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    CMOS auf hochohmigem Silizium für integrierte Mikrowellenschaltungen (MMIC)
    (1999) Beck, Dietmar; Kasper, Erich (Prof. Dr. phil.)
    Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Integrationsmöglichkeit von Silizium Millimeter-Wellen-IC-Hochfrequenztechnologie (SIMMWIC) und CMOS-Technik. SIMMWIC ist eine auf der Silizium-Halbleitertechnik basierende Technologie zur Herstellung aktiver (z.B. Hetero-Bipolar-Transistoren, Schottky-Dioden) und passiver (z.B. Wellenleiterstrukturen) auf einem Silizium-Substrat. Diese Schaltungen können bis zu Frequenzen von rund 100 GHz eingesetzt werden und erlauben aufgrund ihrer hohen Betriebsfrequenz und damit verbunden kleiner Wellenlänge eine Integration kompletter Schaltungen auf kleinstem Raum. Der Wunsch nach Integration dieser Technologie mit der etablierten CMOS-Technologie basiert auf dem Streben nach geringen Fertigungskosten und einer damit verbundenen weiten Marktdurchdringung von Hoch- und Höchstfrequenzschaltungen. Ausgangspunkt war die Übertragung eines Aluminium-Gate-CMOS-Prozesses auf hochohmiges (5000 Ohm cm) zonen-gereinigtes (float zone, FZ) Silizium und die vergleichende Charakterisierung von Bauelementen und Schaltungen beider Technologien. Damit konnte die prinzipielle Darstellbarkeit von MOS-Transistoren auf FZ-Silizium gezeigt werden. An einer der drei untersuchten Prozeßvarianten konnten zudem ausgeprägte Kurzkanaleffekte auch an lang-kanaligen Bauelementen beobachtet werden. Verbunden mit diesen Kurzkanaleffekten konnte die Ausbildung leitender Oberflächenkanäle beobachtet werden, die auch bei verschwindend geringen Oxidladungsdichten auf p-leitendem hochohmigem Silizium auftreten. Zur Charaktersisierung verschiedener Technologieparameter mußte auf spezielle Meßmethoden wie Spreading Resistance-Messungen bei hochohimgem Silizium und Tieftemperatur-Kapazitäts-Spannungs-Messungen zurückgegriffen werden. Abschließend konnten verschiedene Aspekte der Integration von CMOS- und SIMMWIC-Technologie-Schritten bearbeitet werden, die eine grundsätzliche Integrationsfähigkeit bestätigen.