用于濺(jiàn)射 DFL-800壓力(lì)傳感器制造(zào)的離子束濺(jian)射設備

濺射壓力傳(chuan)感器的核心(xīn)部件是其敏(min)感芯體（也稱(cheng)敏感芯💃片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器(qi) 大規模(mó)生産首要解(jiě)決敏感芯片(piàn)的規模化生(sheng)産。一個😄典☁️型(xing)📞的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼敏感芯片(pian)是在金屬彈(dan)性體上濺射(she)澱積四層或(huò)五層的♻️薄膜(mó)✍️。其中，關鍵的(de)是與彈性體(ti)金屬起隔離(li)的介質絕緣(yuan)膜和在絕🆚緣(yuan)膜上的起應(ying)變作🔴用的功(gōng)能材料薄膜(mó)。

對介質(zhi)絕緣膜的主(zhǔ)要技術要求(qiu)：它的熱膨脹(zhàng)系數與金屬(shu)彈性體的熱(rè)膨脹系數基(ji)本一緻，另外(wài)，介質膜的絕(jue)緣常數👣要高(gāo)，這樣較薄的(de)薄膜會有較(jiào)高的絕緣電(dian)阻值。在表面(miàn)粗糙度優于(yu) 0.1μ m的(de)金屬彈性體(ti)表面上澱積(ji)的薄膜的附(fù)着力要高、粘(zhan)🌈附牢⛷️、具📧有一(yi)定的彈性；在(zài)大 2500με微應(yīng)變時不碎裂(lie)；對于膜厚爲(wei) 5μ m左(zuo)右的介質絕(jue)緣膜，要求在(zai) -100℃至 300℃溫度範圍内(nèi)循環 5000次(ci)，在量程範圍(wéi)内疲勞 106之後，介質膜(mó)的絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(ying)變薄膜一般(ban)是由二元以(yi)上的多元素(sù)組成，要求元(yuan)素之間的化(huà)學計量比基(ji)本上與體材(cai)相同；它的熱(re)膨脹系數與(yǔ)介質💞絕緣膜(mó)的熱膨脹系(xì)數基本一緻(zhì)；薄膜的厚度(dù)應該在保證(zheng)穩💰定的連續(xù)薄膜的平均(jun)厚度的前提(ti)下，越薄越好(hao)，使得阻值高(gao)、功耗小、減♋少(shao)自身發熱♉引(yǐn)起電阻的🌏不(bú)穩定性；應變(bian)電阻阻值應(yīng)在很寬的溫(wēn)度範圍内穩(wěn)定，對于傳感(gan)器穩定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻(zu)變化量應小(xiǎo)于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無(wu)針孔缺陷、内(nèi)應力小、無雜(za)質污染、具有(yǒu)一定彈性和(hé)符合化學計(jì)量比的高質(zhì)🥰量薄膜涉🧑🏽‍🤝‍🧑🏻及(ji)薄膜工藝中(zhōng)的諸多因素(su)：包括澱積材(cai)✔️料的粒子大(da)小、所帶能🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量(liàng)、粒子到達襯(chen)💘底基片之前(qián)的空間環境(jing)，基片的表面(miàn)狀況、基片溫(wēn)度、粒子的吸(xi)附、晶核生長(zhǎng)♉過程、成膜速(su)率等等。根據(jù)薄膜澱積理(lǐ)論模型可知(zhi)，關鍵是生長(zhǎng)層或🐇初期幾(ji)層的薄膜質(zhì)量。如果粒子(zi)尺寸💃🏻大，所帶(dài)的能量小，沉(chén)澱速率快，所(suǒ)澱積的薄膜(mó)如果再附加(jiā)惡劣環境的(de)影響，例如薄(bao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼膜吸附的氣(qì)體在釋放後(hou)形成空洞，雜(za)質污染影響(xiǎng)元素間的化(huà)學計量比，這(zhe)些都會降低(dī)薄膜的機械(xiè)㊙️、電和溫度特(tè)性。

美國(guó) NASA《薄膜壓(ya)力傳感器研(yán)究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺(jiàn)射中，被濺射(shè)材料以分子(zi)尺寸大小的(de)粒子帶有一(yī)定能📞量連續(xu)不斷的穿過(guo)✔️等離子體後(hòu)在基片上澱(dian)積薄膜，這樣(yang)，膜質比🏃🏻熱蒸(zhēng)發澱積薄膜(mo)緻密、附着力(lì)好。但是濺射(shè)粒子穿過等(děng)離子體區🈲域(yu)時，吸附等離(lí)子體中的氣(qì)體，澱積的薄(báo)膜受到等離(lí)子體内雜質(zhì)污染和高溫(wēn)不穩🍉定的熱(re)動态影響，使(shǐ)薄膜産生更(gèng)多的缺陷，降(jiang)低了絕緣膜(mó)的強度，成品(pin)率低。這些成(cheng)爲高頻濺射(shè)設備的技術(shu)😄用于批量生(sheng)産濺射薄膜(mó)壓力傳感器(qì)的主要限制(zhi)。

