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磁控溅射工艺参数对Cu薄膜电阻率的影响
磁控溅射工艺是一种常用于制备薄膜材料的技术方法，通过在真空环境中将目标材料置于感应耦合等离子体中，利用感应耦合等离子体激发目标表面的原子或离子，形成高能量的原子或离子射流，沉积在基底上形成薄膜。磁控溅射工艺参数如工作气体种类、工作气体压强、靶材种类、功率等都会对所得Cu薄膜的电阻率产生影响。在本文中，将重点讨论磁控溅射工艺参数对Cu薄膜电阻率的影响。
首先，工作气体种类对Cu薄膜电阻率有显著影响。在磁控溅射过程中，常用的工作气体有氩气、氮气等。实验结果表明，当使用氩气作为工作气体时，得到的Cu薄膜具有较低的电阻率。这是因为氩气具有较大的离化电位和较高的击穿电场强度，能够激发目标表面更多的Cu原子和离子，形成高能量的射流，使薄膜结晶度较高，晶粒尺寸较大，电子迁移率较高，从而降低了电阻率。而使用氮气作为工作气体时，得到的Cu薄膜电阻率较高，这是因为氮气的离化电位较低，激发得到的Cu原子和离子能量较低，导致薄膜结晶度较低，晶粒尺寸较小，电子迁移率较低，增加了电阻率。
其次，工作气体压强对Cu薄膜电阻率也有影响。当工作气体压强增加时，目标表面撞击Cu原子和离子的频率增加，能量也会增加，导致得到的Cu薄膜电阻率减小。然而，当工作气体压强过高时，会导致射流的背散射增加，使薄膜表面充满缺陷或杂质，进而增加电阻率。因此，合适的工作气体压强是保证得到低电阻率的Cu薄膜的关键。
靶材种类也会对Cu薄膜电阻率产生影响。实验研究发现，使用纯Cu靶材溅射得到的Cu薄膜电阻率最低。这是因为纯Cu靶材中没有杂质或掺杂元素，能够得到较纯净的Cu原子和离子成分，提高了薄膜的结晶度和晶粒尺寸，降低了电阻率。而使用掺杂元素或杂质较多的Cu合金靶材溅射得到的Cu薄膜电阻率较高。
最后，功率也是影响Cu薄膜电阻率的重要参数。增加功率可以提高靶材的溅射效率和能量，增加射流的能量，促进薄膜的结晶度和晶粒生长，降低电阻率。然而，过高的功率会导致靶材表面过热，甚至熔化，产生较多的杂质或缺陷，从而增加薄膜的电阻率。因此，选择合适的功率是得到低电阻率Cu薄膜的关键。
综上所述，磁控溅射工艺参数如工作气体种类、工作气体压强、靶材种类、功率等对Cu薄膜电阻率都有较大的影响。合理选择工艺参数，可以得到低电阻率的Cu薄膜，进而提高薄膜在导电等领域的应用性能。