MEMS中PZT鐵電薄膜的濕法刻蝕技術研究.pdf

1、PZT鐵電薄膜在微電子和微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術領域有著重要的和潛在的應用.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是不可或缺的一環(huán),PZT薄膜的圖形轉化精度和圖形質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薄膜具有圖形轉化精度高和極

2、好的各向異性等特點,但所需的設備昂貴,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濟和實用的PZT薄膜圖形轉化方法.濕法刻蝕PZT薄膜技術尚存在側蝕嚴重、刻蝕殘留物和圖形轉化精度低等問題.如何解決這些問題,擴大濕法刻蝕方法的應用場合,是微系統(tǒng)中PZT薄

3、膜濕法刻蝕技術研究的重點.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、研究進展,以及目前仍存在的問題.在此基礎之上,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溶液處理刻蝕反應的殘留物;最后經過去離子水清沈,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,