실리콘 게르마늄

Silicon–germanium

SiGe(/ˈsɪɡiː/ 또는 /ˈsaɪdʒiː/) 또는 실리콘-게르마늄은 실리콘과 게르마늄의 어금비, 즉 SiGe1−xx 형식의 분자식을 가진 합금이다.이형접합 양극성 트랜지스터의 경우 집적회로(IC)에서 반도체 재료로, CMOS 트랜지스터의 경우 변형 유발층으로 주로 사용된다.IBM은 1989년에 이 기술을 주류 제조업에 도입했다.[1]이 비교적 새로운 기술은 혼합 신호 회로와 아날로그 회로 IC 설계 및 제조에 기회를 제공한다.SiGe는 고온 어플리케이션용 열전소재로도 쓰인다(>700K).

생산

실리콘 게르마늄을 반도체로 사용한 것은 버니 메이어슨이 옹호했다.[2]SiGe는 기존의 실리콘 가공 도구 세트를 사용하여 실리콘 웨이퍼로 제조된다.SiGe 공정은 실리콘 CMOS 제조와 유사한 비용을 달성하고 갈륨 비소와 같은 다른 이질결합 기술보다 낮다.최근에는 고순도 Ge, SiGe, 긴장된 실리콘과 같은 Ge 함유 필름의 MOVPE 증착을 위해 오가노게르마늄 전구체(이소부틸게르마늄, 알킬게르마늄 트리클로라이드, 디메틸아미노게르마늄 트리클로라이드 등)를 게르메르의 덜 위험한 액체 대안으로 검사하고 있다.[3][4]

SiGe 파운드리 서비스는 여러 반도체 기술 회사에서 제공하고 있다.AMD는 65nm 공정을 목표로 IBM과 SiGe 스트레스-실리콘 기술 공동 개발을 공개했다.[5]TSMC는 SiGe 제조 능력도 판매한다.

2015년 7월 IBM은 7nm의 실리콘-게르마늄 공정을 이용해 트랜지스터의 작업 샘플을 만들었다고 발표하면서 현대 공정에 비해 트랜지스터의 양이 4배 증가한다고 약속했다.[6]

시게 트랜지스터

SiGe는 CMOS 로직을 이질결합 양극 트랜지스터와 통합할 수 있게 해 혼합신호회로에 적합하다.[7]이단절제 양극성 트랜지스터는 기존의 호모절제 양극성 트랜지스터보다 전진 이득이 높고 역방향 이득이 낮다.이는 저전류 및 고주파 성능 향상을 의미한다.SiGe는 조정 가능한 밴드 갭을 가진 이종 접합 기술로서 실리콘 전용 기술보다 더 유연한 밴드 갭 튜닝의 기회를 제공한다.

실리콘-게르마늄(SGOI)은 현재 컴퓨터 칩에 채택된 SOI(Silicon-Germanium on 절연체) 기술과 유사한 기술이다.SGOI는 MOS 트랜지스터 게이트 아래에 크리스털 격자를 매달아 마이크로칩 내부의 트랜지스터 속도를 높여 전자 이동성을 개선하고 구동 전류를 높인다.또한 SiGe MOSFET는 SiGe의 낮은 밴드갭 값으로 인한 접점 누설을 낮출 수 있다.[citation needed]그러나 SGOI MOSFETs의 주요 문제는 표준 실리콘 산화 처리를 사용하여 실리콘-게르마늄과 안정적인 산화물을 형성할 수 없다는 것이다.

열전 도포

보이저 1호와 2호 우주선에는 실리콘-게르마늄 열전 소자 MHW-RTG3가 사용되었다.[8]실리콘-게르마늄 열전 소자는 율리시스 주 갈릴레오 주 카시니에 탑승한 다른 MSH-RTG와 GPHS-RTG에도 사용되었다.[9]

광 방출

육각형 시게 합금의 성분을 조절해 아인트호벤 공대 연구진이 빛을 발산할 수 있는 소재를 개발했다.[10]전자적 특성과 결합해 단일 칩에 내장된 레이저를 생산해 전류가 아닌 빛을 이용한 데이터 전송이 가능해져 데이터 전송 속도를 높이는 동시에 에너지 소비량과 냉각 시스템의 필요성을 줄일 수 있다.네덜란드의 아인트호번 공과대학의 엘함 파달리, 알랭 디크스트라, 에릭 바커스와 독일의 프리드리히 쉴러-유니버니티테트 제나 등 주요 작가들이 참여한 이 국제팀은 물리학 세계지로부터 2020년 올해의 돌파상을 받았다.[11]

