用(yòng)于濺射(she) DFL-800壓(yā)力傳感(gǎn)器制造(zào)的離子(zi)束濺射(shè)設備

濺射(shè)壓力傳(chuán)感器的(de)核心部(bu)件是其(qí)敏感芯(xin)體（也稱(cheng)敏感🔴芯(xin)片）， 納米薄(bao)膜壓力(lì)傳感器(qi) 大(dà)規模生(sheng)産首要(yào)解決敏(mǐn)感芯片(piàn)的規模(mó)化生産(chǎn)。一個典(dian)🐕型的敏(mǐn)感芯片(pian)是在金(jīn)屬彈性(xìng)體上濺(jiàn)射澱積(jī)四層或(huo)五層的(de)薄膜。其(qí)中，關鍵(jiàn)的是與(yu)彈性體(tǐ)金屬起(qi)隔離的(de)介質絕(jué)緣膜和(he)在絕緣(yuan)膜上的(de)起應變(biàn)作用的(de)功能材(cái)料薄膜(mo)。

對(duì)介質絕(jué)緣膜的(de)主要技(jì)術要求(qiu)：它的熱(rè)膨脹系(xi)數與金(jin)屬彈㊙️性(xìng)體的熱(rè)膨脹系(xi)數基本(ben)一緻，另(ling)外，介質(zhì)🔆膜的絕(jue)緣⭐常數(shù)要高，這(zhè)樣較薄(báo)的薄膜(mó)會有較(jiào)高的絕(jué)緣電阻(zǔ)值。在表(biǎo)面粗💞糙(cāo)度優于(yu) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性(xìng)體表面(mian)上澱積(jī)的薄膜(mo)的附着(zhe)力要高(gao)、粘附牢(láo)、具👣有一(yī)定的彈(dan)性；在大(da) 2500με微(wēi)應變時(shi)不碎裂(lie)；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的(de)介質絕(jue)緣膜，要(yao)求在 -100℃至 300℃溫度(du)範圍内(nèi)循環 5000次，在(zài)量程範(fàn)圍内疲(pí)勞 106之後，介(jie)質膜的(de)絕緣強(qiáng)度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變(bian)薄膜一(yi)般是由(yóu)二元以(yi)上的多(duō)元素組(zǔ)成，要求(qiu)元素之(zhi)間的化(hua)學計量(liàng)比基本(ben)上與體(tǐ)材相同(tóng)；它的熱(re)膨脹系(xi)數與介(jie)質絕緣(yuan)⛷️膜的熱(re)膨脹系(xi)數基本(ben)一緻；薄(báo)膜的厚(hòu)度應該(gāi)在保證(zhèng)穩定的(de)連續薄(bao)膜的平(ping)均厚度(dù)的前提(ti)下，越薄(báo)越好，使(shi)㊙️得阻值(zhí)高、功耗(hào)小、減少(shǎo)自身發(fa)熱引起(qǐ)電阻的(de)不穩定(ding)性；應🈲變(biàn)電阻阻(zǔ)值⭕應在(zai)很寬的(de)溫度範(fàn)圍内穩(wěn)定，對于(yú)傳感器(qì)穩定性(xìng)爲 0.1%FS時，電阻(zu)變化量(liang)應小于(yú) 0.05%。　

*，制備(bèi)非常緻(zhì)密、粘附(fù)牢、無針(zhen)孔缺陷(xian)、内應力(lì)小、無雜(za)質污染(rǎn)、具有一(yī)定彈性(xing)和符合(hé)化學計(ji)量比的(de)高質量(liàng)薄✏️膜涉(she)及薄膜(mo)工藝中(zhōng)的諸多(duo)因素：包(bāo)括澱積(jī)材料的(de)粒子大(dà)小、所帶(dai)能量、粒(li)子到達(dá)襯☎️底基(jī)片之前(qián)的空間(jiān)環🍉境，基(jī)片的表(biǎo)面狀況(kuang)、基片溫(wen)度、粒子(zi)的吸🚶‍♀️附(fù)、晶核生(shēng)長過程(cheng)、成膜速(sù)率等等(děng)。根據‼️薄(báo)膜澱積(ji)理論模(mo)型可知(zhi)，關😄鍵是(shi)生長層(ceng)或初期(qi)幾層的(de)薄膜質(zhì)量。如果(guǒ)粒子尺(chi)寸❗大，所(suo)帶的能(neng)量小，沉(chén)澱速率(lü)快，所澱(dian)積的薄(báo)膜如果(guo)再🌈附加(jia)惡劣環(huan)境的影(yǐng)響，例如(ru)薄膜吸(xi)附的💃🏻氣(qi)體在釋(shì)放後形(xing)成空洞(dong)，雜質污(wu)染影響(xiǎng)📱元素間(jian)的化學(xué)計量比(bi)，這些都(dou)會降低(di)薄膜的(de)機械、電(diàn)和溫度(dù)特性。

