在硅表面形成二氧化硅钝化层的能力是硅技术中的关键因素之一。
在形成半导体器件的硅的所有优点当中，容易生长出二氧化硅膜层这一点可能是最有用的。无论任何时候，当硅表面暴露在氧气中时，都会形成二氧化硅。二氧化硅是由一个硅原子和两个氧原子组成的。在日常生活中，我们经常会遇到二氧化硅，它是普通玻璃的主要化学组成成分。但用于半导体上的二氧化硅，是高纯度的，经过特定方法制成的。用湿法和干法氧化、等离子体工艺和气相反应生成二氧化硅层。在有氧化剂存在的高温工艺（称为热氧化）是用于半导体器件的工艺。
尽管硅是一种半导体材料，但二氧化硅却是一种绝缘材料。在半导体上结合一层绝缘材料，再加上二氧化硅的其他特性，使得二氧化硅成为硅器件制造中得到最广泛应用的一种薄膜。科学家发现二氧化硅可以用来处理硅表面，做掺杂阻挡层、表面绝缘层，以及器件中的绝缘部分。在MOS器件中，最关键的层是栅，大部分栅是由二氧化硅薄层组成的。
表面钝化
半导体器件对污染有着极端敏感性。当一个半导体厂把主要精力放在控制及消除污染时，技术并不总是百分之百有效的。二氧化硅层在防止硅器件被污染方面起了重要作用。
二氧化硅在以下两个方面起重要作用：一是保护器件的表面及内部。在表面形成的二氧化硅密度非常高（无孔），非常硬。因此二氧化硅层起污染阻挡层的作用，它可以阻挡环境中脏物质侵入敏感的晶圆表面。同时，它的硬度可防止晶圆表面在制造过程中被划伤及增强晶圆在生产流程中的耐用性。
另一方面，二氧化硅对器件的保护是源于其化学特性的。不管工艺过程多么洁净，总有一些电特性活跃的污染物（移动的离子污染）最终会进入或落在晶圆表面。在氧化过程中，硅的最上一层成为二氧化硅，污染在表面形成新的氧化层，远离电子活性表面。其他污染物被禁锢在二氧化硅膜中，在那里对器件而言伤害是很小的。在早期的MOS器件工艺中，通常在晶圆氧化后和在进行下一步工艺之前，要去除氧化物以去掉表面那些不需要的移动离子污染物。
掺杂阻挡层
掺杂被定义为4种基本制造工艺之一。掺杂需要在表面层上建立一些洞，通过离子注入或扩散的方法把特定的掺杂物引入到暴露的晶圆表面。在硅技术里，最常见的表面层是二氧化硅。留在硅表面的二氧化硅能够阻挡掺杂物浸入硅表面。在硅技术里用到的所有掺杂物，其在二氧化硅里的运行速度低于在硅中的运行速度。当掺杂物在硅中穿行达到所要求的深度时，它在二氧化硅里才走了很短的路程。所以，只要一层相对薄的二氧化硅，就可以阻挡掺杂物浸入硅表面。
另一个钟爱二氧化硅的原因是它的热膨胀系数与硅的热膨胀系数很接近。在高温氧化工艺、掺杂扩散或其他一些工艺中，晶圆会热胀冷缩。二氧化硅与硅胀缩的速率接近，这就意味着，在加热或冷却时，晶圆不会发生弯曲。
表面绝缘体
二氧化硅被归类为绝缘材料，这意味着在正常情况下它不导电。当它用于电路或器件时，它们被称为绝缘体（insulator）。作为绝缘体是二氧化硅扮演的一个重要角色。二氧化硅层的上面是一层金属导电层。氧化层使得金属层不会与下面的金属层短路，就像电线的绝缘材料保护电线不会短路一样。氧化层的这种能力要求氧化层必须是连续的，膜中不能有空洞或孔存在。
氧化层必须足够厚，以避免感应（induction）现象的产生。感应产生于足够薄的金属层，以至于电荷在晶圆表面产生聚积效应。表面电荷可导致短路及不希望的电荷影响。足够厚的膜层可防止在晶圆表面感应产生电荷。绝大多数晶圆表面被覆盖了一层足够厚的氧化层来防止从金属层产生的感应，这被称为场氧化物（field oxide）。
器件绝缘体（MOS栅）
从另一个角度讲，感应现象就是MOS技术。在一个MOS晶体管中，栅极区会长一层薄的二氧化硅。如果栅上没有电荷，在源漏之间没有电流流过。但是有了合适的电荷，在栅下面区域感应出电荷，这样允许在源漏之间流过电流。氧化层起到介电质的功能，它的厚度是专门选定的，用来让氧化层下面栅极区产生感应电荷。栅极是器件中控制电流的部分。甚大规模集成电路（ULSI）中占主导地位的MOS技术，使得栅极的形成成为工艺发展中关注的焦点。通常还有其他介质材料淀积在栅极区的薄氧化层上。这些组合称为叠层栅（gate stack），具有不同的介电常数，它能改变晶
体管的电性能。因热生成的氧化层也可用来做硅晶圆表面和导电表面之间形成的电容所需的电介质层。二氧化硅电介质层还用在两层或多层金属层的结构中。在这种应用里，二氧化硅层用化学气相淀积（CVD）的方法而不是用热氧化的方法形成。
