Tụ điện MOS có độ tự cảm gần bằng không Lớp đơn 30V 100 pF Chip tụ điện cho mạch RF băng thông rộng

Tụ MOS Điện cảm gần bằng không HACC101S30V101 100pF 30V Lớp đơn Chip cho Mạch RF Microwave băng thông rộng

Tụ MOS Lớp đơn HACC101S30V101: Điện cảm thấp, Không có hiệu ứng microphonic 100pF cho Mạch GHz

HACC101S30V101 là tụ MOS lớp đơn 100pF ±10% định mức 30V DC, được chế tạo trên đế silicon float-zone (>1000Ω·cm) với lớp điện môi SiO2 nhiệt 300nm.1. Cách cấu trúc Lớp đơn đạt được ESL dưới 0.05nH

Điện cảm nối tiếp tương đương (ESL) trong tụ điện phát sinh từ từ thông được bao bọc bởi vòng dòng điện qua thiết bị. Trong tụ điện gốm nhiều lớp (MLCC), mỗi cặp điện cực bên trong tạo thành một vòng dòng điện và chồng N cặp điện cực tạo ra N vòng song song có điện cảm tương hỗ cộng lại một cách xây dựng. Kết quả là ESL tỷ lệ thuận kém với cả số lớp và chiều dài chip.

Cấu trúc MOS lớp đơn loại bỏ cơ chế này:

Đường dẫn dòng điện chỉ theo chiều dọc:

• Dòng điện chảy từ điện cực vàng trên cùng, theo chiều dọc qua lớp điện môi SiO2, vào đế silicon và ra qua vàng mặt sau—một vòng đơn với diện tích bao bọc tối thiểu. Không có dòng điện chạy ngang dọc theo các điện cực bên trong.Độ dày điện môi so với điện cảm:Giá trị ESL đo được:
• Đối với chip 0.50mm với một dây nối vàng đường kính 25μm, dài 0.5mm, tổng điện cảm vòng xấp xỉ 0.4nH. Trừ đi đóng góp của dây nối (~0.35nH cho 0.5mm dây Au 25μm) còn lại ESL nội tại của chip dưới 0.05nH. Với nhiều dây nối song song, ESL hiệu dụng tỷ lệ thuận với 1/N.Hậu quả thực tế:2. Cơ sở vật liệu cho Phản ứng áp điện bằng không
• Hiệu ứng microphonic trong tụ điện xảy ra khi biến dạng cơ học tạo ra điện áp thông qua hiệu ứng áp điện trực tiếp (biến dạng → phân cực) hoặc thông qua thay đổi kích thước của lớp điện môi (biến dạng → điều biến điện dung). Cả hai cơ chế đều phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể của vật liệu điện môi.SiO2 được phát triển bằng nhiệt không có cả hai hiệu ứng:
• Cấu trúc vô định hình:Không giống như thạch anh tinh thể (có tính áp điện) hoặc BaTiO3 sắt điện (vừa có tính áp điện vừa có tính điện môi), SiO2 vô định hình thiếu trật tự tinh thể tầm xa. Tính áp điện yêu cầu cấu trúc tinh thể không đối xứng tâm—một điều kiện mà mạng lưới nguyên tử ngẫu nhiên của silica vô định hình không thể đáp ứng.

Không có miền sắt điện:

Barium titanate (BaTiO3) trong tụ điện X7R và X5R có hằng số điện môi cao nhờ chuyển động của vách miền—sự định hướng lại các ion Ti4+ trong ô đơn vị perovskite dưới tác dụng của điện trường. Cơ chế này vốn phi tuyến, có độ trễ và liên kết cơ học. SiO2 có hằng số điện môi khoảng 3.9 mà không có thành phần sắt điện, mang lại đặc tính C-V hoàn toàn tuyến tính từ 0V đến điện áp định mức.

