経済産業省/NEDO委託・助成事業（平成１８年度～平成２０年度）

ファインMEMSプロジェクト● ファインMEMSプロジェクトとは
MEMS産業戦略シナリオ

ファインMEMSプロジェクトは、経済産業省/NEDO

2010年
1兆3600億円

技術開発機構により実施される３年間（平成18年ＭＥＭＳの進化が、多様な社会ニーズに応え社会的課題を解決する

度から平成20年度まで）の委託・助成事業です。
本プロジェクトは、これまで個別に開発されてきたセンサ・通信用デバイスに、MEMS製造技術を用いて一体形成、高集積化、ナノ機能を付加するこ

M
E
M
Sの進化

高集積・複合MEMS（超小型・高機能・高信頼性）

2002年 4300億円

関連国内市場1.36兆円確保に貢献します。

現状期
明
黎の産業化を促進することにより、2010年にはMEMS

自動車
情報通信

環境
エネルギー

安心安全

3次元集積×
情報通信
ナノ機能活用をベースに従来MEMSの高度化が進展性を実現する高集積・複合MEMS（ファインMEMS）（国内市場)

環境
医療生活

2nd Stage：プロジェクト
Stage：ファインMEMSファインMEMSプロジェクトとによって、更なる小型・省電力・高性能・高信頼の製造技術の開発を目指しています。新規MEMS

その他

自動車

医療福祉

1st Stage：
マイクロ加工技術、半導体加工技術を従来MEMSデバイス
ベースにさまざまなMEMSデバイスが登場
圧力センサ、加速度センサ、スキャナー、インクジェットヘッド

2005

2010

20152020● ファインMEMSの開発カテゴリー
MEMS/ナノ機能の複合
ﾅﾉ･ﾊﾞｲｵ材料

MEMS/MEMSの高集積化
異種材料多層集積

ﾅﾉ機能ﾃﾞﾊﾞｲｽ

ﾋﾞﾙﾄﾞｱｯﾌﾟ多層集積

バイオMEMS接合
光MEMS

低ストレスダイシング

RF-MEMS

ナノ材料
修飾接点

セラミック

（ｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ機能）

MEMS/半導体の一体形成

知識データベースの整備ﾌﾟﾛｾｽ統合ﾓﾉﾘｼｯｸ
知識データの収集・体系化

MEMS
CMOS-LSI

横方向配線
縦方向配線

MEMS-ONEとの連携

一般公開

共有コラボレーション環境の実現

ファインMEMSシステム化設計プラットフォーム（H19年度～H20年度テーマ）※ MEMS：Micro Electro Mechanical Systems※ この研究開発は、NEDO技術開発機構からの委託・助成により実施していますMEMS
MEMS／ナノ機能の複合技術の開発／ナノ機能の複合技術の開発
選択的ナノ機械構造体形成技術

ナノ材料（CNTなど）の選択的形成技術

SPR(表面プラズモン共鳴)を用いた高機能集積環境センサのコア技術として、ナノ構造制御技術、3次元曲面形成、ナノギャップ形成、高精度配置技術を開発する。

カーボンナノチューブの持つ優れた機能をMEMSデバイスに応用することを目的に構造制御されたカーボンナノチューブの形成技術、それを所定の領域に選択的に形成する技術および欠陥制御技術を開発する。

（委託事業：独立行政法人産業技術総合研究所）（委託事業：国立大学法人東京大学）

バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術

ナノ機能を組み込んだMEMSデバイスの製造技術

MEMS基板上において、ヒト疾患腸管関連タンパク質などの生体分子を検出するための選択的修飾技術の開発およびMEMSセンシングデバイスの開発を行う。

高周波スイッチの性能向上に向けて、選択的にカーボンナノチューブなどのナノ材料を形成する製造技術を開発する。さらに、高周波信号の通過損失を低減するために貫通配線構造を検討する。
ＭＥＭＳスイッチ

ナノ材料が付加されたスイッチ接点

貫通配線開発イメージ

ナノ材料
優れた耐久性・耐電力性の実現（委託事業：独立行政法人産業技術総合研究所）（助成事業：三菱電機株式会社）M E M S／S ／M E M Sの高集積結合技術の開発
S の高集積結合技術の開発
多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術

