第１回「高集積・複合 MEMS 製造技術開発
プロジェクト」（事後評価）分科会
資料５-1「高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術開発プロジェクト」

事業原簿

公開版

作成者

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

―

目

次

―

概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3Ⅰ．事業の目的・政策的位置付けについて
１．NEDO の関与の必要性・制度への適合性
1.1

NEDO が関与する意義・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21

1.2 実施の効果（費用対効果） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24
２．事業の背景・目的・位置づけ
2.1 事業の位置付け・必要性

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・26

2.2 国のプログラムとの関連性

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・27

Ⅱ．研究開発マネジメントについて
１．事業の目標 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・29
２．事業の計画内容 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31
2.1 研究開発の内容 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31
2.2 研究開発の実施体制 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・36
2.3 研究開発の運営管理 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39
３．情勢変化への対応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・40
４．中間評価結果への対応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・41
５．評価に関する事項 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・41
Ⅲ．研究開発成果について
１．事業全体の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・42
２．各テーマの成果まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・46
Ⅳ. 実用化の見通しについて ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・55

1V．委託テーマの成果詳細
V-１．研究開発項目① ＭＥＭＳ/ナノ機能の複合技術の開発（１）選択的ナノ機械構造体形成技術（東京大学）・・・・・・・・・・・・・・・・57（２）バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術（産業技術総合研究所）
・・・201（３）ナノ材料（CNT など）の選択的形成技術（産業技術総合研究所）・・・・・・・243
V-２．研究開発項目② ＭＥＭＳ ／半導体の一体形成技術の開発（１）ＭＥＭＳ-半導体プロセス統合モノリシック製造技術－新たなセンシング原理の探索－（立命館大学）・・・271（２）ＭＥＭＳ－半導体横方向配線技術(2)-1．ＭＥＭＳー半導体横方向配線技術の研究開発（東北大学）・・・・・・・・・344(2)-2．ＭＥＭＳ／半導体の一体形成技術の開発 －ＭＥＭＳ-半導体横方向配線技術－（産業技術総合研究所）
・・364
V-３．研究開発項目③ ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳ の高集積結合技術の開発（１）多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術（レーザー技術総合研究所／東北大学）・・・・460
V-４．研究開発項目④ 高集積・複合ＭＥＭＳ 知識データベースの整備（マイクロマシンセンター）・・・・・504
V-５．研究開発項目⑤ 高集積・複合ＭＥＭＳ システム化設計プラットフォームの開発（マイクロマシンセンター）・・・・・532（添付資料）
１．「ロボット・新機械イノベーションプログラム」基本計画・・・・・・・・・・・・・・651
２．
（新製造技術プログラム）「高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術開発プロジェクト」基本計画・657
３．技術戦略マップ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・670
４．事前評価関連資料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・701
５．特許論文リスト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・706

2

概

要
作成日

制度・プログラム名

ロボット・新機械イノベーションプログラム

プロジェクト名

高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術

PJ コード平成 21 年 9 月 17 日

P06022

開発プロジェクト
担当推進部・担当者
０．事業の概要

機械システム技術開発部

犬塚肇

我が国のＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム)産業の国際競争力を確保することを目的として、ＭＥＭＳデバイスの高集積化・高密度化を実現する高度で先進的な製造技術を開発する。上記の目標を達成する為、①ＭＥＭＳとナノ機能との融合、②ＭＥＭＳと半導体との一体化及び、③異なるＭＥＭＳの結合といったＭＥＭＳの集積・複合化に向けた技術課題に取り組むと同時に、開発成果の産業界への普及促進に向けた環境整備の為、④成果の知識データベース化と⑤高集積・複合ＭＥＭＳ用設計開発ツールの開発を並行して行う。

Ⅰ．事業の位置付
け・必要性について

我が国には、材料産業や機能性部品産業といったものづくり産業を基盤とした「高度部材産業集積」があり、これが、我が国の製造業の国際競争力を支えてきた。新産業創造戦略にも指摘があるように、我が国がこうした高度部材産業集積を形成していることが、ものづくりに不可欠な要素技術（精密微細加工や特殊素材合成等）のネットワーク化を通じた、迅速かつ高度な摺り合わせを実現してきたといえる。また、川下（最終製品）、川中（材料・部品・装置）、川上（素材、原材料）の分厚い産業集積に育まれた摺り合わせのネットワークが、新技術の素地となり、次のイノベーションにつながってきたのである。他方、近年、韓国、中国、台湾を初めとする東アジア諸国の技術力向上を背景として、製造技術における国際競争が、ますます激化している。こうした中、経済面では、我が国の景気は、100 年に一度と言われる昨年来の世界同時不況により、多くの企業で業績の急激な低下が見られたものの政府による一連の景気対策や在庫調整の一巡などの効果により緩やかに回復しつつあり、エコカー関連など一部の製造業は生産を伸ばしてきている。
しかしながら、製造業の中核の一つである電子部品･デバイス産業は、その業
績が半導体や液晶の景気サイクルに左右されがちであるとともに、先端技術であるが故に国際的開発競争が熾烈であり、先行きが不透明等、予断ならな
い状況にある。その一方で、電子部品･デバイス産業は高性能機械の重要な構成要素であることから、同産業の業績が、我が国製造業の今後の業況に大きな影響を及ぼしうると考えられる。
近年の電子部品・デバイスの小型化･高性能化に大きく寄与している技術
が、ＭＥＭＳである。ＭＥＭＳとは、微細な電気要素と機械要素を一つの基板上に組み込んだ部品をいい、半導体製造技術やレーザー加工技術等各種の微細加工技術を用いて製造される。情報通信、医療・バイオ、自動車など多様な分野における小型・高精度で省エネルギー性に優れた高性能のキーデバ

3イスとして期待されている。このため、我が国の製造業の競争力維持・強化を目指す経済産業省の「ロボット・新機械イノベーションプログラム基本計画」においても、ＭＥＭＳは、我が国製造業の「川中」の一角をなす基幹部
品の国際競争力強化等の観点から、重要な分野と位置づけられている。
現在、ＭＥＭＳが既に実用化されている自動車用のセンサやインクジェッ
トプリンタヘッドでは日本企業が健闘しているものの、光ＭＥＭＳやバイオＭＥＭＳの分野では欧米企業が一部先行しており、今後成長が期待されるＭ
ＥＭＳ産業の国際競争力を確保するためには、製造技術の一層の高度化（高集積化・複合化）によりＭＥＭＳの更なる小型化・高性能化を図ることが必要である。実際、欧米の一部では、既に、従来型のＭＥＭＳにＬＳＩ演算処
理回路を集積したり、ＭＥＭＳ間を結合する高集積・複合ＭＥＭＳの開発が着手されており、研究開発促進の時期を逸すると、ＭＥＭＳ関係市場（２０
１５年で国内市場２．４兆円）を海外メーカーに席巻されるおそれがある。
このため、ＭＥＭＳの「技術戦略マップ」を踏まえ、ロボット・新機械イ
ノベーションプログラムの一環として、次世代の基幹部品を支える高集積・複合ＭＥＭＳを開発すべく、重要な技術課題に対して、選択的・集中的に取組むべく、本事業を行う。さらに、本事業の成果に基づき、高集積・複合Ｍ
ＥＭＳの新たな産業化を促進するための環境整備を行う。
Ⅱ．研究開発マネジメントについて
１．事業の目標［全体の目標］今後成長が期待される市場である自動車、情報通信、安全・安心、環境、医療等において必要不可欠となる、小型･省電力･高性能･高信頼性の高集積・複合ＭＥＭＳデバイスを製造する技術を開発する。また、上記技術開発を通じて得られた製造技術に関わる知識を集約し、データベースを整備し公開する。

［研究開発項目別の目標］
研究開発項目①「ＭＥＭＳ／ナノ機能の複合技術の開発」（１）選択的ナノ機械構造体形成技術
Ｌ／Ｓ：５０ｎｍ以下、縦方向：８０ｎｍ以上、可動部を擁する場合は１５０ｎｍ以下のギャップを保持するナノ機械構造体を所定の領域（位置精度：±１μｍ以下）に選択的に形成できる技術を確立するとともに、それがナノ機能を発現することを示す。さらに、構造体の形状・寸法やその動きと発現するナノ機能の関係も明確にする。
（２）バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術
２種類以上のバイオ材料（改変されたタンパク質など）を、その配向性が制御された状態で、複雑構造体の所定の領域に選択的に形成する技術を確立するとともに、そのバイオ材料が生体機能を模倣したメカニズムで疾患

4関連などの生体物質を認識できることを示す。
（３）ナノ材料（ＣＮＴなど）の選択的形成技術
サイズ直径：１μｍ以下或いは厚み精度：０.１μｍ以内のナノ材料を所定の領域（位置精度：±１μｍ以下）に選択的に形成する技術を確立するとともに、それがナノ機能を発現することを示す。特に、ＣＮＴの選択的形状制御においては、高アスペクト比（１：１０以上）、高密度充填（充填率：５０%以上）の数μｍから数百μｍスケールのＭＥＭＳ向け配向ＣＮＴ構造体を製造するＣＮＴ成長技術を開発する。直線形状で架橋させた場合には、
架橋率：７０％以上を目指す。また、その機械的、化学的特性を評価、改善し、具体的デバイスへの適応を目指す。
（４）ナノ機能を組み込んだＭＥＭＳデバイスの製造技術
少なくとも、プロセス温度が４００℃以下で、ナノ機能を所定の領域に選択的にウェハレベルで形成し、かつナノ機能形成プロセスによりＭＥＭＳが損傷を受けることなく、逆にＭＥＭＳ形成プロセスによりナノ機能が劣化することがないＭＥＭＳ一貫プロセスを確立するとともに、ＭＥＭＳ一貫プロセスにより試作されたナノ機能付加ＭＥＭＳデバイスが、従来よりも優れた性能を発揮することを示す。
研究開発項目② 「ＭＥＭＳ／半導体の一体形成技術の開発」（１）ＭＥＭＳ‐半導体プロセス統合モノリシック製造技術
ＭＥＭＳ製造プロセスとして、１８０ｎｍ技術ノードＣＭＯＳ・ＬＳＩ
材料プロセス互換を目指す。ＭＥＭＳ製造技術ロードマップに基づく統合プロセスによるＭＥＭＳの加工目標として、最小加工寸法：０．５μｍ以
下、アスペクト比：２０以上、残留応力：０．１ＧＰａ以下（膜厚：０．
１～１０μｍ）、ＭＥＭＳと複数種類の異なった機能要素（電子回路、受動素子など）の多層・モノリシック集積化を目指す。
半導体センサの微細化により発現する新たなＭＥＭＳセンシング原理の探索については、製造プロセスは問わないが、１つ以上の新たなＭＥＭＳ
センシング原理を見出すことを目指す。
（２）ＭＥＭＳ‐半導体縦方向配線技術
将来の６５ｎｍルールまでのＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳ（バルク型も含む）を多層に集積するために、穴径：５μｍ以下、アスペクト比：５０以上の貫通孔配線を形成するとともに、ＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳを３層以上に渡って接合し、確実な電気的接続を実現する。
インターポーザルについては、インターポーザル内の貫通配線構造に従来にない分岐構造を導入し、インターポーザル内部での三次元インターコ
ネクションを実現する。そのサイズとしては、インターポーザル厚：３０5０μｍ以下で、貫通配線（穴径：１００μｍ以下）の横方向へのシフト量：
５００μｍ以上を達成する製造技術を目指す。
（３）ＭＥＭＳ‐半導体横方向配線技術
Ｌ／Ｓ：１μｍ／１μｍ以下の微細配線を形成し、ＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳの間の確実な電気的接続を実現する。さらに、横方向集積型ＭＥ
ＭＳパッケージの薄型化（厚さ：１００μｍ程度）を目指す。
この他、三次元表面上への高密度配線パターンの低温で高速な直接微細描画技術と受動部品の高密度な低温積層一体化実装技術を確立する。高密度配線パターンとして、垂直乗り越え段差：１００μｍ以上、パターン寸法：５～１０μｍ、成膜温度：４００℃以下、成膜速度：１０μｍ／ｍｉ
ｎ以上および描画速度：１ｃｍ／ｍｉｎ以上を目指す。
研究開発項目③ 「ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳの高集積結合技術の開発」（１）異種材料多層ＭＥＭＳ集積化技術
ウェハサイズ：直径１００ｍｍ以上、３層以上、異種材料（シリコン、ガラス、樹脂など）をウェハレベルで接合し、面方向：±１μｍ以下の位置
決め精度、垂直（ｚ）方向：±０．５μｍ以下の組立精度で、複数回の接合に耐えられることを目指す。
（２）ビルドアップ型多層ＭＥＭＳ集積化技術
各ウェハ（直径１００ｍｍ以上）の接合精度および加工精度は、面方向：±１μｍを目指すとともに、各ウェハ接合工程の間に加工工程（エッチング、実装、機能部材・異種材料形成、など）を設けながら、ダメージを与えることなくウェハ３層以上を順次接合できることを目指す。
化合物半導体チップの高精度位置決め接合技術については、位置決め精度：±１μｍ以下、傾き精度：０.０５ｄｅｇ以下を目指す。
（３）多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術
多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシングについては、異種材料で構成される 3 層以上のウェハレベル接合体（直径１００ｍｍ以上）に対して、チッピング、層間剥離およびＭＥＭＳ可動部破損などの破損率について、トータルで１％以下を目指す。
研究開発項目④ 「高集積･複合ＭＥＭＳ知識データベースの整備」
高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術の研究開発項目①～③にかかわる新たな知見（文献情報、特許情報及び特に委託事業を中心としたプロジェクトの研究成果も含めて）を系統的に蓄積してデータベース化するとともに、Ｍ
ＥＭＳ用設計・解析支援システム開発プロジェクトで開発が行われている
ＭＥＭＳ用設計解析支援システムに付加する。

