結論：PECVD（プラズマCVD）とLPCVD（低圧熱CVD）の違いは？
PECVDとLPCVDの最大の違いは「反応を起こすエネルギー源」です。PECVDはRFプラズマでガスを活性化するため150〜450°Cの低温で成膜でき、金属配線後（BEOL）の絶縁膜形成に使えます。LPCVDは熱エネルギーのみで反応させるため400〜900°Cの高温が必要ですが、膜密度が高く水素含有量の少ない高品質膜が得られ、前工程（FEOL）のpoly-SiやSi₃N₄形成に使われます。
比較表
| 観点 | PECVD（プラズマCVD） | LPCVD（低圧熱CVD） |
|---|---|---|
| 活性化エネルギー源 | RFプラズマ（13.56 MHz）またはマイクロ波・ICP | 熱エネルギーのみ（電気炉・ランプ加熱） |
| 成膜温度 | 150〜450°C（金属配線後の低温工程に対応） | 400〜900°C（poly-Si・Si₃N₄等は600〜800°C） |
| 真空圧力 | 0.1〜10 Torr（プロセスにより異なる） | 0.1〜2 Torr（LPCVDはより低圧で均一成膜） |
| 膜質（密度・水素） | 成膜温度が低いため膜密度はやや低め。Si-H・N-H結合（水素）を含みやすい | 高温成膜で膜密度が高く、水素含有量が少ない高品質膜 |
| 膜の応力 | RF周波数・パワー・圧力で圧縮〜引張を調整可能 | 温度プロファイルで制御。引張応力膜が多い傾向 |
| ウェハ処理方式 | 枚葉（シングルウェハ）または小バッチ。クラスタツール構成が多い | 縦型炉で大バッチ（25〜200枚/炉）。スループットはウェハ単位では高い |
| 代表的な適用膜種 | TEOS-SiO₂（ILD）・SiN（エッチングストップ）・SiC・SiOC（Low-k ILD）・a-Si | 高品質Si₃N₄・poly-Si・TEOS-SiO₂（STI）・WSi₂（ポリサイド） |
| 代表装置メーカー | Applied Materials（Producer/Precision 5000）・Lam Research・TEL（Trias）・Novus | Kokusai Electric（旧日立国際電気）・TEL（Alpha-8S）・ASM International・Centrotherm |
PECVDが金属配線後に不可欠な理由
半導体の多層配線構造（BEOL：Back-End-of-Line）では、アルミニウム（Al）や銅（Cu）の金属配線が形成された後に絶縁膜（ILD：層間絶縁膜）を堆積する必要があります。しかしAlの融点は660°C、Cuは約1085°Cですが、配線構造の信頼性やバリアメタルの劣化を防ぐために成膜温度は400°C以下が要求されます。LPCVDはこの条件を満たせませんが、PECVDはプラズマ活性化により200〜400°Cで高品質なSiO₂・SiNを成膜できるため、BEOLの標準プロセスとなっています。
LPCVDが高品質膜形成に優れる理由
LPCVDは炉内を600〜900°Cに加熱し、低圧（0.1〜2 Torr）条件下で気相の熱分解・反応を起こします。プラズマを使わないため膜中への水素混入が少なく、膜密度が高い・電気特性が優れる・段差被覆性が良いなど高品質な膜が得られます。特にゲート電極に使うpoly-Si（550〜650°C）、スペーサー・エッチングハードマスクに使うSi₃N₄（700〜800°C）、STI（Shallow Trench Isolation）向けのTEOS-SiO₂などはLPCVDで形成されます。縦型炉で100枚以上を一括処理できるため、ウェハ枚あたりの処理コストも低くなります。
PECVDとLPCVDの具体的な使い分け
前工程（FEOL）の素子形成段階では高温が許容されるためLPCVDが主力です。一方、BEOLの配線形成後は低温制約からPECVDが必須となります。①STI（浅溝素子分離）埋め込み→HDPCVD（高密度プラズマCVD）・LPCVDの組合せ、②ゲートスペーサーSi₃N₄→LPCVD、③BEOL層間絶縁膜SiO₂→PECVD、④エッチングストップ層SiN→PECVD（低温）、⑤パッシベーション膜（最終保護層）→PECVD、が代表的な工程配置です。