美國(guó) NASA《薄(báo)膜壓力(li)傳感器(qì)研究報(bào)告》中指(zhi)出，在高(gāo)頻濺射(shè)中，被濺(jiàn)射材✌️料(liào)⭕以分子(zǐ)尺寸大(da)小的粒(li)子帶有(yǒu)一定能(neng)量連續(xù)不斷的(de)穿過等(deng)離子體(tǐ)後在基(ji)片上澱(dian)積薄膜(mo)，這樣，膜(mo)質比熱(re)蒸發澱(dian)積薄膜(mó)緻密、附(fu)着力好(hǎo)。但是濺(jian)射粒子(zǐ)穿過等(děng)離子體(tǐ)區域時(shi)，吸附等(deng)離子體(ti)🚶中的氣(qì)體，澱積(ji)的薄膜(mo)受🔞到等(děng)離子體(tǐ)内雜質(zhì)污染♍和(he)高溫不(bú)穩❄️定的(de)熱動态(tai)影響，使(shǐ)薄膜産(chǎn)生更多(duo)的缺陷(xian)，降低了(le)絕緣❤️膜(mó)的強度(dù)，成品率(lǜ)🔞低。這些(xiē)成爲高(gao)頻濺射(shè)設備的(de)技術用(yong)于批量(liàng)生産濺(jiàn)❌射薄膜(mó)壓力傳(chuan)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜(mo)專家高(gāo)木俊宜(yí)教授通(tōng)過實驗(yan)證明，在(zài) 10-7Torr高(gao)真空下(xià)，在幾十(shi)秒内殘(can)餘氣體(tǐ)原子足(zu)以形成(cheng)分子層(ceng)附着在(zai)工件表(biao)面上而(er)污染工(gōng)件，使薄(bao)膜質量(liàng)受到影(ying)響。可見(jiàn)，真空度(dù)越高，薄(bao)膜質量(liàng)越有保(bao)障。

此外，還(hái)有幾個(ge)因素也(ye)是值得(de)考慮的(de)：等離子(zǐ)體内的(de)🎯高🐪溫，使(shǐ)👅抗蝕劑(ji)掩膜圖(tú)形的光(guāng)刻膠軟(ruǎn)化，甚至(zhi)碳化。高(gao)頻濺射(she)靶，既是(shi)産生♈等(deng)離子體(ti)的工作(zuò)參數的(de)一部分(fen)🔴，又是産(chan)生濺射(she)粒子的(de)工藝參(can)數的一(yi)部分，因(yīn)此設備(bei)的工作(zuo)參👈數和(hé)工藝參(can)數互相(xiàng)☂️制約，不(bu)能單獨(du)各自調(diao)整，工藝(yi)掌握困(kùn)難，制作(zuò)和操作(zuò)過程複(fú)雜。

對于離(li)子束濺(jian)射技術(shu)和設備(bei)而言，離(li)子束是(shì)從離子(zi)㊙️源等離(li)子體中(zhōng)，通過離(li)子光學(xué)系統引(yin)出離子(zǐ)形成的(de)，靶和基(jī)片置放(fang)在遠離(lí)等離子(zi)體的高(gāo)真空環(huan)境内，離(li)子束轟(hōng)擊靶，靶(bǎ)材原子(zi)濺射逸(yi)出，并在(zài)襯底♋基(ji)片上澱(dian)積成膜(mo)，這一過(guo)程沒有(you)等離子(zǐ)🛀體惡劣(liè)環🔴境影(ying)響，*克服(fu)了高頻(pín)濺射技(jì)術制備(bèi)薄膜的(de)缺陷。值(zhi)得指出(chu)的是，離(li)子束濺(jian)射普遍(biàn)🔆認爲濺(jiàn)射出來(lái)的是一(yi)個和幾(ji)個原子(zǐ)。*，原子尺(chǐ)寸比分(fen)子♈尺寸(cùn)小得多(duō)，形成薄(bao)膜時顆(kē)粒更小(xiǎo)，顆粒與(yǔ)顆粒之(zhī)間間隙(xi)小，能有(you)效地減(jian)少薄膜(mo)内的空(kong)洞以及(jí)針孔缺(que)陷，提高(gāo)薄膜附(fu)着力和(he)增強薄(bao)膜的彈(dàn)🏃‍♂️性。

