化合物半導体は、GaN（窒化ガリウム）、SiC（炭化ケイ素）、GaAs（ガリウムヒ素）など、複数の元素を組み合わせた半導体材料です。シリコンとは異なる優れた物性を持ち、高周波・高耐圧・発光など特殊な用途に適しています。
主な材料として、GaNは5G通信やパワーデバイスに、SiCは電気自動車のインバータに、GaAsは衛星通信やレーザーダイオードに使用されます。これらは広バンドギャップ、高い電子移動度、直接遷移型バンド構造などの特性により、シリコンでは実現困難な性能を発揮します。
製造には特殊なエピタキシャル成長装置やエッチング装置が必要で、MOCVD（有機金属化学気相成長）技術などが使用されます。