用于濺射(shè) dfl-800壓(yā)力傳感(gǎn)器制(zhì)造的離(lí)子束濺(jiàn)射設(shè)備

濺(jiàn)射壓(yā)力傳(chuán)感器(qì)的核(hé)心部(bù)件是(shì)其敏感芯體（也稱敏(mǐn)感芯片）， 納米薄(báo)膜壓(yā)力傳感(gǎn)器(qì) 大規模生産首(shǒu)要解(jiě)決敏感芯(xīn)片的規(guī)模(mó)化生(shēng)産。一個(gè)典型的(de)敏感(gǎn)芯(xīn)片(piàn)是在金屬(shǔ)彈性(xìng)體上(shàng)濺射澱(diàn)積(jī)四層或五層的(de)薄(báo)膜(mó)。其中，關鍵(jiàn)的是(shì)與彈(dàn)性體(tǐ)金屬(shǔ)起隔離的(de)介質絕(jué)緣(yuán)膜和(hé)在絕(jué)緣膜上的(de)起應變作用的(de)功能(néng)材料薄膜(mó)。

對介(jiè)質絕緣膜的主要技術要求：它(tā)的熱膨脹(zhàng)系數與金屬彈性體的(de)熱膨脹(zhàng)系數基本(běn)一緻，另(lìng)外，介(jiè)質膜的(de)絕緣常數要高，這樣較薄的薄(báo)膜會有(yǒu)較(jiào)高的(de)絕緣電阻值。在(zài)表面粗(cū)糙度優(yōu)于 0.1μ m的(de)金屬彈性(xìng)體表面上澱(diàn)積的薄(báo)膜的(de)附着力要(yào)高(gāo)、粘(zhān)附牢、具有(yǒu)一定的彈(dàn)性；在大 2500με微應變(biàn)時不碎裂(liè)；對于(yú)膜厚(hòu)爲 5μ m左右的(de)介質(zhì)絕緣膜(mó)，要求在 -100℃至 300℃溫(wēn)度範(fàn)圍(wéi)内循環(huán) 5000次，在量程範圍(wéi)内疲勞 106之後，介(jiè)質膜(mó)的絕緣強度爲(wèi) 108mΩ /100vdc以上。

應變薄膜(mó)一般是由二元(yuán)以上的多(duō)元素(sù)組成，要求(qiú)元素之間的(de)化學計(jì)量比基本上與(yǔ)體材相同；它的(de)熱膨(péng)脹(zhàng)系(xì)數與(yǔ)介質絕緣膜的(de)熱膨脹(zhàng)系(xì)數基(jī)本一(yī)緻；薄膜的(de)厚度應該在保(bǎo)證穩定(dìng)的(de)連(lián)續(xù)薄膜(mó)的平(píng)均厚(hòu)度的(de)前(qián)提下，越(yuè)薄越(yuè)好，使(shǐ)得阻(zǔ)值高(gāo)、功耗小、減(jiǎn)少自身(shēn)發熱引(yǐn)起電(diàn)阻的不穩(wěn)定性；應(yīng)變(biàn)電阻(zǔ)阻值應在(zài)很寬(kuān)的溫度範圍内(nèi)穩定，對于傳感(gǎn)器穩定性(xìng)爲 0.1%fs時，電阻變化(huà)量應(yīng)小(xiǎo)于 0.05%。　

*，制備非常(cháng)緻密(mì)、粘附(fù)牢、無(wú)針孔(kǒng)缺陷、内應(yīng)力小、無雜質污染、具(jù)有一定彈(dàn)性(xìng)和符合(hé)化學計量比的高質量薄膜涉及薄(báo)膜工(gōng)藝(yì)中(zhōng)的諸(zhū)多因素：包括澱積(jī)材(cái)料(liào)的粒子(zǐ)大小、所帶(dài)能量(liàng)、粒子到達襯底(dǐ)基片之前的空(kōng)間環境(jìng)，基片的表面狀況、基片溫度、粒子的吸(xī)附、晶核生長過程、成膜速率等(děng)等。根據(jù)薄膜澱(diàn)積理論(lùn)模(mó)型可(kě)知，關鍵是(shì)生長(zhǎng)層或初期(qī)幾層(céng)的薄膜質量。如果粒子尺寸大(dà)，所帶的能量小(xiǎo)，沉澱速(sù)率快，所(suǒ)澱積(jī)的薄(báo)膜如果再附(fù)加惡劣(liè)環境(jìng)的影(yǐng)響，例如薄膜吸附的(de)氣體(tǐ)在釋放(fàng)後形成空洞(dòng)，雜質(zhì)污染影響(xiǎng)元素間的化學計量比，這些都(dōu)會降低薄(báo)膜的機械(xiè)、電和(hé)溫度特性。

