用于濺(jiàn)射 DFL-800壓(ya)力傳感器(qì)制造的離(lí)子束濺射(shè)設備

濺射壓力(lì)傳感器的(de)核心部件(jiàn)是其敏感(gǎn)芯體（也稱(chēng)敏感芯🤞片(pian)）， 納米(mi)薄膜壓力(li)傳感器 大規模(mo)生産首要(yào)解決敏感(gǎn)芯片的規(gui)模化生産(chan)。一🌏個典型(xíng)的敏感芯(xin)片是在金(jīn)屬彈性體(ti)上濺射澱(diàn)積四層或(huo)五層的🌈薄(bao)膜。其中，關(guān)鍵的是與(yu)彈性體金(jīn)屬起隔離(lí)的介質🧑🏽‍🤝‍🧑🏻絕(jue)緣膜和在(zài)絕緣膜上(shàng)的起應變(biàn)作🐕用的功(gong)能材料薄(báo)膜📐。

對(duì)介質絕緣(yuán)膜的主要(yao)技術要求(qiu)：它的熱膨(peng)脹系數與(yǔ)金屬彈性(xing)體的熱膨(peng)脹系數基(jī)本一緻，另(lìng)外，介質🤟膜(mó)的絕緣常(chang)數要高，這(zhe)樣較薄的(de)薄膜會有(you)較高的絕(jué)緣電阻值(zhi)。在㊙️表面粗(cū)糙度優🌏于(yu) 0.1μ m的金屬彈(dan)性體表面(miàn)上澱積的(de)薄膜的附(fù)着力要高(gao)、粘附牢、具(ju)有一定的(de)彈性；在大(dà) 2500με微應(yīng)變時不碎(sui)裂；對于膜(mó)厚爲 5μ m左右(yòu)的介質絕(jué)緣膜，要求(qiú)在 -100℃至(zhi) 300℃溫度(du)範圍内循(xun)環 5000次(ci)，在量程範(fàn)圍内疲勞(láo) 106之後(hòu)，介質膜的(de)絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應變薄(báo)膜一般是(shì)由二元以(yi)上的多元(yuan)素組成，要(yao)求元素之(zhī)間的化學(xué)計量比基(ji)本上與體(tǐ)材相同；它(ta)的熱膨脹(zhang)系數與🌈介(jie)質絕緣膜(mó)的熱膨脹(zhàng)系數基本(běn)一緻；薄膜(mó)🥰的厚度應(ying)該在🌈保證(zheng)穩定的連(lian)續薄膜的(de)平均厚度(dù)的前提下(xià)，越薄越好(hǎo)，使♈得阻值(zhí)高、功耗小(xiao)、減少自身(shen)發熱🛀🏻引起(qi)電阻的不(bu)穩定性；應(yīng)變電阻阻(zǔ)值應在很(hěn)寬的溫度(du)範圍内穩(wen)定🤞，對于傳(chuán)感器穩定(dìng)性爲 0.1%FS時，電阻變(biàn)化量應小(xiao)于 0.05%。　

*，制備非(fei)常緻密、粘(zhan)附牢、無針(zhen)孔缺陷、内(nèi)應力小、無(wu)雜質污染(rǎn)、具♋有一定(ding)彈性和符(fú)合化學計(ji)量比的高(gao)質量薄膜(mó)涉及薄膜(mó)工藝中的(de)諸多因素(sù)：包括澱積(ji)材料的粒(li)子大小、所(suǒ)帶能量、粒(li)子到達襯(chèn)底基片之(zhi)前🐅的空間(jiān)環境，基片(pian)的表面狀(zhuàng)況、基片溫(wēn)度、粒子的(de)吸☀️附、晶核(he)生長過程(chéng)、成膜速率(lǜ)等等。根據(ju)薄膜澱積(jī)理論模型(xíng)可知，關鍵(jiàn)是生長層(ceng)或初期幾(ji)層的薄膜(mó)質量。如果(guǒ)粒子尺寸(cùn)😄大，所帶的(de)能量小💰，沉(chen)澱速率快(kuai)，所澱㊙️積的(de)薄膜如果(guo)再附加惡(e)劣環境的(de)影響，例如(ru)薄🌈膜吸附(fù)的✂️氣體在(zai)釋放後形(xíng)成空洞，雜(za)質污染影(yǐng)響元素間(jiān)的化學計(jì)量比，這些(xiē)都會降低(dī)薄膜的機(ji)械、電和溫(wen)度特性。

