制造過程
晶圓是制造半導體芯片的基本材料，半導體集成電路最主要的原料是矽，因此對應的就是矽晶圓。
矽在自然界中以矽酸鹽或二氧化矽的形式廣泛存在于岩石、砂礫中，矽晶圓的制造可以歸納為三個基本步驟：矽提煉及提純、單晶矽生長、晶圓成型。
首先是矽提純，将沙石原料放入一個溫度約為2000℃，并且有碳源存在的電弧熔爐中，在高溫下，碳和沙石中的二氧化矽進行化學反應（碳與氧結合，剩下矽），得到純度約為98%的純矽，又稱作冶金級矽，這對微電子器件來說不夠純，因為半導體材料的電學特性對雜質的濃度非常敏感，因此對冶金級矽進行進一步提純：将粉碎的冶金級矽與氣态的氯化氫進行氯化反應，生成液态的矽烷，然後通過蒸餾和化學還原工藝，得到了高純度的多晶矽，其純度高達99.999999999%，成為電子級矽。
接下來是單晶矽生長，最常用的方法叫直拉法。如下圖所示，高純度的多晶矽放在石英坩埚中，并用外面圍繞着的石墨加熱器不斷加熱，溫度維持在大約1400℃，爐中的空氣通常是惰性氣體，使多晶矽熔化，同時又不會産生不需要的化學反應。為了形成單晶矽，還需要控制晶體的方向：坩埚帶着多晶矽熔化物在旋轉，把一顆籽晶浸入其中，并且由拉制棒帶着籽晶作反方向旋轉，同時慢慢地、垂直地由矽熔化物中向上拉出。熔化的多晶矽會粘在籽晶的底端，按籽晶晶格排列的方向不斷地生長上去。因此所生長的晶體的方向性是由籽晶所決定的，在其被拉出和冷卻後就生長成了與籽晶内部晶格方向相同的單晶矽棒。用直拉法生長後，單晶棒将按适當的尺寸進行切割，然後進行研磨，将凹凸的切痕磨掉，再用化學機械抛光工藝使其至少一面光滑如鏡，晶圓片制造就完成了。n
單晶矽棒的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉速度決定的，一般來說，上拉速率越慢，生長的單晶矽棒直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關，雖然半導體器件的制備隻在晶圓的頂部幾微米的範圍内完成，但是晶圓的厚度一般要達到1mm，才能保證足夠的機械應力支撐，因此晶圓的厚度會随直徑的增長而增長。
晶圓制造廠把這些多晶矽融解，再在融液裡種入籽晶，然後将其慢慢拉出，以形成圓柱狀的單晶矽晶棒，由于矽晶棒是由一顆晶面取向确定的籽晶在熔融态的矽原料中逐漸生成，此過程稱為“長晶”。矽晶棒再經過切段，滾磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包裝後，即成為集成電路工廠的基本原料——矽晶圓片，這就是“晶圓”。n
制造工藝
表面清洗
晶圓表面附着大約2um的Al2O3和甘
油混合液保護層,在制作前必須進行化學刻蝕和表面清洗。n
初次氧化
由熱氧化法生成SiO2緩沖層，用來減小後續中Si3N4對晶圓的應力氧化技術：幹法氧化Si(固)+O2àSiO2(固)和濕法氧化Si(固)+2H2OàSiO2(固)+2H2。幹法氧化通常用來形成，栅極二氧化矽膜，要求薄，界面能級和固定電荷密度低的薄膜。幹法氧化成膜速度慢于濕法。濕法氧化通常用來形成作為器件隔離用的比較厚的二氧化矽膜。當SiO2膜較薄時，膜厚與時間成正比。SiO2膜變厚時，膜厚與時間的平方根成正比。因而，要形成較厚SiO2膜，需要較長的氧化時間。SiO2膜形成的速度取決于經擴散穿過SiO2膜到達矽表面的O2及OH基等氧化劑的數量的多少。濕法氧化時，因在于OH基SiO2膜中的擴散系數比O2的大。氧化反應，Si表面向深層移動，距離為SiO2膜厚的0.44倍。因此，不同厚度的SiO2膜，去除後的Si表面的深度也不同。SiO2膜為透明，通過光幹涉來估計膜的厚度。這種幹涉色的周期約為200nm，如果預告知道是幾次幹涉，就能正确估計。對其他的透明薄膜，如知道其折射率，也可用公式計算出(dSiO2)/(dox)=(nox)/(nSiO2)。SiO2膜很薄時，看不到幹涉色，但可利用Si的疏水性和SiO2的親水性來判斷SiO2膜是否存在。也可用幹涉膜計或橢圓儀等測出。SiO2和Si界面能級密度和固定電荷密度可由MOS二極管的電容特性求得。(100)面的Si的界面能級密度最低，約為10E+10--10E+11/cm?2.eV-1數量級。(100)面時，氧化膜中固定電荷較多，固定電荷密度的大小成為左右阈值的主要因素。
