用于濺(jiàn)射 DFL-800壓力(lì)傳感器制造(zao)的離子束濺(jian)射設備

濺射壓力傳(chuán)感器的核心(xin)部件是其敏(mǐn)感芯體（也稱(cheng)敏感♻️芯片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器(qi) 大規模(mó)生産首要解(jiě)決敏感芯片(pian)的規模化生(sheng)産。一個典❌型(xing)的敏⁉️感芯片(pian)是在金屬彈(dan)性體上濺射(she)澱積👈四層或(huo)五層的薄膜(mo)。其中，關鍵的(de)是與彈性體(tǐ)金屬起隔離(lí)的介質絕緣(yuan)膜和在絕緣(yuan)膜上的起應(ying)變作用的功(gōng)能材料薄膜(mó)。

對介質(zhi)絕緣膜的主(zhu)要技術要求(qiú)：它的熱膨脹(zhàng)系數與😘金😍屬(shu)🔅彈性體的熱(re)膨脹系數基(ji)本一緻，另外(wai)，介質膜的絕(jué)緣常數要高(gāo)，這樣🔞較薄的(de)薄膜會有較(jiao)高的絕緣電(dian)🏃阻值。在表面(miàn)粗糙度優于(yú) 0.1μ m的(de)金屬彈性體(ti)表面上澱積(jī)的薄膜的附(fù)着力要高、粘(zhan)附牢、具有🌍一(yi)定的彈性；在(zai)大 2500με微應(yīng)變時不碎裂(liè)；對于膜厚爲(wei) 5μ m左(zuǒ)右的介質絕(jue)緣膜，要求在(zài) -100℃至 300℃溫度範圍内(nèi)循環 5000次(cì)，在量程範圍(wéi)内疲勞 106之後，介質膜(mo)的絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(ying)變薄膜一般(bān)是由二元以(yǐ)上的多元素(sù)組成，要求元(yuan)素👅之間💛的化(huà)學計量比基(jī)本上與體材(cái)相同；它的熱(rè)膨㊙️脹系數與(yǔ)介質絕緣膜(mó)的熱膨脹系(xi)數基本一緻(zhi)；薄膜的厚度(dù)🌏應該在保證(zhèng)穩🧑🏾‍🤝‍🧑🏼定的連續(xù)薄膜的平均(jun1)厚度的前提(tí)下，越🔞薄越好(hao)，使得阻值高(gāo)、功耗小、減少(shǎo)自身發熱引(yin)起電阻的不(bu)穩定性；應變(biàn)電阻阻值🌈應(ying)在很寬的🧡溫(wen)度範圍内穩(wěn)定，對于傳感(gǎn)器穩💞定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻(zu)變化量應小(xiǎo)于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhì)密、粘附牢、無(wú)針孔缺陷、内(nèi)應力小、無雜(zá)質污染、具有(you)一定彈性和(he)符合化學計(jì)量比的高質(zhì)量薄膜涉及(ji)薄膜工藝中(zhong)的諸多因素(su)：包括澱積材(cái)料的粒子大(dà)小💃🏻、所帶能量(liang)、粒子❄️到達襯(chen)底基片之前(qián)的空間環境(jìng)，基片的表面(miàn)狀況、基片溫(wēn)度、粒子的吸(xī)🐅附、晶核生長(zhang)🛀過程、成膜速(su)率等等。根據(jù)薄膜澱積理(lǐ)🥰論模型可知(zhi)，關鍵是生長(zhang)層或初期幾(ji)層的薄膜質(zhì)量。如果粒子(zi)尺寸🧑🏽‍🤝‍🧑🏻大，所帶(dài)📧的能量小，沉(chen)澱速率快，所(suǒ)澱積的薄膜(mo)如果再☔附加(jiā)惡劣環境的(de)影響，例如薄(bao)膜吸附的氣(qi)體在釋放後(hou)形成空洞，雜(zá)質污染影響(xiǎng)元素間的化(huà)學計量比，這(zhè)些都會降低(dī)薄膜的機械(xie)、電和溫度特(te)性。

美國(guó) NASA《薄膜壓(yā)力傳感器研(yán)究報告》中指(zhi)出，在高頻濺(jian)射中，被濺射(shè)材料以分子(zǐ)尺寸大小的(de)粒子帶有一(yī)定能量連續(xù)不斷的穿過(guo)等離子體後(hòu)在基片上澱(diàn)積薄膜，這樣(yang)，膜質比熱蒸(zhēng)發澱積薄膜(mo)緻密、附着力(lì)好。但是濺射(shè)粒子穿過等(deng)離子體區域(yu)時，吸附等離(li)子體🈲中的氣(qì)體，澱👌積的薄(báo)膜受到等離(li)子體内雜質(zhì)污染和高溫(wen)不穩定☁️的熱(rè)動态影響，使(shi)薄膜産生更(gèng)多的缺陷，降(jiàng)低了絕緣膜(mó)的強度，成品(pǐn)率低。這些成(cheng)爲高💜頻濺射(shè)設備的技術(shu)🥵用于批量生(sheng)産濺射♌薄膜(mo)壓力傳感器(qì)的主要限制(zhi)。

