Annual Report 2010 (PDF 4.2 MB) - IHP Microelectronics
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<strong>Annual</strong><br />
<strong>Report</strong><br />
<strong>2010</strong>
J A H R E S B E R I C H T 2 0 1 0 – A N N U A L R E P O R T 2 0 1 0<br />
<strong>Annual</strong> <strong>Report</strong> <strong>2010</strong><br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
prof. Dr. Wolfgang Mehr<br />
Die Mikroelektronik / Mikrosystemtechnik und Nanoelektronik<br />
haben eine herausragende Bedeutung für<br />
zukünftige Innovationen in allen zentralen Lebensbereichen.<br />
Am <strong>IHP</strong> sind in den letzten Jahren wichtige Voraussetzungen<br />
geschaffen worden, um den sich daraus ergebenden<br />
Anforderungen an die Forschung effektiv und<br />
erfolgreich gerecht zu werden.<br />
Hauptzielstellung des <strong>IHP</strong> ist die Erforschung und prototypische<br />
Entwicklung von „System on Chip“-Lösungen<br />
durch die Integration von elektronischen, photonischen<br />
und mikromechanischen Elementen und deren Anwendung<br />
in innovativen Systemen.<br />
Die dafür notwendigen Kompetenzen verschiedener Fachgebiete<br />
kooperieren eng miteinander. Die Technologie<br />
schafft zusammen mit der Materialforschung durch die<br />
gezielte Entwicklung spezifischer Module neue technologische<br />
Funktionalitäten, mit denen auf Schaltungs- und<br />
Systemebene zusammen mit den zukünftigen Anwendern<br />
zügig industriell relevante Prototypen entwickelt, in der<br />
Pilotlinie des <strong>IHP</strong> realisiert und danach erprobt werden.<br />
Das ist die Umsetzung des vertikalen Konzeptes des <strong>IHP</strong>,<br />
der engen Kooperation verschiedener Kernkompetenzen,<br />
das zusammen mit der institutseigenen Pilotlinie für<br />
technologische Forschung und Prototypenfertigung eine<br />
wertvolle Besonderheit des <strong>IHP</strong> ist.<br />
Den langfristigen Rahmen für diese Arbeiten bieten die<br />
Forschungsprogramme des Institutes, die Grundlagenforschung<br />
mit angewandter Forschung verbinden, so<br />
wie das typisch für ein Leibniz-Institut ist. Dabei hat die<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R w O R T – F O R E w O R d<br />
<strong>Microelectronics</strong> / microsystem technology and nanoelectronics<br />
are of great importance for future innovations<br />
in all key areas of life. In recent years, major<br />
foundations have been laid at the IHp to fulfill the<br />
research demands arising therefrom in an effective<br />
and successful manner.<br />
the main objective of the IHp is to research and develop<br />
prototypical “systems on chip” solutions through<br />
the integration of electronic, photonic and micro-mechanical<br />
elements and their application in innovative<br />
systems.<br />
to achieve this, different areas of expertise cooperate<br />
closely with each other. together with the materials<br />
research department, the technology creates<br />
new technological functions through the targeted<br />
development of specific modules, with which, on the<br />
circuit and system level and together with the future<br />
users, industrially relevant prototypes can be developed<br />
and manufactured in the pilot line of the IHp and<br />
tested thereafter.<br />
this is the realization of the vertical concept of the<br />
IHp, the close cooperation of different core competencies.<br />
together with the Institute‘s own pilot line<br />
for technological research and prototyping, it is a distinctive<br />
feature of the IHp.<br />
the long-term framework for this work is given by the<br />
research programs of the institute, which combine<br />
basic research with applied research, as is typical of<br />
a leibniz Institute. the close cooperation with uni-
enge Kooperation mit Universitäten und Hochschulen im<br />
Rahmen gemeinsamer Labore eine herausragende Bedeutung.<br />
Die konkrete Realisierung der Programme erfolgt durch<br />
ein Projektportfolio, wodurch Innovationen für gesellschaftlich<br />
wichtige Anwendungsbereiche wie die<br />
drahtlose und Breitband-Kommunikation, die Luft- und<br />
Raumfahrt, die Biotechnologie und Medizin, die Automobilindustrie,<br />
die Sicherheitstechnik sowie die Industrieautomatisierung<br />
entstehen.<br />
Im vergangenen Jahr erreichte das <strong>IHP</strong> mit 12,5 Mio.<br />
Euro einen neuen Höchstwert an Drittmitteleinnahmen.<br />
Möglich wurde das unter anderem durch eine große<br />
Anzahl durch das Bundesministerium für Bildung und<br />
Forschung geförderter Projekte sowie zehn Projekte im<br />
7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union.<br />
Als neue technologische Module wurden SiGe Heterobipolartransistoren<br />
mit Grenzfrequenzen von 500 GHz<br />
sowie integrierte RF-MEMS (Mikroelektromechanische<br />
Systeme) als Schalter für Anwendungen bis zu 140 GHz<br />
entwickelt. Damit sind Voraussetzungen für Systeme zur<br />
ultraschnellen drahtlosen Datenübertragung bei Trägerfrequenzen<br />
bis in den Bereich von 300 GHz bzw. für Beamforming<br />
bei sehr hohen Frequenzen oder für extrem energiesparende<br />
Schaltungen geschaffen.<br />
Mit dem vorliegenden Jahresbericht möchten wir Ihr Interesse<br />
an unseren Arbeiten wecken. Er gibt Ihnen einen<br />
Überblick über unsere Ergebnisse des Jahres <strong>2010</strong> sowie<br />
über unsere langfristigen Forschungsziele. Im Kapitel<br />
„Ausgewählte Projekte“ finden Sie eine detaillierte Darstellung<br />
einiger Forschungsprojekte.<br />
An dieser Stelle möchten wir unseren Mitarbeiterinnen<br />
und Mitarbeitern ganz herzlich für die engagierte Arbeit<br />
im Jahr <strong>2010</strong> danken. Ebenso danken wir der Brandenburgischen<br />
Landesregierung und der Bundesregierung für<br />
die außerordentliche Unterstützung unserer Arbeiten.<br />
Wolfgang Mehr Manfred Stöcker<br />
Wiss.-Techn. Geschäftsführer Adm. Geschäftsführer<br />
V O R w O R T – F O R E w O R d<br />
versities and other higher education institutions is<br />
hereby of outstanding importance.<br />
the actual realization of the programs is achieved<br />
using a portfolio of projects, whereby innovations<br />
for socially important application areas are created<br />
such as wireless and broadband communications,<br />
aerospace, biotechnology and medicine, automotive<br />
industry, security and industrial automation.<br />
last year, the IHp reached a new high of external<br />
funding with 12.5 million €. Among other reasons,<br />
this was made possible by a large number of projects<br />
funded by the Federal Ministry of education and Research<br />
and ten projects in the 7th Research Framework<br />
programme of the european union.<br />
As examples for new technological modules, SiGe heterobipolar<br />
transistors with cutoff frequencies of 500<br />
GHz as well as integrated RF-MeMS (microelectromechanical<br />
systems) were developed as switches for applications<br />
at up to 140 GHz. With this, preconditions<br />
for ultra-fast wireless data transmission systems at<br />
carrier frequencies in the range of 300 GHz or beamforming<br />
at very high frequencies resp. for extremely<br />
energy-efficient circuits were created.<br />
With this report, we would like to arouse your interest<br />
in our work. It offers an overview of our results for the<br />
year <strong>2010</strong> as well as our long-term research goals. In<br />
the chapter “Selected projects” you will find detailed<br />
descriptions of some of our research projects.<br />
At this point we would like to thank our employees<br />
very much for the dedicated work in <strong>2010</strong>. We also<br />
thank the Federal State Government of Brandenburg<br />
and the Federal Government of Germany for the extraordinary<br />
support of our work.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S – C O N T E N T S<br />
Contents
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S – C O N T E N T S<br />
Vorwort<br />
Aufsichtsrat<br />
Wissenschaftlicher Beirat<br />
Forschung des <strong>IHP</strong><br />
Das Jahr <strong>2010</strong><br />
Ausgewählte Projekte<br />
Gemeinsame Labore<br />
Zusammenarbeit und Partner<br />
Gastwissenschaftler und Seminare<br />
Publikationen<br />
Angebote und Leistungen<br />
Wegbeschreibung zum <strong>IHP</strong><br />
2<br />
6<br />
7<br />
8<br />
7<br />
6<br />
0<br />
82<br />
86<br />
90<br />
6<br />
6<br />
Foreword<br />
Supervisory Board<br />
Scientific Advisory Board<br />
IHp‘s Research<br />
update <strong>2010</strong><br />
Selected projects<br />
Joint labs<br />
Collaboration and partners<br />
Guest Scientists and Seminars<br />
publications<br />
Deliverables and Services<br />
Directions to IHp<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
Aufsichtsrat<br />
Konstanze Pistor<br />
Vorsitzende<br />
Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur<br />
Land Brandenburg<br />
RD Dr. Volkmar Dietz<br />
Stellvertretender Vorsitzender<br />
Bundesministerium für Bildung und Forschung<br />
Dr.-Ing. Peter Draheim<br />
Philips GmbH, Hamburg<br />
Dr. Gunter Fischer<br />
<strong>IHP</strong> GmbH<br />
Prof. em. Dr. Helmut Gabriel<br />
(bis 14. Oktober <strong>2010</strong>)<br />
Freie Universität Berlin<br />
Dr. Christoph Kutter<br />
Infineon Technologies AG<br />
Neubiberg<br />
Dr. Harald Richter<br />
<strong>IHP</strong> GmbH<br />
Prof. Dr. Ernst Sigmund<br />
(bis 14. Oktober <strong>2010</strong>)<br />
Brandenburgische Technische Universität Cottbus<br />
Prof. Dr. Eicke Weber<br />
(seit 14. Oktober <strong>2010</strong>)<br />
Fraunhofer ISE, Freiburg<br />
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U F S I C H T S R A T – S U P E R V I S O R y B O A R d<br />
Supervisory Board<br />
Konstanze Pistor<br />
Chair<br />
Ministry of Science, Research and Culture<br />
State of Brandenburg<br />
Rd dr. Volkmar dietz<br />
Deputy Chair<br />
Federal Ministry of education and Research<br />
dr.-Ing. Peter draheim<br />
philips GmbH, Hamburg<br />
dr. Gunter Fischer<br />
IHp GmbH<br />
Prof. Helmut Gabriel<br />
(until october 14, <strong>2010</strong>)<br />
Freie universität Berlin<br />
dr. Christoph Kutter<br />
Infineon technologies AG<br />
neubiberg<br />
dr. Harald Richter<br />
IHp GmbH<br />
Prof. Ernst Sigmund<br />
(until october 14, <strong>2010</strong>)<br />
Brandenburg university of technology, Cottbus<br />
Prof. Eicke weber<br />
(since october 14, <strong>2010</strong>)<br />
Fraunhofer ISe, Freiburg
Wissenschaftlicher Beirat<br />
w I S S E N S C H A F T L I C H E R B E I R A T – S C I E N T I F I C A d V I S O R y B O A R d<br />
Prof. Dr. Hermann G. Grimmeiss<br />
Vorsitzender<br />
Lund University, Schweden<br />
Dr. Josef Winnerl<br />
Stellvertretender Vorsitzender<br />
Infineon Technologies AG, München<br />
Dr. Volker Dudek<br />
TELEFUNKEN Semiconductors GmbH & Co. KG<br />
Heilbronn<br />
Prof. Dr. Ignaz Eisele<br />
Fraunhofer IZM, München<br />
Prof. Dr. Lothar Frey<br />
Fraunhofer IISB, Erlangen<br />
Prof. Dr. Michael Hoffmann<br />
(bis 29. Januar <strong>2010</strong>)<br />
Universität Ulm<br />
Prof. Dr. Hermann Rohling<br />
(seit 1. Dezember <strong>2010</strong>)<br />
Technische Universität Hamburg-Harburg<br />
Prof. Dr. Jörg Weber<br />
(seit 1. Februar <strong>2010</strong>)<br />
Technische Universität Dresden<br />
Prof. Dr. Robert Weigel<br />
(seit 1. Februar <strong>2010</strong>)<br />
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg<br />
Leitung<br />
Prof. Dr. Wolfgang Mehr<br />
Wissenschaftlich-Technischer Geschäftsführer<br />
Manfred Stöcker<br />
Administrativer Geschäftsführer<br />
Scientific Advisory Board<br />
Prof. Hermann G. Grimmeiss<br />
Chair<br />
lund university, Sweden<br />
dr. Josef winnerl<br />
Deputy Chair<br />
Infineon technologies AG, Munich<br />
dr. Volker dudek<br />
teleFunKen Semiconductors GmbH & Co. KG<br />
Heilbronn<br />
Prof. Ignaz Eisele<br />
Fraunhofer IZM, Munich<br />
Prof. Lothar Frey<br />
Fraunhofer IISB, erlangen<br />
Prof. Michael Hoffmann<br />
(until January 29, <strong>2010</strong>)<br />
university of ulm<br />
Prof. Hermann Rohling<br />
(since December 1, <strong>2010</strong>)<br />
Hamburg university of technology<br />
Prof. Jörg weber<br />
(since February 1, <strong>2010</strong>)<br />
Dresden university of technology<br />
Prof. Robert weigel<br />
(since February 1, <strong>2010</strong>)<br />
Friedrich-Alexander-university of erlangen-nuremberg<br />
Management<br />
Prof. wolfgang Mehr<br />
Scientific Director<br />
Manfred Stöcker<br />
Administrative Director<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
<strong>IHP</strong>‘s Research
Forschung des <strong>IHP</strong><br />
Das <strong>IHP</strong> konzentriert sich auf die Erforschung und Entwicklung<br />
von Silizium-basierten Systemen, Höchstfrequenz-Schaltungen<br />
und -Technologien einschließlich<br />
neuer Materialien. Es erarbeitet innovative Lösungen<br />
für Anwendungsbereiche wie die drahtlose und Breitbandkommunikation,<br />
die Luft- und Raumfahrt, die Biotechnologie<br />
und Medizin, die Automobilindustrie, die<br />
Sicherheitstechnik und die Industrieautomatisierung.<br />
Das Institut arbeitet an den folgenden vier eng miteinander<br />
verbundenen Forschungsprogrammen:<br />
1. Drahtlose Systeme und Anwendungen,<br />
2. Hochfrequenz-Schaltkreise,<br />
3. Technologieplattform für drahtlose und<br />
Breitbandkommunikation,<br />
4. Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik.<br />
Die Forschungsprogramme nutzen die besonderen Möglichkeiten<br />
des <strong>IHP</strong>. So verfügt das Institut über eine<br />
Pilotlinie für technologische Forschungen und Entwicklungen<br />
sowie die Präparation von Prototypen und<br />
Kleinserien. Eine weitere Besonderheit ist das vertikale<br />
Forschungskonzept unter Nutzung der zusammenhängenden<br />
und aufeinander abgestimmten Kompetenzen<br />
des Institutes auf den Gebieten Systementwicklung,<br />
Schaltungsentwurf, Technologie und Materialforschung.<br />
Die Forschung des <strong>IHP</strong> setzt auf die typischen Stärken<br />
eines Leibniz-Institutes: Sie ist charakterisiert durch eine<br />
langfristige, komplexe Arbeit, die Grundlagenforschung<br />
mit anwendungsorientierter Forschung verbindet.<br />
Die Realisierung der Forschungsprogramme erfolgt mit<br />
Hilfe eines regelmäßig aktualisierten Portfolios von Projekten<br />
auf Basis einer mittelfristigen Roadmap. Die Aktualisierung<br />
geschieht aufgrund inhaltlicher Erfordernisse<br />
sowie der Möglichkeiten für Kooperationen und<br />
Finanzierung. Drittmittelprojekte werden im Einklang<br />
mit den strategischen Zielen des <strong>IHP</strong> eingeworben.<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
<strong>IHP</strong>`s Research<br />
IHp is focused on the research and development of<br />
silicon-based systems, high-frequency circuits and<br />
technologies including new materials. It creates innovative<br />
solutions for application areas such as wireless<br />
and broadband communication, aerospace, biotechnology<br />
and medicine, the automotive industry,<br />
security and industrial automation.<br />
the institute is working on the following four closely<br />
connected research programs:<br />
1. Wireless Systems and Applications,<br />
2. RF Circuits,<br />
3. technology platform for Wireless and Broadband<br />
Communication,<br />
4. Materials for Micro- and nanoelectronics.<br />
the research programs make use of the special opportunities<br />
provided by the IHp. For instance, the institute<br />
has a pilot line for technological research and<br />
developments as well as for manufacturing prototypes<br />
and small series. An additional feature is the vertical<br />
research concept employing the associated and harmonized<br />
expertise of the institute in the fields of<br />
system development, circuit design, technology, and<br />
materials research.<br />
the research of the IHp is based on the typical<br />
strengths of a leibniz Institute: it is dominated by<br />
long-term, complex efforts which connect basic research<br />
with application-oriented research.<br />
the realization of the research programs is accomplished<br />
utilizing a project portfolio based on a<br />
medium-term roadmap. the project portfolio is regularly<br />
updated according to content requirements as<br />
well as through opportunities for cooperations and<br />
outside funding. Grant projects are acquired in accordance<br />
with the strategic goals of IHp.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
Die Forschungsprogramme des <strong>IHP</strong> verfolgen die folgenden<br />
wesentlichen Ziele:<br />
Drahtlose Systeme und Anwendungen<br />
Im Programm „Drahtlose Systeme und Anwendungen“<br />
werden komplexe Systeme für die drahtlose Kommunikation<br />
und deren Anwendungen untersucht und entwickelt.<br />
Ziel sind Hardware- / Software-Systemlösungen<br />
auf hochintegrierten Single-Chips, Systeme on Chip<br />
(SoC) oder Systeme in Packages (SiP).<br />
Für WLANs hoher Performance sollen Datenraten bis<br />
100 Gbps bei Trägerfrequenzen bis zu 300 GHz erreicht<br />
werden. Weitere wichtige Forschungsthemen sind Untersuchungen,<br />
die die Quality of Service im Hochlastbereich<br />
verbessern sowie Untersuchungen zur Erhöhung<br />
der Zuverlässigkeit von WLANs zur Verwendung in sicherheitskritischen<br />
Anwendungen wie in der Fahrzeugzu-Fahrzeug-Kommunikation.<br />
Die Forschung zu Systemen mit geringem Energieverbrauch<br />
hat zum Ziel, Sensornetze auf Basis hochintegrierter<br />
Chips oder SoC zu realisieren. In diesem Zusammenhang<br />
werden neue Netzarchitekturen, verteilte,<br />
ressourcenarme Middlewareansätze, neue energieeffiziente<br />
Medienzugriffsprotokolle sowie energieeffiziente<br />
Transceiver erforscht und realisiert. UWB-Technologien<br />
auf der Basis von IEEE 802.15.4a sind Beispiele für<br />
drahtlose Kommunikation im Nahbereich und zusätzlich<br />
hohe Ortsauflösungseigenschaften. Die Forschung<br />
zu kontextabhängigen Middleware-Systemen betrifft<br />
insbesondere auch die Erhaltung der Privatsphäre und<br />
die Sicherheit bei der Nutzung mobiler Endgeräte.<br />
Dazu werden modulare Kryptoprozessoren sowohl für<br />
AES (Advanced Encryption Standard) als auch für unterschiedliche<br />
ECC (Elliptic Curve Cryptography)-Verfahren<br />
untersucht und entwickelt. Zusätzlich werden<br />
unterschiedliche Verfahren für die digitale Signatur zur<br />
Überprüfung der Authentizität von drahtlosen Nachrichten<br />
untersucht.<br />
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
Significant goals of IHp’s research programs are specified<br />
below:<br />
wireless Systems and Applications<br />
this program investigates and develops complex<br />
systems for wireless communication and their applications.<br />
the objective is finding solutions for hardware<br />
/ software systems on highly integrated single<br />
chips, Systems on a Chip (SoC) or Systems in a package<br />
(Sip).<br />
the target of high performance WlAn research is<br />
to achieve a data rate of up to 100 Gbps at carrier<br />
frequencies of up to 300 GHz. Additional important<br />
fields of research include the improvement of Quality<br />
of Service in the high load region as well as investigations<br />
to increase the reliability of WlAns for security-sensitive<br />
applications such as car-to-car communication.<br />
the research on systems with low energy consumption<br />
is directed towards sensor networks on single chips or<br />
SoC. In this context new network architectures, distributed<br />
low resource middleware concepts, new energy<br />
efficient protocols for media access as well as<br />
energy-efficient transceivers are investigated and<br />
realized. uWB technologies based on Ieee 802.15.4a<br />
are examples of short-range wireless communication<br />
with an additional high spatial resolution. Research<br />
in context-sensitive middleware systems especially<br />
addresses privacy and security matters in using mobile<br />
devices. In this context, modular crypto processors<br />
for AeS (Advanced encryption Standard) as well as for<br />
different eCC (elliptic Curve Cryptography) techniques<br />
are investigated and developed. Additionally, techniques<br />
for digital signature with different authenticity<br />
checks of wireless messages are investigated.
Bei der Entwicklung von Methoden zur Erhöhung der<br />
Zuverlässigkeit und Testbarkeit von Schaltungen werden<br />
Bibliotheken für CMOS-Technologien untersucht<br />
und realisiert, die die Strahlungsfestigkeit von Schaltungen<br />
erhöhen. Im Bereich des Logikdesigns werden<br />
unterschiedliche Verfahren zur Redundanzerhöhung<br />
kritischer Pfade untersucht. Darüber hinaus werden<br />
Speichergeneratoren entwickelt, die unterschiedliche<br />
Speichertypen unterstützen. EDAC (Error Detection And<br />
Correction)-Techniken zur Datenkorrektur in Speichern<br />
gehören zum Portfolio. Der Test aller im <strong>IHP</strong> entwickelten<br />
digitalen Schaltungen wird als Dienstleistung angeboten.<br />
Hochfrequenz-Schaltkreise<br />
Im Programm „Hochfrequenz-Schaltkreise“ werden integrierte<br />
mm-Wellen-Schaltkreise & Synthesizer, Breitband-Mischsignal-Schaltkreise<br />
sowie Schaltkreise für<br />
drahtlose Anwendungen mit sehr geringem Energieverbrauch<br />
entwickelt und als Prototypen realisiert.<br />
Integrierte Millimeterwellen-HF-Schaltkreise für<br />
Front-ends und Synthesizer zum Einsatz in der drahtlosen<br />
Kommunikation bei Frequenzen von etwa 10 bis<br />
300 GHz werden derzeit entwickelt. Sie ermöglichen in<br />
Zukunft Anwendungen im Bereich der drahtlosen Kurzstrecken-Kommunikation<br />
mit Bandbreiten von über<br />
25 GHz und 100 Gbps. Weitere Einsatzgebiete sind<br />
hochintegrierte Radar-Transceiver, mm-Wellen- / THz-<br />
Sensoren für Sicherheitstechnik, zerstörungsfreie Materialprüfung,<br />
Bioanalytik und Raumfahrt.<br />
Für die glasfasergestützte Breitbandkommunikation<br />
werden Konzepte und elektronische Komponenten für<br />
Glasfasersysteme mit Datenraten von 10 bis 400 Gbps<br />
pro Laser-Wellenlänge für zukünftige schnelle Glasfasernetze<br />
sowie opto-elektronische USB-Technologien<br />
der übernächsten Generation entwickelt. Beispiele dafür<br />
sind schnelle Verstärker (Transimpedanzverstärker,<br />
Treiber) mit extrem hohen Bandbreiten, A / D- & D / A-<br />
Wandler mit Sampling-Raten von über 20 GSps, schnelle<br />
Stromschalter-Logikschaltkreise, die Verarbeitung von<br />
Mischsignalen in Echtzeit sowie integrierte photonische<br />
Systeme (Silicon Photonics).<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
CMoS libraries for higher radiation hardness are investigated<br />
and realized in the context of higher reliability<br />
and testability of circuits. For digital designs different<br />
procedures for obtaining higher redundancy in<br />
critical paths are investigated. Furthermore, memory<br />
generators for different memory types are developed.<br />
Additional tasks are eDAC (error Detection And Correction)<br />
techniques for data correction in memories<br />
and testing of all digital IHp-circuits as a service.<br />
RF Circuits<br />
In this program integrated mm-wave circuits & synthesizers,<br />
broadband mixed-signal circuits and circuits<br />
for ultra-low-power wireless applications will be<br />
designed and realized as prototypes.<br />
Integrated millimeter-wave RF circuits for frontends<br />
and synthesizers for wireless communication at<br />
roughly 10 to 300 GHz are under development. In the<br />
future they will enable applications in wireless short<br />
range communication with 100 Gbps at a bandwidth<br />
of more than 25 GHz. Additional application areas are<br />
highly integrated radar transceivers, mm-wave- & tHz<br />
sensors for security, non-destructive materials testing,<br />
bioanalysis and aerospace.<br />
Concepts and electronic components for fiber-optical<br />
broadband communication systems with data rates<br />
from 10 up to 400 Gbps per laser wavelength will be<br />
developed for future fast fiber-optical networks as<br />
well as optoelectronic next generation uSB technologies.<br />
examples are fast amplifiers (transimpedance<br />
amplifiers, driver circuits) with extremely high bandwidth,<br />
A / D- and D / A-converters with sampling rates<br />
of more than 20 GSps as well as fast current switch<br />
logic circuits and real-time analog / digital signal<br />
processing as well as integrated photonic systems<br />
(Silicon photonics).<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
Extrem energiesparende HF-Frontends und HF-Komponenten<br />
werden für drahtlose Sensornetze entwickelt.<br />
Hierzu werden innovative Impuls-UWB-Transceiver, RF-<br />
MEMS-basierte Schaltungen und Wake-Up-Radio-Konzepte<br />
erforscht, mit denen die geforderte Batterie-Lebensdauer<br />
von 10 Jahren erreichbar ist.<br />
Technologieplattform für drahtlose und Breitbandkommunikation<br />
Im Programm „Technologieplattform für drahtlose<br />
und Breitbandkommunikation“ werden Technologien<br />
(insbesondere BiCMOS-Technologien) mit zusätzlichen<br />
Funktionen durch die modulare Erweiterung von CMOS<br />
entwickelt. Die Schwerpunkte in diesem Programm sind<br />
Technologien mit hoher Performance, Technologien für<br />
eingebettete Systeme sowie die Sicherung des Zugriffs<br />
interner und externer Designer auf die Technologien<br />
des <strong>IHP</strong>.<br />
Die Forschung in Richtung Technologien hoher Performance<br />
zielt auf extrem schnelle SiGe Heterobipolartransistoren,<br />
einschließlich komplementärer Bauelemente<br />
und neuer Bauelementekonzepte für Anwendungen bei<br />
Frequenzen bis > 100 GHz ab. Hier konnten im Rahmen<br />
des EU-Projektes DOTFIVE (Towards 0.5 Terahertz Silicon<br />
/ Germanium Hetero-junction Bipolar Technology)<br />
vom <strong>IHP</strong> 500 GHz maximale Schwingfrequenz erreicht<br />
werden.<br />
Zielstellung der Forschung für eingebettete Systeme ist<br />
es, BiCMOS-Technologien durch die Integration innovativer<br />
Module mit zusätzlicher Funktionalität zu versehen.<br />
Basis dieser „More than Moore“-Strategie sind die<br />
0,25-µm- und 0,13-µm-BiCMOS-Technologien des <strong>IHP</strong>.<br />
Schwerpunkte sind die Integration von Hochfrequenz<br />
LDMOS-Transistoren, passiven Bauelementen, Hochfrequenz<br />
MEMS (Mikroelektromechanische Systeme)-<br />
Komponenten und die Verbindung von Elektronik und<br />
Photonik-Technologien (Silicon Photonics).<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
ultra-low-power RF frontends and components are<br />
developed for wireless sensor networks. For this, innovative<br />
impulse uWB transceiver, RF-MeMS based<br />
circuits and concepts for wake-up radio are investigated<br />
which will enable the required ten years battery<br />
lifetime.<br />
Technology Platform for wireless and Broadband<br />
Communication<br />
the goal of this program is to develop value-added<br />
technologies, preferably BiCMoS technologies, by the<br />
modular extension of CMoS. the focal points in this<br />
program are technologies with high performance,<br />
technologies for embedded systems, and the provision<br />
of technology access for internal and external<br />
designers.<br />
the research towards high-performance technologies<br />
targets ultrafast SiGe heterobipolar transistors,<br />
including complementary devices and new device<br />
concepts for applications at frequencies of up to<br />
> 100 GHz. Devices with 500 GHz maximum oscillation<br />
frequency were demonstrated by IHp in the framework<br />
of the european project DotFIVe (towards<br />
0.5 terahertz Silicon / Germanium Hetero-junction<br />
Bipolar technology).<br />
the aim of the research on embedded systems is to<br />
integrate innovative modules with additional functionality<br />
in BiCMoS technologies. this is a “More<br />
than Moore” strategy based on IHp`s 0.25 µm and<br />
0.13 µm BiCMoS technologies. Main focuses of work<br />
are the integration of RF lDMoS transistors, passive<br />
devices, RF-MeMS (microelectromechanical systems)<br />
components as well as the combination of electronic<br />
and photonic technologies (Silicon photonics).
Die BiCMOS-Technologien werden neben der Nutzung<br />
für Forschungsprojekte des <strong>IHP</strong> in Europa und<br />
weltweit für Designs von analogen und Mischsignalschaltungen<br />
angeboten. Zusätzlich zu den bisherigen<br />
Technologien gibt es 2011 erstmalig eine 0,13-µm-<br />
BiCMOS, die HBTs mit f T / f MAX = 300 / 400 GHz enthält.<br />
Der Zeitplan für die technologischen Durchläufe in der<br />
Pilotlinie in Frankfurt (Oder) ist über die Internetadresse<br />
des <strong>IHP</strong> einsehbar.<br />
Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik<br />
Im Forschungsprogramm „Materialien für die Mikro-<br />
und Nanoelektronik“ wird zur längerfristigen Sicherung<br />
der technologischen Innovationskraft des Institutes an<br />
der Integration neuer Materialien und Bauelementekonzepte<br />
in moderne Silizium BiCMOS-Technologien<br />
gearbeitet. Von besonderer Bedeutung sind hierbei<br />
„More than Moore“-Ansätze auf dem Gebiet künftiger<br />
Terahertz- und Photonik-Anwendungen.<br />
Die Forschungsarbeiten im Bereich „Front-End-of-Line“<br />
(FEOL) zielen auf die Erzeugung alternativer Halbleiterstrukturen<br />
(insbesondere Ge, InGaP und GaN) hoher<br />
Qualität auf Silizium ab.<br />
Im Bereich „Back-End-of-Line“ (BEOL) steht die Integration<br />
von Metall-Isolator-Metall (MIM) Strukturen<br />
für nichtflüchtige Speicher und „Surface acoustic wave<br />
(SAW)“ Bauteilen für Filter oder biomedizinische Sensorfunktionen<br />
im Vordergrund.<br />
Die Evaluierung neuer Materialien mit einem hohen<br />
Potential für künftige Terahertz- und Photonik-Anwendungen<br />
in der Silizium-Mikroelektronik ist ein wesentlicher<br />
Punkt der Materialforschung. Schwerpunkt der<br />
Arbeiten ist hierbei die Grundlagen- und Bauteilphysik<br />
innovativer Graphen-Systeme.<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
the BiCMoS technologies are used for IHp’s research<br />
projects and are also available for designers in europe<br />
and throughout the world. In addition to the technologies<br />
offered so far, a 0.13 µm BiCMoS with HBts of<br />
f t / f MAX = 300 / 400 GHz will be offered in 2011 for the<br />
first time. the schedule for technological runs in the<br />
pilot line in Frankfurt (oder) can be found via IHp`s<br />
website.<br />
Materials for Micro- and Nanoelectronics<br />
Focus of the research program “Materials for Microand<br />
nanoelectronics” is to secure the institute’s<br />
long-term technological innovation power by the<br />
integration of new materials and device concepts in<br />
modern silicon BiCMoS technologies. of particular<br />
importance here are “More than Moore”-approaches<br />
for future terahertz and photonic applications.<br />
the research in “front-end of line” (Feol) targets<br />
high quality alternative semiconductor structures (in<br />
particular Ge, InGap and Gan) on silicon.<br />
In the foreground of the “back-end of line” (Beol)<br />
research are the integration of metal-insulator-metal<br />
(MIM) structures for non-volatile memories and surface<br />
acoustic wave (SAW) devices for filters or biomedical<br />
sensor functions.<br />
A main topic of the materials research is the evaluation<br />
of new materials with a high potential for future<br />
terahertz and photonic applications in silicon<br />
microelectronics. Basic research and device physics<br />
of innovative graphene-based systems are in the focus<br />
here.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
Um die hohen Anforderungen moderner Silizium-Schaltkreise<br />
zu erfüllen ist eine Materialcharakterisierung mit<br />
hoher Auflösung und Sensitivität bis hinab zur Nano-<br />
Skala unabdingbar. Neben den laborbasierten Verfahren<br />
stellt daher die Nutzung des Potentials moderner<br />
Synchrotronquellen der 3. Generation in Europa ein<br />
wesentliches Standbein der Materialforschung am <strong>IHP</strong><br />
dar, um eine zeitgemäße Materialforschung auf dem<br />
Gebiet der Mikro- und Nanoelektronik zu betreiben.<br />
Gegenstand der Arbeiten im Gemeinsamen Labor mit<br />
der BTU Cottbus ist die Silizium-Materialforschung.<br />
Dabei sollen die Eigenschaften des Si-Materials maßgeschneidert<br />
werden, um neue Anwendungen zu ermöglichen<br />
und um bestehende Anwendungen zu verbessern.<br />
Schwerpunkte der grundlagenorientierten Vorlaufforschung,<br />
die sich u.a. mit den Möglichkeiten einer<br />
kontrollierten Ausnutzung der physikalischen Eigenschaften<br />
von Versetzungen für neuartige Bauelemente<br />
befasst, sind Arbeiten zu Si-basierten Lichtemittern für<br />
die optische Datenübertragung, zu Si-basierten thermo-elektrischen<br />
Generatoren, zum Defect Engineering<br />
für zukünftige Si-Wafer, zum Bandstrukturdesign und<br />
Ladungsträgertransport in Si-basierten Quantenstrukturen<br />
und zur Beherrschung der elektrischen Eigenschaften<br />
von Kristalldefekten im Solar-Si.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
to meet the high demands of modern silicon circuits,<br />
a material characterization with high resolution and<br />
sensitivity down to the nanoscale is essential. In<br />
addition to laboratory-based procedures, the use of<br />
the potential of modern 3 rd generation european synchrotron<br />
sources is an essential pillar of materials research<br />
at the IHp, in order to conduct contemporary<br />
materials research in the field of micro- and nanoelectronics.<br />
Silicon materials research is the subject matter of the<br />
Joint lab IHp / Btu. Silicon properties are tailored<br />
to enable new applications and to improve existing<br />
ones.<br />
Focuses of the initial basic research, addressing<br />
amongst others the possibilities of controlled use of<br />
the physical properties of dislocations for new devices,<br />
are activities towards Si-based light emitters for optical<br />
data transmission, Si-based thermo-electric generators,<br />
defect engineering for future silicon wafers,<br />
band structure design and charge carrier transport in<br />
Si-based quantum structures, and the control of electrical<br />
properties of crystal defects in solar silicon.
<strong>IHP</strong>‘s Research Roadmap<br />
F O R S C H U N G d E S I H P – I H P ‘ S R E S E A R C H<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
Update <strong>2010</strong>
Das Jahr <strong>2010</strong><br />
Zu Beginn des Jahres <strong>2010</strong> besuchten bedeutende Persönlichkeiten<br />
aus Politik und Wissenschaft das <strong>IHP</strong>. So<br />
übergab die Brandenburger Wissenschaftsministerin<br />
Dr. Martina Münch am 14. Januar einen Fördermittelbescheid<br />
zum Projekt „Neue Kommunikations-Systeme<br />
auf der Basis nanoelektronischer Technologien“,<br />
am 3. März informierte sich der Ministerpräsident des<br />
Landes Brandenburg, Matthias Platzeck, über neueste<br />
Forschungsergebnisse und der Brandenburger Finanzminister,<br />
Dr. Helmuth Markov, nutzte den „Tag der offenen<br />
Tür“ am 6. September zum Besuch des <strong>IHP</strong>.<br />
Vom großen wissenschaftlichen Interesse an den Arbeiten<br />
des Institutes zeugte der Besuch des Nobelpreisträgers<br />
für Physik, Prof. Dr. Zhores Alferov, im Februar. Seine<br />
wissenschaftlichen Arbeiten stehen in einem engen<br />
Zusammenhang mit den Forschungsthemen des <strong>IHP</strong>.<br />
Für die internationale Forschungskooperation wurden<br />
<strong>2010</strong> neue Vereinbarungen unterzeichnet. So wurde<br />
mit der Tohoku Universität Sendai (Japan) die Vereinbarung<br />
zum akademischen Austausch um weitere<br />
fünf Jahre verlängert, mit der Fakultät für Physik der<br />
TU Poznan (Polen) eine Kooperationsvereinbarung und<br />
mit dem Zentrum für energieeffiziente Elektronik -E3S-<br />
in Berkeley (USA) ein Memorandum of Understanding<br />
abgeschlossen.<br />
Der Projektleiter Mehmet Kaynak erhielt den „Best Paper<br />
Award“ beim 10. Topical Meeting on Silicon Monolithic<br />
Integrated Circuits in RF Systems (SiRF). Mit dem<br />
„Young Engineer Award“ wurde Jana Krimmling beim<br />
„SPS / IPC / Drives“, Europas führender Fachmesse für<br />
elektrische Automatisierung, ausgezeichnet.<br />
Die Publikations- und Vortragstätigkeit des Institutes<br />
wuchs im Jahr <strong>2010</strong> deutlich und erreichte 180<br />
schriftliche Publikationen und 264 Vorträge. Neben den<br />
zahlreichen Vorlesungen von <strong>IHP</strong>-Mitarbeitern an Brandenburger<br />
und Berliner Universitäten und Hochschulen<br />
zeugen 20 abgeschlossene Diplom-, Master- und Bachelorarbeiten<br />
sowie acht erfolgreich verteidigte Dissertationen<br />
vom starken Engagement des Institutes bei der<br />
studentischen Ausbildung.<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
Update <strong>2010</strong><br />
At the beginning of <strong>2010</strong>, important personalities from<br />
politics and science visited the IHp. on January 14, the<br />
Minister of Science, Research and Culture of Brandenburg,<br />
Dr. Martina Münch, delivered a funding decision<br />
for the project “new communication systems on the<br />
basis of nanoelectronic technologies”, on March 3,<br />
the Minister president of land Brandenburg, Matthias<br />
platzeck, was informed about the latest research results,<br />
and on September 6, the Brandenburg Minister<br />
of Finance, Dr. Helmuth Markov, used the IHp open Day<br />
for a visit.<br />
the visit of nobel laureate for physics, prof. Zhores<br />
Alferov in February, is evidence of the great scientific<br />
interest in the work of the institute. Alferov`s scientific<br />
works are closely related to the research themes<br />
of the IHp.<br />
new agreements were signed in <strong>2010</strong> for the further<br />
international research cooperation. With the tohoku<br />
university Sendai (Japan) the agreement for academic<br />
exchange was extended for another five years,<br />
with the Faculty of physics of the university of poznan<br />
(poland) a cooperation agreement was made, and<br />
with the Center for energy efficient electronics Science<br />
-e3S- in Berkeley (uSA) a Memorandum of understanding<br />
was signed.<br />
the project leader Mehmet Kaynak received the “Best<br />
paper Award” at the 10th topical Meeting on Silicon<br />
Monolithic Integrated Circuits in RF Systems (SiRF).<br />
Jana Kimmling received the “Young engineer Award”<br />
at the Congress SpS / IpC / Drives, europe‘s leading<br />
trade fair for electrical automation.<br />
the publication and presentation activities of the<br />
Institute grew significantly in <strong>2010</strong> and reached 180<br />
written presentations and 264 oral presentations.<br />
In addition to the numerous lectures of IHp staff at<br />
Brandenburg and Berlin universities and colleges 20<br />
completed diploma, master‘s or bachelor theses and 8<br />
successfully defended dissertations are evidence for<br />
the strong commitment of the Institute in the education<br />
of students.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
Das <strong>IHP</strong> kooperiert seit mehreren Jahren mit der BTU<br />
Cottbus und der TH Wildau im Rahmen gemeinsamer<br />
Labore. Zum Forschungsthema Silicon Photonics wurde<br />
ein weiteres Gemeinsames Labor am 18. Juni mit der<br />
TU Berlin eröffnet.<br />
Zum Ausbau der Kooperation mit regionalen Firmen<br />
wurde am <strong>IHP</strong> zum zweiten Mal der Brandenburger<br />
Sensornetztag durchgeführt. Bereits zum 9. Mal brachte<br />
der Workshop „High-Performance SiGe BiCMOS“ im<br />
September Anwender der <strong>IHP</strong>-Technologien zusammen.<br />
Ihm folgte ein zweitägiges Tutorial zu den <strong>IHP</strong> Design<br />
Kits, <strong>2010</strong> mit dem Schwerpunkt integrierte RF-MEMS.<br />
Zur aktiven Nachwuchswerbung fanden am <strong>IHP</strong> verschiedene<br />
Veranstaltungen statt. Hervorzuheben sind<br />
die „Sommerschule Mikroelektronik / Solar“ für Studierende<br />
und die „Sommerakademie Solar“ für interessierte<br />
Schüler / innen, organisiert durch den Förderverein<br />
des <strong>IHP</strong>.<br />
Wissenschaftliche Ergebnisse<br />
Im Folgenden wird auf ausgewählte wissenschaftliche<br />
Fortschritte in den Forschungsprogrammen im Jahr<br />
<strong>2010</strong> hingewiesen. Detaillierte Ergebnisse einzelner<br />
Forschungsprojekte sind im nachfolgenden Kapitel<br />
„Ausgewählte Projekte“ dargestellt.<br />
Drahtlose Systeme und Anwendungen<br />
Das <strong>IHP</strong> ist Konsortialführer im durch das B<strong>MB</strong>F geförderten<br />
Projekt EASY-A (Enablers for Ambient Services<br />
and Systems – 60 GHz Broadband Links). Bei einer<br />
Übertragungsrate von 3,6 Gbps wurden 15 m Reichweite<br />
erzielt. Dies ist der bisher weltweit beste Wert für<br />
Übertragungen ohne Beamforming. Zusätzlich wurde<br />
mit der Firma Cambridge Silicon Radio ein Abkommen<br />
für die Weiterentwicklung des UWB-basierten 60-GHz-<br />
Systems getroffen.<br />
Im Projekt MIMAX (Advanced MIMO systems for MAXimum<br />
reliability and performance; MIMO: Multiple Input<br />
Multiple Output) wurde ein vollständiges Basisband und<br />
MAC-System (MAC: Media Access Control) realisiert und<br />
an den Partner übergeben. Das Modul entspricht der im<br />
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
the IHp has been cooperating for several years with<br />
the Btu Cottbus and the tH Wildau in joint labs. An<br />
additional joint lab together with the technical university<br />
of Berlin on the research topic silicon photonics<br />
was opened on June 18.<br />
A “Brandenburg Sensornetztag” was held for the second<br />
time to extend the cooperation with regional<br />
companies. the 9 th workshop “High-performance SiGe<br />
BiCMoS” in September brought users of IHp`s technologies<br />
together. the workshop was followed by a<br />
two-days tutorial on IHp`s Design Kits, in <strong>2010</strong> with<br />
the focus on integrated RF-MeMS. Within our efforts<br />
for recruiting young people several events were conducted.<br />
In particular, we would like to emphasize the<br />
summer school <strong>Microelectronics</strong> / Solar for students<br />
and the Summer Academy Solar for interested pupils,<br />
which was organized by the friends of the IHp.<br />
Scientific Results<br />
In the following, selected scientific advances in the<br />
research programs in <strong>2010</strong> will be pointed out. Detailed<br />
results of single research projects will be described<br />
in the next chapter “Selected projects”.<br />
wireless Systems and Applications<br />
IHp is the coordinator of the project eASY-A (enablers<br />
for Ambient Services and Systems – 60 GHz Broadband<br />
links) which is funded by the Federal Ministry of education<br />
and Research. A transmission range of 15 m<br />
was reached for a data rate of 3.6 Gbps. this is the<br />
highest value for transmissions without beamforming<br />
which was achieved worldwide so far. Additionally, an<br />
agreement for the further development of the uWBbased<br />
60 GHz system was made with the company<br />
Cambridge Silicon Radio.<br />
In the project MIMAX (Advanced MIMo systems for<br />
MAXimum reliability and performance; MIMo: Multiple<br />
Input Multiple output) a complete system for MAC<br />
(Media Access Control) and the baseband was realized<br />
and transfered to the partner. the module fulfills the
Projekt entwickelten Spezifikation und arbeitet mit einer<br />
sehr guten Zuverlässigkeit und Performance. Inzwischen<br />
wurden weitere Basisbandmodule zusammen mit<br />
einem Link Emulator an den Anwendungspartner übergeben.<br />
Die Integration der analogen MIMO Frontends<br />
mit den Basisband-Prozessoren wurde gezeigt. Auch<br />
die angestrebte Kompatibilität der MIMAX-Ansätze zum<br />
Standard IEEE 802.11a konnte nachgewiesen werden.<br />
Im Rahmen des Projektes OMEGA (home gigabit access)<br />
wurde ein extrem schneller I-MAC (Intermediate-MAC<br />
Layer) entwickelt und auf der Tagung ICT in Brüssel im<br />
September <strong>2010</strong> sehr erfolgreich vorgestellt. Zusätzlich<br />
wurde ein Monitoring-System zur Veranschaulichung<br />
der Funktion und zum Messen der Leistungsparameter<br />
realisiert. Das Monitoring System wurde so entwickelt,<br />
dass es mit geringem Aufwand auch in anderen Demonstratoren<br />
eingesetzt werden kann.<br />
Die Messergebnisse des am <strong>IHP</strong> realisierten DSSS (Direct<br />
Sequence Spread Spectrum) Basisbandsystems für den<br />
neuen Metering-Standard nach EN15787-4 erlaubten<br />
bereits dessen Integration in einen IPMS 430 Mikroprozessor<br />
Core. Auch hier wurde die Funktionsfähigkeit<br />
nachgewiesen.<br />
<strong>2010</strong> wurden die Projekte SolarFlex (Flexible drahtlose<br />
Managementschnittstelle für mittlere und große Wechselrichternetze<br />
von Solarkraftwerken, ein Projekt des<br />
Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM)),<br />
LOCARE (Low-Cost Accurate Range Exploitations, ein<br />
Projekt des Programms ForMaT-Forschung für den Markt<br />
im Team), VIDS (Sensoren für eine kooperative Netzwerküberwachung,<br />
ebenfalls ein ForMaT-Projekt), das<br />
Projekt TAMPRES (TAMper Resistant Sensor node, EU-<br />
FP7) und das Projekt intelligente drahtlose Rückfahrkamera<br />
neu gestartet.<br />
Der im durch das B<strong>MB</strong>F geförderten Projekt FeuerWhere<br />
(Tracking Fire Fighters) realisierte Demonstrator für<br />
das Body Area Netz wurde in <strong>2010</strong> im Brandhaus im<br />
Kontext mit den anderen Modulen des Projektes verifiziert.<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
specifications developed in the project and works very<br />
reliably and with good performance. In the meantime,<br />
additional baseband modules together with a link<br />
emulator were transfered to the application partner.<br />
the integration of the analog MIMo frontends with<br />
the baseband processors was demonstrated. the aimed<br />
compatibility of the MIMAX approaches with the<br />
Ieee 802.11a standard was proved.<br />
A very fast I-MAC (Intermediate–MAC layer) was developed<br />
in the context of the project oMeGA (home<br />
gigabit access) and successfully presented at the<br />
ICt conference in Brussels in September <strong>2010</strong>. Additionally,<br />
a monitoring system was realized to demonstrate<br />
the mode of operation and to measure the<br />
performance parameters. the monitoring system was<br />
developed in such a manner as to be applicable in<br />
other demonstrators too with minimal effort.<br />
the measurement results of IHp`s DSSS (Direct Sequence<br />
Spread Spectrum) baseband system for the<br />
new metering standard en15787-4 allowed their integration<br />
into an IpMS 430 microprocessor core. the<br />
functionality was also demonstrated for this solution.<br />
the projects SolarFlex (flexible wireless management<br />
network for medium and large DC-to-AC converter<br />
modules of solar plants, a ZIM project (central innovation<br />
programme for small enterprises), loCARe (low-<br />
Cost Accurate Range exploitations, a project of the<br />
program ForMat - research for the market as a team),<br />
VIDS (sensors for a cooperative network control, also<br />
a ForMat project), the project tAMpReS (tAMper Resistant<br />
Sensor node, eu-Fp7) and the project intelligent<br />
wireless rear view camera were all started in <strong>2010</strong>.<br />
the demonstrator for the body area network, developed<br />
in the B<strong>MB</strong>F funded project FeuerWhere (tracking<br />
Fire Fighters), was verified in the fire test room in<br />
context with other modules of the project in <strong>2010</strong>.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
Hochfrequenz-Schaltkreise<br />
Lizenzfreie Funkbänder bei 122 GHz und 245 GHz ermöglichen<br />
in Zukunft eine Vielzahl von Anwendungen<br />
im Bereich Radarsensorik und Bildgebung. Für das ZIM-<br />
Projekt „Integrated Security Monitor“ wurde eine 122-<br />
GHz-Elektronik für Körper-Scanner realisiert. Es wurde<br />
ein 122 GHz Receiver mit hoher Verstärkung (>30 dB)<br />
und niedriger Rauschzahl (30 dB) and low noise (
Für zukünftige Mobilfunk-Basisstationen mit energieeffizienten<br />
Class-S Sendeverstärkern wurden Bandpass-<br />
Delta-Sigma-Modulatoren weiterentwickelt. Ein 2-GHz-<br />
Modulator für UMTS-Anwendungen mit neuartiger Architektur<br />
wurde entwickelt und von den Firmen EADS<br />
und Alcatel-Lucent erfolgreich getestet. Theoretische<br />
Untersuchungen haben zu neuen Verfahren und einer<br />
weiteren Patentanmeldung geführt. Im Juni <strong>2010</strong> wurde<br />
eine Kooperation mit ETRI (Electronics and Telecommunications<br />
Research Institute) in Korea gestartet, die<br />
die Entwicklung neuartiger Class-S Bandpass-Delta-Sigma-<br />
Modulatoren für WiMAX-Systeme zum Ziel hat.<br />
In Zusammenarbeit mit der ESA (European Space Agency)<br />
werden die erfolgreichen Arbeiten an hochinte-<br />
grierten, strahlungsharten Fractional-N PLL-Synthesizern<br />
(PLL: Phase-locked loop) für Satellitenanwendungen<br />
fortgeführt. Ein Projekt zur Phasenrauschmodellierung<br />
von PLL-Synthesizern wurde mit der ESA und<br />
weiteren Partnern gestartet. In Vorbereitung zu diesem<br />
Projekt wurde eine neue mathematische Modellierung<br />
von nichtlinearen Effekten in Delta-Sigma-Fractional-<br />
N-Synthesizern entwickelt und in der renommierten<br />
Zeitschrift IEEE Transactions on Circuits and Systems<br />
publiziert. Genaue Methoden zur PLL-Rauschmodellierung<br />
ermöglichten es, einen optimierten, vollintegrierten<br />
10-GHz-Synthesizer mit CMOS-VCO (Voltage<br />
controlled oscillator) und Rekordwerten für Phasenrauschen<br />
und Jitter (160 fs RMS) zu realisieren.<br />
Im Projekt HiTrans wurden zusammen mit Berliner Firmen<br />
und Instituten Schaltungen für kostengünstige<br />
40 Gbps Glasfasermodule entwickelt, die schnellere,<br />
kostengünstigere und energieeffizientere Datenkommunikation<br />
in Kurzstreckenverbindungen ermöglichen<br />
werden. Im Projekt wurden ein energieeffizienter 40<br />
Gbps VCSEL-Treiber (VCSEL: Vertical-cavity surfaceemitting<br />
laser) und ein Transimpedanzverstärker für<br />
Multimoden-Photodetektoren entwickelt, die weltweit<br />
den ersten 40-Gbps-Chipsatz für Multimoden-Glasfasersysteme<br />
darstellen. Im Rahmen des europäischen<br />
Verbundprojektes OpticalLink werden aktive optische<br />
Kabel für zukünftige ultra-schnelle USB-Verbindungen<br />
mit 20 Gbps entwickelt. Im Fokus stehen hier insbesondere<br />
die Integration von SiGe-Schaltungen und optoelektronischen<br />
Komponenten auf Siliziumsubstraten<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
Bandpass delta-sigma modulators were further developed<br />
for innovative future cellular base stations<br />
with energy efficient class-S transmitter amplifiers. A<br />
2-GHz-modulator for uMtS applications with a new<br />
architecture was developed and successfully tested by<br />
eADS and Alcatel-lucent. theoretical investigations<br />
resulted in new methods and an additional patent application.<br />
A cooperation with etRI (electronics and<br />
telecommunications Research Institute) in Korea was<br />
started in June <strong>2010</strong> aiming at the development of<br />
new Class-S bandpass delta-sigma modulators for Wi-<br />
MAX systems.<br />
the successful work on highly integrated and radiation<br />
hard Fractional-n pll synthesizers (pll: phaselocked<br />
loop) for satellite applications was continued<br />
in cooperation with the eSA (european Space Agency).<br />
A project for the modelling of phase noise of pll<br />
synthesizers was started together with the eSA and<br />
other partners. In preparation for this project a new<br />
mathematical modelling of nonlinear effects in deltasigma<br />
Fractional-n synthesizers was developed and<br />
published in the renowned journal Ieee transactions<br />
on Circuits and Systems. exact methods for modelling<br />
pll noise enabled the realization of an optimized,<br />
fully integrated 10 GHz synthesizer with CMoS VCo<br />
(Voltage controlled oscillator) und record values for<br />
phase noise and jitter (160 fs RMS).<br />
Circuits for cost efficient 40 Gbps fiber modules were<br />
developed in the project Hitrans together with Berlin<br />
companies and institutes. they will enable faster,<br />
more cost and energy efficient short range data<br />
communication. An energy efficient 40 Gbps VCSeldriver<br />
(VCSel: Vertical-cavity surface-emitting laser)<br />
and a transimpedance amplifier for multimode photo<br />
detectors were developed in the project. they are<br />
the first 40 Gbps chipset for multimode fiberoptical<br />
systems worldwide. Active optical cables for future<br />
ultrafast 20 Gbps uSB connectors are under development<br />
in the european collaborative project opticallink.<br />
the integration of SiGe circuits with optoelectronic<br />
components on silicon wafers with passive<br />
optical devices and waveguides (Silicon photonics)<br />
are the main focus. this hybrid integrated circuit is<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
2
mit passiven optischen Bauelementen und Wellenleitern<br />
(Silicon Photonics). Diese hybridintegrierte<br />
Schaltung stellt ein kostengünstiges elektro-optisches<br />
Mikrosystem dar, das in einen USB-Stecker integriert<br />
werden kann. Aufgabe der Abteilung Circuit Design ist<br />
die extrem verlustleistungseffiziente Realisierung von<br />
Lasertreiber und Transimpedanzverstärker, da durch die<br />
Integration in einem Kunststoff-USB-Stecker kaum Abwärme<br />
abgeführt werden kann.<br />
Ein vollintegrierter, impulsbasierter UWB-Transceiver<br />
für den IEEE 802.15.4a-Standard wurde erfolgreich realisiert.<br />
Der Transceiver eignet sich für Anwendungen<br />
im Bereich drahtloser Sensornetzwerke und soll im Projekt<br />
TANDEM der Abteilung System Design mit dem dort<br />
entwickelten Basisband und MAC zu einem Single-Chip<br />
UWB-Kommunikations-System integriert werden. Der<br />
komplexe HF-Chip vereint alle HF-Komponenten des<br />
Senders und Empfängers, einen Frequenzsynthesizer<br />
sowie die analoge Basisbandverarbeitung und wurde in<br />
der SGB25V-Technologie des <strong>IHP</strong> realisiert. Im Projekt<br />
DISTCOM wurde zusammen mit der IMST GmbH, Kamp-<br />
Lintfort, ein impulsbasierter UWB-Transceiver realisiert,<br />
der ein proprietäres Impulsverfahren nutzt. Dieses<br />
Funkverfahren wurde im früheren EU-Projekt PULSERS<br />
I und II entwickelt. Der DISTCOM-Transceiver ermöglicht<br />
die hochgenaue Laufzeitmessung zur Lokalisierung von<br />
Funkmodulen und ist insbesondere für Lokalisierung<br />
und Kommunikation in Industrie-Umgebungen geeignet.<br />
Integrierte mm-Wellen- und Breitbandschaltungen stellen<br />
höchste Anforderungen an die Gehäuse- und Aufbautechnik<br />
sowie die Hochfrequenzmodellierung des<br />
Chip- / Gehäuse-Interfaces. Die Abteilung Circuit Design<br />
baut hierzu auf eine doppelte Strategie: Für das schnelle<br />
Prototyping wurde das RF ProtoLab eingerichtet und<br />
ausgebaut, für professionelles, komplexeres Packaging<br />
werden vorzugsweise Kooperationen mit externen Partnern<br />
eingegangen. Im RF ProtoLab können einfache<br />
mehrlagige Hochfrequenz-Platinen in Feinstleitertechnik<br />
am <strong>IHP</strong> hergestellt sowie Aufbautechnik in Flip-<br />
Chip- und Drahtbond-Technik durchgeführt werden.<br />
Damit verbessern sich die Möglichkeiten des <strong>IHP</strong> zur<br />
Realisierung von Höchstfrequenzschaltungen bis über<br />
100 GHz wesentlich. Weiterführende Arbeiten im Be-<br />
22 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
a low cost electro-optical microsystem, which can be<br />
integrated in a uSB plug. the task of the department<br />
Circuit Design is to build a laser driver and transimpedance<br />
amplifier with extremely low power dissipation,<br />
since heat transmission is difficult because of the integration<br />
in a plastic uSB-connector.<br />
A fully integrated, impulse based Ieee 802.154a standard<br />
compliant uWB transceiver was realized successfully.<br />
the transceiver is well suited for wireless<br />
sensor network applications. It is planned for integration<br />
with the baseband and MAC, which were developed<br />
by the department System Design in the project<br />
tAnDeM, to a single chip uWB communication system.<br />
the complex RF chip integrates all RF components of<br />
the transmitter and receiver, a frequency synthesizer<br />
as well as the analog baseband processing. this chip<br />
was manufactured with IHp`s technology SGB25V. together<br />
with the IMSt Kamp-lintfort, an impulse based<br />
uWB transceiver with a proprietary impulse technique<br />
was realized in the project DIStCoM. the proprietary<br />
impulse based radio technology was developed in<br />
the former european projects pulSeRS I and II. the<br />
DIStCoM transceiver enables the high-precision runtime<br />
measurement for the localization of radio modules<br />
and is well suited for localisation and communication<br />
in industrial environments.<br />
Integrated mm-wave and broadband circuits put the<br />
highest demands on the packaging and assembly as<br />
well as the high-frequency modelling of the chip/<br />
package interfaces. For this reason the department<br />
Circuit Design is building on a dual strategy: For rapid<br />
prototyping the RF protolab was established and<br />
developed. For professional complex packaging, cooperations<br />
with external partners are favored. Simple<br />
multilayer high-frequency circuit boards can be<br />
manufactured in fine-line technique and assembly in<br />
flip-chip and wire-bonding technique can be realized<br />
in IHp`s RF protolab. this essentially improves the<br />
capabilities of the IHp for the realization of highfrequency<br />
circuits up to more than 100 GHz. Further<br />
work on design technology and packaging for high
eich Aufbautechnik und Packaging für Hochfrequenzanwendungen<br />
erfolgen derzeit in Kooperation mit dem<br />
Karlsruhe Institute of Technology, der IMST GmbH, dem<br />
Fraunhofer IZM und der TU Braunschweig. Im Bereich<br />
Photonik-/Elektronik-Integration werden gemeinsame<br />
Forschungsarbeiten mit dem Joint Lab Silicon Photonics<br />
(<strong>IHP</strong>-TU Berlin), dem IZM, Tyco Electronics und XIO<br />
Photonics in den Niederlanden durchgeführt.<br />
Technologieplattform für drahtlose und<br />
Breitbandkommunikation<br />
Die 0,13-µm- und 0,25-µm-BiCMOS-Technologien des<br />
<strong>IHP</strong> bieten hervorragende Möglichkeiten für hochintegrierte<br />
Mischsignal-Schaltungen. Insbesondere die<br />
in der 0,13-µm-Technologie enthaltenen Heterobipolartransistoren<br />
(HBTs) mit Schwingfrequenzen bis<br />
zu 300 GHz und Transitfrequenzen bis zu 250 GHz sind<br />
für höchste Geschwindigkeitsanforderungen geeignet.<br />
<strong>2010</strong> wurden zusätzlich zu den 0,25-µm-Runs zwei reguläre<br />
Multi-Projekt-Wafer-Runs mit 0,13-µm-BiCMOS<br />
gestartet. Der Abschluss der Qualifizierung der 0,13-<br />
µm-Technologie ist für 2011 geplant.<br />
Ein wichtiger Schwerpunkt der technologischen Aktivitäten<br />
sind Arbeiten zur weiteren Erhöhung der Grenzfrequenzen<br />
von HBTs, die im Rahmen des EU-Projektes<br />
DOTFIVE (Towards 0.5 TeraHertz Silicon / Germanium<br />
Hetero-junction Bipolar Technology) durchgeführt werden.<br />
Das Ziel des Projektes, HBTs mit Grenzfrequenzen<br />
von 500 GHz zu entwickeln, wurde vom <strong>IHP</strong> erreicht. Im<br />
Dezember <strong>2010</strong> wurde auf der IEDM in San Francisco<br />
vom <strong>IHP</strong> ein HBT-Modul mit den Rekordparametern<br />
f T / f max = 300 / 500 GHz und 2,0 ps CML Gatterverzögerungszeit<br />
vorgestellt.<br />
Die Arbeiten zu LDMOS-Transistoren sind weiterhin sehr<br />
erfolgreich bei der Veröffentlichung wissenschaftlicher<br />
Ergebnisse (z.B. angenommener Beitrag zum Topical<br />
Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF<br />
Systems (SiRF) im Januar 2011) und bei der Kooperation,<br />
wo zusammen mit einem Industriepartner ein neues<br />
Projekt eingeworben werden konnte.<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
frequency applications is currently done in cooperation<br />
with the Karlsruhe Institute of technology, the<br />
IMSt, the Fraunhofer IZM and the tu Braunschweig.<br />
In the area photonics/electronics integration, joint<br />
research is conducted with the Joint lab Silicon photonics<br />
(IHp-tu Berlin), the Fraunhofer IZM, tyco electronics,<br />
and XIo photonics in the netherlands.<br />
Technology Platform for wireless and Broadband<br />
Communication<br />
IHp`s 0.13 µm and 0.25 µm BiCMoS technologies<br />
offer excellent opportunities for highly-integrated<br />
mixed-signal circuits. especially the heterobipolar<br />
transistors in the 0.13 µm technology with oscillation<br />
frequencies up to 300 GHz and transit frequencies<br />
up to 250 GHz are particularly suitable for highest<br />
speeds. two regular MpW runs with 0.13 µm BiCMoS<br />
in addition to the standard 0.25 µm runs were started<br />
in <strong>2010</strong>. the completion of the qualification of the<br />
0.13 µm technology is planned for 2011.<br />
An important focus of the technological activities is<br />
the further increasing of the frequencies of heterobipolar<br />
transistors, realized in the european project<br />
DotFIVe (towards 0.5 terahertz Silicon / Germanium<br />
Heterojunction bipolar technology). the project goal,<br />
development of HBts with frequencies up to 500 GHz,<br />
was achieved by the IHp. In December <strong>2010</strong> IHp presented<br />
at the IeDM in San Francisco an HBt module<br />
with the record parameters f t / f max = 300 / 500 GHz<br />
and 2.0 ps CMl gate delay.<br />
the activities on lDMoS-transistors continue to be<br />
very successful regarding the publication of scientific<br />
results (e.g. accepted contribution at the topical<br />
Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuits<br />
in RF Systems (SiRF) for January 2011) and cooperations,<br />
where a new project was acquired together<br />
with an industrial partner.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
2
Die zukünftige Entwicklung von Technologien am <strong>IHP</strong><br />
und deren Anwendung in Schaltungen und Systemen<br />
verfolgt eine „More than Moore“-Strategie. Ziel ist die<br />
Integration von Modulen mit zusätzlicher Funktionalität<br />
in die BiCMOS-Technologie. So wird an der Verbindung<br />
von Photonik und Elektronik (Si Photonics) in<br />
den Projekten HELIOS (Photonics Electronics functional<br />
Integration on CMOS, gefördert durch die EU) und<br />
SiliconLight (Neuartige Lichtquellen und Komponenten<br />
für die Si-Photonik, gefördert vom B<strong>MB</strong>F) gearbeitet.<br />
Außerdem nimmt das <strong>IHP</strong> im Rahmen der DFG Forschergruppe<br />
FOR 653 an grundlegenden Forschungsarbeiten<br />
zu mikrophotonischen Systemen auf Basis von SOI teil.<br />
Im Juni <strong>2010</strong> wurde das Joint Lab „Si Photonik“ mit<br />
der TU Berlin offiziell eröffnet. Damit wird die sehr erfolgreiche<br />
Zusammenarbeit <strong>IHP</strong>-TU Berlin weiter intensiviert.<br />
Ausdruck der bereits sehr guten internationalen<br />
wissenschaftlichen Ausstrahlung der Zusammenarbeit<br />
<strong>IHP</strong>-TU Berlin ist die Einwerbung eines weiteren EU<br />
Projektes (GALACTICO - blendinG diverse photonics And<br />
eLectronics on silicon for integrAted and fully funC-<br />
TIonal COherent Tb Ethernet). Das <strong>IHP</strong> ist Koordinator<br />
dieses im Oktober <strong>2010</strong> gestarteten Projektes.<br />
Das <strong>IHP</strong> nimmt am B<strong>MB</strong>F-Projekt „Kompetenznetzwerk<br />
für Nanosystemintegration“ als einer der Hauptpartner<br />
teil. Damit werden die Arbeiten des Institutes zur Integration<br />
von MEMS in BiCMOS-Technologien gefördert, die<br />
strategische Bedeutung für die Weiterentwicklung der<br />
Anwendungsmöglichkeiten für innovative Schaltungen<br />
und Systeme haben. Die Arbeiten zur Integration von<br />
MEMS Komponenten (RF Switch) in eine BiCMOS-Technologie<br />
verlaufen sehr erfolgreich sowohl hinsichtlich<br />
der Publikation wissenschaftlicher Ergebnisse als auch<br />
hinsichtlich der Einwerbung weiterer Drittmittel. Bei<br />
der IEDM <strong>2010</strong> stellte das <strong>IHP</strong> in BiCMOS eingebettete<br />
RF-MEMS Schalter für Anwendungen oberhalb 90 GHz<br />
vor, die mit Hilfe von Rückseitenätzen realisiert wurden.<br />
Auf der Konferenz SiRF <strong>2010</strong> erhielt der Projektleiter<br />
Herr Kaynak einen Preis für das beste Paper. Im<br />
Oktober <strong>2010</strong> startete ein neues EU-Projekt FLEXWIN<br />
(Flexible Microsystem Technology for Micro- and Millimetre-Wave<br />
Antenna Arrays With Intelligent Pixels),<br />
was Ausdruck der weiter verbesserten internationalen<br />
Sichtbarkeit des <strong>IHP</strong> auf dem Gebiet MEMS ist.<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
the future development of technologies at the IHp<br />
and their applications in circuits and systems follows<br />
a “More than Moore” strategy. the aim is the integration<br />
of modules with additional functionality in<br />
the BiCMoS technology. In this context activities to<br />
connect photonics with electronics (Si photonics)<br />
are running in the projects HelIoS (photonics electronics<br />
functional Integration on CMoS, supported by<br />
the eu) and Siliconlight (new light sources and components<br />
for Si photonics, supported by the B<strong>MB</strong>F). In<br />
addition, IHp works in the DFG research group FoR<br />
653 on basic research for SoI-based micro-photonic<br />
systems. the Joint lab “Si photonics” together with<br />
the tu Berlin was officially opened in June <strong>2010</strong>.<br />
With this lab the successful cooperation IHp-tu Berlin<br />
is being reinforced. evidence of the already excellent<br />
international scientific impact of the cooperation<br />
IHp-tu Berlin is the acquisition of a further<br />
eu project (GAlACtICo - blendinG diverse photonics<br />
And electronics on silicon for integrAted and fully<br />
funCtIonal Coherent tb ethernet). IHp is the coordinator<br />
of this project, which started in october <strong>2010</strong>.<br />
the IHp is one of the main partners of the B<strong>MB</strong>F funded<br />
project “Competence network for the integration<br />
of nanosystems”. In this project IHp`s activities for<br />
the integration of MeMS into BiCMoS technology are<br />
supported, which are of strategic importance for the<br />
further development of the application spectrum for<br />
innovative circuits and systems. IHp`s results of the<br />
integration of MeMS components (RF switch) into a<br />
BiCMoS technology are very successful, both in publishing<br />
scientific results and in the acquisition of<br />
project funding. At the IeDM <strong>2010</strong> IHp presented RF-<br />
MeMS switches for applications above 90 GHz which<br />
were realized using backside etching. the project leader<br />
Mr. Kaynak received a best paper award at the SiRF<br />
conference. the new eu-project FleXWIn (Flexible<br />
Microsystem technology for Micro- and Millimetre-<br />
Wave Antenna Arrays With Intelligent pixels) started<br />
in october <strong>2010</strong>, thus reflecting the improved international<br />
visibility of the IHp in the field of MeMS.
