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时代芯存半导体科普系列——物理气相沉积（PVD）介绍薄膜所用的成膜方式, 可分为PVD与CVD两种，物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, 简称PVD) :是指气体(或电浆)透过物理反应的方式, 生成固态薄膜的技术。
传统上的PVD可分为蒸镀、溅镀、离子镀。
化学气相沉积 (Chemical Vapor Deposition, 简称CVD) :是指利用反应物(通常为气体)产生化学反应, 生成固态薄膜的技术。
PVD 一般沉积金属膜层（例如：AL、AlCu、Ti、TiN等），CVD一般沉积介电材料(例如：SiN、SiO2等)。
薄膜沉积一般可分为5个步骤：1.孕核 / 成核；2.晶粒成长；3.晶粒聚集；4.细缝填补；5薄膜成长。
溅镀的原理: 靶材（如：AlCu、Ti等），加热器或静电夹用于放置晶圆和加热晶圆；直流电源产生等离子体，提供直流电压去吸引氩离子撞击靶材；射频偏压（可选），产生偏压电压吸引金属离子；遮挡板用于保护腔体壁不被沉积到；真空腔体保持一定压力。
PVD最大的限制是填洞能力较差，容易产生悬突，在洞口转角的地方，由于薄膜沉积的角度广，容易造成突出的现象，悬突的形成会导致洞口封口，在却在洞中形成空洞。
PVD沉积技术，为改善填孔能力，由传统溅射升级为准直器和长腔距两种类型，之后发展为IMP（Ionized Metal Plasma）。
准直器（Collimator） PVD原理是在靶材和圆片之间加一个六角孔状的准直器，用于筛除掉从靶材溅射下来的较大入射角金属材料，准直器腔体沉积速率较慢，PM周期较短。
长距PVD原理是增大晶圆到靶材的距（传统溅射一般为190mm,长距溅射为240mm）,筛除掉从靶材溅射下来的较大入射角金属材料，长距腔体沉积速率较慢，均匀性较差，PM周期短。
IMP（Ionized Metal Plasma） RF线圈用于电离金属原子，使其变成金属离子，RF BIAS 在晶圆表面形成负偏压吸引金属离子垂直的进入孔内，提高底部台阶覆盖。
物理气相沉积(PVD)技术第一节概述物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但在最近30年迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术。
，并向着环保型、清洁型趋势发展。
20世纪90年代初至今，在钟表行业，尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为广泛的应用。
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。
发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
真空蒸镀基本原理是在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，高频感应加热，电子柬、激光束、离子束高能轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面，历史上，真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。
溅射镀膜基本原理是充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。
如果采用直流辉光放电，称直流(Qc)溅射，射频(RF)辉光放电引起的称射频溅射。
磁控(M)辉光放电引起的称磁控溅射。
电弧等离子体镀膜基本原理是在真空条件下，用引弧针引弧，使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电，阴极表面快速移动着多个阴极弧斑，不断迅速蒸发甚至“异华”镀料，使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体，并能迅速将镀料沉积于基体。
因为有多弧斑，所以也称多弧蒸发离化过程。
离子镀基本原理是在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使镀料原子部分电离成离子，同时产生许多高能量的中性原子，在被镀基体上加负偏压。
PVD简介1. PVD的含义—PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。
2. PVD镀膜和PVD镀膜机—PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。
对应于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。
近十多年来，真空离子镀膜技术的发展是最快的，它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。
我们通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。
3. PVD镀膜技术的原理—PVD镀膜（离子镀膜）技术，其具体原理是在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。
4. PVD镀膜膜层的特点—采用PVD镀膜技术镀出的膜层，具有高硬度、高耐磨性（低摩擦系数）、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜层的寿命更长；同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。
5. PVD镀膜能够镀出的膜层种类—PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法，它能够制备各种单一金属膜（如铝、钛、锆、铬等),氮化物膜（TiN、ZrN、CrN、TiAlN）和碳化物膜（TiC、TiCN),以及氧化物膜（如TiO等)。
6. PVD镀膜膜层的厚度—PVD镀膜膜层的厚度为微米级，厚度较薄，一般为0.3μm ～5μm，其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm ～1μm ，因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能，镀后不须再加工。
7. PVD镀膜能够镀出的膜层的颜色种类—PVD镀膜目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色，浅金黄色，咖啡色，古铜色，灰色，黑色，灰黑色，七彩色等。
