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

濺射(shè)壓力傳(chuan)感器的(de)核心部(bù)件是其(qi)敏感芯(xīn)體（也稱(chēng)敏感芯(xīn)片）， 納米薄(báo)膜壓力(lì)傳感器(qì) 大(dà)規模生(shēng)産首要(yào)解決敏(min)感芯片(pian)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(xing)體上濺(jiàn)射澱積(ji)四層或(huo)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(yuan)膜上的(de)起應變(biàn)作用的(de)功能材(cái)料薄膜(mo)。

對(dui)介質絕(jué)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(xìng)體的熱(re)膨脹系(xì)數基本(běn)一緻，另(lìng)外，介質(zhi)膜的絕(jue)緣🈲常數(shù)要高，這(zhè)樣較薄(bao)的薄膜(mó)會有較(jiào)高的🏃絕(jué)緣電阻(zǔ)值。在表(biao)面粗糙(cao)度優于(yu) 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(gāo)、粘🍓附🏃‍♀️牢(lao)、具有一(yi)定的彈(dàn)性；在大(da) 2500με微(wēi)應變時(shi)不碎裂(liè)；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(nèi)循環 5000次，在(zài)量程範(fan)圍内疲(pi)勞 106之後，介(jiè)質膜的(de)絕緣強(qiáng)度爲 108MΩ /100VDC以上。

應變(biàn)薄膜一(yi)般是由(yóu)二元以(yǐ)上的多(duō)元素組(zǔ)成，要求(qiu)📱元素之(zhī)☁️間的化(huà)學計量(liang)比基本(ben)上與體(ti)材相同(tong)；它的熱(rè)膨脹系(xi)數與介(jiè)質🌈絕緣(yuan)膜的熱(rè)膨脹系(xì)數基本(ben)一🌍緻；薄(bao)膜的厚(hòu)度應該(gai)在保證(zheng)穩定的(de)連續薄(báo)膜的平(ping)均厚度(dù)的前提(tí)下，越薄(báo)越好，使(shi)得阻值(zhí)高、功耗(hào)小、減少(shao)自身發(fā)熱引起(qi)電阻的(de)不穩定(dìng)性；應變(biàn)電阻阻(zu)值應在(zài)很寬的(de)溫度範(fan)圍内穩(wen)定，對于(yú)傳感器(qi)穩定性(xìng)💰爲 0.1%FS時，電阻(zu)變化量(liang)應小于(yú) 0.05%。　

*，制備(bei)非常緻(zhì)密、粘附(fù)牢、無針(zhen)孔缺陷(xian)、内應力(lì)小、無雜(zá)質污染(rǎn)、具有一(yi)定彈性(xing)和符合(he)化學計(ji)量比的(de)高質量(liang)薄膜涉(shè)💁及薄膜(mo)工藝中(zhōng)❤️的諸多(duō)因素：包(bāo)括澱積(ji)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(qián)的空間(jiān)環境，基(ji)片的表(biao)面狀況(kuàng)、基片溫(wēn)度、粒子(zi)的吸🈲附(fù)、晶核生(shēng)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(zhi)👅，關鍵是(shi)生長層(céng)或初期(qī)幾層的(de)薄膜質(zhi)量。如果(guo)粒子尺(chǐ)寸大，所(suo)帶的能(néng)量小❓，沉(chén)澱速率(lü)快，所✌️澱(diàn)積的薄(báo)膜如果(guo)再💃附加(jia)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(jiān)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(du)特性。

美國(guo) NASA《薄(bao)膜壓力(li)傳感器(qi)研究報(bao)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(dà)小的粒(lì)子帶有(you)一定能(neng)量連續(xu)不☂️斷的(de)穿過等(děng)離子體(ti)後在基(jī)片上澱(dian)積薄膜(mo)，這樣，膜(mó)質比熱(re)蒸發澱(dian)積薄膜(mo)緻密、附(fù)着力好(hǎo)。但是濺(jiàn)射粒子(zǐ)穿過等(děng)離子體(ti)區🔱域時(shí)，吸附等(deng)離子體(ti)♍中的氣(qì)體，澱積(ji)的薄膜(mó)受到等(deng)離子體(tǐ)内雜質(zhì)污染🌂和(hé)高溫不(bú)穩定🥵的(de)熱動态(tài)影響，使(shǐ)薄膜産(chǎn)生更多(duō)的缺陷(xian)，降低了(le)絕緣膜(mo)的強度(du)，成品率(lü)低。這些(xiē)成爲高(gāo)頻🌈濺射(shè)設備的(de)技術用(yòng)于批量(liàng)生産濺(jiàn)射薄膜(mó)壓力傳(chuan)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜(mó)專家高(gao)木俊宜(yí)教授通(tong)過實驗(yan)證明，在(zai) 10-7Torr高(gāo)真空下(xià)，在幾十(shí)秒内殘(cán)餘氣體(tǐ)原子足(zu)以形成(chéng)分✌️子層(céng)附着在(zai)工件表(biǎo)面上而(ér)污染工(gong)件，使薄(báo)膜質量(liang)受到影(ying)響☂️。可見(jian)，真空度(du)越高，薄(báo)膜質量(liàng)越有保(bǎo)障。

