电容和电感

1. 集成电路中的电容主要包括（多晶硅-多晶硅电容）、（多晶硅-扩散区电容）、（金属-多晶硅电容）和（金属-金属电容）。

2. 请比较集成电路中的四种主要电容。

   参考答案

   • 多晶硅-多晶硅电容：通常制作在场区，由场氧化层把电容和衬底隔开。由于场氧化层较厚，所以多晶硅-多晶硅电容的寄生参数小，而且无横向扩散影响。通过精确控制两层多晶硅的面积以及两层多晶硅之间的氧化层的厚度，可得到精确的电容值。由于多晶硅-多晶硅电容制作在场氧化层上，所以电容结构的下方不能有氧化层台阶，因为台阶会引起电容下极板的表面不规则，将造成介质层局部减薄和电场集中，从而破坏电容的完整性。

   • 多晶硅-N 阱电容：由于 N 阱是轻掺杂的，所以下极板 N 阱具有较大的串联电阻，可通过在 N 阱的四周布置接触孔来降低串联电阻的影响。同时下极板 N 阱还有寄生结电容，该寄生结电容来自于 PN 结。必须始终保证 N 阱和 P 型衬底之间的 PN 结始终反偏。多晶硅-N 阱电容在一定电压下有非线性效应。

   • 金属-多晶硅电容：制作在场区，由于场氧化层的存在，使得下极板多晶硅与衬底之间的寄生电容较小。

   • 金属-金属电容：不存在 PN 结，从而消除了结电容，对电压的依赖也消失了，精度高、匹配性好。金属-金属电容需要一层厚电介质材料来隔离不同的金属层。为了得到和其它电容相同的电容值，金属极板的面积将大大增加。为了减小金属-金属电容所占用的面积，在多层金属互连系统中可以制备叠层金属电容。而对于叠层金属电容，其典型优点就是在单位芯片面积上可获得更大的电容，缺点是受限于多层金属互连系统使用的金属层数。

3. 请简述集成电路中电容的寄生效应与屏蔽方法。

   参考答案

   寄生效应：一块导电材料跨过另一块导电材料且二者之间还存在电解质（包括空气）就会形成一个电容器。这种不希望存在的电容称为寄生电容。

   屏蔽方法：尽量不要让其它导线从电容上跨过。精确匹配的电容应进行静电屏蔽。使极板免受邻近导线的影响，还能屏蔽电容耦合。

4. 请简述集成电路中电容的匹配规则。

   参考答案

   1. 图形尽量相同。
   2. 尺寸应采用正方形。
   3. 大小要适当。
   4. 邻近摆放。
   5. 利用阵列结构拆分大电容来实现对称性，阵列结构应该共质心，并在阵列电容的周围设置虚拟电容。
   6. 进行静电屏蔽，如果没有静电屏蔽，则不应该在电容上方布线。
   7. 应尽量放置在低应力区，并远离功率器件。

5. 集成电路中的电感主要包括（圆形电感）、（八边形电感）、（方形电感）和（叠层电感）。