半導体

半導体エンジニアは、新しい半導体デバイス、回路、システムを設計および開発します。 彼らは、半導体デバイスの設計、シミュレーション、テスト、最適化に取り組み、新しい製造プロセスを開発する場合があります。

プロセス エンジニアは、フォトリソグラフィー、蒸着、エッチングなどの半導体製造プロセスを開発および最適化します。 また、プロセス管理、歩留まり向上、品質管理にも取り組む場合があります。

製品エンジニアは、半導体製品が顧客の要件と仕様を満たしていることを確認します。 彼らは製品テスト、故障分析、品質管理に取り組む場合があります。

アプリケーション エンジニアは、特定のアプリケーション向けの半導体ソリューションを設計および実装します。 顧客に技術サポート、製品デモンストレーション、トレーニングを提供する場合があります。

研究者は、新しい材料、デバイス、製造プロセスを開発するために半導体技術の研究を行っています。 彼らは学界、政府の研究所、または民間部門で働いている場合があります。

純粋なシリコンの結晶構造は三次元です。 シリコン (およびゲルマニウム) は、元素の炭素族である周期表の IVa 列に属します。 これらの元素の主な特性は、すべての原子が結合を作成する際に近くの原子と共有する 4 つの電子を持っていることです。簡単に説明すると、シリコンの 2 つの原子間の結合のタイプは、各原子が共有する電子を提供するものです。もう一方の原子。 したがって、共有される 2 つの電子は、実際には 2 つの原子間で均等に共有されます。 この種の共有は共有結合と呼ばれ、非常に安定した結合であり、2 つの原子をしっかりと結び付けます。この結合を切断するには結果として多くのエネルギーが必要です。これによりシリコン結晶が形成されますが、半導体は形成されません。 シリコン結晶では、各シリコン原子の外側の電子はすべて、他の原子との共有結合を形成するために使用されます。 したがって、電流としてある位置から別の位置に移動する電子は存在しません。 したがって、純粋なシリコン結晶は非常に優れた絶縁体であると考えられます。 純粋なシリコン結晶は真性結晶と呼ばれます。シリコン結晶に電気を通すためには、原子間の共有結合に関係なく、電子が結晶内のある位置から別の位置に移動できるようにする必要があります。 これを行う 1 つの方法は、ヒ素やリンと同様の不純物を結晶構造に導入することです。 これらの元素は周期表の Va 族に属し、他の原子と共有するための 5 つの外側電子を持っています。 この方法では、従来と同様に5つの電子のうち4つが近くのシリコン原子と結合しますが、5つ目の電子と結合を形成することができます。 小さな電圧を印加するだけで、この電子は簡単に移動できます。 結果として得られる結晶には、それぞれ負の電荷を持つ余分な電流が流れる電子があるため、N 型シリコンと呼ばれます。ガリウムなどの他の元素には、近くの原子と共有できる電子が 3 つしかありません。 3 つの電子は近くのシリコン原子と共有結合を形成しますが、予期された 4 番目の結合は形成されず、結晶構造に穴が残ります。このようにして、正孔は結晶中を正電荷として移動するように見えます。