AP-PECVD實(shí)驗(yàn)制備硅氧烷絕緣薄膜抑制微放電的研究.pdf

1、為了研究抑制微放電的方法，本文采用大氣壓等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（Atmospheric Pressure Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，AP-PECVD）在銅導(dǎo)體表面制備了硅氧烷絕緣薄膜并對其抑制微放電的作用進(jìn)行了考察。首先，就在銅導(dǎo)體表面制備硅氧烷絕緣薄膜的AP-PECVD實(shí)驗(yàn)開展了探索性研究，并分別基于大氣壓彌散放電以及大氣壓介質(zhì)阻擋放電兩種放電形式搭建出了兩套AP-PECV

2、D實(shí)驗(yàn)裝置；而后，基于此兩種實(shí)驗(yàn)裝置分別對氬氣、空氣等不同放電氣體條件下的AP-PECVD實(shí)驗(yàn)的電氣特性、發(fā)光特性，以及所制備硅氧烷薄膜的化學(xué)組成、親疏水特性以及穩(wěn)定特性等進(jìn)行了考察，并最終基于制備可靠的硅氧烷絕緣薄膜的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)優(yōu)選出了最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)；最后，結(jié)合對最優(yōu)硅氧烷絕緣薄膜各介電特性的測試結(jié)果，從改善電纜內(nèi)部導(dǎo)體表面缺陷處的畸變電場以及抑制金屬微粒起舉運(yùn)動(dòng)的效果上對其抑制微放電的作用進(jìn)行了仿真以及實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研究表明

3、，基于大氣壓彌散放電的AP-PECVD實(shí)驗(yàn)受放電氣體影響顯著，其放電功率、薄膜制備效率以及所制備硅氧烷薄膜的氧化程度都隨放電氣體組成的改變而顯著變化，并在700sccm空氣/500sccm氬氣的條件下制備出了薄膜面積最大、氧化程度最高的硅氧烷薄膜（類SiO2）。但是，受μs脈沖電源觸發(fā)頻率較低的影響，此時(shí)實(shí)驗(yàn)所制備的硅氧烷薄的膜厚度較小，均未能達(dá)到絕緣效果。而在基于大氣壓介質(zhì)阻擋放電的AP-PECVD實(shí)驗(yàn)中，放電在3 slm氬氣/500

4、 sccm氬氣（TEOS）的條件下實(shí)現(xiàn)了較為均勻的“多輝光”放電，并在15 min后制備出了可靠絕緣的硅氧烷薄膜。此外，空氣老化測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該硅氧烷絕緣薄膜具有優(yōu)良的絕緣穩(wěn)定特性，是進(jìn)行抑制微放電研究的最優(yōu)薄膜。硅氧烷絕緣薄膜的介電特性測試結(jié)果表明，經(jīng)15min處理后所制備的最優(yōu)硅氧烷絕緣薄膜的厚度約為2.07μm，相對介電常數(shù)約為3.96，體積電阻率約為6.55×1013Ω/cm。COMSOL電場仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)該硅氧烷絕緣