硅晶圆氧化膜形成方法有热氧化和沉积两种。而硅暴露在空气中会与氧气自然反应生成氧化膜，厚度约为4nm。

自然生成的氧化膜质量较差，在制造前要去除。通过热氧化形成的SiO2薄膜，具有优异的电绝缘性。

氧化硅薄膜作用有以下几方面：

1、保护器件免划伤和隔离沾污

SiO2薄膜致密，硬度大（莫氏硬度7，硅的莫氏硬度也为7），可有效保护硅表面的有源器件。通常晶体管之间的电隔离可以用局部氧化隔离工艺（LOCOS）来实现，但是对于250nm及以下的工艺制程不适用，而要采用浅槽隔离。

2、限制带电载流子场区隔离（表面钝化）

表面生长SiO2，可以束缚硅的悬挂键，从而降低表面态（因原子排列中断、吸附杂质等原因，在禁带中形成的电子能量状态）密度，这种效果称为表面钝化。它能防止电性能退化并减少由潮湿、离子或其它外部玷污物引起的漏电流。足够厚度的氧化层（250-1500nm）会引起金属层充电，类似于普通电容器的电荷存储和击穿特性，这种充电会导致短路和其他一些不利的电学效应。

SiO2和Si热膨胀系数接近（SiO2为0.5×10e-6/℃，Si为2.6×10e-6/℃），可避免膜应力使氧化膜从硅片上分离。

3、栅氧或存储器单元结构中的介质材料

对于MOS管，最重要的栅氧结构，用极薄的氧化层作为介质材料，SiO2具有较高的电介质强度（10^7V/m）和较高的电阻率（干氧生长的膜约10^17Ω·cm）。栅氧膜需要极好的厚度均匀性、无杂质，沾污会使栅氧结构功能退化。

4、掺杂中的注入掩蔽

通过光刻、刻蚀，露出需要掺杂的区域。与Si相比，掺杂物在SiO2里移动缓慢，对于浅掺杂，只需要薄氧化层（15nm）即可阻挡掺杂物（掺杂速度和温度有关），利于控制离子注入结深。掺杂结束后，一般用HF选择性去除SiO2。

5、金属导电层间的介质层

化学气相沉积的SiO2，通过掺杂获得更多的有效流动性，俘获杂质，将污染扩散减到最小。

根据反应气体不同，氧化工艺分为干氧和湿氧，干氧化学反应式为：

Si+O2——>SiO2

氧分子以扩散的方式穿过氧化层，到达SiO2与Si的界面，与Si发生反应。干氧制备的氧化膜结构致密，厚度均匀且更易控制，电阻率高，对于注入和扩散的掩蔽能力强，缺点是生长速率慢。主要用于栅氧、薄缓冲氧化层。

湿氧化学反应式为：

2H2O（水蒸气）+Si——>SiO2+2H2

水蒸气可由氧气携带，也可以通过H2和O2反应生成，通过调节氧气与氢气或水蒸气的分压比改变氧化速率。为了确保不发生氢爆炸，氢气与氧气的比例不得超过1.88：1。水汽在高温下将分解为氧化氢HO，分子量比O2小，在氧化硅中的扩散速率比O2快得多，所以湿氧速率比干氧高3倍以上。

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