Fabrications and Optimization of PZT Thin Film by DC Pulse Magnetron Sputtering and Applications to Micro Droplet Device

摘要

[[abstract]]本計畫之目的在利用直流脈衝磁控濺鍍法（PMS, Pulse Magnetron sputter）沈積 PZT壓電薄膜於矽基底電極基板上，先以田口實驗計畫法（Taguchi Methods）作最佳製程參數探討，並在矽基材上製作由氧化矽、氮化矽兩層低應力薄膜，將所製備之最佳化壓電複合膜結合ICP-RIE矽基深蝕刻製程所製作之微流體泵樸之流道與腔體，完成以PZT 壓電薄膜構成壓電複合微膜之微液滴噴射致動結構。第一年中壓電薄膜的作法，為了後續元件高精度的要求，我們選擇濺鍍法並搭配黃光製程，易於達成陣列化、微小化的精密圖形定義。相較於目前常用的射頻濺鍍法所使用的陶瓷材料靶材、或多靶濺射法，脈衝直流濺鍍法需搭配金屬或合金之具導電性靶材，故本製程改用單一靶材含Pb/Zr/Ti之金屬靶，並同時考慮鉛過量之組成比例，以XRD 半高寬、沈積速率、表面粗糙度作為田口法回應之PZT薄膜品質指標，以L18（21×37）直交表對七項直流脈衝濺鍍參數作最佳化。第二年主要將第一年製作最佳化PZT壓電複合膜，製程微液滴噴射致動結構以便進行PZT 薄膜應用於微致動器的特性的量測。製程規劃預計將元件分為正反兩面製作，正面製作微流體輸送結構，背面製作PZT壓電複合膜微液滴噴射致動結構，並正反面對準貼合後以量測微液滴之噴射狀態。