6

研究開発項目⑤ 「高集積・複合ＭＥＭＳシステム化設計プラットフォームの開発」
研究開発項目①～③及びその周辺に関わる高集積化ＭＥＭＳ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。また、ＭＥＭＳ用設計解析支援システムの回路シミュレーション・モデルを高集積・複合ＭＥＭＳに適用される等価回路モデ
ルに拡張し、その内容を Web 閲覧システムに掲載する。

7

２．事業の計画内 主な実施事項
容平成 18 年度

平成 19 年度

平成 20 年度

備 考

①ＭＥＭＳ/ﾅﾉ機能の複合技術の開発②ＭＥＭＳ/半導体 の 一体 形成 技術の開発
③ＭＥＭＳ/ＭＥ
Ｍ Ｓ の高 集積 結合技術の開発④高集積･複合ＭＥ
ＭＳ知識ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽの整備⑤高集積・複合ＭＥ

平成 19 年

ＭＳシステム化設

度より開計プラットフォー

始ムの開発【開発予算】(単位：百万円) 平成 18 年度

平成 19 年度

平成 20 年度

一般会計

1,077

1,116

762

特別会計

0

0

0

総予算額

1,077

1,116

762

助成事業の助成
率：1/2

2,956
【開発体制】

経 済 省 担 当 原 製造産業局産業機械課
課
運営機関

新エネルギー・産業技術総合開発機構

プ ロ ジ ェ ク ト 東京大学 大学院情報理工学系研究科
リーダー

研究科長
下山

勲

8

教授

委託先/助成先 ＜委託先＞（ ＊ 委 託 先 が 国立大学法人東京大学、独立行政法人産業技術総合研
管 理 法 人 の 場 究所、学校法人立命館大学、国立大学法人東北大学、合 は 参 加 企 業 財団法人レーザー技術総合研究所、財団法人マイクロ数も記載）

マシンセンター＜助成先＞
三菱電機株式会社、株式会社日立製作所、オムロン株
式会社、株式会社フジクラ、株式会社東芝、オリンパス株式会社、パナソニック電工株式会社、横河電機株
式会社【情勢変化への対応】

プロジェクト開始後、米国を中心として設計プラットフォームを用いた表面集積化の動きが活発化し、ＭＥＭＳに関わる製造技術、設計技術の両面を備えたトータルな研究開発により、ＭＥＭＳ製品の成功事例が増加して来た。しかしながら、高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術の研究開発項目であるＭＥＭＳ／ナノ機能の複合、ＭＥＭＳ／半導体の一体形成
技術、ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳの高集積結合技術に共通する統一的な設計手法の開発はほとんど行われていなかった。高集積。複合ＭＥＭＳの開発から実用化までの期間を大幅に短縮し、国内市場の更なる活性化と国際的な優位性の確保する為、ＭＥＭＳ構造体と異種材料との複合化や集積化に対応する高集積・複合ＭＥＭＳシステム化設計プラットフォームに関する開発を平成 19 年度より開発項目に加えた。

9

Ⅲ．研究開発成果につ ①ＭＥＭＳ/ナノ機能の複合技術の開発
いて（１） 選択的ナノ機械構造体形成技術（東京大学）
SPR センサを構成する要素として、3 つのナノ構造形成技術、および、
センサパーツ配置技術の開発を行った。まず、金膜ナノ格子構造を最小
50nm の線幅で構成し、SPR センサの光学系の設計自由度を高め、センサの小型化をはかる基礎技術を確立した。次に、マスク開口面積依存性のシリコンエッチングレート差を利用して、最大 51°のスムーズな斜面を形成する技術を確立した。また、スタンピング技術を用いて、シリコンのナノギャップ構造を形成し、近赤外光用 Fabry-Perot 干渉器を開発した。さらに、スタンピング技術を応用し、複数の MEMS パーツを集積対象の基板に高精度に配置する技術を開発した。

（２）

バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術（産総研）①MEMS 基板上において、癌細胞の増殖・転移、更には種々の生活習
慣病と密接に関係する血管内皮細胞増殖因子（VEGF）などの疾病関連マーカータンパク質、ヒドロキシリノール酸（HODE）などの酸化傷害バイ
オマーカーなどの生体分子を特異的に認識し、光学特性の変化といった物理的シグナルを用いて検出するための分子認識素子の構築、②MEMS基板などの担体上への分子認識素子の固定化法の開発および③微細加工プロセスと融合し、MEMS の技術を利用したバイオセンサーへの適応の可能性を示した。

10

①分子認識素子の開発
血管内皮細胞増殖因子（VEGF）と過酸化脂質の検出を実証
生体関連物質と反応す
ると蛍光を発する
275

蛍光強度

270
265
260
255
250
245
0

分子認識素子
＋VEGF

1

2

3
4
過酸化脂質量(nmol)

5

6

7

過酸化脂質検出の検量線②固定化方法の開発
分子認識素子を基板に固定する技術
VEGF検出用分子認識素子のナノピラー基板上への固定化
反応溶液①

反応溶液②

試薬：

試薬：

溶媒：トルエンナノピラー基板(東大より提供)

溶媒：リン酸緩衝液

アミノ基とグルタルアル
デヒドを反応薄膜を
コ－ティング
浸漬

浸漬

分子認識素子を固定

光量傾き[nw/min]③バイオMEMSセンサへの適用
オリンパス製

25
20
15
10
5
0

光学式バイオセンサ

過酸化脂質検出の実証

1020
H2O 2濃度［％］30（３） ナノ材料（CNT など）の選択的形成技術（産業技術総合研究所）
カーボンナノチューブ（CNT）の持つ優れた電気、機械的特性に注目
し、MEMS デバイスへの応用展開が可能な CNT ウエハーの作製と微細加工技術を開発した。基板上に CNT が多数配向集合したバルク材料（CNT
ウエハー）を作製し、この素材から微細加工技術により、CNT のカンチ
レバー、立体配線、リレーを作製することに成功した。

11

（４）ナノ機能を組み込んだＭＥＭＳ デバイスの製造技術（三菱電機株式会社）
本開発では新たな接点材料としてカーボンナノチューブ(CNT) に着
目し、CNT が均一に分散された金メッキ膜を形成する技術の開発に成功した。 CNT 分散金メッキ膜を貫通配線が形成された RF－MEMS スイッチの接点に適用することで、電力が常に印加された状態でのスイッチン
グ試験において当社従来比 3 倍となる 4.5Ｗでのスイッチ開閉動作を実現した。

CNT を用いた RF－ＭＥＭＳ スイッチの耐電力性試験結果

12

②ＭＥＭＳ ／半導体の一体形成技術の開発（１）ＭＥＭＳ-半導体プロセス統合モノリシック製造技術
・新たなセンシング原理の探索（立命館大学）
LSI 素子材料の Si、LSI 配線材料の WSi、さらには、カーボンナノチューブに着目し、超微細加工技術で形成したナノスケール構造体について、センサとしての機能・特性を解明した。WSi ナノメカニカル構造の機械的性質（ヤング率、高サイクル疲労特性）、ナノスケール Si やカーボンナノ
チューブのピエゾ抵抗効果などを実験的に明らかにして試験デバイスを製作したほか、電子状態計算に基づくピエゾ抵抗物性解析理論により、ナノスケール Si のピエゾ抵抗効果面方位依存性を予測した。

・半導体モノリシック集積化基盤技術開発（日立製作所）
LSI の配線層にＭＥＭＳ を集積化する“配線ＭＥＭＳ 技術”を開発し、
圧力センサのプラットフォームを構築した。開発成果を基にＭＥＭＳ をLSI の配線上に集積化した 1chip 超小型圧力センサを試作した。

チップ写真および圧力応答特性13（２）ＭＥＭＳ-半導体縦方向配線技術
・縦方向集積ＭＥＭＳ デバイス製造技術の開発（オムロン）
次世代ＭＥＭＳ の高集積化技術として、高アスペクト TSV（ThroughSilicon Via）形成 と高精度ウェハ接合に取り組み、下記の仕様を実現した。
① TSV：φ5um アスペクト比 50② ウェハレベル接合：常温接合、位置精度±1um

・配線の自由度を向上できる 3 次元配線構造を持つ高信頼性インタポーザル
技術の開発（フジクラ）
3 次元貫通配線を実現するために，フェムト秒レーザー改質/ ウェット
エッチングによる微細孔形成技術と，溶融金属吸引法による金属充填技術を開発した。本技術により，厚さ 300μm の石英基板内部に，クランク形
状及び Y 字分岐形状を有する 3 次元貫通配線を世界に先駆けて作製する
ことに成功した。

14

（３）半導体横方向配線技術
・高集積ＭＥＭＳ 擬似 SOC 製造技術の研究開発（東芝）
異種デバイス集積を実現するハイパーシステムインテグレーション技術を開発した。
１）ウエハ再構築技術
再構築ウエハの大口径化を異種デバイスを精密再配置して，全体に有機樹脂を充填することを真空印刷技術により達成（擬似 SOC ウエハ径φ＝75mm）２）インターチップ配線技術
グローバル配線の微細化を有機樹脂表面の凹凸制御技術により達成（配線幅 Line/Space=1μm/1μm）
３）擬似 SOC 薄型化技術
擬似 SOC 薄型化をＭＥＭＳ薄膜封止により実現（デバイス厚 t=100μm）

・ＭＥＭＳ - 半導体の低温高密度一体化実装技術（東北大学）
液体の表面張力を利用して、500 個以上のチップを 8 インチウェーハ上へ一括搭載するための自己組織化実装装置を開発した。また、平坦化リフ
トオフ法を用いて、フレキシブル基板上に 5μm 角のマイクロバンプを狭ピッチで形成する技術を開発した。さらに、チップ上にコンデンサやインダクタ等の受動素子を形成する技術を開発し、Cu 配線間に磁気ナノドッ
トを充填することにより、自己インダクタンスを約 20％増大させた。また、キャビティ構造の導入により、周波数特性を大幅に改善させた。

15

・高速微細配線描画技術（産業技術総合研究所）
フレキシブルな樹脂部材や低コストな金属部材上とチップの３次元的表面上に高密度な配線や膜状受動部品を積層一体化できる高速実装プロ
セス実現の為、下記の技術を開発した。
１）レーザー援用インクジェットによる高速微細配線描画技術
２）ガスデポジション法で形成した錐形バンプによる低ストレス実装技術
３）ケミカル・フリップチップ接続法による低温・無加圧ウェハスケール
実装技術

レーザー援用インクジェットによる高速微細配線描画技術

16

③ ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳ の高集積結合技術の開発（１） 異種材料多層ＭＥＭＳ集積化技術（オリンパス）
チップレベル接合とウエハレベル接合を組み合わせて、電気、流体、光学等の機能を搭載した SPR センサを開発した。

（２）ビルドアップ型多層ＭＥＭＳ集積化技術
・機能集積化ＭＥＭＳ デバイスを実現するビルドアップ型ウエハレベルパッケ
ージング技術の開発（パナソニック電工）
ウエハ接合→ ３次元加工→ 研磨→ チップ実装などを繰り返すビルド
アップ型ウエハレベルパッケージングを実現し、半導体ＩＣ（電子回路）、ＭＥＭＳ（センサ、光）、インターポーザ（配線、放熱）をウエハレベル
で積層薄型集積化することに成功した。

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・光化合物半導体の高精度接合技術（横河電機株式会社）
開発した波長可変 VCSEL（面発光レーザー）の構造を示す。InP 系の化合物半導体チップとメンブレンを形成したシリコン MEMS チップを Au バ
ンプで高精度に接合した構造となっている。静電駆動ギャップにギャップ制御電圧を印加することによりメンブレンを動かし波長を変化させることができる。波長可変幅が約 50nm と広く、1 個の電圧による単純な波長制御と、高速に連続波長掃引が可能であることが特長である。

（３）多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術（レーザー技術総合研究所／東北大学）
MEMS 素子は内部に可動機構やダイアフラムなどの脆弱構造を有しており、半導体集積回路の様に水を掛けながら回転刃でウェハを切断すると素子が破損しやすい。そこで、パルスレーザーによるウェハの内部加工に着目し、工業的に広く用いられている高繰り返し Nd:YVO4 レーザーやファイバーレーザー、CO2 レーザー等を用いて低コストにドライで切削粉の出な
いダイシング技術を開発した。従来のダイシング技術に比べて、製造工程の簡素化、歩留まりの向上を可能とする。

