薄膜封裝，等離子體技術，原子層沉積，化學氣相沉積
薄膜封裝
薄膜封裝概念
薄膜真空沉積的一個很重要的技術應用就是薄膜封裝。人們對薄膜封裝最簡單的認識就是日常生活中最常見的保鮮膜，水氧滲透率大約是1-10 g/m2/day。先進薄膜封裝，通過真空沉積一層或多層厚度在納米或微米尺度的薄膜，大幅減少本體與外界環境之間的物質交換，達到保護本體或外界環境的功能，一般來說水氧滲透率小於0.1 g/m2/day。
化學沉積，包括CVD和ALD，在這個方向具有非常大的應用價值，對應的終端產品包括OLED顯示/照明、量子點顯示、光伏、射頻/功率器件、MEMS、miniLED、microLED、PCB、醫療器械等。
原子層沉積
原子層沉積概念
原子層沉積（Atomic layer deposition，簡稱ALD），通過前驅體A與基體表面的飽和化學吸附和反應生成第一層原子層，然后通過吹掃排除剩余前驅體A，之后通入前驅體B再次飽和化學吸附到基體表面，並與前驅體A發生化學反應生成另一層預沉積物質，其副產品與多余前驅體B通過吹掃排出。此過程依次循環反復獲得沉積薄膜，並通過反應循環次數精確控制膜厚。
以Al2O3制備原理進行說明
（ALD）原子層沉積技術，能夠以原子層與層的形式進行薄膜生長。以水和三甲基鋁（TMA）前驅體沉積Al2O3闡述ALD原理。
使用水和TMA沉積Al2O3的化學機理如圖1中的5個步驟所示。
步驟1：將樣品放置暴露於空氣、氧氣或者臭氧中（圖1A）。
步驟2：通入TMA前驅體；TMA將於表面的OH基團反應。TMA不會與自身發生反應，並且在表面生成單一層。（圖1B，1C）
步驟3：通過抽真空或者N2沖洗的方式去除未反應的TMA分子。
步驟4：通入水蒸氣到反應裝置。移除CH3基團，建立Al-O-Al結構，並與Al-OH。生成CH4（甲烷）氣態副產物。（圖1E，1F）
步驟5：通過抽真空或者N2沖洗的方式去除未反應的H2O和CH4分子（圖1G）。
步驟1至5為一個周期。在特定溫度條件下，每個周期最多能夠生成1.1Å的Al2O3，即100個周期能夠生成11nm的Al2O3。
原子層沉積ALD的應用包括：
1) High-K介電材料 (Al2O3, HfO2, ZrO2, PrAlO, Ta2O5, La2O3)；
2) 導電門電極 (Ir, Pt, Ru, TiN)；
3) 金屬互聯結構 (Cu, WN, TaN,Ru, Ir)；
4) 催化材料 (Pt, Ir, Co, TiO2, V2O5)；
5) 納米結構 (All ALD Material)；
6) 生物醫學塗層 (TiN, ZrN, TiAlN, AlTiN)；
7) ALD金屬 (Ru, Pd, Ir, Pt, Rh, Co, Cu, Fe, Ni)；
8) 壓電層 (ZnO, AlN, ZnS)；
9) 透明電學導體 (ZnO:Al, ITO);
10) 紫外阻擋層 (ZnO, TiO2);
11) OLED鈍化層 (Al2O3);
12) 光子晶體 (ZnO, ZnS:Mn, TiO2, Ta3N5);
13) 防反射濾光片 (Al2O3, ZnS, SnO2, Ta2O5)；
14) 電致發光器件 (SrS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Tb, SrS:Ce);
15) 工藝層如蝕刻柵欄、離子擴散柵欄等 (Al2O3, ZrO2);
16) 光學應用如太陽能電池、激光器、光學塗層、納米光子等 (AlTiO, SnO2, ZnO);
17) 傳感器 (SnO2, Ta2O5);
18) 磨損潤滑劑、腐蝕阻擋層 (Al2O3, ZrO2, WS2)；
化學氣相沉積
化學氣相沉積技術介紹
化學氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）是一種用來產生純度高、性能好的固態材料的化學技術。半導體產業使用此技術來成長薄膜。典型的CVD工藝是將晶圓（基底），暴露在一種或多種不同的前趨物下，在基底表面發生化學反應，或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。反應過程中，通常也會伴隨地產生不同的副產品，但大多會隨着氣流被帶走，而不會留在反應腔（reaction chamber）中。
