MEMS中PZT鐵電材料的霧化濕法刻蝕技術研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜具有優(yōu)異的壓電性能，是微電子機械系統(tǒng)(MEMS)領域中一種重要的傳感和驅動材料，在制備微傳感器和微驅動器器件中具有廣泛的應用。微圖形化是PZT薄膜應用的關鍵技術之一，微圖形的轉化精度將直接影響到器件的性能。 目前，PZT鐵電薄膜微圖形化方法主要有三類：干法刻蝕、濕法刻蝕以及與PZT薄膜sol-gel制備相結合的微圖形化法。干法刻蝕包括反應離子刻蝕、離子束刻蝕和等離子刻蝕等，刻蝕后橫向側蝕極小、圖形轉化精度高

2、，但對光刻膠掩膜和底電極Pt的選擇性差，刻蝕速率低(10-32nm/min)，且設備昂貴，刻蝕后易形成污染。新近發(fā)展起來的與PZT薄膜sol-gel制備相結合的微圖形化法減少了工藝步驟，且不影響鐵電薄膜的特性，但結果不夠理想，需要進一步探索。濕法刻蝕實驗設備簡單、成本低、對光刻膠和襯底的選擇性好、刻蝕速率快，適合于MEMS中PZT厚膜及塊體材料的刻蝕，減小微圖形的橫向側蝕是MEMS中PZT材料濕法刻蝕技術研究的重點。 本論文改變

3、了傳統(tǒng)的浸入濕法刻蝕方式，將霧化技術引入到濕法刻蝕中。根據(jù)實驗需要，設計制作了霧化濕法刻蝕裝置，并在此基礎上詳細分析了霧化濕法刻蝕的化學反應原理及物理作用過程。通過對PZT薄膜樣品的霧化濕法刻蝕實驗，將微圖形的側蝕比從原來的1.5∶l降低為0.5∶1，刻蝕速率從原來的0.016μm/sec提高到了0.028μm/sec，并減少了工藝步驟，提高了實驗的可重復性和可操作性，得到的PZT微圖形干凈無殘留物。實驗表明，該工藝可用于MEMS領域中