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
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 基片弯曲法 应力测试 残余应力 基片初始曲率 基片材料
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 表面强化技术|Surface Strengthening Technology
• 页码范围: 278-285
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.444
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.03.030

摘要

目的 比较Si和316L基片上TiN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TiN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TiN薄膜的应力比Si基片上的大.TiN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TiN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TiN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.