盡管有這些優(yōu)點，但是砷化鎵材料仍不能取代硅材料進而變成主流的半導體材料。原因在于我們必須要在實際的材料性能和加工難度這兩個關鍵因素之間進行權(quán)衡。雖然砷化鎵電路的工作速度非?？?，但大多數(shù)電子產(chǎn)品不需要非常高的運行速度，有中等的速度水平就夠了，這是因?qū)嶋H的應用需求所決定的，并不是說性能好就行。

在材料性能方面，砷化鎵，像鍺，它們都不具有天然氧化物層。為了補償它們?nèi)笔У倪@種氧化層，必須在砷化鎵材料上面沉積單獨的介電層，因為憑空增加了一道冗余的工序，所以這樣做會導致器件的加工時間變長，產(chǎn)量也會降低。而且，砷化鎵中有一半的原子是砷，這種材料具有毒性，是一種對人類非常危險的元素。

不幸的是，砷在正常工藝溫度下就可以從化合物中蒸發(fā)，因此需要增加一些附加的措施來保證加工工人們的人身安全:增加壓制層(帽)或加入一些內(nèi)廷加工工序。這些增加的加工步驟延長了處理時間，進而增加了成本，并且降低了產(chǎn)量。

在GaAs晶體的生長階段，這種蒸發(fā)的現(xiàn)象也會發(fā)生，導致加工出一些非均勻的晶體和晶圓片。這種不均勻性使加工出來的晶圓片非常不均勻，這直接導致晶圓片上不同位置處受力不均勻，在加工過程中容易斷裂。并且生產(chǎn)大口徑的砷化鎵晶圓片的技術(shù)遠遠落后于同尺寸的硅晶圓片，直接導致生產(chǎn)效率的代際差異。

盡管存在這些問題，砷化鎵仍然是一種重要的半導體材料，尤其是在一些高性能的應用需求上，這種材料將繼續(xù)持續(xù)得以使用，并可能對未來的計算機性能的持續(xù)提升產(chǎn)生重大影響。

硅鍺(SiGe)

硅鍺GaAs半導體材料的一個競爭對手是硅鍺(SiGe)材料。這種新的元素結(jié)合將晶體管速度提高到支持超高速無線電路系統(tǒng)和個人通信設備的水準。器件/集成電路結(jié)構(gòu)將一層鍺材料用超高真空/化學氣相沉積(UHV/CVD)技術(shù)沉積到其結(jié)構(gòu)中去。雙晶體管是在鍺層中形成的。不同于更簡單的使用最常見的硅材料技術(shù)加工而成的晶體管，SiGe材料要求晶體管具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)有幾個層和特定的摻雜水平，這些新的設計維度可以允許電路工作在更高的頻率上。

主要半導體生產(chǎn)材料與硅材料的比較可以從下面的圖中所示中看到。

半導體材料

晶圓片是制造微芯片的傳統(tǒng)方式，這一方式已經(jīng)經(jīng)過了非常多年的實際應用。但是隨著半導體技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對高性能電路的持續(xù)追求，實現(xiàn)更高的電氣性能需要新的襯底，如硅上絕緣體(SOI)，如藍寶石，以及金剛石上的硅(SOD)。鉆石材料比硅材料可以實現(xiàn)更好的散熱性能。另一種結(jié)構(gòu)可以這樣實現(xiàn)：用一層應變硅沉積在硅鍺材料上。應變硅發(fā)生時，硅原子沉積是先沉積在絕緣體上，再沉積在Si/Ge (SOI)層上。

審核編輯：劉清