実施したい事

こうなってるのを、

こうしたい

先に結論

作り直した方が早いです。(こちらの方が楽)
1 Cognito作成 (MFAはAuthenticatorアプリケーションのみ)
2 Cognitoの多要素認証にSMS メッセージを追加する (Cognito作成時には追加しない)

3 各ユーザーはAuthenticatorアプリケーションでログインしておく
4 各ユーザーに電話番号を追加 (3実施前に電話番号を追加するとMFAがSMSになってしまいます)

本題

1 Cognito作成 (MFAはSMS メッセージのみ)
2 Cognitoの多要素認証にAuthenticator アプリケーションを追加する (作成時でも良いです)
3 アプリケーションクライアントの認証フローに「ALLOW_ADMIN_USER_PASSWORD_AUTH」を追加する

4 作成したユーザーでユーザー認証を実施する

t-ueda4:~ t-ueda$ aws cognito-idp admin-initiate-auth --region ap-southeast-2 --user-pool-id ap-southeast-2_XXXXX --client-id XXXXX --auth-flow ADMIN_USER_PASSWORD_AUTH --auth-parameters USERNAME=t-ueda,PASSWORD=XXXXX
{
  "ChallengeName": "SMS_MFA",
  "Session": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX",
  "ChallengeParameters": {
  "CODE_DELIVERY_DELIVERY_MEDIUM": "SMS",
  "CODE_DELIVERY_DESTINATION": "+***********83",
  "USER_ID_FOR_SRP": "t-ueda"
  }
}
t-ueda4:~ t-ueda$

5 AccessTokenを発行する

t-ueda4:~ t-ueda$ aws cognito-idp admin-respond-to-auth-challenge --region ap-southeast-2 --user-pool-id ap-southeast-2_XXXXX --client-id XXXXX --challenge-name SMS_MFA --session "4で出力されたSession" --challenge-responses USERNAME="4で出力されたUSER_ID_FOR_SRP",SMS_MFA_CODE="4で出力されたSMSコード"
{
  "ChallengeParameters": {},
  "AuthenticationResult": {
  "AccessToken": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX",
  "ExpiresIn": 3600,
  "TokenType": "Bearer",
  "RefreshToken": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX",
  "IdToken": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
  }
}
t-ueda4:~ t-ueda$

6 Authenticator アプリケーションの有効化 (AccessTokenは""で囲わない)

t-ueda4:~ t-ueda$ aws cognito-idp associate-software-token --region ap-southeast-2 --access-token 5で出力されたAccessToken
{
  "SecretCode": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
}
t-ueda4:~ t-ueda$

7 googleAuthenticator等で、このコード(SecretCode)を登録する

8 トークンの検証 (AccessTokenは""で囲わない)

t-ueda4:~ t-ueda$ aws cognito-idp verify-software-token --region ap-southeast-2 --access-token 5で出力されたAccessToken --user-code "googleAuthenticator等で発行されてるトークン"
{
  "Status": "SUCCESS"
}
t-ueda4:~ t-ueda$

9 ユーザーMFA設定を変更 (「希望する配信方法の選択」に変更)

感想

4〜8をユーザーに実施してもらう手間を考えると(実施出来る権限を付与)、出来るのなら再作成してしまった方がいいような気がしてます。