Materialien für die Mikro- und Nanoelektronik<br />
(einschließlich Joint Lab <strong>IHP</strong> / BTU Cottbus)<br />
Im Bereich „Front-End-of-Line“ (FEOL) konnten <strong>2010</strong><br />
durch Materialforscher und Halbleitertechnologen des<br />
<strong>IHP</strong> Germanium-Nanostrukturen hoher Qualität mit<br />
innovativen Wachstumsansätzen für künftige photonische<br />
Anwendungen realisiert werden. Zentraler Ansatz<br />
ist hierbei das selektive Wachstum von Germanium<br />
mittels Chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) auf<br />
freistehenden Silizium-Nanostrukturen. Hierbei ermöglicht<br />
die reduzierte Dimension der Germanium-Strukturen<br />
einen 3D Spannungsabbau sowie das Ausgleiten<br />
der Versetzungen zu den Randbereichen; ebenfalls eine<br />
Spannungsverteilung zwischen Germanium und Silizium-Nanostrukturen<br />
wurde theoretisch vorhergesagt,<br />
konnte aber experimentell bis dato noch nicht eindeutig<br />
belegt werden. In 2011 wird mit Hilfe kleinerer<br />
Germanium / Silizium-Nanostrukturen bis hinab in den<br />
Bereich von 50 nm die Bedeutung dieses „compliant<br />
substrate“ Ansatzes für die Erzeugung hochqualitativer<br />
Germanium-Nanostrukturen weiter intensiv untersucht.<br />
Hochauflösende Röntgenbeugung an modernen<br />
Synchrotrons ist hierbei von zentraler Bedeutung.<br />
Auf dem Gebiet „Back-End-of-Line“ (BEOL) arbeiteten<br />
Materialforscher, Halbleitertechnologen und Mitarbeiter<br />
der Abteilung System Design an der Integration sogenannter<br />
„embedded nonvolatile memory“ (e-NVM)<br />
Module in die BiCMOS-Technologie des <strong>IHP</strong> für künftige<br />
Sensornetzanwendungen. Der sogenannte RRAM Speicheransatz<br />
beruht hier auf HfO 2 -basierten Metall-Isolator-Metall<br />
Speicherzellen, deren Widerstand durch<br />
elektrische Impulse reversibel geschaltet werden kann.<br />
Ein wichtiges Ergebnis in <strong>2010</strong> ist die Realisierung von<br />
1 Transistor – 1 Resistor (1T 1R) Teststrukturen, die<br />
einerseits mit dem <strong>IHP</strong> Silizium-Prozess kompatibel<br />
sind und andererseits verbesserte Schalteigenschaften<br />
gegenüber einfacheren 1R Architekturen zeigten. Die<br />
Frage nach dem physikalischen Schaltmechanismus ist<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
Materials for Micro- and Nanoelectronics<br />
(including the Joint Lab <strong>IHP</strong>/BTU Cottbus)<br />
the “front-end of line” (Feol) group collaborated<br />
very closely with the colleagues from the technology<br />
department to develop new innovative growth approaches<br />
for Germanium (Ge) nanostructures in view<br />
of future photonics applications. Selective growth of<br />
Ge by chemical vapour deposition (CVD) on free standing,<br />
nanopatterned Silicon (Si) wafers was in the<br />
focus. the reduced dimensions of the Ge nanostructures<br />
allow dislocations to glide out to the edges<br />
and misfit strain to relax by 3D strain relief mechanisms.<br />
Furthermore, strain partitioning phenomena<br />
between Ge and Si nanostructures were theoretically<br />
predicted, but clear experimental proof was not yet<br />
reported. therefore, the fabrication of high quality Ge<br />
nanostructures on Si stripe and pillar structures smaller<br />
than 50 nm will be further investigated in 2011.<br />
the use of high resolution X-ray diffraction at modern<br />
3rd generation synchrotron facilities with high sensitivity<br />
and resolution on the nano-scale will be a key<br />
ingredient for studying the presence of compliant effects<br />
in Ge / Si nanostructures.<br />
the group, working for “back-end of line” (Beol) integration,<br />
jointly cooperated with the departments of<br />
technology and System to integrate so-called “embedded<br />
non-volatile memory” (e-nVM) structures in<br />
IHp´s Si BiCMoS technology process for future sensor<br />
network applications. the RRAM memory principle is<br />
based here on Hfo 2 metal-insulator-metal (MIM) memory<br />
cells in which the resistance can be reversibly<br />
switched between a high and low resistance state by<br />
application of electrical pulses. the most important<br />
result in <strong>2010</strong> was the realization of fully IHp Si technology<br />
compatible 1 transistor – 1 resistor (1t 1R)<br />
test array structures, which, in addition, show superior<br />
switching characteristics compared to simpler 1<br />
R architectures. the physical mechanism responsib-<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
2
für HfO 2 -basierte RRAM Zellen nur unzureichend verstanden.<br />
Zu diesem Zweck wurden an dem kürzlich in<br />
Betrieb gegangenem Synchrotron Petra III in Hamburg<br />
mit Hilfe der neuen Technik HA-XPES (Hard energy Xray<br />
photoelectron spectroscopy) zerstörungsfreie Untersuchungen<br />
durchgeführt, die den chemischen und<br />
elektronischen Zustand der MIM-Strukturen als Funktion<br />
des Schaltzustandes mit hoher Sensitivität und<br />
Auflösung aufzeichnen können. Diese HA-XPES Studien<br />
werden in 2011 auf das „in-situ“ Schalten von MIM<br />
Strukturen ausgeweitet.<br />
Bei der erkundenden Materialforschung stand <strong>2010</strong><br />
die Untersuchung innovativer Graphen-basierter Bauelemente<br />
für die künftige Silizium-Mikroelektronik im<br />
Fokus. Gemeinsam mit dem Gastwissenschaftler Prof.<br />
Ya-Hong Xie von der University of California Los Angeles<br />
(UCLA), der in <strong>2010</strong> für zwei Monate mit dem<br />
<strong>IHP</strong> eng zusammen arbeitete, wurde hierzu eine Evaluierungsstudie<br />
angefertigt, deren zentrale Festlegung<br />
die Erforschung eines Bauelementes mit der Bezeichnung<br />
„Graphene base transistor“ (GBT) ist. Das GBT-<br />
Bauelement wurde 2009 vom <strong>IHP</strong> patentiert und wird<br />
in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung Circuit<br />
Design am <strong>IHP</strong> auf sein Potential in Bezug auf THz-<br />
Anwendungen theoretisch analysiert. Parallel hierzu<br />
werden im Bereich der Grundlagenforschung wichtige<br />
Prozesschritte für die lokale Erzeugung von Graphen-<br />
Schichten mittels Abscheideverfahren untersucht. Ein<br />
zentraler Schritt für den Erfolg ist hierbei das direkte<br />
Wachstum von Graphen auf Isolatoren, um aufwendige<br />
„layer transfer“-Schritte in der Bauelementeprozessierung<br />
zu vermeiden. Mit Hilfe eines Van der Waals Epitaxie<br />
Ansatzes gelang am <strong>IHP</strong> in <strong>2010</strong> die Erzeugung<br />
von Graphen-Schichten auf Silikatträgerkristallen mittels<br />
Kohlenstoffabscheidung. Im Jahr 2011 steht bei<br />
diesem Verfahren die Optimierung der Qualität der Graphenschichten<br />
sowie deren Übertragung auf Silizium<br />
im Vordergrund.<br />
26 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
le for the switching in the Hfo 2 based RRAM is not<br />
yet fully understood. For this reason, non-destructive<br />
and highly sensitive HA-XpS (Hard energy X-Ray<br />
photoelectron spectroscopy) materials science investigations<br />
at the newly commissioned petra III Synchrotron<br />
in Hamburg started to extract chemical and<br />
electronic information of RRAM MIM structures. these<br />
HA-XpS studies will be extended in 2011 to monitor<br />
“in-situ” switching phenomena of RRAM MIM cells.<br />
the focus of the “exploratory materials research<br />
group” in <strong>2010</strong> was dedicated to graphene-based<br />
concepts for future Silicon microelectronics. An innovative<br />
device concept, the so called “graphene<br />
base transistor” (GBt), was patented in 2009 by IHp<br />
and is currently theoretically evaluated in close collaboration<br />
with IHp´s Circuit Design department in<br />
terms of its high frequency properties. Furthermore,<br />
in close collaboration with IHp´s guest scientist prof.<br />
Ya-Hong Xie from the university of California los Angeles<br />
(uClA), first experimental work started and will<br />
go on in 2011 to realize and evaluate GBt modules<br />
in practice. Simultaneously, research activities in the<br />
field of graphene thin film synthesis are in progress.<br />
the main goal here is the direct growth of graphene<br />
on insulators to avoid complex “layer transfer” steps<br />
in the process flow of graphene devices for Si microelectronics.<br />
By implementing the Van der Waals epitaxy<br />
approach, graphene deposition on silicate supports<br />
was demonstrated by IHp in <strong>2010</strong>. the optimization<br />
and the improvement of the quality of the graphene<br />
films as well as the transfer of the growth concept to<br />
Si will be the main goals in 2011.
Das Joint Lab <strong>IHP</strong> / BTU arbeitet auf dem Gebiet der<br />
Si-Photonik im Rahmen des vom B<strong>MB</strong>F geförderten<br />
Projektes SiliconLight an einer Si-basierten MIS-LED<br />
unter Nutzung von dünnen ‚High-k‘-Schichten und<br />
durch Waferbonden erzeugten Versetzungsnetzwerken.<br />
Grundlagen dafür wurden mit dem bereits 2008 abgeschlossenen<br />
Projekt SiLEM (Silizium-Lichtemitter) gelegt.<br />
Erstmals konnte – in einer gemeinsamen Arbeit<br />
des Joint Lab mit der Universität Stuttgart – eine i-Geon-Si<br />
LED demonstriert werden, die bei der geforderten<br />
Wellenlänge von 1,55 µm emittiert, da sie auf einer unverspannten<br />
Germanium-Schicht basiert.<br />
In Zusammenarbeit mit dem MPI Halle und dem Forschungszentrum<br />
Jülich konnte gezeigt werden, dass die<br />
Integration von Versetzungsnetzwerken in den Kanal<br />
von MOS-FETs den Drainstrom signifikant erhöht, auch<br />
für kleine Drain- und Gate-Spannungen.<br />
Die sehr stark erhöhte Leitfähigkeit in Versetzungsnetzwerken<br />
könnte auch für die Herstellung Si-basierter<br />
thermoelektrischer Generatoren mit hohem ZT-Wert<br />
(beschreibt die Effizienz thermoelektrischer Materialien)<br />
von Bedeutung sein. Diese Fragestellung ist<br />
Gegenstand des B<strong>MB</strong>F-Projektes SiGe-TE (Silizium- und<br />
Silizium-Germanium-Dünnfilme für thermoelektrische<br />
Anwendungen).<br />
Im Projekt SINOVA wurden gemeinsam mit der RWTH<br />
Aachen und anderen Partnern – aufbauend auf den Ergebnissen<br />
des in 2008 erfolgreich abgeschlossenen Projektes<br />
Bandstrukturdesign – grundlegende Arbeiten zu<br />
Herstellung und Eigenschaften von Multi-Quantumwells<br />
aus nanokristallinen Silizium-Schichten durchgeführt.<br />
Derartige Schichtsysteme sind u.a. für Solarzellen der<br />
3. Generation von großem Interesse. Schwerpunkt der<br />
Arbeiten am Joint Lab <strong>IHP</strong> / BTU Cottbus ist die Kristallisation<br />
der Schichten mittels neuartiger Verfahren.<br />
Die Kooperation mit der Siltronic AG auf dem Gebiet zukünftiger<br />
Si-Wafer wurde kontinuierlich fortgeführt. Im<br />
Rahmen eines Forschungsprojektes werden experimentelle<br />
und theoretische Arbeiten zur Sauerstoffpräzipitation<br />
durchgeführt.<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
the Joint lab IHp / Btu is working in the field of silicon<br />
photonics within the B<strong>MB</strong>F-supported project<br />
Siliconlight on Si-based MIS-leD using thin High-klayers<br />
and dislocation networks, generated with wafer<br />
bonding. the basic ideas for this were generated in<br />
the project SileM (Silicon light emitter), which was<br />
finished in 2008. In cooperation of the Joint lab with<br />
the university of Stuttgart an i-Ge-on-Si leD was demonstrated,<br />
which emits at a wavelength of 1.55 µm,<br />
because it bases on an unstrained Germanium layer.<br />
together with the MpI Halle and the Research Center<br />
Jülich, it was demonstrated that the integration of<br />
dislocation networks in the channel of MoS-Fets will<br />
significantly increase the drain current, even for low<br />
drain- and gate-voltages.<br />
the very strong increase of the conductivity in dislocation<br />
networks is also usable for producing Si-based<br />
thermoelectric generators with a high Zt-value (describes<br />
the efficiency of thermoelectric materials).<br />
this topic is subject of the B<strong>MB</strong>F funded project SiGete<br />
(silicon and silicon germanium thin films for thermoelectric<br />
applications).<br />
In the project SInoVA basic research for manufacturing<br />
and properties of multi quantum wells from<br />
nanocrystalline silicon layers is carried out together<br />
with the RWtH Aachen and other partners. this work<br />
builds on the results of the project bandstructure design,<br />
which was successfully finished in 2008. these<br />
layer systems are among others of high interest for<br />
3rd generation solar cells. Focus of the activities at<br />
the Joint lab IHp / Btu Cottbus are new layer crystallization<br />
techniques.<br />
the cooperation with the Siltronic AG for future silicon<br />
wafers was continued. Within a research project,<br />
experimental and theoretical investigations on oxygen<br />
precipitates were conducted.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
27
Auf dem Gebiet Silizium für die Photovoltaik wurden<br />
die Arbeiten zum BMU-geförderten Forschungscluster<br />
SolarFocus erfolgreich abgeschlossen. Im Projekt<br />
wurden durch das Joint Lab <strong>IHP</strong> / BTU die Wechselwirkungen<br />
zwischen Verunreinigungen und Kristalldefekten<br />
in Solarsilizium untersucht und dabei Methoden<br />
der Synchrotron-Mikroskopie weiterentwickelt und<br />
angewandt, die die Analyse kleiner Ausscheidungen<br />
erlauben. In 2011 werden die Arbeiten in einem Anschlussprojekt<br />
fortgesetzt, welches das Verhalten von<br />
hochreinem multikristallinem Silizium zum Inhalt hat.<br />
In den Arbeiten zum Photovoltaik-Projekt AVANTSolar<br />
ging es darum, die Entwicklung verbesserter Verfahren<br />
zur Herstellung von Solarsilizium durch die am Joint<br />
Lab bestehende Expertise zur elektrischen Aktivität von<br />
Kristalldefekten und spezifische diagnostische Verfahren<br />
zu unterstützen. In einem weiteren Projekt wurde<br />
die Nutzung neuartiger Si-Materialien untersucht, die<br />
für die energieeffizientere Herstellung von Solarzellen<br />
bei der Conergy SolarModule GmbH eingesetzt werden<br />
sollen. Dabei wurde eine photolumineszenzbasierte<br />
Technik zur Abbildung von Kristalldefekten in Solarsilizium<br />
realisiert. Im Bereich der Dünnschicht-Photovoltaik<br />
beteiligt sich das Joint Lab mit seiner Expertise<br />
auf dem Gebiet Diagnostik und Materialforschung am<br />
„Kompetenzzentrum Dünnschicht- und Nanotechnologie<br />
Photovoltaik Berlin (PVComB)“.<br />
28 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
In the area of silicon for photovoltaics the activities<br />
in the BMu funded project research cluster SolarFocus<br />
were finished successfully. In this project, the interaction<br />
between impurities and crystal defects in solar<br />
silicon was investigated in the Joint lab. During this<br />
work, synchrotron-microscopic methods which allow<br />
analyzing small precipitates were refined and applied.<br />
It is planned to continue this work in 2011 in a successor<br />
project which will concentrate on the behaviour<br />
of high purity multicrystalline silicon. Goal of the<br />
research in the project AVAntSolar is to support the<br />
development of better techniques for the production<br />
of solar silicon, using expertise on electrical activity<br />
of crystal defects and specific diagnostic techniques.<br />
In another project the use of new silicon materials<br />
for the energy efficient production of solar cells at<br />
the company Conergy SolarModule GmbH was started.<br />
Here, a technique based on photoluminescence for<br />
the imaging of crystal defects in solar silicon was realized.<br />
In the area of thin film photovoltaics the Joint<br />
lab is working with its expertise in diagnostics and<br />
materials research in the Competence Centre thin-<br />
Film- and nanotechnology for photovoltaics Berlin<br />
(pVComB).
d A S J A H R 2 0 1 0 – U P d A T E 2 0 1 0<br />
Matthias Platzeck, Ministerpräsident des Landes Brandenburg, bei seinem <strong>IHP</strong>-Besuch am 3. März <strong>2010</strong>. Prof. Peter Langendörfer demonstriert die<br />
Forschungsergebnisse des B<strong>MB</strong>F-Projektes „FeuerWhere“.<br />
Matthias platzeck, the Minister president of land Brandenburg, visiting the IHp on the 3rd of May <strong>2010</strong>. prof. peter langendörfer<br />
demonstrating the research results of the B<strong>MB</strong>F (Federal Ministry of education and Research) project “FeuerWhere”.<br />
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Selected Projects
OMEGA<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
OMEGA ist ein Projekt im 7. Forschungsrahmenprogramm<br />
der EU. Ziel des Projektes ist es, zukünftige<br />
Heim-Netzwerke (HANs), d.h. Netzwerke für sehr hohe<br />
Datenraten von etwa 1 Gbps zu entwickeln, für die aber<br />
keine zusätzliche Verdrahtung benötigt wird. Dafür<br />
ist die Integration verschiedener Netzwerktechnologien<br />
erforderlich, sowohl drahtgebundener (Ethernet,<br />
Power Line Communication usw.) als auch drahtloser<br />
(Wireless LAN, sichtbares Licht oder Infrarot-Kommunikation).<br />
Bisher gab es jedoch noch keine wesentlichen<br />
Aktivitäten zur Zusammenführung all dieser Technologien<br />
zu einem kohärenten Netzwerk.<br />
Im Projekt OMEGA wird eine neue, auf dem Inter-<br />
MAC-Konzept basierende Lösung vorgestellt, die verschiedene<br />
Technologien transparent zu einem Hochgeschwindigkeits-Heimnetz<br />
integriert. Mit anderen<br />
Worten, InterMAC bietet eine durchgehende Verbindung<br />
mit garantierter Dienstgüte bei Nutzung verschiedener<br />
Technologien. Im Ergebnis erhält ein Endnutzer im<br />
Heimnetz qualitativ hochwertige Verbindungen, wobei<br />
das gerade verwendete Medium (Ethernet, Wireless LAN<br />
usw.) für ihn unerheblich ist.<br />
Generell schafft das InterMAC einen Weg durch ein heterogenes<br />
HAN, um zwei Geräte miteinander zu verbinden.<br />
Wenn es mehrere alternative Wege gibt, wählt das Inter-<br />
MAC den Weg aus, der die erforderliche QoS (Quality of<br />
Service) ermöglicht, z.B. die QoS für Multimedia-Daten.<br />
Zusätzlich leitet das InterMAC Daten über ein anderes<br />
Medium (Handover), wenn es Übertragungsprobleme<br />
bei einer bestimmten Technologie erkennt, wie z.B.<br />
Störungen bei drahtloser Übertragung.<br />
Selbstverständlich muss das InterMAC die Leistungsfähigkeit<br />
der zu Grunde liegenden Übertragungs-Technologien<br />
beachten. Es muss jedoch unterhalb der Vermittlungsschicht<br />
implementiert werden, da die Protokolle<br />
der Netzwerkebene, wie beispielsweise das Internet-<br />
Protokoll, Technologie-agnostisch sind, das heißt, sie<br />
erkennen die darunter liegenden Technologien nicht.<br />
Deshalb wurde die InterMAC zwischen der 2. Ebene<br />
(Data Link) und der 3. Ebene (Netzwerk) des OSI (Open<br />
System Interconnect) Modells positioniert.<br />
OMEGA<br />
the project oMeGA is funded under the eu‘s Seventh<br />
Framework programme. It focuses on future Home<br />
Area networks (HAns), i.e. networks supporting very<br />
high capacity of approx. 1 Gbps, but without additional<br />
wiring. Such an approach requires the integration<br />
of various network technologies, wired (ethernet,<br />
power line Communication, etc.) and wireless (Wireless<br />
lAn, Visible light or Infrared Communication).<br />
However, up to now, no significant work has been<br />
done to integrate all these physical technologies into<br />
one coherent framework.<br />
oMeGA introduces a novel solution based on the InterMAC<br />
concept, which integrates various underlying<br />
technologies transparently into a high speed home<br />
network. In other words, InterMAC provides end-toend<br />
connectivity with guaranteed Quality of Service<br />
(QoS) using different underlying technologies. As a<br />
result, an end user gets high quality connections in<br />
the home network and does not need to care which<br />
medium – ethernet, wireless lAn, etc. – is currently<br />
being used.<br />
In general, to connect two devices, the InterMAC establishes<br />
a path through the heterogeneous HAn. If<br />
several alternative paths are available, the InterMAC<br />
selects the one which fulfils the required QoS, e.g.<br />
QoS of multimedia streams. Moreover, if the InterMAC<br />
detects communication problems for a certain technology,<br />
e.g. interferences in the wireless medium, it<br />
routes data over another medium, referred to as handover.<br />
Clearly, the InterMAC must consider the capabilities<br />
of the underlying transmission technologies. However,<br />
it must be performed below the network layer,<br />
as network layer protocols, such as the Internet protocol,<br />
are technology-agnostic, i.e. not aware of underlying<br />
technologies. thus, we placed the InterMAC<br />
between the layer 2 (Data link layer) and the layer 3<br />
(network layer) of the open Systems Interconnection<br />
(oSI) model.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Abb. 1: InterMAC Architektur auf Linux: Die Datenebene befindet sich im Kernel-Space, die Kontrollebene im User-Space.<br />
Fig. 1: InterMAC architecture on linux: Data plane in kernel space and Control plane in user space.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Damit die Lösung portierbar ist, wurde der InterMAC-<br />
Core im Projekt OMEGA als Cross-Plattform-Software<br />
in der Programmiersprache C entwickelt und die hardwarespezifische<br />
Implementierung in der Hardware-<br />
Abstraction Layer (HAL) realisiert. Offensichtlich wird<br />
für jede Hardware-Plattform, auf der das InterMAC genutzt<br />
werden soll, eine eigene HAL-Version benötigt. Einfach<br />
gesagt liefert HAL Zugang zu Netzwerk-Interfaces<br />
(senden bzw. empfangen von Frames) und zu Services<br />
des Betriebssystems (Timer, Interprozesskommunikation).<br />
Bisher wurden durch das Projekt OMEGA HALs für<br />
die folgenden Plattformen realisiert: x86 Linux im Kernel-<br />
und Nutzermodus, PowerPC, synthetisiert auf FPGA-<br />
Xilinx Virtex 4.<br />
In Heimnetzen mit einer Leistungsfähigkeit von 1 Gbps<br />
kann ein OMEGA-Gerät bis zu 100.000 Frames pro Sekunde<br />
weiterleiten. Da das InterMAC jeden empfangenen<br />
Frame vor der Weiterleitung anpasst, kann daraus<br />
ein signifikanter Overhead entstehen, der im Netzwerk<br />
Verzögerungen und eine Verringerung der Performance<br />
verursacht. Deshalb wird die InterMAC-Architektur aufgespalten<br />
in die Datenebene (zeitkritische Aufgaben<br />
wie die Weiterleitung von Frames) und die Kontrollebene<br />
(Aufgaben mit geringerer Priorität, z.B. die Ermittlung<br />
von Wegen in einem heterogenen Netzwerk). In<br />
der ersten, auf dem Betriebssystem Linux basierenden<br />
Testumgebung wird, wie in Abb. 1 dargestellt, die Datenebene<br />
im Kernel-Space ausgeführt um schnelle Weiterleitungen<br />
zu ermöglichen. Weil die Funktionen in<br />
der Kontrollebene einen nicht so kritischen Zeitrahmen<br />
haben wie in der Datenebene, werden sie im User-Space<br />
von Linux ausgeführt.<br />
to support portability, oMeGA developed the Inter-<br />
MAC core as cross-platform software (in the C programming<br />
language) and ‘hid’ the hardware-specific<br />
implementation in the Hardware Abstraction layer<br />
(HAl). Clearly, each hardware platform running the<br />
InterMAC must provide its version of HAl. In short,<br />
HAl provides access to network interfaces (sending /<br />
receiving frames) and to operating system services<br />
(timers, inter-process communication primitives). to<br />
date oMeGA has provided HAls for the following platforms:<br />
x86 linux in kernel and user mode, powerpC<br />
synthesized on FpGA Xilinx Virtex 4.<br />
In home networks with a capacity of 1 Gbps an oMeGA<br />
device can forward 100,000 frames per second. Since<br />
the InterMAC adapts each received frame before forwarding,<br />
this may result in a significant processing<br />
overhead, causing network delays and performance<br />
losses. therefore, we split the InterMAC architecture<br />
into the Data plane (time critical tasks like frame forwarding)<br />
and the Control plane (tasks of a lower priority,<br />
e.g. path detection in a heterogeneous network).<br />
In our primary testbed, based on the linux operating<br />
systems, we execute the Data plane in the kernel<br />
space in order to support high speed forwarding, as<br />
depicted in Fig. 1. As the Control plane tasks do not<br />
have such critical time constraints as the Data plane,<br />
they run in the linux user space.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
Abb. 2: Die in der Testumgebung genutzte Ausrüstung für Power<br />
Line Communication.<br />
Fig. 2: power line Communication equipment used in the<br />
testbed.<br />
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
In der in den Abb. 2 und 3 dargestellten Testumgebung<br />
wurden vier heterogene Technologien integriert:<br />
Gigabit-Ethernet, Power-Line-Communication, 60 GHz<br />
Wireless und IEEE 802.11n Wireless-LAN. Es wurde<br />
experimentell nachgewiesen, dass das auf Linux basierende<br />
InterMAC, bei dem die Datenebene im Kernel-<br />
Space ausgeführt wird, eine sehr schnelle Weiterleitung<br />
(1 Gbps) von InterMAC Frames in heterogenen Netzwerken<br />
unterstützt, sogar auf typischen Desktop-Computern.<br />
Darüber hinaus realisiert das InterMAC einen Multi-Technologie<br />
Handover, beispielsweise von Ethernet<br />
zu 60 GHz Wireless, sehr schnell und ohne signifikanten<br />
Qualitätsverlust in einem weitergeleiteten Film.<br />
Die Besonderheit des OMEGA-Netzwerkes ist dessen<br />
Kompatibilität mit Nicht-OMEGA-Geräten. Mit anderen<br />
Worten, ein Nutzer innerhalb des Hauses kann jedes beliebige<br />
existierende Gerät, wie beispielsweise eine Standard<br />
Settop-Box, in einem auf dem InterMAC-Konzept<br />
basierenden Heimnetz betreiben. So kann ein zukünftiges<br />
Heimnetz ältere Geräte so anpassen, dass sie in<br />
der neuen Umgebung funktionieren.<br />
In the testbed, presented in Figs. 2-3, we integrated<br />
four heterogeneous technologies: Gigabit ethernet,<br />
power line Communication, 60 GHz Wireless and Ieee<br />
802.11n Wireless lAn. our experiments proved that<br />
the InterMAC based on the linux, with the Data plane<br />
running in the kernel space, supports very high speed<br />
forwarding (1 Gbps) of InterMAC frames in heterogeneous<br />
networks, even on typical desktop computers.<br />
Moreover, the InterMAC performs a multi-technology<br />
hand-over, e.g. from ethernet to 60 GHz Wireless, very<br />
quickly without significant quality losses in the forwarded<br />
movie stream.<br />
the important feature of the oMeGA network is the<br />
compatibility with non-oMeGA devices. In other<br />
words, a home user can connect any legacy device,<br />
like an off-the-shelf set-top box, to the home network<br />
based on the InterMAC concept. In this way, a future<br />
home network can adapt old devices to operate in the<br />
new environment.<br />
Abb. 3: Drahtlose 60 GHz Technologie, verbunden mit dem<br />
OMEGA-Netzwerk.<br />
Fig. 3: Wireless 60 GHz technology connected to oMeGA<br />
network.
RealFlex<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Ziel dieses vom B<strong>MB</strong>F unterstützten Projektes ist die<br />
Flexibilisierung der Architektur von Automatisierungssystemen<br />
durch die Integration zuverlässiger echtzeitfähiger<br />
drahtloser Sensorknoten. Hierdurch können er-<br />
hebliche Optimierungspotenziale im Bereich der Installation,<br />
des anlagennahen Asset Managements und des<br />
Condition Monitorings erschlossen werden.<br />
Drahtlose Systeme können die Flexibilität deutlich erhöhen,<br />
haben aber auf Grund der Eigenschaften von<br />
Funksystemen Schwächen in der Zuverlässigkeit, der<br />
Echtzeitfähigkeit und der Quality of Service. Zusätzlich<br />
müssen sich drahtlose Automatisierungskomponenten<br />
nahtlos in drahtgebundene Lösungen integrieren und<br />
einfach konfigurieren lassen.<br />
Dies ist die Themenstellung von RealFlex. Dabei wurden<br />
im Projekt auf der Basis von etablierten Standards<br />
drahtlose Komponenten und Teilsysteme untersucht,<br />
weiterentwickelt und letztendlich realisiert, die die<br />
hohen Qualitätsansprüche erfüllen können und damit<br />
eine weitere Verbesserung der Marktchancen der deutschen<br />
Industrie ermöglichen. Im Rahmen des Projektes<br />
RealFlex wurden hierfür sowohl die Prozess- als auch<br />
die Fertigungsautomatisierung betrachtet.<br />
RealFlex<br />
the goal of this B<strong>MB</strong>F funded project is the flexibilization<br />
of automation systems architectures by the<br />
integration of reliable wireless sensor nodes that allow<br />
real-time processing. thereby, substantial potential<br />
for optimization could be established within the<br />
range of the installation, the asset management and<br />
condition monitoring of such automation systems.<br />
Wireless systems can clearly increase the flexibility.<br />
However, they also have severe weaknesses due to the<br />
inherent characteristics of radio systems. this affects<br />
the reliability, the real-time ability and the quality<br />
of service. Additionally, wireless automation components<br />
must integrate seamlessly into existing wirebound<br />
solutions and allow simple configuration.<br />
this is the subject of RealFlex. on the basis of existing<br />
standards, wireless components and subsystems<br />
were evaluated and integrated to fulfill the high requirements<br />
concerning the communication quality of<br />
wireless systems. the successful realization of these<br />
goals promises a further improvement of the market<br />
potential of the German automation industry. the<br />
RealFlex project considered both the process automation<br />
and the factory automation.<br />
Abb. 4a: Simulationsumgebung zum Testen der Protokolle für<br />
Zuverlässigkeit und Sicherheit der drahtlosen Kommunikation<br />
in der Fabrikautomatisierung.<br />
Fig. 4a: Simulation environment for testing new protocols to<br />
foster reliablity and security for wireless communication<br />
in factory automation.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Um dieses Ziel zu erreichen wurden verschiedene Funksysteme<br />
und Protokolle auf ihre Eignung analysiert<br />
(Abb. 4a) und durch den Einsatz in praxisnaher Umgebung<br />
evaluiert (Abb. 4b). Für das Applikationsumfeld<br />
Prozessautomatisierung standen eine Reinwassergewinnungs-<br />
und eine Biogasanlage zur Verfügung. Die<br />
stabile Übermittlung von Sensor- und Aktorsignalen<br />
über größere Entfernungen, die für die Prozessautomatisierung<br />
bedeutend sind, wurde mit langfristigen Tests<br />
in der Praxis verifiziert.<br />
Dabei war es wichtig, dass die Eignung des Funksystems<br />
für Anwendungen in der Fertigungsautomatisierung<br />
nachgewiesen wird. Als eine zentrale Anforderung galt<br />
es, Daten einer Vielzahl von Sensorereignissen über Profinet<br />
mit geringer Latenz bereitzustellen. Dies konnte<br />
mit Hilfe einer Roboterzelle demonstriert werden. Erstmalig<br />
wurde auch ein System zur drahtlosen Übermittlung<br />
von IO-Link eingesetzt. Zudem kam eine neuartige<br />
Funktechnologie zum Einsatz, die den Anforderungen<br />
im besonderen Maße Rechnung trug.<br />
Abb. 4b: RealFlex ist eine System-Architektur für verschiedene Einsatzzwecke in der Automatisierungstechnik.<br />
Fig. 4b: the RealFlex architecture can be applied to a wide range of automation systems.<br />
to realize this goal different radio systems and protocols<br />
were analyzed for suitability (Fig. 4a) and evaluated<br />
in the context of different application environments<br />
in line with standard usage (Fig. 4b). In the<br />
area of process automation two real-world application<br />
scenarios were considered: a waterworks facility<br />
and a biological gas facility. Both scenarios required<br />
the robust transmission of sensor and actuator signals<br />
over larger distances, which are important for<br />
the process automation. long-term tests executed in<br />
practice on the facilities verified the practicability of<br />
our approach.<br />
It was further important to demonstrate the suitability<br />
of the radio system for applications in factory<br />
automation systems. A major requirement here is the<br />
data availability of a multiplicity of sensor events<br />
over profinet with small latency. this was demonstrated<br />
in a robot cell. In this context it was possible to<br />
demonstrate a system with integrated wireless transmission<br />
of Io-link information for the first time. this<br />
was realized by introducing a new radio technology<br />
that allowed for the special requirements.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Herzstück aller bezeichneten Systeme ist der „Realflex-Access-Point“<br />
(Abb. 5). Dieser verbindet die Anforderungen<br />
der Prozess- und der Fertigungsautomatisierung<br />
in einer einheitlichen Architektur und bietet<br />
neben der Funkkommunikation zu den Sensoren und<br />
der Bereitstellung der Daten über Profinet an die Steuerungen<br />
auch neuartige Management-, Sicherungs- und<br />
Verschlüsselungskonzepte.<br />
the heart of all designated systems is “the Realflex<br />
Access point” (Fig. 5). It connects the requirements<br />
of the process and the factory automation in a uniform<br />
architecture and provides flexible radio communication<br />
to the sensors and the supply of real-time<br />
data over profinet in addition to novel concepts for<br />
management, safety and data security.<br />
Abb. 5: Der RealFlex-Access-Point (blauer Hintergrund) unterstützt<br />
vielfältige Funkprotokolle für den Anschluss von neuartiger<br />
Peripherie (gelb) für existierende Systembusse (grün).<br />
Fig. 5: the RealFlex access point (blue background) supports<br />
numerous radio protocols for connecting novel devices<br />
(yellow) to existing system busses (green).<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
SolarFlex: drahtloses Management<br />
für Solarkraftwerke<br />
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Ziel des Projektes ist es, eine flexible drahtlose<br />
Management-Schnittstelle für mittlere und große Wechselrichternetze<br />
von Solarkraftwerken zu entwickeln.<br />
Die Innovation besteht darin, eine selbstorganisierende,<br />
selbstheilende und wartungsfreie Netzstruktur auf<br />
Basis eines Bluetooth-Scatternet zu implementieren.<br />
Solarkraftwerke bestehen aus bis zu einigen hundert<br />
Solarkollektoren, jeweils mit einem Wechselrichter<br />
ausgerüstet (Abb. 6). Das System ist offensichtlich<br />
verdrahtet, dennoch besteht großes Interesse, eine<br />
drahtlose Kommunikationslösung zur Steuerung und<br />
Überwachung zu realisieren. Ziel ist dabei, den Aufwand<br />
bei Konzipierung und Errichtung zu reduzieren.<br />
Abb. 6: Solarkraftwerk mittlerer Größe.<br />
Fig. 6: Medium-sized solar power plant.<br />
Wegen der geringen Kosten soll die Funktechnologie<br />
Bluetooth eingesetzt werden. Ursprünglich für die<br />
paarweise Vernetzung von Geräten wie Computer, Kopfhörer<br />
usw. entwickelt, wurde bereits im Standard die<br />
Vernetzung vieler Stationen als „Scatternet“ vorgesehen.<br />
Dieses ist recht komplex, da jede Station maximal<br />
mit 7 anderen (in der Praxis 3-4) verbunden sein kann<br />
und eine Master-Slave-Anordung eingehalten werden<br />
muss. Zur Zeit gibt es noch keinen geeigneten Algorithmus,<br />
der ohne manuelle Konfiguration ein geeignetes<br />
Multi-hop Netz aufbaut, dieses im Fehlerfall automatisch<br />
repariert, auf große Systeme skalierbar ist, und<br />
dessen Robustheit und Verlässlichkeit für große Knotenzahlen<br />
nachgewiesen wurde.<br />
SolarFlex: wireless Management<br />
for Solar Power Plants<br />
Goal of the project is to develop a flexible wireless<br />
management network for medium-size to large solar<br />
power plants. the challenge is to implement a selforganizing<br />
and self-healing network on the basis of<br />
a Bluetooth scatternet which requires minimal maintenance<br />
effort.<br />
Solar power plants consist of up to several hundred<br />
collectors, each with a DC-to-AC converter (Fig. 6).<br />
the system is manifestly wired, but there is still a<br />
large interest in using wireless communication for<br />
control and monitoring of the units. the driving force<br />
is to reduce the capital expenditure during system<br />
set-up.<br />
the network is to be built up out of Bluetooth transceivers<br />
because of their low cost. Bluetooth was originally<br />
designed for pairwise communication between<br />
computers, headphones etc., but support for larger<br />
“scatternets” is included in the standard. Scatternets<br />
are complex because each node can only connect to<br />
7 others (in practice, 3 to 4) and because master-slave<br />
relationships must be maintained. Currently, no<br />
suitable practical algorithm exists which can build<br />
up the multi-hop scatternet autonomously, repair it<br />
automatically, scales well to large systems, and has<br />
been verified to be robust and reliable for systems of<br />
a few hundred nodes.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
In dem vom BMWi über das zentrale Innovationsprogramm<br />
Mittelstand (ZIM) finanzierten Projekt Solar-<br />
Flex entwickelt das <strong>IHP</strong> den Algorithmus und die dazugehörige<br />
Software, während die lesswire AG (Prettl<br />
AG) als Partner die Hardware bereitstellt. In Anlehnung<br />
an das publizierte Verfahren SHAPER wurde eine erhebliche<br />
Weiterentwicklung durchgeführt. Kernidee ist,<br />
dass in allen Teilen Unternetze entstehen, die sich nach<br />
und nach vereinigen. Dabei muss sich ein Unterbaum<br />
zuerst umbauen, um die Master-Slave-Bedingungen im<br />
verschmolzenen Baum einzuhalten. Sobald ein Knoten<br />
im Baum der vorgesehenen Wurzel liegt, beteiligt er sich<br />
an einer Optimierung, die die Tiefe (also: die maximale<br />
Anzahl von Hops zwischen Wurzel und jedem anderen<br />
Knoten) minimiert. Problematisch ist, dass in allen Teilen<br />
des Netzes gleichzeitig Operationen durchgeführt<br />
werden. Ein innovatives System von „Locks“ und anderen<br />
Maßnahmen war notwendig, damit in jedem Fall ein<br />
gültiger Baum entsteht.<br />
Der entwickelte Algorithmus wurde mittels Simulation<br />
erarbeitet und ausführlich getestet. Zurzeit wird seine<br />
Funktion auf den nun verfügbaren Hardware-Prototypen<br />
evaluiert und (wenn nötig) weiterentwickelt. Abb. 7<br />
zeigt einen Teil der optimierten Baumstruktur für eine<br />
Simulation mit 400 Knoten mit Wurzel bei dem rot umrandeten.<br />
Die Pfeile zeigen die Master-Slave-Beziehung<br />
und die Farben entsprechen der Koordinationszahl.<br />
Abb. 7: Teil des resultierenden Baums für eine Simulation mit 400 Knoten.<br />
Fig. 7: A section of the final tree for a simulation with 400 nodes.<br />
Within the project SolarFlex (financed by the BMWi<br />
via the ZIM initiative) the IHp develops the networking<br />
algorithm and the related software while lesswire<br />
(prettl AG) supplies the hardware. In a major extension<br />
of the published SHApeR approach, a practical<br />
method was developed which allows subnets to arise<br />
simultaneously in different areas and then merge into<br />
a single network. Subtrees must reconfigure before<br />
merging in order to maintain the correct master-slave<br />
arrangement in the merged tree. As soon as a node<br />
enters the network containing the designated root<br />
node, it participates in an optimization to minimize<br />
the tree depth (i.e., the maximal number of hops<br />
between the root and any other node). the difficulty<br />
lies in the fact that operations are done simultaneously<br />
in all parts of the network. An innovative system<br />
of locks and similar measures guarantees that a<br />
valid tree arises in each case.<br />
the algorithm was developed and thoroughly tested<br />
using simulation. Currently, its function is being tested<br />
and (where required) modified for a network of<br />
hardware node prototypes. Fig. 7 shows a section of<br />
the final tree for a simulation for 400 nodes with the<br />
root at the node marked with red. Arrows display the<br />
master-slave relationships and the colors indicate<br />
the coordination number of each node.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
Drahtlose Sensor- und Aktuatornetze zum<br />
Schutz kritischer Infrastrukturen<br />
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Kritische Infrastrukturen wie Transport- und Energieverteilnetze<br />
sind lebensnotwendig für unsere Gesellschaft<br />
und müssen deshalb 24 Stunden 365 Tage im<br />
Jahr zuverlässig arbeiten. Der Schutz kritischer Infrastrukturen<br />
erfordert Überwachungsmechanismen, mit<br />
denen Ausfälle und Angriffe zuverlässig und so früh<br />
wie möglich erkannt werden können. Ausfälle können<br />
durch unterschiedliche Ereignisse verursacht werden,<br />
z.B. durch schlechtes Wetter oder Naturkatastrophen,<br />
während das Spektrum der Angriffe von Vandalismus<br />
bis zu terroristischen Angriffen reicht. Beispiele sind<br />
der durch starken Schneefall verursachte Zusammenbruch<br />
der Stromversorgung im Münsterland 2005 und<br />
der Zusammenbruch der Telekommunikation in Morgan<br />
Hill in Nord-Kalifornien im April 2009, als Vandalen die<br />
Telekommunikationskabel zerschnitten haben. Im Juli<br />
<strong>2010</strong> wurde mit Stuxnet zum ersten Mal über einen<br />
Computerwurm berichtet, der ausschließlich Automatisierungssysteme<br />
angreift, wie sie für die Überwachung<br />
kritischer Infrastrukturen verwendet werden.<br />
Da sich kritische Infrastrukturen in der Regel über eine<br />
sehr große geographische Fläche erstrecken, müssen<br />
Schutzmechanismen entsprechend skalierbar und kostengünstig<br />
sein. In diesem Zusammenhang erscheinen<br />
drahtlose Sensornetzwerke (WSN) als natürliche<br />
Lösung. WSN können sehr leicht in großer Stückzahl<br />
ausgebracht werden und somit eine große Fläche abdecken.<br />
Außerdem werden sie normalerweise aus kostengünstigen<br />
Geräten aufgebaut. Sie bieten also eine<br />
kosteneffiziente Überwachungslösung, insbesondere<br />
da sie keine zusätzliche Infrastruktur benötigen.<br />
Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass der Nutzen<br />
drahtloser Sensornetze zum Schutz kritischer Infrastrukturen<br />
primär von ihrer Zuverlässigkeit abhängt. Ein WSN,<br />
das Fehlerzustände nicht meldet, hält den Betreiber der<br />
Infrastruktur unter Umständen davon ab, die Mängel<br />
rechtzeitig zu beseitigen, bevor diese sich auf die Verfügbarkeit<br />
der Infrastruktur auswirken. Drahtlose Netzwerke<br />
wireless Sensor and Actuator Networks<br />
for the Protection of Critical<br />
Infrastructures<br />
Critical Infrastructures (CI) such as transportation<br />
and energy distribution networks are essential to<br />
our society and for this reason they are expected to<br />
be available 24 hours a day, 365 days a year. Critical<br />
Infrastructure protection (CIp) requires monitoring<br />
mechanisms that enable reliable failure and attack<br />
detection as early as possible. these failures may<br />
have a number of causes, including, but not limited to<br />
bad weather conditions or natural disasters; while attacks<br />
may range from mere vandalism to terrorist activities.<br />
Real world examples of such failures include<br />
the failure of the energy distribution network due to<br />
heavy snowfall in Munsterland, north-Western Germany,<br />
in 2005, and the disruption of telecommunication<br />
services by the intentional cutting of some optical fibres<br />
in Morgan Hill, northern California, in April 2009.<br />
More recently a computer worm codenamed Stuxnet<br />
against control systems was reported in July <strong>2010</strong>. It<br />
raised international concern, as it was a very sophisticated<br />
virus, exclusively targeting CI.<br />
Since many CIs have a large geographical span, CIp<br />
monitoring mechanisms must be scalable and costefficient.<br />
In this context, Wireless Sensor networks<br />
(WSns) naturally arise as a potential solution. Specifically,<br />
WSns can be relatively easily deployed on<br />
a large scale to cover large geographic regions and<br />
as they are normally built from low cost devices, they<br />
provide a very cost-efficient monitoring solution<br />
without requiring additional infrastructure.<br />
It is however important to note that the usefulness<br />
of WSns for CIp is primarily determined by the dependability<br />
of the WSn itself. A WSn that fails to report a<br />
faulty condition would prevent the CI operator from<br />
carrying out the appropriate maintenance that may fix<br />
the problem before the consequences impact the CI.<br />
System aspects, such as redundancy, integrity, real-
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
sind deutlich unzuverlässiger als drahtgebundene. Deshalb<br />
müssen Aspekte wie Redundanz, Sicherheit, Echtzeitverhalten<br />
und Verfügbarkeit in den WSNs umgesetzt<br />
werden.<br />
Von besonderer Bedeutung ist der Sicherheitsaspekt,<br />
weil er sich direkt auf die anderen Maße für Zuverlässigkeit<br />
auswirkt. So kann die Kommunikation z.B.<br />
durch „Jamming“ Angriffe, also durch konstantes Senden<br />
eines Angreifers, vollständig zum Erliegen gebracht<br />
werden. Auch das Einschleusen falscher Daten und das<br />
Abhören von Nachrichten sind einfacher umzusetzen,<br />
da kein physikalischer Zugriff auf die Übertragungsleitungen<br />
erforderlich ist.<br />
time behaviour, as well as security and availability are<br />
essential requirements to make the WSn, and hence<br />
the monitoring services that it provides, dependable.<br />
the use of WSns has significant impact on the dependability<br />
of the CI control system and the CI itself.<br />
In particular, it is well-known that wireless communication<br />
channels are more vulnerable to environmental<br />
noise, and hence are in general less reliable<br />
than wired links. Moreover, wireless channels are also<br />
vulnerable to attacks such as jamming, injection of<br />
forged data and eavesdropping that are more difficult<br />
to carry out in a wired environment, where access to<br />
the communication links are physically limited.<br />
Abb. 8: Prozess und Datenstrukturen der Anforderungsdefinition: Der Anwendungsentwickler wählt die Anforderungen in einem Formular aus.<br />
Anschließend werden diese auf formale Parameter für die weitere Modulauswahl durch configKIT abgebildet.<br />
Fig. 8: process and data structures of the requirement definition: the application designer chooses basic requirements in a form.<br />
then, automatic mapping creates tables as input for further processing.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Um WSNs so zuverlässig zu machen, dass sie zum Schutz<br />
kritischer Infrastrukturen verwendet werden können,<br />
muss ihr gesamter Lebenszyklus von der Untersuchung<br />
der Anforderungen, über die Auswahl der entsprechenden<br />
Softwaremodule und ihre Installation bis zum<br />
Normalbetrieb betrachtet werden. Hieraus ergeben sich<br />
die beiden folgenden Herausforderungen:<br />
• Bereitstellung geeigneter Entwicklungsmethodo-<br />
logien und -werkzeuge, um hinreichend zuverlässige<br />
WSNs herstellen zu können.<br />
• Bereitstellung von Softwaremodulen, die Lösungen<br />
für Sicherheit, Selbstheilung und Zuverlässigkeit<br />
bieten und damit auch bei Naturkatastrophen, An-<br />
griffen und Unfällen zumindest ein Mindestmaß an<br />
Operationalität der WSNs garantieren.<br />
Während der ersten 15 Monate des Projektes hat sich<br />
das <strong>IHP</strong> auf die Entwicklung von Designmethoden und<br />
-werkzeugen konzentriert. So wurde ein eigenes MAC<br />
Protokoll entwickelt, das es erlaubt, Quality of Service<br />
Parameter wie maximale Antwortzeiten zu bestimmen<br />
und durch Berechnung einer Sendereihenfolge auch<br />
umzusetzen. Außerdem wurde das configKIT, dessen<br />
Entwicklung im Projekt UbiSec&Sens (Ubiquitous<br />
Sensing and Security in the European Homeland) begonnen<br />
wurde, weiterentwickelt. Hier kann der Anwendungsentwickler<br />
Anforderungen an das WSN in einem<br />
Formular eintragen, das anschließend ausgewertet und<br />
auf formale Anforderungen abgebildet wird. Diese verwendet<br />
configKIT dann, um die geeigneten Softwaremodule<br />
für das Netzwerk auszuwählen. Abb. 8 zeigt<br />
diesen Entwicklungsschritt.<br />
to ensure dependability of WSns to a degree sufficient<br />
for their use as a means for protecting CI, their<br />
complete lifecycle needs to be taken into account,<br />
starting with the design phase including requirements,<br />
engineering and determination of its software<br />
components via deployment and normal operations<br />
phase. this leads to the following two major challenges:<br />
• provision of engineering methodologies and tools<br />
support to design sufficiently dependable WSns.<br />
• provision of software modules that provide<br />
security, self-healing and dependability solutions<br />
which guarantee that attacks, accidents, natural<br />
disasters or other factors will have only minimal<br />
impact on the WSn so that they will provide a<br />
certain degree of service in any situation.<br />
During the first fifteen months of the project IHp has<br />
focused on the development of engineering methodologies.<br />
Here two major items have been investigated.<br />
on the one hand we researched and developed<br />
our own MAC protocol called “Distributed low Duty<br />
Cycle MAC” with which we can calculate the maximum<br />
delay and implement it by defining a corresponding<br />
sending schedule while reducing the energy consumption.<br />
the second major research item was the<br />
extension of the configKIt developed in the project<br />
ubiSec&Sens (ubiquitous Sensing and Security in the<br />
european Homeland). the idea is, that the application<br />
developer chooses a set of application requirements,<br />
which are defined in a GuI of configKIt. After that,<br />
configKIt maps the chosen requirements to testable<br />
metrics and global parameters, and finally determines<br />
the corresponding software modules. Fig. 8 illustrates<br />
the process.
Optische Glasfaser ICs mit geringer Leistungsaufnahme<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Das Ziel des Projekts ist es, eine nächste Generation von<br />
Kurzstrecken-Glasfaser-Kommunikationsverbindungen<br />
(bis 300 m) zu ermöglichen, welche hohe Datenraten bei<br />
geringer Leistungsaufnahme unterstützt. Die Arbeiten<br />
wurden im Rahmen der Projekte HiTrans (Investitionsbank<br />
Berlin) und OpticalLink (B<strong>MB</strong>F) unterstützt.<br />
Aktuell werden Glasfaserverbindungen sehr häufig zu<br />
Telekommunikationszwecken und zur Datenübertragung<br />
eingesetzt. Bestehende Datenverbindungen, die Datenraten<br />
von 10 Gbps erreichen, kommen in Datenzentren<br />
zum Einsatz. Die nächste Generation von Glasfasern unterstützt<br />
Übertragungsraten von 26 Gbps und 40 Gbps.<br />
Infiniband strebt Raten von 26 Gbps und FiberChannel<br />
von 28 Gbps pro Leitung an. IEEE 802.3ba Ethernet wird<br />
vier parallele Verbindungen mit jeweils 25 Gbps oder eine<br />
einzelne Verbindung mit 40 Gbps unterstützen. VCSEL<br />
Treiber-ICs und Transimpedanzverstärker (engl. TIA) sind<br />
zwei der am häufigsten eingesetzten Schaltungskomponenten<br />
in TX- und RX-Modulen einer jeden Glasfaserverbindung.<br />
Low-Power Fiber Optic ICs<br />
the goal is to enable next generation of short-range<br />
fiber-optic communication links (up to 300 m) supporting<br />
high data rates at low power dissipation. this<br />
work was supported by the projects Hitrans (Investitionsbank<br />
Berlin) and opticallink (B<strong>MB</strong>F).<br />
today, fiber optic links are extensively used in telecommunication<br />
and data communication. Current<br />
data communication links, operating at 10 Gbps, are<br />
used in data centers. the next generation of fiber optic<br />
links will support bit rates of 25 Gbps and 40 Gbps.<br />
Infiniband has targeted 26 Gbps, Fiber-Channel has<br />
targeted 28 Gbps per lane, and Ieee 802.3ba ethernet<br />
will support 4 parallel 25 Gbps links or a single<br />
40 Gbps link. VCSel driver ICs and transimpedance<br />
amplifiers (tIA) are two major electronic parts used<br />
in the tx and Rx module of every optical fiber link. In<br />
this project a new set of SiGe BiCMoS electronic ICs<br />
will be developed for the future applications.<br />
Abb. 9: Entwickelter IC, integriert in einem Modul mit<br />
photonischen Komponenten.<br />
Fig. 9: Developed IC integrated in a module with photonic<br />
components.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Im Rahmen dieses Projekts wird eine Reihe von neuen<br />
elektronischen SiGe-BiCMOS-ICs für zukünftige Anwendungen<br />
entwickelt. Hierzu wurden mehrere unterschiedliche<br />
Chips für Übertragungsraten von 25 Gbps und<br />
40 Gbps entwickelt. Die größte Herausforderung bei<br />
dem Entwurf dieser Chips stellte die Minimierung der<br />
Leistungsaufnahme dar. Es wurden neue Schaltungstopologien<br />
entwickelt um einen Leistungsverbrauch zu<br />
erreichen, der geringer ist als der von hochmodernen<br />
Schaltungsstrukturen. Abb. 10 zeigt die entwickelten<br />
Komponenten, die für eine Glasfaserverbindung benötigt<br />
werden.<br />
Die entwickelten Transimpedanzverstärker weisen selbst<br />
bei großen parasitären Kapazitäten der „multimode photo<br />
detectors“ eine hohe Bandbreite auf. Wegen der hohen<br />
Verstärkung der TIA-Schaltungen werden keine externen<br />
Begrenzungsverstärker mehr benötigt. Die VCSEL<br />
Treiber-ICs wurden mit verschiedenen programmierbaren<br />
Optionen ausgestattet. Des Weiteren ist der Einsatz mit<br />
Hochgeschwindigkeits-VCSELs, welche eine hohe Impedanz<br />
und eine große Schwellenspannungen aufweisen,<br />
möglich. Die Messergebnisse zeigen deutliche und offene<br />
Augendiagramme bis hin zu einer Datenrate von<br />
40 Gbps. Die entwickelten ICs können den Grundstein<br />
für die Anwendung von <strong>IHP</strong>-Technologien in Glasfaser-<br />
Kommunikationssystemen legen.<br />
Abb. 10: ICs in einer vollständigen optischen Verbindung.<br />
Fig. 10: ICs in a complete optical link.<br />
For this purpose, the project developed a set of different<br />
chips for 25 Gbps and 40 Gbps. the main challenge<br />
in designing such chips is to minimize the power<br />
consumption. new circuit topologies were developed<br />
in order to reduce power consumption beyond that of<br />
state of the art circuit structures. Fig. 10 shows the<br />
developed components within a link.<br />
the developed tIA amplifiers exhibit large bandwidth<br />
even in presence of high parasitic capacitance of the<br />
multimode photo detectors. the large gain of the tIA<br />
circuits eliminates the need for external limiting amplifiers.<br />
the VCSel driver ICs are designed with various<br />
programmability options and capability to work<br />
with high-speed VCSels exhibiting large impedance<br />
and/or large threshold voltages. Measurement results<br />
show clear and open eye-diagrams up to 40 Gbps. the<br />
developed ICs can pave the way for deploying IHp<br />
technology in fiber optic communication systems and<br />
help IHp on the road towards a photonics foundry.
