磁控溅射沉积Cu-W薄膜的特征及热处理的影响

材料导报, 2011, 25(6): 97-101.

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的特征及热处理的影响

周铖 ^1, , 孙勇 ^2, , 郭中正 ^3, , 殷国祥 ^4, , 彭明军 ^5,

1.昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明,650093

2.昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明,650093

3.昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明,650093

4.昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明,650093

5.昆明理工大学云南省新材料制备与加工重点实验室,昆明,650093

基金项目: 云南省自然科学基金重点资助项目(2004E0004Z) 国家863计划项目(2009AA03Z512) 云南省教育厅科学研究基金(09Y0091)

关键词： Cu-W合金薄膜 , 纳米晶结构 , 热处理 , 显微硬度 , 电阻率

Characteristics of Cu-W Thin Films Deposited by Magnetron Sputtering and Effect of Heat-treatment

采用磁控共溅射法制备含钨1.51%～14.20%(原子分数,下同)的Cu-W合金薄膜,并用EDX、XRD、SEM、显微硬度仪和电阻仪研究了其成分、结构及性能.结果表明,添加W可显著细化Cu-W薄膜基体相晶粒,晶粒尺寸随W含量的增加而减小,Cu-W薄膜呈纳米晶结构.Cu-W薄膜中存在W在Cu中形成的fcc Cu(W)非平衡亚稳过饱和固溶体,固溶度随W含量的增加而提高,最大值为10.65%.与纯Cu膜对比发现,薄膜的显微硬度和电阻率总体上随W含量的增加而显著增大.经200℃、400℃及650℃热处理1h后,Cu-W薄膜基体相晶粒长大,EDX分析显示晶界处出现富W第二相;薄膜显微硬度降低,电阻率下降,降幅与退火温度呈正相关.添加W引起的晶粒细化效应以及退火中基体相晶粒度增大分别是Cu-W薄膜微观结构和性能形成及演变的主要原因.

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