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

濺射壓力傳(chuan)感器的核心(xin)部件是其敏(mǐn)感芯體（也稱(chēng)敏感🐇芯片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器(qì) 大規模(mo)生産首要解(jie)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(shè)澱積四層或(huò)五層的薄膜(mó)。其中，關鍵的(de)是與彈性體(tǐ)金屬起隔離(li)的介質絕緣(yuan)膜和在絕緣(yuan)膜上的起應(ying)變作⚽用的功(gong)能材料薄膜(mo)📱。

對介質(zhi)絕緣膜的主(zhǔ)要技術要求(qiu)：它的熱膨脹(zhang)系數與金屬(shǔ)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(jiào)高的絕緣電(diàn)阻值。在表面(mian)粗糙度優于(yu) 0.1μ m的(de)金屬彈性體(tǐ)表面上澱積(jī)的薄膜的附(fù)着力要高、粘(zhān)👅附牢🛀、具有一(yī)定的彈性；在(zài)大 2500με微應(yīng)變時不碎裂(lie)；對于膜厚爲(wèi) 5μ m左(zuo)右的介質絕(jué)緣膜，要求在(zai) -100℃至 300℃溫度範圍内(nei)循環 5000次(cì)，在量程範圍(wei)内疲勞 106之後，介質膜(mo)的絕緣強度(du)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(yīng)變薄膜一般(ban)是由二元以(yi)上的多元素(sù)組成，要求元(yuán)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(yu)介質絕緣膜(mó)的熱膨脹系(xì)數基本一緻(zhi)；薄膜的厚度(du)應該在保證(zheng)穩定的連❓續(xu)薄膜的平均(jun1)厚度的🏃前提(ti)下，越薄越好(hao)，使得阻值高(gao)、功耗小、減少(shao)自身發熱引(yin)起電阻的🈲不(bu)穩定性；應變(bian)電阻阻值💜應(yīng)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(zhi)密、粘附牢、無(wú)針孔缺陷、内(nèi)應力小、無雜(zá)質污染、具有(yǒu)一定彈性和(hé)符合化學計(ji)量比的高質(zhi)量薄膜涉及(ji)薄膜工藝中(zhong)的諸多因素(sù)：包括澱積材(cai)料的粒㊙️子大(dà)小、所帶能量(liàng)、粒子💃到達襯(chen)底基片之前(qián)的空間環境(jing)，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(sù)🌍率等等。根據(jù)薄膜澱積理(li)論模型可知(zhī)🌈，關鍵是生長(zhǎng)層或初期幾(jǐ)層的薄膜質(zhi)☂️量。如果粒子(zi)尺寸大，所帶(dài)的能量小，沉(chén)澱速率快，所(suǒ)澱積的薄膜(mó)如果再💜附加(jiā)惡劣環境的(de)影響，例如薄(báo)膜吸附的氣(qì)體在釋放後(hou)形成🔆空洞，雜(zá)質污染影響(xiǎng)元素間的化(hua)學計量比，這(zhè)♊些都會降低(di)薄膜的機械(xiè)、電和溫度特(tè)性。

美國(guo) NASA《薄膜壓(yā)力傳感器研(yán)究報告》中指(zhǐ)出，在高頻濺(jiàn)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(xu)不斷的穿過(guo)🔴等離子體後(hòu)在基片上澱(dian)積薄膜，這樣(yàng)，膜質比熱蒸(zhēng)發澱積薄膜(mó)緻密㊙️、附着力(lì)好。但是濺射(shè)粒子穿過等(děng)離子體區域(yu)時，吸附等離(li)子體中的氣(qì)體，澱積的薄(bao)膜受到等離(li)子體内雜質(zhi)污染✂️和高溫(wen)不穩定的熱(rè)動态影響，使(shi)薄膜産生更(geng)多的缺陷，降(jiang)低了絕緣膜(mó)的強🐆度，成品(pin)率低。這些成(chéng)爲高頻🔞濺射(she)設備的技術(shù)🥵用于批量生(sheng)産濺射薄膜(mo)壓力傳感器(qi)的🈲主要限制(zhi)。

