用(yòng)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(cheng)🙇🏻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(min)感芯片是在金(jīn)屬彈性體上濺(jian)射澱積🥰四層或(huo)五層的薄膜。其(qi)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(bian)作用的功能材(cai)料薄膜。

對(dui)介質絕緣膜的(de)主要技術要求(qiú)：它的熱膨脹系(xì)數與金屬彈性(xing)體的熱膨脹系(xi)數基本一緻，另(ling)外，介質膜的絕(jué)緣常數要高，這(zhè)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(jin)屬彈性體表面(mian)上澱積的薄膜(mo)的附着力要高(gāo)、粘附牢、具😘有一(yī)定的彈性；在大(da) 2500με微應變時(shí)不碎裂；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的介質絕(jue)緣膜，要求在 -100℃至 300℃溫度(du)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(yi)般是由二元以(yi)上的多元素組(zu)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(rè)膨脹系數與介(jie)質絕緣膜的熱(re)膨脹系數基本(běn)一緻；薄膜的厚(hou)度👉應該在保證(zheng)穩定的連續薄(báo)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(shǎo)自身發熱引起(qi)電阻的👅不穩定(dìng)性；應變電阻阻(zu)值應在很寬的(de)溫度範圍内穩(wen)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(li)小、無雜質📞污染(ran)、具有一定彈性(xìng)和符合化學計(ji)量比的高質👌量(liang)薄膜涉🔆及薄膜(mó)工藝中的諸多(duō)因素：包括澱積(ji)材料的粒㊙️子大(dà)小、所帶能量、粒(lì)子到達襯底基(ji)片之前的空間(jiān)環境，基片的🧡表(biao)面狀況、基片溫(wēn)度、粒子的吸附(fù)、晶核生長過程(chéng)、成膜速率等等(deng)。根據薄膜澱積(ji)理論模型可知(zhī)，關鍵是生長層(ceng)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(chén)澱速率快，所🏃‍♂️澱(diàn)✌️積的薄膜如果(guo)再🔴附加惡劣環(huan)境的影響，例如(ru)薄膜吸附的氣(qì)體在釋放🐉後形(xíng)成空洞，雜質污(wu)染影響元素間(jian)的化學計🎯量比(bǐ)，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(qì)研究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺射(shè)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(xù)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(rè)蒸發澱積薄膜(mo)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(deng)離子體中的氣(qi)體，澱🧡積的薄膜(mo)受💚到等離子體(ti)内雜質污染🤩和(he)高溫不穩定的(de)熱動态影響，使(shǐ)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(jian)🤩射薄膜壓力傳(chuan)感器的主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜專家高(gāo)木俊宜教授通(tōng)過實驗證明，在(zai) 10-7Torr高真空下(xia)，在幾十秒内殘(can)餘氣體原子足(zu)以形成分子層(céng)附着在工件表(biǎo)面上而污染工(gong)件，使薄膜質量(liàng)受到🈚影響。可見(jian)，真空度越高，薄(báo)膜質量越有保(bǎo)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(jì)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(zuò)參數的一部分(fèn)，又是産生濺射(she)🔅粒子的工藝參(cān)✊數的一部分，因(yin)此設備的工作(zuo)參數和工藝參(can)數互相🔞制約，不(bú)能單獨各自調(diào)⭐整，工藝掌握困(kun)難，制作和操作(zuo)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(li)子體中，通過離(lí)子光學系統引(yin)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(hong)擊靶，靶材原子(zi)濺射逸出，并在(zai)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(yǐng)響，*克服了高頻(pin)濺射技術制備(bèi)薄膜的缺陷。值(zhi)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(chǐ)🔅寸比分子尺寸(cùn)小得多，形成👈薄(bao)膜時顆粒更小(xiao)🈲，顆粒與顆粒之(zhī)間💘間隙小，能有(you)效地減少♻️薄膜(mo)内的空洞以及(ji)♌針孔缺陷，提高(gāo)薄膜附着力和(he)增強薄膜的彈(dan)性。

離子束(shu)濺射設備還有(yǒu)兩個功能是高(gāo)頻濺射設備所(suǒ)不具📱有的，，在薄(báo)膜澱積之前，可(ke)以使用輔助離(li)子🎯源産生的 Ar+離子束對基(ji)片原位清洗，使(shǐ)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(ling)外，利用這個離(li)子束對正在澱(dian)積的薄🐆膜進行(hang)轟擊，使薄膜内(nei)的原子遷♻️移率(lü)增加，晶核🍓規則(zé)化；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟擊(jī)正在生長的薄(báo)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(hua)物、氮🈲化物。第二(er)，形成等離子體(ti)的工作參數和(he)薄膜加工的工(gōng)藝參數可以彼(bǐ)此獨立調整，不(bú)僅可以獲得設(shè)備工作狀态的(de)調整和工藝的(de)質量控制，而且(qiě)設備⛱️操作簡單(dan)化，工藝容易♌掌(zhang)握。

離子束(shu)濺射技術和設(she)備的這些優點(diǎn)，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(bèi)。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(wēn)合金導體薄膜(mo)、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(ci)性薄膜；用于制(zhi)備高質量的光(guāng)學薄膜，特别是(shì)激光高損傷阈(yu)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(min)、力敏、溫敏、氣溫(wēn)、濕敏等薄🔱膜傳(chuan)感器用的納米(mi)和微米薄膜；用(yòng)于制備光電子(zǐ)器件和金屬異(yì)質結結構器件(jiàn)、太陽能🧡電池、聲(shēng)表面波器件、高(gāo)溫超導器件等(děng)所使用的薄膜(mó)；用于制備薄膜(mo)集成電路和 MEMS系統中的各(gè)種薄膜以及材(cái)料改性中的各(ge)種薄膜；用于制(zhì)備其它高質量(liang)的納米薄膜或(huò)微米薄膜等🔴。本(ben)文源自 迪(di)川儀表 ，轉(zhuan)載請保留出處(chù)。