Beamforming für 60 GHz Schaltkreise<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Ziel des Projektes ist es, strahlformende 60 GHz Transceiver<br />
für Sender und Empfänger zu entwickeln. Damit<br />
kann für die derzeit vorhandenen 60 GHz Schaltkreise<br />
sowohl die Datenrate als auch die Reichweite der Übertragung<br />
vergrößert werden. Ein weiteres wichtiges Ziel<br />
ist es, Erfahrungen beim Design von phasengesteuerten<br />
Hochleistungs-Schaltkreisen in SiGe BiCMOS-Technologien<br />
zu erarbeiten.<br />
Aktuelle Silizium-Technologien haben im Vergleich zu<br />
III-V-Technologien im Millimeterwellenbereich ein höheres<br />
Rauschen und eine geringere Ausgangsleistung.<br />
Dadurch ist das Link-Budget bei Datenübertragung<br />
im Gbps-Bereich wesentlich geringer. Wenn man Datenmengen<br />
im Bereich von Multi-Gbps für WPAN- und<br />
WLAN-Anwendungen übertragen will, müssen phasengesteuerte<br />
Sender und Empfänger für den Millimeterwellen-Bereich<br />
entwickelt werden, mit denen ein hoher<br />
Link Gain ohne eine Verringerung des Erfassungswinkels<br />
erzielt werden kann. Der Hauptnutzen der Phasensteuerung<br />
besteht darin, dass die Formung und die<br />
Steuerung des Strahles elektronisch realisiert werden<br />
können. Beamformer werden in Sendern genutzt, um<br />
die mittlere äquivalente isotrope Strahlungsleistung<br />
Abb. 11: Die Systemarchitektur des strahlformenden Empfänger- und Sender-Schaltkreises.<br />
Fig. 11: the system architecture of the tX and RX beamforming chip.<br />
60 GHz Beamforming Chips<br />
the goal is to develop 60 GHz beamforming frontends<br />
for both transmitter and receiver. this will enhance<br />
both the data rate and distance of transmission<br />
of the current version of the 60 GHz chipset. A further<br />
important goal is to acquire the knowledge of designing<br />
high performance phased array circuits in SiGe<br />
BiCMoS technologies.<br />
the current silicon technologies suffer from high<br />
noise and lower output power at millimeter-wave<br />
(mm-wave) frequencies compared to III-V counterparts.<br />
this seriously limits the link budget of Gbps<br />
transmission. In order to achieve multi-Gbps transmission<br />
for WpAn and WlAn applications, phased-<br />
array transmitters and receivers working at mmwave<br />
frequencies must be developed to provide high<br />
link gain without sacrificing angular coverage. the<br />
main advantage of the phased-arrays is that electronic<br />
beam forming and steering can be achieved. In<br />
transmitters phased-arrays are used to increase the<br />
effective Isotropic Radiated power (eIRp), while in<br />
receivers, they are used to increase the Signal to Interference-plus-noise<br />
Ratio (SInR). Higher eIRp and<br />
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6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
(EIRP) zu erhöhen, während sie in Empfängern eingesetzt<br />
werden, um das Verhältnis der Signalleistung zur<br />
Störleistung (SINR) zu verbessern. Größere Werte für<br />
EIRP und SINR ermöglichen höhere Übertragungsraten<br />
und größere Entfernungen für die Übertragung.<br />
Daher wurden strahlformende 60 GHz Sender und Empfänger<br />
entwickelt, mit denen die Tragfähigkeit des<br />
Konzeptes eines hochintegrierten 60 GHz Beamformers<br />
nachgewiesen werden kann. Abb. 11 zeigt das Blockdiagramm<br />
für Sender und Empfänger.<br />
Die strahlformenden Schaltkreise basieren auf einer<br />
HF Phasenschieber-Architektur. Dabei sind die Phasenschieber<br />
auf der Empfängerseite nach dem rauscharmen<br />
Verstärker (LNA) und auf der Senderseite vor<br />
dem Leistungsverstärker (PA) angeordnet. Im Senderschaltkreis<br />
sind einfache digitale 2-Bit Phasenschieber<br />
implementiert, im Empfängerschaltkreis hingegen<br />
sehr genaue Vektor-Modulatoren. Der Vektor-Modulator<br />
verfügt sowohl über eine Amplituden- als auch eine<br />
Phasensteuerung über einen Bereich von 25 dB bzw.<br />
360°. Der entwickelte Sender besteht aus vier Kanälen.<br />
Jeder Kanal enthält digitale 2-Bit Phasenschieber<br />
und Hochleistungsverstärker. Außerdem enthält<br />
er ein vollständiges Netzwerk zur Signalverteilung mit<br />
Leistungsteilern im Millimeterwellen-Bereich, einen<br />
Aufwärtsmischer sowie einen vollständig integrierten<br />
48 GHz Frequenzsynthesizer.<br />
Zusätzlich ist ein hochintegriertes Millimeterwellen-<br />
Netzwerk zur Kombination von Leistung enthalten.<br />
Dieses Netzwerk enthält sowohl aktive als auch passive<br />
Bausteine zur Leistungskombination. Abb. 12 zeigt<br />
das Foto eines Empfänger-Schaltkreises. Zum Test der<br />
Performance der Zwischenfrequenz sind der Abwärtsmischer<br />
und der vollständig integrierte 48 GHz Synthesizer<br />
in der Schaltung enthalten.<br />
SInR values translate into higher bit rates and longer<br />
distances.<br />
For this purpose 60 GHz beamforming transmitters<br />
and receivers have been developed, to prove the concept<br />
of the highly integrated 60 GHz phased-array<br />
system. Fig. 11 illustrates the block diagram of both<br />
tX and RX.<br />
the beamforming chips are based on RF phase shifting<br />
architecture. Here, the phase shifters are arranged after<br />
the lnA on the receiver side and before the pA on<br />
the transmitter side. on the transmitter chip simple<br />
2-bit digital-controlled phase shifters are implemented,<br />
on the receiver chip very accurate vector-modulators<br />
are used. the vector-modulator exhibits both<br />
amplitude and phase control over 25 dB and 360°,<br />
respectively. the developed transmitter consists of<br />
four channels; each channel contains 2-bit digitallycontrolled<br />
phase shifters and high power amplifiers.<br />
It also contains a complete millimeter-wave power<br />
division network, up-conversion mixer and fully integrated<br />
48 GHz frequency synthesizer.<br />
It also includes a highly integrated millimeter-wave<br />
power combining network. the power combining network<br />
contains both active and passive power combiners.<br />
Fig. 12 shows a photo of the receiver chip. For<br />
testing IF performance, the down-conversion mixer<br />
and the fully integrated 48 GHz frequency synthesizer<br />
are integrated.<br />
Abb. 12: Foto des strahlformenden 60 GHz Schaltkreises.<br />
Fig. 12: the beamforming 60 GHz RX Chip photo.
DistCom - Impulse Radio UWB Chipsatz<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Ziel des vom BMWi geförderten Projektes ist es, die Impuls-Funktechnik<br />
neben der Übertragung von Daten<br />
gleichzeitig auch für die hochgenaue funkbasierte Lokalisierung<br />
in Gebäuden nutzbar zu machen. Dazu wurde<br />
ein Transceiver (Sende- und Empfangsschaltung)<br />
entwickelt und optimiert, der auf früheren Ergebnissen<br />
des Projektes PULSERS II basiert. Der nun verfügbare<br />
Chipsatz ist die Basis für UWB Funkmodule, mit denen<br />
eine präzise Lokalisierung im Dezimeterbereich realisiert<br />
werden kann.<br />
Die Basis der Funkübertragung sind extrem kurze Impulse<br />
mit einer Dauer von etwa einer Nanosekunde,<br />
deren Frequenzspektrum im Bereich zwischen 6,0 und<br />
8,5 GHz (entsprechend der ECC-Frequenzmaske) liegt.<br />
Diese Impulsübertragung erlaubt mittels geeigneter<br />
Modulation (Impulse Position Modulation und BPSK)<br />
nicht nur sehr hohe Datenraten bis zu 1 Gbps, sondern<br />
auch die Messung der Ausbreitungszeit von Funksignalen<br />
zwischen Sender und Empfänger. Damit kann<br />
dann der Abstand zwischen zwei Funkknoten bestimmt<br />
werden, der dann wiederum der präzisen Positionsbestimmung<br />
dient.<br />
a) b)<br />
Abb. 13: Fotos des UWB Transceiver Chipsatzes; a) Sender Tx249, b) Empfänger Rx249.<br />
Fig. 13: photographs of the uWB transceiver chipset; a) transmitter tx249, b) receiver Rx249.<br />
distCom - UwB Impulse Radio Chipset<br />
the goal of this project funded by BMWi is to utilize<br />
the impulse radio technique for data transmission as<br />
well as for high-precision indoor localization at the<br />
same time. For this purpose, a transceiver has been<br />
developed and optimized, based on earlier results<br />
from the project pulSeRS II. the chipset is now the<br />
basis of uWB radio modules, which allow precise indoor<br />
localization in the decimeter range.<br />
the basis of this kind of radio transmission consists<br />
of extremely short impulses with a duration of about<br />
1 nanosecond, the frequency spectrum of which lies<br />
in the range of 6.0 to 8.5 GHz. this impulse transmission<br />
allows not only huge data rates up to 1 Gbps by<br />
employing proper impulse position modulation and<br />
BpSK, but also the measurement of propagation delays<br />
of radio signals between the transmitter and the<br />
receiver. taking this, one can calculate the distance<br />
between two radio nodes, which in return serves for<br />
precise position determination.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
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A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Mit der Vorgängergeneration dieses Chipsatzes konnten<br />
bereits hervorragende Ergebnisse zur Bestimmung<br />
des Abstandes zweier Funkknoten erzielt und publiziert<br />
werden. Unter günstigen Funkausbreitungsbedingungen<br />
wurde eine Genauigkeit von ca. 4 cm erreicht,<br />
wobei eine Update-Rate von 1000 Hz möglich war. Solche<br />
Ergebnisse sind international bisher von anderer<br />
Seite unerreicht. Allerdings mussten noch Schwächen<br />
der Prototypen bezüglich der Zuverlässigkeit, Funkreichweite<br />
und Temperaturstabilität behoben werden, die im<br />
Rahmen des DistCom Projektes adressiert wurden. Dies<br />
ist gelungen und der neue UWB Chipsatz (bestehend<br />
aus dem Receiver Rx249 und dem Transmitter Tx249)<br />
wird derzeit bei unserem Projektpartner IMST in neu<br />
entwickelte Funkmodule integriert. Die Abb. 13 zeigt<br />
Fotos der beiden Chips, gebondet in ein HF-Gehäuse.<br />
Der Transmitter-Chip erzeugt HF-Impulse mit einer<br />
mittleren Wiederholrate von 56,64 MHz, wobei der tatsächliche<br />
Abstand zwischen den Impulsen stark variiert<br />
in Abhängigkeit von Impulse Position Modulation. Die<br />
Abb. 14 zeigt eine solche Impulsfolge im Zeitbereich<br />
und das dazugehörige Frequenzspektrum des Sendesignals.<br />
Die Form und die Mittenfrequenz der gesendeten<br />
Impulse wurden so gewählt, dass die ECC-Frequenzmaske<br />
möglichst optimal ausgenutzt und trotzdem<br />
nicht verletzt wird.<br />
Der Receiver empfängt die gesendeten Impulse und<br />
gibt die Einhüllende (Pulse Envelope) am analogen<br />
Ausgang zur weiteren Verarbeitung mittels ADC aus.<br />
Gegenüber der Vorgängerversion konnten die Sensitivität<br />
auf -70 dBm und die Linearität erheblich verbessert<br />
werden. Die maximal mögliche Verstärkung wurde auf<br />
knapp 80 dB erhöht, wobei sie in 16 Schritten zu je 3 dB<br />
reduziert werden kann, um eine Adaption an die konkreten<br />
Funkkanalbedingungen zu ermöglichen.<br />
Eine wichtige Besonderheit dieses Chipsatzes ist die<br />
implementierte Einheit für Time-of-Flight Messungen<br />
für die Lokalisierung. Sie ermöglicht die Erfassung<br />
eines „Zeitstempels“ im Moment des ersten Eintreffens<br />
eines Impulses. Das Inkrement dieser Zeitmesseinheit<br />
ist etwa 275 ps. Durch eine geeignete bidirektionale<br />
Übertragung eines Datenpaketes zur Lokalisierung<br />
(Two-Way-Ranging) kann damit der Abstand zwischen<br />
With the previous generation of this chipset we have<br />
been able to achieve excellent results in distance<br />
determination between two radio nodes, which have<br />
already been published. under favorable radio propagation<br />
conditions an accuracy of 4 cm has been reached<br />
with an update rate of 1000 Hz. these results<br />
are unique in this field. However, weaknesses of the<br />
prototypes regarding reliability, radio transmission<br />
range and temperature stability needed to be fixed<br />
and were addressed within the DistCom project. this<br />
has been successfully accomplished and the new<br />
chipset (consisting of the receiver Rx249 and transmitter<br />
tx249) is currently being integrated into a<br />
newly developed radio module by our project partner<br />
IMSt. Fig. 13 shows photographs of the chips bonded<br />
into RF packages.<br />
the transmitter chip generates RF impulses with an<br />
average repetition rate of 56.64 MHz, whereas the<br />
actual distance between two impulses varies heavily<br />
in accordance with the impulse position modulation.<br />
Fig. 14 shows such an impulse train in time domain<br />
and the corresponding frequency spectrum of the<br />
transmitted signal. the shape and the center frequency<br />
of the RF impulses have been chosen in such<br />
a way that the eCC frequency mask is optimally used<br />
but not violated.<br />
the receiver acquires the transmitted impulses and<br />
provides the impulse envelope at the analogue output<br />
for further processing using an ADC. Compared to<br />
the previous version, the sensitivity was improved to<br />
-70 dBm and the linearity was also improved considerably.<br />
the maximum achievable gain was increased<br />
up to almost 80 dB, whereas it can be reduced in 16<br />
steps of 3 dB each in order to allow an adaptation to<br />
the actual given radio channel conditions.<br />
An important feature of the chipset is the implemented<br />
unit for time-of-flight measurements intended<br />
for localization. It allows the acquisition of a “time<br />
stamp” at the moment of the first appearance of an<br />
impulse. the minimum step size of the time measurement<br />
is about 275 ps. By bidirectional transmission<br />
of a suitable data packet for localization (two-way<br />
ranging) the distance of two radio nodes can be de-
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
zwei UWB Funkknoten auf wenige Zentimeter genau<br />
bestimmt werden. Wird diese Abstandsbestimmung<br />
zu verschiedenen Punkten an bekannten Positionen<br />
durchgeführt, kann anschließend die genaue Position<br />
eines mobilen Funkknotens berechnet werden. Dies soll<br />
in Zusammenarbeit mit unserem Projektpartner in naher<br />
Zukunft demonstriert werden.<br />
Abb. 14: Beispiel Sequenz von<br />
Impulsen;<br />
a) Positionsmoduliert,<br />
Schnappschuss vom<br />
Oszilloskop,<br />
b) Fester Pulsabstand,<br />
Frequenzspektrum<br />
Fig. 14: example sequence of<br />
impulses;<br />
a) impulse position<br />
modulated, snapshot<br />
from oscilloscope,<br />
b) regular pulse distance,<br />
frequency spectrum<br />
termined with an accuracy of only few centimeters.<br />
When carrying out distance measurements to different<br />
points from known positions, the precise position<br />
of a mobile node can then be calculated. this shall<br />
be demonstrated in the near future in collaboration<br />
with our project partner.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
DOTFIVE<br />
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Das im Februar 2008 gestartete EU-Projekt DOTFIVE<br />
verfolgt das Ziel, die maximale Schwingfrequenz f max<br />
von Silizium-Germanium Hetero-Bipolartransistoren<br />
(SiGe-HBT) auf 0,5 Terahertz (500 Gigahertz) zu steigern.<br />
Dieser Frequenzwert bedeutet gegenüber dem zu<br />
Projektbeginn bekannten Stand der Technik eine Verbesserung<br />
etwa um den Faktor 2. Gemeinsam mit 15<br />
europäischen Partnern aus Industrie und Forschung<br />
arbeitete das <strong>IHP</strong> in diesem Projekt sowohl an der Vervollkommnung<br />
bestehender Bauelementekonzepte als<br />
auch an der Entwicklung und Testung neuer Transistorkonstruktionen.<br />
Das Projekt endet im Sommer 2011.<br />
Das <strong>IHP</strong> konnte, wie in der Projektplanung vorgesehen,<br />
im Oktober <strong>2010</strong> die erfolgreiche Erfüllung der vereinbarten<br />
Ziele abrechnen. Darin eingeschlossen ist die<br />
Präsentation neuer Rekordmarken für SiGe HBTs mit<br />
500 GHz f max sowie einer Gatterverzögerungszeit für<br />
Ringoszillatoren von 2 ps. Die im Verlaufe des Projektes<br />
angestrebte deutliche Steigerung der Leistungsfähigkeit<br />
von SiGe-HBTs im Hochfrequenzbereich konnte<br />
nicht nur auf Transistorebene nachgewiesen werden. In<br />
drei aufeinanderfolgenden Iterationen wurde praktisch<br />
ohne Verzögerung die jeweils neueste Transistorgeneration<br />
in Schaltkreisen getestet. Die von Projektpartnern<br />
auf Basis dieser Transistoren entwickelten Schaltungen<br />
mit Arbeitsfrequenzen, die im Bereich von 160 GHz bis<br />
sogar 825 GHz liegen, zeugen auch hier von einer wesentlich<br />
gesteigerten Qualität.<br />
dOTFIVE<br />
the goal defined at the start of the european project<br />
DotFIVe in February 2008 has been the development of<br />
a Silicon-Germanium Hetero-Bipolar-transistor (SiGe<br />
HBt) achieving a maximum oscillation frequency of<br />
about 0.5 terahertz (500 gigahertz). this exhibits a<br />
value exceeding the state-of-the-art performance at<br />
that time by about a factor of two. Within DotFIVe,<br />
IHp has been part of a powerful consortium consisting<br />
of 15 european industry and research partners<br />
working on the optimization of existing as well as on<br />
the exploration of novel transistor constructions. the<br />
project will terminate in summer 2011.<br />
the contribution of IHp within DotFIVe was successfully<br />
fulfilled in october <strong>2010</strong>, as planned at the<br />
project start. By then, IHp was able to mark new records<br />
for SiGe HBts, firstly with a maximum oscillation<br />
frequency f max of 500 GHz and secondly with a<br />
value of 2 ps (picoseconds) for the gate-delay time<br />
of ring-oscillators. It has not only been possible to<br />
demonstrate the performance enhancement that has<br />
been targeted and achieved in the course of the project<br />
merely on the transistor level. Moreover, within<br />
3 subsequent iterations the respective latest transistor<br />
generation has been tested practically without<br />
any delay in complete circuits developed by DotFIVe<br />
project partners. the results achieved with circuits<br />
operating at frequencies of 160 GHz and even up to<br />
a value of 825 GHz document once more an outstanding<br />
improvement of quality.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Eine deutliche Steigerung der Arbeitsfrequenz in einem<br />
mit der etablierten Silizium-Technologie kompatiblen<br />
Materialsystem ermöglicht neuartige und komplexe<br />
Systemlösungen, die zudem tauglich für die Massenproduktion<br />
sind. Die breite Palette möglicher Anwendungsgebiete,<br />
die sich mit dem Vordringen in den unteren<br />
Terahertzbereich (0,3 bis 1 THz) eröffnet, reicht von<br />
schneller Datenübertragung über Radaranwendungen<br />
bis hin zu neuartigen bildgebenden Verfahren in Medizin<br />
und Technik.<br />
Nachdem im Jahre 2008 vom <strong>IHP</strong> eine Doppel-Polysilizium<br />
Technologie mit selektiver Basisepitaxie und<br />
speziell ausgeführtem Basisanschluss im Rahmen von<br />
DOTFIVE entwickelt und vorgestellt wurde, konnte das<br />
finale Projektziel für f max mit 500 GHz auf Basis eines<br />
HBT-Moduls mit nicht-selektiver Basisepitaxie erreicht<br />
werden. Die Leistungssteigerung dieser bereits in der<br />
0,13 µm BiCMOS-Technologie des <strong>IHP</strong> eingesetzten HBT<br />
Konstruktion ist durch eine Verkleinerung von Bauelementeabmessungen<br />
sowie durch Modifikationen des<br />
Basisprofiles, der thermischen Ausheilung, des Silizidwiderstandes,<br />
der Emitterabscheidung und des selektiv<br />
implantierten Kollektors erreicht worden.<br />
Abb. 15 zeigt Querschnitte der ersten und dritten HBT<br />
Generation, hier bezeichnet mit „D51“ und „D53“.<br />
the aspired enhancement of the operating frequency,<br />
within a technology based on a material-system that<br />
is compatible to the well-established silicon-technology,<br />
paves the way for new and complex system solutions,<br />
which are moreover suited for mass-production.<br />
A broad range of possible system-applications<br />
that becomes feasible when entering the low terahertz<br />
frequency-regime (0.3 to 1 tHz), covers highspeed<br />
communication, radar application, as well as<br />
novel applications of mmWave imaging and sensing<br />
for technical and medical applications.<br />
In 2008, significant progress for a novel double-polysilicon<br />
technology with selective epitaxial base deposition<br />
and an unconventional base-link region has<br />
been developed and published within DotFIVe. the<br />
project target of 500 GHz for f max has finally been met<br />
in <strong>2010</strong> based on an HBt module with non-selective<br />
base epitaxy. the underlying device construction is<br />
derived from IHp’s 0.13 µm BiCMoS technology. the<br />
progress in device performance has been achieved<br />
by device scaling and by a number of process modifications,<br />
including the base profile, the annealing<br />
regime, the salicide sheet resistance, the emitter deposition<br />
and the selectively implanted collector.<br />
Fig. 15 shows cross section pictures of the first and<br />
the final third device generations of this architecture<br />
labeled “D51” and “D53”, respectively.<br />
Abb. 15: TEM Querschnittsabbildungen der ersten (D51) und dritten (D53) Generation von HBTs mit differentieller Basisepitaxie,<br />
die im Verlauf des DOTFIVE Projektes entwickelt wurden.<br />
Fig. 15: teM cross sections of the first (D51) and the final third (D53) generation of HBts with differential base epitaxy developed<br />
in the course of the DotFIVe project.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Statische und Kleinsignal-Messwerte sind für HBTs beider<br />
Generationen in Abb. 16 gezeigt. So konnte die<br />
maximale Transitfrequenz f T von 235 auf 300 GHz und<br />
die maximale Schwingfrequenz f max von 300 auf 500<br />
GHz gesteigert werden. Die Ergebnisse wurden auf der<br />
IEDM-Konferenz im Dezember <strong>2010</strong> in San Francisco<br />
der Fachwelt vorgestellt.<br />
Static and small-signal transistor characteristics are<br />
shown in Fig. 16. these means lead to an increase of<br />
the transit frequency f t from 235 to 300 GHz and of<br />
the maximum oscillation frequency f max from 300 to<br />
500 GHz. these results were presented at the IeDM<br />
conference in December <strong>2010</strong> in San Francisco.<br />
Abb. 16: Statische und Kleinsignal-Kennlinien der ersten (D51) und der dritten (D53) HBT Generation. Gezeigt sind Gummel-Kennlinien<br />
und Ergebnisse von f T / f max Messungen. Die Messungen wurden an Bauelementen mit Emitterflächen von 8x(0.18x0.92)µm 2<br />
(D51) und 8x(0.12x0.96)µm 2 (D53) durchgeführt. Messbedingungen Gummelkennlinien: T = 300 K, V CB = 0 V. Messbedingungen<br />
HF-Messungen: T = 300 K, V CE = 1,5 V , Extrapolation der Stromverstärkung h 21 und der unilateralen Leistungsverstärkung U mit<br />
-20 dB/Dekade bei einer Frequenz von 40 GHz nach Deembedding.<br />
Fig. 16: Static and small-signal device characteristics of the first (D51) and the final (D53) HBt generation, showing the gummel-plot<br />
(a) and the f t / f max measurements. Measurements were carried out on devices with an effective emitter area of 8x(0.18x0.92)µm 2<br />
(D51) and 8x(0.12x0.96)µm 2 (D53), respectively. Gummel plots were measured at t = 300 K with V CB = 0 V. RF measurements were<br />
performed at V Ce = 1.5 V. Deembedded small-signal current gain h 21 and unilateral gain u vs. frequency were used for extrapolation<br />
of f t and f max at 40 GHz with -20 dB per frequency decade.
RF-MEMS Integration<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Das Hauptziel dieses Projektes ist die Integration von<br />
RF-MEMS in einen bestehenden SiGe-BiCMOS-Prozess.<br />
Dies bietet die Möglichkeit, RF-MEMS Schalter in einer<br />
hochmodernen Prozesslinie herzustellen und in<br />
BiCMOS-RFICs zu nutzen.<br />
Im Bereich RF-MEMS wurde in den letzten Jahren ein erheblicher<br />
Aufwand betrieben, aber die industrielle Umsetzung<br />
ging trotz der gezeigten Vorteile wie geringe<br />
Verluste und hohe Linearität nur langsam voran. Ein<br />
wesentlicher Grund dafür ist, dass bei der Herstellung<br />
von RF-MEMS meist spezielle Technologien nötig waren<br />
und dabei z.B. Schwierigkeiten wie Sticking und Integrationsprobleme<br />
mit anderen Teilsystemen auftraten.<br />
RF-MEMS Schalter gelten als Schlüsselkomponente bei<br />
der Strahllenkung und den Anforderungen an phasengesteuerte<br />
Antennen für Millimeter-Wellen-Anwendungen<br />
zum Beispiel bei bildgebenden Systemen für<br />
das 122 GHz ISM Band. Für diese hohen Frequenzen<br />
ist es von Vorteil, den Schalter in einen CMOS- oder<br />
BiCMOS-Prozess monolithisch zu integrieren, da im Gegensatz<br />
zur heterogenen Integration kürzeste Verbindungen<br />
zwischen Schalter und Schaltkreis möglich sind<br />
und damit parasitäre Effekte minimiert werden [1,2].<br />
Dieser technologische Fortschritt ermöglicht damit ein<br />
höheres Level an Komplexität in multifunktionellen<br />
Mikrosystemen. Der IC-Entwurf wird zeigen, wie integrierte<br />
RF-MEMS Schalter in konfigurierbaren ICs für<br />
verschiedenste Anwendungen für mm-Wellenlängen<br />
genutzt werden können. Das Ziel ist es, standardisierte<br />
Bausätze rentabel zu nutzen, welche in großer Stückzahl<br />
und programmierbar für spezifische Anwendungen<br />
hergestellt werden können. Dies verhindert in vielen<br />
Fällen die Notwendigkeit für den anwendungsspezifischen<br />
IC-Entwurf, verringert die Kosten durch das<br />
hohe Marktvolumen und die kürzeren Entwicklungszeiten<br />
und beseitigt Hindernisse, welche zurzeit die<br />
industrielle Umsetzung begrenzen.<br />
RF-MEMS Integration<br />
A major objective of this research is to demonstrate<br />
the integration of RF-MeMS into an existing SiGe BiC-<br />
MoS process. this opens the way to the fabrication of<br />
RF-MeMS within a state of the art processing line and<br />
the use of RF-MeMS switches in BiCMoS RFICs.<br />
RF-MeMS have seen considerable research efforts globally<br />
over the last years, but their industrial uptake<br />
has been very slow, despite their demonstrated advantages<br />
such as low loss and especially high linearity.<br />
A significant part of this dilemma is that RF-MeMS<br />
have mostly been fabricated in dedicated technologies,<br />
with inherent technology related difficulties<br />
such as sticking and integration problems with the<br />
remainder of the system.<br />
RF-MeMS switches are considered to be the key components<br />
to fulfill the beam steering and phase array<br />
antenna requirements of mm-wave applications, such<br />
as imaging systems working in the 122 GHz ISM band.<br />
For such high frequency applications, a monolithic,<br />
embedded integration of the switch with a high-performance<br />
CMoS or BiCMoS platform would be advantageous<br />
over any heterogeneous integration with the<br />
basic IC process, because it provides shortest connection<br />
paths between switch and circuitry resulting in<br />
lowest parasitic effects [1, 2]. the technological advance<br />
will allow a higher level of complexity in multifunctional<br />
microsystems. the IC design approach<br />
will investigate how the fully integrated RF-MeMS<br />
switches can be applied in reconfigurable “core ICs”,<br />
which can be used over a wide range of the millimetre-wave<br />
spectrum for a variety of applications. the<br />
goal is to show a viable way to “off-the-shelf” building<br />
blocks, which can be fabricated in large quantity<br />
and programmed for a specific application. this eliminates<br />
the need for application-specific IC design<br />
in many cases, lowers cost through higher market volume,<br />
reduces design cycle time and hence removes<br />
significant obstacles which currently limit industrial<br />
take-up.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Auf der IEDM <strong>2010</strong> hat das <strong>IHP</strong> einen neuartigen Prozess<br />
zur Integration des RF-MEMS Schalters von der Wafer-Rückseite<br />
vorgestellt [3]. In Abb. 17 ist die neue<br />
Integration des Schalters in den 0,25 µm SiGe:C BiC-<br />
MOS SG25H1 Prozess dargestellt. Der kapazitive Schalter<br />
wird gebildet durch die Schichten Metal3(gelb) und<br />
Metal4(blau). In Metal5 befinden sich die Elektroden<br />
während der Metal4 / Metal5-Stapel als Signalleitung<br />
dient. Die bewegliche Membran besteht aus dem stresskompensierten<br />
Ti / TiN / AlCu / Ti / TiN Metal3 Stapel.<br />
Der RF-MEMS Schalter wurde auf der Rückseite durch<br />
das Kleben eines Glaswafers mittels Polyimid und somit<br />
auf Wafer-Ebene gepackaged (Abb. 18).<br />
Abb. 17: Querschnitt des von der Rückseite integrierten<br />
RF-MEMS Schalters.<br />
Fig. 17: Cross section of back-side processed RF-MeMS<br />
switch integration.<br />
At IeDM <strong>2010</strong>, IHp’s technology group presented a<br />
novel back-side processed RF-MeMS Switch process<br />
[3]. Fig. 17 illustrates the novel RF-MeMS switch<br />
integration in IHp’s 0.25 µm SiGe:C BiCMoS process<br />
SG25H1. the capacitive switch is built between the<br />
Metal3 (yellow) and Metal4 (blue) layers. the highvoltage<br />
electrodes are formed using Metal5 (red)<br />
while the Metal4 / Metal5 stacked layer is used as RF<br />
signal line. the membrane is realized using a stresscompensated<br />
ti / tin / AlCu / ti / tin Metal3 stack. the<br />
released RF-MeMS switch structures were packaged at<br />
wafer level by bonding glass wafers onto the backside<br />
of the BiCMoS+MeMS wafers using polyimide as adhesive<br />
material (Fig. 18).<br />
Abb. 18: Querschnitt mit Rückseiten-Packaging des 8” Wafers.<br />
Fig. 18: Cross section of wafer level packaged 8”<br />
BiCMoS+MeMS wafer.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
In Abb. 19 ist ein mittels FIB hergestellter Querschnitt<br />
des Schalters dargestellt, wobei der Abstand zwischen<br />
M3 und M4 ca. 600 nm beträgt.<br />
Die neuartige Technologie der Integration mittels Rückseitenbearbeitung<br />
benötigt nur einen zusätzlichen<br />
Maskierungsschritt und ist damit unkompliziert und<br />
bietet weiterhin die Möglichkeit eines kostengünstigen<br />
Packagings auf Wafer-Ebene. Der Schalter zeigt sehr<br />
gute elektrische Eigenschaften. Die Einfügedämpfung<br />
ist bis zu 140 GHz kleiner als 0,5 dB. Das Kapazitätsverhältnis<br />
C off / C on liegt bei 1:10 und bietet damit eine<br />
ausgezeichnete Isolation von mindestens 15 dB im<br />
Frequenzbereich von 90-140 GHz (Abb. 20). Die hohe<br />
Zuverlässigkeit des Schalters konnte durch 5 Milliarden<br />
Schaltzyklen ohne Performance-Verluste gezeigt werden.<br />
Abb. 19: FIB Querschnitt des RF-MEMS Schalters (Die Gesamtdicke<br />
der Signalleitung bestehend aus M4 und M5 beträgt 5 µm).<br />
Fig. 19: FIB cross section of the RF-MeMS switch after milling<br />
from front-side. total thickness of the RF-line (M4+M5)<br />
is 5 µm.<br />
A Focus Ion Beam (FIB) cross section of the switch<br />
is shown in Fig. 19. the gap between M3 and M4 was<br />
measured as 600 nm (H1 in Fig. 19).<br />
the novel integration technique using back-side<br />
process is very simple, adding only one mask step to<br />
the underlying high-performance BiCMoS process.<br />
Moreover, it offers low cost, wafer level packaging.<br />
the switch shows excellent electrical parameters after<br />
the wafer level packaging process. the insertion<br />
loss of the switch is less than 0.5 dB up to 140 GHz.<br />
the “off” to “on” capacitance ratio (C off / C on ) is 1:10<br />
providing excellent isolation of more than 15 dB in<br />
the frequency range of 90 to 140 GHz (Fig. 20). no<br />
performance degradation was observed after 5 billion<br />
cold switching cycles demonstrating the high reliability<br />
of the switch.<br />
Abb. 20: S-Parameter des RF-MEMS Schalters.<br />
Fig. 20: Switch S-parameters vs. frequency.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Zwei Projekte bilden die Grundlage für die Entwicklung<br />
der RF-MEMS Technologie am <strong>IHP</strong>. Ziel des von der EU<br />
geförderten FLEXWIN Projektes (www.flexwin.eu) ist<br />
es, ein intelligentes Antennen-Array unter Nutzung<br />
des eingebetteten RF-MEMS BiCMOS-Prozesses zu entwickeln.<br />
Ein weiteres vom B<strong>MB</strong>F gefördertes Verbundforschungsprojekt<br />
ist nanett (Kompetenznetzwerk für<br />
Nanosystemintegration). Das Ziel dieses Projektes ist<br />
die Entwicklung einer Plattform zur Realisierung von<br />
intelligenten und energieeffizienten Systemen, welche<br />
MEMS Komponenten integriert in einen BiCMOS-Prozess<br />
benötigen. In beiden Projekten ist das <strong>IHP</strong> für die Entwicklung<br />
des integrierten RF-MEMS Prozesses verantwortlich.<br />
[1] M. Kaynak, et al., IEDM, Technical Digest, pp. 797-800, 2009.<br />
[2] M. Kaynak, et., al., SiRF, Technical Digest, pp. 144-147, 2009.<br />
[3] M. Kaynak, et al., IEDM, Technical Digest, pp. 832-835, <strong>2010</strong>.<br />
two important projects form a basis to develop the<br />
RF-MeMS technology in IHp. the FleXWIn project,<br />
supported by eu 7th Framework programme (www.<br />
flexwin.eu), aims to develop an intelligent antenna<br />
array system using RF-MeMS switch embedded BiC-<br />
MoS process. Another collaborative project, which is<br />
supported by B<strong>MB</strong>F, is nanett (network for nanosystem<br />
integration). nanett project’s goal is to develop a<br />
heterogeneous integration platform to realize smart<br />
and power efficient systems. Such systems need<br />
MeMS components, integrated into a BiCMoS process.<br />
In both projects, IHp is responsible for developing<br />
the RF-MeMS integrated BiCMoS process.
Siliziumphotonik<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Photonik wird immer mehr zu einer Schlüsseltechnologie,<br />
die in allen Lebensbereichen zum Einsatz kommt.<br />
Dabei spielen nicht mehr allein die Anwendungen in<br />
direktem Zusammenhang mit der Kommunikation eine<br />
Rolle. Optische Funktionalität ist mittlerweile eine<br />
Voraussetzung für die Wertschöpfung in zahlreichen<br />
Anwendungsgebieten, wodurch die Photonik den Charakter<br />
einer Basistechnologie bekommt. In diesem Zusammenhang<br />
sind die intensiven Anstrengungen zur<br />
Entwicklung integrierter photonischer Technologien,<br />
insbesondere die Zusammenführung von Silizium-IC-<br />
Technologie und integrierter Optik (Siliziumphotonik<br />
bzw. Silicon Photonics) zu sehen.<br />
Am <strong>IHP</strong> konzentriert sich die Forschung in der Siliziumphotonik<br />
auf zwei Kerngebiete: Optische Boards und<br />
Photonische BiCMOS. Dabei sind die Arbeiten eng mit<br />
der internationalen Spitzenforschung verknüpft, was<br />
sich unter anderem in der hohen Anzahl von EU-Projekten<br />
mit photonischem Schwerpunkt widerspiegelt.<br />
Zu den bereits laufenden Projekten BOOM (STREP) und<br />
HELIOS (IP) ist im Jahr <strong>2010</strong> das Projekt GALACTICO<br />
(STREP) hinzugekommen, in welchem das <strong>IHP</strong> der Koordinator<br />
ist. Daneben gibt es diverse nationale Projekte<br />
und regionale Projekte im Raum Berlin-Brandenburg.<br />
Das <strong>IHP</strong> arbeitet mit verschiedenen Industriepartnern<br />
zusammen wie z.B. U2T-D, SECOPTA GmbH, NSN-PT,<br />
Telecom-Italia und Constelex in Griechenland. Weitere<br />
wichtige Kooperationspartner sind IMEC, CEA-LETI, FhG<br />
HHI, FhG IZM, UP Valencia, TU Athen und TU Wien.<br />
Silicon Photonics<br />
photonics is becoming a key technology in everyday<br />
life. Furthermore, the application of photonic technologies<br />
is no longer limited to optical communications.<br />
optical functionality is now leveraging the<br />
commercialization of a vast range of products. photonics<br />
is therefore considered a key-enabling technology<br />
underlying a wide spectrum of applications. parts<br />
of these developments focus on integrated photonics<br />
technologies, in particular on the convergence of<br />
silicon IC technology and integrated optics (silicon<br />
photonics).<br />
At IHp, silicon photonics research is conducted in two<br />
directions: Silicon motherboard technology and photonic<br />
BiCMoS technology. our work is closely linked<br />
to international top-level research in this area, which<br />
reflects in the considerable number of eu-funded<br />
projects with focus on photonics. In addition to ongoing<br />
eu-projects (BooM (StRep) and HelIoS (Ip))<br />
we acquired the project GAlACtICo in <strong>2010</strong>, where<br />
IHp acts as the coordinator. In addition to european<br />
activities there are a number of national and regional<br />
(Berlin-Brandenburg) projects. IHp closely cooperates<br />
with industrial partners such as u2t (Germany &<br />
uK), SeCoptA GmbH, nSn-pt, telecom-Italia and Constelex<br />
in Greece. Similarly, we cooperate with IMeC,<br />
CeA-letI, FhG HHI, FhG IZM, up Valencia, tu Athen<br />
and tu Wien.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
Um eine photonische Technologie basierend auf den am<br />
<strong>IHP</strong> zur Verfügung stehenden BiCMOS-Technologiemöglichkeiten<br />
zu entwickeln, wird in enger Kooperation mit<br />
der Technischen Universität Berlin (TU Berlin, FG Hochfrequenztechnik<br />
/ Photonik) gearbeitet. Dabei nutzt<br />
das <strong>IHP</strong> das an der TU Berlin vorhandene Photonik-<br />
Know-how. Die TU Berlin erhält im Gegenzug Zugang<br />
zur <strong>IHP</strong>-Technologie für photonische Anwendungen.<br />
Den Rahmen für die Zusammenarbeit bildet das Joint<br />
Lab Silicon Photonics. Am 18. Juni <strong>2010</strong> fand an der<br />
TU Berlin die offizielle Einweihungsfeier des Joint Labs<br />
mit Vertretern der Leibniz-Gemeinschaft, des <strong>IHP</strong> und<br />
dem Präsidenten der TU Berlin statt.<br />
Im Jahr <strong>2010</strong> wurde die <strong>IHP</strong>-Nanowellenleitertechnologie<br />
weiter optimiert. 1D-Gitterkoppler haben Koppeleffizienzen<br />
um 3-4 dB, wie aus der Koppelcharakteristik<br />
in Abb. 21 ersichtlich. Unsere Nanowellenleiterverluste<br />
bewegen sich im Bereich 2-3 dB / cm. Dies entspricht<br />
dem State-of-the-Art für diese Art Wellenleiter. Dies<br />
wird auch von den Ergebnissen an Ringresonatoren<br />
bestätigt, die Q-Werte im Bereich 10.000 zeigen. Ein<br />
Ringresonator sowie eine zugehörige Filterkurve werden<br />
in Abb. 22 (a) und (b) gezeigt.<br />
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
In order to set up a photonics technology based<br />
on IHp’s BiCMoS toolset, a close collaboration with<br />
technische universität Berlin (FG Hochfrequenztechnik<br />
/ photonik) has been established. IHp profits from<br />
the photonics know-how available in Berlin, while<br />
Berlin gains access to the technology of IHp for photonic<br />
research purposes. the frame for this collaboration<br />
is the Joint lab Silicon photonics. on June 18,<br />
the official opening ceremony of the Joint lab Silicon<br />
photonics was held at tu Berlin.<br />
IHp’s nano-waveguide technology was further optimized<br />
in <strong>2010</strong>. 1D grating couplers now reach<br />
efficiencies between 3-4 dB, as shown in Fig. 21.<br />
Waveguide losses are in the range 2-3 dB / cm, which<br />
corresponds to the state-of-the-art for these waveguides.<br />
the quality of the waveguide process is also<br />
confirmed by the measured characteristics of ring<br />
resonators that exhibit Q-values of about 10.000. A<br />
ring resonator and the corresponding filter curve are<br />
shown in Fig. 22.<br />
Abb. 21 (a): REM-Bild eines 1D-Gitterkopplers. Abb. 21 (b): Gemessene Koppelcharakteristik eines Kopplers.<br />
Fig. 21 (a): SeM image of a 1D grating coupler. Fig. 21 (b): Measured coupler characteristics as a function of<br />
wave length.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Neben der passiven Wellenleitertechnologie wird am<br />
<strong>IHP</strong> auch an der Entwicklung aktiver Bauelemente<br />
gearbeitet. Eine hierfür wesentliche Komponente ist<br />
der Modulator, um elektrische in optische Signale zu<br />
transformieren, wobei Geschwindigkeiten > 10 Gbps angestrebt<br />
werden. Innerhalb des Projekts HELIOS wurde<br />
ein erster Modulator-Prototyp entwickelt, der für Modulationsfrequenzen<br />
bis ca. 10 GHz ausgelegt ist. Die<br />
Querschnittsstruktur eines solchen Modulators ist in<br />
Abb. 23 dargestellt. Zielstellung ist die Integration des<br />
Modulators mit der entsprechenden Treiberschaltung im<br />
Front-End-of-Line.<br />
Apart from passive waveguide technology IHp also<br />
works on the development of active devices. An essential<br />
active component is the optical modulator<br />
that transforms signals from the electrical to the optical<br />
domain. Integrated modulators should have a<br />
speed > 10 Gbps. In the frame of the european project<br />
HelIoS, a first modulator prototype is under development<br />
in IHp technology with modulation frequencies<br />
up to about 10 GHz. the cross-section of such a structure<br />
is shown in Fig. 23. the objective of this work is<br />
the integration of the optical modulator in the electronic<br />
front-end of line technology of IHp.<br />
Abb. 22 (a): REM-Bild eines Ring-Resonators und Bus-Wellenleiter. Abb. 22 (b): Gemessene Filtercharakteristik.<br />
Fig. 22 (a): SeM-image of a ring resonator device plus bus waveguide. Fig. 22 (b): Filter characteristics of a ring resonator.<br />
Abb. 23: Querschnitt einer optischen Modulatorstruktur,<br />
wie sie im Projekt HELIOS realisiert wird.<br />
Fig. 23: Cross-section of an optical modulator structure that is<br />
realized in the frame of the project HelIoS.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
Fertigung von Nanoelektroden zur Immobilisierung<br />
von Molekülen<br />
Die Labordiagnostik spielt eine zentrale Rolle im Prozess<br />
der Vorsorge, Diagnostik und Therapiebegleitung von Patienten.<br />
Zur Unterstützung medizinischer Diagnosen und<br />
als Basis für eine schnelle Intervention des Arztes (z.B. in<br />
der Notfallmedizin) ist eine zeitnahe Analyse der aktuellen<br />
Patientensituation dringend gefordert.<br />
Forscher des Fraunhofer IBMT und des <strong>IHP</strong> entwickeln<br />
diagnostische Mikrosysteme, die sämtliche analytischen<br />
Prozesse integrieren und die gewonnenen Informationen<br />
an einen geeigneten Datensammler übermitteln (z.B. die<br />
elektronische Patientenakte beim Arzt).<br />
Das Grundkonzept wird anhand so genannter „autonomer<br />
Biosensoren“ deutlich: Diese Sensoren vereinen den<br />
Zugang zur biochemischen Ursache (Probenahme, Präanalytik),<br />
die molekulare Erkennung, die Umsetzung des<br />
Signals und dessen unmittelbare Verarbeitung vor Ort<br />
sowie die Weiterleitung eines aufbereiteten Signals an<br />
ein Netzwerk oder einen Datenknoten. Die Integration<br />
der letzten beiden Schritte ist völliges Neuland und stellt<br />
einen Paradigmenwechsel dar. Dieser wird erst durch den<br />
heute erreichten Grad der Miniaturisierung in der Mikroelektronik<br />
ermöglicht und kann nur durch eine effektive<br />
Zusammenarbeit von Spezialisten aus bisher getrennt arbeitenden<br />
Fachrichtungen realisiert werden.<br />
Ein Schwerpunkt des Projektes ist es, die Verknüpfung<br />
der Infrastruktur des <strong>IHP</strong>, die streng auf Mikroelektronik<br />
ausgerichtet ist, mit den Belangen der Biodiagnostik vorzubereiten.<br />
60 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Fabrication of Nanoelectrodes for Immobilization<br />
of Molecules<br />
laboratory diagnosis plays a central role in the process<br />
of screening, diagnosis and therapy of patients.<br />
to support medical diagnosis and as a basis for rapid<br />
intervention of the physician (e.g. in emergency medicine),<br />
a contemporary analysis of the current patient<br />
situation is urgently required.<br />
Researchers of Fraunhofer IBMt and of IHp develop<br />
diagnostic microsystems which integrate analytical<br />
processes and communicate the obtained data wirelessly<br />
to a suitable data collector (e.g. the electronic<br />
patient record of the doctor).<br />
the basic concept is illustrated by so-called “autonomous<br />
biosensors”: these sensors combine access to<br />
the biochemical cause (sampling, pre-analysis), molecular<br />
recognition, conversion of the signal and its<br />
immediate on-site processing and the transmission<br />
of the processed signal to a network or a data node.<br />
the integration of the last two steps is a completely<br />
new territory and represents a paradigm shift. this is<br />
now possible due to the achieved degree of miniaturization<br />
in microelectronics and can only be realized<br />
through effective cooperation of specialists from previously<br />
separate sets of disciplines.<br />
one focus of the project is preparing the infrastructure<br />
of the IHp, which is strictly geared to microelectronics,<br />
to the needs of Biodiagnostics.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Es wurden Nanostrukturen für die Immobilisierung von<br />
Molekülen zur Bioanalyse am <strong>IHP</strong> gefertigt, siehe Abb.<br />
24. Durch elektrische Felder können Dipolmomente in<br />
neutrale Moleküle induziert werden. Die Wechselwirkung<br />
zwischen den induzierten Dipolen und dem äußeren<br />
Wechselfeld ermöglicht eine kontrollierte Orientierung<br />
der zu untersuchenden Moleküle. Mit der Anwendung der<br />
Halbleitertechnologien zur Strukturierung der Elektroden<br />
können die Kraftfelder auch im mikroskopischen Maßstab<br />
kontrolliert werden.<br />
Abb. 24: Nanoelektroden zur Immobilisierung von Molekülen.<br />
Fig. 24: nanoelectrodes for immobilisatzation of molecules.<br />
nanostructures were fabricated for the immobilization<br />
of molecules for bioanalysis at IHp, as shown in<br />
Fig. 24. Dielectric fields can induce dipole moments in<br />
neutral molecules. the interaction between the induced<br />
dipoles and the external alternating field allows<br />
a controlled orientation of the examined molecules.<br />
With the application of semiconductor technology for<br />
the structuring of the electrodes, the force fields can<br />
also be controlled in the microscopic scale.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
6
Graphen<br />
62 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Graphen-basierten<br />
elektronischen Bauelementen mit Arbeitsfrequenzen<br />
im THz-Bereich.<br />
Graphen ist eine einatomare Schicht von Kohlenstoff mit<br />
der Struktur einer Honigwabe und außerordentlichen<br />
physikalischen Eigenschaften. Seine extrem geringe<br />
Dicke, hohe Leitfähigkeit, Ladungsträgerbeweglichkeit<br />
und Sättigungsdriftgeschwindigkeit können Leistung<br />
und Funktionalität der SiGe-Technologie erhöhen, indem<br />
ultraschnelle Graphenbauelemente integriert werden.<br />
Zwei wichtige Voraussetzungen für die Realisierung<br />
dieser Vision sind die Synthese von Graphen auf isolierendem<br />
Substrat und die Entwicklung von Bauelementekonzepten,<br />
die die außerordentlichen Eigenschaften von<br />
Graphen ausnutzen.<br />
Innerhalb des Projektes wurde eine weltweit einmalige<br />
Synthesemethode von Graphen auf isolierendem Silikatsubstrat<br />
entwickelt (ohne Transferprozess). Dieser<br />
Prozess beinhaltet das Verdampfen von Kohlenstoff aus<br />
einer Feststoffquelle im Ultrahochvakuum bei Substrattemperaturen<br />
unterhalb 1000°C. Dabei findet auf der<br />
sehr ebenen Silikatoberfläche mit nur geringer Wechselwirkung<br />
zum Kohlenstoff eine Nukleation der Atome mit<br />
nachfolgendem Wachstum einer sp 2 -Schicht statt (Abb.<br />
25, links). Wichtiges Verständnis der Wachstumskinetik<br />
wurde durch ab initio Simulationen erreicht (Abb. 25,<br />
rechts).<br />
Graphene<br />
the goal of the project is the development of graphene-based<br />
electronic devices with operation frequencies<br />
extending into the tHz regime.<br />
Graphene is a single layer of carbon atoms arranged<br />
in a honey-comb lattice with outstanding physical<br />
properties. Its ultimate thinness, low resistivity, high<br />
carrier mobility and saturation velocity can be exploited<br />
to realize ultra-fast electronic devices which can<br />
boost Si:Ge technologies and would provide a performance<br />
gain and new functionalities on Si. two of the<br />
most important prerequisites for realizing this vision<br />
are the development of graphene synthesis methods<br />
on insulating substrates and novel tailored device<br />
concepts fully exploiting graphene’s amazing properties.<br />
Within this project a worldwide unique synthesis method<br />
enabling direct (without any transfer process)<br />
deposition of graphene onto insulating silicate substrates<br />
was established. this process involves evaporation<br />
of carbon from a solid-state source in ultra-high<br />
vacuum and with substrate temperatures not exceeding<br />
1000°C. under these conditions, the weakly interacting<br />
and very smooth silicate surface allows for<br />
nucleation and successive growth of sp 2 carbon layers<br />
(Fig. 25, left). Important insights into the growth kinetics<br />
were achieved by ab initio density functional<br />
theory simulations (Fig. 25, right).<br />
Abb. 25: Optische Abbildung von mehrschichtigem Graphen auf isolierendem Silikatsubstrat (links).<br />
Wachstum von Graphen auf einer Silikatoberfläche, simuliert durch ab initio Rechnung (rechts).<br />
Fig. 25: optical microscope image of a multilayer graphene flake deposited directly onto an insulating silicate substrate (left).<br />
Result of ab initio calculations illustrating the growth of graphene on the silicate surface (right).
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Parallel zu den Forschungsarbeiten zum Graphenwachstum<br />
laufen die Entwicklung und Realisierung neuer<br />
Graphenbauelementekonzepte. Der Fokus liegt auf Lösungen,<br />
die sich signifikant von den etablierten Graphenfeldeffekttransistoren<br />
(GFET) unterscheiden. Intensiv<br />
wird am Konzept eines Transistors mit Graphenbasis<br />
(GBT) gearbeitet. Eine schematische Darstellung dafür<br />
ist in Abb. 26 zu sehen.<br />
Im GBT ist die Graphenschicht zwischen zwei isolierenden<br />
sowie zwei metallischen Schichten angeordnet. Die erste<br />
Metallschicht bildet den Elektronenemitter und die<br />
zweite Metallschicht den Kollektor. Graphen wirkt dann<br />
als Basiselektrode, die den Elektronenfluss vom Emitter<br />
zum Kollektor steuert. Da die Graphenbasis sehr dünn ist<br />
(~0,3 nm) und einen sehr geringen Widerstand aufweist,<br />
wird erwartet, dass das vorgeschlagene Bauelement bei<br />
sehr hohen Frequenzen bis in den THz-Bereich arbeiten<br />
kann. Erste Bauelementesimulationen und die experimentelle<br />
Umsetzung einer Konzeptstudie sind in Arbeit.<br />
the research efforts dedicated to graphene deposition<br />
methods run in parallel with the development and<br />
realization of new graphene device concepts. Here,<br />
the focus is on alternative solutions which are significantly<br />
different with respect to the mainstream<br />
graphene field effect devices (GFets). one of the<br />
intensively studied concepts is the graphene base<br />
transistor (GBt). A schematic illustration of a GBt is<br />
shown in Fig.26.<br />
In a GBt, the graphene layer is sandwiched between<br />
two insulator layers and two metal layers. the first<br />
metal layer functions as electron emitter and the second<br />
metal layer as collector. the graphene layer acts<br />
as base electrode which controls the flow of electrons<br />
from the emitter to the collector. Since the graphene<br />
base electrode is ultrathin (~0.3 nm) and exhibits a<br />
very low resistivity, the proposed device is expected<br />
to be capable of operation at very high frequencies<br />
extending into the tHz regime. preliminary device<br />
simulations and experimental realization of a proofof-concept<br />
device are in progress.<br />
Abb. 26: Schematische Darstellung des Konzeptes für einen<br />
Transistor mit Graphenbasis (GBT).<br />
Fig. 26: Schematic illustration of the graphene base transistor<br />
(GBt) concept.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
6
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
1T1R HfO 2 -basierte RRAM für e-NVM Module<br />
Neben der weiteren Miniaturisierung Si-basierter Schaltungen<br />
(„More Moore“), wird der zukünftige Fortschritt<br />
auch durch die Integration verschiedener Funktionalitäten<br />
für hochwertige Systeme geprägt sein („More<br />
than Moore“). Der „More than Moore“-Ansatz steht im<br />
Mittelpunkt der <strong>IHP</strong> Forschungsstrategie, die auf Aktivitäten<br />
im Bereich fortschrittlicher System-on-Chip (SoC)<br />
Lösungen für die drahtlose SiGe:C BiCMOS Kommunikation<br />
fokussiert ist. Die Integration eingebetteter nichtflüchtiger<br />
Speichermodule (e-NVM) folgt diesem „More<br />
than Moore“-Ansatz.<br />
Allerdings erfordert die Integration von e-NVM in einem<br />
komplexen SiGe:C BiCMOS Reinraum die Identifikation<br />
von a) kostengünstigen Prozessabläufen (z.B. Front-<br />
End-of-Line (FEOL) vs. Back-End-of-Line (BEOL) und<br />
b) kompatiblen Materialsystemen.<br />
Unter den verschiedenen derzeit in der Literatur diskutierten<br />
e-NVM Technologien fiel die Wahl am <strong>IHP</strong> auf<br />
das widerstandsschaltende Random Access Memory<br />
(RRAM) Konzept. RRAM ist attraktiv, weil es eine vergleichsweise<br />
einfache und kostengünstige Integration<br />
im BEOL Prozessablauf erlaubt.<br />
Dies ist darin begründet, dass RRAM Speicher auf einer<br />
einfachen Metall-Isolator-Metall (MIM) Struktur<br />
basieren, deren Widerstand zwischen einem niedrigresistiven<br />
ON- und einem hoch-resistiven OFF-Zustand<br />
als Funktion der angelegten elektrischen Impulse definiert<br />
wird. Das resistive Schaltverhalten wurde in einer<br />
großen Anzahl von binären Übergangsmetalloxiden wie<br />
NiO, TiO 2 , ZrO 2 , und Cu x O beobachtet. Kürzlich wurde<br />
Hafniumdioxid (HfO 2 ) aufgrund seiner BEOL Si BiCMOS<br />
Kompatibilität untersucht. Darüber hinaus zeigte die<br />
Integration einer CMOS-kompatiblen Ti Deckschicht auf<br />
HfO 2 Filmen eine vielversprechende Verbesserung der<br />
RRAM Schalteigenschaften.<br />
1T1R HfO 2 -based RRAM for e-NVM<br />
Modules<br />
Besides further miniaturization of Si microelectronics<br />
circuits (“More Moore”), future progress will also be<br />
determined by integrating various functionalities to<br />
established Si microelectronic technologies to create<br />
high value systems (“More than Moore”). the “More<br />
than Moore” approach is at the heart of IHp´s research<br />
strategy, focussing its activities on advanced<br />
system-on-chip (SoC) solutions for wireless SiGe:C<br />
BiCMoS communication systems. the integration of<br />
embedded non-volatile memory (e-nVM) modules follows<br />
the “More than Moore” approach.<br />
However, the integration of e-nVM in a complex SiGe:C<br />
BiCMoS cleanroom environment requires to identify<br />
a) cost-effective process flow strategies (e.g. frontend<br />
of line (Feol) vs. back-end of line (Beol) concepts)<br />
and b) compatible material systems.<br />
Among various e-nVM technologies currently discussed<br />
in the literature, the choice was made at IHp<br />
for the Resistance change Random Access Memory<br />
(RRAM) concept. RRAM is attractive because it offers<br />
a comparatively easy and cost-effective integration<br />
concept in the Beol process flow.<br />
this is true because the RRAM memory is based on a<br />
simple metal-insulator-metal (MIM) structure in which<br />
low-resistance “on-” and high-resistance “oFF-”<br />
states are defined by a resistance change of the insulator<br />
as a function of electrical pulses. the resistive<br />
switching behavior was observed in a large number of<br />
binary transition metal oxides such as nio, tio 2 , Zro 2 ,<br />
and Cu x o. Recently, hafnium dioxide (Hfo 2 ) was widely<br />
studied because of its compatibility with typical<br />
Beol Si CMoS processing. In addition, the integration<br />
of a CMoS compatible ti overlayer on Hfo 2 was shown<br />
to be promising for the RRAM cell performance.
