用(yong)于濺射(shè) DFL-800壓(ya)力傳感(gan)器制造(zào)的離子(zi)束濺射(shè)設備

濺射(she)壓力傳(chuán)感器的(de)核心部(bù)件是其(qí)敏感芯(xīn)體（也稱(chēng)敏感芯(xīn)片）， 納米薄(báo)膜壓力(lì)傳感器(qi) 大(da)規模生(sheng)産首要(yào)解決敏(mǐn)感芯片(pian)的規模(mó)化生産(chan)。一個😍典(diǎn)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(huo)五層的(de)薄膜㊙️。其(qí)中，關鍵(jian)的是與(yǔ)彈性體(tǐ)金屬起(qǐ)隔離的(de)介質絕(jue)緣膜和(he)在絕緣(yuan)膜上的(de)起應變(biàn)作用的(de)功能材(cai)料薄膜(mo)。

對(dui)介質絕(jue)緣膜的(de)主要技(ji)術要求(qiu)：它的熱(rè)膨脹系(xì)數與金(jīn)屬彈性(xìng)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(shù)要高，這(zhè)樣較薄(bao)的薄膜(mó)會有較(jiào)高的🔴絕(jue)緣電阻(zu)值。在表(biao)面粗糙(cāo)度優♈于(yu) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性(xing)體表面(mian)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(dan)性；在大(dà) 2500με微(wēi)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(nèi)循環 5000次，在(zài)量程範(fan)圍内疲(pí)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(duo)元素組(zǔ)成，要求(qiú)元🌂素之(zhi)㊙️間的化(huà)學計量(liang)比基本(běn)上與體(ti)材相同(tóng)；它的熱(re)膨脹系(xi)數與介(jiè)質🐕絕緣(yuan)膜的熱(rè)膨脹系(xì)數基本(běn)一🏒緻；薄(báo)膜的厚(hou)度應該(gai)在保證(zhèng)穩定的(de)連續薄(báo)膜的平(ping)⚽均厚度(du)的前提(ti)下，越薄(báo)越好，使(shǐ)得阻值(zhi)高、功耗(hao)小、減少(shǎo)自身發(fā)熱引起(qǐ)電阻的(de)🚩不穩定(dìng)性；應變(bian)電阻阻(zu)值應在(zài)很寬的(de)🔆溫🤞度範(fàn)圍内穩(wen)定，對于(yú)傳感器(qì)穩定性(xìng)🤟爲 0.1%FS時，電阻(zu)變化量(liàng)應小于(yu) 0.05%。　

*，制備(bèi)非常緻(zhì)密、粘附(fù)牢、無針(zhen)孔缺陷(xian)、内應力(lì)小、無雜(za)質污染(rǎn)、具有一(yi)定彈性(xing)和符合(he)化學計(jì)量比的(de)高質量(liàng)薄膜涉(she)🤩及薄🤩膜(mó)工藝中(zhong)👉的諸多(duō)因素：包(bao)括澱積(ji)材料的(de)粒子大(da)小、所帶(dài)能量、粒(li)子到達(dá)襯底基(jī)片之前(qian)♉的空間(jiān)環境，基(jī)片的表(biǎo)面狀況(kuàng)、基片溫(wen)度、粒子(zǐ)的吸附(fu)、晶核生(shēng)長過程(cheng)、成膜速(sù)率等等(děng)。根據薄(bao)膜澱積(jī)理👌論模(mó)型可知(zhī)，關🔞鍵是(shì)生長層(ceng)或初期(qi)幾層的(de)薄膜質(zhi)量。如果(guǒ)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(bao)膜如果(guǒ)再附加(jia)惡劣環(huan)境的影(ying)響，例如(ru)薄膜吸(xi)附的氣(qi)體在釋(shì)放後形(xing)成👣空洞(dòng)，雜質污(wū)染影響(xiang)🌈元素間(jian)的化學(xue)計量比(bǐ)，這些都(dou)會降低(dī)薄膜的(de)機械、電(diàn)和溫度(dù)特性。

美國(guó) NASA《薄(bao)膜壓力(li)傳感器(qì)研究報(bao)告》中指(zhi)出，在高(gāo)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(néng)量連續(xu)不斷的(de)👅穿過等(deng)離子體(ti)後在基(ji)片上澱(diàn)積薄膜(mó)，這樣，膜(mo)質比熱(rè)蒸發澱(diàn)積薄膜(mó)緻密、附(fù)着力好(hǎo)。但🔞是濺(jiàn)射粒子(zǐ)穿過等(děng)離子體(tǐ)區域時(shi)，吸附等(děng)離子體(tǐ)🏃🏻‍♂️中的氣(qì)體，澱積(ji)的薄膜(mó)受🚶到等(deng)離子體(tǐ)内雜質(zhi)污染和(he)高溫不(bu)穩定的(de)熱動态(tai)影響🔞，使(shi)薄膜産(chan)生更多(duō)的🍉缺陷(xian)，降低了(le)絕緣膜(mo)的強度(dù)，成品率(lü)低。這些(xiē)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(mó)壓力傳(chuán)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhen)空薄膜(mo)專家高(gāo)木俊宜(yí)教授通(tōng)過實驗(yan)證明，在(zài) 10-7Torr高(gao)真空下(xia)，在幾十(shi)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(biǎo)面上而(ér)污染工(gōng)件，使薄(bao)膜質量(liang)受到🛀🏻影(ying)響。可見(jiàn)，真空度(dù)越高，薄(bao)膜質量(liàng)越有保(bǎo)障。

