대규모 직경 웨이퍼에 압전 라이브 바카라 장치를 제조하기위한 프로세스 기술 개발

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")통합 Microsystems Research Center8259_8411압전 박막₃, PZT) 박막 사용piezoelectric 라이브 바카라장치200 mm 웨이퍼 프로세스기술이 개발되었습니다

PZT 박막을 사용한 압전 라이브 바카라 장치잉크젯 헤드,자이로 센서중심100 mm, 150 mm 웨이퍼 프로세스그러나 PZT 박막을 형성하기가 어렵 기 때문에 200mm 웨이퍼 공정은 진행되지 않았으며 이는 비용 절감에 장애가되었습니다 이번에는 200mm 웨이퍼에 형성 될 수있는 자동 PZT 박막이 있습니다Sol-Gel Formation장비 개발 및 수율 감소거친 입자라이브 바카라 제조 라인를 사용하여 압전 라이브 바카라 장치를위한 200mm 웨이퍼 처리 기술이 설정되었습니다 압전 라이브 바카라 장치를 제조 한 후 DC 전압을 적용하십시오폴링, d₃₁= -90 pm/v (-2 ~ +2 V를 운전할 때) 및 실제 레벨압전 상수실현되었습니다

이 성과에 대한 자세한 내용은 2014 년 1 월 29 일부터 31 일까지 도쿄 빅 시력 (도쿄 코토 쿠)에서 열릴 제 13 차 국제 Nanotechnology General Exhibition and Technology Conference (Nano Tech2014)에서 발표됩니다

(a) 기존 조건 하에서 형성된 PZT 박막, (b) 이번에 개발 된 조건 하에서 형성된 PZT 박막 (굵은 입자 당 20 명으로 줄임) 라이브 바카라 장치

PZT 박막을 사용한 압전 라이브 바카라 장치는 이미 상용화 된 잉크젯 헤드 및 자이로 센서 시장을 확장했습니다진동 발전 요소, 정전기 센서와 같은 새로운 장치가 진행됨에 따라 수요가 증가 할 것으로 예상됩니다 이러한 이유로, 압전 라이브 바카라 장치 제조에 사용되는 100-150mm 웨이퍼 공정의 직경을 200mm 웨이퍼 공정으로 200mm 웨이퍼 공정으로 늘려 제조 용량을 개선하고 비용을 줄일 필요가있다 그러나 200mm 웨이퍼에서 PZT 박막을 균일하게 형성하는 것은 어렵 기 때문에 200mm 웨이퍼 공정은 실현되지 않았습니다

라이브 바카라는 졸-겔 방법을 사용하여 PZT 박막을 형성 하고이 기술을 사용하여 압전 MEMS 장치를 제작하기위한 100mm 웨이퍼 공정 기술을 확립했으며, 정전기 센서, 진동 생성기 및 초음파 센서를 포함하여 다양한 압전 MEMS 장치에 대한 연구 시험을 공동으로 수행했습니다 연구 프로토 타입에서 대량 생산으로 원활한 전환을 허용하는 시스템이 필요합니다 한편 Dai Nippon 인쇄는 200mm 웨이퍼 프로세스 기술을 사용하여 MEMS 장치 개발에 대한 대규모 기록을 가지고 있습니다 따라서 라이브 바카라는 Dai Nippon 인쇄와 협력하여 200mm 웨이퍼를 사용하여 압전 MEMS 프로세스 기술을 개발했습니다

이 연구 및 개발은 연구 주제 "Microsystems Integrated Research and Development (Central Researcher : Esashi Masaki, Tohoku University 교수)", 독립 행정 기관인 일본의 과학 홍보 협회 (Culting-Admination Agency)를 통해 인상적인 연구 및 개발 지원 프로그램 (2009-2003)을 통해 실시 된 연구 주제에 따라 수행되었습니다

그림 1 개발중인 압전 라이브 바카라 장치 (a) 정전기 센서, (b) 진동 발전 요소, (c) 초음파 센서

라이브 바카라는 200mm 웨이퍼 공정을 사용하여 100, 150 및 200mm 웨이퍼로 수행 된 연구 프로토 타입으로부터 부드럽게 전환하기 위해 동일한 조건 하에서 100, 150 및 200mm 웨이퍼에 PZT 박막을 형성 할 수있는 자동 솔 젤 형성 장치를 개발했습니다 지금까지 연구 프로토 타입에서 100mm 웨이퍼에 형성된 조건 하에서, 200mm 웨이퍼에서 수율이 감소하는 300 개가 넘는 거친 입자 (5 µm 이상의 직경)가 생성되었습니다 따라서, 형성 동안 대기 및 열처리 조건을 고안함으로써, (100)/(001)크리스탈 오리엔테이션를 유지하는 동안, 200mm 웨이퍼 당 거친 입자의 수는 300에서 20 이하로 감소함에 따라 PZT 박막을 형성 할 수있었습니다 (그림 2) 이것은 압전 라이브 바카라 장치의 수율을 크게 향상시킬 수 있습니다

