诌可用於制造高频电子器件，如射频放大器、天线等，提高能源效率和性能，支持5G、物联网等先进制程技术的应用。诌同时也作为一种重要的半导体材料，促进半导体产业技术的发展。然而，中国商务部、海关总署112年7月3日公告，自8月1日起对包括「诌」等关键矿物实施出囗管制，其中管制「诌」的相关物项，包括金属诌、区熔诌锭、磷诌锌、诌外延生长衬底、二氧化诌及四氯化诌，冲击诸多产业原物料市场。

诌的环保回收值得关注，特别是从电子废弃物中回收诌，提高回收率并降低成本，减少资源浪费降低环境负荷。此外，诌近来在半导体先进制程中扮演要角，无疑也是一个值得重视和推进的方向。

电子废弃物回收诌

美国专利US20240010513A1揭示了一种利用有机酸从电子废料中提取诌(Ge)的环保方法[1]，满足高科技产业对诌日益增长的需求，同时解决传统提取方法的环境问题，特别针对含有诌的材料，如二极体、光纤和其他电子元件。

制程包括粉碎废料、磁选和用乙酸等有机酸浸出，诌随後通过过滤、pH调整和沉淀回收。详细主要步骤为(1)研磨：将含诌的电子废料研磨成颗粒状混合物。这增加了表面积，使诌更容易被浸出。(2)磁性分离：在进行下一步骤的浸出前，可以对颗粒状混合物施加磁力以去除磁性颗粒。(3)浸出：颗粒状混合物经过浸出溶液(leaching solution)处理，浸出过程在至少约25。C的温度下进行，持续时间从约5分钟到约360分钟。

其中，浸出溶液包括水和主要为有机酸的浸出剂，有机酸浓度可从约1 M到约10 M不等。该方法中使用的有机酸之pKa值约为4到5，且在25。C下与水混溶。合适的有机酸例子包括醋酸、丙酸、丁酸、琥珀酸和柠檬酸。若使用醋酸的话，则可以形成醋酸诌(Ge(CH_?COO) _?)。(4)搅拌：在浸出过程中，以约250 rpm到约700 rpm的速度搅拌混合物，以确保固体与浸出溶液之间充分混合和接触。(5)回收：浸出後，从溶液中回收诌。回收过程包括：过滤、调整溶液pH值、沉淀诌化合物。

这种创新且环保的方法，用於从电子废料中提取诌。使用如醋酸等有机酸高效地从研磨後的电子元件中浸出诌，并针对最大回收率优化了具体叁数。

图一 : :诌的环保回收值得关注，特别是从电子废弃物中回收诌，提高回收率并降低成本，减少资源浪费降低环境负荷。

制程废气回收诌（环境萃取）

日本专利JP2022032523A揭示了一种从光纤制造过程中产生的废气中回收诌的成本效益方法[2]，使用湿式或乾式集尘器收集含诌粉尘，将诌提取到液体中，并沉淀诌化合物，提高了回收效率，同时降低成本和环境影响。其回收过程包括(1)分离含诌粉尘：使用湿式或乾式集尘器从废气中收集含诌粉尘。其中，湿式集尘器包括洗涤塔和湿式静电除尘器，而乾式集尘器包括旋风分离器、乾式静电除尘器、袋式过滤器和陶瓷过滤器。由於湿式方法可能会产生大量浆料，可能需要更大设备，而乾式方法因其在处理不同温度和体积的气体方面的效率而被优先考虑。

(2)将诌提取到液体中：湿式收集的浆料或乾式收集的粉尘与工业用水混合形成浆料，pH值调整至小於3。然後，将pH值调整至8.5至11（优选9.5至11）以促进诌溶解；或者，将浆料温度调整至30。C至95。C之间以提高诌的提取效率。(3)将诌提取液与固体残渣分离：采用沉降分离、真空过滤和加压过滤等方法，将诌提取液与主要由二氧化矽组成的固体残渣分离。(4)沉淀含诌化合物：经由浓缩诌提取液或添加金属盐，从诌提取液中沉淀出含诌化合物。(5)分离沉淀的诌化合物：可以采用沉降分离、真空过滤和加压过滤等方法，将沉淀的含诌化合物与液体分离。此外，还可通过分级处理将粗粒和细粒的沉淀物分开，其中可以将细粒循环回过程中以作为晶种，促进沉淀的高效进行。

