用(yong)于濺射 DFL-800壓(ya)力傳感器制造(zao)的離子束濺射(she)設備

濺射(she)壓力傳感器的(de)核心部件是其(qí)敏感芯體（也稱(chēng)敏感芯片）， 納米薄膜壓力(lì)傳感器 大(da)規模生産首要(yào)解決敏感芯片(piàn)的規模化生産(chan)。一個典型的敏(mǐn)🍓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(yu)彈性體金屬🔴起(qi)隔離的介質絕(jué)緣膜和在絕緣(yuán)膜上的起應變(biàn)作❗用的功能材(cai)料薄膜。

對(duì)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(xìng)體的熱膨脹系(xi)數基本一緻，另(lìng)外，介質膜的絕(jue)緣常數要高🛀🏻，這(zhè)樣較薄的薄膜(mo)會有較高的絕(jué)緣電阻值。在表(biao)面粗糙度優于(yu) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性體表面(mian)上澱積的薄膜(mó)的附着力要高(gao)、粘附牢、具有一(yi)定的彈性；在大(dà) 2500με微應變時(shí)不碎裂；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的介質絕(jué)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(zhī)間的化學計量(liàng)比基本上與體(ti)材相同；它的熱(rè)膨🐅脹系數與介(jiè)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(zhèng)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(zhí)高、功耗小、減少(shao)自身發熱引起(qi)電阻的不穩定(ding)性；應變電阻阻(zǔ)值應在很寬的(de)溫度範圍内穩(wen)定，對于傳感器(qi)穩定性爲 0.1%FS時，電阻變化量(liàng)應小于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhì)密、粘附牢、無針(zhēn)孔缺陷、内應力(lì)小、無雜質污‼️染(ran)🔞、具有一定彈性(xing)和符合化學計(jì)量比的高質📱量(liang)薄🔞膜涉及薄膜(mó)工藝中的諸多(duo)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(jī)片之前的空間(jiān)環境，基片的🐅表(biǎo)面狀況、基片溫(wēn)度、粒子的吸🛀🏻附(fu)、晶核生長過程(chéng)、成膜速🌈率等等(deng)。根據薄膜澱積(jī)理論模型可知(zhī)，關鍵是生長層(céng)或♍初期幾層的(de)薄膜質量。如果(guo)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(huán)境的影響，例如(rú)薄🌈膜吸附的氣(qì)體在釋放✌️後形(xing)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(diàn)和溫度特性。

美國 NASA《薄(báo)膜壓力傳感器(qì)研究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺射(she)中🧡，被濺射材料(liào)以分子尺寸大(dà)小的粒子帶有(yǒu)一定能量連續(xu)不斷的穿過♈等(deng)離子體後在基(ji)片上澱積薄膜(mo)，這樣，膜質比💚熱(re)蒸發澱積薄🍓膜(mó)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(děng)離子體中的氣(qi)體，澱㊙️積的薄膜(mó)受到等離子體(tǐ)内雜質污染和(hé)高溫不穩定🔴的(de)熱動态影響，使(shi)薄膜産生更多(duo)的👅缺陷，降低了(le)絕緣🈲膜的強度(du)，成品率🔆低。這些(xiē)成爲高頻濺射(shè)設備的技術🌈用(yong)于批量生産濺(jian)射薄膜壓力傳(chuán)感器的主要限(xian)制。

日本真(zhen)空薄膜專家高(gāo)木俊宜教授通(tong)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(zú)以形成分子層(céng)附着在工件表(biao)面上而污染工(gōng)件，使薄膜質量(liàng)受到影響。可見(jiàn)，真空度越高，薄(báo)膜質量越有保(bao)障。

此外，還(hái)有幾個因素也(ye)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(zhi)碳化。高頻濺射(she)靶，既是産生等(děng)離子體的工作(zuo)參數的一部分(fen)，又是産生濺射(shè)粒子的工藝參(cān)數的一部分，因(yīn)此設備的工作(zuò)參數和工藝參(cān)數互相制約，不(bú)能單獨各自調(diào)整，工藝掌握困(kùn)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(shi)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(fàng)在遠離等離子(zǐ)體的高真空環(huan)境内，離子束轟(hōng)擊靶，靶材原子(zi)濺射逸出，并在(zài)襯底🆚基片上澱(diàn)積成膜，這一過(guò)程沒🍓有等離子(zǐ)體惡劣環✊境影(ying)響，*克服了高頻(pin)濺射🧑🏽‍🤝‍🧑🏻技術制備(bèi)薄膜的缺陷。值(zhí)🐇得指出的是，離(li)子束濺射普遍(bian)認爲濺射出來(lái)的是一個和幾(ji)個原子。*，原子尺(chi)寸比分子尺寸(cun)小得多，形成薄(báo)膜時顆粒更小(xiao)👅，顆粒與顆粒之(zhi)間間隙小，能有(yǒu)效地減少薄膜(mó)内的空洞以及(jí)針孔缺陷，提高(gāo)👌薄膜附着力和(hé)增強薄膜的彈(dàn)性。

離子束(shù)濺射設備還有(you)兩個功能是高(gāo)頻濺射設備所(suǒ)✏️不具有的，，在薄(bao)膜澱積之前，可(ke)以使用輔助離(lí)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(zǐ)級的清潔度，有(yǒu)利于薄膜層間(jiān)的原子結合；另(lìng)外，利用這個離(lí)子束對正在澱(diàn)積的薄✂️膜進行(hang)轟擊，使薄膜内(nèi)的原子遷移率(lü)增加，晶核規則(ze)化；當用氧離子(zi)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(you)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(tǐ)🏒的工作參數和(he)薄⛷️膜加工的工(gong)藝參數可以彼(bi)此獨立調整，不(bu)僅♻️可以獲得設(she)備工作狀态的(de)調整和工藝的(de)質量控制，而且(qie)設備操👅作簡單(dan)化，工藝容易掌(zhang)握。

離子束(shù)濺射技術和設(she)備的這些優點(diǎn)，成爲國内外生(sheng)産濺射薄膜壓(ya)力傳感器的主(zhu)導技術和設備(bei)。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(ya)力傳感器的各(gè)種薄膜外，還可(ke)用于制備集成(cheng)電路中💞的高溫(wēn)合金導體薄膜(mó)、貴重金🈲屬薄膜(mo)；用于制備磁性(xìng)🛀器件、磁光波導(dao)、磁存貯器💞等磁(cí)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(yù)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(mǐn)、力敏、溫😘敏、氣溫(wen)、濕敏等薄膜傳(chuan)感器用🐆的納米(mǐ)和✨微米薄膜；用(yong)于制備⭐光電子(zi)器件和金屬🚶‍♀️異(yi)質結結構器件(jiàn)、太陽能電池、聲(shēng)表面波器件、高(gao)溫‼️超導器件等(deng)所使用的薄膜(mo)；用于制備薄膜(mo)集成電🚶‍♀️路和 MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及材(cai)料改性中的各(ge)種薄膜；用于♉制(zhi)備其🏃🏻它高質量(liàng)的納米薄膜或(huò)微米薄膜等。本(ben)文源自 迪(dí)川儀表 ，轉(zhuǎn)載請保留出處(chù)。