Anar al contingut

Silici-germani

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

El SiGe o silici-germani, és una aleació en qualsevol proporció molar de silici i germani, és dir, en una fòrmula molecular de la forma Si1-xGex. S'utilisa habitualment com a material semiconductor en circuits integrats (CI) per a transistors bipolars d'heterounión o com a capa inductora de tensió per a transistors CMOS. IBM va introduir esta tecnologia en la fabricació general en 1989.[1] Esta tecnologia relativament nova oferix oportunitats en el disseny i la fabricació de circuits integrats de senyal mixta i circuits analògics. El SiGe també s'utilisa com a material termoelèctric per a aplicacions d'alta temperatura (>700 K).

Producció

L'us del silici-germani com a semiconductor va ser impulsat per Bernie Meyerson.[2] El repte que havia retardat la seua realisació durant décades era que els àtoms de germani són aproximadament un 4% més grans que els de silici. A les altes temperatures a les que es fabricaven els transistors de silici, la tensió induïda per l'adició d'estos àtoms més grans al silici cristalí produïa un gran número de defectes, lo que impedia que el material resultant fora útil. Meyerson i els seus colaboradors varen descobrir[3] que el requisit que es creïa llavors de processar a alta temperatura era erròneu, ya que permetia el creiximent del SiGe a temperatures suficientment baixes[4] com per a que, a efectes pràctics, no es formaren defectes. Una volta resolt este obstàcul bàsic, es va demostrar que els materials de SiGe resultants podien utilisar-se en electrònica d'alt rendiment[5] utilisant ferramentes convencionals de processament de silici de baix cost. I lo que és més important, el rendiment dels transistors resultants va superar en créixens lo que llavors es pensava que era el llímit dels dispositius de silici fabricats tradicionalment, lo que va permetre una nova generació de tecnologies inalàmbriques comercials de baix cost[6] com WiFi. Els processos SiGe alcancen costs similars als de la fabricació de CMOS de silici i són inferiors als d'atres tecnologies de heterounión com l'arseniuro de gali. Recentment, s'han examinat els precursors de organogermanio (per eixemple, isobutilgermano, tricloruros de alquilgermanio i tricloruro de dimetilaminogermanio) com a alternatives líquides menys perilloses al germà per a la deposición MOVPE de películes que contenen Ge, com el Ge d'alta purea, el SiGe i el silici tens.[7][8]

Vàries empreses de tecnologia de semiconductors oferixen servicis de fundició de SiGe. AMD va revelar un desenroll conjunt en IBM per a una tecnologia de silici tensat SiGe,[9] orientada al procés de 65 nm. TSMC també ven capacitat de fabricació de SiGe.

En juliol de 2015, IBM va anunciar que havia creat mostres de treball de transistors utilisant un procés de silici-germani de 7 nm, prometent cuadruplicar la cantitat de transistors en comparació a un procés contemporàneu.[10]

Transistors de SiGe

El SiGe permet integrar la llògica CMOS en transistors bipolars d'heterounión,[11] lo que ho fa adequat per a circuits integrats de senyal mixta.[12] Els transistors bipolars de heterounión tenen major guany directe i menor guany invers que els transistors bipolars de homojunción tradicionals. Açò es traduïx en un millor rendiment a baixa corrent i alta freqüència. En tractar-se d'una tecnologia de heterounión en un interval de banda ajustable, el SiGe oferix l'oportunitat d'un ajust més flexible de l'interval de banda que la tecnologia de només silici.

Silici-germani sobre aïllant (SGOI) és una tecnologia anàloga a la de silici sobre aïllant (SOI) empleada actualment en els chips informàtics. La SGOI aumenta la velocitat dels transistors dels microchips en tensar la ret cristalina baix la porta del transistor MOS, lo que millora la movilitat dels electrons i aumenta les corrents d'accionament. Els MOSFET de SiGe també poden proporcionar menors fugues d'unió pel menor valor de banda prohibida del SiGe. No obstant, un problema important dels MOSFET de SGOI és l'incapacitat de formar òxits estables en silici-germani utilisant el processament d'oxidació de silici estàndar.


Referències

  1. ↑ Ouellette, Jennifer (June/July 2002). "Silicon–Germanium Gives Semiconductors the Edge".
  2. ↑ “High-Speed Silicon-Germanium Electronics” . Scientific American 270 (3): 62–67. doi:10.1038/scientificamerican0394-62. Bibcode: 1994SciAm.270c..62M.
  3. ↑ "Bistable Conditions for Low Temperature Silicon Epitaxy," Bernard S. Meyerson, Franz Himpsel and Kevin J. Uram, Appl. Phys. Lett. 57, 1034 (1990).
  4. ↑ B. S. Meyerson, "UHV/CVD growth of Si and Si:Ge alloys: chemistry, physics, and device applications," in Proceedings of the IEEE, vol. 80, no. 10, pp. 1592-1608, Oct. 1992, doi: 10.1109/5.168668.
  5. ↑ "75 GHz f t  SiGe Base Heterojunction Bipolar Transistor," G.L. Patton, J.H. Comfort, B.S. Meyerson, E.F. Crabbe, G.J. Scilla, E. DeFresart, J.M.C. Stork, J.Y.-C. Sun, D.L. Harame and J. Burghartz, Electron. Dev. Lett. 11, 171 (1990).
  6. ↑ "SiGe HBTs Reach the Microwave and Millimeter-Wave Frontier," C. Kermarrec, T. Tewksbury, G. Dave, R. Baines, B. Meyerson, D. Harame and M. Gilbert, Proceedings of the 1994 Bipolar/BiCMOS Circuits & Technology Meeting, Minneapolis, Minn., Oct. 10-11, 1994, Sponsored by IEEE, (1994).
  7. ↑ “Designing novell organogermanium OMVPE precursors for high-purity germanium films” . Journal of Crystal Growth 287 (2): 684–687. doi:10.1016/j.jcrysgro.2005.10.094. Bibcode: 2006JCrGr.287..684W.
  8. ↑ “Safer alternative liquid germanium precursors for relaxed graded SiGe layers and strained silicon by MOVPE” . Journal of Crystal Growth 298: 172–175. doi:10.1016/j.jcrysgro.2006.10.194. Bibcode: 2007JCrGr.298..172S.
  9. ↑ AMD And IBM Unveil New, Higher Performance, More Power Efficient 65nm Process Technologies At Gathering Of Industry’s Top R&D Firms, retrieved at March 16, 2007.
  10. ↑ IBM Discloses Working Version of a Much Higher-Capacity Chip, The New York Claves.
  11. ↑ "A 200 mm SiGe HBT BiCMOS Technology for Mixed Signal Applications," K. Schonenberg, M. Gilbert, G.D. Berg, S. Wu, M. Soyuer, K. A. Tallman, K. J. Stein, R. A. Groves, S. Subbanna, D.B. Colavito, D.A. Sunderland and B.S. Meyerson," Proceedings of the 1995 Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting, p. 89-92, 1995.
  12. ↑ Silicon-Germanium Heterojunction Bipolar Transistors, Artech House, p. 13.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Silici-germani&oldid=995179»