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

濺射(shè)壓力傳(chuan)感器的(de)核心部(bu)件是其(qí)敏感芯(xīn)體（也稱(cheng)敏感芯(xīn)片）， 納米薄(báo)膜壓力(li)傳感器(qì) 大(dà)規模生(shēng)産首要(yao)解決敏(min)感芯片(piàn)的規模(mo)化生産(chan)。一個典(dian)型✂️的敏(mǐn)感芯片(piàn)是在金(jin)屬彈性(xing)體上濺(jiàn)射澱積(ji)🌏四層或(huò)五層的(de)薄膜💘。其(qi)中，關鍵(jiàn)的是與(yǔ)彈性體(ti)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(biàn)作用的(de)功能材(cái)料薄膜(mó)。

對(duì)介質絕(jue)緣膜的(de)主要技(jì)術要求(qiú)：它的熱(re)膨脹系(xi)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(zhi)膜的絕(jué)緣常數(shù)要高，這(zhe)樣較薄(báo)的薄膜(mo)會有較(jiao)高的絕(jué)緣電阻(zu)值。在表(biǎo)面粗糙(cao)度優于(yú) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性(xìng)體表面(mian)上澱積(jī)的薄膜(mo)的附着(zhe)力要高(gāo)、粘附牢(lao)、具有一(yi)定的彈(dàn)性；在大(dà) 2500με微(wei)應變時(shí)不碎裂(liè)；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的(de)介質絕(jue)緣膜，要(yào)求在 -100℃至 300℃溫度(dù)範圍内(nèi)循環 5000次，在(zài)量程範(fàn)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(duo)元素組(zu)成，要求(qiu)元素之(zhi)間的✌️化(huà)學計量(liàng)比基本(ben)上與體(ti)材相同(tong)；它的♍熱(re)膨脹系(xì)數與介(jiè)質絕緣(yuán)膜的熱(re)膨脹系(xì)數基本(běn)一緻；薄(báo)膜的厚(hòu)度應該(gai)在保證(zheng)穩🌈定的(de)連續薄(bao)膜的平(ping)均厚度(dù)的💔前提(ti)下，越薄(bao)越好，使(shi)得阻值(zhi)高、功耗(hào)小、減少(shao)自身發(fa)熱引起(qi)電阻的(de)不穩定(ding)性；應變(biàn)電阻阻(zǔ)值應在(zai)很寬的(de)溫度範(fan)圍内穩(wěn)定，對于(yú)傳感器(qi)穩定性(xing)爲 0.1%FS時，電阻(zu)變化量(liàng)應小于(yu) 0.05%。　

*，制備(bèi)非常緻(zhi)密、粘附(fu)牢、無針(zhēn)孔缺陷(xiàn)、内應力(lì)小、無雜(zá)質污染(rǎn)🌂、具😄有一(yī)定彈性(xìng)和符合(hé)化學計(jì)量比的(de)高質量(liang)薄膜涉(she)及薄膜(mó)工✏️藝中(zhong)的諸多(duo)因素：包(bāo)括澱積(ji)材料的(de)粒子大(da)小🌐、所帶(dai)能量、粒(lì)子到達(dá)襯🏒底基(ji)片之前(qián)的空間(jiān)環境，基(jī)片的㊙️表(biao)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(deng)。根據薄(báo)膜澱積(jī)理🥰論模(mó)型可知(zhi)🚶，關💋鍵是(shì)生長層(céng)或初期(qi)幾層的(de)薄膜質(zhi)量。如果(guo)粒子尺(chi)寸大，所(suo)帶的能(néng)量小，沉(chen)澱速率(lü)快，所澱(diàn)積的薄(bao)膜如果(guo)再附加(jiā)惡劣環(huán)境的影(yǐng)響，例如(ru)薄膜吸(xi)附的氣(qi)體在釋(shi)放♋後形(xíng)成空洞(dong)，雜質污(wu)染影響(xiǎng)元素間(jian)的化學(xué)計量比(bǐ)，這些都(dōu)會降低(dī)薄膜的(de)機械、電(diàn)和溫度(du)特🈲性。

