用于濺(jian)射 DFL-800
納米薄膜(mó)壓力傳感器(qì) 大規模(mó)生産首要解(jiě)決敏感芯片(piàn)的規模化生(sheng)産。一個典型(xíng)的敏感芯片(piàn)是在金屬彈(dàn)性體上濺射(she)澱積四層或(huò)五📧層的薄膜(mo)。其中，關鍵的(de)是與彈性體(ti)金屬起隔離(li)的介質絕緣(yuan)膜和在絕緣(yuan)膜上的起應(yīng)變作用的功(gong)能材料薄膜(mó)💔。
對介質(zhì)絕緣膜的主(zhǔ)要技術要求(qiú)：它的熱膨脹(zhàng)系數與金屬(shu)彈性體的熱(rè)膨脹系數基(ji)本一緻，另外(wai)，介質膜的絕(jue)緣常數🏃要高(gāo)，這樣較薄的(de)薄膜會有較(jiào)高的絕緣電(dian)阻值。在表面(miàn)粗糙度優于(yú)
0.1m的(de)金屬彈性體(tǐ)表面上澱積(jī)的薄膜的附(fu)着力要高✨、粘(zhan)附牢、具有一(yī)定的彈性；在(zài)大
2500με微應(ying)變時不碎裂(lie)；對于膜厚爲(wei)
5μ
m左(zuo)右的介質絕(jue)緣膜，要求在(zai)
-100℃至
300℃溫度範圍内(nei)循環
5000次(cì)，在量程範圍(wei)内疲勞
106之後，介質膜(mó)的絕緣強度(du)爲
108MΩ
/100VDC以上。
應(ying)變薄膜一般(ban)是由二元以(yi)上的多元素(su)組成，要求元(yuan)素之間👅的化(hua)學計量比基(jī)本上與體材(cái)相同；它的熱(re)膨脹系數與(yu)介質絕緣膜(mó)的熱膨脹系(xi)數基本一🈲緻(zhi)；薄膜的厚度(dù)㊙️應該在保證(zheng)穩定的連續(xù)薄膜的平均(jun1)厚度的🐕前提(tí)下，越薄越好(hǎo)，使得阻值高(gao)、功耗小、減少(shǎo)自身發熱引(yǐn)起電阻的不(bú)穩定性；應變(biàn)電阻阻值應(ying)在很寬的溫(wen)❓度範圍内穩(wěn)定，對于傳感(gan)器穩定性爲(wei) 0.1%FS時，電阻(zǔ)變化量應小(xiao)于 0.05%。
*，制備非常緻(zhì)密、粘附牢、無(wu)針孔缺陷、内(nei)應力小、無雜(zá)質污染、具有(yǒu)一定彈性和(he)符合化學計(ji)量比的高質(zhi)量薄👨❤️👨膜涉🍓及(jí)薄膜工藝中(zhōng)的諸多因素(sù)：包括澱積材(cái)🏒料的粒子大(da)小、所帶能量(liàng)、粒子到達襯(chèn)底基片之前(qian)的空間環境(jìng)，基片的♊表面(miàn)狀況、基片溫(wēn)度、粒子的吸(xi)附、晶核生長(zhang)🌂過程、成膜速(su)率等等。根據(ju)薄膜澱積理(li)🔴論模型可知(zhī)，關鍵是生長(zhang)層或初期幾(ji)層的薄膜質(zhi)量。如果粒子(zi)尺寸大，所帶(dài)的能量小🚶♀️，沉(chen)澱速率快，所(suo)澱積的薄膜(mó)如果再附加(jiā)惡劣環境的(de)影響，例如薄(bao)膜吸附的氣(qi)體在釋放㊙️後(hou)形成空洞，雜(zá)質污染影響(xiang)😍元素間的化(huà)學計量比，這(zhè)些都會降低(di)薄膜的機械(xiè)🙇♀️、電和溫度特(tè)🤞性。
美國(guo) NASA《薄膜壓(yā)力傳感器研(yan)究報告》中指(zhi)出，在高頻濺(jian)射中，被濺射(she)材料以分子(zǐ)尺寸大小的(de)粒子帶有一(yī)定能量連續(xù)不斷的穿過(guo)等離子體後(hou)在基片上澱(diàn)積薄膜，這樣(yang)♊，膜質比🈲熱蒸(zheng)發澱積薄膜(mo)緻密、附着力(li)好。但是濺射(she)粒⭐子穿過等(deng)離子體區域(yù)時，吸附等離(li)子體中的氣(qì)體，澱🤟積的薄(bao)膜受到等離(lí)子體🈲内雜質(zhi)污染和高溫(wēn)不穩✌️定的熱(rè)動态影響，使(shi)薄膜産生更(geng)多的缺陷，降(jiang)低了絕緣膜(mó)的強度，成品(pǐn)率低。這些成(chéng)爲高頻濺射(she)設備的技術(shù)用于批量生(sheng)産濺🌈射薄膜(mó)壓力✌️傳感器(qì)的‼️主要限制(zhì)。
