磁控濺射制備鉬、鎢薄膜及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、同屬VIB族的金屬鉬和鎢具有高的熱穩(wěn)定性，良好的機(jī)械性能及光電性能，而其薄膜材料也已廣泛應(yīng)用于微電子、新能源等領(lǐng)域。由于鉬和鎢的熔點(diǎn)高，不適合用蒸發(fā)沉積等技術(shù)，而磁控濺射技術(shù)由于沉積速率高、可實(shí)現(xiàn)低溫沉積等優(yōu)點(diǎn)為Mo、W薄膜的制備提供了可靠技術(shù)。
　　 實(shí)驗(yàn)利用直流磁控濺射法制備Mo和W薄膜，研究了靶功率和離子清洗工藝對(duì)Mo膜結(jié)構(gòu)形貌和性能的影響；同時(shí)分析了緩沖層厚度對(duì)W膜微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明：沉積

2、的Mo薄膜均沿著(110)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)且呈現(xiàn)柱狀；增加Mo靶功率可以促進(jìn)Mo薄膜的晶粒長(zhǎng)大，提高薄膜的致密性、降低電阻率；適當(dāng)?shù)幕}沖寬度促進(jìn)了晶核的形成、長(zhǎng)大并且有助于沉積過程中Mo晶粒長(zhǎng)大，進(jìn)而降低了薄膜的電阻率；通過延長(zhǎng)預(yù)清沈時(shí)間可獲得致密性好、電阻率低的Mo薄膜。制備的Mo薄膜最低電阻率達(dá)到3.5×10-5Ω·cm。通過力學(xué)性能分析，離子清洗階段Mo膜表現(xiàn)為拉應(yīng)力，沉積階段出現(xiàn)了從拉應(yīng)力到壓應(yīng)力的轉(zhuǎn)換。制備的Mo薄膜和襯底結(jié)合

3、力經(jīng)過測(cè)試達(dá)到了應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。
　　 由于濺射制備的W薄膜為亞穩(wěn)態(tài)的β-W相，產(chǎn)生的應(yīng)力超過了膜基結(jié)合強(qiáng)度，所以制備的W膜發(fā)生脫落。通過Mo緩沖層的引入，借助模板作用實(shí)驗(yàn)成功制備出了穩(wěn)態(tài)相的α-W；制備的W薄膜呈柱狀生長(zhǎng)，且柱狀晶的生長(zhǎng)不隨物相的改變而終止。Mo緩沖層厚度存在一個(gè)臨界尺寸：厚度較小時(shí)，表面能起主要作用，W晶粒沿(110)方向擇優(yōu)生長(zhǎng)；厚度較大時(shí)，應(yīng)變能占主導(dǎo)地位，晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，擇優(yōu)取向下降。緩沖層厚度的增加進(jìn)一步降