在已经介绍的物理气相沉积PVD技术中,沉积膜基本就是靶的材料,沉积过程中基本上不发生化学反应。而化学气相沉积(简称CVD)与PVD技术最大的差异就在于沉积膜前有化学反应发生,沉积的膜则是反应产物之一。化学气相沉积是采用含有膜层中各元素的挥发性化合物或单质蒸气,在热基体表面产生气相化学反应,反应产物形成沉积涂层的一种表面技术。比PVD的覆盖性好,但沉积温度高。化学气相沉积种类很多,最常用的是常压CVD,该法生产率低,沉积膜均匀性稍差,反应温度高,会造成基体组织发生变化。低压CVD,即在40Pa下沉积,生产率高,反应温度在150℃左右,沉积膜均匀,成分易控制。有机化合物CVD,利用金属化合物,如Ni(CO)4,反应温度低。激光CVD是用激光激活,使常规CVD技术强化,降低反应温度,易控制膜的成分与纯度,厚度范围宽0.01~20μm。化学气相沉积的设备简单,操作维护方便,灵活性,成本低廉,可以在较大范围准确调控膜结构和化学成分,不仅是现代固体电子学工艺的基础(沉积各咱绝缘膜、多层布线等),同时该技术亦在工模具行业中发挥了巨大作用。特别是一睦如氮化物、碳化物、金刚石和类金刚石等超硬膜的沉积,大大提高了模具等工件的耐磨、耐蚀性。CVD法具有以下一些特点:
1)设备简单,操作维护方便,灵活性强,只要选用不同的原料,采用不同的工艺参数,就可以制备性能各异的单一或复合涂层。
2)由于它绕镀性能好,所以可涂覆带有槽、沟、孔、不通孔等各种形状的复杂工件。
3)由于沉积温度高(800~1100℃),涂层与基体之间结合牢靠,经CVD处理的工件,即使在十分恶劣的条件下工作涂层也不易脱落。但对于高温时变形量较大的钢材和尺寸要求特别精密的工件,要考虑变形的影响。
4)涂层致密均匀,并且可以控制它们的纯度、结构和晶粒度。
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