金属学报  2008, Vol. 44 Issue (5): 631-635

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α-W膜在单晶硅基片上的共格生长及其力电性能的膜厚效应

刘明霞;胡永峰;马飞;徐可为

西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

COHERENT GROWTH OF α-W FILM ON Si WAFER AND ITS THICKNESS DEPENDENT MECHANICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES

Mingxia Liu;Yongfeng Hu;FEI MA;Kewei XU

西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

刘明霞; 胡永峰; 马飞; 徐可为 . α-W膜在单晶硅基片上的共格生长及其力电性能的膜厚效应[J]. 金属学报, 2008, 44(5): 631-635 .
, , , . COHERENT GROWTH OF α-W FILM ON Si WAFER AND ITS THICKNESS DEPENDENT MECHANICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES[J]. Acta Metall Sin, 2008, 44(5): 631-635 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1732 KB)   摘要: 以模板效应为手段, 在单晶Si--(100)基片上借助预先沉积的Mo膜成功制备出共格 生长的α--W薄膜. 用X射线衍射、场发射扫描电镜和高分辨透射电镜分析薄膜微结构, 用偏 振相位移技术分析残余应力, 用四点探针技术分析电阻率. 结果表明: Mo模板诱导下共格生 长出的α--W膜为等轴晶, Si基底上则为亚稳态β--W的非等轴晶. 两组样品的电 阻率和残余应力均随膜厚降低而升高, 但β--W膜归因于晶粒尺寸减小, 即晶界的大量增加; 而β--W/Mo双层膜归因于两者之间共格界面的约束作用, 当膜厚减至数十纳米后尤其如此. 关键词 ： 钨膜,  模板效应,  膜厚效应,  残余应力,  电阻率     Abstract：By means of template effect α-W thin films were successfully coherent grown on pre-deposited Mo seed-layer on Si substrates at ambient temperature by magnetron sputtering. Microstructures have been studied by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy techniques. Residual stress and electric resistance of thin films were investigated by wafer curvature method and standard four-probe technique. Observations show stable α-W in equiaxial-grain shape is preferred on Mo layer driven by template effect while metastable β-W with non-equiaxed grain structure appears to form on Si substrates. With increasing tungsten film thickness, resistivity and residual stress increase for above two series of samples. For the case of β-W, the thickness dependent properties indeed resulted from increasing grain boundary. Whereas, for α-W case, the constraint of coherent interface between α-W and Mo will dominate electric resistance and residual compressive stress, especially at film thicknesses equal to or smaller than tens of nanometers. Key words： tungsten    template effect    size effect    residual stress    electric resistance 收稿日期: 2007-10-15      ZTFLH:  O484   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 刘明霞 胡永峰 马飞 徐可为 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2008/V44/I5/631 [1]Samanta S K,Yoo W J,Samudra G,Tok E S,Bera L K, Balasubramanian N.Appl Phys Lett,2005;87:113110 [2]Shen Y G,Mai Y W,McBride W E,McKenzie D R,Zhang Q C.Appl Phys Lett,1999;75:2211 [3]Haghiri-Gosnet A M,Ladan F R,Mayeux C,Launois H. J Vac Sci Technol,1989;7A:2663 [4]Rossnagel S M,Noyan I C,Cabral C.J Vac Sci Technol, 2002;20B:2047 [5]Kuroda