日本衝電氣工業與KRYSTAL於8月17日宣佈，研發出了壓電單晶薄膜和SOI晶圓的黏合技術，併成功試製出了大幅提高超音波感測器等壓電MEMS元件性能 的「壓電單晶薄膜鍵合晶圓」。使用該鍵合晶圓試製的MEMS超音波感測器，其靈敏度（發射和接收功效）達到以往多晶矽薄膜的20倍以上。兩家公司計劃11月份左右開始向壓電MEMS元件製造商提供樣品，並在2023年提供滿足客戶各種需求的定製晶圓。
試製的壓電MEMS超音波感測器陣列的顯微鏡圖片（供圖：衝電氣工業）
壓電MEMS元件被廣泛用於探測物體的超音波感測器、小型小麥克風/揚聲器和通訊用高頻濾波器等，同時來自汽車、機器人、可穿戴設備、物聯網、智慧型手機和通訊基地台等方面的市場需求也在不斷擴大。
另一方面，壓電MEMS元件還需要進一步小型化和低功耗化，在材料層面上還需要提高基本性能。衆所周知，決定壓電MEMS元件基本性能的壓電薄膜能夠透過單晶化，改善其所有性能。
然而，在晶圓上形成單晶薄膜需要特殊的緩衝層，侷限了可能實施的元件結構。因此，通常性能雖差但易於製造的多晶薄膜。
此次，透過衝電氣獨自開發的不使用粘合劑而是利用分子力鍵合不同素材基底層的CFB技術，同時使用KRYSTAL公司的從緩衝層中只剝離出高性能PZT（鋯鈦酸鉛）壓電單晶薄膜技術，確立了PZT壓電單晶薄膜與SOI晶圓的直接鍵合的技術。
利用上述技術試製出的「壓電單晶薄膜鍵合晶圓」，不需要緩衝層可將單晶薄膜直接安裝在元件上，適用於多種元件構造。
對使用該鍵合晶圓試製的MEMS超音波感測器進行測量後發現，與以往的多晶矽薄膜相比，這種超音波感測器的靈敏度提高了20倍以上（4倍發送和6倍接收的乘積）。這個結果表明，該黏合技術不損害壓電單晶薄膜的高性能，並且鍵合晶圓可適用於元件製造商現有的MEMS工藝。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
