Verdict結論
ALD與CVD最大的差異在於「是否為自我限制反應」。ALD以脈衝方式交替供應前驅物與反應氣體，每1個循環只堆積1個原子層以下（約0.3～2Å）的厚度，因此能實現Å（埃）等級的膜厚控制，即使在深寬比50:1以上的深孔中也能均勻覆蓋。CVD則同時供應原料氣體連續沉積，速度較快，但膜厚控制以數nm至μm等級為主。
主要差異
| 比較項目 | ALD（原子層沉積） | CVD（化學氣相沉積） |
|---|---|---|
| 反應機制 | 前驅物A的自我飽和吸附→吹淨→反應氣體B的自我飽和反應→吹淨（1個循環約0.3～2Å＝1個原子層以下） | 同時或準連續供應原料氣體，以氣相反應連續沉積 |
| 膜厚控制精度 | 以GPC（Growth per Cycle）×循環數，可達Å至次奈米等級的控制 | 以沉積時間、氣體流量、溫度控制。通常為數nm至μm等級 |
| 階梯覆蓋率 | 即使深寬比50:1以上的深孔、深溝也能均勻覆蓋（因自我限制） | PECVD具共形性，但對高深寬比有極限。HDPCVD等專門用於填孔 |
| 沉積溫度 | Thermal-ALD：150～400°C。Plasma-ALD（PEALD）：室溫至200°C | PECVD：200～450°C。LPCVD：550～900°C（依膜種而定） |
| 產能 | 需累積循環數（以薄膜為前提。數nm至20nm尚可接受） | 因連續沉積，產能為中至高。PECVD單片式機台可達200 WPH以上 |
| 適用膜種 | HfO₂、Al₂O₃（High-k絕緣膜）、TiN、TaN（阻障層）、ZrO₂、3D NAND層間絕緣膜 | SiO₂（ILD、STI）、Si₃N₄、W-plug、poly-Si、FSG（摻氟氧化膜） |
| 膜的均勻性（WiW） | 透過循環控制達到極高的晶圓內均勻性（±1%以下） | 良好，但依膜種與機型有差異（±2～5%左右） |
| 代表性設備廠商 | ASM International（Eagle/Emerald）、應用材料（Olympia ALD）、科林研發、東京威力科創 | 應用材料（Centura）、科林研發、東京威力科創（Trias）、國際電氣（KOKUSAI ELECTRIC） |
ALD為何是FinFET與3D NAND不可或缺的技術
FinFET電晶體需要能均勻覆蓋立體鰭片（fin）形狀的閘極絕緣膜（HfO₂：High-k）與閘極金屬（TiN），由於深寬比高，CVD在均勻性上會遇到極限。ALD透過自我限制反應，能均勻覆蓋鰭片的頂面、側面與底部，因此不可或缺。3D NAND（64～200層以上）需要在高深寬比的記憶胞孔中均勻沉積SiO₂/Si₃N₄堆疊膜，ALD已成為主力製程。
Plasma-ALD（PEALD）與Thermal-ALD的差異
Thermal-ALD（熱ALD）僅以熱能引發自我限制反應，因此需要較高溫度（150～400°C）。Plasma-ALD（PEALD：電漿增強ALD）以電漿活化反應物種，可實現室溫至200°C的低溫沉積。PEALD也可用於金屬導線形成後的低溫製程，因此在銅導線阻障金屬（TaN）沉積與BEOL製程中的採用持續擴大。另一方面，必須管理電漿對薄膜與基板造成損傷的風險。
ALD與CVD分別使用的參考準則
極薄膜（<5nm）或高深寬比結構（AR>10:1）原則上選擇ALD。具體而言，標準的分工為：閘極絕緣膜（HfO₂：1～3nm）→ALD，阻障金屬（TiN/TaN：數nm）→ALD，STI填充（>100nm SiO₂）→HDPCVD/PECVD，W-plug（>50nm）→W-CVD（WF₆系），3D NAND的堆疊絕緣膜（數nm至數十nm×超過100層）→ALD。
常見問題
ALD與CVD最大的差異是什麼？
最大的差異在於前驅物的供應方式與反應的可控性。CVD同時、連續供應原料氣體，以氣相反應沉積；相對地，ALD以脈衝方式交替供應前驅物，在每個步驟表面達到飽和時進行吹淨，屬於自我限制（Self-limiting）製程。因此ALD能以Å精度控制膜厚，即使是高深寬比結構也能均勻覆蓋，但產能往往低於CVD。
ALD是CVD的一種嗎？（ALD是什麼）
ALD是由CVD發展而來的技術，廣義上有時也被歸類為CVD的子類別。但由於反應機制根本不同，在半導體製造現場通常將CVD與ALD視為不同的製程、不同的設備加以區分。在IEEE與SEMI的標準中，ALD也被視為獨立於CVD的類別。
ALD用在哪些地方？請說明主要用途。
ALD的主要用途包括：①閘極絕緣膜（HfO₂、ZrO₂等High-k材料：1～3nm）、②閘極金屬（TiN：數nm）、③銅導線的阻障膜（TaN/TiN：數nm）、④3D NAND快閃記憶體的堆疊絕緣膜（SiO₂/Si₃N₄：數nm×100層以上）、⑤電容絕緣膜（DRAM:ZrO₂/HfO₂）。特別是在環繞式閘極（GAA）電晶體與3D NAND的高深寬比結構中，ALD的重要性日益提高。
Thermal-ALD與PEALD（電漿ALD）有何不同？
Thermal-ALD僅以熱能引發自我限制反應，需要150～400°C的溫度。Plasma-ALD（PEALD）以RF或微波電漿活化反應物種，即使在室溫至200°C的低溫下也能進行ALD沉積。PEALD適合金屬導線形成後（BEOL）的低溫阻障層沉積，但必須管理電漿對薄膜與閘極絕緣膜造成的損傷（Plasma damage）。
ALD的產能（WPH）大約多少？比CVD慢嗎？
ALD每1個循環形成的膜厚（GPC）約為0.3～2Å（多數氧化膜約1Å），相當小，即使是數nm的膜也需要數十至100個左右的循環。每1個循環需要數秒至數十秒，因此與PECVD（數十至200 WPH以上）相比，產能往往較低。不過現代的批次式ALD設備（多片同時處理）、高GPC設計與Spatial-ALD（空間分割式），正在大幅改善產能。
ALD的代表性設備廠商有哪些？
ALD的主要設備廠商包括：ASM International（荷蘭：以Eagle/Emerald系列居ALD市場最高市占率）、應用材料（美國：Olympia ALD系統）、科林研發（美國：ALD腔體）、東京威力科創（TEL）、Jusung Engineering（韓國）等。ASM International在Thermal-ALD與PEALD兩方面皆具優勢，在3D NAND應用上擁有高市占率。