그림 2 (a) 기존 형성 조건 하에서 PZT 박막의 표면은 용액 코팅 동안 거친 입자가 불균일하게 나타나는데, (b) 현재 발달 조건 하에서 형성된 PZT 박막의 X- 선 회절 패턴 화살표 끝의 청색 점 (a) 및 (b)는 웨이퍼 표면 검사 장치를 사용하여 측정 된 거친 입자 분포 측정 결과입니다 (C)의 Pt (111)은 기본 전극으로부터 유래 된 회절 피크이다

이 PZT 박막과 함께 200mm 웨이퍼를 압전 라이브 바카라 장치로 마이크로 가공하는 공정 기술은 Dai Nippon 인쇄와 공동으로 개발되었습니다 (그림 3) 제조 된 압전 라이브 바카라 장치에 PZT 박막에 100kV/cm의 DC 전압을 적용함으로써, 압전 상수 D₃₁에서는 -90 pm/v (-2 ~ 2V를 구동 할 때) 및 -140 pm/v (0 ~ 20 V를 구동 할 때)의 실용적인 압전 상수가 장치 상태에서 달성되었습니다

그림 3 (a) PZT 박막이있는 200mm 웨이퍼로 만든 압전 라이브 바카라 장치 및 (b) 200mm 웨이퍼

앞으로 200mm 웨이퍼 평면 내에서 PZT 박막의 균일 성을 향상시킬 것이며, 연구 프로토 타입을 완료 한 압전 라이브 바카라 장치의 대량 생산을 수행 할 것입니다 이 회사는 또한 회사의 요구를 충족시키는 연구 개발 지원 시스템을 구축하여 200mm 웨이퍼에서 소규모 생산에 100mm 웨이퍼에 대한 연구 시험을 허용하는 것을 목표로합니다

◆ 압전 박막

변형으로 인해 전압을 적용하여 변형되는 재료를 압전 재료라고합니다 이것은 10 µm 미만의 두께로 얇게함으로써 제조 된 압전 박막입니다 전형적인 압전 박막은 납 지르코 네이트 티타 네이트 (Pb (Zr, Ti) O₃), 알루미늄 질화물 (ALN)이 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Piezoelectric 라이브 바카라

센서와 같은 혼합 미세 전자 역학 시스템은 실리콘 웨이퍼를 마이크로 킨스의 반도체 제조 공정을 사용하여 제조합니다마이크로 전기 기계 시스템)라고합니다 압전 박막은 압전 라이브 바카라라고 불리는 라이브 바카라에 통합됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 100 mm, 150 mm, 200 mm 웨이퍼 공정

라이브 바카라 및 반도체 제조 공정은 사용 된 실리콘 웨이퍼의 직경에 따라 100, 150, 200, 300 mm 웨이퍼 공정이라고합니다 압전 라이브 바카라 제조는 주로 100mm 및 150mm 웨이퍼 공정을 사용합니다 웨이퍼의 직경이 클수록 장치 당 비용이 낮아집니다[참조로 돌아 가기]

◆ inkjet head

잉크젯 프린터에서 잉크를 방출하는 부품 압전 박막에 전압이 적용되고, 잉크가 압출되고, 잉크는 미세 노즐에서 배출됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 자이로 센서

회전 운동을 측정하는 센서 라이브 바카라 자이로 센서는 스마트 폰 및 자동차 내비게이션 시스템의 디지털 카메라 및 모션 센서의 이미지 안정화에 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ Sol-Gel Formation

원심력을 사용하여 금속 원료의 용액이 기판에 얇게 퍼지는 방법 및 열처리가 수행되어 박막을 형성하는 방법[참조로 돌아 가기]

◆ 거친 입자

졸-겔이 형성 될 때 박막의 표면에 형성되는 직경이 약 5 μm 인 입자[참조로 돌아 가기]

◆ 라이브 바카라 제조 라인

라이브 바카라 장치를 제조 및 제조하기위한 장치 그룹 포토 리소 그래피, 박막 형성 및 에칭과 같은 다양한 장치를 사용하기 때문에 제조 라인이라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 폴링

압전 박막 내부의 편광을 정렬하기 위해 DC 전압을 추가하십시오[참조로 돌아 가기]

◆ 압전 상수

전압이 압전 재료에 적용될 때 변형의 양의 지표 역할을하는 상수 또는 변형에 대한 응답으로 생성 된 전하량 숫자가 클수록 변형 및 전하의 양이 클수록 실제 용도로 유리합니다 디₃₁15606_15671[참조로 돌아 가기]

◆ 진동 발전 요소

압전 재료를 사용하여 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치 경우에 따라, 전자기 및 정전기 커패시터가 압전 재료 대신 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 크리스탈 오리엔테이션

다결정 박막 내부의 결정이 기판에 정렬되는 정도[참조로 돌아 가기]