專利名稱：集成電路裝置與電容器對的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路裝置，特別涉及一種具有特定電容比例的電容器對的布局。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今集成電路，例如混合模式(mixed-mode)與射頻(radio frequency)電路的應(yīng)用，通常需要一組具有特定電容比例(通常指的是1:N的電容器，其中N為大于零的整數(shù))的電容器。電容的比例通常需要具有高準(zhǔn)確性以確保集成電路能準(zhǔn)確地運作。例如，在模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，電容器對的準(zhǔn)確性決定產(chǎn)生的數(shù)字信號的準(zhǔn)確性，因此需要非常高準(zhǔn)確度的電容器比例。
圖1為顯示一傳統(tǒng)提供1:N電容比例的電容器對電路。此電路包含設(shè)計成具有完全相同電容的單位電容器10陣列。X-譯碼器與Y-譯碼器耦接到電容器陣列且被用于自電容器陣列中選擇一些單元電容。并聯(lián)所選擇的單位電容器10，可形成具有更高電容的電容器。圖1中所顯示的陣列具有九個單位電容，因此可以被用于達(dá)到任何介于1:1至1:9的電容比例，其中數(shù)字l代表一單位電容器，數(shù)字9代表代表通過并聯(lián)所有9個單位電容器10的電容
明-益。
圖1中所顯示的電路具有可動態(tài)提供電容器對的優(yōu)點特征。然而一些缺點局限了其使用。例如，電容器陣列的結(jié)構(gòu)易受工藝影響。雖然所有單位電容被設(shè)計成完全相同，實際上， 一些單位電容器可能靠近圖案稀少的區(qū)域，一些單位電容器可能靠近圖案稠密的區(qū)域。因此，單位電容器的電容具有變動性，此變動性會影響電容器對的準(zhǔn)確性。通常具有較高數(shù)量單位電容器的
4電容器陣列會具有更多的電容變動。
另一個缺點為X-譯碼器與Y-譯碼器會占用芯片面積。特別是對于1:N 電容器，其中當(dāng)N為小數(shù)目時，譯碼器所占用的芯片面積相比較于單位電容 器所占用的小面積為更顯著的消耗。因此，需要一種改進(jìn)準(zhǔn)確性以及減少芯 片面積消耗的電容器對。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一實施例， 一種集成電路裝置包括， 一電容器陣列，具有 排列成行與列的單位電容器，其中每個單位電容器由兩電性絕緣的電容板組 成， 一至少一第一單位電容器，位于電容器陣列的每一列與每一行中并且彼 此互相電性連接，其中電容器陣列的每一行如同其它行與列，具有相同數(shù)量 的至少一第一單位電容器，并且其中電容器陣列的每一列如同其它列與行，
具有相同數(shù)量的至少一第一單位電容器，以及一至少一第二單位電容器，位 于電容器陣列的每一列與每一行中并且彼此互相電性連接，其中電容器陣列 的每一行如同其它行與列，具有相同數(shù)量的至少一第二單位電容器，并且其 中電容器陣列的每一列如同其它列與行，具有相同數(shù)量的至少一第二單位電容器。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例， 一種集成電路裝置包括一共同節(jié)點，具有一 第一傳導(dǎo)總線與多個第一指狀結(jié)構(gòu)，第一指狀結(jié)構(gòu)耦接至第一傳導(dǎo)總線，多 個第二指狀結(jié)構(gòu)，每個第二指狀結(jié)構(gòu)介于兩個第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與兩個 第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣， 一第二傳導(dǎo)總線，與第二指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接， 多個第三指狀結(jié)構(gòu)，每個第三指狀結(jié)構(gòu)介于兩個第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與兩 個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣， 一第三傳導(dǎo)總線，與第三指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接， 其中第一指狀結(jié)構(gòu)、第二指狀結(jié)構(gòu)與第三指狀結(jié)構(gòu)為位于一金屬層中的金屬 線，并且其中第二指狀結(jié)構(gòu)與第三指狀結(jié)構(gòu)形成具有多列與多行的一陣列， 其中在每一列與每一行中，第二指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量等于在其它列與其它行中的 