Im Rahmen der engen Zusammenarbeit mit der<br />
Technologieabteilung konnte die Integration von<br />
TiN / HfO 2 / Ti(oben) / TiN MIM Speicherzellen (1R Architektur)<br />
im BEOL CMOS Prozess erzielt werden. Die<br />
1R Speicherzellen zeigten mit ausreichender Statistik<br />
das Potenzial des RRAM Konzepts für e-NVM Module<br />
hinsichtlich der Langzeit- und Temperaturstabilität, offenbarten<br />
aber auch Limitierungen in der Anzahl der<br />
Schaltzyklen. Daher wurde die 1R Architektur hin zu einer<br />
1T1R-Architektur mit Auswahl-Transistor erweitert.<br />
Ein elektronenmikroskopisches Querschnittsbild der am<br />
<strong>IHP</strong> gefertigten 1T1R-Architektur ist in Abb. 27 zu sehen.<br />
Um das resistive Schaltverhalten der Speicherzellen<br />
zu beobachten, ist ein Formierungsprozess notwendig<br />
(Einsatz in Abb. 28). Dieser spannungsinduzierte Formierungsprozess<br />
führt zu einem schwachen Durchbruch<br />
der MIM Zelle. Typische Formierungsspannungen liegen<br />
bei V D = 2,7 V und V G = 0,7 V.<br />
Abb. 27: Transmissionselektronenmikroskopisches Bild einer<br />
1T1R Architektur mit 1×1 µm 2 RRAM Zellen.<br />
Fig. 27: transmission electron microscopy cross-sectional<br />
image of a 1t1R architecture with 1×1 µm 2 cells.<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Given the strong collaboration with the IHp technology<br />
department, we integrated tin / Hfo 2 / ti(top) / tin<br />
MIM memory cells (1R architecture) in the Beol CMoS<br />
technology process. these 1R devices demonstrated<br />
with sufficient statistics the potential of the RRAM<br />
concept for e-nVM modules in terms of retention,<br />
temperature stability etc., but also highlighted severe<br />
limitations with respect to cycling endurance.<br />
therefore, the 1R architecture was extended towards<br />
an active matrix concept with a select transistor<br />
(1t1R architecture).<br />
Fig. 27 shows the cross-sectional transmission electron<br />
microscopy (XteM) image of the integrated 1t1R<br />
memory cell. An electroforming process is required to<br />
initiate the resistive switching behavior of the memory<br />
element (inset Fig. 28). this forming process drives<br />
the cell into a voltage-induced soft breakdown. A typical<br />
forming process is achieved by applying V D = 2.7 V<br />
and V G = 0.7 V.<br />
Abb. 28: I-V Charakteristik mit 10 3 Schaltzyklen. Die Pfeile<br />
kennzeichnen die Durchlaufrichtung. Das rechte Inset<br />
zeigt den spannungsgesteuerten Formierungsprozess.<br />
Fig. 28: I-V characteristics with 10 3 cycles. Arrows indicate<br />
sweeping directions. the right inset shows the forming<br />
process in voltage-controlled mode.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
6
Die Strom-Spannungs (I-V) Charakteristik mit 10 3<br />
Schaltzyklen ist in Abb. 28 dargestellt, wenn die Drain-<br />
Spannung in den markierten Schritten 1 bis 4 durchfahren<br />
wird. Durch das Anlegen einer positiven Spannung<br />
am Gate des Transistors kann die Speicherzelle<br />
in den ON-Zustand geschaltet werden. V g = 2,5 V wurde<br />
während des Einschaltvorgangs beibehalten, um den<br />
Strom durch die TiN / HfO 2 / Ti(oben) / TiN Struktur zu<br />
begrenzen. Die Zelle kann wieder in den OFF-Zustand<br />
mit V G = 0 V geschaltet werden.<br />
Die 1T1R-Architektur zeichnet sich aus durch kurze<br />
Schaltzeiten < 100 ns, ein Widerstandsverhältnis von<br />
mehr als 10, und eine ausgezeichnete Temperaturstabilität<br />
bis 125 °C. Zur weiteren Beurteilung des Potentials<br />
der RRAM Speicherzellen für e-NVM Module und zur<br />
weiteren Untersuchung von z.B. Auslesefehlern wurde<br />
das Design eines 4 kb MIM Arrays mit Peripherie in enger<br />
Zusammenarbeit mit der Abteilung System Design<br />
spezifiziert und erstellt.<br />
66 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
the resistive switching characteristics are shown in<br />
Fig. 28, which demonstrates 10 3 cycles as the drain<br />
voltage is swept in the marked steps from 1 to 4. By<br />
applying a positive voltage at the gate of the control<br />
transistor, the memory cell can be switched to<br />
the on-state. V g was maintained at 2.5 V during the<br />
set process in order to limit the current through the<br />
tin / Hfo 2 / ti(top) / tin structure. the MIM cell can<br />
be switched back to the oFF-state for V G = 0 V.<br />
the 1t1R devices showed fast resistance switching<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Ein elektrischer Hall-Messplatz zur Charakterisierung von funktionellen Materialien für die Mikroelektronik.<br />
An electrical hall probe station for characterizing functional materials for microelectronics.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
67
Selektive Ge CVD auf freistehendem, nanostrukturiertem<br />
Si(001)<br />
Ziel des Projektes ist es, vollständig relaxierte, dünne<br />
(
struktur (Wulff-Konstruktion), basierend auf den Oberflächenergien<br />
der verschiedenen Oberflächenorientierungen.<br />
Die große Übereinstimmung ist ebenfalls ein<br />
Indiz für das voll relaxierte Wachstum.<br />
Neben dem klassischen Ansatz sollen künftige experimentelle<br />
Untersuchungen auch die theoretischen Möglichkeiten<br />
der Nanoheteroepitaxie (NHE) erkunden.<br />
Vorausgesetzt, dass das Anwachsgebiet klein genug<br />
ist (für das Ge / Si-System ca. 50 nm und weniger),<br />
kann mit einem elastischen Nachgeben des Substrats<br />
gerechnet werden. Solch eine 3-dimensionale Spannungsreduzierung<br />
in Verbindung mit geeigneter Spannungsverteilung<br />
eröffnet die Vision des Wachstums von<br />
defektfreiem Ge auf Si(001).<br />
Abb. 29: REM-Bild eines Gebietes mit Si-Nanoinseln.<br />
Fig. 29: SeM micrograph of an array of Si nanoislands.<br />
L<br />
2.05<br />
2.00<br />
1.95<br />
1.90<br />
Ge<br />
SiGe<br />
1.85<br />
1.85 1.90 1.95<br />
H<br />
2.00 2.05<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Si<br />
5.0E8<br />
5.0E7<br />
5.0E6<br />
5.0E5<br />
5.0E4<br />
5.0E3<br />
5.0E2<br />
equilibrium crystal shape according to the various<br />
surface energies of the facets. As the superimposed<br />
Wulff-construction widely reproduces the experimental<br />
crystal shape, it is a further indication for relaxed<br />
Ge growth.<br />
Besides the classical approach, future studies will<br />
also be focused on the experimental evaluation of the<br />
theory of nanoheteroepitaxy (nHe). provided that the<br />
seeding area is small enough (in case of Ge / Si system:<br />
about 50 nm and less), one may expect a so-called<br />
compliant substrate effect. Such a 3D stress relief<br />
mechanism together with the strain partitioning phenomena<br />
evokes a vision for growing defect-free Ge on<br />
Si(001).<br />
Abb. 31: Querschnitts-TEM-Bild von epitaktisch gewachsenem Ge<br />
auf freistehenden Si-Nanostrukturen.<br />
Fig. 31: Cross section teM image of epi-Ge grown on a<br />
free-standing Si nanostructure.<br />
Abb. 30: SR-GID-Messung am (202) reziproken Gitterpunkt einer<br />
Probe mit Ge-Inseln.<br />
Fig. 30: SR-GID reciprocal space map of the (202) reflection<br />
of a sample with Ge dots.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
69
Neuartige Lichtemitter auf der Basis von<br />
Germanium-Silizium-Heterostrukturen<br />
Die Anwendung von silizium-basierten Bauelementen<br />
in der Photonik stößt neuerdings auf großes Interesse.<br />
Der Bedarf an schnelleren und kleineren Kommunikationsgeräten<br />
und Rechnern treibt die silizium-basierte<br />
Technologie zu neuen Ansätzen, welche weit über den<br />
Rahmen der klassischen Mikroelektronik hinausgehen.<br />
Derzeit ist eine praktische Umsetzung solcher Bauelemente<br />
im Grunde durch die geringe Fähigkeit des Siliziums<br />
zur Lichterzeugung begrenzt. Silizium ist ein<br />
indirekter Halbleiter, weshalb ein strahlender Band-<br />
Band-Übergang ein Ereignis mit einer geringen Wahrscheinlichkeit<br />
ist.<br />
Eine spezielle Klasse von Bauelementen auf der Basis<br />
von Germanium-Silizium-Heterostrukturen zeigt bemerkenswerte<br />
Lichtemissionseigenschaften und weckt<br />
neue Hoffnungen. Die Bauelemente nutzen den direkten<br />
optischen Übergang in Germanium, welcher der<br />
erforderlichen Kommunikationswellenlänge von 1,55<br />
µm entspricht. Die Leuchtdioden (LEDs) sind in der<br />
Regel auf zugverspannten (0,2 bis 0,25 %), wenige<br />
Mikrometer dicken Germaniumschichten mit niedriger<br />
Versetzungsdichte aufgebaut, welche auf Siliziumsubstraten<br />
gewachsen sind. Eine hohe n +- Dotierung (Phosphor,<br />
8x10 19 cm -3 ) ist einer der wesentlichen Faktoren,<br />
um eine starke direkte Lumineszenz zu erzeugen.<br />
Hier wird ein alternatives Konzept gezeigt, das in Kooperation<br />
mit dem IHT Stuttgart entwickelt wurde und ein<br />
Lumineszenzspektrum mit einer dominanten direkten<br />
Linie um 1,55 µm erzeugt. Dafür werden undotierte<br />
und spannungsfreie Germanium-Schichten mit hoher<br />
Versetzungsdichte (einige 10 8 bis 10 10 cm -2 ) auf Silizium<br />
verwendet. Die starke direkte Strahlung wird dabei<br />
durch die positive Rolle der Versetzungen erreicht.<br />
Die in Stuttgart entwickelten LEDs, hergestellt in quasi-planarer<br />
Technologie, sind im Grunde eine pin-Diode,<br />
die Licht unter Vorspannung in Durchlassrichtung erzeugt.<br />
70 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Novel Germanium / Silicon Heterostructure-based<br />
Light Emitters<br />
the application of silicon-based devices in photonics<br />
is currently attracting the attention of researchers<br />
worldwide. the need for faster and smaller communication<br />
and computing devices drives the technology<br />
to new approaches lying far beyond the frames of<br />
classical microelectronics. Currently, a technological<br />
implementation of such devices is basically hampered<br />
by the low light emission capabilities of silicon. Indeed,<br />
the indirect band gap transition, which governs<br />
the silicon radiation, is a low probability recombination<br />
process and its utilization is difficult.<br />
A special class of devices based on germanium / silicon<br />
heterostructures with remarkable light emission<br />
properties has generated new hope. It uses the direct<br />
optical transition in germanium which corresponds to<br />
the required communication wavelength of 1.55 µm.<br />
the light emitting devices (leDs) are usually fabricated<br />
on tensile strained (0.2-0.25 %) and a few µm<br />
thick germanium layers with low dislocation density,<br />
grown on silicon substrates. High n+ doping (phosphorus,<br />
8x10 19 cm -3 ) is reported to be one of the key<br />
factors to achieve strong direct-gap luminescence.<br />
Here we demonstrate an alternative concept developed<br />
in collaboration with IHt Stuttgart. luminescence<br />
with a strong direct line around 1.55 µm is<br />
obtained using undoped and unstrained germanium<br />
layers with high dislocation density (several 10 8 up to<br />
10 10 cm -2 ) on Si. We show that strong direct band gap<br />
radiation can be reached due to the beneficial role of<br />
the dislocations.<br />
the leDs developed at IHt Stuttgart are fabricated in<br />
a quasi-planar technology and basically represent a<br />
p-i-n diode, which emits light when biased in forward<br />
direction.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Abb. 32 zeigt das Spektrum bei 300 K, gemessen an<br />
einem Bauelement in Betrieb. Das Spektrum besteht<br />
aus einer dominierenden direkten Linie um 0,8 eV (1,55<br />
µm) und einer Reihe von Maxima, die indirekten Band-<br />
Übergängen entsprechen und durch Phonon-Wechselwirkungen<br />
hervorgerufen werden. Die Einfügung<br />
in der Abbildung zeigt die Intensität in Abhängigkeit<br />
vom Strom. Die Intensitäts-Strom-Charakteristik folgt<br />
einem Potenzgesetz mit einem Exponenten von m =<br />
1,7. Der Exponent überschreitet erheblich den Literaturwert.<br />
Er ist ein Maß für die Effizienz der strahlenden<br />
Rekombination, wobei niedrigere Werte eine stärkere<br />
nichtstrahlende Rekombination anzeigen.<br />
Die positive Rolle der Versetzungen ist mit der Bildung<br />
von flachen Energieniveaus unterhalb der Kante des<br />
Leitungsbandes verbunden. Diese Energieniveaus erleichtern<br />
die Besetzung des direkten Minimums mit<br />
Überschussträgern aus dem indirekten Minimum. Es<br />
wird ein Zwischenzustand angeboten für einen Zweischritt-Anregungsprozess.<br />
Auf diese Weise können Träger<br />
aus dem indirekten Minimum leicht in das direkte<br />
springen, wo sie eine direkte Rekombination erfahren<br />
und zur Lichtemission beitragen (Abb. 33).<br />
Abb. 32: Lumineszenzspektren des neuartigen Lichtemitters in<br />
Abhängigkeit vom Strom, gemessen bei 300 K. Eingefügtes<br />
Diagramm: Lumineszenzintensität im Maximum als<br />
Funktion des Stromes.<br />
Fig. 32: luminescence spectra of the novel light emitter for<br />
different drive currents, measured at 300 K.<br />
Inset: luminescence intensity at maximum vs. drive<br />
current.<br />
Fig. 32 shows the spectrum of the device in operation<br />
at 300 K. there is a direct transition related germanium<br />
line around 0.8 eV (1.55 µm) which dominates<br />
the spectrum and a number of peaks of indirect band<br />
transitions mediated by phonon interactions. the inset<br />
shows the el intensity at peak position as function<br />
of the drive current. the intensity-to-current<br />
characteristics is governed by a power law with an exponent<br />
m = 1.7, which significantly exceeds the value<br />
reported in literature. the exponent is related to the<br />
radiative recombination efficiency, with lower values<br />
pointing to larger non-radiative recombination.<br />
the beneficial role of the dislocations is based on<br />
shallow energy levels below the edge of the conduction<br />
band. these levels favour the occupation of the<br />
direct band minimum by excess carriers, providing an<br />
intermediate state for a two-step excitation process.<br />
thus, carriers in the indirect minimum can easily be<br />
transferred into the direct one, where they undergo a<br />
direct recombination and contribute to light emission<br />
(Fig. 33).<br />
Abb. 33: Energie-Diagramm des Zweischritt- Anregungsprozesses<br />
der Träger aus dem indirekten Bandminimum ins direkte<br />
Minimum des Germanium- Leitungsbandes.<br />
Fig. 33: energy diagram of dislocation-mediated, two-step<br />
excitation process of carriers from the indirect into<br />
the direct conduction band minimum of germanium.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
Abbildende D1-Photolumineszenz für<br />
Defektnachweis in Solar-Si<br />
Für die Qualitätskontrolle von Wafern und Zellen in der<br />
Photovoltaik werden zunehmend kameragestützte Lumineszenzsysteme<br />
eingesetzt. Unser Ziel war es, auch<br />
für die in solchen Materialien vorhandenen Defekte<br />
Nachweismethoden zu entwickeln und zu bewerten.<br />
Die elektrischen Eigenschaften von multikristallinen<br />
Siliziumwafern werden in starkem Maße durch Kristalldefekte<br />
wie Versetzungen und Korngrenzen bestimmt.<br />
Die Kenntnis ihrer Verteilung und Aktivität ist daher<br />
von beträchtlichem Interesse. Diese Defekte führen zu<br />
unterschiedlichen Lumineszenzbändern bei Energien<br />
unterhalb des Band-Band (BB)-Überganges. Bei Raumtemperatur<br />
wird üblicherweise nur das D1-Band nachgewiesen<br />
(Abb. 34). Die Intensität dieses Bandes erlaubt<br />
einen Zugang zu der Verteilung von Versetzungen<br />
und Korngrenzen.<br />
72 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
d1 Photoluminescence Imaging of<br />
defects in PV Silicon<br />
Camera-based luminescence systems are increasingly<br />
used in photovoltaics for monitoring the electrical<br />
quality of wafers and cells. our goal was to also develop<br />
and evaluate imaging methods for the detection<br />
of defects in such materials.<br />
the electrical properties of multicrystalline silicon<br />
wafers are largely governed by crystal defects, in particular<br />
dislocations and grain boundaries. Knowledge<br />
about their distribution and activity is therefore of<br />
substantial interest. these defects are known to exhibit<br />
different luminescence bands at energies below<br />
the band-to-band (BB) transition. At room temperature,<br />
usually only the D1 band is detected (Fig. 34).<br />
Accordingly, the intensity of this band can yield<br />
access to the distribution of dislocations and grain<br />
boundaries.<br />
Abb. 34: Typisches Lumineszenzspektrum aus einem defektreichen<br />
Bereich einer Probe aus Solarsilizium mit Band-Band (BB)-<br />
und D1-Linie bei Raumtemperatur.<br />
Fig. 34: typical luminescence spectrum of a defect-rich area of a<br />
solar silicon sample at room temperature, showing<br />
band-to-band (BB) and D1 lines.
A U S G E w ä H L T E P R O J E K T E – S E L E C T E d P R O J E C T S<br />
Die Apparatur für abbildende Photolumineszenz basiert<br />
auf einer InGaAs-Kamera. Die Beleuchtung der<br />
Probe wird durch einen Laser oder durch eine Matrix von<br />
Leuchtdioden realisiert. Der spektrale Bereich der detektierten<br />
Lumineszenzstrahlung kann durch geeignete<br />
Bandfilter gewählt werden. Abbildende Lumineszenz im<br />
Bereich des D1-Bandes kann genutzt werden, um selektiv<br />
versetzungsreiche Gebiete sichtbar zu machen. Abb.<br />
35 illustriert die Möglichkeiten dieser Technik. Die BB-<br />
und D1-Bilder liefern sich ergänzende Informationen.<br />
Während helle Strukturen im D1-Bild auf Versetzungen<br />
und Korngrenzen zurückzuführen sind, widerspiegeln<br />
dunkle Bereiche im BB-Bild Gebiete reduzierter Trägerlebensdauer,<br />
die durch alle Defekte im jeweiligen Gebiet<br />
verursacht werden. Im Unterschied zu Elektrolumineszenz,<br />
die nur bei kompletten Solarzellen anwendbar<br />
ist, kann abbildende Photolumineszenz praktisch in<br />
allen Schritten der Solarzellenprozessierung und damit<br />
für die Verfolgung der Defektentwicklung genutzt werden.<br />
Die Methode ist schnell und flexibel und kann für<br />
eine Inline-Kontrolle in der Zellproduktion eingesetzt<br />
werden.<br />
the setup used for photoluminescence imaging is<br />
based on an InGaAs camera. Illumination of the sample<br />
is realized by a laser or an array of light emitting<br />
diodes. the spectral range of the emitted luminescence<br />
light can be selected by appropriate band filters.<br />
luminescence imaging in the D1 range can be<br />
used to selectively uncover dislocation-rich areas.<br />
Fig. 35 illustrates the possibilities of the technique.<br />
BB and D1 images provide complementary information.<br />
While bright features in the D1 image are related<br />
to dislocations and grain boundaries, dark features in<br />
the standard BB image reflect the total carrier lifetime<br />
arising from all defects in the respective region of the<br />
sample. unlike electroluminescence imaging applicable<br />
only to complete solar cells, photoluminescence<br />
imaging can be applied at virtually any stage of solar<br />
cell processing enabling the monitoring of defect<br />
evolution. the method is fast and flexible enough to<br />
be used as an inline tool in solar cell production.<br />
Abb. 35: Abbildungen eines multikristallinen Siliziumwafers bei T=300K unter Nutzung des BB- und D1-Lumineszenzbandes.<br />
Die Aufnahmezeit für die Bilder betrug 33 bzw. 500 ms.<br />
Fig. 35: photoluminescence images of a multicrystalline silicon wafer, demonstrating BB and D1 imaging at t=300K.<br />
the capture times of the images were 33 and 500 ms, respectively.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
7 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
Joint Labs
Gemeinsames Labor <strong>IHP</strong>/BTU Cottbus<br />
Das Gemeinsame Labor <strong>IHP</strong> / BTU auf dem Campus der<br />
Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) Cottbus<br />
besteht seit 2000. Es bündelt die Forschungspotentiale<br />
beider Partner und leistet, unter maßgeblicher Einbeziehung<br />
von Studenten, interdisziplinäre Forschung<br />
auf dem Gebiet der Halbleitermaterialien. Dabei bezieht<br />
es Lehrstühle der BTU in seine Forschungstätigkeit<br />
ein wie Experimentalphysik, Theoretische Physik,<br />
Physikalische Chemie oder Schaltkreisentwurf. Darüber<br />
hinaus beteiligte sich auch die Fachhochschule Lausitz<br />
mit technisch-präparativen Arbeiten.<br />
National kooperiert das Gemeinsame Labor im Rahmen<br />
seiner Projektarbeit mit einer Reihe von Forschungseinrichtungen<br />
wie dem MPI Halle, den Universitäten Göttingen,<br />
Halle und Stuttgart, der RWTH Aachen, dem HZB<br />
Berlin, dem IKZ Berlin oder dem FZ Jülich sowie mit Unternehmen<br />
aus der Silizium-Branche wie der Siltronic<br />
AG, der Conergy SolarModule GmbH, der Schott Solar<br />
Wafer GmbH oder der CSG Solar AG.<br />
Eine wichtige Aufgabe stellt der Ausbau der internationalen<br />
Vernetzung des Gemeinsamen Labors dar. Die BTU<br />
und das <strong>IHP</strong> sind über das Gemeinsame Labor Mitglied<br />
im internationalen Konsortium SiWEDS (Silicon Wafer<br />
Engineering & Defect Science Center, siehe http://mse.<br />
utdallas.edu/siweds/), dem renommierte Halbleiterfirmen<br />
und namhafte Universitäten angehören. Unter<br />
den bestehenden internationalen Verbindungen sind<br />
besonders die engen Kontakte mit der Universität St.<br />
Petersburg (Russland) und SOITEC Bernin (Frankreich)<br />
hervorzuheben.<br />
Das Gemeinsame Labor führt Forschungsarbeiten durch,<br />
deren Ziel es ist, bisher ungenutzte Eigenschaften des<br />
Siliziums für einen künftigen Einsatz auf neuen Gebieten<br />
zu erschließen. Auf der Basis der Ergebnisse dieser<br />
Vorlaufforschung können für das <strong>IHP</strong> Entscheidungen<br />
für seine zukünftige inhaltliche Ausrichtung vorbereitet<br />
werden.<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
Joint Lab <strong>IHP</strong> / BTU Cottbus<br />
the Joint lab IHp / Btu located on campus at the<br />
Brandenburg technical university Cottbus (Btu) was<br />
founded in 2000. It pools the research potential of the<br />
partners IHp and Btu and conducts interdisciplinary<br />
research – with substantial participation of students<br />
– in the field of silicon-based semiconductor materials.<br />
experimental physics, Materials Science, theoretical<br />
physics, physical Chemistry and Circuit Design<br />
are closely involved in its research activities. Furthermore,<br />
the nearby university of Applied Sciences<br />
lausitz is also associated with the Joint lab and has<br />
contributed engineering and preparation work.<br />
Within the framework of its research projects, the<br />
Joint lab collaborates on contract basis nation-wide<br />
with various research facilities such as the MpI Halle,<br />
HZB Berlin, IKZ Berlin, FZ Jülich, universities in Göttingen,<br />
Halle and Stuttgart, RWtH Aachen, and with<br />
silicon companies such as Siltronic AG, Conergy SolarModule<br />
GmbH, Schott Solar Wafer GmbH and CSG<br />
Solar AG.<br />
the expansion of its international networking is a<br />
further important task of the Joint lab. Btu Cottbus<br />
and IHp – via the Joint lab IHp / Btu – are members<br />
of the international consortium SiWeDS (Silicon Wafer<br />
engineering & Defect Science Center, see http://mse.<br />
utdallas.edu/siweds/), associating reputed semiconductor<br />
companies and well-known universities.<br />
Among existing international scientific contacts, collaboration<br />
with the Institute of physics at the St. petersburg<br />
State university (Russia) and SoIteC Bernin<br />
(France) has grown particularly close.<br />
the Joint lab conducts research aimed at utilizing<br />
silicon properties that have not been used to date for<br />
new application areas. Based on the results of this<br />
forerunning research, decisions regarding future research<br />
directions of IHp are prepared.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
Die nachfolgend aufgeführten Forschungsschwerpunkte<br />
sollen Beiträge zur Weiterentwicklung der Mikroelektronik,<br />
zur Einführung einer Si-basierten Nanoelekronik<br />
und Photonik und zur Unterstützung der Si-basierten<br />
Photovoltaik liefern und werden im Rahmen von Projekten,<br />
meist in Arbeitsteilung mit externen Partnern<br />
und unter Hinzuziehung von BTU-Lehrstühlen, verfolgt:<br />
- Versetzungs-Engineering und Ge-Schichten für<br />
Lichtemitter und andere Anwendungen,<br />
- Si-Nanostrukturen,<br />
- Si-Wafer für zukünftige Technologiegenerationen,<br />
- Elektrische Aktivität von Kristalldefekten in Solar-Si,<br />
- Entwicklung spezieller Mess- und Diagnoseverfahren.<br />
Im Jahr <strong>2010</strong> bearbeitete das Gemeinsame Labor zehn<br />
Drittmittelprojekte, darunter vier B<strong>MB</strong>F-Projekte, ein<br />
BMU-Projekt, zwei Projekte, die von der Technologiestiftung<br />
Berlin bzw. der Investitionsbank des Landes Brandenburg<br />
gefördert wurden, und drei Industrieprojekte.<br />
Durch diese Projekte standen in <strong>2010</strong> mehr als 650 T<br />
Euro Drittmittel zur Verfügung, die vom <strong>IHP</strong> bzw. der<br />
BTU verwaltet wurden.<br />
Auf dem Gebiet der Photovoltaik wirkt das Gemeinsame<br />
Labor im neu gegründeten „Kompetenzzentrum Dünnschicht-<br />
und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin“<br />
(PVComB) mit.<br />
Das Gemeinsame Labor unterstützt das Lehrangebot der<br />
BTU mit Vorlesungen, Übungen und Praktika. Weiterhin<br />
beteiligte es sich an der Graduiertenschule DEDIS-Nano<br />
der BTU. Im Jahr <strong>2010</strong> wurden eine Masterarbeit und<br />
eine Promotion abgeschlossen.<br />
Weiterführende Informationen über das Gemeinsame<br />
Labor sind unter www.jointlab.de abrufbar.<br />
76 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
the research topics listed below aim to deliver contributions<br />
for the future development of microelectronics,<br />
for the implementation of Si-based nanoelectronics<br />
and photonics, and for the support of Si-based<br />
photovoltaics. the activities are typically organized<br />
in the form of projects, usually carried out in collaboration<br />
with external partners and including Btu<br />
chairs when useful:<br />
- Dislocation-engineering and Ge layers for light<br />
emitters and other applications,<br />
- Si nanostructures,<br />
- Si wafers for future technology generations,<br />
- electrical activity of crystal defects in solar<br />
silicon,<br />
- Development of special methods for measurement<br />
and diagnostics.<br />
In <strong>2010</strong> the Joint lab worked on ten projects funded<br />
by third parties, among them four projects funded by<br />
B<strong>MB</strong>F (Federal Ministry of education and Research),<br />
one project funded by BMu (Federal Ministry for the<br />
environment, nature Conservation and nuclear Safety),<br />
two projects funded by technologiestiftung Berlin<br />
and Investitionsbank des landes Brandenburg, respectively,<br />
and three industry funded projects. More<br />
than € 650 k third-party funds were available for the<br />
projects running in <strong>2010</strong>. the funds were administrated<br />
by IHp and Btu Cottbus, respectively.<br />
In the area of photovoltaics, the Joint lab participates<br />
in the work of the newly founded ‘Competence<br />
Centre thin-Film- and nanotechnology for photovoltaics<br />
Berlin’ (pVComB).<br />
the Joint lab supports teaching at Btu Cottbus by<br />
conducting lectures, exercises and practical courses.<br />
In addition, it contributed to the graduate school De-<br />
DIS-nano of the Btu. In <strong>2010</strong>, one phD thesis and one<br />
master thesis were finished by members of the Joint<br />
lab.<br />
For further information about the Joint lab please visit<br />
the website www.jointlab.de.
Gemeinsames Labor <strong>IHP</strong>/TH Wildau (FH)<br />
Das gemeinsame Forschungs- und Ausbildungszentrum<br />
(Joint Lab) des <strong>IHP</strong> und der Technischen Hochschule<br />
Wildau (THW) wurde 2006 gegründet. Die Schwerpunkte<br />
der Arbeit des Joint Labs sind die gemeinsame<br />
Ausbildung von Studenten auf den Gebieten Physikalische<br />
Technik, Mikroelektronik und Photonik sowie die<br />
Entwicklung neuartiger siliziumbasierter Bauelementekonzepte<br />
und Technologien für die Hochgeschwindigkeits-Elektronik<br />
und Photonik. Von besonderem<br />
Interesse sind neuartige Ansätze, wie z.B. die Nutzung<br />
von Graphen für die Entwicklung von Höchstfrequenzbauelementen<br />
und deren Anwendungen. Im Joint Lab<br />
wurden Verfahren zur Erzeugung von Graphenschichten<br />
untersucht. Gemeinsam werden Anstrengungen unternommen,<br />
diese Schichten zum Erreichen höherer Grenzfrequenzen<br />
bis in den Terahertz-Bereich zu nutzen und<br />
damit neue Anwendungen in der Informationstechnologie,<br />
der Sensorik und Medizintechnik zu erschließen.<br />
Im B<strong>MB</strong>F-Projekt „Neuartige Lichtquellen und Komponenten<br />
für Silizium-Photonik – SiliconLight“ arbeiten<br />
die Projektpartner THW, <strong>IHP</strong>, das Joint Lab <strong>IHP</strong> / BTU<br />
Cottbus, die Technische Universität Berlin (TUB), das<br />
Joint Lab <strong>IHP</strong> / TUB, die Firma MergeOptics GmbH Berlin,<br />
das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik<br />
Halle sowie die Firma Fiberware GmbH Mittweida an der<br />
Entwicklung von Lichtquellen auf Siliziumbasis, an aktiven<br />
und passiven Komponenten für die Silizium-Photonik<br />
sowie an der Untersuchung von Möglichkeiten zu<br />
deren Systemintegration.<br />
Das AiF-Projekt „IQ-Level: Innovative high quality level<br />
meter“ (AiF: Arbeitsgemeinschaft industrieller<br />
Forschungsvereinigungen) befasst sich mit der Entwicklung<br />
intelligenter Pegelmesssonden, welche in<br />
Funknetzwerken ihre Informationen austauschen und<br />
sammeln. Diese Entwicklungen sind für die flächendeckende<br />
Überwachung von Wasserständen in Grundwasserreservoiren,<br />
Gewässern und in küstennahen<br />
Bereichen vorgesehen und sollen u.a. das Ressourcenmanagement<br />
erleichtern sowie die Informationslage<br />
über Wasserstände im Katastrophenfall verbessern.<br />
An diesem Projekt arbeiten die THW und das <strong>IHP</strong> gemeinsam<br />
mit den Partnern Prignitz Mikrosystemtechnik<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
Joint Lab <strong>IHP</strong> / TUAS wildau<br />
the Joint lab of IHp and the technical university of<br />
Applied Sciences Wildau, a joint research and education<br />
centre, was inaugurated in 2006. the key activities<br />
of this Joint lab are the joint education of<br />
students in the areas of physical engineering, microelectronics<br />
and photonics as well as the development<br />
of new silicon-based device concepts and technologies<br />
for high performance electronics and photonics.<br />
new concepts for the development of high-frequency<br />
devices and their applications, e.g. the use of graphene,<br />
are of special interest. new technologies for<br />
the deposition of graphene layers were evaluated.<br />
Joint efforts are made to reach terahertz frequencies<br />
with such layers and to develop new applications in<br />
information, sensor and medical technologies.<br />
In the B<strong>MB</strong>F-funded project “new light sources and<br />
components for silicon photonics – Siliconlight” the<br />
tuAS Wildau, the IHp, the Joint lab IHp / Btu Cottbus,<br />
the technical university of Berlin (tuB), the Joint lab<br />
IHp / tuB, the company Mergeoptics GmbH Berlin,<br />
the Max planck Institute of Microstructure physics<br />
in Halle and the company Fiberware GmbH Mittweida<br />
cooperate to develop new silicon based light sources,<br />
active and passive components for silicon photonics<br />
as well as the verification of possibilities for its system<br />
integration.<br />
the AiF-project “IQ-level: Innovative high quality level<br />
meter” (AiF: consortium of industrial research associations)<br />
addresses the development of intelligent<br />
level measuring probes, which collect and exchange<br />
information in radio networks. these developments<br />
are designed for the area-wide monitoring of ground<br />
water levels, waters and offshore areas and among<br />
other things aim to ease the management of resources<br />
and to improve the information on water levels<br />
in the case of catastrophes. the tuAS Wildau and the<br />
IHp are working on this project together with the<br />
partners prignitz Mikrosystemtechnik GmbH Wittenberge,<br />
Quantum Hydrometrie GmbH Berlin and the<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
77
GmbH Wittenberge, Quantum Hydrometrie GmbH Berlin<br />
sowie die Frankfurter Wasser- und Abwassergesellschaft<br />
mbH Frankfurt (Oder).<br />
Die THW und das <strong>IHP</strong> arbeiten schon seit Jahren in regionalen<br />
Netzwerken (z.B. DiagnostikNet) und in anderen<br />
Vorhaben wissenschaftlich zusammen. Hierbei<br />
stand die Schnittstelle zwischen Siliziumtechnologien<br />
und Analytik in wässrigen Lösungen im Mittelpunkt.<br />
Zwei Arbeitsgruppen der THW arbeiten im B<strong>MB</strong>F Verbundprojekt<br />
IpoGly mit fünf weiteren Partnern zusammen,<br />
darunter auch das <strong>IHP</strong>, welches im Bereich der<br />
Integration eines speziellen Glucose-Nachweises seine<br />
Expertise einbringt.<br />
Die gemeinsame Berufung auf die Professur „Halbleitertechnologie“<br />
in der Studienrichtung Physikalische<br />
Technik der THW, verbunden mit der Leitung des Joint<br />
Lab <strong>IHP</strong>-THW, hat einen stimulierenden Einfluss auf die<br />
laufenden Arbeiten. Wissenschaftler des <strong>IHP</strong> sind mit<br />
einer Vorlesungsreihe zur modernen Halbleitertechnologie,<br />
einschließlich neuester Diagnostikverfahren, der<br />
Photolithographie und dem Plasmaätzen in der Lehre<br />
engagiert. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Lehrveranstaltung<br />
bietet das <strong>IHP</strong> den Studierenden der THW<br />
Praktikumsplätze im Rahmen der Veranstaltung „Chip<br />
Processing“ an, wo die Studierenden das erworbene<br />
Wissen unmittelbar in ihrer praktischen Tätigkeit einsetzen.<br />
Darüber hinaus halten Wissenschaftler des <strong>IHP</strong><br />
Vorlesungen im Rahmen des Masterstudiengangs PHO-<br />
TONIK der THW.<br />
Aus den gemeinsamen Aktivitäten in der Ausbildung<br />
sind mehrere sehr erfolgreiche Master- und Diplomarbeiten<br />
entstanden. So wurde eine Masterarbeit zum<br />
Thema „DUV-Technologie zur Herstellung von Bragg-<br />
Gittern auf Silizium-Wellenleitern“ am <strong>IHP</strong> durchgeführt<br />
und von Wissenschaftlern der TUB und der THW<br />
betreut. Eine Diplomarbeit zur Verbesserung der Übertragungseigenschaften<br />
der Wellenleiter ist erfolgreich<br />
verteidigt worden. Insgesamt wurden drei gemeinsame<br />
Diplomarbeiten mit sehr guten Leistungen abgeschlossen.<br />
Im Frühjahrsemester 2011 werden zwei Bachelor-,<br />
eine Diplom- und eine Praktikumsarbeit von Studenten<br />
der THW am <strong>IHP</strong> begonnen.<br />
78 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
Frankfurter Wasser- und Abwassergesellschaft mbH<br />
Frankfurt (oder).<br />
the tuAS Wildau and the IHp have been working in<br />
scientific cooperation for years in regional networks<br />
(e.g. Diagnostiknet) and other projects. the center<br />
of this cooperation was at the intersection between<br />
silicon technologies and analytics in aqueous solutions.<br />
two working groups of the tuAS Wildau are<br />
cooperating with five further partners in the B<strong>MB</strong>F<br />
funded cooperative project IpoGly, including the IHp,<br />
which contributes the expertise for the integration of<br />
a special glucose detection method.<br />
the joint appointment for a professorship “Semiconductor<br />
technology” in engineering physics at the<br />
tuAS, connected with the leadership of the Joint lab<br />
IHp / tuAS Wildau, has a stimulating effect on the<br />
current activities. IHp scientists compiled a lecture<br />
course on modern semiconductor technology including<br />
the latest diagnostic procedures, photolithography<br />
and plasma etching. After completing the<br />
course IHp offers tuAS students interesting traineeships<br />
within the activity “Chip processing”, where the<br />
students immediately use the acquired knowledge<br />
in practice. Moreover, IHp scientists give lectures<br />
within the master course pHotonIK at the tuAS.<br />
Several successful master and diploma theses originated<br />
from the joint education activities. A master thesis<br />
on “DuV technology for the fabrication of Bragggratings”<br />
was written at the IHp and supervised by<br />
scientists of the tu Berlin and the tuAS Wildau. A diploma<br />
thesis on the improvement of transmission properties<br />
of wave guides was defended successfully. A<br />
total of three joint diploma theses were finished with<br />
very good results. two joint bachelors theses, one diploma<br />
thesis and one internship of tuAS students at<br />
the IHp will start in the spring semester 2011.
Eine Reihe von Absolventen hat nach Abschluss der<br />
Ausbildung im Rahmen eines Arbeitsverhältnisses die<br />
Tätigkeit am <strong>IHP</strong> fortgesetzt. Damit wurde ein Beitrag<br />
dazu geleistet, gut ausgebildete junge Ingenieure in<br />
der Region zu halten.<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
numerous graduates started working at the IHp after<br />
their studies. this helps to keep young and qualified<br />
engineers in the region.<br />
Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines Mikroresonators als ein-dimensionaler photonischer Kristall in einem Silizium-Wellenleiter<br />
(Resonator-Design – TUB / THW, hergestellt am <strong>IHP</strong> Frankfurt (Oder): SiliconLight-Projekt). Einfügung: Gemessene Transmission des Resonators<br />
als Funktion der Wellenlänge (Quelle: St. Meister, TUB).<br />
ReM-picture of a microresonator as a one-dimensional photonic crystal in a silicon waveguide (resonator designed at the tuB / tHW and<br />
manufactured at the IHp Frankfurt (oder), project Siliconlight). the insertion shows the measured transmission of the resonator as a<br />
function of the wavelength. (Source: St. Meister, tuB).<br />
Graphenabscheidung bei 1000°C in der CVD-Reaktionskammer.<br />
Man sieht auf dem Heizer die Kühlwendel und die Proben.<br />
Die Hitzeschilde wurden für die Aufnahme teilweise entfernt.<br />
(Quelle: H. Lux, THW)<br />
Deposition of graphene at 1000°C in the CVD chamber.<br />
the cooling coil and the samples are visible on the heater.<br />
the heat shields were partly removed to make this picture.<br />
(Source: H. lux, tuAS Wildau).<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
79
Joint Lab Silicon Photonics von <strong>IHP</strong> und<br />
Technischer Universität Berlin<br />
Die Siliziumphotonik (Silicon Photonics) ist ein neues<br />
und sich rasant entwickelndes Forschungsgebiet im Bereich<br />
der Optoelektronik, in dem die Technologien für<br />
die optische Übertragung und Verarbeitung von Information<br />
auf dem Mikrochip entwickelt werden. Damit<br />
können die sich derzeit abzeichnenden physikalischen<br />
Grenzen der Mikroelektronik um viele Größenordnungen<br />
ausgedehnt werden, was schnellere Chips bei gleichzeitig<br />
geringerem Energieverbrauch bedeutet.<br />
Im Joint Lab Silicon Photonics werden die Spitzenforschung<br />
im Bereich der Halbleitertechnologie des <strong>IHP</strong><br />
und die Exzellenz der TU Berlin in der Photonik gebündelt.<br />
Damit besteht ein einzigartiges Innovations- und<br />
Kompetenzzentrum in Deutschland. Der gemeinsame<br />
Innovationsstandort Berlin/Brandenburg wird nachhaltig<br />
gestärkt. Das Joint Lab Silicon Photonics ist die<br />
logische Konsequenz aus der bisherigen intensiven Kooperation<br />
des <strong>IHP</strong> und der Fakultät 4 der TU Berlin auf<br />
dem neuen Gebiet. Die offizielle feierliche Eröffnungsveranstaltung<br />
für das Joint Lab Silicon Photonics fand<br />
am 18. Juni an der TU Berlin statt.<br />
Das Joint Lab Silicon Photonics verfolgt die Strategie,<br />
gemeinsam Forschungsprojekte einzuwerben und als<br />
Plattform für anwendungsorientierte Forschung zu<br />
agieren, die die Zusammenarbeit mit Hochschulen und<br />
Industrie sucht. Das Joint Lab arbeitet eng mit Firmen<br />
der Region und im europäischen Rahmen mit Spitzeninstitutionen<br />
auf dem Gebiet der Siliziumphotonik zusammen.<br />
Dabei wurden im Rahmen des Clusters <strong>IHP</strong>/TU<br />
Berlin bereits 2.5 Mill. Euro an Drittmitteln eingeworben<br />
(EU, B<strong>MB</strong>F, DFG).<br />
Neben der gemeinsamen Forschungsaktivität verbessert<br />
das Joint Lab Silicon Photonics auch die akademische<br />
Anbindung des <strong>IHP</strong>. Das Joint Lab ist mit zwei<br />
Vorlesungen an der TU Berlin vertreten, die von Prof.<br />
B. Tillack und Dr. L. Zimmermann gehalten werden. Im<br />
Joint Lab werden zahlreiche Studien-, Diplom-, Master-<br />
und Doktorarbeiten betreut.<br />
80 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
Joint Lab Silicon Photonics of <strong>IHP</strong> and TU<br />
Berlin<br />
Silicon photonics is a rapidly developing research area<br />
in the field of optoelectronics. In Silicon photonics,<br />
technologies are developed for optical on-chip data<br />
transmission and processing. photonic technologies<br />
have the potential to enhance the physical limits of<br />
present microelectronic technologies by orders of<br />
magnitude. this will allow for the fabrication of faster<br />
ICs with lower energy consumption than current<br />
technologies.<br />
the Joint lab Silicon photonics bundles IHp’s excellence<br />
in semiconductor processing and the expertise<br />
of tu Berlin in photonics. this creates a unique center<br />
of innovation and excellence in Germany, enhancing<br />
the innovation potential of Berlin/Brandenburg. the<br />
establishment of the Joint lab is the logical result of<br />
the close collaboration between IHp and Faculty 4 at<br />
tu Berlin in Silicon photonics. the official opening<br />
ceremony of the Joint lab Silicon photonics was conducted<br />
at tu Berlin on June 18.<br />
It is the strategy of the Joint lab to jointly acquire<br />
research funding and to act as a platform for application-oriented<br />
research seeking cooperation with<br />
industry and academia. therefore, the Joint lab<br />
collaborates closely with companies from Berlin /<br />
Brandenburg. on the european level, the Joint lab<br />
cooperates with top-level research labs in the area<br />
of Silicon photonics. So far, the Joint lab has been<br />
able to acquire 2.5 million euro of research funding<br />
for the cluster IHp / tu Berlin, coming from funding<br />
programs and agencies such as eu-Fp7, B<strong>MB</strong>F, DFG.<br />
Apart from collaborative research the Joint lab actively<br />
links IHp to academia. Currently, 2 courses at<br />
tu Berlin are provided by IHp, lectured by prof. B. tillack<br />
and Dr. l. Zimmermann. A considerable number<br />
of diploma, master, and phD works is conducted in the<br />
frame of the Joint lab.
G E M E I N S A M E L A B O R E – J O I N T L A B S<br />
Prof. Kazumi Wada, Tokyo University, der Ehrengast der JointLab-Eröffnungsveranstaltung (rechts) und Prof. Bernd Tillack (mitte) am<br />
Focused-Ion-Beam-Laborgerät (FIB) im <strong>IHP</strong> bei der Betrachtung einer TEM-Lamellenpräparation.<br />
prof. Kazumi Wada (tokyo university) is a guest of honor at the Joint lab opening event (to the right) and prof. Bernd tillack (in the middle)<br />
at the Focused-Ion-Beam equipment (FIB) at the IHp observing a teM lamellae preparation.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
8
82 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
Z U S A M M E N A R B E I T U N d P A R T N E R – C O L L A B O R A T I O N A N d P A R T N E R S<br />
Collaboration and Partners
Industrie / Industry*<br />
Z U S A M M E N A R B E I T U N d P A R T N E R – C O L L A B O R A T I O N A N d P A R T N E R S<br />
advICo microelectronics GmbH, Germany<br />
Air liquide Deutschland GmbH, Germany<br />
AIXtRon AG, Germany<br />
Alcatel-lucent Deutschland AG, Germany<br />
Alma Consulting Group S.A.S., France<br />
alpha microelectronics GmbH, Germany<br />
AMD, Germany<br />
AMo GmbH, Germany<br />
AuCoteAM – Ingenieurgesellschaft für Automatisierungs-<br />
und Computertechnik mbH, Germany<br />
Austriamicrosystems AG, Austria<br />
Berliner Feuerwehr, Germany<br />
Bio Sensor technology GmbH, Germany<br />
BRAHMS AG, Germany<br />
Federal office for Information Security, Germany<br />
Celestrius AG, Switzerland<br />
Centellax Inc., uSA<br />
Centrotherm thermal Solutions GmbH & Co. KG,<br />
Germany<br />
Cisco Systems GmbH, Germany<br />
Conergy SolarModule GmbH, Germany<br />
Coreoptics GmbH, Germany<br />
european Aeronautic Defence and Space Company,<br />
Germany<br />
european Institute for Research and Strategic Studies<br />
in telecommunications GmbH, Germany<br />
european Space Agency, Germany<br />
FHR Anlagenbau GmbH, Germany<br />
First Solar Manufacturing GmbH, Germany<br />
France telecom SA, France<br />
Frankfurter Wasser- und Abwassergesellschaft mbH,<br />
Germany<br />
FSue S&pe pulsar, Russia<br />
Genesys ltd., Kiev, ukraine<br />
Helenic Aerospace Industry, Greece<br />
Hubner & Suhner AG, Switzerland<br />
IMSt GmbH, Germany<br />
Infineon technologies AG, Germany<br />
Institut Industrial It (inIt), Germany<br />
Institut für umwelttechnologien GmbH, Berlin<br />
InnoSent GmbH, Germany<br />
ItAVA Systems GmbH, Germany<br />
Kayser-threde GmbH, Germany<br />
landshut Silicon Foundry GmbH, Germany<br />
lantiq Deutschland GmbH, Germany<br />
lesswire AG, Germany<br />
lIMeteC Biotechnologies GmbH, Germany<br />
lIonIX BV, the netherlands<br />
lucent technologies network Systems GmbH, Germany<br />
MeDAV GmbH, Germany<br />
Mergeoptics GmbH, Germany<br />
MeYteC GmbH Informationssysteme, Germany<br />
Micro lambda Wireless, uSA<br />
Mikron JSC Moscow, Russia<br />
namlab GmbH, Germany<br />
nanotron technologies GmbH, Germany<br />
neC europe ltd., uK<br />
nokia Siemens network, Finland<br />
nXp Semiconductors netherlands B.V., the netherlands<br />
odersun AG, Germany<br />
pac tech GmbH, Germany<br />
phasor Solutions, uK<br />
philips Consumer lifetime, the netherlands<br />
philotech GmbH, Germany<br />
phoenix Contact GmbH & Co. KG, Germany<br />
photline technologies SA, France<br />
picoQuant GmbH, Germany<br />
pReMA Semiconductor GmbH, Germany<br />
pRIGnItZ Mikrosystemtechnik GmbH, Germany<br />
Q-Cells AG thalheim, Germany<br />
Quantum Hydrometrie Gesellschaft für Mess- und<br />
Systemtechnik mbH, Germany<br />
Robert Bosch GmbH, Germany<br />
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, Germany<br />
Schwarting-Biosystem GmbH, Germany<br />
SelMIC, Finland<br />
Sequence Design, uSA<br />
SICK AG, Germany<br />
Siemens AG, Germany<br />
Siemens Austria<br />
SiGe Semiconductor Inc., Canada<br />
Silicann Systems GmbH, Germany<br />
Silicon Radar GmbH, Germany<br />
Silicon Wafer engineering and Defect Science, uSA<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
8
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
Z U S A M M E N A R B E I T U N d P A R T N E R – C O L L A B O R A T I O N A N d P A R T N E R S<br />
Silistix ltd., uK<br />
Siltronic AG, Germany<br />
SIRRIX AG, Germany<br />
Sitec GmbH, Germany<br />
Skyvision ltd., Finland<br />
SpiDCoM technologies, France<br />
St <strong>Microelectronics</strong> SA, France<br />
Step Sensortechnik und elektronik pockau GmbH,<br />
Germany<br />
teleBItcom GmbH, Germany<br />
telecom Italia S.p.A, Italy<br />
teS electronic Solutions GmbH, Germany<br />
texas Instruments AG, Germany<br />
thales Berlin, Germany<br />
thales Communication, Italy<br />
timeKontor AG, Germany<br />
toshiba Research europe ltd., uK<br />
VDI/VDe Innovation + technik GmbH, Germany<br />
VI Systems GmbH, Germany<br />
Wacker Chemie AG, Germany<br />
What!What! Records, Germany<br />
X-FAB Semiconductor Foundries AG, Germany<br />
XMoD technologies, France<br />
*Ausgewählte partner / Selected partners<br />
Forschungsinstitute und Universitäten /<br />
Research Institutes and Universities*<br />
AStRon- netherlands Institute for Radio Astronomy,<br />
the netherlands<br />
Australia telescope national Facility, Australia<br />
Brandenburg university of technology, Germany<br />
Brandenburg university of Applied Sciences, Germany<br />
Budapest university of technology and economics,<br />
Hungary<br />
California Institute of technology, uSA<br />
Center for energy efficent electronics Science,<br />
Berkeley, uSA<br />
telemedizinzentrum Charité – universitätsmedizin<br />
Berlin, Germany<br />
CeRn, France<br />
Chemnitz university of technology, Germany<br />
Christian-Albrechts-university of Kiel, Germany<br />
Democritus university of thrace, Greece<br />
epFl, Switzerland<br />
eindhoven university of technology, the netherlands<br />
eSA / eSteC – teC-etp, the netherlands<br />
etH Zurich, Switzerland<br />
etRI – electronics and telecommunications Research<br />
Institute, Korea<br />
eurescom, Germany<br />
european Synchrotron Radiation Facility, Germany<br />
european university Viadrina, Germany<br />
Ferdinand-Braun-Institut, leibniz-Institut für<br />
Hoechstfrequenztechnik, Germany<br />
FHtW Berlin, Germany<br />
Forschungszentrum Jülich, Germany<br />
Fraunhofer HHI, Germany<br />
Fraunhofer IAF, Germany<br />
Fraunhofer IBMt, Germany<br />
Fraunhofer IIS, Germany<br />
Fraunhofer IZM, Germany<br />
Fraunhofer ISe, Germany<br />
Freie universität Berlin, Germany<br />
French national Center for Scientific Research, France<br />
Friedrich-Alexander-university of<br />
erlangen-nuremberg, Germany<br />
German Aerospace Center, Germany<br />
Hangzhou Dianzi university, China<br />
Helmholtz-Centre Berlin for Materials and energy,<br />
Germany<br />
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Germany<br />
Humboldt university of Berlin, Germany<br />
IMeC, Belgium<br />
IneSC Inovação - Instituto De novas tecnologias,<br />
portugal<br />
Inp Greifswald e.V., Germany<br />
InRIA – national Institute for Research in Computer<br />
Science and Control, France<br />
InSA – Institut national des Sciences Appliquees<br />
de Rennes, France<br />
Institute of <strong>Microelectronics</strong>, Singapore<br />
Institute for Solar energy Research Hameln /<br />
emmerthal, Germany
Z U S A M M E N A R B E I T U N d P A R T N E R – C O L L A B O R A T I O N A N d P A R T N E R S<br />
Karlsruhe Institute of technology, Germany<br />
KtH Stockholm, Sweden<br />
leibniz Institute for Solid State and Materials<br />
Research Dresden, Germany<br />
leibniz Institute for Crystal Growth, Germany<br />
leibniz Institute for Solid State and Materials<br />
Research, Germany<br />
leibniz university Hannover, Germany<br />
letI, France<br />
luleå university of technology, Sweden<br />
Max-planck Institute for Metal physics Stuttgart,<br />
Germany<br />
Max planck Institute for Microstructure physics,<br />
Germany<br />
Max planck Institute for physics, Germany<br />
nanoelectronic Materials laboratory, Germany<br />
nanosens, the netherlands<br />
national and Kapodistrian university of Athens,<br />
Greece<br />
national Institute for Materials Science, Japan<br />
national taiwan university, taiwan<br />
national nano Device laboratories, taiwan<br />
national nanotechnology Fabrication Center, Korea<br />
netherlands organisation for Applied Scientific<br />
Research, the netherlands<br />
next Generation Media, Federal Ministry for<br />
economics and technology, Germany<br />
otto von Guericke university Magdeburg, Germany<br />
paul Drude Institute for Solid State electronics,<br />
Germany<br />
poznan university of technology, poland<br />
progress <strong>Microelectronics</strong> Research Institute, Russia<br />
Ruhr-university Bochum, Germany<br />
RWtH Aachen, Germany<br />
Sabanci university Istanbul, turkey<br />
Saint petersburg State university, Russia<br />
technical university of Berlin, Germany<br />
technical university of Ilmenau, Germany<br />
technical university of ukraine, ukraine<br />
technische universität Bergakademie Freiberg,<br />
Germany<br />
technical university Carolo-Wilhelmina at Brunswick,<br />
Germany<br />
technical university Dresden, Germany<br />
technical university Graz, Austria<br />
technical university Hamburg-Harburg, Germany<br />
technical university Munich, Germany<br />
tecnatom S.A., Spain<br />
technology transfer Center of east Brandenburg,<br />
Germany<br />
tohoku university Sendai, Japan<br />
uCl leuven, Belgium<br />
universidad politécnica de Madrid, Spain<br />
university of Cantabria, Spain<br />
university of udine, Italy<br />
university of Bologna, Italy<br />
university of the Bundeswehr Munich, Germany<br />
university of Applied Sciences Wildau, Germany<br />
university of Bologna, Italy<br />
university of California (uClA), uSA<br />
university of Dortmund, Germany<br />
university of Helsinki, Finland<br />
university of Houston texas, uSA<br />
university of Kassel, Germany<br />
university of leipzig, Germany<br />
university of Malaga, Spain<br />
university of Manchester, uK<br />
university of osnabrück, Germany<br />
university of oulu, Finland<br />
university of oxford, uK<br />
university of paderborn, Germany<br />
university of paris-Sud 11, France<br />
university of potsdam, Germany<br />
university of Siegen, Germany<br />
university of St Andrews, uK<br />
university of Stuttgart, Germany<br />
university of Surrey, uK<br />
university of toronto, Canada<br />
university of twente, the netherlands<br />
university of ulm, Germany<br />
Bergische university of Wuppertal, Germany<br />
Vienna university of technology, Austria<br />
Vilnius university, lithuania<br />
Vtt technical Research Centre of Finland, Finland<br />
Weierstrass Institute for Applied Analysis and<br />
Stochastics, Germany<br />
West pomerania university of technology Szeczin,<br />
poland<br />
Yonsei university, Korea<br />
Zhejiang university, China<br />
*Ausgewählte partner / Selected partners<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
8
G A S T w I S S E N S C H A F T L E R U N d S E M I N A R E – G U E S T S C I E N T I S T S A N d S E M I N A R S<br />
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Guest Scientists and Seminars
G A S T w I S S E N S C H A F T L E R U N d S E M I N A R E – G U E S T S C I E N T I S T S A N d S E M I N A R S<br />
Gastwissenschaftler / Guest Scientists<br />
Gastwissenschaftler Institution Forschungsgebiet<br />
Guest Scientists Institution Research Area<br />
1. Mr. Michael Augustin Brandenburg university of technology, Cottbus, Germany System Design<br />
2. Mr. Ahmed Awny university of paderborn, Germany Circuit Design<br />
3. Dr. Antonio Di Bartolomeo university of Salerno, Italy Materials Research<br />
4. Dr. Maciej Bazarnik poznan university of technology, poland Materials Research<br />
5. Mr. thomas Bertaud ltM CnRS, Grenoble, France Materials Research<br />
6. Mr. Jim Fiorenza AmberWave Systems, Salem, new Hampshire, uSA Materials Research<br />
7. Mr. Andrzej Gajda technical university of Berlin, Germany technology<br />
8. Mr. Seunghyun Jang electronics and telecommunications Research<br />
Institute (etRI), Daejeon, Korea Circuit Design<br />
9. Mr. Myung-Jae lee Yonsei university, Seoul, Korea technology<br />
10. Mrs. Jana Matejova Charles university in prague, Czech Republic Materials Research<br />
11. Mr. enrique Miranda university of Barcelona, Spain Materials Research<br />
12. prof. Junichi Murota tohoku university, Sendai, Japan technology<br />
13. Mr. Bonghyuk park electronics and telecommunications<br />
Research Institute (etRI), Daejeon, Korea Circuit Design<br />
14. Mrs. Sarah Röhe university of Bremen, Germany Materials Research<br />
15. Dr. Florencio Sanchez Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Spain Materials Research<br />
16. Dr. tobias Schulli european Synchrotron Radiation Facility (eSRF),<br />
Grenoble, France Materials Research<br />
17. Dr. Ibrahim tekin Sabanci university, Istanbul, turkey technology<br />
18. Dr. David thomson university of Surrey, uK technology<br />
19. prof. oleg Vyvenko St. petersburg State university, Russia Materials Research<br />
20. prof. Kazumi Wada the university of tokio, Japan technology<br />
21. prof. Ya-Hong Xie university of California, los Angeles, uSA Materials Research<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
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G A S T w I S S E N S C H A F T L E R U N d S E M I N A R E – G U E S T S C I E N T I S T S A N d S E M I N A R S<br />
Seminare / Seminars<br />
Vortragender Institution Thema<br />
Presenter Institution Topic<br />
1. prof. lambert Alff Darmstadt university of technology, Designed thin film materials for<br />
Germany oxide electronics<br />
2. Dr. Antonio university of Salerno, Italy electronic Applications of<br />
Di Bartolomeo Carbon nanotubes<br />
3. prof. Frederico university of Bologna, Italy X-ray Absorption Fine Structure<br />
Boscherini in Semiconductor physics<br />
4. prof. edmund p. Burte otto von Guericke university of Magdeburg, Materials for non-Volatile Memories<br />
Germany<br />
5. prof. Giovanni Capellini university of Rome, Italy the SiGe activity at RM3: islands,<br />
multi-layers and, possibly, a Quantum<br />
Cascade laser based on silicon<br />
6. prof. Ryszard Czajka poznan university of technology, poland Characterization of Si Surfaces, (Ag)n<br />
Clusters, Metal Silicides‘ nanostructures,<br />
and Individual organic Molecules<br />
by Means of StM & StS Methods<br />
7. Dr. pinarDogan & paul Drude Institute for Solid State pendeoepitaxial overgrowth and<br />
Dr. oliver Brandt electronics, Berlin, Germany coalescence of Gan nanowires on<br />
Si(111) by molecular beam epitaxy<br />
8. prof. Frank Fitzek Aalborg university, Denmark towards Very High transmission Rates<br />
for Cooperating Mobile Devices<br />
9. Dr. Jim Fiorenza AmberWave Systems, Salem, Aspect Ratio trapping: A Heterointenew<br />
Hampshire, uSA gration Solution for Ge and III-V CMoS<br />
10. Mr. Jean Fompeyrine IBM Research - Zuerich Research the Future of nanoelectronics<br />
laboratory, Switzerland<br />
11. prof. Wolfgang Heinrich Ferdinand-Braun-Institut (FBH), leibniz- Advanced Switch-Mode Concepts<br />
& Mr. Andreas Wentzel Institut für Höchstfrequenztechnik, using Gan: the Class-S Amplifier<br />
Berlin, Germany<br />
12. prof. Karsten Horn Fritz Haber Institute, Berlin, Germany Graphene – preparation and electronic<br />
Structure<br />
13. prof. Ingmar Kallfass Karlsruhe Institute of technology (KIt), Active MMIC technology for<br />
Germany 200-300 GHz Wireless Data links<br />
88 A n n u A l R e p o R t 2 0 0
G A S T w I S S E N S C H A F T L E R U N d S E M I N A R E – G U E S T S C I E N T I S T S A N d S E M I N A R S<br />
14. prof. Viktor Krozer Goethe university, Frankfurt am Main, Herausforderungen an Siliziumtechno-<br />
Germany logien in High-Speed und terahertz<br />
Anwendungen<br />
15. Dr. Max C. lemme Harvard university, Cambridge, uSA Current Status of Graphene transistors<br />
16. Dr. Gregor Mussler Forschungszentrum Jülich, Germany <strong>MB</strong>e-growth of SiGe heterostructures<br />
for electronic and opto-electronic<br />
applications<br />
17. Dr. piotr plotka Gdansk university of technology, poland 10-nm GaAs-Based Devices Fabricated<br />
with Monolayer precision for terahertz<br />
electronics<br />
18. Dr. Marian W. Radny poznan university of technology, poland Slab-thickness effects on the Ge(001)<br />
Surface<br />
19. prof. Bernd leibniz Institute of Surface Modification Selbstorganisierte nanostrukturen<br />
Rauschenbach (IoM), leipzig, Germany auf Halbleiteroberflächen durch nieder-<br />
energetische Ionenbestrahlung<br />
20. prof. Matthias Rudolph Brandenburg university of technology, noise Modeling of GaAs HBts<br />
Cottbus, Germany<br />
21. Dr. Florencio Sánchez Institute of Materials Science of Barcelona Integration of epitaxial films of ferro-<br />
(ICMAB), Spain & Spanish national Research magnetic CoFe 2 o 4 with dissimilar<br />
Council (CSIC), Madrid, Spain materials<br />
22. Dr. tobias Schulli european Synchrotron Radiation Facility X-rays inside nanostructures: from in<br />
(eSRF), Grenoble, France situ growth to device structures<br />
23. prof. oliver G. Schmidt Institute for Integrative nanosciences Quantum Dots and Smart tubes for<br />
(IFW), Dresden, Germany on- and off-Chip Applications<br />
24. prof. Roland thewes tu Berlin, Germany CMoS Sensor Arrays for Bio-Molecule<br />
Detection and neural tissue Interfacing<br />
25. Dr. Markus Wedler university of Kaiserslautern, Germany Formal Verification of Systems-on-<br />
Chip – Industrial practices<br />
26. prof. Martin Weinelt Max-Born-Institut, Berlin, Germany two-photon photoemission study of<br />
Si(100) – a benchmark for electronic<br />
structure and carrier dynamics at semiconductor<br />
surfaces<br />
27. prof. eli Yablonovitch university of California, Berkeley, uSA new uS national Center for energy<br />
efficient electronics Science (e 3 S)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
89
90 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
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Publications
Erschienene Publikationen<br />
Published Papers<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(1) Optimization of the Luminescence<br />
Properties of Silicon diodes Produced by<br />
Implantation and Annealing<br />
t. Arguirov, t. Mchedlidze, M. Reiche,<br />
M. Kittler<br />
Solid State phenomena 156-158, 579 (<strong>2010</strong>)<br />
Incorporation of optical components into microelectronic<br />
devices will significantly improve their performance.<br />
Absence of effective Si-based light emitter<br />
hampers such integration. In the present work light<br />
emitting Si diodes, fabricated by dopant (boron or<br />
phosphorous) implantation and annealing are investigated.<br />
Different implantation doses and annealing<br />
temperatures were employed. the efficiency of<br />
the electroluminescence (el), obtained from such<br />
structures was measured and correlated with the fabrication<br />
process parameters. As previously reported,<br />
the el of band-to-band radiative transition in Si is<br />
strongly influenced, by the dopant implantation dose,<br />
i.e. higher doses usually enhance el. our results suggest<br />
that the effect is mainly related to the increase<br />
of minority carrier lifetime in the substrate. Distinct<br />
measurements showed that the higher implantation<br />
doses lead longer carrier lifetimes in the samples. the<br />
correlation between lifetime and the el efficiency<br />
could be satisfactory explained in the frame of a classical<br />
model, considering the carrier-injection dependence<br />
of the rates of the three main recombination<br />
mechanisms in silicon, i.e. multi-phonon, radiative<br />
and Auger recombination. We suppose that the increase<br />
in the implantation dose improves minority carrier<br />
lifetime due to the gettering of impurity atoms<br />
from the substrate material to the highly doped emitter<br />
region.<br />
(2) Investigations of Thermal Annealing<br />
Effects on Electrical and Structural<br />
Properties of SrTaO based MIM Capacitor<br />
C. Baristiran-Kaynak, M. lukosius, I. Costina,<br />
B. tillack, Ch. Wenger, G. Ruhl, S. Rushworth<br />
Microelectronic engineering 87, 2561 (<strong>2010</strong>)<br />
the annealing effects on dielectric and electrode<br />
materials in ti / Srtao / tan / tin / ti / Si metal–insulator–metal<br />
(MIM) capacitors were studied. the<br />
electrical and structural properties were investigated<br />
after subjecting the samples to annealing temperatures<br />
of 500 °C, 700 °C and 900 °C. the electrical results<br />
revealed that the dielectric constant (k value)<br />
of Sr–ta–o increased from 18 to 50 with increasing<br />
annealing temperature. this improvement in k value<br />
can be associated to the crystallization of dielectric<br />
layer. However, the leakage current density increased<br />
several orders of magnitudes with increase of the annealing<br />
temperatures. this observation was attributed<br />
to crystallization of dielectric, degradation of tan<br />
electrode and out-diffusion of Si from the substrate.<br />
(3) Systemarchitektur intelligenter<br />
Sensorimplantate<br />
t. Basmer, p. Kulse, M. Birkholz<br />
Biomedical engineering / Zeitschrift für<br />
Biomedizinische technik 55, 43 (<strong>2010</strong>)<br />
Intelligente Implantate gewinnen zunehmend an<br />
Bedeutung. Sie zeichnen sich durch eine möglichst<br />
weitgehende Miniaturisierung und einen geringen energiebedarf<br />
aus. Die Kleinheit des Systems ist wichtig<br />
für seine Akzeptanz beim patienten und eine medizinisch<br />
wenig aufwändige Implantationstechnik. Der<br />
geringe energiebedarf ist wichtig für die lebensdauer<br />
des Systems. Diese Arbeit stellt die allgemeinen in jedem<br />
intelligenten Sensorimplantat benötigten Komponenten<br />
vor und diskutiert ihren einsatz am Beispiel<br />
eines in entwicklung befindlichen Glucosesensors.<br />
(4) A Thin Film Approach to Protein<br />
Crystallography<br />
M. Birkholz<br />
nuclear Instruments and Methods in physics<br />
Research B 268, 414 (<strong>2010</strong>)<br />
A novel approach for the investigation of proteins or<br />
macromolecules is outlined in this conceptual study.<br />
the preparation of grapho-epitaxial layers on nanotemplated<br />
substrates is proposed as an alternative to<br />
the preparation of single crystals by vapour diffusion<br />
techniques. Crystal structure investigations of such<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
92 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
layers may then be performed via grazing-incidence<br />
diffraction (GIXRD) in the laue mode. Quantitative<br />
expressions for the position and intensities of XRD<br />
peaks in this geometry are presented that fully consider<br />
the effects of refraction and absorption. A simulation<br />
of the laue-GIXRD pattern of single-crystalline<br />
layers of Concanavalin A is given. the main challenges<br />
of the approach are concluded to relate to the preparation<br />
of single-crystalline protein layers. However,<br />
if those obstacles could be overcome, a 10-100-fold<br />
faster sample throughput would become possible.<br />
(5) Corrosion-Resistant Metal Layers from a<br />
CMOS Process for Bioelectronic<br />
Applications<br />
M. Birkholz, K.-e. ehwald, D. Wolansky,<br />
C. Baristiran-Kaynak, M. Fröhlich, H. Beyer,<br />
A. Kapp, F. lisdat<br />
Surface and Coatings technology 204, 2055<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
the use of the dominant CMoS (complementary metal–oxide–semiconductor)<br />
process technology in<br />
perspective bioelectronic applications imposes severe<br />
restrictions on the materials used with respect<br />
to their stability in aqueous solutions with high concentrations<br />
of electrolytes. We report the results of a<br />
comparative study of Al:Cu, CoSi 2 and tin metal layers<br />
that were prepared within a regular CMoS process and<br />
characterized by depth profiling with X-ray photoelectron<br />
spectroscopy (XpS) in order to determine chemical<br />
composition and contaminants. the corrosion<br />
caused by isotonic naCl solution was investigated<br />
and the most pronounced corrosion resistance was<br />
observed for tin layers showing only negligible conductivity<br />
degradation when exposed to high concentration<br />
of electrolytes at elevated temperature for a<br />
time span of days. In addition, tin layer electrodes<br />
turned out to be stable in an electrochemical cell over<br />
a large potential range and a wide pH range. no electrocatalytic<br />
activity for the conversion of hexacyanoferrate<br />
or catechol has been found. It is concluded<br />
that from the different metal layers available in CMoS<br />
processing, tin layers are best suited for biomedical<br />
electrode applications.<br />
(6) Separation of Extremely Miniaturized<br />
Medical Sensors by IR Laser dicing<br />
M. Birkholz, K.-e. ehwald, M. Kaynak, t. Semperowitsch,<br />
B. Holz, S. nordhoff<br />
Journal of optoelectronics and Advanced<br />
Materials 3(12), 479 (<strong>2010</strong>)<br />
A microchip separation process operating by pulsedwave<br />
IR laser irradiation was applied to microviscosimeters<br />
that are intended to operate as glucose<br />
sensors for continuous monitoring of blood sugar<br />
levels in diabetics. After its technological preparation<br />
the sensor should no more dry up, since the<br />
retreating water would stick a movable cantilever to<br />
the ground plate and thereby plastically deform the<br />
sensor’s micromechanics. the cooling-free IR laser<br />
dicing process was thus chosen for the separation. It<br />
is shown that virtually particle free dices with lateral<br />
dimension down to some 100 µm could be prepared.<br />
the process is concluded to enable the dry, fast and<br />
clean separation of MeMS devices.<br />
(7) Application of wireless Sensor Networks in<br />
Critical Infractructure Protection -<br />
Challenges and design Options<br />
l. Buttyan, D. Gessner, A. Hessler,<br />
p. langendörfer<br />
Ieee Wireless Communications 17(5), 44<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
the protection of critical infrastructures provides an<br />
interesting application area for wireless sensor networks.<br />
threats such as natural catastrophes, criminal<br />
or terrorist attacks against CIs are increasingly reported.<br />
the large-scale nature of CIs requires a scalable<br />
and low-cost technology for improving CI monitoring<br />
and surveillance. WSns are a promising candidate<br />
to fulfill these requirements, but if the WSn becomes<br />
part of the CI in order to improve its reliability, then<br />
the dependability of the WSn itself needs to be significantly<br />
improved first. In this article we discuss<br />
the challenges and potential solutions to achieve dependability<br />
of WSns taking into account accidental<br />
failures as well as intentional attacks. We inspect the<br />
whole system starting from individual sensor nodes<br />
via the protocol stack to the middleware layer above.
