[发明专利]一种铜镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜镁合金及其制备方法，Cu‑Mg合金由以下成分组成，Mg原子百分比2.6～16.8，其余为Cu。制备时首先对硅基体表面进行超声清洗并烘干；然后将基盘送入磁控溅射镀膜室抽真空；再采用直流+射频电源共溅射制备Cu‑Mg合金；最后对得到的硅基体进行真空冷却后，得到铜镁合金材料，解决材料中合金元素分布不均匀的出现，所得合金为纳米孪晶材料，且孪晶片层尺寸细小，有效改善了合金材料的综合力学性能。

技术领域

本发明属于金属结构材料领域，具体为一种铜镁合金及其制备方法。

背景技术

随着电子工业和信息产业的快速发展，微电子元器件的微型化、轻量化和集成化成为新一代微电子技术的发展趋势和必然要求。微纳米器件作为信息时代的物质基础，成为21世纪高新技术重点研究的对象，其具有几何尺寸小、组装结构复杂等特点，目前已广泛应用于航空航天、医疗、通信、能源等领域。

然而，微纳器件的力学变形通常不稳定，容易发生突然失效。因此，为了确保微电子元器件的稳定正常服役，设计具有优异力学性能的纳米金属材料具有重要的应用价值和意义。

铜由于具有较高的抗电迁移性能和良好的导热导电稳定性，作为互连线材料在微电子产业中被广泛应用。但其机械强度较低，在互连线制造过程中容易被刮伤，造成表面损坏，从而加速微纳器件的损坏。因此，针对提高微纳电子元器件的小尺寸材料机械强度和变形稳定性问题，亟待简单快捷的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铜镁合金及其制备方法，所制备的铜镁合金具有均匀的微观组织和优异的机械强度，有效改善材料的服役寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铜镁合金，铜镁合金中原子百分比为：Mg 2.8％～16.8％，其余为Cu；所述铜镁合金的晶粒为柱状纳米晶。

优选的，所述柱状纳米晶中含有纳米孪晶纳，纳米孪晶的百分比不超过75％。

优选的，所述Mg的原子百分比为8.2％。

优选的，所述铜镁合金的纳米压痕硬度为2.97GPa～4.09GPa。

本发明还提供了上述的铜镁合金的制备方法，包括以下步骤；

步骤1：对基体表面进行清洗烘干；

步骤2：将基体送入磁控溅射镀膜室，然后抽真空；

步骤3：采用磁控溅射共溅射方法在基体上制备铜镁合金；

步骤4：将步骤3得到的基体进行真空冷却，得到铜镁合金。

优选的，步骤1中所述清洗烘干处理的方法具体如下；

将抛光的基体在丙酮和酒精中依次超声清洗10min，然后烘干，抛光面的粗糙度小于0.8nm。

优选的，步骤2中所述抽真空至背底真空度小于4.0×10^-4Pa。

优选的，步骤3中所述磁控溅射共溅射方法为：Cu靶采用直流电源进行溅射，Mg靶采用射频电源进行溅射。

优选的，所述Cu靶纯度99.99wt％，直流电源功率200W，Mg靶纯度99.97wt％，射频电源功率10～45W，沉积气压1.0Pa，沉积温度为室温，基盘转速15r/min，沉积时间5000s，所得Cu-Mg合金厚度为1.5μm。

优选的，所述基体为硅基体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：