用(yòng)于濺射 DFL-800壓(yā)力傳感器制造(zào)的離子束濺射(she)設備

濺射(shè)壓力傳感器的(de)核心部件是其(qi)敏感芯體（也稱(cheng)敏感🐪芯片）， 納米薄膜壓力(li)傳感器 大(dà)規模生産首要(yao)解決敏感芯片(piàn)的規模化生産(chan)。一個典型的🥵敏(mǐn)感芯片是在金(jin)屬彈性體上濺(jian)射澱積四層或(huo)五層的薄膜。其(qi)中✔️，關鍵的是與(yǔ)彈性體金屬起(qǐ)隔離的介質絕(jue)緣膜和在絕緣(yuan)膜上的起應變(bian)作用的功能材(cai)料薄膜。

對(duì)介質絕緣膜的(de)主要技術要求(qiu)：它的熱膨脹系(xì)數與金💯屬彈性(xing)🌈體的熱膨脹系(xì)數基本一緻，另(lìng)外，介質㊙️膜的✊絕(jue)緣常數要高，這(zhè)樣較薄的薄膜(mo)會有較高的絕(jue)緣電阻值。在表(biǎo)面粗糙度優于(yú) 0.1μ m的金(jin)屬彈性體表面(mian)上澱積的薄膜(mo)的附着力要高(gao)、粘附牢、具👉有一(yī)定的彈性；在大(da) 2500με微應變時(shi)不碎裂；對于膜(mó)厚爲 5μ m左右的介質絕(jué)緣膜，要求在 -100℃至 300℃溫度(du)範圍内循環 5000次，在量程範(fan)圍内疲勞 106之後，介質膜的(de)絕緣強度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變薄膜一(yī)般是由二元以(yǐ)上的多元素組(zu)成，要求元素🐉之(zhi)間✏️的化學計量(liang)比基本上與體(tǐ)材相同；它的熱(re)膨脹系數與介(jie)質絕緣膜的熱(rè)膨脹系數基本(ben)一緻；薄膜的厚(hòu)度應該在保證(zhèng)穩👈定的連續薄(báo)膜的平均厚度(du)的前提下，越☁️薄(bao)越好，使得阻值(zhí)高、功耗小、減少(shǎo)自身發熱引起(qǐ)電阻的🚶不穩定(dìng)性；應變電阻阻(zǔ)值💰應在很寬的(de)溫度範圍内穩(wěn)定，對于傳感器(qi)穩💘定性爲 0.1%FS時，電阻變化量(liàng)應小于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無針(zhēn)孔缺陷、内應力(li)小、無雜🔱質污🧑🏾‍🤝‍🧑🏼染(ran)、具有一定彈性(xìng)和符合化學計(jì)量比的高質量(liang)薄膜涉及薄膜(mo)工藝中的諸多(duo)因素：包括澱積(jī)材料的粒子大(dà)小、所帶能量、粒(li)子📐到達襯底基(ji)片之前的空間(jiān)環🧡境，基片的表(biǎo)面狀況、基片溫(wen)度、粒子的吸附(fù)、晶核生長過程(cheng)、成膜速率等等(deng)。根據薄膜澱積(jī)理論模型可知(zhī)，關鍵是生長層(ceng)或🤟初期幾層的(de)薄🔞膜質量。如果(guǒ)粒子尺寸大，所(suo)帶的能量小，沉(chén)澱速率快，所澱(dian)積的薄膜如果(guo)再🌈附加惡劣環(huan)境的影🈲響，例如(rú)薄膜吸附的氣(qì)體在釋放後形(xíng)成空洞，雜質污(wu)染影響元素間(jian)的化學計量比(bi)，這些都會降低(dī)薄⭐膜的機械、電(dian)和溫度特性。

美國 NASA《薄(báo)膜壓力傳感器(qi)研究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺射(shè)中，被☂️濺射材料(liào)🚶以分子尺寸大(dà)小的粒子帶有(yǒu)一定能量連續(xu)不斷的穿過等(deng)離🏃‍♂️子體後在基(jī)片上澱積薄膜(mo)，這樣，膜質比熱(rè)蒸發澱積薄👣膜(mo)緻密🐉、附着力好(hǎo)。但是濺射粒子(zǐ)穿過等🔴離子體(ti)區域時，吸附等(děng)離子體⭐中的氣(qì)體，澱積的薄膜(mo)受到等離子體(ti)内雜質污染😍和(he)高溫不穩定的(de)熱動态影響，使(shi)薄膜産生更多(duō)的缺陷，降低了(le)絕緣膜的強度(dù)，成品率低。這些(xie)成爲高頻濺射(shè)設備的技術🈚用(yòng)于批量生産濺(jian)射薄膜壓力傳(chuán)感器的主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜專家高(gao)木俊宜教授通(tōng)過實驗證明，在(zài) 10-7Torr高真空下(xià)，在幾十秒内殘(cán)餘氣體原子足(zu)以形成分子層(céng)附着在工件表(biao)面上而污染工(gong)件，使薄膜質量(liang)受到影響。可見(jiàn)，真空🔴度越高，薄(bao)膜質量越有保(bao)障。

