薄膜应力测量研究现状
１２５薄膜应力测量研究现状Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ徐鹏１，２张萌２Ｘｕ ＰｅｎｇＺｈａｎｇ Ｍｅｎｇ（１．南昌大学分析测试中心； ２．南昌大学材料科学与工程学院， 南昌３３００４７）（１．Ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２．Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００４７）摘要： 本文总结了薄膜应力的一些测量方法，对一些主要测量方法的基本原理及各自的特点进行了综述。探讨了薄膜应力研究的发展方向。关键词： 薄膜； 应力中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４７９２－（２００６）１２－０１２５－０２引言随着传统光学、信息光学、半导体学、电学、材料学等的不断进步，以及计算机技术、真空技术、光电子技术、测控技术的飞速发展，薄膜光学器件以及薄膜电子器件得到了日益广泛的应用。但是薄膜应力的存在直接影响薄膜元器件的成品率、稳定性和可靠性［１，２］。因此，研究薄膜应力显得尤为重要。薄膜应力的产生原因很复杂，许多人对薄膜应力产生原因进行了大量的研究，提出了各种理论基础。归结为以下两个方面： 一方面是由于薄膜和基体的热膨胀不同而引起的。在镀膜的过程中，薄膜和基体的温度都同时升高，而在镀膜后，下降到初始温度时，由于薄膜和基体的热膨胀系数不同，便产生了内应力，一般称之为热应力，这种现象称作双金属效应，但由这种效应引起的热应力不能认为是本质的论断。薄膜热应力指的是在变温的情况下，由于受约束的薄膜的热胀冷缩效应而引起的薄膜内应力。另一方面是薄膜生长过程中的非平衡性或薄膜特有的微观结构引起的，主要是指薄膜在形成过程中的内应力，也称为本征应力。本征应力又可分为界面应力和生长应力。界面应力来源于薄膜与基体在接触界面处的晶格错配或很高的缺陷密度，而生长应力则与薄膜生长过程中各种结构缺陷的运动密切相关。本征应力与薄膜的制备方法及工艺过程密切相关，且随着薄膜和基体材料的不同而不同。１薄膜应力的测量方法关于薄膜应力的测量始于１８７７年，但首次成功测得电镀膜内应力是在１９０９年Ｓｔｏｎｅｙ利用基底的变形完成的。此后，大部分测量都采用了相类似的方法。实际上，应力与应变是同一个问题的两个不同方面，因此测量应力与测量应变具有同样的效果。在薄膜应力研究中一般只考虑宏观应力，那么薄膜应力测量首先是以应变测量为基础，然后根据材料力学和弹性力学理论进行计算，从而得到薄膜应力的数值。从总体看，目前用于测量薄膜应力的方法主要有三类：基片变形法、Ｘ衍射法、拉曼光谱法 ［３，４］。１．１基片变形法沉积在基片上薄膜的应力会造成基片的弹性弯曲，通过测量薄膜沉积前、后基片弯度或曲率半径的变化，可以测量薄膜内的平均应力［５］。固定矩形薄基片的一端并测出其初始位置，然后在薄膜表面镀膜，薄膜内应力使薄片自由端产生变形，测出薄片自由端的位移，根据材料力学公式，确定内应力。Ｂｅｒｒｙ等人对镀膜后的悬臂变形进行了更深入的力学分析，对悬臂梁法的Ｓｔｏｎｅｙ公式进行修正，修正后的悬臂法测量薄膜应力的公式为式中，Ｅｓ为基片的杨氏模量； Ｕｓ为基片的泊松比； Ｌ为基片长度； ｔｓ为基片厚度； ｔｆ为薄膜厚度。
图一悬臂法测量应力的示意图１．２Ｘ射线衍射法［６－８］当有应力作用于晶体时，其晶格将发生畸变，从而晶格常数也变化； 反之假如能测量出晶格的畸变，也就能计算出★基金项目：南昌大学校基金薄膜应力测量研究现状１２６
多晶硅薄膜应力特性研究(1)
第20卷第6期 半 导 体 学 报 Vol.20,No.6 1999年6月 CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS June,1999
张国炳 男,1937年出生,教授,从事半导体器件物理及VLSI和MEMS中薄膜结构特性及应用研究郝一龙 男,1963年出生,副研究员,从事VLSI多层互连技术及MEMS器件和制备工艺研究1998202213收到,1998208225定稿多晶硅薄膜应力特性研究
张国炳 郝一龙 田大宇 刘诗美 王铁松 武国英
(北京大学微电子学研究所 北京 100871)
摘要 本文报道了低压化学气相淀积(LPCVD)制备的多晶硅薄膜内应力与制备条件、退火温度和时间及掺杂浓度关系的实验研究结果,用XRD、RED等技术测量分析了多晶硅膜的微结构组成.结果表明,LPCVD制备的多晶硅薄膜具有本征压应力,其内应力受淀积条件、微结构组成等因素的影响.采用快速退火(RTA)可以使其压应力松弛,减小其内应力,并可使其转变成为本征张应力,以满足在微机电系统(MEMS)制备中的要求.
