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SPPテクノロジーズ株式会社の高精度シリコン深掘り装置"ASE-Predeus"は従来のASE-Pegasusと比較し、面内均一性±4%から±3%に、また角度制御は8インチで0.1°未満に向上しています。
MEMSファンドリー開発
MEMS Foundry Development
MEMSデバイスは、微細構造・材料特性・プロセス条件が複雑に影響し合うため、設計段階だけでは性能を保証することができません。
設計意図を実際の製造プロセスに落とし込み、試作・評価を通じて量産可能な形に仕上げていく――これがMEMSファンドリー開発（プロセス開発）です。
当社では、構想段階でのご相談から、試作・評価、量産への移行支援まで、開発フェーズ全体を一貫して支援しております。
MEMS開発が初めてのお客様にも、設計図面をお持ちで製造パートナーをお探しのお客様にも、それぞれの状況に応じた対応が可能です。
MEMS試作開発は、MEMSファンドリー開発の中でも特に重要な工程です。
設計されたデバイスを実際の製造プロセスで形にし、性能・構造・製造条件を一つひとつ検証していきます。
微細加工におけるプロセスばらつき、薄膜の応力や密着性、エッチング形状の再現性など、実際に製造してみて初めて 明らかになる課題は数多く存在します。
MEMS試作開発では、こうした課題に対して評価結果をもとにプロセス条件を繰り返し調整し、求められる性能と再現性を確保していきます。
新規デバイスの初期検証から、既存設計の妥当性確認、用途変更に伴う再評価、量産前の最終検証まで、目的に応じた 柔軟なMEMS試作対応を行っております。
設計完了後の試作のみ、あるいは特定工程に限定した試作など、開発フェーズや案件規模に応じたご相談が可能です。
設計意図を正確に製造プロセスへ反映するため、当社では設計段階からの密な連携を前提とした開発体制をとっております。構造設計や解析結果を踏まえたプロセス設計を行うことで、試作段階での手戻りを最小限に抑えます。
構想段階から技術的なご相談に対応しており、MEMS開発の経験が少ないお客様に対しても、要素技術の選定やデバイス構造の方向性検討から支援が可能です。
MEMS試作および小ロット生産に適したプロセスラインを整備しており、初期試作から評価用デバイスの製造まで、開発フェーズに応じた最適なプロセスを提案いたします。
少量からの段階的な検証にも対応しているため、初期投資を抑えながら開発を進めることが可能です。
試作段階から量産移行を見据えたプロセス設計を行い、量産時の再現性やコスト構造を考慮した開発を進めます。試作で得られた条件やデータを整理し、量産ファンドリーへのスムーズな移行を支援いたします。
MEMSデバイスの用途、求められる性能、使用環境などを整理し、開発の前提条件を明確にします。
材料選定やデバイス構造の方向性、想定されるプロセス制約などを踏まえ、実現可能性を検討いたします。研究開発用途や新規デバイス構想の場合でも、要素技術レベルからのご相談が可能です。
前フェーズで整理した前提条件をもとに、デバイス設計と並行してプロセス検討を行います。
PZT圧電薄膜やSi深掘り加工（Si DRIE）などの要素技術を組み合わせたプロセス設計を行い、どの工程が性能・歩留まりに影響するかを整理します。
設計・プロセス検討の結果をもとにMEMS試作を行います。
試作後は、評価結果をフィードバックしながら条件調整を行い、性能・再現性・安定性の確認を進めます。研究用途の評価試作から量産移行に向けた試作まで、段階に応じた対応が可能です。
試作結果を踏まえ、量産ファンドリーへの移行可否や量産時のプロセス条件を検討します。
量産時に想定される課題を事前に整理し、スムーズなスケールアップを支援いたします。
デバイス構造やプロセスを用途に合わせて最適化するカスタム開発に対応しております。既存プロセスにとらわれず、要素技術レベルから検討を行い、お客様の要求性能に応じたプロセス構成を提案いたします。
評価用途や量産に向けた検証のための小ロット試作・生産にも対応しております。