CVD技術可以用來沉積不同形式的材料，包括單晶、多晶、非晶及外延材料。這些材料有硅、碳纖維、碳納米纖維、納米線、納米碳管、硅鍺、鎢、硅碳、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及各種不同的high-k介質等材料。CVD制程也常用來生成合成鑽石。
根據不同的壓力工作條件，CVD可以分為以下幾種類型：
- APCVD（atmospheric pressure CVD）：在大氣壓條件下進行化學氣相沉積
- LPCVD（low pressure CVD）：在低壓條件下進行化學氣相沉積，較低的壓力可以減少氣相中的反應，使反應盡可能在沉積表面進行，從而提高薄膜的均勻性
- UHVCVD（ultrahigh vacuum CVD）：在低於10-6Pa的超高真空環境下，進行化學氣相沉積，獲得高質量的膜層
目前主流CVD為LPCVD或UHVCVD。
通過等離子體可提高CVD過程中的反應速率、降低反應溫度，在很多薄膜沉積領域常用的技術。具體來說可分為以下幾種形式：
- MPCVD（Microwave plasma-assisted CVD）：微波等離子體化學氣相沉積，利用微波，使反應氣體產生等離子體參與化學氣相沉積過程
- PECVD（Plasma-enhanced CVD）：等離子體增強化學氣相沉積，利用等離子體（通常為電感或電容耦合產生），提升前驅體的化學反應速率，可在較低溫度下實現有機薄膜的沉積
- RPECVD（Remote plasma-enhanced CVD）：遠程等離子增強化學氣相沉積，與普通PECVD類似，但是等離子體並不在沉積區內產生，而是在其它區域產生后輸送至基板所在區域發送化學反應。這種模式進一步降低了沉積溫度，甚至可以在室溫下進行
- LEPECVD (Low-energy plasma-enhanced chemical vapor deposition) ：低能量等離子體增強化學氣相沉積，采用高密度但低能量的等離子體，進行半導體材料的外延生長，同時能夠實現低溫和高沉積速率。
等離子體技術
什么是等離子體技術
等離子體是物質除氣態、液態以及固態以外的第四種形態，其由陽離子、中性粒子、自由電子等多種不同性質的粒子，所組成的電中性物質，其中陰離子（自由電子）和陽離子分別的電荷量相等，這就是物理學上所謂“等離子”。
自然界中常見的等離子體包括閃電、極光、日冕等。人工等離子體則通常是通過對氣體外加高壓電源，使超過臨界數量的電子脫離原子核，產生電離后得到的。等離子體和氣體一樣，形狀和體積不固定，會依着容器而改變。等離子體有接近完美的導電率，會在磁場的作用下，顯現出各種三維結構，例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。
等離子體和氣體有以下若干不同之處
電導率：氣體的電導率非常低，例如空氣是良好的絕緣體，但在電場強度超過 3*10^6 V/m時會分解成等離子體。而等離子體的電導率通常非常高，在許多應用中，可假設等離子體的電導率為無限大。
粒子的多樣性：氣體通常只有單一一種粒子，所有氣體粒子的行為類似，都受重力及其他粒子碰撞的影響。而等離子體則有2至3種不同性質的粒子，例如電子、離子、質子和中子，這些不同性質的粒子，可以以其電荷的正負和大小來區別，並會有不同的速度和溫度。這能產生一些特殊的波和不穩定性。
電極放電產生等離子體
速度分布：氣體的粒子碰撞，使氣體的諸粒子的速度符合麥克斯韋-玻爾茲曼分布，其中速度較高的粒子非常少。而有一定電離度的等離子體的諸粒子並不經常碰撞，因此，以碰撞形式表現的相互作用不顯著，另外，外力的出現也會導致等離子體遠遠偏離局部平衡，並產生一組速度特別高的粒子，所以，麥克斯韋-玻爾茲曼分布，並不適合用來描述等離子體諸粒子的速度分布。
粒子間的相互作用：氣體的諸粒子的相互作用，只局限於兩顆粒子之間，以碰撞的形成表現，三顆粒子間的碰撞是極為罕見的。等離子體的諸粒子可以集體互動，在較大的距離上通過電磁力相互影響，所以，會產生波以及其他有組織性的運動。
處於等離子狀態的物質，具有高而不穩定的能量水平。如果等離子接觸到固體材料，其能量將作用於固體表面，並導致物體表面的重要性質（如表面能量）發生變化。在各項制造應用領域，可以利用等離子體這一特點，對材料的表面進行特定的更改，從而實現表面清洗、活化、防腐等功能。在薄膜沉積領域，等離子增強技術，已經廣泛應用於化學氣相沉積、原子層沉積等領域，大幅拓寬了可沉積材料的范圍，能夠實現更適合工業生產所需的低溫、高速沉積工藝。