最後更新:2026年10月23日半導體材料製程節點・電晶體中國大陸:锗硅(SiGe)

SiGe是什麼(矽鍺)

Silicon Germanium (SiGe)

SiGe(矽鍺)是將矽與鍺混合而成的晶體半導體材料,可與矽的製造技術結合使用。用於嵌入 pMOS 源極・汲極以壓縮通道、使電洞更容易移動的應變技術、高頻 HBT,以及製作 GAA 電晶體時被去除的犧牲層。

目錄7 項
  1. 定義與原理
  2. 圖解
  3. 常見問題
  4. 相關企業
  5. 相關用語
  6. 比較文章
  7. 資料來源

定義與原理

SiGe(矽鍺)是將矽與鍺混合而成的晶體半導體材料。改變鍺的比例,即可調整晶體的原子間距(晶格常數)與能隙,且能直接與矽的製造技術結合使用,因此從邏輯電晶體到高頻電路都被廣泛使用。鍺原子比矽大,兩者的晶格常數相差約 4%。

最具代表性的用途是以應變使電晶體高速化。在 pMOS 的源極與汲極部分以嵌入方式磊晶成長 SiGe,原子間距的差異會使通道的矽受到壓縮,電洞更容易移動,電流因此增加。英特爾(Intel)自 2003 年前後的 90nm 世代起導入量產,之後成為各世代的標準技術。在高頻領域,以 SiGe 作為基極的 HBT(異質接面雙極性電晶體)用於通訊 IC 與雷達。

在 GAA(奈米片)電晶體的製造中也不可或缺。將矽與 SiGe 的薄層交替堆疊,之後只選擇性去除 SiGe 層,就會留下懸空的矽奈米片,再以閘極包圍其周圍。能以藥液或氣體選擇性地分別蝕刻 SiGe 與矽,是製作這種結構的關鍵。也有將 SiGe 直接用於 pMOS 通道、提高電洞遷移率的技術。

圖解

以 SiGe 為中心,列出應變技術・SiGe HBT・GAA 犧牲層・pMOS 通道・BiCMOS・光偵測器等用途的圖

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鍺的比例依用途從數 % 到數十 % 不等。

SiGe(矽鍺)的常見問題

為什麼 SiGe 能讓電晶體變快?
SiGe 的原子間距比矽大,因此在 pMOS 的源極與汲極成長 SiGe 後,位於中間的通道矽會從兩側受到壓縮。施加壓縮應變後,矽中的電洞更容易移動(遷移率提高),以相同電壓能流過更多電流,因此電晶體變快。
GAA 電晶體中如何使用 SiGe?
將矽與 SiGe 的薄層交替堆疊後,以蝕刻只選擇性去除 SiGe 層。如此一來,矽層會成為懸空的奈米片留下,可以從上下左右以閘極包圍。SiGe 最後不會留下,因此稱為犧牲層。

相關設備・材料

相關企業

比較文章

所屬主題

資料來源

  1. 日本應用物理學會:高速・高機能化が進むSiGe HBT技術(応用物理 71巻3号)日文(2026年10月19日確認)
  2. 日本電氣學會:高性能SiGe HBT/BiCMOSデバイス技術(電気学会論文誌C 124巻2号)日文(2026年10月19日確認)