此外，還(hái)有幾個(gè)因素也(ye)是值得(de)考慮的(de)：等離子(zi)體内的(de)高溫，使(shi)抗蝕劑(ji)掩膜圖(tu)形的光(guang)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(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(yīn)此設備(bèi)的工作(zuo)參數和(he)工藝參(can)數互相(xiàng)制約，不(bú)能✨單獨(du)各自調(diao)整，工藝(yi)掌握困(kun)難，制作(zuò)和操作(zuo)過程複(fu)😘雜。

對于離(li)子束濺(jian)射技術(shu)和設備(bèi)而言，離(li)子束是(shì)從離💘子(zi)😍源等♋離(lí)子體中(zhong)，通過離(li)子光學(xue)系統引(yǐn)出離子(zǐ)形成的(de)，靶和基(jī)片置放(fàng)在遠㊙️離(li)等離子(zǐ)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(yì)🥰出，并在(zai)襯底🔱基(jī)片上澱(diàn)👣積成膜(mó)，這一過(guo)程沒有(you)等離子(zǐ)體惡劣(lie)環境影(yǐng)響，*克服(fu)了高頻(pin)濺射技(jì)術制備(bei)薄膜的(de)缺陷。值(zhi)得指出(chu)的是，離(li)子束濺(jian)射普遍(biàn)認爲濺(jian)射出來(lái)🐇的是一(yī)個和幾(ji)個原子(zi)。*，原子尺(chi)寸比分(fen)子尺寸(cun)小得多(duō)，形成薄(báo)膜時顆(ke)粒更小(xiǎo)👣，顆粒與(yu)顆粒之(zhī)間間隙(xi)小，能有(you)效地減(jian)少薄膜(mó)内的空(kong)🍉洞以及(jí)針孔缺(que)陷，提高(gāo)薄膜🌈附(fu)着力和(he)增強薄(bao)膜的彈(dàn)性。

離子束(shu)濺射設(shè)備還有(you)兩個功(gong)能是高(gāo)頻濺射(she)設備所(suǒ)不具有(you)的，，在薄(báo)膜澱積(jī)之前，可(kě)以使用(yong)輔助離(li)子💛源産(chan)🧡生的 Ar+離子(zǐ)束對基(ji)片原位(wèi)清洗，使(shǐ)基片達(da)到原子(zǐ)級的清(qing)潔度，有(you)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(dian)積的薄(báo)🚶‍♀️膜進行(háng)轟擊，使(shǐ)薄膜内(nèi)的原子(zi)遷移率(lǜ)增加，晶(jīng)核規則(ze)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(ta)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(huà)物。第二(er)，形成等(děng)離子體(tǐ)的工作(zuo)參數和(he)薄☁️膜加(jia)工的工(gōng)藝🌏參數(shù)可以彼(bi)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(he)工藝的(de)質量控(kong)制，而且(qie)設備操(cao)作簡單(dan)化，工藝(yi)容易掌(zhang)握。

離子束(shu)濺射技(ji)術和設(shè)備的這(zhè)些優點(diǎn)，成爲國(guó)内外生(shēng)産濺射(shè)薄膜壓(yā)力傳感(gan)器的主(zhǔ)導技術(shu)和設備(bei)。這種離(li)子束共(gong)濺射薄(báo)膜設‼️備(bèi)除可用(yong)于制造(zào)高性能(neng)薄膜壓(yā)力傳感(gan)器的各(gè)種薄膜(mó)外，還可(ke)用于制(zhi)備集成(cheng)電路中(zhōng)的高溫(wen)合金導(dao)體薄膜(mo)、貴重金(jin)🥰屬薄膜(mo)；用于制(zhì)備磁性(xìng)器件、磁(cí)光波導(dǎo)、磁存貯(zhu)器等磁(ci)性薄膜(mó)；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(fǎn)射率、高(gāo)透射率(lǜ)薄膜等(děng)；用于制(zhì)備磁敏(min)、力敏、溫(wēn)敏、氣溫(wen)、濕敏等(děng)薄膜傳(chuán)感器用(yong)的納米(mǐ)和微米(mi)薄膜；用(yong)于制備(bèi)光電子(zǐ)器件和(hé)金屬🈲異(yì)質結結(jie)構器件(jian)、太陽能(néng)電池、聲(shēng)表面波(bō)器件、高(gāo)溫超導(dǎo)器件等(deng)所使用(yong)的薄膜(mo)；用于制(zhi)備薄膜(mo)集成電(dian)💋路和 MEMS系統(tong)中的各(gè)種薄膜(mó)以及材(cai)料改性(xìng)中的各(ge)種薄膜(mó)🏃‍♀️；用于制(zhì)備其它(tā)高質量(liang)的納米(mi)薄膜或(huo)微米薄(bao)膜等。本(ben)文源自(zì) 迪(di)川儀表(biǎo) ，轉(zhuan)載請保(bǎo)留出處(chù)。