洽谈半导体fab厂行业职位特点和未来规划

洽谈半导体fab厂行业职位特点和未来规划,第1张

先简单介绍一下本人,曾在世界一流台企半导体公司任职PIE(制程整合工程师),目前跳槽到design house(芯片设计公司) 做产品工程师。之后的文章会浅谈一下PIE的工作性质和职业规划。

观看这篇文章的大部分读者应该是近期打算入职半导体行业的朋友,这两年国内半导体行业发展对于半导体行业的工程师来说是一件好事,我身边的朋友都比较喜欢把半导体行业和当年的计算机行业相比,未来发展前景很大。半导体行业相比计算机行业有一个优势,那就是半导体相关的知识其实很难从学校里学习到(特别是制程方面),换而言之这个行业不会被新人挤掉,工程师工作经验越丰富,工作能力也就越强,是个可以长久吃下去的饭碗。

从半导体芯片生产的全过程来说,首先呢是会有一些公司生产晶圆,晶圆是半导体芯片生产的“地基”,有一种公司是将沙子制造成晶圆。有了晶圆之后,之后是将芯片的设计图盖到晶片上。这类公司国内目前岗位空缺很大,我之前也是在这种公司上班,这里可以和大家详细的讲解一下这类公司的职员推荐。

先说说fab里的生态,比较底层的工程师是设备工程师,这类工程师主要和设备打交道,主要的工作内容是对机台进行日常的维护,会有大量的时间在生产线上,半导体生产线需要很高的无尘条件,所以设备工程师常年穿着那种实验室的无尘服,之前听过一个朋友无尘服过敏!!此外在维护机台的时候会和一些化学试剂接触,有接触危险化学试剂的可能,不太推荐这种岗位,工作强度很大,机台故障可能随时被拉回公司维护,听说之前厂里有一个朋友喝完酒被拉回公司做维护,结果吐到机台里面了。未来的职业规划能可以往下游设备厂商那边去,工作会轻松一点,其次呢是往制程工程师转职。

制程工程师在fab厂里会根据制程的特性划分,比如蚀刻的晶片制程会有一个蚀刻制程部门,去制程工程师那边工作强度看部门的,也看厂,有些芯片的制作工艺对离子注入敏感度很高,那离子注入部门就很忙,不过正常来说蚀刻部门算是最倒霉的,因为蚀刻是一锤子买卖,很容易出问题。这类工程师比较好的职业规划有新制程导入岗位,其他fab的制程工程师,厂商等,基本是平级或者往下游跳槽。

一个fab里比较重要的两个部门是PIE 和 YED,分别是制程整合和良率提升。

对于比较先进的芯片制造工艺,PIE算是一个厂的心脏,话语权很大,对于新入行的朋友这个部门是比较推荐的(特别是先进制程公司),可以学习到很多东西,这里不细说,后面在写一篇文章介绍这个职位的工作内容。不过可以简单的说这个职位可以学习到一个fab厂的所有东西(皮毛的那种),工作能力强点的同事可以兼做YED PES的工作,所以后续的职业规划就很广泛,基本上半导体行业的岗位都可以跳槽,比如产品工程师(fab或者desing house的产品工程师都不错),SQE,contact window等等,年轻好学一点的也有机会去做设计工程师。YED 其实和PIE类似,看fab厂里生态,有些厂制程比较稳定,晶片的良率问题基本是来自defect,那种fab YED的话语权就比较大。PES算是做更多客户那边数据的分析,可以考虑往上游客户跳槽。

我个人认为fab厂的岗位性价比比较高的算是PIE YED,工作压力会稍微比设备和制程工程师轻松一些,不建议刚入职直接去PES,PES这个岗位我个人是觉得有一点PIE的经验再转过去比较好一些。

后面会再写一写fab厂里的工作状态,入职面试技巧之类的内容。

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半导体

什么是半导体呢?

顾名思义:导电性能介于导体与绝缘体(insulator)之间的材料,叫做半导体(semiconductor).

物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料,如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等,称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与金属和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。

半导体的发现实际上可以追溯到很久以前,

1833年,英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久,

1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。

在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第三种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。

1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特有的性质。

半导体的这四个效应,(jianxia霍尔效应的余绩——四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。很多人会疑问,为什么半导体被认可需要这么多年呢?主要原因是当时的材料不纯。没有好的材料,很多与材料相关的问题就难以说清楚。

半导体于室温时电导率约在10ˉ10~10000/Ω·cm之间,纯净的半导体温度升高时电导率按指数上升。半导体材料有很多种,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的有机物半导体等。

本征半导体(intrinsic semiconductor) 没有掺杂且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带(conduction band),价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(hole),导带中的电子和价带中的空穴合称为电子 - 空穴对。上述产生的电子和空穴均能自由移动,成为自由载流子(free carrier),它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,使电子-空穴对消失,称为复合(recombination)。复合时产生的能量以电磁辐射(发射光子photon)或晶格热振动(发射声子phonon)的形式释放。在一定温度下,电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时本征半导体具有一定的载流子浓度,从而具有一定的电导率。加热或光照会使半导体发生热激发或光激发,从而产生更多的电子 - 空穴对,这时载流子浓度增加,电导率增加。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小,载流子浓度对温度变化敏感,所以很难对半导体特性进行控制,因此实际应用不多。

杂质半导体(extrinsic semiconductor) 半导体中的杂质对电导率的影响非常大,本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体,一般可分为n型半导体和p型半导体。半导体中掺入微量杂质时,杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态,在禁带中产生附加的杂质能级。能提供电子载流子的杂质称为施主(donor)杂质,相应能级称为施主能级,位于禁带上方靠近导带底附近。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时,杂质原子作为晶格的一分子,其五个价电子中有四个与周围的锗(或硅)原子形成共价键,多余的一个电子被束缚于杂质原子附近,产生类氢浅能级-施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多,很易激发到导带成为电子载流子,因此对于掺入施主杂质的半导体,导电载流子主要是被激发到导带中的电子,属电子导电型,称为n型半导体。由于半导体中总是存在本征激发的电子空穴对,所以在n型半导体中电子是多数载流子,空穴是少数载流子。相应地,能提供空穴载流子的杂质称为受主(acceptor)杂质,相应能级称为受主能级,位于禁带下方靠近价带顶附近。例如在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时,杂质原子与周围四个锗(或硅)原子形成共价结合时尚缺少一个电子,因而存在一个空位,与此空位相应的能量状态就是受主能级。由于受主能级靠近价带顶,价带中的电子很容易激发到受主能级上填补这个空位,使受主杂质原子成为负电中心。同时价带中由于电离出一个电子而留下一个空位,形成自由的空穴载流子,这一过程所需电离能比本征半导体情形下产生电子空穴对要小得多。因此这时空穴是多数载流子,杂质半导体主要靠空穴导电,即空穴导电型,称为p型半导体。在p型半导体中空穴是多数载流子,电子是少数载流子。在半导体器件的各种效应中,少数载流子常扮演重要角色。


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