美國(guó) NASA《薄(báo)膜壓力(li)傳感器(qì)研究報(bào)告》中指(zhǐ)出，在高(gao)頻濺射(she)中，被濺(jiàn)☀️射材料(liao)以分子(zi)尺寸大(da)小的粒(li)子帶有(yǒu)一定能(neng)🏃🏻量連續(xu)不斷的(de)🏃🏻‍♂️穿過🏃等(deng)離子體(tǐ)後在基(jī)片上澱(diàn)積薄膜(mó)，這樣，膜(mó)質比⭐熱(re)蒸發澱(dian)積薄膜(mó)緻密、附(fù)着力好(hao)。但🏃🏻是濺(jian)射粒🛀🏻子(zǐ)穿過等(deng)離子體(ti)區域時(shí)，吸附等(deng)離子體(tǐ)中的氣(qì)體，澱積(jī)的薄膜(mo)受到等(děng)離子體(ti)内雜質(zhì)污染和(hé)高溫不(bú)穩🙇🏻定的(de)熱動态(tai)影響，使(shi)薄膜産(chǎn)生更多(duō)的缺陷(xiàn)，降低💛了(le)絕緣膜(mo)的強🈲度(dù)，成品率(lü)低。這些(xie)成爲高(gao)頻濺射(she)設備的(de)技術用(yong)于批量(liàng)生産濺(jiàn)射薄膜(mo)壓力傳(chuán)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhen)空薄膜(mo)專家高(gao)木俊宜(yi)教授通(tōng)過實驗(yan)證明，在(zai) 10-7Torr高(gao)真空下(xia)，在幾十(shí)秒内殘(can)餘氣體(ti)原子足(zú)以形成(cheng)分子層(ceng)☔附着在(zài)工件表(biao)面上而(er)污染工(gong)件，使薄(báo)膜質量(liàng)受到影(ying)響。可見(jian)😘，真空度(dù)越高，薄(bao)膜質量(liang)越有保(bao)障。

此外，還(hai)有幾個(gè)因素也(yě)是值得(dé)考慮的(de)：等離子(zǐ)體内🈲的(de)高🐉溫，使(shǐ)抗蝕劑(jì)掩膜圖(tú)形的光(guāng)刻膠軟(ruǎn)化，甚至(zhì)碳🌈化。高(gao)頻濺射(she)靶，既是(shì)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(cān)數的一(yī)部分，因(yin)此設備(bei)的工作(zuo)參數和(hé)工藝參(can)數互相(xiàng)制約，不(bú)能單獨(du)各自調(diao)整，工藝(yì)掌握♻️困(kun)難，制作(zuò)和操作(zuò)過程複(fú)雜。

對于離(li)子束濺(jiàn)射技術(shu)和設備(bei)而言，離(li)子束是(shi)從離子(zi)🔞源等離(li)🏃🏻子體中(zhōng)，通過離(lí)子光學(xue)系統引(yǐn)出離子(zi)形🤩成的(de)，靶和基(ji)片🐕置放(fang)在遠離(li)等離子(zi)體的高(gāo)真空環(huán)境内，離(lí)子束轟(hong)擊靶，靶(ba)材原子(zǐ)濺射逸(yi)⛱️出，并在(zài)襯底基(ji)片上澱(diàn)積成膜(mó)，這🈲一過(guò)程沒有(yǒu)等離子(zǐ)♌體惡劣(liè)環境影(ying)響，*克服(fu)🏃了高頻(pin)濺射技(ji)術制備(bei)薄膜的(de)缺陷。值(zhí)得指出(chu)的是，離(lí)子束濺(jian)射普遍(bian)認爲濺(jian)射出來(lái)的是⛹🏻‍♀️一(yi)個和幾(ji)個原子(zi)。*，原子尺(chǐ)寸比分(fen)子尺寸(cùn)小得多(duo)，形成✨薄(báo)膜時顆(kē)粒更小(xiao)♉，顆粒與(yǔ)顆粒之(zhi)間間隙(xi)小，能有(yǒu)效地減(jiǎn)少薄膜(mo)内的空(kōng)洞以及(ji)針孔缺(que)陷，提高(gao)薄膜附(fù)着力和(hé)增強薄(bao)⛱️膜的彈(dàn)性。

