Cr掺杂对Cu/Si(100)薄膜体系的微观结构及电阻率的影响

利用简易合金靶在Si（100）衬底磁控溅射制备Cu、Cu-1．19％Cr和Cu-2，18％Cr薄膜，研究Cr对Cu薄膜在300-500℃真空退火前后的结构和电阻率的影响。X射线衍射分析表明：Cu及Cu（Cr）薄膜均呈现Cu（111）和Cu（200）衍射峰，并且Cu（Cr）薄膜一直保持较强的（111）织构。原子力显微分析表明：Cu薄膜在500℃退火时，薄膜与硅基底发生明显的互扩散，薄膜表面的致密度及平整度下降：而Cu（Cr）薄膜在退火时保持较高的致密度，Cr显著提高Cu／Si薄膜体系的热稳定性。Cu（Cr）薄膜的电阻率随温度升高先减小而后增加，在400℃及500℃退火30min后分别达到最小值2．76μΩ·cm和2．97μΩ·cm，与纯Cu膜相近（2．55μΩ·cm）。Cu（Cr）薄膜退火电阻率的大幅度减小与薄膜晶粒尺寸的增加以及Cr的扩散有关。适量的Cr掺杂和合理的退火工艺使得Cu（Cr）合金薄膜在高温互连材料方面具有很大的应用前景。