纳米铜薄膜的制备与物性分析

发布时间：2019-01-02 14:32

【摘要】：铜作为金属材料,因其具有良好的化学性质和导电特性,在微电子工业生产中扮演着越来越重要的角色。Cu薄膜的微观结构,如晶体学取向、晶界类型和残余应力等等均会直接影响着电子元器件的可靠性和寿命。纳米Cu薄膜不仅保留了纯铜原有的特性,而且具备着比纯铜更好的物理和化学特性。因此,纳米Cu薄膜是一种非常有应用前景的薄膜材料。本研究采用电阻加热蒸发法在不同的条件下制备了纳米Cu薄膜,并用快速退设备对纳米Cu薄膜分别在300℃、500℃、700℃下进行退火处理。应用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和硬度测试仪等对退火前和退火后的样品进行分析。研究结果表明:Cu薄膜的沉积速率与蒸发电流强度几乎呈线性关系,随着蒸发电流强度的增大沉积速率也在不断的增大,并且随着薄膜厚度的增加,沉积速率也逐渐的变快。当蒸镀电流强度逐渐增大时,成膜晶粒的粒径也在逐渐增大并且其膜表面也变的相对粗糙些。蒸发源与基底之间的距离对Cu薄膜的沉积速率影响也非常大,经过多组实验验证,当蒸发源和基底之间的距离保持在15cm时,Cu薄膜的沉积速率相对比较高。经过XRD测试发现,当电流强度在60A 120A变化时,Cu薄膜的生长择优取向为(111)晶面和(200)晶面,并且随着电流强度的增大其I(111)/I(200)的值在减小。退火温度的升高会使Cu薄膜(111)晶面的界面能降低并且促使其向着(111)和(200)的织构发展。在700℃退火时,晶体的晶面间距会变小,可以提高晶体的结晶度、致密性和力学性能。在Si(111)面上沉积的Cu薄膜的结晶度、致密性和力学性能都优于在玻璃基底上沉积的Cu薄膜。通过对实验样品的分析和测试,可以发现用电阻加热蒸发法制备出的Cu薄膜具有结晶度高、致密性好和表面洁净等优点。
[Abstract]:Copper, as a metal material, plays a more and more important role in the production of microelectronics because of its good chemical and conductive properties. The microstructure of Cu thin films, such as crystallographic orientation, Grain boundary type and residual stress will directly affect the reliability and lifetime of electronic components. Nanocrystalline Cu films not only retain the original properties of pure copper, but also have better physical and chemical properties than pure copper. Therefore, nanocrystalline Cu film is a promising thin film material. Nano-sized Cu thin films were prepared by electrical resistance heating evaporation under different conditions, and then annealed at 300 鈩，

本文编号：2398617