Aufbau- und Verbindungstechnik für die Terahertz-Elektronik

Integrierte elektronische Schaltungen im Frequenzbereich 100...300 GHz ermöglichen die kosteneffiziente Realisierung von Sensor- und Radarsystemen mit hoher räumlicher Auflösung. Diese werden für zahlreiche Anwendungen in der Robotik, der Materialanalyse- und der Sicherheitstechnik benötigt. Die dazu erforderlichen integrierten Schaltungen mit Transitfrequenzen oberhalb von 400 GHz sind als Halbleiterchips zunehmend verfügbar, allerdings fehlt eine Aufbau- und Verbindungstechnik dieser Bausteine, die den Anforderungen einer wirtschaftlich relevanten Fertigung von Modulen und Systemen gerecht wird.

Spezieller Transfer-Substrat-Prozess integriert Aufbautechnik in Chipfertigung

Mit dem am FBH entwickelten Transfer-Substrat-MMIC-Prozess wurden bereits Transitfrequenzen oberhalb von 400 GHz erreicht. Der Prozess erlaubt es, die Aufbautechnik in die Chipfertigung zu integrieren, ohne Einbußen bei den elektrischen und thermischen Eigenschaften hinnehmen zu müssen. Damit können ausgereifte Verfahren der Chipfertigung genutzt werden, die den kosteneffizienten Aufbau von Modulen mit hoher Präzision und Formtreue ermöglichen. Dies eröffnet einen grundlegend neuen Ansatz für die Aufbautechnik von Schaltungen bei Millimeter- und Submillimeterwellen, der konventionelle Techniken wie Flip-Chip oder Drahtbonden überflüssig macht.

Vereinfachter Modulaufbau für höchste Frequenzen

Das Ziel des Projektes ist es, auf dieser Basis eine Aufbautechnologie für Multi-Chip-Module bis in den Terahertz-Frequenzbereich zu entwickeln und zu demonstrieren. Diese Technologie basiert auf der Realisierung einer flachen Diamant-Sandwich-Struktur, die die Chips bereits im Laufe des Herstellungsprozesses planar einkapselt. Die elektrischen Verbindungen werden mit selbstjustierten Mikro-Brücken oder mit elektromagnetischen Koppelstrukturen realisiert, die den Modulaufbau bei hohen Frequenzen erheblich vereinfachen. Dadurch werden hervorragende elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften erzielt. Zudem kann auf einfache Weise eine hermetische Einbettung der Chips in die Sandwich-Struktur erfolgen, womit auch Anwendungen in schwieriger Umgebung, wie zum Beispiel für die Raumfahrt, adressiert werden können. Ein Demonstrator in Form eines Signalgenerator-Moduls bis 500 GHz soll die erfolgreiche Umsetzung belegen.