硅的氧化

二氧化硅有多种用途：

1. 用作防止掺杂剂注入或扩散到硅中的掩模。

2. 提供表面钝化。

3. 将一个设备与另一个设备隔离（电介质隔离）。

4. 作为 MOS 结构中的一个组件。

5. 提供多层金属化系统的电气隔离

硅的氧化发生在氧化硅界面，由四个步骤组成：

1. 氧气在与氧化硅-蒸汽界面相邻的蒸汽相扩散层中扩散传输

2. 外表面的氧结合到氧化硅膜中

3. 扩散传输穿过氧化硅膜到其与硅晶格的界面

4. 氧气与硅在此内部界面发生反应 

预氧化清洗

氧化硅表面的第一步是去除由于暴露在室外空气中而形成的自然氧化物。除去一种氧化物只是为了放置另一种氧化物，这似乎是多余的，但这是必要的，因为存在的氧化物的纯度存在不确定性。必须去除有机和无机材料（由先前的处理步骤和处理引起）对天然氧化物的污染，以防止器件基本电气特性的退化。一个常见的程序使用 H ₂ O-H ₂ O ₂ -NH ₄ OH 混合物去除存在的有机物，以及一些 I 和 II 族金属。使用 H ₂ O-H ₂可以去除重金属O ₂ -HCl 混合物，与形成的离子络合。去除天然氧化物后，可以生长所需的氧化物。这种生长是有用的，因为它提供：化学保护、适合光刻的条件和钝化。这种保护可以防止发生不需要的反应，并且钝化可以填补表面上不存在于晶体内部的键空位。因此，硅表面的氧化在一个步骤中实现了多种功能。

等离子体氧化

硅的等离子体氧化和阳极氧化很容易通过使用活性氧作为氧化物质来实现。高活性氧在放电或等离子体中形成。氧化在低压 (0.05 - 0.5 托) 室中进行，等离子体由直流电子源或高频放电产生。在简单的等离子体氧化中，样品（即硅晶片）保持在地电位。相反，阳极氧化系统通常在样品和电极之间具有直流偏压，样品相对于阴极正偏压。铂电极通常用作阴极。

等离子工艺的优势在于，虽然电离氧气的电子温度超过 10,000 K，但所需的热温度明显低于高压方法所需的温度，即 < 600 °C。较低反应温度的优点包括：掺杂剂扩散的最小化和缺陷产生的障碍。尽管有这些优点，但任何基于等离子体的工艺都有两个主要缺点。首先，工艺过程中存在的高电场会对所得氧化物造成损害，特别是通常会导致高密度的界面陷阱。然而，后退火可以提高薄膜质量。其次，等离子体氧化的生长速率很低，通常为 1000 Å/h。对于等离子阳极氧化，这种生长速度增加了大约 10 倍。