第二指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量，并且其中在每一列與每一行中，第三指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量 等于在其它列與其它行中的第三指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例， 一種電容器對包括一共同節(jié)點，具有一第一 傳導(dǎo)總線與多個第一指狀結(jié)構(gòu)，第一指狀結(jié)構(gòu)耦接至第一傳導(dǎo)總線，多個數(shù)量為M^M+N)的第二指狀結(jié)構(gòu)，每個第二指狀結(jié)構(gòu)介于兩個第一指狀結(jié)構(gòu) 之間，并與兩個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣，其中M與N為非零的整數(shù)， 一第 二傳導(dǎo)總線，與第二指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接，多個數(shù)量為N^M+N)的第三指 狀結(jié)構(gòu)，每個第三指狀結(jié)構(gòu)介于兩個第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與兩個第一指狀 結(jié)構(gòu)電性絕緣， 一第三傳導(dǎo)總線，與第三指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接，其中第一 指狀結(jié)構(gòu)，第二指狀結(jié)構(gòu)以及第三指狀結(jié)構(gòu)為位于一金屬層中的金屬線，以 及其中第二指狀結(jié)構(gòu)與第三指狀結(jié)構(gòu)形成具有M+N列與M+N行的一陣列， 其中在每一列與每一行中，有M個第二指狀結(jié)構(gòu)與N個第三指狀結(jié)構(gòu)。


圖1為顯示傳統(tǒng)提供電容器對的電路，其中單位電容器陣列用于形成具 有更高電容的電容器。
圖2為顯示具有1:1電容器對的俯視圖。 圖3A為顯示具有1:2電容器對的俯視圖。 圖3B為顯示形成1:2電容器對的可能布局圖。 圖4A為顯示具有1:3電容器對的俯視圖。 圖4B為顯示形成1:3電容器對的可能布局圖。 圖5為顯示可發(fā)展成1:N段容器組的布局圖。 圖6為顯示形成2:3電容器對的布局圖。 圖7為顯示可形成1:2:3電容器對的布局圖。
圖8為顯示具有1:1電容器對的俯視圖，其中電容器對中的兩電容器具 有共同節(jié)點(node)。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
10 單位電容器；
B、 Bl、 B2 總線；
Cl、 C2 單位電容器；
D、 Fl、 F2 指狀結(jié)構(gòu)； Nl、 N2、 N3、 N4 電容板。
具體實施方式
為使本發(fā)明的制造、操作方法、目標(biāo)和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉幾 個優(yōu)選實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下 實施例
圖2為顯示本發(fā)明的第一實施例的俯視圖，圖中包括排列成2x2陣列的 四個單位電容器，其中兩個單位電容器標(biāo)記為Cl，另兩個單位電容器標(biāo)記
為C2。單位電容器Cl形成于金屬線(也稱為指狀結(jié)構(gòu))F1與指狀結(jié)構(gòu)D的側(cè) 壁之間，其中指狀結(jié)構(gòu)D通過總線B互相電性連接以形成一共同節(jié)點。單位 電容器C2形成于指狀結(jié)構(gòu)F2與指狀結(jié)構(gòu)D側(cè)壁之間。單位電容器Cl互相 電性連接而形成一大電容器，且單位電容C2互相電性連接而形成另一大電 容器。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，單位電容器C1與C2由以下方式排列在陣 列的每一行中只有一個C1，并且在陣列的每一列中只有一個C1。相同地， 在陣列的每一行中只有一個C2，并且在陣列的每一列中只有一個C2。因此 在圖2中顯示的實施例為一1:1的電容器對。電容器C1與電容器C2的質(zhì)量 中心大體重疊。
圖3A為顯示一 1:2電容器對的俯視圖，包括9個單位電容器排列成一 3x3的陣列，其中三個單位電容器標(biāo)記為Cl，剩余六個單位電容器標(biāo)記為 C2。單位電容器Cl互相電性連接形成第一較大電容器，而單位電容器C2 互相電性連接形成第二較大電容器，并且其具有比第一較大電容器大兩倍的
在此優(yōu)選實施例中，單位電容C1與C2由以下方式排列在陣列的每一
