Polprevodnik

Inženirji polprevodnikov načrtujejo in razvijajo nove polprevodniške naprave, vezja in sisteme. Lahko se ukvarjajo z načrtovanjem, simulacijo, testiranjem in optimizacijo polprevodniških naprav ter razvijajo nove proizvodne procese.

Procesni inženirji razvijajo in optimizirajo postopke izdelave polprevodnikov, vključno s fotolitografijo, nanašanjem in jedkanjem. Delajo lahko tudi na nadzoru procesa, izboljšanju donosa in nadzoru kakovosti.

Produktni inženirji zagotavljajo, da polprevodniški izdelki izpolnjujejo zahteve in specifikacije strank. Lahko se ukvarjajo s testiranjem izdelkov, analizo napak in nadzorom kakovosti.

Inženirji aplikacij oblikujejo in izvajajo polprevodniške rešitve za specifične aplikacije. Strankam lahko nudijo tehnično podporo, predstavitve izdelkov in usposabljanje.

Raziskovalci izvajajo raziskave na področju polprevodniške tehnologije za razvoj novih materialov, naprav in proizvodnih procesov. Lahko delajo v akademskih krogih, vladnih raziskovalnih laboratorijih ali v zasebnem sektorju.

Kristalna struktura čistega silicija je tridimenzionalna. Silicij (in germanij) spada v stolpec IVa periodnega sistema, ki je ogljikova družina elementov. Glavna lastnost teh elementov je, da ima vsak atom štiri elektrone, ki jih deli z bližnjimi atomi pri ustvarjanju vezi. Za preprost opis je vrsta vezi med dvema atomoma silicija tista, pri kateri vsak atom ponuja elektron za delitev z drugi atom. Zato sta dva elektrona, ki si jih delita, dejansko enakomerno razdeljena med oba atoma. Ta vrsta delitve se imenuje kovalentna vez, ki je zelo stabilna vez in tesno drži skupaj dva atoma, zato je za prekinitev te vezi potrebno veliko energije. To tvori silicijev kristal, ne pa tudi polprevodnik. V kristalu silicija se vsi zunanji elektroni vsakega atoma silicija uporabljajo za ustvarjanje kovalentnih vezi z drugimi atomi. Torej noben elektron ni na voljo za potovanje iz enega položaja v drugega kot električni tok. Zato čisti kristal silicija velja za res dobrega izolatorja. Kristal čistega silikona se imenuje intrinzični kristal. Da bi silicijev kristal prevajal elektriko, je treba elektronom omogočiti premikanje iz enega položaja v drugega znotraj kristala, ne glede na kovalentne vezi med atomi. Eden od načinov za to je vnos nečistoče v kristalno strukturo, podobno arzenu ali fosforju. Ti elementi spadajo v skupino Va periodnega sistema in imajo pet zunanjih elektronov, ki si jih delijo z drugimi atomi. Pri tej metodi se štirje od petih elektronov vežejo z bližnjimi atomi silicija kot prej, vendar se lahko vez tvori s petim elektronom. Samo z majhno uporabljeno električno napetostjo se ta elektron zlahka premakne. Ker ima nastali kristal dodatne elektrone, ki prenašajo tok, od katerih ima vsak negativen naboj, se imenuje silicij tipa N. Drugi elementi – kot je galij – imajo samo tri elektrone, ki si jih lahko delijo z bližnjimi atomi. Trije elektroni ustvarijo kovalentno vez z bližnjimi atomi silicija, vendar pričakovane četrte vezi ni mogoče ustvariti, zato ostane luknja v strukturi kristala. Na ta način se zdi, da se luknje premikajo kot pozitivni naboj skozi kristale.