日本真(zhen)空薄膜專家(jiā)高木俊宜教(jiao)授通過實驗(yàn)證明，在 10-7Torr高真空下，在(zài)幾十秒内殘(can)餘氣體原子(zi)足以形成分(fèn)子🍉層附👌着在(zai)工件表面上(shàng)而污染工件(jiàn)，使薄膜質量(liang)受到影響。可(ke)見，真空度越(yue)高，薄膜質量(liang)越有保障。

此外，還有(you)幾個因素也(yě)是值得考慮(lü)的：等離子體(ti)内的高溫，使(shi)抗蝕劑掩膜(mó)圖形的光刻(ke)膠軟化，甚至(zhì)碳化。高頻濺(jian)射靶，既是産(chǎn)生☀️等離子體(tǐ)的工作參數(shu)的一部分，又(yòu)是産☂️生濺射(she)粒子的工藝(yì)參數的一部(bù)分，因此設備(bei)的工作參✨數(shù)和工藝㊙️參數(shù)互相🌈制約，不(bú)能單獨各自(zì)調整，工藝掌(zhang)握困難，制作(zuo)和操作過程(chéng)複雜。

對(duì)于離子束濺(jian)射技術和設(she)備而言，離子(zǐ)束是從離子(zi)源等離子體(ti)中，通過離子(zi)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(hong)擊靶，靶☁️材原(yuán)子濺射逸💘出(chu)，并在襯底基(jī)片上澱積成(cheng)膜，這一過程(cheng)沒☎️有等離子(zi)體惡劣環境(jing)影響，*克服了(le)高頻濺射技(jì)術制備薄膜(mó)的缺陷。值得(dé)指出的是，離(li)子束濺射普(pǔ)遍認爲濺射(shè)出來的是一(yī)個和幾⁉️個原(yuán)子。*，原子尺寸(cùn)比分子👨‍❤️‍👨尺寸(cun)小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒(lì)更小，顆粒與(yu)顆粒之間間(jiān)隙小，能有效(xiào)地減少薄膜(mo)内的空洞以(yǐ)及🈚針孔缺陷(xian)，提高薄膜附(fù)着力和增強(qiang)薄膜的彈性(xìng)。

離子束(shù)濺射設備還(hai)有兩個功能(neng)是高頻濺射(she)設備所不具(jù)有的❄️，，在薄膜(mó)澱積之前，可(kě)以使用輔助(zhu)離子源産生(sheng)的 Ar+離子(zi)束對基片原(yuan)位清洗，使基(jī)片達到原子(zǐ)級的清潔度(dù)，有利于薄膜(mo)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(zǐ)遷移率增加(jiā)，晶核規則化(hua)㊙️；當用氧離子(zi)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(yi)彼此獨立調(diao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼整，不僅🐇可以(yǐ)獲得設備工(gong)作狀态的調(diào)整和工藝的(de)質量控制，而(ér)且設備✊操作(zuò)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(nei)外生産濺射(shè)薄膜壓力傳(chuan)感器的主導(dǎo)技術和設備(bei)。這種離子束(shù)共濺射薄膜(mo)設備除可用(yong)于制造高性(xing)能⛱️薄膜壓力(li)傳感器的各(gè)種薄膜🌍外，還(hái)可用于制備(bei)集成電路中(zhong)的高溫合金(jin)導體薄膜、貴(gui)重金屬薄膜(mo)；用于制備磁(ci)性器件、磁光(guāng)波導、磁存貯(zhù)器等磁性薄(báo)膜；用于制備(bei)高質量的光(guāng)學薄膜😘，特别(bié)是激光高✨損(sun)傷阈值窗口(kǒu)薄膜、各種高(gao)反射率、高透(tou)♍射率薄膜等(deng)；用🐪于制備磁(ci)敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等(deng)薄膜傳感器(qi)用㊙️的納米和(he)微米薄膜；用(yong)📧于制備光電(dian)子器件和金(jīn)屬異質結結(jie)構器件、太陽(yang)能⛷️電池、聲表(biao)面波器件、高(gāo)溫超導器件(jian)等所使用的(de)薄膜；用于制(zhì)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(zhōng)的各種薄膜(mo)；用💃🏻于制備其(qí)它高質量的(de)納米薄膜或(huò)微米薄膜等(deng)。本文源自📧 迪川儀表(biao) ，轉載請(qing)保留出處。