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随着社会经济、科学技术的发展与进步,人们对信息量的需求越来越大,信息的大容量存储和高速度传输问题迫在眉睫。这势必要求电子元器件及系统设备快速升级,即朝着轻、薄、短、小、低功耗、多功能、高可靠性方向发展,正如超大规模集成电路的出现。这预示着更多的金属薄膜及多层膜材料应用于微电子元器件中。如Al-Cr薄膜材料用于a-Si TFT的双层电极及极紫外波段滤光片;W-Al材料用于薄膜体声波谐振器(FBAR)布拉格反射层,元件间连线,扩散障碍层等。由于膜-基体系微构造的机械特性是薄膜质量的首要指标和发挥其性能的基本条件,在很大程度上决定了薄膜及器件的可靠性和使用寿命。因此,研究双层金属薄膜界面构造机械特性是很有必要的。本文采用磁控溅射法制备了过渡金属Cr、W材料与Al配对的双层薄膜样品Al-Cr、W-Al和Al-W,研究内容分别如下:1.测试双层金属薄膜材料在微尺度下的机械性能。在样品Al-Cr和W-Al表面上选择合适的压痕位置,利用纳米压痕仪对多个点进行不同深度的测试,获得Al、W薄膜的弹性模量、硬度及随着压痕深度变化的关系曲线。2.建立有限元模型并仿真计算。利用ANSYS软件建立压头对样品加卸载接触过程的轴对称模型,并施加位移函数进行计算。得到样品Al-Cr和W-Al的载荷-位移曲线,与实验数据对比;对样品W-Al模型中应力应变的分布进行研究,得到其分布云图。3.施加热载荷。采用高低温综合试验箱对样品W-Al和Al-W施加热载荷,温度范围为-40-120℃,循环周期为120分钟,在最值温度处均保持恒温15分钟,共加载5个周期。4.测试样品的界面结合强度。采用纳米划痕仪分别测试经过热循环和未经过热循环的样品W-Al和Al-W的界面结合力,并对比分析,发现热循环载荷对界面结合强度有增强作用。通过对划擦痕迹的观测,进一步验证了划痕实验中界面结构破坏的一般过程。综上所述,本文采用了实验测试结合有限元仿真的方法分析了双层金属薄膜样品的机械力学特性,分析的结果可以有效的促进薄膜界面结构力学及物理机制方面的研究,同时也对微电子元件界面结构的优化设计、工程应用以及技术推广有一定的积极作用。