薄膜工艺分类
工艺条件要求
薄膜附着力
生产效率
成膜质量/Z产品可靠性
生产成本
危害性
高真空蒸发镀膜法
较高
较高
高
较高
一般
无
等离子注入法
一般
较高
较低
一般
高
无
化学气相沉积法
一般
较高
较低
较高
一般
有毒
分子束外延法
高
高
低
高
较高
无
脉冲激光沉积法
较高
较高
较高
一般
高
无
磁控溅射镀膜法
一般
高
高
高
一般
无
综合来看，6种薄膜金属化制作工艺横向对比后，磁控溅射镀膜法对设备及工艺条件要求在可控范围，溅射后基板和金属膜层间附着力高，成膜致密，可靠性有保证，可根据生产需要精确控制成膜厚度，生产效率高，生产成本也在可控范围内，对设备仪器、工作环境和操作人员无重大危害。
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陶瓷薄膜金属化工艺对比，PVD镀膜脱颖而出
2024-06-07 10:00
金属化技术是陶瓷电路板制作的关键工艺之一。陶瓷薄膜基板表面金属化电路方法有：高真空蒸发镀膜法、等离子注入法、化学气相沉积法、分子束外延法、脉冲激光沉积法、磁控溅射镀膜法共 6 种成膜工艺。
①高真空蒸发镀膜法
首先将基片装载入夹具放入腔室，然后抽高真空，真空值一般要达到1X10-³Pa以下，然后开启真空腔室加热功能，一般温度可设定为100-200℃，确保基板中的水汽以分子或者原子的形态汽化逸出。通俗来说，想达到蒸发镀膜的效果，就必须要找到“热蒸发源”，然后才是高真空度的工艺环境，相对较“冷”的基板，三种条件必须相辅相成。但是，高真空蒸发镀膜由于不能精确控制膜层种植厚度，故不能用于生产带精密电阻制作的产品。
②等离子体注入
等离子体注入是在<1X10-²Pa真空条件下，1KeV左右的等离子能量对靶材进行轰击，原子脱离形成粒子，能量大约为10KeV左右，由于多数粒子的能量不能深入基板，只能在基板表面附着，也没有其他能量来驱使多余的粒子，所以不会造成膜层破坏，膜的清洁度较高；同时，没有采用加热工作的方式，基板表面温度较低，有效的阻止了薄膜内部的晶粒生长。此种工艺可生产出致密的薄膜，缺点是沉积速率较低，且薄膜厚度受限，生产成本较高。
③化学气相沉积法 CVD
化学气相沉积法 CVD在沉积温度下，反应物质需要具备足量的蒸汽压力，特别是基板表面的蒸汽压力必须要低，沉积物质的蒸汽压力同理也要求很低，才能保证整个沉积工艺流程在加热的基板上顺利完成。其工艺特点是薄膜致密纯度高，能够在工艺温度较低的工作环境进行，制作难熔物质，可制作多种复合材料等。
但是，该种工艺方式也有缺点，因为沉积物质要求为气态需加热，基板表面温度较高，但是沉积反应速度却不高，且反应后残余气体有毒，并易对设备及部件造成侵蚀。
④分子束外延法 MBE
分子束外延法 MBE是后来逐步发展起来的一套镀膜方法，它以传统的高真空蒸发镀膜法作为基础，加以改进和优化而产生的一套新的金属膜种植技术。在<1x10-³Pa真空环境下，分子束直接作用于代加工的基板表面（基板表面有一定温度）。该种工艺方式不受传输质量的影响，而且不用考虑中间的反应过程，只需要利用快门来完成膜系生长的开始和结束，掺杂异物最少，产品质量得以保证。但缺点是生产效率太低，不适合批量生产。
⑤脉冲激光沉积法 PLD
脉冲激光沉积法PLD的优点是，当包含着高能量密度的脉冲激光工作时，能量会聚集并直接轰击靶位的上层面，然后脉冲激光的前部能量立即释放气化，并脱离靶位表面，被靶位上层面所吸收的脉冲激光能量会引发气体等离子化，并在基板表面沉积聚集。包含着巨大机械能的等离子体，能够提供自身运动所需要的动能，因此不需要待加工基板表面有过高的温度，非常适合制备理想的半导体薄膜，但是由于等离子体飞行过程中气化导致，另一部分粒子会对靶位表面产生轰击，熔融液态的等离子体沉积于基底，会导致基板表面金属膜系不够致密，成膜质量不好同样会影响电阻膜层的电阻精度。
⑥磁控溅射镀膜法
磁控溅射镀膜法通过把磁场加入靶材的平行反向上，利用电磁感应原理，控制离子轰击基板，以达到高速低温溅射的目的。在整个工艺过程中，会充入大约0.1-20Pa左右的惰性氩气 Ar作为载体，来保证工艺过程充分放电，各个电子都在高速朝待加工基板表面飞行，因为有垂直电场进行干扰，电子会进行偏转，而被迫聚集于各个金属靶材的等离子化位置，该区域密度较高，通过大量反复的运动后，金属阳离子+能量会逐渐下降，而脱离磁场的控制，最终沉积于基板、腔室挡板或靶材阳极的表面。靶材原子体吸收了Ar+能量，在基板上形成致密且牢固的薄膜。
在整个磁控溅射镀膜工艺过程中，粒子能量通常为情况为1-10Kev，理想状态下致密程度超过 97.8%，比高真空蒸发镀膜、等离子体注入成膜的致密程度都要好，而且磁控溅射镀膜的附着力、和工作效率也要优于上2种工艺方式。
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