開発初期の少量試作から、段階的なスケールアップまで、フェーズに応じた対応が可能です。
MEMS試作において重要となる各プロセスを、自社およびグループ会社の技術基盤を活かして提供しております。具体的なプロセス技術の詳細については、次のセクションをご参照ください。
MEMSファンドリーとして、試作において重要となる各種プロセス技術を提供しております。
当社グループで開発し、量産実績を有するPZT圧電薄膜プロセスを、MEMSファンドリーサービスとして提供しております。PZT成膜およびエッチング工程を含め、圧電MEMSデバイスや超音波MEMSデバイスの試作に対応可能です。
センサ・MEMSデバイス応用事例
Sensor/MEMS Device
Application Examples
Si深掘り加工（Si DRIE）のMEMSファンドリーサービスを提供しております。世界で初めて量産用ボッシュプロセスSi DRIE装置を開発した実績を持ち、長年のデバイス量産経験による加工実績から、プロセスレシピと生産ノウハウを豊富に保有しております。
また、100nm以下の低スキャロップ加工により、MEMSアクチュエータや超音波MEMSなど、高精度構造が求められるデバイスにも対応可能です。
低スキャロップ加工：100mm
高アスペクト
テーパー加工
マイクロピラー加工
二段加工
貫通ストレートホール加工
SPPテクノロジーズ株式会社の高精度シリコン深掘り装置"ASE-Predeus"は従来のASE-Pegasusと比較し、面内均一性±4%から±3%に、また角度制御は8インチで0.1°未満に向上しています。
SPPテクノロジーズ製 シリコン深掘り装置
MUS-21 ASE-Predeus
MEMS試作、カスタム開発、小ロット対応、量産準備など、開発フェーズに応じた各種プロセスメニューをご用意し、デバイス仕様に応じた柔軟なMEMSファンドリー開発を可能にしております。
| 工程 | プロセス仕様 | |
|---|---|---|
| エッチング | Si深掘り | L/S(min)：1.5μm ホール：φ10μm 最大アスペクト比：100 貫通加工対応可 |
| ドライエッチング | L/S(min)：3μm 金属膜、酸化膜、SiC、PZT |
|
| 犠牲層エッチング | L/S(min)：1μm | |
| ウェットエッチング | Au、AI、Ti、Cr etc | |
| フォトリソ | レジストコート | 膜厚(max)：10μm 均一性：5％ スプレーコート対応可 |
| 露光 （ミラープロジェクション） |
L/S(min)：1.5μm | |
| 露光 （コンタクト） |
L/S(min)：3μm 両面露光対応可 |
|
| 露光 （ステッパー） |
L/S(min)：1μm | |
| 現像 | ||
| 成膜 （スパッタ） |
PZTスパッタ ※1 |
膜厚：1～5μm ※標準膜厚：3μm 比誘電率：900 注1 圧電定数(d31)：220～240pm/V 注2 注1,2の値は、SSP標準膜厚、膜構成によります。 |
| 金属膜スパッタ ※2 |
膜厚：10nm～5μm 均一性：±10％ Au、Pt、AI、Cr、Ti |
|
| 酸化膜スパッタ ※3 |
膜厚：2μm以下 均一性：±10％ |
|
| 成膜 （CVD） |
PE-CVD SiO2（TEOS） ※3 |
膜厚：10nm～5μm 均一性：±5％ |
| PE-CVD SiN ※3 |
膜厚：10nm～5μm 均一性：±5％ ※応力コントロール可 |
|
| 成膜 （ALD） |
Atomic Layer Deposition ※4 |
AI203他 |
| 酸化・アニール | 熱酸化 | 膜厚：1μm以下 均一性：10％ Wet/Dry混合 |
| アニール | ||
| 接合 | 陽極接合 （封止可） |
封止内部圧力：>0.01Pa |
| ガラス加工 | ブラスト加工 | L/S(min)：15μm ホール(min)：φ50μm |
| ウェットエッチング | L/S(min)：10μm 深さ(max)：300μm |
|
| バックエンド | ダイシング | |
| バックグラインド | 面内分布：5μm | |
