用(yong)于濺射 DFL-800壓(ya)力傳感器制造(zao)的離子束濺射(shè)設備

濺射(she)壓力傳感器的(de)核心部件是其(qi)敏感芯體（也稱(chēng)敏感芯片）， 納米薄膜壓力(li)傳感器 大(da)規模生産首要(yào)解決敏感芯片(pian)的規模化生産(chǎn)。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(qí)中🥰，關鍵的是與(yǔ)彈性體金屬起(qi)隔離😘的介質絕(jue)緣膜和在絕緣(yuan)膜上的起應變(biàn)作用的功能材(cái)料薄膜。

對(dui)介質絕緣膜的(de)主要技術要求(qiu)：它的熱膨脹系(xi)數與金🔞屬彈性(xìng)⭐體的熱膨脹系(xì)數基本一緻，另(lìng)外，介質膜的♋絕(jué)緣常數要高，這(zhe)樣較薄的薄膜(mó)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(jīn)屬彈性體表面(miàn)上澱積的薄膜(mo)的附着力要高(gao)、粘☁️附牢、具有☔一(yi)定的彈性；在大(da) 2500με微應變時(shi)不碎裂；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的介質絕(jué)緣膜，要求在 -100℃至 300℃溫度(dù)範圍内循環 5000次，在量程範(fàn)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(yi)上的多元素組(zǔ)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(jiè)質🍉絕緣膜的熱(re)膨脹系數基本(ben)一🈲緻；薄膜的厚(hòu)度應該在保證(zheng)穩定的連續薄(bao)膜的平均厚度(du)的前提下，越😄薄(bao)越好，使得阻值(zhi)高、功耗小、減📐少(shao)自身發熱引起(qǐ)電阻的🤞不穩定(ding)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(qì)穩定性⛱️爲 0.1%FS時，電阻變化量(liang)應小于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無針(zhen)孔缺陷、内應力(lì)小、無雜質污染(rǎn)、具有一定彈性(xìng)和符合化學計(ji)量比的高質🙇‍♀️量(liàng)薄⭕膜涉及薄膜(mó)工藝中的諸多(duō)因素：包括澱積(jī)材料的粒子大(da)小、所帶能量、粒(li)子到達襯底基(jī)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(fu)、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(céng)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(chen)澱速率快，所❓澱(dian)積的薄膜如果(guo)再附加惡劣環(huán)境的影響，例如(ru)薄膜吸附的氣(qi)體在釋放後形(xing)成空洞，雜質污(wū)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(bao)膜壓力傳感器(qi)研究報告》中指(zhi)出，在高頻濺射(she)中，被💯濺射材料(liao)🌍以分子尺寸大(da)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(mó)，這樣，膜質比🏃🏻熱(re)蒸發澱積薄膜(mó)緻密、附着力好(hǎo)。但是濺射粒子(zi)穿過等離子體(tǐ)區✉️域時，吸附等(děng)離子體中的氣(qi)體，澱積的薄膜(mó)受到等離子體(tǐ)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(xiē)成爲高頻濺射(she)設備的技術用(yong)于批量生産濺(jiàn)🥰射薄膜壓力傳(chuan)感器的主要限(xian)制。

日本真(zhēn)空薄膜專家高(gao)木俊宜教授通(tong)過實驗證明，在(zài) 10-7Torr高真空下(xia)，在幾十秒内殘(cán)餘氣體原子足(zu)以形成分子層(ceng)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(yě)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(she)靶，既是産生等(deng)離子體的工作(zuo)參數的一部分(fen)💁，又是産生濺射(shè)粒子的工藝參(cān)🔞數的一部分，因(yin)此設備的工作(zuò)參數和工藝參(can)數互相制約，不(bu)能🔞單獨各自調(diao)整，工藝掌握困(kùn)難，制作和操作(zuò)過程複雜。

對于離子束濺(jiàn)射技術和設備(bèi)而言，離子束是(shì)從離子源等離(lí)💯子體中，通過離(lí)子光學系統引(yǐn)出離子形🔴成的(de)，靶和基片置放(fang)在遠離等離子(zi)體的高真空環(huán)境内，離📞子束轟(hōng)🏃🏻‍♂️擊靶，靶材原子(zǐ)濺射逸出，并在(zài)襯底基片上澱(dian)積成膜，這❌一過(guo)程沒有等離子(zi)體惡劣環境影(ying)響，*克服了高頻(pín)濺射技術制備(bei)薄膜的缺陷。值(zhí)得指出的是，離(lí)子束濺射普遍(bian)認爲濺射出來(lái)的是一個和幾(jǐ)個原子。*，原子尺(chi)寸比分子尺寸(cun)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(mo)内的空洞以及(ji)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(yǒu)兩個功能是高(gao)頻濺射設備所(suo)不具有的，，在薄(bao)膜澱積之前，可(kě)以使用輔助離(li)子源産生的 Ar+離子束對基(jī)片原位清洗，使(shi)基片達到原子(zi)級的清潔度，有(yǒu)利于薄膜層間(jian)的原子結合；另(lìng)外，利用這個離(lí)子♊束對正在澱(diàn)積📧的薄膜進行(hang)轟擊，使薄膜内(nèi)的原子遷移率(lǜ)增加，晶核規則(zé)化；當用氧🙇‍♀️離子(zi)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(yǒu)效地形成化學(xué)計量比的氧化(huà)物、氮化物。第二(er)，形成等離子體(ti)💚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(dan)化，工藝容易掌(zhǎng)握。

離子束(shù)濺射技術和設(she)備的這些優點(dian)，成爲國内外生(shēng)産濺射薄膜壓(ya)力傳感器的主(zhǔ)導技術和設備(bei)。這種離子束共(gòng)濺射薄膜設🐪備(bei)除可用于制造(zao)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(mó)、貴重金屬薄膜(mó)；用于制備磁性(xìng)器件、磁光波導(dao)、磁存貯器等磁(cí)性薄膜；用于制(zhì)備高質🧡量的光(guang)學薄膜，特别是(shì)激光高損傷阈(yù)值窗口薄膜、各(ge)種高反射率、高(gao)透射率薄膜等(děng)；用于制備磁敏(mǐn)、力敏、溫🏃‍♀️敏、氣溫(wen)、濕敏等薄膜傳(chuán)感器用的納米(mi)和微米薄膜；用(yòng)📧于制備光電子(zi)器件和金屬⚽異(yi)質結結構器件(jiàn)、太陽能電池、聲(shēng)表面波器件、高(gao)溫超導器件等(deng)所使用的薄膜(mo)；用于制備薄膜(mo)集成電💰路和 MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及材(cai)料改性中的各(ge)種薄膜🛀🏻；用于制(zhi)🐕備其它高質量(liàng)的納米薄膜或(huo)微米薄膜等🚶‍♀️。本(běn)文源自 迪(di)川儀表 ，轉(zhuan)載請保留出處(chù)。