レチクルフリー露光により感度揺らぎを抑えたピエゾ圧力センサの超高密度実装(高密度実装プロセス要素技術,<特集>先端電子デバイスパッケージと高密度実装プロセス技術の最新動向論文)
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概要
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高性能な触覚センサ開発には,超高密度なマイクロスケールの圧カセンサ群を配置する必要があることに加え,その一つひとつのセンサは微細であっても高感度であることが求められる.その要素デバイスには容量型圧力センサと,ピエゾ抵抗型圧力センサが考えられる.容量型においてセンサ感度を決定するものはキャパシタンスの変化率であり,これはセンサを構成するメンブレンサイズの4乗に比例する.これに対しピエゾ抵抗型では,センサ感度を決定する因子はピエゾ抵抗の抵抗率変化であり,メンブレンサイズの2乗に比例する.よって,メンブレン幅がある程度大きい領域では,容量型のセンサはピエゾ抵抗型よりも大きなセンサ感度を有しているが,あるメンブレン幅a_cより小さい領域では,ピエゾ抵抗型の方が容量型よりもセンサ感度が大きくなる.例えば,メンブレンの厚さ1μm,容量型の電極間の間隙を1μmとして計算すると,a_cは50μm程度となる.このことから,50μm以下のメンブレンサイズのセンサを高密度に集積する場合にはピエゾ抵抗型圧力センサを用いる必要があるといえる.しかし,そのメンブレン作製に深掘りエッチングを用いるため,センササイズが小さくなるほどメンブレン端の形成位置にばらつきが生じるという問題がある.特に量産性の高い異方性ウェットエッチングを用いた場合,この精度を保証するエッチング条件の均一性を得ることが困難となる.メンブレン端の形成位置のばらつきは,そのメンブレン端のピエゾ抵抗に対する相対位置のずれを発生し,センサ感度の低下に加えて高密度に集積したセンサ間に感度ばらつきが生じる.そこで本論文では,過去に我々が開発したレチクルフリー露光装置(RFE)を用いて,ばらつきをもったメンブレン端にピエゾ抵抗パターンを合わせ込み,補正しながら形成することで,超小型かつ高感度なマイクロスケール圧力センサを超高密度で実装する方法を提案し,その効果について検証した.これは超高密度なマイクロスケール圧力センサを指先の指紋ピッチ程度に配置した触覚センサを目指すものである.
- 社団法人電子情報通信学会の論文
- 2008-11-01
著者
-
久保田 弘
熊本大学大学院自然科学研究科
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久保田 弘
熊本大学自然科学研究科
-
林 直毅
熊本大学大学院自然科学研究科
-
遠藤 泰史
熊本大学大学院自然科学研究科
-
宗 勇樹
熊本大学自然科学研究科
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宗 勇樹
熊本大学大学院自然科学研究科
-
若杉 雄彦
(株)ロジックリサーチ
-
市川 武史
キヤノン株式会社デバイス開発センター
-
松本 繁幸
キヤノン株式会社デバイス開発センター
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