HfO2薄膜生长应力演化研究

薄膜应力的存在是薄膜材料的本征特性,对过程中薄膜应力的测量与精确控制具有重要意义.搭建了基于双光束偏转基底曲率测量装置,再结合薄膜厚度的实时监控,实现了对薄膜应力演化过程的观测.对HfO2薄膜的生长过程做了实时研究.结果显示,在所研究条件下,HfO2薄膜的生长应力随厚度的增加,在360～660 MPa范围内变化;沉积温度越高,沉积真空度越高,张应力越大;在真空度较高的沉积条件下,薄膜应力强烈地受到基底表面的影响,随着薄膜厚度的增加,应力也趋于稳定.     

基片曲率法在多孔硅薄膜残余应力检测中的应用

通过基底曲率法设计和制作了一种测量薄膜应力的装置，它具有全场性、非接触性、高分辨率、无破坏、数据获取速度快等特点.使用该装置测量了电化学腐蚀法制作的多孔硅薄膜的残余应力，并研究了孔隙率和基底掺杂浓度对残余应力的影响，结果表明随着孔隙率的增加和硼离子掺杂浓度的提高，多孔硅表面的拉伸应力逐渐加大，由此表明多孔硅薄膜的微观结构与残余应力的大小有着密切的联系. 关键词： 薄膜 残余应力 孔隙率 多孔硅     

一种在线测量微机械薄膜残余应力的新结构

提出了一种利用临界屈曲法在线测量微机械薄膜残余应力的新结构，并采用表面微加工技术制作了两种测试样品.搭建了在线观测实验装置来实时监控释放过程中结构出现的临界屈曲变形模态，由此判断出结构内部的应力状态，同时在测得临界刻蚀深度的情况下，采用有限元方法计算出残余应力大小.借助有限元方法，先研究了多个参数对临界屈曲应力的影响，然后利用这种新结构对薄膜残余应力进行了实际测量，所得结果与微旋转结构的应力测量结果基本吻合.分析及实验表明，新结构在测量薄膜残余应力方面有许多优点，具有较高的实用价值，不仅能满足大量程的应力检测要求，而且只用一个结构就可以同时测量压应力和拉应力，从而极大提高了器件版图空间的利用率.     

铀表面铝镀层热应力分布

铀是非常活泼的金属，在大气环境中很容易发生腐蚀，通过磁控溅射方法，在铀表面镀铝可以对铀起到很好的防腐蚀效果，但经过磁控溅射以后，薄膜内会产：生应力，从而影响了铀表面铝镀层的结合强度及使用性能。一般认为，薄膜内的应力来源于两个方面：一是热应力，二是生长应力。热应力是由于薄膜与基体热膨胀系数不同经温度变化引起的，而生长应力则来自于薄膜与基体物理性质的不同，以及薄膜中的结构缺陷。对于一种确定结构的膜基体系，生长应力比较固定，而热应力却可以通过磁控溅射工艺进行一定的调整。文中采用热弹塑性有限元分析方法，对铀表面磁控溅射沉积铝镀层的热应力分布进行了研究。     

用干涉方法测量薄膜应力

基于基片弯曲法和牛顿环的基本原理,使用He-Ne激光器、扩束镜、凸透镜和带分光镜的移测显微镜,搭建了薄膜应力测量装置.采用直流溅射法制备了厚度为30~144 nm的银薄膜,衬底采用厚度为0.15 mm、直径为18 mm的圆形玻璃片.实验发现,薄膜厚度对银薄膜的内应力有显著的影响,在薄膜厚度很小时,随着薄膜厚度的增加,应力迅速增大,达到最大值后,随着厚度的继续增加,薄膜应力下降较快并趋于稳定值.     

磁控溅射硅基薄膜应力演化实时研究

采用多光束应力实时测量装置监控并分析了磁控溅射Si和SiNx薄膜的总力及应力演化过程。在两种膜层中均观察到了应力释放及恢复现象。Si膜中应力是可逆的,而SiNx膜中应力是部分可逆的。物理吸附和解吸附分别是应力释放和恢复的主要原因。不可逆的应力分量来源于化学吸附,基于吸附机制建立了一个应力释放模型。     

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。     

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。     

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     

应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究

对化学气相沉积(MOCVD)法在宝石衬底上生长的Mg掺杂GaN薄膜的表面及其GaN缓冲层的光致发光(PL)光谱进行了测量，用Raman光谱和x射线衍射(XRD)对GaN薄膜中的应力进行确定，通过PL光谱中的中性束缚激子跃迁能量的变化确定薄膜中应力的影响，从而研究Mg掺杂对p型GaN的DAP跃迁影响规律. 关键词： 光致发光 应力 Raman光谱