目前，納米涂層工藝作為科技含量較高的涂層技術(shù)，凡是傳統(tǒng)表面涂層技術(shù)，通過專業(yè)的涂層設(shè)備，即實(shí)現(xiàn)復(fù)合型涂層。本期，百騰Penta小編就來(lái)簡(jiǎn)單分享：納米鍍膜之PVD&CVD真空鍍膜工藝。

納米膜材料常用制備方法：制備納米膜材料的方法主要包括液相法和氣相法。

納米膜材料的主要制備工藝路線如下圖所示：

液相法下納米薄膜的制備：液相法將含有多種成膜組分的液體化學(xué)材料，采用刷涂、噴涂等工藝將液體材料涂覆于待鍍物件表面，再經(jīng)室溫固化、加溫固化、紫外光固化等步驟形成一層高分子防護(hù)薄膜。

液相法制備的薄膜主要用于傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械設(shè)備及零部件的防水、防腐蝕、防磨損，但膜厚一般是微米級(jí)。用液相法制備納米級(jí)的薄膜，膜厚和均勻性均難以控制。同時(shí)，液相法工藝為濕法工藝，需要對(duì)基材進(jìn)行浸泡，不適用于電子產(chǎn)品、電子元器件等不可浸泡的基材。

氣相沉積納米薄膜的制備：氣相沉積技術(shù)是利用氣相中發(fā)生的物理、化學(xué)過程，在表面沉積具有特殊性能的薄膜。采用氣相沉積技術(shù)制備的納米薄膜純度高、雜質(zhì)污染少，而且可以通過調(diào)節(jié)真空度、沉積溫度等因素實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料的組成成分、尺寸和維度的精準(zhǔn)調(diào)控。按照沉積過程可將氣相沉積技術(shù)分為物理氣相沉積技術(shù)和化學(xué)氣相沉積技術(shù)。物理氣相沉積中沒有化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生新的物質(zhì)，形成納米薄膜只是材料形態(tài)的改變?；瘜W(xué)氣相沉積過程中有化學(xué)反應(yīng)，多種材料相互反應(yīng)生成新的納米材料。

物理氣相沉積技術(shù)（PVD）：

物理氣相沉積技術(shù)指的是在真空條件下，將原材料氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，在基材表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。物理氣相沉積技術(shù)可沉積金屬膜、合金膜、陶瓷、化合物膜、聚合物膜等。

PVD技術(shù)可用于半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)щ姳∧さ闹苽?，例如晶圓制造過程中電極互連線膜的制備。PVD技術(shù)能以金、銀、銅、鋁、鉻、鎳和鐵等金屬或無(wú)機(jī)非金屬材料為原料，形成納米級(jí)別的薄膜，改變基材表面的光學(xué)特性。在光伏領(lǐng)域可用于減少光線反射，提高光電轉(zhuǎn)換效率；在電子消費(fèi)品領(lǐng)域可用于改變電子產(chǎn)品顯示屏幕的分辨率、透光率。另外，PVD技術(shù)通常還用于改變基材色澤、外觀，用五金件上鍍上不同的顏色，做為裝飾用途。

PVD技術(shù)所需的反應(yīng)溫度一般較高，且難以對(duì)基材實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋，一般適用于平面基材的膜層制備。電子消費(fèi)品整機(jī)及不耐高溫、表面多細(xì)小溝壑的部件不適合用PVD技術(shù)制備納米薄膜。

化學(xué)氣相沉積技術(shù)（CVD）：

化學(xué)氣相沉積技術(shù)較物理氣相沉積技術(shù)繞鍍性能更佳，能夠覆蓋更復(fù)雜、更精細(xì)的表面結(jié)構(gòu)，更適合為精密部件制備納米薄膜。

