1真空蒸發(fā)鍍膜

1.1 真空蒸發(fā)鍍膜原理
原理如圖 1 所示 。 它是將膜材置于真空鍍膜室內(nèi) ， 通過(guò)蒸發(fā)源使其加熱蒸發(fā) 。 當(dāng)蒸發(fā)分子的平均自由程大于蒸發(fā)源與基片間的線尺寸后 ， 蒸發(fā)的粒子從蒸發(fā)源表面上逸出 ， 在飛向基片表面過(guò)程中很少受到其他粒子 （ 主要是殘余氣體分子）的碰撞阻礙，可直接到達(dá)基片表面上凝結(jié)而生成薄膜。

1.2 真空鍍膜特點(diǎn)
真空蒸鍍法優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備比較簡(jiǎn)單 、操作容易；制成的薄膜純度高 、質(zhì)量好，厚度可較準(zhǔn)確控制；成膜速率快，效率高；薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理比較簡(jiǎn)單；
缺點(diǎn)：不容易獲得結(jié)晶結(jié)構(gòu)的薄膜；所形成的薄膜在基板上的附著力較?。还に?/span>重復(fù)性不夠好等。

2 真空濺射鍍膜

2.1 濺射鍍膜的機(jī)理
所謂濺射就是用荷能粒子（通常是惰性氣體的正離子）去轟擊固體（簡(jiǎn)稱為靶材）表面，從而引起靶材表面上的原子（或分子）從其中逸出的一種現(xiàn)象。濺射的機(jī)理是動(dòng)量從碰撞的粒子（正離子）傳遞給晶體點(diǎn)陣粒子的過(guò)程。如圖2所示，入射離子的動(dòng)能傳遞是接連不斷地從一個(gè)原子傳遞給另一個(gè)原子的過(guò)程。

2.2 真空濺射薄膜的特點(diǎn)
① 膜厚可控性和重復(fù)性好
膜的厚度控制在預(yù)定的數(shù)值上，稱為膜厚的可控性。所需要的膜層厚度可以多次重復(fù)性出現(xiàn)，稱為膜厚重復(fù)性。在真空濺射鍍膜中，可以通過(guò)控制靶電流來(lái)控制膜厚。
② 薄膜與基片的附著力強(qiáng)
濺射原子能量比蒸發(fā)原子能量高 1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，高能量的濺射原子沉積在基片上進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換比蒸發(fā)原子高得多，產(chǎn)生較高的能量，增強(qiáng)了濺射原子與基片的附著力。
③ 制備合金膜和化合物膜時(shí)靶材組分與沉積到基體上的膜材組分極為接近
④ 可制備與靶材不同的新的物質(zhì)膜
如果濺射時(shí)通入反應(yīng)性氣體，使其與靶材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣就可以得到與靶材完全不同的新物質(zhì)膜。
⑤ 膜層純度高質(zhì)量好
濺射法制膜裝置中沒(méi)有蒸發(fā)法制膜裝置中的坩堝構(gòu)件，所以濺射鍍膜中不會(huì)混入坩堝加熱器材料的成分，純度更高。
濺射鍍膜法缺點(diǎn)是成膜速度比蒸發(fā)鍍膜低 、基片溫度高 、易受雜質(zhì)氣體影響 、裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

3 真空離子鍍膜

3.1 真空離子鍍膜原理
真空離子鍍膜是指在真空氣氛中利用蒸發(fā)源或?yàn)R射靶使膜材蒸發(fā)或?yàn)R射，蒸發(fā)或濺射出來(lái)的一部分粒子在氣體放電空間中電離成金屬離子，這些粒子在電場(chǎng)作用下沉積到基體上生成薄膜的一種過(guò)程 。其原理如圖3所示 。首先將鍍膜室壓力抽真空至 10 -3pa 以下，然后通入工作氣體使壓力增大至 10^0-10^-1pa，接入高壓。由于作為陰極的蒸發(fā)源接地，基體接入可調(diào)節(jié)的負(fù)偏壓，這時(shí)電源即可在蒸發(fā)源與基體間建立起低壓氣體放電的低溫等離子區(qū)；電阻加熱式蒸發(fā)源通電加熱膜材后，從膜材表面上逸出來(lái)的中性原子，在向基體遷移的過(guò)程中通過(guò)等離子體時(shí)，一部分原子由于與電子碰撞而電離成正離子；另一部分與工作氣體中的離子碰撞交換電荷后也可生成離子。這些離子在電場(chǎng)作用下被加速而射向接入負(fù)電位的基體后，即可生成薄膜。

3.2 真空離子鍍膜的特點(diǎn)
① 膜 /基結(jié)合力（附著力）強(qiáng)，膜層不易脫落； ② 離子鍍具有良好的繞射性，從而改善了膜層的覆蓋性；③ 鍍層質(zhì)量高；④ 沉積速率高，成膜速度快，可制備30微米的厚膜；⑤ 鍍膜所適用的基體材料與膜材均比較廣泛。

4 化學(xué)氣相沉積（ CVD ）
化學(xué)氣相沉積技術(shù)，簡(jiǎn)稱 CVD 技術(shù)。它是利用加熱 、等離子體增強(qiáng) 、光輔助等手段在常壓或低壓條件下使氣態(tài)物質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在基體表面上制成固態(tài)薄膜的一種成膜技術(shù)。
CVD 技術(shù)一般來(lái)說(shuō)具有一些特點(diǎn)：
① 設(shè)備的工藝操作都比較簡(jiǎn)單 、 靈活性較強(qiáng) ， 能制備出配比各異的單一或復(fù)合膜
層和合膜層；
② CVD 法適用性廣泛；
③ 沉積速率可高達(dá)每分鐘幾微米到數(shù)百微米，因此生產(chǎn)效率高；
④ 與 PVD 法（蒸鍍、濺射）相比較繞射性好，適宜涂覆形狀復(fù)雜的基體；
⑤ 涂層致密性好；
⑥ 承受放射線輻射后的損傷較低，能與 MOS 集成電路（一種以金屬 -氧化物 -半導(dǎo)
體場(chǎng)效應(yīng)晶體管為主要元件構(gòu)成的集成電路）工藝相融合。
5 小結(jié)
真空鍍膜技術(shù)主要包括物理氣相沉積（PVD）技術(shù)和化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù) 。
上面提到的蒸鍍、濺射鍍和離子鍍等都屬于PVD，其基本原理可概括為：鍍料的氣化 → 鍍料原子、分子或離子的遷移 → 鍍料原子 、分子或離子在基體上沉積。

化學(xué)氣相沉積可概括為：形成揮發(fā)性物質(zhì) → 把上述物質(zhì)轉(zhuǎn)移到沉積區(qū)域 → 在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生固態(tài)物質(zhì)。