تقریباً صفر انډکټانس MOS Capacitors واحد لایه 30V 100 pF Capacitor Chip برای مدارهای RF پهن باند

تقریباً محرک صفر MOS Capacitor HACC101S30V101 100pF 30V تراشه تک لایه ای برای مدارهای مایکروویو RF پهن باند

HACC101S30V101 یک لایه MOS Capacitor: کم استحکام، بدون میکروفون 100pF برای مدار های GHz

HACC101S30V101 یک خازن MOS تک لایه ای 100pF ±10٪ با نرخ 30V DC است که بر روی یک بستر سیلیکونی منطقه شناور (> 1000Ω · cm) با SiO حرارتی 300nm ساخته شده است₂اندازه تراشه 0.50mm * 0.50mm * 0.15mm با حداقل 2.5μm فلز شدن بالای طلا و حداقل 1.0μm پشت طلا است.آن را برای برنامه های کاربردی بالاتر از 1GHz بهینه شده است که در آن انژکتور سری انگل، سر و صدا ناشی از ارتعاش و توزیع ظرفیت واحد به واحد به طور مستقیم عملکرد سیستم را تعیین می کند.

1چگونه ساخت یک لایه به زیر 0.05nH ESL می رسد

در یک خازن سرامیکی چند لایه ای (MLCC) ، این مقدار می تواند به اندازه ای زیاد باشد که به اندازه ای که می توان آن را در یک خازن سرامیکی چند لایه ای (MLCC) اندازه گیری کرد، به اندازه ای زیاد باشد.هر جفت الکترود داخلی یک حلقه جریان را تشکیل می دهد، و انبار N جفت الکترود حلقه های موازی N را ایجاد می کند که حثیت متقابل آنها به طور سازنده اضافه می شود. نتیجه ESL است که با تعداد لایه ها و طول تراشه به طور ضعیف مقیاس پذیر است.

ساختار تک لایه ای MOS این مکانیسم را از بین می برد:

• مسیر جریان فقط عمودی:جریان های فعلی از الکترود بالای طلا، عمودی از طریق SiO₂دی الکتریک، به زیربنای سیلیکون، و از طریق پشت آن بیرون می آید یک حلقه واحد با حداقل منطقه محصور.
• ضخامت دی الکتریک در مقابل نفوذ:300nm SiO₂در این مقیاس، سهم جریان مغناطیسی از منطقه دی الکتریک توسط سیم اتصال و هندسه مدار خارجی تسلط دارد.
• مقادیر اندازه گیری شده ESL:برای یک تراشه 0.50 میلی متری با یک قطر 25μm، سیم اتصال طلا 0.5mm طولانی، حثیت حلقه کل تقریبا 0.4nH است.5mm از سیم 25μm Au) یک تراشه داخلی ESL را زیر 0 می گذارد.05nH. با چند سیم اتصال موازی، ESL موثر تقریبا به اندازه 1/N است.
• عواقب عملی:در 100pF، رزونانس سری با 0.05nH ESL بالاتر از 2.2GHz رخ می دهد، اما ESL تراشه ذاتی به اندازه کافی پایین است که نفوذ سیم اتصال کنترل شده توسط کاربر غالب است.به طراح مدار کنترل مستقیم بر فرکانس رزونانس را از طریق انتخاب طول سیم اتصال می دهد.

2. مادي پايه براي پاسخ بيژو الکتريکي صفر

The microphonic effect in capacitors occurs when mechanical strain induces a voltage through either the direct piezoelectric effect (strain → polarization) or through dimensional changes in the dielectric (strain → capacitance modulation)هر دو مکانیسم به ساختار کریستالوگرافی ماده دی الکتریک بستگی دارد.

SiO به طور حرارتی رشد کرده است₂بدون هر دو اثر است:

