高电容密度硅基MIS芯片电容②
对 于衬底 采 用 高 掺 杂 的 11 型 低 阻 硅 片 的 M IS电 容器 ，其 电容公 式可 以表 达 为 ：c、一学式 中 e。 是 真 空介 电常 数 是 介 质 层 材料 的介 电常数 ，S 是 电极 面 积 ，d 是 介 质 层 厚 度 。 可 以看 出 。 通过增 大 电极 面积或 者 降低 介质层 厚 度都 可 以达到 增大 电容 的 目的 ，但 介 质 层厚 度 减 小 的 同时 将 会 导 致耐压 的 降低 。设计 的 3D 结 构 的硅基 M IS 芯 片 电容结 构 如 图1 所 示 。通 过 在 低 阻 硅衬 底 上 进 行 深 孔 刻 蚀 扩 大 了有效 电极 面积 ，从 而达 到 提 升 电 容 密 度 的 目 的 。 深孔 内 介 质层 采 用 ()N () 型 ( S i() ／s i N ／s io 结 构 )的复合 介 质 膜 ，该 种 ()N 【) 复 合介 质 膜 已被 广 泛 证实具 有 相对 高的 介 电 常数 、高 击 穿 电场 和 低 漏 电流等优 点 ，在存储 器 方 面已被 大量 应用 ] ，可 以有 效 提升 3D 芯 片 电容 的电 容值 和 耐压 特 性 。 孑L内 填 充 层采用 的 是掺 杂多 晶 硅 ，一 方 面 可 以作 为 导 电层 与 孑L内介 质 充分接 触 ，另 一 方面 可 以填平 深孔 ，有 助 于后续 电极 的淀 积 。 最 后 采用 多 层 金属 结构 作 为 芯 片 电容 的 上 下接触 电极 。
2 工 艺制 备本 文 采 用 n 型 <1 ()()> 晶 向 、 电 阻 率 0． 003, f l · cm的 硅 片 作 为 衬 底 ，采 用 深 孔 刻 蚀 的 3D 结 构来增 大器 件 的电容值 。 工 艺难 度 主要 在 于深孔 的刻蚀 、孔 内 介质 的淀 积 以及 多 晶硅 的填 充效 果 。电容密 度 的提 升 与深 孔结 构 密 切 相 关 ，对 于孔个数 、孔深 以及孔形 貌都 有严 格 的要求 。 以 Si()。 作为 刻 蚀 的 掩 蔽 层 ．采 用 电感 耦 合 等 离 子 体 ( 1nduc—tiv ely coupl ed plasm a ， IC P ) 对 硅 片 进 行 深 孔 的 刻蚀 。ICP 刻 蚀采 用 的是 侧 壁 钝 化 技 术 。 陔技 术 分 为刻 蚀 和钝 化两 个 过 程 ，并 循 环 交 替 进 行 。采 用 分 步刻蚀 法 ，通 过 调节 刻 蚀 气 体 的 流量 比 和时 问 比优 化了 刻蚀 和 钝化 两个 过程 的 比例 ，得 到 了 良好 的 深 孑L形 貌 ，见 图 2 和 3。 孔 之 间采 用 正 三角 形 排 列 ， 有限 的 芯片 面积 上 可 以达 到 孔 数 的 最 大 化 ．有 利 于 提高 电容 密 度 。单 孔 开 El 约 为 1．6 m ．孔 深 约 为25．4 ptm ，深 宽 比高 达 1 6。 孔 底 直 径 约 为 l m ．且孔 底 呈现 圆弧 状 。未 出 现突 起 ，I可有效 避 免介 质层 生长时 因突 起 而产生 重 要缺 陷 。从 而 导致 耐压 低 、漏 电高等 问题 。 孔 侧壁 光滑 且 保 持 了 一 定 的倾 斜 度 ( 约为 89．2。) ，有 利 于后续 介质 层 和 多 品硅 的填 充 。
推荐产品一、丽芯微电 680pF, ≥1G@50V, 双面不留边 单层芯片电容
型号：C11-25-50V-681
容值/容差：680pF / ±20%
温度系数：±15%@-55～+125℃
绝缘电阻@电压：≥1G@50V
损耗@频率：≤2.5@1MHz
封装尺寸：0.635*0.635*0.178 mm
性能特点：尺寸小、容值大，结构简单，电极正面及反面均不留绝缘边;采用MM结构，产品寄生参数小，使用频率高至100GHz;表面纯金电极，适合金丝、金带等微组装工艺;适合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊，以及Sn /Pb、导电胶粘接;七专级/ 普军级可选。
推荐产品二、丽芯微电 68pF, ≥100G@100V, 双面不留边 单层芯片电容
型号：C11-25-100V-680
容值/容差：68pF / ±20%
温度系数：±15%@-55～+125℃
绝缘电阻@电压：≥100G@100V
损耗@频率：≤4.0@1KHz
封装尺寸：0.635*0.635*0.178 mm
性能特点：尺寸小、容值大，结构简单，电极正面及反面均不留绝缘边;采用MM结构，产品寄生参数小，使用频率高至100GHz;表面纯金电极，适合金丝、金带等微组装工艺;适合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊，以及Sn /Pb、导电胶粘接;七专级/ 普军级可选。
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