用于濺(jiàn)射 DFL-800壓力(lì)傳感器制造(zao)的離子束濺(jiàn)射設備

濺射壓力傳(chuán)感器的核心(xin)部件是其敏(mǐn)感芯體（也稱(chēng)敏感芯✊片）， 納米薄膜(mo)壓力傳感器(qì) 大規模(mó)生産首要解(jiě)決敏感芯片(piàn)的規模化生(shēng)産。一個典💯型(xíng)的敏感芯片(pian)是在金屬彈(dàn)性體上濺射(shè)澱積⁉️四層或(huo)五層的薄膜(mo)。其中，關鍵的(de)是與彈性體(ti)金屬起隔離(lí)的介質絕緣(yuan)膜和在絕㊙️緣(yuan)膜上的起應(yīng)變作用的功(gong)能材料薄膜(mó)。

對介質(zhì)絕緣膜的主(zhǔ)要技術要求(qiu)：它的熱膨脹(zhang)系數♊與金屬(shu)彈性㊙️體的熱(re)膨脹系數基(ji)本一緻，另外(wài)，介質膜的絕(jue)緣常數要高(gao)，這樣較薄的(de)薄膜會有較(jiao)高的♊絕緣電(diàn)阻值。在表面(miàn)粗糙度優于(yu) 0.1μ m的(de)金屬彈性體(tǐ)表面上澱積(ji)的薄膜的附(fù)着力要高、粘(zhan)附牢、具有一(yī)定的彈性；在(zai)大 2500με微應(ying)變時不碎裂(liè)；對于膜厚爲(wèi) 5μ m左(zuǒ)右的介質絕(jué)緣膜，要求在(zai) -100℃至 300℃溫度範圍内(nei)循環 5000次(ci)，在量程範圍(wei)内疲勞 106之後，介質膜(mo)的絕緣強度(dù)爲 108MΩ /100VDC以上。

應(ying)變薄膜一般(bān)是由二元以(yi)上的多元素(sù)組成，要求元(yuán)素👌之間🚶的化(huà)學計量比基(ji)本上與體材(cai)相同；它的熱(re)膨脹系數與(yu)介質絕緣膜(mó)的熱膨脹系(xi)數基本一緻(zhì)；薄膜的厚度(du)應該在保證(zheng)穩定的連🆚續(xu)薄膜的平均(jun1)厚度的前提(ti)下，越薄越好(hǎo)，使‼️得阻值高(gāo)💋、功耗小、減少(shao)自身發熱㊙️引(yin)起電阻的不(bu)穩定性；應變(bian)電阻阻值應(ying)在很寬的溫(wēn)度範圍内穩(wen)定，對于傳感(gǎn)器穩定性🌈爲(wèi) 0.1%FS時，電阻(zu)變化量應小(xiǎo)于 0.05%。　

*，制備非常緻(zhi)密、粘附牢、無(wu)針孔缺陷、内(nèi)應力小、無雜(zá)👄質污染、具有(you)一定彈性和(hé)符合化學計(jì)量比的高質(zhì)💃🏻量薄膜涉及(jí)薄膜工🆚藝中(zhōng)☀️的諸多因素(su)：包括澱積材(cái)料的粒子大(dà)小、所帶能量(liàng)、粒子到達襯(chen)底基片之前(qián)的空間環境(jìng)，基片的表面(mian)狀況、基片溫(wen)度、粒子的吸(xī)附、晶核生長(zhǎng)過程、成膜速(su)率等等。根據(jù)👅薄膜澱積理(lǐ)論模型可知(zhī)💞，關📐鍵是生長(zhǎng)層或⛷️初期幾(ji)層的薄㊙️膜質(zhì)量。如果粒子(zǐ)尺寸大，所帶(dài)✔️的能量小，沉(chen)澱速率快，所(suǒ)😘澱積的薄膜(mó)如果再附加(jiā)惡劣環境的(de)影響，例如薄(báo)💁膜吸附的氣(qi)體在釋放後(hòu)形成空洞，雜(za)質污染影響(xiǎng)元素間的化(hua)學計量比，這(zhè)些都會降低(di)薄膜的機械(xiè)👉、電和溫度特(tè)性。

美國(guó) NASA《薄膜壓(ya)力傳感器研(yán)究報告》中指(zhi)出，在高頻濺(jian)射中，被👌濺射(shè)材🈲料以分子(zi)尺寸大小的(de)粒子帶有一(yi)定能量連續(xu)不斷的穿過(guo)等離子體後(hòu)在基片上澱(dian)積薄膜，這樣(yang)，膜質比熱蒸(zhēng)發👣澱積薄膜(mo)緻密、附着力(li)好。但🤟是濺射(she)粒🌂子穿過等(děng)離子體區域(yù)時，吸附🔞等離(li)子體中的氣(qì)體，澱積的薄(báo)膜受到等離(li)子體💯内雜質(zhi)污染⁉️和高溫(wen)不穩定的熱(re)動态影響，使(shi)薄膜産生更(geng)多的缺陷，降(jiang)低了絕緣🧡膜(mó)的強度，成品(pin)率低。這些成(cheng)爲高頻濺射(she)設備的技術(shù)用于批量生(shēng)産濺射薄膜(mó)壓力傳感器(qì)的主要限制(zhi)。

