Ermittlung der piezoelektrischen Koeffizienten von AlN-Dünnfilmen mit unterschiedlicher Kristallorientierung
Konferenz: MikroSystemTechnik - KONGRESS 2009
12.10.2009 - 14.10.2009 in Berlin
Tagungsband: MikroSystemTechnik
Seiten: 4Sprache: DeutschTyp: PDF
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Autoren:
Ababneh, A.; Seidel, H. (Universität des Saarlandes, Lehrstuhl für Mikromechanik, Mikrofluidik/Mikroaktorik, 66123 Saarbrücken)
Schmid, U. (Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme, Technische Universität Wien, 1040 Wien, Österreich)
Hernando, J.; Sánchez-Rojas, J. L. (Departamento Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Automática y Comunicaciones, E.T.S.I. Industriales, Universidad de Castilla-La Mancha, 13071 Ciudad Real, Spanien)
Inhalt:
Auf Grund seiner CMOS kompatiblen Herstellung und seiner guten, piezoelektrischen Eigenschaften ist Aluminiumnitrid (AlN) ein bevorzugtes Aktor- und Sensormaterial in MEMS Bauelementen. Die gesputterten AlNDünnfilme müssen eine kristallographische c-Achsen-Orientierung aufweisen, um gute piezoelektrische Koeffizienten zu gewährleisten, während Schichten mit z.B. (101) Orientierung unerwünscht sind. Erstere zeigen kreisförmige Körner und haben eine deutlich geringere Ätzrate in Phosphorsäure oder KOH, während letztere eine linsenförmige Kornstruktur aufweisen. Die reduzierte Ätzrate kann als einfacher, qualitativer Indikator für die piezoelektrischen Koeffizienten genommen werden. Die Messung der piezoelektrischen Koeffizienten dij mit dem Laser-Scanning-Vibrometer, verbunden mit dazu passenden Simulationen, ergaben für die Schicht mit guter c-Achsen Orientierung effektive Werte für d33 von 3,0 pm/V und -1,0 pm/V für d31. Beim Einsatz dieser Schicht in einem einseitig eingespannten AlN-Si-Biegebalken wurde eine mittlere Auslenkung von 12 nm in der ersten Mode bei 10 mV Anregespannung erreicht.