Legering van silicium en germanium. De roosterconstante is groter dan die van silicium; wordt gebruikt om via epitaxiale groei spanning in het kanaal aan te brengen en als basis van HBT's en als opofferingslaag in GAA.
Japanse benaming: SiGe(シリコンゲルマニウム)
“SiGe (silicium-germanium)” komt voor in 27 oefenvragen uit 10 onderwerpen, bijv. Epitaxiale groei, Geavanceerde transistoren (FinFET, GAA), Bipolaire transistor.
Vakgebied: Epitaxiale groei
Silicium en germanium zijn beide groep IV-elementen met de diamantstructuur en mengen in elke verhouding, dus SiGe is een continue legering en geen verbinding. Toevoegen van germanium vergroot de roosterconstante van ongeveer 0,543 nm voor silicium richting 0,566 nm voor germanium, ruwweg 4% groter, en verlaagt de bandgap van 1,12 eV richting 0,66 eV. SiGe heeft ook een hogere gatenmobiliteit dan silicium. Het wordt gegroeid met chemical vapor deposition met germaan (GeH4) samen met silaan of dichloorsilaan; de verhouding van de gasstromen bepaalt het germaniumgehalte, dat vervolgens samen met de spanning met hoge-resolutie-röntgendiffractie kan worden gemeten.
SiGe dat op silicium is gegroeid staat onder drukspanning, omdat zijn grotere rooster wordt samengedrukt om aan te sluiten op het substraat; deze spanning blijft alleen coherent tot een kritische dikte, ruwweg tientallen nanometers bij 20% germanium. Selectieve epitaxie brengt met boor gedoteerd SiGe aan in de source- en draingebieden van pMOS, wat het kanaal samendrukt en de gatenmobiliteit verhoogt; geavanceerde processen gebruiken SiGe ook als pMOS-kanaal zelf. De omgekeerde truc werkt voor nMOS: een dunne siliciumlaag gegroeid op gerelaxeerd SiGe, bereikt via een graded buffer van enkele micrometers dik, wordt uitgerekt tot trekspanning die de elektronenmobiliteit verhoogt.
In een SiGe-heterojunctie-bipolaire transistor (HBT) is de basis een epitaxiale SiGe-laag van tientallen nanometers dik, tijdens de groei met boor gedoteerd. De smallere bandgap verhindert dat gaten terugstromen naar de emitter, zodat de basis dun en hoog gedoteerd kan zijn zonder verlies van injectie-efficiëntie. Door het germaniumgehalte te laten oplopen van bijna 0% aan de emitterzijde tot 20 à 30% aan de collectorzijde ontstaat een ingebouwd elektrisch veld dat elektronen sneller overzet. Een beetje koolstof beperkt de diffusie van boor. Transitiefrequenties van honderden gigahertz maken SiGe-BiCMOS geschikt voor RF-front-ends, optische verbindingen en autoradar.
Nanosheet-gate-all-around (GAA) transistors beginnen met een epitaxiale stack van afwisselende silicium- en SiGe-lagen met ongeveer 25 à 30% germanium. De uiteinden van het SiGe worden eerst teruggeëtst en gevuld met diëlektrische inner spacers. Na verwijdering van de dummy gate wordt het resterende SiGe met hoge selectiviteit weggeëtst, vaak met remote-plasma- of chemisch etsen, waarna vrijhangende siliciumsheets overblijven die vervolgens aan alle kanten door high-k-diëlektricum en metal gate worden omsloten. Omdat hoge temperaturen de spanning zouden laten relaxeren of de lagen zouden laten vermengen, blijven latere stappen binnen een thermisch budget van ongeveer 600 à 700 °C of minder.
Antwoord: B. Door de heterojunctie met SiGe in de basis kan hij gemakkelijk tot hoge frequenties werken
Een SiGe-HBT is een heterojunctie-bipolaire transistor met SiGe, met een kleine bandgap, in de basis. Het verschil in bandgap tussen emitter en basis onderdrukt omgekeerde injectie van gaten, zodat de basis hoger gedoteerd en dunner kan worden met behoud van de injectie-efficiëntie, en door een gradiënt in de Ge-concentratie kan in de basis een veld worden opgewekt dat de elektronen versnelt. Met een fT van enkele honderden GHz en doordat hij in een siliciumproces kan worden gemaakt, wordt hij gebruikt in hoogfrequentschakelingen van smartphones, optische communicatie en radar voor voertuigen.
Antwoord: B. Gemengde-kristalhalfgeleider (legering) van groep-IV-elementen
SiGe is een gemengde-kristalhalfgeleider (legering) waarin silicium en germanium uit dezelfde groep IV in elke verhouding zijn gemengd. Beide hebben de diamantstructuur en mengen over de gehele samenstellingsrange; naarmate meer Ge wordt toegevoegd, worden de bandgap kleiner en de roosterconstante groter. SiGe sluit goed aan op siliciumprocessen en wordt gebruikt voor de basis van HBT's, voor lagen die in source en drain van pMOS drukspanning aanbrengen en voor opofferlagen bij de fabricage van GAA-transistors.
SiGe heeft een grotere roosterconstante dan silicium, dus SiGe ingebed in source en drain drukt het siliciumkanaal samen, en drukspanning verhoogt de gatenmobiliteit. SiGe heeft bovendien een hogere intrinsieke gatenmobiliteit, zodat het ook als kanaalmateriaal voor pMOS wordt gebruikt.
Een bipolaire transistor waarvan de basis van SiGe is gemaakt; door de smallere bandgap dan die van de siliciumemitter ontstaat een heterojunctie. Dat maakt een dunne, hoog gedoteerde basis mogelijk en, met een oplopend germaniumgehalte, een ingebouwd versnellend veld, wat transitiefrequenties van honderden gigahertz oplevert.
Nee, het is een legering van twee groep IV-elementen die in elke verhouding mengen, geen verbinding van elementen uit verschillende groepen zoals GaAs. De eigenschappen variëren continu met het germaniumgehalte, en het wordt verwerkt met siliciumcompatibele apparatuur.
Een SiGe-HBT is een heterojunctie-bipolaire transistor met SiGe, met een kleine bandgap, in de basis.
Welke uitspraak over de SiGe-HBT (heterojunctie-bipolaire t…SiGe is een gemengde-kristalhalfgeleider (legering) waarin silicium en germanium uit dezelfde groep IV in elke verhouding zijn gemengd.
Hoe wordt silicium-germanium (SiGe) ingedeeld?Bij nanosheet-GAA wordt een stapel van epitaxiaal afwisselend gegroeid Si en SiGe (met circa 25 tot 30% Ge) bewerkt, en na het verwijderen van de dummy gate wordt alleen het SiGe met hoge selectiviteit geëtst, zodat de Si-sheets vrij komen te hangen.
Waarom wordt bij de productie van nanosheet-GAA-transistore…Germanium en SiGe hebben een kleine effectieve massa van gaten en een hogere gatenmobiliteit dan silicium, waardoor de aandrijfstroom van pMOS groter kan worden.
Waarom worden SiGe of germanium overwogen en toegepast als …De roosterconstante van silicium (0,543 nm) is kleiner dan die van SiGe.
Welke spanning ontstaat in een dunne siliciumlaag die epita…CMOS Epitaxiale groei Mobiliteit HBT (heterojunctie-bipolaire transistor) Bandgap (bandkloof) GAA (gate-all-around) Effectieve massa FinFET Nanosheet Numerieke apertuur (NA)