So sánh điện môi:3. Kiểm soát quy trình ở cấp độ wafer để đồng nhất điện dung

• Sự nhất quán giá trị điện dung trên một lô sản xuất phụ thuộc vào hai yếu tố: độ đồng nhất độ dày điện môi và định nghĩa diện tích điện cực. Chuỗi quy trình chế tạo HACC giải quyết cả hai:Oxy hóa nhiệt khô:_{Hệ thống kim loại hóa TiW-Au:}Định vị điện cực bằng quang khắc:Kiểm tra DC 100% ở cấp độ wafer:
• Mọi vị trí tụ điện trên mọi wafer đều được dò điện dung ở 1MHz, dòng rò ở điện áp định mức và điện áp đánh thủng. Các vị trí vượt quá giới hạn quy cách được đánh dấu để loại trừ khi cắt. Việc chấp nhận lô dựa trên tỷ lệ dò đạt tối thiểu 95%.Lớp bám dính và rào cản TiW:_{Hệ thống kim loại hóa TiW-Au:}4. Đặc tính hiệu suất RF^{Các phép đo tham số S tín hiệu nhỏ (1-20GHz, đầu dò GSG, hiệu chuẩn short-open-load-thru) trên HACC101S30V101 cho hiệu suất điển hình sau:}Hệ số Q:Tổn thất xuyên âm:
• Tổn thất xuyên âm nối tiếp (hai cổng) dưới 0.1dB trên toàn dải 6GHz cho hệ thống 50Ω, làm cho tụ điện phù hợp cho các ứng dụng ghép nối tổn thất thấp và chặn DC.Cộng hưởng nối tiếp:Các tính năng chínhESL chip dưới 0.05nH. Điện cảm hệ thống bị chi phối bởi dây nối do người dùng kiểm soát, cung cấp khả năng điều chỉnh cộng hưởng tự.^{Đầu ra áp điện bằng không:}Lớp điện môi SiO2 vô định hình không có hệ số áp điện. Hiệu ứng tụ điện kêu bằng không và nhiễu microphonic bằng không, được xác minh bằng thử nghiệm rung động theo MIL-STD-202 Phương pháp 204 (không có đầu ra có thể đo được trên ngưỡng nhiễu ở gia tốc đỉnh 10g, quét 20Hz-2kHz).^{Đồng nhất điện dung cao:}Độ đồng nhất độ dày oxit ±2% kết hợp với kiểm soát CD điện cực ±1μm. Dung sai tiêu chuẩn ±10%, có sẵn ±5%. Không giảm định mức điện dung theo điện áp DC._{Hệ thống kim loại hóa TiW-Au:}Lớp rào cản/bám dính TiW 100nm + điện cực trên cùng bằng vàng tối thiểu 2.5μm. Độ bền kéo mối nối >6gf cho dây vàng 25μm. Mặt sau: TiW-Pt-Au với rào cản Pt tương thích với epoxy bạc.

Đế có điện trở suất cao:

Silicon float-zone với điện trở suất >1000Ω·cm giảm thiểu tổn thất RF của đế, cho phép Q > 300 ở 1GHz.

• Thông số kỹ thuật điện (T = 25°C trừ khi có ghi chú khác)Thông sốĐiều kiện kiểm tra
• Điện dung100pF ±10%
• 1MHz, 1.0VrmsDung sai có sẵn
• ±10% (K), ±5% (J)—30V

Liên tục

Độ bền điện môi

• >100V DCTăng dần 1 phút, 25°C_{Được tách khỏi phép đo tham số S}<0.05nH_{Được tách khỏi phép đo tham số S}Hệ số Q @ 1MHz
• >2000Điển hình
• Hệ số Q @ 1GHz>300

Điển hình

• Dòng rò @ 25°C<10nA
• 30V DCDòng rò @ 125°C30V DC
• TCC+35ppm/°C
• -55°C đến +125°CĐộ trôi điện dung (1000 giờ, 125°C, 30V)
• <1%Kiểm tra tuổi thọ HTOL

Đầu ra áp điện