18

④ 高集積・複合ＭＥＭＳ 知識データベースの整備（マイクロマシンセンター）
ファインＭＥＭＳ開発・製造に係わる研究者・技術者の支援、裾野拡大を図ることを狙いとして、ファイン MEMS プロジェクトの一環として整備したファインＭＥＭＳ知識データベースを、ウェブを通じてわが国産業界に広く公開した。

⑤高集積・複合ＭＥＭＳシステム化設計プラットフォームの開発（マイクロマシンセンター）
コンポーネントで構成されるＭＥＭＳ 構造体の電気等価回路抽出方法を世界に先駆けて開発、実験的に検証した。成果は、Web ライブラリーシ
ステムとして、サービスの提供を開始した。

19

【発表・特許出願、その他の指標】①ＭＥＭＳ／ナノ機能の複合技術の開発②ＭＥＭＳ／半導体の一体形成技術の開発

論文

口頭発表

特許出願

学会賞

7

32

19

2

18

95

48

9

7

33

41

2

0

2

0

0

8

3

1

0

40

165

109

13

③ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳの高集積結合技術の開発④高集積・複合ＭＥＭＳ
知識データベースの整備⑤高集積・複合ＭＥＭＳ
システム化設計プラットフォームの開発
合 計
Ⅳ．実用化、事業化 ①実用化研究（助成）の見通しについて

本プロジェクトの開発成果を応用したデバイスを各社の事業戦略に沿って 2011～2015 年を目処に量産化する計画である。例えば、横河電機は、今回、開発した可変波長レーザーを用いた多成分分析計の開発が NEDO のイノベーション推進事業に採択され、その製品化を目指している。
②基礎的・基盤的研究（委託）。東大－産総研－オリンパスの３者による SPR センサ開発に代表される様に、主として、今回のプロジェクトで培われた関係を活かし、共同開発を継続し、実用化を目指す。また、東北大のセルフアセンブリー技術の様に設備メーカーとの共同開発による設備としての実用化の動きも有る。
③知的基盤・標準整備などの研究開発（委託）知識データベース、設計プラットフォームともに０９年６月よりマイク
ロマシンセンターのホームページにて公開を開始した。知識データベース
はマイクロマシンセンターの自主事業としてデータ更新等を継続する。設
計プラットフォームは。日本機械学会と電気学会に関連研究会を発足し、成果の普及と今後の開発ニーズの把握を行う。

Ⅴ．評価に関する事 事前評価

平成 17 年 11 月項

平成 21 年度 事後評価実施予定

評価予定

Ⅵ．基本計画に関す 策定時期

平成 18 年 3 月 策定

る事項

平成 19 年 5 月 及び 平成 20 年 7 月 改訂

改訂履歴

20

Ⅰ．事業の目的・政策的位置付けについて
１．NEDO の関与の必要性・制度への適合性
1.1 NEDO が関与する意義
規格品の工業製品の製造が大きく中国へシフトしているなか、我が国の製造業は研究開発型産業への転換が求められている。これらの新しい製造業の 1 分野として MEMS（Micro Electro
Mechanical System：微小電気機械システム）の産業の牽引役としての役割が期待されている。現
在、ＭＥＭＳが既に実用化されている自動車用のセンサやインクジェットプリンタヘッドでは日本企業が健闘しているものの、光ＭＥＭＳやバイオＭＥＭＳの分野では欧米企業が一部先行しており、今後成長が期待されるＭＥＭＳ産業の国際競争力を確保するためには、製造技術の一層の高度化（高集積化・複合化）によりＭＥＭＳの更なる小型化・高性能化を図ることが必要である。
これまでの MEMS は機械部品の小型化・低コスト化による置き換え需要が中心であったが、今後は自動車のインテリジェント化による安全性向上に向けたセンサへの機能向上や小型・低コスト化への要求、情報通信端末の小型・高機能化に向けた RF デバイスの小型化・高機能化・長寿命化の要求、更には、健康志向と医療費の抑制を背景とした医療分野へのセンサニーズの高まりが予想される。（図１）

自動車

国内市場規模１７兆円 (2004)

センサ類

インテリジェント化 → 安全性向上⇒ センサ種類・数の増加

ニーズ

センサの小型化・複合化
アクチュエータとの高速連携
ハーネスの減量
センサの高集積化・複合化
センサの無線化
運転ミス減少 → 事故減少

効 果

動 向

多周波数帯化、多機能化
送受信高速化・大容量化
記憶容量の大容量化

ニーズ

記憶装置用スペース確保⇒アンテナの小型化
スイッチ類の長寿命化

ハーネス

動 向

対 応

情報通信端末 国内市場規模２９兆円 (2003)

対 応

ＲＦデバイスの小型化・長寿命化

効 果

小さい、情報多い、電池が長持ち
通信素子（０．０１倍）医療
動 向超小型化・無線化

ニーズ

｝

効 果

電池
（０．１倍）
単機能デバイス

患者負担軽減
医療費削減

(HDD)

高集積ＭＥＭＳ自動車、通信、医療などで需要増

図１．今後、成長が期待される市場と MEMS へのニーズ（プロジェクト立案時の資料）

21

MEMS と LSI やバイオ・ナノ材料など異種分野との融合或いは異種の MEMS を組み合わせる
ことにより既存の MEMS を凌駕する高機能・新機能を有する MEMS（第 2 世代 MEMS）を実現することで,これらの市場の要求に応え、MEMS の市場拡大が実現できると期待される。
（図２）

既存のMEMSの枠を超えたデバイスで新規市場を開拓
第２世代MEMS
第１世代MEMSLDMEMS共振器
可変波長レーザーLED

加速度センサ インクジェットヘッド

・MEMS単体（回路は外付け）・機械部品の小型化
・置換え用途が主
RFスイッチ

空洞
上部電極
下部電極
配線
配線
集積回路

1chip圧力センサ
超薄型MEMS
擬似SOC
光センサ
モニタ付RGB-LED

SRRバイオセンサ

・MEMSと回路が一体（小型・高機能）・MEMSを利用した新デバイス実現
・新しい用途の開拓

図２．MEMS の高集積化・複合化による適用範囲拡大の可能性
海外においては、米国及び台湾は半導体技術の延長上による MEMS の集積化を指向し、大規模な投資によるファンドリービジネスが立ち上がっている。一方、欧州では、多機能集積による MEMSの高度化を指向しており、IMEC や LETI などに開発拠点を活用し、ハイブリッド化を主体としたMEMS 集積の研究開発が進められている。（図３）

その為、欧米の一部では、既に、従来型のＭ

ＥＭＳにＬＳＩ演算処理回路を集積したり、ＭＥＭＳ間を結合する高集積・複合ＭＥＭＳの開発が着手されており、研究開発促進の時期を逸すると、ＭＥＭＳ関係市場（2015 年で国内市場２．
４兆円）を海外メーカーに席巻される恐れがある。
我が国における MEMS 開発は微小三次元構造的加工による単機能 MEMS デバイスを中心として発展し来た。また、ナノ機能研究は世界のトップレベルで、今後は、その活用先として MEMS への期
待が高まっている。従って、我が国が成長市場である MEMS の市場を確保する為には、ナノ材料を始めとする MEMS の複合化や集積化で勝機を見出すのが戦略的に望ましいと考えられる。(図４)
第 2 世代ＭＥＭＳの市場は多種多様であり、各企業が個別に市場参入するのを待っていては、
IMEC や DARPA などを中心に大規模な開発を進めている欧米に日本が後れを取る可能性が高いため、
NEDO 技術開発機構は、これまで育ててきた MEMS 産業基盤を発展させて、日本の強みを生かしたMEMS 産業育成の為、高集積・複合 MEMS 製造技術開発プロジェクトに着手することにした。

22

NEXUS III、（財）産業研究所MEMS関連市場の現状と日本の競争力分析に関する調査研究を基にNEDOが作成

欧州

アジア・日本866$ million
10％

オ ム ロン
セイコーエプソン
富士通
サ ム ソンボ ッ シュ
STマ イクロインフィニオンVTIIM EC などを中 心に 多機 能集 積化
M EM S研 究に注 力

米国

テ キ サスインスツルメンツ
ア ナ ログデバイセズ
ヒ ューレットパッカード
ア ジ レ ント

5168$ million
58％

2890$ million
32％

シ ン ガポ
ル のクマバイオ
日 本 ： M EMS産業
化はーバル
イク 、
ロマシ ン
RF
研
究
の
活性
化
に よ る 単 機 能 デバ イス が中 心
台載集
湾 フ積化
ァン ド
リの 台頭
台 湾 ： C MOS混、ファン
ドリビ ジネスD ARPAを中 心に 、IR,RFなど
M EM S集 積化 への 積極 投資

欧米やアジア諸国ではMEMSの集積化の動きが活発化→市場獲得に向け、日本もMEMSの集積・複合化が急務
図３．MEMS の集積化に向けた各国の動き（プロジェクト立案時の資料）

図４．我が国が目指すべき方向性

23

1.2

実施の効果（費用対効果）

図５に 2005 年から 2015 年に掛けての我が国におけるＭＥＭＳ関連市場の予測を示す。
2010 年から 2015 年に掛けて、自動車や情報通信機器、医療福祉などの分野を中心に我が国のＭＥＭＳ関連市場は約 1.2 兆円の伸びが期待されている。この新市場の獲得には、ＭＥＭＳの集積化や複合化による新規デバイスの実現とその製品化がキーとなる。
高集積・複合 MEMS 製造技術に立脚した産業を育成するに当たり、次の観点が重要である。すな
わち、一定規模の市場有する高集積・複合 MEMS 応用製品の早期具現化、広範囲の応用分野の開拓、製造基盤技術と関連産業の育成、の３点である。これらの観点に対応する企業群も、類別ができる。第 2 世代 MEMS である高集積・複合 MEMS の事業化において、早期の応用製品具現化を目指すのは MEMS 技術にある程度の経験を持つ企業が対応する。一方、この技術にはあまりなじみがないが、その企業固有の応用対象に MEMS 技術を導入して、新たな製品展開を模索していきたいと考えている企業は、広い範囲で応用分野を開拓する役割を果たす。最後に、製造技術に関連するのは、製造装置産業、解析設計ツール産業、エンジニアリング産業、コンサルティング産業、設計・製造代行産業、などハードウェア・ソフトウェアに関係する企業である。
NEDO が本プロジェクトを実施する効果として、以下の３つが挙げられる。
（１）我が国の高集積・複合 MEMS 市場の早期具現化
MEMS の集積化・複合化による応用範囲の拡大が期待されているが、その可能性は多岐に渡っており、どの市場から立ち上がって行くのか具体的な形は見えていない。自然発生的に市場が立ち上がるのを待っていては、欧米に出遅れ、市場を席巻される恐れが有る。本プロジェクトでは、助成事業による実用化研究に MEMS 分野で実績の有る企業のプロジェクト参画により高集積・複合
MEMS の市場を早期に具現化し、国内企業のこの分野への参入を促進することを狙っている。
（２）高集積・複合 MEMS 製造技術の国際競争力の向上
本プロジェクトにより高集積・複合 MEMS の製造技術が進展し、することにより、我が国の競争力の強化が図られる。本プロジェクトでは、委託研究は原則、成果を公開することになっている
為、大学や公的研究機関と装置メーカーとの共同研究により、装置産業の高集積・複合 MEMS に関する裾野を拡大する効果も期待できる。
（３）新規参入者の拡大と多様な高集積・複合 MEMS 製品の開発加速
本プロジェクトでは、開発成果のデータベース化と高集積・複合 MEMS システム化設計プラット
フォームの開発を行い、その成果を広く公開することで MEMS に経験の少ない企業でも参入し易い環境を構築する。これにより、新規参入者の拡大とプレイヤーの増加による多様な高集積・複合
MEMS 製品の開発加速が期待できる。

24

本プロジェクトの総実績額は約 30 億円であるが、上述の６つの分野への効果が期待でき、MEMSの高集積・複合化により今後、生まれる予想される 1 兆円余りの国内市場獲得に貢献できれば、費用に対する効果は妥当であると考える。

MEMSによる新機能・高機能の実現⇒新規市場の創出と獲得

2兆4074億円＊

MEMSによる新規デバイスの実現
第2世代MEMS（高集積・複合化）
1兆1743億円＊
MEMS関連の国内市場規模4397億円＊第1世代MEMS 単機能・単体
既存部品の置き換え（既存部品の小型化）

バルクマイクロ、表面マイクロ
第1世代MEMS（単体・単機能）
2005
2010
2015 年度
新規市場を獲得する上でMEMSの高度化が必須＊ 市場規模は、平成１８年 MEMS の技術戦略マップのローリングに関する調査報告書（マイクロマシンセンター、日鉄技術情報センター）より引用