離子束(shù)濺射設(she)備還有(you)兩個功(gong)能是高(gāo)頻濺射(shè)設備所(suo)不具有(you)的，，在薄(báo)膜澱積(ji)之前，可(ke)以使用(yòng)輔助離(lí)子源産(chan)生的 Ar+離子(zǐ)束對基(jī)片原位(wei)清洗，使(shi)基片達(da)到原子(zǐ)級的清(qing)潔度，有(yǒu)利于薄(bao)膜層間(jian)的原子(zǐ)結合；另(ling)外，利用(yòng)這個離(lí)子束對(duì)正在澱(dian)積🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的薄(bao)‼️膜進行(hang)轟擊，使(shi)薄膜内(nèi)的💋原子(zǐ)遷移率(lǜ)增♌加，晶(jing)核規則(zé)化✔️；當用(yong)氧離子(zi)或氮離(lí)子轟擊(ji)正在生(shēng)長的薄(bao)膜時，它(tā)比用氣(qì)體🌈分子(zi)更能🌐有(you)效地形(xing)成化學(xué)計量比(bǐ)的氧化(huà)物、氮化(huà)物。第二(èr)，形☎️成等(děng)離子體(tǐ)🐅的工作(zuò)參數和(hé)薄🐪膜加(jia)工的工(gong)藝參數(shu)可以彼(bǐ)此☂️獨立(lì)調整，不(bu)僅可以(yǐ)獲得設(she)備工作(zuò)狀态的(de)調整和(hé)工藝的(de)質🔞量控(kòng)制，而且(qie)設備操(cao)作簡單(dan)化，工藝(yì)容易掌(zhǎng)握。

離子束(shu)濺射技(jì)術和設(she)備的這(zhè)些優點(dian)，成爲國(guó)内外🌈生(sheng)産濺射(shè)薄膜壓(yā)力傳感(gan)器的主(zhu)導技術(shù)和設備(bèi)。這🆚種離(li)子束🤟共(gòng)濺射薄(bao)膜設備(bèi)除可用(yòng)于制造(zao)高性能(neng)薄膜壓(yā)力傳感(gan)器的各(gè)種薄膜(mó)外，還可(kě)用于制(zhi)備集👈成(cheng)電路中(zhōng)的高溫(wēn)合金導(dao)體薄⭕膜(mo)、貴重金(jīn)屬薄膜(mó)；用👅于制(zhì)備磁性(xing)器件、磁(ci)光波導(dǎo)、磁存貯(zhù)器🚩等磁(ci)性薄膜(mo)；用于制(zhi)備高質(zhì)量的光(guang)學薄膜(mó)☎️，特别是(shi)激光高(gao)💚損傷阈(yu)值窗口(kou)薄膜、各(ge)種高反(fan)射率、高(gāo)透🥰射率(lü)薄膜等(deng)；用📱于制(zhì)備磁敏(min)、力敏、溫(wēn)🌍敏、氣溫(wen)、濕敏等(deng)薄膜傳(chuan)感器用(yòng)🍓的納米(mǐ)和🈚微米(mǐ)薄膜；用(yòng)于制備(bei)💰光電子(zǐ)器件和(hé)金屬異(yi)質結結(jié)構器件(jian)👈、太陽能(néng)電池、聲(sheng)表面波(bo)器件、高(gao)溫📞超導(dao)器件等(děng)所使用(yong)的薄✉️膜(mo)；用于制(zhì)備薄膜(mo)集成電(dian)路和 MEMS系統(tong)中的各(ge)種薄膜(mo)以及材(cái)料改性(xìng)中的各(ge)種薄膜(mo)；用于🈲制(zhì)備其它(ta)高質量(liang)的納米(mǐ)薄膜或(huò)微米薄(báo)膜等。本(ben)文源自(zì) 迪(di)川儀表(biao) ，轉(zhuan)載請保(bao)留出處(chù)。