高温環境に設置されるMEMSセンサからの信号読み出し技術の実証

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26600056
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 秀治 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00312611)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 高温センサ / SiCダイオード / ダイオードブリッジ / 容量型センサ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，Siの電子回路が使用できない数百℃の高温環境に設置する容量型小形センサのための信号読み取り方法を実証することである。その方法は，高温環境に耐熱性容量型センサ，SiCダイオードブリッジ，およびカップリングキャパシタを設置し，そこから配線を室温環境に伸ばし，Siの信号処理回路に接続するというものである。これは，高温環境には，インピーダンスを下げ，配線を伸ばすための最低限の耐熱回路を設置し，主たる信号処理は室温環境で行うという発想による。
まず，pn接合SiCダイオードに白金のメタライゼーションを施すことで，400～600℃の高温でも動作することを確認し，各温度における電流電圧特性を測定した。また，高温で利用できるダイボンディング，ワイヤーボンディングなどの実装技術を開発した。また，容量型センサを作製するためのSiC微細加工技術も開発した。
平成27年度には，SiCダイオードを用いてブリッジ回路を構成し，また，簡易的な容量型センサを用意し，これらを接続して提案するセンサシステムを構成した。センサ読み取り部を高温環境に設置してセンサシステムを試験し，動作を確認するとともに，特性を取得した。また，前年度に取得したダイオード特性に基づいて，センサシステムの特性をシミュレーションした。さらに，SiC微細加工技術を引き続き開発し，SiCのセンサ基本構造を試作した。
以上をもって，当初の研究目的を達成した。