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(8) Impact of Si Cap Layer Growth on Surface<br />
Segregation of P Incorporated by Atomic<br />
Layer doping<br />
Y. Chiba, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
thin Solid Films 518, S231 (<strong>2010</strong>)<br />
In atomic layer doping of p using an ultraclean lowpressure<br />
chemical vapor deposition (CVD), the relationship<br />
between surface segregation of p during Si cap<br />
layer growth at 450 °C with Si 2 H 6 partial pressure of<br />
3-20 pa on p atomic layer formed on Si 0.3 Ge 0.7 / Si(100)<br />
and the incorporated p amount at initial position has<br />
been investigated. For higher Si 2 H 6 partial pressure<br />
and for the initial p atom amount of p atomic layer<br />
below about 4 × 10 14 cm -2 , the incorporated p atoms<br />
are almost confined within the 1 nm region around<br />
the heterostructure interface. the p amount is nearly<br />
the same as the initial one. For initial p atom amount<br />
higher than 4 × 10 14 cm -2 , p segregation on surface<br />
is enhanced, and the incorporated p atom amount<br />
around the heterointerface tends to saturate to maximum<br />
value of about 4 × 10 14 cm -2 . this maximum<br />
value decreases with decreasing Si 2 H 6 partial pressure.<br />
these results suggest that the number of site at<br />
the heterointerface between Si cap layer and Si 0.3 Ge 0.7<br />
layer, in which p atoms are incorporated, is about 4 ×<br />
10 14 cm -2 and in the case of low Si2H6 surface coverage,<br />
the incorporated p atom amount at the heterointerface<br />
decreases due to surface segregation.<br />
(9) Radiation Studies of Power LdMOS devices<br />
for High Energy Physics Applications<br />
S. Diez, M. ullán, M. Ruat, p. Fernández-<br />
Martinez, A. Villamor, G. pellegrini, M. lozano,<br />
R. Sorge, D. Knoll<br />
Ieee transactions on nuclear Science 57(6),<br />
3322 (<strong>2010</strong>)<br />
We present radiation hardness studies performed on<br />
lDMoS devices included in a 0.25 µm SiGe BiCMoS<br />
technology from IHp <strong>Microelectronics</strong>. Results show<br />
degradation of devices performances only beyond<br />
1 x 10 15 n eq / cm 2 .<br />
(10) Integrated Adjustable Phase Shifters<br />
F. ellinger, u. Mayer, M. Wickert, n. Joram, J.<br />
Wagner, R. eickhoff, I. Santamaria,<br />
J.C. Scheytt, R. Kraemer<br />
Ieee Microwave Magazine 11(6), 97 (<strong>2010</strong>)<br />
When examining a monthly bank account statement,<br />
it is not only the number below the bottom line that<br />
matters. Whether that number has a minus or plus in<br />
front of it is crucial. For many technical problems, the<br />
sign matters as well. In circuits, we can change the<br />
sign by means of phase shifters. Moreover, by using<br />
phase shifters, intermediate states between the signs<br />
(including complex values) can be set in circuits.<br />
Hence, phase shifters play an important role in electrical<br />
engineering. unfortunately, this article does<br />
not give direct insights to change the sign of your<br />
bank statement. However, it aims to give a comprehensive<br />
overview of tunable phase shifters for radio<br />
frequency (RF) applications including cookbook like<br />
design guidelines and performance comparisons. the<br />
focus of this article is put on phase shifters fully integrated<br />
in a chip.<br />
(11) TId and displacement damage Effects in<br />
Vertical and Lateral Power MOSFETs for<br />
Integrated dC-dC Converters<br />
F. Faccio, B. Allongue, G. Blanchot, C. Fuentes,<br />
S. Michelis, S. orlandi, R. Sorge<br />
Ieee transactions on nuclear Science 57(4),<br />
1790 (<strong>2010</strong>)<br />
tID and displacement damage effects are studied for<br />
vertical and lateral power MoSFets in five different<br />
technologies in view of the development of radiation-tolerant<br />
fully integrated DC-DC converters. Investigation<br />
is pushed to the very high level of radiation<br />
expected for an upgrade to the lHC experiments. tID<br />
induces threshold voltage shifts and, in n-channel<br />
transistors, source-drain leakage currents. Wide variability<br />
in the magnitude of these effects is observed.<br />
Displacement damage increases the on-resistance of<br />
both vertical and lateral high-voltage transistors. In<br />
the latter case, degradation at high particle fluence<br />
might lead to a distortion of the output characteristics<br />
curve. HBD techniques to limit or eliminate the<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
9 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
radiation-induced leakage currents are successfully<br />
applied to these high-voltage transistors, but have<br />
to be used carefully to avoid consequences on the<br />
breakdown voltage.<br />
(12) A Novel Engineered Oxide Buffer<br />
Approach for Fully Lattice-Matched SOI<br />
Heterostructures<br />
A. Giussani, p. Zaumseil, o. Seifarth, p. Storck,<br />
t. Schroeder<br />
new Journal of physics 12, 093005 (<strong>2010</strong>)<br />
epitaxial (epi) oxides on silicon can be used to integrate<br />
novel device concepts on the canonical Si platform,<br />
including functional oxides, e.g. multiferroics,<br />
as well as alternative semiconductor approaches. For<br />
all these applications, the quality of the oxide heterostructure<br />
is a key figure of merit. In this paper, it<br />
is shown that, by co-evaporating Y 2 o 3 and pr 2 o 3 powder<br />
materials, perfectly lattice-matched prYo 3 (111)<br />
epilayers with bixbyite structure can be grown on<br />
Si(111) substrates. A high-resolution x-ray diffraction<br />
analysis demonstrates that the mixed oxide<br />
epi-films are single crystalline and type B oriented.<br />
Si epitaxial overgrowth of the prYo 3 (111) / Si(111)<br />
support system results in flat, continuous and fully<br />
lattice-matched epi-Si(111) / prYo 3 (111) / Si(111) silicon-on-insulator<br />
heterostructures. Raman spectroscopy<br />
proves the strain-free nature of the epi-Si films.<br />
A Williamson–Hall analysis of the mixed oxide layer<br />
highlights the existence of structural defects in the<br />
buffer, which can be explained by the thermal expansion<br />
coefficients of Si and prYo 3 .<br />
(13) Analysis, design, and Evaluation of LdMOS<br />
FETs for RF Power Applications up to 6 GHz<br />
D. Gruner, R. Sorge, o. Bengtsson,<br />
A. Al tanany, G. Boeck<br />
Ieee transactions on Microwave theory and<br />
techniques 58, (12), 4022 (<strong>2010</strong>)<br />
the analysis, design and evaluation of medium voltage<br />
lDMoS Fets for wireless applications up to 6 GHz is<br />
presented. using an RF optimized nlDMoS transistor,<br />
power devices of different transistor geometries were<br />
fabricated in a standard 0.25 µm BiCMoS technology<br />
with and without on-chip stabilizing networks. the<br />
influence of the finger geometry and the stabilizing<br />
networks on the RF performance was studied based<br />
on small and large-signal on-wafer measurements. It<br />
was analytically shown and experimentally verified<br />
that transistor geometries with reduced gate width<br />
per finger but higher number of fingers are advantageous<br />
regarding the maximum oscillation frequency.<br />
From the source / load-pull characterization of a 1.8<br />
mm total gate-width device, state-of-the-art largesignal<br />
performance with a maximum output power of<br />
29.7 dBm and a peak drain efficiency of 44 % were<br />
obtained at 5.8 GHz. power evaluation of the lDMoS<br />
transistors was also carried out in designed hybrid<br />
power amplifier modules targeted for vehicular wireless<br />
lAn applications. In the 5.8-5.9 GHz band an<br />
output power of 1 W at 1 dB power compression, an<br />
adjacent channel power ratio of -38 dBc and an error<br />
vector magnitude of 3 % at 1 dB peak power compression<br />
are reported.<br />
(14) An Integrated 8-12 GHz Fractional-N<br />
Frequency Synthesizer in SiGe BiCMOS for<br />
Satellite Communications<br />
F. Herzel, S.A. osmany, K. Hu, K. Schmalz,<br />
u. Jagdhold, J.C. Scheytt, o. Schrape,<br />
W. Winkler, R. Follmann, D. Köther, t. Kohl, o.<br />
Kersten, t. podrebersek, H.-V. Heyer,<br />
F. Winkler<br />
Analog Integrated Circuits and Signal<br />
processing 65(1), 21 (<strong>2010</strong>)<br />
We present an integrated fractional-n low-noise<br />
frequency synthesizer for satellite applications. By<br />
using two integrated VCos and combining digital and<br />
analog tuning techniques, a pll lock range from 8 to<br />
12 GHz is achieved. Due to a small VCo fine tuning<br />
gain and optimized charge pump output biasing, the<br />
phase noise is low and almost constant over the tuning<br />
range. All 16 sub-bands show a tuning range<br />
above 900 MHz each, allowing temperature compensation<br />
without sub-band switching. this makes the<br />
synthesizer robust against variations of the device<br />
parameters with process, supply voltage, temperature<br />
and aging. the measured phase noise is -87 dBc / Hz<br />
and -106 dBc / Hz at 10 kHz and 1 MHz offset, respec-
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
tively. In integer-n mode, phase noise values down<br />
to -98 dBc / Hz at 10 kHz and -111 dBc / Hz at 1 MHz<br />
offset, respectively, were measured.<br />
(15) Analytical Phase Noise Modeling and<br />
Charge Pump Optimization for<br />
Fractional-N PLLs<br />
F. Herzel, S. osmany, J.C. Scheytt<br />
Ieee transactions on Circuits and Systems I<br />
57(8), 1914 (<strong>2010</strong>)<br />
We present an analytical frequency-domain phase-noise<br />
model for fractional-n phase-locked loops<br />
(plls). the model includes the noise of the crystal<br />
reference, the reference input buffer, the voltagecontrolled<br />
oscillator (VCo), the loop filter, charge<br />
pump (Cp) device noise, and sigma-delta modulator<br />
(SDM) noise, including its effect on the in-band phase<br />
noise. the thermal device noise of the Cp and the<br />
turn-on time of the Cp output current are found to be<br />
limiting the in-band phase noise of state-of-the-art<br />
synthesizers. Device noise considerations for bipolar<br />
transistors and MoSFets suggest the use of CMoSonly<br />
Cps, even in BiCMoS technologies. We present a<br />
noise-optimized CMoS Cp specifically designed for a<br />
dual-loop pll architecture using two Cps. this pll architecture<br />
keeps the dc output voltage of the noiserelevant<br />
Cp and the phase-noise spectrum constant,<br />
regardless of temperature variations.<br />
(16) Heavy Carbon Atomic-Layer doping at<br />
Si 1-x Ge x / Si Heterointerfaces<br />
t. Hirano, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
thin Solid Films 518, S222 (<strong>2010</strong>)<br />
Heavy C atomic-layer doping of about 10 14 cm -2 at<br />
the heterointerface between Si 1-x Ge x and Si using<br />
an ultraclean low-pressure chemical vapor deposition<br />
has been investigated. By heavy C atomic-layer<br />
doping at heterointerface between a Si cap layer<br />
and a Si 0.55 Ge 0.45 layer in Si / Si 0.55 Ge 0.45 / Si(100) heterostructure,<br />
the intermixing between Si and Ge at<br />
heterointerface is effectively suppressed. For 4 nm<br />
thick Si 0.55 Ge 0.45 cap layer / Si(100) heterostructure<br />
with C atomic-layer doping, Ge fraction of 0.45 and<br />
strain scarcely change with the heat treatment at<br />
750 °C, while those without C atomic-layer doping are<br />
reduced. For 40 nm thick Si 0.55 Ge 0.45 cap layer / Si(100)<br />
heterostructure, whose Si 0.55 Ge 0.45 thickness is close<br />
to the critical thickness, it is found that the strained<br />
Si 0.55 Ge 0.45 cap layer is relaxed by C atomic-layer doping<br />
at heterointerface. these results suggest that<br />
the heavy C atomic-layer doping suppresses strain<br />
relaxation as well as intermixing between Si and Ge<br />
at the Si 1-x G ex / Si heterointerface especially for the<br />
heterostructure composed of nm-order thick films.<br />
(17) Analysis of Silicon Carbide and Silicon<br />
Nitride Precipitates in Block Cast<br />
Multicrystalline Silicon<br />
M. Holla, t. Arguirov, W. Seifert, M. Kittler<br />
Solid State phenomena 156-158, 41 (<strong>2010</strong>)<br />
We report on the optical and mechanical properties<br />
of Si 3 n 4 inclusions, formed in the upper part of mc-<br />
Si blocks during the crystallization process. those<br />
inclusions usually appear as crystalline hexagonal<br />
tubes or rods. Here we show that in many cases the<br />
Si 3 n 4 inclusions contain crystalline Si in their core.<br />
the presence of the Si phase in the centre was proven<br />
by means of cathodoluminescence spectroscopy and<br />
imaging, electron beam induced current measurements<br />
and Raman spectroscopy. the crystalline Si 3 n 4<br />
phase was identified as β-Si 3 n 4 . Residual stress was<br />
revealed at the particles. While the stress is compressive<br />
in the Si material surrounding the Si 3 n 4 particles<br />
tensile stress is found in the Si core. We assume that<br />
the stress is formed during cool down of the Si block<br />
and is a consequence of the larger thermal expansion<br />
coefficient of Si in comparison to that of β-Si 3 n 4 .<br />
Iron assisted nitridation of Si at temperatures below<br />
1400 °C is considered a possible mechanism of Si 3 n 4<br />
formation.<br />
(18) defect Characterization of Poly-Ge and<br />
VFG-Grown Ge Material<br />
M. Holla, t. Arguirov, G. Jia, M. Kittler,<br />
C. Frank-Rotsch, F.M. Kiessling, p. Rudolph<br />
Solid State phenomena 156-158, 483 (<strong>2010</strong>)<br />
Germanium is an attractive model system for studying<br />
the crystallization mechanism and optimization of<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
96 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
the growth processes in photovoltaics. In comparison<br />
to Si it has a lower melting point and that is why its<br />
usage is cost effective. the main aim of our work was<br />
to verify the similarities in the growth related defect<br />
formation between Ge and Si. We apply standard Si<br />
characterization methods to poly and VGF-grown ntype<br />
Ge. Room temperature and 80 K eBIC measurements<br />
were done to reveal the defect structure. photoluminescence<br />
spectra were used to characterize the<br />
optical properties as for instance the Ge band-to-band<br />
or defect originated transitions. Additionally, photoluminescence<br />
and cathodoluminescence maps were<br />
preformed to reveal the defect distribution/activity,<br />
too, by using the direct Ge band-to-band transition.<br />
(19) Correlation between the Nanoscale<br />
Electrical and Morphological Properties of<br />
Crystallized HfO 2 -based MOS Structures<br />
V. Iglesias, M. porti, n. nafria, X. Aymerich,<br />
p. Dudek, G. Bersuker<br />
Applied physics letters 97, 262906 (<strong>2010</strong>)<br />
the relationship between electrical and structural<br />
characteristics of polycrystalline Hfo 2 films has been<br />
investigated by conductive atomic force microscopy<br />
under ultrahigh vacuum conditions. the results<br />
demonstrate that highly conductive and breakdown<br />
(BD) sites are concentrated mainly at the grain boundaries<br />
(GBs). Higher conductivity at the GBs is found<br />
to be related to their intrinsic electrical properties,<br />
while the positions of the electrical stress-induced<br />
BD sites correlate to the local thinning of the dielectric.<br />
the results indicate that variations in the local<br />
characteristics of the high-k film caused by its crystallization<br />
may have a strong impact on the electrical<br />
characteristics of high-k dielectric stacks.<br />
(20) Extrinsic Effects of Indirect Radiative<br />
Transition of Ge<br />
S.R. Jan, C.-H. lee, t.-H. Cheng, Y.Y. Chen,<br />
K.-l. peng, S.-t. Chan, C.W. liu, Y. Yamamoto,<br />
B. tillack<br />
eCS transactions 33, 555 (<strong>2010</strong>)<br />
the effects of surface roughness and defects on Ge<br />
indirect radiative transition was observed. the oxide<br />
roughness scattering can conserve the momentum<br />
during electron-hole recombination and enhance the<br />
indirect radiative transition. the indirect transition is<br />
affected more sensitively by the non-radiative transition<br />
resulting from defects in Ge. the passivation of<br />
Geo 2 on Ge also decreases the surface defect density<br />
and leads to intensity enhancement of photoluminescence.<br />
(21) Heavy Atomic-Layer doping of Nitrogen in<br />
Si 1-x Ge x Epitaxial Growth on Si (100) by<br />
Ultraclean Low-Pressure CVd<br />
t. Kawashima, M. Sakuraba, B. tillack,<br />
J. Murota<br />
thin Solid Films 518, S62 (<strong>2010</strong>)<br />
n atomic-layer doping in a nanometer-order<br />
Si / Si 1-x Gex / Si(100) heterostructure using ultraclean<br />
low-pressure chemical vapor deposition and its<br />
thermal stability at 650 °C were investigated. In the<br />
Si 0.5 Ge 0.5 epitaxial layer, it is found that a n doping<br />
dose of 6 × 10 14 cm -2 can be confined within an about<br />
1.5 nm-thick region even after 650 °C heat treatment<br />
in contrast to the result for Si cap layer growth on<br />
the thermally nitrided Si(100) with a n doping dose<br />
of 6 × 10 14 cm -2 which was found to be amorphous.<br />
Moreover, it is suggested that the confined n atoms<br />
in Si 1-x Ge x preferentially form Si-n bonds and that formation<br />
of Si 3 n 4 is enhanced by the heat treatment at<br />
650 °C.<br />
(22) Realisation of a Single-Chip, Silicon<br />
Germanium:C-based Power Amplifier for<br />
Multi-Band worldwide Interoperability for<br />
Microwave Access Applications<br />
M. Kaynak, I. tekin, Y. Gurbuz<br />
Iet Microwaves, Antennas & propagation 4,<br />
2273 (<strong>2010</strong>)<br />
A fully integrated multi-band power amplifier (pA)<br />
using a 0.25 µm silicon germanium (SiGe):C process<br />
with an output power of above 25 dBm is presented.<br />
the behaviour of the amplifier has been optimised<br />
for multi-band operation covering, 2.4, 3.6 and 5.4<br />
GHz (ultra wide band-worldwide interoperability for<br />
microwave access) frequency bands for higher 1-dB
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
compression point and efficiency. Multi-band operation<br />
is achieved using a multi-stage topology where<br />
parasitic components of active devices are also used<br />
as components for matching networks, in turn decreasing<br />
the value and number of matching components.<br />
Measurement results of the pA provided the following<br />
performance parameters: 20.5 dBm 1-dB compression<br />
point, 23 dB gain and 7% efficiency at the 2.4 GHz<br />
band; 25.5 dBm 1-dB compression point, 31.5 dB gain<br />
and 17.5% efficiency at the 3.6 GHz band; 22.4 dBm<br />
1-dB compression point, 24.4 dB gain and 9.5% efficiency<br />
at the 5.4 GHz band. Measurement results show<br />
that usage of both multi-stage topology and parasitic<br />
components as part of the matching network have<br />
provided a wider band operation with higher output<br />
power levels, above 25 dBm, with SiGe:C process.<br />
(23) General Time-domain Representation of<br />
Chromatic dispersion in Single-Mode Fibers<br />
M. Khafaji, H. Gustat, F. ellinger, J.C. Scheytt<br />
Ieee photonics technology letters 22(5), 314<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
In this letter, an analytical method in time domain for<br />
calculation of the effect of chromatic dispersion (CD)<br />
in a single-mode fiber is presented. By using Fourier<br />
series representation of a general pulse approach,<br />
the CD effect could be obtained for arbitrary pulse<br />
shapes. As one improvement beyond the commonly<br />
used models, this work provides an analytical way to<br />
calculate the required number of taps for a finite impulse<br />
response filter equalizer without the need for<br />
empirical values. As an example, the spreading of a<br />
pulse carved by a Mach-Zehnder interferometer in an<br />
optical communication system is calculated. the novel<br />
analytical expression is in good agreement with<br />
other published results.<br />
(24) Getter Effects in Low Oxygen and High<br />
Oxygen Czochralski Silicon wafers<br />
G. Kissinger, D. Kot, W. Häckl<br />
eCS transactions 33(11), 113 (<strong>2010</strong>)<br />
Gettering of Cu and ni in wafers with low and high<br />
concentrations of interstitial oxygen was investigated<br />
by haze tests. the RtA induced getter effects for<br />
Cu and ni in low-oxygen and high-oxygen wafers are<br />
based on two different getter mechanisms, internal<br />
gettering by oxide precipitates and internal gettering<br />
by nanometer sized voids (noids), respectively. Both<br />
types of internal gettering contain a defect denuded<br />
zone below the surface. While gettering by noids is<br />
active immediately after RtA, efficient gettering by<br />
oxide precipitates requires a certain annealing time<br />
in order to achieve a high enough density and size<br />
of precipitates. It was found that the getter effect<br />
of noids is destroyed by annealing at temperatures<br />
≥800 °C.<br />
(25) Modeling the Early Stages of Oxygen<br />
Agglomeration<br />
G. Kissinger, J. Dabrowski, D. Kot,<br />
V.D. Akhmetov, A. Sattler, W. von Ammon<br />
eCS transactions 27(1), 1021 (<strong>2010</strong>)<br />
the results of ab initio calculations and rate equation<br />
modeling of the early stages of oxide precipitation<br />
are compared with the results of highly sensitive FtIR<br />
spectrometry of oxygen and vacancy oxygen containing<br />
complexes in silicon after RtA treatment. the<br />
ab initio calculations have shown that the binding<br />
energy of interstitial oxygen in Vo n is higher than in<br />
o n for n ≤ 6. For higher n, the energy gain is comparable.<br />
the point defect species o 1 , o 2 , o 3 , and Vo 4<br />
were detected by highly sensitive FtIR in high oxygen<br />
Czochralski silicon wafers after RtA at 1250°C.<br />
the concentrations obtained from the ab initio modeling<br />
approach for I, V, o n with n = (1-4) and Vo n with<br />
n = (1-8) without fitting parameters are in good agreement<br />
with the experimental data for o 1 , o 2 , o 3 , and<br />
Vo 4 as determined by highly sensitive FtIR.<br />
(26) Rate Equation Modeling, Ab Initio<br />
Calculation, and High Sensitive FTIR<br />
Investigations of the Early Stages of Oxide<br />
Precipitation in Vacancy-rich CZ Silicon<br />
G. Kissinger, J. Dabrowski, V.D. Akhmetov,<br />
A. Sattler, D. Kot, W. von Ammon<br />
Solid State phenomena 156-158, 211 (<strong>2010</strong>)<br />
the results of highly sensitive FtIR investigation, ab<br />
initio calculations and rate equation modeling of the<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
97
98 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
early stages of oxide precipitation are compared. the<br />
attachment of interstitial oxygen to Vo n is energetically<br />
more favorable than the attachment to o n for<br />
n ≤ 6. For higher n the energy gain is comparable. the<br />
point defect species which were detected by highly<br />
sensitive FtIR in high oxygen Czochralski silicon wafers<br />
are o 1 , o 2 , o 3 , and Vo 4 . Rate equation modeling<br />
for I, V, o n and Vo n with n = (1..4) also yields o 1 , o 2 , o 3<br />
to appear with decreasing concentration and Vo 4 as<br />
that one of the Vo n species which would appear in the<br />
highest concentration after RtA.<br />
(27) Simulation of Trap Assisted Leakage<br />
Through Thin dielectric Films<br />
G. Kozlowski, J. Dabrowski<br />
Iop Conference Series: Materials Science and<br />
engineering 8, 012029 (<strong>2010</strong>)<br />
A simple quantum mechanical model was used to investigate<br />
the influence of charged defects on trap<br />
assisted tunnelling (tAt) current through dielectric<br />
films. tAt current behaves in two distinct ways for<br />
defects close and far from the interface. leakage<br />
through traps with normal and homogenous distribution<br />
of energy states is compared to currents through<br />
ideal material with thickness inhomogeneity.<br />
(28) Reducing EMI using GALS Approach<br />
M. Krstic, t. Krol, e. Grass<br />
Journal of low power electronics 6(1), 181<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
In this paper, the possibilities of reducing eMI in<br />
GAlS systems are investigated and presented. Based<br />
on the special software tool for eMI analysis, several<br />
different abstract models of GAlS circuits have been<br />
designed in order to extract a realistic eMI properties<br />
of a GAlS system. Based on the clock behavior, we<br />
have been able to analyze using our tool the current<br />
profile of each modeled system, both in frequency and<br />
in time domain. the results have been compared with<br />
the synchronous counterparts including low-eMI solutions.<br />
As a result, a reduction up to 25 dB can be<br />
achieved when applying a low-eMI GAlS methodology<br />
in comparison to the synchronous designs. Finally,<br />
we have analyzed eMI reduction depending on the<br />
granularity of GAlS approach. We have analyzed the<br />
limits of eMI reduction with high granularity GAlS<br />
systems and extrapolated the results for asynchronous<br />
systems.<br />
(29) Alternative High-k dielectrics for<br />
Metal-Insulator-Metal Applications<br />
M. lukosius, C. Baristiran Kaynak, Ch. Wenger<br />
eCS transactions 33(3), 15 (<strong>2010</strong>)<br />
Atomic Vapor Deposition (AVD) technique was successfully<br />
applied for the depositions of amorphous<br />
Hfo 2 , Sr-ta-o and ti-ta-o thin films, which were investigated<br />
as alternative dielectrics to replace the<br />
standard Sio 2 or Si 3 n 4 dielectrics used in Metal-Insulator-Insulator<br />
(MIM) capacitors. Metal oxides were<br />
grown on 200 mm tin / Si (100) substrates within the<br />
thermal budget of back-end-of-line (Beol) process.<br />
electrical properties, investigated after sputtering Au<br />
top electrodes, revealed that the main characteristics<br />
are different for each dielectric. on one hand, ti-ta-o<br />
based MIM capacitors possessed a dielectric constant<br />
of 50, which is more than a factor of 2 higher compared<br />
to the ones of Sr-ta-o (20) and Hfo 2 (18). on<br />
the other hand, Sr-ta-o based MIM capacitors showed<br />
the lowest leakage current densities as well as the<br />
smallest capacitance-voltage linearity coefficients.<br />
(30) High Performance Metal-Insulator-Metal<br />
Capacitors with Atomic Vapour deposited<br />
HfO 2 dielectrics<br />
M. lukosius, Ch. Walczyk, M. Fraschke,<br />
D. Wolansky, H.H. Richter, Ch. Wenger<br />
thin Solid Films 518, 4380 (<strong>2010</strong>)<br />
thin Hfo 2 films were grown as high-k dielectrics for<br />
Metal–Insulator–Metal applications by Atomic Vapor<br />
Deposition on 8 inch tin / Si substrates using pure<br />
tetrakis(ethylmethylamido)hafnium precursor. Influence<br />
of deposition temperature (320–400 °C) and<br />
process pressure (2–10 mbar) on the structural and<br />
electrical properties of Hfo 2 was investigated. X-ray<br />
diffraction analysis showed that Hfo 2 layers, grown<br />
at 320 °C were amorphous, while at 400 °C the films<br />
crystallized in cubic phase. electrical properties, such<br />
as capacitance density, capacitance–voltage lineari-
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
ty, dielectric constant, leakage current density and<br />
breakdown voltage are also affected by the deposition<br />
temperature. Finally, tin / Hfo 2 / tin stacks, integrated<br />
in the Back-end-of-line process, possess 3<br />
times higher capacitance density compared to standard<br />
tin / Si 3 n 4 / tin capacitors. Good step coverage<br />
(n90%) is achieved on structured wafers with aspect<br />
ratio of 2 when Hfo 2 layers are deposited at 320 °C<br />
and 4mbar.<br />
(31) Characterization of Thin Film Photovoltaic<br />
Material Using Photoluminescence and<br />
Raman Spectroscopy<br />
t. Mchedlidze, t. Arguirov,<br />
S. Kouteva-Arguirova, M. Kittler<br />
Solid State phenomena 156-158, 419 (<strong>2010</strong>)<br />
electrical and structural properties of thin-film photovoltaic<br />
(pV) material fabricated using Crystal Silicon<br />
on Glass (CSG) technology was investigated applying<br />
photoluminescence (pl) and Raman spectroscopy<br />
(RS). the obtained results and their correlation with<br />
the pV properties of the cells prepared from the same<br />
material showed that pl is applicable for in-line characterization<br />
of the material before the electrical<br />
contact fabrication processes. the results obtained<br />
using RS gave useful information on crystallization<br />
grade of the material during the fabrication process.<br />
(32) determination of the Origin of dislocation<br />
Related Luminescence from Silicon Using<br />
Regular dislocation Networks<br />
t. Mchedlidze, o. Kononchuk, t. Arguirov,<br />
M. trushin, M. Reiche, M. Kittler<br />
Solid State phenomena 156-158, 567 (<strong>2010</strong>)<br />
the investigation of regular dislocation networks<br />
(Dn) formed by direct wafer bonding suggests that<br />
the D1 and D2 peaks of dislocation-related luminescence<br />
(DRl) in silicon is linked to screw dislocations,<br />
whereas edge dislocations are responsible for D3 and<br />
D4 DRl peaks. non-radiative recombination activity<br />
in Dn could be attributed to edge dislocations and<br />
could be related to enhanced ability of these dislocations<br />
to getter impurity atoms. obtained relation of<br />
DRl intensity with the density of screw dislocations<br />
suggests existence of the optimum twist angle for<br />
the wafer-bonding geometry for which the DRl intensity<br />
has a maximum. the dependence of DRl intensity<br />
on the spacing between screw dislocations has<br />
the maximum at about 7 nm. <strong>Report</strong>ed radiative and<br />
non-radiative recombination properties of Dn present<br />
substantial interest not only for possible leD applications<br />
in all-Si photonics but also for photovoltaics,<br />
since Dns represent a model system for grain boundaries<br />
controlling carrier lifetime in microcrystalline-Si<br />
material.<br />
(33) Light-Induced Solid-Phase Crystallization<br />
of Si Nanolayers in Si / SiO 2 Multiple<br />
Quantum wells<br />
t. Mchedlidze, t. Arguirov,<br />
S. Kouteva-Arguirova, M. Kittler<br />
Journal of Applied physics 107, 124302<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
the process of light-induced crystallization (lIC) of<br />
nanometer-thick amorphous silicon (a-Si) layers in<br />
Si / Sio 2 multiquantum wells (MQW) was investigated<br />
using Raman spectroscopy. In the present investigations,<br />
a laser was employed as the light source. An<br />
analysis of obtained and previously published results<br />
suggests strong influence of radiation wavelength<br />
on the outcome of the process. namely, for certain<br />
ranges of wavelengths and radiation fluxes the crystallization<br />
proceeds through the light-induced solid<br />
phase crystallization (lISpC) process. An optimal set<br />
of radiation wavelength and flux values allows formation<br />
of fully crystallized and almost strain-free layers<br />
of nanocrystalline silicon (Si-nc). the difference in<br />
the absorption coefficients between a-Si and Si-nc<br />
was considered responsible for the obtained results.<br />
A mechanism explaining the wavelength and the radiation<br />
flux dependence was proposed. understanding<br />
of the mechanism of lISpC in MQW structures would<br />
allow improving the lIC processes for thin silicon<br />
films.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
99
00 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(34) Model for the Resistive Switching Effect in<br />
HfO 2 MIM Structures Based on the<br />
Transmission Properties of Narrow<br />
e. Miranda, Ch. Walczyk, Ch. Wenger,<br />
t. Schroeder<br />
Ieee electron Device letters 31(6), 609 (<strong>2010</strong>)<br />
A physics-based analytical model for the current–voltage<br />
(I–V) characteristics corresponding to the low<br />
and high resistive states in electroformed metal–insulator–metal<br />
structures with Hfo 2 layers is proposed.<br />
the model relies on the landauer theory for the electron<br />
transport in mesoscopic systems. the switching<br />
phenomenon is ascribed to the modulation of the<br />
constriction’s bottleneck cross-sectional area associated<br />
with atomic rearrangements within the confinement<br />
path. the extracted parameter values allow one<br />
to conclude that the length and radius of the region<br />
that controls the conduction characteristics are in<br />
the nanometer range.<br />
(35) Heavy B Atomic-Layer doping in Si<br />
Epitaxial Growth on Si(100) Using<br />
Electron-Cyclotron-Resonance Plasma CVd<br />
t. nosaka, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
thin Solid Films 518, S140 (<strong>2010</strong>)<br />
Heavy B atomic-layer doping in Si epitaxial growth<br />
on Si(100) by electron-cyclotron-resonance (eCR) Ar<br />
plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) has<br />
been investigated. By B atomic-layer formation and<br />
subsequent Si epitaxial growth on Si(100) without<br />
substrate heating, atomic-layer doping is achieved.<br />
Most of the incorporated B atom amount of about<br />
7 × 10 14 cm -2 in the B atomic-layer doped Si film is confined<br />
within about 2 nm-thick region. For Si cap layer<br />
deposition under lower energy plasma condition, the<br />
incorporated B atom amount is scarcely changed. on<br />
the other hand, in higher energy plasma irradiation<br />
condition, it is found that B atoms on Si(100) desorb<br />
due to Ar+ ion irradiation. these results demonstrate<br />
that lower energy plasma conditions are effective to<br />
perform heavy B atomic-layer doping.<br />
(36) Self-Adapting Event Configuration in<br />
Ubiquitous wireless Sensor Networks<br />
St. ortmann, M. Maaser, p. langendörfer<br />
International Journal of Adaptive, Resilient<br />
and Autonomic Systems 1(2), 46 (<strong>2010</strong>)<br />
Wireless Sensor networks are the key-enabler for low<br />
cost ubiquitous applications in the area of homeland<br />
security, health-care, and environmental monitoring.<br />
A necessary prerequisite is reliable and efficient event<br />
detection in spite of sudden failures and environmental<br />
changes. Due to the fact that the sensors need to<br />
be low cost, they have only scarce resources leading<br />
to a certain level of failures of sensor nodes or sensing<br />
devices attached to the nodes. Available fault<br />
tolerant solutions are mainly customized approaches<br />
that revealed several shortcomings, particularly in<br />
adaptability and energy efficiency. the authors present<br />
a complete event detection concept including<br />
all necessary steps from formal event definition to<br />
autonomous device configuration. It features an<br />
event definition language that allows defining complex<br />
events as well as enhance the reliability by tailor-made<br />
voting schemes and application constraints.<br />
Based on that, this paper introduces a novel approach<br />
for self-adapting on-node and in-network processing,<br />
called event Decision tree (eDt). eDt autonomously<br />
adapts to available resources and environmental<br />
conditions, even though it requires to (re-)organize<br />
collaboration between neighboring nodes for evaluation.<br />
the authors’ approach achieves fine-grained<br />
event-related fault tolerance with configurable adaptation<br />
rate while enhancing maintainability and<br />
energy efficiency.<br />
(37) An Integrated 0.6-4.6 GHz, 10-14 GHz, and<br />
20-28 GHz Frequency Synthesizer for<br />
Software-defined Radio Applications<br />
S.A. osmany, F. Herzel, J.C. Scheytt<br />
Ieee Journal of Solid State Circuits 45(9),<br />
1657 (<strong>2010</strong>)<br />
We present an integrated frequency synthesizer which<br />
is able to provide in-phase / quadrature phase signal<br />
over the frequency bands 0.6-4.6 GHz, 5-7 GHz, 10-14<br />
GHz, and in-phase signal over 20-28 GHz for software-
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
defined radio applications. An integrated voltagecontrolled<br />
oscillator (VCo) with 34% tuning range<br />
and a set of high-speed dividers are used to accomplish<br />
all the frequencies. to achieve a wide tuning<br />
range while keeping a low gain and a low phase noise,<br />
the VCo employs digitally controlled sub-bands.<br />
the measured pll phase noise is - 108 dBc / Hz, -121<br />
dBc / Hz, and -135 dBc / Hz at 1 MHz offset for 24 GHz,<br />
4 GHz, and 700 MHz, respectively. Fabricated in a 0.25<br />
im SiGe BiCMoS process, the synthesizer occupies a<br />
chip area of 4.8 mm 2 . the synthesizer was optimized<br />
for reconfigurable base station applications, but can<br />
also be used for cognitive radio, radar systems, satellite<br />
communication, and high-speed digital clock generation.<br />
(38) delineation of Microdefects in Silicon<br />
Substrates by Chromium-free Preferential<br />
Etching Solutions and Laser Scattering<br />
Tomography (LST): A Comparison of Etching<br />
Recipes and LST<br />
M. pellowska, D. possner, D. Kot, G. Kissinger,<br />
A. Huber, B.o. Kolbesen<br />
Solid State phenomena 156-158, 443 (<strong>2010</strong>)<br />
Chromium-free preferential etching techniques in<br />
combination with light optical microscopy were compared<br />
with the non-destructive laser Scattering tomography<br />
(lSt) for the evaluation of crystal defect<br />
densities in Czochralski substrates grown under different<br />
conditions. Dichromate containing etching solutions<br />
(original Secco etch and dilute Secco etch) were<br />
included into the study as reference. the chromiumfree<br />
etching solutions with high etch rates comprised<br />
mixtures of nitric, hydrofluoric and acetic acid with<br />
water (JeItA 1, MeMC). those with low etch rates consisted<br />
of mixtures of nitric and acetic or propanoic<br />
acid with hydrogen peroxide which form peracetic or<br />
perpropanoic acid (organic peracid etches). ope solutions<br />
provide improved discrimination of different<br />
types of defects and work also on highly doped substrates.<br />
As a general result, it turned out that the defect<br />
densities determined by the preferential etching<br />
solutions applied were significantly higher than those<br />
evaluated by lSt. Relatively close to the lSt defect<br />
densities are those determined by original Secco etch<br />
for larger etch pits.<br />
(39) Adaptable Security in wireless Sensor<br />
Networks by Using Reconfigurable ECC<br />
Hardware Coprocessors<br />
J. portilla, A.o. Marnotes, e.de la torre,<br />
t. Riesgo, o. Stecklina, St. peter, p. langendörfer<br />
International Journal of Distributed Sensor<br />
networks (<strong>2010</strong>)<br />
Specific features of Wireless Sensor networks (WSns)<br />
like the open accessibility to nodes, or the easy observability<br />
of radio communications, lead to severe<br />
security challenges. the application of traditional<br />
security schemes on sensor nodes is limited due to<br />
the restricted computation capability, low-power<br />
availability, and the inherent low data rate. In order<br />
to avoid dependencies on a compromised level of security,<br />
a WSn node with a microcontroller and a Field<br />
programmable Gate Array (FpGA) is used along this<br />
work to implement a state-of-the art solution based<br />
on eCC (elliptic Curve Cryptography). In this paper it<br />
is described how the reconfiguration possibilities of<br />
the system can be used to adapt eCC parameters in order<br />
to increase or reduce the security level depending<br />
on the application scenario or the energy budget. two<br />
setups have been created to compare the software-<br />
and hardware-supported approaches. According to the<br />
results, the FpGA-based eCC implementation requires<br />
three orders of magnitude less energy, compared with<br />
a low power microcontroller implementation, even<br />
considering the power consumption overhead introduced<br />
by the hardware reconfiguration.<br />
(40) Lightweight Cryptography and RFId:<br />
Tackling the Hidden Overheads<br />
A. poschmann, M. Robshaw, F. Vater, C. paar<br />
KSII transactions on Internet and Information<br />
Systems 4(2), 98 (<strong>2010</strong>)<br />
the field of lightweight cryptography has developed<br />
significantly over recent years and many impressive<br />
implementation results have been published. However<br />
these results are often concerned with a core<br />
computation and when it comes to a real implementation<br />
there can be significant hidden overheads.<br />
In this paper we consider the case of cryptoGpS and<br />
we outline a full implementation that has been fa-<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
0
02 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
bricated in ASIC. Interestingly, the implementation<br />
requirements still remain within the typically-cited<br />
limits for on-the-tag cryptography.<br />
(41) dislocation-Based Si-Nanodevices<br />
M. Reiche, M. Kittler D. Buca, A. Hähnel,<br />
Qing-tai Zhao, S. Mantl, u. Gösele<br />
Japanese Journal of Applied physics pt. 1 49,<br />
04DJ02 (<strong>2010</strong>)<br />
the realization of defined dislocation networks by<br />
hydrophobic wafer bonding allows the electrical characterization<br />
of individual dislocations. the present<br />
paper investigates the properties of such dislocations<br />
in samples containing high dislocations densities<br />
down to only six dislocations. the current induced by<br />
a single dislocation is determined by extrapolation<br />
of the current measured for various dislocation densities.<br />
Based on our present and previously reported<br />
analyses the electronic properties of individual dislocations<br />
can be inferred. the investigations show that<br />
dislocations in the channel of metal–oxide–semiconductor<br />
field-effect transistors (MoSFets) result in<br />
increasing drain currents even at low drain and gate<br />
voltages. Because a maximum increase of the current<br />
is obtained if a single dislocation is present in the<br />
channel, arrays of MoSFets each containing only one<br />
dislocation could be realized on the nanometer scale.<br />
the distance of the dislocations can be well controlled<br />
by wafer bonding techniques.<br />
(42) Properties of Interfacial dislocations in<br />
Hydrophobic Bonded Si-wafers<br />
M. Reiche, M. Kittler, A. Haehnel, t. Arguirov,<br />
t. Mchedlidze<br />
eCS transactions 33(4), 441 (<strong>2010</strong>)<br />
the realization of defined dislocation networks by<br />
hydrophobic wafer bonding allows the characterization<br />
of electrical and optical properties of dislocations.<br />
the present paper investigates the electrical<br />
properties in samples containing only a few (up to 6)<br />
dislocations. By taking results of other analysis into<br />
account the electronic properties of individual dislocations<br />
can be described. the dislocation-induced<br />
luminescence between 1.3 µm and 1.5 µm was also<br />
analyzed using different types of light-emitting diodes<br />
(leD). It was shown that the emission depends<br />
on the structure of the dislocation network.<br />
(43) Hot wire Chemical Vapor deposition of<br />
Ge 2 Sb 2 Te 5 Thin Films<br />
D. Reso, M. Silinskas, B. Kalkofen, M. lisker,<br />
e.p. Burte<br />
eCS transactions 28(15), 35 (<strong>2010</strong>)<br />
Germanium-antimony-telluride or, particularly, Ge 2 Sb 2 te 5<br />
(GSt) thin films were deposited by hot-wire (HW) chemical<br />
vapor deposition (CVD). tetraallylgermanium<br />
(tAGe), triisopropylantimony (tIpSb), and diisopropyltelluride<br />
(DIpte) were used as precursors for germanium,<br />
antimony, and tellurium, respectively. the influence<br />
of deposition parameters such as a temperature,<br />
pressure, and hydrogen content was investigated. It<br />
was found that higher temperature, higher pressure,<br />
and lower hydrogen flow yielded higher growth rates<br />
of the films. An admixture of hydrogen reduced the<br />
te concentration in the GSt thin films and enhanced<br />
the content of Ge and Sb. the chemical composition<br />
could also be shifted by other deposition parameters<br />
but these dependences were not as well determined<br />
as in the hydrogen case. Generally, higher germanium<br />
concentration was related to smaller amount of<br />
tellurium. the films deposited at higher pressure<br />
showed significantly higher roughness. Additionally,<br />
the switching from low resistivity to high resistivity<br />
state was tested.<br />
(44) A 0.13 µm SiGe BiCMOS Technology<br />
Featuring f T / f max of 240/330 GHz and<br />
Gate delays below 3ps<br />
H. Rücker, B. Heinemann, W. Winkler,<br />
R. Barth, J. Borngräber, J. Drews, G.G. Fischer,<br />
A. Fox, t. Grabolla, u. Haak, D. Knoll,<br />
F. Korndörfer, A. Mai, S. Marschmeyer,<br />
p. Schley, D. Schmidt, J. Schmidt, K. Schulz,<br />
B. tillack, D. Wolansky, Y. Yamamoto<br />
Ieee Journal of Solid State Circuits 45(9),<br />
1678 (<strong>2010</strong>)<br />
A 0.13 µm SiGe BiCMoS technology for millimeterwave<br />
applications is presented. this technology fea-
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
tures high-speed HBts with peak transit frequencies<br />
f t of 240 GHz, maximum oscillation frequencies f max of<br />
330 GHz, and breakdown voltages BV Ceo of 1.7 V along<br />
with high-voltage HBts (f t = 50 GHz, f max = 130 GHz,<br />
BV Ceo = 3.7 V) integrated in a dual gate oxide RF-CMoS<br />
process. Ring oscillator gate delays of 2.9 ps, lownoise<br />
amplifiers for 122 GHz, and lC oscillators with<br />
fundamental-mode oscillation frequencies above 200<br />
GHz are demonstrated.<br />
(45) A Subharmonic Receiver in SiGe Technology<br />
for 122 GHz Sensor Applications<br />
K. Schmalz, W. Winkler, J. Borngräber,<br />
W. Debski, B. Heinemann, J.C. Scheytt<br />
Ieee Journal of Solid State Circuits 45(9),<br />
1644 (<strong>2010</strong>)<br />
the iterative design of an integrated subharmonic<br />
receiver for 120-127 GHz is presented. the receiver<br />
consists of a single-ended low-noise amplifier (lnA),<br />
a push-push voltage-controlled oscillator (VCo) with<br />
1 / 32 divider, a polyphase filter, and a subharmonic<br />
mixer. the receiver is fabricated in SiGe:C BiCMoS<br />
technology with f t / f max of 255 GHz / 315 GHz. In the<br />
first design the differential down-conversion gain of<br />
the receiver is 25 dB at 127 GHz, and the corresponding<br />
noise figure (nF) is 11 dB. the 3 dB bandwidth<br />
reaches from 125 GHz to 129 GHz. the input 1 dB<br />
compression point is at - 40 dBm. the receiver draws<br />
139 mA from a supply voltage of 3.3 V. A subsequent<br />
design demonstrates 31 dB differential gain at 122<br />
GHz, and 11 dB nF. the 3 dB bandwidth is from 121<br />
GHz to 124 GHz. the receiver has a nF of 8 dB for 3<br />
GHz IF frequency due to integrated RF bandpass-filtering.<br />
It is realized by the lower nF of the lnA, and<br />
the lnA itself.<br />
(46) Integration of Strained and Relaxed Silicon<br />
Thin Films on Silicon wafers via Engineered<br />
Oxide Heterostructures: Experiment and<br />
Theory<br />
o. Seifarth, B. Dietrich, p. Zaumseil,<br />
A. Giussani, p. Storck, t. Schroeder<br />
Journal of Applied physics 108, 073526<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
Strained and relaxed single crystalline Si on insulator<br />
systems is an important materials science approach<br />
for future Si-based nanoelectronics. layer transfer<br />
techniques are the dominating global integration approach<br />
over the whole wafer system but are difficult<br />
to scale down for local integration purposes limited<br />
to the area of the future device. In this respect, the<br />
heteroepitaxy approach by two simple subsequent<br />
epitaxial deposition steps of the oxide and the Si<br />
thin film is a promising way. We introduce tailored<br />
(pr 2 o 3 ) 1-x (Y 2 o 3 )x oxide heterostructures on Si(111)<br />
as flexible heteroepitaxy concept for the integration<br />
of either strained or fully relaxed single crystalline Si<br />
thin films. two different buffer concepts are explored<br />
by a combined experimental and theoretical study.<br />
First, the growth of fully relaxed single crystalline Si<br />
films is achieved by the growth of mixed prYo 3 insulators<br />
on Si(111) whose lattice constant is matched<br />
to Si. Second, isomorphic oxide-on-oxide epitaxy is<br />
exploited to grow strained Si films on lattice mismatched<br />
Y2o 3 / pr 2 o 3 /Si(111) support systems. A thickness<br />
dependent multilayer model, based on Matthew’s<br />
approach for strain relaxation by misfit dislocations,<br />
is presented to describe the experimental data.<br />
(47) Single Crystalline Pr 2-x y x O 3 dielectrics on<br />
Si with Tailored Electronic and<br />
Crystallographic Structure<br />
o. Seifarth, M.A. Schubert, A. Giussani,<br />
D.o. Klenov, D. Schmeißer, t. Schroeder<br />
Journal of Applied physics 108, 103709<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
Crystalline oxides on Si with tailored electronic and<br />
crystallographic properties are of importance for the<br />
integration of functional oxides or alternative semiconductors<br />
to enable novel device concepts in Si<br />
microelectronics. We present an electronic band gap<br />
study of single crystalline pr 2-x Y x o 3 (0 ≤ x ≤ 2) heterostructures<br />
on Si(111). the perfect solubility of the<br />
isomorphic bixbyites pr 2 o 3 and Y 2 o 3 during molecular<br />
beam epitaxy thin film growth on Si enables a linear<br />
band gap tuning. Special focus is devoted to the<br />
determination of the electronic band offsets across<br />
the dielectric / Si interface. In addition, the composition<br />
x allows to control the crystallographic lattice<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
0
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
parameter where, for example, pr 0.8 Y 1.2 o 3 enables the<br />
growth of fully lattice matched oxide heterostructures<br />
on Si.<br />
(48) Improving the dielectric Constant of Al 2 O 3<br />
by Cerium for High-k MIM Applications<br />
R. Sohal, G. lupina, p. Zaumseil, Ch. Walczyk,<br />
t. Schroeder<br />
Surface Science 604, 276 (<strong>2010</strong>)<br />
process compatible high-k dielectric thin films are<br />
one of the key solutions to develop high performance<br />
metal–insulator–metal (MIM) structures for future<br />
microelectronic devices. engineered cerium–aluminate<br />
(Ce x Al 2–x o 3 ) thin films were deposited on titanium<br />
nitride metal electrodes by electron-beam coevaporation<br />
of ceria and alumina in a molecular beam<br />
deposition chamber. X-ray photoelectron spectroscopy<br />
clearly reveals that Ce cations can be stabilized<br />
in the 3+ valence state in Ce x Al 2–x o 3 up to x = 0.7 by<br />
accommodation in the alumina host matrix. Higher<br />
Ce content was observed to result in cerium dioxide<br />
segregation in cerium aluminate matrix, probably due<br />
to the chemical tendency of Ce cations to exist rather<br />
in the 4+ than in the 3+ state. electrical characterization<br />
of the X-ray amorphous Ce 0.7 Al 1.3 o 3 films reveals<br />
a dielectric constant value of about 11 and leakage<br />
current lower than 10 -4 A / cm 2 . no parasitic low-k interface<br />
formation between the high-k Ce 0.7 Al 1.3 o 3 film<br />
and the tin metal electrode is detected.<br />
(49) The European BOOM Project: Silicon<br />
Photonics for High Capacity Optical Packet<br />
Routers<br />
l. Stampoulidis, K. Vyrsokinos, K. Voigt,<br />
l. Zimmermann, F. Gomez-Agis, H. Dorren,<br />
Z. Sheng, D. Van thourhout, l. Moerl,<br />
J. Kreissl, B. Sedighi, A. pagano, e. Riccardi<br />
Ieee Journal of Selected topics in Quantum<br />
electronics 16(5), 1422 (<strong>2010</strong>)<br />
During the past years, monolithic integration in Inp<br />
has been the driving force for the realization of integrated<br />
photonic routing systems. the advent of<br />
silicon as a basis for costeffective integration and<br />
its potential blend with III–V material is now ope-<br />
ning exciting opportunities for the development of<br />
new, high-performance switching and routing equipment.<br />
Following thisrationale, BooM - as a european<br />
research initiative - aims to develop compact,<br />
cost-effective, and power-efficient silicon photonic<br />
components to enable optical tb / s routers for current<br />
and new generation broadband core networks.<br />
this “siliconization” of photonic routers is expected<br />
to enable ultrahigh bit rates as well as higher levels<br />
of integration and power efficiency. the BooM “device<br />
portfolio” includes all-optical wavelength converters,<br />
ultradense wave-division multiplexing (uD-<br />
WDM) photodetectors, and high-speed transmitters;<br />
all based on silicon waveguide substrates. Here, we<br />
present the device concepts, the fabrication of photonic<br />
buildingblocks and the experiments carried out<br />
as the initial steps toward the realization of the first<br />
high-capacity silicon photonic router.<br />
(50) Single Crystalline Sc 2 O 3 / y 2 O 3<br />
Heterostructure as a Novel Engineered<br />
Buffer Approach for GaN Integration on<br />
Si(111)<br />
l. tarnawska, A. Giussani, p. Zaumseil,<br />
M.A. Schubert, R. paszkiewicz, p. Storck,<br />
t. Schroeder<br />
Journal of Applied physics 108, 063502<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
the preparation of Gan virtual substrates on Si wafers<br />
via buffer layers is intensively pursued for high power<br />
/ high frequency electronics as well as optoelectronics<br />
applications. Here, Gan is integrated on the Si<br />
platform by a novel engineered bilayer oxide buffer,<br />
namely, Sc 2 o 3 / Y 2 o 3 , which gradually reduces the lattice<br />
misfit of ~-17 % between Gan and Si. Single crystalline<br />
