート(角速度)・加速度センサ
        • column δ 静電アクチュエータ
        • 電磁式リングジャイロ
        • 圧電振動ジャイロ
        • Column ε 圧電膜
      • コンボセンサ
        • 3軸集積化電子コンパス
        • Column ζ 電子コンパスの校正
      • MEMSマイクロホン
        
        • Column η ゴミ対策とステルスダイシング
      • MEMS発振器
        
        • Column θ Q値
      • MEMSフィルタ
        • 薄膜バルク音響共振子(FBAR)フィルタ
        • Solidity Mounted Resonator (SMR)
        • Appendix A FBARの始まりと端面反射型SAW共振子
        • 薄膜バルク音響共振子(FBAR)の始まり
        • 端面反射型SAW共振子
   2. IT機器、安全、医療・健康などで使われる(量産・高付加価値)MEMS
      
      • プリンタヘッド
        • インクジェットプリンタヘッド
        • LEDプリンタヘッド
      • ビデオプロジェクタ
        • Digital Micromirror Device (DMD)
        • Column ι 機械的疲労
        • Column κ クリープ
        • Column λ 貼り付き
        • Grating Light Valve (GLV)
        • Appendix B　ビデオプロジェクタ研究の始まり
        • ミラーマトリックスチューブ
        • Deformable Mirror Device
      • 光スキャナ
        • 電磁光スキャナ
        • 圧電光スキャナ
        • Column μ 破壊強度
      • 赤外線センサ・イメージャ
        • 焦電型赤外線センサ
        • サーモパイル型赤外線センサ
        • ボロメータ型赤外線イメージャ
        • Column ν 真空封止
      • 触覚センサネットワーク
      • 医療・バイオ用MEMS
        • 半導体イオンセンサ
        • 遺伝子解析チップ
        • Column ξ 微小流路と微量分析
        • オペアンプとダイアモンド電極の20×20アレイ (バイオLSI)
        • 体内埋込圧力センサ
        • Column ο 体内埋込と人工内耳
        • 眼圧モニタ
        • 体内埋込集積化微小電極アレイによる神経インパルス計測システム
        • Appendix C 初期の医用圧力センサ
        • 硬膜外脳圧センサ
        • LC共振式眼圧センサ
   3. インフラ保全、製造･検査・科学機器などで使われる(高付加価値)MEMS
      
      • インフラ保全
        • 3軸加速度センサによる建物の耐震性評価
        • 静電浮上回転ジャイロによるモーションロガー
        • Appendix D 宇宙・軍事用MEMS
        • MEMSガスクロマトグラフ
        • 原子力潜水艦の慣性航法に用いられる静電浮上回転ジャイロ
      • 製造・検査・科学機器
        • 超並列電子ビーム描画装置
        • ウェハテスト用プローブカード
        • マイクロプローブ
        • Appendix E 微小振動子
        • 正帰還による液中振動子のQ値改善
        • カーボンナノチューブ(CNT)ラジオ
2. MEMSの製作　※MEMS製作について先にご視聴されたい方は1:50:44からご視聴下さい
   1. 基本プロセス
      • パターニングとエッチング
        • 選択エッチング
        • 深い反応性イオンエッチング(Deep RIE)
      • 堆積
        • 物理的気相堆積(PVD)
        • 化学的気相堆積(CVD)
        • 液相堆積
        • 内部応力
      • 接合
   2. 組合せプロセス
      • 表面マイクロマシニング
      • 集積化MEMS
      • パッケージングと配線取り出し
      • System in Package (SIP)
   3. 転写による集積化MEMS
      
      • ワイヤレス通信システムのための集積化MEMS
        • 集積化FBAR
        • CMOSLSI上の圧電MEMSスイッチ
        • レーザリフトオフによる可変帯域フィルタ
        • 選択転写によるLSI上のマルチFBAR
   4. MEMSのオープンコラボレーション
      • 試作コインランドリ
      • 知識や技術情報の提供
      • Appendix E MEMSの先達

セミナー講師

江刺 正喜　氏
株式会社 メムス・コア、CTO
　兼東北大学 マイクロシステム融合研究開発センター(μSIC)、シニアリサーチフェロー

セミナー受講料

1名様 13,750円（税込）

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受講について

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• 視聴期間は受講開始日より２週間です。
• タブレットやスマートフォンでも視聴できます。
• セミナー資料はpdfで配布いたします。
• このセミナーでは、受講後何度でも講師へ質問することが可能です。
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