用離子束輔助沉積技術(shù)在9Cr18鋼基體上形成了TiCxNy 膜.TEM觀察膜呈多晶結(jié)構(gòu),具有(111),(200)和(220)擇優(yōu)取向.AES和XPS分析進(jìn)一步證實(shí),TiCxNy膜呈含氧配置.膜的硬度與N 含量有關(guān),化肥管N的含量過(guò)高時(shí)硬度下降.在本實(shí)驗(yàn)條件下以離子注量為3×1017/cm2時(shí)硬度最高,干摩擦表明膜的抗氧化性能優(yōu)良,它的存在能有效抑制基體 在摩擦過(guò)程中氧化皮的形成,顯著改善基體的磨損特性,并能使基體由粘著磨損向磨粒磨損轉(zhuǎn)化.用離子束輔助沉積(IBAD) 技術(shù)在TC4鈦合金和9Cr18,GCr15鋼基體上形成了TiCxNy膜,TEM觀察發(fā)現(xiàn)膜均呈多晶結(jié)構(gòu),都具有(111),(200)和(220)擇 優(yōu)取向.AES和XPS分析進(jìn)一步證實(shí),TiCxNy膜呈含氧配置.膜的硬度和摩擦特性與N含量有關(guān),總的趨勢(shì)是N的含量過(guò)高,其硬度與摩擦性能均下降. 在本試驗(yàn)條件下,以注入量3×1017ions/cm2的輔助劑量最佳.干摩擦表明膜的抗氧化性能優(yōu)良,能有效抑制基體在摩擦過(guò)程中氧化膜的形成.又由于 膜的硬度高,潤(rùn)滑性良好,各種基體的磨損特性都得到了顯著改善.集成電路自誕生以來(lái)不斷飛速發(fā)展,而銅也早已取代了化肥管成為新一代的互連材料.為了阻止銅與硅基體之間的擴(kuò)散反應(yīng)引起微電子元器件性能受到影響并且提高銅與硅襯底的粘附性,必須在銅互連線外包裹一層擴(kuò)散阻擋層

　　采用離子束輔助沉積技術(shù)制備了Cu(C)合金薄膜自形成擴(kuò)散阻擋層,并研究了離子束輔助沉積工藝中沉積溫度,輔助離子束能量和離子原子到達(dá)比分別對(duì)Cu(C)薄膜微觀結(jié)構(gòu),電學(xué)性能以及擴(kuò)散阻擋性能的影響,得出如下結(jié)論:(1)隨著輔助源離子束能量的增加(0,0.1,0.2,0.3,0.4 keV),Cu(C)薄膜的表面粗糙度逐

步上升,晶粒尺寸和薄膜內(nèi)部的缺陷密度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),由此導(dǎo)致在鍍態(tài)時(shí),薄膜的電阻率也是先減小后增大,在輔助源離子束能量為0.1 keV時(shí),薄膜擁有最小的電阻率.輔助源離子束能量為0.4 keV的薄膜,由于能量過(guò)高,化肥管沉積過(guò)程中的熱效應(yīng)使得薄膜在鍍態(tài)時(shí)就提前形成了SiC相作為擴(kuò)散阻擋層,其熱穩(wěn)定性最好,達(dá)到400℃,1 h.(2)控制沉積溫度在100℃及以上的時(shí)候,Cu(C)薄膜和Si基體的交界面上自發(fā)形成了Si C相和非晶碳層,其有效阻止了薄膜即使處于400℃退火一個(gè)小時(shí)的條件下Cu與Si之間的互擴(kuò)散反應(yīng),并形成深能級(jí)雜質(zhì)Cu_3Si.但是當(dāng)沉積溫度到達(dá)200到300℃時(shí),薄膜中的Cu原子發(fā)生了嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象,導(dǎo)致薄膜中大量缺陷形成,并在退火后使薄膜極易被氧化,造成電阻率陡然上升.化肥管鑒于沉積溫度為100℃的薄膜在退火后依然保持著最低的電阻率,為4.44μΩ?cm,我們得出結(jié)論,當(dāng)控制沉積溫度為100℃時(shí),最有利于Cu(C)薄膜自形成擴(kuò)散阻擋層獲得最低的電阻率和最優(yōu)越的熱穩(wěn)定性.(3)隨著化肥管離子原子到達(dá)比的逐漸增大,初期增加了薄膜沉積原子的遷移率,增加了形核率,使得Cu(C)合金薄膜的致密性提高,薄膜的缺陷密度減小,后期離子原子到達(dá)比過(guò)高,薄膜內(nèi)應(yīng)力急劇增大,導(dǎo)致化肥管內(nèi)部缺陷密度大幅增加,因此沉積態(tài)薄膜電阻率的變化趨勢(shì)是先減小后增大,離子原子到達(dá)比為0.635的Cu(C)薄膜擁有最低的電阻率,同時(shí)又兼具有最佳的熱穩(wěn)定性和擴(kuò)散阻擋性能.