Gan(0001) / Sc 2 o 3 (111) / Y 2 o 3 (111) / Si(111)<br />
heterostructures were prepared by molecular beam<br />
epitaxy and characterized ex situ by various techniques.<br />
laboratory-based x-ray diffraction shows<br />
that the epitaxial Sc 2 o 3 grows fully relaxed on the<br />
Y 2 o 3 / Si(111) support, creating a high quality template<br />
for subsequent Gan overgrowth. the high structural<br />
quality of the Sc 2 o 3 film is demonstrated by<br />
the fact that the concentration of extended planar<br />
defects in the preferred 111 slip planes is below the
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
detection limit of synchrotron based diffuse x-ray<br />
scattering studies. transmission electron microscopy<br />
(teM) analysis reveal that the full relaxation of the<br />
-7 % lattice misfit between the isomorphic oxides is<br />
achieved by a network of misfit dislocations at the<br />
Sc 2 o 3 / Y 2 o 3 interface. X-ray reflectivity and teM prove<br />
that closed epitaxial Gan layers as thin as 30 nm can<br />
be grown on these templates. Finally, the Gan thin<br />
film quality is studied using a detailed Williamson–<br />
Hall analysis.<br />
(51) Atomic Control of doping during Si Based<br />
Epitaxial Layer Growth Processes<br />
B. tillack, Y. Yamamoto, J. Murota<br />
eCS transactions 33(6), 603 (<strong>2010</strong>)<br />
Atomic-level processing based on surface reaction<br />
control is used for B and p doping during Si, SiGe or<br />
Ge epitaxy. the concept of atomic layer processing is<br />
base on the separation of adsorption of the dopant<br />
gases from the layer growth. By this way the doping<br />
process is controlled by surface adsorption / desorption<br />
of dopant gas mainly. For B atomic layer doping of<br />
SiGe and pure Ge using B2H6, high doping levels and<br />
steep doping profiles have been reached. the process<br />
was found to be self-limited at ~100 °C indicating<br />
preferred adsorption of B 2 H 6 on Si and Ge sites and<br />
suppression of B cluster formation. For p atomic layer<br />
doping on Si and SiGe self-limitation of the process<br />
has been observed for temperatures between 200-600<br />
°C allowing very precise dopant dose and location<br />
control.<br />
(52) Electronic States of Oxygen-free<br />
dislocation Networks Produced by direct<br />
Bonding of Silicon wafers<br />
M. trushin, o. Vyvenko, t. Mchedlidze,<br />
o. Kononchuk, M. Kittler<br />
Solid State phenomena 156-158, 283 (<strong>2010</strong>)<br />
the results of experimental investigations of the<br />
dislocation-related DltS-peaks originated from the<br />
dislocation networks (Dn) are presented. Samples<br />
with Dns were produced by direct bonding of p-type<br />
silicon wafers and no enhancement of oxygen concentration<br />
was detected near the Dn plane. origins of<br />
the DltS peaks were proposed and a correlation with<br />
the dislocation-related photoluminescence data was<br />
established based on known dislocation structure of<br />
the samples. two types of shallow DltS peaks exhibited<br />
pool-Frenkel effect, which could be linked to the<br />
dislocation deformation potential. one of the shallow<br />
DltS peaks was related to straight parts of screw<br />
dislocations and another - to the intersections of the<br />
dislocations.<br />
(53) XBIC / µ-XRF / µ-XAS Analysis of Metals<br />
Precipitation in Block-Cast Solar Silicon<br />
M. trushin, W. Seifert, o. Vyvenko, J. Bauer,<br />
G. Martinez-Criado, M. Salome, M. Kittler<br />
nuclear Instruments and Methods in physics<br />
Research B 268(3-4), 254 (<strong>2010</strong>)<br />
the results of the investigations of the interaction<br />
between the different impurities in intentionally<br />
contaminated block-cast multi-crystalline silicon<br />
by means of synchrotron-based microprobe techniques<br />
XBIC (X-ray beam induced current), µ-XRF<br />
(X-ray fluorescence microscopy) and µ-XAS (X-ray<br />
absorption microspectroscopy) recently implemented<br />
at beamlines ID-21 and ID-22 of eSRF, Grenoble,<br />
are presented. It was found that Si 3 n 4 / SiC particles<br />
frequently observed in the upper part of multi-crystalline<br />
Si blocks represent effective sinks for Fe and<br />
Cu impurities. the amount of precipitated iron was<br />
the same order magnitude both at nitride and carbide<br />
particles. the amount of Cu precipitated at the SiC<br />
inclusions was significantly larger than that at Si 3 n 4<br />
rods. Chemical state of the copper precipitates was<br />
identified as copper-rich silicide Cu 3 Si. the anneal at<br />
950 °C that is known to enhance oxygen precipitation<br />
in silicon was found to accompany with the enhanced<br />
formation of nanoscale iron disilicide precipitates<br />
both inside the grains and at grain boundaries.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
0
06 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(54) Scanning X-Ray Excited Optical<br />
Luminescence Microscopy of<br />
Multicrystalline Silicon<br />
o. Vyvenko, t. Arguirov, W. Seifert, I. Zizak,<br />
M. trushin, M. Kittler<br />
physica Status Solidi A 207, 1940 (<strong>2010</strong>)<br />
In X-ray beam induced current (XBIC) in combination<br />
with X-ray fluorescence (XRF) and X-ray absorption<br />
(XAS) microscopy techniques is now widely used as a<br />
powerful tool for the investigation of transition metal<br />
(tM) behavior in Si. the aim of this work was to<br />
replace XBIC with a new recombination-sensitive, but<br />
contactless technique, that is, scanning X-ray beam<br />
excited optical luminescence microscopy (µ-SXeol).<br />
We report for the first time the successful realization<br />
of µ-SXeol to register the spatial distribution of<br />
band-band luminescence in silicon in a reasonable<br />
time of 1 s / pixel with X-ray flux of 10 11 / s. Results of<br />
simultaneous µ-SXeol / XBIC / µ-XRF measurements<br />
on multi-crystalline silicon are presented. A correlation<br />
between XBIC and µ-SXeol maps of the same sample<br />
as well as significant differences are found. the<br />
magnitude of µ-SXeol signal is shown to anti-correlate<br />
with the averaged amount of copper detected by<br />
µ-XRF.<br />
(55) Functionalized Back-End devices for<br />
(Bi)CMOS Circuits<br />
Ch. Wenger, Ch. Walczyk, M. lukosius,<br />
D. Wolansky, p.V. Santos<br />
eCS transactions 33(6), 823 (<strong>2010</strong>)<br />
the integration of various functionality to (Bi)CMoS<br />
circuits is in the focus of the “More than Moore” approach.<br />
Here, we demonstrate the incorporation of<br />
surface acoustic wave (SAW) devices as well as of<br />
nonvolatile memories (nVM) into the Back end of line<br />
(Beol) of Bi(CMoS) circuits. the added functionalities<br />
open new technological possibilities for high value<br />
microelectronics systems.<br />
(56) B Atomic Layer doping of Ge<br />
Y. Yamamoto, K. Köpke, R. Kurps, J. Murota,<br />
B. tillack<br />
thin Solid Films 518, S44 (<strong>2010</strong>)<br />
B Atomic layer doping (B-AlD) of Ge is investigated<br />
at temperatures between 100 °C and 400 °C using a<br />
single wafer reduced pressure CVD system. Hydrogenterminated<br />
and hydrogen-free Ge (100) surfaces are<br />
exposed to B 2 H 6 at different H 2 partial pressures. B<br />
atoms are adsorbed on hydrogen-free Ge surface by<br />
B 2 H 6 exposure even at 100 °C. Very steep B profiles<br />
(b1 nm / dec.), which is the resolution limit of SIMS,<br />
have been achieved. on the hydrogen-free Ge surface<br />
at 200–400 °C, B adsorption is increasing with<br />
increasing B 2 H 6 exposure time and no saturation behavior<br />
is observed. on the other hand, in the case of<br />
100 °C, B adsorption is increasing with increasing<br />
B 2 H 6 exposure time and tends to saturate, indicating<br />
that B 2 H 6 is adsorbed at Ge surface site mainly. the<br />
level of the saturation is increasing with increasing<br />
B 2 H 6 partial pressure. By decreasing the H 2 partial<br />
pressure, the level of the saturation is increasing and<br />
the saturation becomes less pronounced. For the B 2 H 6<br />
exposure without H 2 , the saturation is not observed.<br />
this result indicates that H 2 has to be taken into consideration<br />
for the adsorption mechanism of B. these<br />
results demonstrate the possibility of dopant dose<br />
and location control at 100 °C.<br />
(57) Phosphorus Atomic Layer doping in<br />
Si Using PH 3<br />
Y. Yamamoto, J. Murota, B. tillack<br />
eCS transactions 33(6), 995 (<strong>2010</strong>)<br />
Atomic layer doping of p (p-AlD) in Si is investigated<br />
using reduced pressure chemical vapor deposition<br />
(RpCVD). For p-AlD, pH 3 exposure on Si (100) surface<br />
followed by Si cap layer deposition using SiH 4 or Si 2 H 6<br />
is performed. p adsorption is suppressed by hydrogentermination<br />
of the Si surface. on the hydrogen-free Si<br />
surface, the p adsorption is increasing with increasing<br />
pH 3 exposure temperature saturating at temperatures<br />
above 600 °C. p adsorption is also increasing with increasing<br />
pH 3 exposure time. It tends to saturate at<br />
long exposure time indicating a self-limitation of the
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
process. By Si deposition using Si 2 H 6 , higher p peak<br />
concentration and higher p doping level in the Si cap<br />
layer is observed compared to those with SiH4 based<br />
Si deposition. For both SiH 4 and Si 2 H 6 based capping<br />
process lower p segregation is observed by lowering<br />
the growth temperature.<br />
(58) High-Speed Monolithic SiGe BiCMOS<br />
Photoreceiver with an Integrated<br />
Avalanche Photodetector<br />
J.-S. Youn, M.-J. lee, K.-Y. park, H. Rücker,<br />
W.-Y. Choi<br />
IeICe electronics express 7(9), 659 (<strong>2010</strong>)<br />
We demonstrate an 850-nm high speed photoreceiver<br />
with a monolithically integrated silicon avalanche<br />
photodetector for optical interconnect applications.<br />
the photoreceiver is fabricated with standard 0.25<br />
µm SiGe bipolar complementary metal-oxide-semiconductor<br />
technology without any process modification.<br />
the photoreceiver achieves 7-Gb / s optical data<br />
transmission with the bit-error rate less than 10 -10 at<br />
-1 dBm incident optical power.<br />
(59) SiGe HBT CML Ring Oscillator with 2.3 ps<br />
Gate delay at Cryogenic Temperatures<br />
J. Yuan, K.A. Moen, J.D. Cressler, H. Rücker,<br />
B. Heinemann, W. Winkler<br />
Ieee transactions on electron Devices 57(5),<br />
1183 (<strong>2010</strong>)<br />
We present a measured current-mode logic ring oscillator<br />
gate delay of 2.3 ps, a record for digital circuits<br />
in silicon-based technologies. this result was achieved<br />
in a silicon– germanium (SiGe) heterojunction bipolar<br />
transistor (HBt) technology operating at 25 K.<br />
In addition to higher cutoff frequency and lower collector-base<br />
capacitance, lower base resistance is also<br />
responsible for the improved switching speed at cryogenic<br />
temperatures. the self-heating characteristics<br />
of these SiGe HBt circuits are also investigated across<br />
temperatures.<br />
(60) Characterization of Semiconductor Films<br />
Epitaxially Grown on Thin Metal Oxide<br />
Buffer Layers<br />
p. Zaumseil, A. Giussani, o. Seifarth,<br />
t. Arguirov, M. A. Schubert, t. Schroeder<br />
Solid State phenomena 156-158, 467 (<strong>2010</strong>)<br />
Silicon and germanium films epitaxially grown on metal<br />
oxide buffer layers on Si(111)substrates are characterized<br />
by different X-ray techniques, transmission<br />
electron microscopy and Raman spectroscopy. pr 2 o 3<br />
and Y 2 o 3 or a combination of both is used as buffer<br />
material. X-ray pole figure measurements and grazing<br />
incident X-ray diffraction prove that epi-semiconductor<br />
layers can be grown single crystalline with exactly<br />
the same in-plane orientation as the Si(111) substrate.<br />
epi-Ge layers show a small fraction (less than<br />
0.5 vol. %) of so-called type B rotation twin regions<br />
located near the oxide-Ge interface. the main structural<br />
defects for both epi materials are micro twin lamellas<br />
lying in 111 planes 70° inclined to the wafer<br />
surface that may reach through the whole layer from<br />
the oxide interface to the surface. Furthermore, teM<br />
confirms the existence of stacking faults and threading<br />
dislocations. X-ray grazing incident diffraction<br />
and Raman measurements show that epi-Ge layers on<br />
pr 2 o 3 buffer are nearly fully relaxed, while epi-Si layers<br />
on Y 2 o 3 / pr 2 o 3 double buffer are compressive strained<br />
depending on their own thickness and the thickness<br />
of the underlying Y 2 o 3 layer. It is demonstrated that<br />
the epi-layer quality can be improved by post-deposition<br />
annealing procedures.<br />
(61) Laboratory-based Characterization of<br />
Heteroepitaxial Structures: Advanced<br />
Experiments not needing Synchrotron<br />
Radiation<br />
p. Zaumseil<br />
powder Diffraction Journal 25(2), 92 (<strong>2010</strong>)<br />
It is demonstrated that a complex X-ray characterization<br />
of semiconductor films epitaxially grown on<br />
metal oxide buffer layers and Si(111) substrates is<br />
possible using laboratory-based equipment. this is<br />
demonstrated with epi-germanium on pr 2 o 3 as buffer<br />
material. pole figure measurements prove that epi-Ge<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
07
08 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
layers are nearly single crystalline with exactly the<br />
same in-plane orientation (type A) as the Si(111)<br />
substrate, while the lattice of the oxide layer is 180°<br />
rotated around the [111] surface normal (type B).<br />
only a small fraction (less than 0.6 vol %) of the epi-<br />
Ge exhibits type B rotation twins. the main structural<br />
defects are microtwin lamellas lying in 111 planes<br />
70.5° inclined to the wafer surface. the different inplane<br />
orientation of the Si substrate and epi-Ge on<br />
one side and the pr 2 o 3 buffer layer on the other side<br />
allows a very sensitive analysis of strain and defects<br />
even for a 10-nm oxide layer buried under a 100-nm<br />
Ge. the epi-Ge layers are nearly fully relaxed and the<br />
pr 2 o 3 buffer layer is compressively strained. Due to<br />
the existing defects the Ge (111) planes are tilted in<br />
a characteristic pattern relative to the Si substrate.<br />
(62) X-Ray Characterization of Epi-Ge<br />
Pr 2 O 3 / Si(111) Films<br />
p. Zaumseil, A. Giussani, p. Storck,<br />
t. Schroeder<br />
europhysics news 41(1), 12 (<strong>2010</strong>)<br />
(63) Chemical Vapor deposition and<br />
Characterization of High-k BaHf 1-x Ti x O 3<br />
dielectric Layers for Microelectronic<br />
Applications<br />
A. Abrutis, t. Dapkus, S. Stanionyte,<br />
V. Kubilius, G. lupina, Ch. Wenger, M. lukosius<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in <strong>Microelectronics</strong><br />
(WoDIM <strong>2010</strong>), 87 (<strong>2010</strong>)<br />
(64) Eine neue Fehlertoleranzmethode zur<br />
Verringerung des Flächenaufwandes von<br />
TMR-Systemen<br />
M. Augustin, M. Gössel, R. Kraemer<br />
Zuverlässigkeit und entwurf, 4. GMM / GI / ItG-<br />
Fachtagung, (GMM-Fachbericht ; 66), 89<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(65) Reducing the Area Overhead of<br />
TMR-Systems by Protecting Specific Signals<br />
M. Augustin, M. Gössel, R. Kraemer<br />
proc. Ieee International on-line test Symposium<br />
<strong>2010</strong> (IoltS <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(66) Speed / Power Performance of d-type<br />
Flip-Flops in a 0.13 µm SiGe:C HBT<br />
Technology demonstrated by a 86 GHz<br />
Static Frequency divider<br />
A. Awny, A. thiede, J. Borngräber,<br />
M. elkhouly, J.C. Scheytt<br />
proc. 5 th German Microwave Conference<br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), 24 (<strong>2010</strong>)<br />
(67) design and Characterization of a V-Band<br />
Quadrature VCO Based on a<br />
Common-Collector SiGe Colpitts VCO<br />
A. Barghouti, A. Krause, C. Carta, F. ellinger,<br />
J.C. Scheytt<br />
proc. Ieee Compound Semiconductor IC<br />
Symposium (CSICS <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(68) deep-UV KrF Lithography for the<br />
Fabrication of Bragg Gratings on SOI Rib<br />
waveguids<br />
J. Bauer, D. Stolarek, l. Zimmermann,<br />
I. Giuntoni, u. Haak, H.H. Richter,<br />
St. Marschmeyer, A. Gajda, J. Bruns,<br />
K. petermann, B. tillack<br />
proc. of the 26 th european Mask and lithography<br />
Conference (eMlC <strong>2010</strong>), Grenoble, SpIe,<br />
7545, (<strong>2010</strong>)<br />
(69) The Synchronization Challenge<br />
D. Bertozzi, A. Strano, D. ludovici, V. pavlidis,<br />
F. Angiolini, M. Krstic<br />
Designing network-on-Chip Architectures for<br />
the nanoscale era / ed. by J. Flich, D. Bertozzi,<br />
CRC press, (<strong>2010</strong>)<br />
(70) Modular Planar waveguide Technologies for<br />
Grating Fabrication in Silicon-on-Insulator<br />
(SOI)<br />
J. Bruns, l. Zimmermann, I. Giuntoni,<br />
B. Wohlfeil, D. Stolarek, J. Bauer, B. tillack,<br />
K. petermann<br />
proc. 6 th Joint Symposium on opto- & Microelectronic<br />
Devices and Circuits (SoDC <strong>2010</strong>),<br />
(<strong>2010</strong>)
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(71) ILA: Idle Listening Avoidance in Scheduled<br />
wireless Sensor Networks<br />
M. Brzozowski, H. Salomon, p. langendörfer<br />
proc. 8 th International Conference on<br />
Wired / Wireless Internet Communications,<br />
(WWIC <strong>2010</strong>), Berlin, Springer, LNCS 6074,<br />
363 (<strong>2010</strong>)<br />
(72) Limiting End-to-End delays in Long-Lasting<br />
Sensor Networks<br />
M. Brzozowski, H. Salomon, p. langendörfer<br />
proc. 8 th ACM International Symposium on<br />
Mobility Management and Wireless Access<br />
(MobiWac <strong>2010</strong>), 11 (<strong>2010</strong>)<br />
(73) On Efficient Clock drift Prediction Means<br />
and their Applicability to IEEE 802.15.4<br />
M. Brzozowski, H. Salomon, p. langendörfer<br />
proc. 8 th Ieee / IFIp International Conference<br />
on embedded and ubiquitous Computing<br />
(euC-10), 216(<strong>2010</strong>)<br />
(74) Influence of Strain on P Atomic-Layer<br />
doping Characteristics in Strained<br />
Si 0.3 Ge 0.7 / Si(100) Heterostructures<br />
Y. Chiba, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
proc. of the International SiGe technology<br />
and Device Meeting <strong>2010</strong> (IStDM <strong>2010</strong>),<br />
abstr. (<strong>2010</strong>)<br />
(75) 60-GHz Adaptive Beamforming Receiver<br />
Arrays for Interference Mitigation<br />
Ch.-S. Choi, M. elkhouly, e. Grass, J.C. Scheytt<br />
proc. Ieee International Symposium on personal,<br />
Indoor and Mobile Radio Communications<br />
(pIMRC <strong>2010</strong>), 761 (<strong>2010</strong>)<br />
(76) 60 GHz OFdM Systems for Multi-Gigabit<br />
wireless LAN Applications<br />
Ch.-S. Choi, e. Grass, M. piz, M. ehrig,<br />
R. Kraemer, J.C. Scheytt<br />
proc. Ieee Consumer Communications and<br />
networking Conference, (CCnC <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(77) High-speed Comparators for SAR AdCs in<br />
130 nm BiCMOS<br />
J. Digel, M. Crozing, M. Berroth, H. Gustat,<br />
J.C. Scheytt<br />
proc. <strong>2010</strong> 6 th Conference on ph.D. Research<br />
in <strong>Microelectronics</strong> and electronics (pRIMe<br />
<strong>2010</strong>), 4 (<strong>2010</strong>)<br />
(78) Atomic Scale Engineering of Future High-k<br />
dRAM dielectrics: The Example of Partial<br />
Hf Substitution by Ti in BaHfO 3<br />
p. Dudek, G. lupina, p. Zaumseil,<br />
D. Schmeißer, t. Schroeder<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in <strong>Microelectronics</strong><br />
(WoDIM <strong>2010</strong>), abstr. book, 72<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(79) Millimeter-wave Beamforming Circuits in<br />
SiGe BiCMOS<br />
M. elkhouly, Ch.-S. Choi, S. Glisic, J.C. Scheytt,<br />
F. ellinger<br />
proc. <strong>2010</strong> Bipolar / BiCMoS Circuits and<br />
technology Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), 129 (<strong>2010</strong>)<br />
(80) Baseband Processor for RF-MIMO wLAN<br />
V. elvira, J. Ibanez, I. Santamaria, M. Krstic,<br />
K. tittelbach-Helmrich, Z. Stamenkovic<br />
proc. 17 th International Conference on<br />
electronics, Circuits and Systems, (ICeCS<br />
<strong>2010</strong>), 800 (<strong>2010</strong>)<br />
(81) LEON2 Processor with High-Speed USB<br />
Port: A System-On-Chip for wireless<br />
Applications<br />
M. eric, G. panic, Z. Stamenkovic<br />
proc. 27 th International Conference on<br />
<strong>Microelectronics</strong>, 357 (<strong>2010</strong>)<br />
(82) A GALS FFT Processor with Clock<br />
Modulation for Low-EMI Applications<br />
X. Fan, M. Krstic, e. Grass, Ch. Wolf<br />
proc. 21 st Ieee International Conference on<br />
Application-specific Systems, Architectures<br />
and processors, 273 (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
09
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(83) An Impulse Radio UwB Transceiver with<br />
High-Precision TOA Measurement Unit<br />
G. Fischer, o. Klymenko, D. Martynenko,<br />
H. luediger<br />
proc. <strong>2010</strong> International Conference on<br />
Indoor positioning and Indoor navigation,<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(84) A Low-Noise 8-12 GHz Fractional-N PLL in<br />
SiGe BiCMOS Technology<br />
R. Follmann, D. Köther, F. Herzel, F. Winkler,<br />
H.-V. Heyer<br />
proc. 5 th european Microwave Integrated<br />
Circuits Conference, 98 (<strong>2010</strong>)<br />
(85) Advanced Architectures for High<br />
Performance SiGe HBTs<br />
A. Fox, B. Heinemann<br />
proc. 5 th International SiGe technology and<br />
Device Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), abstr. (<strong>2010</strong>)<br />
(86) Integrated drop-Filter for dispersion<br />
Compensation based on SOI Rib<br />
waveguides<br />
I. Giuntoni, D. Stolarek, A. Gajda, G. Winzer, J.<br />
Bruns, B. tillack, K. petermann,<br />
l. Zimmermann<br />
proc. optical Fiber Communication<br />
Conference (oFC), (<strong>2010</strong>)<br />
(87) A 1 w Si-LdMOS Power Amplifier with 40%<br />
drain Efficiency for 6 GHz wLAN<br />
Applications<br />
D. Gruner, R. Sorge, o. Bengtsson, A.Z. Markos,<br />
G. Boeck<br />
proc. Ieee International Microwave<br />
Symposium (IMS <strong>2010</strong>), 517 (<strong>2010</strong>)<br />
(88) 6 GHz Medium Voltage LdMOS Power<br />
Amplifier Based on Load/Source Pull<br />
Characterization<br />
D. Gruner, R. Sorge, A.Z. Markos, o. Bengtsson,<br />
G. Boeck<br />
proc. 5 th German Microwave Conference<br />
(GeMiC), 178 (<strong>2010</strong>)<br />
(89) CMOS Compatible Medium Voltage LdMOS<br />
Transistors for wireless Application up to<br />
5.8 GHz<br />
D. Gruner, R. Sorge, o. Bengtsson, A.Z. Markos,<br />
G. Boeck<br />
proc. european Microwave Integrated Circuits<br />
Conference <strong>2010</strong>, 146 (<strong>2010</strong>)<br />
(90) A Switching-Mode Amplifier for Class-S<br />
Transmitters for Clock Frequencies up to<br />
7.5 GHz in 0.25 µm SiGe-BiCMOS<br />
St. Heck, M. Schmidt, A. Bräckle, F. Schuller,<br />
M. Grözing, M. Berroth, H. Gustat, J.C. Scheytt<br />
proc. Ieee Radio Frequency Integrated<br />
Circuits Symposium (RFIC <strong>2010</strong>), 565 (<strong>2010</strong>)<br />
(91) A SiGe H-Bridge Switching Amplifier for<br />
Class-S Amplifiers with Clock Frequencies<br />
up to 6 GHz<br />
St. Heck, A. Bräckle, M. Schmidt, F. Schuller,<br />
M. Grözing and M. Berroth, H. Gustat,<br />
J.C. Scheytt<br />
proc. 5 th German Microwave Conference<br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), 174 (<strong>2010</strong>)<br />
(92) SiGe HBT Technology with f T / f max of<br />
300 GHz / 500 GHz and 2.0 ps CML Gate delay<br />
B. Heinemann, R. Barth, D. Bolze, J. Drews,<br />
G.G. Fischer, A. Fox, o. Fursenko,<br />
t. Grabolla, u. Haak, D. Knoll, R. Kurps,<br />
M. lisker, S. Marschmeyer, H. Rücker,<br />
D. Schmidt, J. Schmidt, M.A. Schubert,<br />
B. tillack, C. Wipf, D. Wolansky, Y. Yamamoto<br />
IeDM technical Digest, 688 (<strong>2010</strong>)<br />
(93) An Efficient Algorithm for Phase Error<br />
Minimization in Phase-locked Loops<br />
F. Herzel<br />
proc. 7 th Ieee International Conference in<br />
Signals and electronic Systems (ICSeS <strong>2010</strong>),<br />
153 (<strong>2010</strong>)
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(94) Local Oscillator Radiation Test Results of<br />
the SiGe Technology SGB25 TM1TM2 of <strong>IHP</strong><br />
H.-V. Heyer, W. Moldenhauer, R. Follmann,<br />
D. Köther, t. podrebersek, F. Herzel,<br />
J.C. Scheytt, M. poizat, p. piironen<br />
proc. 3 rd International Workshop on Analogue<br />
and Mixed Signal Integrated Circuits for<br />
Space Applications (AMICSA <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(95) SiGe Single Chip Fractional-N Local<br />
Oscillator for Telecommunication Satellite<br />
Applications<br />
H.-V. Heyer, R. Follmann, D. Köther, F. Herzel,<br />
F. Winkler, H. Janson, R. petersson,<br />
B.-M. Folio, C. Miquel, p. piironen<br />
proc. Microwave technology and techniques<br />
Workshop, (<strong>2010</strong>)<br />
(96) Oxygen Engineering of Hafnium Oxide Thin<br />
Films Grown by Reactive Molecular Beam<br />
Epitaxy (R-<strong>MB</strong>E)<br />
e. Hildebrandt, J. Kurian, I. Costina,<br />
t. Schroeder, l. Alff<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), abstr. book,<br />
91 (<strong>2010</strong>)<br />
(97) A Comparison of npn vs. pnp SiGe HBT<br />
Oscillator Phase Noise Performance in a<br />
Complementary SiGe Platform<br />
St. J. Horst, p. Chakraborty, p. Saha,<br />
J.D. Cressler, H. Gustat, B. Heinemann,<br />
G.G. Fischer, D. Knoll, B. tillack<br />
proc. <strong>2010</strong> Bipolar / BiCMoS Circuits and<br />
technology Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), 13 (<strong>2010</strong>)<br />
(98) Fully Integrated 9 GHz CMOS VCO with Very<br />
Low Phase Noise<br />
K. Hu, F. Herzel, J.C. Scheytt<br />
Ieee International Symposium on Circuits and<br />
Systems (ISCAS <strong>2010</strong>), 1899 (<strong>2010</strong>)<br />
(99) Evaluation and Optimisation of Robustness<br />
in the IEEE 802.15.4a Standard<br />
J. Hund, S. olonbayar, R. Kraemer,<br />
Ch. Schwingenschlögel<br />
proc. Ieee International Conference on<br />
ultra-Wideband (ICuWB <strong>2010</strong>), 2, 747 (<strong>2010</strong>)<br />
(100) dielectric Bd in Polycrystalline HfO 2 Gate<br />
dielectrics Investigated with CAFM<br />
V. Iglesias, M. porti, M. nafria, X. Aymerich,<br />
p. Dudek, G. Bersuker<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), 56 (<strong>2010</strong>)<br />
(101) Creation of a Radiation Hard 0.13 Micron<br />
CMOS Library at <strong>IHP</strong><br />
u. Jagdhold<br />
proc. DAta Systems In Aerospace (DASIA),<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(102) BiCMOS Embedded MEMS Technology<br />
M. Kaynak<br />
proc. european Microwave Week, notes,<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(103) Characterization of BiCMOS Embedded<br />
RF-MEMS Modules<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, J. Drews, R. Scholz, F.<br />
Korndörfer, C. Wipf, D. Knoll, R. Barth,<br />
K. Schulz, D. Wolansky, B. tillack<br />
proc. Smart Systems Integration <strong>2010</strong>, 100<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(104) Embedded MEMS Modules for BiCMOS<br />
Process<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, J. Drews, R. Scholz, F.<br />
Korndörfer, C. Wipf, D. Knoll, R. Barth,<br />
M. Birkholz, K. Schulz, D. Wolansky, B. tillack<br />
proc. 5 th German Microwave Conference<br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), 78 (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(105) BiCMOS Embedded RF-MEMS Switch for<br />
Above 90 GHz Applications Using Backside<br />
Integration Techniques<br />
M. Kaynak, M. Wietstruck, R. Scholz, J. Drews,<br />
R. Barth, K.-e. ehwald, A. Fox, u. Haak,<br />
D. Knoll, F. Korndörfer, S. Marschmeyer,<br />
K. Schulz, C. Wipf, D. Wolansky, B. tillack,<br />
K. Zoschke, t. Fischer, Y.S. Kim, J.S. Kim,<br />
W.-G. lee, J.W. Kim<br />
IeDM technical Digest, 832 (<strong>2010</strong>)<br />
(106) Characterization of an Embedded RF-MEMS<br />
Switch<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, R. Scholz,<br />
F. Korndörfer, C. Wipf, Y. Sun, B. tillack,<br />
S. Zihir, Y. Gurbuz<br />
proc. Silicon Monolithic Integrated Circuits in<br />
RF Systems (SiRF <strong>2010</strong>), 144 (<strong>2010</strong>)<br />
(107) A 6 Bit Linear Binary RF dAC in 0.25 µm<br />
BiCMOS for Communication Systems<br />
M. Khafaji, H. Gustat, J.C. Scheytt<br />
proc. International Microwave Symposium<br />
(IMS <strong>2010</strong>), 916 (<strong>2010</strong>)<br />
(108) Monotonic above 20 GSps Binary dAC in<br />
0.25 µm SiGe BiCMOS<br />
M. Khafaji, H. Gustat, J.C. Scheytt<br />
proc. 6. Joint Symposium on opto- and<br />
Microelectronic Devices and Circuits<br />
(SoDC <strong>2010</strong>), 107(<strong>2010</strong>)<br />
(109) Initial Stages of Oxygen and Vacancy<br />
Agglomeration: Kinetic and Getter Effects<br />
G. Kissinger, D. Kot, J. Dabrowski, W. Häckl,<br />
V.D. Akhmetov, A. Sattler<br />
proc. 6 th Forum of the Science and technology<br />
of Silicon Materials, 36 (<strong>2010</strong>)<br />
(110) Simulation and Measurement of Back Side<br />
Etched Inductors<br />
F. Korndörfer, M. Kaynak, V. Mühlhaus<br />
proc. of the 40 th Microwave Conference, 1631<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(111) Simulation and Measurement of Back Side<br />
Etched Inductors<br />
F. Korndörfer, M. Kaynak, V. Mühlhaus<br />
proc. of the 5 th european Microwave Circuits<br />
Conference, 389 (<strong>2010</strong>)<br />
(112) On the dependence of the Thermal<br />
Resistance on Collector Properties of<br />
SiGe HBTs<br />
F. Korndörfer, C. Wipf<br />
proc. Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and<br />
technology Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), 269 (<strong>2010</strong>)<br />
(113) Challenges of wireless Ultra-High Speed<br />
Communications<br />
R. Kraemer<br />
proc. 21 st <strong>Annual</strong> Workshop on<br />
Interconnections within High Speed Digital<br />
Systems, Workshop notes, (<strong>2010</strong>)<br />
(114) drahtlose Kommunikation im Auto der<br />
Zukunft<br />
R. Kraemer<br />
IV. Automobil-Zuliefertag <strong>2010</strong>, (<strong>2010</strong>)<br />
(115) Efficient Synchronization Method for<br />
IR-UwB 802.15.4a Non-Coherent Energy<br />
detection Receiver<br />
D. Kreiser, S. olonbayar<br />
proc. Internet of things Symposium<br />
(IotS <strong>2010</strong>), 521 (<strong>2010</strong>)<br />
(116) Test einer Bluetooth-Funkstrecke für die<br />
Prozessautomatisierung<br />
J. Krimmling, St. peter, D. Schmidt, M. Mahlig<br />
proc. SpS / IpC / Drives Kongress <strong>2010</strong>, ed.: K.<br />
Bender, W. Schumacher, A. Verl, 167 (<strong>2010</strong>)<br />
(117) A 52-75 GHz Frequency Quadrupler in<br />
0.25 µm SiGe BiCMOS Process<br />
n.-Ch. Kuo, Z.-M. tsai, K. Schmalz,<br />
J.C. Scheytt, H. Wang<br />
proc. european Microwave Week<br />
(euMW <strong>2010</strong>), 365 (<strong>2010</strong>)
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(118) directional Couplers from 30 to 140 GHz<br />
in Silicon<br />
B. lämmle, K. Schmalz, J.C. Scheytt,<br />
A. Koelpin, R. Weigel<br />
proc. Asia pacific Microwave Conference<br />
(ApMC <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(119) Future Trends of Integrated Millimeter<br />
wave Sixt-Port Receivers<br />
B. lämmle, K. Schmalz, J.C. Scheytt,<br />
A. Koelpin, R. Weigel<br />
proc. 6 th Joint Symposium on opto- &<br />
Micro-electronic Devices and Circuits,<br />
(SoDC <strong>2010</strong>), 103 (<strong>2010</strong>)<br />
(120) Electrical Characteristics of TiTaO Based<br />
MIM Capacitors<br />
M. lukosius, Ch. Wenger, G. Ruhl, S. Rushwoth<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), abstr. book,<br />
70 (<strong>2010</strong>)<br />
(121) Automated Mapping of MAC Parameters<br />
into Generic QoS Parameters by Inter-MAC<br />
Adaptors<br />
M. Maaser, St. nowak, p. langendörfer<br />
proc. Ieee International Symposium on<br />
personal, Indoor and Mobile Radio<br />
Communications (pIMRC <strong>2010</strong>), 2815 (<strong>2010</strong>)<br />
(122) Remote Medical Treatment at Home Using<br />
the Java Mobile Sensor API<br />
M. Maaser, St. ortmann<br />
proc. Ieee Globecom <strong>2010</strong>, 3 rd International<br />
Workshop on Smart Homes for tele-Health<br />
(Smarttel ‚10), (<strong>2010</strong>)<br />
(123) drain-Extended MOS Transistors Capable for<br />
Operating at 10 V and Radio Frequencies<br />
A. Mai, H. Rücker<br />
proc. european Solid-State Device Research<br />
Conference (eSSDeRC), 110 (<strong>2010</strong>)<br />
(124) Performance Evaluation of Channel Coding<br />
for Gbps 60-GHz OFdM-based wireless<br />
Communications<br />
M. Marinkovic, M. piz, Ch.-S. Choi, G. panic,<br />
M. ehrig, e. Grass<br />
proc. Ieee International Symposium on<br />
personal, Indoor and Mobile Radio<br />
Communications (pIMRC <strong>2010</strong>), 993 (<strong>2010</strong>)<br />
(125) How Key Establishment in Medical Sensor<br />
Networks Benefits from Near Field<br />
Communication Technology<br />
o. Maye, St. peter<br />
proc. of the 1 st Ieee / ACM Internet of things<br />
Symposium (IotS <strong>2010</strong>), 566 (<strong>2010</strong>)<br />
(126) Stand und Entwicklungstrends bei<br />
Si-basierten Mikrosystemen im<br />
GHz-Bereich<br />
W. Mehr, Ch. Wenger<br />
proc. 15. Heiligenstädter Kolloquium,<br />
67 (<strong>2010</strong>)<br />
(127) Photonic Crystal Microacavities in SOI<br />
waveguides Produced in a CMOS<br />
Environment<br />
St. Meister, A. Al-Saadi, B. A. Franke, S. Mahdi,<br />
K. Voigt, B. Kuhlow, B. tillack, H.H. Richter,<br />
l. Zimmermann, V. Ksianzou, S.K. Schrader,<br />
H.-J. eichler<br />
SpIe proceedings, 7606, 760616 (<strong>2010</strong>)<br />
(128) MAC Protocol Requirements for wLANs<br />
with Beamforming<br />
e. Miletic, K. tittelbach-Helmrich<br />
proc. 18th telecommunications Forum,<br />
(telFoR <strong>2010</strong>), 412 (<strong>2010</strong>)<br />
(129) Atomically Controlled Processing in<br />
Strained Si-Based CVd Epitaxial Growth<br />
J. Murota, M. Sakuraba, B. tillack<br />
proc. International Conference on Solid State<br />
and Integrated-Circuit technology (ICSICt<br />
<strong>2010</strong>), I12_05 (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(130) In-Situ Heavy B-doped Si Epitaxial Growth<br />
on Tensile-Strained Si (100) by Ultraclean<br />
Low-Pressure CVd using SiH 4 and B 2 H 6<br />
M. nagato, M. Sakuraba, J. Murota, B. tillack,<br />
Y. Inokuchi, Y. Kunii, H. Kurokawa<br />
proc. of the International SiGe technology<br />
and Device Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), abstr.<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(131) wrapper design for a CdMA Bus in SOC<br />
t. nikolic, M. Stojcev, Z. Stamenkovic<br />
proc. 13 th Ieee International Symposium on<br />
Design and Diagnostics of electronic Circuits<br />
and Systems, 243 (<strong>2010</strong>)<br />
(132) A 325 GHz Frequency Multiplier Chain<br />
in a SiGe HBT Technology<br />
e. Öjefors, B. Heinemann, u.R. pfeiffer<br />
proc. Ieee International Microwave Symposium<br />
(Mtt), RFIC Symposium, 91 (<strong>2010</strong>)<br />
(133) Radio Localization in OFdM Networks<br />
using the ‚Round Trip Phase’<br />
t. ohlemueller, F. Winkler, e. Grass<br />
proc. 7 th Workshop on positioning, navigation<br />
and Communication <strong>2010</strong> (WpnC <strong>2010</strong>),<br />
23 (<strong>2010</strong>)<br />
(134) Automatic Gain Controlling in IR-UwB<br />
Communications designed for wireless<br />
Sensors<br />
S. olonbayar, G. Fischer, D. Kreiser, R. Kraemer<br />
proc. Ieee International Conference on<br />
ultra-Wideband (ICuWB <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(135) Inferring Technical Constraints of a<br />
wireless Sensor Network Application<br />
from End-User Requirements<br />
F.J. oppermann, St. peter<br />
proc. of the 6 th International Conference on<br />
Mobile Ad-hoc and Sensor networks,<br />
(MSn <strong>2010</strong>), 169 (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(136) definition and Configuration of Reliable<br />
Event detection for Heterogeneous wSN<br />
St. ortmann<br />
proc. 8 th Ieee International Conference on<br />
pervasive Computing and Communications<br />
(perComm <strong>2010</strong>), 861 (<strong>2010</strong>)<br />
(137) An Integrated Fractional-N Frequency<br />
Synthesizer for Software-defined Radio<br />
Applications<br />
S.A. osmany, F. Herzel, J.C. Scheytt<br />
proc. 10 th topical Meeting on Silicon<br />
Integrated Circuits in RF Systems (SiRF <strong>2010</strong>),<br />
243 (<strong>2010</strong>)<br />
(138) A 10 Vpp SiGe Voltage driver<br />
p. ostrovskyy, H. Gustat, J.C. Scheytt,<br />
V. Stikanov<br />
proc. 20 th International Crimean Conference<br />
Microwave and telecommunication<br />
technology (CriMiCo <strong>2010</strong>), 109 (<strong>2010</strong>)<br />
(139) Low Power Sensor Node Processor<br />
Architecture<br />
G. panic, t. Basmer, K. tittelbach-Helmrich,<br />
l. lopacinski<br />
17 th International Conference on electronics,<br />
Circuits and Systems, (ICeCS <strong>2010</strong>), 916<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(140) A Viterbi-based Non-Coherent dBPSKdemodulator<br />
with 1-Bit Quantization and<br />
digital differential decoding for AwGN<br />
Channels<br />
M. petri, M. piz, e. Grass<br />
proc. Ieee International Symposium on<br />
personal, Indoor and Mobile Radio<br />
Communications (pIMRC <strong>2010</strong>), 592 (<strong>2010</strong>)<br />
(141) design Flow Approach for Reliable Asic<br />
designs<br />
V. petrovic, G. Schoof<br />
proc. of the 7 th International new exploratory<br />
technologies Conference neXt <strong>2010</strong>, 68<br />
(<strong>2010</strong>)
(142) Body Area Network for First Responders –<br />
a Case Study<br />
K. piotrowski, A. Sojka, p. langendörfer<br />
proc. of the 5 th International Conference on<br />
Body Area networks (Bodynets <strong>2010</strong>)<br />
(143) wireless Sensor Networks Can Save Lives –<br />
Benefits and Open Issues<br />
K. piotrowski, A. Sojka, p. langendörfer<br />
proc. Sensoren und Messsysteme <strong>2010</strong>, 724<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(144) Activated Pulsed Metalorganic Chemical<br />
Vapor deposition of Ge 2 Sb 2 Te 2 Thin Films<br />
Using Alkyl Precursors<br />
D. Reso, M. Silinskas, B. Kalkofen, M. lisker,<br />
e.p. Burte<br />
Mater. Res. Soc. Symp. proc., 1251E,<br />
1251-H03 (<strong>2010</strong>)<br />
(145) Fabrication of Bragg Gratings for<br />
Silicon-on-Insulator waveguides<br />
H.H. Richter, D. Stolarek, l. Zimmermann,<br />
J. Bauer, St. Marschmeyer, I. Giuntoni,<br />
A. Gajda, B. tillack<br />
Verhandlungen der DpG, 232 (<strong>2010</strong>)<br />
(146) Technology Aspects of High-Speed<br />
SiGe HBTs<br />
H. Rücker<br />
proc. Ieee International Microwave<br />
Symposium (IMS <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(147) Validation of a Theoretical Model for<br />
NFmin Estimation of SiGe HBTs<br />
n. Sarmah, K. Schmalz, J.C. Scheytt<br />
proc. German Microwave Conference<br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), 265 (<strong>2010</strong>)<br />
(148) RF Bandpass delta-Sigma Modulators for<br />
Highly-Efficient Class-S Transmitters in<br />
SiGe BiCMOS Technology<br />
J.C. Scheytt, p. ostrovskyy, H. Gustat<br />
proc. Ieee International Conference on<br />
Wireless Information technology and Systems<br />
(ICWIt <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(149) 60 GHz OFdM Transceiver RF Frontend<br />
design in SiGe BiCMOS<br />
J.C. Scheytt, S. Glisic, Y. Sun, C.S. Choi,<br />
M. elkhouly, F. Herzel, e. Grass<br />
proc. Ieee Radio & Wireless Symposium <strong>2010</strong>,<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(150) SiGe BiCMOS Circuits for High-Frequency<br />
Communications and Sensing Applications<br />
J.C. Scheytt, S. Glisic, p. ostrovskyy, H. Gustat,<br />
K. Schmalz, J. Borngräber, S.A. osmany,<br />
F. Herzel, B. Heinemann, H. Rücker, D. Knoll,<br />
B. tillack<br />
proc. Silicon Monolithic Integrated Circuits in<br />
RF Systems (SiRF <strong>2010</strong>), (<strong>2010</strong>)<br />
(151) mm-wave Transceiver and Component<br />
design for 60, 94 and 122 GHz in SiGe<br />
BiCMOS Technology<br />
J.C. Scheytt, S. Glisic, Y. Sun, K. Schmalz,<br />
W. Winkler, W. Debski, F. Herzel<br />
proc. 6 th Joint Symposium on opto- &<br />
Micro-electronic Devices and Circuits<br />
(SoDC <strong>2010</strong>), 133 (<strong>2010</strong>)<br />
(152) 122 GHz ISM-Band Transceiver Concept and<br />
Silicon ICs for Low-Cost Receiver in SiGe<br />
BiCMOS<br />
K. Schmalz, W. Winkler, J. Borngäber,<br />
W. Debski, B. Heinemann, J.C. Scheytt<br />
proc. Ieee International Microwave<br />
Symposium (IMS <strong>2010</strong>), 1332 (<strong>2010</strong>)<br />
(153) High ASIC Reliability by Using<br />
Fault-Tolerant design Techniques<br />
G. Schoof, M. Methfessel, R. Kraemer<br />
proc. of the 2nd Workshop on Design for<br />
Reliability (DFR‘10), (<strong>2010</strong>)<br />
(154) Fault-Tolerant ASIC design for High System<br />
Reliability<br />
G. Schoof, M. Methfessel, R. Kraemer<br />
proc. Smart Systems Integration <strong>2010</strong>,<br />
50 (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(155) An All-digital Phase-Locked Loop with<br />
High Resolution for Local On-Chip Clock<br />
Synthesis<br />
o. Schrape, e. Grass, M. petri, St. Zeidler,<br />
u. Jagdhold, F. Winkler<br />
proc. (pAtMoS <strong>2010</strong>), Berlin, Springer Verl.,<br />
LNCS 6448, 218 (<strong>2010</strong>)<br />
(156) A 12 Bit High Speed Broad Band Low Power<br />
digital to Analog Converter with Hidden<br />
Internal Calibration for Satellite<br />
Telecommunications<br />
K. Schrödinger, H. Gustat, A. Stanitzki,<br />
G. Grau, J. Zhu, H.-V. Heyer, J.C. Scheytt,<br />
l. Hili, p. piironen, H. Kemper, o. Martinsson<br />
proc. Microwave technology & techniques<br />
Workshop (<strong>2010</strong>)<br />
(157) Solid-Phase Epitaxy of Amorphous Silicon<br />
by in-situ Postannealing using RPCVd<br />
o. Skibitzki, Y. Yamamoto, K. Köpke,<br />
M.A. Schubert, G. Weidner, B. tillack<br />
proc. of the International SiGe technology<br />
and Device Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), abstr.<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(158) ShortECC: a Lightweight Security Approach<br />
for wireless Sensor Networks<br />
A. Sojka, K. piotrowski, p. langendörfer<br />
proc. International Conference on<br />
Security and Cryptography (SeCRYpt <strong>2010</strong>),<br />
304 (<strong>2010</strong>)<br />
(159) Integrated Si-LdMOS Transistors for 11 GHz<br />
X-Band Power Amplifier Applications<br />
R. Sorge, A. Fischer, A. Mai, p. Schley,<br />
J. Schmidt, Ch. Wipf, R. pliquett, R. Barth<br />
proc. Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and<br />
technology Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), 90 (<strong>2010</strong>)<br />
(160) MAC and Baseband Hardware Platforms<br />
for RF-MIMO wLAN<br />
Z. Stamenkovic, K. tittelbach-Helmrich,<br />
M. Krstic, J. Ibanez, V. elvira, I. Santamaria<br />
proc. 5 th european Conference on Circuits and<br />
Systems for Communications, 26 (<strong>2010</strong>)<br />
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(161) SOC design for wireless Communication<br />
Z. Stamenkovic<br />
proc. 12 th Biennial Baltic electronics<br />
Conference, 25 (<strong>2010</strong>)<br />
(162) Systemdesign einer sicheren und<br />
drahtlosen Programmierschnittstelle für<br />
Mikrocontroller unter Verwendung von<br />
RFId-Technologien und integrierter<br />
Kryptokerne<br />
o. Stecklina, o. Krause, t. Basmer<br />
proc. Wireless technologies Kongress, 257<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(163) A Low-Power 60 GHz Front-End with<br />
Variable Gain LNA in SiGe BiCMOS<br />
Y. Sun, J.C. Scheytt<br />
proc. Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and technology<br />
Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), 192 (<strong>2010</strong>)<br />
(164) Novel Buffer Approach for GaN Integration<br />
on Si(111) Platform Through Single<br />
Sc 2 O 3 / y 2 O 3 Buffer Layers<br />
l. tarnawska, A. Giussani, p. Zaumseil,<br />
M.A. Schubert, p. Storck, t. Schroeder<br />
proc. 16 th International Conference on<br />
Molecular Beam epitaxy, Workbook, 119<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(165) A New Lab-on-Chip Transmitter for the<br />
detection of Proteins Using RNA Aptamers<br />
F. tasdemir, S. Zihir, e. ozeren, J.H. niazi,<br />
A. Qureshi, S.S. Kallempudi, M. Kaynak,<br />
R. Scholz, Y. Gurbuz<br />
proc. 40 th european Microwave Conference,<br />
489 (<strong>2010</strong>)<br />
(166) MAC Hardware Platform for RF-MIMO wLAN<br />
K. tittelbach-Helmrich, e. Miletic, p. Wcislek,<br />
Z. Stamenkovic<br />
proc. 53 rd Ieee International Midwest<br />
Symposium on Circuits and Systems, 339<br />
(<strong>2010</strong>)
E R S C H I E N E N E P U B L I K A T I O N E N – P U B L I S H E d P A P E R S<br />
(167) Bipolar Resistive Switching Characteristics<br />
of HfO 2 Based MIM devices<br />
Ch. Walczyk, D. Walczyk, t. Schroeder,<br />
M. lukosius, M. Fraschke, e. Miranda,<br />
B. tillack, Ch. Wenger<br />
proc. 41 st Ieee Semiconductor Interface<br />
Specialists Conference (SISC <strong>2010</strong>), abstr.<br />
book, p. 38 (<strong>2010</strong>)<br />
(168) CMOS Compatible TiN / HfO2 / TiN MIM<br />
devices for Future RRAM Applications<br />
Ch. Walczyk, t. Schroeder, M. lukosius,<br />
D. Walczyk, M. Fraschke, A. Fox, D. Wolansky,<br />
B. tillack, Ch. Wenger<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), 76 (<strong>2010</strong>)<br />
(169) Resistive Switching in TiN / HfO2 / Ti / TiN<br />
MIM devices for Future Nonvolatile Memory<br />
Applications<br />
Ch. Walczyk, t. Schroeder, M. lukosius,<br />
M. Fraschke, A. Fox, D. Wolansky, B. tillack,<br />
Ch. Wenger<br />
proc. non-Volatile Memory technology<br />
Symposium 2009, (nVMtS 2009), (<strong>2010</strong>)<br />
(170) An on-board differential Bunny – Ear<br />
Antenna design for 60 GHz Applications<br />
R. Wang, Y. Sun, J.C. Scheytt<br />
proc. 5 th German Microwave Conference <strong>2010</strong><br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), 9 (<strong>2010</strong>)<br />
(171) Injection and Trapping of Electrons in y 2 O 3<br />
Layers deposited on Si<br />
W.-Ch. Wang, M. Badylevich, V.V. Afanas‘jev,<br />
A. Stesmans, S. Van elshocht, M. lukosius,<br />
Ch. Walczyk, Ch. Wenger<br />
<strong>2010</strong> Iop Conference Series: Materials<br />
Science engineering, 8, 012028 (<strong>2010</strong>)<br />
(172) Bipolar Resistive Switching Characteristics<br />
of HfO 2 Based 1T-1R Cells<br />
Ch. Wenger, Ch. Walczyk, D. Walczyk,<br />
M. lukosius, M. Fraschke, t. Schroeder<br />
proc. nanoelectronics Days, abstr. book, 23<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(173) Metal-Insulator-Metal Capacitors –<br />
Intrinsic Constrains of High-k dielectrics<br />
Ch. Wenger, M. lukosius, G. lupina,<br />
t. Schroeder<br />
proc. 16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), abstr. book,<br />
69 (<strong>2010</strong>)<br />
(174) LNA and Mixer for 122 GHz Receiver in<br />
SiGe Technology<br />
W. Winkler, W. Debski, K. Schmalz,<br />
J. Borngräber, J.C. Scheytt<br />
proc. european Microwave Week<br />
(euMW <strong>2010</strong>), 529 (<strong>2010</strong>)<br />
(175) Benchmarking of wSN Solutions and IEEE<br />
802.15.4-2006 PSSS based Solutions<br />
A. Wolf, M. Mahlig<br />
proc. 9. GI/ItG KuVS Fachgespräch<br />
Sensornetze, 13 (<strong>2010</strong>)<br />
(176) Low Threading dislocation density Ge<br />
deposited on Si(100) Using RPCVd<br />
Y. Yamamoto, K. Köpke, p. Zaumseil,<br />
t. Arguirov, M. Kittler, B. tillack<br />
proc. of the International SiGe technology<br />
and Device Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), abstr.<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(177) Atomic Level Control of B doping in Ge<br />
Y. Yamamoto, R. Kurps, J. Murota, B. tillack<br />
proc. 5 th International Workshop on new<br />
Group IV Semiconductor nanoelectronics,<br />
program & abstr., 51 (<strong>2010</strong>)<br />
(178) Laboratory-based Characterization of<br />
Heteroepitaxial Structures: Advanced<br />
Experiments not needing Synchrotron<br />
Radiation<br />
p. Zaumseil<br />
proc. Denver X-Ray Conference, Advances in<br />
X-Ray Analysis 53, 54 (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
(179) On-line Testing of Bundled-data<br />
Asynchronous Handshake Protocols<br />
St. Zeidler, A. Bystrov, M. Krstic, R. Kraemer<br />
proc. Ieee International on-line test<br />
Symposium <strong>2010</strong>, 261 (<strong>2010</strong>)<br />
(180) Towards Silicon on Insulator dQPSK<br />
demodulators<br />
l. Zimmermann, K. Voigt, G. Winzer,<br />
K. petermann<br />
proc. optical Fiber Communications<br />
Conference (oFC), (<strong>2010</strong>)<br />
Eingeladene Vorträge<br />
Invited Presentations<br />
(1) Corrosion-Resistant Metal Layers from a<br />
CMOS Process for Bioelectronic and Medical<br />
Implant Applications<br />
M. Birkholz, K.-e. ehwald, D. Wolansky,<br />
I. Costina, C. Baristiran-Kaynak, M. Fröhlich,<br />
H. Beyer, A. Kapp, F. lisdat<br />
10 th International Conference on Applied<br />
Surface engineering / Asian-pacific<br />
Interfinish Conference, <strong>2010</strong>, Singapore,<br />
october 20 - 22, <strong>2010</strong>, Republic of Singapore<br />
(2) GlucoPlant - Entwicklung eines<br />
implantierbaren Glucosesensors<br />
M. Birkholz, K.-e. ehwald, R. ehwald, p. Kulse,<br />
t. Basmer, M. Fröhlich, J. Drews, u. Haak,<br />
St. Marschmeyer, e. Matthus, K. Schulz,<br />
W. Winkler, D. Wolansky<br />
24. treffpunkt Medizintechnik Intelligente:<br />
Implantate und prothesen – entwicklungen<br />
in Medizin & technik, Charité Berlin, July 01,<br />
<strong>2010</strong>, Germany<br />
(3) Mikroelektronisch voll-integrierte<br />
Biosensoren – und was die werkstofftechnik<br />
im Kleinen dazu beitragen kann<br />
M. Birkholz<br />
Bundesanstalt für Materialprüfung und<br />
-forschung, Berlin, September 24, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E I N G E L A d E N E V O R T R ä G E – I N V I T E d P R E S E N T A T I O N S<br />
(4) Mikroviskosimeter zur kontinuierlichen<br />
Glucosemessung<br />
M. Birkholz<br />
Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik,<br />
Heiligenstadt, August 28, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(5) Nanoelektromechanischer Glucosesensor –<br />
eine Entwicklung zwischen Mikroelektronik<br />
und Biotechnologie<br />
M. Birkholz<br />
Seminar am lehrstuhl experimentalphysik II,<br />
Btu Cottbus, January 29, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(6) 60-GHz OFdM wireless LAN Systems<br />
Ch.-S. Choi, e. Grass, J.C. Scheytt<br />
Seminar in Samsung electronics, Suwon,<br />
April 13, <strong>2010</strong>, Korea<br />
(7) Advanced Architectures for High<br />
Performance SiGe HBTs<br />
A. Fox, B. Heinemann<br />
5 th International SiGe technology and Device<br />
Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), Kista,<br />
May 24 - 26, <strong>2010</strong>, Sweden<br />
(8) Si wafer Engineering: Single Crystalline<br />
Oxides as Buffers for the Integration of<br />
Alternative Semiconductors<br />
A. Giussani<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(9) 60 GHz Kommunikationssysteme –<br />
Stand der Technik und Ausblick<br />
e. Grass<br />
Radiotec <strong>2010</strong>, Berlin, november 24, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(10) Characterization of BiCMOS Embedded<br />
RF-MEMS Modules<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, J. Drews, R. Scholz, F.<br />
Korndörfer, C. Wipf, D. Knoll, R. Barth,<br />
K. Schulz, D. Wolansky, B. tillack<br />
Smart Systems Integration <strong>2010</strong>, Como,<br />
March 23 - 24, <strong>2010</strong>, Italy
E I N G E L A d E N E V O R T R ä G E – I N V I T E d P R E S E N T A T I O N S<br />
(11) Initial Stages of Oxygen and Vacancy<br />
Agglomeration: Kinetic and Getter Effects<br />
G. Kissinger, D. Kot, J. Dabrowski, W. Häckl,<br />
V.D. Akhmetov, A. Sattler<br />
6th Forum of the Science and technology of<br />
Silicon Materials, okayama, november 14 - 17,<br />
<strong>2010</strong>, Japan<br />
(12) Photoluminescence and EBIC for Process<br />
Control and Failure Analysis in Si-Based<br />
Photvoltaics<br />
M. Kittler, t. Arguirov, t. Mchedlidze, R.<br />
Schmid, W. Seifert<br />
36 th International Symposium for testing and<br />
Failure Analysis - Alternative energy, Dallas,<br />
november, 14 - 18, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(13) Challenges of wireless Ultra-High Speed<br />
Communications<br />
R. Kraemer<br />
21 st <strong>Annual</strong> Workshop on Interconnections<br />
within High Speed Digital Systems, Santa Fe,<br />
May 03 - 05, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(14) drahtlose Kommunikation im Auto der<br />
Zukunft<br />
R. Kraemer<br />
IV. Automobil-Zuliefertag <strong>2010</strong>,<br />
Frankfurt (oder), December 14, <strong>2010</strong><br />
(15) Application of wireless Sensor Networks in<br />
Critical Infractructure Protection –<br />
Challenges and design Options<br />
p. langendörfer, St. peter, o. Stecklina<br />
Workshop on Monitoring and Control for Full<br />
Water-Cycle Management co-organized with<br />
HD-MpC and euClID, Brussels, June 18, <strong>2010</strong>,<br />
Belgium<br />
(16) Configurable Sensor Nodes for AAL<br />
Applications<br />
p. langendörfer, K. piotrowski, A. Sojka,<br />
F. Vater<br />
Ageing and technology, Vechta, March 23,<br />
<strong>2010</strong>, Germany<br />
(17) Sichere drahtlose Sensorknoten:<br />
Herausforderungen und Lösungen<br />
p. langendörfer, o. Krause, o. Stecklina,<br />
St. peter, F. Vater<br />