異種材料多層MEMS集積化技術

レーザを用いた新たなダイシング技術として、分割支援構造の開発、３次元ホログラフィックレーザによる局部熱応力を発生させて、多層MEMSの割断を行う。

体外環境モニタリングシステムとしてのSPRセンサモジュールと、 体内環境モニタリングシステムとしてのたんぱく質検出カプセル型センサモジュールの実用化に不可欠な、異種材料を高精度で接合 する技術を開発する。
今後
現在
従来

レーザー光ＭＥＭＳを接合して、機能の集積化埋め込み構造体の作製

張り合わせ

バルブ

ポンプ

ガラス

酸化膜

Si

Si

光学膜
異種材料界面の接合

ガラス

反り強制修正による内部応力の増大

応力による膜の張力変化

積層材料境界面での光の屈折・反射を考慮した最適化が必要

厚み方向全体にわたる割断のための改質

チップ実装のひずみ

酸化膜 Si樹脂
ガラス（委託事業：財団法人レーザー技術総合研究所、国立大学法人東北大学）

LED

PD

セラミック

（助成事業：オリンパス株式会社）

ビルドアップ型多層MEMS集積化技術
ビルドアップ型ウエハレベルパッケージングの要素技術と一貫工程の開発、構築を行い、機能集積化小型薄型ＭＥＭＳデバイスの製造技術を確立する。
半導体チップ
光検知機能ウエハ→■ Ｓｉ／Ｓｉ、Ａｕ／Ａｕ等のウエハ直接接合及びＳｉ／ポリマー等の異種材料接合技術

光学機能ＭＥＭＳウエハ→
インターポーザウエハ→（チップレベルの高精度接合技術）
シリコンMEMSと異種材料である光化合物半導体チップとの高精度の３次元位置合わせ接合技術を開発する。この技術を用いて波長可変レーザデバイスを試作し、素子の特性のばらつきや歩留まり、信頼性や安定性を評価し改善することにより接合技術の実証とブラッシュアップを行う。

■機能ウエハに損傷を与えない接合、研磨、加工、チップ実装技術

機能集積化小型薄型ＭＥＭＳデバイス

光共振器ギャップ

誘電体多層反射膜凹面鏡
InP系多層反射膜

機能ウエハ

レーザーダイオード
駆動

ウエハ接合

InP VCSELチップ
Auバンプ接合

光検知機能

研磨・加工
ウエハ接合

研磨

センサ形成

SiO2
加工

光学機能M E M S
１ｓｔ接合

研磨/ ポリッシュ

開口加工

ウエハ接合

M EM S加工
ｲ ﾝ ﾀ ｰ ﾎ ﾟｰ ｻ ﾞ機能

チップ実装
ダイボンド/ ﾜ ｲ ﾔ ﾎ ﾞﾝ ﾄﾞギャップ
制御

シリコン MEMSチップ（SOI基板）

静電駆動
ギャップ

２nd 接合シリコン可動梁

貫通ビア形成レーザー光半導体チップ（助成事業：松下電工株式会社）（助成事業：横河電機株式会社）

MEMS
MEMS／半導体の一体形成技術の開発／半導体の一体形成技術の開発
MEMS-半導体プロセス統合モノリシック製造技術
CMOSプロセス互換のMEMSプロセスによるLSIとMEMSモノリシック集積化技術を開発する。CMOS材料・プロセスによるMEMS構造体形成、LSI微細加工技術を活かした空洞形成封止を行い、高機能化、高信頼化を図る。

（新たなセンシング原理の探求）
ナノスケールSiのピエゾ抵抗効果のメカニズム解明を行い、新しいセンシング原理の発現と高機能センシングデバイスへの応用を行う。

MEMSセンサ部
Electrostatic Force

CMOS
回路部

Fic
atst
tro e
ec forclE

C
U DCU AC sin wt
X[N] [F/m][V/m][m2]1μm

パッシベーション

Input

ACDCReflection～ 3 GHz

Output

上部電極

wd

空洞部

t

下部電極

要素技術・集積化技術の開発とMEMSセンサ試作による検証の例

DC Current Source

Nano Resonator

Network Analyzer（委託事業：立命館大学）（助成事業：株式会社日立製作所）

MEMS-半導体横方向配線技術
これまでのSIP (System in Package)では達成できない高集積化とSOC (System on Chip)では達成できない複合化を可能にする「高集積MEMS擬似SOC製造技術の研究開発」を行う。
バンプ電極

