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目前,集成电路已经成为高科技和信息产业的核心技术,对社会生活、工业生产等都有很大的影响,现已成为衡量一国综合国力的重要标志。引线框架是集成电路的重要组成部分,具有承载和固定芯片、连接芯片与外部线路板、散热和保护内部元件等作用,而且其材料占到集成电路全部成本的25%。因此,引线框架材料的研究显得格外重要。 虽然纯铜因为具有较低的电阻率和更高的抗电迁徙能力逐渐代替了铝成为主要的互连线材料,但铝的价格低廉、原料充足易得、导电性仅次于铜,所以国内高达70%的集成电路仍以铝作为互连线材料。因此为了提高集成电路铝互连线材料的电性能,本研究对铝薄膜进行了详尽的实验分析。 本研究采用直流磁控溅射法在单晶Si衬底上制备纳米Al薄膜,分别研究了各磁控溅射工艺参数(溅射功率、溅射压强、溅射时间和衬底温度)对纳米Al薄膜的质量和电性能的影响;并在此基础上开展了激光冲击处理Al薄膜的实验研究,分析了激光冲击处理对铝薄膜的表面形貌和电性能的影响。本研究主要取得了如下成果: 1.EDS能谱显示,磁控溅射法成功制备了纯铝薄膜;XRD衍射图谱表明,除设备所能达到的最小溅射功率38W条件下所制备的铝薄膜为非晶薄膜外,其余铝薄膜均为面心立方多晶结构,并具有(111)面择优取向。 2.研究发现,溅射功率和溅射压强对铝薄膜的沉积速率、表面粗糙度、表面形貌、晶粒尺寸和电性能均有较大影响,沉积速率和电阻率随溅射功率增大均呈现出先增大后减小的趋势,随溅射压强增大逐渐减小,而晶粒尺寸和表面粗糙度均随溅射功率的增大而增大,随着溅射压强的增大而增大。溅射时间对铝薄膜的表面粗糙度、晶粒尺寸和电性能的影响较大,表面粗糙度和晶粒尺寸均随溅射时间增大而增大。衬底温度对铝薄膜织构、晶粒尺寸和电性能影响较大,衬底加热条件下制备的铝薄膜不仅缺陷减少、结构更加致密,而且其电阻率均低于衬底未加热时制备的铝薄膜的电阻率。经过大量实验分析,本研究认为制备铝薄膜的最佳工艺参数为:溅射功率在100-120W之间,溅射压强为0.5Pa,溅射时间为60min,衬底温度为150℃。 3.激光冲击实验结果表明:改变激光冲击的能量,铝薄膜晶粒的细化程度也发生变化,当激光冲击能量达到0.5J时,Al薄膜颗粒最小;冲击后的铝薄膜表面形貌也得到改善,铝薄膜表面更加平坦,缝隙等缺陷减少,组织结构更加致密,表面粗糙度降低;冲击后铝薄膜的电学性能也得到改善,电阻率降低,且当激光能量为0.5J时电阻率最小,由冲击前的14.2×10-8Ω·m减小到11.3×10-8Ω·m,降幅达到20.42%。