金屬銅膜的殘余應(yīng)力及電學(xué)特性研究.pdf

1、本文運用射頻和直流磁控濺射的方法，分別在Si基片和柔性聚偏二氟乙烯（PVDF）基片上制備金屬Cu薄膜，在不同的濺射工藝參數(shù)下，制備Cu/Si薄膜樣品和Cu/PVDF薄膜樣品。運用X射線衍射、電子薄膜應(yīng)力分布測試儀、霍爾效應(yīng)測試儀、掃描探針原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡等儀器設(shè)備對金屬Cu薄膜樣品進行晶體結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性、電學(xué)特性和表面形貌的測試，得到不同濺射工藝參數(shù)下對金屬Cu薄膜相關(guān)性能可能產(chǎn)生的影響。綜合分析了金屬Cu薄膜材料的微觀結(jié)構(gòu)

2、和電學(xué)特性之間的內(nèi)在聯(lián)系，探討了柔性PVDF基片上多孔Cu薄膜的表面形貌對電學(xué)特性的影響，主要的工作包括以下幾個部分：
　　一．不同濺射工藝參數(shù)對金屬Cu薄膜性質(zhì)的影響。（1）隨著濺射時間的增加，金屬Cu薄膜的膜厚以線性關(guān)系增加，并在Si基片上沉積的Cu薄膜表現(xiàn)非常良好的結(jié)晶特性；晶粒尺寸增加，表面粗糙度減小，電學(xué)性能顯著提高，電阻率下降明顯，最小值約為2.29μΩ.cm；Cu薄膜的殘余應(yīng)力均表現(xiàn)為拉應(yīng)力，且隨著濺射時間的增加而逐

3、漸減??；隨著殘余應(yīng)力的增加，薄膜的電阻率也逐漸增加。（2）隨著濺射氣壓的增加，Cu薄膜依然呈現(xiàn)良好的結(jié)晶特性，但是晶粒尺寸反而逐漸減小，電阻率也逐漸增加，薄膜的電學(xué)性能沒有得到改善；薄膜的殘余應(yīng)力從壓應(yīng)力向拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變，隨濺射氣壓的增加，壓應(yīng)力減小，拉應(yīng)力增加；隨著殘余應(yīng)力的變化情況，Cu薄膜的電阻率也隨之增加。（3）隨著濺射功率的增加，Cu薄膜的結(jié)晶特性同樣保持很好的變化規(guī)律，晶粒尺寸逐漸增加，電阻率明顯下降，最小值出現(xiàn)在140W時的2

4、.66μΩ.cm；薄膜的殘余應(yīng)力均表現(xiàn)為拉應(yīng)力，隨濺射功率的增加而逐漸增加，電阻率卻是隨著殘余拉應(yīng)力的增加而逐漸減小的。
　　二．在PVDF基片上沉積的金屬Cu薄膜，其結(jié)晶特性相比Si基片上沉積的Cu薄膜要差一些，出現(xiàn)的特征峰為Cu(220)，隨著濺射氣壓的增加，衍射峰的強度和晶粒尺寸均出現(xiàn)先增加后減小的變化規(guī)律；薄膜的表面形貌呈多孔疏松狀，電阻率的變化范圍非常大，在20μΩ.cm到240μΩ.cm之間，其電阻率呈現(xiàn)先減小后增加的