【はじめに】

　本稿では、ＮＥＤＯ技術開発機構（以下ＮＥＤＯ）が２００６年度から２００８年度まで推進した「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）の詳細を報告する。

　 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と言える。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とも言える。

　 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：微小電気機械素子）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込んだ部品をいい、半導体製造技術やレーザー加工技術など各種の微細加工技術を用いて製造される。現在、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。

　 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などの観点から重要な分野と位置づけられている。

　 そのため、ＮＥＤＯはこれまで、ＭＥＭＳプロジェクト（２００３〜２００５年度）、ＭＥＭＳ用設計・解析支援システム開発プロジェクト（通称：ＭＥＭＳマイナスＯＮＥプロジェクト、２００４〜２００６年度）や今回、紹介する「高集積・複合ＭＥＭＳ製造技術開発プロジェクト」といった一連のＭＥＭＳ開発プロジェクトを推進してきた。

　 これらの取り組みにより、ＭＥＭＳが既に実用化されている自動車用のセンサーやインクジェットプリンタヘッドにおいて日本企業が健闘している。しかしながら、今後、市場の成長が期待される光ＭＥＭＳやバイオＭＥＭＳの分野では欧米企業が一部先行しており、今後も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によりＭＥＭＳのさらなる小型化・高性能化を図ることが必要である。

　 実際、欧米の一部では、ＭＥＭＳに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、研究開発の時期を逸すると、ＭＥＭＳ関連市場（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。

　このため、次世代の基幹部品を支える高集積・複合ＭＥＭＳの実用化促進により、我が国のＭＥＭＳ産業の競争力強化を目指して、ＮＥＤＯは２００６年から、本プロジェクトに取り組むことになった。

【プロジェクトの目標と構成】

　本プロジェクトは、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、医療など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２０１５年頃までに普及させることを目標に、ＭＥＭＳの集積化や複合化を実現するための製造技術を開発した。

　 図１に本プロジェクトにおけるテーマ構成の考え方を示す。本プロジェクトでは、高集積・複合ＭＥＭＳデバイスの早期製品化を狙った実用化研究（助成研究、助成率：５０％）を中核に据え、高集積・複合ＭＥＭＳ技術の適用範囲拡大と競争力の強化を狙った基礎的・基盤的研究と開発成果の活用を促進するための知識データベースの整備や設計ツール開発などの知的基盤・標準整備を行い、成果を広く公開することで、新規プレーヤーの参入を促進し、ＭＥＭＳ産業の裾野を広げることを目指した。

　 図２「本プロジェクトの分野構成」、図３「テーマ構成」に示す通り、本プロジェクトは、「（１）ＭＥＭＳ/ナノ機能の複合」、「（２）ＭＥＭＳ/半導体の一体形成」、「（３）ＭＥＭＳ/ＭＥＭＳの高集積結合」の３分野にわたるＭＥＭＳ製造技術とそれらの成果の活用を支援するための「（４）知識データベースの整備」および、「（５）設計プラットフォームの開発」の５分野にわたる１７のテーマ（８企業３大学３法人）で構成されている。

【研究内容】
　本プロジェクトはテーマ数が多いため、限られた紙面ではすべてのテーマを紹介することは残念ながら出来ないため、本稿では、テーマの一部を抜粋し、その成果を紹介する。

　 本プロジェクトに関する、より詳しい情報を希望される方は、下記のＵＲＬにプロジェクトの紹介パンフレットが掲載されているので、ご参照いただきたい。

http://www.nedo.go.jp/kankobutsu/pamphlets/kikai/mems.pdf

（１）ＭＥＭＳ/ナノ機能の複合技術の開発
　本分野では、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）や特定のタンパク質や脂質などを検出するバイオ材料とＭＥＭＳを組み合わせることで、新たな機能を有するＭＥＭＳデバイスや従来の性能を凌駕するＭＥＭＳデバイスなどの実現を目指している。

◇カーボンナノチューブを適用した高耐電力ＲＦマイナスＭＥＭＳスイッチ（三菱電機）
　 本テーマ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マイナスＭＥＭＳスイッチの接点に適用した（図４）。その結果、スイッチング試験での耐電力性が従来の３倍となる４．５Ｗを実現している（図５）。

◇ナノ機械構造体形成技術の開発（東京大学）
　 本テーマでは、ＳＰＲ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｌａｓｍｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：表面プラズモン共鳴）センサー製作における重要技術として、図６に示す３つのナノ構造形成技術、および、センサー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センサーの光学系の設計自由度を高め、センサー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（ＲＩＥマイナスｌａｇ）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マイナス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。

＜犬塚　肇：（独）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＞

＊以下（２）ＭＥＭＳ/半導体の一体形成技術の開発、（３）ＭＥＭＳ/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（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）の研究内容紹介は、次号（２月４日付）に掲載します。