Platinum film thickness influence on electrical conductivity in piezoelectric micro-electrical mechanical systems (MEMS)
2021 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Effekter av platinafilmers tjocklek på den elektriska ledningsförmågan i piezoelektriska MEMS-system (Swedish)
Abstract [sv]
Just nu växer MEMSindustrin väldigt snabbt, vilket medför att förväntningarna på utvecklingen för de nuvarande och framtida MEMSen ökar. Piezoelektriska MEMSär en av de MEMS som har hög efterfrågan, och detta beror på dess speciella funktioner. Tyvärr, så är produktionshastigheten långsam, vilket i sig har lett fram tilldetta examensarbete. Den nuvarnade flaskhalsen för de piezoelektriska MEMSen är depositionen och etchningen av de elektriska ledarna som omsluter PZT materialet. Botten och toppelektroderna består av platina och standardtjockleken är 1100 Å. Platina har både god ledningsförmåga samt är en bra hindrande barriär för att hålla PZT på plats. I det här examensarbetet testas tjockleken för det undre platina lagret i tunnare tjocklek för att se vilka effekter det har på det piezoelektriska materialet. Kristallationen av varje lager, den piezoelektriska förmågan, ferroelektricitet och nedbrytningsspänningen testas. Resultatet av dessa tester indikerar att hälften av den nuvarande tjockleken av bottenelektroden skulle kunna vara ett alternativ för produktionen
Abstract [en]
The industry for the production of MicroElectricalMechanical Systems (MEMS) is growing rapidly and, therefore, the production technology behind MEMS is in need of constant development to keep up with the demand. Piezoelectric MEMS are one type of MEMS that has a high demand because of its special functions. Currently the production rate of this type of MEMS is not high enough to satisfy the costumer demand. How material thickness affects the electrical properties and production rate is the topic of this thesis which has created this thesis project. The bottleneck in the production rate of piezoelectric MEMS is the deposition and etching of the electrical conductors on the Lead Zirconate Titanium (PZT) material. The material used for the electrical conductors is platinum and the standard thickness is 1100 Å. Platinum is a good electrical conductor and has protective qualities that keep the PZT material in place. In this thesis the thickness of the bottom platinum layers is tested in progressively thinner increments to see what effect this has on the piezoelectric MEMS. The crystallization of each layer, the piezoelectric ability, the ferroelectric ability and the breakdown voltage are tested. The results indicate that reducing to half of the currently used bottom electrode layer thickness, could be an option for future production.
Place, publisher, year, edition, pages
2021.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2022:020
Keywords [en]
MEMS, piezoelectric, electric conductors, platinum, thickness layer
Keywords [sv]
MEMS, piezoelektrisk, PZT, elektriska ledare, platina, filmtjocklek
National Category
Other Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-308488OAI: oai:DiVA.org:kth-308488DiVA, id: diva2:1635848
External cooperation
Silex Microsystems AB
Subject / course
Chemical Science and Engineering
Educational program
Degree of Master - Molecular Science and Engineering
Examiners
2022-02-082022-02-082022-06-25