[發(fā)明專利]MOM電容、MOM電容陣列及MOM電容陣列的布局和走線方法

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• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107633128A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙長猛;趙喆;劉寅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華大九天軟件有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11467
• 代理人: 王金雙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路MOM電容的版圖設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于高速電荷型SARADC采樣系統(tǒng)中的MOM電容、MOM電容陣列及MOM電容陣列的布局和走線方法。

背景技術(shù)

逐次逼近寄存器型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(SARADC)的分辨率一般為8位到16位，且具有低功耗、小尺寸等特點(diǎn)。由于具有上述特點(diǎn)，SARADC獲得了很廣的應(yīng)用范圍，例如應(yīng)用到便攜式電池供電儀表、筆輸入量化器、工業(yè)控制和數(shù)據(jù)信號采集器等。

由于SARADC能夠適應(yīng)多種模擬輸入方式(單級、雙級、差分)，在開關(guān)、多通道應(yīng)用中能保證零數(shù)據(jù)延遲，以及速度、精度適中，功耗、成本低，因此，在工業(yè)控制方面的應(yīng)用尤為廣泛，特別適用于測量各種物理量的傳感器。例如在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，成千上萬個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由1塊電池或者幾平方毫米的太陽能電池供電，這就要求傳感器節(jié)點(diǎn)面積小、成本低，并且長時(shí)間工作消耗的能量也很小，而SARADC則可以滿足這種應(yīng)用需求。

SARADC還廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)儀器的成像系統(tǒng)，例如CT掃描儀、MRI和X射線系統(tǒng)，SARADC的零延遲、較高采樣速率和較好DAC指標(biāo)的優(yōu)勢，保證了成像系統(tǒng)的高刷新速率和高成像分辨率；SARADC的ADC面積小、功耗低等優(yōu)勢在便攜式醫(yī)學(xué)儀器、安防安檢系統(tǒng)應(yīng)用中也得到了充分發(fā)揮。

傳統(tǒng)的SARADC根據(jù)采樣系統(tǒng)的不同又分為電壓型、電流型、阻容混合型、電荷型等，其中電荷型由于具有匹配好、功耗低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。而由于SARADC的低功耗、高采樣速率的要求，采樣電容的容值也需要越做越小，甚至需要幾fF或者零點(diǎn)幾fF的電容。在各種電容(MOSCAP、MIM、PIP，MOM)結(jié)構(gòu)中，只有MOM電容不會(huì)增加掩模版層次，并且成本便宜，但是相關(guān)工藝廠提供的MOM仿真模型都不會(huì)太小(華力55nm最小80fF以上)，無法做到高速SARADC所需要的10fF左右的電容，并且電容兩個(gè)極板對地的寄生無法消除。因此，在有限的版圖面積下設(shè)計(jì)一種低容值、低失配誤差、低寄生的單位電容且產(chǎn)生匹配的電容陣列，是一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種MOM電容、MOM電容陣列及MOM電容陣列的布局和走線方法，可以克服工藝的限制，減小采樣電容的容值，并有效消除采樣極板的寄生電容，提高電容的匹配性，提高SARADC精度和采樣速率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的MOM電容，包括：中間金屬層和上下屏蔽層，其中，

所述中間金屬層由插指形式的上極板和下極板構(gòu)成，所述下極板包圍所述上極板；所述上下屏蔽層采用整片結(jié)構(gòu)；所述上下屏蔽層和所述中間金屬層層疊在一起，通過通孔進(jìn)行連接。

進(jìn)一步地，所述上極板，由多個(gè)指狀排列具有預(yù)設(shè)間距的金屬線條通過頂端相連于上端金屬線條構(gòu)成；所述下極板，由多個(gè)指狀排列具有預(yù)設(shè)間距的金屬線條通過底端相連于下端金屬線條構(gòu)成；所述上極板、所述下極板的指狀排列的具有預(yù)設(shè)間距的金屬線條的底端、頂端相對插入對方金屬線條的預(yù)設(shè)間距之中；所述下極板最外圍的金屬線條包圍所述上極板左右兩側(cè)最外側(cè)的金屬線條和上端金屬線條，并留有引出開口。

進(jìn)一步地，所述中間金屬層由多層金屬層由下自上依次層疊構(gòu)成，其中，最上層的金屬層做上極板的引出端頭并直接作為電容的連出端頭。

進(jìn)一步地，所述最上層的金屬層的上極板中間的金屬線條上下串通上極板的上端金屬線條并穿過下極板的引出開口，作為上極板的引出端頭。

進(jìn)一步地，所述中間金屬層為多個(gè)且完全重疊在一起，通過對上極板的上端金屬線條、下極板最外圍的金屬線條分別做通孔進(jìn)行連接。

進(jìn)一步地，所述上下屏蔽層僅與所述中間金屬層的下極板最外圍的金屬線條做通孔進(jìn)行連接。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的MOM電容陣列的布局和布線方法，采用所述的MOM電容作為單位電容，包括以下步驟：

(1)以上極板和上極板左右兩側(cè)的下極板為內(nèi)部走線，構(gòu)成中間金屬層，以采用整片結(jié)構(gòu)金屬作為上下屏蔽層，確定單位電容；(2)確定電容陣列的位電容和單位電容的容值，以及每一位位電容含有的單位電容的數(shù)量，并根據(jù)最高位的位電容含有的單位電容的數(shù)量，確定最高位的位電容的行數(shù)和列數(shù)；(3)對電容陣列的位電容及位電容的單位電容進(jìn)行布局；(4)對電容陣列進(jìn)行走線。