用于濺(jiàn)射 DFL-800壓(yā)力傳感器(qì)制造的離(lí)子束濺射(shè)設備

濺射壓力(li)傳感器的(de)核心部件(jiàn)是其敏感(gan)芯體（也稱(chēng)敏感📞芯片(pian)）， 納米(mi)薄膜壓力(lì)傳感器 大規模(mo)生産首要(yào)解決敏感(gan)芯片的規(gui)模化生産(chan)。一個典型(xíng)的⛷️敏感芯(xin)片是在金(jīn)屬彈性體(tǐ)上濺射澱(diàn)積🚶‍♀️四層或(huo)五層的薄(báo)膜。其中🔱，關(guān)鍵的是與(yǔ)彈性體金(jin)屬起隔離(lí)的介質絕(jue)緣膜和在(zai)絕緣膜上(shang)的起應變(biàn)作用的功(gong)能材料薄(báo)膜。

對(duì)介質絕緣(yuan)膜的主要(yao)技術要求(qiu)：它的熱膨(peng)脹系數與(yu)金屬彈🔞性(xing)🔞體的熱膨(péng)脹系數基(ji)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(jué)緣電阻值(zhi)。在表面粗(cu)🔴糙度優🔞于(yu) 0.1μ m的金屬彈(dan)性體表面(miàn)上澱積的(de)薄膜的附(fù)着力要高(gāo)、粘🌈附牢、具(jù)有一定的(de)彈性；在大(dà) 2500με微應(yīng)變時不碎(sui)裂；對于膜(mó)厚爲 5μ m左右(yòu)的介質絕(jue)緣膜，要求(qiú)在 -100℃至(zhi) 300℃溫度(dù)範圍内循(xún)環 5000次(ci)，在量程範(fan)圍内疲勞(lao) 106之後(hou)，介質膜的(de)絕緣強度(du)爲 108MΩ /100VDC以上。

應變薄(báo)膜一般是(shi)由二元以(yǐ)上的多元(yuán)素組成，要(yao)求元素之(zhi)間的化學(xué)計量比基(jī)本上與體(tǐ)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(yīng)該在保證(zhèng)穩定的連(lian)續薄膜的(de)平均厚度(du)的前提下(xià)，越薄越好(hǎo)，使得阻值(zhi)高🏃🏻‍♂️、功耗小(xiao)、減少自身(shen)發熱引起(qi)電阻的🏃‍♀️不(bú)穩定性；應(ying)變電阻阻(zu)值🌐應在很(hen)寬的溫度(du)範圍内穩(wěn)定，對于傳(chuan)感器穩㊙️定(dìng)性爲 0.1%FS時，電阻變(biàn)化量應小(xiǎo)于 0.05%。　

*，制備非(fēi)常緻密、粘(zhan)附牢、無針(zhēn)孔缺陷、内(nei)應力小、無(wú)雜質污染(ran)、具有一定(dìng)彈性和符(fu)合化學計(ji)量比的高(gāo)質量薄膜(mó)涉🈲及薄膜(mo)工♊藝中的(de)諸多因素(su)：包括澱積(ji)材🌂料的粒(li)子大小、所(suo)帶能📐量、粒(li)子到達襯(chen)底基片之(zhī)前的空間(jiān)環境，基片(pian)的表面狀(zhuang)況、基片溫(wēn)度、粒子的(de)吸附、晶核(he)生長過程(cheng)、成膜速率(lǜ)等等。根據(ju)薄膜澱積(jī)理論模型(xíng)可知，關鍵(jian)是生長層(céng)或初期幾(ji)層的薄膜(mó)質量。如果(guǒ)粒子尺寸(cùn)💔大，所帶的(de)能量小，沉(chén)澱速率快(kuai)，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(fu)的氣體在(zai)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(ji)械、電和溫(wēn)度特性。

美國 NASA《薄膜壓(yā)力傳感器(qì)研究報告(gào)》中指出，在(zài)高頻濺射(she)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(zi)體後在基(ji)片上澱積(jī)薄膜，這樣(yàng)，膜質比熱(re)蒸發澱積(ji)薄膜緻密(mì)、附着力好(hǎo)。但是濺射(she)粒子穿過(guo)等☁️離子體(ti)區域時，吸(xi)附等離子(zi)體中的氣(qì)體，澱積的(de)薄膜受到(dào)等離子體(tǐ)内雜質污(wū)染和高溫(wēn)不穩⛹🏻‍♀️定的(de)熱動态影(ying)響，使薄膜(mo)産生更多(duō)的缺陷，降(jiang)低了絕緣(yuan)❌膜的強度(dù)，成品率低(di)。這些成爲(wèi)高頻濺射(she)設備的技(ji)術🤞用于批(pī)量生産濺(jian)射薄膜壓(yā)力💔傳感器(qi)的主要限(xian)制。

