用(yòng)于濺射(she) DFL-800壓(ya)力傳感(gan)器制造(zao)的離子(zǐ)束濺射(she)設備

濺射(she)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(qì) 大(da)規模生(sheng)産首要(yào)解決敏(mǐn)感芯片(pian)的規模(mo)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(jian)射澱積(ji)四層⭕或(huò)五層的(de)薄膜。其(qi)中，關鍵(jian)的是與(yu)彈性體(ti)金屬起(qi)隔離的(de)介質絕(jue)緣膜🐉和(he)在絕緣(yuán)膜上的(de)起應變(bian)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(qiú)：它的熱(re)膨脹系(xi)數與金(jin)屬彈性(xing)🏃🏻體的熱(re)膨脹系(xì)數基本(běn)一緻，另(lìng)外，介質(zhi)膜的絕(jué)緣常數(shu)要高，這(zhe)樣較薄(báo)的薄膜(mó)會有較(jiào)高的絕(jué)緣電阻(zu)值。在表(biao)面粗糙(cāo)度優于(yú) 0.1μ m的金(jīn)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(yī)定的彈(dàn)性；在大(dà) 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(nèi)循環 5000次，在(zài)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(biàn)薄膜一(yī)般是由(you)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(ben)上與體(tǐ)材相同(tóng)；它的熱(re)膨脹系(xi)數與介(jie)質絕緣(yuan)膜的熱(rè)膨脹系(xi)數基本(běn)一緻；薄(báo)膜的厚(hou)度應該(gai)在保證(zheng)穩定的(de)連續薄(báo)膜的平(ping)🍉均厚度(du)的前提(tí)下，越薄(báo)越好，使(shǐ)得阻值(zhí)高、功耗(hào)小、減少(shao)自身發(fā)熱引起(qǐ)電阻的(de)不穩定(dìng)性；應變(biàn)電阻阻(zǔ)值應在(zài)很寬的(de)溫🈲度範(fan)圍内穩(wen)定，對于(yu)傳感器(qì)穩定性(xìng)爲 0.1%FS時，電阻(zu)變化量(liang)應小于(yu) 0.05%。　

*，制備(bei)非常緻(zhi)密、粘附(fu)牢、無針(zhen)孔缺陷(xiàn)、内應力(lì)小、無雜(za)質污染(ran)、具有一(yi)定彈性(xing)和符合(hé)化學計(ji)量比的(de)高質量(liàng)薄膜涉(shè)及薄膜(mó)工藝中(zhōng)的諸多(duo)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(jī)片之前(qián)的空間(jiān)環境，基(ji)片的表(biao)面狀況(kuang)、基片溫(wēn)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(báo)膜澱積(ji)理論模(mó)型可知(zhi)，關鍵是(shì)生長層(céng)或初期(qī)幾層的(de)薄膜質(zhì)量。如果(guǒ)粒子尺(chi)寸大，所(suo)帶的能(neng)量小，沉(chén)澱速率(lü)快，所澱(diàn)積的薄(báo)膜如果(guǒ)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(xing)成🏃‍♂️空洞(dòng)，雜質污(wu)染影響(xiang)元素間(jiān)的化學(xue)計量比(bǐ)，這些都(dou)會降低(di)薄膜的(de)機械🐪、電(dian)和溫度(dù)特性。

美國(guó) 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(jian)射材料(liào)以分子(zi)尺寸大(dà)小的粒(li)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(jī)片上澱(dian)積薄膜(mó)，這樣，膜(mó)質比熱(rè)蒸發澱(dian)積薄膜(mo)緻密、附(fu)着力好(hao)。但是濺(jian)射粒子(zǐ)穿過等(deng)離子體(ti)區域時(shi)，吸附等(deng)離子體(tǐ)中的氣(qi)體，澱積(jī)的薄膜(mo)受到等(děng)離子體(tǐ)内雜質(zhì)污染和(he)高溫不(bú)穩定👄的(de)熱動态(tài)影響🚩，使(shi)薄膜産(chǎn)生更多(duō)的缺陷(xian)，降低了(le)絕緣膜(mo)的強度(dù)，成品率(lǜ)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(jiàn)射薄膜(mó)壓力💔傳(chuán)感器的(de)主要限(xiàn)制。

日本真(zhēn)空薄膜(mó)專家高(gāo)木俊宜(yí)教授通(tong)過實驗(yan)證明🌂，在(zai) 10-7Torr高(gāo)真空下(xia)，在幾十(shi)秒内殘(cán)餘氣體(ti)原子足(zú)以形成(chéng)分👉子⭕層(céng)附着在(zai)工件表(biao)面上而(er)污染工(gōng)件，使薄(báo)膜質量(liang)🐇受到影(ying)響。可見(jiàn)，真空❌度(dù)越高，薄(báo)膜質量(liàng)越有保(bao)障。

