圧電MEMSデバイスの多層構造の膜厚について

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研究代表者:
伊藤 寿浩 (産業技術総合研究所 先進的プロセス研究部門 ネットワークMEM研究グループグループ長)
研究課題:
安全・安心のためのアニマルウオッチセンサの開発

技術解説

本研究で開発するデジタル圧電加速度センサは、圧電薄膜をMEMSデバイスに集積化した圧電MEMSデバイスである。圧電MEMSデバイスではシリコンウエハ上に電極用の金属薄膜、圧電薄膜、絶縁膜など様々な薄膜の多層構造を形成する。ここではこの多層構造の膜厚について述べる。
図1はデジタル圧電加速度センサの段差背面部分の断面図SEMである。この多層構造において膜厚最適化が特に重要であるのが、絶縁SiO2と配線Ptである。絶縁SiO2はスパッタで形成しており、膜厚0.4、0.8、1.2umを検討した。0.4umの場合は段差被覆が困難であったため、配線Ptと下部電極間に導通が発生してしまった。一方、1.2umの場合は、スパッタ後にSiO2が剥離してしまった。0.8umの場合は上記のような導通とSiO2の剥離が発生しなかった。
配線Ptもスパッタで形成されており、膜厚0.1、0.4、1umを検討した。0.1、0.4umの場合は段差被覆が困難であり、断線してしまった。一方、1umの場合は段差被覆が実現されており、加速度センサが動作可能となった。
以上のように、圧電MEMSデバイスにおける、絶縁層、配線層の膜圧についての重要な知見が得られた。

概要図

デジタル圧電加速度センサの段差背面部分の断面図SEM

デジタル圧電加速度センサの段差背面部分の断面図SEM

論文等

関連特許

関連リンク

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