図５．ＭＥＭＳ関連国内市場の予測とＭＥＭＳの高集積・複合化の必要性

25

２． 事業の背景・目的・位置付け
2.1 事業の位置付け・必要性
我が国には、材料産業や機能性部品産業といったものづくり産業を基盤とした「高度部材産業集積」があり、これが、我が国の製造業の国際競争力を支えてきた。新産業創造戦略にも指摘があるように、我が国がこうした高度部材産業集積を形成していることが、ものづくりに不可欠な要素技術（精密微細加工や特殊素材合成等）のネットワーク化を通じた、迅速かつ高度な摺り合わせを実現してきたといえる。また、川下（最終製品）、川中（材料・部品・装置）、
川上（素材、原材料）の分厚い産業集積に育まれた摺り合わせのネットワークが、新技術の素地となり、次のイノベーションにつながってきたのである。他方、近年、韓国、中国、台湾を初めとする東アジア諸国の技術力向上を背景として、製造技術における国際競争が、ますます激化している。
こうした中、製造業の中核の一つである電子部品･デバイス産業は、その業績が半導体や液晶の景気サイクルに左右されがちであるとともに、先端技術であるが故に国際的開発競争が熾烈であり、先行きが不透明等、予断ならない状況にある。また、電子部品･デバイス産業は高性能機械の重要な構成要素であることから、同産業の業績が、我が国製造業の今後の業況に大きな影響を及ぼしうると考えられる。
近年の電子部品・デバイスの小型化･高性能化に大きく寄与している技術が、ＭＥＭＳ(Micro
Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム)である。ＭＥＭＳとは、微細な電気要素と機械要素を一つの基板上に組み込んだ部品をいい、半導体製造技術やレーザー加工技術等各種の微細加工技術を用いて製造される。情報通信、医療・バイオ、自動車など多様な分野における小型・高精度で省エネルギー性に優れた高性能のキーデバイスとして期待されている。このため、「技術戦略マップ」においても、ＭＥＭＳは、我が国製造業の「川中」の一角をなす
基幹部品の国際競争力強化等の観点から、重要な分野と位置づけられている。
そのため、図６に示す様に NEDO 技術開発機構は、「MEMS プロジェクト」（平成１５～１７
年度）及び「MEMS-ONE プロジェクト」（平成１６～１８年度）を通じて、日本国内の MEMS 産
業の環境整備を行って来た。ＭＥＭＳの複合化や集積化により、これまで育ててきた MEMS 産業
基盤を欧米に後れをとることなく発展させて、日本の強みを生かした MEMS 産業を育する為、高集積・複合 MEMS 製造技術開発プロジェクトに着手することにした。

26

－ 経済産業省資料よりNEDOが作成

2004

2010

2007

実用化環境整備

プレ普及段階市

単機能ＭＥＭＳ 高度化単機能ＭＥＭＳ
・ＤＭＤ（プロジェクター） ・ＲＦデバイス
・スキャナ、スイッチ用ミラー
・ＳＩＰセンサ・スイッチ（光、圧力）場

・センサ（圧力、
加速度、ジャイロ）・インクジェットヘッド
ＤＮＡチップ

事業化
支援

・専用製造装置を使った単機能
ＭＥＭＳデバイスの高精度化・半導体製造装置を使った加工技術の開発

・設計／評価装置の導入

2015

－

2025

本格普及段階

複合機能ＭＥＭＳ
・高機能複合化通信機器
・安全保障機器、検査機器
・生体センシング機器 など

高度化
複合機能ＭＥＭＳ

・ＭＥＭＳファウンドリーサービスの提供
・ＭＥＭＳ専用パッケージサービスの提供

・単機能ＭＥＭＳの製造

国際標準

専門用語のＩＥＣ規格化
材料の基本特性評価法のＩＥＣ規格化

先行用途開発 基盤技術開発

デバイス特性・耐久性の評価・仕様のＩＥＣ規格化

地域拠点の整備、ＭＥＭＳ－
ＯＮＥの普及MEMS-ONE 開発〈04～06〉

高集積・複合MEMS製造 MEMS分野基本戦略に基づいた対象選定
技術開発 〈’06～’08〉

MEMS
プロジェクト〈’03～’05〉「技術戦略マップ」の策定・更新
・市場規模調査・標準化 等

異分野融合型次世代製造技術開発プロジェク
ト（BEANS） <‘08～’12>

技術の応用
・市場の創出

共通基盤の普及・高度化図６．我が国における MEMS 開発の基本戦略と流れ

2.2 国のプログラムとの関連性
高集積・複合MEMS製造技術開発プロジェクトは経済産業省の「ロボット・新機械イノベーショ
ンプログラム」の下で実施されている。「ロボット・新機械イノベーションプログラム」の目的は、ロボット技術・機械技術を基盤とし、IT技術目的の一つとして、IT技術・知能化技術など先
端的要素技術との融合を促進することにより、家庭、医療・福祉、災害対応など幅広い分野で活躍する次世代ロボットや新機械技術の開発・実用化を促進し、生産性の向上と人間生活の質の向上を実現するとともに、我が国経済社会の基盤である製造業の競争力の維持・強化を目指すことにある。図７に示す様に本プログラムの目的達成に向け、ＮＥＤＯでは終了したものを含め、10以上のプロジェクトを実施して来た。
本イノベーションプログラムでは機械分野の達成目標は次の様に設定されている。
「（１）我が国製造業の高度化に必要不可欠な基盤技術である機械分野においては、バイオ技
術やIT技術などの異分野技術を活用した従来の機械の概念を超えた新しい機械の創造及びその計測技術の確立を図ることを目標とする。例えば、2015年頃に革新的MEMSの本格普及を目指すこと

27

により、安全・安心な社会の構築に貢献する。」
新機械技術の１つとして位置付けられるMEMSをナノ材料や半導体、異種MEMSなどの先端的要素
技術と融合させることで、MEMSの高機能化、高集積化を実現し、産業や医療など幅広い分野へのMEMSの応用展開を実現し、市場を拡げると共に、開発成果のデータベースや半導体集積回路などの周辺回路とMEMSデバイスをシームレスに設計できる設計プラットフォームをWeb上で無償公開することでMEMSの事業化に関わるプレーヤの底辺を拡大し、我が国の製造業の競争力の維持・強化を目指すものであり、「ロボット・新機械イノベーションプログラム」の目的と合致している。
また、高集積・複合MEMS製造技術開発プロジェクトは、図６に記載されている様に先行用途開発に比重をおいたプロジェクトであり、助成事業を基本として早期に成果を実用化することを目指していることから、イノベーションプログラムで一例として示された2015年頃に革新的ＭＥＭSの本格普及にも貢献できるものと考えている。

図７．NEDOの「ロボット・新機械イノベーションプログラム」関連プロジェクト28

Ⅱ．研究開発マネージメントについて
１．事業の目標
高集積・複合MEMS製造技術開発プロジェクトの目標
今後成長が期待される市場である自動車、情報通信、安全・安心、環境、医療等において必要不可欠となる、小型･省電力･高性能･高信頼性の高集積・複合ＭＥＭＳデバイスを製造する技術を開発する。また、上記技術開発を通じて得られた製造技術に関わる知識を集約し、データベースを整備し公開する。
上記の目標を達成に向け下記の①～③の３分野に渡る製造技術開発とそれらの成果を集約し、広く普及を図るための２つの基盤整備事業（④⑤）に取り組んだ。
①ＭＥＭＳ／ナノ機能の複合技術の開発②ＭＥＭＳ／半導体の一体形成技術の開発③ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳの高集積結合技術の開発④高集積･複合ＭＥＭＳ知識データベースの整備⑤高集積・複合ＭＥＭＳシステム化設計プラットフォームの開発

図８．高集積高集積・複合MEMS製造技術開発プロジェクトの構成

29

研究開発項目①～⑤はプロジェクト終了時における達成目標を設定し、その目標値を基本計画に織り込んだ。
研究開発項目①～⑤の目標の詳細に関しては、本事業原簿に添付された本プロジェクトの基本計画をご参照頂きたいが、目標値の設定に当たってはMEMS分野のロードマップで将来動向が予測されている技術に関しては、図９に示す様に、助成テーマに関しては、実現間近の要素技術を使って、プロジェクト期間中にデバイスの形に仕上げるられる様に目標を設定した。委託テーマに関しては、助成テーマが狙うに較べて数年先に実現が予想される要素技術に焦点を当て、目標を設定した。また、全くの新規分野で定量的な数値が予想されていない項目に関しては定性的な目
標設定に留めた。

目標の設定時期
技術

経産省・技術戦略マップ2005「MEMS分野のロードマップ」より抜粋

レ ベ ル 2 0 05

2 0 1050

貫通電極穴の縦横比

2 0 15

助成テーマの目標

5

孔径[μm］

10

2.5

低損傷エッチング
穴の縦横比

1

2.5

20

MEMS-LSI共存構造
膜の厚さ［μm］

4510

残留応力［Gpa］

0.5

0.2

0.1

実現間近の要素技術を使って、次世代素子の試作と評価を行う
50
20

0.5
100

次世代の要素技術
40と環境整備に先手を打つ

接合-組立技術●ハイブリッド ●ウェハ
●３Dモノ●モノリシック集積 ●多層MEMS集積 リシック
異種デバイス集積集積 レベル集積
ナノ材料の選択形成
位置決め精度［μm］±2±1

CNT/ナノSiの選択形 エリア 直線架橋が選択的に出来る確率成
選択 30％
70％
100％
MEMS材料DB

Si系

高分子系

委託テーマの目標

±0.2

±0.5

●CNT：形状制御

ナノ材料

図９．研究開発項目の目標値設定の考え方

30●CNT/Si：形状制御

バイオ２．事業の計画内容
2.1

研究開発の内容

2.1.1．研究開発項目①「ＭＥＭＳ／ナノ機能の複合技術の開発」（１）選択的ナノ機械構造体形成技術
リソグラフィー、エッチングや表面修飾などによってできる、波長オーダー以下のナノ機械構
造体やその動きが、ＭＥＭＳの光学的な特性を大きく変える可能性があるため、センサや表示デバイスとしての利用が期待されている。機能を発揮するに十分な加工精度と低加工損傷性をもつ
ナノ機械構造体を所定の領域に選択的に形成する技術、ナノ機械構造体の解析および発現した特性を評価する技術を研究開発するとともに、ＭＥＭＳデバイスへの適用の可能性を示す。
（２）バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術
ＭＥＭＳ基板上において、生体を利用、または模倣したセンシング技術の実現を目指し、改変されたタンパク質などのバイオ材料を所定の領域に選択的に修飾する技術および微細加工プロセスとの融合技術を研究開発するとともに、ＭＥＭＳセンシングデバイスへの適用の可能性を示す。
（３）ナノ材料（ＣＮＴなど）の選択的形成技術
ＣＮＴに代表されるナノ材料の持つ柔軟性、導電性、耐摩耗性、耐食性、低摩擦係数、強靭性などの優れた機能をＭＥＭＳデバイスに応用することを目的に、構造制御されたナノ材料（ＣＮＴなど）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研究開発するとともに、ＭＥＭＳデバイスへの適用の可能性を示す。
（４）ナノ機能を組み込んだＭＥＭＳデバイスの製造技術
従来よりも優れた機能を発揮するＲＦ－ＭＥＭＳ等のＭＥＭＳデバイスを実現するために、上記（１）、（２）または（３）の選択的にナノ機能を発現する修飾、形成プロセスも含めたＭＥＭ
Ｓデバイス製造の一貫プロセスを開発する。
達成目標（１）選択的ナノ機械構造体形成技術
Ｌ／Ｓ：５０ｎｍ以下、縦方向：８０ｎｍ以上、可動部を擁する場合は１５０ｎｍ以下のギャップを保持するナノ機械構造体を所定の領域（位置精度：±１μｍ以下）に選択的に形成できる技術を確立するとともに、それがナノ機能を発現することを示す。さらに、構造体の形状・寸法やその動きと発現するナノ機能の関係も明確にする。
（２）バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術
２種類以上のバイオ材料（改変されたタンパク質など）を、その配向性が制御された状態で、

31

複雑構造体の所定の領域に選択的に形成する技術を確立するとともに、そのバイオ材料が生体機能を模倣したメカニズムで疾患関連などの生体物質を認識できることを示す。
（３）ナノ材料（ＣＮＴなど）の選択的形成技術
サイズ直径：１μｍ以下或いは厚み精度：０.１μｍ以内のナノ材料を所定の領域（位置精度：±１μｍ以下）に選択的に形成する技術を確立するとともに、それがナノ機能を発現することを示す。
特に、ＣＮＴの選択的形状制御においては、高アスペクト比（１：１０以上）、高密度充填（充填率：５０%以上）の数μｍから数百μｍスケールのＭＥＭＳ向け配向ＣＮＴ構造体を製造するＣ
ＮＴ成長技術を開発する。直線形状で架橋させた場合には、架橋率：７０％以上を目指す。また、その機械的、化学的特性を評価、改善し、具体的デバイスへの適応を目指す。
（４）ナノ機能を組み込んだＭＥＭＳデバイスの製造技術
少なくとも、プロセス温度が４００℃以下で、ナノ機能を所定の領域に選択的にウェハレベル
で形成し、かつナノ機能形成プロセスによりＭＥＭＳが損傷を受けることなく、逆にＭＥＭＳ形
成プロセスによりナノ機能が劣化することがないＭＥＭＳ一貫プロセスを確立するとともに、Ｍ
ＥＭＳ一貫プロセスにより試作されたナノ機能付加ＭＥＭＳデバイスが、従来よりも優れた性能を発揮することを示す。

