什麼是SiGe(矽鍺)

矽與鍺的混晶。晶格常數比矽大,可藉由磊晶成長對通道施加應變,或用於HBT的基極與GAA的犧牲層。

日文名稱: SiGe(シリコンゲルマニウム)

「SiGe(矽鍺)」出現在2領域的8道練習題中(先進電晶體(FinFET與GAA), 雙載子電晶體等)。

這個名詞所屬的領域: 磊晶成長

練習SiGe(矽鍺)的題目

關於SiGe HBT(異質接面雙極性電晶體),下列特徵何者正確?

  1. A是將基極做成金屬的電晶體
  2. B基極採用SiGe的異質接面,容易工作到高頻率
  3. C電流增益固定在1以下
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正確答案:B. 基極採用SiGe的異質接面,容易工作到高頻率

SiGe HBT是在基極使用能隙較小的SiGe的異質接面雙極性電晶體。射極與基極的能隙差可抑制電洞的逆向注入,因此能在維持注入效率的同時,使基極高濃度且變薄,還可以讓Ge濃度呈梯度分布,在基極內產生電場來加速電子。fT可達數百GHz,且能以矽製程製造,因此用於智慧型手機的高頻電路、光通訊與車用雷達。

在奈米片型 GAA 電晶體的製造中,從 Si 與 SiGe 交替堆疊的層中選擇性移除僅 SiGe 層的原因,下列何者正確?

  1. A為了使電晶體變輕
  2. B為了在移除後的空隙中填入閘極絕緣膜與閘極電極,使閘極包覆 Si 奈米片的整個外圍
  3. C因為 SiGe 不導電
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正確答案:B. 為了在移除後的空隙中填入閘極絕緣膜與閘極電極,使閘極包覆 Si 奈米片的整個外圍

在奈米片型 GAA 中,加工將 Si 與 SiGe(Ge 約 25~30%)交替磊晶成長而成的堆疊,移除虛設閘極後,以高選擇比只蝕刻 SiGe,使 Si 薄片懸空。接著以 ALD 在其空隙中填入 High-k 膜與金屬閘極,就形成閘極包覆每片薄片上下左右的結構。不傷及薄片而僅移除 SiGe 的選擇性蝕刻是製造的關鍵。

解析中的「SiGe(矽鍺)」

出現「SiGe(矽鍺)」的題目(8題)

  1. 關於SiGe HBT(異質接面雙極性電晶體),下列特徵何者正確?
  2. 在奈米片型 GAA 電晶體的製造中,從 Si 與 SiGe 交替堆疊的層中選擇性移除僅 SiGe 層的原因,下列何者正確?
  3. 作為 pMOS 的通道材料,SiGe 或鍺被研究、採用以取代矽,其原因為何?
  4. 關於雙極性電晶體的截止頻率fT(transition frequency),下列意義何者正確?
  5. 將雙極性電晶體與CMOS整合在同一晶片的技術及其目的的組合,下列何者正確?
  6. 對電晶體通道施加應變(應力)之技術的主要目的為何?
  7. 在 FinFET 的源極、汲極中,於鰭片上以磊晶成長使晶體隆起的主要目的為何?
  8. 在奈米片型 GAA 中,設置於各薄片之間的閘極與源極、汲極之間的絕緣物(內間隔物,Inner Spacer)之主要作用為何?

相關名詞

HBT(異質接面雙載子電晶體) 遷移率 奈米片 GAA(環繞式閘極) 磊晶成長 有效質量 能隙 ALD(原子層沉積) 臨界電壓 電流增益(hFE)

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