Quá trình sản xuất chất bán dẫn được tóm tắt qua những công việc như sau :

• Thiết kế Chip : ở đó những người kỹ sư thiết kế Chip , nó sẽ làm việc như thế nào .
• Sản xuất Wafer : Phần chính trong quá trình sản xuất Chip , chúng ta sẽ nói rõ phần sau .
• Cắt Chip ra khỏi Wafer .
• Đóng gói : trong phần này sẽ có một số phần mang tính chất ngoại vi được thêm vào .
• Kiểm tra : Chip được kiểm tra và đem bán .

Khi chúng ta nói sản xuất Chip thông thường mọi người hay nghĩ tới bước sản xuất ra Wafer , đó cũng chính là bước phức tạp nhất .

Quá trình sản xuất Wafer thô

Wafer là một nền mà ở đó Chip được đặt ở trong đó . Wafer thô được làm từ Silicon , được làm từ cát biển . Chúng được tạo thành qua phương pháp xử lí gọi là Czochralski  , thành những hạt tinh thể được nấu chảy ( những mẩu tinh thể Silicon ) được tạo những thỏi của tinh thể Silicon .

Những thỏi tinh thể Silicon trong qua trình xử lí được tạo thành có kích thước 1m hoặc 2m dài và có đường kính 300mm ( 12 inch ) . Những thỏi này sau đó được cắt lát thành Wafer . Những Wafer này được làm bóng và gửi tới nhà máy sản xuất Chip .

Khi nói Wafer thô tức là ở đó Chip chưa được đặt vào trong đó .

Bạn có thể thấy thỏi Silicon có hình trụ mà không phải là hình khối là do quá trình xử lí Czochralski , thỏi được tạo bằng cách kéo và quay silicon nóng chảy và hình dạng tự nhiên của tinh thể Silicon trong kết quả của quá trình trên là hình tròn chứ không phải hình vuông .

Photolithography

Chip được gắn vào trong Wafer thông qua một quá trình gọi là photolithography .

Trong quá trình xử lí này những thành phần hoá học nhạy cảm với tia tử ngoại ( tia cực tím ) được sử dụng . Khi đưa vào ánh sáng của tia tử ngoại vào những thành phần hoá học này chúng sẽ trở nên "mềm" hoặc "cứng".  Như vậy quá trình xử lí này cơ bản là ngăn tia tử ngoại từ phần hoá học tới Wafer trên đó có một cái khuôn ( mặt nạ được tạo ra bởi các kỹ sư ) , gỡ bỏ phần "mềm" và sau đó quá trình được lặp lại lần nữa bằng một mặt nạ ( mask ) khác cho tới khi Chip được hoàn thành .

Hiển nhiên mỗi một mặt nạ là những mẫu khác nhau và chúng chính là những transistor và dây dẫn bên trong Chip sẽ được sản xuất . Số của mặt nạ phụ thuộc tuỳ từng loại linh kiện được sản xuất . Ví dụ : trong Pentium 4 người ta sử dụng 26 mặt nạ .

Công việc đầu tiên làm xuất hiện trên bề mặt Wafer một lớp Silicon Dioxide (SiO2) bằng nhiết độ cực cao . Công việc này giống như kim loại bị phủ một lớp gỉ nhưng diễn ra cực nhanh .

Tiếp theo Wafer được phủ lên một chất cản quang , chất này bị hoà tan khi bị tia tử ngoại chiếu vào .

Khi bị tia tử ngoại chiếu vào trên bề mặt Wafer qua lớp mặt nạ đầu tiên sẽ xuất hiện Silicon Dioxide lộ ra tương ứng như trên mặt nạ .

Lớp SiO2 lộ ra bị ăn mòn trong quá trình xử lí gọi là khắc axit , phần "mềm" của lớp cản quang được làm sạch trong dung môi . Lúc này trên Wafer xuất hiện lớp SiO2 có hình dạng giống như lớp mặt nạ đầu tiên .

Lại một lớp nữa SiO2 được tạo ra trên bề mặt của Wafer , lại một lớp cản quang nữa lại được phủ lên . Tia tử ngoại lại xuyên qua lớp mặt nạ thứ hai một lần nữa để hoà tan lớp cản quang thứ hai một lần nữa . Phần SiO2 lộ ra và bị ăn mòn trong quá trình khắc axit , phền "mềm" của lớp cản quang được rửa sạch trong môi trường dung môi .

Khi lớp cản quang bị gỡ bỏ bây giờ cũng ta có Wafer có lớp SiO2 giống như hình của mặt nạ đầu tiên ở bên trên và lớp SiO2 cùng với hình giống như mặt nạ thứ hai .

Sau hai bước trên một qua trình xử lí gọi là ion hoá những vị trí đó .

Ở đây những vùng bị bị lộ ra trên Wafer thành những ion khác nhau để biến đổi thành những mạch điện . Những vùng lộ ra sẽ thành những chất bán dẫn kiểu P hoặc kiểu N , phụ thuộc vào chất hoá học sử dụng : photpho , antimon , asenic được dùng để tạo lớp bán dẫn kiểu N . Trong khi : bo , indi , gallium tạo thành lớp bán dẫn kiểu P . Chụm những lớp bán dẫn đó tạo thành những Transistor .

Những lớp và những mặt nạ được lặp đi lặp lại . Lớp kim loại được đặt lên bề mặt Wafer được phủ vào những hố làm thành những kết nối mạch điện giữa các lớp . Một mặt nạ và quá trình khắc axit được làm để tạo ra những kết nối của mạch điện .

Quá trình này được lặp lại cho đến khi hoàn tất Chip . ví dụ bộ vi xử lí Pentium 4 dùng 26 mặt nạ và 7 lớp kim loại .

Transitor thiết kế bên trong Chip theo hình dưới đây

Wafer của Pentium 4

Chip trên Wafer được kiểm tra và Wafer được gửi tới bước tiếp theo trong quá trình sản xuất Chip , ở đó Chip được cắt ra khỏi Wafer , chúng đuợc gắn thêm thiết bị bên ngoài , được đóng gói .

Sau đó Chip này được kiểm tra , dán nhãn và đem bán .

Tất cả quá trình trên được tạo trong phòng sạch  ,mọi người làm việc trong phòng có thiết bị , quần áo chuyên dụng như hình dưới đây