行與每一列中都只有一個單位電容器Cl，并且在陣列的每一行與每一列中 都只有兩個單位電容器C2。電容器Cl與電容器C2的質(zhì)量中心大體重疊。 圖3A僅顯示單位電容的一個布局圖，其余更多可能的布局圖顯示于圖3B。 在每個布局圖中，每個數(shù)字僅出現(xiàn)于每行一次，且僅出現(xiàn)于每列一次。這樣 的布局圖通常稱為拉丁方塊(LatinSquares)。為了形成k2的電容器對，所有 標(biāo)記為數(shù)字1的單位電容器可并聯(lián)，并且所有標(biāo)記為數(shù)字2與3單位電容器 可并聯(lián)。
圖4A為顯示一 1:3電容器對的俯視圖，包括16個單位電容排列成一4x4 陣列，其中4個單位電容標(biāo)記為Cl且剩余12個單位電容標(biāo)記為C2。單位電容器Cl互相電性連接形成一較大電容器，而單位電容器C2互相電性連接 形成另一較大電容器，其具有比由單位電容器C1形成的較大電容器大三倍 的電容值。相似于1:1以及1:2電容器對，在此優(yōu)選實施例中，單位電容器 Cl與C2排列成在陣列的每一行與每一列中都只有一個單位電容器Cl，并 且在陣列的每一行與每一列中都只有三個單位電容器C2。電容器C1與電容 器C2的質(zhì)量中心大體重疊。圖4B為顯示更多可能形成1:3電容器對的布局 圖。在每個可能的布局圖，每個數(shù)字l、 2、 3與4僅出現(xiàn)于每一列與每一行 一次。為了形成一 1:3的電容器對，所有標(biāo)記為數(shù)字1的單位電容器互相電 性連接，且所有標(biāo)記為數(shù)字2、 3與4的電容器互相電性連接。
圖5為顯示一優(yōu)選1:N電容器對的布局圖，其中N為一大于三的整數(shù)。 把相同的原則應(yīng)用于此，單位電容器C1僅出現(xiàn)于陣列的每一行與每一列中 一次。通過增加數(shù)字N，可因此延伸單位電容陣列，具有較大電容比例的電 容器對可因此產(chǎn)生。值得注意的是圖5僅顯示一個可能的布局圖。任何本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員可根據(jù)圖3B與圖4B確定更多的布局圖。在這些布局圖中， 單位電容器Cl與單位電容器C2的質(zhì)量中心大體重疊為優(yōu)選。
具有比例M:N的電容器對也可通過使用以上段落中揭示的技術(shù)布局，其 中M與N為非零的整數(shù)(大于零)。在優(yōu)選的實施例中，如此的電容器對最好 布局為具有M+N行與M+N列的陣列。在每一列與每一行中，僅有M個互 相電性連接單位電容C1。在每一列與每一行中，僅有N個互相電性連接單 位電容C2。在每一列與每一行中，每個單位電容器C1的配置盡可能遠(yuǎn)離其 它同一列以及同一行的單位電容器C1，每個單位電容器C2的配置盡可能遠(yuǎn) 離其它同一列以及同一行的單位電容器C2。換而言之，單位電容器Cl與 C2平均分布于每一列與每一行中為優(yōu)選。此外，單位電容器C1與C2平均 分布于陣列中為優(yōu)選。例如，若數(shù)字M與數(shù)字N很接近，單位電容器C1與 C2可大體輪流布局。一2:3電容器對的布局圖顯示于圖6中。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，以上段落中揭示的技術(shù)布局可還包括至少一 第三單位電容器與至少一第四單位電容器，第三單位電容器可耦接至單位電 容器C1，第四單位電容器可耦接至單位電容器C2，其中第三單位電容器與
第四單位電容器形成一額外陣列，使由單位電容器Cl與C2所形成的電容器 陣列與由第三單位電容器與第四單位電容器形成的額外陣列可位于相同金屬層中，或可位于不同金屬層中，并且其中單位電容器C1并聯(lián)于第三單位
電容器，單位電容器C2并聯(lián)于第四單位電容器。
多個電容器對可被整合于一陣列中。圖7為顯示兩個6x6單位電容器陣 列的布局圖，其可用于形成一 1:2電容器對，一 1:3電容器對，以及一 2:3 電容器對。在此實施例中，所有編號為數(shù)字l的單位電容器互相電性連接形 成第一電容器，所有編號為數(shù)字2與3的單位電容器互相電性連接形成第二 電容器，所有編號為數(shù)字4、 5與6的單位電容器互相電性連接形成第三電 容器。因此第一、第二、第三電容器具有比例1:2:3。使用以上段落中揭示的 技術(shù)布局，一M:N的電容器對，一M:P的電容器對，以及一N:P的電容器 對可通過形成具有M+N+P列與M+N+P行的單位電容器陣列而形成。每個 互相電性連接的單位電容器平均分布于每一列與每一行并且橫跨陣列為優(yōu) 選。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，電容器對中的兩個電容器共享一共同節(jié)點(于 圖2、 3A與4A中為指狀結(jié)構(gòu)D)，因此可需要較少的芯片面積。在另一實施 例中，單位電容器C1與C2彼此電性分離且不具有共同節(jié)點。圖8為顯示一 1:1電容器對的實施例，其中每個單位電容器C1包括一第一電容板N1與一 第二電容板N2，每個電容器C2包括一第一電容板N3與一第二電容板N4。 每個電容板N1、 N2、 N3與N4耦接于其它具有相同編號數(shù)字的電容板。值 得注意的是，相比于圖2中所示的布局圖，圖8的布局圖需要更多的電容板， 因此圖8的布局圖需要更多的芯片面積。
