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技术 | Technology – 异构集成

图2. （a）绘制出的各种片上III-V功率放大器的输出功率与频率的函数关系表明，对于低于100GHz的工作频率，基于GaN的功率放大器与其
他固态技术相比具有更高的性能。对于100 GHz以上的频率，InGaAs HEMT和InP HBT可实现最佳的功率性能。（b）比较各种低频噪声放大
器的各种频率的噪声系数，表明基于InGaAs HEMT的器件的噪声系数提供了最佳的噪声性能。

图3. 在SMART-LEES，异构集成使用InGaAs HEMT和硅CMOS。首先，制造好硅CMOS前端并将其转移到硅上InGaAs晶圆上。之后，在蚀
刻窗口中制造InGaAs HEMT。最后，在CMOS代工厂，后端工艺在硅CMOS和InGaAs HEMT之间形成互连。

对于超过 100GHz 的频率，最佳 PA 性能来 噪声系数相结合，使基于 InGaAs HEMT 的放大
自于 InGaAs HEMT 和 InP HBT。在这两者中， 器成为 5G 移动等应用的最佳选择。
InGaAs HEMT 具有更低的噪声系数，使其成为在
此频域工作的低噪声放大器的首选。这个优势源 集成 InGaAs 和硅
于 InGaAs HEMT 的创纪录的高跨导，电子迁移 在新加坡 - 麻省理工学院低能电子系统研
率和截止频率，能带工程使这些器件能够跨越从 究与技术联盟（the Singapore-MIT Alliance for
几 GHz 到 1THz 的频率范围。因此，因此这些器 Research and Technology Low Energy Electronic
件具有多种功能，同时它们的中等输出功率和低 Systems, SMART-LEES），我们使用 200mm 硅晶
圆将 InGaAs MOS-HEMT 与硅 CMOS 集成在一起
（见图 3）。
这种方法的优点之一是通过使用大直径晶
圆，我们可以满足对这些技术不断增长的需求。
额外的优点是集成可以采用现有的，成熟的硅多
层互连 ；并且通过将 p 型硅晶体管与 n 型 InGaAs
晶体管组合，可以形成混合电路。这两种不同类
型的器件之间的间隔可以小到几微米。
MOS HEMT 相比市售的肖特基栅极 HEMT，
是一种鲜为人知的器件。但在我们的电路中，我
们认为这是一个更好的选择。近年来，InGaAs
图4.（a）照片显示了键合的图案化SOI和硅衬底上InGaAs。（b）键合的SOI（已图案化）和硅
衬底上InGaAs的横截面透射电子显微镜图像。 MOS 器件和欧姆接触在研究界得到了极大的关

18 化合物半导体 2019年第2期 www.compoundsemiconductorchina.net