真空镀膜（PVD）工艺知识介绍简介真空镀膜（Physical Vapor Deposition，简称PVD）是一种常用于表面修饰和功能改善的工艺。
通过在真空环境中蒸发或溅射物质来形成薄膜，将薄膜沉积在基材上，以改变基材的性质和外观。
本文将介绍PVD工艺的原理、应用和优势。
PVD工艺原理在PVD工艺中，基材和目标材料被放置在真空环境中。
通过热蒸发或物理溅射的方式，目标材料从固态转化为气态。
这些气体分子会沉积在基材上，形成一层薄膜。
PVD工艺常用的方法有热蒸发和物理溅射。
热蒸发是将目标材料加热至其沸点以上，使其转化为气态，然后沉积在基材上。
而物理溅射则是通过向目标材料表面轰击高能粒子，将其击打下来沉积在基材上。
PVD工艺的应用PVD工艺在多个领域得到了广泛应用。
装饰性涂层PVD工艺可以制备具有不同颜色、质感和光泽度的涂层，用于装饰各种产品，如钟表、珠宝、手袋、饰品等。
常见的装饰性涂层有黄金色、玫瑰金色、银色和黑色等。
防腐蚀涂层PVD工艺可以形成陶瓷涂层、金属涂层或复合涂层，这些涂层具有良好的耐腐蚀性能，可保护基材免受化学腐蚀、氧化和磨损的影响。
这些涂层常用于汽车、航空航天、电子产品等领域。
功能性涂层PVD工艺还可以制备具有特殊功能的涂层，如光学涂层、导电涂层和磁性涂层。
光学涂层可用于改善光学性能，导电涂层可用于制作导电膜，磁性涂层可用于制造磁性材料。
PVD工艺的优势相比其他表面处理工艺，PVD工艺具有以下几个优势：高质量涂层PVD工艺可以制备高质量的涂层，具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损和耐腐蚀等特性。
这些特性使得PVD涂层在各种应用中表现出色。
环保节能PVD工艺不需要使用有机溶剂和其他有害化学物质，对环境友好。
同时，PVD 涂层具有较高的附着力和耐用性，可延长基材的使用寿命，减少资源消耗。
精密控制PVD工艺可以实现对涂层厚度、成分和结构的精确控制。
通过调整工艺参数，可以得到所需的涂层特性，以满足不同应用的需求。
零基础入门芯片制造行业---PVDPVD1. Target (靶材)是什幺?答：在PVD中，靶材是用来提供镀膜（film）的金属材料.2. PVD 制程原理为何?答：在Target与wafer间加之高电位差，此时制程气体Ar在高位差下解离成Ar+，又因Ar+带正电被电场吸引而撞向Target，使target产生金属晶粒因重力作用而掉落至wafer形成film.此种工艺是 PVD.3. 半导体中一般金属导线材质为何?答：鵭线(W)/铝线(Al)/铜线(Cu)4. 在PVD工艺中可以得到那几种金属膜?答：铝(AL)，钛(Ti)，氮化钛(TiN)，钴( Co).一般wafer进入 PVD机台,必须镀上钛/氮化钛/铝/钛/氮化钛.五层金属.钴的功用为金属硅化物 (silicide).5. 钛(Ti)的功用为何?答：降低金属接触阻值6. 氮化钛(TiN) 的功用为何?答：1.当作扩散阻障层(diffusion barrier layer)，阻障铝与氧化硅之间的扩散.2.当作粘着层(glue layer)，钨与氧化硅附着力不好，在二者之间加入氮化钛可以增加彼此的粘着力3. 当作反反射层(ARC layer), 为了在微影技术制程中为达到高的分辨率，所以需一层抗反射层镀膜以减少来自铝的高反射率.7. chamber待机一段时间后，为何要做Dummy(檔片)?答：chamber待机一段时间后，chamber condition (真空，温度..)有些微变化.若不做dummy，前几片产品会受到影响.一般是由工艺工程师依照实际状态，制定待机时间规则，然后由制造部operator 放入檔片到chamber 镀膜(其recipe 与产品的recipe相似). 经由dummy后，chamber condition 会恢复正常水准，可以安心生产.8. 为何铝靶材需要添加少量的铜?答：电流在铝金属层移动时，铝原子会沿着晶粒界面而移动，若此现象太过剧裂，会导致金属线断路，添加少量的铜可以防止铝线断线9 既然添加铜可以防止铝尖峰现像，为何只添加0.5%?答：太多铜，会造成蚀刻困难(铜的氯化物不易挥发)10 为何PVD的靶材需要冷却?答：避免target表面温度过高，(造成蒸镀现像，使得金属film 的质量不稳定)11 为何机台必须使用冷却水时，必须控制水质纯净?答：防止结垢，或绝缘12 为何制程(process)气体管路必须加热（ from gas box to chamber）?答：防止制程气体冷凝为液体，影响制程.13 何谓PM ?机台为何要定期PM?答：PM（preventive maintenance）是预防保养. 按周期对机台相应的Parts(备品)采取相应的维护或更换措施，为保持机台性能的稳定，防止制程良率下降，延长机台及Parts寿命.(1) 依时程而分，可分为月保养，季保养，年保养.(2) 依wafer 数量而分，是为数量保养.14 为何工程师做PM时，必须先冷却加热器(heater) 至(room temp.)适当的温度?答：为了工程师安全及机台安全15 为何工程师做PM时，chamber必须bake out?答：为了排气，防止不纯气体进入film 中，影响制程16 PVD与W-CVD在IC制造中扮演什幺角色?答：铝与钨为金属层,连通device 与封装的导线,在二者之间形成通路，电流得以畅通无阻.(attached drawing)17 Bake out 是什幺?答：工程师做PM时，打开Chamber时，Chamber内部曝露在大气中，当工程师做完PM时，必须做Bake out，加热Chamber，将附着在内部的水分子…等气体赶走，如此一来可提高真空度18 PVD制程中，使用的气体为何?答：N2与Ar19 N2与Ar在 PVD制程中，使用的目的为何?答：Ar被电子离子化后，成为撞击target的子弹将TARGET的原子打下落在wafer上，N2的目的是氮化target的表面原子.20 为何使用Ar来做PVD溅镀的气体来源?答：1.钝气，不易起化学变化2.质量重 (AMU 40)，溅击效果好3.价格便宜21 PVD 的制程压力为何?答：2~20 mTorr.22 PVD 测机项目为什幺?答：反射率(reflectivity index)，厚度(thickness)，阻值(resistance sheet)，微粒(particle)，均匀度(uniformity)23 为何机台测漏，喜欢使用氦气来检漏?答：(1) 氦气在大气中的含量很低，避免误判.(2) 氦气渗透力强，很容易检漏(3) 氦气为钝性气体，不易造成机台污染或腐蚀.24 PVD制程中，镀膜之前为何需要预先去除原始氧化层?答：预先去除原始氧化层，让金属层之间电阻不会过大以及增加膜与衬底的结合力.25 PVD制程中，为何使用DC power ?答：使用DC power，再加上通一定的氩气（Ar gas），在真空室就会形成等离子体（电浆）。