• ساختار آمورفی:برخلاف کوارتز بلوری (که پیزو الکتریکی است) یا BaTiO آهن الکتریکی₃(که هم پیزو الکتریکی و هم الکترو استریکتیو است) ، SiO آمورف₂فاقد نظم کریستالوگرافیک درازمدت است. پیزوالکتریکیت نیاز به یک ساختار کریستالی غیرمرکز متماثل دارد، شرایطی که شبکه اتمی تصادفی سیلیس آمورف نمی تواند برآورده کند.
• بدون دامنه های آهن الکتریکی:تیتانات باریوم (BaTiO)₃) در خازن های X7R و X5R ثابت دی الکتریک بالا خود را از حرکت دیوار دامنه حاصل می کند⁴⁺این مکانیسم به طور ذاتی غیر خطی، هیستریتیک و به صورت مکانیکی متصل است.₂دارای ثابت دی الکتریک تقریباً 3.9 بدون هیچ جزء آهن الکتریکی است، که یک ویژگی C-V کاملاً خطی از 0V تا ولتاژ اسمی را تولید می کند.
• مقايسه الکتروستريکشن:تمام دی الکتریک ها برخی از الکترو استریکشن را نشان می دهند، اما اثر در SiO₂نسبت به فیروالکتریک های با K بالا، به مراتب کوچکتر است. ضریب الکتروستریکتیو SiO حرارتی₂کمتر از 10 است^-22m2/V2 در مقایسه با حدود 10^-16m2/V2 برای BaTiO₃یک عامل یک میلیون تفاوت.

3کنترل فرآیند در سطح وافره برای یکسانی ظرفیت

ثبات ارزش ظرفیت در یک دسته تولید به دو عامل بستگی دارد: یکسانی ضخامت دی الکتریک و تعریف منطقه الکترود. توالی ساخت HACC هر دو مورد را مورد توجه قرار می دهد:

• اکسیداسیون حرارتی خشک:سیلیکون وافرها در یک کوره کوارتز در 950-1050 ° C در یک O خشک اکسید می شوند₂. محیط. حرکات اکسیداسیون دیل-گروو باعث رشد محدود کننده خود میشنکه انحراف ضخامت اکسید در یک وافر 150 میلی متری به طور معمول کمتر از ± 2٪ است (با اللیپسمتری طیف سنجی در 49 نقطه در هر وافر اندازه گیری می شود).
• لیتوگرافی الکترود:الکترود طلایی بالا توسط یک فرآیند بلند کردن با استفاده از فوتولیتوگرافی تماس تعریف می شود.تغییر منطقه الکترود با تحمل ابعاد بحرانی ماسک لیتوگرافی (CD) ±1μm بر روی ابعاد اسمی الکترود 400μm کنترل می شود، که کمتر از ±0.5٪ به تغییر ظرفیت کمک می کند.
• آزمایش DC 100٪ در سطح وافره:هر محل خازن در هر وافر برای ظرفیت در 1MHz، جریان نشت در ولتاژ نامی و ولتاژ خرابی مورد بررسی قرار می گیرد. سایت هایی که از محدودیت های مشخصات فراتر می روند برای حذف در دیسینگ رنگ آمیزی می شوند.پذیرفتن دسته بر مبنای حداقل 95 درصد بهره برداری از سُند است.
• چسبندگی TiW و لایه مانع:یک لایه نازک TiW (تایتانیوم-تولفستم، به طور معمول 100nm) بین سیلیکون / SiO قرار می گیرد₂سطح و الکترود طلا. این لایه سه عملکرد دارد: ترویج چسبندگی (ممانعت از قطع لایه طلا در طول اتصال سیم) ،موانع پخش (ممانعت از انتشار متقابل سیلیکون-طلای در دمای بالا)، و گسترش جریان (کاهش تراکم جریان محلی در سایت های اوراق قرضه).

4ویژگی های عملکرد RF

اندازه گیری پارامتر S سیگنال کوچک (۱-۲۰GHz، سنج GSG، کالیبراسیون کوتاه مدت بار باز) بر روی HACC101S30V101 عملکرد معمولی زیر را به دست می آورد:

• فاکتور Q:>2000 در 1MHz، >300 در 1GHz، >80 در 5GHz._s) روند، که در آن R_sشامل هر دو ESR و خسارات ناشی از بستر است.زیربنای منطقه شناور با مقاومت بالا (> 1000Ω · cm) از دست دادن جریان گردشی را که در غیر این صورت Q را در زیربناهای سیلیکونی استاندارد Czochralski تخریب می کند ، به حداقل می رساند.
• از دست دادن ورودی:از دست دادن ورودی متصل به سری (دو پورت) کمتر از 0.1dB از طریق 6GHz برای یک سیستم 50Ω است ، که خازن را برای تطبیق با ضرر کم و برنامه های مسدود کننده DC مناسب می کند.
• صداي سري:با یک سیم اتصال 0.5mm، حثیت کل ~ 0.4nH باعث ایجاد یک سرایت خود سری در حدود 800MHz برای ارزش 100pF می شود.این به خوبی مشخص شده و می تواند با تنظیم هندسه سیم پیوند تغییر یابد - درجه ای از آزادی که با خازن های بسته بندی شده جداگانه در دسترس نیست.

