MEMS中PZT鐵電薄膜的濕法刻蝕技術(shù)研究.pdf

1、PZT鐵電薄膜在微電子和微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)領(lǐng)域有著重要的和潛在的應(yīng)用.在加工基于PZT薄膜的各種MEMS器件過程中,PZT薄膜的微圖形化技術(shù)是不可或缺的一環(huán),PZT薄膜的圖形轉(zhuǎn)化精度和圖形質(zhì)量直接影響到器件的成敗和器件的性能.目前已有的PZT鐵電薄膜的微圖形化方法分為干法刻蝕和濕法刻蝕.干法刻蝕包括反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、高濃度等離子刻蝕(如ECR、ICP等)和離子束刻蝕(IBE)等.干法刻蝕PZT薄膜具有圖形轉(zhuǎn)化精度高和極

2、好的各向異性等特點,但所需的設(shè)備昂貴,刻蝕速率低,選擇性差,容易造成刻蝕殘留、表面損傷等問題.而濕法刻蝕方法具有成本低、刻蝕速率快、選擇性好的優(yōu)點,始終是薄膜材料圖形化的重要方法.與微電子相比,MEMS的特征尺寸相對較大,一般從幾微米到數(shù)百微米,此時濕法刻蝕不失為一種經(jīng)濟和實用的PZT薄膜圖形轉(zhuǎn)化方法.濕法刻蝕PZT薄膜技術(shù)尚存在側(cè)蝕嚴(yán)重、刻蝕殘留物和圖形轉(zhuǎn)化精度低等問題.如何解決這些問題,擴大濕法刻蝕方法的應(yīng)用場合,是微系統(tǒng)中PZT薄

3、膜濕法刻蝕技術(shù)研究的重點.該論文從理論分析出發(fā),系統(tǒng)地闡述了PZT鐵電薄膜濕法刻蝕的機理、研究進(jìn)展,以及目前仍存在的問題.在此基礎(chǔ)之上,提出了一種新的PZT薄膜濕法刻蝕的方法:采用BHF:HCl:NH<,4>Cl:H<,2>O=1:2:4:4作為刻蝕液;刻蝕之后用HNO<,3>:H<,2>O=2:1溶液處理刻蝕反應(yīng)的殘留物;最后經(jīng)過去離子水清沈,得到干凈無殘留的PZT圖形.該方法成功地將用溶膠-凝膠法制備的1微米厚的PZT薄膜微圖形化,