随着薄膜技术的发展,薄膜逐渐开始应用于集成电路。纯金属钽薄膜和氮化钽薄膜均可以用作Cu扩散阻挡层,近几年研究发现Ta-C-N三元薄膜也可以作为扩散阻挡层,且其扩散阻挡性能更优于金属钽薄膜和氮化钽薄膜。　　 多靶共溅磁控溅射技术可方便控制沉积薄膜成分、沉积速率、气氛组成等工艺参数,也可研究某单一工艺参数对沉积薄膜的影响。本文利用磁控溅射设备,研究不同氮气分压对Ta-N薄膜及Ta-C-N薄膜的性能影响。利用纳米压痕设备系统研究N2分压对薄膜纳米硬度、弹性模量的影响;采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌;使用摩擦试验机测定薄膜的摩擦因素;利用扫描电镜观察摩擦痕迹。并对两种薄膜的纳米压痕行为及摩擦性能进行系统对比,初步分析了两种薄膜性能差异的产生机理。　　 在相同溅射功率和溅射温度的条件下,不同氮分压下制备的Ta-N薄膜都为非晶态薄膜。随混合气体中N2分压的增加,非晶态Ta-N薄膜的沉积速率呈下降趋势,其中氮分压为1%时,溅射45min,薄膜厚度最大为705nm,沉积速率为15.67nm·min-1。不同N2分压下,薄膜都有平整且致密的表面,团簇紧密,表面均方根粗糙度都较小,其中氮分压为10%时,薄膜RMS为最小值2.850nm。随N2分压的上升,薄膜硬度和弹性模量呈下降趋势,其中氮分压为1%时,薄膜具有最高纳米硬度值和弹性模量,分别为7.30GPa和167.54GPa。Ta-N薄膜具有良好且稳定的摩擦性能,其中N2分压为10%时,所制得薄膜摩擦因数最低,但同时受硬度等因素影响,此时薄膜的磨损情况相对最为严重,其中氮分压为1%时,薄膜磨损率最低,其值为2.1×10-5mm3/N·m。　　 与Ta-N薄膜相似,不同N2分压下,利用磁控溅射技术制得的Ta-C-N薄膜都为非晶结构。在N2分压为1%时,所制得的Ta-C-N薄膜具有最好的综合性能。此时,薄膜有最大沉积速率25.50nm·min-1。薄膜形成了非常平整的表面,并具有极低表面均方粗糙度,其值为1.939nm。纳米硬度测试结果表明,N2分压为1%时,Ta-C-N薄膜的纳米硬度高达9.45GPa,弹性模量为225.71GPa,但其他N2分压下制备的Ta-C-N薄膜硬度较低,且表面粗糙,分析认为可能是靶中毒导致;具有最小摩擦因数和最低摩擦磨损率的Ta-C-N薄膜也为N2分压为1%时所制得,其值分别为0.238和5.94×10-6mm3·N-1·m-1,其摩擦性能远好于Ta-N薄膜。　　 利用磁控溅射法可成功制备Ta-N薄膜和Ta-C-N薄膜,制得的薄膜都以非晶形式存在,具有平整光滑的表面,比较优良的机械性能。特别是Ta-C-N薄膜,其纳米硬度和摩擦学性能都要远远好于Ta-N薄膜,初步分析认为高能的C+离子的轰击和注入作用使薄膜产生了硬化,提高了薄膜的纳米硬度,同时,碳的自润滑作用,对降低摩擦因数和磨损率起了关键性作用。　　 本文采用磁控溅射法制备Ta-N薄膜和Ta-C-N薄膜,为利用其它方法制备这两种薄膜提供了一个比较的基础。同时,研究仅限于薄膜的力学性能的表征,薄膜(特别是Ta-C-N薄膜)其它方面性能如电学性能等有待深入研究。