用于濺(jian)射 DFL-800壓力(lì)傳感器制造(zao)的離子束濺(jian)射設備

濺射壓力傳(chuán)感器的核心(xīn)部件是其敏(mǐn)感芯體（也稱(cheng)敏🌈感芯片☂️）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器(qi) 大規模(mó)生産首要解(jiě)決敏感芯片(pian)的規模化生(shēng)産。一個典型(xíng)的💞敏感芯片(piàn)是在金屬彈(dan)性體上濺射(she)澱積四層或(huò)五層的薄膜(mó)。其中🈲，關鍵的(de)是與彈性體(tǐ)金屬起隔離(lí)的介質絕緣(yuán)膜和在絕緣(yuán)膜上的起應(yīng)變作用的功(gong)能材料薄膜(mó)。

對介質(zhì)絕緣膜的主(zhu)要技術要求(qiú)：它的熱膨脹(zhàng)系數與金屬(shu)彈性體的熱(re)膨脹系數基(jī)本一緻，另外(wài)，介質膜的💁絕(jue)緣常數⭐要高(gao)，這樣較薄的(de)薄膜會有較(jiao)高的🚩絕緣電(dian)阻值。在表面(mian)粗🤟糙度優于(yú) 0.1μ m的(de)金屬彈性體(ti)表面上澱積(ji)的薄膜的附(fu)着力要高、粘(zhan)🎯附💋牢、具有一(yi)定的彈性；在(zài)大 2500με微應(yīng)變時不碎裂(lie)；對于膜厚爲(wèi) 5μ m左(zuǒ)右的介質絕(jué)緣膜，要求在(zài) -100℃至 300℃溫度範圍内(nei)循環 5000次(cì)，在量程範圍(wei)内疲勞 106之後，介質膜(mo)的絕緣強度(du)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(yīng)變薄膜一般(bān)是由二元以(yi)上的多元素(su)組成，要求元(yuán)素之間的化(huà)學計量比基(ji)本上與體材(cái)相同；它的🥰熱(rè)膨脹系數與(yu)介質🐉絕緣膜(mo)的熱膨脹系(xì)數基本一⁉️緻(zhi)；薄膜的厚度(du)應該在保證(zheng)穩定的連🥰續(xù)薄膜的平均(jun)厚度的前提(tí)下，越薄越好(hǎo)，使得阻值高(gāo)、功耗小、減🏒少(shao)自身發熱引(yǐn)起電阻的不(bu)穩定性；應變(bian)電阻阻值⚽應(ying)在很寬的溫(wen)✏️度範圍内穩(wěn)定，對于傳感(gan)器穩定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻(zu)變化量應小(xiao)于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無(wú)針孔缺陷、内(nei)應力小、無雜(zá)質污染、具有(you)🛀🏻一定彈性和(he)符合化學計(jì)量比的高質(zhì)量薄膜涉及(jí)薄🏃膜工😍藝中(zhōng)的諸多因素(sù)：包括澱積材(cái)料的粒子大(dà)小、所帶能量(liàng)、粒子到達襯(chèn)底基片之前(qian)🈲的空間環境(jing)，基片的表面(miàn)狀況💞、基片溫(wēn)度💛、粒子的吸(xī)🈲附、晶核生長(zhang)過程、成膜速(sù)率等等。根據(ju)薄膜澱積理(li)😍論模型可知(zhī)，關鍵是生長(zhang)層或⭕初期幾(jǐ)層的薄膜質(zhì)量。如果粒✉️子(zi)尺寸大，所帶(dài)的能量小，沉(chen)澱速率快，所(suo)👨‍❤️‍👨澱積的薄膜(mó)如果再附加(jia)惡劣環境的(de)影響，例如薄(báo)膜吸附的💯氣(qi)體在釋放後(hou)形成空洞，雜(za)質污染影響(xiǎng)元素間的化(huà)學計量比，這(zhè)些都會降低(di)薄🌂膜的機械(xie)😄、電和溫度特(te)性。

美國(guo) NASA《薄膜壓(ya)力傳感器研(yán)究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺(jiàn)射中，被濺射(shè)材料以分子(zǐ)尺寸大小的(de)粒子帶有一(yi)定能量連🐆續(xù)不斷的穿過(guò)㊙️等離子體後(hou)在基片上澱(dian)積薄膜，這樣(yàng)，膜質比熱蒸(zheng)發📞澱積薄⭐膜(mo)緻密、附着力(li)好。但🥰是濺射(shè)粒子穿過等(deng)離子體區域(yù)時，吸附等離(li)子體中的氣(qi)體，澱積的薄(bao)膜受到等離(li)子體内雜質(zhi)污染和高溫(wen)不穩👨‍❤️‍👨定👉的熱(re)動态影響🈲，使(shi)薄膜産生更(gèng)多的缺陷，降(jiàng)低了絕緣👈膜(mó)的強度，成品(pin)率低。這些成(cheng)爲高頻濺射(shè)設備的技術(shù)✉️用于批量生(sheng)産濺射薄膜(mo)壓力傳感器(qì)的主要限制(zhì)。