PACC:6220,7360F,6860
1 引言
多晶硅薄膜由于其特有的导电特性和易于实现自对准工艺的优点,在大规模集成电路(VLSI)的制备中有着广泛的应用.对多晶硅薄膜的导电特性已进行了深入的研究[1].近年来,随着集成电路的发展,特别是微机电系统(MEMS)的兴起,多晶硅膜作为MEMS中的基本结构材料,其机械特性直接影响着器件的性能和稳定性、可靠性.在MEMS应用中要求多晶硅膜本身具有较小的张应力且膜内有小的应力梯度,如果
多晶硅膜内应力过大,会使MEMS结构层形变甚至断裂,造成器件失效.所以,控制制备工
艺条件,使其具有较小的张应力,成为MEMS制造工艺中的一个很关键的问题[2,3].本文对
LPCVD多晶硅薄膜的应力特性进行了实验研究,主要包括:制备工艺条件、退火温度和时间、掺杂浓度和微结构组成对其应力特性的影响.实验中采用薄膜全场应力测试系统测量薄
光学薄膜应力的研究的开题报告
光学薄膜应力的研究的开题报告
题目：光学薄膜应力的研究
摘要：光学薄膜广泛应用于光电领域，例如光学镜片、滤光片、反射镜等。然而，薄膜在制备过程中存在应力问题，如内应力与热应力，会影响薄膜的光学性能和稳定性。本文拟对光学薄膜应力进行深入研究，以了解应力的来源、影响因素、测量方法和解决方案，为薄膜制备和应用提供理论基础和技术支持。
研究目的：本文旨在探究光学薄膜应力的产生、测量、控制和解决方案，为薄膜制备和应用提供科学依据，提高光学薄膜的性能和应用价值。
研究方法：本文将对光学薄膜应力的产生机制进行理论分析，并通过实验测量和模拟计算，验证理论分析的正确性。针对应力问题，探究薄膜制备和应用过程中的解决方案和控制方法，对比分析其优缺点，寻求最佳解决方案。
研究内容：本文将主要分为以下三个部分进行研究：
1. 光学薄膜应力的产生机制分析：探究应力的来源、类型和产生机制，包括内应力、热应力等，并结合实验给出应力的影响因素；
2. 光学薄膜应力的测量方法研究：比较分析不同测量方法的优缺点，探究表面形貌测量法、X射线应力分析法、光学薄膜缩口法等方法的测量精度和适用范围；
3. 光学薄膜应力的解决方案研究：探究利用各种技术手段对应力问题的解决方法，如选择合适的基底材料、优化制备工艺、改变沉积材料组成等，讨论其优缺点和适用范围。
预期成果及意义：通过本文的研究，可以深入了解光学薄膜应力的产生机制、测量方法和解决方案，为光学薄膜的制备和应用提供理论基础和技术支持。同时，为行业内从事光学薄膜研究和应用开发的人员提供科学参考和指导。
薄膜应力测试方法
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1 / 4 薄膜的残余应力测试
一、薄膜应力分析
图一、薄膜应变状态与应力
薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive
stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。数学上表示方法为拉应力—正号、亚应力—负号。
造成薄膜应力的主要来源有外应力 (external stress)、热应力 (thermal
stress) 及內应力 (intrinsic stress)，其中，外应力是由外力作用施加于薄膜所引起的。热应力是因为基体与膜的热膨胀系数相差太大而引起，此情形发生于制备薄膜時基板的温度，冷卻至室温取出而产生。內应力则是薄膜本身与基体材料的特性引起的，主要取决于薄膜的微观结构和分子沉积缺陷等因素，所以薄膜彼此的界面及薄膜与基体边界之相互作用就相當重要，這完全控制于制备的参数与技术上，此为应力的主要成因。
二、薄膜应力测量方法传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！
测量薄膜内应力的方法大致可分为机械法、干涉法和衍射法三大类。前两者为测量基体受应力作用后弯曲的程度，称为曲率法；后者为测量薄膜晶格常数的畸变。
（一） 曲率法
