[理学]第七章 电容版图设计.pptVIP

IC工艺和版图设计 第七章 电容版图设计 参考文献 本章主要内容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 布线电容 本章主要内容 电容类型 电容类型 电容类型 电容类型 电容类型 电容类型 电容的变化 电容的变化 电容的变化 本章主要内容 电容的寄生效应 电容的寄生效应 电容的寄生效应 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 各种电容比较 本章主要内容 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 电容匹配布局 本章重点内容 如果阳极和衬底电势相连，那么基区扩散可以进入隔离区以节省版图面积。图中版图从中间公共隔离岛/发射区接触伸出叉指。该布局有利于减小叉指长度和寄生电阻。 发射结电容 MOS电容 MOS晶体管可以用作电容，但是其轻掺杂背栅会使寄生电阻增大。 MOS晶体管不适合作为电容使用，但是在有些CMOS工艺中往往是唯一的选择。使用MOS电容需要注意的是MOS晶体管的偏置通常不在C-V特性的阈值电压附近。 这样就可以使器件工作在积累区或强反型区，避免使MOS电容工作在耗尽区。 使用MOS电容时还需要注意因为电容的下极板轻掺杂（衬底或N阱），导致下极板寄生很大串联电阻，所以避免使用太长沟道的MOS来制作电容。如果略去源漏扩散，可以使用背栅接触完全包围栅极。 MOS电容 标准双极工艺也可以制作MOS电容，使用发射区作为下极板，金属作为上极板。为了防止N+和隔离区的P+发生过量漏电，可以将发射区和隔离区接在同一电位。 MOS电容 可以把MOS电容的下极板（发射区）制作在与上极板相连的基区中。该结构使发射结电容和MOS电容并联，获得更大单位面积的电容，称为堆叠电容。 PIP电容 结电容和MOS电容都使用扩散区作为下极板。隔离隔离扩散电极的PN结会产生很大的寄生电容并会限制加在电容器上的最大电压。许多CMOS和BICMOS工艺都包含了多层Poly，所以可以使用PIP来制作平板电容。 多晶硅栅作为电容下极板，电阻多晶硅层作为电容上极板。 PIP电容 PIP电容 PIP电容通常都制作在场氧化层上。但是有些设计为了降低电容上极板和衬底的寄生电容，将PIP电容制作在深N+扩散区内，磷的重掺杂加速了LOCOS并生成厚场氧层，降低了电容和下极板和衬底之间的寄生电容。如果将深N+区连接到低阻节点，可以保护电容下极板免受衬底噪声干扰。当工艺不支持深N+或版图规则不允许电容位于深N+顶部时，N阱可以起到类似的屏蔽噪声的作用。 此外由于热氧化会使ONO电容的下极板较为粗糙，所以如果ONO电容下极板相对上极板偏置为正，那么在高压下电容介质容易发生断裂。 PIP电容 PIP电容制作于N阱上可以起到屏蔽噪声的作用 堆叠电容 多层金属相互交叉形成的堆叠电容可以在一定程度上解决单位面积电容较小的问题。 堆叠电容一般由两部分构成，下部分由多晶硅、M1和两者的氧化物填充物构成，上面部分由M1、M2和两者之间的夹层氧化物构成（多层金属扩展工艺则可以使用多层MIP电容结构）。 假设多层氧化物和夹层氧化物具有同样高度，则双层金属工艺的堆叠电容的单位面积电容是简单MIP电容的2倍。 CH7 电容寄生效应 各种电容比较 电容匹配布局 电容类型及其容值变化 布线寄生电容 华侨大学信息科学与工程学院 电子工程系 厦门专用集成电路系统 重点实验室 Copyright by Huang Weiwei 华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室 华侨大学信息学院电子工程系厦门专用集成电路系统重点实验室 主讲：黄炜炜 Email：hww@hqu.edu.cn 1 . Alan Hastings著 . 张为 译 . 模拟电路版图的艺术.第二版 . 电子工业出版社 . CH6-7 CH7 电容寄生效应 各种电容比较 电容匹配布局 电容类型及其容值变化 布线寄生电容 布线电容由两部分组成： 1.平板电容 2.杂散电容 每层互连线都与上一层金属和下一层金属垂直可以减小重叠电容，但是这样会增加布线的复杂度。 杂散电容变化率 0.8um工艺的寄生电容 0.8um工艺的寄生电容 串扰 互连线直接的