薄膜沉积在半导体行业的应用

芯片制造核心流程就是沉积→光刻→刻蚀→清洗循环，PVD、CVD、ALD 分别承担不同膜层任务，覆盖前段器件、中段互连、后端钝化、3D 存储、功率器件、先进封装全环节：

一、前段工艺（FEOL，晶体管制造）

1. 栅介质层传统 SiO₂；先进制程用高 k 介质 HfO₂，主要靠ALD制备，控制漏电流。

2. 栅极材料多晶硅栅（LPCVD）；金属栅（TiN、TaN、W，PVD/ALD），GAA 全环绕栅大量使用 ALD。

3. 侧墙 Spacer（栅侧墙）Si₃N₄，LPCVD/ALD，用于定义源漏、离子注入阻挡。

4. 源漏、沟道外延层Si、SiGe、SiC 外延（CVD 外延），提升载流子迁移率。

5. 隔离层 STI（浅沟槽隔离）沟槽内填充 SiO₂，CVD；硬掩膜氮化硅（LPCVD）。

6. 阻挡层、界面层超薄氧化层、钝化层，ALD，减少界面缺陷。

二、中段 / 后段互连（MOL / BEOL，金属布线）

1. 低 k / 超低 k 介质层（ILD）金属线之间绝缘介质，PECVD，降低布线寄生电容。

2. 金属阻挡层 / 衬垫层（Barrier/liner）TiN、TaN、Ru，防止 Cu 扩散到介质里，ALD/PVD是主流；先进互连逐步用 Ru 替代 Cu。

3. 金属导线

• Al 线：PVD 溅射铝；

• Cu 互连：PVD 打籽晶层，再电镀铜；

• W 钨塞（接触孔、通孔）：CVD-W。

4. 硬掩膜层SiN、SiCN，PECVD/LPCVD，刻蚀时保护下层金属 / 介质。

三、存储芯片（NAND、DRAM）

1. 3D NAND 闪存堆叠的 ONO（氧化硅 - 氮化硅 - 氧化硅）电荷俘获层、通道多晶硅、栅介质、阻挡层，ALD 是核心，要在超高深宽比通道里均匀成膜。

2. DRAM电容介质层（高 k 材料）、电极、隔离层，ALD；位线、栅用 PVD/CVD。

四、功率半导体（Si、SiC、GaN）

1. 栅介质、场氧化层、钝化保护层（SiO₂、SiN，PECVD/LPCVD）

2. 欧姆接触、肖特基金属电极（PVD）

3. 终端钝化层，降低表面漏电，提升耐压。

五、MEMS 与传感器（属于半导体赛道）

加速度计、陀螺仪、压力传感器、红外传感器：多晶硅结构层、绝缘层、金属电极、钝化膜，LPCVD、PECVD、ALD。

六、先进封装（Chiplet、HBM、2.5D/3D IC）

1. TSV 硅通孔绝缘层、阻挡层、籽晶层

2. 微凸点 UBM（底部金属层，Ti/Cu/Ni，PVD）

3. 封装阻隔钝化膜、重新布线层 RDL 介质与金属薄膜

简单按工艺归类速记

• PVD：金属电极、阻挡层、籽晶层、UBM、TiN/TaN

• CVD（LPCVD/PECVD）：SiO₂、Si₃N₄、多晶硅、W 钨塞、低 k 介质、STI 填充

• ALD：高 k 栅介质、3D NAND 介质、高深宽比阻挡层、超薄电容介质