[发明专利]一种稳定的高电导Cu-Ge-Fe三元稀合金薄膜及其制备工艺

摘要

本发明涉及一种稳定的高电导Cu‑Ge‑Fe三元稀合金薄膜及其制备工艺，属于新材料领域。这种稳定的高电导Cu‑Ge‑Fe三元稀合金薄膜中大原子半径非金属组元Ge的添加量是第三组元金属元素Fe的5～35倍，Ge和Fe添加总量为原子百分比0.32～1.74％。其优点是：1、添加元素的含量很少，能够保持铜膜本身的低电阻率；2、在Cu中加入固溶态的非金属Ge时，大的原子尺寸决定了Ge在Cu中难以扩散，有利于保持整体结构稳定；3、Ge与Fe为负混合焓，通过添加Ge元素将Fe代入Cu中，增大Fe在Cu中的固溶度，使合金薄膜呈固溶状态，而Fe的添加可以使Ge的添加量降低，较大程度的削减了大原子本身造成的电子散射效应，故两种元素的共添加有利于稳定Cu膜同时保证其电阻率受到最小的影响。

主权项

1.一种稳定的高电导Cu‑Ge‑Fe三元稀合金薄膜的制备工艺，其特征在于：所述Cu‑Ge‑Fe三元稀合金薄膜中大原子半径金属组元Ge的添加量是第三组元金属元素Fe的5～35倍，Ge和Fe添加总量为原子百分比0.32～1.74％；制备工艺采用下列步骤：(1)按照所需的Ge、Fe原子百分含量，取纯度为99.99％以上的Ge、Fe金属原料放入真空熔炼炉的铜坩埚内；(2)将炉内气压抽至5×10‑3～7×10‑3Pa，封闭真空室，向炉内通入高纯Ar气，对样品原料进行反复熔炼，得到成分均匀的Ge‑Fe母合金锭；(3)通过铜模吸铸法将步骤(2)中的合金锭制备出直径为6mm的圆柱形合金棒；(4)将步骤(3)中的合金棒切成1～1.2mm厚的小合金片，并将不同数量的合金片粘在高纯Cu靶溅射区制成组合溅射靶；(5)将步骤(4)中溅射靶安装好，将清洗后的单晶Si基片放入真空室，本底真空抽至7.0×10‑4～8.5×10‑4Pa；(6)充入氩气，调节气压至2.5～3Pa，加脉冲电压600V清洗基片8min；(7)关闭脉冲电源，开启500W射频源调节至靶材起辉，工作气压调至0.4Pa，溅射功率100W，靶基距为10～11cm，预溅射后打开挡板，正式溅射25min得到Cu‑Ge‑Fe三元稀合金薄膜；(8)所述Cu‑Ge‑Fe合金薄膜样品在400℃退火41小时后电阻率仍保持在2.0～3.2μΩ·cm。