此外，還有(yǒu)幾個因素也(ye)是值得考慮(lü)的：等離子體(tǐ)内⭕的高💁溫，使(shi)抗蝕劑掩膜(mo)圖形的光刻(ke)膠軟化，甚至(zhì)碳🍓化。高頻濺(jian)射靶，既是産(chan)生等離子體(tǐ)的工作參數(shu)的一部分，又(you)是産生濺射(shè)粒子的工藝(yi)參♉數的一部(bù)分，因此設備(bei)的工作參數(shù)和工藝參數(shu)互相制約，不(bú)能📐單獨各自(zi)調整，工藝掌(zhǎng)握困難，制作(zuò)和操作過程(cheng)複雜。
對(duì)于離子束濺(jian)射技術和設(she)備而言，離子(zǐ)束是從離子(zǐ)源等離🚩子體(tǐ)中，通過離子(zi)光學系統引(yin)出離子形成(cheng)的，靶和基片(pian)置放在遠離(li)等離子體的(de)高真空環境(jìng)内，離子束轟(hōng)擊靶，靶材原(yuán)子濺射逸出(chu)，并在襯底基(jī)片上澱積成(chéng)膜，這一過程(chéng)沒😘有等離子(zǐ)體惡劣環✔️境(jing)影響，*克服了(le)高頻濺射技(jì)術制備薄膜(mó)的缺陷。值🈲得(dé)指出的是🌈，離(lí)子束濺射普(pu)遍認爲濺射(shè)出來的是一(yi)個和幾個原(yuan)子。*，原子尺寸(cùn)比分子🈲尺寸(cùn)小得多，形成(chéng)薄膜時顆粒(li)更小，顆粒與(yǔ)顆粒之間間(jiān)隙小，能有⭐效(xiao)地減少薄膜(mo)内的空洞以(yǐ)及針孔缺陷(xiàn)，提高薄膜附(fù)着力和增強(qiáng)薄膜的彈性(xìng)。
離子束(shu)濺射設備還(hái)有兩個功能(néng)是高頻濺射(shè)設備所不具(jù)有的，，在薄膜(mo)澱積之前，可(ke)以使用輔助(zhù)離子源産㊙️生(sheng)的 Ar+離子(zǐ)束對基片原(yuán)位清洗，使基(ji)片達到原子(zi)級的清潔度(dù)，有🔞利于薄膜(mó)層間的原子(zǐ)結合；另外，利(lì)用這個離子(zǐ)束對正在澱(diàn)積的薄膜進(jin)行轟擊，使薄(bao)膜内的原子(zi)遷移率增加(jiā)，晶核規則化(hua)；當用氧離子(zi)或氮離🌈子轟(hōng)擊正在生長(zhǎng)的薄膜時，它(tā)比用氣體🈲分(fen)子更能❓有效(xiào)地形成化學(xué)計量比的氧(yang)化物、氮💚化物(wu)。第二，形成等(děng)離子體的工(gong)作參數和薄(báo)🔞膜加工的工(gong)藝參數可以(yǐ)彼此獨立調(diao)整，不僅可以(yǐ)獲得設備工(gong)作狀态的調(diao)整和工藝的(de)質🍉量控制，而(er)且設備操作(zuò)簡單化，工藝(yì)容易掌握。
離子束濺(jian)射技術和設(she)備的這些優(you)點，成爲國内(nèi)外生産濺射(shè)薄膜壓力傳(chuan)感器的主導(dǎo)技術和設備(bèi)。這種離子束(shu)共濺射薄膜(mó)設❌備除可用(yong)于制造高性(xing)能薄膜壓力(lì)傳感器的各(ge)種薄膜✌️外，還(hái)可用于制備(bei)集成電路中(zhōng)的高溫合金(jin)導體薄膜、貴(guì)重金🈚屬薄膜(mo)；用♻️于制備磁(ci)性🌏器件、磁光(guang)波導、磁存貯(zhu)器等磁性薄(bao)膜👣；用于制備(bei)高質量的光(guāng)學薄膜，特别(bie)是激光高損(sun)傷阈值窗口(kǒu)薄膜、各種高(gao)反🌍射率、高透(tòu)😘射率薄膜等(děng)；用于制備磁(cí)敏、力敏、溫敏(min)、氣溫、濕敏等(děng)薄膜傳感器(qì)用的納米和(hé)微米薄膜；用(yòng)于制備光電(dian)子器件和金(jīn)屬👉異質結結(jié)構器件、太陽(yáng)能電池、聲表(biao)面波器件、高(gao)溫超導器件(jian)等所使用的(de)薄膜；用于制(zhi)備薄膜集成(chéng)電路和 MEMS，轉載請(qǐng)保留出處。
