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

濺射(shè)壓力傳(chuán)感器的(de)核心部(bu)件是其(qí)敏感芯(xin)體（也稱(cheng)敏感芯(xīn)片）， 納米薄(bao)膜壓力(li)傳感器(qi) 大(dà)規模生(sheng)産首要(yao)解決敏(mǐn)感芯片(piàn)的規模(mó)化生産(chǎn)。一♌個典(dian)型的敏(mǐn)感芯片(pian)是在金(jin)屬彈性(xìng)體上濺(jiàn)射澱積(ji)四層或(huò)五👅層的(de)🔆薄膜。其(qi)中，關鍵(jian)的是與(yǔ)彈性體(tǐ)金屬起(qi)隔離的(de)介質絕(jue)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(jué)緣膜的(de)主要技(jì)術要求(qiu)：它的熱(rè)膨脹系(xì)數與金(jīn)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(jue)緣📞常數(shu)要高，這(zhe)樣較薄(bao)的薄膜(mo)會有較(jiao)高的絕(jué)緣電阻(zǔ)值。在表(biǎo)面粗糙(cao)度優于(yú) 0.1μ m的金(jin)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(láo)、具🔴有一(yī)定的彈(dàn)性；在大(da) 2500με微(wēi)應變時(shí)不碎裂(liè)；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(zai)量程範(fan)圍内疲(pi)勞 106之後，介(jie)質膜的(de)絕緣強(qiáng)度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變(bian)薄膜一(yī)般是由(yóu)二元以(yi)上的多(duō)元素組(zǔ)成，要求(qiu)元🚶‍♀️素🚩之(zhi)間的化(hua)學計量(liang)比基本(běn)上與體(tǐ)材相同(tóng)；它的熱(re)膨脹系(xì)數與介(jiè)質絕緣(yuán)膜的熱(rè)膨脹系(xi)數基本(běn)一緻；薄(bao)膜的厚(hou)度應該(gāi)在保證(zheng)穩👄定的(de)連續薄(bao)膜的平(píng)均厚度(du)的前提(tí)下，越薄(bao)越好，使(shi)🤟得阻值(zhí)高、功耗(hào)小、減少(shǎo)自身發(fā)熱引起(qǐ)電阻的(de)不穩定(ding)性；應變(biàn)電阻阻(zu)值🌏應在(zai)很寬的(de)溫📐度範(fan)圍内穩(wen)定，對于(yú)傳感器(qì)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(fù)牢、無針(zhen)孔缺陷(xian)、内應力(li)小、無雜(za)質污染(rǎn)☔、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(shè)及薄💃🏻膜(mó)工藝中(zhong)的諸多(duo)因素：包(bāo)括澱積(jī)材料的(de)粒子大(dà)小🔴、所帶(dài)能👈量、粒(li)子到達(da)襯🌈底基(jī)片之前(qián)的空間(jian)環境，基(jī)片的表(biǎo)面狀況(kuang)❄️、基片溫(wen)度💁、粒子(zi)的吸🐉附(fù)、晶核生(shēng)長過程(chéng)、成膜速(sù)率等等(děng)。根據薄(bao)膜澱積(jī)理‼️論模(mo)型可知(zhi)✌️，關鍵是(shi)生長層(ceng)或初期(qī)幾層的(de)薄膜質(zhì)☁️量。如果(guo)粒子尺(chǐ)寸🔞大，所(suǒ)帶🏃‍♂️的能(néng)量小🥵，沉(chen)澱速率(lǜ)快，所澱(diàn)積的薄(bao)膜如果(guǒ)再⭐附加(jia)惡劣環(huan)境的影(yǐng)㊙️響，例如(rú)薄膜吸(xī)附的氣(qi)體在釋(shì)放後形(xíng)成空洞(dong)，雜質污(wū)染影響(xiang)元素間(jiān)的化學(xué)計量比(bi)，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(bao)膜壓力(li)傳感器(qi)研究報(bào)告》中指(zhi)出，在高(gao)頻濺射(shè)中，被濺(jiàn)射材料(liào)以分子(zi)尺寸大(da)小的粒(lì)子帶有(you)一定能(neng)🈲量連續(xù)不斷的(de)穿過等(děng)離子體(ti)後在基(ji)片上澱(diàn)積薄膜(mo)，這樣📱，膜(mo)質比熱(rè)蒸發澱(diàn)積薄膜(mo)緻密、附(fù)着力好(hao)。但是濺(jian)射粒📱子(zǐ)穿過等(deng)離子體(tǐ)區🔞域時(shi)，吸附等(děng)離子體(tǐ)中的氣(qì)體，澱積(jī)的薄膜(mó)受到等(děng)離子體(ti)内雜質(zhi)污染和(hé)高溫不(bú)穩定的(de)熱動态(tai)影響，使(shǐ)薄膜産(chǎn)生更多(duo)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(shè)設備的(de)技術用(yong)于批量(liang)生産濺(jian)射薄膜(mo)壓力傳(chuan)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜(mo)專家高(gāo)木俊宜(yi)教授通(tong)過實驗(yàn)證明，在(zai) 10-7Torr高(gāo)真空下(xia)，在幾十(shí)秒内殘(can)餘氣體(tǐ)原子足(zú)以形成(cheng)分子層(ceng)附着在(zai)工件表(biao)面上而(er)污染工(gong)件，使薄(bao)膜質量(liang)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(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(ji)掩膜圖(tú)形的光(guang)刻膠軟(ruǎn)化，甚至(zhi)碳化。高(gao)頻濺射(she)靶，既是(shì)産生☀️等(děng)離子體(ti)的工作(zuo)參數的(de)一部分(fen)，又是産(chan)😄生濺射(she)粒子的(de)工藝參(can)數的一(yi)部分🐆，因(yin)此設備(bèi)✉️的工作(zuo)參數和(hé)工藝參(cān)數互相(xiàng)制約，不(bu)能單獨(dú)各自調(diào)整，工藝(yì)掌握困(kùn)難，制作(zuo)和操作(zuo)過程複(fu)雜。

