用于濺(jian)射 DFL-800壓(ya)力傳感器(qi)制造的離(lí)子束濺射(she)設備
濺射壓力(lì)傳感器的(de)核心部件(jian)是其敏感(gǎn)芯體（也稱(cheng)💘敏感芯片(piàn)）， 納米(mi)薄膜壓力(lì)傳感器 大規模(mo)生産首要(yao)解決敏感(gǎn)芯片的規(gui)模化生産(chan)。一個🌐典型(xíng)的敏感芯(xin)片是在金(jin)屬彈性體(tǐ)上濺射澱(diàn)積四層或(huo)五層的薄(bao)膜。其中，關(guan)鍵的是與(yǔ)彈性體金(jīn)屬🐅起隔離(li)的介質絕(jue)緣膜和在(zai)絕緣膜上(shang)的起應變(biàn)作用的功(gong)能材料薄(báo)膜。
對(dui)介質絕緣(yuán)膜的主要(yao)技術要求(qiú)：它的熱膨(péng)脹系數與(yǔ)金屬彈性(xìng)體的熱膨(péng)脹系數基(jī)本一緻，另(ling)外，介質膜(mo)的絕緣常(cháng)數❤️要高💔，這(zhe)樣較薄的(de)薄膜會有(you)較高的絕(jue)緣電阻值(zhí)。在🌈表面粗(cu)糙度優于(yu)
0.1m的金屬彈(dàn)性體表面(miàn)上澱積的(de)薄膜的附(fù)着力要高(gao)㊙️、粘附牢、具(jù)有一定的(de)彈性；在大(da)
2500με微應(yīng)變時不碎(suì)裂；對于膜(mo)厚爲
5μ
m左右(you)的介質絕(jue)緣膜，要求(qiu)在
-100℃至(zhi)
300℃溫度(du)範圍内循(xun)環
5000次(ci)，在量程範(fàn)圍内疲勞(láo)
106108MΩ
/100VDC以上。
應變薄(bao)膜一般是(shi)由二元以(yi)上的多元(yuán)素組成，要(yao)求元素㊙️之(zhi)間的化學(xué)計量比基(jī)本上與體(tǐ)材相同；它(tā)的熱膨脹(zhang)系數與介(jie)質絕緣膜(mó)的熱膨脹(zhang)系數基本(ben)一📐緻；薄膜(mó)的厚度⚽應(yīng)該在保證(zhèng)穩定的連(lián)續薄膜的(de)平均厚度(du)的前提下(xia)，越🤟薄越好(hǎo)，使得阻值(zhi)高📞、功耗小(xiao)、減少自身(shen)發熱🥵引起(qi)電阻的不(bú)穩定性；應(ying)🛀變電阻阻(zu)值應在很(hen)寬的溫度(dù)範圍内穩(wěn)定，對于傳(chuan)感器穩定(ding)性爲 0.1%FS時，電阻變(bian)化量應小(xiao)于 0.05%
*，制備非(fei)常緻密、粘(zhān)附牢、無針(zhen)孔缺陷、内(nei)應力小、無(wú)雜🐅質污染(ran)🌐、具🏃♀️有一定(dìng)彈性和符(fu)合化學計(ji)量比的高(gāo)質量薄膜(mó)涉及薄膜(mo)工藝中的(de)諸多因素(su)：包括澱積(ji)材📧料的粒(li)子大小✏️、所(suǒ)帶能量、粒(li)子到達襯(chèn)底基片之(zhī)前的空間(jiān)環💞境，基片(piàn)的🌍表面狀(zhuàng)況🙇🏻、基片溫(wēn)度、粒子的(de)吸💘附、晶核(he)生長過程(chéng)、成膜速🔆率(lǜ)等等。根據(jù)薄膜澱積(ji)理🏃♂️論模型(xíng)可知，關鍵(jiàn)是生長層(ceng)或初期幾(ji)層的薄膜(mo)質量。如果(guǒ)粒子尺寸(cùn)大，所帶❗的(de)能量小，沉(chén)澱速率快(kuai)，所澱積的(de)薄膜如果(guo)再🎯附加惡(è)劣環境的(de)影㊙️響，例如(rú)薄膜吸附(fù)的氣體在(zai)釋放後形(xíng)成空洞，雜(za)質污染影(ying)響元素間(jiān)的化學計(jì)量比，這🚶些(xie)都會降低(dī)薄膜的機(ji)械📧、電和溫(wen)度特性。
美國 NASA《薄膜壓(yā)力傳感器(qì)研究報告(gao)》中指出，在(zài)高頻濺射(shè)中，被💚濺射(she)材料以分(fen)子尺寸大(dà)小的粒子(zi)帶有一定(ding)能㊙️量連續(xù)不斷的穿(chuan)過等離子(zi)體後在基(jī)片上澱積(ji)薄膜，這樣(yang)，膜質比🐪熱(rè)蒸發澱積(jī)薄膜緻密(mì)、附着力好(hao)。但是濺射(shè)粒子穿過(guo)等⛹🏻♀️離子體(tǐ)區域時，吸(xi)附等離子(zǐ)體⛱️中的氣(qì)體，澱積的(de)薄膜受到(dao)等離子體(tǐ)内雜質污(wū)染⭐和高溫(wēn)不穩定的(de)熱動态影(ying)響✌️，使薄膜(mó)産生更多(duo)的缺陷，降(jiang)低了絕緣(yuan)膜的強度(du)，成品率低(di)。這些成爲(wei)高🔞頻濺射(she)設備的技(ji)術❗用于批(pi)量生産濺(jiàn)射薄膜壓(ya)力傳感器(qì)的❗主要限(xian)制。