先前段落中討論的電容器以實作成金屬-氧化物-金屬(MOM)電容器為優(yōu) 選。 一形成MOM電容器的實施例可利用圖2解釋說明，圖2可為用于形成 半導(dǎo)體芯片互相電性連接結(jié)構(gòu)的金屬層的俯視圖。每個導(dǎo)體指狀結(jié)構(gòu)F1、 F2 以及D與它們之間的一薄絕緣體緊密地配置，并且電容形成于鄰近的指狀結(jié) 構(gòu)之間。耦接總線B1與B2可形成于與指狀結(jié)構(gòu)F1、 F2以及D相同的金屬 層。然而，耦接總線B1與B2也可形成于與指狀結(jié)構(gòu)F1、 F2以及D不同的 金屬層，并通過通路(vias)分別耦接指狀結(jié)構(gòu)F1、 F2以及D。
雖然在先前討論過的實施例中，單位電容器形成于同一金屬層中，但它 們也可以分散于多個金屬層中并通過通路互相電性連接。例如， 一電容器對 可包括多個電容器陣列，并且每個陣列可相似于圖2、 3A與4A中所顯示的陣列。這些電容器陣列可位于同一金屬層或分散于多個金屬層中。通過串聯(lián) 或并聯(lián)，這些位于不同金屬層中的電容器陣列可彼此互相電性連接。
優(yōu)選實施例的優(yōu)點特征為工藝的變化，可減少或大體消除由圖案密度差 異形成的變化。例如，若一單位電容器Cl由于更高或更低的圖案密度而具
有較其它單位電容器大的電容，鄰近的單位電容C2也會具有較大的電容， 并因此減低不利于電容器對的比例的影響。尤其是當(dāng)數(shù)字N越大，電容比例 的變化越小。這與傳統(tǒng)具有譯碼器的電容器對相反，當(dāng)N增加時傳統(tǒng)具有譯 碼器的電容器對會有更大的變動。
本發(fā)明的內(nèi)容與優(yōu)點雖詳細(xì)揭示如上，然而必須說明的是在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的變動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視 后附的權(quán)利要求書為準(zhǔn)。此外，本發(fā)明的范圍并不受限于說明書中所描述的 有關(guān)于工藝、機(jī)構(gòu)、制造、以及組成元件、工具、方法與步驟等特定實施例。 任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都可根據(jù)本發(fā)明所揭示的內(nèi)容，配合現(xiàn)存或未來 發(fā)展出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、以及組成元件、工具、方法與步驟等，執(zhí)行與 根據(jù)本發(fā)明所描述的可被利用的對應(yīng)實施例大體相同的功能或達(dá)到大體相 同的結(jié)果。因此后附的權(quán)利要求書將包括本發(fā)明的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、以及 組成元件、工具、方法與步驟的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種集成電路裝置，包括一共同節(jié)點，具有一第一傳導(dǎo)總線與多個第一指狀結(jié)構(gòu)，上述第一指狀結(jié)構(gòu)耦接至上述第一傳導(dǎo)總線；多個第二指狀結(jié)構(gòu)，每個上述第二指狀結(jié)構(gòu)介于兩個上述第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與上述兩個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣；一第二傳導(dǎo)總線，與上述第二指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接；多個第三指狀結(jié)構(gòu)，每個上述第三指狀結(jié)構(gòu)介于兩個上述第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與上述兩個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣；一第三傳導(dǎo)總線，與上述第三指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接，其中上述第一指狀結(jié)構(gòu)、上述第二指狀結(jié)構(gòu)與上述第三指狀結(jié)構(gòu)為位于一金屬層中的金屬線；并且其中上述第二指狀結(jié)構(gòu)與上述第三指狀結(jié)構(gòu)形成具有多列與多行的一陣列，其中在每一列與每一行中，上述第二指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量等于在其它列與其它行中的上述第二指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量，并且其中在每一列與每一行中，上述第三指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量等于在其它列與其它行中的上述第三指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征是至少一部分的上述第二 