Europäische Forscher führen Halbleitertechnologie an

Die Europäer wachsen auch weiterhin an den Herausforderungen, die die Fortschritte in den Bereichen Kommunikation, Bildgebung und integrierte Hochfrequenzschaltungen für Radaranwendungen mit sich bringen. Ein Beispiel dafür ist ein Team des Interuniversitair Micro-Electronica ...

Die Europäer wachsen auch weiterhin an den Herausforderungen, die die Fortschritte in den Bereichen Kommunikation, Bildgebung und integrierte Hochfrequenzschaltungen für Radaranwendungen mit sich bringen. Ein Beispiel dafür ist ein Team des Interuniversitair Micro-Electronica Centrum Vzw (IMEC) in Belgien. Die Forscher präsentierten kürzlich einen 'fT/fMAX 245/40 GHz SiGe: C-Heteroübergang-Bipolartransistor (HBT)'. Dieses anspruchsvolle Gerät wird dazu beitragen, den Einsatz zukünftiger Hochgeschwindigkeits-Millimeterwellen-Low-Power-Schaltungen in Automobil-Radar-Anwendungen zu erleichtern. Die Studie wurde teilweise durch das Projekt DOTFIVE ("Towards 0.5 terahertz silicon/germanium hetero-junction bipolar technology") mit 9,7 Mio. EUR unter dem Themenbereich "Informations-und Kommunikationstechnologien" des Siebten Rahmenprogramms der EU (RP7) finanziert.

HBT-Geräte sind maßgeblich daran beteiligt, die Silizium-basierten Millimeterwellen-Schaltungen bei der Durchdringung zu unterstützen, was als Terahertz (THz)-Lücke bekannt ist. Sie ermöglichen verbesserte bildgebende Systeme für Sicherheits-, medizinische und wissenschaftliche Anwendungen, so die Forscher.

Dem Team zufolge seien die HBT-Geräte sehr schnell und verfügen über eine komplett selbst ausgerichtete Architektur: Selbstausrichtung der Emitter, der Basis und der Kollektor-Region. Sie können ein optimiertes Kollektordotierungsprofil implementieren. SiGe:C HBTs unterscheiden sich von III-V-HBT-Geräten in der Hinsicht, dass sie High-Density-und Low-Cost-Integration miteinander kombinieren. Deshalb eignen sie sich besser für Consumer-Anwendungen.

Die Forscher sagen, diese Art von High-Speed-Geräten können auch neue Anwendungsgebiete öffnen. Sie können bei sehr hohen Frequenzen mit geringer Verlustleistung arbeiten, oder mit Anwendungen, die einen reduzierten Einfluss von Verarbeitungs-, Spannungs- und Temperaturschwankungen bei niedrigeren Frequenzen für eine bessere Schaltungszuverlässigkeit erfordern, lautet es in einer Erklärung der imec-Gruppe.

Um die extrem hohen Geschwindigkeitsanforderungen zu gewährleisten, muss bei diesen anspruchsvollen SiGe:C HBTs die Geräteleistung zusätzlich aufgestockt werden. Für dieses Upscaling sind in der Regel dünne Sub-Kollektordotierungsprofile ein Muss. Die Kollektordotierungen werden zu Beginn des Prozesses eingeführt und sind daher dem gesamten thermischen Haushalt des Prozessablaufs ausgesetzt. Aus diesem Grund ist die genaue Positionierung des verdeckten Kollektors schwerer zu erreichen.

In ihrer Stellungnahme wiesen die imec-Forscher darauf hin, dass es ihnen bei der Durchführung einer Arsen-Dotierung in situ bei gleichzeitiger Vergrößerung des Sub-Kollektorsockels und der SiGe:C-Basis gelungen war, sowohl eine dünne, gut kontrollierte, niedrig dotierte Kollektorregion nahe der Basis einzuführen und einen scharfen Übergang zu den hochdotierten Kollektoren, ohne den Prozess weiter zu verkomplizieren.

Dies führte zu einem signifikanten Anstieg der Gesamtleistung des HBT: fMAX-Werte oberhalb von 450 GHz werden auf Geräten mit einer hohen frühen Spannung erreicht, einem BVCEO von 1,7 V und einem scharfen Übergang durch Sättigung auf den aktiven Bereich in der IC-VCE Leistungskurve. Nach Angaben der Forscher sind die Kapazitätswerte der Kollektor-Basis-nicht sehr viel gestiegen, obwohl aggressive Skalierung des Sub-Kollektor-Dotierungsprofils durchgeführt wurde. Die Forscher sagten, die Stromverstärkung sei klar definiert, mit einem Durchschnitt von rund 400. der Emitter-Basis-Tunnel-Strom, der bei niedrigen VBE-Werten sichtbar ist, ist ebenso begrenzt.

Das DOTFIVE-Projekt, das von der französischen Gruppe STMicroelectronics SA geleitet wird, brachte Forscher und Akteure aus der Industrie aus Belgien, Deutschland, Frankreich und Italien zusammen.Weitere Informationen finden Sie unter: IMEC: http://www2.imec.be/be_en/home.html DOTFIVE: http://www.dotfive.eu/

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Belgien