2011 VLSI 半導體產業盛宴 (六)
把微機電(MEMS)成功地與LSI的CMOS製程整合，日本東北大學的研究團隊已經在八吋的晶圓上，成功完成製程異質整合，完成成本更低的RF MEMS元件。
2011 VLSI 邀請到日本東北大學 (TOHOKU University )的 Takahito Ono 教授，分享無線通訊微機電(RF MEMS)元件的研究成果。日本東北大學深入微機電元件的研究相當有成就，不但有能力自己開發先進的實驗機台，產學合作也很廣泛。海嘯重創日本仙台，正位於仙台的日本東北大學，一度讓VLSI主辦單位十分擔心。Takahito Ono 教授感謝大家關心，他表示，該校研究室內的機台，確實因為海嘯，多有毀損，幸好人員平安。
Ono 教授指出，微機電(MEMS)製程具備的優勢之一是，可以利用結構特色，使用高厚度的光阻劑。東北大學的實驗室，已成功地在CMOS製程上，以MEMS 製程開發出微線圈 (Micro coils)，這項重要的電子元件，將被用於無線通訊的射頻元件上 (RF components)。
由於追求微型化，CMOS製程製造的被動元件，由於線路電阻及矽基板信號漏失等原因，Q值都變得很低。以標準CMOS製程生產的電感器 (inductors)，Q值甚至低於10。
Ono 教授展示了該校研究團隊所研發，在LSI 製程上製造出的微型電感器 (micro inductor)雛形產品。特別值得一提的是，在LSI製程上塗佈了厚厚的光阻劑以並做了銅的電鍍等工序，藉以將0.35 μm BiCMOS的諧振電路成功地連接到電感器上，讓諧振電路的諧振頻率達到1.23 GHz ，而且Q值也提高到17。
一般而言，Q值越高，代表諧振頻率的穩定度就越高，因此能夠更精確。張平博士評論說，東北大學能夠把Q值提高到17，是很了不起的事，一般而言，Q值能做到12左右就很高了。能夠成功做出「Q質很高的高頻線圈」，東北大學在製造與製程設計的成果，讓大家十分驚豔。
圖說：在LSI 製程上製造出MEMS的微型電感器 (micro inductor) ，圖片提供：日本東北大學 (TOHOKU University )。
以8吋晶圓，把製造一般IC的LSI 製程跟微機電 (MEMS) 一起整合在相同的製程上，Takahito Ono 教授指出，這項計畫除了大學的研究主題外，也有聯盟企業的設計。在8吋晶圓上，整合了0.18微米的CMOS製程、0.35微米的BiCMOS製程，以及0.35微米的BCD (Bipolar-CMOS-DMOS) 製程。大家先簽訂了保密合約，以保障各自智慧財產權(IP)的權益。
日本東北大學積極投入微機電應用的廣泛應用，獲得汽車大廠TOYOTA, 光學大廠RICHH, 光罩技術大廠TOPPAN, 日本住友SUMITOMO, 日本微機電創新廠MEMS-Core等企業支持合作。研究主題放在如何應用微機電元件，保障高齡化社會的安全。
其中，車用雷達微機電元件，就能大大提升行車安全。該元件可以讓汽車後視鏡打出雷射光，藉雷射光反射偵測外物，而且偵測幅度廣達60度。由於管很寬，可以避免死角，提高安全度。
圖說：工研院(ITRI)南分院微系統中心副主任張平(Peter Chang)博士指出，RF MEMS近來是熱門題目，他相信MEMS終究會變成VLSI的一部份。