假设薄膜应力均匀，即可以测量薄膜蒸镀前后基体弯曲量的差值，求得实际薄膜应力的估计值，其中膜应力与基体上测量位置的半径平方值、膜厚及泊松比
(Poisson's ratio) 成反比；与基体杨氏模量 (Es，Young's modulus)、基体厚度的平方及蒸鍍前后基体曲率（1/R）的相对差值成正比。利用这些可测量得到的数值，可以求得薄膜残余应力的值。
PECVD SiN_x薄膜应力的研究
第20卷第3期 半 导 体 学 报 Vol.20,No.3 1999年3月 CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS Mar.,1999
赵永军 男,1968年出生,工程师,从事等离子淀积刻蚀及GaAs微波功率器件和微机械电子器件的工艺研究王民娟 女,1970年出生,助工,从事等离子淀积刻蚀及GaAs微波功率器件和微机械电子器件的工艺研究1997211219收到,1998202223定稿PECVDSiNx薄膜应力的研究
赵永军 王民娟 杨拥军 梁春广
(电子部第13研究所 石家庄 050002)
摘要 等离子增强化学气相淀积(Plasma2enhancedChemicalVaperDeposition,PECVD)SiNx薄膜在微电子和微机械领域的应用越来越重要.它的一个重要的物理参数——机械应力,也逐渐被人们所重视.本文研究了应力跟一些基本的淀积条件如温度、压力、气体流量等之间的关系.讨论了应力产生的原因以及随工艺条件变化的机理.通过工艺条件的合理选择,做出了018～110Λm厚的无应力的PECVDSiNx薄膜.
PACC:6860,6855,8115H,5290
1 引言
SiNx薄膜具有高介电常数,高绝缘强度,漏电低,对Na和水汽具有良好的阻挡能力等
优良的物理性能.作为钝化、隔离、电容介质等,广泛应用于微电子工艺中.另外SiNx膜还具
有优良的机械性能和良好的稳定性,所以在新兴的微机械加工工艺中的应用也越来越广泛.然而,多数化学气相淀积(CVD)SiNx膜都存在一个机械应力较大的问题.尤其是低压化学气相淀积(LPCVD),SiNx膜最厚只能淀积300nm左右,超过300nm薄膜就会开裂,甚至脱落.等离子增强化学气相淀积(PECVD)SiNx薄膜的应力情况虽然比LPCVD要好一点,但它受工艺条件的影响非常明显.工艺条件适当,可得到无应力的SiNx薄膜.工艺条件掌握
不好,300nmSiNx照样会出现开裂、脱落等现象.对微电子工艺来说,机械应力可能是造成可靠性问题的一个重要的原因.包括器件的电
ITO薄膜研究现状及应用2
ITO薄膜研究现状及应用2
ITO薄膜研究现状及应用2
薄膜作为一种新型材料，在科学技术领域中具有重要的地位和广阔的应用前景。薄膜的研究现状及应用十分广泛，以下是对其进行详细介绍。
首先，薄膜研究的现状。薄膜研究领域中，目前主要集中在功能薄膜、纳米薄膜和生物膜三个方向。
功能薄膜是薄膜研究的重要方向之一、功能薄膜具有特殊的物理、化学性质和功能，可广泛应用于光电子器件、光学器件和储能设备等领域。例如，以氧化锌(ZnO)为基底的透明导电薄膜，可应用于太阳能电池、显示器和触摸屏等设备中。此外，新型磁性薄膜、铁电薄膜和光学薄膜等也都属于功能薄膜的范畴。
纳米薄膜的研究也备受关注。纳米薄膜是一种厚度小于100纳米的薄膜材料，其具有优异的物理、化学性质和特殊的尺寸效应。纳米薄膜在纳米科技和纳米器件的研究中发挥重要作用。举例来说，金属纳米薄膜能够实现局部表面增强拉曼光谱效应，有助于生物传感器的提高灵敏度和选通性。同时，二维纳米薄膜也是研究的热点之一，如石墨烯和二硫化钼等。
生物膜的研究领域也在不断扩大。生物膜主要包括生物薄膜和生物仿生膜两个方向。生物薄膜是用生物大分子或细胞等构成的薄膜材料，用于实现生物分子的分离和转化。生物仿生膜则是通过仿真生物薄膜中的结构和功能，设计制备新型材料。生物膜在医学和生物学研究中具有重要的应用前景，可用于药物传递、细胞培养和生物传感器等方面。 其次，薄膜的应用也非常广泛。现代科技的发展离不开薄膜材料的支持。薄膜作为一种新型材料，在电子、光学、能源、环境和生物医学等领域都有重要的应用。