참고 항목

참조

  1. ^ 오울렛, 제니퍼 (2002년 6월/7월)"실리콘-게르마늄은 반도체에 우위를 준다."2008-05-17년 산업 물리학자 웨이백 머신에 보관.
  2. ^ Meyerson, Bernard S. (March 1994). "High-Speed Silicon-Germanium Electronics". Scientific American. 270 (3): 62–67. Bibcode:1994SciAm.270c..62M. doi:10.1038/scientificamerican0394-62.
  3. ^ Woelk, Egbert; Shenai-Khatkhate, Deodatta V.; DiCarlo, Ronald L.; Amamchyan, Artashes; Power, Michael B.; Lamare, Bruno; Beaudoin, Grégoire; Sagnes, Isabelle (January 2006). "Designing novel organogermanium OMVPE precursors for high-purity germanium films". Journal of Crystal Growth. 287 (2): 684–687. Bibcode:2006JCrGr.287..684W. doi:10.1016/j.jcrysgro.2005.10.094.
  4. ^ Shenai, Deo V.; DiCarlo, Ronald L.; Power, Michael B.; Amamchyan, Artashes; Goyette, Randall J.; Woelk, Egbert (January 2007). "Safer alternative liquid germanium precursors for relaxed graded SiGe layers and strained silicon by MOVPE". Journal of Crystal Growth. 298: 172–175. Bibcode:2007JCrGr.298..172S. doi:10.1016/j.jcrysgro.2006.10.194.
  5. ^ AMD와 IBM은 2007년 3월 16일 업계 최고의 R&D 기업 모임에서 새로운, 더 높은 성능, 더 높은 전력 효율 65nm 공정 기술을 공개했다.
  6. ^ Markoff, John (9 July 2015). "IBM Discloses Working Version of a Much Higher-Capacity Chip". The New York Times.
  7. ^ Cressler, J. D.; Niu, G. (2003). Silicon-Germanium Heterojunction Bipolar Transistors. Artech House. p. 13.
  8. ^ "Thermoelectrics History Timeline". Alphabet Energy. Archived from the original on 2019-08-17.
  9. ^ G. L. Bennett, J. J. Lombardo, R. J. Hemler, G. Silverman, C. W. Whitmore, W. R. Amos, E. W. Johnson, A. Schock, R. W. Zocher, T. K. Keenan, J. C. Hagan, R. W. Englehart (26–29 June 2006). Mission of Daring: The General-Purpose Heat Source Radioisotope Thermoelectric Generator (PDF). 4th International Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit (IECEC). San Diego, California.{{cite conference}}: CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)
  10. ^ Fadaly, Elham M. T.; Dijkstra, Alain; Suckert, Jens Renè; Ziss, Dorian; van Tilburg, Marvin A. J.; Mao, Chenyang; Ren, Yizhen; van Lange, Victor T.; Korzun, Ksenia; Kölling, Sebastian; Verheijen, Marcel A.; Busse, David; Rödl, Claudia; Furthmüller, Jürgen; Bechstedt, Friedhelm; Stangl, Julian; Finley, Jonathan J.; Botti, Silvana; Haverkort, Jos E. M.; Bakkers, Erik P. A. M. (April 2020). "Direct-bandgap emission from hexagonal Ge and SiGe alloys". Nature. 580 (7802): 205–209. arXiv:1911.00726. Bibcode:2020Natur.580..205F. doi:10.1038/s41586-020-2150-y. PMID 32269353. S2CID 207870211.
  11. ^ Hamish Johnston (10 Dec 2020). "Physics World announces its Breakthrough of the Year finalists for 2020". Physics World.

추가 읽기

  • Raminderpal Singh; Modest M. Oprysko; David Harame (2004). Silicon Germanium: Technology, Modeling, and Design. IEEE Press / John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-66091-0.
  • John D. Cressler (2007). Circuits and Applications Using Silicon Heterostructure Devices. CRC Press. ISBN 978-1-4200-6695-1.

외부 링크