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(shè)設備

濺射(she)壓力傳(chuan)感器的(de)核心部(bu)件是其(qi)敏感芯(xīn)體（也稱(chēng)敏感✨芯(xīn)片）， 納米薄(bao)膜壓力(lì)傳感器(qì) 大(da)規模生(shēng)産首要(yào)解決敏(mǐn)感芯片(piàn)的規模(mo)化生産(chan)。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(yǔ)彈性體(ti)金屬起(qǐ)隔離的(de)介質絕(jué)緣膜👈和(he)在絕緣(yuan)膜上的(de)起應變(bian)作用的(de)功能材(cái)料薄膜(mó)。

對(dui)介質絕(jue)緣膜的(de)主要技(ji)術要求(qiú)：它的熱(rè)膨脹系(xì)數與金(jīn)屬彈性(xing)體的熱(rè)膨脹系(xì)數基本(běn)一緻，另(ling)外，介質(zhì)膜的絕(jue)緣常數(shù)要高，這(zhe)樣較薄(bao)的薄膜(mó)會有較(jiao)高的絕(jué)緣電阻(zu)值。在表(biǎo)面粗🌂糙(cao)度優❌于(yu) 0.1μ m的金(jīn)屬彈性(xìng)體表面(mian)上澱積(jī)的薄膜(mo)的附着(zhe)力要高(gao)、粘🧑🏾‍🤝‍🧑🏼附牢(láo)、具☂️有一(yi)定的彈(dàn)性；在大(dà) 2500με微(wēi)應變時(shí)不碎裂(lie)；對于膜(mo)厚爲 5μ m左右的(de)介質絕(jué)緣膜，要(yao)求在 -100℃至 300℃溫度(du)範圍内(nei)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(yī)般是由(yóu)二元以(yǐ)上的多(duo)元素組(zu)成，要求(qiú)元素👨‍❤️‍👨之(zhi)間的化(hua)學計量(liang)比基本(ben)上與體(tǐ)材相同(tong)；它的🈲熱(re)膨脹系(xi)數與介(jiè)質絕緣(yuán)✔️膜的熱(rè)膨脹系(xi)數基本(běn)一緻；薄(bao)膜的厚(hòu)度應該(gāi)在保證(zheng)穩定的(de)連續薄(báo)膜的平(píng)均厚度(du)的前提(ti)下，越薄(bao)越好，使(shǐ)得阻值(zhi)高、功耗(hào)小、減少(shǎo)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(fàn)圍内穩(wěn)定👌，對于(yú)傳感器(qi)穩💛定性(xìng)🤩爲 0.1%FS時，電阻(zǔ)變化量(liàng)應小于(yu) 0.05%。　

*，制備(bei)非常緻(zhi)密、粘附(fu)牢、無針(zhēn)孔缺陷(xian)、内應力(lì)小、無雜(zá)質污染(rǎn)🔴、具有一(yī)定彈性(xìng)和符合(hé)化學計(jì)量比的(de)高質量(liàng)薄膜涉(shè)🏃🏻‍♂️及薄膜(mo)工👄藝中(zhong)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(jī)片之前(qian)👉的空間(jian)環境，基(ji)片的表(biǎo)面狀況(kuàng)、基片溫(wen)度、粒子(zǐ)的吸附(fù)、晶核生(sheng)長過程(chéng)、成膜速(su)率等等(deng)。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(qi)幾層的(de)薄膜質(zhì)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(báo)膜如果(guo)再❓附加(jiā)惡劣環(huán)境的影(yǐng)響，例如(rú)薄✊膜吸(xī)附的氣(qì)體在釋(shì)放後形(xíng)成♌空洞(dòng)，雜質污(wu)染影響(xiang)🆚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(bao)膜壓力(lì)傳感器(qi)研究報(bào)告》中指(zhǐ)出，在高(gao)頻濺射(shè)中，被濺(jian)射材料(liào)以分子(zǐ)尺寸大(da)小的粒(li)子帶有(you)一定能(néng)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(mo)，這樣，膜(mo)質比熱(re)蒸發澱(diàn)積薄✉️膜(mó)緻密、附(fù)着力好(hao)。但🐕是濺(jian)射粒子(zi)穿過等(deng)離子體(tǐ)區㊙️域時(shí)，吸附🛀等(děng)離子體(tǐ)中的氣(qì)體，澱積(ji)的薄膜(mo)受到等(děng)離子體(ti)内雜質(zhi)污染和(hé)高溫不(bú)穩㊙️定的(de)熱動态(tài)影響，使(shǐ)薄膜産(chan)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(xie)成爲高(gāo)頻濺射(she)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(xian)制。

日本真(zhen)空薄膜(mo)專家高(gao)木俊宜(yí)教授通(tong)過實驗(yàn)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(zài)🏒工件表(biao)面上而(er)污染工(gōng)件，使薄(báo)膜質量(liàng)受到影(yǐng)響。可見(jian)，真空度(du)越高，薄(bao)膜質量(liang)越有保(bǎo)障。

