Halvleder

Halvlederingeniører designer og utvikler nye halvlederenheter, kretser og systemer. De kan jobbe med design, simulering, testing og optimalisering av halvlederenheter, og utvikle nye produksjonsprosesser.

Prosessingeniører utvikler og optimaliserer halvlederproduksjonsprosesser, inkludert fotolitografi, avsetning og etsing. De kan også jobbe med prosesskontroll, avkastningsforbedring og kvalitetskontroll.

Produktingeniører sikrer at halvlederprodukter oppfyller kundenes krav og spesifikasjoner. De kan jobbe med produkttesting, feilanalyse og kvalitetskontroll.

Applikasjonsingeniører designer og implementerer halvlederløsninger for spesifikke applikasjoner. De kan tilby teknisk støtte, produktdemonstrasjoner og opplæring til kunder.

Forskere driver forskning innen halvlederteknologi for å utvikle nye materialer, enheter og produksjonsprosesser. De kan jobbe i akademia, offentlige forskningslaboratorier eller i privat sektor.

Ren silisiums krystallstruktur er tredimensjonal. Silisium (og germanium) tilhører IVa-kolonnen i det periodiske systemet, som er karbonfamilien av grunnstoffer. Hovedegenskapene for disse elementene er at hvert atom har fire elektroner å dele med nærliggende atomer for å skape bindinger. For en enkel beskrivelse er typen binding mellom to silisiumatomer en der hvert atom tilbyr et elektron å dele med det andre atomet. Derfor deles de to elektronene som deles faktisk likt mellom de to atomene. Denne typen deling kalles en kovalent binding som er en veldig stabil binding, og holder de to atomene tett sammen, og det kreves mye energi som et resultat for å bryte denne bindingen. Dette danner silisiumkrystallen, men ikke halvlederen. I silisiumkrystallen brukes alle de ytre elektronene til hvert silisiumatom for å lage kovalente bindinger med andre atomer. Så ingen elektroner er tilgjengelige for å reise fra en posisjon til en annen som en elektrisk strøm. Derfor regnes en ren silisiumkrystall som en virkelig god isolator. En ren silikonkrystall kalles en iboende krystall. For å få silisiumkrystallen til å lede elektrisitet, må elektronene få bevege seg fra en posisjon til en annen inne i krystallen, uavhengig av kovalente bindinger mellom atomer. En metode for å gjøre dette er ved å introdusere en urenhet i krystallstrukturen som ligner på arsen eller fosfor. Disse elementene tilhører Va-gruppen i det periodiske system, og har fem ytre elektroner for deling med andre atomer. I denne metoden binder fire av de fem elektronene seg til nærliggende silisiumatomer som før, men en binding kan dannes med det femte elektronet. Bare med en liten påført elektrisk spenning kan dette elektronet enkelt flyttes. Siden den resulterende krystallen har ekstra strømbærende elektroner, med en negativ ladning hver, kalles den et silisium av N-type. Andre elementer – som Gallium – har bare tre elektroner som kan deles med nærliggende atomer. De tre elektronene skaper en kovalent binding med nærliggende silisiumatomer, men den forventede fjerde bindingen kan ikke opprettes og etterlater derfor et hull i krystallens struktur. På denne måten ser det ut til at hull beveger seg som en positiv ladning gjennom krystaller.