Halvledarteknikens

Halvledarteknikens omfattar studier och tillämpningar av halvledarmaterial för att tillverka elektroniska komponenter och system. Tekniken ligger i kärnan av modern informationsteknik och energiomvandling och används i datorer, kommunikationsutrustning, medicinteknik och konsumentprodukter. Halvledare möjliggör funktioner som styrs av elektroniska signaler och kan konfigureras för både digitalt och analogt beteende.

Vanliga halvledarmaterial är kisel (Si) och germanium (Ge). Idag används även kiselbaserade lösningar och komposit-halvledarmaterial som galliumarsenid (GaAs), galliumnitride (GaN) och kiselkarbid (SiC) för högfrekvens-, LED- och högspänningsapplikationer. Genom dopning införs små mängder av andra ämnen för att styra elektriska egenskaper. De vanligaste byggstenarna är dioder, transistorer och integrerade kretsar, där MOSFET och bipolära transistorer utgör grunden för dagens logiska funktioner och analogt beteende.

Tillverkningen kräver precision i renrumsmiljö och omfattar kretsdesign, dopning, oxidation, deposition av ämnen genom kemisk ångdeposition eller fysikaliska metoder, litografi för mönster, etsning, metallisering och passivisering. Avancerade processer som jonimplantation och planarisation gör det möjligt att minska måtten och öka antalet funktioner per yta. Design för tillverkning tar hänsyn till felkällor och variationer i processen för att höja avkastningen.

Integrationsformat har utvecklats från enskilda dioder och transistorer till storskaliga integrerade kretsar (IC) och system on a chip (SoC). CMOS-teknik möjliggör låg strömförbrukning och hög täthet, vilket driver system inom datorer, telekommunikation och energihantering. Historiskt har uppfinningen av transistorn 1947 och utvecklingen av integrerade kretsar underlättat en exponentiell tillväxt i elektroniken.