Verdict結論
CVD與PVD最大的差異在於「薄膜沉積原理」。CVD是以熱或電漿使原料氣體反應的化學氣相沉積，即使是高深寬比結構也能均勻覆蓋，階梯覆蓋率優異，廣泛用於絕緣膜與阻障膜。PVD則是以濺鍍或蒸鍍將靶材以物理方式擊出並沉積，段差的側壁容易變薄，但能在室溫至300°C的低溫下沉積高純度金屬膜，適合金屬導線與阻障金屬。
主要差異
| 比較項目 | CVD（化學氣相沉積） | PVD（物理氣相沉積） |
|---|---|---|
| 薄膜沉積原理 | 氣相化學反應（以熱、電漿等使原料氣體分解、反應並沉積於基板上） | 物理性沉積（以濺鍍或蒸鍍使靶材粒子飛出並附著於基板） |
| 代表性製程 | PECVD（電漿CVD）、LPCVD（熱CVD）、ALD、SACVD、HDPCVD | DC濺鍍、RF濺鍍、磁控濺鍍、電子束蒸鍍、離子鍍 |
| 階梯覆蓋率（共形性） | 優異（PECVD、ALD等即使在高深寬比結構也能均勻覆蓋） | 以直線視線（line-of-sight）沉積為主，段差的側壁與底部容易變薄 |
| 沉積溫度 | 依膜種為200～900°C（PECVD為低溫，LPCVD為高溫） | 在較低溫（室溫至300°C左右）下也能沉積 |
| 膜的純度與組成 | 副產物（H、Cl等）可能混入膜中。組成由原料氣體控制 | 容易得到接近靶材組成的高純度膜。也可使用合金靶材 |
| 主要膜種與用途 | SiO₂（STI、ILD）、Si₃N₄、poly-Si、W-plug、High-k絕緣膜（HfO₂等） | Al、Cu seed、Ti、TiN、Ta、TaN（阻障金屬）、磁性膜（MRAM） |
| 代表性設備廠商 | 應用材料（Centura）、科林研發、東京威力科創（Trias）、ASM International | 應用材料（Endura）、愛發科（ULVAC）、Canon Anelva、芝浦機電 |
| 設備價格區間（參考） | 數億至數十億日圓（PECVD：5～20億日圓，ALD類：10～30億日圓以上） | 數億至20億日圓左右（依濺鍍機型與腔體數而定） |
| 真空度要求 | 低至中真空（PECVD：0.1～10 Torr左右） | 需要高真空（10⁻⁶ Torr以下） |
CVD的主要種類與特點
CVD依能量來源與壓力條件分為多種方式。PECVD（電漿增強CVD）利用RF電漿實現低溫（200～450°C）沉積，廣泛用於金屬導線形成後的ILD（層間介電層）與保護層（passivation）。LPCVD（低壓CVD）以高溫（550～900°C）形成高品質薄膜，用於poly-Si、Si₃N₄、TEOS氧化膜。ALD（原子層沉積）是CVD的一種，透過交替供應前驅物，可以1個原子層為單位控制沉積，是精度最高的製程。
PVD的主要種類與特點
PVD的主流是濺鍍，以Ar離子撞擊靶材，將原子擊出並沉積於晶圓上。磁控濺鍍以磁場侷限電漿，實現高效率沉積。IMP（離子化金屬電漿）濺鍍利用Ar離子使沉積粒子再離子化，改善高深寬比孔底的階梯覆蓋率。在銅導線製程中，阻障金屬（TaN/Ta）與Cu晶種層的沉積使用PVD。
CVD與PVD的選擇思路
依膜的功能與製程條件選擇製程。絕緣膜（SiO₂、Si₃N₄）與極薄閘極絕緣膜（High-k）以CVD/ALD為主，阻障金屬（TiN、TaN、Ta）與金屬晶種層則基本上使用PVD（濺鍍）。典型組合為：高深寬比的通孔與溝槽填充用ALD，金屬導線用CVD（W-plug）或CVD＋電鍍（Cu），磁性與光學薄膜用濺鍍PVD。
常見問題
CVD與PVD最大的差異是什麼？
最大的差異在於薄膜形成的機制。CVD利用氣相化學反應形成薄膜，階梯覆蓋率（共形性）優異。PVD以濺鍍或蒸鍍等物理方法使靶材附著於基板，特點是膜的純度高、容易低溫沉積。兩者依膜種分別使用，絕緣膜多用CVD，阻障金屬與金屬導線多用PVD。
濺鍍屬於CVD還是PVD？
濺鍍是PVD（物理氣相沉積）的一種。以Ar離子撞擊固態靶材，將被擊出的靶材原子沉積於晶圓上。方式包括DC濺鍍、RF濺鍍、磁控濺鍍等，廣泛用於金屬膜（Al、Cu seed、Ti、TaN等）的沉積。
PECVD是什麼樣的薄膜沉積方法？（PECVD是什麼）
PECVD（Plasma Enhanced CVD：電漿增強化學氣相沉積）是以RF或微波電漿在低溫下活化反應氣體、促進化學反應的一種CVD方式。藉由電漿活化，可將一般CVD（僅靠熱的熱CVD）所需的600～900°C降低至200～450°C。因此是金屬導線製程（Back-end-of-line）後形成低溫絕緣膜（ILD、保護層）不可或缺的技術。
在半導體製造中，CVD與PVD用在哪些製程？
在前段製程（FEOL：元件形成）中，閘極絕緣膜（High-k CVD/ALD）、poly-Si（LPCVD）、STI填充氧化膜（HDPCVD）使用CVD。在後段的導線形成（BEOL）中，一般組合為阻障金屬（TaN/Ta以PVD濺鍍）、Cu晶種層（PVD濺鍍）、層間介電層（SiO₂以PECVD）、W-plug（WF₆ CVD）。
CVD與PVD哪一個的階梯覆蓋率較好？
一般而言CVD的階梯覆蓋率（共形性）較優異。特別是ALD（原子層沉積，CVD的一種）即使在深寬比50:1以上的結構中也能實現均勻膜厚。PVD的粒子以直線視線（line-of-sight）方式飛來，因此深溝或深孔的側壁與底部容易變薄，這是其弱點。不過IMP（離子化金屬電漿）濺鍍等改良型PVD已提高指向性，改善段差部位的覆蓋率。
CVD與PVD的設備廠商相同嗎？
應用材料（Applied Materials）在CVD（Centura PECVD等）與PVD（Endura濺鍍）兩方面都擁有全球最高市占率。科林研發（Lam Research）在CVD、ALD也是主力廠商。在PVD（濺鍍）方面，日本的愛發科（ULVAC）、Canon Anelva、芝浦機電也具優勢。CVD方面則以東京威力科創（TEL）、ASM International實力堅強。