結論：CVD（化学気相成長）とPVD（物理気相成長）の違いは？
CVDとPVDの最大の違いは「成膜の原理」です。CVDは原料ガスを熱やプラズマで反応させる化学気相成長で、高アスペクト比構造でも均一に覆える段差被覆性に優れ、絶縁膜・バリア膜に多用されます。PVDはスパッタリングや蒸着でターゲット材を物理的に飛ばす方式で、段差の側壁が薄くなりやすい反面、室温〜300°Cの低温で高純度の金属膜を成膜でき、金属配線・バリアメタルに適します。
比較表
| 観点 | CVD（化学気相成長） | PVD（物理気相成長） |
|---|---|---|
| 成膜の原理 | 気相の化学反応（熱・プラズマ等で原料ガスを分解・反応させ基板上に堆積） | 物理的蒸着（スパッタリングや蒸着でターゲット粒子を飛ばし基板に付着） |
| 代表プロセス | PECVD（プラズマCVD）・LPCVD（熱CVD）・ALD・SACVD・HDPCVD | DCスパッタ・RFスパッタ・マグネトロンスパッタ・電子ビーム蒸着・イオンプレーティング |
| 段差被覆性（コンフォーマル性） | 優れる（PECVD・ALD等は高アスペクト比構造でも均一被覆） | Line-of-sightが支配的で段差部の側壁・底部が薄くなりやすい |
| 成膜温度 | 膜種により200〜900°C（PECVDは低温、LPCVDは高温） | 比較的低温（室温〜300°C程度）でも成膜可能 |
| 膜の純度・組成 | 副生成物（H・Cl等）が膜中に混入する場合がある。組成は原料ガスで制御 | ターゲット組成に近い高純度膜が得やすい。合金ターゲットも利用可 |
| 主な膜種・用途 | SiO₂（STI・ILD）・Si₃N₄・poly-Si・W-plug・High-k絶縁膜（HfO₂等） | Al・Cu seed・Ti・TiN・Ta・TaN（バリアメタル）・磁性膜（MRAM） |
| 代表装置メーカー | Applied Materials（Centura）・Lam Research・TEL（Trias）・ASM International | Applied Materials（Endura）・ULVAC・Canon Anelva・芝浦メカトロニクス |
| 装置価格帯（目安） | 数億〜数十億円（PECVD：5〜20億円、ALD系：10〜30億円以上） | 数億〜20億円程度（スパッタ機の機種・チャンバー数による） |
| 真空度要件 | 低〜中真空（PECVD：0.1〜10 Torr程度） | 高真空（10⁻⁶ Torr以下）が必要 |
CVDの主な種類とその特徴
CVDにはエネルギー源と圧力条件によって複数の方式があります。PECVD（プラズマ強化CVD）はRFプラズマで低温（200〜450°C）成膜を可能にし、金属配線後のILD（層間絶縁膜）やパッシベーション膜に多用されます。LPCVD（低圧CVD）は高温（550〜900°C）で高品質膜を形成し、poly-Si・Si₃N₄・TEOS酸化膜に使われます。ALD（原子層堆積）はCVDの一種で、前駆体を交互供給することで1原子層ずつ制御成膜できる最高精度プロセスです。
PVDの主な種類とその特徴
PVDの主流はスパッタリングで、ターゲット材料にArイオンを衝突させて原子を弾き飛ばし、ウェハに堆積させます。マグネトロンスパッタは磁場でプラズマを閉じ込め高効率成膜を実現します。IMP（イオン化金属プラズマ）スパッタはArイオンで成膜粒子を再イオン化し、高アスペクト比の穴底へのステップカバレッジを改善します。銅配線プロセスではバリアメタル（TaN/Ta）とCuシードの成膜にPVDが使われます。
CVDとPVDの選び方の考え方
膜の機能と工程条件でプロセスを選択します。絶縁膜（SiO₂・Si₃N₄）や極薄ゲート絶縁膜（High-k）はCVD/ALD、バリアメタル（TiN・TaN・Ta）や金属シード層はPVD（スパッタ）が基本です。高アスペクト比のビア・トレンチ埋め込みはALD、メタル配線はCVD（W-plug）またはCVD＋電気めっき（Cu）、磁気・光学薄膜はスパッタPVDという組合せが典型です。