主流射頻半導(dǎo)體材料有哪些詳細(xì)介紹

半導(dǎo)體材料是一類具有半導(dǎo)體性能（導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ·cm～1GΩ·cm范圍內(nèi)）、可用來(lái)制作 半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料。按種類可以分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類，元素半導(dǎo)體指硅、鍺單一元素形成的 半導(dǎo)體，化合物指砷化鎵、磷化銦等化合物形成的半導(dǎo)體。 隨著無(wú)線通信的發(fā)展，高頻電路應(yīng)用越來(lái)越廣，今天我們來(lái)介紹適合用于射頻、微波等高頻電路的半導(dǎo)體材料及工藝情況。
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　　砷化鎵GaAs

　　砷化鎵的電子遷移速率比硅高5.7 倍，非常適合用于高頻電路。砷化鎵組件在高頻、高功率、高效率、低噪聲指數(shù)的電氣特性均遠(yuǎn)超過(guò)硅組件，空乏型砷化鎵場(chǎng)效晶體管（MESFET）或高電子遷移率晶體管（HEMT/PHEMT），在3 V 電壓操作下可以有80 %的功率增加效率（PAE： power addedefficiency），非常的適用于高層（high tier）的無(wú)線通訊中長(zhǎng)距離、長(zhǎng)通信時(shí)間的需求。砷化鎵元件因電子遷移率比硅高很多，因此采用特殊的工藝，早期為MESFET 金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，后演變?yōu)镠EMT （ 高速電子遷移率晶體管），pHEMT（ 介面應(yīng)變式高電子遷移電晶體）目前則為HBT （ 異質(zhì)接面雙載子晶體管）。異質(zhì)雙極晶體管 （HBT）是無(wú)需負(fù)電源的砷化鎵組件，其功率密度（power density）、電流推動(dòng)能力（current drive capability）與線性度（linearity）均超過(guò)FET，適合設(shè)計(jì)高功率、高效率、高線性度的微波放大器，HBT 為最佳組件的選擇。而HBT 組件在相位噪聲，高gm、高功率密度、崩潰電壓與線性度上占優(yōu)勢(shì)，另外它可以單電源操作，因而簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)及次系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難度，十分適合于射頻及中頻收發(fā)模塊的研制，特別是微波信號(hào)源與高線性放大器等電路。砷化鎵生產(chǎn)方式和傳統(tǒng)的硅晶圓生產(chǎn)方式大不相同，砷化鎵需要采用磊晶技術(shù)制造，這種磊晶圓的直徑通常為4-6 英寸，比硅晶圓的12 英寸要小得多。磊晶圓需要特殊的機(jī)臺(tái)，同時(shí)砷化鎵原材料成本高出硅很多，最終導(dǎo)致砷化鎵成品IC 成本比較高。磊晶目前有兩種，一種是化學(xué)的MOCVD，一種是物理的MBE。