扩散阻挡层用W-Ti合金靶材性能改进探索性研究

W-Ti合金薄膜广泛应用于集成电路的铜布线技术，以阻挡铜向硅中的扩散。用溅射法生产的薄膜表面上总是存在污染粒子，严重影响薄膜性能。制备薄膜的原料靶材中存在第二相（富钛相）是产生污染粒子的重要根源。本课题提出通过添加第三元素M（M＝Ta、V、Cr、Mo等）来解决这一问题。拟利用材料设计手段、热力学和动力学计算来预测添加元素的效果。利用扩散偶实验补充W-Ti-M体系短缺的相平衡和动力学实验数据，采用CALPHAD技术优化模型参数，建立各三元系的热力学和动力学数据库。通过计算预测添加元素对W-Ti合金单相区稳定性的影响和对W、Ti扩散系数的影响，模拟热压过程的相变情况，预测最佳的添加元素方案和热压工艺，计算预测和热压实验制备相结合，探索改进W-Ti基合金靶材质量的途径、最佳原料组成和制备工艺。