2.1.2．研究開発項目②「ＭＥＭＳ／半導体の一体形成技術の開発」（１）ＭＥＭＳ‐半導体プロセス統合モノリシック製造技術【助成事業、委託事業】

ＣＭＯＳ・ＬＳＩ材料互換プロセスを用いて、先端ＣＭＯＳ・ＬＳＩとセンサを始めとした
様々なＭＥＭＳデバイスをモノリシックに集積化可能なＭＥＭＳ製造プロセスを開発する。先端
ＬＳＩとの混載メリットを最大限活かした高感度化・低電圧化・小型化を実現するため、最小加工寸法（ギャップ）サブμｍ～ｎｍレベル＋高アスペクト比の低損傷エッチング技術、低ストレス成膜技術、大面積のオンチップ空洞形成封止技術、ＭＥＭＳと異なった機能要素（電子回路、受動素子など）の多層・モノリシック集積技術および外部との電気接続技術などが含まれる。さらに、集積化センサ試作、オンチップ機械特性広範囲制御により、本手法の有効性の実証なども行う。
この他、ナノ半導体セラミックセンサ、ナノワイヤ圧電体等、半導体センサの微細化により発現する新たなＭＥＭＳセンシング原理の探索を行う。
（２）ＭＥＭＳ‐半導体縦方向配線技術
上記ＣＭＯＳ互換プロセス統合技術に加え、ＭＥＭＳの搭載自由度を上げることも重要である。
これに対応する製造技術として、別々に製造されたＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳをウェハレベル

32

で多層に接合する技術が必要となる。そのために、将来の６５ｎｍルールまでのＣＭＯＳ・ＬＳ
Ｉウェハやバルク型も含めたＭＥＭＳウェハに対して、小径で、高アスペクトな貫通孔配線を形成し、多層にＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳを電気的に接続する技術を開発する。
また、配線の自由度を飛躍的に向上できる３次元配線構造を持つ高信頼性インターポーザル技術の開発も縦方向への集積化に重要な要素として開発する。
（３）ＭＥＭＳ－半導体横方向配線技術
上記と同様の目的で、以下のＭＥＭＳ－半導体横方向配線技術を開発する。別々のウェハ上に製造されたＭＥＭＳデバイスとＣＭＯＳ・ＬＳＩを検査選別した後、それらをチップレベルで隣接して配置し、ウェハ状に再配列する。このＭＥＭＳ‐

ＣＭＯＳ・ＬＳＩ一体疑似ウェハ

に対して、集積化したいチップ間を、半導体プロセスにより微細配線で電気的に接続する。この
横方向配線技術により、従来技術のＳＩＰ（System In Package）では達成できない小型化と、従来技術のＳＯＣ（System On Chip）では達成できない高性能化とを実現できる。
この他、フレキシブルな樹脂部材や低コストな金属部材上とチップの３次元的表面上に高密度な配線や膜状受動部品を積層一体化できる高速実装プロセスの開発も必要となる。そのため、絶縁層と導電層、バンプおよび高誘電体層や抵抗体層を、低温で高速に直接微細描画することにより、チップの垂直段差への配線等の３次元表面上への高密度配線、高精度フリップチップ接続やコンデンサ、抵抗などの受動部品の高密度な低温積層一体化実装技術を確立する。
達成目標（１）ＭＥＭＳ‐半導体プロセス統合モノリシック製造技術
ＭＥＭＳ製造プロセスとして、１８０ｎｍ技術ノードＣＭＯＳ・ＬＳＩ材料プロセス互換を目指す。ＭＥＭＳ製造技術ロードマップに基づく統合プロセスによる

ＭＥＭＳの加工目標

として、最小加工寸法：０．５μｍ以下、アスペクト比：２０以上、残留応力：０．１ＧＰａ以下（膜厚：０．１～１０μｍ）、ＭＥＭＳと複数種類の異なった機能要素（電子回路、受動素子など）の多層・モノリシック集積化を目指す。
半導体センサの微細化により発現する新たなＭＥＭＳセンシング原理の探索については、製造プロセスは問わないが、１つ以上の新たなＭＥＭＳセンシング原理を見出すことを目指す。
（２）ＭＥＭＳ‐半導体縦方向配線技術
将来の６５ｎｍルールまでのＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳ（バルク型も含む）を多層に集積するために、穴径：５μｍ以下、アスペクト比：５０以上の貫通孔配線を形成するとともに、ＣＭ
ＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳを３層以上に渡って接合し、確実な電気的接続を実現する。
インターポーザルについては、インターポーザル内の貫通配線構造に従来にない分岐構造を導入し、インターポーザル内部での三次元インターコネクションを実現する。そのサイズとしては、
インターポーザル厚：３００μｍ以下で、貫通配線（穴径：のシフト量：５００μｍ以上を達成する製造技術を目指す。

33

１００μｍ以下）の横方向へ

（３）ＭＥＭＳ‐半導体横方向配線技術
Ｌ／Ｓ：１μｍ／１μｍ以下の微細配線を形成し、ＣＭＯＳ・ＬＳＩとＭＥＭＳの間の確実な電気的接続を実現する。さらに、横方向集積型ＭＥＭＳパッケージの薄型化（厚さ：１００μｍ程度）を目指す。
この他、三次元表面上への高密度配線パターンの低温で高速な直接微細描画技術と受動部品の高密度な低温積層一体化実装技術を確立する。高密度配線パターンとして、垂直乗り越え段差：
１００μｍ以上、パターン寸法：５～１０μｍ、成膜温度：

４００℃以下、成膜速度：

１０μｍ／ｍｉｎ以上および描画速度：１ｃｍ／ｍｉｎ以上を目指す。

2.1.3．研究開発項目③「ＭＥＭＳ／ＭＥＭＳの高集積結合技術の開発」（１）異種材料多層ＭＥＭＳ集積化技術
ＭＥＭＳ‐ＭＥＭＳの高集積結合技術においては、多層の異種材料ウェハレベル接合技術が基本となる。具体的には、異種材料（シリコン、ガラス、樹脂など）のウェハを、平面方向に高精度に位置決めするばかりでなく、垂直（Ｚ）方向にも高精度に組立ができる技術を開発するとともに、機能を損なうことのない、例えば低温、低応力の接合技術を開発する。
（２）ビルドアップ型多層ＭＥＭＳ集積化技術
上記のようにさまざまな異種材料ウェハ上にＭＥＭＳを形成した後、それらを順次または一括でウェハレベル接合するだけではなく、エッチング、機能部位形成・異種材料形成、実装など各種加工を施したＭＥＭＳウェハを、別のＭＥＭＳウェハと接合し、さらにこれらの工程を繰り返すことで、さらに高密度な多層ＭＥＭＳを実現できる。そのために、接合するウェハ状態にあわせた機能損傷がない各種ウェハレベル接合手法と接合されたウェハ状態にあわせた各種加工方法を開発する。
なお、発光素子等の高価な化合物半導体素子を実装する場合は、チップレベルで接合する必要があり、さらに、発光素子においては所望の光軸方向を保持した接合が求められるため、チップレベルの高精度接合技術も必要に応じて開発する。
（３）多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術
多層ウェハレベル接合体には、Ｓｉのみならず、酸化物、金属、化合物、樹脂、等、種々の材料が混在し、かつ積層界面はウェハ母材より低強度である場合が多い。またチップサイズに対してチップ厚さ比が大きくなり、ダイシング時のチッピング等損傷の影響がより大きくなる。したがって、できるだけ低ストレスで多層ウェハレベル接合体を切断できるダイシング技術を開発す
る。

34

達成目標
（１）異種材料多層ＭＥＭＳ集積化技術
ウェハサイズ：直径１００ｍｍ以上、３層以上、異種材料（シリコン、ガラス、樹脂など）をウェハレベルで接合し、面方向：±１μｍ以下の位置決め精度、垂直（ｚ）方向：±０．５μｍ
以下の組立精度で、複数回の接合に耐えられることを目指す。
（２）ビルドアップ型多層ＭＥＭＳ集積化技術
各ウェハ（直径１００ｍｍ以上）の接合精度および加工精度は、面方向：±１μｍを目指すとともに、各ウェハ接合工程の間に加工工程（エッチング、実装、機能部材・異種材料形成、など）を設けながら、ダメージを与えることなくウェハ３層以上を順次接合できることを目指す。
化合物半導体チップの高精度位置決め接合技術については、位置決め精度：±１μｍ以下、傾き精度：０.０５ｄｅｇ以下を目指す。
（３）多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術
多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシングについては、異種材料で構成される 3 層以上のウェハレベル接合体（直径１００ｍｍ以上）に対して、チッピング、層間剥離およびＭＥＭＳ
可動部破損などの破損率について、トータルで１％以下を目指す。

2.1.4．研究開発項目④高集積･複合ＭＥＭＳ知識データベースの整備
高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術の研究開発項目①～③にかかわる新たな知見を系統的に収集･蓄積し、データベース化する。
達成目標
高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術の研究開発項目①～③にかかわる新たな知見（文献情報、特許情報及び特に委託事業を中心としたプロジェクトの研究成果も含めて）を系統的に蓄積してデー
タベース化するとともに、ＭＥＭＳ用設計・解析支援システム開発プロジェクトで開発が行われているＭＥＭＳ用設計解析支援システムに付加する。

2.1.5．研究開発項目⑤「高集積・複合ＭＥＭＳシステム化設計プラットフォームの開発」
高集積・複合 MEMS 製造技術開発の研究開発項目①～③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。
達成目標
研究開発項目①～③及びその周辺に関わる高集積化 MEMS 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。また、MEMS 用設計解析支援システムの回路シミュレーション・モデルを高集積・複合 MEMS に適用される等価回路モデルに拡張し、その内容を Web 閲覧システムに掲載する。

35

2.2 研究開発の実施体制
本研究開発はＮＥＤＯ技術開発機構が、単独ないし複数の原則、本邦の企業、研究組合、公益法人等の研究機関から公募によって研究開発実施者を選定し実施した。
図１０に本プロジェクトのテーマ及び事業者の構成を示す。本プロジェクトは市場化に向けた
産業界の具体的な取り組みを支援する実用化研究開発に主眼をおいている為、助成（助成率１／
２）を基本としているが、ＮＥＤＯ技術開発機構が主体となって行うべき基礎的・基盤的研究開発或いは知的基盤・標準整備等の研究開発であると判断される研究開発内容の事業は委託により実施した。

実用化研究（1/2助成）

基礎的・基盤的研究（委託）

①ＭＥＭＳ
／ナノ機
能の複合
技術の開
発

ナノ機能を組み込んだMEMSデバイスの製造技術（三菱電機）（プロジェクトの中核）

ナノ材料の選択的修飾技術（産総研）

②ＭＥＭＳ
／半導体
の一体形
成技術の
開発

MEMS/LSI圧力センサ（日立製作所）
ＭＥＭＳ-LSI擬似SOC（東芝）

MEMS-半導体プロセス統合モノリシック
製造技術－新たなるセンシング原理の探索（立命館大）縦集積MEMS（オムロン）

半導体横方向配線技術（東北大）

三次元貫通配線（フジクラ）

半導体横方向配線技術（産総研）

③ＭＥＭＳ
／ＭＥＭＳ
の高集積
結合技術
の開発

異種機能積層SPRセンサ（オリンパス）

パルスレーザー支援低ストレス高速ダイ
シング（レーザー総研・東北大）

選択的ナノ機械構造体形成技術（東大）
バイオ材料の選択的修飾技術（産総研）

高集積・複合MEMSの事業化

ビルドアップ型多層ウェハーレベルパッ
ケージング（パナソニック電工）
波長可変面発光レーザ（横河電機）

次世代要素技術の先行開発④高集積・複合MEMS知識データベースの整備（マイクロマシンセンター）⑤高集積・複合MEMSシステム化設計プラットフォームの開発（同上）

開発環境の整備による参入促進知的基盤・標準整備等の研究開発（委託）
図１０．プロジェクトのテーマ構成
共同研究開発に参加する各研究開発グループの有する研究開発ポテンシャルの最大限の活用により効率的な研究開発の推進を図る観点から、研究体にはＮＥＤＯ技術開発機構が委託先決定後に指名する研究開発責任者（プロジェクトリーダー）を置き、その指導の下に個別テーマの開発を進めると共に事業者を可能な限り連携して効果的な研究開発を実施した。
プロジェクト開始直後及び 08 年 5 月以降の実施体制をそれぞれ図１１及び図１２に示す。本プ
ロジェクトは研究開発課題が互いに関連し合うものであることから、全体を統括するプロジェク
トリーダーは、東京大学の下山勲教授に委嘱し、プロジェクトサブリーダーとして立命館大学の杉山進教授を委嘱した。本プロジェクトはテーマ数が多いことから、下山 PL と杉山サブ PL がテ

