硅锗SiGe

1980 年代IBM 为改进Si 材料而加入Ge,以便增加电子流的速度,减少耗能及改进功能,却意外成功的结合了Si 与Ge。而自98 年IBM 宣布SiGe 迈入量产化阶段后,近两、三年来,SiGe 已成了最被重视的无线通信IC 制程技术之一。

依材料特性来看,SiGe 高频特性良好,材料安全性佳,导热性好,而且制程成熟、整合度高,具成本较低之优势,换言之,SiGe 不但可以直接利用半导体现有200mm 晶圆制程,达到高集成度,据以创造经济规模,还有媲美GaAs 的高速特性。随着近来IDM 大厂的投入,SiGe 技术已逐步在截止频率(fT)与击穿电压(Breakdown voltage)过低等问题获得改善而日趋实用。

目前, 这项由IBM 所开发出来的制程技术已整合了高效能的SiGe HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)3.3V 及0.5μm 的CMOS 技术,可以利用主动或被动组件,从事模拟、RF 及混合信号方面的配置应用。

SiGe 既拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势,又具备第3 到第5 类半导体(如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP))在速度方面的优点。只要增加金属和介质叠层来降低寄生电容和电感,就可以采用SiGe 半导体技术集成高质量无源部件。此外,通过控制锗掺杂还可设计器件随温度的行为变化。SiGe BiCMOS 工艺技术几乎与硅半导体超大规模集成电路(VLSI)行业中的所有新技术兼容,包括绝缘体硅(SOI)技术和沟道隔离技术。

不过硅锗要想取代砷化镓的地位还需要继续在击穿电压、截止频率、功率消耗方面努力。

RF CMOS

RF CMOS 工艺可分为两大类:体硅工艺和SOI(绝缘体上硅)工艺。由于体硅CMOS 在源和漏至衬底间存在二极管效应,造成种种弊端,多数专家认为采用这种工艺不可能制作高功率高线性度开关。与体硅不同,采用SOI 工艺制作的RF 开关,可将多个FET 串联来对付高电压,就象GAAS 开关一样。