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集成电路制造技术（原理与工艺）--硅衬底之一现在集成电路使用的最基本的本征材料有：硅（Si)，锗（Ge），砷化镓（GaAs)，室温下硅的晶格电子迁移率为1350，较锗3900，砷化镓8600要小得多，说到晶格下面会有介绍，而电子迁移率表征着器件的运行速度，所以硅一般会用在频率相对较低的集成电路生产中，而高频器件，高速，微波微电子产品的衬底材料领域由砷化镓占领。硅作为地球最普遍的材料，所以让我们先来了解生产一颗常用的硅基IC需要的工艺流程，产品的生产过程示意图如下：

如图所示，从单晶硅锭切割加工成硅片，然后从硅片通过20～30的工艺步骤制成集成电路芯片，然后调试好后，就划分为小单元的芯片，然后进行封装，测试后，就可以出品做生意了。看到这里我们应该多问几个How，Why，When了。单晶硅是怎样制成的（How)？切割加工的芯片的厚度（为什么是这个厚度，Why)？20～30个工艺步骤（为什么需要这些工序Why,在什么时候做When)?且听下面分解。对于以上的几个问题，让我们先了解下原始硅片变成集成芯片的步骤，就拿硅基双极型NPN晶体管芯片（即普通的NPN型三极管）为例，制造的主要工艺流程如下所示

步骤（1）--外延工艺，是在重掺杂的单晶硅片上通过物理（或化学)的方法生长轻掺杂的单晶硅层，晶体管的两个PN结就是做在这层轻掺杂的外延层上。步骤（2）--氧化工艺，是在硅片表面用氧化方法或物理(或化学）薄膜积淀的方法得到一层二氧化硅薄膜，作为后续定域掺杂的掩蔽膜。步骤（3）--一次光刻工艺，是在二氧化硅掩膜上光刻出基区窗口图形来，以进行下一步的基区掺杂。步骤（4）--硼掺杂工艺，是用热扩散或离子注入等方法在N型硅上掺入P型杂质硼，目的是获得晶体管的集电极。步骤（5）--二次光刻工艺，是晶体管制作的第二次光刻，和步骤3一样，目的是在二氧化硅掩膜上光刻出发射区窗口图形来，以进行下一步的发射区掺杂。二次光刻是在一次光刻基础上进行的，必须与一次光刻图形对准。步骤（6）--磷掺杂工艺，和步骤4一样，掺杂磷杂质，在P型基区上掺入N型杂质形成晶体管的发射结。两步掺杂工艺构成了晶体管的两个PN结。步骤（7）--三次光刻工艺，同一二次光刻，目的是光刻出引线图形。步骤（8）--金属化工艺，是采用物理（或化学）薄膜沉积方法在芯片表面淀积金属层，作为晶体管芯片内的引出电极。步骤（9）--四次光刻工艺，这次光刻与前三次光刻承载图形的薄膜不同，是金属薄膜，但光刻方法与前三次光刻方法大致相同。由以上工艺流程可知，晶体管的造工艺实际由外延，氧化，光刻，掺杂，金属化

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