36

ーマごとに分担し、研究進捗シートのチェックや個別指導を行うこととした。

図１１．プロジェクト開始直後の運営体制（06年7月）

図１１．変更後のプロジェクトの運営体制（08年5月～設計プラットフォームを追加）

37

実施者間の連携体制
実施者間の連携による相乗効果を期待し、共同開発の可能性を検討した。
１．SPRバイオセンサ開発

産総研（選択的バイオ修飾）－東大（ナノ機械構造体）－オリンパス（異種材料多層集積）の３者によるSPRバイオセンサの開発を行った。この取り組みで、①選択的バイオ修飾の出口
イメージの具体化、②東大が開発した液体プリズムの新規用途開拓などの成果が得られた。

産総研

標的
タンパク質

分子認識
素子
分子認識素子の固定化

オリンパス

東大

図12 SPRバイオセンサ開発における役割分担
２．レーザーアシストインクジェット配線技術の擬似SOCプロセスへの適用検討
産総研の開発したレーザーアシストインクジェット配線技術を東芝の擬似SOCウェハの配線に適用した。企業の視点で評価することで実用化に向けた課題を抽出することが出来た。

図13 擬似SOCウェハへのレーザーアシストインクジェット配線例

38

2.3

研究開発の運営管理

本プロジェクトの目的・目標達成に向け、プロジェクトを円滑に推進するために、表１に示す
ような運営体制を設けた。
①プロジェクト推進連絡会
進捗状況の把握と指導、情報の共有化による新規アイデアの醸成と実施者間の共同研究の推進を目的として、３か月に一回（原則として、３月、６月、９月、１２月）の頻度で実施者全員が一堂に会して、進捗報告（IPに係る部分は除外）などを行うプロジェクト推進連絡会を全１１回開催した。
尚、プロジェクト推進連絡会の開催に当たっては、マイクロマシンセンターに事務局を依頼し、開催案内の送付や議事録の作成などにご協力を頂いた。
②個別指導会
プロジェクトリーダー、サブプロジェクトリーダーの担当テーマに関し、NEDO同行の下で進捗・実施内容を個別に指導（0.5～1回／年・実施者）を行った。開発現場で設備を前に議論をすることで詳細な進捗状況を把握することが出来、IPに係る部分まで報告を受けることで推進連絡会の場よりも詳細な指導が可能になった。
③次年度予算などの検討会議
プロジェクトリーダー、サブプロジェクトリーダー、NEDOから成るメンバーで年度末に開催し、テーマの進捗や情勢の変化などを基に予算配分の見直し、加速予算の申請などの審議を行った。

表１．運営体制の一覧
プロジェクト推進連絡会

・全体の進捗管理（IPに係る部分は除外）
・テーマの進捗・実施内容の指導・普及関連、環境整備関連
・必要に応じて外部の有識者にアドバイスを頂く

個別指導会

・プロジェクトリーダー、サブプロジェクトリーダーに担当テーマを割り当て、NEDO同行で進捗・実施内
容を個別に指導（0.5～1回／年・実施者）

次年度予算などの検討会議

・プロジェクトリーダー、サブプロジェクトリーダー、NEDOから成るメンバーで年度末に開催し、予算配分の見直し、加速予算の申請などの審議

39

３．情勢変化への対応
3.1 新規テーマの追加
プロジェクト開始後、米国を中心として設計プラットフォームを用いた表面集積化の動きが活発化し、高集積MEMSに関わる製造技術、設計技術の両面を備えたトータルな研究開発により、高集積MEMS製品の成功事例が増加して来た。しかしながら、高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術の研究
開発項目であるＭＥＭＳ／ナノ機能の複合、ＭＥＭＳ／半導体の一体形成技術、ＭＥＭＳ／ＭＥ
ＭＳの高集積結合技術に共通する統一的な設計手法の開発はほとんど行われていなかった。高集積・複合MEMSの開発から実用化までの期間を大幅に短縮し、国内市場の更なる活性化と国際的な優位性の確保する為、ＭＥＭＳ構造体と異種材料との複合化や集積化に対応する高集積・複合MEMS
システム化設計プラットフォームに関する開発を平成19年度より開発項目に加えた。テーマ追加
前後の体制は図１０及び図１１を参照願います。

図１２．MEMS市場規模予測と設計プラットオフォーム開発の必要性

40４．中間評価結果への対応
本事業は、開発期間が３年間のため中間評価は実施していない。

５．評価に関する事項
NEDOは技術的及び政策的観点から見た技術開発の意義、目標達成度、成果の技術的意義並びに将来の産業への波及効果等の観点から、外部有識者による技術開発の事後評価を平成２１年度に
実施する。

41

Ⅲ．研究開発成果
１．事業全体の成果（１）成果概要
高集積・複合 MEMS 製造技術開発プロジェクト（通称：ファイン MEMS プロジェクト）を平成１
８年度から平成２０年度の 3 年間に渡って実施した。本プロジェクトでは、センサや通信など異種の MEMS や LSI の一体化と MEMS へのナノ機能付与による第 2 世代 MEMS の実現を目指して、大学・研究機関・企業の連携の下、「MEMS／ナノ機能の複合」、「MEMS ／半導体の一体形成」、「MEMS／ MEMS の高集積結合」の３分野に渡る製造技術開発と、開発成果の活用を支援するための「知識データベースの整備」及び「設計プラットフォームの開発」に取り組んだ。
全体目標に対する目標達成状況を表２に示す。第１の目標である高集積・複合 MEMS デバイスの製造技術開発に関しては、図１３に示す様に様々な高集積・複合 MEMS デバイスを試作し、当初、計画した性能を実現できたことで目標を達成できたと判断する。また、プロジェクトで得られた知識を集約する件に関しては、知識データベースが０９年６月よりマイクロマシンセンターのホームページで一般公開されたことから同様に達成できたものと判断する。

表２．高集積・複合 MEMS 製造技術開発プロジェクトの目標達成状況

目 標

結 果

判定

今後成長が期待される市場である自動車、情報通信、安全・安心、環境、医療等において必要不可欠となる、小型･省電力･高性能･高信頼性の高集積・複合ＭＥＭＳデバイスを製造する技術を開発する・MEMS/ナノ、MEMS/半導体、MEMS/MEMSの3分野について高集積・複合MEMS製造技術を開発し、それぞれSPRセンサ、圧力セ
ンサ、可変波長レーザーなどを試作した。

○

上記技術開発を通じて得られた製造技術に関わる知識を集約し、データベースを整備し公開する

０９年６月より、マイクロマシンセ
ンターホームページにて、知識
データベース及び設計プラット
フォームの公開を開始した。

○

個別テーマの目標達成に関しては、詳細は各テーマの成果詳細の項を参照して頂きたいが、基本計画の目標はすべて達成し、自主目標に関しても、一部条件付きでの達成が有るものの概ね目標を達成できた。

42

空洞

LD

上部電極

MEMS共振器

下部電極
配線
配線

可変波長レーザーLED

超薄型MEMS擬似SOC（静電型ライトバルブ）

集積回路

1chip圧力センサ

光センサ
モニタ付RGB‐LED

SRRバイオセンサ

CNT含有高耐電力
・低損失RF-MEMS

図１３．本プロジェクトで開発された複合 MEMS デバイスの例（２）成果の意義
本プロジェクト全体の意義としては、次の４つを上げることが出来る。
①複合化・集積化による MEMS の高機能化や新機能の発現をデバイスの形で提示し、高集積・複合
MEMS 実用化の可能性を示した。
②高集積・複合 MEMS の更なる高度化に向けた要素技術（図１４参照）を開発し、一層の高集積・複合化に布石を打った。
③知識 DB や設計プラットフォームの整備により第 2 世代 MEMS への新規参入を支援する環境を整備した。
④オリンパスと東大、産総研の協力による SPR センサの実現に代表される様に、プロジェクト活動を通して、企業や大学、公的研究機関の連携が行われたことで、MEMS の研究者・技術者と異分野の研究者との協力関係から新たに展開の可能性が芽生えた。

43

ナノ材料物性

加工

実装<001>モデル

Si89H44

Siナノワイヤーの解析
セルフアセンブリー一括多チップ実装

ナノ機械構造体
CO2レーザー

レーザー

Agインク
基板
（ガラス、Si）

CNTの機械物性評価

多層ウェハ

レーザー援用インクジェット配線

多層ウェハ・レーザーダイシング

図１４．本プロジェクトで開発された要素技術の例（３）特許の取得
本プロジェクトでは、２５件の海外出願を含め、計１０９件の特許を出願した。特許の内訳については添付資料５－１をご参照願いしたい。

（４）論文発表・成果の普及①論文発表
表３に本プロジェクトに関する論文、口頭発表、学会賞の件数をまとめた。詳細について
は添付資料５-２をご参照願いたい。
本プロジェクトでは、３９件の論文発表、１６６件の口頭発表を行い１３件の学会賞を受
賞した。

44

表３．論文、口頭発表、学会賞の件数

研究開発項目

論文

発表

学会賞

①ＭＥＭＳ／ナノ7322②ＭＥＭＳ／半導体

18

95

9

③ＭＥＭＳ／MEMS

7

33

2

④知識データベース

02

0⑤設計プラットフォーム

8

3

0

合 計

40

165

13

②成果普及
マイクロマシン MEMS 展及び Nanotech で計５回のプロジェクト成果展示と３回のプロジェ
クト成果発表会を行い、成果普及に努めた。また、成果広報用の広報ビデオとパンフレットを作成し、展示会などで配布した。また、これらのビデオやパンフレットは NEDO のホームページにも掲載されており、でもした。また、実施者分を含めて、プレス発表や雑誌、新聞などのメディアへの発表・取材は約２０回行われている。

2006年～2007年

2008年

2009年

Hannover
messe
2007
広報ビデオ

第

Hannover
messe
2008

20

第19回
マイクロマシン展

成果展示８回、成果発表３回、プレス発表・取材等約20
回、広報ビデオ、パンフレットの作成
図１５．広報活動

45

回マイクロマシン展回マイクロマシン展

第18

回マイクロマシン展

第17

Nanotech2007 Nanotech2008

パンフレット２．各テーマ成果まとめ
達成度の判定基準 ×：目標未達成、△：条件付で目標達成、○：目標達成、◎：目標を大幅に上回る成果①MEMS/ナノ機能の複合技術の開発（１） 選択的ナノ機械構造体形成技術（東京大学）
目標

項目

成果

①L/S：50nm

直描技術を用いた表面ナノ構造製造技術②アスペクト比 1：2○③面積：5mm x 5mm①傾斜角：51º②Ra：
平面で10 nm、斜面で35 nm③Peak-Valley値：200nm①傾斜角：45°

基本計画の目標

3次元曲面形成技
術

達成度①L/S：50nm②アスペクト比 1：2②表面粗さRa：50nm③ Peak-Valley値：250nm

平面可変ナノ
ギャップ形成技
術、及びギャッ
プ駆動技術①ギャップ間隔：80nm

スタンピング転写とセルフアライメントを用いた高精度・高密度配置技術①多種構造の利用②平面範囲：50µm x 50µm
③ Peak-Valley値： 20nm

②配置精度1µm以下③面積：2cm x 2cm◎①ギャップ間隔：80nm以下②駆動ミラー直径：500 µm③ Peak-Valley値： 20nm
ミラーを静電駆動することによりギャップ間隔変化800 nmを実現。

○①多種類のMEMSパーツを同一基板に配置②位置精度標準偏差0.6µm③面積：5cm x 5cm
低融点ハンダを用いたセルフアライン
メントを融合し、LEDチップのフレキ
シブル基板上へのアライメントを実現。

◎（２） バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾技術（産業技術総合研究所）

基
本
計
画
の
目
標

研究項目

目標

成果

達成度

分子認識
素子の
構築

血管内皮細胞増殖因子(VEGF)および過酸化脂質を検出するための分子認
識素子の開発標的物質と特異的に反応し、蛍光を発する分子認識素子の開発に成功

固定化
方法の
開発

・分子認識素子を基板上に精密に固定化
・シグナルの検出を確認

Au基板、ナノピラー基板、ガラス基板上に有機薄膜を介して分子認識素子の固定化に成功。シ
グナルの検出を確認

MEMS基
板の作製
および評
価

・MEMS構造体中の基板上 東京大学及びオリンパス

VEGFを添加○分子認識素子・シグナルの検出を確認が作製したMEMS基板上に分子認識素子を固定化→シグナルの検出を確認

２種類以上の光学的検出法に対応した素子の構築

SPR法、蛍光検出法、エバネッセント励起法に対応した素子を開発し、その特性を評価した。

に分子認識素子を固定化○○
オリンパス製バイオセンサ

自 検出方法
主
目
標

46

○

（３） ナノ材料（CNT など）の選択的形成技術（産業技術総合研究所）

基本計画の目標

項目

目標

成果

CNT
選択形成

①サイズ直径：1μm以下或いは厚み制度：0.1μm以内②所定の領域（位置精度：±1μm以下）に選択的に形成③ナノ機能を発現する①厚み：70nm以上で100nm精度②位置精度：±50nm③ナノリレーとして動作確認（サイズ：40nm精度）