美國 NASA《薄膜壓(ya)力傳感器(qì)研究報告(gao)》中指出，在(zai)高頻濺射(shè)中♈，被濺✨射(she)材♌料以分(fèn)子尺寸大(da)小的粒子(zi)帶有一定(dìng)能量連續(xù)不斷的穿(chuān)過✨等離子(zi)體後在基(jī)片上澱積(jī)薄膜，這樣(yàng)，膜質比熱(re)蒸發澱積(jī)薄膜緻密(mi)、附着力好(hǎo)。但🥵是濺射(shè)粒子穿過(guo)等離子體(tǐ)區🏃‍♀️域時，吸(xī)附等離子(zǐ)體中的氣(qi)體，澱積的(de)薄膜受到(dào)等離子體(tǐ)内雜質污(wu)染👨‍❤️‍👨和高溫(wen)不穩㊙️定♻️的(de)熱動态影(ying)響，使薄膜(mó)産生更多(duo)的缺陷，降(jiang)低了絕緣(yuán)膜的強度(dù)，成品率🔆低(di)。這些成爲(wei)高頻濺射(shè)設備的技(jì)術用于批(pi)量生産濺(jian)射薄膜壓(yā)力傳感器(qì)的🏃‍♀️主要限(xiàn)制。

日(ri)本真空薄(báo)膜專家高(gāo)木俊宜教(jiao)授通過實(shi)驗證明，在(zài) 10-7Torr高真(zhēn)空下，在幾(jǐ)十秒内殘(can)餘氣體原(yuan)子足以形(xíng)成分子層(céng)附着在工(gong)件表面上(shang)而污染工(gong)件，使薄膜(mó)質量受到(dào)❓影響。可見(jiàn)，真空度越(yue)高，薄膜質(zhi)量越有保(bǎo)障。

此(cǐ)外，還有幾(ji)個因素也(yě)是值得考(kǎo)慮的：等離(lí)子體内💛的(de)🐉高溫，使抗(kang)🛀蝕劑掩膜(mo)圖形的光(guāng)刻膠軟化(hua)，甚至碳化(hua)。高頻濺射(she)靶，既是☂️産(chǎn)生等離子(zi)體的工作(zuò)參數的💃🏻一(yi)部分，又是(shi)産生濺射(she)粒子的🤩工(gōng)藝參數的(de)一部分，因(yin)此設備的(de)工作參數(shu)和工藝參(cān)數互相⭐制(zhì)約，不能單(dān)獨各自調(diao)整，工藝掌(zhang)握困難，制(zhì)作和操作(zuò)過程複🎯雜(zá)。

對于(yú)離子束濺(jiàn)射技術和(hé)設備而言(yán)，離子束是(shì)從離子源(yuán)等離子體(ti)中，通過離(li)子光學系(xi)統引出離(lí)子形成的(de)，靶和♉基片(piàn)置放在遠(yuǎn)離等離子(zi)體的高真(zhēn)空環境内(nèi)，離子束轟(hōng)擊靶，靶🏃‍♀️材(cai)原子濺射(shè)逸出，并在(zài)襯底基片(piàn)上澱積成(cheng)膜，這🌈一過(guo)程沒有等(deng)離子體惡(e)劣環境影(yǐng)響，*克服了(le)高頻濺射(she)技術制備(bei)薄膜的缺(quē)陷。值得指(zhǐ)出的是♈，離(lí)子束濺射(she)普遍🏃‍♂️認爲(wèi)濺射出來(lai)✂️的是一個(gè)和幾🤟個原(yuan)子。*，原子尺(chǐ)寸比分子(zǐ)尺寸小得(de)多，形成❌薄(báo)膜時顆粒(lì)更小，顆粒(lì)與顆粒之(zhī)間🙇‍♀️間隙小(xiao)，能有效地(di)減少薄膜(mo)内的空洞(dòng)以及針孔(kǒng)缺陷，提高(gāo)薄膜💛附着(zhe)力和增強(qiang)薄膜的彈(dan)性。

