FBH: Bessere Chips für Mobiltelefonie
4 Zoll-GaAs-Prozesslinie für Mikrowellen-Leistungstransistoren im Ferdinand-Braun-Institut (FBH) installiert
Einzigartig ist die Flexibilität der Galliumarsenid (GaAs)-Prozesslinie des Berliner Ferdinand-Braun-Instituts (FBH). Weltweit erstmals ist eine erstklassige und durchgängige Chipfertigung auf Substratdurchmessern von 2 Zoll bis 4 Zoll ohne Umbauten möglich. Entsprechend intensiv sind die Nachfragen von Partnern aus Industrie und Forschung nach Kooperationen.
Das Institut mit Sitz in Berlin-Adlershof (130 Mitarbeiter, davon 65 Wissenschaftler) betreibt industrienahe Forschung in der Mikrowellentechnik und Optoelektronik. Seine Ergebnisse finden Anwendung in der Mobilkommunikation, in der Sensorik für Verkehr und industrielle Fertigung sowie bei Halbleiterlasern für die Materialbearbeitung, Medizintechnik und Praezisionsmessteschnik.
Handymarkt expandiert
Der Markt für Mobiltelefone expandiert weltweit mit sehr hohen Zuwachsraten. Menschen mit Handys am Ohr gehören inzwischen auch in Deutschland zum Strassenbild. Nach der Liberalisierung der Kommunikationsmärkte wird dieser Trend weiter zunehmen. In sehr kurzen Zyklen sind die Gerätehersteller zur Entwicklung von neuen und kostengünstigen Handys hoher Funktionalität gezwungen. Auch miniaturisierte Handtelefone mit kleinen und leichten Akkus sollen lange Sprechzeiten ermöglichen.
Zur Energieeinsparung müssen dazu in der Endstufe des Hochfrequenz-Senders neuartige Mikrowellen-Schaltkreise mit hohem Wirkungsgrad eingesetzt werden. Aus physikalischen Gründen realisiert man diese Hochfrequenz- Endstufen auf der Basis von Galliumarsenid-(GaAs-) Bauelementen. Im Augenblick wird sehr intensiv an der Entwicklung von Galliumarsenid-Heterojunction Bipolar Transistoren gearbeitet, die sich durch sehr hohe Leistungsdichten und Wirkungsgraden über 60 Prozent auszeichnen. Damit können kompakte Mikrowellenschaltkreise auf kleiner Chipfläche realisiert werden, so dass eine kostengünstige Fertigung möglich wird.
Bis an eine Grenze der heutigen GaAs-Technologie
Das FBH hat in enger Abstimmung mit seinen Industriepartnern die ehrgeizige Aufgabe übernommen, neue Technologie-Konzepte für die vielversprechenden Galliumarsenid-Heterojunction Bipolar Transistoren zu untersuchen und in industrierelevanter Form technologisch umzusetzen. Dies erfordert eine mit industriellen Prozesslinien vergleichbare Ausrüstung. Die zu erwartende Massenherstellung ist nur mit grossen Waferabmessungen wirtschaftlich durchführbar.
Für die Galliumarsenid-Technologie am FBH erzwingt dies den Übergang zum Einsatz von Wafern mit Durchmessern von 4 Zoll (100mm). Diese Wafergrösse stellt bei der Kristallherstellung, beim Wachstum epitaktischer Schichten und bei der Prozessierung völlig neue technologische Anforderungen bezüglich Homogenität und Reproduzierbarkeit der Prozessparameter. Das FBH wagt sich damit an eine Grenze der heutigen GaAs-Technologie. Ähnliches wird in Deutschland nur noch bei Siemens in München und bei der Fraunhofer-Gesellschaft in Freiburg durchgeführt.
Zur Einführung der 4 Zoll-Technologie wurden am FBH im letzten Jahr erhebliche Anstrengungen unternommen. Nach der Inbetriebnahme eines 4 Zoll-Produktionsreaktors für die Metallorganische Gasphasenepitaxie wurde die gesamte Prozesslinie, auf der bisher Wafer mit Durchmessern von 2 Zoll und 3 Zoll bearbeitet werden konnten, auf 4 Zoll erweitert und stark automatisiert, ohne die Bearbeitungsmöglichkeiten für Substrate mit kleineren Durchmessern oder Bruchstücke zu beeinträchtigen. Da moderne Bauelemente wie Heterojunction Bipolar Transistoren extrem hohe technologische Anforderungen stellen, u.a. an die Präzision von Strukturübertragung und Justagetoleranz während der Prozesse, waren bedeutende Investitionen, vor allem im Bereich der Lithographie erforderlich.
So verfügt das FBH jetzt für die Projektionslithographie über einen i-line Waferstepper der japanischen Firma NIKON im Wert von 4,2 Mio. DM. Er justiert und belichtet Chips in rasender Geschwindigkeit automatisch mit einer Genauigkeit besser als 100 Nanometer (nm). Durch die Wellenlänge von 365 nm (i-line; eine der Spektrallinien von Quecksilberdampflampen) bei der Belichtung und durch die ausgeklügelte Optik des Geräts ist eine Auflösung von Strukturen unter 0,4 Mikrometern (µm) garantiert. Durch die zusätzliche Installation einer automatischen Prozeßstrasse für das Aufschleudern und Entwickeln der Fotolacke konnte der Waferdurchsatz um ein Vielfaches gesteigert werden, so dass nun die Voraussetzungen zur Fertigung von Kleinserien und Prototypen auf Waferdurchmessern von 2 Zoll bis 4 Zoll gewährleistet sind.
Das FBH gehoert zum Forschungsverbund Berlin. Es ist Mitglied in der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz (WGL), deren Einrichtungen vom Bund und den Laendern je zur Hälfte finanziert werden.
Das FBH kooperiert mit einer Reihe namhafter Firmen wie Bosch Telecom, Daimler Benz, Jenoptik, Siemens, SEL Alcatel und Temic sowie mit klein- und mittelstaendischen Unternehmen.
Ansprechpartner: Dr. Joachim Würfl, FBH, Tel.: 6392-2690; Fax: 6392-2685 e-mail wuerfl@fbh-berlin.de
Forschungsverbund Berlin e. V., Pressestelle, Joachim Mörke, Fon 030/6392 -3338, Fax 6392 -3381; oder -3377, e-mail: moerke@fv-berlin.de
Hier zur Homepage des Ferdinand-Braun-Instituts (FBH)
Adlershofer Fotoalbum: Das Gebäude des FBH (51 KB)
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