CNT
構造体
作製

①高アスペクト比（1：10以上）②高密度充填（充填率：50％以
上）の数μmから数百μmスケールの配向CNT構造体①アスペクト比10②充填率：50％
サイズ：40nm-100μm（ビームでは1μm-30μm。
（サイズ：40nm精度）

・架橋率：70％以上

・架橋率：100％

・機械的、化学的特性を評価

・ヤング率、熱拡散率、抵抗率の評価技術を開発し、特性を評価し
た

CNTの
架橋率
自主

CNT
評価技術

達成度

○

○

◎

○

（４） ナノ機能を組み込んだ MEMS デバイスの製造技術（三菱電機株式会社）

目 標

評価

基本計画の目標

低温でのナノ材料形
400℃以下成技術◎

50℃～60℃で実現

低損失貫通配線

0.2dB以下○

0.1dB @15GHzを実現

スイッチ耐電力性

4W以上◎

4.5Wを実現（世界最高レベル）

自主目標

項 目

スイッチ 通過損失

0.5dB以下○

0.5dBを実現

スイッチ
アイソレーション

20dB以上○30dBを実現

貫通配線形成温度

400℃以下○210～230℃で実現

47

備 考

②MEMS ／半導体の一体形成技術の開発（１）MEMS-半導体プロセス統合モノリシック製造技術
・新たなセンシング原理の探索（立命館大学）
研究項目

目標

成果

基本計画

半導体センサの微細化 製造プロセスは問わないが、１つ以上の新により発現する新たな たなMEMSセンシング原理を見出す
MEMSセンシング原理
の探索

達成度

第一原理計算によるバンド構造を用いて、任意のキャリア濃度・温度でのピエゾ抵抗効果のシミュレーションが可能な手法を確立。
＜001＞方位p型Siナノワイヤーで、バルクSiの約10倍のピエゾ抵抗係数が得られる予測を得た。

○

ナノメカニカル構造の ① LSI材料として用いられる厚さ300nm以下 ①様々な熱処理履歴の WSi薄膜を製作し、硬実現とナノ弾性特性の の金属シリサイド(WSi)のセンシングﾞ素子構 さ・ヤング率の測定、および、高サイクル疲労
造材料としての定量的評価。
試験を実施。その結果、機械量センサとしてSi
解明
自主目標の3倍の感度が期待でき、繰返し数寿命もN ＞②CNT(産総研）でﾅﾉﾒｶﾆｶﾙ構造を形成しそ 1011 回と高く、センサ構造材料としてきわめての機械・電気特性を測定し、新たなｾﾝｼﾝｸﾞ 有望。
素子としての可能性を実験的に評価。
②CNTは金属に近い特性を示し、ゲージ率は金属の約3倍高い結果を得た。

ナノスケールシリコン 面方位(100)、長手方向結晶方位<100>、集積化プロセス（EB直描）による幅30-500nmののピエゾ抵抗効果の解 <110>、伝導型p型、目標最小線幅100nmの ｐ型Ｓｉナノワイヤーを製作（日立）し、I-V特Siナノワイヤーの製作とピエゾ抵抗特性の 性およびピエゾ抵抗係数の測定を行った。
明
評価<100>方位、幅60nmでﾊﾞﾙｸの約2.4 倍の縦方向ピ
エゾ抵抗係数を観測。

○○

・半導体モノリシック集積化基盤技術開発（日立製作所）

項 目

製造技術

基本計画の目標

目 標

結 果

評価

備 考

大面積,
狭ｷﾞｬｯﾌﾟ構造

500μm角、0.25μm
ｷﾞｬｯﾌﾟ

500μm×700μm、0.25μmｷﾞｬｯﾌﾟ1)○

1)ﾀﾞｲｱﾌﾗﾑ

立体配線の
可動構造

0.5μm以下

ﾀﾞﾏｼﾝMEMS
0.2μm幅

◎

ﾌﾟﾛｾｽ
封止技術

処理温度450℃以下、 450℃以下、PCT試験耐性
熱衝撃、他

PCT、

○

圧力センサ仕様

自主目標

ﾏﾙﾁｾﾝｻ
混載技術

圧力、ﾓｰｼｮﾝｾﾝｻ

圧力、ﾓｰｼｮﾝｾﾝｻ

○ﾁｯﾌﾟｻｲｽﾞ2mm×2mm以下

1.9×1.7mm
0.9×0.8mm2)

◎

消費電流

1.5mA以下

0.7mA(typ.)◎

圧力測定範囲50～150kPa

50～150kPa3)

○

ﾌﾛｱ検知
（圧力計測）

分解能：5m以下

分解能：約1m◎482)圧力に機能限定3)ｻｲｽﾞで範囲制御

（２）MEMS-半導体縦方向配線技術
・縦方向集積 MEMS デバイス製造技術の開発（オムロン）
開発項目

最終
目標値

成果

達成度

①-1
貫通孔形成技術φ5um
深さ250um（=A/R 50）

・高アスペクト比貫通孔形成条件を確立
・高アスペクト比貫通孔形成用エッチングマスクの採用
・高アスペクト比貫通孔側壁への絶縁膜形成方法を確立

・φ5um 深さ250umの貫通孔形成を達成
・φ5um 深さ250umの側壁絶縁膜形成を達成①-2
貫通孔配線技術Φ5um
深さ250um（=A/R 50）

・高アスペクト比貫通配線形成する専用装置を開発し、高アスペクト貫通配線形成技術を確立

・φ5um 深さ250um の貫通配線形成を達成。2Ω/本の電気抵抗を達成。

②
ウェハレベル
接合技術

3層電気的
精度
<±1um

・接合界面として、Si/Si、Si/TEOS,
メタル/メタル 等の種々のバリエーションを持つ接合技術を確立
・装置的工夫とパターン工夫によって高精度アライメント接合技術を確立・LSIを含む3層ウェハの積層を行い、電気的導通を達成。
・最大ズレ量0.8umを確認。

気密封止・貫通配線付きウェハを用いた封止構造を作製し、接合による気密性を確認

・MIL規格に基づいた試験
実施し、リーク量＜
5 x 10-9 Pa ・m3/sを達成。

○

○

○

◎

・配線の自由度を向上できる 3 次元配線構造を持つ高信頼性インタポーザル技術の開発（フジクラ）

微 細 孔形
成

項 目

導体充填

基本計画の目標

電気特性
特性
電気
試作

自主目標

目 標

実 績

達成度

100μm以下

60μm◎

横方向シフト量

500μm以上

600μm

○

基板厚

300μm以下

200μm○

屈曲(クランク形状)孔

完全充填

完全充填

○

分岐(Y字形状)孔

完全充填

完全充填

○

気密性(リークレート)

5×10-9Pa・m3/sec
以下

1×10-10Pa・
m3/sec以下◎

50mΩ以下29.4mΩ

◎

ビア間絶縁

1MΩ以上

10MΩ以上◎高周波特性

貫通配線の高周波 40GHzまでの伝送特性を評価する
特性を評価した◎

インターポーザーの試作

インターポーザー
を試作し、機能を
実証する

◎

孔径

抵抗値(クランク孔：径100μm、長さ800μm)

49

MEMSデバイスを実装して動作を確認（３）半導体横方向配線技術
・高集積 MEMS 擬似 SOC 製造技術の研究開発（東芝）
基本計画の
目標

目標

成果

インターチップ
配線

配線幅： Line/Space=1µm/1µm

配線幅： Line/Space=1µm/1µm

MEMSデバイス
薄型化

デバイス厚： t=100µm

デバイス厚： t=100µm

ウエハ径：φ=75mm

ウエハ径：φ=125mm

MDW技術 ※と段差配線技術の擬似
SOC応用検証

産総研・東北大学との共同研究にて実証○

中空封止による動作確認

社内製MEMSチップとのモジュー
ル化○

要素技術確認

形状確認
動作未検証⇒再チャレンジ△

項目

ウエハ再構築自主目標

3-D混載MEMS
擬似SOC
加速度センサライトバルブ

達成度○○◎

・MEMS - 半導体の低温高密度一体化実装技術（東北大学）
基本計画

研究項目
目標
成果
達成度
高密度な低温積層一体化実装技術を確 ①常温で400μm厚、1mm厚MEMSチップの合わせ精度±１μｍ、
セルフアセンブ
立する
100μm厚の半導体チップで同±0.5μｍ
リーを用いた③8インチウェハ用セルフアセンブリー装置開発◎
MEMS－LSI一括④8インチウェハに500個以上のチップを一括接合．
実装
高密度
マイクロ
バンプ形成

①バンプ寸法：５μm□、厚さ2μm、間隔 ①インプリント技術により8インチウェハ上にマイクロバンプを一括
10μm
形成．5μm□、厚さ2μm、間隔10μm②セルフアセンブリーによるマイクロバン ②合わせ精度±１μｍで10,000対のマイクロバンプを一括接合．
プ接合(合わせ精度±１μｍ)
寸法 5μm×5μm

自主目標

チップ乗り越え配 ①厚さ400μm以上のMEMSへの乗り越え ① TSV付Siキャップを用いて、400μm厚、1mm厚のMEMSチップ
配線形成に乗越え配線形成
線形成②100μm厚の半導体チップへの乗り越え ②100μm厚の半導体チップへCu乗越え配線形成（配線幅:
配線形成（配線幅: 10μm、配線間隔;
10μm)
チップ上への受動 ①磁性ナノ粒子充填シリコン酸化膜と埋め込みCu配線を用いたインダクタ形成
素子形成(インダクタンス値増大： 30%)②High-K膜を用いたキャパシタ形成

10μm、配線間隔; 15μm) ．

○△①Co磁気ナノドット膜とCuダマシン法を用いてキャビティ付インダクタ作製．(インダクタンス値増大：約20%)②HfO2 膜を用いてキャパシタ作製形成．

△

テストモジュール MEMS、LSI、インダクタ、キャパシタ各チッ MEMS、LSI、インダクタ、キャパシタ各チップを搭載したテストモ
プを一体化したテストモジュールの試作 ジュールを試作し、基本特性を確認．
作製

○

50

・高速微細配線描画技術（産業技術総合研究所）
研究項目

基本計画の目標
自主目標

成果

達成度

マテリアル・
ダイレクト・
ライティング（MDW）技術の開発

直描線幅：5～10µm
成膜厚み：5～10µm
描画速度： 1cm/min以上
成膜速度：10µm/min以上

目標

線幅：７～１０μｍ
配線厚み：５～１６μｍ（重書き無し）
描画速度：60ｃｍ／ｍｉｎ
最小配線間隔：３０μｍ（複数平行配線のギャップ間隔）＠Si、ガラス、ポリイミド、セラミックス基板上、粗面基板上への描画も可能、密着強度増◎

段差乗り越え
直接描画
配線技術の
開発

段差：100μm以上
配線プロセス温度：400℃以下（以下は自主目標）
段差傾斜角度：80°以上
配線表面粗さ：表皮深さの値の1/10（Ra=0.1 mm以下：3GHz 相当）

段差：500 μm
最大傾斜角度：８４°＠ヘッドは基板面に対し垂直
固定状態
体積抵抗率：3×10-6Ω・ｃｍ ＠ポストアニールなし
Ra=60nm以下、コプレーナ型伝送路（５０μｍ線幅）
で４０ＧＨｚまでの伝送特性を確認。

○

低温複合
組み立て
実装技術の
開発

フリップチップ実装接合技術
接合形成温度：150～200℃
接合寸法：１０～３０μｍ
シェアー強度測定
位置合わせ制御条件の最適化

30μm径円錐バンプにより1/80低荷重
無電解めっき法のブリッジ接続により、無加圧
かつ６０℃で低温形成
フリップチップ実装精度２μm達成◎③MEMS／MEMS の高集積結合技術の開発（１） 異種材料多層 MEMS 集積化技術（オリンパス）

基本計画の目標

項目

目標

成果

１．異種材料多層
MEMS集積化（ウエハレベル接合）

基板サイズ：直径１００ｍｍ以上、３層以上、異種材料（シリコン、ガラス、樹脂など）を
基板レベルで接合し、面方向：±１μｍ以下の位置決め精度、垂直（z）方向：±０．５μｍ以下の組立精度で、複数回の接合に耐えられる異種材料多層ＭＥＭＳ集積化技術を開発する。