傳導(dǎo)總線與至少一部分的上述第三傳導(dǎo)總線形成于與上述第一指狀結(jié)構(gòu)以 及上述第二指狀結(jié)構(gòu)不同的金屬層中。
3. 如權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征是在每一列與每一行中只 有一個上述第二指狀結(jié)構(gòu)，并且在每一列與每一行中具有多個上述第三指狀 結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，還包括多個第四指狀結(jié)構(gòu)，其中每個上述第四指狀結(jié)構(gòu)介于兩個上述第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與上述兩個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣，并且其中在每一列與每一行中，上述第四指狀結(jié)構(gòu)的數(shù) 量等于在其它列與其它行的上述第四指狀結(jié)構(gòu)的數(shù)量。
5. —種電容器對，包括一共同節(jié)點，具有一第一傳導(dǎo)總線與多個第一指狀結(jié)構(gòu)，上述第一指狀 結(jié)構(gòu)耦接至上述第一傳導(dǎo)總線；多個第二指狀結(jié)構(gòu)，數(shù)量為M*(M+N)，每個上述第二指狀結(jié)構(gòu)介于兩個上述第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與上述兩個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣，其中M與N為非零的整數(shù)；一第二傳導(dǎo)總線，與上述第二指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接； 多個第三指狀結(jié)構(gòu)，數(shù)量為N+(M+N)，每個上述第三指狀結(jié)構(gòu)介于兩個上述第一指狀結(jié)構(gòu)之間，并與上述兩個第一指狀結(jié)構(gòu)電性絕緣；一第三傳導(dǎo)總線，與上述第三指狀結(jié)構(gòu)互相電性連接，其中上述第一指狀結(jié)構(gòu)，上述第二指狀結(jié)構(gòu)以及上述第三指狀結(jié)構(gòu)為位于一金屬層中的金屬線；以及其中上述第二指狀結(jié)構(gòu)與上述第三指狀結(jié)構(gòu)形成具有M+N列與M+N行 的一陣列，其中在每一列與每一行中，有M個上述第二指狀結(jié)構(gòu)與N個上 述第三指狀結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的電容器對，其特征是上述第一指狀結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中 心與上述第二指狀結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心大體重疊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成電路裝置與電容器對，該集成電路裝置包括電容器陣列，其具有排列成行與列的單位電容器，其中每個單位電容器由兩電性絕緣的電容板組成。單位電容器具有至少一第一單位電容器，位于電容器陣列的每一列與每一行中，至少一第一單位電容器彼此互相電性連接，其中電容器陣列的每一行如同其它行與列，具有相同數(shù)量的至少一第一單位電容器，并且其中電容器陣列的每一列如同其它列與行，具有相同數(shù)量的至少一第一單位電容器。單位電容器還具有至少一第二單位電容器，位于上述電容器陣列的每一列與每一行中，其中至少一第二單位電容器彼此互相電性連接且平均分布于電容器陣列中。
文檔編號H01L27/02GK101488498SQ200910001320
公開日2009年7月22日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者張家龍, 趙治平, 陳家逸 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司