什么是沉积方法？为您的实验室选择合适的薄膜技术

从核心来看，沉积是将一层薄薄的材料——“薄膜”——涂覆到表面（称为基底）的过程。这些方法大致分为两大类：物理沉积，即材料从源头物理移动到基底；以及化学沉积，即利用化学反应在基底表面形成薄膜。

选择沉积方法并非哪个“更好”，而是哪个更适合任务。物理方法就像用原子喷漆，提供多功能性；而化学方法就像逐个分子地构建薄膜，提供无与伦比的纯度和精度。

沉积的两大支柱：物理法 vs. 化学法

沉积技术之间的根本区别在于薄膜材料如何到达并在基底上形成。这种差异决定了最终薄膜的特性、所需的设备以及可以沉积的材料类型。

物理气相沉积包括一系列基于真空的技术，其中固体或液体源材料被汽化，然后传输到基底，并在那里凝结形成薄膜。

可以将其想象成在真空室内部制造出原子或分子的细雾，均匀地覆盖其路径中的任何表面。由于这是一种物理的视线过程，源材料本身没有发生化学变化。

常见的PVD方法包括溅射、热蒸发和电子束蒸发。

化学气相沉积使用挥发性前驱体气体，这些气体在基底表面发生反应或分解，从而形成所需的薄膜。薄膜实际上是由这些气体提供的原子逐层构建的。

这更像是逐块砖地建造晶体结构。由于薄膜是通过表面化学反应形成的，CVD可以生产高度均匀（共形）的涂层，即使是复杂的、三维的形状也能无缝覆盖。

这种高精度是CVD成为半导体行业主导方法的原因。

基本的CVD工艺已根据不同需求进行了调整，产生了多种变体：

虽然PVD和CVD是主要的基于气相的技术，“化学沉积”类别更为广泛。它还包括使用液体前驱体而非气体的方法。

CSD涉及将液体前驱体溶液（通常是“溶胶-凝胶”）涂覆到基底上，通常通过旋涂、浸涂或喷涂。然后加热基底以蒸发溶剂并引发化学反应，形成最终的固体薄膜。

电镀是一种历史悠久的化学方法，其中基底浸入化学浴中。电流（电镀）或自催化化学反应（化学镀）导致溶解的金属离子沉积到基底表面。

选择正确的沉积方法需要在薄膜质量、材料兼容性和成本之间取得平衡。

PVD擅长沉积难以或不可能通过化学前驱体制造的材料，例如特定的金属合金或化合物。该工艺通常可以在比传统CVD更低的温度下运行，并且设备具有高度通用性。然而，其视线性质可能使得均匀涂覆复杂形状变得困难。

当需要最高纯度和共形性时，CVD是明确的选择。它能够完美涂覆复杂的形貌，这对于集成电路的制造是不可或缺的。主要缺点是（某些变体）工艺温度高以及前驱体气体的成本和潜在危害。

CSD和电镀在成本和简便性方面具有显著优势，因为它们不需要昂贵的真空系统。它们非常适用于大面积涂覆或当绝对最高纯度不是主要考虑因素时。然而，薄膜质量和均匀性可能无法与基于气相的方法相媲美。

您的最终决定将取决于您项目的具体要求。

了解这些基本区别使您能够选择与您的材料、基底和性能要求完美匹配的沉积技术。