用于濺(jian)射 DFL-800壓力(li)傳感器制造(zao)的離子束濺(jiàn)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(sheng)産。一個典型(xing)的敏感芯片(pian)是在金屬彈(dàn)性體上濺射(shè)澱積四層或(huo)五👈層的🥰薄膜(mó)。其中，關鍵的(de)是與彈性體(tǐ)金屬起隔離(li)的介質㊙️絕緣(yuán)膜和在絕⚽緣(yuan)膜上的起應(ying)變作用的功(gōng)能材料薄膜(mo)😄。

對介質(zhi)絕緣膜的主(zhu)要技術要求(qiu)：它的熱膨脹(zhang)系數與金屬(shǔ)彈☀️性體的熱(re)膨脹系數基(ji)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(jiào)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(tǐ)表面上澱積(ji)的薄膜的附(fù)着力要高、粘(zhān)附牢、具有一(yī)定的彈性；在(zài)大 2500με微應(ying)變時不碎裂(liè)；對于膜厚爲(wèi) 5μ m左(zuo)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(wéi)内疲勞 106之後，介質膜(mó)的絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(ying)變薄膜一般(bān)是由二元以(yǐ)上的多元素(su)組成，要求元(yuan)素之間🐆的化(hua)學計量比基(jī)本上與體材(cái)相同；它的熱(rè)膨脹系數與(yǔ)介質絕緣膜(mo)的熱膨脹系(xì)數基本一緻(zhì)；薄膜的厚度(dù)應該在保證(zhèng)穩💯定的連續(xù)薄膜的平均(jun)厚度的前提(ti)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(wēn)度範圍内穩(wěn)定，對于傳感(gǎn)器穩定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻(zǔ)變化量應小(xiao)于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無(wu)針孔缺陷、内(nei)應力小、無雜(zá)質污染、具有(yǒu)一定彈性和(he)符合化學計(ji)量比的高質(zhì)量薄膜涉及(jí)薄膜工藝中(zhōng)的諸多因素(su)：包括澱積材(cái)料的粒子大(da)小、所帶能量(liang)、粒子📧到達襯(chen)底基片之前(qián)的空間環境(jing)，基片的表面(mian)狀況、基片溫(wēn)度、粒子的吸(xi)附、晶核生長(zhang)過程、成膜速(su)率等等。根據(jù)📐薄膜澱積理(li)論模型可知(zhī)，關鍵是生長(zhǎng)層或初期幾(jǐ)層的薄膜質(zhi)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(mo)如果再附加(jia)惡劣環境的(de)影響，例如薄(báo)膜吸附的氣(qì)體在釋放後(hou)形成空洞，雜(za)質污染影響(xiang)元素間的化(hua)學計🔴量比，這(zhè)些都會降低(dī)薄膜的機械(xie)、電和溫度特(tè)性。

美國(guó) NASA《薄膜壓(yā)力傳感器研(yán)究報告》中指(zhi)出，在高頻濺(jian)射中，被🈲濺射(she)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(hòu)在基片上澱(dian)積薄膜，這樣(yàng)，膜質比熱蒸(zhēng)發澱積薄膜(mó)緻密、附着力(lì)好。但是濺射(she)粒子穿過等(děng)✉️離子體區域(yu)時，吸附等離(lí)子體㊙️中的氣(qi)體，澱積的薄(bao)膜受到等離(li)子體内雜質(zhì)污染㊙️和高溫(wen)不穩定的熱(re)動态影響，使(shi)薄膜産生更(geng)多的缺陷，降(jiàng)低了絕緣膜(mo)的強度，成品(pǐn)率低。這些成(cheng)爲高頻🌈濺射(she)設備的技術(shù)🚶用于批量生(shēng)産濺射薄膜(mo)壓力傳感器(qi)的主要限制(zhi)。