美國 nasa《薄膜(mó)壓力傳感(gǎn)器研(yán)究(jiū)報(bào)告》中(zhōng)指出，在高頻濺(jiàn)射中，被濺射材(cái)料以分(fèn)子尺寸大小(xiǎo)的粒子帶有(yǒu)一定能(néng)量連(lián)續不斷(duàn)的穿過(guò)等離子體後在基片(piàn)上(shàng)澱積薄(báo)膜，這(zhè)樣，膜(mó)質比(bǐ)熱(rè)蒸發(fā)澱積薄(báo)膜緻密、附着力(lì)好。但是濺射粒(lì)子穿過(guò)等離子體區(qū)域時，吸附(fù)等(děng)離子體(tǐ)中的(de)氣體，澱積的(de)薄膜受到等(děng)離子體内雜質污染(rǎn)和高溫不(bú)穩定(dìng)的熱動(dòng)态(tài)影響(xiǎng)，使薄膜産生(shēng)更(gèng)多的(de)缺(quē)陷，降低(dī)了絕緣(yuán)膜(mó)的強度，成(chéng)品(pǐn)率(lǜ)低。這(zhè)些成(chéng)爲高頻濺(jiàn)射設(shè)備的技術(shù)用于批(pī)量生産(chǎn)濺射(shè)薄膜壓力(lì)傳感(gǎn)器的(de)主要(yào)限制。

日本(běn)真空薄膜專家高木(mù)俊宜(yí)教授(shòu)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明(míng)，在 10-7torr高(gāo)真空(kōng)下，在(zài)幾十秒内(nèi)殘餘氣體原子(zǐ)足以形成(chéng)分子層附着(zhe)在工件(jiàn)表面(miàn)上(shàng)而(ér)污染工件(jiàn)，使薄(báo)膜質(zhì)量受到影響(xiǎng)。可(kě)見，真空度(dù)越高，薄膜質(zhì)量越有保障。

此外(wài)，還有幾個(gè)因素(sù)也是值(zhí)得考(kǎo)慮(lǜ)的：等離子體内的高溫，使抗蝕(shí)劑掩(yǎn)膜圖形的(de)光刻(kè)膠(jiāo)軟化，甚(shèn)至碳化。高(gāo)頻濺(jiàn)射靶(bǎ)，既是(shì)産生等離子體的工(gōng)作參(cān)數的一部分，又(yòu)是産生濺(jiàn)射粒子的工藝(yì)參數的一(yī)部分(fèn)，因此(cǐ)設(shè)備的工(gōng)作參(cān)數和工藝(yì)參數互(hù)相(xiàng)制約(yuē)，不能單獨各自調整(zhěng)，工藝掌握困難，制(zhì)作(zuò)和操作過程複(fú)雜。

對(duì)于離(lí)子束(shù)濺射(shè)技術和設備而言，離子束是從離子源等離子體中(zhōng)，通過(guò)離子(zǐ)光學系統(tǒng)引出離(lí)子形成(chéng)的，靶和基(jī)片置(zhì)放在遠(yuǎn)離等離子體(tǐ)的高真空(kōng)環境内，離(lí)子束(shù)轟擊靶，靶材原(yuán)子濺(jiàn)射逸(yì)出，并(bìng)在襯(chèn)底基(jī)片上(shàng)澱積成膜，這一(yī)過程沒有(yǒu)等離(lí)子體(tǐ)惡劣(liè)環(huán)境影響，*克服(fú)了高(gāo)頻濺(jiàn)射技(jì)術制(zhì)備薄(báo)膜(mó)的(de)缺陷(xiàn)。值得指出的是(shì)，離子(zǐ)束濺(jiàn)射(shè)普(pǔ)遍認爲濺射出來的(de)是(shì)一(yī)個和(hé)幾個原子(zǐ)。*，原子尺寸比分(fèn)子尺(chǐ)寸小得(dé)多(duō)，形成(chéng)薄膜時顆(kē)粒更(gèng)小，顆粒與(yǔ)顆粒(lì)之間(jiān)間隙小，能(néng)有效地減(jiǎn)少薄(báo)膜内的(de)空洞以(yǐ)及針(zhēn)孔(kǒng)缺陷，提(tí)高薄膜附着力(lì)和增強薄膜的彈性。

