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用于快速晶体管和光电探测器的GOI

【来源:smta.org.cn】【编辑:toptouch】【时间: 2004-10-29 14:10:18】【点击:

  绝缘体上锗(GOI或GeOI)由于以下两个原因成为一种有趣的材料:它能用作光电探测器(锗吸收850nm波长的光的效率是硅的70倍),而且也能用来制作高速晶体管。基于锗的材料能使电子在材料中流动得更快,它的晶体管的转换速度能比硅的大3到4倍。   由于体硅受到体积过大的限制,在45nm工艺以后,许多芯片制造商正在评估工程设计的GOI型衬底,以增强器件的性能。GOI也用作制造高速光电探测器(运行在30GHz),这使芯片上的光互连更接近现实。   几十年前人们就知道了锗与硅相比所具有的速度优势;然而,锗氧化层的不稳定性使得当时制作MOS器件不太可行。今天,下一代的高k电介质淀积技术,加上这些新的GOI衬底,给器件生产商在使用锗上有更多的灵活性,而并没有MOS栅氧问题。   去年有不少有关GOI的消息。Soitec、IMEC和Umicore宣布了联合开发的成果,Silicon Genesis宣称他们正在运送GOI圆片。今年早些时候,应用材料和Soitec宣布了一个战略合同,他们将共同开发先进的GOI和其他相关的基于锗的关键工艺,将在应用材料的Centura RP Epi系统中生长锗层,然后用Soitec的SmartCut工艺劈开并粘合到另一片圆片上去。

 最近,IBM宣布开发了一种基于新开发的GOI技术的高速光电探测器。这种技术能和硅CMOS工艺兼容。“这是克服芯片间互连,提高系统性能瓶颈过程中取得的一大进步。”IBM科学与技术研究部门的副经理T.C. Chen说,“光电器件,比如这些GOI光电探测器,将会是未来高性能计算机系统所必需的。”   新器件使用GOI技术来制造光学频率响应接近30GHz的光电探测器。这使其理论上适用于探测速度>50Gb/sec的信号。   因为锗能够有选择的放置在光电探测器所在的区域,所以新的探测器与标准的微芯片技术兼容。这种兼容性使得有可能在同一块芯片上集成光电电路,比如在微处理器和其他电子器件上。“我们制造这种绝缘体上锗的方法是直接在很薄的SOI上生长锗,这种直接生长锗的方法能使我们得到完美的GOI材料,” 参与这个项目的一个IBM研究人员Steve Koester解释说。

  Koester说,为了制造有效的探测器,锗用不着很厚,一般为400nm。这可以使器件的垂直尺寸非常小。表面电极之间间距最小的地方为4mm。“这就是为什么我们能够把器件做得这么快的原因,从本质上说因为我们的吸收层这么薄,所以我们能把电极放得非常靠近并且能很快很有效地收集光线,”Koester说。   “我们制造这种器件的原因就是为了使它们尽可能的与硅工艺相兼容,” Koester补充道。“用这些器件,你用不着做一个完整的GOI衬底,而只需将其放到你需要的区域。”

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Peter Singer<|||>
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2004-10-29

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