此外，還(hái)有幾個(ge)因素也(ye)是值得(dé)考慮的(de)：等離子(zi)體内的(de)高溫，使(shi)📐抗蝕劑(jì)掩膜圖(tu)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(děng)離子體(ti)的工作(zuò)參數的(de)一部分(fen)🌈，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(hé)工藝參(cān)數互相(xiang)制約，不(bú)能單獨(du)各自調(diao)整，工藝(yi)掌握困(kun)難，制作(zuo)和操作(zuò)過程複(fú)🔞雜。

對于離(lí)子束濺(jian)射技術(shu)和設備(bei)而言，離(li)子束是(shi)從離子(zi)源等離(li)⁉️子體中(zhong)，通過離(lí)子光學(xue)系統引(yǐn)出離子(zi)形🌏成的(de)，靶和基(jī)片置放(fang)在遠離(li)等離子(zi)體的高(gao)真空環(huan)境内，離(lí)🛀子束轟(hong)擊靶，靶(ba)材原子(zi)濺射逸(yi)出，并在(zai)襯底⭐基(jī)片上澱(dian)積成膜(mo)，這一過(guo)程沒有(you)等離子(zi)體惡劣(liè)環境影(yǐng)響，*克服(fu)🔅了高頻(pín)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(jiàn)射出來(lái)的是一(yī)個和幾(ji)個原子(zǐ)。*，原子尺(chi)寸比分(fèn)子尺寸(cùn)小得多(duo)，形☎️成薄(bao)膜時顆(ke)粒更小(xiǎo)，顆粒與(yu)顆粒之(zhī)間間隙(xì)小，能有(yǒu)效地減(jian)少薄膜(mó)内的空(kōng)🈲洞以及(ji)針孔缺(quē)陷，提高(gāo)薄膜附(fù)着力和(he)增強薄(bao)膜的彈(dàn)🈲性。

離子束(shù)濺射設(shè)備還有(you)兩個功(gōng)能是高(gao)頻濺射(shè)設備所(suǒ)不具有(yǒu)的，，在薄(báo)膜澱積(ji)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(dá)到原子(zi)級的清(qīng)潔度，有(yǒu)利于薄(báo)膜層間(jiān)的原子(zǐ)結合；另(ling)外，利用(yòng)這個離(lí)子束對(duì)正在澱(dian)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(jing)核規則(ze)化；當用(yong)氧離子(zǐ)或氮離(lí)子轟擊(ji)正☁️在生(sheng)長的薄(báo)膜時，它(tā)比用氣(qi)體分子(zǐ)更能有(yǒu)效地形(xíng)成化學(xué)計量比(bi)的氧化(hua)物、氮化(huà)物。第二(er)，形成等(deng)離子體(tǐ)的工作(zuò)參數和(hé)薄膜加(jia)工的工(gōng)藝🌐參數(shu)可以彼(bi)此📧獨立(li)調整，不(bú)僅可以(yǐ)獲得設(she)備工作(zuò)狀态的(de)調整和(hé)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(zhǎng)握。

離子束(shù)濺射技(jì)術和設(she)備的這(zhè)些優點(dian)，成爲國(guó)内外生(shēng)産濺射(shè)薄膜壓(yā)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(bao)膜設🈲備(bèi)除可用(yòng)于制造(zao)高性能(neng)💚薄膜壓(yā)力傳感(gǎn)器的各(gè)種薄膜(mo)外，還可(ke)用于制(zhì)備集成(cheng)電路中(zhong)的高溫(wēn)合金導(dao)體薄膜(mó)、貴重金(jīn)屬薄膜(mó)；用于制(zhì)備磁性(xìng)器件、磁(ci)光波💛導(dao)、磁存貯(zhu)器等磁(cí)性薄膜(mó)；用于制(zhì)備高質(zhi)量的光(guang)學薄膜(mó)，特别是(shì)激光高(gao)損傷🆚阈(yu)值窗口(kǒu)薄膜、各(gè)📐種高反(fan)射率、高(gāo)透射率(lü)薄膜等(deng)；用于制(zhì)備磁敏(min)、力敏、溫(wen)敏、氣溫(wen)、濕敏等(děng)薄膜傳(chuán)感器用(yong)的納米(mi)和微米(mi)薄膜；用(yòng)于制備(bei)光電子(zǐ)器件和(hé)🔞金屬異(yì)質結結(jie)構器件(jiàn)、太陽能(neng)🏒電池、聲(shēng)表面波(bo)器件、高(gao)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(gè)種薄膜(mo)以及材(cái)料改性(xing)中的各(ge)種薄膜(mo)；用于制(zhi)備其它(ta)高質量(liang)的納米(mǐ)薄膜或(huò)微米薄(báo)膜等。本(běn)文💃🏻源自(zi) 迪(di)川儀表(biao) ，轉(zhuan)載請保(bao)留出處(chù)。