MEMS - Wikipedia

MEMS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

ファイル:Nanogearandbug.jpg
半導体プロセスを用いて作成されたギア（左）とダニ（右）の電子顕微鏡写真。（サンディア国立研究所 SUMMiTTM Technologies の好意による www.mems.sandia.gov）

MEMS (メムス、Micro Electro Mechanical Systems) は、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイスを指す。プロセス上の制約や材料の違いなどにより、機械構造と電子回路が別なチップになる場合があるが、このようなハイブリッドの場合もMEMSという。 主要部分は半導体集積回路作製技術にて作るが、立体形状や可動構造を形成するための犠牲層エッチングプロセスをも含む。

現在、製品として市販されている物としては、インクジェットプリンターのヘッド、圧力センサ、加速度センサー、ジャイロスコープ、DMD(プロジェクター)などがある。

市場規模が拡大して応用分野も多岐にわたる期待は大きく、第二のDRAMと言われたこともある。

目次

[編集] 歴史

歴史的には古くから機械構造を半導体製作技術で作製する方法が行われてきた。
1951年にはRCA社によりシャドーマスクが製作され、1963年には既に豊田中研により半導体圧力センサが発表されている。1970年頃にはスタンフォード大学でNASAの委託研究でガスクロマトグラフがシリコンウエハー上に作成された。MEMSの定義にもよるが、いくつかの文献では世界で最初のMEMSは1967年に発表されたH. C. Nathansonによる「The Resonant Gate Transistor」[1]となっている。圧力センサもMEMSに分類されるので上記の半導体圧力センサもMEMSと考えられるので、どれが世界初かという議論は分かれるとおもわれる。
このような微細な機械構造が注目を集めるきっかけとなったのは1987年のTransducers'87で発表されたマイクロギアやタービンである。その後、マイクロモータ、櫛歯型アクチュエータなどの発明により脚光を浴びる。初期の段階では動くだけで良かったが最近では応用を見据えたデバイスが主流である。
現在では後述のように多様な応用先があるため、MEMS応用の市場規模は日本国内だけでも数千億円にものぼり、将来的には数兆円規模になると言われている[2]。

プロセスの見地では、最近まで半導体集積回路技術と近いサーフェイスマイクロマシニングが主流であったが、ICP-RIEによる深堀りエッチングやウエハ接合、LIGAプロセス技術などMEMS特有のプロセス技術の発展によりバルクマイクロマシニングが主流となってきている。
CMOS回路と組み合わせたデバイスはCMOS回路とのプロセス技術の整合性からサーフェイスマイクロマシニングを用いる場合が多いが、SOIウエハを用いてバルクマイクロマシニングとCMOS回路を組み合わせたデバイスも多くなってきている。

[編集] 代表的なMEMSデバイス

市販されている代表的なデバイス

[編集] 主な応用先

研究段階の物や期待される応用分野

[編集] 高周波応用

主に微小な高周波スイッチや共振器を実現する。

機械的な高周波スイッチの場合、半導体の高周波スイッチ動作速度は遅いものの、低損失のスイッチが実現できる。

共振器は小型で高いQ値を持つものが作製可能である。水晶を用いても高いQ値を実現できるが、シリコンで作製できるため集積回路との集積化が容易である。

[編集] 光応用

[編集] 流体応用

  • マイクロバルブ
  • マイクロ流路

[編集] 生化学応用

  • DNA分析チップ
  • 蛋白質分析チップ

[編集] 医療応用

[編集] センサ

[編集] 宇宙応用

  • マイクロスラスタ
  • マイクロカロリーメータ

[編集] MEMSにおける特徴的なプロセス技術

集積回路作製技術以外にMEMSで用いられる技術

[編集] 大きな分類

[編集] エッチング技術

[編集] リソグラフィ技術

[編集] 接合技術

  • 直接接合
  • 陽極接合

[編集] MEMSに用いられるアクチュエータ

[編集] 静電力を用いたもの

構造が簡単で小型化に向いている。発生力は他の方法に比べて小さい。MEMSでは最も使われる駆動原理

  • 平行平板型静電アクチュエータ
  • 櫛歯型静電アクチュエータ
  • スクラッチドライブアクチュエータ(Scratch Drive Actuator:SDA)
  • 静電マイクロモータ

[編集] 電磁力を用いたもの

コイルや磁石が必要になるため、静電型に比べ構造が複雑で大きいが、大きな力を発生することができる。ヒステリシスやドリフトを伴うこともある。

  • 電磁力アクチュエータ
  • 磁歪アクチュエータ

[編集] 圧電効果を用いたもの

大きな力を発生できるが、変位が小さい。

  • 圧電型アクチュエータ
  • 圧電バイモルフ

[編集] 熱歪みを用いたもの

構造が簡単で、大きな力を発生できるが、ドリフトなどの不安定要素がある

[編集] その他

  • 圧縮気体を用いたもの
  • 電気分解を用いたもの

[編集] 脚注

  1. ^ Nathanson, H.C. Newell, W.E. Wickstrom, R.A. Davis, J.R., Jr., "The resonant gate transistor," IEEE Transactions on Electron Devices, 1967, Volume 14, Issue 3 On pages 117- 133
  2. ^ 出典:ＭＥＭＳ関連市場の現状と将来予測について。マイクロマシンセンター:http://mmc.la.coocan.jp/research/market/market2007/market2007.html

[編集] 関連項目


[編集] 外部リンク


Warning: curl_setopt() [function.curl-setopt]: CURLOPT_FOLLOWLOCATION cannot be activated when in safe_mode or an open_basedir is set in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 59

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 538

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 539

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 540

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 541

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 648

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 649

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 650

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 651

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 652

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 653

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 654

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 654

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 655

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 655

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 656

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 656

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 657

Warning: date() expects parameter 2 to be long, string given in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 657

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 658

Notice: Uninitialized string offset: 0 in /www/motocykle_www/spam/jp/richFeeds.php on line 659
Linki: Strona gwna