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Indiumphosphid-HBT-Prozess

Der Terahertzbereich (0,1 - 3 THz) im elektromagnetischen Spektrum, der unterhalb der optischen Frequenzen liegt, ist heute technisch weitgehend unerschlossen, da elektronische Komponenten zurzeit nur unter 100 GHz kommerziell erhältlich sind. Unsere Arbeiten im Joint Lab InP Devices zielen darauf, eine elektronische Terahertz-Technologie für integrierte Höchstfrequenzschaltungen (MMIC) bereitzustellen. Dabei setzen wir grundlegende Materialforschung – mit Schwerpunkt auf Indiumphosphid (InP) – gezielt in angewandte Schaltkreise und Module um.

Mikroskopische Aufnahme eines strukturierten Objekts auf einem Siliziumsubstrat. Die Details sind scharf abgebildet, wobei eine gleichmäßige Fläche und klare Linien zu erkennen sind.
Mikroskopaufnahme eines mikroelektronischen Bauteils mit einer charakteristischen Form und zwei ovalen Elementen an den Seiten. Die Struktur ist detailliert und zeigt die präzise Anordnung der Komponenten auf einer kleinen Skala.

Mittels 0,5 µm Elektronenstrahl-Lithografie konnten so bereits Grenzfrequenzen von fmax über 450 GHz bei einer Durchbruchspannung BVceo > 4,5 V erreicht werden. Integrierte Höchstfrequenz-Schaltkreise (Verstärker, Mischer, Oszillatoren) wurden im Frequenzbereich von 100 bis über 300 GHz demonstriert.

Mittels eines Transfer-Substrat-Prozesses werden integrierte Höchstfrequenz-Schaltkreise mit InP-Heterobipolartransistoren hergestellt. Die herausragenden Materialeigenschaften des InP (hohe Elektronengeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Durchbruchfeldstärke) können hier optimal ausgenutzt werden: Durch den justierten lithografischen Zugang zur Vorder- und Rückseite des Bauelements können parasitären Kapazitäten eliminiert und eine hochfrequenzoptimierte Schaltkreisperipherie realisiert werden.

Für die schnelle Technologie- und Schaltungsentwicklung bieten wir eine Standard-Triple-Mesa-Topologie an. Mit Grenzfrequenzen > 200 GHz ist diese ein wichtiges Werkzeug für Prototyping und Entwicklung.