用(yong)于濺射(she) DFL-800壓(ya)力傳感(gan)器制造(zào)的離子(zi)束濺射(shè)設備

濺射(she)壓力傳(chuan)感器的(de)核心部(bu)件是其(qi)敏感芯(xin)體（也稱(cheng)敏感芯(xīn)片）， 納米薄(báo)膜壓力(lì)傳感器(qì) 大(dà)規模生(sheng)産首要(yao)解決敏(mǐn)感芯片(pian)的規模(mo)化生産(chan)。一個典(diǎn)型的敏(mǐn)感芯片(piàn)是在金(jin)屬彈性(xing)體上濺(jian)射澱積(jī)四層或(huò)五層的(de)薄膜。其(qi)中，關鍵(jiàn)的是與(yǔ)彈性體(tǐ)金屬起(qi)隔離的(de)介質絕(jué)緣膜☂️和(hé)在絕🔱緣(yuán)膜上的(de)起應變(bian)作㊙️用的(de)功能🔞材(cái)料薄膜(mó)。

對(dui)介質絕(jué)緣膜的(de)主要技(jì)術要求(qiu)：它的熱(rè)膨脹系(xì)數與金(jin)屬彈🧑🏽‍🤝‍🧑🏻性(xìng)❄️體的熱(re)膨脹系(xi)數基本(běn)一緻，另(ling)外，介質(zhì)膜的絕(jue)緣常數(shù)要高👣，這(zhe)樣較薄(báo)的薄膜(mo)會有較(jiao)高的🈲絕(jue)緣電👨‍❤️‍👨阻(zǔ)值。在表(biǎo)面粗糙(cāo)度優于(yu) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性(xìng)體表面(miàn)上澱積(ji)的薄膜(mó)的附着(zhe)力要高(gao)、粘附牢(lao)💞、具有一(yī)定的彈(dàn)性；在大(da) 2500με微(wēi)應變時(shi)不碎裂(lie)；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的(de)介質絕(jué)緣膜，要(yào)求在 -100℃至 300℃溫度(du)範圍内(nèi)循環 5000次，在(zài)量程範(fan)圍内疲(pí)勞 106之後，介(jie)質膜的(de)絕緣強(qiang)度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變(biàn)薄膜一(yī)般是由(yóu)二元以(yǐ)上的多(duō)元素組(zu)成，要求(qiu)元🤟素⭐之(zhi)間的化(hua)學計量(liang)比基本(ben)上與體(tǐ)材相同(tong)；它的熱(re)膨脹系(xi)數與介(jiè)質絕緣(yuan)膜的熱(re)膨脹系(xi)數基本(běn)一緻；薄(bao)膜的厚(hòu)度應該(gāi)在保證(zheng)穩⁉️定的(de)連續薄(báo)膜的平(píng)🏃🏻均厚度(du)的前提(ti)下，越薄(bao)越好，使(shǐ)💯得阻值(zhí)高、功耗(hao)小、減少(shao)自身發(fā)熱引起(qi)電阻的(de)🏃不穩定(dìng)性；應變(bian)電阻阻(zu)值應在(zài)很寬的(de)🈲溫度範(fan)圍内穩(wěn)定，對于(yu)傳感器(qi)穩🥵定性(xing)爲 0.1%FS時，電阻(zu)變化量(liàng)應小于(yú) 0.05%。　

*，制備(bèi)非常緻(zhì)密、粘附(fu)牢、無針(zhēn)孔缺陷(xian)、内應力(lì)小、無雜(za)質污染(ran)、具有一(yi)定彈性(xìng)和符合(he)化學計(ji)量比的(de)高質量(liang)薄膜涉(she)及薄膜(mo)工藝中(zhōng)的諸多(duo)因素：包(bao)括澱積(jī)材料的(de)粒子大(dà)小㊙️、所帶(dai)能量、粒(lì)子到達(da)襯🏃🏻‍♂️底基(ji)片之前(qian)👨‍❤️‍👨的空間(jian)環境，基(jī)片的表(biǎo)面狀況(kuàng)、基片溫(wen)度、粒子(zǐ)的吸附(fu)、晶核生(sheng)長過程(cheng)、成膜速(su)率等等(děng)。根據薄(báo)膜澱積(jī)理👌論模(mo)型可知(zhi)，關💋鍵是(shi)生長層(céng)或初期(qi)幾層的(de)薄膜質(zhì)量。如果(guo)粒💛子尺(chi)寸大，所(suǒ)帶的能(neng)量小‼️，沉(chén)澱速率(lü)快，所澱(dian)積的薄(bao)膜如果(guǒ)再附加(jiā)惡劣環(huan)境的影(yǐng)響，例如(ru)薄膜吸(xī)附的氣(qì)體在釋(shì)放後形(xíng)成空洞(dòng)，雜質污(wū)染影響(xiǎng)元素間(jian)的化學(xué)計量比(bi)，這些都(dōu)會降低(di)薄膜的(de)機械、電(diàn)和溫度(dù)特性。

