在器件的制作过程中，常常需要各种氧化层薄膜。制作氧化层薄膜的方法很多，常用的是热生长与化学气相淀积。根据热氧化气氛不同来分，热生长法可分为干氧氧化、湿氧氧化和水汽氧化。根据氧化层薄膜厚度不同来分，可分为薄膜、超薄膜和厚薄膜。为了改善栅氧化层的质量，也可以在干氧氧化时进行掺氯，即所谓掺氯氧化。
1.基本制备方法
（1）干氧氧化 干氧氧化是指在反应室中通入纯净、干燥的氧气直接进行氧化。在高温下，当氧气与硅片接触时，氧气分子与硅片表面的硅原子反应生成起始的二氧化硅（SiO2）层。氧化过程发生的化学反应式如下：
式中，“△”表示此反应需要加热（下同）。由于起始的氧化层会阻碍氧分子与Si表面直接接触，使得在后续氧化过程中，氧化剂（负氧离子）只能通过扩散穿过已生成的SiO2层，到达SiO2-Si界面进行反应，使氧化层厚度不断加厚，同时Si层不断被消耗。所以在氧化过程中，SiO2-Si界面不断发生变化。当氧化过程结束后，在已生长的氧化层与硅衬底界面间会形成不完整的SiOx，这会导致SiO2-Si界面存在界面态。
干氧氧化得到的SiO2层表面为硅氧烷结构，其中氧原子呈桥联氧（即氧原子为两个硅原子所共有），故干氧氧化形成的SiO2层结构致密，均匀性、重复性好。同时，硅氧烷呈非极性，与光刻胶（非极性）黏附性良好，不易产生浮胶现象，光刻质量好。所以，与光刻胶相接触的氧化层最好是干氧形成的氧化层。
（2）水汽氧化 水汽氧化是指在反应室中通入水汽进行氧化。水汽来源于高纯去离子水汽化或氢气、氧气直接燃烧化合而成。在高温下，当水汽与硅片接触时，水汽会与表面的硅原子反应生成起始SiO2层。氧化过程发生的化学反应式如下：
水分子先与表面的SiO2反应生成硅烷醇（Si-OH），Si-OH再穿过已生成的氧化层扩散到达SiO2-Si界面处，与硅原子反应，所生成的H2将迅速离开SiO2-Si界面，也可能与氧结合形成羟基。
水汽氧化得到的SiO2层表面为硅烷醇结构，其中氧原子呈非桥联氧（即氧原子只与一个硅原子相连接并没有形成氧桥），故水汽氧化形成的氧化层结构疏松，均匀性、重复性较差。同时硅烷醇结构中的羟基极易吸附水，吸附水后呈极性，不易与非极性光刻胶粘附，易产生浮胶现象，所以光刻质量较差。由于水汽在二氧化硅中的溶解度比干氧大许多，并且水汽氧化形成的氧化层结构疏松。所以，在相同的温度下，水汽氧化比干氧氧化快。
（3）湿氧氧化 湿氧氧化是指氧气在通入反应室之前，先通过加热的高纯去离子水，使氧气中携带一定量的水汽。水汽含量的多少由水浴温度和气流决定，饱和情况下，只与水浴温度有关。湿氧氧化兼有干氧氧化和水汽氧化两者的共同特点，湿氧氧化比干氧氧化速度快，但比水汽氧化速度慢；其氧化层质量也介于干氧氧化和水汽氧化之间。
（4）掺氯氧化 掺氯氧化是指在干氧氧化时，加入少量氯气（Cl2）、氯化氢（HCl）、三氯乙烯（C2HCl3或TCE）或三氯乙烷（TCA）等含氯的气态物。在干氧氧化时，氯会结合到氧化层中，并集中分布在SiO2-Si界面附近，可使移到此处的Na+被陷住不动，从而使Na+丧失电活性和不稳定性。同时氯在Si-SiO2界面处以氯-硅-氧复合体形式存在，中和了界面电荷，填补了氧空位，故可降低SiO2层中的界面态密度，减少二氧化硅中的缺陷。另外，在高温下，氯气会与氧化炉中的许多杂质发生反应，生成挥发性的化合物而从氧化炉逸出。故掺氯氧化可吸收或提取氧化层下面硅中的杂质，减少复合中心，使少子寿命增加。氯还可以起反应催化作用，有利于提高氧化速度。
