薄膜沉积行业已经出现了一些惊人的创新和改进，这些创新和改进导致了快速、可扩展、高效的沉积装置的发展。在本博客中，我们将讨论流行的化学气相沉积和物理气相沉积技术和应用。

什么是薄膜沉积？

薄膜沉积技术用于通过应用薄 （< 1 微米） 材料涂层来改变工程部件的表面特性。这些修改非常多样化，能够影响材料特性，例如导电性、磨损、疲劳、腐蚀、硬度等等（取决于您的应用需求）。常见的薄膜应用包括：

• 电子元件和显示器
• 固体表面涂层
• 生物 医学
• 光学镀膜
• 数据存储设备

虽然市面上有许多薄膜沉积技术，但我们只关注图 1 中的技术。

物理气相沉积 （PVD）

顾名思义，物理气相沉积利用物理过程来沉积薄膜。首先将要沉积的材料（目标材料）从固体形式蒸发成等离子体或离子。然后将目标材料转移到基材表面，并使其冷凝并生长成薄膜。

热蒸发

热蒸发的工作原理是利用来自钨加热元件或电子束的热能蒸发目标材料。汽化后，材料通过高压真空 （1 x 10^‑6至 1 x 10^‑9Torr） 并沉积在基材上，在那里冷凝并长成固体薄膜。

这种方法可用于沉积纯金属、非金属、氧化物和氮化物。它最常用于在太阳能电池、OLED 显示器和薄膜晶体管上沉积导电金属层。

溅射沉积

溅射沉积的工作原理是在真空室 （0 – 0.03 Torr） 中使用等离子体（通常是氩气）将离子从靶材转移到衬底材料上。

虽然溅射沉积技术的具体细节各不相同，但基本的设置和作如下。靶材连接到带负电的阴极，衬底连接到带正电的阳极。自由电子加速向阳极移动并与氩原子碰撞，将它们转化为带正电的离子。然后，氩离子加速向阴极移动并与目标材料碰撞，释放出沉积在衬底表面的原子。

溅射沉积最早应用于计算机硬盘的生产，现在广泛用于集成电路加工、减反射或高发射率薄膜镀膜玻璃的生产、切削工具涂层以及 CD 和 DVD 的涂层。

化学气相沉积 （CVD）

在化学气相沉积中，通过化学反应产生薄膜，通常与气态靶材一起在衬底附近反应以产生所需的薄膜。CVD 工艺使用质量流量控制器将精确数量的气体反应物引入工艺室。然后，反应物被输送到底物表面，在那里发生化学反应，底物吸附所需的反应产物。任何额外的化学副产物都将被解吸并去除。

低压化学气相沉积 （LPCVD）

低压化学气相沉积在 0.1 – 10 Torr 的压力和 200 – 800°C 的温度范围内进行。 使用专门的前驱体输送系统淋浴喷头将反应物添加到腔室中。淋浴喷头和腔室壁被冷却，基材被加热，以促进异质表面反应。反应完成后，使用真空泵去除副产物。

LPCVD 最常用于生产电阻器、电容器电介质、MEMS 和减反射涂层。

等离子体增强化学气相沉积 （PECVD）

等离子体增强化学气相沉积使用等离子体提供促进驱动沉积的化学反应所需的能量。电能用于产生这种中性气体等离子体。PECVD 在 2 – 10 Torr 和 200 – 400°C 的相对较低温度下进行。

PECVD 广泛用于太阳能电池和微电子的生产。由于 PECVD 是在相对较低的温度下进行的，因此它允许使用无法承受其他 CVD 技术中存在的较高温度的基板。

原子层沉积 （ALD）

原子层沉积通常使用两个前驱体，它们依次与衬底表面反应。通过交替送入腔室的前驱体来沉积薄膜。这允许用户逐层沉积所需的薄膜，并更好地控制薄膜厚度。

ALD 通常用于制造微电子器件。使用 ALD 的几种产品包括磁性记录头、MOSFET 栅极堆栈、DRAM 电容器和非易失性铁电存储器。它还用于改变植入体内的生物医学设备的表面特性。

结论

在考虑最适合您应用的薄膜沉积方法时，了解可用的工艺至关重要，这样您才能选择能够最大限度地提高涂层质量和产量的工艺。

凭借 10 ms 的响应时间、高达读数 0.5% 的精度，并且能够轻松适应您现有的设置，Alicat 的 MCE 或 MCV 系列质量流量控制器可用于在各种沉积设置中生产高质量、可重复的涂层。