摘要
WTi薄膜是集成电路中扩散阻挡层的主要材料之一。随着集成电格的型化，对WTi薄报的阻挡性能提出了更高的要求.薄頫的粒子污染楚影响其阻挡性能的关键因素之一，而这主要受树于WTi靶材中富钛相的含量。因此，调控富钛相对于改善wTi薄膜阻挡性能具有的科学价值和现实意义. 本论义首先通过第-性原理计算Ti向预留缺陷的W中扩散的激活能：其次，通过W粉特性、冷却方式、深冷处理及深冷磁场耦合处理等方法调控W-10wt.％Ti靶材的宫钛相，揭示了富钛相结构及含量的变化规率后，釆闷磁控溅射制备了W-Ti薄膜，并对薄^的扩畋阻挡性能进行了评价，主要结论如下： W粉中预制缺陷能仰制富钛相的形成。第一性原理计算表明，随着钨中空位的增多，钛向钨中的扩散激活能明显下降，即W中的空位更有利于钛向其内部扩敢，实验结果表明：在球料比10∶1吋，高能球磨9h可使W粉末内部显微应变和位错密度分别增加10涪和100倍,晶粒尺寸减小了1/2:当烧结温度为900℃时，钛向玛中扩敢通过短路扩散和体扩敏同时进行，钛向钨中扩敏增加，减小了宫钛相的生成几率。W粉经球磨9h通过无压绕结制备的WTi合金中富钛相的含量从16.7％减少到12.7％,并且合金的晶粒得到细化，合金的综合物理性能尤其是致密度得到显著提商， 通过吋W粉的配比轮押制富钛相的形成。釆用球磨9h后的W粉，200℃保温1h热压烧结所制备的W-10wt.％Ti合金致ffi度为92％、平均晶粒尺寸为2.33μm、富钛相含量为12.1％,且呈细小均匀分布：W粉配比后所制备的合金致密度达到99.2％、富钛相含量为7.9％,合金粒尺寸为159nm: 提高冷速能抑抑制寓钛相的形成。水冷较常规炉冷所制备的WTi合金组织中的窗钛相含量减少了52.7％.合金晶粒尺寸由2.33nm减小到0.65μm,硬度和弹性模以增加，了一部分富钛相的形成是由于冷却过程相分解所致. 深冷处理增加了WTi合金的致密度.减少了组织中窗钛相含量，提高了该合金的微硬度。在-196℃下单次深冷2h处理后的WTi合金中富钛相含量降低至7.2％，致密度和显微硬度分别提高至99.8％和594HV0.05；WTi合金在超低温深冷（-268.6℃）和强磁场下（0T~12T）耦合处理后合金中富钛相减少，致密度提高，且较单一深冷处理富钛相分布更为均匀细小。同时合金组织中的富钛相有一定的取向。 深冷靶材较未深冷靶材所镀薄膜光滑致密，晶粒更为细小均匀。溅射功率为200W时所制备的厚度为100nm的WTi薄膜，深冷靶材制备的薄膜和基底的结合力为39N，较未深冷靶材所制备的薄膜与基底的结合力14N显著增加。深冷处理后靶材的失效温度为650℃~700℃，较未深冷靶材所镀薄膜的失效温度提高了100℃。
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