物理气相沉积 (PVD)

PVD 涵盖多种沉积技术，其中材料从源释放并转移到基板。最重要的两项技术是蒸发和溅射。

什么时候要使用 PVD？

PVD 包含金属沉积的标准技术。对于金属来说，它比 CVD 更常见，因为它可以在较低的工艺风险下进行，并且在材料成本方面更便宜。薄膜的质量不如 CVD，这对于金属意味着更高的电阻率，对于绝缘体意味着更多的缺陷和陷阱。阶梯覆盖也不如 CVD好。

沉积方法的选择（即蒸发与溅射）在许多情况下可能是任意的，并且更多地取决于当时可用于特定材料的技术。

在蒸发过程中，基板被放置在真空室内，其中也有一个待沉积的材料块（源）。然后将源材料加热到开始沸腾和蒸发的程度。需要真空才能使分子在腔室中自由蒸发，随后它们会在所有表面上凝结。这一原理对于所有蒸发技术都是一样的，只是用于加热（蒸发）源材料的方法不同。

目前常用的蒸发技术主要有两种,分别是电子束蒸发和电阻蒸发,各自采用不同的加热方式。在电子束蒸发中，电子束瞄准源材料，引起局部加热和蒸发。在电阻蒸发中，一个包含源材料的钨舟被高电流加热，以使材料蒸发。许多材料在可以使用的蒸发方法方面是有限制的（例如，铝很难用电阻加热来蒸发），这通常与该材料的相变特性有关。典型的电子束蒸发系统示意图如下图所示。

电子束蒸发材料的典型系统。

溅射是一种在比蒸发低得多的温度下从源头释放材料的技术。将基板与源材料一起放置在真空室中，称为靶材，并在低压下引入惰性气体（例如氩气）。使用 射频（RF ）电源撞击气体等离子体，导致气体电离。离子被加速朝向靶材表面，导致源材料的原子以蒸汽形式从靶材上脱离并凝结在包括基板在内的所有表面上。就蒸发而言，所有溅射技术的基本原理都是相同的。差异通常与实现目标离子轰击方式有关。典型的射频溅射系统的原理图如下图所示。

典型的射频溅射系统。

铸造

在这个过程中，待沉积的材料以液体形式溶解在溶剂中。该材料可以通过喷涂或旋涂的方式施加到基板上。一旦溶剂蒸发，材料的薄膜就会留在基板上。这对于易溶于有机溶剂的聚合物材料特别有用，并且是将光刻胶施加到基板（光刻中）的常用方法。可以在基板上浇铸的厚度范围从单个分子单层（粘合促进）到几十微米不等。近年来，铸件技术也被应用于在基板上形成玻璃材料的薄膜。旋转铸造过程如下图所示。

光刻中用于光刻胶的旋转铸造工艺。

什么时候要使用铸造？

铸造是一种简单的技术，可用于各种材料（主要是聚合物）。在广泛的条件下，可以控制薄膜厚度，精度可维持在+/-10%范围内。如果您计划使用光刻技术，铸造技术是其不可或缺的一部分。此外，聚酰亚胺和旋涂玻璃等其他有趣的材料也可以通过铸造技术应用。