用于濺(jian)射 DFL-800壓(yā)力傳感器(qì)制造的離(li)子束濺射(shè)設備

濺射壓力(lì)傳感器的(de)核心部件(jiàn)是其敏感(gǎn)芯體（也稱(chēng)敏感芯片(pian)♉）， 納米(mi)薄膜壓力(lì)傳感器 大規模(mo)生産首要(yào)解決敏感(gǎn)芯片的規(gui)模化生産(chan)。一個典型(xing)的敏感芯(xīn)片是在金(jin)屬彈性體(tǐ)上濺射澱(dian)積四層或(huo)五層的薄(bao)膜。其中，關(guān)鍵的是與(yǔ)彈性體金(jin)屬起隔離(li)⭐的介質絕(jué)緣膜和在(zài)絕緣膜上(shang)🐪的起應變(biàn)作用的功(gong)能⛱️材料薄(báo)膜。

對(dui)介質絕緣(yuan)膜的主要(yào)技術要求(qiú)：它的熱膨(péng)脹系數與(yǔ)💜金屬彈性(xing)體的熱膨(péng)脹系數基(ji)本一緻，另(ling)外，介質膜(mó)的絕緣常(cháng)數要高🏃，這(zhe)樣👉較薄的(de)薄膜會有(yǒu)較高的絕(jue)緣電阻值(zhi)。在表面粗(cu)糙度優于(yu) 0.1μ m的金屬彈(dan)性體表面(miàn)上澱積的(de)薄膜的附(fu)着力要高(gāo)、粘附牢、具(ju)有❓一定的(de)彈性；在大(dà) 2500με微應(ying)變時不碎(suì)裂；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右(yòu)的介質絕(jue)緣膜，要求(qiu)在 -100℃至(zhì) 300℃溫度(du)範圍内循(xún)環 5000次(ci)，在量程範(fan)圍内疲勞(láo) 106之後(hòu)，介質膜的(de)絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應變薄(bao)膜一般是(shì)由二元以(yi)上的多元(yuán)素組成，要(yao)求元素之(zhi)📞間的化學(xué)計量比基(ji)本上與體(ti)材相同；它(ta)的熱膨脹(zhàng)系數與介(jiè)質絕緣膜(mó)的熱膨脹(zhang)系數基本(ben)一緻；薄膜(mo)的厚度應(ying)該在🔱保證(zhèng)穩定的連(lian)🔴續薄膜的(de)平均厚度(du)的前提下(xià)，越薄越好(hǎo)，使得阻值(zhí)高、功耗小(xiao)、減🌐少自身(shēn)發熱引起(qi)電阻的不(bú)穩定性；應(ying)變電阻阻(zu)值應在很(hěn)寬的溫度(du)範圍内穩(wěn)定，對于傳(chuán)感器穩🐕定(ding)性爲 0.1%FS時，電阻變(biàn)化量應小(xiao)于 0.05%。　

*，制備非(fēi)常緻密、粘(zhan)附牢、無針(zhen)孔缺陷、内(nei)應力小、無(wu)雜質污👌染(rǎn)、具有🤞一定(ding)彈性和符(fu)合化學計(jì)量比的高(gāo)質量薄膜(mó)涉及薄🌈膜(mo)工藝中的(de)諸多因素(su)：包括澱積(jī)材料的粒(li)子大小、所(suo)帶能量、粒(li)子到達襯(chèn)底基片之(zhī)前的空間(jian)環境，基片(piàn)的表面狀(zhuàng)況、基片溫(wēn)度、粒子的(de)吸附、晶核(he)生長過程(cheng)、成膜速率(lü)等等。根據(jù)薄膜澱積(jī)理🥵論模型(xing)可知，關鍵(jiàn)是生長層(céng)或初期幾(jǐ)層的薄膜(mó)質量。如果(guǒ)粒子尺寸(cùn)大，所帶☔的(de)能量小，沉(chén)澱速率快(kuài)，所澱積的(de)薄膜如果(guo)再♈附加惡(e)劣環境的(de)影🔆響，例如(ru)薄膜吸附(fù)的🌈氣體在(zai)釋放後形(xing)成空洞，雜(za)質污染影(yǐng)響元素間(jian)的化學計(jì)量比，這♉些(xiē)都會降低(dī)薄膜的機(ji)械、電和溫(wēn)度特性。

美國 NASA《薄膜壓(ya)力傳感器(qì)研究報告(gào)》中指出，在(zài)高頻濺射(she)中🍉，被濺射(shè)🛀材料以分(fen)子尺寸大(da)小的粒子(zi)帶有一定(ding)能量連續(xu)不斷的穿(chuān)過等離子(zi)體後在基(jī)片上澱積(jī)薄膜，這樣(yang)，膜質比熱(re)蒸發♻️澱積(ji)薄🏒膜緻密(mì)、附着力好(hao)。但是濺射(she)粒子穿過(guò)等離子體(ti)區🐪域時，吸(xī)附等離子(zǐ)體🔴中的氣(qi)體，澱積的(de)薄膜受到(dao)等離子體(tǐ)内雜質污(wū)染和高溫(wen)不穩定❄️的(de)熱動态影(ying)響，使薄膜(mó)産生更多(duō)的💛缺陷，降(jiang)低了絕緣(yuan)膜的強度(du)，成品率低(dī)。這些成爲(wèi)高頻💰濺射(she)設備的技(ji)術用于批(pi)量生産濺(jiàn)🤩射薄膜壓(yā)力傳感器(qì)的主要限(xian)制。

