Che cos'è il silicio germanio (SiGe)?

Ho sentito che i chip SiGe possono essere più veloci dei normali chip di silicio.

Che cos'è SiGe e perché è più veloce del normale silicio?

SiGe è una lega a semiconduttore, che significa una miscela di due elementi, silicio e germanio. A partire dal 2000, SiGe è diventato ampiamente utilizzato per migliorare le prestazioni di circuiti integrati di vari tipi. SiGe può essere processato su apparecchiature quasi identiche a quelle utilizzate per il normale silicio. SiGe non presenta alcuni degli svantaggi dei semiconduttori composti di III-V come l'arseniuro di gallio (GaAs), ad esempio non manca un ossido nativo (importante per formare strutture MOS) e non soffre di fragilità meccanica che limita la dimensione del wafer di GaAs. Ciò si traduce in costi che sono solo un piccolo multiplo del silicio ordinario e molto più bassi rispetto alle tecnologie concorrenti come GaAs.

SiGe consente due miglioramenti principali rispetto al silicio ordinario:

Innanzitutto, l'aggiunta di germanio aumenta la costante reticolare della lega. Se uno strato di Si viene cresciuto sopra SiGe, ci sarà una deformazione meccanica indotta dalla mancata corrispondenza della costante reticolare. Lo strato teso avrà una mobilità portante maggiore rispetto al Si non vincolato. Questo può essere usato, ad esempio, per bilanciare le prestazioni dei transistor PMOS e NMOS, riducendo l'area necessaria per un determinato circuito CMOS.

In secondo luogo, la lega SiGe può essere utilizzata selettivamente nella regione di base di un BJT per formare un transistor bipolare eterogiunzione (HBT). I SiT HBT sono stati dimostrati con velocità (f _T ) a 500 GHz e sono disponibili in commercio con f _T fino a 240 GHz . Il SiGe HBT ha anche un rumore inferiore rispetto a un silicio BJT standard.

Oltre alla risposta di The Photon (che riguarda l'incorporazione di piccole porzioni di SiGe in Si IC altrimenti canonici), ci sono anche potenziali benefici nel contaminare Si con atomi di Ge durante la fabbricazione di lingotti.

È stato riferito che la struttura di SiGe è più meccanicamente robusta ed è meno soggetta a vari difetti introdotti come parte del processo di produzione.

La riduzione dei difetti di fabbricazione ottenuti con la contaminazione Ge è vantaggiosa non solo per VLSI, ma anche per il fotovoltaico .

La tecnica di cui sopra deve ancora essere utilizzata, ma i risultati della ricerca in corso suggeriscono che non ci vorrà molto tempo prima che diventi un vettore importante nell'industria dei semiconduttori.

Per completezza e imparzialità non dobbiamo dimenticare anche gli svantaggi di questa tecnologia:

• Costi più elevati associati a più fasi di elaborazione
• Difficoltà a far crescere un ossido su SiGe
• Ge ha una conduttività termica inferiore rispetto a Si
• Sicuramente molto di più