Semi-conducteur

Les ingénieurs en semi-conducteurs conçoivent et développent de nouveaux dispositifs, circuits et systèmes à semi-conducteurs. Ils peuvent travailler sur la conception, la simulation, les tests et l'optimisation de dispositifs semi-conducteurs et développer de nouveaux processus de fabrication.

Les ingénieurs de procédés développent et optimisent les processus de fabrication de semi-conducteurs, notamment la photolithographie, le dépôt et la gravure. Ils peuvent également travailler sur le contrôle des processus, l’amélioration du rendement et le contrôle de la qualité.

Les ingénieurs produits veillent à ce que les produits semi-conducteurs répondent aux exigences et spécifications des clients. Ils peuvent travailler sur les tests de produits, l’analyse des défaillances et le contrôle qualité.

Les ingénieurs d'applications conçoivent et mettent en œuvre des solutions de semi-conducteurs pour des applications spécifiques. Ils peuvent fournir une assistance technique, des démonstrations de produits et une formation aux clients.

Les chercheurs scientifiques mènent des recherches sur la technologie des semi-conducteurs pour développer de nouveaux matériaux, dispositifs et processus de fabrication. Ils peuvent travailler dans le milieu universitaire, dans des laboratoires de recherche gouvernementaux ou dans le secteur privé.

La structure cristalline du silicium pur est tridimensionnelle. Le silicium (et le germanium) appartient à la colonne IVa du tableau périodique, qui correspond à la famille des éléments du carbone. Les principales propriétés de ces éléments sont que chaque atome possède quatre électrons à partager avec les atomes proches pour créer des liaisons. Pour une description simple, le type de liaison entre deux atomes de silicium est celui dans lequel chaque atome offre un électron à partager avec l'autre atome. Par conséquent, les deux électrons partagés sont en fait partagés à parts égales entre les deux atomes. Ce type de partage est appelé liaison covalente. Il s'agit d'une liaison très stable qui maintient étroitement les deux atomes ensemble. Il faut donc beaucoup d'énergie pour rompre cette liaison. Cela forme le cristal de silicium, mais pas le semi-conducteur. Dans le cristal de silicium, tous les électrons externes de chaque atome de silicium sont utilisés pour créer des liaisons covalentes avec d’autres atomes. Aucun électron n’est donc disponible pour se déplacer d’une position à une autre sous forme de courant électrique. Par conséquent, un cristal de silicium pur est considéré comme un très bon isolant. Un cristal de silicone pur est appelé cristal intrinsèque. Pour que le cristal de silicium conduise l’électricité, les électrons doivent pouvoir se déplacer d’une position à une autre à l’intérieur du cristal, quelles que soient les liaisons covalentes entre les atomes. Une méthode pour y parvenir consiste à introduire une impureté dans la structure cristalline similaire à l’arsenic ou au phosphore. Ces éléments appartiennent au groupe Va du tableau périodique et possèdent cinq électrons externes à partager avec d'autres atomes. Dans cette méthode, quatre des cinq électrons se lient aux atomes de silicium proches comme auparavant, mais une liaison peut être formée avec le cinquième électron. Juste avec une petite tension électrique appliquée, cet électron peut être facilement déplacé. Étant donné que le cristal résultant contient des électrons porteurs de courant supplémentaire, chacun portant une charge négative, on l'appelle silicium de type N. D'autres éléments, comme le gallium, n'ont que trois électrons qui peuvent être partagés avec des atomes proches. Les trois électrons créent une liaison covalente avec les atomes de silicium proches, mais la quatrième liaison prévue ne peut pas être créée, laissant ainsi un trou dans la structure du cristal. De cette façon, les trous semblent se déplacer comme une charge positive à travers les cristaux.