论文摘要
本论文利用RBS等分析测试手段分别研究了在退火前后磁控溅射及离化团簇束沉积Cu薄膜和不同Si衬底之间的扩散和界面反应。利用反应扩散理论及硅化物的生长理论对实验结果进行了分析,并结合定性研究对扩散系数做了估算。本工作得到了以下几个有意义的结果:1.对于Cu/SiO2/Si（111）体系,当退火温度高于450℃时才产生明显的扩散。随着温度的升高,扩散越明显。当退火温度在450℃以下时,没有铜硅化合物生成。退火温度较高时,Cu和Si反应生成铜硅化合物。Cu/SiO2/Si（111）样品由于SiO2自然氧化层的存在抑制了体系的扩散和反应,比Cu/Si体系难于扩散和反应。2.对于Cu/SiO2/Si（100）体系,当退火温度高于350℃时才产生明显的扩散,随着温度的升高扩散更明显。当退火温度在350℃以下时,没有铜硅化合物生成。与Cu/SiO2/Si（111）样品相比,磁控溅射沉积Cu/SiO2/Si（100）样品更容易发生扩散和界面反应,这是由衬底和薄膜取向决定的。3.对中性团簇和离化团簇束在加速电压为Va=3 kV沉积的Cu/SiO2/Si（111）薄膜样品,在450℃退火时,Cu和Si之间发生扩散和反应,铜硅化合物生成。这和磁控溅射沉积的Cu/SiO2/Si（111）薄膜样品测试结果相似。4.对中性团簇沉积的Cu/Si（111）薄膜样品,230℃退火时,Cu和Si之间就发生了扩散和反应,生成了铜硅化合物。这和常规磁控溅射沉积Cu/Si体系结果相似。5.离化团簇束在加速电压为Va=3 kV沉积的Cu/Si（111）薄膜样品,未退火时就发生了扩散,但随着退火温度在230—600℃升高时,RBS谱都没有发生明显变化,且XRD谱中没有看到任何铜硅化合物相,说明此时可能没有铜硅化合物生成,在Cu薄膜和Si衬底之间形成了一个热稳定的界面。