日本真(zhen)空薄膜專家(jiā)高木俊宜教(jiao)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(zǐ)足以形成分(fèn)子層附📐着在(zai)工件表面上(shang)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(yǒu)幾個因素也(ye)是值得考慮(lü)的：等離子體(ti)内的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼高溫，使(shi)抗😄蝕劑掩膜(mó)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(yòu)是産生濺射(she)粒子的工藝(yì)參數的一部(bu)分，因此設備(bèi)的工作參數(shu)和工藝參數(shù)互相🚩制約，不(bú)能💰單獨各自(zì)調整，工藝掌(zhang)握困難，制作(zuò)和操作過程(cheng)複雜。

對(duì)于離子束濺(jiàn)射技術和設(shè)備而言，離子(zǐ)束是從離子(zi)源等離子🐉體(tǐ)中，通過離子(zi)光學系統引(yin)出離子形成(cheng)的，靶和基片(piàn)置放在遠離(lí)等離子體的(de)高真空環境(jìng)内，離子束轟(hong)擊靶，靶材原(yuan)子濺射逸🔴出(chū)，并在襯底基(ji)片上澱❤️積成(chéng)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(ji)術制備薄💁膜(mó)的缺陷。值🌈得(dé)指出的是，離(lí)子束濺射普(pu)遍認爲濺射(shè)出來的是✏️一(yi)個和幾個原(yuan)子。*，原子尺寸(cùn)比分子✨尺寸(cùn)小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒(li)更小，顆粒與(yu)顆粒之間間(jian)隙小，能有❌效(xiào)地減少薄膜(mó)内的空洞以(yǐ)及針孔缺陷(xian)，提高薄膜附(fu)着力和增強(qiang)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(jù)🏃‍♀️有的，，在薄膜(mó)澱積之前，可(kě)以使用輔助(zhù)離子源産生(shēng)的 Ar+離子(zi)束對基片原(yuán)位清洗，使基(ji)片達到原子(zi)級的清潔度(dù)，有利于薄膜(mó)層間的原子(zi)結合；另外，利(li)用這個離子(zǐ)束對正在澱(dian)積的薄膜進(jìn)行轟擊，使薄(báo)膜内的原子(zi)遷移率增加(jia)，晶核規則化(hua)；當用氧離子(zi)或氮離子轟(hōng)擊正♊在生長(zhǎng)的🔴薄膜時，它(tā)😍比用氣體分(fen)子更能🧑🏾‍🤝‍🧑🏼有效(xiào)地形成化學(xué)計量比的氧(yǎng)化物、氮💯化物(wu)。第二，形成等(děng)離子體的工(gong)作參數和薄(bao)✏️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(gong)作狀态的調(diào)整和工藝的(de)質💃🏻量控制，而(er)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(she)備的這些優(you)點，成爲國内(nei)外生産濺射(she)薄膜壓力傳(chuan)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(yòng)于制造高性(xìng)能薄膜壓力(lì)傳感😍器的各(ge)種薄膜外，還(hai)可用于制備(bei)集成電路中(zhōng)的高溫合金(jīn)導體薄膜、貴(gui)重金🐉屬薄膜(mo)；用于制備磁(ci)性器件、磁光(guāng)波導、磁存貯(zhu)器等磁性薄(báo)膜；用于制備(bèi)高質量的光(guāng)學薄膜，特别(bié)是激光高損(sun)傷阈值窗口(kou)薄膜、各種高(gao)反♊射率、高透(tòu)射率薄膜等(děng)；用于制備磁(ci)敏、力敏、溫敏(mǐn)、氣溫、濕敏等(deng)薄膜🔴傳感器(qi)用❌的納米和(he)微米薄膜；用(yòng)于制備光電(diàn)子器件和金(jin)屬異質結結(jie)構器件🈲、太陽(yáng)能🏃🏻‍♂️電池、聲表(biao)面波器件、高(gāo)溫超導器件(jian)等所使用的(de)薄膜；用于制(zhi)備薄膜集成(chéng)電路和㊙️ MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及(ji)材料改性中(zhōng)的各種薄膜(mo)；用✏️于制備其(qi)它高質量的(de)納米薄膜或(huò)微米薄膜等(děng)。本文源自 迪川儀表(biao) ，轉載請(qing)保留出處。