爱发科先进的PZT压电薄膜溅射技术，用于下一代MEMS传感器

2019年7月2日ULVAC，Inc。

ULVAC，Inc。

（总部：神奈川县茅崎市，总裁兼代表董事：岩下节生）

宣布成功推出PZT压电薄膜溅射技术和大批量制造（HVM）解决方案。

爱发科集团已成功开发MEMS系列设备，突破了自动驾驶和下一代可穿戴终端（智能眼镜等）的技术障碍，我们深刻认识到PZT（锆钛酸铅）压电薄膜溅射设备批量生产的技术复杂性，并解决了我们所遇到的技术难题，现在开始大批量的销售设备。

随着5G和AI等技术的突飞猛进，所有的行业都将成为由电子产品所辅助的智能化社会，而且这一趋势将进一步快速发展。

未来人们在工业生产和生活上的便利性将会大大增加。由于自动驾驶，AR / VR，信息安全，智能设备等超强的可扩展、多功能性，这需要执行器来根据从各种传感器接收到的信号激活设备，并且预期需求会形成爆炸式的增加。

我们在开发它们时，存在诸如缩小尺寸，超低功耗，高性能和降低生产成本的问题。

虽然PZT压电薄膜是传感器和执行器的关键技术，但传统的涂层方法（溶胶-凝胶）不能在低温下形成，ULVAC早在2015年就率先采用PZT压电薄膜进行低温溅射工艺，是当时世界上最高的技术水平，而我们作为下一代MEMS技术将不断的实现突破。

通过进一步发展这种独特的技术，ULVAC优化系统运行降低了成本，并大大提高了该技术的可靠性，这对设备商业化至关重要。其结果是一项开创性的大规模生产技术，现在已被纳入制造系统中，ULVAC已快速的开始实际销售。

这些技术能够实现MEMS器件的半导体（CMOS）集成，低功耗，高性能以及降低生产成本，同时扩展了3D指纹认证等传感器的应用范围。此外，用作空间信息传送的传感器，使用智能眼镜的3D图像显示技术，这部分的潜力预计将得到巨大的扩展。

ULVAC将引领MEMS器件技术的进一步创新，除了溅射外，还将提供包括蚀刻，灰化和溅射靶在内的广泛解决方案，ULVAC为实现智能社会做出了重大的技术贡献。

技术概述：

使用PZT薄膜的MEMS器件在硅衬底上形成五层，分别是：粘合层，下电极层，缓冲层，压电层（PZT）和上电极层。所有这些的层压结构可以由ULVAC的单晶片溅射设备型号“SME-200”在相同的设备中形成，而不需要将基板暴露在大气中。并且可以在针对每个分层膜优化的处理室中执行连续处理，实现高度可再现的分层处理并提高生产量。

该设备基于技术发展的前提，还设计为形成8英寸硅基板提供一个统一和稳定的技术工艺，这可是目前用于MEMS设备大规模生产的最大尺寸的基板。还可以安装多达7个处理室，例如退火和负载锁定室（准备/卸载室）直流和射频磁控溅射室，RTA（加速结晶的快速热退火）。

ULVAC的PZT溅射系统采用专门的PZT溅射室，克服了PZT固有的技术难题，并允许PZT薄膜沉积在加热的基板上，同时发生晶体生长。为此，ULVAC实现一种新的低温PZT薄膜工艺，该工艺在不超过500摄氏度的温度下进行，同时具有优异的压电性能* 1和高可靠性* 2。优化维护周期，成本得到进一步的降低，相比前代产品降低了25％，从而在大规模生产条件下获得世界上最高的PZT薄膜性能。

* 1 压电性能：压电常数（e31）越高，施加在器件上的单位电压运动越大，器件越小，功耗越低。

（压电常数e31:-15.5 c/m2@pzt膜厚：2.0微米）

* 2 高可靠性：作为设备高耐久性的指标，介电击穿电压约为200 V，且介电击穿（TDDB）寿命测试时间为200万小时。

技术特点：

1、使用单晶圆溅射系统在同一系统内层压单个层来形成薄膜。

2、采用低温专利技术，在500摄氏度以下，大量生产高性能PZT薄膜。

3、通过使用新工艺实现了高设备可靠性。

4、运行成本降低至之前的75％（与2015年相比）

关于爱发科集团

日本真空技术株式会社（ULVAC）成立于1952年，公司通过全面的真空技术为工业发展做贡献。公司利用多年研究开发和生产技术革新中累积的独创技术，为电子元器件、半导体、太阳能电池、平板显示器和其他工业设备制造商，在设备、材料、真空组件、分析评估和其他服务等方面，提供综合而多元的“ULVAC解决方案”。

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