About / Advertise
Företagssamarbete ger KTH chansen att visa vad de går för
Genom att fila på detaljerna kan man förbättra prestanda för transistorer avsevärt.På KTH har man inom ramen för en serie projekt under Medea+ studerat varje del av transistorn, och med hjälp av kiselgermaniumkol, kisel på isolator, selektiv epitaxi och andra kommande tekniker skapat transistorer i världsklass.
- Vi har gjort bipolära transistorer som klarar 80 GHz, ett rätt hyfsat resultat för ett universitetslaboratorium.Genom att fila på detaljerna kan man förbättra prestanda för transistorer avsevärt.På KTH har man inom ramen för en serie projekt under Medea+ studerat varje del av transistorn, och med hjälp av kiselgermaniumkol, kisel på isolator, selektiv epitaxi och andra kommande tekniker skapat transistorer i världsklass.
Det tycker Mikael Östling, professor i mikroelektronik och pre-fekt för KTH:s största institution, Mikroelektronik och Informationsteknik.
Sedan 1997 har man bedrivit forskningsprojekt på bipolära transistorer med kiselgermanium tillsammans med halvledartillverkare som ST Microelectronics, Infineon, och tidigare Ericsson Microelectronics.
Forskningen har bedrivits inom EU-programmen Medea och Medea+. Projekten godkänns och avrapporteras centralt till Medea+, men finansieringen kommer från Vinnova, inte från EU:s ramprogram.
Industrinära tekniker
KTH:s roll har både varit att utveckla egna transistorer, och att mäta på halvledartillverkarnas transistorer för att försöka förklara deras egenskaper och skapa en helhetsmodell. Målet är dels att göra snabbare transistorer, dels att mer exakt kunna styra deras egenskaper.
- Genom att lösa problemen med linjäritet direkt i transistorn kan man bli av med effektförluster när den ska efterkorrigeras, anser Mikael Östling.
En viktig roll har varit att prova kombinationer av kommande tekniker i en helhet. Industrinära tekniker, som snart eller redan nu är på väg ut på marknaden.
En sådan teknik är kisel på isolator, SOI. Med isolerande substrat minskar kapacitansen i kretsen, vilket ger snabbare elektronik med renare signalegenskaper.
- Med kisel på isolator kan man vinna en till två generationer. Tekniken att ta fram materialet har blivit mer raffinerad och billigare, och det finns kommersiella produkter som används idag, men det finns fortfarande en hel del forskningsbara frågeställningar kring tekniken, säger Mikael Östling.
Ett problem med isolerande substrat är att de även är värmeisolerande. Dels blir temperaturen i kretsen högre när den körs, dels förändras processtemperaturen under tillverkningen av kretsen. På KTH har man kartlagt både hur temperaturen i kretsen vid olika processteg ändras med isolerande substrat, och värmeutvecklingen i de färdiga transistorerna.
Kol hämmar diffusion
En annan teknik som KTH använt är tillsats av kol till kiselgermaniumprocessen.
- Kolet fungerar bara som en diffusionshämmare. Vi använder bordopning för basen, och boratomerna tenderar att diffundera litet i varje processteg. Ju större spridning på boret, desto bredare bas och långsammare transistor. Kolet tar upp energin och diffunderar i stället för boret, vilket gör att borprofilen behåller skärpan. Men vi måste titta mer på om kolet påverkar de elektriska egenskaperna.
Även transistorns kollektor skräddarsys för bättre resultat. Här har man tittat på selektiv epitaxi. Med normal epitaxi växer man ett skikt över hela kretsen och etsar bort det där det inte ska vara. Med selektiv epitaxi ser man till att lagret bara fäster där det ska vara till att börja med, en process som är mer svårhanterlig, men ger mer exakta resultat.
Även de elektriska kontakterna till transistorn studeras. Nickel anses vara nästa generations lösning, efter titan och kobolt.
KTH:s forskning inom Medea+ är formellt sett avslutad och slutrapporterad, men Mikael Östling betraktar det ändå som ett pågående projekt. Det som fattas är mer pengar från Vinnova, och han tror och hoppas ändå på en fortsättning.
- Vi har i dag en riktigt bra kiselplattform i Sverige, det har gett oss tillträde till viktiga EU-projekt. Men för att behålla den positionen måste vi hela tiden vara duktiga och visa närvaro, delta i nya initiativ, anser Mikael Östling.
Elias Nordling