R,Liu Z X,Fukuzawa Y.Suzuki Y,Osamura M, Wang S N,Naotaka O,Teruhisa O,Takahiro M,Yasushi H,Yasuhiko N,Hisao T,Yunosuke M.Thin Solid Films, 2004;461:34 [6]Sadowski J T,Nagao T,Yaginuma S,Fujikawa Y,Al- Mahboob A,Nakajima K,Sakurai T,Thayer G E,Tromp R M.Appl Phys Lett,2005;86:073109 [7]Tu J P,Jiang C X,Guo S Y,Fu M F.Mater Lett,2004; 58:1646 [8]Badawi K F,Villain P,Goudeau P,Renault P O.Appl Phys Lett,2002;80:4705 [9]Villain P,Goudeau P,Renault P O,Badawi K F.Appl Phys Lett,2002;81:4365 [10]Kim H K,Huh S H,Park J W,Jeong J W,Lee G H.Chem Phys Lett,2002;354:165 [11]Villain P,Beauchamp P,Badawi K F,Goudeau P,Renault P O.Scr Mater,2004;50:1247 [12]Stoney G G.Proc R Soc London,1909;82A:172 [13]Zhang J M,Xu K W.Acta Phys Sin,2004;53:176 (张建民，徐可为．物理学报，2004；53：176) [14]Janssen G C A M,Dammers A J,Sivel V G M,Wang W R.Appl Phys Lett,2003;83:3287 [15]Misra A,Kung H,Mitchell T E,Nastasi M.J Mater Res, 2000;15:756 [16]Doljack F A,Hoffman R W.Thin Solid Films,1972;11: 71 [17]Naoki W,Kazuo S,Nobuyasu M.Appl Phys Lett,2004; 85:1199 [18]Hu S Y,Chen L Q.Acta Mater,2004;52:3069 [1] 杜金辉, 毕中南, 曲敬龙. 三联冶炼GH4169合金研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1159-1172. [2] 毕中南, 秦海龙, 刘沛, 史松宜, 谢锦丽, 张继. 高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1144-1158. [3] 李时磊, 李阳, 王友康, 王胜杰, 何伦华, 孙光爱, 肖体乔, 王沿东. 基于中子与同步辐射技术的工程材料/部件多尺度残余应力评价[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1001-1014. [4] 张开元, 董文超, 赵栋, 李世键, 陆善平. 固态相变对Fe-Co-Ni超高强度钢长臂梁构件焊接-淬火过程应力和变形的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1633-1643. [5] 王重阳, 韩世伟, 谢峰, 胡龙, 邓德安. 固态相变和软化效应对超高强钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1613-1623. [6] 卢海飞, 吕继铭, 罗开玉, 鲁金忠. 激光热力交互增材制造Ti6Al4V合金的组织及力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(1): 125-135. [7] 吴进, 杨杰, 陈浩峰. 纳入残余应力时不同拘束下DMWJ的断裂行为[J]. 金属学报, 2022, 58(7): 956-964. [8] 张新房, 向思奇, 易坤, 郭敬东. 脉冲电流调控金属固体中的残余应力[J]. 金属学报, 2022, 58(5): 581-598. [9] 曾小勤, 王杰, 应韬, 丁文江. 镁及其合金导热研究进展[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 400-411. [10] 苏凯新, 张继旺, 张艳斌, 闫涛, 李行, 纪东东. 微弧氧化6082-T6铝合金的高周疲劳性能及残余应力松弛机理[J]. 金属学报, 2022, 58(3): 334-344. [11] 骆文泽, 胡龙, 邓德安. SUS316不锈钢马鞍形管-管接头的残余应力数值模拟及高效计算方法开发[J]. 金属学报, 2022, 58(10): 1334-1348. [12] 李索, 陈维奇, 胡龙, 邓德安. 加工硬化和退火软化效应对316不锈钢厚壁管-管对接接头残余应力计算精度的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(12): 1653-1666. [13] 姜霖, 张亮, 刘志权. Al中间层和Ni(V)过渡层对Co/Al/Cu三明治结构靶材背板组件焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(10): 1433-1440. [14] 毕中南,秦海龙,董志国,王相平,王鸣,刘永泉,杜金辉,张继. 高温合金盘锻件制备过程残余应力的演化规律及机制[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1160-1174. [15] 秦海龙,张瑞尧,毕中南,杜洪标,张金辉. GH4169合金圆盘时效过程残余应力的演化规律研究[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 997-1007. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed