{"id":5756,"date":"2023-12-05T11:28:48","date_gmt":"2023-12-05T10:28:48","guid":{"rendered":"https:\/\/greenict.de\/?p=5756"},"modified":"2024-01-10T10:44:02","modified_gmt":"2024-01-10T09:44:02","slug":"iii-v-halbleiterschichten-auf-silizium-substrat","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/greenict.de\/en\/iii-v-halbleiterschichten-auf-silizium-substrat\/","title":{"rendered":"III\/V semiconductor layers on silicon substrate"},"content":{"rendered":"

Im Rahmen von Green ICT @ FMD arbeitet das Fraunhofer IAF an der Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung von III\/V\u2011Halbleiterschichten auf Si-Substraten zur Minimierung des Arsen-Anteils in Bauelementen. F\u00fcr die Qualifizierung des Substrattransferprozesses konnten InGaAs Verst\u00e4rker ICs auf Silizium-Substraten mit ausgezeichneten H\u00f6chstfrequenzeigenschaften realisiert werden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>
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A contribution from:<\/em><\/p>\n\n\n\n

Dr. Arnulf Leuther<\/em><\/p>\n\n\n\n

Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF<\/em><\/a><\/p>\n\n\n\n

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Im Rahmen des Arbeitspaketes \u201eSubstratmaterialersatz f\u00fcr III\/V-Halbleiter\u201c wird im Projekt Green ICT @ FMD ein Prozess zur Herstellung von III\/V-Halbleiterheterostrukturen auf Si-Substraten zur Minimierung des As-Anteils in Bauelementen entwickelt. Der hierbei durchgef\u00fchrte Substrattransfer erfolgt mit Hilfe eines auf SiO2<\/sub>-Schichten basierenden Direktbond-Prozesses zwischen dem epitaxierten GaAs-Wafer und einem Hochwiderstands-Si-Substrat. Mittels CMP Prozess wird eine Planarisierung der SiO2<\/sub>-Oberfl\u00e4che mit einer geringen Oberfl\u00e4chenrauigkeit von < 0.5 nm durchgef\u00fchrt. Dies ist entscheidend f\u00fcr einen geringen Abstand der Waferoberfl\u00e4chen, der die Bondst\u00e4rke der Verbindung nach Aktivierung der Oberfl\u00e4chen bestimmt. Nach anf\u00e4nglichen Abplatzungen der SiO2<\/sub>-Schicht vom GaAs-Wafer konnte durch Optimierung der Vorbehandlung und Abscheideparameter auch hier die f\u00fcr eine weitere Prozessierung notwendige Haftkraft erzielt werden. Derzeit erfolgt die Entfernung des GaAs-Substrates noch basierend auf einem mechanischen Grind-Prozess in Kombination mit selektivem nasschemischen \u00c4tzschritten. Dieses Verfahren soll im weiteren Projektverlauf in Hinblick auf ein Recycling des GaAs-Substrates weiterentwickelt werden. Die Dicke der untersuchten Bauelementheterostruktur betrug 100 nm.<\/p>\n\n\n\n

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Gemessene S-Parameter eines Verst\u00e4rkers in 20 nm HEMT auf Si Technology mit mehr als 30 dB Verst\u00e4rkung bei 730 GHz.<\/em> \u00a9 Fraunhofer IAF<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Zur Evaluierung der III\/V-Heterostrukturen auf Si wurden H\u00f6chstfrequenzschaltungen basierend auf 20 nm InGaAs HEMT Transistoren hergestellt. Es traten innerhalb der Prozessierung keine Abl\u00f6sungen von Schichten auf. Erstmals zeigten auf Silizium realisierten Schaltungen sogar gegen\u00fcber denen auf GaAs-Substraten \u00fcberlegene Hochfrequenzeigenschaften. Dies wird auf das verbesserte Abschn\u00fcrverhalten der Transistoren, bedingt durch die r\u00fcckseitige SiO2-Schicht, zur\u00fcckgef\u00fchrt. Hierdurch werden unerw\u00fcnschte Kurzkanaleffekte aufgrund der geringen Gatel\u00e4nge von 20 nm unterdr\u00fcckt.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr einen Ersatz der GaAs-Substrat Prozesse in der Mikroelektronik ist weiterhin die Entwicklung eines Si-Substrat-R\u00fcckseiten-Prozesses erforderlich. Dieser beinhaltet das Aufkleben der Wafer auf Tr\u00e4ger, das Abd\u00fcnnen der Si-Wafer auf 50 bzw. 25 \u00b5m Dicke, das \u00c4tzen von Substrat-Vias ins Silizium, die Metallisierung der Vias und der Waferr\u00fcckseite sowie das Entfernen der Goldmetallisierung in den S\u00e4gegr\u00e4ben. Entsprechende Prozesse f\u00fcr Silizium-Substrate stehen mittlerweile am IAF zur Verf\u00fcgung. F\u00fcr die Entwicklung der Substratdurchkontaktierungen basierend auf einem Bosch Trocken\u00e4tzprozess stellten sich insbesondere Aufladungseffekte, verursacht durch die SiO2<\/sub> Bondschicht, als eine Herausforderung heraus.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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\"\"
Schematische Darstellung des Substrattransfer-Verfahrens.<\/em> \u00a9 Fraunhofer IAF<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Fraunhofer IAF - As part of Green ICT @ FMD, IAF is working on the development of a process for the production of III\/V semiconductor layers on Si substrates to minimize the arsenic content in components. For the qualification of the substrate transfer process, InGaAs amplifier ICs on silicon substrates with excellent maximum frequency properties could be realized.<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[47,49,48],"class_list":["post-5756","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-allgemein","tag-iii-v-heterostrukturen","tag-silizium","tag-waferbonden"],"acf":[],"yoast_head":"\nIII\/V-Halbleiterschichten auf Silizium-Substrat – Green ICT<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/greenict.de\/en\/iii-v-halbleiterschichten-auf-silizium-substrat\/\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" 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