溅射和蒸发有什么区别？

虽然存在多种物理气相沉积 (PVD) 方法，但等离子体溅射和电子束蒸发是最常见的两种方法。 了解溅射和蒸发之间的区别可以帮助您确定哪个选项更适合您的 PVD ​​应用。

在溅射中，高能离子与靶材碰撞，使原子从靶材上分离或溅射。 或者，蒸发涉及将源材料加热到超过其蒸发温度。

尽管这听起来很简单，但这些 PVD ​​方法还有更多内容。 这篇文章比较了这两种方法，解释了它们是什么并强调了它们的优缺点。

溅射解释

溅射是一种 PVD ​​工艺，可以使用溅射原子创建薄膜。 溅射系统有多种类型，包括离子束和磁控管溅射。

离子束溅射涉及将离子电子束聚焦在靶上以将材料溅射到基板上。

该过程首先将需要涂层的表面放置在充满惰性、非反应性气体原子的真空室内。

然后源材料接收到负电荷，将其转化为阴极并导致自由电子从中流出。 然后，自由电子与带负电的气体原子周围的电子发生碰撞。

结果，气体电子被驱离，将气体原子转化为带正电的高能离子。 然后源材料吸引这些离子，它们以如此高的速度碰撞，以至于它们分离出原子大小的粒子。

溅射的粒子最终穿过腔室，落在基板上，形成喷射靶离子的薄膜。

由于离子具有相同的方向性和能量，因此该过程有助于实现高薄膜密度和质量。

另一方面，磁控溅射是一种基于等离子体的镀膜方法，其中来自磁约束等离子体的带正电荷的离子与带负电荷的源材料发生碰撞。 碰撞从材料中喷射出原子，将它们沉积到基板上。

随着这个过程发生在一个封闭的磁场中，它可以更好地捕获电子，从而提高效率。 通过这样做，该方法有助于产生良好的薄膜质量，并提供任何 PVD ​​方法的最高可扩展性。

热蒸发解释

溅射和蒸发之间的主要区别在于它们如何形成涂层膜。

您可以在 Korvus Technology 的详细热蒸发文章中阅读有关此 PVD ​​方法的更多信息。

热蒸发依靠热量来蒸发或升华固体源材料。 然而，与溅射类似，热蒸发也有多种形式，电阻热蒸发和电子束蒸发。

通过电阻热蒸发，热能从电阻热源中回收并应用于真空室中的固态源材料。 热量使材料蒸发并产生高压蒸汽，高压蒸汽凝结在基板上并形成薄膜。

由于真空室所处的环境，即使是低压蒸汽也会产生蒸发颗粒的蒸汽云，这些颗粒会粘附在基板表面。

这种蒸发方法产生更厚的涂层，允许快速闪蒸，并且非常适合使用电触点的工业应用。

电子束蒸发使用电子束，将大量能量集中在水冷坩埚或铜炉中的源材料上。

电子束产生极高的温度，使具有高熔化温度的材料蒸发。 然后，该蒸汽沉积在基板上，形成蒸发材料的薄膜。

溅射和蒸发的优缺点

溅射的优点

根据您选择的溅射类型，您可以享受多种好处。 例如，磁控溅射的优势包括：

• 均匀性，可帮助您获得更好的产量
• 杂质含量低
• 令人印象深刻的薄膜密度，具有中高应力
• 最高的可扩展性，可实现自动化
• 高沉积率，适用于高产量应用

或者，使用离子束溅射，您可以享受以下好处：

• 极佳的均匀性； 所有 PVD ​​工艺中最好的
• 所有 PVD ​​工艺中杂质含量最低
• 最高质量的薄膜，高于所有 PVD ​​工艺
• 出色且高度可控的方向性
• 低温应用的理想选择
• 低于其他 PVD ​​工艺的散射和吸收

溅射的缺点

是的，离子束溅射创造了最致密、质量最高的薄膜，而磁控溅射提供了最高的可扩展性。 然而，这些物理气相沉积方法有一些缺点。

例如，您可能会遇到磁控溅射的缺点包括：

• 低方向性
• 成本高
• 系统复杂度高
• 电介质沉积速率低
• 基板加热，尤其是在处理高能靶材时

离子束溅射也有一些缺点，例如：

• 高压力
• 可扩展性低，会降低吞吐量
• 沉积率低
• 高度复杂和昂贵
• 最慢沉积法

蒸发的优点

至于蒸发，电子束和电阻热蒸发都具有明显的优点和缺点。

例如，电子束蒸发具有以下优势：

• 杂质含量低
• 方向性好
• 高沉积率
• 高吞吐量
• 使用面罩和行星时具有出色的均匀性
• 离子辅助源兼容性

选择电阻热蒸发可让您享受以下服务：

• 高沉积率
• 简单
• 方向性好
• 负担能力
• 出色的均匀性

该方法也适用于低熔点材料，可用于非金属和金属，适用于使用电触点的应用。

蒸发的缺点

电阻热蒸发的缺点包括：

• 最高杂质水平
• 可扩展性有限
• 低密度薄膜质量
• 中等薄膜应力
• 没有面具和行星的均匀性差

使用电子束蒸发，您将不​​得不应对：

• 中等系统复杂度
• 适度的抗压能力
• 沉积率和利用率降低时可扩展性有限
• 适中的成本

结论——你应该使用哪个？

虽然溅射产生更好的均匀性和薄膜质量，但它更昂贵和复杂。 或者，虽然蒸发非常适合需要高吞吐量和批量生产的情况，但它的可扩展性有限。

在决定使用哪种方法时，请选择能够在产量、成本、薄膜质量和吞吐量之间实现适当平衡的选项。 您还应该考虑该方法的工业应用和您的偏好。

您的决定需要帮助吗？ 联系 Korvus Technology。

我们很乐意与您讨论溅射和蒸发之间的区别以及我们的 HEX 系统如何提供帮助。