熱CVD
熱CVD(HotCVD)/(thermalCVD)
此方法生産性高，梯狀敷層性佳(不管多凹凸不平，深孔中的表面亦産生反應，及氣體可到達表面而附着薄膜)等，故用途極廣。膜生成原理，例如由揮發性金屬鹵化物(MX)及金屬有機化合物(MR)等在高溫中氣相化學反應(熱分解，氫還原、氧化、替換反應等)在基闆上形成氮化物、氧化物、碳化物、矽化物、硼化物、高熔點金屬、金屬、半導體等薄膜方法。因隻在高溫下反應故用途被限制，但由于其可用領域中，則可得緻密高純度物質膜，且附着強度極強，若用心控制，則可得安定薄膜即可輕易制得觸須(短纖維)等，故其應用範圍極廣。熱CVD法也可分成常壓和低壓。低壓CVD适用于同時進行多片基片的處理，壓力一般控制在0.25-2.0Torr之間。作為栅電極的多晶矽通常利用HCVD法将SiH4或Si2H。氣體熱分解（約650oC）澱積而成。采用選擇氧化進行器件隔離時所使用的氮化矽薄膜也是用低壓CVD法，利用氨和SiH4或Si2H6反應面生成的，作為層間絕緣的SiO2薄膜是用SiH4和O2在400--4500oC的溫度下形成SiH4+O2-SiO2+2H2或是用Si(OC2H5)4(TEOS:tetraethoxysilanc)和O2在750oC左右的高溫下反應生成的，後者即采用TEOS形成的SiO2膜具有台階側面部被複性能好的優點。前者，在澱積的同時導入PH3氣體，就形成磷矽玻璃（PSG：phosphorsilicateglass）再導入B2H6氣體就形成BPSG(borro?phosphorsilicateglass)膜。這兩種薄膜材料，高溫下的流動性好，廣泛用來作為表面平坦性好的層間絕緣膜。n
熱處理
在塗敷光刻膠之前，将洗淨的基片表面塗上附着性增強劑或将基片放在惰性氣體中進行熱處理。這樣處理是為了增加光刻膠與基片間的粘附能力，防止顯影時光刻膠圖形的脫落以及防止濕法腐蝕時産生側面腐蝕(sideetching)。光刻膠的塗敷是用轉速和旋轉時間可自由設定的甩膠機來進行的。首先、用真空吸引法将基片吸在甩膠機的吸盤上，把具有一定粘度的光刻膠滴在基片的表面，然後以設定的轉速和時間甩膠。由于離心力的作用，光刻膠在基片表面均勻地展開，多餘的光刻膠被甩掉，獲得一定厚度的光刻膠膜，光刻膠的膜厚是由光刻膠的粘度和甩膠的轉速來控制。所謂光刻膠，是對光、電子束或X線等敏感，具有在顯影液中溶解性的性質，同時具有耐腐蝕性的材料。一般說來，正型膠的分辨率高，而負型膠具有感光度以及和下層的粘接性能好等特點。光刻工藝精細圖形(分辨率，清晰度)，以及與其他層的圖形有多高的位置吻合精度(套刻精度)來決定，因此有良好的光刻膠，還要有好的曝光系統。
除氮化矽
此處用幹法氧化法将氮化矽去除
離子注入
離子布植将硼離子(B+3)透過SiO2膜注入襯底，形成P型阱離子注入法是利用電場加速雜質離子，将其注入矽襯底中的方法。離子注入法的特點是可以精密地控制擴散法難以得到的低濃度雜質分布。MOS電路制造中，器件隔離工序中防止寄生溝道用的溝道截斷，調整閥值電壓用的溝道摻雜，CMOS的阱形成及源漏區的形成，要采用離子注入法來摻雜。離子注入法通常是将欲摻入半導體中的雜質在離子源中離子化，然後将通過質量分析磁極後選定了離子進行加速，注入基片中。
退火處理：去除光刻膠放高溫爐中進行退火處理以消除晶圓中晶格缺陷和内應力，以恢複晶格的完整性。使植入的摻雜原子擴散到替代位置，産生電特性。用熱磷酸去除氮化矽層，摻雜磷(P+5)離子，形成N型阱，并使原先的SiO2膜厚度增加，達到阻止下一步中n型雜質注入P型阱中。
去除SIO2層：退火處理，然後用HF去除SiO2層。
幹法氧化法：幹法氧化法生成一層SiO2層，然後LPCVD沉積一層氮化矽。此時P阱的表面因SiO2層的生長與刻蝕已低于N阱的表面水平面。這裡的SiO2層和氮化矽的作用與前面一樣。接下來的步驟是為了隔離區和栅極與晶面之間的隔離層。n利用光刻技術和離子刻蝕技術，保留下栅隔離層上面的氮化矽層。