2.特殊制备技术
由于氧化层的生长速度与压力有关，可以利用高压水汽氧化技术来制备厚氧化层，也可以利用低压氧化技术来制备薄氧化层。(www.xing528.com)
（1）高压水汽氧化 是指在10～25atm（1～2.5MPa）压强的密封系统中进行的水汽氧化。在该压力下，氧化温度可降到300～700℃，并能保证正常的氧化速率。采用这种高压水汽氧化法可将硅中的错位生长降到最小。
（2）低压氧化技术 是指在压强低于1atm（0.1MPa）的密封系统中进行氧化，以形成氧化层厚度小于10nm的薄氧化层。
此外，还可以采用低温氧化技术制备超薄氧化层。低温氧化技术是指将干氧氧化的温度降低到为800～1000℃。实验证明，在此温度范围内，氧化层厚度仍与时间成正比。通常还有2nm的初始氧化层（与天然氧化层厚度相当）。
3.氧化层薄膜的主要用途
氧化层薄膜在双极型器件中主要用作掩蔽膜，在MOS型器件中用作栅氧化层、场氧化层、离子注入的牺牲氧化层，PIC中用作垫氧化层及侧墙氧化层等[10]。由于氧化层薄膜使用场合不同，对其要求就不同，所用制作方法也不同。比如HVIC中要求氧化层薄膜具有低缺陷密度和良好的掩蔽作用、低界面态密度和固定电荷密度，还要求均匀性和重复性好，以及在热载流子应力和辅照条件下具有良好的稳定性等特点。
（1）栅氧氧化层 由于MOS型器件的栅氧化层仅为100～150nm，并要求结构致密，所以，在干氧氧化后必须通过退火加密来实现。为了改善栅氧化层的质量，还可以采用掺氯氧化，以减小Na+污染，改善栅氧化层的质量。
（2）场氧化层 在MOS型器件的制备过程中，p阱区和终端场限环可通过硼的选择性掺杂同时实现，所需的扩散掩蔽膜将有源区和终端区隔离开，也可称此掩蔽膜为场氧化膜。场氧化层厚度通常控制在0.5～2.0μm之间，并且对膜层的质量要求不是很高，故可采用干氧（掺氯）-湿氧-干氧交替的氧化方法。
（3）牺牲氧化层 在IGBT的p基区与发射区离子注入前，为了避免沟道效应，并保护硅衬底，需要制作一层薄氧化层，在离子注入完成后，再去掉该氧化层，故称此氧化层为离子注入的牺牲氧化层。牺牲氧化层厚度通常在20～50nm之间，可采用物理气相淀积中的溅射法来制作一层无定形的SiO2层。此外，在沟槽栅结构中，为了去除沟槽刻蚀带来的损伤，可以在沟槽刻蚀后利用热氧化生长约100nm的牺牲氧化层，即将损伤的硅层变成氧化层，当牺牲氧化层被腐蚀掉时损伤也随之消除。
（4）垫氧化层 在PIC中形成选择性的隔离氧化层时，需要采用氮化硅膜掩蔽。为了缓冲硅与氮化硅膜之间的应力，可以在淀积氮化硅膜之前，先在硅片上淀积一层10nm的垫氧化层。
（5）侧墙氧化层 在自对准多晶硅的硅化物工艺中，可以利用低压化学气相淀积（LPCVD）一层氧化层，然后通过刻蚀形成侧壁氧化层。
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