日本真(zhēn)空薄膜專家(jiā)高木俊宜教(jiāo)授通過實驗(yan)證明📐，在 10-7Torr高真空下，在(zài)幾十秒内殘(cán)餘氣體原子(zi)足以形成分(fèn)子層👨‍❤️‍👨附着在(zài)工件表面上(shàng)而污染工件(jiàn)，使薄膜質量(liàng)受到㊙️影響。可(ke)見，真空度越(yuè)高，薄膜質量(liang)越有保障。

此外，還有(yǒu)幾個因素也(ye)是值得考慮(lü)的：等離子體(ti)内的🌏高🎯溫，使(shi)抗蝕劑掩膜(mo)圖形的光刻(kè)膠軟化，甚至(zhi)碳🈚化。高頻濺(jiàn)㊙️射靶，既是産(chǎn)生等離子體(ti)的工作參數(shu)的一部分，又(yòu)是産生濺射(shè)粒子的工藝(yi)參數的一部(bu)分，因此設備(bei)的工作參數(shu)和工藝參數(shù)互相制約，不(bú)能單獨各自(zi)調整，工藝掌(zhang)握困難，制作(zuo)和操作過程(chéng)複🌈雜。

對(dui)于離子束濺(jiàn)射技術和設(she)備而言，離子(zǐ)束是從離📱子(zǐ)源等離子體(tǐ)中，通過離子(zǐ)光學系統引(yǐn)出離子形成(chéng)的🌏，靶和基片(pian)置放在遠離(li)等離子體的(de)高真空環境(jìng)内，離子束轟(hōng)擊靶，靶材原(yuán)子濺射逸出(chū)，并在襯底基(jī)片上澱積成(chéng)膜，這❤️一過程(cheng)沒有等離子(zǐ)體惡劣環🏃🏻‍♂️境(jing)影響，*克服了(le)高頻濺射♈技(ji)術制備薄膜(mó)的缺陷。值✊得(de)指出的是💃，離(li)⛹🏻‍♀️子束濺射普(pu)遍認爲濺射(she)出來的是一(yi)個和幾個原(yuan)子。*，原子尺寸(cùn)比分子尺寸(cun)小得多，形成(cheng)薄膜時顆粒(lì)更小，顆粒與(yu)顆粒之間間(jian)隙小，能有效(xiao)地減少薄膜(mó)内的空✉️洞以(yi)及針孔缺陷(xian)，提高薄膜🈲附(fu)着力和增強(qiang)薄膜的彈性(xìng)。

離子束(shù)濺射設備還(hái)有兩個功能(néng)是高頻濺射(shè)設備所不具(jù)有的🤞，，在薄膜(mó)澱積之前，可(ke)以使用輔助(zhù)離子源産生(shēng)的🍓 Ar+離子(zi)束對基片原(yuán)位清洗，使基(ji)片達到原子(zǐ)級的清潔度(du)，有利于薄膜(mó)層間的原子(zǐ)結合；另外，利(li)用這個🔴離子(zǐ)束對正在澱(dian)積的薄膜進(jìn)行轟擊，使薄(báo)膜内的原子(zi)遷移率增加(jiā)，晶核規則化(huà)；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟(hong)擊正㊙️在生長(zhǎng)的薄膜時，它(tā)比用氣體分(fen)子更能⛱️有效(xiao)地形成化學(xue)計量比🏃🏻的氧(yǎng)化物、氮化物(wu)。第二，形成等(děng)離子體的📞工(gōng)作參數和薄(bao)🥵膜加工的工(gong)藝參數可以(yǐ)彼此獨立調(diao)整，不僅可以(yǐ)獲得設備工(gōng)作狀态的調(diao)整和工藝的(de)質量控制，而(ér)且設備操作(zuo)簡單化，工藝(yi)容易掌握。

離子束濺(jian)射技術和設(she)備的這些優(you)點，成爲國内(nèi)外🧑🏽‍🤝‍🧑🏻生産濺❗射(she)薄膜壓力傳(chuan)感器的主導(dao)技術和設備(bèi)。這種離子束(shù)共濺射薄膜(mo)設備除可用(yòng)于制造高性(xìng)能薄膜壓力(li)傳感器的各(ge)種薄膜㊙️外，還(hái)可用于制備(bèi)集成電路中(zhong)的高溫合金(jin)導體薄膜、貴(gui)重金屬薄膜(mó)；用☀️于制備磁(cí)性㊙️器件、磁光(guang)波導、磁存貯(zhu)器等磁性薄(bao)膜🔞；用于制備(bèi)高質量的光(guāng)學薄膜，特别(bié)是激光高🌐損(sun)傷阈值窗口(kou)薄膜、各種高(gāo)反射率、高透(tou)射率薄膜等(deng)；用于制備磁(cí)敏、力敏、溫🐪敏(mǐn)、氣溫、濕敏等(děng)薄膜傳感器(qì)用的納米和(hé)微米薄膜；用(yòng)🔴于制備光電(dian)子器件和金(jīn)屬😍異質結結(jie)構器件、太陽(yáng)能電池、聲表(biao)面波♌器件、高(gāo)溫♍超導器件(jiàn)等😍所使用的(de)薄膜；用于制(zhi)備薄膜集成(chéng)電路和 MEMS系統中的各(gè)種薄膜以及(ji)材料改性中(zhong)的各種薄膜(mó)；用于制備其(qi)它高質量的(de)納米薄膜或(huò)微米薄膜等(děng)。本文源自📐 迪川儀表(biǎo) ，轉載請(qǐng)保留出處。