CN101834179A - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置，包含：第一电极，形成于第一层中；第二电极，形成于所述第一层中；第一浮动式金属护环，形成于所述第一层中，并且将所述第一电极与所述第二电极包围。藉此，浮动式金属护环将与其同处一层内的电极包围，这样导线附近的噪声不会直接影响电极上的差分信号，可屏蔽电子装置内的失衡电容效应。

Description

电子装置
技术领域
本发明有关于一种电子装置，尤其有关于一种电容器。
背景技术
在集成电路中电容器是一种必要的被动(passive)元件。在集成电路中，电容器的两个电极上的差分信号很容易被附近放置的导线(conducting line)所干扰。图1显示的是具有对称的金属-氧化物-金属(metal-oxide-metal，MOM)结构的电容器。电极E10、电极E11以及其间的氧化物层形成电容器CP1。如果在电容器CP1附近有导线L10，则在导线L10与电极E10、电极E11之间会形成寄生电容(parasitic capacitors)。图2显示的是与MOM结构以及导线L10等效(equivalent)的电路示意图。同时参照图1与图2，C10代表位于导线L10与电极E10之间的寄生电容，而C11代表位于导线L10与电极E11之间的寄生电容。此外，由于电极E11较电极E10距离导线L10更远，寄生电容C11小于寄生电容C10，所以在电极E10与电极E11上的差分信号受导线L10不同程度的影响。
发明内容
为了解决在集成电路中电容器的两个电极上的差分信号很容易被附近放置的导线所干扰的问题，本发明提供一种电子装置。
根据本发明之一实施例，提供一种电子装置，包含：第一电极，形成于第一层中；第二电极，形成于所述第一层中；第一浮动式金属护环，形成于所述第一层中，并且将所述第一电极与所述第二电极包围。
根据本发明之一实施例，提供一种电子装置，包含：第一电极，形成于第一层中；第二电极，形成于所述第一层中；以及浮动式底板，放置于所述第一电极与所述第二电极的下方。
如上所述，浮动式金属护环将与其同处一层内的电极包围，这样导线附近的噪声不会直接影响电极上的差分信号，并且电极上的差分信号受导线相同程度的微弱影响。此外，放置浮动式金属护环也可增加电极之间的电容。藉此，本发明可屏蔽电子装置内的失衡电容效应。
附图说明
图1显示的是具有对称的MOM结构的电容器。
图2显示的是与MOM结构以及导线等效的电路示意图。
图3a显示的是根据本发明的典型实施例的电容器。
图3b显示的是根据本发明的典型实施例的电容器。
图4显示的是附近存在导线的电容器的示意图。
图5显示的是与图4中的电容器及其附近的导线等效的电路示意图。
图6显示的是对图5所示的等效电路进行Y-Δ变换而得到的等效电路的示意图。
图7a与图7b显示的是图3a中的电容器中具有拉链型形状的电极的示意图。
图7c显示将在两层中具有如图7a与图7b所示的拉链型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。
图8a与图8b显示的是图3a中的电容器中具有钩型形状的电极的示意图。
图8c显示将在两层中具有如图8a与图8b所示的钩型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。
图9a与图9b显示的是图3a中的电容器中具有L型形状的电极的示意图。
图9c显示将在两层中具有如图9a与图9b所示的L型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。
图10a与图10b显示的是图3a中的电容器中具有梯型形状的电极的示意图。
图10c显示将在两层中具有如图10a与图10b所示的梯型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。
图11显示的是根据本发明典型实施例的电容器示意图。
图12显示的是图11中的电容器的浮动式底板的典型实施例示意图。
图13显示的是根据本发明典型实施例的电容器示意图。
具体实施方式
本发明提供一种电容器。图3a显示的是根据本发明的典型实施例的电容器。在图3a的典型实施例的电容器中，电容器CP3包含电极E30、电极E31、绝缘体(图中未显示)以及浮动式金属护环(floating metal ring)R30a。在此实施例中，电极E30与电极E31、绝缘层与浮动式金属护环R30a形成于同一层中。参考图3a，电极E30与电极E31中的每一个具有指型(finger-type)形状，电极E30与电极E31根据点SP3对称放置。电极E30与电极E31的金属手指(finger)朝向对称轴SA3延伸，并且彼此交替(altemately)放置。浮动式金属护环R30a将电极E30与电极E31包围(enclose)，并根据点SP3对称放置。图4显示的是附近存在导线的电容器的示意图。参考图4，其中假定在电容器CP3附近存在导线L30。由于浮动式金属护环R30a的存在，导线L30的噪声不会直接影响到根据点SP3对称放置的电极E30与电极E31上的差分信号。
