用(yòng)于濺射 DFL-800壓(yā)力傳感器制造(zao)的離子束濺射(she)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(da)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(mǐn)㊙️感芯片是在金(jīn)屬彈性體上濺(jiàn)射澱積👄四層或(huò)五層的薄膜。其(qi)中✨，關鍵的是與(yu)彈性體金屬起(qǐ)隔離的介質絕(jué)緣膜和在絕緣(yuan)膜上的起應變(biàn)作用的功能材(cai)料薄膜♋。

對(duì)介質絕緣膜的(de)主要技術要求(qiu)：它的熱膨脹系(xi)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(jue)緣常數要高，這(zhè)樣較薄的薄膜(mó)會有較高的㊙️絕(jué)緣電阻值。在表(biao)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(gao)、粘附牢、具🤞有💋一(yi)定的彈性；在大(da) 2500με微應變時(shi)不碎裂；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的介質絕(jué)緣膜，要求在 -100℃至 300℃溫度(dù)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(yi)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(ti)材相同；它的熱(re)膨脹系數與介(jie)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(qǐ)電阻的不穩定(dìng)性；應變電阻阻(zu)值應在很寬的(de)溫度範圍内穩(wěn)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(zhì)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(jì)量比的高質量(liàng)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(jian)環境，基片的表(biǎo)面狀況、基片溫(wen)度、粒子的吸附(fù)、晶核生長過程(chéng)、成膜速率等等(děng)。根據💯薄膜澱積(ji)理論模型可知(zhi)，關鍵是生長層(céng)或初期幾層的(de)薄膜質量。如果(guo)粒🌈子尺寸大，所(suo)帶♌的能量小👣，沉(chen)澱速率快，所澱(dian)積的薄膜如果(guo)再附加惡劣環(huán)境的影💛響，例如(rú)薄膜吸附的氣(qi)體在釋放🏃‍♂️後形(xíng)成空洞，雜質污(wu)染👈影響🔴元素間(jian)的化學計量比(bi)，這些都會降低(dī)薄膜的機械、電(diàn)和溫度特性。

美國 NASA《薄(bao)膜壓力傳感器(qì)研究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺射(shè)中，被濺射材料(liao)🐕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(deng)離子體後在基(ji)片上澱積薄🐉膜(mó)，這樣，膜質比熱(rè)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(tǐ)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(she)設備的技術🏒用(yong)于批量生産濺(jiàn)射薄膜壓力傳(chuan)感器的主要限(xian)制。

日本真(zhēn)空薄膜專家高(gao)木俊宜教授通(tong)過實驗證明，在(zài) 10-7Torr高真空下(xia)，在幾十秒内殘(cán)餘氣體原子足(zú)以形成分子層(céng)附着㊙️在工件表(biao)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(bao)膜質量越有保(bao)障。

此外，還(hái)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(ji)掩膜圖形的光(guāng)刻膠軟化，甚至(zhì)碳㊙️化。高頻濺🐇射(she)靶，既是産生等(děng)離子體的工作(zuo)參數的一部分(fèn)，又是産生濺射(shè)粒子的🍓工藝參(can)數的一部分🔞，因(yīn)此設備的工作(zuo)參❌數和工藝參(can)數互相🌈制約，不(bú)能🥵單獨各自調(diào)整，工藝掌握🔱困(kùn)難，制作和🈚操作(zuò)過程複雜。

對于離子束濺(jian)射技術和設備(bei)而言，離子束是(shì)從離子源等離(lí)子體中，通過離(lí)子光學系統引(yin)出離子形成的(de)，靶和基片🌂置放(fàng)💛在遠離等離子(zi)體的高真空環(huán)境内，離子束轟(hōng)擊靶，靶材原子(zi)濺射逸出，并在(zài)襯底基片上澱(diàn)積成膜，這一過(guo)程沒有等離子(zǐ)體惡劣環🌐境影(yǐng)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(lí)子束濺射普遍(bian)🔴認爲濺射出來(lai)的是㊙️一個和幾(ji)個原子💯。*，原子尺(chǐ)寸比分子尺寸(cùn)小得多，形成薄(báo)膜時顆粒更小(xiǎo)，顆粒與顆粒之(zhi)間間隙小，能有(yǒu)👨‍❤️‍👨效地減少🐇薄膜(mo)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(dàn)性。

離子束(shu)濺射設備還有(you)兩個功能是高(gao)頻濺射設備所(suo)不具有的，，在薄(báo)膜澱積之前，可(kě)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(shǐ)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(lí)子束對✍️正在🈲澱(diàn)積的薄膜進行(hang)轟擊，使薄膜内(nei)的原子遷移率(lü)增💯加，晶核規則(ze)化；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟擊(ji)正在生長的薄(bao)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(èr)，形㊙️成等離子體(tǐ)的❗工作參數和(hé)薄膜加工的工(gong)藝參數可以彼(bi)此獨立調整，不(bú)僅可以獲得設(shè)備工作狀态的(de)調整和工藝的(de)質量控制，而且(qie)設備操作簡單(dan)化，工藝容易♍掌(zhang)握。

離子束(shu)濺射技術和設(shè)備的這些優點(dian)，成爲國内外生(sheng)産濺射❤️薄膜壓(ya)力傳感器的主(zhǔ)導技術和設備(bèi)。這種離子束共(gong)濺射薄膜設備(bei)除可用于制造(zào)高性能薄膜壓(ya)力傳感器的各(ge)🔞種薄膜外，還可(ke)用于制備集成(cheng)電路中的高溫(wen)合金導體薄膜(mo)、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(cí)性薄膜🛀；用于制(zhi)備高質量的光(guāng)學薄膜，特别是(shi)激光高損傷阈(yù)值窗口薄膜、各(gè)種高反💚射率、高(gao)透射率薄膜等(deng)；用于制備磁敏(mǐn)、力敏、溫敏、氣溫(wen)、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(zǐ)器件和金屬異(yi)質結結構器件(jian)⭐、太陽能✊電池、聲(shēng)表面波器件、高(gao)溫超導器件等(děng)所使用的薄膜(mó)；用于制備薄膜(mó)集成電路和㊙️ MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及材(cai)料改性中的各(gè)種薄膜；用👈于制(zhi)備其它高質量(liàng)的納米薄膜或(huo)微米薄膜等💞。本(běn)文源自 迪(di)川儀表 ，轉(zhuǎn)載請保留出處(chu)。