Monolithic Microwave Integrated Circuit

Ein MMIC (von Monolithic Microwave Integrated Circuit) ist in der Hochfrequenztechnik eine spezielle Klasse von integrierten Bauteilen. Dabei werden alle aktiven und passiven Komponenten auf einem Halbleiter-Substrat realisiert (Dicke typ. 100 µm). Die Miniaturisierung ermöglicht Schaltungen bis in den Bereich der Millimeterwellen.

Geometrische Struktur des Chips eines MMICs
Gehäuse des MMIC MSA-0686 und ein Schaltplan des vom Hersteller vorgeschlagenen elektrischen Anschluss dieses Bausteins. Die Versorgung erfolgt durch einen Gleichspannungsanteil an dem Ausgang des MMIC.

Bei der Hybrid-MIC-Technik kann nur ein Teil der Bauelemente auf dem Substrat (meist Keramiksubstrat) realisiert werden. Der Rest muss bestückt werden und hat aufgrund der Anschlussleitungen entsprechend schlechtere Hochfrequenzeigenschaften.

Bauelemente

Die Realisierung von Widerständen erfolgt in Dünnfilmtechnik oder dotiertem Halbleitermaterial mit ohmscher Kontaktierung. Kondensatoren bestehen aus übereinander gelegten Metallflächen mit Siliziumnitrid als Dielektrikum. Induktivitäten und Transformatoren entstehen aus Leiterbahnschnecken.

Die Leiterbahnführung erfolgt als Streifenleitung und ermöglicht die Anwendung von Leitungstransformation und Anordnungen aus gekoppelten Leitungen gemäß der Leitungstheorie. Die typische Leiterbahnbreite für eine 50-Ω-Leitung beträgt 70 µm, die Dicke eines menschlichen Haars.

Darüber hinaus sind Durchkontaktierungslöcher (VIAs) möglich und sogenannte air bridges für Leiterbahnkreuzungen.

Zu den wesentlichen aktiven Bauelementen zählen Schottky-Diode, IMPATT-Diode, Kapazitätsdiode, Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor, high-electron-mobility transistor und heterojunction bipolar transistor.

Vor- und Nachteile
  • Günstige Produktion bei großer Stückzahl
  • Geringe Baugröße
  • Reproduzierbare gleichbleibende Resultate
  • Große Bandbreite
  • Lange Entwicklungszyklen

Literatur
  • Denis J. Connolly, Kul B. Bhasin, Robert R. Romanofsky: Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC) Technology for Space Communications Applications. In: NASA Technical Memorandum. 100 187 IAF-87-491 (PDF).
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