摘要

笔者以TaN薄膜中的残余应力为主要研究对象,分别从实验和理论上对薄膜中的残余应力进行了分析。所研究TaN薄膜由物理气相沉积的方法制得,制备过程中以不同参数为变量,如反应气体流量、基体温度、功率、工作压力等。使用扫描电镜观察了薄膜的组织形貌,用能谱仪测量了薄膜的成分,用X射线衍射仪标定了薄膜的相结构,用X射线应力测量仪测量了薄膜在不同工艺下的残余应力,并从量子力学角度分析了残余应力产生的原因。实验结果表明:随着氮气流量的增加,薄膜的晶粒变细,薄膜中氮含量升高,相转变为单一的面心立方TaN,残余应力升高;基体温度升高,残余应力增大;工作压力增加,残余应力升高;此外,溅射功率的改变导致薄膜厚度的改变,进而引起薄膜中残余应力改变。当氮气流量2sccm,基体温度25℃,功率150 W,工作压力0.3 Pa时,沉积得到的TaN薄膜残余应力最小。

关键词