此外，還(hái)有幾個因素也(ye)是值得考慮的(de)：等離子體内🔞的(de)高溫，使抗蝕劑(ji)掩膜圖形的光(guāng)刻膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺❄️射(shè)靶，既是産生等(děng)離子體的工作(zuo)參數的一部分(fèn)，又是産生濺射(she)粒子的🌈工藝參(cān)❓數的一部分，因(yin)此設備的工作(zuo)參數和工藝㊙️參(can)數互相制約，不(bú)能單獨各自調(diao)㊙️整，工藝掌握困(kun)難，制作和操作(zuò)過程複雜。

對于離子束濺(jiàn)射技術和設備(bei)而言，離子束是(shi)從離子源📐等🧡離(lí)子體中，通過離(lí)子光學系統引(yin)出離子形成的(de)，靶和基片置放(fàng)在遠離等離子(zǐ)體的高真空環(huán)🆚境内，離🌏子束轟(hong)擊靶，靶材原子(zi)濺射逸🙇‍♀️出，并在(zai)襯底基片上澱(diàn)🥰積成膜，這✏️一過(guò)程沒📞有等離子(zǐ)體惡劣環境影(ying)響，*克服了高頻(pin)濺射技術制備(bei)薄膜的缺陷。值(zhi)得指出的是，離(lí)子束濺射普遍(biàn)認爲濺射出來(lai)的是🔱一個和幾(ji)🌈個原子。*，原子尺(chǐ)🙇‍♀️寸比分子尺寸(cùn)小得多，形成薄(báo)膜時顆粒更小(xiǎo)🌈，顆粒與顆粒之(zhī)間間隙小，能有(yǒu)♊效地減少薄膜(mó)内的空洞以及(jí)針孔缺陷，提高(gao)薄膜附着力和(hé)增強薄膜的彈(dàn)性。

離子束(shu)濺射設備還有(you)兩個功能是高(gao)頻濺射設備所(suǒ)不具有的，，在薄(bao)膜澱積之前，可(kě)以使用輔助離(lí)子📱源産生的 Ar+離子束對基(jī)片原位清洗，使(shǐ)基片達到原子(zǐ)級的清潔度，有(you)利🐪于薄膜層間(jian)的原子結合；另(ling)外，利用這個離(li)子束對正在澱(dian)積的薄膜進行(hang)轟擊，使薄膜内(nei)的原子遷✏️移率(lǜ)增🥵加，晶核規則(zé)化；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟擊(ji)正在生長的薄(bao)膜時，它🐪比用氣(qì)體分子更能有(you)效地形成化學(xue)計量比的氧化(hua)物、氮🌏化物。第二(èr)，形成等離子體(tǐ)✔️的工作參數和(hé)薄膜加工的工(gong)藝參數可以彼(bǐ)此獨立調整，不(bu)僅🧡可以獲得設(she)備工作狀态的(de)調整和工藝的(de)質☁️量控制，而且(qie)設備操作簡單(dān)化，工藝容易掌(zhǎng)握。

離子束(shù)濺射技術和設(shè)備的這些優點(dian)，成爲國内外🧡生(sheng)産濺🆚射薄☂️膜壓(ya)力傳感器的主(zhǔ)導技術和設備(bèi)。這種離子束🌈共(gòng)濺射薄膜設備(bèi)除可用于制造(zào)高性能薄膜壓(yā)力傳感器的各(ge)種薄膜外，還可(kě)🏃🏻用于制備集成(chéng)電路中的高溫(wen)合金導體薄膜(mo)、貴重金屬薄膜(mó)；用🈲于制備磁性(xìng)🐇器件、磁光波導(dǎo)、磁存貯器等磁(cí)性薄膜；用于制(zhi)備高質量的光(guāng)學薄膜🏃，特别是(shi)激光高損傷阈(yù)值窗口薄膜、各(ge)種高反射率、高(gāo)透射率薄膜等(děng)；用于制備磁敏(mǐn)、力敏、溫敏、氣溫(wēn)、濕敏等薄膜♊傳(chuán)感器用的納米(mǐ)和微米薄膜；用(yong)于制備光電子(zi)器件和金屬㊙️異(yì)質結結構器件(jiàn)、太陽能🈲電池、聲(shēng)表面波器件、高(gāo)溫超導器件等(deng)所使用的薄🌈膜(mo)；用于制備薄膜(mó)集成電路和 MEMS系統中的各(gè)種薄膜以及材(cai)料改性中的各(gè)種薄膜；用于制(zhì)備其它高質量(liàng)的納米薄膜或(huò)微米薄膜等。本(běn)文源自 迪(dí)川儀表 ，轉(zhuan)載請保留出處(chù)。