这种高效回收光纤制造过程之废气中回收诌的方法，包括分离含诌粉尘、将诌提取到液体中、沉淀和分离诌化合物等诸多步骤以从废气中分离和提取诌。通过pH和温度调整、过滤和沉淀技术，实现了高回收率且成本低廉的诌回收过程。此方法不仅提高了诌的回收效率，还提供了环保的解决方案。

掺诌到矽奈米线形成矽诌(SiGe)通道提升积体电路性能

美国专利US20210408285A1提供一种利用诌掺杂的奈米线/奈米带通道结构的环绕式栅极 (Gate-all-around；GAA）积体电路结构[3]。这些结构旨在通过掺诌到矽奈米线中形成矽诌(SiGe)通道，来提升积体电路的性能，特别是提高电晶体的迁移率和效率，其制程与现有的半导体制造相容。

该专利所主张的积体电路结构包括在基板上方垂直排列的奈米线。每根奈米线在其侧向中点处的诌浓度比侧向两端更高。每根奈米线的诌浓度从侧向中点（lateral midpoint)）处的矽诌浓度（矽浓度：50%，诌浓度：50%）到两端的矽诌浓度（矽浓度：90%，诌浓度：10%）逐渐递减。

此外，该专利所揭示的半导体结构，亦包括垂直排列的奈米线侧向两端放置如掺硼矽诌的磊晶源极或汲极结构。此结构对奈米线施加单轴压缩应变，提高pMOS电晶体中的电洞迁移率，提升开关速度和效率。所谓的磊晶源极或汲极结构在本专利申请案中是指生长在奈米线的两侧，即电晶体的源极和汲极区域的晶体层。专利结构可用於制造逻辑、类比和高压设备。

该专利所主张的制造方法包括在释放式蚀刻（release etch）後，低温诌包覆层被磊晶沉积到矽奈米线上。高温退火过程使诌扩散到矽中，形成矽诌奈米线通道。该制造方法可以选择性地应用於在单一堆叠中创建nMOS和pMOS电晶体，从而增加电晶体密度并简化栅极布局。

此外，该专利所揭示的制造方法允许高性能矽奈米带nMOS和矽诌奈米带pMOS电晶体的器件整合。制造方法与当前半导体制造相兼容，在不降低nMOS电晶体性能的情况下提升性能。该专利所揭露的制造方法亦可调整为选择性去除部分的奈米带，通过调整堆叠中活性奈米带的数量来微调电晶体的驱动电流。

美国专利US20210408285A1使用诌掺杂的矽奈米线提高了电洞迁移率，从而提升了pMOS电晶体的性能。选择性掺诌过程提升了pMOS电晶体的性能，而不损害nMOS电晶体的性能。nMOS和pMOS电晶体的垂直堆叠增加了电晶体密度，这对缩小积体电路非常重要。

此外，过程与现有半导体制造技术兼容，能够在不需要重大变更的情况下整合到现有生产线中。而且，该制程允许通过选择性去除奈米带来微调电晶体驱动电流，提供了在设计设备时满足特定性能和功率需求的灵活性。

图二 : :环绕式栅极（Gate-all-around）积体电路结构，通过掺诌到矽奈米线中形成矽诌(SiGe)通道来提升积体电路的性能，特别是提高电晶体的迁移率和效率（source：samsung）。

应变矽技术

美国专利US2023031490A1提供一种使用应变松弛的矽/矽诌 (Si/SiGe) 双层作为制造应变通道电晶体（特别是奈米片环绕栅极场效应电晶体，简称GAAFETs）的基础[3]。该矽/矽诌双层系透过绝缘层上覆矽(Silicon-On-Insulator；SOI) 制程，并作为生长超晶格(superlattices)的基底，用於提高p型金属氧化物半导体(PMOS)和n型金属氧化物半导体（NMOS）的性能。

该专利的技术特徵包括(1)应变松弛的Si/SiGe双层：该制程首先在矽基板上形成沟槽，然後用应变SiGe层填充，形成由矽部分和应变松弛的矽诌部分组成的双层。在Si/SiGe双层上形成一层黏性氧化物层，然後将其旒合到载体晶圆上。SiGe层松弛以达到所需的应变松弛，从而提高电晶体通道的性能。(2)超晶格的形成：在应变松弛的Si/SiGe双层上生长一个超晶格，由交替排列的矽层和矽诌层组成。

这些层形成了电晶体的奈米片通道。对於PMOS设备，通道是压缩应变的矽诌，而对於NMOS设备，通道是张应变的矽。这些通道中的应变增加了载流子迁移率，从而提高了电晶体性能。

