日本冲电气工业与KRYSTAL于8月17日宣布，研发出了压电单晶薄膜和SOI晶圆的键合技术，并成功试制出了大幅提高超声波传感器等压电MEMS元件性能 的“压电单晶薄膜键合晶圆”。使用该键合晶圆试制的MEMS超声波传感器，其灵敏度（发射和接收功效）达到以往多晶硅薄膜的20倍以上。两家公司计划11月份左右开始向压电MEMS元件制造商提供样品，并在2023年提供满足客户各种需求的定制晶圆。
试制的压电MEMS超声波传感器阵列的显微镜图片（供图：冲电气工业）
压电MEMS元件被广泛用于探测物体的超声波传感器、小型麦克风/扬声器和通信用高频滤波器等，同时来自汽车、机器人、可穿戴设备、物联网、智能手机和通信基站等方面的市场需求也在不断扩大。
另一方面，压电MEMS元件还需要进一步小型化和低功耗化，在材料层面上还需要提高基本性能。众所周知，决定压电MEMS元件基本性能的压电薄膜能够通过单晶化，改善其所有性能。
然而，在晶圆上形成单晶薄膜需要特殊的缓冲层，限制了可能实现的元件结构。因此，通常使用性能虽差但易于制造的多晶薄膜。
此次，通过冲电气独自开发的不使用粘合剂而是利用分子力键合不同素材基板的CFB技术，同时使用KRYSTAL公司的从缓冲层中只剥离出高性能PZT（锆钛酸铅）压电单晶薄膜技术，确立了PZT压电单晶薄膜与SOI晶圆的直接键合的技术。
利用上述技术试制出的“压电单晶薄膜键合晶圆”，不需要缓冲层可将单晶薄膜直接安装在元件上，适用于多种元件构造。
对使用该键合晶圆试制的MEMS超声波传感器进行测量后发现，与以往的多晶硅薄膜相比，这种超声波传感器的灵敏度提高了20倍以上（4倍发送和6倍接收的乘积）。这个结果表明，该键合技术不损害压电单晶薄膜的高性能，并且键合晶圆可适用于元件制造商现有的MEMS工艺。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
