PVD 沉积方法的比较

PVD（物理气相沉积） 是在真空条件下，通过将材料源表面物理气化成原子、分子或离子，在基材表面沉积具有特定功能的薄膜的技术。 PVD镀膜 主要分为三大类：气相沉积、溅射和离子沉积。

真空蒸镀：在真空条件下加热电镀材料蒸发或升华，材料的原子或分子直接在基体上形成薄膜的技术。下面介绍几种常见的真空气相沉积技术。

1、电阻蒸发

采用电阻加热蒸发源蒸发镀膜技术，一般用于蒸发低熔点材料，如铝、金、银、硫化锌、氟化镁、三氧化铬等；加热电阻一般采用钨、钼、钽等。

2. 电子束蒸发

利用高速电子束加热使材料蒸发汽化，在基材表面凝结成薄膜的技术。电子束热源的能量密度可达104-109w/cm2，温度可达3000 ℃以上。电子束加热蒸发源有直枪式电子枪和E型电子枪两种（也有环排式），电子束从源发出，借助磁场线圈使电子束聚焦和偏转，对薄膜材料进行轰击和加热。

3. 激光蒸镀

利用高能激光束使材料蒸发形成薄膜的方法，一般称为激光气相沉积。

4、感应加热蒸发

利用高频电磁场感应加热，使材料汽化蒸发在基材表面凝结成膜的技术。

溅射镀膜：一种高能粒子在真空中轰击材料表面，使其原子获得足够能量逃离表面并到达基材凝结成薄膜的技术。

与真毛镀膜相比，溅射镀膜适用于所有（包括高熔点）材料，具有附着力强、成分可控、易于大规模生产等优点。

1.偶极子溅射

溅射镀膜技术是在靶材和基体之间加入高直流电压，两极之间的气体（一般为Ar2）被电离，高速带电离子轰击靶材表面。为了维持自持放电，在两个极板之间几厘米的正常溅射间距下，放电压力通常高达10 Pa，这对溅射效率和薄膜质量都是不利的。因此，直流溅射多采用非自持放电，即增加热电子发射器和辅助阳极四极溅射，可以在10-1～10-2 Pa的低气压下进行溅射。

2. 射频溅射

采用射频电源代替直流电源，在靶材与基片之间施加高频电压，溅射时靶材会产生自偏压效应（即靶材自动处于负电位状态），从而保持绝缘靶材的溅射。常用的频率约为 13.56 MHz。

3.磁控溅射

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片的过程中与氩原子碰撞，使其电离，产生正Ar离子和新的电子；新电子飞向基板，Ar离子在电场作用下加速向阴极靶材运动，以高能量轰击靶材表面，使靶材溅射。在溅射粒子中，中性靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，同时产生的二次电子将受到电场和磁场的作用，产生沿E（电场）×B（磁场）方向的漂移，称为E×B漂移，其轨迹近似于摆线。在环形磁场的情况下，电子以近似单摆的方式围绕靶材表面作圆周运动，其路径不仅长，而且被束缚在靠近靶材表面的等离子体区域中，并电离该区域中的大量Ar以轰击靶材，从而实现高沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子能量耗尽，逐渐远离靶材表面，最终在电场E的存在下沉积在衬底上。由于电子能量较低，传递到衬底的能量很小，导致衬底温升较低。磁控溅射是入射粒子与靶材之间的碰撞过程。入射粒子在目标中经历复杂的散射过程并与目标原子碰撞，将其部分动量传递给目标原子，目标原子又与其他目标原子碰撞，形成级联过程。在这个级联过程中，某些表面附近的目标原子获得足够的动量向外移动并使目标被溅射出去。