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

濺射(shè)壓力傳感器的(de)核心部件是其(qí)敏感芯體（也稱(cheng)敏感芯片）， 納米薄膜壓力(lì)傳感器 大(dà)規模生産首要(yào)解決敏感芯片(piàn)的規模化生産(chǎn)。一個典型的敏(min)感芯片是在金(jin)屬彈性體上濺(jian)射澱積四層或(huo)五層的薄膜⭐。其(qí)中，關鍵的是與(yǔ)彈性體金屬起(qǐ)隔離的介質絕(jué)緣膜和在絕緣(yuán)膜上的起應變(biàn)作用的功能材(cai)料薄膜💃。

對(dui)介質絕緣膜的(de)主要技術要求(qiu)：它的熱膨脹系(xì)數與金屬🍓彈性(xìng)體的熱膨脹系(xì)數基本一緻，另(lìng)外，介質膜的⛱️絕(jué)緣常數要高，這(zhè)樣較薄的薄膜(mo)會有較高的絕(jué)緣電阻值。在表(biǎo)面粗㊙️糙度優于(yú) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性體表面(miàn)上澱積的薄膜(mó)的附着力要高(gāo)、粘㊙️附牢、具有一(yi)定的彈性；在大(da) 2500με微應變時(shí)不碎裂；對于膜(mó)厚爲 5μ m左右的介質絕(jue)緣膜，要求在 -100℃至 300℃溫度(du)範圍内循環 5000次，在量程範(fan)圍内疲勞 106之後，介質膜的(de)絕緣強度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變薄膜一(yī)般是由二元以(yi)上的多元素組(zu)成，要求元💋素☀️之(zhī)間的化學計量(liàng)比基本上與體(tǐ)材相同；它的熱(re)膨脹系數與介(jiè)質絕緣膜的熱(rè)膨脹系數基本(běn)一⭐緻；薄膜的厚(hou)度應該在保證(zheng)穩定的連續薄(báo)膜的平均厚度(du)的前提下，越薄(báo)越好，使得阻值(zhí)高、功耗小、減🐅少(shǎo)自身發熱引起(qi)電阻的不穩定(dìng)性；應變電阻阻(zǔ)值☎️應在很寬的(de)溫度範圍内穩(wen)定，對于傳感器(qì)穩定性爲 0.1%FS時，電阻變化量(liàng)應小于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無針(zhēn)孔缺陷、内應力(lì)小、無雜⭕質污染(ran)、具有一定彈性(xìng)和符合化學計(ji)量比的高質🐕量(liang)薄膜涉及薄膜(mó)工藝中的諸多(duo)因素：包括澱積(jī)材料的粒子大(da)小、所帶能量、粒(li)子到達襯底基(ji)片之前的空間(jiān)環境，基片的表(biao)面狀況、基片溫(wēn)度⚽、粒子的吸㊙️附(fù)、晶核生長過程(cheng)、成膜速率等等(děng)。根據薄膜澱積(ji)理論模型可知(zhī)👈，關☀️鍵是生長層(ceng)或初期幾層的(de)薄膜質㊙️量。如果(guǒ)粒子尺寸大，所(suo)帶的能量小，沉(chén)澱速率快，所澱(diàn)積的薄膜如果(guo)再附加惡劣環(huán)境的影🏃🏻響，例如(ru)薄膜吸附的氣(qi)體在釋放後形(xing)成♉空洞，雜質污(wu)染影響元素間(jiān)的化學計🌍量比(bi)，這❄️些都會降低(di)薄膜的機械、電(dian)和溫度特性。

美國 NASA《薄(bao)膜壓力傳感器(qi)研究報告》中指(zhi)出，在高頻濺射(shè)中，被濺射材料(liào)以分子尺寸大(dà)小的粒子帶有(you)一定能量連續(xù)不斷的穿過等(děng)離子體後在基(jī)片上澱積薄膜(mó)，這樣，膜質比熱(re)蒸發澱積薄膜(mó)緻密、附着力好(hǎo)。但是濺射粒子(zǐ)穿過等離子體(ti)區域時，吸附等(deng)離子體中的氣(qì)體，澱積的薄膜(mo)受到等離子體(tǐ)内雜質污染🌈和(he)高溫不穩定👣的(de)熱動态影響，使(shi)薄膜産生更多(duo)的缺陷，降低了(le)絕緣膜的強度(dù)，成品率💚低。這些(xie)成爲高頻🤩濺射(shè)設備的技術用(yong)于批量生産濺(jiàn)射薄膜壓力傳(chuán)感器的✍️主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜專家高(gao)木俊宜教授通(tōng)過實驗證明，在(zai) 10-7Torr高真空下(xià)，在幾十秒内殘(cán)餘氣體原子足(zu)以形成分🥰子層(ceng)附着⛷️在工件表(biǎo)面上而污染工(gong)件，使薄膜質量(liàng)❓受到影響🌈。可見(jian)，真空度越高，薄(báo)膜質量越有保(bǎo)障。