ویژگی های کلیدی

• نزديک به صفر استندنت داخليESL تراشه کمتر از 0.05nH. محرک سیستم تحت سلطه سیم اتصال کنترل شده توسط کاربر است که باعث ایجاد رزونانس شخصی قابل تنظیم می شود.
• صفر خروجی پیزو الکتریکی:SiO آمورف₂دی الکتریک بدون ضریب پیزو الکتریکی، صفر اثر سندر خواننده و صفر گیرنده نویز میکروفیکبا آزمایش لرزش بر اساس روش MIL-STD-202 204 (هیچ خروجی قابل اندازه گیری بالاتر از سطح سر و صدا در شتاب اوج 10g)، 20 هرتز-2 کلو هرتز).
• یکسانی ظرفیت بالا:یکسانی ضخامت اکسید ± 2٪ در ترکیب با کنترل سی دی الکترود ± 1μm. ± 10٪ تحمل استاندارد، ± 5٪ در دسترس. بدون کاهش ظرفیت تعصب DC.
• سیستم متالیزه TiW-Au:100nm TiW مانع / لایه چسبندگی + 2.5μm حداقل الکترود بالای طلا. قدرت کشش پیوند > 6gf برای سیم Au 25μm. پشت: TiW-Pt-Au با مانع Pt برای سازگاری اپوکسی نقره.
• زیربنای مقاومت بالا:سیلیکون منطقه شناور با >1000Ω · cm مقاومت از دست دادن RF بستر را به حداقل می رساند و Q > 300 را در 1GHz امکان پذیر می کند.

مشخصات الکتریکی (T = 25°C مگر اینکه ذکر شده باشد)

راهنمای طراحی برنامه

مدارهای VCO و PLL:The absence of piezoelectric response makes the HACC101S30V101 suitable for oscillator tank circuits where mechanical vibration would otherwise modulate the capacitance and appear as phase noise sidebandsدر یک VCO 2GHz معمولی با یک خازن مخزن 100pF، حساسیت پیزو الکتریکی 1ppm / g (معمول برای X7R) باعث ایجاد نوسان فرکانس تحریک شده توسط ارتعاش 2kHz / g می شود.HACC101S30V101 این مکانیسم را در سطح قطعات حذف می کند..

بازپرداخت پهن باند:برای جدا کردن منبع برق بالاتر از 1GHz، تراشه را تا جایی که امکان پذیر است به دستگاه فعال متصل کنید.سیم اتصال 5 میلی متر از الکترود بالای خازن به پد دستگاه تولید فرکانس رزونانس سری نزدیک به 800MHz با ارزش 100pF. بالاتر از این فرکانس، خازن به نظر می رسد محرک اما ارزش محرک محرک سیم اتصال به خوبی کنترل شده است، نه ESL داخلی ناشناخته. برای دور زدن پوشش 1-6GHz،استفاده از دو سیم اتصال موازی برای کاهش نصف induktance موثر و دو برابر فرکانس رزونانس سری.

مطابقت LNA:Q > 300 در 1GHz تضمین می کند که خازن باعث از دست دادن کمی به شبکه های تطبیق ورودی می شود. هنگام طراحی یک تطبیق L-section، محرک نه خازن بر از دست دادن شبکه تسلط خواهد داشت.استفاده از خازن به عنوان عنصر سری (بلاک DC) یا عنصر شنت، بسته به نسبت تبدیل مقاومت.

تجمع

فشار: AuSn eutectic (320°C، N₂/H₂اتصال سیم: اتصال توپ ترموزونیک 25μm Au (مرحله 120-150 °C، نیروی اتصال 25-35gf، قدرت کشش > 6gf) یا اتصال تیغ فوق صوتی 25μm Al در دمای اتاق.کلاس 0 ESD (HBM).

برای داده های اندازه گیری پارامتر S، نقشه های C-V سطح وافر، گزارش های آزمایش لرزش، یا مقادیر ظرفیت سفارشی در پلتفرم 0.50mm با ما تماس بگیرید.