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

濺射(she)壓力傳(chuán)感器的(de)核心部(bu)件是其(qi)敏感芯(xīn)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(yào)解決敏(mǐn)感芯片(pian)的規模(mo)化生産(chan)。一✍️個典(dian)💋型的敏(min)感芯片(piàn)是在金(jīn)屬彈性(xing)體上濺(jian)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(ti)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(bian)作用的(de)功能材(cai)料薄膜(mó)。

對(duì)介質絕(jue)緣膜的(de)主要技(ji)術要求(qiu)：它的熱(re)膨脹系(xi)數與金(jin)屬彈性(xing)體的熱(rè)膨脹系(xi)數基本(ben)一緻，另(lìng)外，介質(zhi)膜的絕(jue)緣常數(shu)要高🌐，這(zhè)樣較薄(bao)的薄膜(mo)會有較(jiào)高的🛀🏻絕(jué)緣電⛹🏻‍♀️阻(zǔ)值。在表(biǎo)面粗㊙️糙(cao)度優🍉于(yu) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性(xing)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(da) 2500με微(wei)應變時(shi)不碎裂(lie)；對于膜(mó)厚爲 5μ m左右的(de)介質絕(jué)緣膜，要(yao)求在 -100℃至 300℃溫度(dù)範圍内(nei)循環 5000次，在(zai)量程範(fàn)圍内疲(pi)勞 106之後，介(jiè)質膜的(de)絕緣強(qiang)度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變(bian)薄膜一(yi)般是由(yóu)二元以(yǐ)上的多(duō)元素組(zu)成，要求(qiú)元素之(zhi)間💰的化(huà)學計量(liàng)比基本(běn)上與體(ti)材相同(tóng)；它的熱(rè)膨👌脹系(xì)數與介(jie)質絕緣(yuan)膜的熱(rè)膨脹系(xì)數基本(běn)一緻；薄(bao)膜的厚(hou)度應該(gai)在🔴保證(zhèng)穩定的(de)連續薄(bao)膜的平(ping)均厚度(dù)的前提(ti)下，越薄(báo)越好，使(shǐ)得阻值(zhí)高、功耗(hao)小、減少(shǎo)自身發(fa)熱🈲引起(qǐ)電阻的(de)☔不穩定(ding)性；應變(biàn)電阻阻(zǔ)值應在(zài)很寬的(de)溫度範(fan)圍内穩(wěn)定，對于(yú)傳感器(qì)穩定性(xìng)爲 0.1%FS時，電阻(zǔ)變化量(liang)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(li)小、無雜(zá)🔱質😘污染(rǎn)、具有一(yī)定彈性(xìng)和符合(he)化學計(ji)量比的(de)高質量(liàng)薄膜涉(shè)及薄❄️膜(mó)工藝中(zhong)的諸多(duō)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(dá)襯底基(jī)片之前(qián)的空間(jian)環境，基(jī)片的表(biǎo)面狀況(kuàng)🍓、基片溫(wēn)度、粒子(zǐ)的吸🏃‍♂️附(fù)、晶核生(sheng)長過程(cheng)、成膜速(sù)率等等(děng)。根據薄(báo)膜澱積(jī)理🌈論模(mó)型可知(zhī)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，關鍵是(shi)生長層(ceng)或初期(qī)幾層的(de)薄膜質(zhi)量。如果(guǒ)粒子尺(chi)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(shi)放後形(xing)成空洞(dòng)，雜質污(wū)染影響(xiǎng)🔴元素間(jian)的化學(xué)計量比(bǐ)，這🛀🏻些都(dou)會降低(dī)薄膜的(de)機械、電(dian)和溫度(dù)特性。

美國(guo) NASA《薄(báo)膜壓力(lì)傳感器(qi)研究報(bao)告》中指(zhi)出，在高(gao)頻濺射(shè)中，被濺(jian)射材料(liào)以分子(zi)尺寸大(dà)小的粒(lì)子帶有(you)一定能(neng)量連續(xù)不斷的(de)🤟穿過等(deng)離子體(ti)後在基(jī)片上澱(dian)積薄膜(mó)，這樣，膜(mó)質比熱(re)蒸發澱(diàn)積薄👣膜(mó)緻密、附(fù)着力好(hao)。但是濺(jiàn)射粒子(zǐ)穿過等(děng)🔅離子體(ti)區域時(shi)，吸附等(deng)離子體(ti)中的氣(qì)體，澱積(ji)的薄膜(mo)受到等(děng)離子體(tǐ)内雜質(zhi)污染和(hé)高溫不(bu)穩💛定的(de)熱動态(tai)影響，使(shǐ)薄膜産(chan)生更多(duō)的缺陷(xiàn)，降低了(le)絕緣膜(mo)的強度(du)，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(liàng)生産濺(jiàn)射薄膜(mo)壓力傳(chuán)感器的(de)♊主要限(xian)制。