日(ri)本真空薄(báo)膜專家高(gāo)木俊宜教(jiāo)授通過實(shí)驗證明，在(zài) 10-7Torr高真(zhen)空下，在幾(ji)十秒内殘(can)餘氣體原(yuán)子足以形(xíng)成分🛀子層(céng)附着在工(gong)件表面上(shàng)而污染工(gōng)件，使薄膜(mo)質量受到(dao)😄影響。可見(jiàn)💜，真空度越(yue)📐高，薄膜質(zhì)量越有保(bǎo)障。

此(cǐ)外，還有幾(jǐ)個因素也(ye)是值得考(kao)慮的：等離(li)子體内的(de)高溫，使抗(kang)蝕劑掩膜(mó)圖形的光(guang)刻膠軟化(huà)，甚至碳♍化(huà)。高頻濺射(she)靶，既是産(chan)生等離子(zi)體的工作(zuo)參數的一(yī)部分，又是(shì)産生濺射(shè)粒子的工(gong)藝參數的(de)一部分，因(yīn)此設備的(de)工作參數(shu)和工藝參(can)數互相制(zhi)約，不能🔞單(dān)獨各自調(diao)整，工藝掌(zhǎng)握🈲困難，制(zhi)作和操作(zuò)過程複🔅雜(zá)。

對于(yú)離子束濺(jiàn)射技術和(hé)設備而言(yan)，離子束是(shi)從離子源(yuan)💋等😘離子體(tǐ)中，通過離(li)子光學系(xi)統引出離(lí)子形成的(de)，靶和🔞基片(piàn)置放❤️在遠(yuǎn)離等離子(zǐ)體的高真(zhēn)空環境内(nei)，離🌈子束轟(hōng)擊靶，靶材(cai)原子濺射(shè)逸💯出，并在(zai)襯底基片(pian)上澱積成(chéng)膜，這一過(guò)程沒有等(deng)離子體惡(e)劣環🐅境影(ying)響，*克服📐了(le)高頻濺射(shè)技術制備(bèi)薄膜的缺(quē)陷。值得指(zhǐ)出的是，離(li)子束濺射(shè)普遍認爲(wei)濺射出來(lai)的是一個(gè)和幾個原(yuán)子。*，原子尺(chi)寸比分子(zi)尺寸小得(de)多，形成🌂薄(bao)膜時顆粒(li)更小，顆粒(li)與顆粒之(zhī)間間💁隙小(xiao)，能有效地(dì)減少薄膜(mo)内的空洞(dòng)以及針孔(kǒng)缺陷，提高(gāo)薄膜♊附着(zhe)力和增強(qiang)薄膜的彈(dan)性。

離(lí)子束濺射(she)設備還有(yǒu)兩個功能(néng)是高頻濺(jian)射設備所(suǒ)不具有🐆的(de)👣，，在薄膜澱(dian)積之前，可(ke)以使用輔(fǔ)助離子源(yuan)産生的 Ar+離子束(shu)對基片原(yuán)位清洗，使(shi)基片達到(dào)原子級的(de)清潔度，有(you)利于薄膜(mo)層間的原(yuan)子結合；另(lìng)外，利用這(zhè)個離子📧束(shù)對正在澱(dian)積的薄膜(mo)進行轟擊(ji)，使薄膜内(nèi)的原子遷(qian)移率增加(jia)，晶核規則(ze)化；當用氧(yang)離子或氮(dàn)離子轟擊(ji)正在生長(zhang)的薄膜時(shi)，它比用氣(qi)體分子更(gèng)能有效地(di)形成化學(xué)計量比的(de)氧化物、氮(dàn)化物。第二(èr)，形成等離(li)子體的🏃工(gōng)作參數和(hé)薄膜加工(gong)的工藝參(cān)數可以彼(bi)此獨立調(diao)㊙️整，不僅可(ke)以獲得設(she)備工作狀(zhuàng)态的調整(zhěng)和工藝的(de)質👣量控制(zhì)，而且設備(bei)操作簡單(dān)化，工藝容(rong)易掌握。

離子束(shù)濺射技術(shù)和設備的(de)這些優點(diǎn)，成爲國内(nèi)外生産濺(jian)射薄🌈膜壓(ya)力傳感器(qì)的主導技(ji)術和設備(bei)。這種離子(zi)束共濺♌射(she)薄膜設備(bei)除可用于(yú)制造高性(xing)能薄膜壓(yā)力傳感器(qì)的各種薄(báo)膜外，還可(ke)用于制備(bèi)集成電路(lu)中的高溫(wen)合💃🏻金導體(tǐ)薄🐅膜、貴重(zhong)金屬薄膜(mo)；用于制備(bei)磁性器件(jiàn)、磁光波導(dao)、磁存貯器(qi)💛等磁性薄(báo)膜⭐；用于制(zhì)備高質量(liàng)的光學薄(bao)膜，特别是(shi)激光高損(sǔn)傷阈值窗(chuang)口薄膜、各(ge)種高反⛷️射(shè)率、高透射(shè)率薄膜等(deng)；用于制備(bei)磁敏、力敏(min)、溫👉敏、氣溫(wēn)、濕敏等薄(bao)膜傳感器(qì)用的納米(mǐ)和微米薄(báo)膜；用于制(zhi)備光電子(zi)器件和金(jin)屬異質結(jié)結構器件(jian)、太陽能電(diàn)池、聲表面(miàn)波🌍器件、高(gao)溫超導器(qi)件等🍓所使(shi)用的薄✂️膜(mó)；用于制備(bei)薄膜集成(cheng)電路和🍉 MEMS系統中(zhong)的各種薄(báo)膜以及材(cái)料改性中(zhōng)的各種薄(bao)膜；用于🚩制(zhì)備其㊙️它高(gao)質量的納(na)米薄膜或(huò)微米薄膜(mo)等💚。本文源(yuan)自💜 迪(di)川儀表 ，轉載請(qǐng)保留出處(chu)。