薄膜沉积技术
薄膜沉积是一种将非常薄的材料薄膜（在几纳米到大约 100 微米之间，或几个原子的厚度）应用到要涂覆的“基板”表面上，或在先前沉积的涂层上形成的技术层。薄膜沉积制造工艺是当今半导体行业、太阳能电池板、光电子存储和光学设备行业的核心。
薄膜沉积通常分为两大类——化学沉积和物理气相沉积系统。
物理气相沉积（PVD）
物理气相沉积是指使用机械、机电或热力学过程将材料从源释放并沉积在基材上的应用技术。其中固体材料在真空环境中蒸发并作为纯材料或合金成分涂层沉积在基材上。物理气相沉积（PVD）最常见的两种技术是蒸发和溅射。
该工艺将涂层材料作为单个原子或在分子水平上转移，它可以提供极其纯净和高性能的涂层，对于许多应用而言，这比使用的其他方法更可取。作为每个微芯片和半导体设备、耐用保护膜、光学透镜、太阳能电池板和许多医疗设备的核心，PVD 涂层为最终产品提供了关键的性能属性。无论涂层需要极薄、纯净、耐用还是清洁，PVD 都能提供解决方案。
热蒸发
热蒸发是加热一种固体材料，该材料在高真空室内沉积到基材表面，直到它开始沸腾并蒸发产生蒸汽压力。在真空沉积室内，即使是相对较低的气压也足以产生蒸气。这种蒸发的材料构成了升华效应，在高真空环境传播，而不会与其他原子发生反应或散射。它穿过腔室并沉积在基板，作为薄膜粘附在基板上。
在热蒸发过程中有两种主要的加热源材料的方法。一种称为灯丝蒸发，因为它是通过简单的电加热元件或灯丝来实现的。另一个常见的热源是电子束蒸发，其中电子束瞄准源材料以使其蒸发并进入气相沉积。
薄膜蒸发系统可以提供相对较高的沉积速率、实时速率和厚度控制以及（通过适当的物理配置）对诸如 Lift Off 等工艺进行良好的蒸发流方向控制以实现直接图案化涂层的优势。
磁控溅射使用磁铁将电子捕获在带负电的靶材上，这样它们就不会自由地轰击基材，防止要镀膜的物体过热或损坏，具有更快的薄膜沉积速率。磁控溅射系统通常配置为直列式，基板在某种类型的传送带上通过目标材料行进。对于较小的应用则设置为圆形。通常使用的几种方法来诱导高能状态，包括直流 (DC)、交流 (AC) 和射频 (RF) 磁控溅射源。
与更传统加热温度的热蒸发相比，溅射发生在等离子体的第四自然状态环境中，具有更高的温度和动能，可以在原子水平上进行更纯净和更精确的薄膜沉积。
热蒸发原理图
磁控溅射原理图
化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积通常称为 CVD，是指广泛用于生产高质量、高性能固体涂层或聚合物的薄膜沉积技术。虽然有各种各样的特定 CVD 工艺，但它们的共同点是由热或等离子体驱动的气态化学前体的化学反应，以在基板上产生致密的薄膜。
CVD 是一种高度通用且快速的方法，可以生长具有均匀厚度的致密、纯涂层。对于热 CVD，加热衬底并将前体反应物气体引入沉积室，该前体反应气体可以直接吸收到要涂覆的衬底表面上，也可以在气相中形成中间反应物，然后将其沉积到基板。这些过程可在高温和大气压或较低压力下进行。
化学气相沉积原理图
CVD和PVD的区别
CVD 和物理气相沉积 (PVD) 工艺的相似之处在于它们用于在原子或分子水平上创建纯度和密度非常高的薄膜。在某些情况下，可以使用相同的设备来完成这两项工作。
CVD 的是发生在基板表面上的化学反应。正是这种化学反应将其与通常不涉及化学反应的 PVD 溅射或热蒸发薄膜沉积工艺区分开来。
另一个关键区别是 CVD 涂层的沉积处于流动的气态，这是一种扩散的多向沉积类型。PVD是 将固体物理颗粒汽化成等离子体，这是一种现场沉积。这对不平坦表面上沉积的厚度和均匀性有很多影响。
CVD沉积设备趋向于更加多样化和高度专业化特定行业应用，并且必须处理该过程的有毒化学副产物。而利用等离子体的 PVD 对环境的影响很小。
化学气相沉积系统
化学气相沉积的优缺点
优点：CVD由于化学反应物是气体，它能够利用气体如何在基板表面上流动的物理特性，在不规则形状的表面上构建均匀、高度保形的薄膜。对于许多应用，它可以产生更可控的表面形态。
CVD 提供多种基于金属、合金和陶瓷的涂层材料。以 CVD 为特征的化学反应也可用于形成合金。
它可以为许多类型的批量生产运行提供易于扩展和可控的过程，从而通过规模经济节省大量成本。
CVD 沉积非常纯的薄膜，纯度超过 99.995%。它们通常是细晶粒的，可用于实现非常高的硬度，例如类金刚石碳 (DLC) 涂层。CVD 通常不需要像 PVD 工艺那样高的真空，或者根本不需要任何真空。除了流出处反应产生的化学副产物外，CVD设备大部分是自清洁的。
缺点：CVD 副产品是危险的，包括剧毒、爆炸性或腐蚀性。必须充分考虑以对人类或环境无害的方式安全处理它们。根据具体的前体，这可能是昂贵的。热 CVD 工艺是热驱动的，它会影响可以涂层且不会损坏的基材类型。由于过程中涉及的热量，具有不同热膨胀系数的薄膜之间可能会出现应力和故障。另外一些前体气体尤其是那些广泛用于芯片制造的金属有机化合物的成本很高。
化学气相沉积系统
