用于濺射(she) 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(gan)芯體（也稱😄敏感芯(xin)🔴片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器 大規模生産首要(yào)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(ceng)或五層的薄膜。其(qí)中，關鍵的是與彈(dàn)性體金屬起隔離(li)🔴的介質絕緣膜♋和(hé)在絕緣膜上的起(qǐ)應變作用的功能(neng)材料薄膜。

對(dui)介質絕緣膜的主(zhǔ)要技術要求：它的(de)熱膨脹系數💚與♋金(jīn)屬彈性體的熱膨(peng)脹系數基本一緻(zhì)，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(zǔ)值。在表面粗㊙️糙度(dù)優于 0.1μ m的(de)金屬彈性體表面(miàn)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(ying)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(zhi) 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(yuán)素組成，要求元素(sù)之間㊙️的化學計量(liàng)比基本上與體材(cái)相同；它的熱膨脹(zhàng)系數與介質絕緣(yuan)膜的熱膨脹系數(shu)基本一緻；薄膜的(de)厚度應該在🍉保證(zhèng)穩💞定的連🈲續薄膜(mo)的平均厚度的前(qian)提下，越薄越好，使(shi)得阻值高、功耗小(xiao)、減少自身發熱引(yǐn)起電阻的不穩定(dìng)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(que)陷、内應力小、無雜(za)質污染、具有一定(ding)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(neng)量、粒子⭐到達襯底(di)基片之前的空間(jiān)環境，基片的表面(mian)狀況、基片溫度、粒(lì)子的吸附、晶核生(sheng)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(mo)質👅量。如果粒子尺(chǐ)寸大，所帶🏃🏻的能量(liang)小，沉澱速率快，所(suo)澱積的薄膜如果(guǒ)再附加惡劣環境(jìng)的影響，例如薄膜(mó)吸附的氣體在釋(shi)放📞後形成空洞，雜(zá)質污染✍️影響元素(sù)間的化學計量比(bǐ)，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(yǐ)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(mó)，這樣，膜質比熱蒸(zheng)發澱積薄膜緻密(mì)、附着力好。但🙇‍♀️是濺(jian)射粒子穿過等⭕離(li)子體區域時，吸附(fù)等離子體中的氣(qi)體，澱積的薄膜受(shòu)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(geng)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(sheng)産濺射薄膜壓力(li)傳感器的主要限(xian)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(nèi)殘餘氣體原子足(zú)以形成分子層附(fù)着在工件表面上(shang)而污染工件，使薄(bao)膜質量🌈受到影響(xiang)⭐。可見，真空度越高(gao)，薄膜質量越有保(bao)障。

此外，還有(yǒu)幾個因素也是值(zhi)得考慮的：等離子(zǐ)體内的高溫🌈，使抗(kàng)蝕劑掩膜圖形的(de)光刻膠軟化，甚至(zhi)碳💋化。高頻濺射靶(bǎ)，既是産生等離子(zǐ)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(yin)此設備的工作參(can)數和工藝🏃‍♂️參數互(hu)相制約，不能單獨(dú)各自調整，工藝掌(zhang)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(zi)源💜等離🎯子體中，通(tong)過離子光學系統(tong)引出離子形成的(de)，靶和基片置放在(zài)遠離等離子體的(de)高真空環境内，離(lí)😍子束轟擊靶，靶🛀🏻材(cai)原子🐕濺射逸出，并(bing)在襯底基片上澱(diàn)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(xian)。值得指出的是，離(li)子束濺射普遍認(ren)爲濺射出來的是(shi)一個和幾個原子(zi)。*，原子尺寸比分子(zi)尺寸小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒更小(xiǎo)🚶，顆粒與顆粒之間(jiān)👣間隙小，能有效地(dì)減少薄膜内的空(kōng)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(ge)功能是高頻濺射(shè)設備所不具有的(de)，，在薄膜澱積之前(qian)，可以使用輔助離(li)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(lìng)外，利用這個離子(zi)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(zheng)在生長的☁️薄膜時(shi)，它比用氣體分子(zǐ)更能有效地形成(chéng)🌐化學計量比的氧(yang)化物、氮化物。第二(er)，形成等離子體的(de)工作參數和薄膜(mó)加工的工藝參數(shù)可以彼此㊙️獨立調(diao)整，不僅可以獲得(de)設備工作狀态的(de)💰調整和工藝的質(zhi)量控制，而且設備(bèi)操作簡單化👨‍❤️‍👨，工藝(yi)容易掌握。

離(li)子束濺射技術和(hé)設備的這些優點(diǎn)，成爲國内外生🔅産(chǎn)濺射薄膜壓力傳(chuan)感器的主導技術(shu)和設備。這種離子(zi)束共濺射薄膜設(shè)備除可用于制造(zào)高性能薄膜壓力(li)傳感器的各🚶種薄(bao)膜外，還可用于制(zhi)備集成電路中的(de)高溫合金導體薄(báo)膜、貴重金屬薄膜(mo)；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(bie)是激光高損傷阈(yù)值窗口薄膜、各種(zhong)高反射率、高透射(shè)率薄膜等；用于制(zhi)備磁敏、力敏、溫敏(mǐn)、氣溫、濕敏等薄膜(mo)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(jian)、高溫超導器件等(deng)所使用的薄膜；用(yòng)于制備薄膜集成(cheng)電路和 MEMS系統(tǒng)中的各種薄膜以(yǐ)及材料改性中的(de)各種薄膜🙇‍♀️；用于制(zhi)備♋其它高質量的(de)納米薄膜或微米(mǐ)薄膜等。本文源自(zì) 迪川儀表 ，轉載請保留出(chū)處。