图5显示的是与图4中的电容器CP3及其附近的导线L30等效的电路示意图。寄生电容C30形成于浮动式金属护环R30a(图中未显示)与电极E30之间，寄生电容C31形成于浮动式金属护环R30a与电极E31之间。寄生电容C32形成于导线L30与电容器CP3之间。由于电极E30与电极E31以及浮动式金属护环R30a根据点SP3(图中未显示)对称放置，位于浮动式金属护环R30a与电极E30之间的寄生电容C30、浮动式金属护环R30a与电极E31之间的寄生电容C31具有相同的电容值，所以电极E30与电极E31上的差分信号受导线L30相同程度的影响。
另一方面，在电极E30与电极E31之间的电容可能会由于放置了浮动式金属护环R30a而增加。图6显示的是对图5所示的等效电路进行Y-Δ变换(Y-Δ transformation)而得到的等效电路的示意图。图6中的寄生电容C60～C62根据图5中的寄生电容C30～C32而形成，如以下方程式所示：
c 60 = c 61 = c 32 &times; c 30 c 32 + 2 c 30 = c 32 c 32 c 30 + 2 < c 32 2 , 以及
c 62 = c 30 2 c 32 + 2 c 30 = c 30 c 32 c 30 + 2 < c 30 2
其中，c30～c32以及c60～c62分别代表寄生电容C30～C32以及寄生电容C60～C62的电容值。
根据上述方程式，由于电容器CP3与寄生电容C62并联，电极E30与电极E31之间的电容值从cp3增加至cp3+c62，其中cp3代表电容器CP3的电容值。此外，位于导线L30与电极E30、电极E31之间的寄生电容C60与C61的电容值c60与c61相等，且电容值c60与c61中的每一个都小于
Figure B2009101478999D0000042
所以电极E30、电极E31上的差分信号受导线L30相同程度的影响，而且对差分信号的这些影响是微弱的。
图3b显示的是根据本发明的典型实施例的电容器。在图3a所示的实施例中，浮动式金属护环R30a将电极E30与电极E31完全(strictly)包围。在图3b所示的实施例中，浮动式金属护环R30b具有开口301，而使得浮动式金属护环R30a未将电极E30与电极E31完全包围。另外，浮动式金属护环R30b根据对称轴SA3对称放置。与图3a相似之处不再赘述。
在图3a的实施例中，电容器CP3由具有电极E30、电极E31、绝缘体、浮动式金属护环R30a的单一层(single layer)形成。在另一些实施例中，电容器CP3可由具有电极的多层形成。每一层包含电极E30、电极E31与绝缘体，且至少有一层包含浮动式金属护环R30a。例如，假定电容器CP3由两层(分别称为第一层与第二层)中的电极形成。第一层中包含根据点SP3(称为第一点)对称的电极E30与电极E31(分别称为第一电极与第二电极)，而第二层中也包含根据点SP3(称为第二点)对称的电极E30与电极E31(分别称为第三电极与第四电极)。其中，第一层与第二层中至少有一层包含浮动式金属护环R30a，在第一层中形成的浮动式金属护环R30a称为第一浮动式金属护环，将第一电极与第二电极包围，并根据第一点对称放置；在第二层中形成的浮动式金属护环R30a称为第二浮动式金属护环，将第三电极与第四电极包围，并根据第二点对称放置。参考图3a，具有指型形状的电极E30与电极E31根据点SP3对称放置。然而，电极E30与电极E31的形状并不仅限于指型形状。电极E30与电极E31可为根据点SP3对称放置的任何形状。
在一些实施例中，电极E30与电极E31根据一对称点旋转对称(rotational symmetry)放置。例如，电容器CP3的电极E30与电极E31可为如图7a与图7b中所示的拉链型(zipper-type)形状，或是如图8a与图8b中所示的钩型(hook-type)形状。图7a与图7b显示的是图3a中的电容器中具有拉链型形状的电极的示意图。图8a与图8b显示的是图3a中的电容器中具有钩型形状的电极的示意图。如图7a与图7b中所示的拉链型形状的电极E30与电极E31分别根据对称点SP7a与SP7b旋转对称放置。如图8a与图8b中所示的钩型形状的电极E30与电极E31分别根据对称点SP8a与SP8b旋转对称放置。如果电容器CP3由多层中的电极形成，则每一层包含拉链型或钩型形状的电极E30与电极E31以及绝缘体，而且至少有一层包含浮动式金属护环R30a。接下来，假定电容器CP3由两层(分别称为第一层与第二层)中的电极形成。图7c显示将在两层中具有如图7a与图7b所示的拉链型形状的电极重叠所形成的编织结构(woven structure)示意图。当第一层中的电极E30与电极E31(分别称为第一电极与第二电极)具有如图7a所示的根据对称点SP7a(称为第一对称点)旋转对称的拉链型形状，而第二层中的电极E30与电极E31(分别称为第三电极与第四电极)具有如图7b所示的根据对称点SP7b(称为第二对称点)旋转对称的拉链型形状时，通过将两层重叠以编织结构形成电容器CP3(如图7c所示)。