不同氮气流量AlCrTaTiZr高熵合金氮化物薄膜扩散阻挡性能研究

论文摘要

目的提高铜互连扩散阻挡层的失效温度。方法采用磁控溅射方法制备了不同氮气流量下的Cu/AlCrTaTiZrNx/Si高熵合金薄膜体系,使用真空退火炉对Cu/AlCrTaTiZrNx/Si高熵合金薄膜体系分别进行600、700、800、900℃的真空退火,并利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）以及透射电子显微镜（TEM）等表征手段对薄膜的组织结构、三维形貌等进行表征。结果不通入氮气时,高熵合金薄膜为非晶状态。随着氮气流量的增加,薄膜的结晶性越来越好,薄膜为FCC结构。随着氮气流量的增加,高熵合金薄膜表面粗糙度呈现下降的趋势,在氮气流量为20%时,高熵合金氮化物薄膜的致密性最好。Cu/AlCrTaTiZrN20/Si薄膜体系的扩散阻挡层结构主要为非晶包裹的纳米晶结构。薄膜在800℃退火后,没有Cu-Si化合物存在,薄膜方阻为0.0937Ω/□;在900℃退火后,Cu/AlCrTaTiZrN20/Si薄膜体系中Si基体部分出现不规则五边形状的大颗晶粒Cu-Si化合物。结论 Al CrTaTiZrNx高熵合金氮化物薄膜的扩散阻挡性能随着氮气流量的增加,呈现先增加后降低的趋势。在氮气流量为20%时,高熵合金氮化物薄膜的扩散阻挡性能最优,800℃高温退火后仍发挥阻挡作用。

论文目录

• 1 试验
•   1.1 薄膜的制备
•   1.2 薄膜的表征
• 2 结果与讨论
•   2.1 不同氮气流量下AlCrTaTiZr高熵合金薄膜的结构形貌分析
•   2.2 不同氮气流量下AlCrTaTiZr高熵合金薄膜的扩散阻挡性能分析
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 蒋春霞,李荣斌,王馨,聂朝阳,居健

关键词: 高熵合金,退火,热稳定性,扩散阻挡性能,磁控溅射

来源: 表面技术 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 上海电机学院材料学院,上海电机学院上海大件热制造工程技术研究中心

基金: 国家自然科学基金(51671125),上海闵行领军人才计划~~

分类号: TG174.4;TG139

DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.10.020

页码: 163-171

总页数: 9

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