日本真(zhen)空薄膜專家(jia)高木俊宜教(jiāo)授通過實驗(yan)證明，在 10-7Torr高真空下，在(zài)幾十秒内殘(can)餘氣體原子(zi)足以形成分(fen)子🍓層👅附着在(zài)工件表面上(shàng)而污染工件(jian)，使薄膜質量(liang)受到影響。可(kě)見，真空度越(yue)高，薄膜質量(liang)越有保障。

此外，還有(you)幾個因素也(yě)是值得考慮(lǜ)的：等離子體(ti)内🔞的高溫，使(shi)抗蝕劑掩膜(mo)圖形的光刻(ke)膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺(jian)射靶，既是産(chan)生等離子體(tǐ)的工作參數(shù)的✉️一部分，又(you)是産生濺射(shè)粒子的工藝(yi)參數的一部(bù)分，因此設備(bei)的工作參💔數(shù)和工藝參數(shù)互相制約，不(bu)能☂️單獨各自(zi)調💋整，工藝掌(zhǎng)握困難，制作(zuo)和操作過程(chéng)複雜。

對(dui)于離子束濺(jiàn)射技術和設(shè)備而言，離子(zǐ)束是從離子(zǐ)源等離子體(ti)中，通過離子(zi)光學系統引(yǐn)出離子形成(chéng)的，靶和基片(pian)置放在遠🈚離(li)等離子體的(de)高真空環境(jing)内，離子束轟(hōng)擊靶，靶材原(yuán)子🚩濺射逸出(chu)，并在襯底基(ji)片上澱積成(cheng)膜，這一過程(cheng)沒有等離子(zǐ)體惡劣環🍓境(jìng)影響，*克服了(le)高頻濺射技(jì)術制備薄膜(mo)的缺陷。值得(de)指出的是，離(li)子束濺射普(pǔ)遍💔認爲濺射(she)出來的是🌍一(yī)個和幾💋個原(yuán)子。*，原子尺寸(cun)比分子尺寸(cun)小得多，形成(cheng)薄膜時顆粒(lì)更小🈲，顆粒與(yu)顆粒之間間(jian)隙小，能有效(xiào)地減少薄膜(mo)内的空洞以(yi)及針孔缺陷(xiàn)，提高薄膜附(fù)着力和增強(qiáng)薄💃膜的彈性(xing)。

離子束(shu)濺射設備還(hái)有兩個功能(néng)是高頻濺射(she)設備所不🐅具(ju)有的，，在薄膜(mo)澱積之前，可(ke)以使用輔助(zhù)離子源産生(sheng)的 Ar+離子(zǐ)束對基片原(yuan)位清洗，使基(jī)片達到原子(zi)級的清潔度(du)，有🏃🏻利于薄膜(mo)層間的原子(zi)結合；另外，利(li)用這個☔離子(zi)束對🌏正在澱(dian)積的薄膜進(jin)行轟擊，使薄(bao)膜内的原子(zǐ)遷移率增加(jiā)，晶核規則化(huà)；當用氧離子(zǐ)或氮離🔴子轟(hōng)擊正在生長(zhǎng)的薄膜時，它(ta)比用氣體✨分(fèn)子更能有效(xiao)地形成化學(xue)計量比的氧(yang)化物、氮🈲化物(wu)。第二，形成等(děng)離子體的工(gōng)作參數和薄(báo)膜加工的工(gong)藝參數可以(yi)彼此🔞獨立調(diao)整，不僅♊可以(yi)獲得⛱️設備工(gōng)作狀态的調(diào)整和工藝的(de)質量控制，而(ér)且設備操作(zuò)簡單化，工藝(yi)容易掌握。

離子束濺(jian)射技術和設(shè)備的這些優(yōu)點，成爲國内(nèi)外生産濺射(shè)薄膜壓力傳(chuán)感器的主導(dǎo)技術和設備(bei)。這種離子束(shu)共濺☀️射薄膜(mó)設🍓備除可用(yong)于制造高性(xìng)能薄膜壓力(li)傳感器的各(gè)🔞種薄膜外，還(hái)可用于制備(bèi)集成電路中(zhōng)❗的高溫合金(jin)導體薄膜、貴(guì)重金🏃‍♂️屬薄膜(mó)；用于制備磁(ci)性器件、磁光(guang)波導、磁存貯(zhù)器等磁性薄(bao)膜👨‍❤️‍👨；用于制備(bei)高質量的光(guang)學薄膜，特别(bie)是激光高損(sǔn)傷阈值窗口(kǒu)薄膜、各種高(gao)反射率、高透(tou)射率薄膜等(děng)；用✌️于😄制備磁(cí)敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等(deng)薄膜傳感器(qi)用❗的納米和(he)微米薄膜；用(yong)于制備🧑🏽‍🤝‍🧑🏻光電(dian)子器件和金(jīn)屬異質結結(jié)構器件、太陽(yang)能電池、聲表(biao)面波器件、高(gao)溫超導器件(jiàn)等所使用的(de)薄膜；用于制(zhì)備薄膜集成(cheng)電路和 MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及(ji)材料改性中(zhong)的各種薄膜(mó)；用于☂️制備其(qí)💋它高質量的(de)納米薄膜或(huo)微米薄膜等(deng)。本文源自 迪川儀表(biao) ，轉載請(qǐng)保留出處。