HACC331S25V500 Пользовательский высоковольтный диэлектрический МОП-конденсатор 330 пФ 25 В с ультранизким уровнем фазового шума для схем VCO и PLL — полностью настраиваемый

HACC331S25V500 представляет собой полностью настраиваемый однослойный МОП-конденсатор емкостью 330 пФ и напряжением 25 В, оснащенный разработанным высоковольтным композитным диэлектрическим стеком (SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;/HfO&sub2;), который обеспечивает плотность емкости 1320 пФ/мм²— более чем в 3 раза выше, чем у обычных МОП-конденсаторов только из SiO&sub2;—, при этом обеспечивая ультранизкий уровень фазового шума ниже -165 дБн/Гц при смещении 10 кГц для резонансных контуров VCO, фильтров петли PLL и малошумящих синтезаторов частоты. Созданное на полностью конфигурируемой платформе, это устройство адаптируется к вашим требованиям по емкости (от 10 пФ до 1000 пФ), напряжению (от 6,3 В до 100 В), геометрии кристалла и металлизации с быстрым прототипированием.

Высоковольтный диэлектрик для превосходной плотности емкости

HACC331S25V500 преодолевает фундаментальный компромисс между плотностью емкости и производительностью ВЧ за счет разработанного высоковольтного диэлектрического стека, нанесенного методом атомно-слоевого осаждения (ALD) для контроля толщины на уровне ангстрем. Общая толщина стека (основа из SiO&sub2; + высоковольтные слои Al&sub2;O&sub3;/HfO&sub2;) составляет примерно 300 нм эквивалентной толщины оксида (EOT). При емкости 330 пФ на стандартной площади 0,50 × 0,50 мм это устройство обеспечивает плотность емкости 1320 пФ/мм²— более чем в 3 раза выше плотности емкости обычных МОП-конденсаторов только из SiO&sub2; и сопоставима с лучшими тонкими пленочными конденсаторными технологиями.

Ключевые преимущества высоковольтного подхода включают:

• Базовый слой SiO&sub2; обеспечивает атомарно совершенный кремниевый интерфейс, необходимый для низкой плотности ловушек на интерфейсе (D_it <5×10¹⁰ см⁻²эВ⁻¹), обеспечивая минимальный вклад мерцающего шума в фазовый шум VCO/PLL
• Высоковольтные верхние слои Al&sub2;O&sub3; и HfO&sub2; увеличивают общую плотность емкости за счет более высоких диэлектрических постоянных (k≈9 для Al&sub2;O&sub3;, k≈25 для HfO&sub2;), при этом физически отделены от кремниевого интерфейса, чтобы избежать внесения дополнительных центров захвата
• Беспрокольная ALD-покрытие по всей площади конденсатора устраняет пути утечки, обусловленные дефектами, которые снижают выход годных в напыленных или испаренных высоковольтных пленках
• Отсутствие внутренних электродов и перемычек в однослойной МОП-архитектуре создают коаксиальный путь тока, свободный от паразитных индуктивных механизмов, которые поражают MLCC

Ультранизкий уровень фазового шума для VCO и PLL

Фазовый шум в генераторах, управляемых напряжением (VCO), и петлях фазовой автоподстройки частоты (PLL) устанавливает фундаментальный предел чистоты спектра синтезаторов частоты. HACC331S25V500 минимизирует свой вклад в фазовый шум VCO/PLL за счет трех одновременных оптимизаций конструкции:

1. Ультранизкий мерцающий шум 1/f за счет минимизации ловушек на диэлектрическом интерфейсе: Базовый слой SiO&sub2;, термически выращенный на кремнии с высокой удельной проводимостью (более 1000 Ом·см), обеспечивает плотность ловушек на интерфейсе ниже 5×10¹⁰ см⁻²эВ⁻¹ — улучшение на порядок по сравнению с нанесенными диэлектриками. В сочетании с последующим азотным отжигом диэлектрический стек обеспечивает частоту угла мерцающего шума ниже 1 кГц.

2. Подтвержденная производительность по фазовому шуму в резонансных контурах VCO: При характеризации в качестве резонансного конденсатора в LC-VCO с перекрестным возбуждением на 10 ГГц, HACC331S25V500 вносит фазовый шум ниже -165 дБн/Гц при смещении 10 кГц и ниже -185 дБн/Гц при смещении 1 МГц. Эта производительность подтверждена измерением остаточного фазового шума в соответствии со стандартом IEEE Std 1139 с использованием метода перекрестной корреляции двух генераторов.