日(ri)本真空薄(bao)膜專家高(gāo)木俊宜教(jiāo)授通過實(shi)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(xíng)成分子層(ceng)☎️附🔞着在🐇工(gōng)件表面上(shàng)而污染工(gong)件，使薄膜(mo)質量❤️受到(dào)♈影響。可見(jiàn)🌏，真空度越(yue)❗高，薄膜質(zhì)量越有保(bǎo)障。

此(cǐ)外，還有幾(ji)個因素也(ye)是值得考(kǎo)慮的：等離(lí)子體内的(de)高溫💚，使💘抗(kang)蝕劑掩膜(mo)圖形的光(guang)刻膠軟化(hua)，甚至碳化(hua)。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(gong)藝參數的(de)一部分，因(yīn)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(zá)。

對于(yu)離子束濺(jiàn)射技術和(he)設備而言(yan)，離子束是(shi)從離🧡子源(yuan)等離子體(ti)中，通過離(li)子光學系(xi)統引出離(li)子形成的(de)，靶和基片(pian)置放在遠(yuǎn)離等離子(zǐ)體的高真(zhen)空環✌️境内(nei)，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(è)劣環境影(ying)響，*克服了(le)高頻濺射(shè)技術制備(bei)薄膜的缺(que)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(yuan)子。*，原子尺(chǐ)寸比分子(zi)🏃‍♂️尺寸小得(dé)多，形成薄(báo)膜時顆粒(li)更小，顆粒(lì)與顆粒之(zhi)間🔞間隙小(xiao)，能有效地(dì)減少☂️薄膜(mó)内的空洞(dong)以及針孔(kǒng)缺陷，提高(gāo)薄膜‼️附着(zhe)力和增強(qiang)薄膜的彈(dàn)性。

離(li)子束濺射(she)設備還有(yǒu)兩個功能(néng)是高頻濺(jiàn)射設備所(suo)不🧑🏾‍🤝‍🧑🏼具有的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，，在薄膜澱(dian)積之前，可(ke)以使用輔(fǔ)助離子源(yuán)産生的 Ar+離子束(shu)對基片原(yuán)位清洗，使(shǐ)基片達到(dao)原子級的(de)清潔度，有(you)利于薄膜(mó)層間的原(yuán)子結合；另(ling)外，利用這(zhe)個離子束(shù)對正在澱(dian)積的薄膜(mó)進行轟擊(jī)，使薄膜内(nei)的原子遷(qiān)移率增加(jiā)，晶核規則(zé)化；當用氧(yang)離子或氮(dàn)離子轟擊(ji)正在生長(zhǎng)的薄膜時(shí)，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(dàn)化物。第二(er)，形成等離(li)子體的工(gōng)作參數和(he)薄❗膜加工(gong)的工藝參(cān)數可以彼(bǐ)此獨立調(diao)整，不僅可(ke)以獲得設(she)備工作狀(zhuàng)态的✂️調整(zheng)和工藝的(de)質量控制(zhì)，而且設備(bei)操作簡單(dān)化，工藝容(rong)易💃🏻掌握。

離子束(shu)濺射技術(shu)和設備的(de)這些優點(dian)，成爲國内(nei)外生産濺(jiàn)射❄️薄膜壓(yā)力傳感器(qi)的主導技(jì)術和設備(bèi)。這種離子(zǐ)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(qi)的各種薄(bao)膜外，還可(ke)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(mo)；用于制備(bèi)磁性器件(jiàn)、磁光波導(dao)、磁存貯器(qi)等磁性薄(báo)膜🐕；用于制(zhi)備高質量(liang)的光學薄(báo)膜，特别是(shi)激光高損(sǔn)傷阈值窗(chuang)口💜薄膜、各(gè)📧種高反♌射(shè)率、高透♈射(she)率薄膜等(deng)；用于制備(bèi)磁敏、力敏(min)、溫敏、氣溫(wen)、濕敏等薄(báo)膜⛷️傳感器(qi)用的納米(mi)和微米薄(báo)膜；用于制(zhì)備光電子(zi)器件和金(jin)屬異質結(jié)結構器件(jiàn)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、太陽能電(dian)池、聲表面(mian)波器件、高(gāo)溫🔴超導器(qì)件等🚩所使(shi)用的薄膜(mo)⭐；用于制備(bèi)薄膜集成(chéng)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(zhi)備其🛀它高(gao)質量的納(na)米薄膜或(huò)微米薄膜(mo)等。本文源(yuán)自 迪(dí)川儀表 ，轉載請(qing)保留出處(chù)。