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半导体薄膜沉积是芯片制造的核心 “加法工艺”，在晶圆表面生长纳米级金属、介质或半导体薄膜，构建晶体管与互连结构。主流技术分为PVD、CVD、ALD三大类，分别适配金属、介质与先进制程的高精度需求。
通过物理方式（加热 / 溅射）将固体源材料气化后在晶圆表面凝结，无化学反应，适合金属与阻挡层。
蒸发（Evaporation）：高真空下加热源材料（如 Al、Au）至熔融蒸发，原子直线沉积。特点：速率高、纯度好，但台阶覆盖差，多用于早期金属布线。
蒸发沉积设备
溅射（Sputtering，主流）：真空充 Ar，等离子体 Ar 离子轰击靶材（Cu、TiN），原子被 “击出” 沉积。特点：附着力强、均匀性好、可沉积合金，适配 Cu 互连、Ti/TiN 阻挡层。
通入气态前驱体，在晶圆表面发生化学反应生成固态薄膜，适合介质与半导体层，覆盖性优异。
APCVD（常压）：常压下反应，速率快但均匀性差，多用于厚氧化层。
LPCVD（低压）：低压（0.1–1 Torr）、高温（600–800°C），均匀性好、纯度高，适合多晶硅、Si₃N₄、SiO₂。
LPCVD设备
PECVD（等离子体增强，最常用）：等离子体活化反应，低温（200–400°C）、高效，适配后段低 k 介质、钝化层。
CVD 的特殊形式，自限制表面反应，交替通入两种前驱体，每次仅沉积单原子层（≈0.1 nm），厚度精准、三维保形性极佳。
应用：5/3 nm 及以下栅氧化层、高 k 介质、DRAM 电容、高深宽比结构（如 FinFET）。
ALD设备
生长单晶薄膜，晶格与衬底匹配，用于有源区。
MBE（分子束外延）：超高真空（10⁻⁸ Pa），原子束沉积，精度极高（单原子层），速率慢（0.001–0.3 μm/min），适配高端器件。
MBE设备
| 特性 | PVD（溅射） | CVD（PECVD） | ALD |
|---|---|---|---|
| 原理 | 物理溅射 | 化学反应 | 自限制原子层反应 |
| 典型材料 | Cu、Al、TiN、TaN | SiO₂、Si₃N₄、多晶硅、低 k | High‑k（HfO₂）、TiN、Al₂O₃ |
| 沉积温度 | 室温–400°C | 200–800°C | 100–400°C |
| 厚度精度 | 中等（±1–5 nm） | 中等（±2–10 nm） | 极高（±0.1 nm） |
| 台阶覆盖 | 中等（≈50–70%） | 好（≈80–95%） | 完美（100% 保形） |
| 速率 | 快（10–100 nm/min） | 中（5–50 nm/min） | 慢（0.1–1 nm/min） |
| 制程节点 | 全节点（≥7 nm） | 全节点（≥7 nm） | 先进（≤7 nm） |
PVD：后段 Cu 互连（种子层）、Ti/TiN 阻挡层、Al pads、电极。
CVD：前段栅介质（SiO₂）、侧墙（Si₃N₄）、层间介质（ILD）、钝化层（Si₃N₄）。
ALD：FinFET/GAA 栅氧化层、高 k / 金属栅、DRAM 电容介质、3D NAND 隧道氧化层。
外延：Si/SiGe 外延层（晶体管有源区）、GaN/InP（光电器件）。
