薄膜应力测量方法及影响因素研究进展

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薄膜应力测量方法及影响因素研究进展
马一博1，2， 陈牧1，2， 颜悦1，2， 刘伟明1，2， 韦友秀1，2，
张晓锋1，2， 李佳明1，2
( 1． 中国航发北京航空材料研究院透明件研究所，北京100095; 2． 北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心，北京
% l5 Y% E+ ?7 p+ Q5 U" _100095)
摘要:随着薄膜电子器件的尺寸不断减小，薄膜应力成为薄膜器件失效的重要原因。薄膜应力不仅影响薄膜结构
1 ?& c7 N4 h& p! x1 I* V0 d7 \而且与薄膜光学、电学、力学等性质相关，因此，薄膜应力逐渐成为薄膜材料研究领域的热点之一。本文综述了薄
膜应力的最新研究进展，对比分析了基底曲率法、X 射线衍射法、拉曼光谱法等常见的薄膜应力检测方法，概括了
5 |) _! b: ?# `. {- z( Z薄膜成分比例、基底类型、磁控溅射工艺参数( 溅射功率、工作压力、基底温度) 和退火等影响薄膜应力的因素。发
现基底曲率法适合测量绝大部分薄膜材料，而X 射线衍射法、拉曼光谱法只适合测量具有特征峰的材料，纳米压痕
法需与无应力样品作对比实验。在薄膜制备和退火过程中，薄膜应力一般发生压应力和张应力的转化，且多个工
艺参数共同影响薄膜应力，适当调节参数可使薄膜应力达到最小值甚至无应力状态。最后，结合薄膜应力当前的
研究现状提出了未来可能的研究方向，即寻找不同材料体系薄膜应力的精确测量方法以及薄膜应力检测过程中面
临的检测范围问题。

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