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1、集成电路版图基础集成电路版图基础电容版图设计电容版图设计光电工程学院光电工程学院王智鹏王智鹏一、电容概述一、电容概述n电容器，能够存储电荷的器件。电容器，能够存储电荷的器件。n单位：法拉（单位：法拉（F）两块导电材料中间存在绝缘介质就会形成电容两块导电材料中间存在绝缘介质就会形成电容n电容充电电容充电二、二、MOS集成电路中的电容器集成电路中的电容器 MOS集成电路中的电容器几乎都是平板电集成电路中的电容器几乎都是平板电容器。平板电容器的电容表示式：容器。平板电容器的电容表示式：C=oox/toxWL=C0WL o、ox、tox由材料性质以及绝缘层的厚度由材料性质以及绝缘层的厚度决定，绝缘层越
2、薄单位电容越大。决定，绝缘层越薄单位电容越大。式中式中W和和L是平板电容器的宽度和长度，是平板电容器的宽度和长度，二二者的乘积即为电容器的面积。者的乘积即为电容器的面积。1、基本电容版图、基本电容版图下极板下极板上极板上极板引线孔引线孔n注意，集成电路中电容值的计算，应计算注意，集成电路中电容值的计算，应计算有效极板面积有效极板面积。即上、下极板之间重叠的。即上、下极板之间重叠的面积面积 2、MOS集成电路中常用的电容：集成电路中常用的电容：n（1）扩散电容）扩散电容单层多晶工艺使用的方法。淀积多晶硅前先掺单层多晶工艺使用的方法。淀积多晶硅前先掺杂下电极板区域，再生长栅氧化层和淀积作上杂下电极
3、板区域，再生长栅氧化层和淀积作上电极的多晶硅电极的多晶硅多晶硅多晶硅-扩散区电容器；扩散区电容器；N阱电容阱电容nN阱电容的优缺点阱电容的优缺点单位电容值大单位电容值大电容值随上极板（多晶硅栅）上的电容值随上极板（多晶硅栅）上的电压改变而改变电压改变而改变N阱与阱与P型衬底之间形成平行极板，型衬底之间形成平行极板，产生寄生电容产生寄生电容n由于扩散电容的结构与由于扩散电容的结构与MOS管相似，管相似，可以将可以将MOS管的栅源漏电极进行适当管的栅源漏电极进行适当连接构成有源电容，起扩散电容的作连接构成有源电容，起扩散电容的作用用nMOS管的沟道面积即为电容面积管的沟道面积即为电容面积 n（2）
4、同质材料电容器）同质材料电容器分别使用两层金属或两层多晶硅作分别使用两层金属或两层多晶硅作为电容器的上下极板，氧化层作为为电容器的上下极板，氧化层作为绝缘介质绝缘介质金属电容；双多晶硅电容金属电容；双多晶硅电容n能够有效减小寄生电容，但金属电容能够有效减小寄生电容，但金属电容器单位电容值较小，器单位电容值较小，n（3）叠层电容器）叠层电容器利用利用metal1或第二层多晶硅覆盖在或第二层多晶硅覆盖在第一层多晶硅之上形成第三层极板，第一层多晶硅之上形成第三层极板，增大电容值。增大电容值。金属金属-多晶硅多晶硅-扩散区电容扩散区电容3、电容值误差、电容值误差边缘电容边缘电容n理想平板电容器的电场线
5、是直线，但实际理想平板电容器的电场线是直线，但实际情况下，在靠近边缘地方的会发生弯曲，情况下，在靠近边缘地方的会发生弯曲，越靠近边缘，弯曲越严重。称为越靠近边缘，弯曲越严重。称为极板边缘极板边缘效应效应。n极板边缘处的电场分布不均匀，造成电容极板边缘处的电场分布不均匀，造成电容的边缘效应，这相当于在电容里并联了一的边缘效应，这相当于在电容里并联了一个附加电容。个附加电容。n由于集成电路中电容器上下极板交错由于集成电路中电容器上下极板交错分布，面积不等，极板边缘效应更加分布，面积不等，极板边缘效应更加明显明显n为了减小边缘电容的影响，版图设计为了减小边缘电容的影响，版图设计中尽量不拆分电容中尽量不拆分电容关于实验关于实验n一次版图分析实验，三次版图设计实验一次版图分析实验，三次版图设计实验n版图分析实验报告应有实验结果为分析所版图分析实验报告应有实验结果为分析所得电路。最好分析出电路功能得电路。最好分析出电路功能n版图设计实验报告应有实验结果为版图照版图设计实验报告应有实验结果为版图照片截图、验证结果截图片截图、验证结果截图