硅在空气中会氧化形成天然的氧化层的过程称为热氧化。
硅IC成功的一个主要原因是，能在硅表面获得性能优良的天然二氧化硅层。该氧化层在MOSFET中被用做栅绝缘层，也可作为器件之间隔离的场氧化层。连接不同器件用的金属互联线可以放置在场氧化层顶部。大多数其他的半导体表面不能形成质量满足器件制造要求的氧化层。
硅在空气中会氧化形成大约厚2.5nm的天然氧化层。但是，通常的氧化反应都在高温下进行，因为基本工艺需要氧气穿过已经形成的氧化层到达硅表面，然后发生反应。图1给出了氧化过程的示意图。氧气通过扩散过程穿过直接与氧化层表面相邻的凝滞气体层，然后穿过已有的氧化层到达硅表面，然后在这里与硅反应形成二氧化硅。由于该反应，表面的硅被消耗了一部分。被消耗的硅占最后形成氧化层厚度的44%。
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