用于濺(jiàn)射 DFL-800壓(yā)力傳感器(qi)制造的離(li)子束濺射(she)設備

濺射壓力(li)傳感器的(de)核心部件(jian)是其敏感(gan)芯體（也稱(cheng)敏感芯片(piàn)）， 納米(mi)薄膜壓力(lì)傳感器 大規模(mo)生産首要(yao)解決敏感(gǎn)芯片的規(guī)模化生産(chǎn)。一個典型(xíng)的敏感芯(xīn)片是在金(jin)屬彈性體(ti)上濺射澱(diàn)積🏃🏻四層或(huò)五👈層的薄(bao)膜。其中，關(guan)鍵的是與(yu)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(qiu)：它的熱膨(peng)脹系數與(yu)金屬彈性(xing)體的熱膨(peng)脹系數基(jī)本一緻，另(ling)外，介質膜(mo)的絕緣常(chang)數要高♻️，這(zhè)樣較薄的(de)薄膜會有(yǒu)較高的💜絕(jue)緣電阻值(zhi)。在表面粗(cū)糙度優于(yú) 0.1μ m的金屬彈(dan)性體表面(mian)上澱積的(de)薄膜的附(fù)着力要高(gāo)、粘附牢、具(ju)有一定的(de)彈性；在大(da) 2500με微應(ying)變時不碎(suì)裂；對于膜(mó)厚爲 5μ m左右(yòu)的介質絕(jué)緣膜，要求(qiú)在 -100℃至(zhì) 300℃溫度(dù)範圍内循(xun)環 5000次(ci)，在量程範(fan)圍内疲勞(lao) 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(zhī)間💜的化學(xué)計量比基(ji)本上與體(ti)材相同；它(tā)的熱膨脹(zhang)系數與㊙️介(jie)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(zheng)穩定的連(lian)續薄膜的(de)平均厚度(du)的前提下(xia)，越💞薄越好(hao)，使得阻值(zhi)高、功耗小(xiǎo)、減❗少自身(shen)發熱引起(qǐ)電阻的不(bu)穩定性；應(ying)😍變電阻阻(zu)值⭐應在很(hěn)寬的溫度(dù)範圍内穩(wen)定，對于傳(chuan)感器穩定(dìng)性爲 0.1%FS時，電阻變(bian)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(dìng)彈性和符(fú)合化學計(ji)量比的高(gāo)質量薄膜(mo)涉✏️及薄🔞膜(mó)工🔞藝中❌的(de)諸多因素(su)：包括澱積(ji)材料的粒(lì)子大小、所(suǒ)帶能量、粒(li)子到達襯(chèn)底基片之(zhi)前的空間(jiān)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(ji)理論模型(xíng)可知，關鍵(jian)是生長層(ceng)或初期幾(jǐ)層的薄♊膜(mó)質量。如果(guo)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(è)劣環境的(de)影響，例如(rú)薄膜吸附(fù)的氣體在(zài)釋放後形(xing)成🐉空洞，雜(za)質污染🍉影(ying)響🔴元素間(jian)的化學計(jì)量比，這些(xiē)都會降低(di)薄膜的機(jī)械✊、電和溫(wēn)度特性。

美國 NASA《薄膜壓(yā)力傳感器(qì)研究報告(gao)》中指出，在(zài)高頻濺射(shè)中，被濺射(she)材🔅料以分(fèn)子尺寸大(dà)小的粒子(zǐ)帶有一定(ding)能量連續(xù)不斷的穿(chuan)過☔等離子(zǐ)體後在基(jī)片上澱積(jī)薄膜，這樣(yang)🎯，膜質比🏃‍♂️熱(rè)蒸發澱積(jī)薄膜緻密(mi)、附着力好(hǎo)。但是濺射(she)粒🐕子穿過(guo)等☂️離子體(tǐ)區域時，吸(xi)附等離子(zǐ)體中的氣(qi)體，澱積的(de)薄膜受到(dào)等離子體(tǐ)内雜質污(wu)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(jiàng)低了絕緣(yuán)⭐膜的強度(du)，成品率㊙️低(di)。這些成爲(wèi)高頻濺射(she)設備的技(jì)術👄用于批(pi)量生産濺(jian)射薄膜壓(yā)力傳感器(qì)的主要限(xiàn)制。

日(rì)本真空薄(bao)膜專家高(gao)木俊宜教(jiao)授通過實(shí)驗證明，在(zài) 10-7Torr高真(zhen)空下，在幾(ji)十秒内殘(cán)餘氣體原(yuán)子足以形(xing)成分子層(ceng)附着在工(gōng)件表面上(shang)而污染工(gōng)件，使薄膜(mo)質量受到(dao)影響。可見(jiàn)，真空度越(yuè)⭐高，薄膜質(zhi)量越有保(bao)障。

