【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1044
利用課題名 / Title
CMOSプロセスを用いたMEMSセンサの実現
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
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）計測・分析/Advanced Characterization
【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
MEMS,加速度センサ,リソグラフィ,成膜,膜加工・エッチング,形状・形態観察,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,EB,MEMSデバイス/ MEMS device,IoTセンサ/ IoT sensor
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)
小松 聡
所属名 / Affiliation
東京電機大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
佐藤 優大,前澤 龍平,後河内 駿介
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
安永竣,島本直伸
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
UT-500：高速大面積電子線描画装置
UT-602：気相フッ酸エッチング装置
UT-604：高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-609：XeF2ドライエッチングシステム
UT-850：形状・膜厚・電気特性評価装置群
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究ではCMOSプロセスを用いて静電容量型加速度センサを設計し、ポストプロセスによって加速度センサの製作を行った。CMOSプロセスを用いた加速度センサの製作を実現することで、読み出し回路を同一チップ上に集積化し、寄生容量の低下が期待できる。加速度センサのプロセスでは、シリコン深堀りエッチングやXeF2ドライエッチングシステムを利用した。
実験 / Experimental
高速シリコン深堀りエッチング装置（MUC-21 ASE-Pegasus）を使用してSiO2の異方性エッチングをし、シリコン層を露出させた。エッチング後はレーザー顕微鏡（LEXT OLS5000）を用いて観察を行った。その後、XeF2ドライエッチングシステム（VPE-4F）を用いてSiの等方性エッチングをし、浮遊構造の形成を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
試作したCMOS-MEMS加速度センサの一部をFig. 1に示す。加速度を印加した際の錘の変位が大きくなるように加速度センサの梁の形状はFig. 1のような蛇行形状を採用した。XeF2ドライエッチングシステム（VPE-4F）を用いてSiのエッチングを7サイクル行った結果をFig. 2に示す。Siのエッチングを7サイクル行ったが、加速度センサのリリースは確認できなかった。また、Fig. 2に示したように電極の反りが発生してしまった。この原因として加速度センサを構成する各層の接合が弱いことや残留応力などが考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Optical microscope photograph of the CMOS-MEMS accelerometer.
Fig. 2 Etching result with XeF2 gas.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
【謝辞】 装置を使用するにあたり、丁寧に指導してくださった安永俊様、島本直伸様に深く感謝いたします。
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.
- 佐藤優大, 小松聡, “静電容量型MEMS加速度センサの自動生成,” 令和5年電気学会全国大会, 3-156, 2023年3月.
- 前澤龍平, 小松聡, “MOSFETのチャネル抵抗を用いたピエゾ抵抗型MEMS圧力センサの試作と評価,” 令和5年電気学会全国大会, 3-153, 2023年3月.
- 前澤 龍平, 小松 聡, "CMOSプロセスを用いたMEMS圧力センサとCV変換回路の試作と評価," 第35回 回路とシステムワークショップ, WIP1-1, 2022年8月.
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