In situ stress measurements were performed during high frequency pulse electrodeposition of nanotwinned Cu thin films. Periodic stress changes during pulse-on and pulse-off periods were observed. The stress profile showed an abrupt increase in tensile stress to about 400 MPa during the pulse-on period and a stress relaxation during the pulse-off period. First-principles calculations predict that a complete relaxation of the tensile stress allows the formation of nanotwins separated by 28 nm or more. This is in good agreement with the results obtained from microstructural analysis of the Cu films fabricated during in situ stress measurements.

1.
L.
Lu
,
Y. F.
Shen
,
X. H.
Chen
,
L. H.
Qian
, and
K.
Lu
,
Science
304
,
422
(
2004
).
2.
D.
Xu
,
W. L.
Kwan
,
K.
Chen
,
X.
Zhang
,
V.
Ozolins
, and
K. N.
Tu
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
254105
(
2007
).
4.
A. L.
Shull
and
F.
Spaepen
,
J. Appl. Phys.
80
,
6243
(
1996
).
5.
R.
Koch
,
J. Phys.: Condens. Matter
6
,
9519
(
1994
).
6.
W. D.
Nix
and
B. M.
Clemens
,
J. Mater. Res.
14
,
3467
(
1999
).
8.
C.
Friesen
,
S. C.
Seel
, and
C. V.
Thompson
,
J. Appl. Phys.
95
,
1011
(
2004
).
9.
W.
Haiss
,
R. J.
Nichols
, and
J. K.
Sass
,
Surf. Sci.
388
,
141
(
1997
).
10.
R.
Weil
,
Plating
58
,
137
(
1971
);
R.
Weil
,
Plating
57
,
1231
(
1970
);
R.
Weil
,
Plating
58
,
50
(
1971
).
11.
O. E.
Kongstein
,
U.
Bertocci
, and
G. R.
Stafford
,
J. Electrochem. Soc.
152
,
C116
(
2005
).
12.
G. R.
Stafford
,
O. E.
Kongstein
, and
C. R.
Beauchamp
,
ECS Trans.
2
,
185
(
2007
).
13.
S.
Ahmed
,
T. T.
Ahmed
,
M.
O’Grady
,
S.
Nakahara
, and
D. N.
Buckley
,
J. Appl. Phys.
103
,
073506
(
2008
).
14.
S. C.
Seel
,
C. V.
Thompson
,
S. J.
Hearne
, and
J. A.
Floro
,
J. Appl. Phys.
88
,
7079
(
2000
).
15.
J. A.
Floro
,
S. J.
Hearne
,
J. A.
Hunter
,
P.
Kotula
,
E.
Chason
,
S. C.
Seel
, and
C. V.
Thompson
,
J. Appl. Phys.
89
,
4886
(
2001
).
16.
J. A.
Floro
,
E.
Chason
,
R. C.
Cammarata
, and
D. J.
Srolovitz
,
MRS Bull.
27
,
19
(
2002
).
17.
E.
Ma
,
Y. M.
Wang
,
Q. H.
Lu
,
M. L.
Sui
,
L.
Lu
, and
K.
Lu
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
4932
(
2004
);
L.
Lu
,
R.
Schwaiger
,
Z. W.
Shan
,
M.
Dao
,
K.
Lu
, and
S.
Suresh
,
Acta Mater.
53
,
2169
(
2005
).
18.
Y. F.
Shen
,
L.
Lu
,
Q. H.
Lu
,
Z. H.
Jin
, and
K.
Lu
,
Scr. Mater.
52
,
989
(
2005
).
19.
L. H.
Xu
,
P.
Dixit
,
J. M.
Miao
,
H. L.
Pang
,
X.
Zhang
,
K. N.
Tu
, and
R.
Preisser
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
033111
(
2007
).
20.
X.
Zhang
,
K. N.
Tu
,
Z.
Chen
,
Y. K.
Tan
,
C. C.
Wong
,
S. G.
Mhaisalkar
,
X. M.
Li
,
C. H.
Tung
, and
C. K.
Cheng
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
8
,
1
(
2007
).
21.
X.
Zhang
,
H.
Wang
,
X. H.
Chen
,
L.
Lu
,
K.
Lu
,
R. G.
Hoagland
, and
A.
Misra
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
173116
(
2006
).
22.
A. M.
Hodge
,
Y. M.
Wang
, and
T. W.
Barbee
,
Mater. Sci. Eng., A
429
,
272
(
2006
).
23.
X.
Zhang
,
A.
Misra
,
H.
Wang
,
T. D.
Shen
,
M.
Nastasi
,
T. E.
Mitchell
,
J. P.
Hirth
,
R. G.
Hoagland
, and
J. D.
Embury
,
Acta Mater.
52
,
995
(
2004
).
24.
L. L.
Liu
,
Y. S.
Zhang
, and
T. Y.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
101
,
063501
(
2007
);
Y. S.
Zhang
,
L. L.
Liu
, and
T. Y.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
101
,
063502
(
2007
).
25.
E.
Chason
,
B. W.
Sheldon
,
L. B.
Freund
,
J. A.
Floro
, and
S. J.
Hearne
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
156103
(
2002
).
26.
C.
Friesen
and
C. V.
Thompson
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
126103
(
2002
).
27.
M. D.
Thouless
,
Acta Metall. Mater.
41
,
1057
(
1993
).
28.
M.
Kobrinsky
and
C. V.
Thompson
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2429
(
1998
).
29.
K. N.
Tu
,
J. Appl. Phys.
94
,
5451
(
2003
).
30.
M.
Dynna
,
A.
Marty
,
B.
Gilles
, and
G. G.
Patrat
,
Acta Mater.
45
,
257
(
1997
).
You do not currently have access to this content.