濕法氧化：生長未有氮化矽保護的SiO2層，形成PN之間的隔離區。生成SIO2薄膜熱磷酸去除氮化矽，然後用HF溶液去除栅隔離層位置的SiO2，并重新生成品質更好的SiO2薄膜,作為栅極氧化層。
氧化：LPCVD沉積多晶矽層，然後塗敷光阻進行光刻，以及等離子蝕刻技術，栅極結構，并氧化生成SiO2保護層。n表面塗敷光阻，去除P阱區的光阻，注入砷(As)離子，形成NMOS的源漏極。用同樣的方法，在N阱區，注入B離子形成PMOS的源漏極。
沉積：利用PECVD沉積一層無摻雜氧化層，保護元件，并進行退火處理。n含有硼磷雜質的SiO2層，有較低的熔點，硼磷氧化層(BPSG)加熱到800oC時會軟化并有流動特性，可使晶圓表面初級平坦化。
深處理：濺鍍第一層金屬利用光刻技術留出金屬接觸洞，濺鍍钛+氮化钛+鋁+氮化钛等多層金屬膜。離子刻蝕出布線結構，并用PECVD在上面沉積一層SiO2介電質。并用SOG(spinonglass)使表面平坦，加熱去除SOG中的溶劑。然後再沉積一層介電質，為沉積第二層金屬作準備。
（1）薄膜的沉積方法根據其用途的不同而不同，厚度通常小于1um。有絕緣膜、半導體薄膜、金屬薄膜等各種各樣的薄膜。薄膜的沉積法主要有利用化學反應的CVD(chemicalvapordeposition)法以及物理現象的PVD(physicalvapordeposition)法兩大類。CVD法有外延生長法、HCVD，PECVD等。PVD有濺射法和真空蒸發法。一般而言，PVD溫度低，沒有毒氣問題；CVD溫度高，需達到1000oC以上将氣體解離，來産生化學作用。PVD沉積到材料表面的附着力較CVD差一些，PVD适用于在光電産業，而半導體制程中的金屬導電膜大多使用PVD來沉積，而其他絕緣膜則大多數采用要求較嚴謹的CVD技術。以PVD被複硬質薄膜具有高強度，耐腐蝕等特點。
（2）真空蒸發法（EvaporationDeposition）采用電阻加熱或感應加熱或者電子束等加熱法将原料蒸發澱積到基片上的一種常用的成膜方法。蒸發原料的分子（或原子）的平均自由程長（10-4Pa以下，達幾十米），所以在真空中幾乎不與其他分子碰撞可直接到達基片。到達基片的原料分子不具有表面移動的能量，立即凝結在基片的表面，所以，在具有台階的表面上以真空蒸發法澱積薄膜時，一般，表面被複性（複蓋程度）是不理想的。但若可将Crambo真空抽至超高真空（<10–8torr），并且控制電流，使得欲鍍物以一顆一顆原子蒸鍍上去即成所謂分子束磊晶生長（MBE：MolecularBeamEpitaxy）。
（3）濺鍍（SputteringDeposition）所謂濺射是用高速粒子（如氩離子等）撞擊固體表面，将固體表面的原子撞擊出來，利用這一現象來形成薄膜的技術即讓n等離子體中的離子加速，撞擊原料靶材，将撞擊出的靶材原子澱積到對面的基片表面形成薄膜。濺射法與真空蒸發法相比有以下的特點：台階部分的被複性好，可形成大面積的均質薄膜，形成的薄膜，可獲得和化合物靶材同一成分的薄膜，可獲得絕緣薄膜和高熔點材料的薄膜，形成的薄膜和下層材料具有良好的密接性能。因而，電極和布線用的鋁合金（Al-Si,Al-Si-Cu）等都是利用濺射法形成的。最常用的濺射法在平行平闆電極間接上高頻（13.56MHz）電源，使氩氣（壓力為1Pa）離子化，在靶材濺射出來的原子澱積到放到另一側電極上的基片上。為提高成膜速度，通常利用磁場來增加離子的密度，這種裝置稱為磁控濺射裝置（magnetronsputterapparatus），以高電壓将通入惰性氩體遊離，再借由陰極電場加速吸引帶正電的n離子，撞擊在陰極處的靶材，将欲鍍物打出後沉積在基闆上。一般均加磁場方式增加電子的遊離路徑，可增加氣體的解離率，若靶材為金屬，則使用DC電場即可，若為非金屬則因靶材表面累積正電荷，導緻往後的正離子與之相斥而無法繼續吸引正離子，所以改為RF電場（因場的振蕩頻率變化太快，使正離子跟不上變化，而讓RF-in的地方呈現陰極效應）即可解決問題。n沉積第二層金屬，并刻蝕出連線結構。然後，用PECVD法氧化層和氮化矽保護層。
光刻和離子刻蝕
定出PAD位置。
最後進行退火處理
以保證整個Chip的完整和連線的連接性。n
