铜薄膜残余应力

铜薄膜残余应力

铜薄膜残余应力

铜薄膜是一种常见的材料，其具有优异的导电性、热稳定性以及化学

相容性。由于其重要的应用价值，在微电子行业中被广泛使用。然而，铜薄膜也会存在一些问题，如残余应力。该问题不仅影响铜薄膜的性能，还可能导致薄膜在使用中产生裂纹，影响设备的正常运行，因此

需要引起注意。

按照成因，铜薄膜残余应力可以分为热应力和冷应力两种。

热应力：铜薄膜在高温下制备、退火成型的过程中会受到热应力的影响。这种应力产生的原因是，铜薄膜在加热过程中，由于内部温度分

布不均，不同部位出现了不同的热膨胀率，导致铜膜表面出现不同程

度的应力。这种应力是可以去除的，只要在薄膜制备的过程中采取合

适的热处理方式，使薄膜内部的温度得到充分平衡，就可以减小或消

除热应力。

冷应力：铜薄膜在制备过程中，通常是通过物理气相沉积（PVD）或

化学气相沉积（CVD）等方法制备得到。在制备过程中，薄膜会沉积

在基底上，由于基底和薄膜之间存在晶格不匹配，导致薄膜中出现了

应力。这种应力被称为冷应力。此外，沉积过程中也可能受到气压、

氧分压等因素影响，加重了薄膜的冷应力。

影响：铜薄膜残余应力的存在会影响薄膜的强度、韧性以及电学性能。当应力达到一定程度时，薄膜会出现塑性失稳和裂纹的现象。此外，

薄膜的应力还会影响微器件的性能和寿命，如衬底偏转、性能衰减和

寿命下降等现象。

解决方法：为了解决铜薄膜残余应力问题，可以采用多种方法。一种

常见的方法是降低薄膜的残余应力，比如采用合适的沉积温度、沉积

功率、沉积速度等条件。此外，也可以采用合适的表面修饰或者介质

材料来降低薄膜应力。如果已经发现了铜薄膜残余应力问题，可以通

过退火、极化等方法使应力达到平衡状态，从而减轻应力的影响。

总结：铜薄膜残余应力是一个需要引起重视的问题。它不仅影响铜薄

膜本身的性能，还可能对微器件的性能和寿命产生不良影响。因此，

制备铜薄膜时要注意控制制备条件，降低残余应力的产生，同时采取

合适的方法来解决应力问题，从而保证铜薄膜的性能和寿命。