氧化硅薄膜和氮化硅薄膜是兩種在CMOS工藝中廣泛使用的介電層薄膜。

氧化硅薄膜可以通過熱氧化（thermal oxidation）、化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition）和原于層沉積法（Atomic Layer Deposition, ALD）的方法獲得。如果按照壓力來區(qū)分的話，熱氧化一般為常壓氧化工藝，常見的機(jī)器有多片垂直氧化爐管（oxide furnace，TEL 或 KE），快速熱氧化（Rapid Thermel Oxidation，RTO，應(yīng)用材料公司）等?；瘜W(xué)氣相沉積法一般有低壓化學(xué)氣相沉積氧化（Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD，TEL 或 KE）工藝，半大氣壓氣相沉積氧化（Sub-atmospheric Pressure Chemical VaporDeposition, SACVD，應(yīng)用材料公司）工藝，增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相層積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD，應(yīng)用材料公司）等，常見的機(jī)器有多片垂直氧化沉積爐管（TEL,KE），單片腔體式的沉積機(jī)器（應(yīng)用材料公司）和低壓快速熱退火氧化機(jī)器（應(yīng)用材料公司）。原子層沉積法獲得的氧化膜也是一種低壓沉積，在45nm以上的工藝中采用比較少，但在45nm 以下工藝技術(shù)中開始大量采用，主要是為了滿足工藝的階梯覆蓋率的要求。常見的機(jī)器有多片垂直原子層沉積氧化爐管（TEL, KE），單片腔體式的原子沉積機(jī)器（應(yīng)用材料公司）。

在熱氧化工藝中，主要使用的氧源是氣體氧氣、水等，而硅源則是單晶硅襯底或多晶硅、非晶硅等。氧氣會(huì)消耗硅（Si），多晶硅（Poly）產(chǎn)生氧化，通常二氧化硅的厚度會(huì)消耗 0.54倍的硅，而消耗的多晶硅則相對(duì)少些。這個(gè)特性決定了熱氧化工藝只能應(yīng)用在側(cè)墻工藝形成之前的氧化硅薄膜中。同時(shí)熱氧化工藝的氧化速率受晶相（111＞100）、雜質(zhì)含量、水汽、氯含量等影響，它們都使得氧化速率變快。具體的方法有：

化學(xué)氣相沉積法使用的氧源有O2，O3，N2O等，硅源有 TEOS（tetraethyl or thosilicate, Si（OC2H5）4），SiH4，BTBAS（二丁基胺矽烷，Bis （tertiarybutylamino）），TDMAS （Tris（Dimethylamino）Silane）等。通過LPCVD多片垂直爐管得到氧化硅薄膜的方法有：

通過單片單腔體的沉積機(jī)器獲得氧化硅薄膜的方法有TEOS+O3、SiH4 +O2等，一般的溫度范圍為400~550°C。

具體兩種氧化工藝和制造設(shè)備的比較如表4.1所示。

在ULSI 的CMOS 工藝中，根據(jù)氧化膜獲得的方法把它應(yīng)用在不同地方，如表4.2所示。

氮化硅薄膜可以通過化學(xué)氣相沉積和原子層沉積法的方法獲得，化學(xué)氣相沉積法一般有低壓化學(xué)氣相沉積氧化工藝、增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相層積等，常見的機(jī)器有多片垂直氮化沉積爐管（TEL 或 KE）、單片腔體式的沉積機(jī)器（應(yīng)用材料公司）和原子層沉積機(jī)器（KE）。但原子層沉積法獲得的氮化膜使用比較少。

化學(xué)氣相沉積法使用的氮源一般為NH3，硅源有 SiH4，SiH2Cl2（dichlorosilane,DCS），Si2Cl6（hexachlorodisilane, HCD）， BTBAS （二丁基胺硅烷，Bis （tertiarybutylamino）silicate），TDMAS（tris （dimethylamino） silane）等。通過 LPCVD多片垂直爐管或單片機(jī)器得到氮化硅薄膜的方法有：

通過增強(qiáng)等離子體化學(xué)氣相層積 PECVD 單片腔體式的沉積機(jī)器得到氮化硅薄膜的方法有：

兩種獲得氮化膜的方法的主要優(yōu)缺點(diǎn)如表4.3所示。

在ULSI 的CMOS 工藝中，氮化膜的主要應(yīng)用如表4.4所示。

氧化硅和氮化硅在90nm 以下技術(shù)中的主要趨勢(shì)如表4.5所示。

在65nm 以下，側(cè)墻工藝中的氧化硅和氮化硅的熱預(yù)算非常重要，可以通過降低爐管的層積溫度（＜600°C），也可以使用單片機(jī)的SACVD OX, PECVD SiN。但過低的溫度會(huì)使階梯覆蓋率和微差異變差，同時(shí)產(chǎn)生酸槽刻蝕率偏快的問題，需要通過結(jié)深工藝和側(cè)墻工藝的整合來取舍。