Silikon germanyum (SiGe) nedir?

SiGe yongalarının sıradan silikon yongalardan daha hızlı olabileceğini duydum.

SiGe nedir ve neden sıradan silikondan daha hızlıdır?

semiconductors

— Foton
kaynak

Bu bilgilerin Wikipedia'da mevcut olduğunun farkındayım. EE.SE'yi kendi başına kapsamlı bir referans sitesine dönüştürmek için soru soruyorum.

— Foton

Tohum soruları nispeten yaygındır, birileri sadece düzensiz olarak yaptığım sürece iyi olduğunu düşünüyorum, katılmıyorsanız lütfen meta yayınlayın.

— Kortuk

@GustavoLitovsky, Mesele insanların elektronik hakkında bilgi edinmek için bir referans sitesi olarak EE.SE oluşturmaktır. Diğer cevapları gördükten sonra ekleyecek bir şeyim varsa, bir veya iki gün sonra cevap vereceğim. Ama önce diğerlerine biraz + 1 kazanma şansı vereceğim.

— Foton

Sorunun çok fazla ayrıntıya ihtiyacı olduğunu düşünüyorum: "daha hızlı yongalar" ve "sıradan silikondan daha hızlı" ile ne demek istiyorsun, hangi topolojiyi soruyorsun ve ne derece ayrıntı görmeyi umuyorsun. Aksi takdirde çok geniştir çünkü SiGe hakkında tonlarca akademik makale vardır ve tüm bu bilgileri bir cevap olarak göndermek pratik değildir.

— Vasiliy

Soru kasıtlı olarak biraz naif bir bakış açısıyla yazılmıştır. İyi bir cevap geniş bir genel bakış sunar. Gelecekte sorulabilecek daha spesifik sorular için ayrıntılara inmek bırakılabilir.

— Foton

Yanıtlar:

SiGe, yarı element alaşımdır, yani iki elementin bir karışımı olan silikon ve germanyumdur. 2000 yılından bu yana, SiGe çeşitli tiplerdeki IC'lerin performansını arttırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. SiGe, sıradan silikon için kullanılanla hemen hemen aynı ekipman üzerinde işlenebilir. SiGe, galyum arsenit (GaAs) gibi III-V bileşik yarı iletkenlerinin bazı dezavantajlarına sahip değildir, örneğin doğal bir oksitten yoksun değildir (MOS yapılarının oluşturulması için önemlidir) ve GaA'ların gofret boyutu. Bu, sıradan silikonun sadece küçük bir katı olan ve GaAs gibi rakip teknolojilerden çok daha düşük maliyetlerle sonuçlanır.

SiGe, sıradan silikonla karşılaştırıldığında iki ana gelişmeye izin verir:

İlk olarak, germanyum eklenmesi alaşımın kafes sabitini arttırır . SiGe'nin üstünde bir Si tabakası büyütülürse, kafes sabit uyumsuzluğunun neden olduğu mekanik zorlanma olacaktır. Gergin katman yapmacıksız Si daha yüksek taşıyıcı hareketlilik olacaktır. Bu, örneğin, belirli bir CMOS devresi için gereken alanı azaltarak PMOS ve NMOS transistörlerinin performansını dengelemek için kullanılabilir.

İkincisi, SiGe alaşımı, bir heterojektif bipolar transistör (HBT) oluşturmak için bir BJT'nin baz bölgesinde seçici olarak kullanılabilir . SiGe HBT'leri 500 GHz'e (f _T ) kadar hızlarla gösterilmiştir ve 240 GHz'e kadar f _T ile ticari olarak temin edilebilir . SiGe HBT ayrıca standart bir silikon BJT'den daha düşük gürültüye sahiptir.

— Foton
kaynak

Photon'ın cevabına ek olarak (küçük SiGe kısımlarının başka bir şekilde kanonik Si IC'lere gömülmesiyle ilgilidir), külçe üretimi sırasında Si'yi Ge atomlarıyla kirletmenin potansiyel faydaları da vardır.

SiGe yapısının mekanik olarak daha güçlü olduğu ve üretim sürecinin bir parçası olarak ortaya çıkan çeşitli kusurlara daha az eğilimli olduğu raporları vardır.

Ge kontaminasyonu ile elde edilen imalat kusurlarındaki azalma sadece VLSI için değil, Fotovoltaikler için de yararlıdır .

Yukarıdaki teknik henüz kullanılmamıştır, ancak devam eden araştırmaların sonuçları, yarı iletken endüstrisinde önemli bir vektör olmasının uzun zaman almayacağını göstermektedir.

Bütünlük ve tarafsızlık için bu teknolojinin dezavantajlarını da unutmamalıyız:

Daha fazla işlem adımı ile ilişkili daha yüksek maliyet
SiGe üzerinde bir oksit büyütmedeki zorluklar
Ge, Si'den daha düşük ısı iletkenliğine sahiptir
Elbette çok daha fazlası

— Vasiliy
kaynak