锗/III-V元素可成为矽材料替代品

半导体制程的演进一直是媒体争相报道的焦点，然而半导体材料的更迭却也同样不容忽视。近日，台湾媒体报道称业界发现锗(Ge)和三五族(III-V)元素可有效改善电晶体通道的电子迁移率，提升晶片效能与省电效益，将有希望成为矽材料的替代品。

据了解，目前晶圆磊晶层(EpitaxyLayer)普遍采用矽材料，然而在迈入10nm技术节点后，矽材料将面临物理极限，制程微缩效益降低，半导体大厂研发寻找更稳定、高效率的替代材料已成当下之急。

应用材料(AppliedMaterials)半导体事业群EpitaxyKPU全球产品经理Chopra分析，当半导体制程推进至28、20奈米后，电晶体密度虽持续向上提升，但受限于矽本身物理特性，晶片效能和电源效率的提升比例已一代不如一代；此时，直接替换电晶体通道材料将是较有效率的方式之一，有助让制程微缩的效果加乘。

事实上，大多晶圆代工厂迈入65奈米制程后，就开始在正型(P-type)或负型(N-type)半导体磊晶层中的电晶体源极(Source)、汲极(Drain)两端添加矽锗(SiGe)化合物，以矽锗的低能隙宽特性降低电阻，并借重体积较大的锗扩张或挤压电晶体通道，进而强化电洞迁移率(HoleMobility)和电子迁移率(ElectronMobility)。如此一来，电晶体即可在更低电压下快速驱动，并减少漏电流。

SaurabhChopra认为，下一阶段的半导体材料技术演进，锗将直接取代矽在磊晶层上的地位，成为新世代P型半导体中的电晶体通道材料；至于N型半导体则将导入砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和锑化铟(InSb)等三五族元素。不过，相关业者投入制程技术、设备转换需一定时间及成本，且对新材料特性掌握度还不到位，预计要到10奈米或7奈米以下制程，才会扩大导入锗、三五族元素等非矽方案。（责编：Anna）