TRITON - Heterogene Integration von Millimeter-Wellen Technologie

Millimeterwellen-Technologie verwendet den noch wenig genutzten Frequenzbereich beginnend um 30 GHz und eröffnet dadurch neue Perspektiven für eine Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Gesundheitswesen, Automobilindustrie und Telekommunikation. Allerdings sind aktuelle Halbleiterprozesse, die die Grundlage der Millimeterwellensysteme bilden noch nicht reif genug, um den Anforderungen dieser aufkommenden Technologie zu erfüllen. TRITON erforscht innovative Lösungen entlang der gesamten Funktionskette moderner Millimeterwellen-Halbleitertechnik: angefangen bei Gallium-Nitride-on-Silicon-Carbide (GaNon- SiC) und Silicon-Germanium (SiGe) Hochfrequenz-Elektronik, welche in der Lage ist, energie-effizient das 30-GHz Ka-Band zu erschließen, bis hin zu Silicon-on-Insulator (SOI) Photonik mit leistungseffizienten Modulatoren und Photodetektoren zur direkten Umsetzung von Signalen zu und von der optischen Domäne. Den Kern des in TRITON verwendeten technologischen Ansatzes bildet ein Silizium-Interposer, welcher als vielseitige Integrationsplattform für funktionale III-V und Gruppe-IV Komponenten dient. Dadurch können sämtliche funktionalen und zugleich heterogenen Halbleiterelemente mit unterschiedlichen Technologien prozessiert und anschließend durch industrietaugliche Prozesse co-integriert werden – ohne dabei auf Systemebene durch einen technologischen Bindungseffekt behindert zu werden. Der innovative Charakter von TRITON basiert auf: (1) TRITON untersucht GaN-on-SiC und SiGe als neues Basismaterialsystem für mm-Wellen Elektronik. Die Verwendung eines Siliziumsubstrats reduziert die Halbleiterherstellungskosten im Vergleich zu herkömmlichen III-V Integrationsplattformen beträchtlich; Darüber hinaus ermöglicht es, die 100-GHz Barriere zu durchbrechen und hochlineare mm-Wellenverstärkung zu realisieren – bei gleichzeitiger Verbesserung des Leistungswirkungsgrades auf >40%. Eine Chipgröße von 10x10 mm2 ermöglicht hohe Integrationsdichten.