2026.09.09
半導體材料
什麼是薄膜沉積？一次看懂 PVD、CVD、ALD！
【什麼是薄膜沉積？一次看懂 PVD、CVD、ALD！】
在半導體製程裡，一層只有奈米到微米等級的「薄膜」，可能就是決定晶片性能與可靠度的關鍵。
這些薄膜可能是：
金屬導電層、介電層、阻障層、絕緣層、保護層與功能性材料層。
而半導體最常見的薄膜沉積技術，可以先從這三種認識：PVD、CVD 與 ALD。
01. PVD｜Physical Vapor Deposition｜物理氣相沉積
PVD 利用物理方式，將固態靶材中的原子轉移到晶圓表面形成薄膜。
■ 製程特色與常見技術
- ✓ Sputtering｜濺鍍
- ✓ Evaporation｜蒸鍍
- ✓ 特性評估：PVD 製程成熟、沉積速度快，常用於金屬導電層與阻障相關薄膜。
- ✓ 結構局限：沉積粒子具有較明顯的方向性，遇到 High Aspect Ratio｜高深寬比的 Via、Trench 等結構時，側壁與底部覆蓋能力可能受到限制。
■ 常見靶材／材料與 CAS No.
02. CVD｜Chemical Vapor Deposition｜化學氣相沉積
CVD 則是讓氣態前驅物進入反應腔體，在晶圓表面發生化學反應，形成固態薄膜。
反應概念：Precursor 前驅物 → 表面化學反應 → Thin Film 薄膜
■ 應用特性與薄膜類型
- ✓ 適用薄膜：可應用於 SiO₂、Si₃N₄、Poly-Si、W 等薄膜。
- ✓ 覆蓋優勢：相較 PVD，CVD 通常具有較好的均勻性與 Step Coverage｜步階覆蓋能力，因此廣泛應用於半導體多層結構。
■ 常見化學品／前驅物與 CAS No.
Silane｜矽烷 CAS No.：7803-62-5
Tetraethyl Orthosilicate, TEOS｜正矽酸四乙酯 CAS No.：78-10-4
Tungsten Hexafluoride, WF₆｜六氟化鎢 CAS No.：7783-82-6
03. ALD｜Atomic Layer Deposition｜原子層沉積
到了更先進的奈米結構，ALD 的重要性就更加明顯。它可以視為一種利用表面自限性化學反應，逐層控制薄膜成長的技術。
■ ALD 基本流程循環 (Cycle)
A 前驅物脈衝 → Purge 吹掃 → B 反應物脈衝 → Purge 吹掃 → 重複 Cycle
■ ALD 最大核心特色與先進製程應用
- ✓ 原子層級膜厚控制
- ✓ 高均勻性
- ✓ 優異 Conformality｜共形覆蓋
- ✓ 適合 High Aspect Ratio｜高深寬比結構
- ✓ 關鍵應用場域：FinFET、GAA、3D NAND、DRAM、先進封裝與高深寬比結構都扮演愈來愈重要的角色。
- ✓ 反應沉積範例：TMA ＋ H₂O ／ O₃ → Al₂O₃ 薄膜
■ 常見 ALD 前驅物與搭配反應物 (CAS No.)
Trimethylaluminum, TMA｜三甲基鋁 CAS No.：75-24-1
Titanium Tetrachloride, TiCl₄｜四氯化鈦 CAS No.：7550-45-0
Hafnium Tetrachloride, HfCl₄｜四氯化鉿 CAS No.：13499-05-3
Water｜水 (常用搭配) CAS No.：7732-18-5
Ozone｜臭氧 (常用搭配) CAS No.：10028-15-6
Ammonia｜氨 (常用搭配) CAS No.：7664-41-7
景明 ECHO 一句話理解與總結
■ 核心觀念精粹
- ✓ PVD｜把材料「搬」到表面
- ✓ CVD｜讓材料在表面「反應長出來」
- ✓ ALD｜利用自限性反應「一層一層精準長出來」
三種技術並不是誰取代誰，而是依照：
材料種類 × 膜厚 × 均勻性 × 深寬比 × 製程溫度 × 成本 × 產能
選擇最適合的沉積方式。
晶片愈先進，真正困難的已經不只是「把膜做出來」，而是：
如何在愈來愈小、愈來愈深、愈來愈複雜的 3D 結構裡，讓每一層薄膜都夠薄、夠均勻、夠完整。
這背後，也讓高純度前驅物、電子級化學品與先進材料變得愈來愈重要。
景明化工 ECHO Chemical
專業電子級化學品與先進製程前驅物供應商｜深耕半導體與高科技產業材料解決方案