離子束(shù)濺射設(she)備還有(yǒu)兩個功(gong)能是高(gao)頻濺射(shè)設備💰所(suo)不📐具有(you)📧的🛀，，在薄(bao)膜澱積(ji)之前，可(ke)以使用(yong)輔助離(lí)子源産(chan)生的🏃‍♂️ Ar+離子(zi)束對基(ji)片原位(wèi)清洗，使(shǐ)基片達(dá)到原子(zǐ)級的清(qīng)潔度，有(you)利于⛷️薄(báo)膜層間(jian)的原子(zǐ)結合；另(lìng)外，利用(yòng)這個✊離(li)子束對(duì)正在澱(dian)積🌍的薄(báo)膜進行(hang)轟擊，使(shi)薄膜内(nei)的原子(zi)遷❄️移率(lǜ)增♋加，晶(jing)核規則(zé)化；當用(yong)氧離子(zi)或氮離(li)子轟擊(jī)正在生(shēng)長的🏃🏻‍♂️薄(bao)膜時，它(tā)比用氣(qì)體分子(zǐ)更能🐆有(yǒu)效地形(xing)成☀️化學(xué)計量比(bi)的氧化(hua)物、氮化(huà)物。第二(er)，形🔱成等(děng)離子體(tǐ)的工作(zuò)參數和(he)薄膜加(jia)工的工(gong)藝參數(shu)可以彼(bi)此獨立(lì)調整，不(bu)僅可以(yǐ)獲得‼️設(she)備工作(zuo)狀态的(de)調整和(he)工藝的(de)質量控(kong)制，而且(qie)設備操(cao)作簡單(dān)化，工藝(yi)容易掌(zhǎng)握。

離子束(shu)濺射技(jì)術和設(shè)備的這(zhè)些優點(diǎn)，成爲國(guo)内外生(sheng)産濺射(she)薄❄️膜壓(yā)力傳感(gǎn)器的主(zhu)導技術(shu)和設備(bei)。這種離(lí)子束共(gòng)濺射薄(bao)膜設備(bèi)除可用(yòng)于制造(zao)高性能(néng)薄膜壓(yā)力傳感(gǎn)器的各(ge)🔆種薄膜(mo)外，還可(ke)用于制(zhi)備集成(cheng)電路中(zhōng)的高溫(wen)合金導(dao)體薄❌膜(mo)、貴重金(jīn)屬薄膜(mo)；用于制(zhì)備磁性(xing)器件、磁(cí)光波導(dao)、磁存貯(zhu)器💚等磁(ci)性薄膜(mo)；用于制(zhi)備高質(zhi)🐆量的光(guang)學薄膜(mo)，特别是(shi)激光高(gāo)損傷阈(yù)值窗口(kǒu)薄膜、各(ge)種高反(fǎn)射率、高(gao)透射率(lǜ)薄膜等(děng)；用🏒于制(zhì)備磁敏(min)、力敏、溫(wēn)👉敏、氣溫(wen)、濕敏等(děng)薄膜傳(chuan)感器用(yong)的納米(mǐ)和微米(mi)薄膜；用(yòng)于制備(bei)光電子(zi)器件和(hé)㊙️金屬異(yì)質結結(jié)構器件(jian)、太陽能(néng)🌏電池、聲(sheng)表面波(bō)🤩器件、高(gāo)溫♻️超導(dǎo)器件等(děng)所使用(yong)的薄😍膜(mo)；用于制(zhi)備薄膜(mo)集成電(diàn)路和 MEMS系統(tong)中的各(ge)種薄膜(mó)以及材(cai)料改性(xing)中的各(ge)種薄膜(mó)；用于制(zhi)備其它(ta)高質量(liang)的納米(mǐ)薄膜或(huò)微米薄(bao)膜等。本(běn)文源自(zi) 迪(di)川儀表(biao) ，轉(zhuan)載請保(bao)留出處(chu)。