用于濺射(shè) DFL-800壓力傳感器(qì)制造的離子束濺(jian)射設備

濺射(she)壓力傳感器的核(hé)心部件是其敏感(gǎn)芯體（也稱敏感芯(xīn)片）， 納米薄膜(mó)壓力傳感器 大規模生産首要(yao)解決敏感芯片的(de)規模化生産。一🥰個(gè)㊙️典型的敏👅感芯片(pian)是在金屬彈性體(tǐ)上濺射澱積四層(céng)或五層的薄膜。其(qi)中，關鍵的是與彈(dan)性體金屬起隔離(lí)的介質🧑🏾‍🤝‍🧑🏼絕緣膜和(he)在絕緣膜上🌐的起(qi)應變作用的功能(néng)材料薄膜。

對(duì)介質絕緣膜的主(zhu)要技術要求：它的(de)熱膨脹系數⚽與💋金(jin)屬♻️彈性體的熱膨(peng)脹系數基本一緻(zhi)，另外，介質膜的絕(jué)緣✍️常數要高，這樣(yàng)😍較薄的薄膜會有(yǒu)較高的絕緣電阻(zu)值。在表面粗糙度(dù)優于 0.1μ m的(de)金屬彈性體表面(mian)上澱積的薄膜的(de)附着力要高、粘附(fù)牢、具👄有一定的彈(dan)性；在大 2500με微應(yīng)變時不碎裂；對于(yú)膜厚爲 5μ m左右的介質絕緣(yuán)膜，要求在 -100℃至(zhì) 300℃溫度範圍内(nei)循環 5000次，在量(liang)程範圍内疲勞 106之後，介質膜的(de)絕緣強度爲 108MΩ /100VDC以上。

應(yīng)變薄膜一般是由(you)二元以上的多元(yuan)素組成，要求元🈲素(su)之間的化學計量(liàng)比基本上與體材(cái)相同；它的熱膨脹(zhang)系數與介質絕緣(yuan)膜的熱膨脹系數(shù)基本一緻；薄膜的(de)厚度應該在保證(zheng)穩🌈定的連續薄膜(mó)的平均厚度的前(qián)提下，越薄越好，使(shǐ)得阻值高、功耗小(xiao)、減少自身發熱引(yin)起電阻的不穩定(ding)性；應變電阻阻值(zhí)應在很寬的溫度(dù)範圍内穩定，對于(yú)傳感器穩定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻變化(hua)量應小于 0.05%。　

*，制備非常緻密(mì)、粘附牢、無針孔缺(quē)陷、内應力小、無雜(zá)質污👨‍❤️‍👨染、具有一定(dìng)彈性和符合化學(xué)計量比的高質量(liàng)薄✨膜涉及薄膜工(gong)藝中的諸多因素(su)：包括澱積材料的(de)粒🙇‍♀️子大小、所帶能(néng)量、粒子到達襯底(dǐ)基片之前的空間(jian)環境，基片的🙇🏻表面(miàn)狀況👌、基片溫度、粒(li)子的吸附、晶核生(shēng)長過程、成膜速率(lǜ)等等。根據🚶薄膜澱(diàn)積理論模型可知(zhī)，關鍵是生長層或(huo)🈚初期幾層的薄膜(mó)質量。如果粒🔴子尺(chǐ)寸大，所帶🔱的能量(liang)小，沉澱速率快，所(suǒ)澱積的薄膜如果(guo)再🧡附加惡劣環境(jing)的影響，例如薄㊙️膜(mó)吸附的氣體在釋(shì)放後形成空洞，雜(zá)質污染影響元素(su)間的化學計量比(bi)，這些都會降低薄(bao)膜的機械、電和溫(wēn)度特性。

美國(guó) NASA《薄膜壓力傳(chuán)感器研究報告》中(zhōng)指出，在高頻濺射(she)中，被濺射材料以(yi)分子尺寸大小的(de)粒子帶有一定能(néng)量連續不斷的穿(chuan)過💛等離子體後在(zài)基片上澱積薄膜(mo)，這樣，膜質比🐅熱蒸(zhēng)發❌澱積薄膜緻密(mi)、附着力好。但是濺(jian)射粒♌子穿過等💯離(li)子體區域時，吸附(fu)等離子體中的氣(qi)體，澱積的薄膜受(shou)✂️到等離子體📞内雜(za)質污染🌈和高溫不(bu)穩定的熱動态影(ying)響，使薄膜産生更(gèng)多的缺陷，降低了(le)絕緣膜的強度，成(chéng)品率低。這些成爲(wèi)高頻濺射設備的(de)技術⭕用于批量生(shēng)産濺射薄膜壓力(li)💰傳感器的🍓主要限(xiàn)制。

