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

濺射(she)壓力傳感器的核(hé)心部件是其敏感(gǎn)芯體（也稱敏感芯(xīn)片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器 大規模生産首要(yao)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(ceng)或五層的薄膜。其(qí)中，關鍵的是與彈(dan)性體金屬起隔離(li)的介質💋絕緣膜🏒和(he)在絕緣膜上的起(qi)應變作用的功能(néng)材料薄膜。

對(dui)介質絕緣膜的主(zhu)要技術要求：它的(de)熱膨脹系數與金(jīn)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(you)較高的絕緣電阻(zǔ)值。在🤟表面粗糙度(du)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(fù)牢🏃🏻、具有一定的彈(dan)性；在大 2500με微應(yīng)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(nei)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(yuán)素組成，要求元素(sù)之間的化學計量(liang)比基本上與體材(cái)相同；它的熱膨脹(zhang)系數與介質絕緣(yuán)🐆膜的熱膨脹系數(shù)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(shi)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(yu)傳感器穩定性爲(wèi) 0.1%FS時，電阻變化(huà)量應小于 0.05%。　

*，制備非常緻密(mì)、粘附牢、無針孔缺(quē)陷、内應力小、無雜(za)質污染、具有一定(dìng)彈性和符合化學(xué)計量比的高質量(liàng)薄膜涉及薄膜工(gong)藝中的諸多因素(sù)：包括澱積材料的(de)粒子大小、所帶能(néng)量、粒子到達襯底(dǐ)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(sheng)長過程、成膜速率(lü)等等。根據薄膜澱(dian)積理🔴論模型可知(zhī)👣，關鍵是生長層或(huo)初期幾層的薄膜(mo)質量。如果粒子尺(chi)寸大，所帶的能量(liang)小，沉澱速率快，所(suo)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(shì)放後形成空洞，雜(zá)質污染🐪影響元素(sù)間的化學計量比(bǐ)，這些都會降低薄(báo)膜的機械🚶、電和溫(wēn)度特性。

美國(guo) NASA《薄膜壓力傳(chuan)感器研究報告》中(zhōng)指出，在高頻濺射(shè)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(mó)，這樣，膜質比熱蒸(zheng)發澱積薄膜緻密(mi)、附着力好。但是濺(jiàn)射粒子穿過等🌈離(li)子體區域時，吸附(fù)等離子體中的氣(qi)體，澱積的薄膜受(shou)✨到等離子體内雜(zá)質污染和高溫不(bú)穩定🔞的熱動态影(yǐng)響，使薄膜産生更(gèng)多的缺陷，降低了(le)絕緣膜的強度，成(chéng)品率低。這些成爲(wèi)高頻濺射設備的(de)技術用于批量生(sheng)産濺🚩射薄膜壓力(li)傳感器的主要限(xiàn)制。

日本真空(kong)薄膜專家高木俊(jun4)宜教授通過實驗(yan)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(fu)着💞在工件表面上(shàng)而污染工件，使薄(báo)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(kang)蝕劑掩膜圖形的(de)光刻膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺射靶(bǎ)，既是産生等離子(zǐ)體的工作參數的(de)一部分，又是産生(sheng)濺射粒子的🔱工藝(yi)參♊數的一部分，因(yin)此設備㊙️的工作參(cān)數和工藝參數互(hu)相👅制約，不能🔞單獨(dú)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(she)技術和設備而言(yan)，離子束是從離🤩子(zǐ)源等離子體中，通(tōng)過離子光學系統(tong)引出離子形成的(de)，靶和基片置放在(zài)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(bìng)在襯底🏒基片上澱(diàn)積成膜，這🌈一過程(cheng)沒有等離子體惡(e)劣環境影響，*克服(fú)了高頻濺射技術(shù)制備薄膜的缺陷(xian)。值得指出的是，離(li)🐆子束濺射普遍認(rèn)爲濺射出來的是(shi)一個和幾個原子(zǐ)。*，原子尺寸比分子(zǐ)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(kong)🌐洞以及🐇針孔缺陷(xiàn)，提高薄膜附着力(li)和增強薄👨‍❤️‍👨膜的彈(dàn)性。

離子束濺(jiàn)射設備還有兩個(ge)功能是高頻濺射(shè)設備所不📱具有的(de)，，在薄膜澱積之前(qian)，可以使用輔助離(li)子源産生的 Ar+離子束對基片原(yuan)位清洗，使基片達(da)到原子級的清潔(jié)度，有利🤞于薄膜層(céng)間的原子結合；另(lìng)外，利用這個離子(zǐ)束對💘正在澱積的(de)薄膜進行轟擊，使(shi)薄膜内的原子遷(qiān)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(zǐ)更能✍️有效地形成(cheng)化學計量比的氧(yǎng)化物、氮化物。第二(èr)，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(dé)設備工作狀态🐕的(de)調整和工藝的質(zhì)量控制，而且設備(bèi)操作簡單化，工藝(yi)容易掌握。

離(lí)子束濺射技術和(hé)設備的這些優點(diǎn)，成爲國内外生🈲産(chǎn)濺射薄膜壓力傳(chuan)感器的主導技術(shu)和設備。這種離子(zi)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(báo)膜✉️外，還可用于制(zhi)備集成電路中的(de)高溫合金導體薄(bao)膜、貴重金屬薄膜(mó)；用于制備磁性器(qi)件、磁光波導、磁存(cun)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(yu)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(min)、氣溫、濕敏等薄膜(mo)傳感器用的納米(mǐ)和微米薄膜；用于(yú)制備🈲光電子器件(jiàn)和金屬😄異質結結(jie)構器件、太陽能電(diàn)池、聲表面波器件(jiàn)、高溫超導器件等(deng)所使用的薄膜🙇🏻；用(yong)于制備薄膜集成(cheng)電路和 MEMS系統(tǒng)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(mǐ)薄膜等。本文📱源自(zì) 迪川儀表 ，轉載請保留出(chū)處。