SiGe ( / s ɪ ɡ i / o / s aɪ dʒ i / ), o silicio-germanio , es una aleación con cualquier molar relación de silicio y germanio , es decir, con una fórmula molecular de la forma Si 1- x Ge x . Se usa comúnmente como material semiconductor en circuitos integrados (IC) para transistores bipolares de heterounión o como capa inductora de tensión paraTransistores CMOS . IBM introdujo la tecnología en la fabricación convencional en 1989. [1] Esta tecnología relativamente nueva ofrece oportunidades en el diseño y la fabricación de circuitos integrados de circuitos analógicos y circuitos de señal mixta . SiGe también se utiliza como material termoeléctrico para aplicaciones de alta temperatura (>700 K).
El uso de silicio-germanio como semiconductor fue defendido por Bernie Meyerson. [2] SiGe se fabrica en obleas de silicio utilizando conjuntos de herramientas de procesamiento de silicio convencionales. Los procesos SiGe alcanzan costos similares a los de la fabricación de CMOS de silicio y son más bajos que los de otras tecnologías de heterounión como el arseniuro de galio . Recientemente, los precursores de organogermanio (p. ej ., isobutilgermano , tricloruros de alquilgermanio y tricloruro de dimetilaminogermanio) se han examinado como alternativas líquidas menos peligrosas al derivado para la deposición de MOVPE de películas que contienen Ge, como Ge de alta pureza, SiGe y silicio colado . [3] [4]
Varias empresas de tecnología de semiconductores ofrecen servicios de fundición de SiGe . AMD reveló un desarrollo conjunto con IBM para una tecnología de silicio estresado SiGe, [5] dirigida al proceso de 65 nm. TSMC también vende la capacidad de fabricación de SiGe.
En julio de 2015, IBM anunció que había creado muestras funcionales de transistores usando un proceso de germanio-silicio de 7 nm , prometiendo cuadriplicar la cantidad de transistores en comparación con un proceso contemporáneo. [6]
SiGe permite que la lógica CMOS se integre con transistores bipolares de heterounión , lo que lo hace adecuado para circuitos de señal mixta. [7] Los transistores bipolares de heterounión tienen una ganancia directa más alta y una ganancia inversa más baja que los transistores bipolares de homounión tradicionales . Esto se traduce en un mejor rendimiento de baja corriente y alta frecuencia. Al ser una tecnología de heterounión con una banda prohibida ajustable , SiGe ofrece la oportunidad de un ajuste de banda prohibida más flexible que la tecnología de solo silicio.
El silicio-germanio sobre aislante (SGOI) es una tecnología análoga a la tecnología de silicio sobre aislante (SOI) actualmente empleada en chips de computadora. SGOI aumenta la velocidad de los transistores dentro de los microchips al tensar la red cristalina debajo de la puerta del transistor MOS , lo que resulta en una mejor movilidad de electrones y corrientes de excitación más altas. Los MOSFET de SiGe también pueden proporcionar una menor fuga de unión debido al menor valor de banda prohibida de SiGe. [ cita requerida ] Sin embargo, un problema importante con los MOSFET SGOI es la incapacidad de formar óxidos estables con silicio-germanio mediante el procesamiento de oxidación de silicio estándar.