異種機能デバイス集積化技術の基礎と応用 -MEMS,NEMS,センサ,CMOSLSIの融合-

Integration Technology for Heterogeneous Advanced Devices : Basics and Applications

【第1編　総論編】

第1章　最先端集積システムの技術とその応用　　江刺正喜

1　はじめに
2　ワイヤレス機器の集積化MEMS
3　触覚センサネットワークの集積化MEMS
4　おわりに

第2章　異機能集積化のバイオとナノへの展開　　藤田博之

1　はじめに
2　ナノテクノロジーと異機能集積技術
3　異機能集積を目指すBEANS技術
4　おわりに

第3章　センサと異種機能集積化への期待―グローバルCOEプログラム「インテリジェントセンシングのフロンティア」を通して―　　石田　誠

1　はじめに
2　機能集積化デバイス実現のための考え方
3　機能集積化デバイス展開の実例
4　機能集積化デバイス開発を担う「センシングアーキテクト」人材の育成
5　異分野融合研究と異種機能集積化デバイス


【第2編　プロセス技術編】

第4章　表面マイクロマシニング技術とそのデバイス　　　年吉　洋

1　表面マイクロマシニングの特徴
2　3層多結晶シリコンによる表面マイクロマシニングの標準プロセス
3　ヒンジ構造による3次元マイクロ構造の組立
4　おわりに

第5章　バルクマイクロマシニング技術とそれによるデバイス　　田中秀治

1　はじめに
2　DRIEと直接接合による複雑な3次元構造の形成
3　多段階SiO2マスクを用いた結晶異方性エッチング
4　結晶異方性エッチングによる梁構造の形成
5　バルクマイクロマシニングと陽極結合との組み合わせ
6　p++エッチストップによるダイヤフラム等の作成
7　異方性・等方性プロセスの組み合わせ
8　おわりに

第6章　SOI-MEMSプロセス技術とそのデバイス　　髙橋一浩

1　はじめに
2　SOI-MEMSプロセス技術
3　SOI-MEMS応用デバイス
4　レイヤー分離設計技術
5　集積化SOI-MEMS

第7章　ナノポーラスシリコンとそのデバイス　　越田信義,小山英樹

1　まえがき
2　ナノポーラスシリコンの作製方法
3　ナノポーラスシリコンの基本物性
4　フォトニクス機能
　　4.1　発光特性の概要
　　4.2　青色燐光とエネルギー転移
　　4.3　光導電・光電変換
5　弾道電子放出
6　音波発生
7　むすび

第8章　集積化CMOS-MEMS技術とそのデバイス　　町田克之

1　はじめに
2　集積化CMOS-MEMS技術
3　STP技術
　　3.1　STP法の原理
　　3.2　STP装置
　　3.3　平坦化特性
　　3.4　埋め込み特性
　　3.5　封止特性
4　集積化CMOS-MEMS指紋センサLSI技術
　　4.1　集積化CMOS-MEMS指紋センサLISの原理と構造
　　4.2　集積化CMOS-MEMS指紋センサLISプロセス
　　4.3　集積化CMOS-MEMS指紋センサLIS評価結果
5　まとめ

第9章　エッチング技術　　佐々木　実

1　表面マイクロマシニングでのエッチング技術
2　バルクマイクロマシニングでのエッチング技術

第10章　材料技術の集積化　　秦　誠一

1　はじめに
2　コンビナトリアル技術による材料探索
3　異種機能集積化薄膜ライブラリ
　　3.1　水素吸蔵特性
　　3.2　相変態温度
　　3.3　疲労強度
4　おわりに

第11章　マルチフィジクス・シミュレーションによる統合設計　　年吉　洋

1　静電アクチュエータの一般的な解析手法
2　回路シミュレータを用いた統合解析手法
3　MEMS部品の等価回路表現
　　3.1　平行平板型静電アクチュエータ
　　3.2　粘弾性サスペンション
　　3.3　運動方程式ソルバー
　　3.4　アンカー
4　統合解析の応用例
5　おわりに


【第3編　回路・デバイス設計技術編】

第12章　MEMS等価回路モデルを用いた統合設計　　橋口　原

1　はじめに
2　MEMSのモデリングと線形等価回路の導出法
　　2.1　ラグラジアンによる静電型MEMSのモデリングと運動方程式の導出
　　2.2　線形動作方程式の導出と電気等価回路
　　2.3　従属電源を用いた電気・機械等価回路
　　2.4　電磁型MEMSのモデリング
3　半導体への電界の浸み込みを考慮した静電型素子の等価回路
4　櫛歯素子の機械系多自由度等価回路
5　MEMS-MEMS連成解析
6　静電型MEMSのホワイトノイズ解析
7　おわりに

