【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.05】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT1006
利用課題名 / Title
CMOS-MEMS混載センサシステム
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
CMOSプロセス、混載,光学顕微鏡/ Optical microscope,ワイヤーボンディング/ Wire Bonding,高周波デバイス/ High frequency device,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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
東京電機大学工学部電子システム工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
後河内 駿介,角田 蒼空,三瓶 智矢,厚東 和樹
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）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-604：高速シリコン深掘りエッチング装置
UT-902：マニュアルウエッジボンダ―
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MEMSスイッチを設計し、ポストプロセスによってMEMSスイッチの製作を行った。CMOSプロセスを用いてMEMSスイッチの製作することによって製作時間の短縮と製作コストの削減が期待できる。ポストプロセスではドラフトチャンバー内でのウェットエッチング、シリコン深堀エッチング、ワイヤボンディングを行った。
実験 / Experimental
本研究ではウェットエッチングを用いたMEMSスイッチの製作を行った。製作したMEMSスイッチをFig.1に示す。CMOSプロセスで製造されたチップをドラフトチャンバー内で混酸アルミ溶液を用いてウェットエッチングを行いチップの犠牲層部分を除去した。犠牲層を除去した後は膜応力が強いとされるチップ表面のパッシベーション層をエッチング(ARIM装置UT-604)しワイヤボンディング(ARIM装置 UT-902)を行った。また、エッチング後の構造の測定やチップ写真の撮影にはレーザー顕微鏡(ARIM装置UT-850)を使用した。
結果と考察 / Results and Discussion
試作したCMOS-MEMSスイッチの測定系接続図をFig.2に示し、測定結果をFig.3に示す。本研究では製作したMEMSスイッチをCとしたRCローパスフィルタを構成し、カットオフ周波数fcによるMEMSスイッチの静電容量の測定を行った。静電力によるMEMSスイッチの動作を測定するために、Vdcを0Vと20Vそれぞれ印加した時、fcが小さくなれば静電容量が大きくなりMEMSスイッチとして動作しているといえる。しかし、Fig.3よりMEMSスイッチの静電容量が変化が確認できるような有効的な結果は得られなかった。その原因として、1つ目はMEMSスイッチ自体の容量が寄生容量に比べて非常に小さく、接触時及び非接触時のMEMSスイッチの静電容量の変化を測定することが出来なかったと考える。2つ目は可動電極と固定電極がエッチング後に固着してしまったと考える。改善案として、プラズマエッチング(ARIM装置UT-604)による酸化膜除去でMEMSスイッチの可動域(空洞部)を十分に形成することで、製作プロセス後の固着を防げると考える。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 製作したMEMSスイッチの写真と寸法
Fig.2 試作したCMOS-MEMSスイッチの測定系接続図
Fig.3 カットオフ周波数fcによるMEMSスイッチの静電容量の測定
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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