此外，還(hái)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(guāng)刻膠軟(ruan)化，甚至(zhi)碳🈚化。高(gao)頻濺💞射(shè)靶，既是(shì)産生等(děng)離子體(tǐ)的工作(zuo)參數的(de)㊙️一部分(fen)，又是産(chǎn)生濺射(shè)粒子的(de)工藝參(cān)數的一(yi)部分，因(yin)此設備(bei)💘的工作(zuò)參💁數和(hé)工藝參(can)數互相(xiang)🍓制約，不(bú)能單獨(du)各自調(diào)🌐整，工藝(yì)掌握困(kùn)難，制作(zuò)和操作(zuò)過程複(fú)雜。

對于離(lí)子束濺(jiàn)射技術(shu)和設備(bei)而言，離(lí)子束是(shì)從離子(zǐ)源等離(li)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(fang)在遠離(li)等離子(zǐ)體的高(gao)真空環(huán)境内，離(li)子束轟(hōng)擊靶，靶(ba)材原子(zi)濺射逸(yi)出，并在(zai)襯底基(ji)片上澱(dian)積成膜(mo)，這一過(guo)程沒有(you)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(zhi)得指出(chu)的是，離(lí)子束濺(jiàn)射普遍(biàn)認爲濺(jian)射出來(lai)的是一(yī)個和幾(ji)個原子(zǐ)。*，原子尺(chi)寸比分(fen)子尺寸(cùn)小得多(duō)，形成薄(báo)膜時顆(kē)粒更小(xiao)，顆粒與(yǔ)顆粒之(zhī)間間🏒隙(xì)小，能有(you)效地減(jian)少薄膜(mó)内的空(kong)洞以及(ji)針孔缺(que)陷，提高(gao)薄膜附(fu)着力和(hé)增強薄(bao)膜的彈(dan)性。

離子束(shù)濺射設(she)備還有(yǒu)兩個功(gōng)能是高(gao)頻濺射(she)設備所(suǒ)不具有(you)🆚的，，在薄(báo)膜澱積(ji)之前，可(ke)以使用(yong)輔助離(li)子源産(chan)生的🤩 Ar+離子(zi)束對基(jī)片原位(wei)清洗，使(shǐ)基片達(dá)到原子(zi)級的清(qing)潔度㊙️，有(you)㊙️利于薄(bao)膜層間(jian)的原子(zi)結合；另(ling)外，利用(yòng)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(lü)增🈲加，晶(jing)核規則(ze)化🈚；當用(yong)氧離子(zǐ)或氮離(lí)子轟擊(jī)正🈲在生(sheng)長的薄(bao)膜時，它(tā)比用氣(qi)體🛀🏻分子(zi)更能有(yǒu)效地形(xing)成化學(xue)計量比(bi)的氧化(huà)物、氮化(huà)物。第二(er)，形成等(deng)離子體(tǐ)的工作(zuo)參數和(he)薄膜加(jiā)工的工(gong)藝參數(shu)可以彼(bǐ)此獨立(li)調🚶‍♀️整，不(bú)僅可以(yǐ)獲得設(shè)備工作(zuò)狀态的(de)調整和(he)工藝的(de)質量控(kòng)制，而且(qie)設備操(cāo)作簡單(dān)化，工藝(yì)容易掌(zhǎng)握。

離子束(shu)濺射技(jì)術和設(shè)備的這(zhè)些優點(dian)，成爲國(guó)内外生(shēng)産濺射(she)薄膜壓(ya)力傳感(gǎn)器的主(zhu)導技術(shù)和設備(bei)。這種離(lí)子束共(gòng)濺射薄(báo)膜設備(bèi)除可用(yong)于制造(zao)高性能(neng)薄膜壓(ya)㊙️力傳感(gǎn)器的各(ge)種薄膜(mó)外，還可(kě)🆚用于制(zhì)備集成(cheng)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(zhi)備磁性(xìng)器件、磁(ci)光波導(dao)、磁存貯(zhù)器等磁(ci)性薄膜(mó)；用于制(zhi)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(kou)🙇🏻薄膜、各(ge)種高反(fan)🌏射率、高(gāo)透射率(lǜ)薄膜等(deng)；用于制(zhi)備磁敏(min)、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(he)金屬☎️異(yi)質結結(jie)構器件(jian)、太陽能(néng)電池、聲(sheng)表面波(bō)器件、高(gāo)溫超導(dǎo)器件等(děng)所使用(yòng)的薄膜(mó)；用于制(zhì)備薄膜(mo)集成電(dian)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(ge)種薄膜(mo)；用于💋制(zhi)備其✌️它(ta)高質量(liàng)的納米(mǐ)薄膜或(huo)微米薄(báo)膜等。本(běn)文源自(zi) 迪(di)川儀表(biǎo) ，轉(zhuǎn)載請保(bǎo)留出處(chù)。