Workshop Mobilität und Sicherheit Daten und<br />
objekte fest im Griff, Wildau, June 24, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(18) Towards Cyber Physical Systems Protection:<br />
Recent Achievements and Challenges Ahead<br />
p. langendörfer, l. Buttyan, A. Casaca,<br />
e. osipov, D. Gessner<br />
7. GI / ASQF Schloss-Steinhöfel-Seminar,<br />
Steinhöfel, April 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(19) wireless Sensor Nodes as Building Blocks<br />
for Real Life Applications<br />
p. langendörfer, K. piotrowski, o. Stecklina,<br />
St. peter, F. Vater<br />
2nd Workshop on Architectures, Services and<br />
Applications for the next Generation<br />
Internet (WASA-nGI), Karlsruhe June, 29,<br />
<strong>2010</strong>, Germany<br />
(20) direct Graphene Growth on Insulating<br />
weak Interacting Substrates<br />
G. lippert, o. Seifarth, J. Dabrowski,<br />
G. lupina, W. Mehr<br />
Department of physics, Harvard university,<br />
Cambridge, Massachusetts, november 30,<br />
<strong>2010</strong>, uSA<br />
(21) New developments of wireless Systems,<br />
Circuits and THz Sensor for Security<br />
W. Mehr, p. langendörfer<br />
<strong>2010</strong> Fall Conference Symposium on Materials<br />
Sciences and their Applications to Homeland<br />
Security, Warsaw, September 16, <strong>2010</strong>, poland<br />
(22) Security-Aware Composition of Software<br />
Modules for wireless Sensor Networks<br />
St. peter, p. langendörfer, K. piotrowski<br />
trustSoft, Graduiertenkolleg Vertrauenswürdige<br />
Software-Systeme, universität<br />
oldenburg, June 16, <strong>2010</strong>, Germany<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
(23) wireless Sensor Networks Can Save Lives –<br />
Benefits and Open Issues<br />
K. piotrowski, A. Sojka, p. langendörfer<br />
Sensoren und Messsysteme <strong>2010</strong>, nuremberg,<br />
May 18 - 19, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(24) Technology Aspects of High-Speed<br />
SiGe HBTs<br />
H. Rücker<br />
Ieee International Microwave Symposium<br />
(IMS <strong>2010</strong>), Anaheim, May 23 - 28, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(25) Alternative Semiconductor Integration on<br />
Si by Heteroepitaxy: Oxide Heterostructure<br />
Buffer versus Patterned Si wafer Approaches<br />
t. Schroeder<br />
IBM Zurich, January 14, <strong>2010</strong>, Switzerland<br />
(26) “More than Moore” Approaches at <strong>IHP</strong> to<br />
further Functionalize SiGe:C BiCMOS<br />
Technologies<br />
t. Schroeder<br />
Cnt Dresden, January 21, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(27) “More than Moore” Approaches for Silicon<br />
based <strong>Microelectronics</strong> at <strong>IHP</strong> / Germany<br />
t. Schroeder<br />
ICMAB Barcelona, July 23, <strong>2010</strong>, Spain<br />
(28) “More than Moore” Strategies for Si<br />
<strong>Microelectronics</strong>: From Materials to<br />
devices at <strong>IHP</strong><br />
t. Schroeder<br />
tu poznan, october, 07, <strong>2010</strong>, poland<br />
(29) Tailoring the Properties of Single<br />
Crystalline Oxides on Silicon<br />
t. Schroeder, o. Seifarth, B. Dietrich, A. Giussani,<br />
p. Zaumseil<br />
e-MRS <strong>2010</strong>, Strasbourg, June 07 - 11, <strong>2010</strong>,<br />
France<br />
(30) Graphene Research at <strong>IHP</strong><br />
o. Seifarth<br />
tH Wildau, June 11, <strong>2010</strong>, Germany<br />
20 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
E I N G E L A d E N E V O R T R ä G E – I N V I T E d P R E S E N T A T I O N S<br />
(31) <strong>IHP</strong> as Access Point for west Balkan<br />
Students and Scientists in European<br />
ICT Research Programs<br />
Z. Stamenkovic<br />
eChallenges 2-<strong>2010</strong> Conference & exhibition,<br />
Warsaw, october 27 - 29, <strong>2010</strong>, poland<br />
(32) MAC and Baseband Hardware Platforms<br />
for RF-MIMO wLAN<br />
Z. Stamenkovic, K. tittelbach-Helmrich,<br />
M. Krstic, J. Ibanez, V. elvira, I. Santamaria<br />
5 th european Conference on Circuits and<br />
Systems for Communications, Belgrade,<br />
november 23 - 25, <strong>2010</strong>, Serbia<br />
(33) SOC design for wireless Communication<br />
Z. Stamenkovic<br />
12th Biennial Baltic electronics Conference,<br />
tallin, october 04 - 06, <strong>2010</strong>, estonia<br />
(34) Atomic Control of doping during Si Based<br />
Epitaxial Layer Growth Processes<br />
B. tillack, Y. Yamamoto, J. Murota<br />
218 th electrochemical Society Meeting; Si,<br />
SiGe, and Related Compounds: Materials,<br />
processing, and Devices Symposium,<br />
las Vegas, october 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(35) Atomic Level Control for Group IV<br />
Semiconductor Processing<br />
B. tillack, Y. Yamamoto, J. Murota<br />
5 th International Workshop on new Group<br />
IV Semiconductor nanoelectronics, Sendai,<br />
January 28 - 30, <strong>2010</strong>, Japan<br />
(36) SiGe BiCMOS Platform – Baseline<br />
Technology for More than Moore Process<br />
Module Integration<br />
B. tillack<br />
Symposium, Southeast university, nanjing,<br />
november 14, <strong>2010</strong>, China<br />
(37) SiGe BiCMOS Platform – Baseline<br />
Technology for More than Moore Process<br />
Module Integration<br />
B. tillack
E I N G E L A d E N E V O R T R ä G E – I N V I T E d P R E S E N T A T I O N S<br />
<strong>2010</strong> nanjing International technology<br />
transfer Conference & Cooperation Forum on<br />
ApeC low-Carbon technology and Industry,<br />
nanjing, november 13, <strong>2010</strong>, China<br />
(38) SiGe BiCMOS Technologies for High<br />
Frequency Applications<br />
B. tillack<br />
Forschungszentrum Jülich, May 15, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(39) Biomedizinische Aktivitäten im <strong>IHP</strong><br />
Ch. Wenger<br />
tH Wildau, April 15, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(40) Embedded HfO 2 Based Non-Volatile<br />
Memory Cells<br />
Ch. Wenger, M. lukosius, Ch. Walczyk,<br />
D. Walczyk, t. Schroeder<br />
6. treffen Materialien für nichtflüchtige<br />
Speicher der DGM, Dresden, March 31, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(41) High-k MIM devices: Status and Future<br />
Activities at <strong>IHP</strong><br />
Ch. Wenger<br />
Joseph Fourier university Grenoble,<br />
March 02, <strong>2010</strong>, France<br />
(42) MIM Process at <strong>IHP</strong>: Status and Future<br />
Activities<br />
Ch. Wenger<br />
namlab Dresden, January 20, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(43) Metal-Insulator-Metal Capacitors –<br />
Intrinsic Constrains of High-k dielectrics<br />
Ch. Wenger, M. lukosius, G. lupina,<br />
t. Schroeder<br />
16th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(44) Metal-Insulator-Metal devices: Status and<br />
Future Activities at <strong>IHP</strong><br />
Ch. Wenger<br />
IBM Research Zurich, July 12, <strong>2010</strong>,<br />
Switzerland<br />
(45) Stand und Entwicklungstrends bei<br />
Si-basierten Mikrosystemen im<br />
GHz-Bereich<br />
Ch. Wenger, W. Mehr<br />
15. Heiligenstädter Kolloquium,<br />
Heiligenstadt, September, 28, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(46) Überblick über biomedizinische<br />
Aktivitäten im <strong>IHP</strong><br />
Ch. Wenger<br />
tH Wildau, May 18, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(47) Überblick über biomedizinische<br />
Aktivitäten im <strong>IHP</strong><br />
Ch. Wenger<br />
lAK Innovative technologien, Frankfurt<br />
(oder), September 21, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(48) Towards Silicon on Insulator dQPSK<br />
demodulators<br />
l. Zimmermann, K. Voigt, G. Winzer,<br />
K. petermann<br />
optical Fiber Communications Conference<br />
(oFC), San Diego, March 21 - 25, <strong>2010</strong>, uSA<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
2
Vorträge<br />
Presentations<br />
(1) Chemical Vapor deposition and<br />
Characterization of High-k BaHf 1-x Ti x O 3<br />
dielectric Layers for Microelectronic<br />
Applications<br />
A. Abrutis, t. Dapkus, S. Stanionyte,<br />
V. Kubilius, G. lupina, Ch. Wenger, M. lukosius<br />
16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(2) Room Temperature Luminescence from Ge<br />
t. Arguirov, M. Kittler, n.V. Abrosimov<br />
extended Defects in Semiconductors (eDS<br />
<strong>2010</strong>), Brighton, September 19 - 24, <strong>2010</strong>, uK<br />
(3) Silicon Based Light Emitter Utilizing Tunnel<br />
Injection of Excess Carriers via MIS<br />
Structure<br />
t. Arguirov, Ch. Wenger, M. lukosius,<br />
t. Mchedlidze, M. Reiche, M. Kittler<br />
10 th International Workshop on Beam<br />
Injection Assessment of Microstructures in<br />
Semiconductors (BIAMS <strong>2010</strong>), Halle,<br />
July 04 - 08, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(4) Eine neue Fehlertoleranzmethode zur<br />
Verringerung des Flächenaufwandes von<br />
TMR-Systemen<br />
M. Augustin, M. Gössel, R. Kraemer<br />
Zuverlässigkeit und entwurf,<br />
4. GMM / GI / ItG-Fachtagung, Wildbad Kreuth,<br />
September 13 - 15, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(5) Reducing the Area Overhead of TMR-<br />
Systems by Protecting Specific Signals<br />
M. Augustin, M. Gössel, R. Kraemer<br />
Ieee International on-line test Symposium<br />
<strong>2010</strong> (IoltS <strong>2010</strong>), Corfu, July 05 - 07, <strong>2010</strong>,<br />
Greece<br />
22 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(6) Mixed-Signal Techniques in mm-wave<br />
Range for 100 Gbit decision Feedback<br />
Equalizer<br />
A. Awny, A. thiede, M. elkhouly, F. Korndörfer,<br />
J. Borngräber, J.C. Scheytt<br />
Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF<br />
Systems, SiRF <strong>2010</strong>, new orleans,<br />
January 11 - 13, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(7) Speed / Power Performance of d-type<br />
Flip-Flops in a 0.13 µm SiGe:C HBT<br />
Technology demonstrated by a 86 GHz<br />
Static Frequency divider<br />
A. Awny, A. thiede, J. Borngräber,<br />
M. elkhouly, J.C. Scheytt<br />
5 th German Microwave Conference<br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), Berlin, March 15 - 17, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(8) design and Characterization of a V-Band<br />
Quadrature VCO Based on a Common-<br />
Collector SiGe Colpitts VCO<br />
A. Barghouti, A. Krause, C. Carta, F. ellinger,<br />
J.C. Scheytt<br />
Ieee Compound Semiconductor<br />
IC Symposium (CSICS <strong>2010</strong>), Monterey,<br />
october 03 - 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(9) Electrical and Structural Characteristics of<br />
SrTaO / SrTiO based M-I-M Capacitors<br />
C. Baristiran Kaynak, M. lukosius, I. Costina,<br />
B. tillack, Ch. Wenger, G. Ruhl, t. Blomberg<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(10) Enhanced Leakage Current density of<br />
SrTiO-SrTaO Bilayer dielectrics for<br />
Metal-Insulator-Metal Capacitors<br />
C. Baristiran-Kaynak, M. lukosius, I. Costina,<br />
B. tillack, Ch. Wenger, G. Ruhl, t. Blomberg,<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 07 - 11, <strong>2010</strong>, France
(11) Systemarchitektur intelligenter<br />
Sensorimplantate<br />
t. Basmer, p. Kulse, M. Birkholz<br />
BMt <strong>2010</strong>, Rostock, october 05 - 08, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(12) deep-UV KrF Lithography for the<br />
Fabrication of Bragg Gratings on<br />
SOI Rib waveguids<br />
J. Bauer, D. Stolarek, l. Zimmermann,<br />
I. Giuntoni, u. Haak, H.H. Richter,<br />
St. Marschmeyer, A. Gajda, J. Bruns,<br />
K. petermann, B. tillack<br />
the 26 th european Mask and lithography<br />
Conference eMlC <strong>2010</strong>, Grenoble,<br />
January 18 - 20, <strong>2010</strong>, France<br />
(13) A Thin Film Approach to Protein<br />
Crystallography<br />
M. Birkholz<br />
Deutsche tagung für Forschung mit<br />
Synchrotronstrahlung, neutronen und<br />
Ionenstrahlen an Großgeräten (SnI<strong>2010</strong>),<br />
Berlin, February 24-26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(14) deformation of Electron density of Oxygen<br />
Ions in Pyrite-Type Compounds<br />
M. Birkholz, J. Dabrowski<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 07 - 11, <strong>2010</strong>, France<br />
(15) Elastomechanical Constants of TiN Beams<br />
determined by Laser Vibrometry<br />
M. Birkholz, p. Kulse, K.-e. ehwald, M. Kaynak,<br />
J. Drews, M. Fröhlich, u. Haak, K. Schulz,<br />
D. Wolansky<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 07 - 11, <strong>2010</strong>, France<br />
(16) Entwicklung eines Glucosesensors für<br />
diabetes-Patienten<br />
M. Birkholz<br />
Sommerakademie des pauluskreises,<br />
Frankfurt (oder), August 23, <strong>2010</strong>, Germany<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(17) Quantitative determination of Fiber<br />
Texture Gradients in Thin ZnO:Al Films<br />
M. Birkholz<br />
Deutsche tagung für Forschung mit Synchrotronstrahlung,<br />
neutronen und Ionenstrahlen<br />
an Großgeräten (SnI<strong>2010</strong>), Berlin,<br />
February 24-26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(18) Structural Characterisation of 2d Protein<br />
Crystals on Semiconductors by<br />
Grazing-Indence diffraction<br />
M. Birkholz, I. Zizak, n. Darowski, I. Wallat,<br />
H. otto, M.p. Heyn<br />
Deutsche tagung für Forschung mit<br />
Synchrotronstrahlung, neutronen und<br />
Ionenstrahlen an Großgeräten (SnI <strong>2010</strong>),<br />
Berlin, February 24 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(19) ALd Grown NbTaOx Based MIM Capacitors<br />
t. Blomberg, Ch. Wenger, C. Baristiran Kaynak,<br />
G. Ruhl, p. Baumann<br />
36 th International Conference on Micro and<br />
and nano engineering (Mne <strong>2010</strong>), Genua,<br />
September 19 - 22, <strong>2010</strong>, Italy<br />
(20) Modular Planar waveguide Technologies for<br />
Grating Fabrication in Silicon-on-Insulator<br />
(SOI)<br />
J. Bruns, l. Zimmermann, I. Giuntoni,<br />
B. Wohlfeil, D. Stolarek, J. Bauer, B. tillack,<br />
K. petermann<br />
6 th Joint Symposium on opto- & Microelectronic<br />
Devices and Circuits (SoDC <strong>2010</strong>),<br />
Berlin, october 05, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(21) ILA: Idle Listening Avoidance in Scheduled<br />
wireless Sensor Networks<br />
M. Brzozowski, H. Salomon, p. langendörfer<br />
8 th International Conference on Wired /<br />
Wireless Internet Communications, (WWIC<br />
<strong>2010</strong>), lulea, June 01 - 03, <strong>2010</strong>, Sweden<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
2
(22) Limiting End-to-End delays in Long-Lasting<br />
Sensor Networks<br />
M. Brzozowski, H. Salomon, p. langendörfer<br />
8 th ACM International Symposium on Mobility<br />
Management and Wireless Access (MobiWac<br />
<strong>2010</strong>), Bodrum, october 17 - 21, <strong>2010</strong>, turkey<br />
(23) On Efficient Clock drift Prediction Means<br />
and their Applicability to IEEE 802.15.4<br />
M. Brzozowski, H. Salomon, p. langendörfer<br />
8 th Ieee / IFIp International Conference on<br />
embedded and ubiquitous Computing<br />
(euC-10), Hong Kong, December 11 - 13,<br />
<strong>2010</strong>, China<br />
(24) Collaboration between 2.4 / 5 and 60 GHz<br />
l. Cariou, p. Christin, S. Roblot, t. Derham,<br />
I. toyoda, Y. Asai, K. Ishihara, t. Ichikawa,<br />
Y. Morioka, t. Booth, C. Choi, e. Grass,<br />
p. Chamberlin<br />
Ieee 802.11 Meeting, Beijing,<br />
May 15 - 20, <strong>2010</strong>, China<br />
(25) Fast Session Transfer<br />
l. Cariou, p. Christin, S. Roblot, t. Derham,<br />
I. toyoda, Y. Asai, K. Ishihara, t. Ichikawa,<br />
Y. Morioka, t. Booth, C. Choi, e. Grass,<br />
p. Chamberlin<br />
Ieee 802.11 Meeting, Beijing,<br />
May 15 - 20, <strong>2010</strong>, China<br />
(26) Heavy P Atomic-Layer doping between Si<br />
and Si0.3Ge0.7(100) by Ultraclean Low<br />
Pressure CVd<br />
Y. Chiba, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
5 th International Workshop on new Group<br />
IV Semiconductor nanoelectronics, Sendai,<br />
January 28 - 30, <strong>2010</strong>, Japan<br />
(27) Influence of Strain on P Atomic-Layer<br />
doping Characteristics in Strained<br />
Si 0.3 Ge 0.7 / Si(100) Heterostructures<br />
Y. Chiba, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
the International SiGe technology and Device<br />
Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), Stockholm,<br />
May 24 - 26, <strong>2010</strong>, Sweden<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(28) 60 GHz OFdM Systems for Multi-Gigabit<br />
wireless LAN Applications<br />
Ch.-S. Choi, e. Grass, M. piz, M. ehrig,<br />
R. Kraemer, J.C. Scheytt<br />
Ieee Consumer Communications and<br />
networking Conference, CCnC <strong>2010</strong>, las Vegas,<br />
January 09 - 12, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(29) 60-GHz Adaptive Beamforming Receiver<br />
Arrays for Interference Mitigation<br />
Ch.-S. Choi, M. elkhouly, e. Grass, J.C. Scheytt<br />
Ieee International Symposium on personal,<br />
Indoor and Mobile Radio Communications<br />
(pIMRC <strong>2010</strong>), Istanbul, September 26 - 30,<br />
<strong>2010</strong>, turkey<br />
(30) Beamforming Training for IEEE 802.11ad<br />
Ch.-S. Choi, e. Grass, R. Kraemer, t. Derham,<br />
S. Roblot, l. Cariou, p. Christin<br />
Ieee 802.11 Meeting, Beijing, May 15 - 20,<br />
<strong>2010</strong>, China<br />
(31) Gbps OFdM wireless LAN Systems with<br />
60-GHz Silicon Radios<br />
Ch.-S. Choi, e. Grass, J.C. Scheytt<br />
Ieee Global Symposium on Millimeter Waves<br />
(GSMM), Incheon, April 14-16, <strong>2010</strong>, Korea<br />
(32) Einblicke in eine unsichtbare welt –<br />
Atome ganz groß<br />
I. Costina<br />
Schüler-Campus <strong>2010</strong>, Btu Cottbus,<br />
March 11, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(33) Scheduled Spatial Reuse with Collaborative<br />
Beamforming<br />
t. Derham, S. Roblot, l. Cariou, p. Christin,<br />
C. Choi, e. Grass, R. Kraemer<br />
Ieee 802.11ad Meeting, Beijing,<br />
May 15 - 20, <strong>2010</strong>, China
(34) Radiation Studies of Power LdMOS devices<br />
for High Energy Physics Applications<br />
S. Diez, M. ullán, M. Ruat, p. Fernández-<br />
Martinez, A. Villamor, G. pellegrini, M. lozano,<br />
R. Sorge, D. Knoll<br />
Ieee nuclear and Space Radiation effects<br />
Conference, Denver, July 19 - 23, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(35) Radiation-Hard Power LdMOS devices for<br />
dC-dC Conversion in the ATLAS Upgrade<br />
Experiment<br />
S. Diez, M. ullán, p. Fernández-Martinez,<br />
I. Cortes, S. Hidalgo, D. Flores, G. pellegrini,<br />
M. lozano, R. Sorge, D. Knoll<br />
topical Workshop on electronics for particle<br />
physics, Aachen, September 20 - 24, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(36) High-speed Comparators for SAR AdCs in<br />
130 nm BiCMOS<br />
J. Digel, M. Groezing, M. Berroth, H. Gustat,<br />
J.C. Scheytt<br />
6 th Conference on ph.D. Research in<br />
<strong>Microelectronics</strong> and electronics (pRIMe<br />
<strong>2010</strong>), Berlin, Juyl 18 - 21, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(37) Atomic Scale Engineering of Future High-k<br />
dRAM dielectrics: The Example of Partial<br />
Hf Substitution by Ti in BaHfO3<br />
p. Dudek, G. lupina, p. Zaumseil,<br />
D. Schmeißer, t. Schroeder<br />
16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(38) Band Structure and Electrical Properties of<br />
<strong>MB</strong>E Grown HfO2-based Alkaline Earth<br />
Perovskites<br />
p. Dudek, G. lupina, G. Kozlowski,<br />
J. Dabrowski, G. lippert, H.-J. Müssig,<br />
D. Schmeißer, t. Schroeder<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(39) Basic Investigation of HfO 2 based<br />
Metal-Insulator-Metal (MIM) diodes<br />
p. Dudek, M. lukosius, R. Schmidt, Ch. Wenger,<br />
S. Stanionyte, A. Abrutis, M. Albert, t. Roesler,<br />
K. Xu, A. Devi<br />
e-MRS Spring Meeting <strong>2010</strong>, Strasbourg,<br />
June 07 - 11, <strong>2010</strong>, France<br />
(40) Electronic Structure of <strong>MB</strong>E Grown<br />
HfO 2 -based Alkaline Earth Perovskites<br />
p. Dudek, G. lupina, G. Kozlowski,<br />
J. Dabrowski, G. lippert, H.-J. Müssig,<br />
D. Schmeißer, t. Schroeder<br />
International Workshop and Winter School:<br />
photoemission, Dijon, February 21 - 27, <strong>2010</strong>,<br />
France<br />
(41) A High Output P1dB 60-GHz<br />
up-Conversation Image Rejection Mixer<br />
in 0.25 µm SiGe Technology<br />
M. elkhouly, S. Glisic, J.C. Scheytt<br />
Silicon Monolithic Integrated Circuits in<br />
RF Systems (SiRF <strong>2010</strong>), new orleans,<br />
January 11 - 13, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(42) Beamforming Circuits for 60 GHz<br />
Transceivers<br />
M. elkhouly<br />
7 th Workshop on Analogue Integrated Circuit<br />
Design, Dresden, January 29, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(43) Millimeter-wave Beamforming Circuits<br />
M. elkhouly<br />
Workshop Analogschaltungen, university of<br />
ulm, March 11, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(44) Millimeter-wave Beamforming Circuits<br />
in SiGe BiCMOS<br />
M. elkhouly, Ch.-S. Choi, S. Glisic, J.C. Scheytt,<br />
F. ellinger<br />
Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and technology<br />
Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), Austin,<br />
october 04 - 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
2
(45) Baseband Processor for RF-MIMO wLAN<br />
V. elvira, J. Ibanez, I. Santamaria, M. Krstic,<br />
K. tittelbach-Helmrich, Z. Stamenkovic<br />
17 th International Conference on electronics,<br />
Circuits and Systems, (ICeCS <strong>2010</strong>), Athens,<br />
December 12 - 15, <strong>2010</strong>, Greece<br />
(46) LEON2 Processor with High-Speed USB<br />
Port: A System-On-Chip for wireless<br />
Applications<br />
M. eric, G. panic, Z. Stamenkovic<br />
27 th International Conference on<br />
<strong>Microelectronics</strong>, nis, May 16 - 19, <strong>2010</strong>,<br />
Serbia<br />
(47) A GALS FFT Processor with Clock<br />
Modulation for Low-EMI Applications<br />
X. Fan, M. Krstic, e. Grass, Ch. Wolf<br />
21 st Ieee International Conference on<br />
Application-specific Systems, Architectures<br />
and processors, Rennes, July 07 - 09, <strong>2010</strong>,<br />
France<br />
(48) An Impulse Radio UwB Transceiver with<br />
High-Precision TOA Measurement Unit<br />
G. Fischer, o. Klymenko, D. Martynenko,<br />
H. luediger<br />
<strong>2010</strong> International Conference on Indoor<br />
positioning and Indoor navigation, Zurich,<br />
September 16, <strong>2010</strong>, Switzerland<br />
(49) UwB Chipsatz für hochgenaue<br />
Indoor-Lokalisierung<br />
G. Fischer<br />
Workshop lokalisierung im Kontext<br />
Autonome Vernetzte Sensorsysteme, Berlin,<br />
May 05, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(50) VBIC Models for High-Speed and<br />
High-Voltage HBTs in <strong>IHP</strong>‘s 0.13 µm<br />
BiCMOS Technology<br />
G.G. Fischer<br />
AK Bipolar, St <strong>Microelectronics</strong>, Crolles,<br />
october 15, <strong>2010</strong>, France<br />
26 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(51) A Low-Noise 8-12 GHz Fractional-N PLL<br />
in SiGe BiCMOS Technology<br />
R. Follmann, D. Köther, F. Herzel, F. Winkler,<br />
H.-V. Heyer<br />
5 th european Microwave Integrated Circuits<br />
Conference, paris, September 26 - october 01,<br />
<strong>2010</strong>, France<br />
(52) PECVd Synthesis of Silicon Nanowires<br />
Assisted by Templates of Gallium Islands<br />
A. Gewalt, B. Kalkofen, M. lisker, e.p. Burte<br />
<strong>2010</strong> MRS Spring Meeting, San Francisco,<br />
April 05 - 09, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(53) Integrated drop-Filter for dispersion<br />
Compensation based on SOI Rib<br />
waveguides<br />
I. Giuntoni, D. Stolarek, A. Gajda, G. Winzer,<br />
J. Bruns, B. tillack, K. petermann,<br />
l. Zimmermann<br />
optical Fiber Communications Conference<br />
(oFC), San Diego, March 21 - 25, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(54) Ge Heteroepitaxy on Si via Pr Oxide Buffers<br />
A. Giussani, p. Zaumseil, M.A. Schubert,<br />
R. Kurps, t. Schroeder<br />
DFG oxide project - Kick-off-Meeting,<br />
university osnabrück, February 10, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(55) Ge(111) / Cubic Pr 2 O 3 / Si(111)<br />
Heterostructures: A Structural,<br />
Morphological and Analytical<br />
Characterization<br />
A. Giussani, p. Zaumseil, G. Weidner,<br />
M.A. Schubert, I. Costina, t. Schroeder<br />
SnI <strong>2010</strong> - Deutsche tagung für Forschung<br />
mit Synchrotronstrahlung, neutronen und<br />
Ionenstrahlen an Großgeräten, Berlin,<br />
February 24 - 26, <strong>2010</strong>, Germany
(56) Rare Earth Oxide Buffer Engineering for the<br />
Integration of Germanium and Silicon Thin<br />
Film Substrates onto the Si Platform<br />
A. Giussani<br />
16 th International Conference on Molecular<br />
Beam epitaxy, Berlin, August 22 - 27, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(57) y 2 O 3 / Sc 2 O 3 -bi-Layer Heterostructures as<br />
Epitaxial Buffers for the Integration of<br />
GaN on Si<br />
A. Giussani, l. tarnawska, p. Zaumseil,<br />
M.A. Schubert, p. Storck, t. Schroeder<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 07 - 10, <strong>2010</strong>, France<br />
(58) A Fully Integrated 60 GHz Transmitter<br />
Front-End in SiGe BiCMOS Technology<br />
S. Glisic, K. Schmalz, F. Herzel, R. Wang,<br />
M. elkhouly, Y. Sun, J.C. Scheytt<br />
Radiotech, Berlin, november 24, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(59) 6 GHz Medium Voltage LdMOS Power<br />
Amplifier Based on Load / Source Pull<br />
Characterization<br />
D. Gruner, R. Sorge, A.Z. Markos, o. Bengtsson,<br />
G. Boeck<br />
5th German Microwave Conference (GeMiC),<br />
Berlin, March 15 - 17, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(60) A 1 w Si-LdMOS Power Amplifier with 40%<br />
drain Efficiency for 6 GHz wLAN<br />
Applications<br />
D. Gruner, R. Sorge, o. Bengtsson, A.Z. Markos,<br />
G. Boeck<br />
Ieee International Microwave Symposium<br />
(IMS <strong>2010</strong>), Anaheim, May 23 - 28, <strong>2010</strong>, uSA<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(61) CMOS Compatible Medium Voltage LdMOS<br />
Transistors for wireless Application up to<br />
5.8 GHz<br />
D. Gruner, R. Sorge, o. Bengtsson, A.Z. Markos,<br />
G. Boeck<br />
european Microwave Integrated Circuits Conference<br />
<strong>2010</strong>, paris,<br />
September 27 - 28, <strong>2010</strong>, France<br />
(62) A SiGe H-Bridge Switching Amplifier for<br />
Class-S Amplifiers with Clock Frequencies<br />
up to 6 GHz<br />
St. Heck, A. Bräckle, M. Schmidt, F. Schuller,<br />
M. Grözing, M. Berroth, H. Gustat, J.C. Scheytt<br />
5 th German Microwave Conference (GeMiC<br />
<strong>2010</strong>), Berlin, March 15 - 17, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(63) A Switching-Mode Amplifier for Class-S<br />
Transmitters for Clock Frequencies up to<br />
7.5 GHz in 0.25 µm SiGe-BiCMOS<br />
St. Heck, M. Schmidt, A. Bräckle, F. Schuller,<br />
M. Grözing, M. Berroth, H. Gustat, J.C. Scheytt<br />
Ieee Radio Frequency Integrated Circuits<br />
Symposium (RFIC <strong>2010</strong>), Anaheim,<br />
May 23 - 25, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(64) SiGe HBT Technology with f T / f max of<br />
300 GHz / 500 GHz and 2.0 ps CML Gate delay<br />
B. Heinemann, R. Barth, D. Bolze, J. Drews,<br />
G.G. Fischer, A. Fox, o. Fursenko,<br />
t. Grabolla, u. Haak, D. Knoll, R. Kurps,<br />
M. lisker, S. Marschmeyer, H. Rücker,<br />
D. Schmidt, J. Schmidt, M.A. Schubert,<br />
B. tillack, C. Wipf, D. Wolansky, Y. Yamamoto<br />
International electron Devices Meeting,<br />
(IeDM <strong>2010</strong>), San Francisco,<br />
December 06 - 08, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(65) An Efficient Algorithm for Phase Error<br />
Minimization in Phase-locked Loops<br />
F. Herzel<br />
7 th Ieee International Conference in Signals<br />
and electronic Systems (ICSeS <strong>2010</strong>), Gliwice,<br />
September 07 - 10, <strong>2010</strong>, poland<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
27
(66) Local Oscillator Radiation Test Results of<br />
the SiGe Technology SGB25 TM1TM2 of <strong>IHP</strong><br />
H.-V. Heyer, W. Moldenhauer, R. Follmann,<br />
D. Köther, t. podrebersek, F. Herzel,<br />
J.C. Scheytt, M. poizat, p. piironen<br />
3 rd International Workshop on Analogue and<br />
Mixed Signal Integrated Circuits for Space<br />
Applications (AMICSA <strong>2010</strong>), eSteC,<br />
noordwijk, September 05 - 07, <strong>2010</strong>,<br />
the netherlands<br />
(67) Point-of-Load (POL) Converter<br />
H.-V. Heyer, J.C. Scheytt<br />
Anwenderplattform, Bremen,<br />
June 23 - 24, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(68) SiGe Single Chip Fractional-N Local<br />
Oscillator for Telecommunication Satellite<br />
Applications<br />
H.-V. Heyer, R. Follmann, D. Köther, F. Herzel,<br />
F. Winkler, H. Janson, R. petersson,<br />
B.-M. Folio, C. Miquel, p. piironen<br />
Microwave technology and techniques<br />
Workshop, eSteC, noordwijk, May 10, <strong>2010</strong>,<br />
the netherlands<br />
(69) Oxygen Engineering of Hafnium Oxide Thin<br />
Films Grown by Reactive Molecular Beam<br />
Epitaxy (R-<strong>MB</strong>E)<br />
e. Hildebrandt, J. Kurian, I. Costina,<br />
t. Schroeder, l. Alff<br />
16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(70) Effect of Heavy Carbon Atomic-Layer<br />
doping upon Intermixing and Strain<br />
Si 1-x Ge x / Si(100) Heterointerface<br />
t. Hirano, M. Sakuraba, B. tillack, J. Murota<br />
5 th International Workshop on new Group<br />
IV Semiconductor nanoelectronics, Sendai,<br />
January 28 - 30, <strong>2010</strong>, Japan<br />
28 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(71) A Comparison of npn vs. pnp SiGe HBT<br />
Oscillator Phase Noise Performance in a<br />
Complementary SiGe Platform<br />
St. J. Horst, p. Chakraborty, p. Saha,<br />
J.D. Cressler, H. Gustat, B. Heinemann,<br />
G.G. Fischer, D. Knoll, B. tillack<br />
<strong>2010</strong> Bipolar / BiCMoS Circuits and<br />
technology Meeting, (BCtM <strong>2010</strong>), Austin,<br />
october 04 - 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(72) Fully Integrated 9 GHz CMOS VCO with<br />
Very Low Phase Noise<br />
K. Hu, F. Herzel, J.C. Scheytt<br />
Ieee International Symposium on Circuits and<br />
Systems (ISCAS <strong>2010</strong>), paris,<br />
May 30 - June 02, <strong>2010</strong>, France<br />
(73) Evaluation and Optimisation of Robustness<br />
in the IEEE 802.15.4a Standard<br />
J. Hund, S. olonbayar, R. Kraemer,<br />
Ch. Schwingenschlögel<br />
<strong>2010</strong> Ieee International Conference on<br />
ultra-Wideband (ICuWB <strong>2010</strong>), nanjing,<br />
September 20 - 23, <strong>2010</strong>, China<br />
(74) dielectric Bd in Polycrystalline HfO 2 Gate<br />
dielectrics Investigated with CAFM<br />
V. Iglesias, M. porti, M. nafria, X. Aymerich,<br />
p. Dudek, G. Bersuker<br />
16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(75) Creation of a Radiation Hard 0.13 Micron<br />
CMOS Library at <strong>IHP</strong><br />
u. Jagdhold<br />
DAta Systems In Aerospace (DASIA <strong>2010</strong>),<br />
Budapest, June 01 - 04, <strong>2010</strong>, Hungary
(76) Extrinsic Effects of Indirect Radiative<br />
Transition of Ge<br />
S.R. Jan, C.-H. lee, t.-H. Cheng, Y.Y. Chen,<br />
K.-l. peng, S.-t. Chan, C.W. liu, Y. Yamamoto,<br />
B. tillack<br />
218 th electrochemical Society Meeting, SiGe,<br />
Ge and Related Compounds, processing and<br />
Devices Symposium, las Vegas,<br />
october 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(77) Anwendung akustischer Sensoren<br />
für die Bioanalytik<br />
u. Kaletta<br />
Vorstellung der biomedizinischen Aktivitäten<br />
des IHp‘s an der tH Wildau, April 15, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(78) Entwicklung eines AIN-basierten<br />
Oberflächenwellensensors für die<br />
Bioanalytik<br />
u. Kaletta, Ch. Wenger<br />
15. Heiligenstädter Kolloquium – technische<br />
Systeme für die lebenswissenschaften,<br />
September 27 - 29, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(79) Room Temperature direct Band Gap<br />
Emission from Ge p-i-n Heterojunction<br />
Photodiodes<br />
e. Kasper, M. oehme, t. Arguirov, J. Werner,<br />
M. Kittler, J. Schulze<br />
7th International Conference on Group IV<br />
photonics, Beijing, September 01 - 03, <strong>2010</strong>,<br />
China<br />
(80) N Atomic-Layer doping in Si / Si 1-x Ge x / Si<br />
(100) Heterostructure Growth by<br />
Low-Pressure CVd<br />
t. Kawashima, M. Sakuraba, B. tillack,<br />
J. Murota<br />
5 th International Workshop on new Group<br />
IV Semiconductor nanoelectronics, Sendai,<br />
January, 28 - 30, <strong>2010</strong>, Japan<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(81) BiCMOS Embedded MEMS Technology<br />
M. Kaynak<br />
european Microwave Week, paris,<br />
September 28 - 30, <strong>2010</strong>, France<br />
(82) BiCMOS Embedded RF-MEMS Switch for<br />
Above 90 GHz Applications Using Backside<br />
Integration Techniques<br />
M. Kaynak, M. Wietstruck, R. Scholz, J. Drews,<br />
R. Barth, K.-e. ehwald, A. Fox, u. Haak,<br />
D. Knoll, F. Korndörfer, S. Marschmeyer,<br />
K. Schulz, C. Wipf, D. Wolansky, B. tillack,<br />
K. Zoschke, t. Fischer, Y.S. Kim, J.S. Kim,<br />
W.-G. lee, J.W. Kim<br />
International electron Devices Meeting,<br />
(IeDM <strong>2010</strong>), San Francisco,<br />
December 06 - 08, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(83) Characterization of an Embedded<br />
RF-MEMS Switch<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, R. Scholz,<br />
F. Korndörfer, C. Wipf, Y. Sun, B. tillack,<br />
S. Zihir, Y. Gurbuz<br />
10 th topical Meeting on Silicon Integrated<br />
Circuits in RF Systems (SiRF <strong>2010</strong>),<br />
new orleans, January 13, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(84) Embedded MEMS Modules for BiCMOS<br />
Process<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, J. Drews, R. Scholz, F.<br />
Korndörfer, C. Wipf, D. Knoll, R. Barth,<br />
M. Birkholz, K. Schulz, D. Wolansky, B. tillack<br />
5 th German Microwave Conference (GeMiC<br />
<strong>2010</strong>), Berlin, March 15 - 17, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(85) A 6 Bit Linear Binary RF dAC in 0.25 µm<br />
BiCMOS for Communication Systems<br />
M. Khafaji, H. Gustat, J.-C. Scheytt<br />
International Microwave Symposium<br />
(IMS <strong>2010</strong>), Anaheim, May 23 - 28, <strong>2010</strong>, uSA<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
29
(86) Electronic Components in SiGe BiCMOS<br />
Technology for Spectrally Efficient<br />
Fiber-Optic Links<br />
M. Khafaji<br />
7 th Workshop on Analogue Integrated Circuit<br />
Design, Dresden, January 29, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(87) Monotonic above 20 GSps Binary dAC in<br />
0.25 µm SiGe BiCMOS<br />
M. Khafaji, H. Gustat, J.C. Scheytt<br />
6. Joint Symposium on opto- and<br />
Microelectronic Devices and Circuits (SoDC<br />
<strong>2010</strong>), Berlin, october 04 - 07, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(88) directional Solidification of Solar-Grade<br />
Silicon under Traveling Magnetic Fields<br />
F.-M. Kiessling, n. Dropka, A. lüdge,<br />
R. Fornari, Ch.Frank-Rotsch, u. Juda, p. lange,<br />
M. naumann, u. Rehse, o. Root, F. Büllesfeld,<br />
M. Müller, V.D. Akhmetov, W. Seifert,<br />
M. Kittler, p. Rudolph<br />
e-MRS Fall Meeting, Symposium C, Warsaw,<br />
September 14, <strong>2010</strong>, poland<br />
(89) directional Solidification of Solar-Grade<br />
Silicon under Traveling Magnetic Fields<br />
F.-M. Kiessling, n. Dropka, A. lüdge,<br />
R. Fornari, Ch.Frank-Rotsch, u. Juda, p. lange,<br />
M. naumann, u. Rehse, o. Root, F. Büllesfeld,<br />
M. Müller, V.D. Akhmetov, W. Seifert,<br />
M. Kittler, p. Rudolph<br />
16 th International Conference Crystal Growth,<br />
Beijing, August 08 - 13, <strong>2010</strong>, China<br />
(90) Getter Effects in Low Oxygen and High<br />
Oxygen Czochralski Silicon wafers<br />
G. Kissinger, D. Kot, W. Häckl<br />
218 th electrochemical Society Meeting,<br />
High purity Silicon XI, las Vegas,<br />
october 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(91) Modeling the Early Stages of Oxygen<br />
Agglomeration<br />
G. Kissinger, J. Dabrowski, D. Kot,<br />
V.D. Akhmetov, A. Sattler, W. von Ammon CStIC<br />
<strong>2010</strong>, Shanghai, March 16 - 18, <strong>2010</strong>, China<br />
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(92) Photoluminescence Study of Ge Containing<br />
Crystal defects<br />
M. Kittler, t. Arguirov, M. oehme<br />
10 th International Workshop on Beam<br />
Injection Assessment of Microstructures in<br />
Semiconductors (BIAMS <strong>2010</strong>), Halle,<br />
July 04 - 08, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(93) Anomalous Temperature Behaviour of<br />
Electroluminescence at Solar Cells<br />
A. Klossek, t. Arguirov, t. Mchedlidze,<br />
M. Kittler<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 06 - 11, <strong>2010</strong>, France<br />
(94) A 53-64-GHz SiGe Up-Conversion Mixer<br />
with 4-GHz-IF Bandwidth<br />
M. Ko, H. Rücker, W.-Y. Choi<br />
Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF<br />
Systems, SiRF <strong>2010</strong>, new orleans,<br />
January 11 - 13, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(95) On the dependence of the Thermal<br />
Resistance on Collector Properties<br />
of SiGe HBTs<br />
F. Korndörfer, C. Wipf<br />
Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and technology<br />
Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), Austin,<br />
october 04 - 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(96) Simulation and Measurement of Back Side<br />
Etched Inductors<br />
F. Korndörfer, M. Kaynak, V. Mühlhaus<br />
european Microwave Week, paris,<br />
September 26 - october 01, <strong>2010</strong>, France<br />
(97) Comparison of Cu Getter Efficiency for<br />
Silicon wafers Contaminated with Low and<br />
High Concentrations of Cu Atoms<br />
D. Kot, G. Kissinger, I. Costina, A. Sattler,<br />
t. Müller<br />
218 th electrochemical Society Meeting, High<br />
purity Silicon XI, las Vegas,<br />
october 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA
(98) The Influence of Elastic and Inelastic<br />
Processes on Trap Assisted Tunneling<br />
Through Thin dielectric Films<br />
G. Kozlowski, J. Dabrowski, p. Dudek,<br />
G. lippert, G. lupina<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(99) Challenges of wireless Ultra-High Speed<br />
Communications<br />
R. Kraemer<br />
DAAD-projektmeeting, Skopje,<br />
May 10 - 12, <strong>2010</strong>, Macedonia<br />
(100) RF-MIMO wLAN Modem demonstrator<br />
R. Kraemer, Z. Stamenkovic, K. tittelbach-<br />
Helmrich, l. Gonzalez, S. Ruiz, o. Gago,<br />
J. Ibanez, V. elvira, M. Wickert, R. eickhoff<br />
25 th Wireless World Research Forum Meeting,<br />
london, november, 16 - 18, <strong>2010</strong>, uK<br />
(101) Efficient Synchronization Method for<br />
IR-UwB 802.15.4a Non-Coherent Energy<br />
detection Receiver<br />
D. Kreiser, S. olonbayar<br />
Internet of things Symposium (IotS <strong>2010</strong>),<br />
Hangzhou, December 18 - 20, <strong>2010</strong>, China<br />
(102) Test einer Bluetooth-Funkstrecke für die<br />
Prozessautomatisierung<br />
J. Krimmling, St. peter, D. Schmidt, M. Mahlig<br />
SpS / IpC / Drives Kongress <strong>2010</strong>, nuremberg,<br />
november 23 - 25, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(103) GALS design for Nanoscale digital Systems<br />
M. Krstic<br />
DAAD Workshop on embedded System Design,<br />
nis, July 05- 09, <strong>2010</strong>, Serbia<br />
(104) GALS Systems with Low-EMI Features<br />
M. Krstic<br />
DAAD Workshop on embedded System Design,<br />
nis, July 05- 09, <strong>2010</strong>, Serbia<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(105) Practical Aspects of VLSI design<br />
M. Krstic<br />
DAAD Summerschool, Sarajevo, August 30 -<br />
September 03, <strong>2010</strong>, Bosnia & Herzegovina<br />
(106) A 52-75 GHz Frequency Quadrupler<br />
in 0.25 µm SiGe BiCMOS Process<br />
n.-Ch. Kuo, Z.-M. tsai, K. Schmalz,<br />
J.C. Scheytt, H. Wang<br />
european Microwave Week (euMW <strong>2010</strong>),<br />
paris, September 26 - october 01, <strong>2010</strong>, France<br />
(107) direct Graphene Growth on Insulating<br />
weak Interacting Substrates<br />
G. lippert, o. Seifarth, J. Dabrowski,<br />
G. lupina, W. Mehr<br />
MRS Fall Meeting, Boston,<br />
november 29 - December 03, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(108) Alternative High-k dielectrics for<br />
Metal-Insulator-Metal Applications<br />
M. lukosius, C. Baristiran Kaynak, Ch. Wenger<br />
electrochemical Society Meeting, las Vegas,<br />
october 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(109) Atomic Vapour deposition of TiTaO for<br />
MIM Applications<br />
M. lukosius, C. Baristiran Kaynak, Ch. Wenger,<br />
G. Ruhl, S. Rushworth<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(110) Electrical Characteristics of TiTaO Based<br />
MIM Capacitors<br />
M. lukosius, Ch. Wenger, G. Ruhl, S. Rushwoth<br />
16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(111) High Performance MIM Capacitors with<br />
Atomic Vapor deposited HfO2 dielectrics<br />
M. lukosius, M. Fraschke, G. Weidner,<br />
Ch. Wenger<br />
International Workshop and Winter School:<br />
photoemission, Dijon, February 21 - 27, <strong>2010</strong>,<br />
France<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(112) Preparation and Characterization of High-k<br />
dielectric Films for Future dRAMs<br />
G. lupina, J. Dabrowski, G. Kozlowski,<br />
p. Dudek, G. lippert, H.-J. Müssig<br />
Abschlusstreffen MeGAepoS-projekt, Dresden,<br />
January 19, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(113) directional Couplers from 30 to 140 GHz<br />
in Silicon<br />
B. lämmle, K. Schmalz, J.C. Scheytt,<br />
A. Koelpin, R. Weigel<br />
Asia pacific Microwave Conference (ApMC<br />
<strong>2010</strong>), Yokohama, December 07 - 10, <strong>2010</strong>,<br />
Japan<br />
(114) Future Trends of Integrated Millimeter<br />
wave Sixt-Port Receivers<br />
B. lämmle, K. Schmalz, J.C. Scheytt,<br />
A. Koelpin, R. Weigel<br />
6 th Joint Symposium on opto- & Microelectronic<br />
Devices and Circuits, (SoDC <strong>2010</strong>),<br />
Berlin, october 03-09, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(115) Vertical Optical Interfacing of Silicon<br />
waveguides<br />
p. lützow, H. Heidrich, H.H. Richter,<br />
l. Zimmermann<br />
eCIo <strong>2010</strong>, 15th european Conference on<br />
Integrated optics, Cambridge,<br />
April 07 - 09, <strong>2010</strong>, uK<br />
(116) Corrosion Behaviors of Kevin-Contact<br />
during w-CMP<br />
H. Ma, D. Wolansky, H. Rücker, R. Barth,<br />
A. Wolff<br />
25 th CMp user Meeting, Dresden,<br />
october 22, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(117) Automated Mapping of MAC Parameters<br />
into Generic QoS Parameters by Inter-MAC<br />
Adaptors<br />
M. Maaser, St. nowak, p. langendörfer<br />
Ieee International Symposium on personal,<br />
Indoor and Mobile Radio Communications<br />
(pIMRC <strong>2010</strong>), Istanbul,<br />
September, 26 - 30, <strong>2010</strong>, turkey<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(118) Remote Medical Treatment at Home Using<br />
the Java Mobile Sensor API<br />
M. Maaser, St. ortmann<br />
Ieee Globecom <strong>2010</strong>, 3 rd International<br />
Workshop on Smart Homes for tele-Health<br />
(Smarttel ‚10), Miami, December 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(119) drain-Extended MOS Transistors Capable for<br />
Operating at 10 V and Radio Frequencies<br />
A. Mai, H. Rücker<br />
european Solid-State Device Research<br />
Conference (eSSDeRC), Sevilla,<br />
September 13 - 17, <strong>2010</strong>, Spain<br />
(120) Performance Evaluation of Channel Coding<br />
for Gbps 60-GHz OFdM-based wireless<br />
Communications<br />
M. Marinkovic, M. piz, Ch.-S. Choi, G. panic,<br />
M. ehrig, e. Grass<br />
Ieee International Symposium on personal,<br />
Indoor and Mobile Radio Communications<br />
(pIMRC <strong>2010</strong>), Istanbul,<br />
September 26 - 30, <strong>2010</strong>, turkey<br />
(121) X-Ray Scattering on Semiconductor<br />
Nanostructures: GaMnAs and Ge on Si (001)<br />
J. Matejova, V. Holy, p. Zaumseil, G. Kozlowski,<br />
t. Schroeder, l. Horak<br />
Week of Doctoral Students (WDS <strong>2010</strong>),<br />
prague, June 01 - 04, <strong>2010</strong>, Czechia<br />
(122) How Key Establishment in Medical Sensor<br />
Networks Benefits from Near Field<br />
Communication Technology<br />
o. Maye, St. peter<br />
the 1 st Ieee / ACM Internet of things<br />
Symposium (IotS <strong>2010</strong>), Hangzhou,<br />
December 18 - 20, <strong>2010</strong>, China<br />
(123) 3 rd Generation Photovoltaic Cells Based on<br />
Si / SiO 2 Multiple Quantum wells with<br />
Nanometer Thick Si Layers<br />
t. Mchedlidze, t. Arguirov, M. Kittler<br />
Workshop photovoltaik, Cottbus,<br />
September 24, <strong>2010</strong>, Germany
(124) Characterization of Crystalline Silicon on<br />
Glass Using Photoluminescence<br />
t. Mchedlidze, J. Schneider, t. Arguirov,<br />
M. Kittler<br />
10 th International Workshop on Beam<br />
Injection Assessment of Microstructures in<br />
Semiconductors (BIAMS <strong>2010</strong>), Halle,<br />
July 04 - 08, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(125) Fast Solid Phase Crystallization of<br />
Nanometer Thick Silicon Layers by Light<br />
t. Mchedlidze, t. Arguirov, M. Ratzke,<br />
n. Acharya, M. Kittler<br />
nAno <strong>2010</strong>, Roma, September 12 - 17, <strong>2010</strong>,<br />
Italy<br />
(126) Structures Responsible for Radiative and<br />
Non-Radiative Recombination Activity of<br />
dislocations in Silicon<br />
t. Mchedlidze, t. Arguirov, o. Kononchuk,<br />
M. trushin, M. Reiche, M. Kittler<br />
e-MRS Spring Meeting <strong>2010</strong>, Strasbourg,<br />
June 07 - 10, <strong>2010</strong>, France<br />
(127) Third Generation Photovoltaic Cells Based<br />
on Si / SiO 2 Multiple Quantum wells with<br />
Nanometer Thick Si<br />
t. Mchedlidze, t. Arguirov, M. Kittler<br />
Workshop photovoltaik, Btu Cottbus,<br />
September 24, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(128) Photonic Crystal Microacavities in SOI<br />
waveguides Produced in a CMOS<br />
Environment<br />
St. Meister, A. Al-Saadi, B. A. Franke, S. Mahdi,<br />
K. Voigt, B. Kuhlow, B. tillack, H.H. Richter,<br />
l. Zimmermann, V. Ksianzou, S.K. Schrader,<br />
H.-J. eichler<br />
SpIe photonics West opto, San Francisco,<br />
January 23 - 28, <strong>2010</strong>, uSA<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(129) MAC Protocol Requirements for wLANs<br />
with Beamforming<br />
e. Miletic, K. tittelbach-Helmrich<br />
18 th telecommunications Forum, (telFoR<br />
<strong>2010</strong>), Belgrade, november 23 - 25, <strong>2010</strong>,<br />
Serbia<br />
(130) Computer Centric Versus Network Centric<br />
Concepts<br />
S. Montenegro, B. Vogel, G. Schoof, V. petrovic<br />
Data Systems in Aerospace (DASIA <strong>2010</strong>),<br />
Budapest, June 01 - 04, <strong>2010</strong>, Hungary<br />
(131) Network Centric Systems for Space<br />
Applications<br />
S. Montenegro, V. petrovic, G. Schoof<br />
the 2 nd International Conference on<br />
Advances in Satellite and Space<br />
Communications (SpACoMM <strong>2010</strong>), Athens,<br />
June 13 - 19, <strong>2010</strong>, Greece<br />
(132) Spacecraft Area Network (Scan) for Plug<br />
and Play of devices<br />
S. Montenegro, B. Vogel, V. petrovic,<br />
G. Schoof, A. Herrholz, K. Gruettner<br />
pestana Conference Centre portugal <strong>2010</strong>,<br />
Funchal, May 31 - June 04, <strong>2010</strong>, portugal<br />
(133) Atomically Controlled Processing in<br />
Strained Si-Based CVd Epitaxial Growth<br />
J. Murota, M. Sakuraba, B. tillack<br />
International Conference on Solid State and<br />
Integrated-Circuit technology (ICSICt <strong>2010</strong>),<br />
Shanghai, november 01 - 04, <strong>2010</strong>, China<br />
(134) In-Situ Heavy B-doped Si Epitaxial Growth<br />
on Tensile-Strained Si (100) by Ultraclean<br />
Low-Pressure CVd using SiH 4 and B 2 H 6<br />
M. nagato, M. Sakuraba, J. Murota, B. tillack,<br />
Y. Inokuchi, Y. Kunii, H. Kurokawa<br />
the International SiGe technology and Device<br />
Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), Stockholm,<br />
May 24 - 26, <strong>2010</strong>, Sweden<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(135) wrapper design for a CdMA Bus in SOC<br />
t. nikolic, M. Stojcev, Z. Stamenkovic<br />
13 th Ieee International Symposium on Design<br />
and Diagnostics of electronic Circuits and<br />
Systems, Vienna, April 14 - 16, <strong>2010</strong>, Austria<br />
(136) Radio Localization in OFdM Networks<br />
using the ‚Round Trip Phase‘<br />
t. ohlemueller, F. Winkler, e. Grass<br />
7 th Workshop on positioning, navigation and<br />
Communication <strong>2010</strong> (WpnC <strong>2010</strong>), Dresden,<br />
March 11, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(137) Automatic Gain Controlling in IR-UwB<br />
Communications designed for wireless<br />
Sensors<br />
S. olonbayar, G. Fischer, D. Kreiser, R. Kraemer<br />
<strong>2010</strong> Ieee International Conference on<br />
ultra-Wideband (ICuWB <strong>2010</strong>), nanjing,<br />
September 20 - 23, <strong>2010</strong>, China<br />
(138) Inferring Technical Constraints of a<br />
wireless Sensor Network Application from<br />
End-User Requirements<br />
F.J. oppermann, St. peter<br />
the 6 th International Conference on Mobile<br />
Ad-hoc and Sensor networks, (MSn <strong>2010</strong>),<br />
Hangzhou, December 20 - 22, <strong>2010</strong>, China<br />
(139) Reliable Event Configuration in<br />
Heterogeneous wireless Sensor Networks<br />
St. ortmann<br />
8 th Ieee International Conference on<br />
pervasive Computing and Communications<br />
(perComm <strong>2010</strong>), Mannheim,<br />
March 29 - April 02, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(140) An Integrated Fractional-N Frequency<br />
Synthesizer for Software-defined Radio<br />
Applications<br />
S.A. osmany, F. Herzel, J.C. Scheytt<br />
10 th topical Meeting on Silicon Integrated<br />
Circuits in RF Systems (SiRF <strong>2010</strong>),<br />
new orleans, January 13, <strong>2010</strong>, uSA<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(141) A 10 Vpp SiGe Voltage driver<br />
p. ostrovskyy, H. Gustat, J.C. Scheytt,<br />
V. Stikanov<br />
20 th International Crimean Conference<br />
Microwave and telecommunication<br />
technology (CriMiCo <strong>2010</strong>), Sevastopol,<br />
September 13 - 17, <strong>2010</strong>, ukraine<br />
(142) Low Power Sensor Node Processor<br />
Architecture<br />
G. panic, t. Basmer, K. tittelbach-Helmrich,<br />
l. lopacinski<br />
17 th International Conference on electronics,<br />
Circuits and Systems, (ICeCS <strong>2010</strong>), Athens,<br />
December 12 - 15, <strong>2010</strong>, Greece<br />
(143) MATRIX-Middleware für die Realisierung<br />
Internet-basierter telemedizinischer<br />
dienste<br />
B. parandian, K. Dewitz, M. Schultz,<br />
Ch. Carius-Düssel, S.l. lau, I. König, K. David,<br />
M. Maaser, St. ortmann<br />
1. nationaler Fachkongress telemedizin,<br />
Berlin, november 03 - 05, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(144) A Viterbi-based Non-Coherent dBPSKdemodulator<br />
with 1-Bit Quantization and<br />
digital differential decoding for AwGN<br />
Channels<br />
M. petri, M. piz, e. Grass<br />
Ieee International Symposium on personal,<br />
Indoor and Mobile Radio Communications<br />
(pIMRC <strong>2010</strong>), Istanbul,<br />
September 26 - 30, <strong>2010</strong>, turkey<br />
(145) design Flow Approach for Reliable Asic<br />
designs<br />
V. petrovic, G. Schoof<br />
the 7 th International new exploratory<br />
technologies Conference (neXt <strong>2010</strong>), turku,<br />
october 19 - 21, <strong>2010</strong>, Finland
(146) Body Area Network for First Responders –<br />
a Case Study<br />
K. piotrowski, A. Sojka, p. langendörfer<br />
the 5 th International Conference on Body<br />
Area networks (Bodynets <strong>2010</strong>), Corfu, September<br />
10 - 12, <strong>2010</strong>, Greece<br />
(147) Feuerwhere Body Area Network<br />
demonstrator<br />
K. piotrowski, A. Sojka, p. langendörfer<br />
the 16 th <strong>Annual</strong> International Conference on<br />
Mobile Computing and networking (MobiCom<br />
<strong>2010</strong>), Chicago, September 20 - 24, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(148) Scanning Probe Studies of Amorphous<br />
Silicon Subjected to Laser Annealing<br />
M. Ratzke, t. Mchedlidze, t. Arguirov,<br />
n. Acharya, M. Kittler, J. Reif<br />
10 th International Workshop on Beam<br />
Injection Assessment of Microstructures in<br />
Semiconductors (BIAMS <strong>2010</strong>), Halle,<br />
July 04 - 08, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(149) Properties of Interfacial dislocations in<br />
Hydrophobic Bonded Si-wafers<br />
M. Reiche, M. Kittler, A. Haehnel, t. Arguirov,<br />
t. Mchedlidze<br />
eCS Fall Meeting, las Vegas,<br />
ocotber 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(150) Structure and Properties of dislocations in<br />
Interfaces of bonded Si wafers<br />
M. Reiche, M. Kittler, R. Scholz, A. Haehnel,<br />
t. Arguirov<br />
extended Defects in Semiconductors (eDS<br />
<strong>2010</strong>), Brighton, September 19 - 24, <strong>2010</strong>, uK<br />
(151) Activated Pulsed Metalorganic Chemical<br />
Vapor deposition of Ge2Sb2Te2 Thin Films<br />
Using Alkyl Precursors<br />
D. Reso, M. Silinskas, B. Kalkofen, M. lisker,<br />
e.p. Burte<br />
MRS Spring Meeting, San Francisco,<br />
April 05 - 09, <strong>2010</strong>, uSA<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(152) Hot wire Chemical Vapor deposition of<br />
