用于濺(jian)射 DFL-800壓(ya)力傳感器(qi)制造的離(li)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(gan)芯體（也稱(cheng)敏感芯💃🏻片(piàn)）， 納米(mi)薄膜壓力(lì)傳感器 大規模(mó)生産首要(yào)解決敏感(gǎn)芯片的規(gui)模化生産(chan)。一個✏️典型(xíng)👅的敏感芯(xīn)片是在金(jīn)屬彈性體(ti)上濺射澱(diàn)積四層✌️或(huo)五層的薄(báo)膜🏃🏻♂️。其中，關(guān)鍵的是與(yu)彈性體金(jīn)屬起隔離(li)的介質絕(jué)緣膜和在(zai)絕緣膜上(shàng)的起應變(bian)作用的功(gong)能材料薄(báo)膜。
對(dui)介質絕緣(yuan)膜的主要(yao)技術要求(qiu)：它的熱膨(peng)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(mó)的絕緣常(chang)數要高💋，這(zhe)樣♋較薄的(de)薄膜會有(yǒu)較高的絕(jué)緣電阻值(zhí)。在表面粗(cū)🏃🏻♂️糙度優于(yú)
0.1μ
m的金屬彈(dàn)性體表面(mian)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)
25005μ
m左右(yòu)的介質絕(jué)緣膜，要求(qiu)在
-100℃至(zhì)
300℃溫度(dù)範圍内循(xun)環
5000次(ci)，在量程範(fan)圍内疲勞(lao)
106108MΩ
/100VDC以上。
應變薄(báo)膜一般是(shì)由二元以(yi)上的多元(yuan)素組成，要(yào)求元👄素之(zhi)🚶間的化學(xue)計量比基(ji)本上與體(ti)材相同；它(tā)的熱膨脹(zhàng)系數與☂️介(jie)質絕緣膜(mo)的熱膨脹(zhàng)系數基本(běn)一緻；薄膜(mó)的厚度應(yīng)該在保證(zheng)穩定的連(lian)續薄膜的(de)平均厚度(du)的🥵前提下(xia)，越薄越好(hao)，使🤞得阻值(zhi)高✉️、功耗小(xiao)、減少自身(shen)發熱引起(qi)電阻的不(bu)穩定性；應(ying)變電阻阻(zu)值應在很(hěn)寬的溫🐕度(dù)範圍内穩(wen)定，對于傳(chuan)感器穩定(ding)性爲 0.1%FS時，電阻變(bian)化量應小(xiǎo)于 0.05%。
*，制備非(fei)常緻密、粘(zhān)附牢、無針(zhēn)孔缺陷、内(nei)應力小、無(wu)雜質污染(rǎn)、具有一定(dìng)彈性和符(fú)合化學計(ji)量比的高(gao)質量薄膜(mó)涉及薄🈲膜(mo)工藝中的(de)諸多因素(su)：包括澱積(jī)材料的粒(li)♻️子大小♋、所(suǒ)帶能量、粒(li)子到達襯(chèn)底基片之(zhi)前的空間(jian)環境，基片(pian)的☎️表面狀(zhuang)況、基片溫(wēn)度🌈、粒子的(de)吸附、晶核(he)生長過程(chéng)、成膜速率(lü)等等。根據(ju)薄膜澱積(jī)理🥰論模型(xing)可知，關鍵(jian)是生長層(céng)或初期幾(jǐ)層的薄膜(mó)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(fu)的氣體在(zai)釋放後形(xíng)成空洞，雜(zá)質污染影(yǐng)響元素間(jian)的化學計(jì)量比，這些(xiē)都會降低(di)薄膜的機(ji)械、電和溫(wen)度特性。
美國 NASA《薄膜壓(ya)力傳感器(qi)研究報告(gào)》中指出，在(zài)高頻濺射(shè)中🔞，被✍️濺射(she)材料以分(fen)子尺寸大(da)小的粒子(zi)帶有一定(dìng)能量連✍️續(xu)不斷的穿(chuan)過✏️等離子(zǐ)體後在基(jī)片上澱積(ji)薄膜，這樣(yàng)，膜質比熱(rè)蒸發澱積(ji)薄👈膜緻密(mì)、附着力好(hǎo)。但是濺射(she)粒子穿過(guò)等離子體(tǐ)區域時，吸(xi)附等離子(zǐ)體♍中的氣(qi)體，澱積的(de)薄膜受✊到(dao)等離子體(ti)内雜質污(wu)染和高溫(wēn)不穩定的(de)熱動态影(ying)響，使薄膜(mo)産生更多(duo)的缺陷，降(jiang)低✉️了絕緣(yuán)膜的強度(dù)，成品率低(di)。這些成爲(wei)高頻濺射(shè)設備的技(ji)術用于批(pī)量生産濺(jiàn)射薄膜壓(ya)力傳感器(qì)的主要限(xiàn)制。
