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

Integration Technology for Heterogeneous Advanced Devices : Basics and Applications(Popular Edition)

2012年刊「異種機能デバイス集積化技術の基礎と応用」の普及版!
★微細化技術の追求とともに、新しい技術開発軸として「異種機能集積」が注目を集める!
★「異種機能集積化技術」を体系的にまとめた決定版!

商品コード:
B1281
監修:
益 一哉,年吉 洋,町田克之
発行日:
2019年4月10日
体裁:
B5判・279頁
ISBNコード:
978-4-7813-1364-1
価格(税込):
7,370
ポイント: 67 Pt
関連カテゴリ:
新材料・新素材
テクニカルライブラリシリーズ(普及版)

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キーワード:

異機能集積/表面マイクロマシニング/バルクマイクロマシニング/SOI-MEMS/ナノポーラスシリコン/エッチング/回路/デバイス設計/MEMS/カンチレバー/センサ/RF-MEMS/エネルギーハーベスト/実装

著者一覧


益 一哉   東京工業大学
江刺正喜   東北大学
藤田博之   東京大学
石田 誠   豊橋技術科学大学
年吉 洋   東京大学
田中秀治   東北大学
高橋一浩   豊橋技術科学大学
越田信義   東京農工大学
小山英樹   兵庫教育大学
町田克之   東京工業大学;NTTアドバンステクノロジ㈱
佐々木実   豊田工業大学
秦 誠一   名古屋大学
橋口 原   静岡大学
高尾英邦   香川大学
永瀬雅夫   徳島大学
山口浩司   日本電信電話㈱
北澤正志   オリンパス㈱

前中一介   兵庫県立大学
澤田和明   豊橋技術科学大学
柴崎一郎   豊橋技術科学大学;(公財)野口研究所
野村 聡   ㈱堀場製作所
竹内幸裕   ㈱デンソー
柴田英毅   ㈱東芝
楢橋祥一   ㈱エヌ・ティ・ティ・ドコモ
鈴木雄二   東京大学
西岡泰城   日本大学
森村浩季   日本電信電話㈱
日暮栄治   東京大学
千野 満   ㈱ミスズ工業
内山直己   浜松ホトニクス㈱
足立秀喜   大日本スクリーン製造㈱
井上晴伸   ㈱ラポールシステム
橋本秀樹   ㈱東レリサーチセンター

執筆者の所属表記は、2012年当時のものを使用しております。

目次 +   クリックで目次を表示

【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
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
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―
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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―
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
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
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