住友精密工業は７月２８日、２種類の単結晶チタン酸ジルコン酸亜鉛（以下ＰＺＴ）薄膜を同時開発したと発表した。

６インチおよび８インチの大口径ウエハプロセスに対応しており、２０２１年１０月よりサンプル品の供給を行い、２０２２年４月より販売を開始する予定だ。

ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）とは、シリコン基板などに、微細加工技術を用いてミクロンレベルの機械構造体と電気電子回路を形成し、超小型のセンサ・アクチュエータを実現したデバイス。センサ・アクチュエータとして機能するために、ＭＥＭＳ内での電気と力との変換技術は重要な要素であり、その手段として圧電薄膜を用いたものは圧電式ＭＥＭＳと呼ばれている。

ＭＥＭＳミラーやインクジェットヘッドなどＭＥＭＳに与えた電気信号で機械的な機能を発揮するＭＥＭＳアクチュエータでは、圧電薄膜には高いアクチュエーション能力（電気を力に変える能力）が要求される。一方、ＭＥＭＳマイクなどＭＥＭＳが受けた力を電気信号に変換して機能するＭＥＭＳセンサでは、圧電薄膜には高いセンシング能力（力を電気に変える能力）が要求される。ジャイロセンサや超音波センサなどではアクチュエーション能力と、センシング能力の両方が要求される。この２つの圧電薄膜の能力は膜の圧電定数と誘電率という特性で評価でき、圧電定数は高いほど、誘電率は低いほど良いとされている。

圧電材料の中でも高い圧電定数を持つＰＺＴ薄膜は、これまで多くのＭＥＭＳデバイスに採用されている。しかし、従来のＰＺＴ薄膜は誘電率が大きく、高いセンシング能力を得られないという課題があった。

今回同社が開発した単結晶ＰＺＴ薄膜（Ｎｏｖｅｌ　Ａ：センサ性能重視型、Ｎｏｖｅｌ　Ｂ：センサ性能・アクチュエータ性能バランス型）は、アクチュエーション能力の低下を抑制しながらセンシング能力を従来比で１．５～２倍向上。アクチュエータとセンサの両機能を併せた圧電薄膜の性能を示す値（Ｆｉｇｕｒｅ　Ｏｆ　Ｍｅｒｉｔ （以下「ＦＯＭ」））は、世界最高性能を達成している。

住友精密工業は、この製品により、センサ機能を有するＭＥＭＳの機械構造体・信号処理回路の簡略化・小型化や、高感度で新たな機能を発揮するＭＥＭＳの登場が期待され、自動運転技術、高精細プリンタ、スマート医療、高セキュリティ認証システムなどのＭＥＭＳアプリケーションを通じて、快適で利便性の高い暮らし、安全・安心な社会の実現に貢献できるとしている。

■製品仕様比較