薄膜技术中pvd和cvd的区别详解

2．蒸发镀用途
蒸镀只适用于镀 制对结合强度要 求不高的某些功 能膜，例如用作 电极的导电膜， 光学透镜的反射 膜及装饰用的金 膜、银膜。
2．蒸发镀用途
蒸镀纯金属膜中90％是铝膜，铝膜有广泛的用 途。 目前在制镜工业中已经广泛采用蒸镀，以铝代 银，节约贵重金属。 集成电路是镀铝进行金属化，然后再刻蚀出导 线。在聚酯薄膜上镀铝具有多种用途，可制造 小体积的电容器；制作防止紫外线照射的食品 软包装袋等；经阳极氧化和着色后即得色彩鲜 艳的装饰膜。 双面蒸镀铝的薄钢板可代替镀锡的马口铁制造 罐头盒。
一、 蒸发镀
在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀膜材 料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法 称为蒸发镀膜，简称蒸镀。 蒸发镀是PVD方法中最早用于工业生产的一 种方法，该方法工艺成熟，设备较完善，低 熔点金属蒸发效率高，可用于制备介质膜、 电阻、电容等，也可以在塑料薄膜和纸张上 连续蒸镀铝膜。
绕射性好。
基片的正面反面甚至内孔、凹槽、狭缝等，都能沉积上薄膜。
沉积速率快，镀层质量好 。
离子镀膜获得的镀层组织致密，针孔、气泡少。而且镀前对工件 ( 基片 )清洗处理较简单。成膜速度快，可达 75m/min ，可镀制厚 达30m的镀层，是制备厚膜的重要手段。
2 离子镀膜的特点
可镀材质广泛
真空蒸镀时，蒸发粒子动能为0.1～1.0eV,膜对 基体的附着力较弱，为了改进结合力，一般采 用: 在基板背面设臵一个加热器，加热基极，使基 板保持适当的温度，这既净化了基板，又使膜 和基体之间形成一薄的扩散层,增大了附着力。 对于蒸镀像Au这样附着力弱的金属，可以先蒸 镀像Cr，Al等结合力高的薄膜作底层。
1．基本原理
其中靶是一平板，由欲沉积的材料组成，一般 将它与电源的负极相连，故此法又常称为阴极 溅射镀膜。 固定装臵可以使工件接地、悬空、偏臵、加热、 冷却或同时兼有上述几种功能。真空室中需要 充入气体作为媒介，使辉光放电得以启动和维 持，最常用的气体是氩气。

物 理 气 相 沉 积
化 学 气 相 沉 积
1000℃， 沉积温度 高，基体 的 硬度～20μ m 或更厚， 适合于开 发多层厚 膜涂层， 高耐磨性。
TiN TiC TiCN A12o3 ZrO2 金刚石等 。
高
排出的 废气对 环境 有污染 。
PVD与CVD涂层工艺比较
沉积温度 500℃或更 低， 沉积温度低 刀具变型 不， 基体的 硬度 强度不降低 。 涂层厚度 2～5μ m, 涂层较薄 ，刃口锋 利。 涂层表面 状态 涂层为压 应力，有 利于抑制 裂缝的扩 展；刃口 可不作钝 处理；表 面致密， 粗糙度低 。 涂层为拉 应力，易 生成裂 缝；刃口 必须作钝 化处理； 表面较粗 糙。 主要涂层 材料 TiN TiCN TiA1N A12o3 A1CrN MoS2 WC/C 等。 涂层 结合 强度 低 对环境 影响 无污染 主要应用领域 1.高速钢通用刀 具：钻头、丝锥 、立铣刀。 2.高速钢精密复 杂刀具：拉刀、 齿轮刀具。 3.整体硬质合金 刀具。 4.可转位螺纹刀 片、切断、切槽 刀片。 1.硬质合金可转 为刀片：车刀片 、铣刀片等。 2.金刚石涂层。

1. PVD简介PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

2. PVD技术的发展PVD技术出现于二十世纪七十年代末，制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点。

最初在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各国制造业的高度重视，人们在开发高性能、高可靠性涂层设备的同时，也在硬质合金、陶瓷类刀具中进行了更加深入的涂层应用研究。

与CVD工艺相比，PVD工艺处理温度低，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。

目前PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。

PVD技术不仅提高了薄膜与刀具基体材料的结合强度，涂层成分也由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta－C等多元复合涂层。

