半導(dǎo)體制程的演進一直是媒體爭相報道的焦點，然而半導(dǎo)體材料的更迭卻也同樣不容忽視。近日，臺灣媒體報道稱業(yè)界發(fā)現(xiàn)鍺(Ge)和三五族(III-V)元素可有效改善電晶體通道的電子遷移率，提升晶片效能與省電效益，將有希望成為矽材料的替代品。

據(jù)了解，目前晶圓磊晶層(EpitaxyLayer)普遍采用矽材料，然而在邁入10nm技術(shù)節(jié)點后，矽材料將面臨物理極限，制程微縮效益降低，半導(dǎo)體大廠研發(fā)尋找更穩(wěn)定、高效率的替代材料已成當下之急。

應(yīng)用材料(AppliedMaterials)半導(dǎo)體事業(yè)群EpitaxyKPU全球產(chǎn)品經(jīng)理Chopra分析，當半導(dǎo)體制程推進至28、20奈米后，電晶體密度雖持續(xù)向上提升，但受限于矽本身物理特性，晶片效能和電源效率的提升比例已一代不如一代；此時，直接替換電晶體通道材料將是較有效率的方式之一，有助讓制程微縮的效果加乘。

事實上，大多晶圓代工廠邁入65奈米制程后，就開始在正型(P-type)或負型(N-type)半導(dǎo)體磊晶層中的電晶體源極(Source)、汲極(Drain)兩端添加矽鍺(SiGe)化合物，以矽鍺的低能隙寬特性降低電阻，并借重體積較大的鍺擴張或擠壓電晶體通道，進而強化電洞遷移率(HoleMobility)和電子遷移率(ElectronMobility)。如此一來，電晶體即可在更低電壓下快速驅(qū)動，并減少漏電流。

SaurabhChopra認為，下一階段的半導(dǎo)體材料技術(shù)演進，鍺將直接取代矽在磊晶層上的地位，成為新世代P型半導(dǎo)體中的電晶體通道材料；至于N型半導(dǎo)體則將導(dǎo)入砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)和銻化銦(InSb)等三五族元素。不過，相關(guān)業(yè)者投入制程技術(shù)、設(shè)備轉(zhuǎn)換需一定時間及成本，且對新材料特性掌握度還不到位，預(yù)計要到10奈米或7奈米以下制程，才會擴大導(dǎo)入鍺、三五族元素等非矽方案。（責編：Anna）