【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KT1051

利用課題名 / Title

(100）単結晶シリコンを用いたリング型振動ジャイロスコープにおける形状補償

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

膜加工・エッチング,ジャイロスコープ,(100)単結晶シリコン,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,3D積層技術/ 3D lamination technology,アクチュエーター/ Actuator

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)

廣谷 潤

所属名 / Affiliation

京都大学　大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

岡山修也

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KT-103：レーザー直接描画装置
KT-154：両面マスクアライナー露光装置
KT-234：深堀りドライエッチング装置（１）
KT-110：レジスト現像装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

慣性センサの一つであるジャイロスコープ(以下ジャイロ)は角速度または角度を測定するセンサである。微小電気機械システム（MEMS）デバイスの技術により低価格化及び小型化が成功したことでその用途が民生用途を中心に格段広がり、より安価かつ高性能なセンサの開発が期待されています。そこで、本研究ではリング型のMEMS振動ジャイロを異方性材料である(100)シリコンを用いて製作することで、より安価なジャイロスコープの作製に取り組んだ。また，ジャイロの剛性を等方的にするために，リングの幅を結晶方向に応じて変化させた。今回作製したリング型ジャイロは22µm厚さの(100)SOIウエハを使用した。

実験 / Experimental

本研究で使用したジャイロスコープの製造には22µm厚さの(100)SOIウエハを使用した。まず、UV露光及び深堀ドライエッチング（DRIE）によって、ジャイロスコープのリングと支持梁のパターンを形成した。フォトレジストの層を除去した後に、7µm厚さのネガ型フォトレジストをスピンコートし、UV露光により電極のパターンを形成した。そして、200nm厚さのアルミニウム層を電子ビーム成膜によって成膜し、N-メチル-2-ピロリドンを用いてリフトオフすることでアルミニウム電極を形成した。最後に、気相フッ酸エッチングによって2µm厚さの犠牲層を取り除いた。

結果と考察 / Results and Discussion

Fig.1は作製したデバイスの概要である．前研究[1]においては、リング幅の加工誤差のみを考慮し設計していたが、支持梁の幅にも0.2µm程の加工誤差が確認された。今後。デバイスの共振周波数を測定し、シミュレーション結果と比較することで支持梁の加工誤差による影響を評価する予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 Fabricated device

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献：[1] Shu Yunyi, Y. Hirai,　and T.Tsuchiya. The 7th IEEE International Symposium on Inertial Sensors & Systems (INERTIAL 2020), Hiroshiima, Japan, 2020

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