电容拓扑结构及集成电路的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电容拓扑结构及集成电路，其中电容拓扑结构包括多个电容单元，电容单元包括位于中央的正N边形MIM电容以及围绕在正N边形MIM电容周围的侧壁电容，侧壁电容包括中央镂空的多层第一金属层，镂空部分的形状与正N边形MIM电容的形状相适配，多层第一金属层之间通过第一过孔相连，采用正N边形MIM电容，周围围绕侧壁电容，使正N边形MIM电容每条边的环境一致，在集成电路版图面积相同的情况下，可提高多个MIM电容之间的匹配度，节约版图面积，提高紧凑度。
【专利说明】电容拓扑结构及集成电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路版图【技术领域】，尤其涉及一种电容拓扑结构及集成电路。
【背景技术】
[0002]制约模拟/混合信号集成电路精度的一个主要因素是器件的匹配精度，在基于开关电容技术的模拟/混合信号集成电路中，电容是主要的失配器件。为了提高电路的精度，具有较高匹配度的MM电容就成了首选。尽管随着工艺特征尺寸的不断减小和相关制造工艺的不断提高，最小单位MM电容已经达到了 0.1%左右的匹配精度，但是为了满足更高精度的要求，往往需要大容值的电容，以进一步提高匹配精度。
[0003]对于MIM电容本身，工艺厂商提供的传统的MIM电容存在以下缺点:
[0004]由于MM电容呈正方形结构，无法克服周围环境如器件、连线等周边环境对匹配度带来的不利影响，因此为增加匹配度，就必须增加电容或版图的面积，这将导致版图面积增大，甚至功耗增大；此外通过增大版图面积或增大电容来提高匹配度，将加剧芯片内部各种梯度所带来的不利影响，甚至部分抵消通过增大面积所带来的积极作用。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种电容拓扑结构及集成电路，能有效提高MM电容的匹配度。
[0006]本发明提出一种电容拓扑结构，包括多个电容单元，所述电容单元包括位于中央的正N边形MIM电容以及围绕在所述正N边形MIM电容周围的侧壁电容，所述侧壁电容包括中央镂空的多层第一金属层，镂空部分的形状与所述正N边形MIM电容的形状相适配。
[0007]本发明还提供一种集成电路，包括上述的电容拓扑结构。
[0008]本发明提供的电容拓扑结构及集成电路，采用正N边形MIM电容，周围围绕侧壁电容，使正N边形MIM电容每条边的环境一致，在集成电路版图面积相同的情况下，可提高多个MIM电容之间的匹配度，节约版图面积，提高紧凑度。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明提供的电容拓扑结构一种实施例的结构示意图。
[0010]图2为本发明提供的电容拓扑结构中电容单元一种实施例的结构示意图。
[0011]图3为本发明提供的电容单元中顶极板连线的结构示意图。
[0012]图4为本发明提供的电容单元中底极板连线的结构示意图。
[0013]图5为图2沿A-A线的截面图。
【具体实施方式】
[0014]下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
[0015]如图1所示，一种电容拓扑结构，包括多个电容单元101，电容单元101包括位于中央的正N边形MM电容102以及围绕在正N边形MM电容102周围的侧壁电容103，侧壁电容103包括中央镂空的多层第一金属层，镂空部分的形状与正N边形MM电容102的形状相适配，多层第一金属层之间通过第一过孔相连。
[0016]MIM (Metal-1nsulator-Metal,金属_绝缘体_金属)电容是一种具有高匹配度的电容。
[0017]N为大于4的整数，即正N边形MM电容的边数大于4。
[0018]作为一种可选的实施例，本发明以正六边形MIM电容进行说明。
[0019]如图2所示，正六边形MM电容107位于中央，侧壁电容103围绕在正六边形MM电容107的周围，能有效地将正六边形MM电容107与周围的器件隔离，且使得MM电容每条边的环境一致，有效地降低寄生效应，提高与其他MM电容之间的匹配度。
[0020]如图2和图5所示，侧壁电容103包括多层中央镂空的第一金属层104，镂空部分与正六边形MIM电容107的形状相适配，即中央的镂空部分呈正六边形，镂空部分的边缘与正六边形MM电容107之间留有一定的间隙，相邻的第一金属层104之间设置有间隙，并通过第一过孔105连接，第一过孔105实现多层第一金属层104之间的电连接，侧壁电容103的形状优选呈矩形，即第一金属层104为矩形，优选呈正方形，第一金属层104至少设置两层。
[0021]过孔(VIA)实现相邻金属层之间的电连接。
[0022]如图2和图3所示，本实施例提供的电容单元101还包括顶极板连线106，顶极板连线106包括连线层106a以及与正六边形MM电容107形状相适配的顶极板金属层106b，顶极板金属层106b设置在正六边形MM电容107的顶部，并通过第三过孔113与正六边形MIM电容107相连，连线层106a设置在顶极板金属层106b纵向的对称轴上。顶极板连线106用于将正六边形MM电容107的顶极板与其他器件进行连接。
