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

濺射壓力傳(chuan)感器的核心(xin)部件是其敏(min)感芯體（也稱(cheng)🤟敏感芯片）， 納米薄膜(mó)壓力傳感器(qi) 大規模(mó)生産首要解(jie)決敏感芯片(pian)的規模化生(shēng)産。一個🌈典型(xing)的敏感芯片(piàn)是在金屬彈(dàn)性體上濺射(she)澱積四層或(huò)五層的薄膜(mo)❌。其中☎️，關鍵的(de)是與彈性體(ti)金屬起隔離(lí)的介質♈絕緣(yuán)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(zhì)絕緣膜的主(zhu)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(wài)，介質膜的絕(jué)緣💞常數要高(gao)㊙️，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(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(zhān)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(wèi) 5μ m左(zuo)右的介質絕(jué)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(wei)内疲勞 106之後，介質膜(mó)的絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(ying)變薄膜一般(ban)是由二元以(yǐ)上的多元素(su)組成，要求🌈元(yuán)素之間🤟的化(huà)學計量比基(ji)本上與體材(cai)相同；它的熱(re)膨脹系👄數與(yǔ)介質絕緣膜(mó)的熱膨脹系(xì)數基本一緻(zhì)；薄膜♊的厚度(dù)應該在保證(zheng)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(bú)穩定性；應💔變(biàn)電阻阻值💔應(yīng)在很寬的溫(wēn)度範圍内穩(wěn)定，對于傳感(gan)器穩定性爲(wei) 0.1%FS時，電阻(zu)變化量應小(xiao)于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhì)密、粘附牢、無(wú)針孔缺陷、内(nei)應力小、無雜(za)🌍質✌️污染、具有(you)一定彈性和(hé)符合化學計(jì)量比的高質(zhi)量薄膜涉❤️及(jí)薄膜工藝中(zhong)的諸多因素(su)：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(qian)🛀🏻的空間環境(jìng)，基片的💔表面(miàn)狀況❄️、基片溫(wēn)度、粒子的吸(xi)🐪附、晶核生長(zhang)🐆過程、成膜速(sù)率等等。根據(ju)薄膜澱積理(lǐ)論模型可知(zhi)，關鍵是生長(zhang)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(suo)🔆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(hòu)形成空洞，雜(zá)質污染影響(xiang)✌️元素間的化(huà)學計量比，這(zhè)些都會降低(di)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(jiàn)射中，被🌈濺射(she)材料以分子(zi)尺寸大小的(de)粒子帶有一(yi)定能量連續(xu)不斷的穿過(guò)等離子體後(hou)在基片上澱(dian)積薄膜，這樣(yang)，膜質比㊙️熱蒸(zheng)發👉澱積薄膜(mo)緻密、附着力(lì)好。但是濺射(she)粒🐅子穿過等(děng)離子體區域(yù)時，吸附等離(lí)子體🔴中的氣(qi)體，澱積的薄(bao)膜受到等離(li)子體内雜質(zhi)污染🈲和高溫(wēn)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(mo)的強度，成品(pin)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(qi)的👈主要限制(zhi)。

日本真(zhen)空薄膜專家(jiā)高木俊宜教(jiāo)授通過實驗(yàn)證明，在 10-7Torr高真空下，在(zai)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(shang)而污染工件(jiàn)，使薄膜質量(liàng)⚽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(yǒu)幾個因素也(ye)是值得考慮(lü)的：等離子體(tǐ)内的高溫✌️，使(shǐ)抗蝕劑掩膜(mó)圖形的光刻(kè)膠軟化，甚至(zhì)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(cheng)複雜。

對(dui)于離子束濺(jian)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(yin)出離子形成(chéng)的，靶和基片(piàn)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(ji)術制備薄膜(mo)的缺陷。值☎️得(dé)指出的是，離(lí)子束濺射普(pu)遍認爲濺射(she)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(yǔ)顆粒之間間(jian)隙小，能有效(xiao)地減少薄膜(mo)内的空洞以(yǐ)及針孔缺陷(xiàn)，提高薄膜✂️附(fù)着力和增強(qiáng)薄膜的彈性(xìng)。

離子束(shu)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(ke)以使用輔助(zhu)離子源産生(shēng)的🏃🏻 Ar+離子(zǐ)束對基片原(yuán)位清洗，使基(ji)片達到原子(zǐ)級的清潔度(dù)，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(jin)行轟擊，使薄(báo)膜内的㊙️原子(zi)遷移率增加(jia)，晶核規則化(huà)；當用氧離子(zi)或氮離🈲子轟(hōng)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(gōng)藝參數可以(yi)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(er)且設備操🏃‍♀️作(zuo)簡單化，工藝(yi)容易掌握。

離子束濺(jiàn)射技術和設(she)備的這些優(yōu)點，成爲國内(nèi)外生産濺射(shè)薄膜壓力傳(chuán)感器的主導(dao)技術和設備(bèi)。這種離👌子束(shu)共濺射薄膜(mó)設備除可用(yòng)于制造高性(xing)能薄膜壓力(li)傳感✔️器的各(ge)種薄膜外，還(hai)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(ci)性器件、磁光(guāng)波導、磁存貯(zhù)器🈲等磁性薄(báo)膜；用于制備(bèi)高質量的光(guang)學薄膜，特别(bie)是激光高損(sun)傷🌈阈值窗口(kou)薄膜、各種高(gāo)反射率、高透(tòu)射率薄膜等(děng)；用于制備磁(cí)敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等(děng)薄膜傳感器(qi)用的納米和(hé)🍓微米薄膜；用(yòng)👌于制備光電(diàn)子器件和金(jin)屬⭐異質結結(jié)構器件、太陽(yáng)能電池、聲表(biǎo)面波器件、高(gao)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(mó)👨‍❤️‍👨；用于制備其(qí)它高質量的(de)納米薄膜或(huo)微米薄膜等(děng)。本文源自 迪川儀表(biao) ，轉載請(qǐng)保留出處。