MEMS キャップ
擬似SOC平坦化層

キャビティ

インターチップ配線層（高密度な低温積層一体化実装技術）
3次元配線形成技術として、独自の成膜法であるエアロゾルデポジション（AD法）を発展させ、従来のインクジェット技術の欠点を補うマテリアル・ダイレクト・ライティング（MDW）技術を開発、MEMSデバイスの多品種、変量生産に対応できる高集積化実装技術の実現を目指します。

自己組織化した機能を利用した高密度一括実装技
術、基板上に搭載したチップへのチップ乗り越え配線形成技術等を開発し、異種デバイスの高密度集積化実装を目指す。
自己組織化機能を用いた一括積層技術

LSI チップ

MEMSチップ

インターチップ有機樹脂

ＭＤＷヘッドインターチップ配線形成工程

MEMS chip Adhesion layer(a) LSI pick-up

キャパシター(b) Chip transfer

抵抗(b) MEMs/チップ
Self-Assembly

ＣＰＵ／メモリチップ

乗り越え配線MEMsチップ

LSI chip(c) 乗り越え配線成MEMS デバイス薄型化工程
電源トランス(f) Pseudo MEMS-SOC grinding (Before)
Epoxy resinGrinding(g) Pseudo-SOC grinding (After)

MEMs

チップ

(d) Si基板剥離センサコイル（委託事業：独立行政法人産業技術総合研究所）（助成事業：株式会社東芝）

接着剤

Si ウェーハ
乗り越え配線(c) Inter-chip resin

液体Si ウェーハ

Inter-chip layer(e) Inter-chip layer

In/Au MEMs

ＭＥＭＳチップ

Planar layer(d) Planar layer

Cu配線
ポリイミド

Si ウェーハチップ

ウェハ再構築工程

In/Auバンプ

SiO2膜(a) 配線基板成In/Auバンプ
Cu配線
SiO2膜
ポリイミド

（委託事業：国立大学法人東北大学）

MEMS-半導体縦方向配線技術
CMOS・LSI２層とMEMS１層以上を縦方向に集積したMEMSデバイスの製造技術を開発する。 CMOS・LSIとMEMSの電気的な縦方向配線には、直径5μm以下、アスペクト比50以上の貫通孔配線を用い、ウェハレベルの接合により、CMOS・LSIとMEMSの電気的接続を実現する。

（三次元配線構造インターポーザル技術）
従来のエッチング方法と異なる、方法・材料（レーザ、絶縁基板など）を用いて基板に垂直な微細孔だけでなく、クランク等の自由度のある形状の形成を可能とし、その孔内に溶解金属を充填する事により貫通配線とする技術を開発する。
導体充填技術
微細孔内部に導体を完全充填する→溶融金属充填

センサ制御基板

一括プロセスで完全充填する

貫通バス配線
センシング部
アンテナ端子MEMS基板
フェムト秒レーザーによる改質

PYREX、石英etc.

溶液によるウェットエッチング

RF基板（助成事業：オムロン株式会社）

減圧浸漬

加圧引き上げHF etc.

（助成事業：株式会社フジクラ）

高集積・複合複合M
M E M S知識データベースの整備
S 知識データベースの整備

高集積・複合複合M
M E M SｼS ｼ ｽ ﾃ ﾑ 化設計ﾌ ﾟﾗ ｯﾄﾌ ｫｰ ﾑ の開発

高集積・複合MEMSの開発者のためのデータベースの整備として、知識情報および学会等の新規技術情報の収集・体系化を行う。

高集積・複合MEMS製造技術開発の研究開発項目及びその周辺に関わる高集積・複合
MEMSに適した設計プラットフォームとしての等価回路モデルに関する情報を整理し、Web閲覧システムとして構築する。さらに、CADモデルと等価回路モデル間の相互生成技術に関して調査を行う。

