精密加工与制造技术的不断发展,要求薄膜传感器具有微小化、高灵敏度、高分辨率、耐高温等能在恶劣环境下正常工作的特性。而制备表面质量高、绝缘性好、抗损伤性强的传感器基底绝缘膜又是获得薄膜传感器优良性能的关键技术之一,本文利用直流磁控溅射和射频磁控溅射技术,进行某传感器基底Al₂O₃薄膜绝缘层的制备工艺及性能研究,对于指导薄膜传感器工艺设计及应用的快速发展,具有十分重要的理论意义及较好的工程应用价值。文中在对薄膜传感器绝缘膜的性能要求、磁控溅射镀膜原理研究分析的基础上,首先以载玻片和硅片为基底,分别对直流和射频条件下在基底上沉积Al₂O₃薄膜开展研究,通过单因素试验,研究直流和射频下溅射靶功率、O₂流量、工作气压、负偏压、本底真空等工艺参数的变化对沉积速率、表面粗糙度、表面形貌和物相结构等的影响规律情况。研究结果表明:在一定工艺参数范围内,直流沉积薄膜时,Al₂O₃薄膜的沉积速率和薄膜表面粗糙度随着溅射靶功率的增加不断增大;Al₂O₃薄膜的沉积速率随着O₂流量增加不断下降,薄膜表面粗糙度先降低后保持不变;随着反应腔工作气压的增大,Al₂O₃薄膜的沉积速率先增大后减小,在1.0Pa时达到最大速率,薄膜表面粗糙度先减小后保持不变;Al₂O₃薄膜的沉积速率随着加载的负偏压增加不断降低;随着本底真空度的提高,Al₂O₃薄膜的沉积速率不断增大。采用射频方法时,Al₂O₃薄膜的沉积速率和薄膜表面粗糙度随着溅射靶功率的增加不断增大;O₂流量增加时Al₂O₃薄膜的沉积速率不断下降,薄膜表面粗糙度先降低后保持不变;随着反应腔工作气压的增大,Al₂O₃薄膜的沉积速率先保持不变后不断减小,Al₂O₃薄膜表面粗糙度先增大后保持不变;Al₂O₃薄膜的沉积速率随着本底真空度提高不断增大。O₂流量为0.8sccm、1.0sccm、1.2sccm时直流和射频制备的薄膜均呈透明状且表面均匀致密,常温下不同O₂流量制备的Al₂O₃薄膜均为非晶态。在单因素试验研究的基础上设计正交试验,继续深入研究直流、射频方法下,溅射靶功率、O₂流量、工作气压的综合变化对Al₂O₃薄膜溅射沉积速率的影响,并对正交试验结果进行极差与方差分析。获取了较优的直流、射频薄膜制备工艺参数并进行薄膜的制备,对制备薄膜的沉积时间、薄膜表面粗糙度、薄膜的复合硬度进行检测并对比分析,选定了优化后的直流溅射工艺参数并实施Al₂O₃薄膜的制备。通过对制备的薄膜进行扫描电镜观测和能谱检测,验证了所选工艺参数的合理性。对常温下不锈钢基底上制备的Al₂O₃薄膜进行退火处理,测试分析退火温度对薄膜晶体结构影响,结果表明:与常温制备薄膜相比,退火温度800℃时出现γ-Al₂O₃晶体结构,奥氏体相消失,退火温度1000℃时出现α-Al₂O₃晶体结构和金属间化合物AlFe。利用薄膜传感器的结构要求与传感器薄膜的性能要求探索了制备Al₂O₃绝缘膜的工艺方法,得出了溅射靶功率、O₂流量、工作气压、负偏压和本底真空度等因素对直流和射频溅射沉积薄膜性能等的影响规律,改进并优化了Al₂O₃薄膜制备工艺,结合退火工艺得出了退火温度对Al₂O₃薄膜晶体结构的影响规律。