産業技術総合研究所・集積マイクロシステム研究センター・ライフインターフェース研究チーム主任研究員の小林健氏，大日本印刷・研究開発センター・次世代ＭＥＭＳ研究所の森脇政仁氏，瓜生敏文氏らの研究グループは，圧電薄膜であるチタン酸ジルコン酸鉛（Pb（Zr，Ti）O3，PZT）薄膜を用いた圧電ＭＥＭＳデバイスの200mmウェハプロセス技術を開発した。
(a)従来の条件で形成したPZT薄膜、(b)今回開発した条件で形成したPZT薄膜（粗大粒子をウエハーあたり20個以下に低減）、(c)PZT薄膜を形成した200 mmウエハーの全体像、(d)圧電MEMSデバイスの200 mmウエハープロセス技術により作製した圧電MEMSデバイス。
(a)と(b)の矢印の先の青点は、ウエハー表面検査装置で測定した粗大粒子分布測定結果。(c)のPt(111)は下地電極に由来する回折ピーク。
PZT薄膜を用いた圧電MEMSデバイスはインクジェットヘッド，ジャイロセンサーを中心に100 mm，150 mmウエハープロセスで製造されている。しかし，PZT薄膜形成の難しさから200 mmウエハープロセス化が進まず，低コスト化の障壁となっていた。
今回，200 mmウエハーにPZT薄膜を形成できる自動ゾルゲル形成装置を開発するとともに，歩留まり低下の原因となる粗大粒子の生成をウエハーあたり20個以下に抑制できる薄膜形成条件を見いだした。また，産総研が保有するMEMS製造ラインを用いて，圧電MEMSデバイスの200 mmウエハープロセス技術を確立した。圧電MEMSデバイス作製後に直流電圧を加えるポーリングをすることで，d31=-90 pm/V（-2～+2 V駆動時）と実用レベルの圧電定数を実現した。
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