Ferroelektrische Hafniumoxid-Varaktoren für tunebare aktive Millimeterwellen-Bauelemente

Im Projekt entwickelt und validiert das Fraunhofer IPMS Bauelemente auf der Grundlage ferroelektrischer Dünnschicht-Hafniumoxid-Varaktoren. Das primäre aktive Bauelement zur Demonstration wird ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) sein.

Die wichtigsten Schwerpunkte sind:

• Chipdesign und Implementierung: Entwicklung aktiver Hochfrequenzbauteile wie Oszillatoren und Phasenschieber in CMOS-Technologie, mit Blick auf eine kompakte, leistungsfähige Umsetzung
• BEoL-Integration und Validierung: Einbindung von Hafniumoxid-Varaktoren in die Back-End-of-Line-Schichten (BEoL) der CMOS-Fertigung, Abstimmung mit Industriekunden zur späteren Fertigung
• Charakterisierung: Erforschung, wie gut diese Bauteile bei Hochfrequenz arbeiten, wie gut sie sich steuern lassen und wie zuverlässig sie Temperaturwechsel aushalten
• Systemintegration: Einbindung der Bauelemente in Schaltungen und enge Abstimmung mit Partnern für reale Anwendungstests

Unser Ziel ist es, zu integrierten Chip-Systemen mit einem Reifegrad von TRL 5 vorzustoßen.

Durch den Einsatz von ferroelektrischem Hafniumoxid kann eine höhere Energieeffizienz erreicht werden. Die Bauelemente werden miniaturisiert und sind weniger anfällig für Temperaturschwankungen. Eine erhöhte Linearität in der Abstimmung führt außerdem zu erheblichen Fortschritten in der Bauelemente-Architektur. Da sie außerdem in CMOS-Technologie gefertigt werden können, was dem industriellen Standard in der Mikroelektronik-Fertigung entspricht, ergibt sich eine ideale Skalierbarkeit und Kosteneffizienz.