[0023]如图2和图4所示，本实施例提供的电容单元101还包括底极板连线108，底极板连线108用于将正六边形MM电容107的底极板与其他器件进行连接，底极板连线108包括第一纵向连线108a、第二纵向连线108d、横向连线108b以及与正六边形MM电容107形状相适配的底极板金属层108c，底极板金属层108c设置在正六边形MM电容107的底部，横向连线108b的一端连接底极板金属层108c,横向连线108b的另一端连接第一纵向连线108a或第二纵向连线108d,图中示意的是连接第一纵向连线108a,第一纵向连线108a和第二纵向连线108d分别设置在侧壁电容103的两侧，以正六边形MM电容107面向用户为参照，第一纵向连线108a和第二纵向连线108d分别设置在侧壁电容103的左侧和右侧，第一纵向连线108a、第二纵向连线108d与侧壁电容103之间留有一定的间隙。
[0024]如图2和图5所示，本实施例提供的电容单元101还包括第一地屏蔽线109和第二地屏蔽线112，第一地屏蔽线109和第二地屏蔽线112用于将各个电容单元101进行拼接，第一地屏蔽线109和第二地屏蔽线112分别设置在第一纵向连线108a和第二纵向连线108d的外侧，以正六边形MM电容107面向用户为参照，第一地屏蔽线109设置在第一纵向连线108a的左侧，第二地屏蔽线112设置在第二纵向连线108d的右侧，第一地屏蔽线109和第二地屏蔽线112与第一纵向连线108a和第二纵向连线108d平行，第一地屏蔽线109与第一纵向连线108a之间留有一定的间隙，第二地屏蔽线112与第二纵向连线108d之间留有一定的间隙，第一地屏蔽线109和第二地屏蔽线112均包括多层第二金属层110，多层第二金属层110之间通过第二过孔111连接。
[0025]如图1所示，多个电容单元101呈阵列分布，也可以呈一行分布，左右相邻两个电容单元对称分布，左右相邻是以正六边形MIM电容107面向用户为参照，按照同质心对称结构原则，即可得到容值为电容单元整数倍的高匹配度的电容，多个电容单元101的高度相同，改善因高度差异带来的失配问题。
[0026]本发明还提供一种集成电路，包括上述的电容拓扑结构。
[0027]本发明提供的电容拓扑结构及集成电路，具有如下有益效果:
[0028](I)、引入侧壁电容，避免给MM电容带来寄生效应；
[0029](2、无需通过加大电容面积来提高匹配精度，有效节约版图面积；
[0030](3)、在相同面积，特别是版图面积较小的条件下，可以得到比目标工艺库提供的MIM电容更高的匹配精度；
[0031](4)、为基于开关电容的模拟/混合信号集成电路设计带来便利。
[0032]虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种电容拓扑结构，其特征在于，包括多个电容单元，所述电容单元包括位于中央的正N边形MIM电容以及围绕在所述正N边形MIM电容周围的侧壁电容，所述侧壁电容包括中央镂空的多层第一金属层，镂空部分的形状与所述正N边形MIM电容的形状相适配，多层第一金属层之间通过第一过孔相连。
2.根据权利要求1所述的电容拓扑结构，其特征在于，N为大于4的整数。
3.根据权利要求1所述的电容拓扑结构，其特征在于，所述电容单元还包括顶极板连线，所述顶极板连线包括连线层以及与所述正N边形MIM电容形状相适配的顶极板金属层，所述顶极板金属层设置在所述正N边形MIM电容的顶部并通过第三过孔与所述正N边形MIM电容相连，所述连线层设置在所述顶极板金属层纵向的对称轴上。
4.根据权利要求3所述的电容拓扑结构，其特征在于，所述电容单元还包括底极板连线，所述底极板连线包括第一纵向连线、第二纵向连线，横向连线以及与所述正N边形MIM电容形状相适配的底极板金属层，所述底极板金属层设置在所述正N边形MIM电容的底部，所述横向连线的一端连接底极板金属层，所述横向连线的另一端连接所述第一纵向连线或第二纵向连线，所述第一纵向连线和第二纵向连线分别设置在所述侧壁电容的左右两侧。
5.根据权利要求4所述的电容拓扑结构，其特征在于，所述电容单元还包括第一地屏蔽线和第二地屏蔽线，所述第一地屏蔽线和第二地屏蔽线分别设置在所述第一纵向连线和第二纵向连线的外侧，并与所述第一纵向连线和第二纵向连线平行，所述第一地屏蔽线和第二地屏蔽线均包括多层第二金属层，多层第二金属层之间通过第二过孔连接。
6.根据权利要求1所述的电容拓扑结构，其特征在于，多个所述电容单元呈阵列分布。
7.根据权利要求1所述的电容拓扑结构，其特征在于，多个所述电容单元呈一行分布。
8.根据权利要求7或8所述的电容拓扑结构，其特征在于，左右相邻两个电容单元对称分布。
9.根据权利要求1所述的电容拓扑结构，其特征在于，所述多个电容单元的高度相同。
10.一种集成电路，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的电容拓扑结构。
【文档编号】H01L27/02GK103579222SQ201310034149
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年1月29日 优先权日:2013年1月29日
【发明者】陆波 申请人:中国科学院高能物理研究所