日本真空(kōng)薄膜專家高木俊(jun)宜教授通過實驗(yàn)證明，在 10-7Torr高真(zhen)空下，在幾十秒内(nei)殘餘氣體原子足(zu)以形成分子❤️層🛀🏻附(fu)着在工件表面上(shàng)而污染工件，使薄(bao)膜質量受到影響(xiǎng)。可見，真空度越☁️高(gāo)，薄膜質量越有保(bao)障。

此外，還有(yǒu)幾個因素也是值(zhí)得考慮的：等離子(zi)體内的😘高溫㊙️，使抗(kang)蝕劑掩膜圖形的(de)光刻膠軟化，甚至(zhi)碳🈲化。高頻濺射靶(ba)，既是産生等離子(zi)體的工作參數的(de)一部分，又是産生(sheng)濺射粒子的工藝(yì)參數的一部分，因(yīn)此設備的工作參(can)數和工藝參數互(hù)相制約，不能單獨(du)各自調整，工藝掌(zhǎng)握困難，制作和操(cao)作過程複🛀🏻雜。

對于離子束濺射(she)技術和設備而言(yán)，離子束是從離子(zǐ)🌈源等離子體中，通(tōng)過離子光學系統(tong)引出離子形成的(de)，靶和基片置放在(zai)遠離等離子體的(de)高真空環境内，離(lí)子束轟擊靶，靶材(cái)原子濺射逸出，并(bing)在襯底基片上澱(dian)積成膜，這一過程(cheng)沒有等離子體惡(e)劣環境影響，*克服(fu)了高頻濺射技術(shu)制備薄膜的缺陷(xiàn)。值得指出的是，離(li)子束濺射普遍認(rèn)爲濺射出來的是(shì)一個和幾🚩個原子(zǐ)。*，原子尺❓寸比分子(zi)尺寸小得多，形成(cheng)😄薄膜時顆粒更小(xiǎo)，顆粒與顆粒之間(jian)間隙小，能有效地(di)減少薄膜内的空(kong)洞以及針孔缺陷(xian)，提高薄膜附着力(lì)和增強薄♍膜的彈(dan)性。

離子束濺(jian)射設備還有兩個(gè)功能是高頻濺射(she)設備🐕所不具☎️有的(de)📞，，在薄膜澱積之前(qian)，可以使用輔助離(lí)子源産生的 Ar+離子束對基片原(yuan)位清洗，使基片達(da)到原子級的清潔(jié)度，有利于薄膜層(céng)間的原子結合；另(ling)外，利用這個離子(zǐ)束對正在澱積的(de)薄膜進行轟擊，使(shi)薄膜内的原子遷(qian)移率增加，晶核規(guī)則化；當用氧離子(zi)或氮離子轟擊正(zhèng)在生長的薄膜時(shí)，它比用氣體分子(zi)更能有效地形成(cheng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼化學計量比的氧(yang)化物、氮化物。第二(èr)，形🔞成等離子體的(de)工作參數和薄膜(mo)加工的工藝參數(shu)✉️可以彼此獨立調(diào)整，不僅可以獲得(dé)設備工作狀态的(de)調整和工藝的質(zhì)量控制，而且設備(bèi)操作簡單化，工藝(yì)容易掌握。

離(li)子束濺射技術和(hé)設備的這些優點(dian)，成爲國内外生産(chan)濺射💔薄膜壓力傳(chuán)感器的主導技術(shù)和設備。這種離🔴子(zǐ)束共濺射薄膜設(she)備除可用于制造(zao)高性能薄膜壓力(li)傳感器的各種薄(báo)膜🤟外，還可㊙️用于制(zhì)備集成電路中的(de)高溫合🥵金導體薄(báo)❤️膜、貴重金屬薄膜(mó)；用🍓于制備磁性器(qì)件、磁光波導、磁存(cun)貯器等磁性薄膜(mó)；用于制備高質量(liang)的光學薄膜，特别(bié)是激光高損傷阈(yù)值窗口薄膜、各種(zhǒng)高反射率、高透射(shè)率薄膜等；用于㊙️制(zhì)備磁敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等薄膜(mó)🔆傳感器用的納米(mǐ)和微米薄膜；用于(yu)制備⚽光電子器件(jian)和金屬❤️異質結結(jie)構器件、太陽能電(diàn)池、聲表面波🔱器件(jiàn)、高溫超導器件等(deng)所使用的薄膜；用(yòng)于制備薄膜集成(chéng)電🔞路和 MEMS系統(tong)中的各種薄膜以(yǐ)及材料改性中的(de)各種薄膜；用于制(zhì)備其😍它高質量的(de)納米薄膜或微米(mi)薄膜等。本文源自(zì) 迪川儀表 ，轉載請保留出(chū)處。