美國(guo) NASA《薄(bao)膜壓力(li)傳感器(qi)研究報(bào)告》中指(zhǐ)出，在高(gāo)頻濺射(shè)中，被濺(jian)射材料(liao)以分子(zǐ)尺寸大(da)小的粒(lì)子帶有(yǒu)一定能(néng)🥰量連續(xu)不斷的(de)穿過等(deng)離⛱️子體(tǐ)後在基(jī)片上澱(dian)積薄膜(mo)，這樣🐅，膜(mo)質比🔱熱(re)蒸發澱(diàn)積薄膜(mó)緻密🐉、附(fu)着力好(hao)。但是濺(jiàn)射粒子(zi)穿過等(děng)✏️離子體(ti)區域時(shi)，吸附🈚等(deng)離子體(tǐ)🛀中的氣(qi)體，澱🎯積(ji)的薄膜(mo)受到等(deng)離子體(ti)内雜質(zhì)污染和(he)高溫不(bú)穩定的(de)熱動态(tai)影響，使(shi)薄膜産(chǎn)生更多(duo)的缺陷(xian)，降低㊙️了(le)絕緣膜(mó)的強度(dù)，成品率(lǜ)低。這些(xie)成爲高(gāo)頻✍️濺射(shè)設備的(de)技術用(yong)于批量(liang)生産濺(jian)射薄膜(mó)壓力傳(chuán)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhen)空薄膜(mó)專家高(gao)木俊宜(yí)教授通(tōng)過實驗(yàn)證明，在(zài) 10-7Torr高(gāo)真空下(xia)，在幾十(shi)秒内殘(cán)餘氣體(tǐ)原子足(zú)以形成(cheng)分子層(céng)附着在(zai)♉工件表(biǎo)面上而(ér)污染工(gōng)件，使薄(bao)膜質量(liang)受到🍓影(yǐng)響。可見(jian)，真空度(dù)越高，薄(báo)膜質量(liang)越有保(bǎo)障。

此外，還(hái)有幾個(ge)因素也(yě)是值得(dé)考慮的(de)：等離子(zǐ)體内的(de)高溫，使(shi)抗蝕劑(jì)掩膜圖(tu)形的光(guāng)刻膠軟(ruǎn)化，甚至(zhi)碳化。高(gao)頻濺射(shè)靶，既是(shi)産生等(deng)離子體(tǐ)的工作(zuò)參數的(de)一部分(fèn)，又是産(chǎn)生濺射(shè)🈚粒子的(de)工藝參(can)數的一(yi)部分🤩，因(yīn)此設備(bèi)的工作(zuo)參數和(hé)工藝參(can)數互相(xiang)制約，不(bú)能單獨(du)各自調(diao)整，工藝(yì)掌握困(kun)難，制作(zuo)和⛱️操作(zuò)過程複(fu)🛀雜。

對于離(li)子束濺(jian)射技術(shù)和設備(bèi)而言，離(li)子束是(shì)從離🆚子(zi)源等離(lí)✂️子體中(zhong)，通過離(lí)子光學(xué)系統引(yǐn)出離子(zi)形成的(de)，靶和基(ji)片置放(fang)在遠離(lí)等離子(zǐ)體的高(gao)真空環(huan)境内，離(li)子束轟(hong)擊靶，靶(bǎ)材原子(zi)濺射逸(yì)出，并在(zai)襯底🆚基(jī)片上澱(diàn)㊙️積成膜(mó)，這📞一過(guo)程沒😘有(yǒu)等離子(zi)體惡劣(liè)環境影(yǐng)響，*克服(fu)了高頻(pin)濺射技(jì)術制備(bèi)薄膜的(de)缺陷。值(zhí)得指出(chū)的是，離(li)🏃🏻子束濺(jiàn)射普遍(bian)認爲濺(jiàn)射出來(lái)的是一(yī)個和幾(ji)個原子(zǐ)。*，原子尺(chi)寸比分(fèn)子尺寸(cun)小得多(duo)，形🏃🏻成薄(báo)膜時顆(ke)粒更小(xiǎo)，顆粒與(yu)顆粒之(zhī)間間隙(xi)小，能有(yǒu)效地減(jian)少薄膜(mo)内的空(kōng)👨‍❤️‍👨洞以及(ji)針孔缺(quē)陷，提高(gāo)🈲薄膜附(fu)着力和(he)增強薄(bao)膜的彈(dan)性。

