[发明专利]在带有多图案化的技术中带有相关误差抑制和改进的系统不匹配的电容器结构

说明书

本发明题为“在带有多图案化的技术中带有相关误差抑制和改进的系统不匹配的电容器结构”。本发明描述了电容器阵列和操作数模转换器的方法。在实施方案中，电容器阵列包括单位电容器(Cu)结构，该Cu结构通过单位电容值来表征；多个不同的超级单位电容器结构；以及多个不同的子单位电容器结构，每个不同的子单位电容器结构具有由单位电容值的分数定义的不同电容。

背景技术

技术领域

本文描述的实施方案涉及在半导体设备中使用的电容器。更特别地，本文描述的实施方案涉及数模转换器内的电容器。

背景技术

由于电荷域操作的性质和相对良好的匹配，所以诸如电容器数模转换器(DAC)的电容阵列已广泛用于功率有效的中到高精度应用程序中。电容阵列经常占据硅面积的良好部分，并且电容阵列的大小直接影响电路性能，诸如功率、面积和速度。传统上，需要大电容阵列以改进最低有效位(LSB)电容器的匹配精度。相反地，小电容阵列大小往往指示用于形成电容器的电容器端子之间的小间距和更差的匹配。

发明内容

描述了电容器阵列和操作数模转换器的方法。根据实施方案的电容器阵列可包括子单位电容器结构，其中考虑次级效应电容器以实现单位电容器结构的分数匹配。还有，选取单位电容器中的非重叠的不同位置集以形成分数电容器值集。可利用这样的配置，使来自从所有分数电容器值的和到单位电容器值的转变的微分非线性(DNL)误差最小化。

附图说明

图1是根据实施方案的模数转换器(ADC)的框图。

图2是根据实施方案的电容器阵列的布局图。

图3是根据实施方案的子单位电容器内的相关误差的图解例示。

图4是根据实施方案的将位指定给子单位电容器用于x011111到x10000转变的示意图。

图5是示出根据实施方案的用于x011111到x10000转变的两个模拟值之间的微分非线性的关系的绘图。

图6是根据实施方案的电容器结构内的三个金属层的布局图，示出了所使用的术语。

图7是根据实施方案的电容器结构内的两个连接的金属层和通孔的视图的透视图，示出了所使用的术语。

图8A-图8F是根据实施方案的单位电容器结构和分数子单位电容器结构内的金属层的示意性俯视图。

具体实施方式

实施方案描述电容器阵列和操作数模转换器的方法。特别地，实施方案描述了电容器阵列，其中用次级效应电容器和由平行金属线形成的初级层内电容器的组合获得电容值。还有，以使得来自相关误差的阵列的微分非线性(DNL)被抑止的方式设计电容器。

在一个方面，已经观察到，用包括多图案化的技术节点，阵列中的电容器之间的系统不匹配可容易地显现，因为相同金属层中的金属线被制备成多相，其中其间可发生相位不对准。根据实施方案的金属对金属(MOM)电容器结构可与以多图案化为特征的技术节点兼容。已经以使得已经大大抑制来自相关误差的阵列的微分非线性(DNL)的方式设计阵列中的电容器。针对阵列的面积效率，制作了带有单位电容器的分数值的电容器集。仔细检查单位电容器和带有分数值的此类电容器集之间的系统不匹配(由于二阶效应)。与传统阵列相比，通过在一个方向上对准电容器来形成阵列，而没有额外的路由开销。