适用于高密度或高精度应用的高度可配置和可扩展的螺旋电容器设计
摘要 2021
多样化的电子市场非常需要可配置的金属氧化物金属 (MOM) 电容器结构。 基于对 MOM 电容器中不同电容来源的分析研究,以及对光刻工艺如何影响电容器最终形状的理解,我们提出了一种高度可配置和可扩展的螺旋基电容器。 已经生成了几种形式的螺旋电容器并进行了光刻模拟以获得准确的电容值。 与单层叉指型 MOM 电容器相比,所提出的基于螺旋的电容器已被配置为实现比 MOM 电容器高 1.23 倍的电容密度或所有结构中最小的变化。
调研
电容器在电子应用中发挥着重要作用 [1]-[22]。 随着CMOS工艺技术的不断进步,电子市场进一步多元化和专业化。 标准代工厂的电容器不再是“一刀切”,需要可配置和可扩展的电容器结构来满足新的市场需求。
通常,铸造厂提供两种类型的电容器,金属-绝缘体-金属 (MIM) 和金属-氧化物-金属 (MOM) 电容器。MIM电容器提供高品质因数 (Q因数) 和低串联电阻 (ESR) 特性,但它需要额外的绝缘介电层,这增加了制造成本和制造周期 [23]。如图1和图2所示,MOM电容器由铜金属互连层构成,其电容估计为面积 (由于重叠面积) 、边缘 (不同平面中的导体之间的耦合) 、和横向 (同一平面内不重叠导体之间的耦合) 寄生电容。随着高级工艺中金属层之间几何距离的缩小,这导致电容密度 [1],[2],[23] 的增加。因此,MOM电容器已成为MIM电容器的更好替代品。
为了实现 MOM 电容器的更低 ESR 和更高 Q 因子,分形电容器已被开发并用于微波电路 [3]、[4]、天线 [5]、[6]、换能器 [7]、变压器 [8] , [9], 电容器 [10], [11], [22], 耦合器[12] 、传输线 [13] 、滤波器 [14] 、MEMS [15] 、模数转换器 [16] 等。它使用众所周知的空间填充曲线技术,通过增加电容器外围的长度 (拐角数) 来增加电容密度 [22]。然而,随着拐角数量的增加,诸如拐角舍入 (短) 、桥接 (短) 、挤压/缩颈 (打开) 和线端拉回 (打开) 之类的光刻失真将降低分形电容器的产量 (图3)。不再保证在物理布局多边形上执行寄生提取 (PEX) 以估计电容值。
在本文中,提出了一种高度可配置和可扩展的基于螺旋的电容器。 所提出的结构是基于对 MOM 电容器中不同电容来源的分析研究得出的,并了解光刻工艺如何影响电容器的最终形状。 为了验证所提出结构的性能,已经生成了几种形式的螺旋电容器并进行了光刻模拟以获得准确的电容值。 与单层叉指型MOM电容器相比,所提出的基于螺旋的电容器实现了1.23倍的电容密度,并且在所有结构中实现了最小的变化 。
只是提出了一种结构。
数据集
实验指标
具体方法
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