在电子领域，薄膜材料被广泛应用于电子器件和集成电路中。例如，硅薄膜广泛用于制备晶体管，是现代电子器件的基础。此外，透明导电薄膜也被应用于触摸屏、太阳能电池和显示器等设备中。光学薄膜则能够用于调节光波的传播和折射，广泛应用于光纤通信、激光技术和光学传感器等领域。
能源领域中，薄膜材料在太阳能电池、燃料电池和锂电池等器件中起着至关重要的作用。通过优化薄膜的能带结构和导电性能，可以提高能量转换效率和电池的能量储存密度。
cvd薄膜应力
cvd薄膜应力
CVD薄膜应力
引言：
化学气相沉积（CVD）是一种常用的薄膜制备方法，它通过在高温下使气体反应生成固态产物。在CVD过程中，薄膜的应力是一个重要的研究方向。薄膜应力对薄膜的力学性能、稳定性和工艺可行性等方面都有重要影响。本文将从CVD薄膜应力的来源、测量方法和调控手段等方面进行探讨。
一、CVD薄膜应力的来源
CVD薄膜应力的来源主要有晶格匹配度差异、热应力和内部应力等多个方面。晶格匹配度差异是指CVD薄膜材料与衬底基材之间晶格结构的不匹配，从而导致薄膜应力的产生。热应力是由于CVD过程中的温度差异引起的，当薄膜与基材之间的热膨胀系数不一致时，就会产生热应力。内部应力是由于CVD过程中材料的沉积和结晶引起的，当沉积速率不均匀或结晶过程中出现缺陷时，就会产生内部应力。
二、CVD薄膜应力的测量方法
测量CVD薄膜应力的方法有多种，常用的有曲率法、衬底法和X射线衍射法等。曲率法是通过测量薄膜和基材之间的曲率变化来确定薄膜应力的大小，其原理是利用薄膜在不同应力下的弯曲变形程度不同。衬底法是通过在衬底上沉积相同材料的薄膜，然后通过测量薄膜与衬底之间的位移差来计算薄膜应力。X射线衍射法是通过测量薄膜的晶格常数和应力引起的晶格畸变来确定薄膜应力的大小。
三、调控CVD薄膜应力的手段
调控CVD薄膜应力的手段主要包括材料选择、工艺参数调控和应力调控层等。材料选择是指选择与衬底基材具有较好匹配度的薄膜材料，以减小晶格匹配度差异引起的应力。工艺参数调控是指通过调整CVD过程中的温度、气体流量和沉积速率等参数来控制薄膜的生长过程，从而减小应力的产生。应力调控层是一种通过在薄膜与基材之间引入特殊的材料层来调控薄膜应力的方法，它可以通过吸收或者缓冲应力的方式来减小薄膜应力的大小。
结论：
CVD薄膜应力是由多个因素共同作用产生的，包括晶格匹配度差异、热应力和内部应力等。测量CVD薄膜应力的方法有曲率法、衬底法和X射线衍射法等。为了调控CVD薄膜应力，可以通过材料选择、工艺参数调控和应力调控层等手段来实现。进一步研究CVD薄膜应力的来源和调控机制，对于提高薄膜材料的性能和应用具有重要意义。
薄膜力学的应力分布分析
薄膜力学的应力分布分析
薄膜力学是关于薄膜在外力作用下变形和应力分布的研究。在不同应用领域中，如电子设备、太阳能电池、光学涂层等，对薄膜力学的应力分布进行准确的分析至关重要。本文将探讨薄膜力学的应力分布分析。
一、薄膜应力的类型
薄膜力学中，应力可以分为两类：内应力和外应力。内应力指的是薄膜内部由于热膨胀、晶格失配等原因引起的应力。外应力则是来自于外界的作用力，例如机械载荷或热膨胀。薄膜中的应力分布会在内应力和外应力的共同作用下形成。
二、应力分布模型
在薄膜力学中，一般采用应力分布模型来描述薄膜中应力的变化情况。其中最常用的模型是平面应力模型和薄膜弯曲模型。
1. 平面应力模型
平面应力模型假设薄膜在平面内的形变很小，可以忽略薄膜的弯曲。在这种情况下，应力只在薄膜平面内分布。通过平面应力模型，可以得到应力分布在薄膜表面上的等高线图。等高线的密集程度表示应力的大小。
2. 薄膜弯曲模型 薄膜弯曲模型考虑了薄膜的弯曲效应。薄膜在外力作用下会发生弯曲，产生弯曲应力。通过薄膜弯曲模型，可以计算出薄膜中的曲率和应力的分布情况。弯曲应力在薄膜中的分布是非均匀的，通常在薄膜的边缘处应力较大。