3. 星弧涂层的PVD技术增强型磁控阴极弧：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。

增强型磁控阴极弧利用电磁场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。

过滤阴极弧：过滤阴极电弧(FCA )配有高效的电磁过滤系统，可将离子源产生的等离子体中的宏观粒子、离子团过滤干净，经过磁过滤后沉积粒子的离化率为100%，并且可以过滤掉大颗粒，因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蚀性能好，与机体的结合力很强。

磁控溅射：在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。

CVD与PVD的区别及比较2009年03月06日 17:17 www.elecfans.co 作者：本站用户评论（0）关键字：CVD与PVD的区别及比较(一)选材：化学蒸镀－装饰品、超硬合金、陶瓷物理蒸镀－高温回火之工、模具钢(二)蒸镀温度、时间及膜厚比较：化学蒸镀－1000℃附近，2~8小时，1~30μm(通常5~10μm)物理蒸镀－400~600℃，1~3小时，1~10μm (三) 物性比较：化学蒸镀皮膜之结合性良好，较复杂之形状及小孔隙都能蒸镀；唯若用于工、模具钢，因其蒸镀温度高于钢料之回火温度，故蒸镀后需重施予淬火－回火，不适用于具精密尺寸要求之工、模具。

不需强度要求之装饰品、超硬合金、陶瓷等则无上述顾虑，故能适用。

物理蒸镀皮膜之结合性较差，且背对金属蒸发源之处理组件会产生蒸镀不良现象；但其蒸镀温度可低于工、模具钢的高温回火温度，且其蒸镀后之变形甚微，故适用于经高温回火之精密工具、模具。

(4) 半导体制程概要－离子布植郑硕贤4.1前言在半导体组件工业中，常在半导体晶体中加入杂质以控制带电载子数目，来增加导电性。

这种加入杂质的方法称为掺入杂质(Doping) 。

一般来说，掺入杂质的方法有两种：1. 化学蒸镀法2. 扩散法3. 离子布植法其中1、3两项在微电子组件工业中已普遍使用，这两种方法虽简易实用，但却牺牲了完整晶型的要求。

如化学蒸镀法在较低温度下进行，则蒸镀层常为非晶质或是多晶质。

离子布植则造成许多表面有许多点缺陷，甚至使表面层变成非晶质；因此一般均须经一道恢复完整晶格的退火处理，使表面层能回复晶型的样子。

4.2原理离子布植是将高能量带电粒子射入硅基晶中。

离子进入硅靶材后，会和硅原子发生碰撞而逐渐损失能量；直到能量耗损殆尽，即停止在该深度。

在与硅原子碰撞过程中，离子会传递部份能量给硅原子，若此能量大于硅和硅间的键结能量，则可使其产生位移而产生新的入射粒子；这新获得动能的粒子，也会与其它硅原子产生碰撞。

Page 23
Page 24
Page 14
溅射法
直流溅射沉积装置
真空系统中，靶材
是需要溅射的材料， 它作为阴极。相对于 作为阳极的衬底加有 数千伏的电压。在对 系统预抽真空以后， 充入适当压力的惰性 气体。
Page 15
溅射法
溅射法分类
(1)直流溅射; (2)高频溅射; (3)磁控溅射； (4)反应溅射； (5)离子镀。
Page 16
Page 10
真空蒸镀
蒸发源分类
（一）电阻加热蒸发 （二）电子束加热蒸发 （三）电弧加热蒸发 （四）激光加热蒸发
Page 11
真空蒸镀
真空蒸发的影响因素
1.物质的蒸发速度 2.元素的蒸汽压 3.薄膜沉积的均匀性 4.薄膜沉积的纯度
Page 12
真空蒸镀
薄膜沉积的纯度
蒸发源的纯度； 加热装置、坩埚可能造成的污染； 真空系统中的残留气体。
物理气相沉积（PVD）
物理气相沉积法过程的三个阶段： 1，从原材料中发射出粒子； 2，粒子运输到基片； 3，粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。
Page 6
物理气相沉积（PVD）
PVD
物理气相沉积技术中最为基本的两种方法就 是蒸发法和溅射法，另外还有离子束和离子助等 等方法。
蒸发法相对溅射法具有一些明显的优点，包 括较高的沉积速度，相对较高的真空度，以及由 此导致的较高的薄膜质址等。
薄膜制备
张洋洋
薄膜制备工艺包括：薄膜制备方法的 选择，基体材料的选择及表面处理， 薄膜制备条件的选择和薄膜结构、性 能与工艺参数的关系等。
Page 2
薄
膜
物理气相沉积（PVD）
制
化学气相沉积 （ CVD）