3. Оптимизация шума высоковольтного диэлектрика: Высоковольтные диэлектрики известны тем, что проявляют более высокий шум 1/f, чем SiO&sub2;. HACC331S25V500 смягчает это за счет тонкого межслойного слоя SiO&sub2;, который физически отделяет кремниевый канал от высоковольтных слоев — центры захвата в Al&sub2;O&sub3; и HfO&sub2; находятся слишком далеко от кремниевого интерфейса, чтобы эффективно обмениваться носителями на низких частотах.

Ключевые электрические характеристики

• Емкость: 330 пФ ±10% (±5% опционально), измерено при 1 МГц, 1,0 В среднеквадр., 25°C
• Номинальное постоянное напряжение: 25 В непрерывно
• Диэлектрическая прочность: >75 В (300% от номинального), выдержка 5 сек, 100% тестирование на производстве
• Тип диэлектрика: Высоковольтный композитный (SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;/HfO&sub2;), ALD-осаждение, ~300 нм EOT
• Плотность емкости: 1320 пФ/мм² (в 3 раза больше, чем у обычного МОП-конденсатора из SiO&sub2;)
• Фазовый шум при смещении 10 кГц: < -165 дБн/Гц (VCO 10 ГГц, перекрестная корреляция по IEEE Std 1139)
• Частота угла шума 1/f: < 1 кГц (плато мерцающего шума)
• Коэффициент добротности при 1 МГц / при 1 ГГц:>1500 / >150
• ESR при 1 ГГц: <0,12 Ом
• Собственная индуктивность кристалла ESL: <0,05 нГн
• Коэффициент потерь: ≤0,15% при 1 кГц, 1,0 В среднеквадр.
• Температурный коэффициент емкости (TCC):+35 ppm/°C (-55°C до +125°C)
• Диапазон рабочих температур:-55°C до +125°C
• Сопротивление изоляции: ≥10¹⁴ МОм при номинальном напряжении постоянного тока, 25°C
• Диэлектрическая абсорбция: <0,1% при 1 кГц
• Чувствительность к влаге: MSL 1 (неограниченный срок хранения на полу по J-STD-020)
• Температура хранения:-65°C до +150°C
• Рейтинг ESD: Класс 0 (HBM) по JESD22-A114

Физические характеристики и конструкция

• Размеры кристалла: 0,50 × 0,50 × 0,15 мм (±25 мкм)
• Архитектура дизайна: Двусторонний с рамкой (поля)
• Подложка: Float-Zone Si, >1000 Ом·см
• Верхняя металлизация: TiW-Au, ≥2,5 мкм Au (оптимизировано для проволочного монтажа)
• Нижняя металлизация: TiW-Pt-Au, ≥1,0 мкм Au с платиновым диффузионным барьером
• Прочность проволочного монтажа:>6 gf для 25 мкм золотой проволоки (MIL-STD-883 Метод 2011.7)
• SRF на уровне кристалла:>2 ГГц (без монтажной проволоки, де-эмбеддировано)
• SRF системы (монтажная проволока 0,5 мм):>500 МГц (одиночная золотая проволока 25 мкм)
• Тип монтажа: Пригодный для проволочного монтажа / проводящий эпоксидный или эвтектический припой AuSn
• Соответствие: Соответствует RoHS (EU 2015/863), без галогенов по IEC 61249-2-21, без SVHC по REACH

Платформа для индивидуального изготовления — разработка по вашим спецификациям

HACC331S25V500 построен на полностью конфигурируемой платформе МОП-конденсаторов. Как производитель на заказ, мы предлагаем полную адаптацию следующих параметров с сроком прототипирования 3–4 недели:

• Емкость: от 10 пФ до 1000 пФ; доступен допуск ±5% или более строгий
• Номинальное напряжение: от 6,3 В постоянного тока до 100 В постоянного тока
• Диэлектрический стек: Пользовательские высоковольтные материалы (Al&sub2;O&sub3;, HfO&sub2;, ZrO&sub2;, Ta&sub2;O&sub5;); соотношение толщины слоев адаптировано к целевой плотности емкости
• Размеры кристалла: от 0,25 × 0,25 мм до 5,0 × 5,0 мм; прямоугольные соотношения сторон до 4:1; неправильные геометрии по запросу
• Верхняя металлизация: до 5,0 мкм Au; алюминиевая металлизация; предварительное осаждение AuSn
• Нижняя металлизация: только Au; предварительное осаждение AuSn/AuGe/AuSi для высокотемпературного монтажа
• Архитектура дизайна: Доступны конфигурации с односторонней рамкой или без рамки
• Срок изготовления прототипа: Стандартно 3–4 недели; ускоренно 1–2 недели для стандартных значений емкости