Si和316L基片上TiN薄膜微观结构和应力的对比分析

作者：赵升升; 程毓; 张小波; 常正凯

来源：表面技术, 2022, 51(03): 278-285.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.03.030

• 基片弯曲法
• 应力测试
• 残余应力
• 基片初始曲率
• 基片材料

目的 比较Si和316L基片上Ti N薄膜的微观结构和应力，分析基片材料和基片初始曲率对薄膜应力的影响。方法 采用电弧离子镀技术在Si基片和316L基片上制备了Ti N薄膜，实测了薄膜应力，通过XRD、SEM、TEM等方法对薄膜的微观结构进行了分析。运用有限元分析技术，以结构力学为原理，分别对不同初始曲率的Si基片和316L基片上的薄膜应力测试进行了计算和校正应用。结果 相同工艺条件下，316L基片上Ti N薄膜的应力比Si基片上的大。Ti N薄膜应力随偏压的增大而增大。薄膜生长至近表面都形成了柱状晶结构，316L基片与Ti N薄膜的膜基界面处出现较多的半共格生长结构，而Si基片的膜基界面结合以纳米晶混合为主。基片的初始曲率半径会导致薄膜应力测试产生误差，初始半径越小，引起的误差越大。结论 偏压作用下，316L基片上薄膜会产生更大的压应力。316L与Ti N薄膜的膜基界面结合更好，有利于其承受更高的薄膜应力。316L基片的初始曲率半径显著小于Si基片，由此引起的薄膜应力测试误差较大，有必要对316L基片上的薄膜应力测试结果进行校正。

• 单位
  深圳职业技术学院; 机电工程学院; 深圳市速普仪器有限公司