Page 79 - bilgem-teknoloji-dergisi-11

Yarı İletken Teknolojileri BILGEM
TEKNOLOJI

nolojisi, silisyumun
yukarıda bahsedilen
bütün avantajlarına
sahiptir ve CMOS tek-
nolojisine benzer bir
süreç ile üretilir ki bu
durum SiGe ve CMOS
süreçlerinin birleş-
tirilmesine izin verir.
SiGe ve CMOS süreç-
leri aynı pulda birleş-
tirilerek sayısal ve RF
uygulamaların aynı
kırmıkta tümleştiril-
mesine olanak sağ-
layan BiCMOS tekno-
lojisi elde edilir. MOS
transistörler düşük
güç harcarlar, yüksek si geliştirme çalışmalarına başlamış olan YİTAL,
yoğunlukta üretile- 2018 yılında 125 GHz kesim frekanslı npn SiGe
HBT üreterek X-bandı uygulamaları için RF tüm-
SiGe:C BiCMOS SiGe HBT’nin avantajlarına aynı anda sahip olan tümdevre üretimi alanında olduğu için, SiGe tekno-
bilirler. SiGe HBT ise
devre üretimine geçmiştir. YİTAL’in tecrübesi kendi
yüksek akım kapasi-
geliştirdiği CMOS teknolojileri ile askeri standartta
telidir, yüksek kesim
frekansına sahiptir ve
lojisi var olan CMOS üretim sürecine uyumlu olarak
gürültülüdür.
düşük
geliştirilmiştir. Dolayısıyla, YİTAL’in SiGe ve CMOS
Hem CMOS’un hem
Teknolojisi ve Proses Tasarım Kiti (PTK)
süreçlerinin birleştirilmesi,
yani BiCMOS teknolojisi
BiCMOS çözümler sistem optimizasyonu açısın-
YİTAL’in
doğal olarak sağlanmıştır.
dan çok daha gelişmiş sonuçlar sunarlar.
Şekil 1’de YİTAL BiCMOS
fotodedektör,
Aslında silisyum ve germanyumun birleştirilme-
si, yani heterojonksiyon kavramı eski bir konudur.
analog üretim
Şekil 2’de YİTAL üretim süreç-
HBT’nin keşfi 1950’li yıllarda olmasına rağmen, la-
leri ve ürünleri gösterilmiştir.
boratuvardan ticari ürüne geçiş 1987 yılında IBM
süreçleri,
YİTAL’in fotodedektör, BiCMOS
tarafından yapılmıştır. Bu geçişin bu kadar uzun üretim akışı verilmiştir. BiCMOS ve
sürmesinin sebebi yüksek kalitede epi SiGe kat- ve analog üretim süreçleri Yİ- CMOS ana
Hem CMOS’un hem SiGe HBT’nin avantajlarına aynı manı büyütme yeteneğinin geç kazanılmasıdır. TAL’in CMOS ana hattı üze- hattı üzerinde
anda sahip olan BiCMOS çözümler, sistem optimizasyonu Yüksek kalitede SiGe katmanı büyütecek cihazların rinde kurulmuştur. YİTAL SiGe kurulmuştur.
BiCMOS teknolojisi ile NMOS,
gelişmesi ile ancak 1994 yılında IBM tarafından ilk
açısından çok daha gelişmiş sonuçlar sunarlar. kez 75 GHz kesim frekanslı (f ) 200 mm çaplı pul- PMOS, HBT dışında, varaktör,
T
da ticari SiGe HBT üretilmiştir ve bu zamandan beri bobin ve MIM (metal-insula-
SiGe performansını artırma çalışmaları hız kesme- tor-metal) kondansatör ile direnç sunmaktadır.
Ebru Arıkan – Başuzman Araştırmacı / BİLGEM UEKAE den sürdürülmektedir. Avrupa Birliği DOTFIVE pro-
jesinde 500 GHz, DOTSEVEN projesinde 570 GHz Şekil 3’te YİTAL’de üretilmiş 2 nH ve 5 nH değerle-
ilisyum, malzeme özelliklerinin sağladığı sayısal elektronik uygulamalarda tek çözüm olarak f MAX değerlerine ulaşılmıştır. rindeki bobinler görülmektedir. Şekil 4 ve Şekil 5’te,
avantajlar nedeniyle, BJT ve MOS uygulama- kullanılmaktadır. Yine silisyum üzerinde üretilen sırasıyla 2 nH ve 5 nH için ölçüm ve modelleme so-
Sları başta olmak üzere yarıiletken teknolojisin- BJT (Bipolar Junction Transistor) teknolojisi için SiGe BiCMOS teknolojileri RF alıcı-vericiler, fiber nuçları verilmiştir.
de en çok tercih edilen elementtir. Silisyum; doğada yatay ve dikey boyut küçültme ile hızlanma sağlan- optik ve telekomünikasyon ağları, otomo-
bol bulunması, kusur yoğunluğunun düşük olma- sa da günümüz mobil analog uygulamaların hız ih- tiv gibi sayısız yüksek hız uygulamalarında
sı, büyük çaplı pul olarak büyütülebilmesi sonucu tiyaçlarına yanıt verecek hızlara ulaşılamamaktadır. uzun süredir yoğun olarak kullanılmaktadır.
maliyetin düşmesi, en iyi elektriksel yalıtım malze- Standart BJT’nin sağlayamadığı hız gereksinimleri Frekansların THz bölgesine yaklaşmasıyla,
melerinden biri olan SiO2 katmanının, üzerinde ko- SiGe HBT (Silicon Germanium Heterojunction Bipo- tıp, THz görüntüleme, 5G gibi uygulamalar-
laylıkla büyümesine izin vermesi gibi nedenlerden lar Transistor) teknolojisi ile karşılanabilmektedir. da da kullanılmaya başlamıştır.
ötürü, tümdevre üretilmesi en ucuz ve en güvenilir
yarıiletken malzemedir. SiGe, silisyum ve germanyum yarıiletken malze- Radar uygulamalarında ağırlıkla SiGe tek-
melerinin alaşımıdır. SiGe HBT standart BJT’nin nolojisinin kullanılması ve dünya üzerinde
Silisyum üzerinde gerçeklenen ve yatay yönde bo- silisyum olan baz bölgesine germanyum katılarak bu teknoloji ile üretim yapan fabrikaların kı-
yut küçültme ile sürekli hızlandırılan CMOS (Comp- elde edilir. Silisyum ve germanyumun benzer kristal sıtlı olması nedeniyle, savunmanın millileş-
lementary Metal Oxide Semiconductor) teknolojisi, kafes yapısına sahip olmaları nedeniyle SiGe tek- tirilmesi hedefine uygun olarak, 2014 yılında
0,25 µm 5 metal SiGe:C BiCMOS teknoloji-
Şekil 3. Bobinlerin pul üzeri görüntüleri: (a) 2 nH, (b) 5 nH.

76 77