磁控溅射铜膜与基底结合强度的分析研究

材料研究学报, 2016, 30(8): 634-640. doi: 10.11901/1005.3093.2015.619

磁控溅射铜膜与基底结合强度的分析研究

李佳君 ^1, , 刘浩 ^2, , 左永刚 ^3, , 白旸 ^4, , 袁禾蔚 ^5, , 何其宇 ^6, , 姜龙 ^7, , 郭辉 ^8, , 孙振路 ^9,

1.中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

2.中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

3.中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

4.中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

5.中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

6.河北省科学院激光所石家庄050081

7.河北省科学院激光所石家庄050081

8.河北省科学院激光所石家庄050081

9.河北省科学院激光所石家庄050081

基金项目: 国家自然基金50128790,中科院百人计划,科学院装备计划项目yz201356,北京市科技计划课题Z151100003315024,河北省科技计划项目14291110D资助.Supported by National Science Foundation of China No.50128790,One Hundred Talents Plan of Chinese Academy of Sciences,Equipment Project of Chinese Academy of Sciences No.yz201356,Beijing Science and Technology Project No.Z151100003315024 and Hebei Science and Technology Plan No.14291110D.

关键词：材料检测与分析技术 , 膜基结合强度 , 超声清洗 , 受迫振动 , 磁控溅射 , 铜薄膜

Analysis of Adhesive Strength between Magnetron Sputtered Copper Films and Substrate

Keywords： materials testing and analysis , adhesive strength , ultrasonic cleaning , forced vibration , magnetron sputtering , copper film

根据磁控溅射金属铜膜在超声清洗中从硅基底上发生剥落的现象,分析了样品在声场中的运动和受力状态,发现样品会发生受迫振动,拉-拉周期应力引起膜基界面的失效是薄膜脱落的主要原因,而空化作用是次要原因.通过建立的力学模型,计算了膜基结合强度.与划痕法等所测得的膜基结合强度值的比较,计算值与测量值在数量级和与溅射参数变化趋势上有很好的吻合.此评价方法可以应用于溅射铜膜/多晶金刚石的膜基体系上,并研究了超声参数、基底表面形貌、基底成份等因素对膜基结合强度的影响.

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