Cr掺杂对Cu/Si(100)薄膜体系的微观结构及电阻率的影响
王新建，刘嘉聪，洪 波，姜传海，董显平
(上海交通大学 材料科学与工程学院;教育部高温材料及测试重点实验室，上海 200240)
摘 要: 利用简易合金靶在Si(100)衬底磁控溅射制备Cu、Cu-1.19%Cr和Cu-2.18%Cr薄膜，研究Cr对Cu薄膜在300~500 ℃真空退火前后的结构和电阻率的影响。X射线衍射分析表明：Cu及Cu(Cr)薄膜均呈现Cu(111) 和Cu(200)衍射峰，并且Cu(Cr)薄膜一直保持较强的(111)织构。原子力显微分析表明：Cu薄膜在500 ℃退火时，薄膜与硅基底发生明显的互扩散，薄膜表面的致密度及平整度下降;而Cu(Cr)薄膜在退火时保持较高的致密度，Cr显著提高Cu/Si薄膜体系的热稳定性。Cu(Cr)薄膜的电阻率随温度升高先减小而后增加，在400 ℃及500 ℃退火30 min后分别达到最小值2.76 μΩ∙cm和2.97 μΩ∙cm，与纯Cu膜相近(2.55 μΩ∙cm)。Cu(Cr)薄膜退火电阻率的大幅度减小与薄膜晶粒尺寸的增加以及Cr的扩散有关。适量的Cr掺杂和合理的退火工艺使得Cu(Cr)合金薄膜在高温互连材料方面具有很大的应用前景。
