GaAs高速集成电路及其材料的性质优点重要因素

GaAs高速集成电路材料的性质

GaAs是继硅以后最有前途的一种半导体材料。这种材料的技术开发始于50年代，但到了80年代才得到了突破性的进展，并作为高性能的半导体器件大量应用，显示了其优越性，高速数字集成电路是其中的一个重要方面。

GaAs与Si不同，它不是单一元素，而是一种Ⅱ-V族化合物半导体。它的主要优点为：

（1）高的电子迁移率

约是硅中电子迁移率的6倍，在室温下可达8000cm²/V.s。正因为这个优点，可以用来制作高频、高速的分立器件和集成电路。

（2）大的禁带宽度Eg

约比硅大一倍，达到1.42eV，因此本征载流子激发的温度很高，可适于高的环境温度下工作。

（3）短的少子寿命

由于GaAs禁带宽度Eg大，少子寿命短，因而抗辐照能力比硅器件强得多，可以达到10⁷rad。因此，可以在较强辐照环境下安全使用。

（4）很高的衬底电阻率

几乎接近于绝缘体，因而GaAs可以作为高频器件的绝缘介质，又可以作为高速集成电路的隔离介质。

相对硅器件来说，GaAs器件也有某些关键的不足之处：

（1）材料昂贵

硅单晶制造工艺成熟，价格便宜，而GaAs单晶制造工艺复杂，要求生长出完整性很高的单晶更为困难。目前虽然工艺已成熟，但价格比硅单晶贵得多。

（2）器件工艺困难

硅器件的制造工艺充分利用在硅上可以生长高质量氧化层SiO2的特点，发展平面工艺及MOSFET工艺，直接利用SiO2层作掩蔽保护层及栅介质。而GaAs上不能生长出这种优质低界面态的氧化层，因而无法做成MOS结构，而只好改用Schottky势垒等其他场效应结构，必然给工艺制造带来困难。同时，还要指出一点：GaAs比硅要脆，因此在工艺加工过程中很容易碎片。

综上所述，一方面由于GaAs器件在高频、高速、耐高温和抗辐照等方面的优越性使它在一些要求高性能应用领域内起主导作用，并已被近年来的发展事实所证明；另一方面它又不可能取代硅作为半导体器件的主流；因为能否大量应用的关键取决于成本这一重要因素。

GaAs已做成了多种分立器件和集成电路，并得到大量应用。本章只简单介绍其中的高速集成电路，而不涉及微波器件。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助