日(ri)本真空薄(bao)膜專家高(gao)木俊宜教(jiāo)授通過實(shi)驗證明✉️，在(zai) 10-7Torr高真(zhēn)空下，在幾(ji)十秒内殘(cán)餘氣體原(yuan)子足以形(xing)成分子層(ceng)附着在工(gong)件表面上(shàng)而污染工(gōng)件，使薄膜(mo)質量🧑🏽🤝🧑🏻受到(dao)影響。可見(jiàn)，真空度越(yuè)高，薄膜質(zhi)量越有保(bao)障。
此(cǐ)外，還有幾(jǐ)個因素也(yě)是值得考(kǎo)慮的：等離(li)子體内🍓的(de)高溫，使抗(kàng)蝕劑掩膜(mó)圖形的光(guāng)刻膠軟化(hua)，甚至碳化(huà)。高頻濺射(shè)靶，既是産(chan)生等離子(zi)體的工作(zuò)參數的一(yī)部分，又是(shì)産生濺射(shè)粒子的工(gōng)藝參數的(de)一部分，因(yin)此設備👉的(de)工作參數(shù)和工藝參(cān)數互相制(zhi)約，不能單(dān)獨各自調(diào)整，工藝掌(zhang)握困難，制(zhì)作和操作(zuò)過程複雜(za)。
離(lí)子束濺射(she)設備還有(yǒu)兩個功能(néng)是高頻濺(jiàn)射設備所(suǒ)不具有的(de)，，在薄膜澱(dian)積之前，可(ke)以使用輔(fu)助離子源(yuan)産📧生的 Ar+離子束(shu)對基片原(yuan)位清洗，使(shi)基片達到(dao)原子級的(de)清💁潔度，有(you)利于薄膜(mo)層間的原(yuan)子結合；另(lìng)外，利用這(zhe)個離子束(shù)對正在澱(diàn)積的薄膜(mo)進行轟擊(ji)，使薄膜内(nèi)的原子遷(qian)移率增加(jiā)，晶核規則(zé)化；當用氧(yang)離子或氮(dan)離子轟擊(jī)正在生長(zhang)的🍓薄膜時(shí)，它比用氣(qi)體分子更(geng)能🚩有效地(di)形成化學(xué)計量比的(de)氧化物、氮(dan)化物。第二(er)，形成等離(lí)子體的工(gōng)作參數和(hé)薄膜加工(gong)的工藝❌參(cān)數可以彼(bǐ)此💞獨立調(diao)整，不僅可(kě)以獲得設(shè)備工作狀(zhuàng)态🏃🏻♂️的調整(zheng)和工藝的(de)質量控制(zhì)，而且設備(bèi)操✂️作簡單(dān)化，工藝容(róng)易掌握。
離子束(shù)濺射技術(shu)和設備的(de)這些優點(diǎn)，成爲國内(nei)外生産濺(jiàn)射薄膜壓(yā)力傳感器(qì)的主導技(ji)術和設備(bèi)。這種離子(zi)束共濺射(shè)薄✍️膜設備(bei)除可用于(yú)制造高性(xing)能薄膜壓(yā)力傳感器(qi)的各種薄(bao)膜外，還可(ke)用于制備(bei)集成電路(lu)中的高溫(wēn)合金導體(tǐ)薄膜、貴重(zhong)金屬薄膜(mo)；用于制備(bei)磁性器件(jiàn)、磁光波導(dao)、磁存貯器(qì)等磁性薄(bao)膜♻️；用于制(zhi)備高📞質量(liang)的光學薄(bao)膜，特别是(shi)激光高✨損(sun)傷阈值窗(chuang)口薄膜、各(ge)種高反射(she)率、高透射(she)率薄膜等(deng)；用于🤟制備(bèi)磁敏、力敏(mǐn)、溫敏、氣溫(wen)、濕敏等薄(báo)膜傳感器(qì)用的納米(mǐ)和👄微米薄(báo)膜；用于制(zhì)備光電子(zǐ)器件和金(jīn)屬異質結(jie)結構器件(jiàn)🥰、太陽能電(diàn)池、聲表面(mian)波器件、高(gao)溫超導器(qì)件等👉所使(shi)用的薄膜(mo)；用于制備(bei)薄膜集成(cheng)電🔞路和 MEMS系統中(zhōng)的各種薄(bao)膜以及材(cái)料改性中(zhōng)的各種薄(bao)膜；用✂️于制(zhi)備其它高(gao)質量的納(nà)米薄膜或(huo)微米薄膜(mó)等。本文源(yuan)自 迪(di)川儀表
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