此外，還(hái)有幾個(gè)因素也(yě)是值得(dé)考慮的(de)：等離子(zǐ)體内的(de)高溫♋，使(shǐ)抗蝕劑(jì)掩膜圖(tu)形的光(guang)刻膠軟(ruan)化，甚至(zhì)碳化。高(gāo)⛹🏻‍♀️頻濺射(she)靶，既是(shì)産生等(deng)離子體(ti)的工作(zuo)參數的(de)一部分(fèn)，又是産(chǎn)生濺射(she)粒子的(de)工藝參(cān)😄數的一(yī)部分✂️，因(yin)此設備(bèi)的工作(zuò)參數和(he)工藝參(cān)數互相(xiang)制約，不(bu)能單獨(du)各自調(diao)整，工藝(yi)掌握困(kùn)難，制作(zuo)和操作(zuo)過程複(fú)雜。

對于離(li)子束濺(jiàn)射技術(shù)和設備(bei)而言，離(lí)子束是(shì)從離子(zi)源等離(li)子體中(zhong)，通過離(li)子光學(xué)系統引(yin)出離子(zǐ)形成的(de)，靶和基(ji)片置放(fang)在遠離(lí)等離子(zǐ)體的高(gāo)真空環(huán)境内，離(li)子束轟(hong)擊靶，靶(bǎ)材原子(zi)濺射逸(yi)出，并在(zài)襯底基(jī)片上澱(dian)積成膜(mo)，這一過(guò)程沒有(yǒu)等離子(zǐ)體惡劣(liè)環境影(yǐng)響，*克服(fú)了高頻(pín)濺射技(ji)術制備(bèi)薄🐉膜的(de)缺陷。值(zhi)得指出(chū)的是，離(lí)子束濺(jian)射普遍(biàn)認爲濺(jiàn)射出來(lái)⭐的是🔞一(yī)個和幾(jǐ)個原子(zi)🐕。*，原子尺(chǐ)寸比分(fen)子尺寸(cun)小得多(duō)，形成薄(bao)膜時顆(kē)粒更小(xiǎo)🏃‍♂️，顆粒與(yǔ)顆粒之(zhi)間間隙(xì)小，能有(you)效地減(jiǎn)少薄膜(mo)内的空(kong)洞以及(ji)針孔缺(quē)陷，提高(gāo)薄膜附(fù)着力和(he)增強薄(báo)膜的彈(dàn)性。

離子束(shù)濺射設(she)備還有(yǒu)兩個功(gōng)能是高(gāo)頻濺射(she)設備😍所(suo)不具有(you)的，，在薄(bao)膜澱積(jī)之前，可(kě)以使用(yong)輔助離(lí)子源産(chan)生的 Ar+離子(zǐ)束對基(ji)片原位(wei)清洗，使(shǐ)基片達(da)到原子(zi)級的清(qīng)潔度，有(you)利于薄(bao)膜層間(jian)的原子(zi)結合；另(lìng)外，利用(yòng)這個離(lí)子束對(dui)正在澱(diàn)積的薄(bao)膜進行(hang)轟擊，使(shǐ)薄膜内(nei)的原子(zi)遷移率(lü)增加，晶(jīng)核✂️規則(ze)化；當用(yòng)氧💔離子(zǐ)或氮離(lí)子轟擊(jī)正在生(shēng)長的薄(bao)膜時，它(ta)比用氣(qi)體🌈分子(zi)更能有(you)效地形(xing)成化學(xue)計量比(bǐ)的氧化(huà)物、氮化(huà)物。第二(er)，形成等(deng)離子體(ti)的工作(zuò)參數和(he)薄膜加(jia)工的工(gong)藝參數(shù)可以彼(bǐ)此獨立(lì)調整，不(bú)僅可以(yǐ)獲得設(she)備工作(zuo)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(yi)容易掌(zhang)握。

離子束(shu)濺射技(ji)術和設(she)備的這(zhè)些優點(diǎn)，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(shu)和設備(bèi)。這種離(lí)子束共(gong)濺✍️射薄(báo)😄膜設備(bèi)除可用(yòng)于制造(zào)高性能(neng)👌薄膜壓(yā)力傳感(gan)🤞器的各(ge)種薄膜(mó)外，還可(ke)用于制(zhì)備集成(chéng)電路中(zhōng)的高溫(wen)合金導(dao)體薄膜(mó)、貴重金(jin)🐪屬薄膜(mo)；用于制(zhi)備磁性(xìng)器件、磁(cí)光波導(dao)、磁存貯(zhu)器等磁(cí)性薄膜(mo)；用于制(zhi)備高質(zhì)量的光(guāng)學薄膜(mo)，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(gao)透射率(lǜ)薄膜等(děng)；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(yong)于制備(bei)光電子(zǐ)器件和(hé)金屬異(yi)質結結(jié)構器件(jian)、太陽能(neng)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(diàn)♍路和 MEMS系統(tǒng)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(zhì)備其它(tā)高質量(liang)的納米(mǐ)薄膜或(huò)微米薄(báo)膜等。本(běn)文源自(zì) 迪(dí)川儀表(biao) ，轉(zhuan)載請保(bǎo)留出處(chu)。