.PVD和CVD涂层方法涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。

前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。

因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。

硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。

近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。

国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。

即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。

据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。

用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。

所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。

涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。

据报道，国外某公司在焊接;..式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。

涂层成份又有哪些呢？各自的区别在哪里，应用面怎样。

通常使用的涂层有：TiC、TiN、Ti（C.N）、Gr7O3、Al2O3等。

以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数，高的抗磨能力，高的抗接触疲劳能力，高的表面强度，保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。

PVD与CVD涂层工艺比较;..PVD与CVD涂层工艺比较涂层涂层表面主要涂层对环境主要应用领域结合强沉积温度涂层厚度状态材料影响度1.高速钢通用刀具：TiN钻头、丝锥、物立铣刀。

气态环境中，具有很 好的绕镀性 绕镀性，所以密封在CVD反应器中的所有工件， 绕镀性 除去支承点之外，全部表面都能完全镀好，甚至深 孔、内壁也可镀上。相对而论，所有的PVD技术由 于气压较低，绕镀性较差，因此工件背面和侧面的 镀制效果不理想。PVD的反应器必须减少装载密度 以避免形成阴影，而且装卡、固定比较复杂。在 PVD反应器中，通常工件要不停地转动，并且有时 还需要边转边往复运动。
VII. 最后一个比较因素是操作运行安全问题 操作运行安全问题。PVD 操作运行安全问题 是一种完全没有污染的工序，有人称它为“绿色工 程”。而CVD的反应气体、反应尾气都可能具有一 定的腐蚀性，可燃性及毒性，反应尾气中还可能有 粉末状以及碎片状的物质，因此对设备、环境、操 作人员都必须采取一定的措施加以防范。
V. 在CVD工艺过程中，要严格控制工艺条件 控制工艺条件，否 控制工艺条件 则，系统中的反应气体或反应产物的腐蚀作用会使 基体脆化。 VI. 比较CVD和PVD这两种工艺的成本 成本比较困难， 成本 有人认为最初的设备投资PVD是CVD的3一4倍，而 PVD工艺的生产周期是CVD的1/10。在CVD的一个 操作循环中，可以对各式各样的工件进行处理，而 PVD就受到很大限制。综合比较可以看出，在两种 工艺都可用的范围内，采用PVD要比CVD代价高。
厚度上的区别正好可以弥补 PVD阶梯覆盖性能的不足 阶梯覆盖性能的不足
III. CVD镀层往往比各种PVD镀层略厚一些，前者厚 厚 度在7.5µm左右，后者通常不到2.5µm厚。CVD镀层的 表面略比基体的表面粗糙些。相反，PVD镀膜如实地 反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金属光泽， 这在装饰镀膜方面十分重要。
I. 工艺温度高低 CVD 和 PVD 之间的主要区别。 工艺温度高低是 温度对于高速钢镀膜具有重大意义。 CVD 法的工艺 温度超过了高速钢的回火温度，用 CVD 法镀制的高 速钢工件，必须进行镀膜后的真空热处理，以恢复硬 度。镀后热处理会产生不容许的变形。 II. CVD 工艺对进人反应器工件的清洁 要求 PVD 清洁要求 清洁 要求比 工艺低一些，因为工件表面的一些脏东西很容易在高 温下烧掉。此外，高温下得到的镀层结合强度要更好 些。

