Alliage de silicium et de germanium. De paramètre de maille plus grand que le silicium, il sert en épitaxie à contraindre le canal, comme base des HBT ou comme couche sacrificielle des GAA.
Nom japonais: SiGe(シリコンゲルマニウム)
« SiGe (silicium-germanium) » apparaît dans 26 questions d'entraînement réparties sur 9 thèmes, dont Croissance épitaxiale, Transistors avancés (FinFET et GAA), Transistors bipolaires.
Domaine: Croissance épitaxiale
Le silicium et le germanium sont tous deux des éléments du groupe IV à structure diamant et se mélangent en toutes proportions : le SiGe est donc un alliage continu et non un composé. L'ajout de germanium fait croître le paramètre de maille d'environ 0,543 nm pour le silicium vers 0,566 nm pour le germanium, soit environ 4 % de plus, et abaisse la largeur de bande interdite de 1,12 eV vers 0,66 eV. Le SiGe présente aussi une mobilité des trous supérieure à celle du silicium. Il est élaboré par dépôt chimique en phase vapeur à partir de germane (GeH4) avec du silane ou du dichlorosilane ; le rapport des débits gazeux fixe la teneur en germanium, que la diffraction des rayons X haute résolution permet ensuite de mesurer, ainsi que la contrainte.
Le SiGe épitaxié sur silicium est en compression, car son réseau plus grand est comprimé pour s'accorder au substrat ; cette contrainte ne reste cohérente que jusqu'à une épaisseur critique, de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres pour 20 % de germanium. L'épitaxie sélective incorpore du SiGe dopé au bore dans les zones de source et de drain des pMOS, ce qui comprime le canal et augmente la mobilité des trous ; les procédés avancés utilisent aussi le SiGe comme canal pMOS lui-même. L'astuce inverse sert aux nMOS : une fine couche de silicium épitaxiée sur du SiGe relaxé, obtenu grâce à une couche tampon graduelle de plusieurs micromètres, est mise en tension, ce qui augmente la mobilité des électrons.
Dans un transistor bipolaire à hétérojonction (HBT) SiGe, la base est une couche épitaxiale de SiGe de quelques dizaines de nanomètres, dopée au bore pendant la croissance. Sa bande interdite plus étroite empêche les trous de refluer vers l'émetteur : la base peut donc être mince et fortement dopée sans perte d'efficacité d'injection. Une gradation du germanium, de près de 0 % côté émetteur à 20 à 30 % côté collecteur, crée un champ électrique intrinsèque qui accélère la traversée des électrons. Un peu de carbone limite la diffusion du bore. Avec des fréquences de transition de plusieurs centaines de gigahertz, le BiCMOS SiGe convient aux étages frontaux RF, aux liaisons optiques et aux radars automobiles.
Les transistors à nanofeuillets à grille enrobante (GAA) partent d'un empilement épitaxial de couches alternées de silicium et de SiGe, contenant environ 25 à 30 % de germanium. Les extrémités du SiGe sont d'abord mises en retrait puis comblées par des espaceurs internes diélectriques. Après le retrait de la grille factice, le SiGe restant est éliminé par une gravure à haute sélectivité, souvent par plasma déporté ou par voie chimique, laissant des feuillets de silicium suspendus que le diélectrique high-k et la grille métallique enrobent ensuite sur toutes leurs faces. Comme une température élevée relaxerait la contrainte ou provoquerait l'interdiffusion des couches, les étapes ultérieures sont limitées à un budget thermique d'environ 600 à 700 °C au maximum.
Réponse : B. Grâce à l'hétérojonction formée par une base en SiGe, il fonctionne facilement jusqu'à de hautes fréquences
Le HBT SiGe est un transistor bipolaire à hétérojonction dont la base est en SiGe, de bande interdite plus étroite. L'écart de bande interdite entre émetteur et base limitant l'injection inverse de trous, la base peut être fortement dopée et mince sans perte d'efficacité d'injection ; un gradient de concentration en Ge peut en outre créer dans la base un champ qui accélère les électrons. Sa fT atteint plusieurs centaines de GHz et, fabriqué avec des procédés silicium, il est utilisé dans les circuits RF des smartphones, les communications optiques et les radars automobiles.
Réponse : B. Semi-conducteur en alliage d'éléments du groupe IV
Le SiGe est un semi-conducteur en alliage obtenu en mélangeant en proportion quelconque le silicium et le germanium, tous deux du groupe IV. Tous deux de structure diamant, ils sont miscibles sur toute la gamme de composition ; augmenter la teneur en Ge réduit la bande interdite et augmente le paramètre de maille. Compatible avec les procédés silicium, il sert de base aux HBT, de couche appliquant une contrainte compressive aux sources et drains des pMOS et de couche sacrificielle pour la fabrication des transistors GAA.
Le SiGe a un paramètre de maille plus grand que le silicium : incorporé dans la source et le drain, il comprime le canal en silicium, et la contrainte de compression augmente la mobilité des trous. Le SiGe possède aussi une mobilité intrinsèque des trous plus élevée ; il est donc également utilisé comme matériau de canal pMOS.
C'est un transistor bipolaire dont la base est en SiGe ; sa bande interdite plus étroite que celle de l'émetteur en silicium forme une hétérojonction. Cela permet une base mince et fortement dopée et, avec un germanium graduel, un champ accélérateur intrinsèque, d'où des fréquences de transition de plusieurs centaines de gigahertz.
Non : c'est un alliage de deux éléments du groupe IV qui se mélangent en toutes proportions, et non un composé d'éléments de groupes différents comme le GaAs. Ses propriétés varient continûment avec la teneur en germanium, et il se traite avec des équipements compatibles silicium.
Le HBT SiGe est un transistor bipolaire à hétérojonction dont la base est en SiGe, de bande interdite plus étroite.
Quelle caractéristique du HBT SiGe (transistor bipolaire à …Le SiGe est un semi-conducteur en alliage obtenu en mélangeant en proportion quelconque le silicium et le germanium, tous deux du groupe IV.
Quelle est la classification correcte du silicium-germanium…Pour le GAA à nanofeuillets, on usine un empilement de Si et de SiGe (environ 25 à 30 % de Ge) obtenu par épitaxie alternée ; après retrait de la grille factice, seul le SiGe est gravé avec une sélectivité élevée, laissant les feuillets de Si suspendus.
Dans la fabrication des transistors GAA à nanofeuillets, po…Le germanium et le SiGe présentent une faible masse effective des trous et une mobilité des trous supérieure à celle du silicium, ce qui augmente le courant de conduction des pMOS.
Pourquoi le SiGe ou le germanium est-il étudié ou adopté à …Le paramètre de maille du silicium (0,543 nm) étant inférieur à celui du SiGe, une fine couche de silicium déposée sur du SiGe relaxé voit ses distances interatomiques étirées dans le plan pour s'adapter au SiGe, d'où une contrainte en tension (silicium contraint).
Lorsqu'une fine couche de silicium croît par épitaxie sur u…Mobilité Croissance épitaxiale CMOS HBT (transistor bipolaire à hétérojonction) Bande interdite (bandgap) GAA (grille enrobante, gate-all-around) Masse effective FinFET Désaccord de maille Hétéroépitaxie