三、应力分布分析方法
对于薄膜力学的应力分布分析，有多种方法可以采用。下面介绍几种常用的方法。
1. 解析方法
解析方法是通过建立薄膜力学的数学模型，应用弹性力学理论进行求解。这种方法可以得到精确的应力分布解析解，但通常限制于简单几何形状和边界条件。当薄膜的几何形状复杂或边界条件不规则时，解析方法的应用会变得困难。
2. 数值模拟方法
数值模拟方法是通过数值计算的方式来模拟薄膜力学的应力分布。其中最常用的方法是有限元法。有限元法将薄膜划分为许多小单元，通过求解每个单元的力学方程，得到全域的应力分布。数值模拟方法可以应用于各种复杂几何形状和边界条件，但需要计算机软件的支持，计算量较大。
3. 实验方法 实验方法是通过实验手段来测量薄膜力学的应力分布。常见的实验方法包括压痕法、晶体衬底法等。实验方法能够提供准确的应力测量结果，但受到实验设备和测量限制，通常只能应用于特定情况。
一次总体薄膜应力
- 1 - 一次总体薄膜应力
在我的研究生阶段，我进行了一次总体薄膜应力的实验。通过制备一种具有特定形状和厚度的薄膜，我们可以测量它在不同温度和湿度下的应力变化。
我们使用了一种先进的薄膜制备技术，称为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)。该技术使用高真空环境，将目标材料加热至高温并蒸发，然后沉积在基底上，形成具有高度结晶性和致密性的薄膜。
通过使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪，我们对薄膜的结构和形貌进行了表征。然后，我们使用一种称为“曲率法”的技术，在不同温度和湿度下测量薄膜的应力。该技术通过将薄膜粘贴在一个具有已知曲率的基底上，测量基底的变形来确定薄膜的应力。
我们的实验结果表明，薄膜的应力随着温度和湿度的变化而变化。这些结果对于开发具有高性能和可靠性的薄膜材料具有重要意义。此外，我们的研究还为理解薄膜应力的基本机制提供了有益的信息。
薄膜应力测量研究现状
Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉ ｌｍ 徐鹏ｆｌ 张萌 Ｘｕ Ｐｅｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｍｅｎｇ （１．南昌大学分析测试中心；２．南昌大学材料科学与工程学院，南昌３３００４７） （１．Ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ； ２．Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００４７） 摘要：本文总结了薄膜应力的一些测量方法，对一些主要测量方法的基本原理及各自的特点进行了综述。探讨了薄 膜应力研究的发展方向。 …一 关键词：薄膜：应力 中圈分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—４７９２一（２００６）１２—０１２５—０２ 引言 随着传统光学、信息光学、半导体学、电学、材料学等 的不断进步，以及计算机技术、真空技术、光电子技术、测 控技术的飞速发展，薄膜光学器件以及薄膜电子器件得到了 日益广泛的应用。但是薄膜应力的存在直接影响薄膜元器件 的成品率、稳定性和可靠性Ｉ 。因此，研究薄膜应力显得 尤为重要。 薄膜应力的产生原因很复杂，许多人对薄膜应力产生原 因进行了大量的研究，提出了各种理论基础。归结为以下两 个方面：一方面是由于薄膜和基体的热膨胀不同而引起的。 在镀膜的过程中，薄膜和基体的温度都同时升高，而在镀膜 后，下降到初始温度时，由于薄膜和基体的热膨胀系数不同， 便产生了内应力，一般称之为热应力，这种现象称作双金属 效应，但由这种效应引起的热应力不能认为是本质的论断。 薄膜热应力指的是在变温的情况下，由于受约束的薄膜的热 胀冷缩效应而引起的薄膜内应力。