在众多的绝缘层材料中,SiO₂薄膜具有良好的化学稳定性、致密的表面结构、较低的热膨胀系数、良好的膜基结合力等优点,因此,SiO₂薄膜在微电子、半导体、集成电路、薄膜传感器等领域中得到了广泛的应用。本文利用直流脉冲磁控溅射法在室温条件下制备了 SiO₂薄膜,并用台阶仪、原子力显微镜、高阻计、X射线衍射仪、透射电子显微镜等设备对薄膜性能进行表征。通过上述表征方法,研究了通过不同工艺方法制备的SiO₂薄膜的绝缘性能,并且系统的研究了 SiO₂薄膜中缺陷形成的机理。研究结果表明:1.在不同表面粗糙度的Si基底上制备SiO₂薄膜,当厚度约为840nm时,其电阻值都小于106Ω,不满足绝缘要求。在相同表面粗糙度的Si基底上制备SiO₂薄膜,当薄膜厚度为2.6μm时,薄膜的电阻率为3.3×106Ω·m,满足绝缘要求。透射电子显微镜结果表明,在SiO₂薄膜中较低的局域原子密度线性结构缺陷严重降低薄膜的绝缘性。2.通过LabView自动控制直流脉冲电源的开关,可实现多次重复间歇性沉积。结果表明,在总的沉积时间不变的前提下,随着沉积次数的增加,制备的SiO₂薄膜电阻率先逐渐增加后又逐渐减小,当每4 min间隔一次时,其电阻率达到最大值7.22×107Ω·m。透射电子显微镜结果表明,通过多次重复间歇式制备的SiO₂薄膜可以出现明显的分层现象,正是由于分层的出现,使薄膜较低的局域原子密度线性结构呈错位分布,在一定程度上提高了薄膜的绝缘性能。3.在制备SiO₂薄膜过程中,利用步进电机使基板进行往复周期性运动。基板固定不动时,SiO₂薄膜的电阻率1.98×107Ω·m。经过500周期的往复运动,薄膜的电阻率增加到4.93×109Ω·m。透射电子显微镜结果表明,基体的往复运动可以破坏经过SiO₂薄膜的低局域原子密度的线性结构,这可以使SiO₂薄膜的电阻率保持109Ω·m。4.将制备的SiO₂绝缘薄膜应用到NiCr/NiSi薄膜热电偶和ITO薄膜应变计中。测试结果表明,在绝缘薄膜SiO₂上制备的NiCr/NiSi薄膜热电偶的塞贝克系数为41.4μV/K左右,具有很好的线性拟合度;ITO薄膜应变计的灵敏度系数为-4.238。采用不同的工艺方法制备出了满足金属基底上薄膜传感器绝缘绝缘要求的SiO₂薄膜。