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

濺射(she)壓力傳感器的核(he)心部件是其敏感(gan)芯體（也稱敏感芯(xīn)片🔅）， 納米薄膜(mó)壓力傳感器 大規模生産首要(yào)解決敏感芯片的(de)規模化生産。一個(ge)典型的敏感芯片(piàn)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(dàn)性體金屬起隔離(lí)的介質絕緣膜🈲和(he)在絕緣膜上的起(qǐ)應變作用的功能(neng)材料薄膜❤️。

對(dui)介質絕緣膜的主(zhǔ)要技術要求：它的(de)熱膨脹系數🔞與金(jin)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(zu)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(yuan)膜，要求在 -100℃至(zhi) 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(ying)變薄膜一般是由(you)二元以上的多元(yuan)素組成，要求⭕元素(sù)之🏃間的化學計量(liang)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(shu)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(shǐ)得阻值高💯、功耗小(xiao)、減少自身發熱引(yin)起電阻的不穩定(ding)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(hua)量應小于 0.05%。　

*，制備非常緻密(mì)、粘附牢、無針孔缺(que)陷、内應力小、無雜(zá)質污📞染、具有☀️一定(ding)彈性和符合化學(xué)計量比的高質量(liàng)薄膜涉及薄👌膜工(gōng)藝中的諸多因素(su)：包括澱積材料的(de)粒子大小✂️、所帶能(néng)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(diàn)積理論模型可知(zhi)，關鍵是生長層或(huo)初期幾層的薄膜(mó)質量。如果粒子尺(chi)寸大，所帶的能量(liang)小，沉澱速率快，所(suǒ)澱積的薄膜如果(guo)再附加惡劣環境(jing)的影響，例如薄膜(mó)吸附的氣體在釋(shi)放後形成空洞，雜(za)質污染影響元素(sù)間的化學計量比(bǐ)，這些都會降低薄(bao)膜的機械✊、電和溫(wēn)度特性。

美國(guó) NASA《薄膜壓力傳(chuan)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(neng)量連續不斷的穿(chuān)過等離子體後在(zai)基片上澱積薄膜(mo)，這樣，膜質比熱蒸(zhēng)發🌂澱積薄膜緻密(mi)、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(shòu)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(gèng)多的缺陷，降低🈲了(le)絕緣膜的強度，成(cheng)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(xiàn)制。

日本真空(kōng)薄膜專家高木俊(jun4)宜教授通過實驗(yàn)證明，在 10-7Torr高真(zhēn)空下，在幾十秒内(nei)殘餘氣體原子足(zu)以形成分子層附(fù)着在工件表面上(shàng)而污染工件，使薄(bao)膜質量受到影響(xiang)。可見，真空度越高(gao)，薄膜質量越有保(bǎo)障。

此外，還有(you)幾個因素也是值(zhí)得考慮的：等離子(zǐ)體内的高溫，使抗(kàng)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(zǐ)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(yin)此設備💘的工作參(can)🔱數和工藝參數互(hù)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(zi)源等離子🌍體中，通(tōng)過離子光學系統(tǒng)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(lí)子束轟擊靶，靶材(cai)原子濺射逸出，并(bing)在襯底基片上澱(dian)積成膜，這一過程(chéng)沒有等離子體惡(è)劣環境影響，*克服(fu)了高頻濺射技術(shu)制備薄膜的缺陷(xian)。值得指出的是，離(lí)子束濺射普遍❌認(ren)爲濺射出來🍓的是(shi)一個和幾個原子(zi)。*，原子尺寸比分子(zi)尺寸小得多，形成(cheng)📐薄膜時顆粒更小(xiao)，顆粒與顆粒之間(jiān)間隙小，能有🎯效地(dì)減少薄膜内的空(kōng)洞以及🏃‍♀️針孔缺陷(xian)，提高薄膜附着力(li)和增強薄膜的彈(dàn)性。

離子束濺(jian)射設備還有兩個(gè)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(jié)度，有利于薄膜層(ceng)間的原子結合；另(ling)外，利用這個離子(zi)束對正在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻澱積㊙️的(de)薄膜進行轟擊，使(shǐ)薄膜内的原子遷(qian)移率增加，晶核規(guī)則化；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟擊正(zheng)在生長的薄膜時(shi)，它比用氣體分子(zi)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(shù)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(bei)操作簡單化，工藝(yì)容易掌握。

離(lí)子束濺射技術和(he)設備的這些優點(dian)，成爲國内外生産(chǎn)濺射薄膜壓力傳(chuán)感器的主導技術(shù)和設備。這種離⛹🏻‍♀️子(zǐ)束共濺射薄膜設(shè)備除可用于制造(zao)高性能薄膜壓力(li)傳感器的各種薄(bao)膜外，還可用于制(zhi)備集成電路中的(de)高溫合🌐金導體薄(báo)膜、貴重金屬薄膜(mo)；用于制備磁性器(qi)件、磁光波♋導、磁存(cún)貯器等磁性薄膜(mo)🈲；用于制備高🔞質量(liang)的光學薄膜㊙️，特别(bie)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(zhi)備磁敏、力敏、溫㊙️敏(mǐn)、氣溫、濕敏等薄膜(mo)傳感器用的納米(mi)和微米薄膜；用🔴于(yú)制備光電子器件(jian)和金屬💛異質結結(jié)構器件、太陽能電(diàn)池、聲表面波器件(jian)、高溫超導器件等(děng)所使用的薄膜；用(yòng)于制備薄膜集成(chéng)電路和 MEMS系統(tong)中的各種薄膜以(yi)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(zi) 迪川儀表 ，轉載請保留出(chū)處。