PZT เวเฟอร์เพียโซอิเล็กทริก: โซลูชันประสิทธิภาพสูงสำหรับ MEMS ยุคถัดไป

ในยุคแห่งวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของ MEMS (ระบบเครื่องกลไฟฟ้าไมโคร) การเลือกวัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่เหมาะสมคือการตัดสินใจครั้งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของอุปกรณ์ เวเฟอร์ฟิล์มบาง PZT (Lead Zirconate Titanate) กลายเป็นตัวเลือกชั้นนำเหนือทางเลือกอื่น เช่น AlN (อะลูมิเนียมไนไตรด์) ที่ให้การเชื่อมต่อระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่เหนือกว่าสำหรับเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ที่ล้ำสมัย

Vetek Semiconductor นำเสนอเวเฟอร์ PZT-on-Si/SOI ชั้นนำของอุตสาหกรรม ด้วยการใช้ประโยชน์จากการสะสมของฟิล์มบางขั้นสูง เราจึงมอบความสม่ำเสมอของฟิล์มและคุณภาพผลึกที่ยอดเยี่ยม ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเอาชนะอุปสรรคทั่วไปในอุตสาหกรรม เช่น ความล้าของฟิล์มและการเสื่อมประสิทธิภาพ

สถาปัตยกรรมหลัก: การทำงานร่วมกันของ Pt และ PZT

ความสมบูรณ์ของสแต็กหลายชั้นเป็นพื้นฐานของประสิทธิภาพของเฟอร์โรอิเล็กทริก เวเฟอร์ของเราใช้อิเล็กโทรดโลหะและฟิล์มบางเซรามิกที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำ:

• แกนเพียโซอิเล็กทริก PZT:กระบวนการของเรามุ่งเน้นไปที่การควบคุมการวางแนวคริสตัลอย่างเข้มงวด จากข้อมูลของ Muralt (2000) PZT ที่มีการวางแนวที่ต้องการ (100) หรือ (001) ให้ค่าคงที่เพียโซอิเล็กทริกตามยาวที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การสะสมที่เหมาะสมของ Vetek ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการวางแนวที่แข็งแกร่ง (100) ทำให้สามารถจ่ายพลังงานได้มหาศาลแม้ที่ความหนาระดับไมครอน
• ชั้นอิเล็กโทรด Pt วิกฤต:แพลตตินัม (Pt) ทำหน้าที่เป็นทั้งท่อร้อยสายไฟฟ้าและเทมเพลตการเติบโตของ PZT Pt มีชื่อเสียงในด้านการนำไฟฟ้าสูงและความเสถียรทางความร้อนในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยออกซิเจน โดยถือเป็นมาตรฐานทองคำของอุตสาหกรรมสำหรับอิเล็กโทรดด้านล่าง (Takahashi et al., 1994) เรารักษาความหยาบของพื้นผิวต่ำเป็นพิเศษ (Ra <= 1.0 นาโนเมตร) เพื่อให้อินเทอร์เฟซในอุดมคติสำหรับการเกิดนิวเคลียส PZT
• ชั้นบัฟเฟอร์แบบรวม:เพื่อระงับการแพร่กระจายขององค์ประกอบระหว่าง PZT และซับสเตรตซิลิคอน เราได้รวมระบบ Buffer Layer ที่มีความแม่นยำไว้ ชั้นเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางกายภาพและบัฟเฟอร์ความเค้น ป้องกันการหลุดล่อนของฟิล์ม และรับประกันความน่าเชื่อถือเชิงกลของเวเฟอร์ทั้งหมดในระหว่างการกัด MEMS ที่ซับซ้อน

การใช้งานเป้าหมาย: PZT ใช้ที่ไหน?

เวเฟอร์ PZT ประสิทธิภาพสูงมีความจำเป็นสำหรับการใช้งานที่ต้องการการตรวจจับจากกลไกสู่ไฟฟ้าหรือการกระตุ้นจากไฟฟ้าสู่กลอย่างแม่นยำ:

• เครื่องใช้ไฟฟ้า (PMUT):ลูกค้าเป้าหมาย ได้แก่ ผู้ผลิตโมดูลสมาร์ทโฟนและบริษัทรักษาความปลอดภัยไบโอเมตริกซ์ กรณีการใช้งาน: ฟิล์ม PZT สร้างคลื่นอัลตราโซนิกความถี่สูงสำหรับการตรวจจับลายนิ้วมือใต้จอแสดงผล เมื่อเปรียบเทียบกับโซลูชันแบบเดิม PMUT ที่ใช้ PZT ให้การเจาะที่ลึกกว่าและมีความละเอียดสูงกว่า (Akbari et al., 2016) ช่วยให้สามารถยืนยันตัวตนแบบไบโอเมตริก 3 มิติได้อย่างปลอดภัย
• การสื่อสารโทรคมนาคม (RF MEMS):ลูกค้าเป้าหมาย ได้แก่ ผู้ออกแบบชิปส่วนหน้า RF และผู้ให้บริการโครงสร้างพื้นฐาน 5G/6G กรณีการใช้งาน: การใช้สัมประสิทธิ์การเชื่อมต่อทางกลไฟฟ้าสูงของ PZT เพื่อสร้างตัวกรองที่ปรับได้ สิ่งนี้จะช่วยลดการสูญเสียสัญญาณและขยายแบนด์วิดท์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการความแออัดของคลื่นความถี่ในเครือข่าย 5G
• การพิมพ์อุตสาหกรรม:ลูกค้าเป้าหมาย ได้แก่ ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทอุตสาหกรรมและผู้ผลิตจอแสดงผลแบบยืดหยุ่น (OLED) กรณีการใช้งาน: เวเฟอร์ PZT ได้รับการกลึงขนาดเล็กให้เป็นแอคทูเอเตอร์ที่เร็วเป็นพิเศษ ด้วยการเปลี่ยนรูปห้องหมึกทันที ทำให้สามารถจ่ายของเหลวที่มีความแม่นยำระดับ pico ลิตร ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญสำหรับการผลิต OLED และการพิมพ์ 3D ความละเอียดสูง
• การดูแลสุขภาพ:ลูกค้าเป้าหมาย ได้แก่ การวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์การแพทย์และสตาร์ทอัพอัลตราซาวนด์มือถือ กรณีการใช้งาน: การขับโพรบอัลตราซาวนด์ในหลอดเลือด (IVUS) สำหรับการถ่ายภาพภายใน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นหัวใจสำคัญของเครื่องพ่นยาทางการแพทย์แบบเงียบประสิทธิภาพสูงสำหรับการนำส่งยาแบบกำหนดเป้าหมาย
• ยานยนต์:ลูกค้าเป้าหมาย ได้แก่ ผู้ให้บริการโซลูชั่นการขับขี่อัตโนมัติและผู้พัฒนา HMI ห้องนักบินอัจฉริยะ กรณีการใช้งาน: ขยายช่วงการตรวจจับของเซนเซอร์อัลตราโซนิกในยานยนต์ นอกจากนี้ยังให้การตอบสนองแบบสัมผัสในหน้าจอสัมผัส จำลองความรู้สึกสัมผัสของปุ่มทางกายภาพ

เหตุใดจึงเลือก Vetek Semiconductor

• พารามิเตอร์ที่เหนือกว่า:โดยทั่วไปค่าคงที่เพียโซอิเล็กทริก d31 จะสูงถึง 200 pC/N โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ e31 คงที่ที่ -15 C/m2
• พื้นผิวอเนกประสงค์:มีจำหน่ายในรูปแบบ 6 นิ้วและ 8 นิ้ว รวมถึงซับสเตรต SOI ที่มีความต้านทานสูง (> 5000 โอห์ม/ซม.)
• การปรับแต่งตามความต้องการ:เรารองรับเวเฟอร์ที่ลูกค้าจัดหา (บริการหล่อ) และสามารถปรับแต่งอัตราส่วนความหนาของชั้น PZT และ Pt เพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดความถี่เรโซแนนซ์เฉพาะของคุณได้

ผู้เขียน:เซร่า ลี

เอกสารอ้างอิงทางวิชาการ:

[1] มูรัลต์, พี. (2000). "ฟิล์มบาง PZT สำหรับไมโครเซนเซอร์และแอคชูเอเตอร์: ปัญหาและความคืบหน้า"วารสารจุลกลศาสตร์และวิศวกรรมจุลภาค.

[2] ทรอลิเยร์-แมคคินสตรี, เอส., และคณะ (2018) "ฟิล์มบางเพียโซอิเล็กทริกสำหรับ MEMS"การทบทวนการวิจัยวัสดุประจำปี

[3] อัคบารี, ม., และคณะ (2559) "เครื่องทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกแบบเพียโซอิเล็กทริก (pMUTs) สำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์"ในเครื่องสะท้อนเสียง MEMS แบบเพียโซอิเล็กทริก