日本真(zhen)空薄膜專家(jia)高木俊宜教(jiāo)授通過實驗(yan)證明，在 10-7Torr高真空下，在(zai)幾十秒内殘(cán)餘氣體原子(zǐ)足以形成分(fen)子層💘附着在(zai)工件表面上(shang)而污染工件(jiàn)，使薄膜質量(liàng)受到影響。可(ke)見，真空度越(yuè)高，薄膜質量(liàng)越有保障。

此外，還有(yǒu)幾個因素也(yě)是值得考慮(lǜ)的：等離子體(ti)内的高溫💁，使(shi)抗蝕劑掩膜(mo)圖形的光刻(ke)膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺(jiàn)射靶😍，既是産(chan)生等離子體(ti)的工作參數(shù)的一部分🌐，又(yòu)是産生濺射(she)粒子的工藝(yi)參🙇‍♀️數的一部(bu)分☁️，因此設備(bèi)👣的工作參數(shu)和工藝參數(shu)互相制約，不(bú)能單獨各自(zì)調整，工藝掌(zhǎng)握困難，制作(zuò)和⚽操作過程(cheng)複🐇雜。

對(duì)于離子束濺(jiàn)射技術和設(shè)備而言，離子(zi)束是從離💁子(zǐ)源等㊙️離✍️子體(tǐ)中，通過離子(zǐ)光學系統引(yǐn)出離子形成(cheng)的🌈，靶和基片(pian)✂️置放在遠離(li)等離子體的(de)高真空環境(jìng)内，離子束轟(hong)擊靶，靶材原(yuan)子濺射逸出(chū)，并在襯底基(jī)片上澱♉積成(chéng)膜，這一過程(chéng)沒🔴有等離子(zǐ)體惡劣環境(jing)影響，*克服了(le)高頻濺射技(jì)術制備薄膜(mó)的缺陷。值得(dé)指出的是，離(lí)子束濺射普(pu)遍認爲濺射(shè)出來的是一(yī)個和幾個原(yuan)子。*，原子尺寸(cùn)比分子尺寸(cun)小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒(li)更小，顆粒與(yǔ)顆粒之間間(jian)😍隙小，能有效(xiao)地減少薄膜(mo)内的空洞以(yǐ)及針孔缺陷(xian)，提高薄膜附(fu)着力和增強(qiang)薄膜的彈性(xing)。

離子束(shù)濺射設備還(hai)有兩個功能(néng)是高頻濺射(shè)設備所不具(jù)有❓的㊙️，，在薄膜(mo)澱積之前，可(ke)以使用輔助(zhu)離子👉源産生(sheng)的 Ar+離子(zi)束對基片原(yuan)位清洗，使基(ji)片達到原子(zǐ)級的清潔度(du)，有㊙️利于薄膜(mó)層間的原子(zi)結合；另外，利(lì)用這個離子(zi)⛹🏻‍♀️束對正在👨‍❤️‍👨澱(dian)積📱的薄膜進(jin)行轟擊，使薄(bao)膜内的原子(zǐ)遷移率增加(jiā)，晶核規則化(huà)🌐；當用氧😍離子(zǐ)或氮離子轟(hōng)擊正👣在生長(zhǎng)的薄膜時，它(tā)比用氣體分(fèn)子更能🌈有效(xiào)地形成化學(xue)計量比的氧(yǎng)化物、氮化物(wu)。第二，形成等(děng)離子體的工(gōng)作參數和薄(bao)膜加工的工(gong)藝參數🔆可以(yi)彼此獨立調(diao)整，不僅💃可以(yǐ)獲得🙇‍♀️設備工(gong)作狀态的調(diao)整和工藝的(de)質量控制，而(ér)且設備⛹🏻‍♀️操作(zuò)簡單化😍，工藝(yì)容易掌握。

離子束濺(jiàn)射技術和設(shè)備的這些優(yōu)點，成爲國内(nei)外💁生産濺射(she)薄膜壓力傳(chuán)感器的主導(dao)技術和設備(bei)。這種離子束(shu)共濺射薄膜(mo)設備除可用(yong)于制造高性(xìng)能薄膜壓力(li)傳感♌器的各(gè)種薄膜外，還(hái)可用于制備(bèi)集成電路中(zhōng)的高溫合金(jin)導體薄膜、貴(gui)重金屬薄膜(mo)；用于制備磁(ci)性器件、磁光(guang)波導、磁存貯(zhù)器等磁性薄(báo)膜；用于制備(bèi)高🌈質量的光(guāng)學薄膜，特别(bié)是激光高損(sǔn)傷🈲阈值窗口(kou)薄膜、各❗種高(gao)反射率、高透(tou)射率薄膜等(děng)；用于制備磁(ci)敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等(děng)薄膜‼️傳感器(qi)用的納米和(hé)微米薄膜；用(yòng)于制備光電(diàn)子器件和金(jin)屬異質結結(jie)構器件、太陽(yang)能電池、聲表(biao)面波器件、高(gao)溫超導器件(jiàn)等所使用的(de)薄膜；用于制(zhi)備薄膜集成(chéng)電路和 MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及(ji)材料改性中(zhōng)的各種薄膜(mo)；用于制備其(qí)它高質量的(de)納米薄膜或(huo)微米薄膜等(děng)。本文⭐源自 迪川儀表(biǎo) ，轉載請(qing)保留出處。