基板サイズ：直径１００ｍｍ、５種の材料で、７層接合、面方向：±１μｍ以下、
垂直（ｚ）方向：±０．５μｍ以下

２．機能MEMS基板 直径１００ｍｍ以上の基板にその体積が０ チップザイズ：．５ｍｍ３以下の微小な異種部材を２種類 ２種の材料を実装
集積化
電子部品（半田付け）、ガラス光学部品（接着）(チップレベル接合) 以上、面方向：±１μｍ以下の位置決め

達成度

◎

◎

精度で、実装できる高機能ＭＥＭＳ異種基 面方向：±１μｍ以下
４５μｍ狭ピッチ実装
板集積化技術を開発する。

３．異種材料多層 １０μｍ以下の分解能で局所応力を評価・ 分解能：１μｍ以下解析できる異種材料多層ＭＥＭＳ集積化
MEMS集積化のの評価・解析技術を開発する。
評価技術
４．異種材料多層 ①～③の技術を応用して、少なくとも３層 ・SPRセンサ
MEMS集積化によ の異種材料基板を積層・集積化して成る、 総厚：５.９ｍｍ（７層）で動作実証。
るモジュール開発 総厚５ｍｍ以下のＳＰＲセンサモジュール ・蛍光センサと、総体積１ｃｍ3以内の大きさの蛍光セン 総体積：１ｃｍ3で動作実証。
サモジュールを作製する。

51

○

◎

（２）ビルドアップ型多層 MEMS 集積化技術
・機能集積化 MEMS デバイスを実現するビルドアップ型ウエハレベルパッケージング技術の開（パナソニック電工）
項目

目標

成果

達成度

基本計画の目標(2)機能化MEMSウエハ接合
技術開発①電子デバイスに機能損傷ない接合、ウエハ接合精度±1μm①電子デバイスに機能損傷なし、ウエハ接合精度：0.2～1.0μm○(3)ビルドアップ型ウエハレベル
パッケージ一貫工程開発③研磨、開口加工、ﾁｯﾌﾟ実装を繰り返しながらウエハ3層以上を積層集積③ BU-WLP一貫工程プロセスにより4層構造MEMS-LEDパッケージを実現○(1) 機能化MEMSウエハ開発（熱伝導/光配向/光検知の機能

LEDﾊﾟｯｹｰｼﾞに必要な下記機能ウエハの開発①熱伝導機能ウエハ②光配向機能ウエハ③光検知機能ウエハ①低熱抵抗基板の実現②必要な反射率を確保するミラー構造を形成③高分解能光検知機能の確認を有するMEMSウェハの開発）

自主目標(2)機能化MEMSウエハ接合
技術開発②ウエハへの低機能損傷LEDチップ実装（素子機能損傷を抑えたウエハ
レベル高精度接合技術開発）③ポリマーウエハの低温形成(3)ビルドアップ型ウエハレベル
パッケージ一貫工程開発①超小型LEDパッケージの設計②・低熱抵抗パッケージ設計
・高分解能光モニタリングパッケージの設計（放熱/光学/光検知機能を集積化したMEMS-LEDパッケージ設計と試作による検証）○②LEDチップに機能損傷のないウエハレベル
実装を実現③シリコン３次元加工部へポリマー凹凸形状
を低温でミクロンレベル精度で形成○①超小型/薄型の設計及び試作完了②・高放熱パッケージ設計と試作による検証
・必要な低ノイズ光モニタの試作検証◎

・光化合物半導体の高精度接合技術（横河電機株式会社）

結果

評価±１μm 以下±0.7μm 以下◎

傾き精度±0.05deg 以下±0.05deg 以下○

ギャップ精度±0.2μm 以下±0.2μm 以下○

接合強度50gf 以上

100gf 以上◎

レーザー出力2mW 以上2.2mW 以上○

波長可変幅

40nm 以上

50nm 以上◎

スペクトル線幅10MHz以下10MHz以下

○

偏波特性

偏波方向の
ジャンプ無し設計マージンの把握が不充分。今後の課題。

△

XY位置合わせ精度
接 合
特 性

52

自主目標

目標

基本計画の目標項目

（３）多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術（レーザー技術総合研究所／東北大学）
研究項目
基
本
計
画

自
主
目
標

目標

成果

達成度

多層MEMS構造の割断技術開発

多層構造3種類以上につい多層構造3種類以上についててレーザダイシング試験を
レーザダイシング試験を行い，行い，試料の破損率1%以下
試料の破損率1%以下を達成。
を達成する。

○

MEMS構成材料のレーザー加工・改質特性調査

Siとガラスにおいて1〜2μmの波長帯域で、Siにおいて10ns〜200nsのパルス
幅範囲でレーザー加工・改質特性を確認広範囲な波長域、パルス幅領域
でレーザ加工・改質特性を確認することにより、ガラス/Si積
層体に対して新たなダイシング
手法を見いだした。

◎

分割支援構造の評価・設計・製作・検討

破損率を定義・評価できる 破損率評価に適宜サンプルを提
試料を製作
供

○

④高集積・複合 MEMS 知識データベースの整備（マイクロマシンセンター）

基本計画
目標

自主目標

目標

達成度

全研究開発項目に係わる知見のＤＢ化○

1500件超の知識ﾃﾞｰﾀをＤＢ化
特許情報4500件超をＤＢ化

MemsONE知識
ＤＢに実装○

全ﾃﾞｰﾀをMemsONEﾃﾞｰﾀとして統合

知識の体系化○

ﾌｧｲﾝMEMS/MemsONE
ｶﾃｺﾞﾘの相関ﾏﾄﾘｯｸｽを構築

知識ﾃﾞｰﾀ収集用ｼｽﾃﾑ構築○

Wikiﾍﾞｰｽの知識ﾃﾞｰﾀ収集用ｼｽﾃﾑをﾏｲｸﾛﾏｼﾝｾﾝﾀｰに構築

ＤＢ入力・表示機能開発○

ﾃﾞｰﾀ入力初期設定・全文検索機能、
各種ﾗﾝｷﾝｸﾞ・新着知識表示を実装

公開用ＤＢ
ｼｽﾃﾑの構築○

一般ﾕｰｻﾞの利用規約、ﾕｰｻﾞｱｶｳﾝﾄ作成
機能等を実装し、ﾏｲｸﾛﾏｼﾝｾﾝﾀｰに構築

MemsONEﾃﾞｰﾀ
入力形式に変換○

変換ｽｸﾘﾌﾟﾄを作成し、全ﾃﾞｰﾀを
MemsONEﾃﾞｰﾀに変換

53

備考⑤高集積・複合 MEMS システム化設計プラットフォームの開発（マイクロマシンセンター）
平成 19 年度の目標
成果

達成度

１．ファインMEMS等価 生成データ（ネットリスト）を利用し回路モデルの構築た回路計算結果が実デバイスの動作や機械形状の依存性を的確に表現し特性の変化を評価できること研究項目

19年度目標デバイスモデル化終了。CNTカンチ
レバー及び櫛歯角速度センサ完了。
MEMS同士の練成のモデル化について方策を検討H20年度の取り組
み課題とした。

○

２．ＭＥＭＳ等価回路
モデルの収集・登録

等価回路モデル化終了。MEMS同士の練成のモデル化について方策を検討H20年度の取り組み課題とした。

○

Webライブラリ構築終了。

○

範囲：櫛歯(角速度センサ、アクチュ
エータ3種類)、梁2種類、平行平板2種類、磁気回路、振動子等価回路
モデルコンテンツの数：10件

３．MEMS等価回路モ 等価回路モデルの閲覧及び汎用
デル閲覧用Webライブ 電子回路シミュレータで利用可能
ラリの構築なデータ（ネットリスト）でダウンロー
ド可能なことWebライブラリシステムに掲載され 終了。櫛歯角速度センサについて
実装含め完了。
た等価回路モデルの汎用電子回路シミュレータで利用可能なリスト
生成に必要なばね定数などの機械構造の特性値を抽出できること○

５．等価回路モデル･3 3次元CADシステムと等価回路シス 技術課題を抽出しを完了し、相互変次元 CADモデル相互 テム間の形状データの相互変換技 換処理の検討を終了した。H20年度
生成技術調査術に関する課題を明確化できてい の取り組み課題とした。
ること○

４．単位要素モデル、
MEMS構成要素モデ
ルの検討

平成 20 年度の目標
研究項目

H20年度開発目標

成果

１．ファイン
MEMS等価回路モデルの構築外力を扱えるモデル３件、および基本的
MEMS-MEMS接続モデルを開発し、モデルの検証を完了する。新規MEMS等価回路モデル
として圧電デバイス、音響デバイスの２件開発する。

①櫛歯・平行平板・磁気回路デバイスに関しコンポ
ネント化想定の外力等価回路モデルを開発②それらの外力端子を活用した接続モデルを開発③櫛歯とバネなどの接続モデル実験的に検証④圧電・音響デバイスの外力を扱える等価回路モ
デルを追加

２．MEMSデバイ
スモデルの等価回路導出と登録、及び文献調査

MEMSデバイスの等価回路導出に関する定式化手法を開発し，等価回路モデルの定式化を完了する。MEMS2008およびセンサシン
ポを調査し、基礎データを収集、開発対象とするMEMSデバイスコンポーネントを決定する。

①上記に相当する等価回路モデルの定式化と理論的検証を終了。導出法として、特許一件出願。
②定式化手法は、特許化するとともに、Sensor
Symposium08で報告した。
②MEMSデバイスに関する基礎データを収集、随時開発内容に取り込んだ

３．単位要素モデル、MEMS構
成要素モデルによる機械パラメータ等抽出の検討Webシステムに登録されたMEMS等価回路モ
デル、およびMEMS-MEMS接続モデルを対象として、その回路定数を決定する為に必要な機械パラメータ、及び電気パラメータのモデ
ル仕様を確定し、パラメータ抽出ソフトの実装
およびテストを完了する。

①各デバイス・コンポーネントに対応した各機械パ
ラメータ抽出ソフトを開発した②この成果の一部は、Sensor Symposium08で報告した。

４．電気的特性および機械的特性抽出機能の開発

H19年度構築したWebシステムに項目１のMEMS等価回路の生成と周辺回路の接続機
能、電気回路シミュレーションの実行環境、および電気・機械的特性抽出機能の実装を完了し、Webシステムを一般に公開する。

①等価回路モデルおよび入力システム、機械等パ
ラメータ抽出ソフト、３DCAD中間データ取り込み、およびSPICEを活用した電気・機械的特性解析モジュールをWebシステムとして作成②全体としての、解説書を合わせて収録。
③H19年度版と合わせ、Web公開を6月末に完了

５．等価回路モ
デル･3次元CADモデル相互変換の開発

3次元CADシステム（MemsONE)とWebシステ
ム間の形状データ、および材料物性データの相互変換機能の実装を完了し、システム間の連携を確認する。

3次元 CADモデルの形状データ・材料物性値の生成とその逆システムを中間ファイルとして扱う方式を開発（MemsONE CADを利用）

54

達成度

○

○

○

○
○

Ⅳ．実用化、事業化の見通しについて（１）成果の実用化可能性①実用化研究（助成）各実施者共、目標とした製造技術を開発し、高集積・複合MEMSデバイスを作製し、当初の目標とする性能を得た。 今後は、各社の事業計画に沿って、2011年～2015年の市場投入を目標に開発を継続する。
一例として、横河電機は本プロジェクトで開発された可変波長レーザーを用いた多成分分
析計の開発がNEDOのイノベーション推進事業に採択され、今後は分析計のシステム開発として製品化に向けた開発を行う。
②基礎的・基盤的研究（委託）
基礎的・基盤的研究開発は、次の３つの方向性で実用化を進める。
１）助成先との共同研究継続による要素技術の移管
２）装置メーカーとの共同研究による製造設備としての実用化
３）デモ機による加工受託や新規プロジェクトへの参画によるアプリケーションの開拓と応用技術開発

研究開発項目①MEMS/ナノ

助成先と 企業との 応用技
共同開発 設備開発 術開発

テーマ名
選択的ナノ機械構造体形成技術○

バイオ材料（タンパク質など）の選択的修飾○○

ナノ材料（ＣＮＴなど）の選択的形成技術②MEMS/
半導体

ＭＥＭＳ‐ 半導体プロセス統合モノリシック製造○

ＭＥＭＳ－半導体横方向配線技術－１○

ＭＥＭＳ－半導体横方向配線技術－２③MEMS/MEMS 多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング

55

○

○

○
○

○

③知的基盤・標準整備などの研究開発（委託）知識データベース、設計プラットフォーム共に０９年６月よりマイクロマシンセンターのホームページで公開を開始した
１．知識データベース
・9月12日時点でアクセス件数：９万６千件（約1000件／日）
・マイクロマシンセンターの自主事業としてデータ更新等を継続
２．設計プラットフォーム
・日本機械学会と電気学会に関連研究会を発足した。（09年9月までの研究会開催：３回）
・マイクロマシンセンター内にMEMS等価回路ジェネレータ普及検討委員会を立ち上げ、継続的な普及を進める56