第13章　集積化MEMSセンサ実現のための回路設計　　高尾英邦

1　集積化MEMSセンサの構造と回路接続の影響
2　集積化MEMSセンサ実現に必要な回路設計の考え方
　　2.1　MEMSセンサデバイスの表現方法
　　2.2　MEMSとCMOS間の接続配線構造の表現方法
3　まとめ


【第4編　NEMS技術編】

第14章　NEMSと異種機能集積化への期待　　永瀬雅夫

1　はじめに
2　積化ナノプローブ
　　2.1　集積化Siナノ電極プローブ
　　2.2　集積化ナノ四探針プローブ
　　2.3　ナノカーボン四探針プローブ
　　2.4　集積化ナノギャップ電極プローブ
3　ナノ材料とNEMS
4　NEMSへの期待

第15章　NEMSによる新機能素子の探求　　山口浩司

1　はじめに
2　NEMSの特徴―なぜナノスケールが必要か?―
3　NEMSに用いられる材料系
4　キャリア励起を用いた新しい光機械結合素子
5　NEMSによる極限計測
6　NEMSによる信号処理
7　おわりに

第16章　ナノ領域を捉えるカンチレバー　　北澤正志

1　はじめに
2　Siカンチレバー
3　CNFカンチレバー
4　おわりに


【第5編　センサ技術編】

第17章　センサと電子回路集積化への期待　　前中一介

1　はじめに
2　センサと集積回路
3　シリコンによるセンサ構造体
4　センサシステムと必要な回路機能
5　センサ構造体と回路との融合―パッケージング手法
6　高機能センサシステムのアルゴリズム
7　まとめ

第18章　バイオセンサ　　澤田和明

1　はじめに
2　電流をプローブとした集積化バイオセンサ
3　電圧をプローブとする集積化バイオセンサ

第19章 磁気センサ　　柴﨑一郎

1　序論
2　ホール素子とその特性
　　2.1　ホール効果tホール素子の動作原理
　　2.2　実用ホール素子の特性
3　ホールIC
　　3.1　ホールICとは
　　3.2　デジタル出力型ホールIC(デジタル磁気センサ)
　　3.3　リニアホールIC
　　　　3.3.1　リニアホールIC
　　　　3.3.2　リニアハイブリッドホールICの応用例
4　異機能集積半導体磁気センサ纏め

第20章　pHセンサ　　野村　聡

1　はじめに
2　ガラス電極とISFET
3　ガラス電極と異種デバイスの融合
4　ISFETの開発動向
5　ISFETのフロー系への組み込み
6　モノリシックデバイスへの展開
7　おわりに

第21章　自動車用センサ　　竹内幸裕

1　はじめに
2　検出原理
3　加工プロセス
　　3.1　プロセスフロー
　　3.2　KOH異方性エッチング
　　3.3　電気化学エッチング
　　3.4　回路側を保護する異方性エッチング装置
4　圧力レンジ拡大への取り組み


【第6編　RF-MEMS技術編】

第22章　RF-MEMS可変容量デバイス　　柴田英毅

1　RF-MEMSデバイスの種類と応用
2　RF-MEMS可変容量の応用と期待
　　2.1　駆動方式の種類と特徴
　　2.2　静電駆動型可変容量の動作原理
　　2.3　CMOSドライバーICとの集積化
　　2.4　送信用に求められる耐電力とQSC素子構造
3　信頼性向上技術
　　3.1　電荷蓄積(チャージング)によるスティクション不良の抑制
　　3.2　脆性材料を用いたクリープ耐性の向上
4　小型・低コストウエーハレベル気密封止
5　まとめ

第22章　RF-MEMS可変容量デバイス　　柴田英毅

1　RF-MEMSデバイスの種類と応用
2　RF-MEMS可変容量の応用と期待
　　2.1　駆動方式の種類と特徴
　　2.2　静電駆動型可変容量の動作原理
　　2.3　CMOSドライバーICとの集積化
　　2.4　送信用に求められる耐電力とQSC素子構造
3　信頼性向上技術
　　3.1　電荷蓄積(チャージング)によるスティクション不良の抑制
　　3.2　脆性材料を用いたクリープ耐性の向上
4　小型・低コストウエーハレベル気密封止
5　まとめ

第23章　携帯端末　　楢橋祥一

1　はじめに
2　reconfigurable RF部
3　MEMS応用マルチバンドPA
　　3.1　帯域切替型整合回路
　　3.2　MEMSスイッチの適用
　　3.3　マルチバンドPA
　　3.4　MEMSスイッチへの要望
4　中心周波数・帯域幅可変フィルタ
5　おわりに


