沉积速率和氧分压对HfO2薄膜残余应力的影响

采用ZYGO MarkIII-GPI数字波面干涉仪对以K9玻璃为基底的电子束蒸发方法制备的HfO₂薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积速率、氧分压这两种工艺参量对HfO₂薄膜残余应力的影响.实验结果表明：在所有的工艺条件下,薄膜的残余应力均为张应力;随着沉积速率的升高,氧分压的减小,薄膜的堆积密度逐渐增大,而残余应力呈减小趋势.同时用X射线衍射技术测量分析了不同工艺条件下HfO₂薄膜的晶体结构,探讨了HfO₂薄膜晶体 关键词： 残余应力 2薄膜')" href="#">HfO₂薄膜 沉积速率 氧分压     

离子辅助沉积法制备SiO2介质薄膜的应力研究

在高功率垂直腔面发射激光器制作工艺中,生长出低应力、高质量、高稳定性的SiO₂介质层非常关键。我们使用高效率LaB₆离子源辅助,在低放电电流条件下,在GaAs衬底上沉积了SiO₂,并对退火的应力影响进行了测试。在有离子辅助沉积时,对不同生长速率、不同厚度的应力影响进行了研究,对沉积过程进行了分析。结果表明:离子辅助沉积的SiO₂薄膜的应力远小于常规工艺条件下沉积的薄膜的应力,且退火后应力变化小。     

液相基底温度对沉积银原子及其团簇凝聚过程的影响

研究了沉积银原子及其团簇在液相基底(硅油)表面的凝聚过程随基底温度的变化关系.实验结果表明:当硅油基底温度升高时,沉积银原子及其团簇的凝聚过程仍基本符合二阶段生长模型; 样品具有明显的边缘效应,在样品中心区域,凝聚体的覆盖率比边缘的相应值小,样品中心区域的凝聚体覆盖率先随薄膜名义厚度的增加迅速增大,然后逐渐趋于饱和,覆盖率趋于饱和时的膜厚值随基底温度的升高而降低; 对于一定的薄膜名义厚度,硅油基底温度越高,中心区域的凝聚体覆盖率越小.银原子凝聚体的分枝平均长度随基底温度的演化过程也具有类似的规律.对沉积银 关键词： 薄膜 液相基底 分枝状凝聚体 生长模型     

沉积参量及时效时间对 SiO2薄膜残余应力的影响

SiO2 薄膜由电子束蒸发方法沉积而成。用GPI数字波面光学干涉仪测量了不同沉积条件下玻璃基底镀膜前后曲率半径的变化,并确定了 SiO2 薄膜中的残余应力。在其他条件相同的情况下,当沉积温度由 190 ℃升高到350 ℃时,SiO2 薄膜中的压应力由-156 MPa增大为-289 MPa。氧分压由3.0×10-3 Pa升高到13.0×10-3 Pa时,SiO2 薄膜中的应力由-223.5 MPa变为20.4 MPa。通过对薄膜折射率的测量,发现薄膜的堆积密度随沉积条件的改变也发生了规律性的变化。应力的变化主要是由于沉积时蒸发粒子的动能不同,导致薄膜结构不同引起的。同时,在样品的存放过程中,发现随着存放时间的延长,薄膜中的应力表现出了由压应力状态向张应力状态演变的趋势。     

光学薄膜残余应力分配预测模型计算方法研究

残余应力是光学薄膜研究的一个重要组成部分，它对光学元器件有很大的影响。根据弹性力学原理，基于应变不匹配，提出了一种可以预测薄膜残余应力分配的理论模型计算方法，并将计算结果与干涉仪测量值进行了对比。利用所建立的模型分析了薄膜参数变化时基底残余应力的变化情况。结果表明：所建模型合理；随着镀膜温度的增加，基底总残余应力随镀膜温度升高而呈增大的趋势;本征应力变化不太大；随着基底厚度的减小，基底上下表面应力呈增大的趋势，而薄膜应力则呈减小趋势，但变化趋势很小。基底的中心轴约位于基底上表面以下2／3处。     