離子束(shu)濺射設(she)備還有(you)兩個功(gong)能是高(gao)頻濺射(she)設備所(suo)⭐不具🚩有(you)的📞，，在薄(báo)膜澱積(jī)之前，可(ke)以使用(yong)輔助離(li)子源産(chǎn)生的🔞 Ar+離子(zǐ)束對基(ji)片原位(wei)清洗，使(shi)基片達(da)到原子(zǐ)級的清(qing)潔度，有(you)利于🆚薄(báo)膜層間(jiān)的原子(zǐ)結合；另(lìng)外，利用(yong)這個💋離(li)子束對(duì)正在澱(diàn)積的薄(báo)膜進行(hang)轟擊，使(shi)薄膜内(nei)的原子(zǐ)遷移率(lǜ)增加，晶(jing)核規則(ze)化；當用(yòng)氧離子(zǐ)或氮離(lí)子轟擊(ji)正🙇🏻在生(shēng)長的♌薄(báo)膜時，它(ta)🔴比用氣(qì)體分子(zi)更能有(yǒu)效地形(xing)成♊化學(xué)計量比(bi)的氧化(hua)物、氮化(hua)物。第二(er)，形成等(deng)離子體(tǐ)的工作(zuo)參數和(he)薄膜加(jia)工的工(gong)藝參數(shù)可以彼(bi)此獨立(li)調整，不(bu)僅可以(yi)獲得設(shè)備工作(zuo)狀态🤞的(de)調整和(he)工藝的(de)質量控(kòng)制，而且(qie)設備操(cao)作簡單(dān)化，工藝(yi)容易掌(zhang)握。

離子束(shù)濺射技(jì)術和設(she)備的這(zhè)些優點(dian)，成爲國(guo)内外生(shēng)産濺🔞射(she)薄膜壓(ya)力傳感(gan)器的主(zhu)導技術(shu)和設備(bèi)。這種離(lí)子束共(gòng)濺射薄(bao)膜設備(bèi)除可用(yòng)于制造(zào)高性能(neng)🐉薄膜壓(ya)力傳感(gan)器的各(gè)種薄膜(mó)外，還可(ke)用于制(zhì)備集成(chéng)電路中(zhōng)的高溫(wēn)合金導(dǎo)體薄膜(mó)、貴重金(jin)🎯屬薄膜(mo)；用⛷️于制(zhì)備磁性(xìng)器件、磁(ci)光波❓導(dǎo)、磁存貯(zhù)器等磁(cí)性薄膜(mó)；用于制(zhi)備高質(zhi)量的光(guang)學薄膜(mo)，特别是(shi)激光高(gāo)損傷阈(yù)值窗口(kǒu)薄膜、各(ge)種高反(fan)射率、高(gao)透射率(lǜ)薄膜等(děng)；用于制(zhi)備磁敏(mǐn)、力敏、溫(wen)敏、氣溫(wēn)、濕敏等(deng)薄膜傳(chuán)感器用(yòng)💃的納米(mǐ)和微米(mǐ)薄膜；用(yong)💁于制備(bei)光電子(zi)器件和(hé)金屬異(yì)質結結(jié)構器件(jiàn)、太陽能(néng)電池、聲(shēng)表面波(bo)器件、高(gao)溫超導(dǎo)器件等(deng)所使用(yòng)的薄膜(mo)；用于制(zhì)備薄膜(mó)集成電(diàn)路和🔴 MEMS系統(tǒng)中的各(ge)種薄膜(mó)以及材(cai)料改性(xìng)中的各(gè)種薄膜(mó)；用于🐪制(zhì)備其它(ta)高質量(liàng)的納米(mǐ)薄膜或(huo)微米薄(bao)膜等。本(ben)文☎️源自(zi)👨‍❤️‍👨 迪(di)川儀表(biǎo) ，轉(zhuan)載請保(bao)留出處(chu)。