1.反应体系成分 2.气体的组成 3.压力 4.温度
薄膜的化学气相沉积(CVD)
最基本的CVD装置 高温和低温CVD装置 低压CVD (LPCVD)装置 等离子体增强CVD(PECVD)装置 激光辅助CVD装置 金属有机化合物CVD (MOCVD)装置
场中加速后具有一定动能的特点，将 离子引向欲被溅射的靶电极。在离子 能量合适的情况下，入射的离子将在 与靶表面的原子的碰撞过程中使后者 溅射出来。这些被溅射出来的原子将 带有一定的动能，并且会沿着一定的 方向射向衬底，从而实现在衬底上薄 膜的沉积。
溅直射流溅法射沉积装置
真空系统中，靶材 是需要溅射的材料， 它作为阴极。相对于 作为阳极的衬底加有 数千伏的电压。在对 系统预抽真空以后， 充入适当压力的惰性 气体。
物理气相沉积法过程的三个阶段：
1，从原材料中发射出粒子； 2，粒子运输到基片； 3，粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。
物理气相沉积P（VDPVD）
物理气相沉积技术中最为基本的两种方法就 是蒸发法和溅射法，另外还有离子束和离子助等 等方法。
蒸发法相对溅射法具有一些明显的优点，包 括较高的沉积速度，相对较高的真空度，以及由 此导致的较高的薄膜质址等。
特别值得一提的是，在高质量的半导体晶 体外延技术以及各种绝缘材料薄膜的制备 中大量使用了化学气相沉积技术。比如， 在MOS场效应管中，应用化学气相方法沉 积的薄膜就包括多晶Si、 SiO2、SiN等。
薄膜的化学气相沉积(CVD)
CVD所涉及的化学反应类型
1.热解反应 2.还原反应 3.氧化反应 4.化合反应 5.歧化反应 6.可逆反应
蒸发源分类
（一）电阻加热蒸发 （二）电子束加热蒸发 （三）电弧加热蒸发 （四）激光加热蒸发

物理气相沉积（PVD）
PVD
这种薄膜制备方法相对于下面还要介绍的化 学气相沉积方法而言，具有以下几个特点: 1.需要使用固态的或者熔化态的物质作为沉积过 程的源物质。 2.源物质要经过物理过程进入气相。 3.需要相对较低的气体压力环境。 4.在气相中及衬底表面并不发生化学反应。
物理气相沉积（PVD）
真空蒸镀
蒸发源分类
（一）电阻加热蒸发 （二）电子束加热蒸发 （三）电弧加热蒸发 （四）激光加热蒸发
真空蒸镀
真空蒸发的影响因素
1.物质的蒸发速度 2.元素的蒸汽压 3.薄膜沉积的均匀性 4.薄膜沉积的纯度
真空蒸镀
薄膜沉积的纯度
• 蒸发源的纯度； • 加热装置、坩埚可能造成的污染； • 真空系统中的残留气体。
溅射法
溅射法利用带有电荷的离子在电 场中加速后具有一定动能的特点，将 离子引向欲被溅射的靶电极。在离子 能量合适的情况下，入射的离子将在 与靶表面的原子的碰撞过程中使后者 溅射出来。这些被溅射出来的原子将 带有一定的动能，并且会沿着一定的 方向射向衬底，从而实现在衬底上薄 膜的沉积。
溅射法
直流溅射沉积装置
真空蒸镀
• 装置： • 真空系统 • 蒸发系统 • 基片支撑 • 挡板 • 监控系统
真空蒸镀
大量材料皆可以在真空中蒸发，最终 在基片上凝结以形成薄膜。真空蒸发沉积 过程由三个步骤组成: ①蒸发源材料由凝聚相转变成气相； ②在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运; ③蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、 成膜。
薄膜的化学气相沉积(CVD)
CVD所涉及的化学反应类型
1.热解反应 2.还原反应 3.氧化反应 4.化合反应 5.歧化反应 6.可逆反应
薄膜的化学气相沉积(CVD)

PVD和CVD涂层方法涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。

前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5µm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10µm，并且设备简单，涂层均匀。

因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。

硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。

近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。

国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。

即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。

据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。

用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。

所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。

涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。

据报道，国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。

涂层成份又有哪些呢？各自的区别在哪里，应用面怎样。

通常使用的涂层有：TiC、TiN、Ti（C.N）、Gr7O3、Al2O3等。

以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数，高的抗磨能力，高的抗接触疲劳能力，高的表面强度，保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。

PVD与CVD涂层工艺比较PVD与CVD涂层工艺比较沉积温度涂层厚度涂层表面状态主要涂层材料涂层结合强度对环境影响主要应用领域物理气相沉积500℃或更低，沉积温度低刀具变型不，基体的硬度强度不降低。

