シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）の特徴および用途

シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）の特徴および用途

シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）はケイ素（Silicon）とゲルマニウム（Germanium）Si1-xGex形態の分子式を有する合金です。これは、一般的にヘテロ接合バイポーラトランジスタの集積回路（IC）の半導体材料またはCMOSトランジスタの変形誘導層に使用されます。 IBMは、1989年にこの技術を酒類製造の分野に導入しました。この技術は、ミックスド・シグナル回路およびアナログ回路ICの設計と製造に応用されています。 SiGは高温アプリケーション（> 700K）の熱電材料としても使用されます。シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）はケイ素処理ツールセットを使用して、シリコンウエハから製造されます。ケイ素とゲルマニウム（Silicon Germanium）を使用すると、より小さく、ノイズが少ない回路を使用してデバイスをより迅速かつ効率的に製造することがすることができます。また、消費電力を低減してポータブルデバイスのバッテリ寿命を延長します。

シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）は、高度なCMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）とBiCMOS（バイポーラCMOS）技術のためのSiGeヘテロ接合バイポーラトランジスタと歪みSi MOS（金属酸化物半導体）トランジスタの製造に使用される重要な材料です。シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）の主な利点は、ヘテロ接合を生成するためにケイ素（Silicon）と一緒に使用することです。シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）またはケイ素（Silicon）に統合されて、より高い移動度の値と同じ物理的特性を持つようにします。

この章では、電子特性から初めて光学的特性に進行してシリコンゲルマニウム（Silicon Germanium）の特性を確認します。特に、化学気相蒸着技術とオプションエピタキシャルを中心にシリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）がもっと多く利用されると予想されます。また、多結晶シリコンゲルマニウム（Silicon Germanium）の特性が、MOSトランジスタのゲート材料として使用される事例について論議します。

半導体分野でシリコンゲルマニウム（Silicon Germanium）の利点は、Bernie Meyersonにより主張されました。シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）工程は、シリコンCMOS製造と同様のコストがかかりgallium arsenideのような他のヘテロ接合技術より安いです。最近では、有機ゲルマニウム前駆体（organogermanium precursors）（例えば、イソブチルゲルマン（isobutylgermane）、アルキルゲルマニウム三塩化（alkylgermanium trichlorides）とジメチルアミノゲルマニウム三塩化（dimethylaminogermanium trichloride））が高純度Ge、SiGe、および変形シリコンのようなGeを含むフィルムのMOVPE堆積の材料として考慮されています。

シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）合金の用途

SiGeトランジスタ

シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）は、CMOSロジックがヘテロ接合バイポーラトランジスタと統合して混合信号回路に適合するようにします。ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、従来の同種接合バイポーラトランジスタよりも順方向のメリットが高く、逆方向のデメリットが低くなります。SGOI（Silicon-germanium on Insulator）は、現在のコンピュータチップに使用されるSOI（silicon on insulator）技術と同様の技術です。 SGOIはMOSトランジスタのゲート下の修正格子を変形させて、マイクロチップ内部のトランジスタ速度を増加させ、電子移動度駆動電流を向上させます。 SiGe MOSFETは、シリコンゲルマニウム（Silicon Germanium）のより低いバンドギャップの値により、より低い接合リークを提供します。しかし、SGOI MOSFETの主な問題は、標準的なシリコン酸化処理を使用して、シリコン - ゲルマニウムと安定酸化物を形成することができないということです。

熱電応用（Thermoelectric application）

シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）熱電素子MHW-RTG3はボイジャー1号と2号に使用されました。シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）熱電装置は、ユリシーズガリレオカッシーニの他のMHW-RTGとGPHS-RTGにも使用されました。

発光（Light emission）

六角形シリコンゲルマニウム合金（Silicon Germanium）は、合金の組成を制御することで、光を放出することができる材料を開発しました。電子的特性と組み合わせて、単一のチップに統合されたレーザーを生成して、電流の代わりに光を使用してデータを転送することが期待されます。

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