對于離(li)子束濺(jiàn)射技術(shù)和設備(bèi)而言，離(li)子束是(shì)從離子(zǐ)源等離(li)子體中(zhong)，通過離(lí)子光學(xue)系統引(yin)出離子(zi)形成的(de)✏️，靶和基(jī)片置放(fàng)在遠離(li)等離子(zi)體的高(gao)真空環(huán)境内，離(li)子束轟(hong)👉擊靶，靶(bǎ)材原子(zǐ)濺射逸(yi)出，并在(zai)襯底基(jī)片上澱(dian)積成膜(mó)，這⭕一過(guò)程沒有(yǒu)等離子(zi)👉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(jiàn)射出來(lai)的是一(yī)個和幾(ji)個原子(zi)。*，原子尺(chǐ)寸比分(fèn)子尺寸(cun)小得多(duō)，形成薄(báo)膜時顆(ke)粒更小(xiǎo)，顆粒與(yǔ)顆粒之(zhi)間👅間隙(xi)小，能有(you)效地減(jian)少薄膜(mó)内的空(kōng)洞以及(ji)針孔缺(quē)陷，提高(gao)🙇🏻薄膜附(fù)着力和(he)增強薄(bao)膜的彈(dan)性。

離子束(shù)濺射設(she)備還有(you)兩個功(gōng)能是高(gao)頻濺射(she)設備所(suo)不具有(you)的，，在薄(bao)膜澱積(jī)之前，可(ke)以使用(yòng)輔助離(li)子源産(chǎn)生的 Ar+離子(zi)束對基(jī)片原位(wei)清洗，使(shi)基片達(dá)到原子(zǐ)級的清(qing)潔度，有(yǒu)💃利于薄(báo)膜層間(jiān)的原子(zi)結合；另(ling)外，利用(yong)這個離(li)子⚽束對(duì)正在澱(diàn)積的薄(bao)膜進行(háng)轟擊，使(shǐ)薄膜内(nei)的😍原子(zi)遷移率(lü)增加，晶(jing)核規則(zé)化；當用(yòng)氧離子(zǐ)或氮離(li)子轟擊(ji)正在生(shēng)長的薄(báo)膜時，它(ta)比用氣(qì)體分子(zǐ)更能🙇🏻有(yǒu)效地形(xíng)成化學(xué)計量比(bǐ)的氧化(hua)物、氮化(huà)物。第二(èr)，形♋成等(deng)離子體(tǐ)的🙇‍♀️工作(zuo)參數和(hé)薄膜加(jiā)工的工(gong)藝參數(shu)可以彼(bǐ)此🥰獨立(lì)調整，不(bú)僅可以(yǐ)獲得設(she)備工作(zuò)狀态的(de)調整和(he)工藝的(de)質量控(kòng)制，而且(qiě)設備🏃‍♀️操(cāo)作簡單(dān)化，工藝(yì)容易🌈掌(zhang)握。

離子束(shù)濺射技(ji)術和設(shè)備的這(zhe)些優點(diǎn)，成爲國(guo)内外㊙️生(shēng)産濺♊射(shè)薄膜壓(ya)力傳感(gan)器的主(zhu)導技術(shu)和設備(bèi)。這種離(li)子束共(gòng)濺💛射薄(báo)膜設備(bei)除可用(yong)于制造(zao)高性能(néng)薄膜壓(ya)力傳感(gan)器的各(gè)種薄膜(mó)外，還可(kě)☂️用于制(zhì)備集成(chéng)電路中(zhong)的高溫(wēn)合金導(dao)體薄膜(mó)、貴重金(jīn)🌐屬薄膜(mo)；用🏃于制(zhì)備磁性(xìng)器件、磁(ci)光波導(dao)、磁存貯(zhu)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(gāo)損傷☀️阈(yu)值窗口(kou)薄膜、各(ge)🌈種高反(fan)射率、高(gao)透射率(lǜ)薄膜等(deng)；用于制(zhì)備磁敏(min)、力敏、溫(wēn)敏、氣溫(wēn)、濕敏等(deng)薄膜傳(chuán)感器用(yong)🌂的納米(mi)和微米(mǐ)薄膜；用(yong)于制備(bèi)光電子(zi)器件和(hé)金屬異(yi)質結結(jie)構器件(jian)、太陽能(néng)電池、聲(sheng)表面波(bo)器件、高(gāo)溫超導(dao)器件等(deng)所使用(yòng)的薄🍓膜(mo)；用于制(zhì)備薄膜(mó)集成電(dian)路和 MEMS系統(tǒng)中的各(ge)種薄膜(mó)以及材(cái)料改性(xing)中的各(ge)種薄膜(mó)；用于㊙️制(zhì)備其它(tā)高質量(liàng)的納米(mǐ)薄膜或(huò)微米薄(bao)膜等。本(běn)文源自(zì) 迪(dí)川儀表(biao) ，轉(zhuan)載請保(bao)留出處(chu)。