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气离溅射离子镀制氮化钛 作者：董骐等 ? ? ? ? ? ? 气离溅射离子镀制氮化钛 董骐(1)、罗蓉平、张守忠、杜建、钟钢、田凯、文学春、刘祥武 （北京丹普表面技术有限公司） GIMS ION PLATING OF TiN DONG Qi, LUO Rong Ping, ZHANG Shouzhong, DU Jian, ZHONG Gang, TIAN Kai, WEN Xuechun, LIU Xiangwu (ProChina Limited) ABSTRACT: In this paper a reactive ion plating method and system configuration of Gas Ion source enhanced Magnetron Sputtering (GIMS) is presented in details. Especially a new idea of Separate GIMS is first raised to separate in space the MS metallic deposition process and gas ion bombardment chemical reaction process in a vacuum chamber, resulting in the long-time stability, repeatability and consistency in Separate GIMS reactive ion plating process. The best combination is that magnetron-sputtering sources are driven by medium frequency powers and the newly developed gas ion source is driven by a pulsed DC power. With this system high quality TiN deposition can be obtained. KEYWORDS: GIMS, ion source, anode layer, sputtering, TiN, ion plating，medium frequency, pulsed DC. 摘要：本文详细介绍了气体离子源增强磁控溅射（气离溅射）反应离子镀膜技术和系统配置。特别是首次提出空分气离 溅射的新概念，实现了磁控溅射金属镀膜过程和气体离子轰击化学反应过程在真空室内空间上的分离，从而保证空分气离溅射反应离子镀膜过程的长时间稳定性、重 复性和一致性。当磁控溅射源采用中频电源驱动、必威体育精装版开发的气体离子源采用脉冲直流电源后，实现了最佳的设备组合，可镀制出高品质的TiN膜层。 中文关键词：气离溅射、离子源、阳极层流、溅射、氮化钛、离子镀膜、中频、脉冲直流。 (1) 董骐：男，1959年3月生，硕士，高级工程师；技术主管；通信地址：北京市海淀区三旗东路建筑涂料厂院内，邮编：100096，电话：010传真：010电子信箱：qdong@ 1. 磁控溅射反应镀膜目前状况 ????磁控溅射一般被认为是一种工作稳定、沉积速率和镀膜均匀性容易控制、简单理想的金属蒸发靶源[1-5]。将磁控溅射技术应用到化学反应离子镀膜 上，由于反应性气体在工件表面反应成膜的同时，也会在磁控靶表面产生化学反应----靶面毒化，使得靶面上金属粒子的蒸发速率大幅度降低，反应气体相对富 余，进一步恶化磁控靶面的毒化，形成一种正反馈式的雪崩过程，极不稳定。由于靶面毒化滞后恢复的（hysteresis）机理，上述过程一旦发生又不能简 单地逆向调整进行恢复，使得镀膜所需要反应气体和金属粒子的比例无法长时间稳定维持。一般认为反应磁控溅射离子镀膜过程的可控“窗口”很窄，几乎无法进行 工业上的生产应用[6-7]。 ????为了克服难题，前人已经采取了一系列措施，在减少靶面毒化和增强反应活性两方面取得了局部的进展：（a）增大真空抽气系统，保证在镀膜过程中，富 余的反应气体能够及时排出[1,4,8]，减慢雪崩过程的速度，以便及时相应调整；（b）采用非平衡闭合磁场磁控溅射对靶的布置结构，增加镀膜区域内的等 离子体密度[9,10]。由于磁控溅射能够产生的离子数量有限，故对于反应活性的改善程度也有限；（c）增大磁控靶到工件的距离[11]，使得被镀工件上 的沉积速率降低，相应可以降低反应气体的分压强[12,13]。这一措施会降低真空室空间的利用率，还会降低镀膜区域的