此外，還(hai)有幾個因素也(yě)是值得考慮的(de)：等離子體内的(de)💁高溫，使抗蝕劑(jì)掩膜圖形的光(guāng)刻膠軟化，甚至(zhì)碳化。高㊙️頻濺射(shè)靶，既是産生等(deng)離子體的工作(zuò)參數的一部分(fen)，又是産生濺射(she)粒子的工藝參(cān)數的一部分，因(yin)此設備💛的工作(zuò)參數和工藝參(cān)數互相制約，不(bu)能✔️單獨各自調(diao)⚽整，工藝掌握💃困(kùn)難，制作和操作(zuo)過程複雜。

對于離子束濺(jian)射技術和設備(bèi)而言，離子束是(shi)從離子✏️源☂️等離(li)子體中，通過離(lí)子光學系統引(yǐn)出離子形成的(de)，靶和基片置放(fàng)在遠離等離子(zǐ)體的高真空環(huán)境内，離子束轟(hong)擊靶，靶材原子(zi)濺射逸出，并在(zài)襯底☀️基片上澱(dian)⭐積成膜，這一過(guo)程沒有等離子(zǐ)💋體惡劣環境影(ying)響，*克服了高頻(pín)濺射技術制備(bei)薄膜的缺陷。值(zhi)得指出的是，離(li)子束濺射普遍(bian)認爲濺射出來(lái)的是一個和幾(ji)個原子。*，原子尺(chi)寸比分子尺寸(cùn)小得多，形成薄(bao)膜時顆粒更小(xiao)，顆粒與顆粒之(zhī)間間隙小，能有(yǒu)效地減少薄膜(mó)内的空洞以及(ji)針孔缺陷，提高(gāo)薄膜附着力和(hé)增強薄膜的彈(dan)性。

離子束(shu)濺射設備還有(yǒu)兩個功能是高(gao)頻濺射設備所(suǒ)不♊具有的💯，，在薄(bao)膜澱積之前，可(ke)以使用輔助離(lí)子💘源産📐生的 Ar+離子束對基(ji)片原位清洗，使(shi)基片達到原子(zi)級的清潔度，有(yǒu)利于薄膜層間(jian)的原子結合；另(lìng)外，利用這個離(li)子束對正在澱(dian)積的薄膜進行(hang)轟擊，使薄膜内(nèi)的💞原子遷移率(lǜ)增加，晶核規則(zé)化；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟擊(ji)正🈲在生長的薄(báo)膜時，它比用氣(qì)體分子更能🌈有(yǒu)效地形成💞化學(xué)計量比的氧化(hua)物、氮化物。第二(er)，形成等離子體(tǐ)的工作參數和(hé)薄膜加工的工(gōng)藝參數可以彼(bi)此獨立調整，不(bú)僅可以獲得💰設(she)備工作狀态的(de)調整和工藝的(de)質量控制，而且(qiě)設備操作簡單(dān)化，工藝容易掌(zhang)握。

離子束(shu)濺射技術和設(she)備的這些優點(diǎn)，成爲國内外🍉生(shēng)産濺射薄膜壓(yā)力傳感器的主(zhǔ)導技術和設備(bei)。這種離子束共(gong)濺射薄膜設備(bei)除可用于制造(zao)高性能薄膜壓(yā)力傳感器的各(gè)種薄膜♈外，還可(kě)用于制備集成(chéng)電路中的高溫(wēn)合金導體薄膜(mó)、貴重金屬薄膜(mó)；用于制備磁性(xing)🍓器件、磁光波導(dǎo)、磁存貯器等磁(ci)性薄膜；用于制(zhi)備高質量的光(guang)學薄膜，特别是(shì)激光高損傷🐅阈(yu)值窗口薄膜、各(ge)種高反射率、高(gāo)透射率薄膜等(děng)；用于制備磁敏(min)、力敏、溫敏、氣溫(wēn)、濕敏等薄膜傳(chuan)感器用的納米(mǐ)和微米薄膜；用(yòng)于制備光電子(zi)器件和金屬異(yì)質結結構器件(jian)、太陽能電池、聲(shēng)表面波器件、高(gāo)溫超導器件等(deng)所使用的薄膜(mo)；用于制備薄膜(mo)集成電路和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼 MEMS系統中的各(gè)種薄膜以及材(cai)料改性中的各(gè)種薄膜；用于制(zhì)備其它高質量(liàng)的納米薄膜或(huò)微米薄膜等。本(ben)文源自 迪(di)川儀表 ，轉(zhuan)載請保留出處(chù)。