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

濺射(shè)壓力傳感器的(de)核心部件是其(qí)敏感芯體（也稱(cheng)敏感芯片）， 納米薄膜壓力(lì)傳感器 大(dà)規模生産首要(yao)解決敏感芯片(piàn)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(jiàn)射澱積🏃🏻四層或(huò)五層的薄膜。其(qí)中🌈，關鍵的是與(yu)彈性體金屬起(qǐ)隔離的介質絕(jué)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(qiu)：它的熱膨脹系(xì)數與金🌐屬✔️彈性(xìng)體的熱膨脹系(xì)數基本一緻，另(lìng)外，介質膜的絕(jue)緣常數要高，這(zhe)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(mo)的附着力要高(gāo)📱、粘附牢、具有一(yi)定的彈性；在大(da) 2500με微應變時(shi)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(dù)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(ti)材相同；它的熱(re)膨脹系數與介(jie)質絕緣💛膜的熱(rè)膨脹系數基本(ben)一緻；薄膜的厚(hou)度應該在保證(zhèng)穩😍定的連續薄(bao)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(shao)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(liàng)應小于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhì)密、粘附牢、無針(zhen)孔缺陷、内應力(li)小、無雜質污染(rǎn)⭕、具有一定彈性(xing)和符合化學計(jì)量比的高質量(liàng)薄膜涉及薄膜(mo)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(jian)環境，基片的💁表(biǎo)面狀況、基片溫(wen)度、粒子的吸附(fu)、晶核生長過程(chéng)、成膜速👨‍❤️‍👨率等等(děng)。根據薄膜澱積(jī)理論模型可知(zhi)，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(guǒ)再附加惡劣環(huán)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(bi)，這‼️些都會降低(dī)薄膜的機械🏃‍♀️、電(dian)和溫度特👈性。

美國 NASA《薄(báo)膜壓力傳感器(qi)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(dà)小的粒子帶有(you)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(mo)，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(děng)離子體中的氣(qì)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(shi)薄膜産生更👌多(duo)的缺陷，降低了(le)絕緣🐇膜的強度(dù)，成品率低。這些(xie)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(chuan)感器的主要限(xian)制。

日本真(zhen)空薄膜專家高(gao)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(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(bao)膜質量越有保(bao)障。

此外，還(hai)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(ji)掩膜圖形的光(guang)刻膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺射(shè)靶，既是産生等(děng)離子體的工作(zuò)參數的一部分(fen)，又是産生濺射(shè)粒子的❄️工藝參(can)數的一部分，因(yīn)此設備的工作(zuo)參👉數和工藝‼️參(cān)數互相制約，不(bú)能📧單獨各自調(diao)整，工藝掌握困(kùn)難，制作和操作(zuo)過程複雜。

對于離子束濺(jian)射技術和設備(bèi)而言，離子束是(shi)從離♋子源等離(lí)🈲子體中，通過離(li)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(huán)境内，離子束轟(hong)擊靶，靶材原子(zǐ)濺射逸🈚出，并在(zai)襯底基片上澱(diàn)積成膜，這一過(guò)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(bei)薄膜的缺陷。值(zhi)得指出的是，離(lí)⛹🏻‍♀️子束濺射普遍(biàn)認爲濺射出來(lai)的是一個和幾(jǐ)個原子🌈。*，原子尺(chi)🏃🏻‍♂️寸比分子尺寸(cùn)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(you)效地減少薄膜(mo)内的空洞以及(ji)針孔缺陷，提高(gao)薄膜附着力和(he)增強薄膜的彈(dàn)性。

離子束(shu)濺射設備還有(yǒu)兩個功能是高(gao)頻濺射設備所(suǒ)不具有的，，在薄(bao)膜澱積之前，可(kě)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(shi)基片達到原子(zǐ)級的清潔度🔴，有(you)利🔴于薄膜層間(jian)的原子結合；另(lìng)外，利用這個離(li)子束對🏒正在澱(dian)積✏️的薄膜進行(háng)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(ji)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(xue)計量比的氧化(huà)物、氮🔞化物。第二(èr)，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(bi)此獨立調🈚整，不(bu)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(zhǎng)握。

離子束(shu)濺射技術和設(shè)備的這些優點(dian)，成爲國内外生(sheng)産🤩濺射薄膜壓(yā)力傳感器的主(zhǔ)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(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(dǎo)、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(yu)值窗口薄膜、各(ge)種高反射率、高(gao)透射率薄膜等(deng)；用于🧑🏾‍🤝‍🧑🏼制備磁敏(min)、力敏、溫🎯敏、氣溫(wēn)、濕敏等薄膜傳(chuán)感器用的納米(mi)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(jian)、太陽能電池、聲(sheng)表面波器件、高(gao)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(cai)料改性中的各(ge)種薄膜；用于制(zhì)備其它高質量(liàng)的納米薄膜或(huò)微米薄膜等。本(běn)文🈲源自 迪(dí)川儀表 ，轉(zhuǎn)載請保留出處(chù)。