薄膜沉積是半導體器件製造過程中的一個重要環節，通過薄膜沉積工藝可以在晶圓上生長出各種導電薄膜層和絕緣薄膜層，為後續工藝打下基礎。根據工作原理不同，薄膜沉積工藝可分為物理工藝、化學工藝和外延工藝三大類，所需的設備是薄膜沉積設備。本文是薄膜沉積設備的第一篇。
薄膜沉積是在晶圓襯底上通過物理氣相沉積等方法生長出的一層厚度非常薄的薄膜，這層薄膜可以是絕緣物質、半導體材料或者金屬，因此按照材料的類型，沉積薄膜可分為半導體薄膜（Si）、介質薄膜（二氧化矽、氮化矽等）及金屬薄膜（鋁、銅、鎢、鈦等）：
為了滿足半導體器件性能要求，工藝上要求沉積薄膜具有好的臺階覆蓋能力、填充高的深寬比間隙的能力、好的厚度均勻性、高純度和高密地、受控制的化學劑量、高度的結構完整性、低的膜應力、良好的電學特性等。
薄膜生長的過程分為晶核合成、聚集成束和形成連續的膜三個步驟：
成核是指少量原子或分子反應物結合起來，形成附著在晶圓表面上的分離的小膜層，晶核直接形成於表面。聚集成束也稱之為島生長，初步形成的晶核按照晶圓表面遷移率和束密度生長，之後隨著島的不斷生長，直至形成連續的膜，這樣便完成了薄膜的表面沉積。
薄膜沉積常見技術本文開篇便提到，按照原理不同，薄膜沉積可分物理工藝、化學工藝和外延工藝三大類。再進行細分，物理工藝可分為濺射和蒸鍍兩類，化學工藝可分為化學氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD）：
物理氣相沉積是在真空條件下，採用物理方法將固體或液體材料源表面氣化成氣體原子、分子或部分電離，通過低壓氣體或等離子體，在襯底表面沉積薄膜的技術，主要分濺射和蒸鍍兩大類：
蒸鍍是將鍍料在真空中加熱、蒸發，蒸發的原子或原子團在溫度較低的襯底表面凝結並形成薄膜。以電子束蒸鍍為例，用高能聚焦的電子束熔解並蒸發材料。濺射是將具有一定能量的入射粒子在襯底表面進行轟擊時入射粒子與襯底表面原子發生碰撞並發生能量與動量轉移，從而實現將襯底表面原子濺射出來的目的：
電子束蒸鍍的優點是束流密度高，可達到10^4-10^9W/平方釐米的功率密度，熱量可直接加到蒸鍍材料的表面，熱效率高，熱傳導和熱輻射損失較小，同時還可以滿足鎢、二氧化矽和氧化鋁等難熔金屬和氧化物等材料。電子束蒸鍍缺點是電子槍發出的一次電子和蒸發材料發出的二次電子會使蒸發原子和殘餘氣體分子分離，影響膜層質量；裝置結構複雜，價格昂貴，而且易產生對人體有害的射線。實際上蒸鍍最大的缺點是不能產生均勻的臺階覆蓋，因此目前主流工藝不再適用此類設備，但在封裝工藝還還有用武之地。
濺射的特點是任何物質均可濺射，二是膜層純度較高，三是可重複性好，膜厚可控。但濺射的缺點是設備複雜，需要高壓裝置。濺射設備中磁控濺射因具有極佳沉積效率、大尺寸範圍的沉積厚度控制、精確的成分控制及較低的啟輝電壓等優勢成為應用最廣泛的設備。
傳統的濺射技術存在當特徵尺寸縮小時濺射進入具有高深寬比的通孔和狹窄溝道的能力受限這一普遍性問題，為此離子化物理氣相沉積被引入，目前在製作具有高深寬比的孔隙、溝槽的半導體器件中被廣泛應用。
PVD設備廠商簡介在PVD設備領域美國應用材料一家獨大，市場份額約佔到全球的80%，其Endura系列PVD可用於邏輯IC和存儲器等各類器件的薄膜沉積工藝，設備覆蓋前道和後道工序：
國內PVD廠商主要是北方華創。北方華創的PVD採用的是磁控濺射技術，設備應用於90-14nm節點的薄膜沉積工藝。eVictor AX30 Al pad物理氣相沉積系統主要用於後道封裝中的Al金屬互連工藝，平臺配置8個工藝模塊，可根據需求進行多樣化配置。
硬掩膜工藝可以為金屬互連線的形狀提供精準控制，在集成電路製造中十分關鍵。低介電材料氮化鈦作為硬掩膜材料應用廣泛。氮化鈦掩膜材料沉積對PVD設備的要求較高，其獨特的甚高頻技術，在中性應力和薄膜密度硬度之間達到了良好的平衡，從而提高產品良率，製造出高密度、低應力的薄膜。北方華創exiTexiTin H630 TiN金屬硬掩膜PVD系統主要用於55-28nm節點12英寸金屬硬掩膜工藝：
在PVD領域應用材料還是一家獨大，但是北方華創在金屬硬掩膜、鋁襯墊設備上實現部分替代。有消息成北方華創在銅互連PVD領域打破應用材料壟斷，但公司官網目前尚無相關設備信息，因此不再展開。下文接著說化學氣相沉積CVD及相關廠商。
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