元件工程師
構思電晶體等元件的結構,量測並評估試作元件的電性,再整理成電路設計所用模型的工程師。
構思電晶體等元件的結構,量測並評估試作元件的電性,再整理成電路設計所用模型的工程師。
元件工程師的工作,是打造電晶體等元件的結構與特性,使其達到預期的性能。他們會訂定臨界電壓、導通電流、漏電流等目標,思考應如何調整摻雜分布與閘極結構。在試作晶圓上,量測電流與電壓的關係以及電容,調查與目標的差距和變異的原因。在開發階段,也可能使用 TCAD(製程與元件模擬),在試作前預測特性。量測得到的特性會整理成電路設計使用的 SPICE 模型,交給設計人員。
元件結構由製程決定,因此要與統整整體流程的製程整合工程師及製程工程師密切合作,也會與使用模型的電路設計人員、研究長期劣化的可靠度工程師交換資訊。處理的事物包括:做在晶圓上的評估用圖形(測試鍵,test key)、用探針接觸並量測的探針台與量測儀器、量測數據與模擬結果。負責的元件依公司而異,除了邏輯與記憶體的電晶體,還有功率半導體、感測器、化合物半導體等。
基礎是半導體物性、PN 接面與 MOSFET 的動作原理,需要能用公式和圖說明遷移率、空乏層、短通道效應等觀念。量測電性時,除了會操作儀器,還要能看出寄生電阻、寄生電容與量測誤差。程式能力有助於建模與整理數據;使用 TCAD 時,能以物理角度解讀結果也很重要。若具備製程知識,就能把特性的變化與結構的變化連結起來思考。了解電路設計人員如何使用模型,也有助於判斷模型需要的精度。
先透過「深入了解元件」課程,依序打好「半導體物性」「PN接面與二極體」「MOSFET」的基礎。若要處理微縮的電晶體,可在「先進電晶體(FinFET與GAA)」領域學習抑制短通道效應的結構設計。元件的劣化在「可靠度」領域;若負責功率應用,「功率半導體」領域會很有幫助。評估方法也整理在「量測與分析」領域。一邊練習各領域的題目,一邊確認自己能否用自己的話說明臨界電壓、遷移率等術語。
MOSFET 50題 先進電晶體(FinFET與GAA) 54題 半導體物性 50題 PN接面與二極體 50題 可靠度 51題 量測與分析 50題 功率半導體 50題
從應學習的領域中選出10道基本題
臨界電壓 遷移率 短通道效應 次臨界擺幅 DIBL(汲極引發位障降低) 轉導 High-k/金屬閘極 EOT(等效氧化層厚度) FinFET(鰭式場效電晶體) SPICE PDK(製程設計套件) DTCO(設計與技術協同最佳化)
元件工程師通常需要扎實的半導體物理與電子工程專業知識。一般來說,主要的錄用對象是學過電機電子、物理、材料等領域的人,從非理工背景直接進入並不容易。不過,錄用條件依公司與時期而不同;先在相關的其他職務累積經驗,再轉換過去,也是一條可能的路。
元件工程師打造每一個電晶體的結構與特性,並把特性整理成模型。電路設計人員則使用這些模型,把電晶體組合成具有目標功能的電路。元件的性能左右電路的性能,因此雙方會一邊討論特性目標與模型精度,一邊推進工作。
一般來說,沒有必備的執照或證照。重視的是對半導體元件原理的理解,以及量測與模擬的經驗。學生時期在課堂或研究中量測元件特性、操作模擬軟體的經驗,就是接近實際工作的準備。