誘電率と誘電率k

誘電率、k

半導体で使用される様々な材料の誘電特性製造とパッケージングは、集積回路の所望の性能を達成する上で重要な役割を果たします。 したがって、半導体業界で働くほとんどのエンジニアは、誘電特性の基本的な理解を必要としています。

誘電体材料の重要な特性の一つは、その誘電率です。 誘電率（λ）は、電界によって分極される材料の能力の尺度である。

しかし、最初に

密接に関連するプロパティ、容量（C）を議論することによって、誘電率の概念を把握する方が簡単です。 静電容量は、材料に電圧が印加された場合に電荷を保持する材料の能力の尺度であり、2つの平行な導電性プレートの間に挟まれた誘電体層によって

電圧Vが容量Cのコンデンサに印加される場合、保持できる電荷Qは印加電圧Vに正比例し、容量Cは比例定数

。 したがって、Q=CV、またはC=Q/Vとなります。

コンデンサの静電容量は、誘電体層の誘電率

≤

、ならびにコンデンサの面積Aおよび二つの導電板間の分離距離dに依存する。 誘電率と静電容量は、C=

≤

(a/d)のように数学的に関連しています。

使用される誘電体が真空である場合、容量Co

=

≤

o（A/d）、ここで

≤

oは真空の誘電率（8.85×10-12F/m

）である。

材料の誘電率（k）は、その誘電率の比です

≤

真空の誘電率に対する

≤

oなので、k=

≤

/

≤

o。材料の比誘電率。 誘電率は2つの同様の量の比にすぎないため、無次元です。

その定義を考えると、真空の誘電率は1です。

ny材料は真空よりも分極することができるので、材料のkは常に>1です。 誘電率は、主に分極が周波数によって影響されるため、いくつかの材料、例えばポリマーにおいても周波数の関数であることに留意されたい。

低k誘電体は、誘電率が低い、または電荷を分極して保持する能力が低い誘電体です。 Low-k誘電体は、信号を運ぶ導体を互いに絶縁するための非常に優れた絶縁体です。 したがって、デバイス性能の低下を防止するために、非常に近い金属線間の結合を抑制する必要がある、非常に高密度の多層ICでは、低k誘電体が必 一方、高k誘電体は高い誘電率を有します。

一方、高k誘電体は高い誘電率を有する。 High-k誘電体は電荷を保持するのに優れているため、コンデンサに適した誘電体です。 High-k誘電体は、デジタルデータを電荷の形で格納するメモリセルでも使用されます。