现在一般采用离子注入法进行杂质扩散 ， 在离子注入机中 ， 将需要掺杂的导电性杂质导入电弧室 ， 通过放电使其离子化 ， 经过电场加速后 ， 将数十到数千keV能量的离子束由晶圆表面注入 。 离子注入完毕后的晶圆还需要经过热处理 ， 一方面利用热扩散原理进一步将杂质“压入”硅中 ， 另一方面恢复晶格完整性 ， 活化杂质电气特性 。
离子注入法具有加工温度低 ， 可均匀、大面积注入杂质 ， 易于控制等优点 ， 因此成为超大规模集成电路中不可缺少的工艺 。
10.再次清除光刻胶
完成离子注入后 ， 可以清除掉选择性掺杂残留下来的光刻胶掩模 。 此时 ， 单晶硅内部一小部分硅原子已经被替换成“杂质”元素 ， 从而产生可自由电子或空穴 。
左：硅原子结构；中：掺杂砷 ， 多出自由电子；右：掺杂硼 ， 形成电子空穴
11.绝缘层处理
此时晶体管雏形已经基本完成 ， 利用气相沉积法 ， 在硅晶圆表面全面地沉积一层氧化硅膜 ， 形成绝缘层 。 同样利用光刻掩模技术在层间绝缘膜上开孔 ， 以便引出导体电极 。
12.沉淀铜层
利用溅射沉积法 ， 在晶圆整个表面上沉积布线用的铜层 ， 继续使用光刻掩模技术对铜层进行雕刻 ， 形成场效应管的源极、漏极、栅极 。 最后在整个晶圆表面沉积一层绝缘层以保护晶体管 。
13.构建晶体管之间连接电路
经过漫长的工艺 ， 数以十亿计的晶体管已经制作完成 。 剩下的就是如何将这些晶体管连接起来的问题了 。 同样是先形成一层铜层 ， 然后光刻掩模、蚀刻开孔等精细操作 ， 再沉积下一层铜层 。。。。。。 这样的工序反复进行多次 ， 这要视乎芯片的晶体管规模、复制程度而定 。 最终形成极其复杂的多层连接电路网络 。
由于现在IC包含各种精细化的元件以及庞大的互联电路 ， 结构非常复杂 ， 实际电路层数已经高达30层 ， 表面各种凹凸不平越来越多 ， 高低差异很大 ， 因此开发出CMP化学机械抛光技术 。 每完成一层电路就进行CMP磨平 。
另外为了顺利完成多层Cu立体化布线 ， 开发出大马士革法新的布线方式 ， 镀上阻挡金属层后 ， 整体溅镀Cu膜 ， 再利用CMP将布线之外的Cu和阻挡金属层去除干净 ， 形成所需布线 。
大马士革法多层布线
芯片电路到此已经基本完成 ， 其中经历几百道不同工艺加工 ， 而且全部都是基于精细化操作 ， 任何一个地方出错都会导致整片晶圆报废 ， 在100多平方毫米的晶圆上制造出数十亿个晶体管 ， 是人类有文明以来的所有智慧的结晶 。
后工程——从划片到成品销售
14. 晶圆级测试
前工程与后工程之间 ， 夹着一个Good-Chip/Wafer检测工程 ， 简称G/W检测 。 目的在于检测每一块晶圆上制造的一个个芯片是否合格 。 通常会使用探针与IC的电极焊盘接触进行检测 ， 传输预先编订的输入信号 ， 检测IC输出端的信号是否正常 ， 以此确认芯片是否合格 。
由于目前IC制造广泛采用冗余度设计 ， 即便是“不合格”芯片 ， 也可以采用冗余单元置换成合格品 ， 只需要使用激光切断预先设计好的熔断器即可 。 当然 ， 芯片有着无法挽回的严重问题 ， 将会被标记上丢弃标签 。
15.晶圆切片、外观检查
IC内核在晶圆上制作完成并通过检测后后 ， 就进入了划片阶段 。 划片使用的划刀是粘附有金刚石颗粒的极薄的圆片刀 ， 其厚度仅为人类头发的1/3 。 将晶圆上的每一个IC芯片切划下来 ， 形成一个内核Die 。
裂片完成后还会对芯片进行外观检查 ， 一旦有破损和伤痕就会抛弃 ， 前期G/W检查时发现的瑕疵品也将一并去除 。
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