椭圆偏振光谱实时在线监测与离线分析微晶硅薄膜的生长

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积了有无籽晶层两个系列微晶硅薄膜,通过椭圆偏振光谱、拉曼光谱和XRD对薄膜进行了分析,发现采用籽晶层后,在薄膜沉积初期有促进晶化的作用;由于籽晶层减少了薄膜的诱导成核时间,提高了薄膜的沉积速率,对比了实时在线和离线椭圆偏振光谱两种测量状态对分析微晶硅薄膜的影响,研究发现,当薄膜较薄时,实时在线测量得到的薄膜厚度小于离线下的数值;当薄膜较厚时,两种测量条件下得到的薄膜厚度差异较小;实时在线条件下得到的表面粗糙度要大于离线条件下得到的数值,这是由于薄膜暴露在大气中后表面有硅氧化物生成,对表面有平滑作用.     

ZrO2薄膜残余应力实验研究

采用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的ZrO2薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度、沉积速率等工艺参量对ZrO2薄膜残余应力的影响。实验结果表明：随着沉积温度及沉积速率的升高,ZrO2薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大。同时用X射线衍射技术测量分析了不同沉积条件下ZrO2薄膜的微结构组织,探讨了ZrO2薄膜微结构与其应力的对应关系。     

Be原子在Be基底上的沉积过程研究

利用分子动力学方法模拟了Be原子在Be基底上的沉积过程. 模拟了沉积粒子不同入射动能条件下, 沉积薄膜表面形态的差异. 在一定能量范围内, 增加粒子入射动能可以减小薄膜的表面粗糙度. 但是, 过高的入射动能, 不利于减小薄膜表面粗糙度. 通过沉积薄膜中原子配位数以及单个原子势能沿薄膜厚度的分布, 分析沉积原子入射动能对于薄膜及表面结构的影响. 沉积动能较大时, 薄膜的密度较大; 单个原子势能沿薄膜厚度分布较为连续; 同时薄膜中原子应力沿薄膜厚度分布较为连续. 最后, 分析了沉积粒子能量转化的过程、粒子初始动能对基底表面附近粒子局部动能增加的影响.     

GaSb基PECVD法制备SiO2薄膜的应力研究

为了实现在GaSb衬底上获得低应力的SiO₂薄膜,研究了等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在晶格失配较大的GaSb衬底上沉积SiO₂薄膜的应力情况。通过改变薄膜沉积时的工艺条件,如反应温度、射频功率、反应压强、气体流量比,并基于曲率法模型,对镀膜前后的曲率半径进行了实验测量,利用Stoney公式计算相关应力值并绘制应力变化曲线。详细讨论了PECVD工艺条件的改变对SiO₂薄膜应力所产生的影响。同时通过在Si衬底上沉积SiO₂薄膜,对比分析了导致薄膜应力产生的因素及变化过程。实验结果表明,在沉积温度为300℃、射频功率为20 W、腔体压强为90 Pa、气体流量比SiH₄/N₂O为125/70 cm³·min^-1的工艺参数下,PECVD法在GaSb衬底上沉积的SiO₂薄膜应力相对较小。     

ZrO2/SiO2多层膜中膜厚组合周期数及基底材料对残余应力的影响

ZrO2/SiO2多层膜由相同沉积条件下的电子束蒸发方法制备而成,通过改变多层膜中高(ZrO2)、低(SiO2)折射率材料膜厚组合周期数的方法,研究了沉积在熔石英和BK7玻璃基底上多层膜中残余应力的变化.用ZYGO光学干涉仪测量了基底镀膜前后曲率半径的变化,并确定了薄膜中的残余应力.结果发现,该多层膜中的残余应力为压应力,随着薄膜中膜厚组合周期数的增加,压应力值逐渐减小.而且在相同条件下,石英基底上所沉积多层膜中的压应力值要小于BK7玻璃基底上所沉积多层膜中的压应力值.用x射线衍射技术测量分析了膜厚组合周期数不同的ZrO2/SiO2多层膜微结构,发现随着周期数增加,多层膜的结晶程度增强.同时多层膜的微结构应变表现出了与所测应力不一致的变化趋势,这主要是由多层膜中,膜层界面之间复杂的相互作用引起的.     

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