Si和316L基片上TiN薄膜微观结构和应力的对比分析

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。