เซมิคอนดักเตอร์

วิศวกรเซมิคอนดักเตอร์ออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ วงจร และระบบเซมิคอนดักเตอร์ใหม่ๆ พวกเขาอาจทำงานเกี่ยวกับการออกแบบ การจำลอง การทดสอบ และการเพิ่มประสิทธิภาพอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และพัฒนากระบวนการผลิตใหม่

วิศวกรกระบวนการพัฒนาและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ รวมถึงการพิมพ์หินด้วยแสง การสะสม และการแกะสลัก นอกจากนี้ยังอาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมกระบวนการ การปรับปรุงผลผลิต และการควบคุมคุณภาพ

วิศวกรผลิตภัณฑ์ช่วยให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ตรงตามความต้องการและข้อกำหนดของลูกค้า อาจเกี่ยวข้องกับการทดสอบผลิตภัณฑ์ การวิเคราะห์ความล้มเหลว และการควบคุมคุณภาพ

วิศวกรด้านการประยุกต์ใช้งานออกแบบและใช้โซลูชันเซมิคอนดักเตอร์สำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน พวกเขาอาจให้การสนับสนุนด้านเทคนิค การสาธิตผลิตภัณฑ์ และการฝึกอบรมแก่ลูกค้า

นักวิทยาศาสตร์วิจัยดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เพื่อพัฒนาวัสดุ อุปกรณ์ และกระบวนการผลิตใหม่ๆ พวกเขาอาจทำงานในสถาบันการศึกษา ห้องปฏิบัติการวิจัยของรัฐบาล หรือในภาคเอกชน

โครงสร้างผลึกของซิลิคอนบริสุทธิ์มีสามมิติ ซิลิคอน (และเจอร์เมเนียม) อยู่ในคอลัมน์ IVa ของตารางธาตุ ซึ่งเป็นกลุ่มธาตุคาร์บอน คุณสมบัติหลักขององค์ประกอบเหล่านี้คือทุกอะตอมมีอิเล็กตรอน 4 ตัวเพื่อแบ่งปันกับอะตอมใกล้เคียงในการสร้างพันธะ สำหรับคำอธิบายง่ายๆ ประเภทของพันธะระหว่างซิลิคอน 2 อะตอมคือพันธะที่แต่ละอะตอมจะให้อิเล็กตรอนเพื่อแบ่งปันด้วย อีกอะตอมหนึ่ง ดังนั้นอิเล็กตรอนสองตัวที่ใช้ร่วมกันจึงถูกใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมทั้งสองเท่า ๆ กัน การแบ่งปันประเภทนี้เรียกว่าพันธะโควาเลนต์ซึ่งเป็นพันธะที่เสถียรมากและยึดอะตอมทั้งสองไว้แน่น และต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อทำลายพันธะนี้ ซึ่งก่อให้เกิดผลึกซิลิคอน แต่ไม่ใช่เซมิคอนดักเตอร์ ในผลึกซิลิคอน อิเล็กตรอนชั้นนอกทั้งหมดของอะตอมซิลิคอนทุกตัวถูกใช้เพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมอื่น ดังนั้นจึงไม่มีอิเล็กตรอนที่จะเดินทางจากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่งเป็นกระแสไฟฟ้าได้ ดังนั้นคริสตัลซิลิคอนบริสุทธิ์จึงถือเป็นฉนวนที่ดีจริงๆ ผลึกซิลิโคนบริสุทธิ์เรียกว่าคริสตัลภายใน เพื่อให้คริสตัลซิลิคอนนำไฟฟ้าได้ อิเล็กตรอนต้องได้รับอนุญาตให้เคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่งภายในคริสตัล โดยไม่คำนึงถึงพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอม วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการใส่สิ่งเจือปนเข้าไปในโครงสร้างผลึกที่คล้ายกับสารหนูหรือฟอสฟอรัส องค์ประกอบเหล่านี้เป็นของกลุ่ม Va ของตารางธาตุ และมีอิเล็กตรอนชั้นนอก 5 ตัวสำหรับการแบ่งปันกับอะตอมอื่น ในวิธีนี้ อิเล็กตรอนสี่ในห้าตัวสร้างพันธะกับอะตอมซิลิคอนใกล้เคียงเหมือนเมื่อก่อน แต่สามารถเกิดพันธะกับอิเล็กตรอนตัวที่ห้าได้ เพียงใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยก็สามารถเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนนี้ได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากคริสตัลที่ได้จะมีอิเล็กตรอนพากระแสเกิน โดยแต่ละตัวมีประจุเป็นลบ จึงเรียกว่าซิลิคอนชนิด N องค์ประกอบอื่นๆ เช่น แกลเลียม มีอิเล็กตรอนเพียง 3 ตัวเท่านั้นที่สามารถใช้ร่วมกับอะตอมใกล้เคียงได้ อิเล็กตรอนทั้งสามตัวสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมของซิลิคอนใกล้เคียง แต่ไม่สามารถสร้างพันธะที่สี่ที่คาดไว้ได้ จึงทำให้เกิดรูในโครงสร้างของคริสตัล ด้วยวิธีนี้ รูต่างๆ ดูเหมือนจะเคลื่อนที่เป็นประจุบวกผ่านคริสตัล