Ti稳定N的三元Cu合金薄膜

稀有金属, 2016, 45(9): 2366-2372.

Ti稳定N的三元Cu合金薄膜

李晓娜 ^1, , 赵丽荣 ^2, , 郑月红 ^3, , 董闯 ^4,

1.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连116024;大连理工常州研究院有限公司,江苏常州213164

2.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连,116024

3.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连,116024

4.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连116024;大连理工常州研究院有限公司,江苏常州213164

基金项目: 江苏省自然科学基金(BK20131138) 国家自然科学基金(51271045)

关键词： Cu合金 , 薄膜 , 磁控溅射 , 硬度 , 电阻率

N-Containing Ternary Cu Alloy Films Stabilized by Ti

Keywords： Cu alloy , film , magnetron sputtering , hardness , resistivity

由于铜与氮不能生成稳定的化合物,使得渗氮的方法不能用于提高铜的表面硬度.通过在Cu中添加能够稳定N的合金元素Ti,探索提高Cu表面硬度的有效方式.用磁控溅射法在Si(100)基体上制备不同Ti、N含量的Cu膜,对三元Cu合金膜进行微结构、硬度以及电阻率的分析.结果表明,加入Ti可以使N以钛氮化合物的形式稳定存在于Cu薄膜中,合金薄膜的硬度比纯Cu膜(～3.5 GPa)有了很大的提高,特别是Cu80.2Ti9.8N10.0薄膜在400℃/1 h退火后硬度依然为5.4 GPa.Ti、N含量高的Cu81.2Ti9.9N8.9薄膜的电阻率(～660 μΩ·cm)比Cu88.5Ti4.3N7.2薄膜(～123 μΩ·cm)高很多,但两薄膜的硬度却都约为5.2 GPa,所以,薄膜中并不是Ti、N含量越高性能越好,因此应该合理控制各组元含量.

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