硼磷硅玻璃（Boro-phospho-silicate Glass, BPSG），即摻雜了硼和磷的二氧化硅作為第一層金屬前介電質（PMD）以及金屬層間介電質（IMD）在IC制造中有著廣泛的應用。二氧化硅原有的有序網(wǎng)絡結構由于硼磷雜質（B2O3，P2O5）的加入而變得疏松，在高溫條件下某種程度上具有像液體一樣的流動能力（Reflow）。因此BPSG薄膜具有卓越的填孔能力，并且能夠提高整個硅片表面的平坦化，從而為光刻及后道工藝提供更大的工藝范圍。 在0.18微米及更低節(jié)點技術中，隨著半導體器件尺寸的逐漸減小，PMD所要填充的孔洞寬度也越來越小，高寬比越來越大，填孔能力成為選用PMD薄膜的主要考慮參數(shù)。因此，BPSG薄膜在先進的半導體器件尤其是DRAM產(chǎn)品中主要作為PMD薄膜被廣泛應用。BPSG薄膜的制備方法有兩種，等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）和次大氣壓化學氣相沉積（SACVD）。盡管PE－BPSG薄膜具有沉積速度快，薄膜致密，均勻性好等一系列優(yōu)點，但由于SA－BPSG薄膜具有更為優(yōu)越的填孔能力, 這主要是因為PECVD工藝通常的壓力在10Torr以下，而SACVD工藝壓力在200-600Torr之間，分子的平均自由程更小，填孔能力更好，所以BPSG薄膜制備主要采用SACVD工藝方法。除此之外，SACVD是熱降解的工藝，沒有使用射頻所產(chǎn)生的等離子體，因而避免了等離子體引起的器件損傷。 制備SA－BPSG薄膜的原料主要有以下幾種液體及氣體，如表所示。 TEOS，TEB以及TEPO在常溫下是液態(tài)，需要經(jīng)過注射閥氣化，影響液體氣化的主要參數(shù)為注射閥溫度及載氣（氦氣，或者氦氣和氮氣的混合氣體）的流量和流速。反應氣體隨載氣進入反應腔后在高溫（～480℃）下發(fā)生熱分解與臭氧（O3）分解生成的氧自由基在一定壓力（200Torr-600Torr）下反應生成BPSG薄膜。 在反應腔內新生成的BPSG薄膜十分疏松，器件孔洞通常并沒有完全閉合，需要經(jīng)過退火工序，在高溫下（750-1100℃），在通氮氣或蒸汽的環(huán)境中BPSG薄膜象液體一樣的流動，使孔洞完全閉合，同時薄膜結構更加致密。通過調節(jié)壓力以及O3的濃度，可以調控BPSG薄膜的填孔能力。壓力越高，O3濃度越高，填孔能力越好。目前比較先進的SA-BPSG薄膜工藝是采用兩步合成的方法（見圖）。第一步主要是為了獲得較好的填孔效果，采用較高壓力和較高的O3濃度（600Torr/17％O3濃度）以及較低氣體流量，這一步的沉積速度非常慢，可以是普通BPSG薄膜沉積速度的1/10；而第二步主要是為了提高生產(chǎn)量，而采用普通的BPSG薄膜工藝（200Torr/12.5% O3濃度）。 隨著半導體器件的尺寸越來越小，半導體器件所能承受的熱總量也越來越低。所以BPSG薄膜的退火溫度也隨之降低。 通過提高BPSG薄膜的硼磷雜質濃度，可以有效的降低退火溫度。但是硼磷雜質的濃度超過一定范圍，比如雜質總含量占到重量百分比10％以上，雜質就會不斷擴散析出，薄膜吸水性增強，造成嚴重的工藝問題，從而影響器件的性能。所以對于要求極低熱總量的工藝, SA-BPSG薄膜就不再適用于PMD。在65納米及以下技術中，目前替代SA-BPSG薄膜作為PMD的介電質主要是高密度等離子體工藝制備的磷硅玻璃（HDP-PSG）以及HARP。HARP是應用材料公司新近推廣的一種無摻雜硅玻璃（USG）薄膜,在45納米以及32納米技術的STI及PMD的研發(fā)中被廣泛采用。但SA-BPSG作為一種成熟的工藝在0.18微米到90納米的技術范圍尤其是DRAM產(chǎn)品的PMD中仍然占有最大的市場份額。