高热稳定性和低电阻率C掺杂Cu薄膜的制备方法

摘要

一种高热稳定性和低电阻率C掺杂Cu薄膜的制备方法，属于新材料领域。该制备方法利用混合焓和原子尺寸作为添加元素判据，辅助以相图，选择C为掺杂元素；并以固溶体模型为理论依据，于Si基体上溅射Cu（4at%C）薄膜。薄膜制备工艺步骤是：基片清洗、设备抽取真空、溅射过程。其中溅射功率为340w，溅射时间为20min，氩气流量为220sccm，工作气压为0.6Pa，得到250nm厚的C掺杂Cu薄膜。由于Cu膜中元素C的适量加入,以及形成的自钝化非晶层，可以有效的阻挡Cu-Si之间的扩散，薄膜真空退火后可以得到低电阻率的Cu薄膜，C的加入提高了Cu膜的热稳定性能。

主权项

一种高热稳定性和低电阻率C掺杂Cu薄膜的制备方法，它主要包括C元素掺杂的成分设计、Si基体样品清洗、设备抽真空和溅射过程；其特征在于:所述薄膜的制备应分步进行，工艺步骤是：第一步：利用混合焓和原子尺寸作为添加元素判据，辅助以相图，选择C为掺杂元素，以非晶合金中的团簇模型，确定C在Cu中的理想固溶度为4.2 at%；第二步，磁控溅射薄膜制备的Si基片清洗将(100)取向的单晶硅片先经过丙酮、酒精和去离子水超声波清洗，然后放入5％的HF中浸泡2～3分钟，采用N2吹干后放入真空室；第三步，磁控溅射设备抽取真空    样品放入真空室后，设备机械泵粗抽真空至5Pa以下，然后采用分子泵进行精抽真空，真空度抽至2×10‑3Pa；第四步，溅射过程    溅射所用靶材为C掺杂Cu复合靶材，其中C的含量为4.6 at %～8.8 at %，真空度达到2×10‑3Pa后，充入氩气至气压2Pa，调节到所需溅射功率为340w，让靶材起辉，然后调节氩气流量到220sccm，工作气压调至0.6Pa，其中靶基距为20cm,溅射时基片为室温，溅射时间为20min，溅射完毕后，设备冷却30min后，取出C掺杂Cu薄膜样品。