多晶硅薄膜丨应力对薄膜的影响
当薄膜在基板上附着时，若受到某种薄膜的应力来源力，薄膜的长度会改变。薄膜应力通常可分为张应力(Tensilestress)和压应力(Compressive stress)。当有力使薄膜的长度变长时，其所承受的应力为张应力，在力平衡条件下，此时基板就相对的承受压应力，于是造成基板和薄膜会向内侧弯曲即形成凹面;反之，当有力使薄膜长度缩短时，薄膜所受的应力为压应力，这将使基板和薄膜向下弯曲即形成凸面。在应力过大的情况下，容易造成薄膜破裂或从基板上脱落。
什么是薄膜的应力
薄膜的残余应力大小和薄膜材料、基板材质、制备方法都有关系，而造成薄膜总应力的种类一般分成两类:外应力(externalstress)和内应力:(intermal stress),内应力:又可分为热应力和本征应力。
薄膜应力产生的机理如下:
1、热应力:在加工制造过程中，薄膜和基板同时经历高温过程并在工艺结束后同时回到常温，此过程之间存在温差且因薄膜与基板之间的热膨胀系数不同，因此会造成热应力产生。当基底的热膨胀系数比薄膜的大时，产生张应力;反之，产生压应力。
2、本征应力:由于薄膜与基板界面处材料性质的不同以及薄膜生长过程中本身的微观结构所造成的内应力称为本征应力。这种应力与制备薄膜的工艺过程和制备方法有很大关系，且与基底材料密切相关，如基底与薄膜接触界面的晶格之间出现错配或薄膜在生长时内部各种缺陷的运动等。它强烈依赖于沉积条件、退火、杂等。
3、外应力:外力施加到薄膜上引起的应力。在制备薄膜的过程中，很难避免不引入残余应力。因未施加外界载荷，因此外应力为零。
薄膜的生长模式
基底上沉积薄膜的生长模式大致有三种模型:层状结构、层长加岛状结构、岛状结构。这三种品体生长方式主要是由单位面积的表面自由能和基底与薄膜之间晶格的差异为区别依据。
1、层状结构:薄膜与基底材料之间的晶格差异较小，或者说它们之间的晶格常数非常的接近，因此反应物分子受到来着基底的束缚力比其他分子间的键合力要强所以，晶体会以二维平面层状结构模式来进行生长，而薄膜和界面间的自由能之和会比基板的自由能小。
2、层状加岛状结构:薄膜与基底材料之间的晶格差异比层状结构的略大。在生长初期，晶体仍会以二维平面的结构模式生长，称这样的平面为润面。当这个平面结构超过界面厚度时，为了使来自基板累积的应力得到释放，就会自动聚合形成岛状的结构，而薄膜和界面间的自由能总和不一定会比基板的大或小。
3、岛状结构:薄膜与基底材料之间的晶格差异大于另外两种模式，所以分子生长后受到其他分子间的键合力比基底的束缚力大很多，晶体会直接以三维岛状结构模式来生长以将过大的应力释放，而薄膜和界面间的自由能之和会比基板的自由能大。
除非异类分子之间有化学键产生，否则多数异类分子之间的吸引力会比同类要小。沉积原子间或沉积分子间的键合力比基底的键合力大，多数初在表面生长的薄膜，都是三维的岛状结构，岛之间仍是基底表面，表面成核中心越多，其密度就越大，薄表面也就越平整，持续的沉积会让岛的高度和面积增加，而使岛产生合并，最后将整个基底覆盖。但是这种生长机制会伴随有很大的残余内应力产生。LPCVD法制备多晶硅薄膜即为此种类型。
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