日(rì)本真空薄(báo)膜專家高(gāo)木俊宜教(jiāo)授通過實(shí)驗證明，在(zài) 10-7Torr高真(zhēn)空下，在幾(ji)十秒内殘(cán)餘氣體原(yuan)子足以形(xíng)成分子層(céng)附着在♍工(gōng)件表面上(shang)而污染工(gong)件，使薄膜(mó)質量💃🏻受到(dào)🔴影響。可見(jiàn)，真空度越(yuè)高，薄膜質(zhì)量越有保(bǎo)障。
對于(yú)離子束濺(jian)射技術和(hé)設備而言(yan)，離子束是(shì)從離子源(yuán)🐉等⭐離子體(tǐ)中，通過離(li)子光學系(xì)統引出離(li)子形成的(de)，靶和基片(pian)置放在遠(yuǎn)離等離子(zǐ)體的高真(zhen)空環境内(nèi)，離子束轟(hōng)擊靶，靶材(cai)原子💞濺射(shè)逸出，并在(zài)襯底基片(pian)上澱積成(chéng)膜，這一過(guò)程沒有等(deng)離子體惡(e)劣環境影(yǐng)響，*克服了(le)高頻濺射(she)技術制備(bei)薄膜的缺(que)陷。值👉得指(zhi)出的是，離(lí)子束濺射(she)普遍認爲(wèi)濺射出來(lai)的是一個(gè)和幾個原(yuán)子。*，原子尺(chǐ)寸比分子(zǐ)尺寸小得(de)多，形成薄(bao)膜時顆粒(lì)更小🙇♀️，顆粒(lì)與顆粒之(zhi)間💋間隙小(xiǎo)，能有效地(di)減少💃薄膜(mo)内的空💃洞(dong)以及針孔(kǒng)缺陷，提高(gao)薄膜附着(zhe)力和增強(qiáng)薄膜的彈(dan)🌂性。
離(lí)子束濺射(shè)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(yuán)位清洗，使(shi)基片達到(dào)原子級的(de)清🌈潔度，有(yǒu)利于薄膜(mo)層間的原(yuan)子結合；另(ling)外，利用這(zhe)個離子束(shù)對正在澱(diàn)積的薄✌️膜(mó)進行轟擊(jī)，使薄膜内(nèi)的原子遷(qiān)移率增加(jia)，晶核‼️規則(zé)化；當用氧(yang)離子或氮(dan)離子轟擊(ji)正🧑🏽🤝🧑🏻在生長(zhǎng)的薄膜時(shí)，它比用氣(qi)體分子更(gèng)能有效地(dì)形成化學(xue)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(he)薄膜加工(gong)的工藝參(can)數可以彼(bǐ)此🌈獨立調(diào)整，不僅可(kě)以獲得設(she)備工作狀(zhuang)态🌈的調整(zheng)和工藝的(de)質量控制(zhi)，而且設備(bei)操🌏作簡單(dān)化，工藝容(rong)易掌握。
離子束(shu)濺射技術(shù)和設備的(de)這些優點(diǎn)，成爲國内(nèi)外生産濺(jian)射❄️薄膜壓(yā)力傳感器(qì)的主導技(ji)術和設備(bei)。這🌈種離子(zi)束共濺射(she)薄膜設備(bei)除可用于(yu)制造高性(xing)能薄膜壓(ya)力傳感器(qi)的各種薄(bao)膜外，還可(kě)用于制備(bèi)集成電路(lu)中的高溫(wen)合金導體(ti)薄膜、貴重(zhòng)金屬薄膜(mo)；用于制備(bei)磁性器件(jian)、磁光波導(dǎo)、磁存貯器(qi)等磁性薄(báo)膜；用于制(zhì)備高質量(liang)的光學薄(báo)膜👉，特别是(shi)激光高損(sǔn)傷⭐阈值窗(chuang)口💞薄膜、各(gè)🔞種高反㊙️射(shè)率、高透射(she)率薄膜等(deng)；用于制備(bèi)磁敏、力敏(min)、溫敏、氣溫(wen)、濕敏等薄(báo)膜🙇🏻傳感器(qi)用的納米(mǐ)和微米薄(báo)膜；用🌈于制(zhì)備光電子(zi)器件和金(jin)屬異質結(jie)結構器件(jiàn)💰、太陽能電(dian)池、聲表面(mian)波器件、高(gao)溫🔴超導器(qi)件等所使(shǐ)用的薄膜(mó)；用于制備(bei)薄膜集成(chéng)電路和 MEMS系統中(zhong)的各種薄(bao)膜以及材(cai)料改性中(zhong)的各種薄(bao)膜；用☂️于❤️制(zhì)備🔞其它高(gao)質量的納(na)米薄膜或(huo)微米薄膜(mo)等♉。本文源(yuan)自 迪(dí)川儀表 ，轉載請(qǐng)保留出處(chu)。
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