金属钨箔膜的制备研究进展萍1,2，邢丕峰1，谌家军2，李朝阳1，谢军1，易泰民1，林华平1,2宋(1.中国工程物理研究院，四川绵阳621900)(2.西华师范大学，四川南充637002)摘要：具有体密度的高表面质量金属钨薄膜对材料高压状态方程研究具有十分重要的意义。综述了钨箔膜制备的几种方法，包括化学气相沉积、物理气相沉积、机械轧制、机械研磨抛光、化学抛光和电解抛光。综合比较后认为，采用电解抛光法可以基本满足状态方程靶用钨箔膜的需要。电解抛光可以制备表面质量比较高，厚度最小可达几微米的金属箔材，密度与原料相同，而且不会产生内应力、表面硬化、表面沾污问题，是制备低表面粗糙度、具有块材组织结构和密度材料的一种重要手段。关键词：钨箔膜；制备技术；表面粗糙度；电解抛光中图法分类号：O484文献标识码：A：1002-185X(2009)S1-382-05钨是稀有金属，具有熔点高、密度大、耐热性和耐腐蚀性强、高温强度高、导电性能优良等优点。钨的用途极其广泛，例如：因具有优异的高温抗蠕变性能、低的塑脆转变温度、高真空功函数、小的热中子捕获截面、低电阻率及与核材料相容性好等综合性能而成为理想的空间反应对热离子能量转换器发射极材料[1]；高温冶金中用作抗氧化的涂层；宇航工业用作火箭喷嘴、喷管,离子火箭发动机的热离解器；核工业用钨作盛液态金属的容器，热离子交换器等；均匀性和热稳定性优良的钨薄膜在微电子器件中得到了广泛的应用。在超大规模集成电路及微电子技术方面，钨箔膜被大量用来做器件单元的互连线、复合栅以及与硅衬底形成欧姆接触的金属硅化物和栅电极等；在惯性约束聚变物理实验用靶制备中需要使用多种规格的金属薄膜。例如：在材料高压状态方程（EOS）研究中，研究材料的高压冲击波稳定性、冲击波绝热线以及状态方程的绝对测量等均要求制备厚度为几微米至几十微米、密度达到理论密度、且具有极高的表面质量（均方根粗糙度Rq<50nm，厚度一致性好于99%）的金属箔膜，钨是其中一种重要的标准材料，制备出具有高表面质量和理论密度的钨箔膜尤为重要。常见的金属钨箔膜制备方法有化学气相沉积、物理气相沉积、机械方法、化学方法等。分析比较各种制备方法的优缺点，选择最佳的适用于EOS实验所需的钨箔膜的制备方法具有重要的意义。1化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种化学气相生长法，包括化学反应法和金属有机化合物热分解法。这种方法把含有构成薄膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给基片，借助气相作用或在基片表面上的化学反应生成要求的薄膜[2]。化学气相沉积多用于Ta、Mo、W等高熔点金属的薄膜制作。1.1低压热化学气相沉积（LPCVD）它是在低压环境中利用含有钨元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面进行反应生成薄膜的技术[3]，是制备微电子薄膜的主要技术之一。利用低压化学气相沉积技术，在硅上选择沉积的钨可用来形成钨与硅的肖特基接触或欧姆接触，用作扩散阻挡层、等离子刻蚀阻挡层等平面多层布线。对所得钨膜的表面进行测试，表面平整良好，表面粗糙度在8nm[4]以内。此工艺简单，产品结构均匀完整、致密性好、性能高，具有广泛的应用价值，但LPCVD因周期长而导致成本高，生成的钨薄膜内部存在着比较大的应力。1.2激光诱导化学气相沉积（LCVD）其基本原理是将基片置于含有金属有机化合物的真空反应室内，用聚焦的准分子激光照射基片，使周围分子激活后分解出金属原子，并在基底上沉积成膜[5]。在沉积中采用增加沉积时间的方法获得均匀的钨膜收稿日期：2008-07-08基金项目：国家“863”计划项目作者简介：宋萍，女，1982年生，硕士，西华师范大学物理与电子信息学院，四川南充637002，电话：0817-2495334，E-mail:sp6765696@163增刊1宋萍等：金属钨箔膜的制备研究进展·383·层，所用的激光脉冲能量为50MJ，膜层的反射率为50%，用光学显微镜测其厚度为120nm。钨膜的质量与激光功率密度密切相关[6]。激光化学气相沉积有很多优点和独到之处。1）在室温下就可以获得较高的沉积速率，基片不会产生热变形，也可避免掺杂物在高温下重新分布。沉积过程无需掩模，一次可以完成；2）既可以进行空间分辨率较高的微米范围内的沉积，也可以进行...