该专利所主张的制造制程，包括在超晶格上形成牺牲栅结构，然後回蚀超晶格，以使通道区域保持在栅结构下方，形成磊晶源极/汲极区。然後，沉积一层间介电层(inter-layer dielectric；ILD)，并形成电性接触点。最後，将牺牲栅结构替换为环绕式栅极 (Gate-all-around；GAA)结构，环绕式栅极结构环绕奈米片通道，提供精确的电流控制。

在美国专利US2023031490A1揭示了在绝缘层上覆矽上使用应变奈米片制造高性能电晶体的方法，形成应变Si/SiGe双层改善PMOS和NMOS中的载子迁移率，提升更快的切换速度和整体性能提升。

此外，使用应变松弛的双层结构比传统的厚应变松弛缓冲层（Strain-Relaxed Buffer；SRB）更具成本效益，降低了制造的复杂性和费用。此外，该专利的SOI结构允许在矽诌层中使用各种诌浓度，提供了调整应变和成分的灵活性，以适应不同的设备应用。

诌-矽光感测装置

美国专利US9954016B2提供一种图像感测阵列[4]，该图像感测阵列整合了可见光和近红外光检测的光电二极体。它使用了一个载体基板，具有两组光电二极体：第一组使用半导体层检测可见波长，第二组使用诌-矽（GeSi）层检测近红外波长，从而提高感测器的灵敏度和范围。

该专利的图像感测阵列包括一个载体基板，第一组光电二极体用於可见光，第二组光电二极体用於近红外光。第一组光电二极体包含具有半导体层（如矽）的光电二极体，以吸收可见波长。第二组光电二极体包含具有诌-矽区域的光电二极体，以吸收红外或近红外波长。这两组光电二极体整合在一个共同的基板上，并排列成二维阵列。每个光电二极体配备有波长滤波器和透镜元件，以聚焦和传输特定波长的光。

此外，每个光电二极体具有一个载体收集区和读出区。第一光电二极体的读出区与由闸信号控制的读出电路相连。诌-矽光电二极体具有多个闸，增强了对载流子收集过程的控制，这对於飞时测距（Time of flight；ToF）系统等应用相当重要。

第二组光电二极体使用GeSi材料因其在近红外光光谱中具有较高的光吸收效率，克服了矽在这些波长上的限制。将矽用於可见光，GeSi用於NIR，使感测器的工作波长范围延伸并提高了整体灵敏度和速度。制造过程包括在半导体掺杂晶圆上生长诌-矽层，定义像素，并通过互连层将这些像素与载体基板整合。

诌用於光感测装置，特别是整合矽和GeSi光电二极体，使感测器能够检测更广的光谱范围，从可见光到近红外光。其中，GeSi增强了光电二极体的灵敏度和速度，特别是在近红外光波长上。此外，GeSi光电二极体提供更高的光吸收效率，减少像素间串扰，并能够缩小像素尺寸，从而提高感测器的分辨率。该专利技术支持各种应用，包括高分辨率成像、TOF测量和增强现实，提供详细的相位和深度信息。

结盟网络之外 强化循环回收绿技术

除了外交和建立联盟网络之外，强化绿色循环回收技术也是一个非常重要的解决之道。绿色循环回收技术可以提高回收利用率，减少资源浪费，降低碳排放。创新的回收技术，不仅可以开发新型再生材料，提升回收效率，还可推动产业转型，促进循环经济的发展，从多方面帮助解决环境问题。这不仅有助於减少环境污染，也可以带来新的经济成长。因此，在外交和联盟网络建设的同时，加强绿色循环回收技术的发展也是一个非常重要的解决之道。

（作者任职於财团法人中技社科技暨工程研究中心??主任）

（本文论述仅为作者见解，不代表其任职单位之立场）

叁考文献

[1] US20240010513A1, Germanium extraction from electronic waste, Arizona Board of Regents of University of Arizona, patent application on 2023 July 3.

[2] JP2022032523A, 诌的回收方法 (???????回?方法), 住友电?工业株式?社, 2020/08/12.

[3] US20210408285A1, Gate-all-around integrated circuit structures having germanium-doped nanoribbon channel structures(具有诌掺杂的奈米带通道结构的环绕式栅极积体电路结构), Intel Corporation, patent application on 2020 June 26.

[4] US2023031490A1, Strained nanosheets on silicon-on-insulator substrate(绝缘层上覆矽上的应变奈米片), TSMC, patent application on 2022 May 6.

[5] US9954016B2, Germanium-Silicon Light Sensing Apparatus(诌-矽光感测装置), 光程研创股