Im Rahmen der vorliegenden Dissertation zum Thema „Through-Silicon Vias in SiGe BiCMOS and Interposer Technologies for Sub-THz Applications“ wurde auf Basis einer 130 nm SiGe BiCMOS Technologie ein Through-Silicon Via (TSV) Technologiemodul zur Herstellung elektrischer Durchkontaktierungen für die Anwendung im Millimeterwellen und Sub-THz Frequenzbereich entwickelt. TSVs wurden mittels elektromagnetischer Simulationen modelliert und in Bezug auf ihre elektrischen Eigenschaften bis in den sub-THz Bereich bis zu 300 GHz optimiert. Es wurden die Wechselwirkungen zwischen Modellierung, Fertigungstechnologie und den elektrischen Eigenschaften untersucht. Besonderes Augenmerk wurde auf die technologischen Einflussfaktoren gelegt. Daraus schlussfolgernd wurde das TSV Technologiemodul entwickelt und in eine SiGe BiCMOS Technologie integriert. Hierzu wurde eine Via-Middle Integration gewählt, welche eine Freilegung der TSVs von der Wafer Rückseite erfordert. Durch die geringe Waferdicke von ca. 75 μm wird einen Carrier Wafer Handling Prozess verwendet. Dieser Prozess wurde unter der Randbedingung entwickelt, dass eine nachfolgende Bearbeitung der Wafer innerhalb der BiCMOS Pilotlinie erfolgen kann. Die Rückseitenbearbeitung zielt darauf ab, einen Redistribution Layer auf der Rückseite der BiCMOS Wafer zu realisieren. Hierzu wurde ein Prozess entwickelt, um gleichzeitig verschiedene TSV Strukturen mit variablen Geometrien zu realisieren und damit eine hohe TSV Design Flexibilität zu gewährleisten. Die TSV Strukturen wurden von DC bis über 300 GHz charakterisiert und die elektrischen Eigenschaften extrahiert. Dabei wurde gezeigt, dass TSV Verbindungen mit sehr geringer Dämpfung <1 dB bis 300 GHz realisierbar sind und somit ausgezeichnete Hochfrequenzeigenschaften aufweisen. Zuletzt wurden vielfältige Anwendungen wie das Grounding von Hochfrequenzschaltkreisen, Interposer mit Waveguides und 300 GHz Antennen dargestellt. Das Potential für Millimeterwellen Packaging und 3D Integration wurde evaluiert. TSV Technologien sind heutzutage in vielen Anwendungen z.B. im Bereich der Systemintegration von Digitalschaltkreisen und der Spannungsversorgung von integrierten Schaltkreisen etabliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einsatz von TSVs für Millimeterwellen und dem sub-THz Frequenzbereich untersucht und die Anwendung für den sub-THz Bereich bis 300 GHz demonstriert. Dadurch werden neue Möglichkeiten der Systemintegration und des Packaging von Höchstfrequenzsystemen geschaffen.:Bibliographische Beschreibung
List of symbols and abbreviations
Acknowledgement
1. Introduction
2. FEM Modeling of BiCMOS & Interposer Through-Silicon Vias
3. Fabrication of BiCMOS & Silicon Interposer with TSVs
4. Characterization of BiCMOS Embedded Through-Silicon Vias
5. Applications
6. Conclusion and Future Work
7. Appendix
8. Publications & Patents
9. Bibliography
10. List of Figures and Table
