衬底工程
体硅是微芯片制造的传统衬底。电性能要求新的衬底，例如像在蓝宝石这样的绝缘层上硅（SOI)，金刚石上硅（SOD),金刚石比硅散热更好。另一种结构是淀积在锗硅晶圆上应变硅层。当预先在绝缘层上淀积的Si/Ge(sSOI)层上淀积硅原子，会产生应变硅。原子之间间距比正常的硅更宽。在淀积过程中，硅原子对着Ge原子“伸长，沾污硅层。电效应是降低硅的电阻，使得电子运动加快70％。这种结构为MOS晶体管的性能带来益处。
铁电材料
在对更快和更可靠的存储器研究中，铁电体成为一种可行的方案。一个存储器单元必须用两种状态中的一种（开/关，高/低，0/1)存储信息，能够快速响应（读写）和可靠地改变状态。铁电材料电容如PbZrTO(PZT)和SrBiTa0(SBT)正好表现出这些特性它们并入SiMOS存储电路，称为铁电随机存储器(FeRAM）。
金刚石半导体
摩尔定律不能无限期地确定未来。一个终点是当晶体管的部分变得如此小，以至于物理控制的晶体管不再工作。另一个限制是散热。更大和更密的芯片工作时非常热。遗憾的是，高温还能降低电性能并能使芯片失效。金刚石是一种晶体材料，其散热比硅快得多。尽管有这些优点，作为半导体晶圆的金刚石面临着成本、一致性和寻找大的金刚石货源的障碍。然而，有使用气相淀积技术合成金刚石的新的研究。金刚石掺杂是下一个障碍。这种材料正在探讨中，或许在未来制造领域能找到用武之地。
工艺化学品
很明显，需要很多工艺来将原始半导体材料转变为有用的器件，大部分的工艺都要使用化学品。芯片制造首要是一种化学工艺，或者更准确地说，是一系列化学工艺，高达20％工艺步骤是清洗和品圆表面的处理
半导体工厂消耗大量的酸、碱、溶剂和水。为达到精确和洁净的工艺，部分成本是由于化学品需要非常高的纯度和特殊的反应机理。晶圆越大，洁净度要求就越高，相应就需要更多的自动清洗工艺，清洗所用化学品的成本也就跟着升高。当把芯片的制造成本加在一起，其中化学品占总制造成本的40％。
分子，化合物和混合物
之前的科普文章中，用玻尔原子模型解释物质的基本结构。这个模型可解释组成自然界所有物质元素之间的结构差异，但是很显然自然界中的物质数目超过了（元素的数目）种物质。
非元素材料的基本单位是分子。水的基本单位是两个氢原子和一个氧原子组成的分子。材料的多样性源自原子之间相互结合形成分子。
每次我们想指定一个分子时就画一个图是不方便的，更常用的方式是写出分子式。例如水就是熟悉的H20。这个分子式确切地告诉我们在材料中的元素和其数目。化学家用更确切的术语“化合物来描述元素的不同组合。这样H20（水），NaCl（氯化钠或盐），H（过氧化氢）和As，（三氧化二砷）都是由一个个分子集合成的不同化合物。
抛光液用在化学机械抛光（CMP）的抛光操作中。代表性的抛光液有细小的二氧化硅（玻璃）悬浮在氢氧化铵之类的弱碱性溶液中。
有的元素结合成双原子分了，双原子分子是分子中有两个相同元素的原了。熟悉的气体如氧气、氮气和氢气在自然状态下都是由双原子分子构成的。这样它们的分了式就是O2，N2和H2。
物质还有其他两种形式：混合物和溶液。混合物由两种或更多种物质构成，但每种物质都保留各自的特性。典型的混合物就是椒盐（盐和胡椒粉）。溶液是固体溶解于液体中的混合物，在液体中，固体分散分布，呈现出独特的性能。不过溶液中的物质并没有形成新的分子。盐水就是溶液的一个例子，可以把它分解回其初始状态：盐和水。
离子
术语“离子(ion)或“离子的(ionic)经常在半导体工艺中使用。该术语指的是材料中任何电荷不平衡的原子或分子。离子是通过在元素或分了的化学符号后加上一个正号或负号的上标（Na+，0-）。举例来说，一个很严重的污染问题就是移动的离子污染，比如钠（Na+）。当钠进人半导体材料或器件中，由于钠带正电荷而引起问题但在某些工艺，如离子注入工艺中形成离子，如硼离子（B+)对完成工艺是很必要的。