O que é silício-germânio (SiGe)?

Ouvi dizer que os chips SiGe podem ser mais rápidos que os chips de silício comuns.

O que é o SiGe e por que é mais rápido que o silício comum?

SiGe é uma liga semicondutora, significando uma mistura de dois elementos, silício e germânio. Desde o ano 2000, o SiGe tornou-se amplamente utilizado para aprimorar o desempenho de CIs de vários tipos. O SiGe pode ser processado em equipamentos quase iguais aos do silício comum. O SiGe não possui algumas desvantagens dos semicondutores compostos III-V, como o arseneto de gálio (GaAs), por exemplo, não possui óxido nativo (importante para a formação de estruturas MOS) e não sofre fragilidade mecânica que limita a tamanho da bolacha de GaAs. Isso resulta em custos que são apenas um pequeno múltiplo de silício comum e muito mais baixos do que tecnologias concorrentes como GaAs.

O SiGe permite duas melhorias principais em comparação com o silício comum:

Primeiro, a adição de germânio aumenta a constante da estrutura da liga. Se uma camada de Si for cultivada sobre SiGe, haverá deformação mecânica induzida pela incompatibilidade constante da rede. A camada tensionada terá maior mobilidade do transportador que o Si não tensionado. Isso pode ser usado, por exemplo, para equilibrar o desempenho dos transistores PMOS e NMOS, reduzindo a área necessária para um determinado circuito CMOS.

Segundo, a liga SiGe pode ser usada seletivamente na região base de um BJT para formar um transistor bipolar de heterojunção (HBT). De SiGe HBT foram demonstradas com velocidades de f ( _t ) a 500 GHz , e encontram-se comercialmente disponível com f _T até 240 GHz . O SiGe HBT também possui um ruído menor que um BJT de silicone padrão.

Além da resposta do The Photon (que diz respeito à incorporação de pequenas porções de SiGe em CIs de outra forma canônicos), também existem benefícios em potencial na contaminação de átomos de Si com Ge durante a fabricação de lingotes.

Há relatos de que a estrutura SiGe é mais forte mecanicamente e é menos propensa a vários defeitos introduzidos como parte do processo de fabricação.

A redução nos defeitos de fabricação alcançados com a contaminação Ge é benéfica não apenas para o VLSI, mas também para a energia fotovoltaica .

A técnica acima ainda está para ser empregada, mas os resultados de pesquisas em andamento sugerem que não demorará muito tempo para se tornar um vetor importante na indústria de semicondutores.

Por completude e imparcialidade, não devemos esquecer também as desvantagens desta tecnologia:

• Maior custo associado a mais etapas de processamento
• Dificuldades no cultivo de óxido em SiGe
• Ge tem menor condutividade térmica que Si
• Certamente muito mais