[发明专利]具有低电阻率和高化学惰性的Cu-Ni-Nb三元合金薄膜及其制备工艺

权利要求书

1.一种具有低电阻率和高化学惰性的Cu-Ni-Nb三元合金薄膜，其特征在于：向Cu膜中添加一定原子百分比的Ni和Nb， Ni作为固溶元素，Nb作为扩散阻挡元素；Nb与Cu呈正混合焓3 kJ/mol，与Ni呈负混合焓-30 kJ/mol；Nb/Ni的添加比例保持原子百分比比例范围为0.02~0.70%；NiNb添加总量的原子百分比为0.20~1.50%。

2.根据权利要求1所述的具有低电阻率和高化学惰性的Cu-Ni-Nb三元合金薄膜的制备工艺，其特征在于：其采用下列步骤：

（一）制备合金溅射靶材，其步骤如下：

①备料：按照上面所述的Ni、Nb原子百分比，称取各组元量值，待用，Ni、Nb金属原料的纯度为99.99%以上；

②Ni-Nb合金锭的熔炼：将金属的混合料放在熔炼炉的水冷铜坩埚内，采用真空电弧熔炼的方法在氩气的保护下进行熔炼，首先抽真空至10^-2Pa，然后充入氩气至气压为0.03±0.01MPa，熔炼电流密度的控制范围为150±10A/cm²，熔化后，再持续熔炼10秒钟，断电，让合金随铜坩埚冷却至室温，然后将其翻转，重新置于水冷铜坩埚内，进行第二次熔炼；前述过程反复熔炼至少3次，得到成分均匀的Ni-Nb合金锭；

③Ni-Nb合金棒的制备：将Ni-Nb合金锭置于连有负压吸铸装备的水冷铜坩埚内，在氩气保护下用上述真空电弧熔炼法熔炼合金，首先抽真空至10^-2Pa，然后充入氩气至气压为0.03±0.01MPa，熔炼所用电流密度为150±10A/cm²，熔化后，再持续熔炼10秒钟，断电，同时开启负压吸铸装置，让合金熔体充入圆柱形铜模型腔中，冷却至室温，得到一定规格的Ni-Nb合金棒；

④合金贴片的制备：用低速锯将合金棒切成所需厚度的合金小片；

⑤合金溅射靶材的制备：用导电银胶将Ni-Nb合金片粘贴在溅射所用纯度为99.999%基础Cu靶上，或者将Ni-Nb合金片直接镶嵌到有孔的纯度为99.999%基础Cu靶上制成组合合金溅射靶材。

（二）制备多元共掺杂Cu膜，其步骤如下：

①磁控溅射薄膜制备的Si基片清洗；将(100)取向的单晶硅片先经过丙酮、酒精和去离子水超声波清洗，然后放入5％的HF中浸泡2～3分钟，采用N₂吹干后放入真空室；

②磁控溅射设备抽取真空；样品和靶材都放入真空室后，设备机械泵粗抽真空至5Pa以下，然后采用分子泵进行精抽真空，真空度抽至5.4×10^-4Pa；

③真空度达到所需的高真空后，充入氩气至气压2Pa左右，让靶材起辉，然后调节氩气流量到8.0Sccm，工作气压调制0.4Pa，溅射功率75w，靶基距为8-12cm，溅射时间为25min，溅射完毕后，设备冷却30min，取出三元Cu合金薄膜样品。