简述薄膜生长的三种基本模式引言薄膜生长是材料科学中的重要研究领域，它涉及到材料的制备、性质和应用等方面。

薄膜生长的基本模式可以分为三种：化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和溶液法。

本文将对这三种基本模式进行全面、详细、完整且深入地探讨。

化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种通过在气相中使气体分子发生化学反应，从而在基底上形成固态材料的方法。

它主要包括以下几个步骤：1.基底预处理：在进行CVD之前，需要对基底进行预处理，以提高薄膜的质量和附着力。

常见的预处理方法包括清洗、表面活化和表面修饰等。

2.基底放置：经过预处理的基底被放置在反应室中，通常是在高温和低压的条件下进行。

3.气体进料：适当的气体被进料到反应室中，其中包括反应物和载气。

反应物通过化学反应生成薄膜的组分。

4.反应发生：在适当的温度和压力下，反应物发生化学反应，生成固态薄膜。

5.薄膜生长：生成的固态薄膜在基底上生长，形成所需的薄膜结构。

CVD方法具有高度的可控性和均匀性，能够制备出高质量的薄膜。

它在半导体、光电子器件等领域具有重要的应用。

物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是一种通过物理手段将固态材料转化为气态，然后在基底上重新形成固态材料的方法。

它主要包括以下几个步骤：1.基底预处理：与CVD相似，基底需要进行预处理以提高薄膜的质量和附着力。

2.基底放置：经过预处理的基底被放置在真空室中，通常是在高真空条件下进行。

3.材料蒸发：固态材料被加热至蒸发温度，转化为气态。

4.气体沉积：气态材料在基底上重新形成固态材料，形成薄膜。

PVD方法具有高速度和高温度的优势，适用于一些高熔点材料的制备。

它在涂层、磁性薄膜等领域具有广泛的应用。

溶液法溶液法是一种将溶液中的溶质转化为固态材料的方法。

它主要包括以下几个步骤：1.溶液制备：将溶质溶解在适当的溶剂中，形成溶液。

2.基底准备：基底需要进行预处理，以提高薄膜的附着力。

3.溶液沉积：将溶液倒在基底上，通过溶剂的挥发或化学反应，溶质转化为固态材料。

pvd和cvd的应用场景
PVD（Physical Vapor Deposition）和CVD（Chemical Vapor Deposition）是两种常见的薄膜沉积技术，它们在许多不同的应用场景中发挥着重要作用。

首先，让我们来看PVD的应用场景。

PVD技术广泛应用于表面涂层领域，比如在工具涂层、装饰涂层和光学薄膜等方面。

在工具涂层方面，PVD被用于在刀具、模具和车削刀具等工具上涂覆陶瓷涂层或金属涂层，以提高工具的耐磨性和延长使用寿命。

在装饰涂层方面，PVD技术可用于在钟表、珠宝、门把手和卫浴设备等产品上制作金属薄膜，赋予其金属光泽和耐腐蚀性。

在光学薄膜方面，PVD技术被广泛应用于制造镜片、滤光片和反射镜等光学元件，以改善光学性能。

接下来，我们来看CVD的应用场景。

CVD技术在半导体制造、光学薄膜、涂层和纳米材料合成等领域有着广泛的应用。

在半导体制造方面，CVD被用于沉积绝缘层、导电层和掺杂层等薄膜，用于制造集成电路和光伏电池等器件。

在光学薄膜方面，CVD技术可用于制备具有特定光学性能的薄膜，如抗反射膜、光学滤波器和激光膜等。

在涂层方面，CVD可用于制备防腐蚀涂层、耐磨涂层和导热
涂层等功能性涂层。

此外，CVD还被广泛应用于纳米材料的合成，如碳纳米管、石墨烯和纳米颗粒等。

总的来说，PVD和CVD技术在工业生产、科研领域和日常生活中都有着重要的应用，它们通过沉积不同性质的薄膜，为各种材料赋予特定的功能和性能，推动着许多领域的发展和进步。