| 評価 | XRF、EDX Zygo、SEM 段差計 レーザー顕微鏡他 |
対応可能ウエハサイズ：4～8インチ
記載外の工程もお気軽にご相談下さい。
※1 圧電薄膜の特性については、弊社カンチレバーでの代表値です。
※2 Au,Pt,Al,Ti,Crその他金属膜についてもお気軽にご相談下さい。
※3 絶縁膜は各種成膜方法での代表値です。詳細についてはお問い合わせ下さい。
※4 Al2O3その他保護膜についてもお気軽にご相談下さい。
用途や要求性能に応じた各種MEMSデバイスの開発に対応しております。デバイス構造や動作原理を踏まえた設計検討から、試作・評価・量産移行を見据えたプロセス設計まで、一貫した開発支援を提供いたします。
| 分類 | 対応デバイス・用途 | 関連技術・プロセス |
|---|---|---|
| 超音波MEMS | pMUT（圧電MEMS超音波トランデューサ）/ MEMS超音波センサ |
PZT圧電薄膜/Si DRIE |
| 圧電MEMS | 圧電センサ/圧電アクチュエータ/ MEMSスピーカー |
PZT圧電薄膜 |
| その他MEMS | Microfluidics/Micro Pillar/ MEMSクーリング他 |
Si DRIE |
※上記は代表的な組み合わせです。用途や要求性能に応じて、技術・プロセスの選定についてもご相談いただけます。
圧電MEMSは、圧電効果を利用して駆動・検知を行うMEMSデバイスであり、超音波デバイスやアクチュエータ、音響デバイスなど幅広い用途に用いられています。
当社では、圧電MEMSデバイスの設計初期検討から試作・評価までをファンドリー開発として支援し、用途や要求 性能に応じたプロセス選定および構造設計に対応しております。
また、圧電MEMSデバイスの製造に用いるPZT圧電薄膜プロセスを保有しており、量産移行を見据えた再現性の高い試作に対応可能です。PZT圧電薄膜プロセスの詳細については、技術ページをご参照ください。
※用途や要求特性に応じて、圧電材料やプロセス条件の検討にも対応しております。
超音波MEMSは、超音波の発生・受信機能を微細構造で実現するデバイスで、距離測定、非破壊検査、各種センシング用途など幅広い分野で活用されています。
当社では、超音波MEMSの設計初期検討から試作・評価までをファンドリー開発として支援し、用途や要求特性に応じた構造設計およびプロセス選定を行っております。構想・仕様検討から量産移行検討までの各フェーズに対応しております。
pMUT（圧電MEMS超音波トランスデューサ）は、圧電薄膜を用いて超音波の送受信を行うデバイス方式であり、高感度化や小型化が求められる用途で注目されています。PZT圧電薄膜プロセスを活用し、成膜条件・構造設計・試作条件の最適化を行うことで、当社では再現性の高い試作および評価が可能です。
MEMS超音波センサは、対象物との距離や物理的変化を高精度に検出するためのセンサデバイスです。
当社では、設計段階での動作特性検討や感度評価を含めた開発支援に対応しており、試作・評価を通じて用途に応じた特性最適化に対応しています。
MEMSスピーカーは、微細構造を用いて音響出力を実現するデバイスで、小型・低消費電力・高効率といった特長を持ちます。MEMSスピーカーの設計検討および試作対応において、製造プロセスを踏まえた評価設計・条件設定を行い、機能検証を含む試作開発を支援しております。
Microfluidics（マイクロ流路）デバイスおよびMicro Pillar構造は、Si深掘り加工（Si DRIE）技術を活用した代表的な応用例です。バイオ・医療・化学分析など、微細流路や高アスペクト比構造が求められる分野で用いられています。
当社では、Si DRIE技術による高精度な微細加工を活かし、これらのデバイスの試作・評価に対応しております。
MEMSクーリングデバイスは、微細構造を活用して熱制御を行うデバイスであり、ヒートマネジメント用途を中心に応用が進んでいます。
MEMSクーリングに関するプロセス検討、試作設計、評価支援まで対応し、用途に応じたデバイス開発をサポートいたしますので、お気軽にお問い合わせください。