用于濺射(she) DFL-800壓力傳感器(qi)制造的離子束濺(jian)射設備

濺射(she)壓力傳感器的核(hé)心部件是其敏感(gǎn)芯體（也稱⛹🏻‍♀️敏感芯(xin)片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器 大規模生産首要(yao)解決敏感芯片的(de)規模化生産。一🐪個(gè)典型的敏感芯片(pian)是在金屬彈性體(ti)上濺射澱積☁️四層(céng)或五🏃🏻‍♂️層的薄膜。其(qi)中，關鍵的是與彈(dan)性體金屬起隔離(lí)的介質絕緣膜和(hé)在絕💋緣膜上🌈的起(qǐ)應變作用的功能(neng)🔆材料薄膜。

對(duì)介質絕緣膜的主(zhu)要技術要求：它的(de)熱膨脹系數與金(jīn)屬彈性體的熱膨(péng)脹系數基本一緻(zhi)，另外，介質膜的絕(jue)緣常數要高，這樣(yang)較薄的薄膜會有(yǒu)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(fu)牢、具有一定的彈(dàn)性；在大 2500με微應(ying)變時不碎裂；對于(yu)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(yīng)變薄膜一般是由(yóu)二元以上的多元(yuán)素組成，要求元素(su)之間💁的⭕化學計量(liàng)比基本上與體材(cai)相同；它的熱膨脹(zhang)系數與😄介質絕緣(yuan)膜的熱膨脹系數(shù)基本一緻；薄膜的(de)厚度♍應該在保證(zheng)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(xiǎo)、減少自身發熱引(yin)起電阻的👈不穩定(dìng)性；應變電阻阻值(zhí)應在很寬的溫度(dù)範圍内穩定，對于(yú)傳感器穩🈲定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻變化(huà)量應小于 0.05%。　

*，制備非常緻密(mì)、粘附牢、無針孔缺(quē)陷、内應力小、無雜(zá)質污🚩染😍、具有一定(dìng)彈性和符合化學(xué)計量比的高質量(liang)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(jian)環🙇🏻境，基片的表面(miàn)狀況😄、基片溫度☁️、粒(li)子的吸附、晶核生(shēng)長過程、成膜速率(lü)等等。根據❄️薄膜澱(dian)積理論模型可知(zhi)❌，關鍵是生長層或(huò)初期幾層的薄膜(mo)質💞量。如果粒子尺(chi)寸大，所帶的能量(liàng)小，沉澱速率快，所(suǒ)澱積的薄膜如果(guǒ)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(zá)質污染影響元素(su)間的化學計量比(bǐ)，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(chuán)感器研究報告》中(zhong)指出，在高頻濺射(she)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(zài)基片上澱積薄膜(mó)，這樣，膜質比熱蒸(zheng)發澱積薄膜緻密(mì)、附着力好。但是濺(jian)射粒子穿過等離(li)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(bu)穩定😍的熱動态影(ying)響，使薄膜産生更(geng)🥵多的缺陷，降低了(le)絕緣膜的強度，成(chéng)品率低。這些成爲(wei)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(kōng)薄膜專家高木俊(jun4)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(fu)着在工件表面上(shang)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(zhí)得考慮的：等離子(zǐ)體内的高溫，使抗(kang)蝕劑掩膜圖形的(de)光刻膠軟化，甚至(zhi)碳化。高頻濺射靶(ba)，既是🛀産生等離子(zi)體的工作參數的(de)一部分，又是産生(shēng)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(du)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(shè)技術和設備而言(yán)，離子束是從離子(zǐ)源🚶‍♀️等離子🔅體中，通(tong)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(li)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(chéng)沒有等離子體惡(è)劣環境影響，*克服(fú)♋了高頻濺射技術(shù)制備薄膜的缺陷(xian)。值得指出的是，離(lí)子束濺射普遍認(rèn)爲濺射出來⭐的是(shi)‼️一個和幾個原子(zi)😍。*，原子尺寸比分子(zǐ)尺寸小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒更小(xiao)，顆粒與顆粒之間(jian)間隙小，能有效地(dì)減少薄膜内的空(kōng)洞以及針孔缺陷(xiàn)，提高薄膜附着力(li)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(yuán)位清洗，使基片達(dá)到原子級的清潔(jie)度，有利于薄膜層(ceng)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(shi)薄膜内的🏃🏻原子遷(qiān)移率增加，晶核規(guī)則化；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟擊正(zhèng)在生長的薄膜時(shi)，它☔比用氣體分子(zǐ)更能🔴有效地形成(cheng)🐪化學計量比❓的氧(yang)化物、氮化物。第二(er)，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(diao)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(yì)容易掌握。

離(li)子束濺射技術和(hé)設備的這些優點(diǎn)，成爲國内外生産(chan)濺射薄膜壓力傳(chuán)感器的主導技術(shu)和設備。這種離子(zi)束共濺射薄膜設(she)備除可用于制造(zao)高性能薄膜壓力(li)傳感器的各種薄(báo)膜外，還可用于制(zhì)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(cún)貯器等磁性薄膜(mó)♻️；用于制備高質量(liàng)的光學薄膜，特别(bié)是激光高📱損傷阈(yù)值窗口薄膜、各種(zhong)高反🤞射率、高透射(shè)率薄膜等；用于制(zhì)備磁敏、力敏、溫🧑🏽‍🤝‍🧑🏻敏(mǐn)、氣溫、濕敏等薄膜(mó)🍓傳感器用的納米(mǐ)和微米薄膜；用于(yu)制備光電子器件(jian)和金屬異質結結(jie)構器件🔞、太陽能電(dian)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(tǒng)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(chu)處。