日本真(zhen)空薄膜(mo)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(xià)，在幾十(shi)秒内殘(cán)餘氣體(ti)原子足(zu)以形成(chéng)分子層(céng)附🧡着在(zài)工件表(biao)面上而(ér)污染工(gōng)件，使薄(bao)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(de)考慮的(de)：等離子(zǐ)體内🌈的(de)高溫，使(shǐ)🤟抗蝕劑(ji)掩膜圖(tú)形的光(guang)刻膠軟(ruan)化，甚至(zhì)碳化。高(gao)頻濺射(shè)靶，既是(shi)産生等(deng)離子體(ti)的工作(zuo)參數的(de)一部分(fen)，又是産(chǎn)生濺射(she)粒子的(de)工藝參(can)數的一(yi)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(diào)整，工藝(yi)掌握困(kùn)難，制作(zuo)和操作(zuò)過程複(fú)雜。

對于離(lí)子束濺(jiàn)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(zhōng)，通過離(lí)子光學(xué)系統引(yin)出離子(zǐ)形成的(de)，靶和基(jī)片置放(fàng)在遠離(lí)等離子(zǐ)體的高(gao)真空環(huan)境内，離(li)子束轟(hōng)🧡擊靶，靶(bǎ)材原子(zǐ)🔞濺射逸(yi)出，并在(zai)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(lie)環境影(ying)響，*克服(fú)了高頻(pin)濺射技(jì)術制備(bei)薄‼️膜的(de)缺陷。值(zhi)🌈得指出(chū)的是，離(lí)子束濺(jiàn)射普遍(biàn)認爲濺(jian)射出來(lai)的是一(yi)個和幾(ji)個原子(zi)。*，原子尺(chi)寸比分(fèn)子🐆尺寸(cun)小得多(duō)，形🈚成薄(bao)膜時顆(kē)粒更小(xiǎo)，顆粒與(yu)顆粒之(zhī)間間隙(xi)小，能有(you)效地減(jiǎn)少薄膜(mó)内的空(kong)洞以及(ji)⁉️針孔缺(que)陷，提高(gao)薄膜附(fù)着力和(he)增強薄(báo)膜的彈(dàn)性。

離子束(shù)濺射設(shè)備還有(yǒu)兩個功(gong)能是高(gao)頻濺射(she)設備所(suǒ)不具有(yǒu)的，，在薄(báo)膜澱積(ji)之前，可(kě)以使用(yòng)輔助離(li)子源産(chan)生的💔 Ar+離子(zi)束對基(ji)片原位(wèi)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(jian)的原子(zǐ)結合；另(lìng)外，利用(yòng)這個離(li)子束對(duì)正在澱(diàn)積🙇🏻的薄(bao)膜進行(hang)轟擊，使(shi)薄膜内(nei)的原子(zi)遷移率(lü)增加，晶(jīng)核規則(zé)化；當用(yòng)氧離子(zi)或氮離(li)子轟擊(ji)正在生(shēng)長的薄(bao)膜時，它(tā)比用氣(qi)體🏃‍♂️分子(zǐ)更能有(you)效地形(xíng)成化學(xué)計量比(bǐ)的氧化(hua)物、氮化(hua)物。第二(èr)，形成等(děng)離子體(ti)的工作(zuò)參數和(he)薄膜加(jia)工的工(gong)藝😘參數(shu)🐉可以彼(bi)此獨立(lì)調整，不(bu)僅可以(yǐ)獲得設(shè)備工作(zuo)狀态㊙️的(de)調整和(hé)工藝的(de)質量控(kong)制，而且(qie)設備😄操(cāo)作簡單(dān)化，工藝(yì)容易✔️掌(zhang)握。

離子束(shù)濺射技(jì)術和設(shè)備的這(zhe)些優點(dian)，成爲國(guo)内外生(shēng)産濺射(she)薄膜壓(yā)力傳感(gan)器的主(zhǔ)導技術(shu)和設備(bei)。這種離(lí)子束♊共(gong)濺射薄(báo)膜設備(bèi)除可用(yòng)于制造(zao)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(cheng)電路中(zhōng)的高溫(wēn)合金導(dao)體薄膜(mo)、貴重金(jin)屬薄膜(mó)；用于制(zhì)備磁性(xing)㊙️器件、磁(ci)光波🈲導(dao)、磁存貯(zhù)器等磁(cí)性薄膜(mo)👄；用于制(zhì)備高質(zhi)♍量的光(guāng)學薄膜(mo)，特别是(shì)激光高(gao)損傷🐇阈(yu)值窗口(kǒu)薄膜、各(ge)種高反(fan)射率、高(gāo)透射率(lǜ)薄膜等(deng)；用于制(zhì)備磁敏(mǐn)、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(yòng)于制備(bèi)光電子(zǐ)器件和(hé)金屬異(yì)質結結(jié)構器件(jian)🏃🏻‍♂️、太陽能(neng)電池、聲(shēng)表面波(bō)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(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(zhi)㊙️備其它(ta)高質量(liàng)的納米(mi)薄膜或(huò)微米薄(bao)膜等🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。本(běn)文源自(zi) 迪(dí)川儀表(biao) ，轉(zhuǎn)載請保(bǎo)留出處(chù)。