1．蒸发镀的原理
和液体一样，固体在一定温度下也可以或多 或少的气化（升华），形成该物质的蒸气。 在高真空中，将镀膜材料加热到高温，相应 温度下的饱和蒸气就在真空槽中散发，蒸发 原子在各个方向的通量并不相等。基体设在 蒸气源的上方阻挡蒸气流，且使基体保持相 对较低的温度，蒸气则在其上形成凝固膜。 为了弥补凝固的蒸气，蒸发源要以一定的比 例供给蒸气。
根据蒸发镀的原理可知，通过采用单金属镀膜 材料或合金镀膜材料就可在基体上得到单金属 膜层或得到合金膜层。但由于在同一温度下， 不同的金属具有不同的饱和蒸气压，其蒸发速 度也不一样，蒸发速度快的金属将比蒸发速度 慢的金属先蒸发完，这样所得的膜层成分就会 与合金镀料的成分有明显的不同。所以，通过 蒸发镀获得合金镀膜比获得单金属镀膜困难。
Байду номын сангаас
一、 蒸发镀
在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀膜材 料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法 称为蒸发镀膜，简称蒸镀。 蒸发镀是PVD方法中最早用于工业生产的一 种方法，该方法工艺成熟，设备较完善，低 熔点金属蒸发效率高，可用于制备介质膜、 电阻、电容等，也可以在塑料薄膜和纸张上 连续蒸镀铝膜。
物理气相沉积（PVD）技术经历了由最初的真空蒸镀到1963 年离子镀技术的开发和应用。20世纪70年代末磁控溅射技术有 了新的突破。 近年来，各种复合技术，如离子注入与各种PVD方法的复合， 已经在新材料涂层、功能涂层、超硬涂层的开发制备中成为必 不可少的工艺方法。 PVD法已广泛用于机械、航空、电子、轻工和光学等工业部门 中制备耐磨、耐蚀、耐热、导电、磁性、光学、装饰、润滑、 压电和超导等各种镀层。 随着物理气相沉积设备的不断完善、大型化和连续化，它的应 用范围和可镀工件尺寸不断扩大，已成为国内外近20年来争相 发展和采用的先进技术之一。

CVD材料及其沉積方式
AP:常壓(1atm) LP:低壓(100Torr) PE:電漿 HDP:高密度電漿
電漿密度較高之系統
一般PECVD:使用頻率為13.56MHz, 電漿內離子濃度為1010~ 1011cm-3 HDP CVD:電漿內離子濃度為1011~ 1013cm-3 同時存在“沉積”與“蝕刻”之CVD HDP CVD包含有:
阻障金屬的濺鍍製程
為防止鋁與矽發生尖峰現象，通常於其間加入一層 阻障金屬層，至於插塞鎢因為鎢的CVD反應氣體與底材 矽會發生反應，因而造成接合漏電或接觸失敗等問題 。 所以也會在鎢與矽之間加入阻障金屬，常見的金屬有:
1.氮化鈦 (TiN) 2.鈦鎢合金(TiW) 3.Ta與 TaN: 主要作為銅製程阻障層材料 銅: (a) 低電阻率(銅約1.8 µ -cm，鋁約 3 µ -cm ) (b) 與SiO2 附著力不佳 (c) 對SiO2 及矽擴散速率快，易造成元件惡化
(b)BST與STO BST, (Ba, Sr) TiO3 : >1Gb 以上之DRAM STO, SrTiO3 : 控制較 BST容易
新CVD材料
2.低介電材料（Low k）：
選擇低介電材料來取代SiO2以解決多重內連線所造成RC時間延遲 問題 ，薄膜製作方法有 (a)漩塗式（spin coating） 溫度與濕度控制需較精準
化學氣相沈積
利用化學反應將反應物（通常為氣體）生成固態的生成 物沉積於晶片表面之技術，簡稱 CVD。所沉積的薄膜包 含，導體、半導體、介電材料。主要的材料有： 導體 : WSix，W，TiN 介電材料 : SiO2，Si3N4，PSG，BPSG 半導體 : poly Si，amorphous Si 磊晶（epitaxy）：c-Si

气相沉积简介CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积），指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。

在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。

经过CVD处理后，表面处理膜密着性约提高30%，防止高强力钢的弯曲，拉伸等成形时产生的刮痕。

特点沉积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。

制备的必要条件1）在沉积温度下，反应物具有足够的蒸气压，并能以适当的速度被引入反应室；2）反应产物除了形成固态薄膜物质外，都必须是挥发性的；3）沉积薄膜和基体材料必须具有足够低的蒸气压。

PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

涂层技术增强型磁控阴极弧：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。

增强型磁控阴极弧利用电磁场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。

过滤阴极弧：过滤阴极电弧(FCA )配有高效的电磁过滤系统，可将离子源产生的等离子体中的宏观粒子、离子团过滤干净，经过磁过滤后沉积粒子的离化率为100%，并且可以过滤掉大颗粒，因此制备的薄膜非常致密和平整光滑，具有抗腐蚀性能好，与机体的结合力很强。

磁控溅射：在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。

根据使用的电离电源的不同，导体和非导体材料均可作为靶材被溅射。

离子束DLC：碳氢气体在离子源中被离化成等离子体，在电磁场的共同作用下，离子源释放出碳离子。

薄膜材料镀膜总结1. 简介薄膜材料镀膜是一种常见的表面处理技术，通过将一层薄膜材料沉积到物体表面上，可以改善物体的性能和外观，如增加材料的抗腐蚀性、硬度和光学透明度等。

在各种不同的行业中都可以看到薄膜材料镀膜的应用，包括电子、光学、医疗和太阳能等领域。

2. 薄膜材料镀膜的原理薄膜材料镀膜主要基于物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种常见方法。

PVD是利用高速粒子束或蒸发源将薄膜材料从固态转变为气态，并在物体表面沉积形成薄膜。

CVD则是通过在物体表面上加热化学反应源，使其发生热解反应并在物体表面形成有机化合物。

3. 薄膜材料镀膜的应用3.1 电子行业薄膜材料镀膜在电子行业中有广泛的应用。

例如，在集成电路制造过程中，薄膜材料镀膜可以用于提高集成电路的性能和稳定性。

此外，薄膜材料镀膜还可以用于制造纳米材料和量子点等，以在电子设备中实现更小尺寸、更高效能的元件。

3.2 光学行业薄膜材料镀膜在光学行业中也有广泛的应用。

例如，它可以用于制造光学镜头、滤光片和反射镜等光学元件，以提高光学系统的效率和性能。

此外，薄膜材料镀膜还可以用于光纤通信和激光器等领域，以改善光学器件的传输和发射特性。

3.3 医疗行业薄膜材料镀膜在医疗行业中的应用也非常广泛。

例如，在人工关节和牙科种植等手术中，薄膜材料镀膜可以提供良好的生物相容性和耐磨性，以延长人工器官的使用寿命和减少感染风险。

此外，薄膜材料镀膜还可以用于药物输送和生物传感器等医疗设备中，以提高药物的控释效果和检测的精确性。

3.4 太阳能行业薄膜材料镀膜在太阳能行业中也有重要的应用。

例如，在太阳能电池板制造过程中，薄膜材料镀膜可以用于提高太阳能电池的效率和稳定性。

此外，薄膜材料镀膜还可以用于制造太阳能热水器和反射镜等太阳能设备，以提高能量的利用效率和热量的捕获效果。

4. 薄膜材料镀膜的优势和挑战4.1 优势薄膜材料镀膜具有以下几个优势：•改变物体的性能和外观：薄膜材料镀膜可以改变物体的表面特性，如抗腐蚀性、硬度和光学透明度等，以满足不同应用的需求。

大面积纳米级薄膜成膜技术方案
大面积纳米级薄膜成膜技术方案可以采用物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）技术或化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）技术。

1. 物理气相沉积（PVD）：PVD技术是通过在真空环境下将材料以固体的形式蒸发或溅射，形成纳米级薄膜。

典型的PVD技术包括磁控溅射、电子束蒸发和激光脉冲沉积。

这些技术在大面积成膜方面具有较高的可扩展性和成膜速度，并且不需要复杂的化学反应。

2. 化学气相沉积（CVD）：CVD技术是通过在适当气氛中将材料的前驱体分解反应生成纳米级薄膜。

常见的CVD技术包括热CVD、低压CVD和气相原子层沉积（Atomic Layer Deposition，ALD）。

这些技术在大面积成膜方面具有较好的可控性和均匀性，适用于复杂多层结构的制备。

以上两种技术可以根据不同的薄膜材料和应用需求选择合适的工艺参数和设备配置。

同时，为了实现大面积成膜，可以使用旋涂、喷雾、滚涂等辅助技术结合PVD或CVD技术，实现连续、均匀的薄膜沉积。

同时，合适的基底处理和薄膜后处理技术也是确保大面积纳米级薄膜质量的重要环节。