CVD和PVD多线并举

       作为制造过程中的一个重要环节，薄膜沉积指在半导体的主要衬底材料“硅”上镀一层膜，这层膜可以采用各种各样的材料，如绝缘化合物二氧化硅、多晶硅、金属铜等等，用来镀膜的这一设备就叫薄膜沉积设备。

根据工作原理不同，薄膜沉积工艺可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)两大类。随着制程精进，要沉积的层更多，薄膜沉积设备市场空间在不断扩大。

       这两大类设备各有用武之地，互为补充。

       PVD是在真空条件下，采用物理方法，通过加热或溅射过程将固态材料气态化，然后使蒸汽在衬底表面凝结形成固态薄膜，多应用于金属的沉积。PVD工艺在经历了不断的演变之后，由于溅射设备制备的薄膜更加均匀、致密，对衬底附着性强，纯度更高，因而溅射路线成为主流。

       CVD是指通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺，可应用于绝缘薄膜、多晶硅以及金属薄膜的沉积。根据反应条件的不同又分为常压CVD（APCVD）、低压CVD（LPCVD）、等离子体增强CVD（PECVD）、高密度等离子体CVD（HDPCVD）以及原子层沉积（ALD）。APCVD主要应用在二氧化硅和氮化硅的沉积，LPCVD主要应用于多晶硅、二氧化硅及氮化硅的沉积。PECVD通过等离子产生的自由基来增加化学反应速度，可以利用相对较低的温度达到较高的沉积速率，广泛应用于氧化硅、氮化硅、低k、ESL和其他电介质薄膜沉积。

       从市场需求来看，由于薄膜沉积工艺中CVD技术路线较多，具有较好的孔隙填充和膜厚控制能力，CVD在金属沉积方面的应用正在增加。据Gartner统计，CVD始终是应用最广的沉积设备，市场空间近90亿美元，占沉积设备整体市场份额的64%。其中，等离子体CVD与原子层沉积ALD成为最主流的CVD技术，分别占到34%和13%的市场份额。PVD的应用仅次于CVD，2020年溅射PVD设备的市场空间达到近30亿美元，占比21%，应用仅次于等离子体CVD。

       要注意的是，一方面，PECVD 正成为化学气相沉积的主流技术。引入等离子体可有效降低沉积工艺的热预算，同时提升了沉积速率和对高深宽比孔隙的填充能力，使用等离子体的化学沉积工艺包括PECVD、HDPCVD 等。另一方面，ALD在膜层的均匀性、阶梯覆盖率以及厚度控制等方面都具有明显的优势，在铜种子层、高K栅介质淀积等工序中发挥着重要的作用，是新一代纳米级CVD工艺。