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集成电容器

在集成电路中,电容也是一个重要的元件。IC中应尽量避免使用电容器,因电容器占面积大。在双极型模拟集成电路中,集成电容器用作频率补偿以改善电路的频率特性。在MOS模拟集成电路中,由于在工艺上制造集成电容比较容易,并且容易与MOS器件相匹配,故集成电容得到较广泛的应用。普通pn结电容的容量较小,有较大的温度系数和寄生效应等缺点,故应用不多。在双极型和MOS模拟集成电路中的电容大多采用MOS结构或其相似结构。由于在MOS工艺中实现的MOS电容,匹配精度比电阻好,一般约为0.1%~5%,因此在D/A、A/D转换器和开关电容电路等集成电路中,往往用电容代替电阻网络。

3.2.1 双极集成电路中常用的集成电容器
MOS电容器
以N+硅作为下极板的MOS电容器


集成电路中MOS电容

以上介绍MOS电容器的电容量的大小和电容器的面积有关,与单位面积的电容即两个极板之间的氧化层的厚度有关。可以用下式计算:

真空电容率:
是二氧化硅的相对介电常数,约等于3.9,两者乘积为 ,如果极板间氧化层的厚度为80nm(0.08μm),可以算出单位面积电容量为 ,也就是说,一个10,000μm2面积的电容器的电容只有4.3pF。

3.2.2 MOS集成电路中常用的MOS电容器


在硅栅MOS电路中,要用到铝线、多晶硅连线和扩散连等三重布线,它们的主要性质列于下表。可见,铝线电流容量最大,电阻最小,因此在电路的互相连接上尽可能 采用铝线,特别是电源线和地线、电源线VDD、VGG及地线VSS采用水平铝线,尽量不交叉,如必须交叉时则使用短而粗的重掺杂多晶硅线,因为多晶硅线的寄生电容仅高于铝线,各类互连线引起寄生电容也列于表中(设宽度均为10μm)。

交叉连线
双层布线



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