离子束溅射薄膜压力传感器.pdfVIP

维普资讯 、／， 一 1 怠 春 毫 溅 奇 ]093年 6H 零 事 矗 第 2期 · 研制动态 · 离子束溅射薄膜压力传感器 (国—防—科———枝——大一学)(机———电—部———48一所)-iIlf‘0 国 ， ， 诲 侍 对比各种成膜技术制作 的传感器中，以高频溅射法者为摄佳．成 品有长期的稳定性能， ^ 毫 、 在零位时达 0．1×10。／10a水平．豫满足航天，兵器、原子能等尖端技术要求外，业 已广 控泛用于石油、化工、汽车等领域中． 高频溅射制作传感器的不足处是工艺控制参数多 (电压，靶距，气压等)，调节范围又 小，阻致难于保证成品质量，困此至今只有少数国家掌握它． 现介绍给读者的为离子束溅射成膜技术．它既保持了高额溅射法的优点 (高熔点膜、附 着力强、组成可控)，同时又可克服它的缺点，保证了成膜质量，为制作长期稳定，高可靠 传感器提供了一种新的生产技术 “I． 1 离子柬溅射技术 成膜设备示意图见图 1．离子源按照考夫曼 (Katt~man)离子火箭发动机原理设计．氲作放 电升 质， 在灯丝与圆筒阳 极 问放 电， 用一对多孔引出电 极引出离子成束，轰击靶材，将其原子溅出，沉积到 衬底上成膜 ．磁场用于约束 电子轨迹，保证等离子体 均匀且又能在较低气压下工作，中和器则用于消除离 至抽气囊绳 子的电荷 ． 罔l 离子柬溅射成膜 没备 与平板结构的高频 (J356MHz)溅射相 比，离子 柬技术有下列原理上优点 I： (1)工件远离等离子区，处于约 o．01Pa真空环境．故离子柬技术工件处于低温，低 能量环境，无等离子体高温辐射与污染，加工室有较大空间，可设置多种辅助装置 ． (2)离子束能量与束流密度可分别单独控制，从而可获得高能量、低柬流或低能蕾、 高束流的成膜方式．这一特性可确保形成高稳定膜的工艺灵活性与 良好重复性． (3)离子束可进行变角加工，可采用多离子源多成份沉积，或一个源 (聚焦源)沉积、 另一源 (平行源)进行低能轰击，不仅进一步增强附着力，而且可消除成膜内应力，改善长 期稳定性． 来稿 日期，1992年 4胃29目 维普资讯 第 2期 王洪 №，安志超 ：离子球谶舯薄膜压力他感 以上这些对于高频溅射法来说， 是难达到的． 但是离子束技术的 不足处除设备复杂、 成本较高外，主要是难 以获得大面积源，构成批量生产的能力． 我们所用设备的主要特性见表 1． 表1 离子柬设备特性 柬 能 量 束往 ／．am 柬流密度 ／mA ／mm! 均匀性 ／％ 工作台 靶 极限真空 ，eV 聚焦源 平行源 聚焦源 平行源 沉积 刻蚀 沉积 刻蚀 ／Pa 80 ±3 2 敏感元件及其工艺 薄膜应变敏感元件结构是 由敏感膜、绝缘层及弹性元件片三层组成，见图 2．当弹性元 件为介质体 (如陶瓷片)，则只有两层．表2是薄膜应变片的一般特性．