Ge 2 Sb 2 Te 5 Thin Films<br />
D. Reso, M. Silinskas, B. Kalkofen, M. lisker,<br />
e.p. Burte<br />
217 th electrochemcial Society Meeting (eCS),<br />
Vancouver, April 25 - 30, <strong>2010</strong>, Canada<br />
(153) Fabrication of Bragg Gratings for<br />
Silicon-on-Insulator waveguides<br />
H.H. Richter, D. Stolarek, l. Zimmermann,<br />
J. Bauer, St. Marschmeyer, I. Giuntoni,<br />
A. Gajda, B. tillack<br />
DpG Frühjahrstagung der Sektion AMop,<br />
Hasnover, March 08 - 12, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(154) Large Scale <strong>MB</strong>E: Routes Towards III-V<br />
Based devices on Production Size Silicon<br />
wafers<br />
M. Richter, D.J. Webb, C. Gerl, M. Bjoerk,<br />
H. Schmid, C. Rossel, M. Sousa, C. Marchiori,<br />
S. Abel, C. Andersson, D. Caimi, H. Siegwart, t.<br />
topuria, l.e. Krupp, p. Rice, t. Schroeder,<br />
A. Giussani, p. Zaumseil, J. Fompeyrine<br />
16 th International Conference on Molecular<br />
Beam epitaxy, Berlin, August 22 - 27, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(155) Research on Efficiency-Limiting defects<br />
and defect Engineering in Silicon Solar<br />
Cells – Results of the German Research<br />
Cluster Solar Focus<br />
S. Riepe, I. Reis, W. Kwapil, W. Koch, J. Schön,<br />
H. Behnken, J. Bauer, D. Kreßner-Kiel,<br />
W. Seifert, M. Seibt<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 07 - 11, <strong>2010</strong>, France<br />
(156) Phonon Confinement for High-Efficiency<br />
Integrated Acoustiv wave devices on Silicon<br />
p. Santos, S. Rauwerdink, K. Biermann,<br />
B. Drescher, W. Seidel, Ch. Wenger, u. Kaletta,<br />
M. Fraschke, D. Wolansky, M. Kaynak<br />
3 rd International Summer School Son et<br />
lumiere: phononics and photonics at<br />
nanoscale, Korsika, August 31 - September 11,<br />
<strong>2010</strong>, France<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(157) Frequency doublers at Millimeter wave<br />
Frequencies<br />
n. Sarmah<br />
12. Workshop Analogschaltungen, university<br />
of ulm, March 11, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(158) Validation of a Theoretical Model for<br />
NFmin Estimation of SiGe HBTs<br />
n. Sarmah, K. Schmalz, J.C. Scheytt<br />
5 th German Microwave Conference (GeMiC<br />
<strong>2010</strong>), Berlin, March 15 - 17, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(159) 60 GHz OFdM Transceiver RF Frontend<br />
design in SiGe BiCMOS<br />
J.C. Scheytt, S. Glisic, Y. Sun, C.S. Choi,<br />
M. elkhouly, F. Herzel, e. Grass<br />
Ieee Radio & Wireless Symposium <strong>2010</strong>,<br />
San Diego, January 18 - 22, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(160) das <strong>IHP</strong> - Partner für die Chipentwicklung<br />
J.C. Scheytt<br />
6. technologietag Mitteldeutschland,<br />
Dresden, october 18, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(161) RF Bandpass delta-Sigma Modulators for<br />
Highly-Efficient Class-S Transmitters in<br />
SiGe BiCMOS Technology<br />
J.C. Scheytt, p. ostrovskyy, H. Gustat<br />
Ieee International Conference on Wireless<br />
Information technology and Systems (ICWIt<br />
<strong>2010</strong>), Honolulu, August 28 - September 03,<br />
<strong>2010</strong>, uSA<br />
(162) SiGe BiCMOS Circuits for High-Frequency<br />
Communications and Sensing Applications<br />
J.C. Scheytt, S. Glisic, p. ostrovskyy, H. Gustat,<br />
K. Schmalz, J. Borngräber, S.A. osmany,<br />
F. Herzel, B. Heinemann, H. Rücker, D. Knoll,<br />
B. tillack<br />
Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF<br />
Systems (SiRF <strong>2010</strong>), new orleans,<br />
January 11 - 13, <strong>2010</strong>, uSA<br />
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(163) Transceiver in Siliziumtechnologie für<br />
drahtlose Kommunikation und Sensorik<br />
bei 60 GHz und 122 GHz<br />
J.C. Scheytt<br />
Fakultätskolloquium der Ruhr-universität,<br />
Bochum, March 03, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(164) mm-wave Transceiver and Component<br />
design for 60, 94 and 122 GHz in SiGe<br />
BiCMOS Technology<br />
J.C. Scheytt, S. Glisic, Y. Sun, K. Schmalz,<br />
W. Winkler, W. Debski, F. Herzel<br />
6 th Joint Symposium on opto- & Micro-electronic<br />
Devices and Circuits (SoDC <strong>2010</strong>),<br />
Berlin, october 03 - 10, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(165) 122 GHz ISM-Band Transceiver Concept<br />
and Silicon ICs for Low-Cost Receiver in<br />
SiGe BiCMOS<br />
K. Schmalz, W. Winkler, J. Borngäber,<br />
W. Debski, B. Heinemann, J.C. Scheytt<br />
Ieee International Microwave Symposium<br />
(IMS <strong>2010</strong>), Anaheim, May 23 - 28, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(166) Novel Imaging Techniques for<br />
dislocation-Related d1-Photo-<br />
Luminescence of Multicrystalline<br />
Si wafers – Two different Approaches<br />
R.p. Schmid, D. Mankovics, t. Arguirov,<br />
t. Mchedlidze, M. Ratzke, M. Kittler<br />
Workshop photovoltaik, Cottbus,<br />
September 24, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(167) Novel Imaging Techniques for<br />
dislocation-Related d1-Photo-<br />
Luminescence of Multicrystalline<br />
Si wafers – Two different Approaches<br />
R.p. Schmid, D. Mankovics, t. Arguirov,<br />
t. Mchedlidze, M. Kittler<br />
10 th International Workshop on Beam<br />
Injection Assessment of Microstructures in<br />
Semiconductors (BIAMS <strong>2010</strong>), Halle,<br />
July 04 - 08, <strong>2010</strong>, Germany
(168) Ultrafast Transformation of Silicon<br />
Surfaces - direct Observation of the<br />
Refractive Index Change in Surface<br />
Second-Harmonic Pump-Probe Experiments<br />
R.p. Schmid, A. Klossek, J. Reif<br />
e-MRS Spring Meeting, Strasbourg,<br />
June 07 - 11, <strong>2010</strong>, France<br />
(169) Fault-Tolerant ASIC design for High System<br />
Reliability<br />
G. Schoof, M. Methfessel, R. Kraemer<br />
Smart Systems Integration <strong>2010</strong>, Como,<br />
March 23 - 24, <strong>2010</strong>, Italy<br />
(170) High ASIC Reliability by Using<br />
Fault-Tolerant design Techniques<br />
G. Schoof, M. Methfessel, R. Kraemer<br />
the 2 nd Workshop on Design for Reliability<br />
(DFR‘10), pisa, January 24, <strong>2010</strong>, Italy<br />
(171) An All-digital Phase-Locked Loop with<br />
High Resolution for Local On-Chip Clock<br />
Synthesis<br />
o. Schrape, e. Grass, M. petri, St. Zeidler,<br />
u. Jagdhold, F. Winkler<br />
International Workshop on power and timing<br />
Modeling, optimization and Simulation<br />
(pAtMoS <strong>2010</strong>), Grenoble,<br />
September 08 - 10, <strong>2010</strong>, France<br />
(172) A 12 Bit High Speed Broad Band Low Power<br />
digital to Analog Converter with Hidden<br />
Internal Calibration for Satellite<br />
Telecommunications<br />
K. Schrödinger, H. Gustat, A. Stanitzki,<br />
G. Grau, J. Zhu, H.-V. Heyer, J.C. Scheytt,<br />
l. Hili, p. piironen, H. Kemper, o. Martinsson<br />
Microwave technology & techniques<br />
Workshop, leiden, May 10 - 12, <strong>2010</strong>,<br />
the netherlands<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(173) Crystallographic Structure and Band<br />
Alignment of Thin Lattice Matched<br />
Epi-Si(111)/PryO3 Heterostructures<br />
Analyzed by Synchrotron Radiation<br />
o. Seifarth, A. Giussani, p. Zaumseil,<br />
D. Schmeißer, t. Schroeder<br />
SnI <strong>2010</strong>, Berlin, February 24 - 26, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(174) Lattice Matched and Strain Engineered<br />
Epitaxial Si Films on Tailoring Single<br />
Crystalline Pr 2-x y x O 3 / Si(111) Support<br />
Systems<br />
o. Seifarth, B. Dietrich, A. Giussani,<br />
p. Zaumseil, t. Schroeder<br />
MRS Fall Meeting, <strong>2010</strong>, Boston,<br />
november 29 - December 03, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(175) diagnostik / Materialforschung an<br />
Solarsilizium<br />
W. Seifert, M. Kittler<br />
9. Solarmeeting, potsdam, May 26, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(176) Synchrotronmikroskopie und -spektroskopie<br />
zur Analyse von Solarsilizium<br />
W. Seifert, o. Vyvenko, t. Arguirov, M. trushin,<br />
M. Kittler<br />
Workshop photovoltaik, energiewoche Btu<br />
Cottbus, Cottbus, September 24, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(177) Verunreinigungs- und defektdiagnostik<br />
an multikristallinem Si-Blockmaterial<br />
W. Seifert<br />
Statusseminar Avantsolar, potsdam,<br />
September 10, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(178) In-Situ Solid-Phase Epitaxy of Amorphous<br />
Silicon deposited by RPCVd<br />
o. Skibitzki, Y. Yamamoto, M.A. Schubert,<br />
B. tillack<br />
ASM user Meeting, Munich, october 23, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
(179) Solid-Phase Crystallization of Amorphous<br />
Silicon Films by in-situ Post Annealing<br />
using RPCVd<br />
o. Skibitzki, Y. Yamamoto, K. Köpke,<br />
A. Schubert, G. Weidner, B. Heinemann,<br />
B. tillack<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(180) Solid-Phase Epitaxy of Amorphous Silicon<br />
by in-situ Postannealing using RPCVd<br />
o. Skibitzki, Y. Yamamoto, K. Köpke,<br />
M.A. Schubert, G. Weidner, B. tillack<br />
the International SiGe technology and Device<br />
Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), Kista,<br />
May 24 - 26, <strong>2010</strong>, Sweden<br />
(181) ShortECC: a Lightweight Security Approach<br />
for wireless Sensor Networks<br />
A. Sojka, K. piotrowski, p. langendörfer<br />
International Conference on Security and<br />
Cryptography (SeCRYpt <strong>2010</strong>), Athens,<br />
July 26 - 28, <strong>2010</strong>, Greece<br />
(182) Integrated Si-LdMOS Transistors for<br />
11 GHz X-Band Power Amplifier<br />
Applications<br />
R. Sorge, A. Fischer, A. Mai, p. Schley,<br />
J. Schmidt, Ch. Wipf, R. pliquett, R. Barth<br />
Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and technology<br />
Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), Austin,<br />
october 04 - 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(183) Baseband Processor for RF-MIMO wLAN<br />
Z. Stamenkovic<br />
DAAD Workshop on embedded System Design,<br />
nis, July 05- 09, <strong>2010</strong>, Serbia<br />
(184) Systemdesign einer sicheren und<br />
drahtlosen Programmierschnittstelle für<br />
Mikrocontroller unter Verwendung von<br />
RFId-Technologien und integrierter<br />
Kryptokerne<br />
o. Stecklina, o. Krause, t. Basmer<br />
Wireless technologies Congress <strong>2010</strong>,<br />
Bochum, September 22, <strong>2010</strong>, Germany<br />
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(185) dUV-Technologie zur Herstellung von<br />
Bragg-Gittern auf Silizium-Rippenwellenleitern<br />
D. Stolarek, A. Bauer, l. Zimmermann,<br />
u. Haak, K. Schulz, H. Beyer, e. Matthus<br />
Internationaler Kongress – 50 Jahre laser,<br />
Berlin, March 23, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(186) A Low-Power 60 GHz Front-End with<br />
Variable Gain LNA in SiGe BiCMOS<br />
Y. Sun, J.C. Scheytt<br />
Ieee Bipolar / BiCMoS Circuits and technology<br />
Meeting (BCtM <strong>2010</strong>), Austin,<br />
october 04 - 06, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(187) Novel Buffer Approach for GaN Integration<br />
on Si(111) Platform Through Single<br />
Sc 2 O 3 / y 2 O 3 Buffer Layers<br />
l. tarnawska, A. Giussani, p. Zaumseil,<br />
M.A. Schubert, p. Storck, t. Schroeder<br />
16 th International Conference on Molecular<br />
Beam epitaxy, Berlin, August 22 - 27, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(188) Synchrotron based X-Ray diffraction Study<br />
of GaN / Oxide / Si(111) Heterostructure<br />
l. tarnawska, A. Giussani, p. Zaumseil,<br />
M. Wosko, R. paszkiewicz, t. Schroeder<br />
German Conference for Research with<br />
Synchrotron Radiation, neutrons and Ion<br />
Beams at large Facilities (SnI <strong>2010</strong>), Berlin,<br />
February 24 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(189) A New Lab-on-Chip Transmitter for the<br />
detection of Proteins Using RNA Aptamers<br />
F. tasdemir, S. Zihir, e. ozeren, J.H. niazi,<br />
A. Qureshi, S.S. Kallempudi, M. Kaynak,<br />
R. Scholz, Y. Gurbuz<br />
40 th european Microwave Conference, paris,<br />
September 26 - october 01, <strong>2010</strong>, France
(190) MAC Hardware Platform for RF-MIMO wLAN<br />
K. tittelbach-Helmrich, e. Miletic, p. Wcislek,<br />
Z. Stamenkovic<br />
53 rd Ieee International Midwest Symposium<br />
on Circuits and Systems, Seattle, August 01<br />
- 04, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(191) Electrical Characterization of Silicon wafer<br />
Bonding Interfaces by Means of Voltage<br />
dependent Light Beam and Electron Beam<br />
Induced Current and Capaciatnce of<br />
Schottky diodes<br />
M. trushin, o. Vyvenko, t. Mchedlidze,<br />
M. Reiche, M. Kittler<br />
10 th International Workshop on Beam<br />
Injection Assessment of Microstructures in<br />
Semiconductors (BIAMS <strong>2010</strong>), Halle,<br />
July 04 - 08, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(192) Electronic States and Luminescence of<br />
dislocation Networks produced by direct<br />
Bonding of Silicon wafers<br />
M. trushin, o. Vyvenko, t. Mchedlidze,<br />
M. Kittler<br />
47. point Defect Meeting, Dresden,<br />
october 07 - 08, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(193) Giant Poole-Frenkel Effect for the Shallow<br />
dislocation-Related Hole Traps in Silicon<br />
M. trushin, o. Vyvenko, V. Vdovin, M. Kittler<br />
extended Defects in Semiconductors (eDS<br />
<strong>2010</strong>), Brighton, September 19 - 24, <strong>2010</strong>, uK<br />
(194) Bipolar Resistive Switching Characteristics<br />
of HfO2 Based MIM devices<br />
Ch. Walczyk, D. Walczyk, t. Schroeder,<br />
M. lukosius, M. Fraschke, e. Miranda,<br />
B. tillack, Ch. Wenger<br />
41 st Ieee Semiconductor Interface Specialists<br />
Conference (SISC <strong>2010</strong>), San Diego,<br />
December 02 - 04, <strong>2010</strong>, uSA<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(195) CMOS Compatible TiN / HfO 2 / TiN MIM<br />
devices for Future RRAM Applications<br />
Ch. Walczyk, t. Schroeder, M. lukosius, M.<br />
Fraschke, A. Fox, D. Wolansky, B. tillack<br />
2 nd Ieee International Memory Workshop<br />
(IMW), Seoul, May 16 - 19, <strong>2010</strong>, Korea<br />
(196) CMOS Compatible TiN / HfO 2 / TiN MIM<br />
devices for Future RRAM Applications<br />
Ch. Walczyk, t. Schroeder, M. lukosius,<br />
D. Walczyk, M. Fraschke, A. Fox, D. Wolansky,<br />
B. tillack, Ch. Wenger<br />
16 th Workshop on Dielectrics in<br />
<strong>Microelectronics</strong> (WoDIM <strong>2010</strong>), Bratislava,<br />
June 28 - 30, <strong>2010</strong>, Slovakia<br />
(197) Resistive Switching in TiN / HfO 2 / Ti / TiN<br />
MIM Structures for Future Memory<br />
Applications<br />
Ch. Walczyk, Ch. Wenger, M. lukosius,<br />
M. Fraschke, I. Costina, S. Schulze, S. thiess,<br />
W. Drube, t. Schroeder<br />
DpG-Frühjahrstagung <strong>2010</strong>, Regensburg,<br />
March 21 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(198) An on-board differential Bunny – Ear<br />
Antenna design for 60 GHz Applications<br />
R. Wang, Y. Sun, J.C. Scheytt<br />
5 th German Microwave Conference <strong>2010</strong><br />
(GeMiC <strong>2010</strong>), Berlin, March 15 - 17, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(199) Effect of the Composition on the Bandgap<br />
width of the High-k MeTiOx (Me=Sr, Ta, Hf)<br />
W.C. Wang, M. Badylevich, V.V. Afanas‘ev,<br />
A. Stesmans, K. tomida, n. Menou, J.A. Kittl,<br />
M. lukosius, Ch. Walczyk, Ch. Wenger<br />
e-MRS <strong>2010</strong>, Strasbourg, June 07 - 10, <strong>2010</strong>,<br />
France<br />
(200) Bipolar Resistive Switching Characteristics<br />
of HfO 2 Based 1T-1R Cells<br />
Ch. Wenger, Ch. Walczyk, D. Walczyk,<br />
M. lukosius, M. Fraschke, t. Schroeder<br />
nanoelectronics Days, Aachen,<br />
october 04 - 07, <strong>2010</strong>, Germany<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
(201) Functionalized Back-End devices for<br />
(Bi)CMOS Circuits<br />
Ch. Wenger, Ch. Walczyk, M. lukosius,<br />
D. Wolansky, p.V. Santos<br />
218 th electrochemical Society Meeting,<br />
las Vegas, october 10 - 15, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(202) Max-Caps – Materials for Next Generation<br />
Capacitors and Memories<br />
Ch. Wenger, M. lukosius, C. Baristiran Kaynak<br />
european nanoelectronics Forum <strong>2010</strong>,<br />
Madrid, november 16 - 17, <strong>2010</strong>, Spain<br />
(203) LNA and Mixer for 122 GHz Receiver in<br />
SiGe Technology<br />
W. Winkler, W. Debski, K. Schmalz,<br />
J. Borngräber, J.C. Scheytt<br />
european Microwave Week (euMW <strong>2010</strong>),<br />
paris, September 26 - october 01, <strong>2010</strong>, France<br />
(204) Benchmarking of wSN Solutions<br />
A.C. Wolf, M. Mahlig<br />
Wireless Congress <strong>2010</strong>, Munich,<br />
november 10 - 11, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(205) Benchmarking of wSN Solutions and IEEE<br />
802.15.4-2006 PSSS based Solutions<br />
A.C. Wolf, M. Mahlig<br />
9. GI/ItG KuVS Fachgespräch Sensornetze,<br />
Würzburg, September 16 - 17, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(206) Establishing an ASIC Test Infrastructure in<br />
the Context of a Research Institute<br />
Ch. Wolf, St. Zeidler, R. Kraemer<br />
Ieee european test Symposium, prague,<br />
May 24 - 28, <strong>2010</strong>, Czech Republic<br />
(207) Structure and Morphology of <strong>MB</strong>E Grown<br />
Ge on Insulator Heterostructures<br />
J. Wollschläger, M. Suendorf, C.R. Wang,<br />
K.R. Hofmann, A. Giussani, t. Schroeder,<br />
C. Deiter<br />
the 11 th International Conference on Surface<br />
X-Ray and neutron Scattering (SXnS-11),<br />
Chicago, July 13 - 17, <strong>2010</strong>, uSA<br />
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
V O R T R ä G E – P R E S E N T A T I O N S<br />
(208) Atomic Level Control of B doping in Ge<br />
Y. Yamamoto, R. Kurps, J. Murota, B. tillack<br />
5 th International Workshop on new Group<br />
IV Semiconductor nanoelectronics, Sendai,<br />
January 28 - 30, <strong>2010</strong>, Japan<br />
(209) Low Threading dislocation density Ge<br />
deposited on Si(100) Using RPCVd<br />
Y. Yamamoto, K. Köpke, p. Zaumseil,<br />
t. Arguirov, M. Kittler, B. tillack<br />
International SiGe technology and Device<br />
Meeting (IStDM <strong>2010</strong>), Kista,<br />
May 24 - 26, <strong>2010</strong>, Sweden<br />
(210) Low Threading dislocation density Ge<br />
deposition by Alternate Growth and<br />
Annealing<br />
Y. Yamamoto, p. Zaumseil, B. tillack<br />
ASM user Meeting, Munich,<br />
September 23, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(211) Phosphorus Atomic Layer doping in<br />
Si Using PH 3<br />
Y. Yamamoto, K. Köpke, J. Murota, B. tillack<br />
218 th electrochemical Society Meeting SiGe,<br />
Ge and Related Compounds, processing and<br />
Devices Symposium, las Vegas,<br />
october 10 - 25, <strong>2010</strong>, uSA<br />
(212) Perfektion von Halbleiter-Metalloxyd-<br />
Halbleiter-Heterostrukturen analysiert<br />
durch Synchrotron-GId-Messungen<br />
p. Zaumseil, A. Giussani, t. Schroeder<br />
Deutsche tagung für Forschung mit<br />
Synchrotronstrahlung, neutronen und<br />
Ionenstrahlen an Großgeräten (SnI <strong>2010</strong>),<br />
Berlin, February 24 - 26, <strong>2010</strong>, Germany<br />
(213) On-line Protocol Checking by Invariants<br />
St. Zeidler, A. Bystrov, R. Kraemer<br />
Impact of low-power Design on test and<br />
Reliability (lpontR), prague,<br />
May 27 - 28, <strong>2010</strong>, Czech Republic
(214) On-line Testing of Bundled-data<br />
Asynchronous Handshake Protocols<br />
St. Zeidler, A. Bystrov, M. Krstic, R. Kraemer<br />
Ieee International on-line test Symposium<br />
<strong>2010</strong>, Corfu, July 05 - 07, <strong>2010</strong>, Greece<br />
(215) Packaging of SOI Motherboards for<br />
Highspeed all Optical Router Applications<br />
l. Zimmermann, K. Voigt, G. Winzer,<br />
K. landles, J. lynn, S. Duffy<br />
7 th International Conference on Group IV<br />
photonics, peking, September 01 - 03, <strong>2010</strong>,<br />
China<br />
(216) Graphene Growth on Catalytic Insulator<br />
M. Zöllner, G. lippert, o. Seifarth,<br />
t. Schroeder, G. lupina<br />
Graphene electronics - Material, physics and<br />
Devices, Bad Honnef, August 15 - 18, <strong>2010</strong>,<br />
Germany<br />
(217) A 325 GHz Frequency Multiplier Chain<br />
in a SiGe HBT Technology<br />
e. Öjefors, B. Heinemann, u.R. pfeiffer<br />
Ieee <strong>2010</strong> International Microwave<br />
Symposium (Mtt), RFIC Symposium <strong>2010</strong>,<br />
Anaheim, May 23 - 25, <strong>2010</strong>, uSA<br />
B E R I C H T E – R E P O R T S<br />
Berichte<br />
<strong>Report</strong>s<br />
(1) Systemarchitektur eines intelligenten<br />
Sensor-Implantats für das kontinuierliche<br />
Glucose-Monitoring bei diabetes<br />
t. Basmer, p. Kulse, M. Birkholz<br />
project Milestone <strong>Report</strong> Glucoplant (<strong>2010</strong>)<br />
(2) Integration of Gallium Nitride Thin Film<br />
Substrates on the Si Platform via Oxide<br />
Heterostructure Buffers<br />
A. Giussani, l. tarnawska, p. Zaumseil,<br />
M.A. Schubert, t. Schroeder<br />
Siltronic-IHp Study, Activity <strong>Report</strong> July <strong>2010</strong><br />
(3) Basic Research on Advanced Silicon wafers<br />
G. Kissinger, D. Kot, J. Dabrowski,<br />
V.D. Akhmetov<br />
Intermediate <strong>Report</strong> June <strong>2010</strong><br />
(4) Basic Research on Advanced Silicon wafers<br />
G. Kissinger, D. Kot, J. Dabrowski,<br />
V.D. Akhmetov<br />
Final <strong>Report</strong> December <strong>2010</strong><br />
(5) Charakterisierung der wechselwirkung<br />
zwischen defekten und ihres Einflusses<br />
auf die elektrischen Eigenschaften unter<br />
besonderer Berücksichtigung der<br />
Synchrotron-Mikroskopie<br />
M. Kittler, J. Carstensen, W. Seifert<br />
Final <strong>Report</strong> project FKZ 0327650 A, July <strong>2010</strong><br />
(6) decision about Feasibility of IdS<br />
Implementation on State of the Art<br />
Sensor Nodes<br />
p. langendörfer, St. peter, o. Stecklina<br />
WSAn4CIp <strong>Report</strong> <strong>2010</strong><br />
(7) Projekt Six-Port on Silicon<br />
B. lämmle<br />
Abschlussbericht 12/<strong>2010</strong><br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(8) wSAN4CIP - deliverable d1.4 - Tools and<br />
Methods for Systematic wSAN Engineering<br />
St. peter, K. piotrowski, R. Winkler, R. nunes,<br />
p. pereira, l. Riliskis, e. osipov<br />
project Deliverable <strong>2010</strong><br />
(9) Single Crystalline Si, Ge, and GaN Layers<br />
Integrated on the Si Platform via Oxide<br />
Heterostructures<br />
t. Schroeder, p. Storck<br />
Final <strong>Report</strong> of the Siltronic-IHp technology<br />
project “Heteroepitaxy” of 3 rd R & D Contract<br />
2008 - 2009<br />
(10) Abschlussbericht Trusted Sensor Node<br />
F. Vater, p. langendörfer, t. Basmer,<br />
o. Stecklina<br />
Final project <strong>Report</strong> <strong>2010</strong><br />
(11) User Manual Trusted Sensor Node<br />
F. Vater, p. langendörfer, t. Basmer,<br />
o. Stecklina<br />
Final project <strong>Report</strong> <strong>2010</strong><br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
M O N O G R A P H I E N – M O N O G R A P H S<br />
Monographien<br />
Monographs<br />
(1) X-ray Techniques for Advanced Materials,<br />
Nanostructures and Thin Films: from<br />
Laboratory Sources to Synchrotron<br />
Radiation<br />
F. Boscherini, M. Birkholz, J.-Y. Buffière,<br />
D. Chateigner, p.F. Fewster, St. Heun<br />
proceedings of the eMRS 2009 Spring<br />
Meeting – Symposium R, elsevier, nuclear<br />
Instruments & Methods in physics Research<br />
268(3-4), (<strong>2010</strong>)<br />
(2) Improvements in Pausible Clocking Scheme<br />
for High-Throughput and High-Reliability<br />
GALS Systems design<br />
X. Fan, M. Krstic, e. Grass<br />
Springer Monograph on logic Synthesis<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(3) SiGe, Ge and Related Compounds 4:<br />
Materials, Processing, and devices<br />
D. Harame, M. Caymax, S. Koester, S. Miyazaki,<br />
K. Rim, B. tillack, J. Boquet, J. Cressler,<br />
G. Masini, A. Reznicek, S. takagi (eds.)<br />
pennington: electrochemical Society, eCS<br />
transactions ; 33(6), 1034 pages (<strong>2010</strong>)<br />
(4) Gettering and defect Engineering in<br />
Semiconductor Technology XIII, (GAdEST<br />
2009), Proc. of the 13th International<br />
Autumn Meeting, Sept. 26 - Oct. 02, 2009,<br />
döllnsee, Germany<br />
M. Kittler, H. Richter (eds.)<br />
Solid State phenomena 156 - 158 (<strong>2010</strong>)
d I S S E R T A T I O N E N / d I P L O M A R B E I T E N – d I S S E R T A T I O N S / d I P O L M A T H E S E S<br />
Habilitationen /Dissertationen<br />
Habilitations / dissertations<br />
(1) Germanium Thin Film Integration on Silicon<br />
Substrates via Oxide Heterostructure<br />
Buffers<br />
A. Giussani<br />
Dissertation, university of osnabrück (<strong>2010</strong>)<br />
(2) design of Fully Integrated 60 GHz OFdM<br />
Transmitter in SiGe BiCMOS Technology<br />
S. Glisic<br />
Dissertation, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(3) Atomic Vapor deposition of Metal Insulator<br />
Metal Capacitors: Investigation,<br />
development and Integration<br />
M. lukosius<br />
Dissertation, university oldenburg (<strong>2010</strong>)<br />
(4) design and Realization of Privacy<br />
Guaranteeing Means for Context-sensitive<br />
Systems<br />
M. Maaser<br />
Dissertation, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(5) Integration von LdMOS-Transistoren für<br />
Hochfrequenzanwendungen in eine<br />
0.13 µm-SiGe:C-BiCMOS Technologie<br />
A. Mai<br />
Dissertation, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(6) definition and Configuration of Reliable<br />
Event detection for Application in wireless<br />
Sensor Networks<br />
St. ortmann<br />
Dissertation, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(7) wideband OFdM System for Indoor<br />
Communication at 60 GHz<br />
M. piz<br />
Dissertation, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(8) Herstellung und Charakterisierung dünner<br />
Praseodymoxid-Schichten auf Silizium-<br />
Substraten als Modellsystem für die<br />
Katalyse und Mikroelektronik<br />
A. Schaefer<br />
Dissertation, universität Bremen (<strong>2010</strong>)<br />
Diplomarbeiten /Masterarbeiten /Bachelorarbeiten<br />
diploma Theses / Master Theses / Bachelor<br />
Theses<br />
(1) Entwurf eines Analog-digital-Converters<br />
in Sukzessive-Approximation Architektur<br />
M. Ayari<br />
Diplomarbeit, FH Brandenburg (<strong>2010</strong>)<br />
(2) Untersuchung und Modellierung der<br />
degradation von SiGe:C<br />
Heterobipolartransistoren<br />
M. Bathe-peters<br />
Bachelorarbeit, tu Berlin (<strong>2010</strong>)<br />
(3) Konzipierung, Aufbau und Test einer<br />
Reaktionskammer zur Abscheidung von<br />
Kohlenstofffunktionsschichten<br />
D. Biniok<br />
Diplomarbeit, tH Wildau (<strong>2010</strong>)<br />
(4) Technologische Entwicklung von<br />
Silicium-Rippenwellenleitern mit<br />
4 µm Höhe<br />
R. eisermann<br />
Diplomarbeit, FH Brandenburg (<strong>2010</strong>)<br />
(5) Strategien, Mechanismen und<br />
Schnittstellen für die persistente<br />
datenspeicherverwaltung auf Sensorknoten<br />
St. Hammer<br />
Diplomarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(6) Kombination von directed diffusion und<br />
Rumor Routing<br />
A. Hellwig<br />
Diplomarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
(7) Herstellung und Charakterisierung von<br />
Oxinitridschichten mittels BTBAS<br />
A. Hesse<br />
Diplomarbeit, tH Wildau, (<strong>2010</strong>)<br />
(8) Elektrische und analytische<br />
Charakterisierung von Bor-dotierten<br />
epitaktischen Germaniumschichten<br />
B. Knappe<br />
Diplomarbeit, tu Berlin (<strong>2010</strong>)<br />
(9) Kantenrauhigkeit und dämpfung von<br />
Silizium-Nano-wellenleitern<br />
A. Knopf<br />
Diplomarbeit, tH Wildau (<strong>2010</strong>)<br />
(10) development of a Bluetooth-Repeater<br />
p. Kornecki<br />
Masterarbeit, West pomeranian university of<br />
technology, Szczecin, poland (<strong>2010</strong>)<br />
(11) Charakterisierung von GaN für LEd‘s<br />
gewachsen auf Si- und Al2O3-Substraten<br />
unter Verwendung von Pufferschichten<br />
Ch. Krause<br />
Diplomarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(12) dynamische Charakterisierung von<br />
integrierten RF-MEMS Schaltern mittels<br />
optischer Methoden<br />
Ch. Krause<br />
Diplomarbeit, Fachhochschule Brandenburg<br />
(<strong>2010</strong>)<br />
(13) Entwicklung einer drahtlosen<br />
Authentifizierungs- und Updatekomponente<br />
für die debugschnittstelle von<br />
Mikrocontrollern<br />
o. Krause<br />
Diplomarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(14) Analytische Charakterisierung von<br />
Halbleiter-Heterostrukturen<br />
Ch. Mai<br />
Bachelorarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
d I P L O M A R B E I T E N – d I P O L M A T H E S E S<br />
(15) Evaluierung und Implementierung von<br />
Konzepten für eine Sensorknotenspezifische<br />
Separierung von Ressourcen<br />
H. Menzel<br />
Masterarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(16) Untersuchung von Umsetzungsmöglichkeiten<br />
zur darstellung von<br />
Multimediadiensten mit Hilfe eines<br />
Mobiltelefons im Fahrzeug<br />
S. Mergl<br />
Masterarbeit, Btu Cottbus (<strong>2010</strong>)<br />
(17) Beiträge zur Chartakterisierung des<br />
Bosch-Prozesses am Beispiel der<br />
trockenchemischen Strukturierung von<br />
Through Silicon Vias<br />
t. Milewski<br />
Bachelorarbeit, tu Berlin (<strong>2010</strong>)<br />
(18) Investigation of an Embedded Flash<br />
Controller<br />
p. Skoncej<br />
Diplomarbeit, West pomeranian university of<br />
technology, Szczecin, poland (<strong>2010</strong>)<br />
(19) design of a Hardware Accelerator<br />
Component for MIMAX wLAN<br />
p. Wcislek<br />
Masterarbeit, West pomeranian university of<br />
technology, Szczecin, poland (<strong>2010</strong>)<br />
(20) Integrated digitally Controlled Phase<br />
Shifter in Silicon Technology for mm-wave<br />
Beam Forming Applications<br />
J. Wessel<br />
Diplomarbeit, Ruhr-universität Bochum<br />
(<strong>2010</strong>)
Patente<br />
Patents<br />
(1) Elektronische Schaltungsanordnung zum<br />
Verarbeiten von binären Eingabewerten<br />
(Fehlertolerante Schaltungsarchitektur<br />
mit reduziertem Flächenaufwand)<br />
M. Augustin, M. Gössel, R. Kraemer<br />
De-patentanmeldung am 29.01.<strong>2010</strong>,<br />
AZ: De 10 <strong>2010</strong> 006 383.5<br />
(2) Protokollbeschleunigermodul mit<br />
Paketweiterleitungsfunktion und<br />
Betriebsverfahren für einen Senderempfänger<br />
zur schnellen weiterleitung<br />
von datenpaketen<br />
D. Dietterle, p. langendörfer<br />
IHp.324.09 pCt-patentanmeldung am<br />
16.03.<strong>2010</strong>, AZ: pCt/ep<strong>2010</strong>/053388<br />
(3) Unifizierter Multiplizierer für die<br />
Galois-Körper GF(2n) und GF(p)<br />
Z. Dyka, p. langendörfer<br />
IHp.352.10, De-patentanmeldung am<br />
16.11.<strong>2010</strong>, AZ: 10 <strong>2010</strong> 043 993.2<br />
(4) Masken für die Herstellung eines MEMS<br />
M. Kaynak, B. tillack, R. Scholz<br />
IHp.354.10, De-patentanmeldung,<br />
AZ: De 10 <strong>2010</strong> 003 928.4<br />
(5) RFMEMS switch in Standard CMOS Process<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, M. Birkholz,<br />
R. Scholz, B. tillack<br />
IHp.346.09, pCt-Anmeldung am 07.12.<strong>2010</strong>,<br />
AZ pCt/ep<strong>2010</strong>/069019<br />
(6) Verkapselung eines BiCMOS kompatiblen<br />
RFMEMS Schalters<br />
M. Kaynak, K.-e. ehwald, R. Scholz, B. tillack<br />
IHp.351.10 De-patentanmeldung am<br />
30.03.<strong>2010</strong>, AZ: 10 <strong>2010</strong> 003 488.6<br />
(7) G. Kissinger, d. Kot, d. von Ammon<br />
De-patentanmeldung über Siltronic AG, am:<br />
11.08.<strong>2010</strong>, AZ: 10<strong>2010</strong>034002.2<br />
P A T E N T E – P A T E N T S<br />
(8) Thermoelektrisches Halbleiterbauelement<br />
M. Kittler, M. Reiche<br />
IHp.334.09 pCt-patentanmeldung am:<br />
12.01.<strong>2010</strong>, AZ: pCt/ep<strong>2010</strong>/050302<br />
(9) Integration von hochbeweglichem Graphen<br />
G. lippert, o. Seifarth, G. lupina, M. Zöllner,<br />
t. Schroeder<br />
IHp.353.10, ep-patentanmeldung<br />
(erstanmeldung), am 29.06.<strong>2010</strong>,<br />
AZ: 10 167 703.7<br />
(10) Verfahren und Vorrichtung zur<br />
Phasen- und/oder Pulsweitenmodulation<br />
J.C. Scheytt, H. Gustat<br />
IHp.355.10, De-patentanmeldung am<br />
14.06.<strong>2010</strong>, AZ: 10 <strong>2010</strong> 030 031.4<br />
(11) Prüfschaltung zur Prüfung einer<br />
durchführung eines Handshake-Protokolls<br />
und Verfahren zur Prüfung einer<br />
durchführung eines Handshake-Protokolls<br />
St. Zeidler<br />
IHp.337.08 pCt-patentanmeldung,<br />
am 15.01.<strong>2010</strong>, AZ: pCt Wo/<strong>2010</strong>089179A1<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
Deliverables and Services
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
Multiprojekt Wafer (MPW) und<br />
Prototyping Service<br />
Das <strong>IHP</strong> bietet seinen Forschungspartnern und Kunden<br />
Zugriff auf seine leistungsfähigen SiGe-BiCMOS-Technologien.<br />
Die Technologien sind insbesondere für Anwendungen<br />
im oberen GHz-Bereich geeignet, so z.B. für die drahtlose<br />
und Breitbandkommunikation, Radar, glasfasergestützte<br />
Kommunikation und integrierte Photonik. Sie bieten integrierte<br />
HBTs mit Grenzfrequenzen bis zu 400 GHz, integrierte<br />
RF-MEMS und integrierte HF-LDMOS-Bauelemente<br />
mit Durchbruchspannungen bis zu 80 V einschließlich<br />
komplementärer Bauelemente.<br />
Verfügbar sind folgende SiGe BiCMOS Technologien:<br />
SG25H1: Eine 0,25-µm-BiCMOS- Technologie<br />
mit npn-HBTs bis zu f T / f max = 180 / 220 GHz.<br />
SG25H3: Eine 0,25-µm-BiCMOS-Technologie mit<br />
mehreren npn-HBTs, deren Parameter von<br />
einer hohen HF-Performance<br />
(f T / f max = 110 / 180 GHz) zu größeren<br />
Durchbruchspannungen bis zu 7 V reichen.<br />
SGB25V: Eine kostengünstige 0,25-µm-BiCMOS-<br />
Technologie mit mehreren npn-Transistoren<br />
mit Durchbruchspannungen bis zu 7 V.<br />
SG13S: Eine 0,13-µm-BiCMOS-Hochleistungs-<br />
Technologie mit npn-HBTs bis zu<br />
f T / f max = 250 / 300 GHz mit 3,3 V I / O-CMOS<br />
und 1,2 V Logik-CMOS.<br />
SG13G2: Eine 0,13-µm-BiCMOS-Hochleistungs-<br />
Technologie mit den gleichen Bauelementen<br />
wie SG13S, aber einer wesentlich höheren<br />
Bipolar-Performance mit<br />
f T / f max = 300 / 400 GHz.<br />
Das Backend enthält 3 (SG13: 5) dünne und 2 dicke<br />
Metallebenen (TM1: 2 µm, TM2: 3 µm).<br />
Es finden technologische Durchläufe nach einem festen,<br />
unter www.ihp-microelectronics.com verfügbaren<br />
Zeitplan statt.<br />
Multiproject wafer (MPw) and<br />
Prototyping Service<br />
IHp offers research partners and customers access to<br />
its powerful SiGe BiCMoS technologies.<br />
the technologies are especially suited for applications<br />
in the higher GHz range (e.g. for wireless, broadband,<br />
radar, fiberoptic communication and integrated<br />
photonics). they provide integrated HBts with cutoff<br />
frequencies of up to 400 GHz, integrated RF-MeMS,<br />
and integrated RF lDMoS devices with breakdown voltages<br />
up to 80 V, including complementary devices.<br />
The following SiGe BiCMOS technologies are available:<br />
SG25H1: A high-performance 0.25 µm BiCMoS with<br />
npn-HBts up to f t / f max = 180 / 220 GHz.<br />
SG25H3: A 0.25 µm BiCMoS with a set of npn-HBts<br />
ranging from a high RF performance<br />
(f t / f max = 110 GHz / 180 GHz) to higher<br />
breakdown voltages up to 7 V.<br />
SGB25V: A cost-effective 0.25 µm BiCMoS with a set of<br />
npn-HBts up to a breakdown voltage<br />
of 7 V.<br />
SG13S: A high-performance 0.13 µm BiCMoS with<br />
npn-HBts up to f t / f max = 250 / 300 GHz, with<br />
3.3 V I / o CMoS and 1.2 V logic CMoS.<br />
SG13G2: A 0.13 µm BiCMoS technology with the<br />
same device portfolio as SG13S but much<br />
higher bipolar performance with<br />
f t / f max = 300 / 400 GHz.<br />
the backend offers 3 (SG13: 5) thin and 2 thick metal<br />
layers (tM1: 2 µm, tM2: 3 µm).<br />
the schedule for MpW & prototyping runs is located<br />
at www.ihp-microelectronics.com.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
Ein Cadence-basiertes Design-Kit für Mischsignale ist<br />
verfügbar. Wiederverwendbare Schaltungsblöcke und<br />
IPs des <strong>IHP</strong> für die drahtlose und Breitbandkommunikation<br />
werden zur Unterstützung von Designs angeboten.<br />
Zusätzliche Module sind für bestimmte SiGe-BiCMOS-<br />
Technologien verfügbar:<br />
GD: Zusätzliche integrierte, komplementäre<br />
HF-LDMOS mit nLDMOS bis 22 V , pLDMOS bis<br />
-16 V Durchbruchspannung und einem<br />
isolierten nLDMOS.<br />
(verfügbar in SGB25V)<br />
HVLDMOS: Zusätzliche integrierte nLDMOS mit 80 V<br />
Durchbruchspannung.<br />
(verfügbar in SG25H1 und SG25H3)<br />
H3P: Zusätzliche pnp-HBTs mit<br />
f T / f max = 90/120 GHz für komplementäre<br />
Bipolar-Anwendungen.<br />
(verfügbar in SG25H3)<br />
RF-MEMS-Schalter:<br />
Zusätzliche kapazitive MEMS-Schalter für<br />
Frequenzen zwischen 30 GHz und 100 GHz.<br />
(verfügbar in SG25H1 und SG25H3)<br />
LBE: Das Modul für lokales Rückseitenätzen (LBE)<br />
wird angeboten zur Verbesserung der<br />
passiven Performance durch lokales<br />
Entfernen von Silizium.<br />
(verfügbar in allen Technologien).<br />
A cadence-based mixed signal design kit is available.<br />
For high frequency designs an analogue Design Kit in<br />
ADS can be used. IHp’s reusable blocks and Ips are<br />
offered to support designs.<br />
the following technology Modules are available:<br />
GD: Additional integrated complementary<br />
RF lDMoS devices with nlDMoS up to 22 V,<br />
plDMoS up to -16 V breakdown voltage<br />
and an isolated nlDMoS device.<br />
(available in SGB25V)<br />
HVlDMoS: Additional integrated nlDMoS with 80 V<br />
breakdown voltage.<br />
(available in SG25H1 and SG25H3)<br />
H3p: Additional pnp-HBts with<br />
f t / f max = 90 / 120 GHz for complementary<br />
bipolar applications.<br />
(available in SG25H3)<br />
RF-MeMS Switch:<br />
Additional capacitive MeMS switch devices<br />
for frequencies between 30 GHz and 100 GHz.<br />
(available in SG25H1 and SG25H3 technology)<br />
lBe: the localized Backside etching (lBe)<br />
module is offered to remove silicon locally<br />
to improve passive performance.<br />
(available in all technologies)
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
Die wesentlichen Parameter der Technologien sind: technical key-parameters of the technologies are:<br />
Bipolar Section<br />
SG25H1 npn1 npn2<br />
A e 0.21 x 0.84 µm 2 0.18 x 0.84 µm 2<br />
peak f max 190 GHz 220 GHz<br />
peak f t 190 GHz 180 GHz<br />
BV Ce0 1.9 V 1.9 V<br />
BV CBo 4.5 V 4.5 V<br />
V A 40 V 40 V<br />
β 270 260<br />
SG25H3 High Medium High pnp<br />
Performance1 Voltage Voltage H3P Module<br />
A e 0.22 x 0.84 µm 2 0.22 x 2.24 µm 2 0.22 x 2.24 µm 2 0.21 x 0.84 µm 2<br />
peak f max 180 GHz 140 GHz 80 GHz 120 GHz<br />
peak f t 110 GHz 45 GHz 30 GHz 90 GHz<br />
BV Ce0 2.3 V 5 V > 7 V - 2.5 V<br />
BV CBo 6.0 V 15.5 V 21.0 V - 4.0 V<br />
V A 30 V 30 V 30 V 30 V<br />
β 150 150 150 100<br />
SGB25V High Standard High<br />
Performance Voltage<br />
A e 0.42 x 0.84 µm 2 0.42 x 0.84 µm 2 0.42 x 0.84 µm 2<br />
peak f max 95 GHz 90 GHz 70 GHz<br />
peak f t 75 GHz 45 GHz 25 GHz<br />
BV Ceo 2.4 V 4.0 V 7.0 V<br />
BV CBo > 7 V > 15 V > 20 V<br />
V A > 50 V > 80 V > 100 V<br />
β 190 190 190<br />
SG13S npn13P npn13V<br />
A e 0.12 x 0.48 µm 2 0.18 x 1.02 µm 2<br />
peak f max 300 GHz 120 GHz<br />
peak f t 250 GHz 45 GHz<br />
BV Ce0 1.7 V 3.7 V<br />
BV CBo 5.0 V 16 V<br />
β 900 600<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
9
CMOS Section<br />
0 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
SG25H1 / H3* SG13S<br />
Core Supply Voltage 2.5 V 3.3 V 1.2 V<br />
nMoS V tH 0.6 V 0.65 V 0.49 V<br />
I out ** 540 µA / µm 520 µA / µm 500 µA / µm<br />
I oFF 3 pA / µm 10 pA / µm 500 pA / µm<br />
pMoS V tH - 0.56 V - 0.61 V - 0.42 V<br />
I out - 230 µA / µm - 220 µA / µm - 210 µA / µm<br />
I oFF - 3 pA / µm - 10 pA / µm - 500 pA / µm<br />
*: parameters for SGB25V are similar **: @V G = 2.5 V<br />
***: parameters for SG13G2 have to be defined<br />
Passive Section<br />
SG25H1 / H3* SGB25V SG13S<br />
MIM Capacitor 1 fF / µm 2 1 fF / µm 2 1.5 fF / µm 2<br />
n + poly Resistor 210 Ω / 210 Ω / -<br />
p + poly Resistor 280 Ω / 310 Ω / 250 Ω /<br />
High poly Resistor 1600 Ω / 2000 Ω / 1300 Ω /<br />
Varactor C max / C min 3 tbd. tbd.<br />
Inductor Q@5 GHz 18 (1 nH) 18 (1 nH) 18 (1 nH)<br />
Inductor Q@10 GHz 20 (1 nH) 20 (1 nH) 20 (1 nH)<br />
Inductor Q@5 GHz 37 (1 nH)* 37 (1 nH)* 37 (1 nH)*<br />
*: with lBe
Gd Module<br />
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
nLdMOS pLdMOS<br />
NLd2Gd22C iNLd2Gd13A **** PLd2G19B<br />
BV DSS * 22 V 15 V - 16 V<br />
V tH 0.55 V 0.6 V - 0.5 V<br />
I out ** 175 µA / µm 200 µA / µm - 70 µA / µm<br />
R on 4 Ωmm 4 Ωmm 12 Ωmm<br />
peak f max *** 52 GHz 50 GHz 30 GHz<br />
peak f t *** 20 GHz 28 GHz 9 GHz<br />
*:@ 50 pA/µm ** :@ V G = 1.5 V ***:@ V DS = 4 V ****: substrate isolated<br />
HVLdMOS Module<br />
NLd2Gd80B<br />
BV DSS * 75 V<br />
V tH 0.55 V<br />
I out * 170 µA / µm<br />
R on 12 Ωmm<br />
peak f max 27 GHz<br />
peak f t 9 GHz<br />
* : @ V G = 1.5 V<br />
RF-MEMS Switch Module<br />
Actuation Voltage 25 V<br />
C on / C off > 10<br />
Switch time < 10 µs<br />
temperature -30…+125 °C<br />
Isolation* < 20 dB<br />
Insertion loss* < 1 dB<br />
Continuous power Handling 13 dB<br />
*@ 60 GHz<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
design Kits<br />
2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
the design kits support a Cadence mixed signal platform:<br />
- Design Framework II (Cadence 5.14 / 6.1)<br />
- Behavioral Modeling (Verilog HDl)<br />
- logic Synthesis & optimization<br />
(VHDl / HDl Compiler, Design Compiler /<br />
Synopsys, power Compiler / Synopsys)<br />
- test Generation / Synthesizer / test Compiler<br />
(Synopsys)<br />
- Simulation (RF: SpectreRF, Analog: SpectreS,<br />
Behavioral / Digital: leapfrog / nC-Affirma /<br />
Verilog-Xl / ModelSim)<br />
- place & Route (Silicon ensemble & preview)<br />
- layout (Virtuoso editor-Cadence)<br />
- Verification (Diva and Assura: DRC / lVS / extract /<br />
parasitic extraction)<br />
- ADS-support via Golden Gate / RFIC dynamic link<br />
to Cadence is available<br />
- Standalone ADS Kit including Momentum<br />
substrate layer file<br />
- Sonnet support for all design kits<br />
- Support of Analog office, texeDA, and tanner<br />
via partners is available<br />
- eCl library for SGB25V<br />
- Radiation hard CMoS library for SGB25V<br />
Available Analog and digital Blocks and designs<br />
to support designs, IHp offers a wide range of blocks<br />
and designs for wireless & broadband solutions:<br />
- Integrated 122 GHz Receiver<br />
- 77-81 GHz SiGe radar frontend and frontend<br />
components<br />
- Complete 60 GHz transceiver and components in<br />
SiGe BiCMoS<br />
- 60 GHz beamforming components and<br />
integrated frontends<br />
- 60 GHz channel sounder module<br />
- 60 GHz planar pCB-integrated antenna<br />
- 40 to 70 GHz analog and digital phase shifters<br />
- 24 GHz SiGe mixers, VCos, prescaler, VCo-prescaler<br />
- SiGe DAC components for medium and high speed up<br />
to 30 GSps<br />
- transimpedance Amplifiers from 20 to 40 Gbps<br />
for fiberoptic communications<br />
- 80 Gbps receiver with Decision Feedback<br />
equalizer for fiberoptic communications<br />
- laser-drivers from 20 to 40 Gbps for fiberoptic<br />
communications<br />
- High-Swing modulator (3Vpp, single-ended) for<br />
40 Gbps fiberoptic communications<br />
- SiGe uWB transceiver components such as mixer<br />
correlator, broadband lnA<br />
- Impulse uWB SiGe RF transceiver with localization<br />
capability<br />
- Static resp. dynamic SiGe divider circuits from 0<br />
to 100 GHz<br />
- 5 GHz SiGe broadband modem (bandwidth<br />
200 MHz) for Gbps oFDM<br />
- low-noise SiGe lC-VCos in the range between<br />
10 and 120 GHz<br />
- SiGe Integer-n plls with integrated low<br />
phase-noise VCo (8-11 GHz, 16-19 GHz,<br />
20-24 GHz, 48 GHz, 56 GHz)<br />
- 0.6-4.4 GHz, 10-14 GHz, and 20–24 GHz fully<br />
integrated frequency synthesizer with low phase<br />
noise (Integer-n and DS-Fractional-n)<br />
- Fractional-n pll core<br />
- Bandpass-Delta-Sigma modulators for Class-S<br />
amplifiers (450 MHz, 900 MHz, 2 GHz)<br />
- SpI-Interface with area-/power-efficient<br />
calibration DACs (optional)
A N G E B O T E U N d L E I S T U N G E N – d E L I V E R A B L E S A N d S E R V I C E S<br />
- Models, cores & protocols for Ieee 802.11<br />
a / g / p in software & hardware<br />
- Designs for baseband processing components<br />
(Viterbi decoder, FFt / IFFt processor,<br />
CoRDIC processor)<br />
- Design of embedded applications running<br />
on MIpS or leon processors<br />
- Ip-core for leon 2 processor<br />
- Abstract SDl model for Ieee 802.15.3 and<br />
Ieee 802.15.4<br />
- 5 GHz link emulator and WlAn design /<br />
debug kit<br />
- tCp / Ip-processor including hardware<br />
accelerators for protocol and symmetric<br />
and asymmetric encryption including MD5<br />
- Ip-cores for flexible eCC, AeS, SHA1 and MD5<br />
cryptoprocessors<br />
- Baseband-models and realisations for Gigabit WlAn<br />
- Wireless sensor nodes based on MSp430<br />
processor architecture<br />
- en15878-4 baseband<br />
for metering applications<br />
- Ieee 802.15.4a baseband processor<br />
- Consultancy for MAC protocol design & Gigabit<br />
WlAn systems<br />
- Consultancy for wireless sensor networks and<br />
applications<br />
- Consultancy for fault tolerant design for space<br />
and automotive<br />
Transfer of Technologies and Technology Modules<br />
IHp offers its 0.25 µm BiCMoS technologies and technology<br />
modules (HBt-Modules, lDMoS-Modules) for<br />
transfer. the technological parameters comply to a<br />
large extent with the parameters described above for<br />
MpW & prototyping.<br />
Process Module Support<br />
For more information please contact:<br />
IHp offers support for advanced process modules for<br />
research and development purposes and small volume<br />
prototyping.<br />
process modules available include:<br />
- Standard processes (implantation, etching,<br />
CMp & deposition of layer stacks such<br />
as thermal Sio 2 , pSG, Si 3 n 4 , Al , tin, W)<br />
- epitaxy (Si, Si:C, SiGe, SiGe:C, Ge)<br />
- optical lithography (i-line and 248 nm down<br />
to 100 nm structure size)<br />
- Short-flow processing<br />
- electrical characterization and testing.<br />
Failure Mode Analysis and diagnostics<br />
IHp offers support for yield enhancement through failure<br />
mode analysis with state-of-the-art equipment,<br />
including AeS, AFM, FIB, SeM, SIMS, toFSIMS and teM.<br />
Dr. Wolfgang Kissinger (General contact) Dr. René Scholz (MPW & Prototyping contact)<br />
<strong>IHP</strong> <strong>IHP</strong><br />
Im Technologiepark 25 Im Technologiepark 25<br />
15236 Frankfurt (Oder), Germany 15236 Frankfurt (Oder), Germany<br />
Email: kissinger@ihp-microelectronics.com Email : scholz@ihp-microelectronics.com<br />
Tel: +49 335 56 25 410 Tel : +49 335 56 25 647<br />
Fax: +49 335 56 25 222 Fax +49 335 56 25 327<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
<strong>IHP</strong>-Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erbringen Spitzenleistungen<br />
in Forschung und Entwicklung. Ausgleich<br />
zur täglichen Arbeit finden Sie u.a. bei gemeinsamen<br />
sportlichen und kulturellen Aktivitäten.<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
M E N S S A N A I N C O R P O R E S A N O …<br />
Fußballfreunde des <strong>IHP</strong>-Fußballturniers im August <strong>2010</strong>.<br />
enthusiastic football players at the IHp football tournament in August <strong>2010</strong>.<br />
August <strong>2010</strong>: <strong>IHP</strong>-Fußballmeisterschaft mit 8 Mannschaften.<br />
August <strong>2010</strong>: IHp football championship with the participation<br />
of 8 teams.<br />
Mai <strong>2010</strong>: „Schweriner Nachtlauf“ mit zwei <strong>IHP</strong>-Laufstaffeln.<br />
May <strong>2010</strong>: “Schwerin night run“ with the participation of two IHp<br />
relay teams.<br />
IHp staff brings excellence in research and development.<br />
As a compensation for daily work one gets to<br />
participate among other things at joint sports and<br />
cultural activities.<br />
Mai <strong>2010</strong>: Siegermannschaften der vom <strong>IHP</strong> organisierten<br />
2. „Frankfurter Kleinfeld-Fußball-Meisterschaft“ mit<br />
12 Mannschaften von Partnerfirmen und Vereinen.<br />
May <strong>2010</strong>: the winners of the second “Frankfurt Small Field Football<br />
Championship” organized by IHp with 12 teams of its partner<br />
companies and associations.<br />
August <strong>2010</strong>: <strong>IHP</strong>-Volleyballturnier mit vier Mannschaften.<br />
August <strong>2010</strong>: IHp Volleyball tournament with the participation of<br />
four teams.
2 . F O T O A U S S T E L L U N G I M I H P – 2 N d I H P P H O T O E X H I B I T I O N<br />
weltsichten II<br />
2. Fotoausstellung der <strong>IHP</strong><br />
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter<br />
07.12. <strong>2010</strong> bis 29.03.2011<br />
C. Andrej, C. Baristiran Kajnak, S. Baudach, J. Domke, R. Dorn, A. Ergintav, H. Frankenfeldt,<br />
D. Genschow, L. Hartmann, T. Mausolf, W. Höppner, R. Horbowski, M. Hossain, G. Kanzler,<br />
M. Khafaji, G. Kissinger, D. Kot / J. Mazur, G. Kozlowski / C. Wurm, A. Krüger, N. Lehmann,<br />
G. Lippert, S. Lischke, M. Methfessel, G. Morgenstern, M. Petri, H. Platzer, A. Prochnau, S. Rohner,<br />
A. Scheit, K.Schlote, H. Silz, T. Skaloud, D. Stolarek, W. Wichmann, D. Wolansky, C. Wolf<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0
Wegbeschreibung zum <strong>IHP</strong><br />
6 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
w E G B E S C H R E I B U N G Z U M I H P – d I R E C T I O N S T O I H P<br />
per Flugzeug<br />
- Vom Flughafen Berlin-Tegel mit der Buslinie X9 bis<br />
Bahnhof Berlin-Zoologischer Garten (19 Minuten);<br />
dann mit dem RegionalExpress RE 1 bis Frankfurt<br />
(Oder) Hauptbahnhof (ca. 1 Stunde 20 Minuten).<br />
- Vom Flughafen Berlin-Schönefeld mit dem Airport-<br />
Express oder der S-Bahnlinie S 9 bis Bahnhof Berlin-Ostbahnhof<br />
(19 bzw. 32 Minuten); dann mit dem<br />
RegionalExpress RE 1 bis Frankfurt (Oder) Hauptbahnhof<br />
(ca. 1 Stunde).<br />
per Bahn<br />
- Von den Berliner Bahnhöfen Zoologischer Garten,<br />
Hauptbahnhof, Friedrichstraße, Alexanderplatz<br />
oder Ostbahnhof mit dem RegionalExpress RE 1 bis<br />
Frankfurt ( Oder) Hauptbahnhof.<br />
per Auto<br />
- Über den Berliner Ring auf die Autobahn A 12 in Richtung<br />
Frankfurt (Oder) / Warschau; Abfahrt Frankfurt<br />
(Oder)-West, an der Ampel links in Richtung Beeskow<br />
und dem Wegweiser „Technologiepark Ostbrandenburg“<br />
folgen.<br />
per Straßenbahn in Frankfurt (Oder)<br />
- Ab Frankfurt (Oder) Hauptbahnhof mit der Linie 3<br />
oder 4 in Richtung Markendorf Ort bis Haltestelle<br />
Technologiepark (14 Minuten).<br />
directions to <strong>IHP</strong><br />
by plane<br />
- From Berlin-Tegel Airport take the bus X9 to the<br />
railway station Berlin-Zoologischer Garten (19 minutes);<br />
then take the Regionalexpress Re 1 to Frankfurt<br />
(oder) Hauptbahnhof (appr. 1 hour 20 minutes).<br />
- From Berlin-Schönefeld Airport take the Airport-<br />
express or the S-Bahn line S 9 to the railway<br />
station Berlin ostbahnhof (19 resp. 32 minutes);<br />
then take the Regionalexpress Re 1 to<br />
Frankfurt (oder) Hauptbahnhof (appr. 1 hour).<br />
by train<br />
- take the train Regionalexpress Re 1 from the<br />
Berlin railway stations Zoologischer Garten,<br />
Hauptbahnhof, Friedrichstraße, Alexanderplatz<br />
or ostbahnhof to Frankfurt (oder) Hauptbahnhof.<br />
by car<br />
- take the highway A 12 from Berlin in the direction<br />
Frankfurt (oder) / Warschau (Warsaw); take<br />
exit Frankfurt (oder)-West, at the traffic lights<br />
turn left in the direction Beeskow and follow<br />
the signs to “technologiepark ostbrandenburg”.<br />
by tram in Frankfurt (Oder)<br />
- take the tram 3 or 4 from railway station Frankfurt<br />
(oder) Hauptbahnhof in the direction Markendorf<br />
ort to technologiepark (14 minutes).
Herausgeber / Publisher<br />
IHp GmbH – Innovations for High performance<br />
<strong>Microelectronics</strong> / leibniz-Institut für innovative<br />
Mikroelektronik<br />
Postadresse / Postbox<br />
postfach 1466 / postbox 1466<br />
15204 Frankfurt (oder)<br />
Deutschland / Germany<br />
Besucheradresse / Address for Visitors<br />
Im technologiepark 25<br />
15236 Frankfurt (oder)<br />
Deutschland / Germany<br />
Telefon / Fon +49 335 56 25 0<br />
Telefax / Fax +49 335 56 25 300<br />
e-Mail ihp@ihp-microelectronics.com<br />
Internet www.ihp-microelectronics.com<br />
I M P R E S S U M – I M P R I N T<br />
Redaktion / Editors<br />
Dr. Wolfgang Kissinger / Heidrun Förster<br />
Gesamtherstellung / Production in design and layout<br />
GIRAFFe Werbeagentur<br />
leipziger Straße 187<br />
15232 Frankfurt (oder)<br />
Telefon / Fon +49 335 50 46 46<br />
Telefax / Fax +49 335 50 46 45<br />
e-Mail kontakt@giraffe.de<br />
Internet www.giraffe.de<br />
Bildnachweise / Photocredits<br />
Agentur GIRAFFe, Winfried Mausolf,<br />
Bernd Geller, IHp<br />
A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
7
8 A n n u A l R e p o R t 2 0 0<br />
<strong>IHP</strong> GmbH – Innovations for<br />
High Performance <strong>Microelectronics</strong><br />
Leibniz-Institut<br />
für innovative Mikroelektronik<br />
Im Technologiepark 25<br />
15236 Frankfurt (Oder)<br />
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