離子(zǐ)束濺射設備還有兩個功能是高頻濺射(shè)設備(bèi)所不具有的，，在薄膜澱(diàn)積(jī)之前，可以(yǐ)使用(yòng)輔助(zhù)離子源(yuán)産(chǎn)生的(de) ar+離子束對(duì)基片原(yuán)位(wèi)清洗(xǐ)，使基片達到原(yuán)子級的清潔(jié)度，有利(lì)于(yú)薄膜層(céng)間的原(yuán)子結合(hé)；另外(wài)，利用這個(gè)離子(zǐ)束(shù)對(duì)正在(zài)澱積的薄膜進(jìn)行轟擊，使(shǐ)薄膜(mó)内的原(yuán)子遷移(yí)率增加，晶核規(guī)則化；當(dāng)用氧離(lí)子或氮離(lí)子(zǐ)轟(hōng)擊正(zhèng)在生(shēng)長的(de)薄膜(mó)時(shí)，它比用(yòng)氣體分子更能(néng)有效地形成化(huà)學計量(liàng)比的氧(yǎng)化物、氮化(huà)物。第(dì)二，形成(chéng)等離子(zǐ)體的(de)工(gōng)作參數和薄膜加(jiā)工的(de)工藝參(cān)數(shù)可以彼此(cǐ)獨立調整(zhěng)，不僅(jǐn)可以獲得(dé)設備(bèi)工作狀态(tài)的調整和工藝(yì)的質量控制(zhì)，而(ér)且設備操(cāo)作簡單化(huà)，工(gōng)藝容易(yì)掌握。

離子束濺(jiàn)射技術和(hé)設備的這些優點，成(chéng)爲國内外生産(chǎn)濺射薄膜壓力(lì)傳感器的(de)主導技術和設(shè)備。這種(zhǒng)離子束(shù)共濺射薄(báo)膜設(shè)備除可用(yòng)于制(zhì)造高(gāo)性能薄膜(mó)壓力傳感器的(de)各種薄膜(mó)外，還(hái)可用于制備集(jí)成電路中的高(gāo)溫合金導(dǎo)體薄膜、貴(guì)重金屬薄(báo)膜；用于制備(bèi)磁(cí)性器件、磁(cí)光波(bō)導、磁存貯器等(děng)磁性薄膜；用于(yú)制備(bèi)高(gāo)質(zhì)量的(de)光學薄膜(mó)，特(tè)别是激光高(gāo)損傷阈值窗口薄膜(mó)、各種高反(fǎn)射率(lǜ)、高透(tòu)射率薄膜等；用于制(zhì)備磁(cí)敏、力敏、溫敏、氣(qì)溫、濕敏等薄膜傳感器用(yòng)的納(nà)米和(hé)微米薄膜(mó)；用于制(zhì)備(bèi)光電(diàn)子器件和金屬(shǔ)異質結(jié)結(jié)構器(qì)件、太(tài)陽能電池(chí)、聲表面波器件(jiàn)、高溫超(chāo)導器件(jiàn)等所使(shǐ)用(yòng)的薄(báo)膜；用于制備薄(báo)膜集成電路和(hé) mems系(xì)統中的(de)各種薄膜以及材料改(gǎi)性中的(de)各種薄(báo)膜(mó)；用于(yú)制備(bèi)其(qí)它高質(zhì)量的納米薄膜或微(wēi)米薄膜等(děng)。本文源(yuán)自 迪川儀(yí)表 ，轉載請保留出(chū)處。