日本真(zhēn)空薄膜專家(jiā)高木俊宜教(jiao)授通過實驗(yàn)證明，在 10-7Torr高真空下，在(zai)幾十秒内殘(cán)餘氣體原子(zǐ)足以形成分(fèn)子層附🔴着在(zài)工件表面上(shang)而污染工件(jiàn)，使薄膜質量(liàng)受到影響。可(ke)見，真空度越(yuè)🌈高，薄膜質量(liàng)越有保障。

此外，還有(you)幾個因素也(ye)是值得考慮(lü)的：等離子體(tǐ)内的高溫，使(shi)🙇‍♀️抗蝕劑掩膜(mó)圖形的光刻(ke)膠軟化，甚至(zhi)碳化。高頻濺(jiàn)射靶，既是😍産(chǎn)生等離子體(tǐ)的工作參數(shu)的一部分，又(yòu)是産生濺射(she)粒子的工藝(yi)參數的一部(bù)分，因此設備(bèi)的工作參數(shu)和工藝🤟參數(shu)互相🔞制約，不(bú)能單獨各自(zi)調整，工藝掌(zhǎng)握🌐困難，制作(zuò)和操作過程(chéng)複雜。

對(duì)于離子束濺(jian)射技術和設(shè)備而言，離子(zi)束是從離子(zǐ)源等離子體(tǐ)中，通過離子(zi)光學系統引(yǐn)出離子形成(chéng)的，靶和基片(pian)置放在遠離(li)等離子體的(de)高真空環境(jìng)内，離子束轟(hōng)擊靶，靶材原(yuán)子濺射逸出(chu)，并在襯底基(ji)片上澱積成(cheng)膜，這🈲一過程(cheng)沒🤟有等離子(zi)體惡劣環🌈境(jing)影響，*克服了(le)高頻濺射技(ji)術制備薄膜(mo)的缺陷。值💯得(dé)指出的是，離(lí)子束濺射普(pu)遍認爲濺射(she)出來的是一(yi)個和幾個原(yuan)子。*，原子尺寸(cùn)比分子尺寸(cun)小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒(lì)更小，顆粒與(yǔ)顆粒之間🍉間(jiān)隙小，能有效(xiào)地減少薄膜(mó)内的空洞以(yi)及針孔缺陷(xian)，提高薄膜附(fu)着力和增強(qiang)薄膜的彈💘性(xìng)。

離子束(shu)濺射設備還(hái)有兩個功能(neng)是高頻濺射(shè)設備所不具(jù)有的，，在薄膜(mó)澱積之前，可(ke)以使用輔助(zhu)離子源産生(sheng)的 Ar+離子(zi)束對基片原(yuan)位清洗，使基(ji)片達到原子(zǐ)級的清潔度(dù)👣，有利于薄膜(mó)層間的原子(zǐ)結合；另外，利(lì)用這個離子(zi)束對正在澱(diàn)積的薄膜進(jìn)行轟擊，使薄(bao)膜内的👈原子(zǐ)遷移率增加(jia)，晶核規則化(huà)；當用氧離子(zǐ)或氮離子轟(hōng)擊正在生長(zhǎng)的薄膜時，它(ta)比用氣體分(fen)子更能有效(xiào)地形成🚩化學(xue)計量比的氧(yǎng)化物、氮化物(wu)。第二，形成等(děng)離子體的🌈工(gōng)作參數和薄(báo)膜加工的工(gong)藝⚽參數可以(yi)彼此☎️獨立調(diào)整，不僅❓可以(yǐ)獲得設備工(gōng)作狀态的‼️調(diao)整和工藝的(de)質量控制，而(er)且設備💋操❄️作(zuò)簡單化，工藝(yi)容易掌握。

離子束濺(jiàn)射技術和設(shè)備的這些優(yōu)點，成爲國内(nei)外🤟生産濺射(shè)薄🌂膜壓力傳(chuan)感器的主導(dao)技術和設備(bèi)。這種離子束(shu)😘共濺射薄🏒膜(mo)設備除可用(yong)于制造高性(xìng)能薄膜壓力(lì)傳感器的各(gè)種薄膜外，還(hai)可用于制備(bèi)集成電路中(zhōng)的高溫合金(jin)導體薄膜、貴(guì)重金屬薄膜(mo)；用于制備磁(cí)性器件、磁光(guāng)波導、磁存貯(zhu)器等磁性薄(báo)膜；用于制備(bei)高❤️質量的光(guāng)學薄膜，特别(bié)是激光高損(sǔn)傷阈值窗口(kǒu)薄膜、各種高(gāo)反射率、高透(tou)射率薄膜等(děng)；用于制備磁(ci)敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等(deng)薄膜傳感器(qi)用的納米和(hé)微米薄膜；用(yòng)于制備光電(dian)子器件和🏃🏻金(jin)屬異質結結(jie)構器件、太陽(yang)能電池、聲表(biao)面波器件、高(gao)溫👈超導器件(jian)等🆚所使用的(de)薄膜；用于制(zhi)備薄膜集成(chéng)電❓路和 MEMS系統中的各(ge)種薄膜以及(jí)材料改性中(zhong)的各種薄膜(mo)；用⚽于制備其(qí)它高質量的(de)納米薄膜或(huo)微米薄膜等(deng)。本文❌源自 迪川儀表(biao) ，轉載請(qǐng)保留出處。