【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.23】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0022
利用課題名 / Title
圧電MEMSスピーカ開発 / piezo-MEMS speaker development
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
圧電MEMSスピーカ,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,スパッタリング/Sputtering,MEMSデバイス
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
鈴木 裕輝夫
所属名 / Affiliation
東北大学 マイクロシステム融合研究開発センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
Li Chung Min，松本達也, 王 旭晨
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
森山 雅昭
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-058：マスクレスアライナ
TU-310：レーザ／白色共焦点顕微鏡
TU-153：住友精密PECVD
TU-056：両面アライナ
TU-202：DeepRIE装置#2
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
圧電MEMSの応用研究で，TWS (True wireless Stereo)向け小型省電力MEMSスピーカの研究開発を行っている。
西澤センターでは小片サンプルを試作研究し，新材料やデザインの優位性を検討評価している。変位や共振特性，音響評価は工学研究科で行っている。
今期は，1デザインの音響性能が顧客の満足を得て，6インチウェハでの小規模量産に進めた。今後も量産化に移行できる優れた生産製造技術の開発を本機関にて行っていきたい。
実験 / Experimental
クロムマスク6レイヤはすべてマスクレスアライナ(B-09)にて作製した。PZTのDryエッチングはアルバックICP-RIE#1(E-06)を使用し下部電極との高い選択比の条件を検討した。DeepRIE装置#2(E-02)を使用したバックサイドサブストレートSiエッチングでは開口面積が大きいパターンに適応した条件を検討した。
結果と考察 / Results and Discussion
1) クロムマスク６レイヤについて，デザイン変更毎に即日マスクを作製することができ，開発スケジュールの短縮が可能となった。2) PZTのDry エッチングは BCL3からCHF3にガスを切り替えて2段階で行うことで，求められる下地材料との選択比を得ることができた。３）従来のDeep RIEレシピのエッチング/デポジション 11s/5sの組み合わせでは開口率が大きいパターンでは400 μmの深さを加工する間にブラックシリコンが発生することが分かった。エッチング/デポジション 比率を15s/５sと変更をすることで大きな開口率でもブラックシリコンが発生しない条件が得られた。完成した圧電MEMSスピーカの例を図１に示す。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 piezo-MEMS speaker
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 Y. Hirano, Y. Suzuki, N. Fujita, C. -M. Li, H. Chiba and S. Tanaka, "PZT MEMS Speaker Integrated with Silicon-Parylene Composite Corrugated Diaphragm," 2022 IEEE 35th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems Conference (MEMS), Tokyo, 2022, pp. 255-258, doi: 10.1109/MEMS51670.2022.9699539.
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件