PVD與CVD繞鍍性能對(duì)比分析

化學(xué)氣相沉積根據(jù)反應(yīng)條件、所用材料的不同，主要可分為以下五類：

常壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)（APCVD）：

APCVD技術(shù)是在常壓條件下進(jìn)行沉積的方法，在許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。由于這種沉積是在常壓下進(jìn)行的，無(wú)需真空環(huán)境，所以其設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作方便，常用于制備微米級(jí)的薄膜，是早期的主要方法。由于APCVD的反應(yīng)是在常壓下進(jìn)行的，在生成薄膜材料的同時(shí)各種副產(chǎn)物也將產(chǎn)生；而且常壓下分子的擴(kuò)散速率小，不能及時(shí)排出副產(chǎn)物，這既限制了沉積速率，又加大了膜層污染的可能性，導(dǎo)致薄膜的質(zhì)量下降，現(xiàn)已逐漸被后來(lái)的低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)（LPCVD）和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)（PECVD）所取代。

低壓化學(xué)氣相沉積技術(shù)（LPCVD）：

LPCVD技術(shù)是在APCVD的基礎(chǔ)上，為提高膜層質(zhì)量和生產(chǎn)效率而發(fā)展起來(lái)的。LPCVD克服了APCVD沉積速率慢、膜層污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，因而所制備薄膜的均勻性好、缺陷少、質(zhì)量高，并可同時(shí)在大批量的基板上沉積薄膜，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、高效率，現(xiàn)已成為工業(yè)中制備薄膜的主要方法之一。但LPCVD沉積溫度一般較高，若用于為電子消費(fèi)品整機(jī)及元器件等不耐高溫的基材鍍膜，一般須先在高溫腔體中對(duì)化學(xué)材料進(jìn)行裂解，再導(dǎo)入低溫腔體中進(jìn)行沉積。采用該技術(shù)手段制備納米薄膜單次鍍膜時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)加工效率較低，膜層較易從基材上脫落。采用的派瑞林工藝制備納米防水涂層即采用了LPCVD的方式。

金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)（MOCVD）：

MOCVD技術(shù)是利用金屬有機(jī)化合物作為源物質(zhì)的一種CVD工藝，MOCVD對(duì)鍍膜成分、晶相等品質(zhì)容易控制，可在形狀復(fù)雜的基材、襯底上形成均勻鍍膜，擁有結(jié)構(gòu)致密、附著力良好的優(yōu)點(diǎn)，但參與反應(yīng)材料（包括部分金屬有機(jī)化合物和氫化物）在半導(dǎo)體領(lǐng)域，MOCVD主要用于LED外延片加工。

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）：

PECVD借助等離子體的電激活作用實(shí)現(xiàn)了在相對(duì)較低的反應(yīng)溫度下形成高致密度、高性能的薄膜，其操作方法靈活，工藝重復(fù)性好，尤其是可以在不同復(fù)雜形狀的基板上沉積各種薄膜。PECVD技術(shù)在光伏領(lǐng)域常用于以各類無(wú)機(jī)非金屬為原材料制備硅表面的減反射膜，減少光的反射，提高光電轉(zhuǎn)換效率。PECVD技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要用于在集成電路中制備鈍化保護(hù)層、介電抗反射涂層、介質(zhì)層、應(yīng)力記憶層等薄膜， PECVD技術(shù)在電子消費(fèi)品領(lǐng)域主要用于為相關(guān)產(chǎn)品制備納米薄膜提供綜合防護(hù)。

原子層沉積技術(shù)（Atomiclayerdeposition，ALD）：

ALD技術(shù)是一種將物質(zhì)以單原子膜的形式一層一層鍍?cè)诨妆砻娴姆椒?。與普通的CVD有相似之處，但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子，對(duì)薄膜厚度可以精確控制。該方法對(duì)基材不設(shè)限，尤其適用于具有高深寬比或復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的基材，但沉積速度較慢，多用于小型精密部件的覆膜。ALD技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要應(yīng)用于芯片制造工藝，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄膜厚度要求精準(zhǔn)的先進(jìn)邏輯芯片制造中不可或缺。

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