三菱マテリアルなど、MEMSデバイスに使われるPZT圧電膜をゾルゲル法により量産可能に

　三菱マテリアルとSCREENセミコンダクターソリューションズは、微小電気機械システム（MEMS）デバイスに使われるPZT（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電膜の量産技術を共同開発した。

　PZT圧電膜は、圧電効果を発揮する機能性薄膜で、インクジェットプリンターのヘッド、車載用のセンサーやアクチュエーター、センサーネットワーク用の環境発電デバイスなど、多くのMEMSデバイスにおいて使用拡大が見込まれている。

　半導体製造におけるPZT圧電膜の成膜方法には、スパッタリング法とゾルゲル法の主に二つの方法がある。スパッタリング法は広く用いられているが、PZTが三成分系複合酸化物であることから、わずかな組成の違いにより電気特性などが不安定となるため、特に大口径ウエハーへの安定的かつ均一な成膜に課題があるという。

　一方、ゾルゲル法は、均一な組成のゾルゲル薬液を使用するため、大口径ウエハーへ成膜する場合でも安定的かつ均一な成膜が可能だという。しかし、MEMSデバイスで必要とされる2µm程度の膜厚を得るために、塗布および焼成を20～30回程度繰り返す必要があるため、生産性の向上が課題となっていた。また、PZT圧電膜の量産について、従来ユーザーは自社で技術開発を行わねばならず、量産体制に至るまで、多大な費用・時間を必要とすることもあわせて課題となっていたという。

三菱マテリアル製のゾルゲル薬液　今回開発した技術は、三菱マテリアルのゾルゲル薬液（PZT-N）を、SCREENセミコンダクターソリューションズの塗布・焼成装置（80EX）で用いることにより実現可能となる。塗布膜厚を増加し、大面積への均一な塗布および焼成を図ることで、塗布回数は従来の20～30回から10回程度へと大きく低減される。


SCREENセミコンダクターソリューションズ製の塗布焼成装置　今回の量産技術により、塗布・焼成装置一台あたりのスループットは、1.3枚/時間から従来比で2倍以上の2.9枚/時間に向上するため、生産性の大幅な改善につながる。また、ウエハーサイズは、MEMS用途として最大の8インチまで対応可能となる。