另一方面是薄膜生长过程 中的非平衡性或薄膜特有的微观结构引起的，主要是指薄膜 在形成过程中的内应力，也称为本征应力。本征应力又可分 为界面应力和生长应力。界面应力来源于薄膜与基体在接触 界面处的晶格错配或很高的缺陷密度，而生长应力则与薄膜 生长过程中各种结构缺陷的运动密切相关。本征应力与薄膜 的制备方法及工艺过程密切相关，且随着薄膜和基体材料的 不同而不同。 １ 薄膜应力的测量方法 关于薄膜应力的测量始于１８７７年，但首次成功测得电镀 膜内应力是在１９０９年Ｓｔｏｎｅｙ利用基底的变形完成的。此后， 大部分测量都采用了相类似的方法。 实际上，应力与应变是同一个问题的两个不同方面，因 ★基金项目：南昌大学校基金 此测量应力与测量应变具有同样的效果。在薄膜应力研究中 一般只考虑宏观应力，那么薄膜应力测量首先是以应变测量 为基础，然后根据材料力学和弹性力学理论进行计算，从而 得到薄膜应力的数值。从总体看，目前用于测量薄膜应力的 方法主要有三类：基片变形法、ｘ衍射法、拉曼光谱法 ＿ 。 １．１基片变形法 沉积在基片上薄膜的应力会造成基片的弹性弯曲，通过 测量薄膜沉积前、后基片弯度或曲率半径的变化，可以测量 薄膜内的平均应力ｆ５１。 固定矩形薄基片的一端并测出其初始位置，然后在薄膜 表面镀膜，薄膜内应力使薄片自由端产生变形，测出薄片自 由端的位移，根据材料力学公式，确定内应力。Ｂｅｒｒｙ等人 对镀膜后的悬臂变形进行了更深入的力学分析，对悬臂梁法 的Ｓｔｏｎｅｙ公式进行修正，修正后的悬臂法测量薄膜应力的公 式为 — Ｅ。ｔ ６ ａｊ——— 一 ３（Ｉ－ｏ￣）Ｌｔｆ 式中，Ｅ为基片的杨氏模量；Ｕ。为基片的泊松比；Ｌ为 基片长度；ｔ。为基片厚度；ｔ 为薄膜厚度。
应力对薄膜结构与性能影响的研究现状
应力对薄膜结构与性能影响的研究现状／冉春华等 ・ １３９ ・
应力对薄膜结构与性能影响的研究现状
冉春华，金义栋，祝闻，聂朝胤
（西南大学材料科学与工程学院，重庆４００７１５）
摘要 产生薄膜应力是在沉积薄膜过程中普遍存在的现象。薄膜应力的存在将影响薄膜的微观结构和性能， 如薄膜的光学、力学等物理性能。同时影响到薄膜与基体材料的结合度以及基体材料的基本性能。主要总结了薄膜
应力的产生机理、测试方法及其对薄膜结构和性能的影响，同时对薄膜应力的有效控制提出了展望。 关键词 薄膜应力 薄膜结构薄膜性能
中图分类号：ＴＧ７Ｏ３ 文献标识码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ Ｓｔａｔｕｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｆｉｌｍｓ
ＲＡＮ Ｃｈｕｎｈｕａ，Ｊ ＩＮ Ｙｉｄｏｎｇ，ＺＨＵ Ｗｅｎ，ＮＩＥ Ｃｈａｏｙｉｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４００７１５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｌｍ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ａ ｃｏｍｍｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍ，ｓｕｃｈ ａｓ ｏｐｔｉｃａｌ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｔ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ａｆ—
ｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｂｉｎｄｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｉｌｍ ａｎｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