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对在低于450°C的温度下沉积的SiO₂的需求是由铝和硅在高于450°C的温度下不可接受的合金化所决定的。早期的沉积工艺使用了从硅烷和氧气中通过水平传导加热的APCVD系统进行反应，如下所示：
然而，这种工艺生产的薄膜质量较差，无法满足先进器件设计和大尺寸晶片的要求，主要是因为450°C的沉积温度限制了薄膜的质量。
LPCVD系统的开发使得高质量薄膜的生产成为可能，尤其是在台阶覆盖和低应力方面。从质量和生产效率的角度来看，LPCVD工艺是首选的沉积技术。高温（900°C）LPCVD二氧化硅沉积通常使用二氯硅烷与一氧化二氮的反应进行：
四乙氧基硅烷（TEOS）
绝大多数二氧化硅薄膜是通过Si(OC2H5)₄源沉积的，这种源被称为四乙氧基硅烷（TEOS）。TEOS的历史可以追溯到20世纪60年代。早期系统依赖于在750℃左右对TEOS进行简单的热解。目前的沉积工艺基于20世纪70年代建立的热壁LPCVD系统，温度范围在400°C以上。通过等离子体辅助（PECVD或PETEOS）的TEOS源，可以在低于400°C的温度下沉积二氧化硅。
然而，这种工艺在0.5微米器件中高纵横比图案的保形覆盖方面存在限制。通过在气体流中加入臭氧（O₃），可以改善台阶覆盖。另一种选择是通过氩气等离子体中硅烷与一氧化二氮的反应进行沉积。
掺杂二氧化硅
二氧化硅薄膜通过掺杂来改善其保护特性、流动性能，或作为掺杂源。最早用于沉积氧化物的掺杂剂是磷。磷源是磷化氢（PH₃）气体，加入到沉积气体流中。生成的玻璃称为磷硅玻璃（PSG）。在这种玻璃中，磷以五氧化二磷（P₂O₅）的形式存在，使玻璃成为一种双重化合物，更准确地说是一种二元玻璃。
磷的作用是三重的。加入的掺杂剂增加了玻璃的防潮性能。移动离子杂质会附着在磷上，从而防止它们进入晶片表面。这种作用被称为捕获。第三个结果是增加了流动特性（见下图所示），这有助于在1000℃左右的加热步骤后使玻璃表面平整化。磷含量限制在约8%（重量百分比）以内。超过这个水平，玻璃会变得吸湿并吸收水分。水分会与磷反应，形成磷酸并攻击底层金属线。
硼通常从二硼烷（B₂H₆）源加入到玻璃中。硼的作用也是为了帮助流动特性（见下图所示）。生成的玻璃称为硼硅玻璃（BSG）。硼和磷通常一起使用，生成的玻璃称为硼磷硅玻璃（BPSG）。
氮化硅
氮化硅是二氧化硅用途的替代品，尤其是作为顶层保护。氮化硅更硬，提供了更好的抗划伤保护，是更好的水分和钠阻挡层（无需掺杂），具有更高的介电强度，并且能够抵抗氧化。后一种特性使其被用于局部氧化硅（LOCOS）工艺中，用于隔离目的。见下图所示展示了该工艺，其中图案化的氮化硅孤岛阻止了孤岛下方的氧化。经过热氧化和去除氮化物后，晶片表面区域准备好用于器件形成，被隔离区域的氧化物分隔开。氮化硅的一个缺点是它不像二氧化硅那样容易流动，且更难刻蚀。这一刻蚀限制已经通过等离子体刻蚀工艺的发展得到克服。
早期限制氮化硅保护膜使用的一个因素是缺乏低温沉积工艺。在APCVD系统中，从硅烷或二氯硅烷沉积氮化硅需要700到900°C的温度（见下图所示）。生成的薄膜成分是Si₃N₄。这些反应也可以在LPCVD反应器中进行，但温度低到足以在铝金属化层上方进行沉积。等离子体增强CVD（PECVD）的发展开启了不同源化学物质的使用。一种用途是硅烷在氩气等离子体存在下与氨（NH₃）或氮气反应。
