主流射频半导体材料有哪些详细介绍

半导体材料是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）、可用来制作 半导体器件和集成电路的电子材料。按种类可以分为元素半导体和化合物半导体两大类，元素半导体指硅、锗单一元素形成的 半导体，化合物指砷化镓、磷化铟等化合物形成的半导体。 随着无线通信的发展，高频电路应用越来越广，今天我们来介绍适合用于射频、微波等高频电路的半导体材料及工艺情况。
 

　　砷化镓GaAs

　　砷化镓的电子迁移速率比硅高5.7 倍，非常适合用于高频电路。砷化镓组件在高频、高功率、高效率、低噪声指数的电气特性均远超过硅组件，空乏型砷化镓场效晶体管（MESFET）或高电子迁移率晶体管（HEMT/PHEMT），在3 V 电压操作下可以有80 %的功率增加效率（PAE： power addedefficiency），非常的适用于高层（high tier）的无线通讯中长距离、长通信时间的需求。砷化镓元件因电子迁移率比硅高很多，因此采用特殊的工艺，早期为MESFET 金属半导体场效应晶体管，后演变为HEMT （ 高速电子迁移率晶体管），pHEMT（ 介面应变式高电子迁移电晶体）目前则为HBT （ 异质接面双载子晶体管）。异质双极晶体管 （HBT）是无需负电源的砷化镓组件，其功率密度（power density）、电流推动能力（current drive capability）与线性度（linearity）均超过FET，适合设计高功率、高效率、高线性度的微波放大器，HBT 为最佳组件的选择。而HBT 组件在相位噪声，高gm、高功率密度、崩溃电压与线性度上占优势，另外它可以单电源操作，因而简化电路设计及次系统实现的难度，十分适合于射频及中频收发模块的研制，特别是微波信号源与高线性放大器等电路。砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同，砷化镓需要采用磊晶技术制造，这种磊晶圆的直径通常为4-6 英寸，比硅晶圆的12 英寸要小得多。磊晶圆需要特殊的机台，同时砷化镓原材料成本高出硅很多，最终导致砷化镓成品IC 成本比较高。磊晶目前有两种，一种是化学的MOCVD，一种是物理的MBE。