プロジェクトの成果

学会等の最新情報プロジェクト終了後は、ファインMEMS
知識データベース
研究開発メンバー

Web上で一般公開
MemsONEに実装

単位要素モデル、MEMS構成要素モデル検討

MEMS等価回路・収集登録

等価回路データ(デバイス構造、等価回路図、 Net List Data)

ファイン
MEMS回路モデル構築

MEMS等価回路Web図書館
Userが閲覧可能

MemsONE
知識データベース

研究開発メンバー

CADと回路の連携調査

連携

ウェブブラウザ 、Wikiによる自由記述、閲覧自由に「記事」を書き加えていくコラボレーションツール

プロセス
デバイス
材料
解析

（委託事業：財団法人マイクロマシンセンター）

Net List Data///---------- GHDE
FineMEMS 対応へ
単位要素モデル MEMS構成要素モデル説明書
解説書（モデル式、要素図 )（委託事業：財団法人マイクロマシンセンター）

● 開発テーマと開発体制
経済産業省
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
ファインMEMSプロジェクト推進連絡会
座長： 下山 勲 東京大 教授
副座長： 杉山 進 立命館大 教授
事務局: 財団法人マイクロマシンセンター【企業】

MEMS－ナノ：波長オーダ以下可動構造

東京大学

・選択的バイオ修飾：生体機能模擬センシング

産総研

・選択的ナノ材料修飾：ＣＮＴなど産総研

・ナノ機能デバイス化：ナノ修飾のデバイス技術

三菱電機

新センサ原理・縦方向配線
インタポーザル
・横方向配線

MEMS-MEMS

日立製作所
立命館大学

：半導体センサなどの微細化による：先端CMOSとMEMSの多層化微細配線

オムロン：基板内Ｙ分岐形

フジクラ
東芝：先端CMOSとMEMSの横方向微細配線

三次元表面高密度配線：垂直段差側面含めた高密度配線など

産総研

高密度一括実装：自己組織化による高密度実装

東北大学

・異種材料多層集積：ウェハ高精度Ｚ方向組み立て

オリンパス

・ビルドアップ多層集積：順次接合に加工工程の加わる

松下電工：光半導体のMEMS高精度結合

横河電機

光チップ高精度集積・低ストレスダイシング
ファインMEMSシステム化設計プラットフォームの開発：多層異種材ウェハ

ファインMEMS知識データベースの整備（財団法人 マイクロマシンセンター）

・ナノ機械構造・プロセス統合モノリシック ：CMOS統合MEMS

MEMS-半導体【大学・国研】ﾚｰｻﾞｰ総研･東北大学
ﾏｲｸﾛﾏｼﾝｾﾝﾀｰ： 平成19年度新規テーマ

プロジェクト担当部署詳細：
経済産業省製造産業局産業機械課
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構/機械システム技術開発部
委託事業：
国立大学法人東京大学大学院情報理工学系研究科/下山研究室
独立行政法人産業技術総合研究所/バイオニクス研究センター
独立行政法人産業技術総合研究所/ナノカーボン研究センター
立命館大学マイクロシステム技術開発センター
独立行政法人産業技術総合研究所/先端製造プロセス研究部門
国立大学法人東北大学工学研究科/小柳・田中研究室
財団法人レーザー技術総合研究所
国立大学法人東北大学大学院工学研究科/江刺・小野・田中(秀)研究室
財団法人マイクロマシンセンター/MEMSシステム開発センター

問合せ先：

プロジェクトの詳細は、ファインMEMSのホームページをご覧ください（http://mmc.la.coocan.jp/research/finemems/finemems.html）

助成事業：
三菱電機株式会社先端技術総合研究所
株式会社日立製作所中央研究所
オムロン株式会社技術本部先端デバイス研究所
株式会社フジクラ電子デバイス研究所
株式会社東芝研究開発センター
オリンパス株式会社MEMS開発本部
松下電工株式会社EMITデバイス開発部
横河電機株式会社技術開発本部先端技術研究所

財団法人 マイクロマシンセンター
Micromachine Center
ファインMEMSプロジェクト推進連絡会事務局〒101-0026 東京都千代田区神田佐久間河岸67 MBR99ビル6階
TEL: 03-5835-1870 FAX: 03-5835-1873
fmems_office@mmc.or.jp