此(cǐ)外，還有幾(jǐ)個因素也(yě)是值得考(kǎo)慮的：等離(li)子體内🔴的(de)高溫，使抗(kàng)蝕劑掩膜(mo)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(zuò)參數的一(yī)部分，又是(shì)産生濺射(she)☂️粒子的工(gōng)藝參數的(de)一部分，因(yin)此設備的(de)工作參數(shù)和工藝參(cān)數互相💜制(zhì)約，不能單(dān)獨各自調(diao)整，工藝掌(zhang)握困難，制(zhi)作和🔱操作(zuo)過程複雜(za)。

對于(yú)離子束濺(jiàn)射技術和(he)設備而言(yán)，離子束是(shi)從離子源(yuan)等離🆚子💁體(tǐ)中，通過離(lí)子光學系(xì)統引出離(li)子形成的(de)㊙️，靶和基片(pian)置放在遠(yuan)♉離等離子(zi)體的高真(zhen)空環境内(nèi)，離子束轟(hong)擊靶，靶材(cai)原子濺射(she)逸出，并在(zai)襯底基片(piàn)上澱積成(chéng)膜，這📱一過(guò)程沒有等(děng)離子體惡(e)劣環境影(ying)響，*克服了(le)高頻濺射(she)技術制備(bei)薄膜的缺(quē)陷。值🐕得指(zhi)出的是，離(li)子束濺射(she)普遍認爲(wei)濺射出來(lái)的是一個(gè)和幾個原(yuán)子。*，原子尺(chi)🤞寸比分子(zǐ)尺寸小得(de)多，形🥵成薄(bao)膜時顆粒(li)更小㊙️，顆粒(lì)與顆粒之(zhī)間♍間隙小(xiao)，能有效地(di)減少薄膜(mo)内的空洞(dòng)以及針孔(kǒng)缺陷，提高(gao)薄膜🈲附着(zhe)力和增強(qiang)薄膜的彈(dan)性。

離(lí)子束濺射(shè)設備還有(you)兩個功能(néng)是高頻濺(jiàn)射設備所(suo)不具有✂️的(de)，，在薄膜澱(diàn)積之前，可(ke)以使用輔(fǔ)助離子🔞源(yuan)産⛹🏻‍♀️生的 Ar+離子束(shù)對基片原(yuan)位清洗，使(shǐ)基片達到(dao)原子級的(de)清潔♉度🙇‍♀️，有(yǒu)利于薄膜(mó)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(mó)進行轟擊(ji)，使薄膜内(nèi)的原子遷(qiān)⛷️移率增加(jiā)，晶核規則(zé)化；當用氧(yǎng)♋離子或氮(dan)離子轟擊(jī)正在生長(zhang)的薄膜時(shi)，它比用氣(qì)體分子更(gèng)能有效地(dì)形成🔴化學(xué)計量比的(de)氧化物、氮(dan)化物。第二(er)，形‼️成等離(lí)子體的工(gōng)作參數和(hé)薄膜加工(gōng)的工藝參(cān)數可以彼(bǐ)此獨立調(diao)整，不僅可(ke)以獲得設(shè)備工作狀(zhuang)态的調整(zhěng)和工藝的(de)質量控制(zhi)，而且設備(bèi)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(dian)，成爲國内(nèi)外生産濺(jian)射薄🛀🏻膜壓(ya)力傳感器(qì)的主導技(jì)術和設備(bèi)。這種離👉子(zi)束共濺👄射(she)薄膜設備(bei)除可用于(yu)制造高性(xìng)能薄膜壓(ya)力傳感📱器(qì)的各🔴種薄(báo)膜外，還可(kě)🌈用于制備(bèi)集成電路(lu)中🏃🏻‍♂️的高溫(wēn)合金導體(tǐ)薄膜、貴重(zhong)金🔞屬薄膜(mó)；用于制備(bei)磁性器件(jiàn)、磁光波導(dǎo)、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(shì)激光高損(sun)傷阈值窗(chuāng)口薄膜、各(ge)種高反射(she)率、高透射(she)率薄膜等(děng)；用🥵于制備(bèi)磁敏、力敏(mǐn)、溫敏、氣溫(wēn)、濕敏等薄(báo)膜傳感器(qi)用👄的納米(mǐ)和微米薄(báo)膜；用于制(zhì)備光電子(zǐ)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(shǐ)用的薄🤟膜(mo)；用于制備(bèi)薄膜集成(cheng)電😍路和 MEMS系統中(zhōng)的各種薄(bao)膜以及材(cai)料改性中(zhong)的各種薄(báo)膜；用于制(zhì)備其它高(gāo)質量的納(na)米薄膜或(huo)微米薄膜(mo)等。本文源(yuan)自 迪(dí)川儀表 ，轉載請(qǐng)保留出處(chu)。