薄膜、表面與奈米材料
在矽基板上以高溫形成熱氧化膜(SiO₂,線膨脹係數約0.5×10⁻⁶ K⁻¹),再冷卻至室溫。設矽的線膨脹係數約為2.6×10⁻⁶ K⁻¹,因熱膨脹差而在氧化膜中產生的應力為下列何者?
- A拉伸應力
- B壓縮應力
- C不產生應力
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正確答案:B. 壓縮應力
冷卻時,矽比SiO₂收縮得更多。SiO₂膜被迫收縮的量多於它本身想收縮的量,因此在面內被壓縮而成為壓縮應力。熱應力的方向可以這樣判斷:膜的線膨脹係數大於基板時,冷卻後為拉伸;小於基板時則為壓縮。與矽上的鋁膜相比,膨脹係數的大小關係相反,因此應力的方向也相反。只要膨脹係數有差異,溫度從成膜溫度改變就會產生應力,因此「不產生應力」的選項是錯誤的。熱氧化膜的壓縮應力約為數百MPa,可由晶圓翹曲的量測求得。
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