用于濺射(shè) DFL-800壓力傳感器(qì)制造的離子束濺(jiàn)射設備

濺射(shè)壓力傳感器的核(hé)心部件是其敏感(gan)芯體（也稱💁敏感🚶‍♀️芯(xīn)🏃🏻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(ge)❓典型的敏感芯片(piàn)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(dan)性體金屬起隔離(li)的介質🐅絕緣膜和(he)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(zhu)要技術要求：它的(de)熱膨脹系數與金(jin)屬彈性體的熱膨(péng)脹系數基本一緻(zhì)，另外，介質膜的絕(jue)緣👨‍❤️‍👨常數要高，這樣(yang)🌈較薄的薄膜會有(you)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(zhì) 300℃溫度範圍内(nèi)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(ying)變薄膜一般是由(you)二元以上的多元(yuan)素組成，要求元素(sù)之間的化學計量(liang)比基本上與體材(cái)相同；它的熱膨脹(zhàng)系💘數與介質絕緣(yuán)膜的熱膨脹系數(shù)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(qián)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(ding)性；應變電阻阻值(zhí)應在很寬的溫🔞度(du)範圍内穩定♋，對于(yu)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(mi)、粘附牢、無針孔缺(quē)陷、内應力小、無雜(zá)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(gōng)藝中的諸多因素(sù)：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(miàn)狀況、基片溫度、粒(lì)子的吸附、晶核生(shēng)長過程、成膜速率(lǜ)等等。根據🌂薄膜澱(dian)積理🈲論模型可知(zhi)⛱️，關鍵是生長層或(huo)初期幾層的薄膜(mo)質量。如果粒子尺(chi)寸大，所帶的能量(liang)小，沉澱速率快，所(suǒ)😄澱積的薄膜如果(guo)再🚶附加惡劣環境(jìng)的影🌈響，例如薄膜(mo)吸附的氣體在釋(shi)放後形成空洞，雜(za)質污染影響元素(sù)間的化學計量比(bi)，這些都會降低薄(báo)膜的機械、電和溫(wen)度特✌️性。

美國(guo) NASA《薄膜壓力傳(chuan)感器研究報告》中(zhong)指出，在高頻濺射(shè)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(zai)基片上澱積薄膜(mo)，這樣👌，膜質比熱蒸(zhēng)發澱積薄膜緻密(mì)、附着力好。但🎯是濺(jian)射粒子穿過等離(lí)子體區域時，吸附(fu)等離子體㊙️中的氣(qi)體，澱積的薄膜受(shou)到等離子體内雜(za)質污染和高溫不(bú)穩定的熱動态影(yǐng)響，使薄膜産生更(gèng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼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(shēng)産濺射🆚薄膜壓力(li)🌈傳感器的主要限(xian)制。

日本真空(kong)薄膜專家高木俊(jun)宜教授通過實驗(yan)證明，在 10-7Torr高真(zhen)空下，在幾十秒内(nei)殘餘氣體原子足(zú)以形成分子⛱️層附(fù)着在工件表面上(shàng)而污染工件，使薄(báo)膜質量受到影響(xiǎng)🤞。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(zi)體内的高✉️溫，使抗(kang)蝕劑掩膜圖形的(de)光刻膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺射靶(bǎ)，既是産生等離子(zi)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(yīn)此設備的工作參(cān)數和工藝👄參數互(hu)相⁉️制約，不能👈單獨(dú)各自調整，工藝掌(zhǎng)握困難，制作和操(cāo)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(zǐ)源🐕等☀️離子體中，通(tōng)過離子光學系統(tong)引出離子形🍉成的(de)，靶和基片置放在(zai)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(xiàn)。值💃🏻得指出的是，離(li)子束濺射普遍認(rèn)爲濺射出來的是(shì)一個和幾個原子(zǐ)。*，原子尺寸比分子(zǐ)尺寸小得多，形成(cheng)🔴薄膜時顆粒更小(xiǎo)，顆粒與顆粒之間(jiān)間隙小，能有效地(di)減少薄膜内的空(kong)洞以及針孔缺陷(xiàn)，提高薄膜🏃附着力(lì)和增強薄膜的彈(dan)👨‍❤️‍👨性。

離子束濺(jiàn)射設備還有兩個(ge)功能是高頻濺射(she)設備所不具🧡有的(de)，，在薄膜澱積之前(qián)，可以使用輔助離(lí)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(shǐ)薄膜内的原子遷(qian)移率增加，晶核🧑🏽‍🤝‍🧑🏻規(gui)則化；當用氧離子(zi)或氮離子轟擊正(zhèng)在生長的👣薄膜時(shí)，它比用氣體分子(zǐ)更能有效地形成(cheng)化學計量比的氧(yǎng)化物、氮🎯化物。第二(èr)，形成等離子體的(de)工作參數和薄膜(mo)加工的工藝參數(shu)可以彼此獨立調(diào)整，不僅可以獲得(de)設備工作狀态的(de)調整和工藝的質(zhì)量控制，而且設備(bèi)🥵操⛷️作簡單化，工藝(yi)容易掌握。

離(lí)子束濺射技術和(he)設備的這些優點(dian)，成爲國内外生産(chǎn)濺射薄膜壓力傳(chuán)感器的主導技術(shù)和設備。這種離子(zǐ)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(báo)膜外，還可用于制(zhi)備集成電路中👣的(de)高溫合金導體薄(bao)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(yu)值窗口薄膜、各種(zhǒng)高反射率、高透射(shè)率薄膜等；用于制(zhi)備磁敏、力敏、溫💯敏(min)、氣溫、濕敏等薄⛹🏻‍♀️膜(mo)傳感器用🐆的納米(mǐ)和微米薄膜；用于(yú)制備光電子器件(jiàn)和金屬👉異質結結(jié)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(chéng)電路和 MEMS系統(tong)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(mi)薄膜等👅。本文源自(zì) 迪川儀表 ，轉載請保留出(chū)處。