濺射壓力傳感器的核心部件是其敏感芯體（也稱敏感芯片）,，納米薄膜壓力傳感器大規(guī)模生產(chǎn)首要解決敏感芯片的規(guī)模化生產(chǎn),。一個(gè)典型的敏感芯片是在金屬彈性體上濺射淀積四層或五層的薄膜,。其中,，關(guān)鍵的是與彈性體金屬起隔離的介質(zhì)絕緣膜和在絕緣膜上的起應(yīng)變作用的功能材料薄膜。

對介質(zhì)絕緣膜的主要技術(shù)要求：它的熱膨脹系數(shù)與金屬彈性體的熱膨脹系數(shù)基本一致,，另外,，介質(zhì)膜的絕緣常數(shù)要高，這樣較薄的薄膜會有較高的絕緣電阻值,。在表面粗糙度優(yōu)于0.1μm的金屬彈性體表面上淀積的薄膜的附著力要高,、粘附牢、具有一定的彈性,；在最大2500με微應(yīng)變時(shí)不碎裂,；對于膜厚為5μm左右的介質(zhì)絕緣膜，要求在-100℃至300℃溫度范圍內(nèi)循環(huán)5000次,，在量程范圍內(nèi)疲勞106之后,，介質(zhì)膜的絕緣強(qiáng)度為108MΩ/100VDC以上,。

應(yīng)變薄膜一般是由二元以上的多元素組成，要求元素之間的化學(xué)計(jì)量比基本上與體材相同,；它的熱膨脹系數(shù)與介質(zhì)絕緣膜的熱膨脹系數(shù)基本一致,；薄膜的厚度應(yīng)該在保證穩(wěn)定的連續(xù)薄膜的平均厚度的前提下，越薄越好,，使得阻值高,、功耗小、減少自身發(fā)熱引起電阻的不穩(wěn)定性,；應(yīng)變電阻阻值應(yīng)在很寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定,，對于傳感器穩(wěn)定性為0.1%FS時(shí)，電阻變化量應(yīng)小于0.05%,?！?

眾所周知，制備非常致密,、粘附牢,、無針孔缺陷、內(nèi)應(yīng)力小,、無雜質(zhì)污染,、具有一定彈性和符合化學(xué)計(jì)量比的高質(zhì)量薄膜涉及薄膜工藝中的諸多因素：包括淀積材料的粒子大小、所帶能量,、粒子到達(dá)襯底基片之前的空間環(huán)境,，基片的表面狀況、基片溫度,、粒子的吸附,、晶核生長過程、成膜速率等等,。根據(jù)薄膜淀積理論模型可知,，關(guān)鍵是生長第一層或初期幾層的薄膜質(zhì)量。如果粒子尺寸大,，所帶的能量小,，沉淀速率快，所淀積的薄膜如果再附加惡劣環(huán)境的影響,，例如薄膜吸附的氣體在釋放后形成空洞,，雜質(zhì)污染影響元素間的化學(xué)計(jì)量比，這些都會降低薄膜的機(jī)械,、電和溫度特性,。

美國NASA《薄膜壓力傳感器研究報(bào)告》中指出，在高頻濺射中,，被濺射材料以分子尺寸大小的粒子帶有一定能量連續(xù)不斷的穿過等離子體后在基片上淀積薄膜,，這樣,，膜質(zhì)比熱蒸發(fā)淀積薄膜致密、附著力好,。但是濺射粒子穿過等離子體區(qū)域時(shí),，吸附等離子體中的氣體，淀積的薄膜受到等離子體內(nèi)雜質(zhì)污染和高溫不穩(wěn)定的熱動態(tài)影響,，使薄膜產(chǎn)生更多的缺陷,，降低了絕緣膜的強(qiáng)度，成品率低,。這些成為高頻濺射設(shè)備的技術(shù)用于批量生產(chǎn)濺射薄膜壓力傳感器的主要限制,。

