压力传感器用氧化硅薄膜的制备和绝缘耐压性能研究

• 作 者: 金桂
• 机 构: 中南大学
• 出 处: 中南大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 射频磁控溅射技术 压力传感器 氧化硅薄膜 绝缘耐压性 电击穿强度 绝缘电阻

本文采用射频磁控溅射技术，以SiO<,2>和单晶Si为靶材，在P型Si和不锈钢基底上制备出一系列的SiO<,x>薄膜样品。基于金相显微照片、原子力显微图像、Alpha-step台阶测厚仪和绝缘耐压测试等实验结果，较系统地分析研究了SiO<,x>溅射态薄膜与退火态薄膜的结构、特性及其与制备工艺之间的关系。结果表明SiO<,x>薄膜与基底之间具有强的附着力，薄膜表面平整光滑，其最大的均方根粗糙度不大于2.473 nm，热处理还可以进一步减小薄膜的表面粗糙度，使薄膜更趋平整。薄膜的绝缘耐压特性较强地依赖于基底表面的平整度，当采用IC行业用的Si片作基底时，由于基底表面粗糙度较小，所制备的SiO<,x>薄膜的电击穿强度高而且数值分布范围小而集中，而在实验室自制的不锈钢基片上沉积的SiO<,x>薄膜样品的电击穿强度数值较小且分布范围更宽。当SiO<,x>薄膜厚度达到1.5μm时，采用SiO<,2>和单晶Si两种靶材制备的SiO<,x>薄膜其绝缘电阻都可达到l000 MΩ，热循环老化后会使薄膜的性能更趋稳定，但其绝缘电阻会有所降低，最小值不小于500 MΩ。采用优化的工艺条件，制备出了能满足高性能薄膜压力传感器芯片要求的优质SiO<,x>绝缘薄膜。