薄膜的应力控制技术研究现状

bomoaa

　　摘　要：薄膜应力普遍存在于薄膜元器件中,从而影响薄膜器件性能,限制了其良好的应用前景.所以控制薄膜的应力,消除其不良影响,是薄膜生产工艺中不可或缺的技术手段.本文对此详细阐述了几种常用的薄膜应力控制方法,并对以后研究工作的开展提出几点要求.
5 Z* D/ }  n. I1 o8 p
　　关键词：薄膜;应力;控制技术

* ~' b* j" a2 C! Y 　　分类号：O484.2　文献标识码：A
6 e0 Z" u6 I. D. h
　　文章编号：1672-7126（2008）增刊-017-05
. l% ~; l! U+ p
Stress Release and Control of Thin Films materials Used in Devices Fabrication
5 W1 a1 O5 L8 q: ?- i, L( g6 C
Jiang Zhao　 Chen Xuekang
! t; q% T& V1 ^* c+ \% I$ [
　　蒋钊,联系人:Tel:13893225634;E-mail:qqq-128@163.com
) i- E6 q: ~+ S& R8 L; P* a
4 J1 ~/ g2 Z3 @9 | 　　作者单位：蒋钊（兰州物理研究所,表面工程技术国家级重点实验室,兰州,730000）

2 o; `' ^% R5 Y; g% b* Y0 U# f 　　陈学康（兰州物理研究所,表面工程技术国家级重点实验室,兰州,730000）
5 o4 f% h. a1 Z# w0 v6 M4 H1 Z
　　参考文献：
- H# h+ }' s9 c% M) ]
　　[1]范瑞瑛,范正修.薄膜应力分析及一些测量结果.光学仪器,2001,23（5-6）:84-96

3 j0 h% e1 D5 l: s+ k 　　[2]范玉殿,周志峰.薄膜内应力的起源.材料科学与工程,1996,14（1）:5-12
9 w. b( g+ D# t0 ?$ r! V
2 |$ C* v. Y2 @6 J% j. {% V 　　[3]卜锦鑫.碟形热双金属片曲率和温度的关系.低压电器,2000,1:53-55
* a8 l2 \7 f7 T
3 b0 w' y# R9 z8 i/ g; M4 Z 　　[4]范玉殿,周志峰.薄膜热应力的研究.真空科学与技术学报,1996,16（5）:347-353

　　[5]Oliveira J C and Cavaleiro A.Influence of substrate properties and annealing temperature on the stress state of magnetron sputtered tungsten thin films.J Vac Sci Technol,2006,A 24（6）:2071-2075

8 K, m6 t7 l/ G7 t. m5 {3 Y 　　[6]宋学萍,周桃飞,赵宗彦,等.退火温度对溅射Al膜微结构及应力的影响.材料科学与工程,2003,21（5）:724-726
! l. ?& E1 O- H% W2 d& w' j! _0 M
. C9 A0 c4 d9 v) [$ R 　　[7]安兵,张同俊,袁超,等.对Ag/Cu薄膜退火应力的模拟.材料研究学报,2003,17（5）:460-464
1 F! `- j2 V. H/ S
　　[8]Tbeuless M D,Gupta J,Harper J M E.Stress development and relaxation in copper films during thermai cycling.J Master Res,1993,8（8）:1845
2 h+ L; I! b% V# D( C) ]4 V) ?9 `! H2 Q
* ~# K0 d# i4 j( V' y 　　[9]Keller R M,Baker S P,Arzt E.Stress-temperature behavior of unpassivated thin copper films.Aeta Master,1999,47（2）:415

4 q: \. B* z+ G' w1 x& u$ M 　　[10]Zhang X,Cben K S,Spearing S M.Themro-mechanical behavior of thick PECVD oxide films for power MEMS applications[J].Sensors and Actuators,2003,A 103:263-270

　　[11]程开甲,程漱玉.薄膜内应力的分析和计算.自然科学进展.1998,8（1）:21-22

( ~7 t) i1 o7 R' g 　　[12]程开甲,程漱玉.电子边界是决定分子间作用特性的重要条件.科技导报,1993,12:30

; \# s, J0 C/ ^7 w1 X9 a 　　[13]程开甲,程漱玉.TFD模型和余氏理论对材料设计的应用.自然科学进展,1993,3（5）:417

　　[14]刘继峰,冯嘉酞,朱静.CoSi2薄膜内应力的微观机制研究.自然科学进展,2001.11（2）:163-167

　　[15]王若楠,刘继峰.C+离子注入对CoSi2薄膜应力的研究[J].自然科学进展2002,12（12）:1296-1300
. ]3 e" V+ Y) e
　　[16]Kupfer H,Flugel T,Richter F,et al.Opertical properties and mechanical stress in SiO2/Nb2O5 multilayers.Thin solid films,2001,389:278-283
1 J/ Q# R( F5 Y
8 }- {: Q: b3 z. y4 p) W3 K 　　[17]Hoffman D W.Perspective on stresses in magnetron-sputtered thin films.J Vac Sci.Technol.1994,A12（4）:953-961
* U! c3 m4 ?! }& O8 c" Z
; u4 X0 K, E5 e1 I" ]; ~; O 　　[18]邵淑英,范正修,邵建达.ZrO2薄膜应力实验研究.光学学报,2004,24（5）:437-411

　　[19]邵淑英,范正修,范瑞瑛,等.沉积温度对ZrO2薄膜性质的影响.中国激光,2004,31（6）:701-704
% i% o: w- a5 n. e( I
　　[20]范玉殿,周志峰.薄膜溅射沉积过程中的原子喷丸效应.真空科学与技术学报,1996,16（4）:235-241

& k. F8 v# V) M8 ^: f2 w4 S3 { 　　[21]Vink T J,Walrave W,Daams J L C,et al.Stress,strain and microstructure in thin tungsten films deposited by de magnetron sputtering.J.Appl Plays,1994,74（2）:988-994

　　[22]Satomi N,Kitamura M,Sasaki T,et al.Internal stress control of benin thin film.Fusion engineering and design,1998,39-40:493-497
5 P# c" K# Q* r/ D5 v
- E% {! ]0 j" R. v 　　[23]Hoffman D W.Internal stress in sputtered chromium.Thin solid films,1977,40:355
, b1 Z+ N2 g2 ^  [! L" V4 Y3 l
, Y7 Y3 g. g9 v1 m+ w/ k% C 　　[24]Cuomo J J,Harper J M E,Guamieri C R.Modification of niobium film stress by low-energy ion bombardment during deposition.J Vae Sci.Technol,1982,20:349-354

　　[25]吕学超,汪小琳,鲜晓斌,等.偏压对铀上磁控溅射铝镀层微结构及残余应力的影响.原子能科学技术,2003,37:122-123