日本真空薄膜專家高木俊宜教授通過實(shí)驗(yàn)證明，在10-7Torr高真空下,，在幾十秒內(nèi)殘余氣體原子足以形成分子層附著在工件表面上而污染工件，使薄膜質(zhì)量受到影響,?？梢姡婵斩仍礁?，薄膜質(zhì)量越有保障,。

此外，還有幾個(gè)因素也是值得考慮的：等離子體內(nèi)的高溫,，使抗蝕劑掩膜圖形的光刻膠軟化,，甚至碳化。高頻濺射靶,，既是產(chǎn)生等離子體的工作參數(shù)的一部分,，又是產(chǎn)生濺射粒子的工藝參數(shù)的一部分，因此設(shè)備的工作參數(shù)和工藝參數(shù)互相制約,，不能單獨(dú)各自調(diào)整,，工藝掌握困難，制作和操作過程復(fù)雜,。

對于離子束濺射技術(shù)和設(shè)備而言,，離子束是從離子源等離子體中，通過離子光學(xué)系統(tǒng)引出離子形成的,，靶和基片置放在遠(yuǎn)離等離子體的高真空環(huán)境內(nèi),，離子束轟擊靶，靶材原子濺射逸出,，并在襯底基片上淀積成膜,，這一過程沒有等離子體惡劣環(huán)境影響，徹底克服了高頻濺射技術(shù)制備薄膜的缺陷,。值得指出的是,，離子束濺射普遍認(rèn)為濺射出來的是一個(gè)和幾個(gè)原子,。眾所周知，原子尺寸比分子尺寸小得多,，形成薄膜時(shí)顆粒更小,，顆粒與顆粒之間間隙小，能有效地減少薄膜內(nèi)的空洞以及針孔缺陷,，提高薄膜附著力和增強(qiáng)薄膜的彈性,。

離子束濺射設(shè)備還有兩個(gè)功能是高頻濺射設(shè)備所不具有的，第一,，在薄膜淀積之前,，可以使用輔助離子源產(chǎn)生的Ar+離子束對基片原位清洗，使基片達(dá)到原子級的清潔度,，有利于薄膜層間的原子結(jié)合,；另外，利用這個(gè)離子束對正在淀積的薄膜進(jìn)行轟擊,，使薄膜內(nèi)的原子遷移率增加,，晶核規(guī)則化；當(dāng)用氧離子或氮離子轟擊正在生長的薄膜時(shí),，它比用氣體分子更能有效地形成指定化學(xué)計(jì)量比的氧化物,、氮化物。第二,，形成等離子體的工作參數(shù)和薄膜加工的工藝參數(shù)可以彼此獨(dú)立調(diào)整,，不僅可以獲得設(shè)備工作狀態(tài)的最佳調(diào)整和最佳工藝的質(zhì)量控制，而且設(shè)備操作簡單化,，工藝容易掌握,。

離子束濺射技術(shù)和設(shè)備的這些優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外生產(chǎn)濺射薄膜壓力傳感器的主導(dǎo)技術(shù)和設(shè)備,。這種離子束共濺射薄膜設(shè)備除可用于制造高性能薄膜壓力傳感器的各種薄膜外,，還可用于制備集成電路中的高溫合金導(dǎo)體薄膜、貴重金屬薄膜,；用于制備磁性器件,、磁光波導(dǎo)、磁存貯器等磁性薄膜,；用于制備高質(zhì)量的光學(xué)薄膜,，特別是激光高損傷閾值窗口薄膜、各種高反射率,、高透射率薄膜等,；用于制備磁敏、力敏、溫敏,、氣溫,、濕敏等薄膜傳感器用的納米和微米薄膜；用于制備光電子器件和金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)器件,、太陽能電池,、聲表面波器件、高溫超導(dǎo)器件等所使用的薄膜,；用于制備薄膜集成電路和MEMS系統(tǒng)中的各種薄膜以及材料改性中的各種薄膜,；用于制備其它高質(zhì)量的納米薄膜或微米薄膜等。本文源自澤天傳感,，轉(zhuǎn)載請保留出處,。