離(lí)子束濺射(she)設備還有(yǒu)兩個功能(neng)是高頻濺(jian)射設備💜所(suǒ)不具有的(de)，，在薄膜澱(diàn)積之前，可(kě)以使用輔(fǔ)助離子🍓源(yuan)産✔️生的 Ar+離子束(shù)對基片原(yuán)位清洗，使(shǐ)基片達到(dao)原子級的(de)清潔度，有(yǒu)利于薄膜(mo)層間的原(yuán)子結合；另(lìng)外，利用這(zhe)個離子㊙️束(shu)對正在澱(diàn)積的薄㊙️膜(mó)進行轟擊(jī)，使薄膜内(nei)的原子遷(qiān)✏️移率增加(jia)，晶核規則(ze)化；當用氧(yǎng)離子或氮(dàn)離子轟擊(ji)正🏃‍♀️在生長(zhǎng)的薄膜時(shi)，它比用氣(qi)體分子更(geng)能有效地(di)形成🌍化學(xué)計量比的(de)氧化物、氮(dan)化物。第二(er)，形成等離(li)子體的工(gōng)作參數和(he)薄🤞膜加工(gong)的工藝參(cān)數可以彼(bi)此獨立調(diao)🐅整，不僅🌐可(kě)以獲得設(shè)備工作狀(zhuàng)态的調整(zhěng)和工藝的(de)質🛀量控制(zhì)，而且設備(bèi)操作簡單(dan)化，工藝容(róng)易掌握。

離子束(shu)濺射技術(shù)和設備的(de)這些優點(diǎn)，成爲國内(nèi)外生産濺(jian)🤩射薄膜壓(ya)力傳感器(qì)的主導技(jì)術和設備(bei)。這種離子(zǐ)束共濺射(shè)薄膜設備(bei)除可用于(yu)制造高性(xìng)能薄膜壓(ya)力傳感器(qi)的各種薄(bao)膜外，還可(kě)用于制備(bèi)集👈成電路(lu)中的高溫(wen)合金導體(tǐ)薄膜、貴重(zhòng)金屬薄膜(mó)；用于制備(bei)磁性器件(jian)、磁光波導(dǎo)、磁存貯器(qì)等磁性薄(báo)膜；用于制(zhi)備高質量(liàng)的光學薄(báo)膜，特别是(shi)激光高損(sǔn)傷♻️阈值窗(chuāng)口薄膜、各(ge)🐪種高反射(she)率、高透射(shè)率薄膜等(děng)；用🐪于制備(bei)磁敏、力敏(mǐn)、溫敏、氣溫(wen)、濕敏等薄(báo)膜傳感器(qì)用的納米(mi)和微米薄(báo)膜；用于制(zhi)備🏃🏻‍♂️光電子(zǐ)器件和金(jin)屬⁉️異質結(jie)結構器件(jian)🛀🏻、太陽能電(diàn)池、聲表面(mian)波器件、高(gāo)溫超導器(qì)件等所使(shǐ)用的薄🙇‍♀️膜(mó)💯；用于制備(bei)薄膜集成(cheng)電路和 MEMS系統中(zhōng)的各種薄(bao)膜以及材(cai)料改性中(zhōng)的各種薄(bao)膜；用于制(zhi)備其它高(gao)質量的納(nà)米薄膜或(huo)微米薄膜(mó)等。本文源(yuan)自 迪(di)川儀表 ，轉載請(qǐng)保留出處(chù)。