【第7編　エネルギーハーベスト技術編】

第24章　MEMSと電子デバイスの融合によるエナジー・ハーベスティング技術の期待　　鈴木雄二

1　序論
2　環境発電と回路技術
　　2.1　環境熱からの発電
　　2.2　環境振動からの発電
　　2.3　環境電波からの発電
3　エレクトレットを用いたMEMS環境振動発電器の電池レス・無線センサへの適用
　　3.1　MEMSエレクトレット発電器
　　3.2　無線センサノードの試作と評価実験
4　結論

第25章　エネルギーハーベスト技術の材料とデバイス　　西岡泰城

1　はじめに
2　エレクトレット材料
3　圧電材料
4　PZT
5　PVDF
6　窒化アルミニウム(AIN)

第26章　エネルギーハーベストと回路技術　　森村浩季

1　はじめに
2　エネルギーハーベスティング技術と回路技術の動向
3　nW級超小型バッテリレスセンサノード技術
　　3.1　センサノードのアーキテクチャ
　　3.2　ゼロパワーセンサ回路
　　3.3　電圧検知回路
　　3.4　MEMSスイッチを用いた電源管理回路
4　まとめ


【第8編　実装技術編】

第27章　MEMS実装技術　　日暮栄治

1　はじめに
2　集積化のアプローチ―モノリシック集積とハイブリッド集積―
3　ウエハボンディングとダイボンディング
　　3.1　ウェハボンディング
　　3.2　ダイボンディング(チップボンディング)
4　ワイヤボンディングとフリップチップボンディング
5　表面実装と三次元実装
6　ダイレベルパッケージングとウェハレベルパッケージング
7　おわりに　

第28章　パッケージに求められる機能と解決策　　千野　満

1　はじめに
2　MEMSパッケージの現状
3　MEMSパッケージの種類と特徴
　　3.1　セラミック・パッケージ
　　3.2　プラスチック・パッケージ
　　　　3.2.1　プリ・モールド型
　　　　3.2.2　ポスト・モールド型
4　光MEMS向けパッケージ技術
5　化学センサ向けパッケージ技術開発
　　5.1　封止領域コントロールによるセンサ面の開口
6　まとめ

第29章　完全ドライ・レーザダイシング技術―ステルスダイシング技術の最新動向―　　内山直己

1　はじめに
2　MEMS製造工程に必要なダイシング技術
　　2.1　砥石切削型ブレードダイシング
　　2.2　ダイシング工程の完全ドライプロセス化
3　ステルスダイシング技術
　　3.1　ステルスダイシング技術:基本原理
　　3.2　内部集光型レーザダイシング技術と表面吸収型レーザ加工技術
　　3.3　内部レーザ加工プロセスにおけるMEMSデバイスへの熱影響範囲
　　3.4　デバイス特性への熱影響確認
　　3.5　ステルスダイシング技術:適用時の制約条件
4　Si以外の材料への適用の可能性
　　4.1　ガラスウェーハ
　　4.2　テープ越しステルスダイシング技術
　　4.3　今後のステルスダイシング技術の開発ロードマップ
5　おわりに

第30章　封止技術　　足立秀喜

1　はじめに
2　封止とは
3　封止技術の種類
　　3.1　陽極接合
　　3.2　接着封止
　　3.3　CVD(Chemical Vapor Deposition)封止
　　3.4　転写成膜(STP法)封止
4　まとめ


【第9編　解析・評価技術編】

第31章　MEMS加速度・角速度・圧力センサのテスト技術　　井上晴伸

1　はじめに
2　MEMS加速度センサのテスト技術
　　2.1　1Gテスト
　　2.2　遠心力によるG印加テスト
　　2.3　振動によるG印加テスト
3　MEMS角速度センサのテスト技術
4　MEMS圧力センサのテスト技術
5　検査受託

第32章　解析(分析)・評価技術　　橋本秀樹

1　半導体デバイスにおける解析・評価の目的と役割
2　主な分析手法
　　2.1　構造・組成評価のための手法
　　2.2　不純物評価のための分析手法
　　2.3　応力・歪み評価のための分析手法
　　2.4　化学構造評価のための分析手法
　　2.5　欠陥評価のための分析手法
　　2.6　物性評価のための分析手法
3　MEMSの解析
　　3.1　MEMSの力学特性試験
　　3.2　パッケージ内部のガス分析
4　TSVの解析
　　4.1　TSVの形状観察
　　4.2　応力分布
　　4.3　接着層の評価
5　まとめ