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高電容密度硅基MIS芯片電容②
對(duì) 于襯底 采 用 高 摻 雜 的 11 型 低 阻 硅 片 的 M IS電 容器 ,其 電容公 式可 以表 達(dá) 為 :c、一學(xué)式 中 e。 是 真 空介 電常 數(shù) 是 介 質(zhì) 層 材料 的介 電常數(shù) ,S 是 電極 面 積 ,d 是 介 質(zhì) 層 厚 度 。 可 以看 出 。 通過增 大 電極 面積或 者 降低 介質(zhì)層 厚 度都 可 以達(dá)到 增大 電容 的 目的 ,但 介 質(zhì) 層厚 度 減 小 的 同時(shí) 將 會(huì) 導(dǎo) 致耐壓 的 降低 。設(shè)計(jì) 的 3D 結(jié) 構(gòu) 的硅基 M IS 芯 片 電容結(jié) 構(gòu) 如 圖1 所 示 。通 過 在 低 阻 硅襯 底 上 進(jìn) 行 深 孔 刻 蝕 擴(kuò) 大 了有效 電極 面積 ,從 而達(dá) 到 提 升 電 容 密 度 的 目 的 。 深孔 內(nèi) 介 質(zhì)層 采 用 ()N () 型 ( S i() /s i N /s io 結(jié) 構(gòu) )的復(fù)合 介 質(zhì) 膜 ,該 種 ()N 【) 復(fù) 合介 質(zhì) 膜 已被 廣 泛 證實(shí)具 有 相對(duì) 高的 介 電 常數(shù) 、高 擊 穿 電場(chǎng) 和 低 漏 電流等優(yōu) 點(diǎn) ,在存儲(chǔ) 器 方 面已被 大量 應(yīng)用 ] ,可 以有 效 提升 3D 芯 片 電容 的電 容值 和 耐壓 特 性 。 孑L內(nèi) 填 充 層采用 的 是摻 雜多 晶 硅 ,一 方 面 可 以作 為 導(dǎo) 電層 與 孑L內(nèi)介 質(zhì) 充分接 觸 ,另 一 方面 可 以填平 深孔 ,有 助 于后續(xù) 電極 的淀 積 。 最 后 采用 多 層 金屬 結(jié)構(gòu) 作 為 芯 片 電容 的 上 下接觸 電極 。
2 工 藝制 備本 文 采 用 n 型 <1 ()()> 晶 向 、 電 阻 率 0. 003, f l · cm的 硅 片 作 為 襯 底 ,采 用 深 孔 刻 蝕 的 3D 結(jié) 構(gòu)來增 大器 件 的電容值 。 工 藝難 度 主要 在 于深孔 的刻蝕 、孔 內(nèi) 介質(zhì) 的淀 積 以及 多 晶硅 的填 充效 果 。電容密 度 的提 升 與深 孔結(jié) 構(gòu) 密 切 相 關(guān) ,對(duì) 于孔個(gè)數(shù) 、孔深 以及孔形 貌都 有嚴(yán) 格 的要求 。 以 Si()。 作為 刻 蝕 的 掩 蔽 層 .采 用 電感 耦 合 等 離 子 體 ( 1nduc—tiv ely coupl ed plasm a , IC P ) 對(duì) 硅 片 進(jìn) 行 深 孔 的 刻蝕 。ICP 刻 蝕采 用 的是 側(cè) 壁 鈍 化 技 術(shù) 。 陔技 術(shù) 分 為刻 蝕 和鈍 化兩 個(gè) 過 程 ,并 循 環(huán) 交 替 進(jìn) 行 。采 用 分 步刻蝕 法 ,通 過 調(diào)節(jié) 刻 蝕 氣 體 的 流量 比 和時(shí) 問 比優(yōu) 化了 刻蝕 和 鈍化 兩個(gè) 過程 的 比例 ,得 到 了 良好 的 深 孑L形 貌 ,見 圖 2 和 3。 孔 之 間采 用 正 三角 形 排 列 , 有限 的 芯片 面積 上 可 以達(dá) 到 孔 數(shù) 的 最 大 化 .有 利 于 提高 電容 密 度 。單 孔 開 El 約 為 1.6 m .孔 深 約 為25.4 ptm ,深 寬 比高 達(dá) 1 6。 孔 底 直 徑 約 為 l m .且孔 底 呈現(xiàn) 圓弧 狀 。未 出 現(xiàn)突 起 ,I可有效 避 免介 質(zhì)層 生長(zhǎng)時(shí) 因突 起 而產(chǎn)生 重 要缺 陷 。從 而 導(dǎo)致 耐壓 低 、漏 電高等 問題 。 孔 側(cè)壁 光滑 且 保 持 了 一 定 的傾 斜 度 ( 約為 89.2。) ,有 利 于后續(xù) 介質(zhì) 層 和 多 品硅 的填 充 。
推薦產(chǎn)品一、麗芯微電 680pF, ≥1G@50V, 雙面不留邊 單層芯片電容
型號(hào):C11-25-50V-681
容值/容差:680pF / ±20%
溫度系數(shù):±15%@-55~+125℃
絕緣電阻@電壓:≥1G@50V
損耗@頻率:≤2.5@1MHz
封裝尺寸:0.635*0.635*0.178 mm
性能特點(diǎn):尺寸小、容值大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極正面及反面均不留絕緣邊;采用MM結(jié)構(gòu),產(chǎn)品寄生參數(shù)小,使用頻率高至100GHz;表面純金電極,適合金絲、金帶等微組裝工藝;適合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊,以及Sn /Pb、導(dǎo)電膠粘接;七專級(jí)/ 普軍級(jí)可選。
推薦產(chǎn)品二、麗芯微電 68pF, ≥100G@100V, 雙面不留邊 單層芯片電容
型號(hào):C11-25-100V-680
容值/容差:68pF / ±20%
溫度系數(shù):±15%@-55~+125℃
絕緣電阻@電壓:≥100G@100V
損耗@頻率:≤4.0@1KHz
封裝尺寸:0.635*0.635*0.178 mm
性能特點(diǎn):尺寸小、容值大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極正面及反面均不留絕緣邊;采用MM結(jié)構(gòu),產(chǎn)品寄生參數(shù)小,使用頻率高至100GHz;表面純金電極,適合金絲、金帶等微組裝工藝;適合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊,以及Sn /Pb、導(dǎo)電膠粘接;七專級(jí)/ 普軍級(jí)可選。
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