其中，第一层与第二层中至少有一层包含浮动式金属护环R30a，在第一层中形成的浮动式金属护环R30a称为第一浮动式金属护环，将第一电极与第二电极包围，并根据第一对称点旋转对称放置；在第二层中形成的浮动式金属护环R30a称为第二浮动式金属护环，将第三电极与第四电极包围，并根据第二对称点旋转对称放置。图8c显示将在两层中具有如图8a与图8b所示的钩型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。相似于图7c，当第一层中的电极E30与电极E31具有如图8a所示的钩型形状，而第二层中的电极E30与电极E31具有如图8b所示的钩型形状时，通过将两层重叠以编织结构形成电容器CP3(如图8c所示)，具体请参见图7c的描述，不再赘述。另外，根据对称几何，如图3a所示的具有指型形状的电极E30与电极E31以及浮动式金属护环R30a也根据对称点SP3旋转对称放置。在图7c与图8c中，电容器的两层通过深色方块表示的部分耦接在一起。
根据上述描述，电容器的一层内的电极根据对称点旋转对称放置，浮动式金属护环在同一层包围这些电极。导线附近的噪声不会直接影响电极上的差分信号。差分信号受导线相同程度的影响，并且这些差分信号上的影响很微弱。
在另一些实施例中，电极E30与电极E31可非对称放置。例如，电容器CP3的电极E30与电极E31可具有如图9a与图9b中所示的L型形状，或如图10a与图10b中所示的梯型形状。图9a与图9b显示的是图3a中的电容器中具有L型形状的电极的示意图。图10a与图10b显示的是图3a中的电容器中具有梯型形状的电极的示意图。若电容器CP3由多层中的电极形成，则多层中的每一层包含具有L型或梯型形状的电极E30与电极E31以及绝缘体，至少有一层包含浮动式金属护环R30a。接下来，假定电容器CP3由两层中的电极形成。图9c显示将在两层中具有如图9a与图9b所示的L型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。当一层中的电极E30与电极E31具有如图9a所示的L型形状，而另一层中的电极E30与电极E31具有如图9b所示的L型形状时，通过将两层重叠以编织结构形成电容器CP3(如图9c所示)。本实施例中电极E30与电极E31可以不根据点SP9a或点SP9b对称放置。图10c显示将在两层中具有如图10a与图10b所示的梯型形状的电极重叠所形成的编织结构示意图。相似于图9c，当一层中的电极E30与电极E31具有如图10a所示的梯型形状，而另一层中的电极E30与电极E31具有如图10b所示的梯型形状时，通过将两层重叠以编织结构形成电容器CP3(如图10c所示)。本实施例中电极E30与电极E31可以不根据点SP10a或点SP10b对称放置。在图9c与图10c中，电容器的两层通过深色方块表示的部分耦接在一起。
根据上述描述，电容器包含非对称放置的两个电极以及两个连接的浮动式金属护环，每一个浮动式金属护环将与其同处一层内的电极包围，这样导线附近的噪声不会直接影响电极上的差分信号。
图11显示的是根据本发明典型实施例的电容器示意图。如图11所示，电容器CP11包含电极E110、电极E111、绝缘体(图中未显示)以及浮动式底板(plate)110。电极E110与电极E111可分别称为第一电极、第二电极以作区分，它们形成于同一层(如第一层)中，可具有对称的形状，如图3a、图7a、图7b、图8a、图8b所示的形状。浮动式底板110放置于电极E110与电极E111的下方。浮动式底板110与电极E110之间形成寄生电容，并且浮动式底板110与电极E111之间形成另一寄生电容。由于电极E110与电极E111具有对称的形状，在浮动式底板110与电极E110以及电极E111之间的寄生电容具有相同的电容值，所以电极E110与电极E111受导线L110相同程度的影响。因此，浮动式底板110可屏蔽导线L110与电极E110以及电极E111之间的失衡电容效应(imbalance capacitance effect)。
在图11所示的实施例中，浮动式底板110的表面平整(smooth)。在一些实施例中，浮动式底板110可具有沟槽(trenches)或切片(slices)或其它类型的固定结构(holds)。例如图12显示的具有沟槽的浮动式底板110。图12显示的是图11中的电容器的浮动式底板的典型实施例示意图。
此外，图11中的电容器CP11可进一步包含围壁(wall)。图13显示的是根据本发明典型实施例的电容器示意图。如图13所示，电容器CP11进一步包含放置于电容器CP11两边的围壁W30与W31。在本实施例中，围壁W30与W31放置于电容器CP11的相对的(opposite)两边上。围壁W30由上导线130与多条下导线132形成，且上导线130与多条下导线132连接。在多条下导线132、上导线130与电容器CP11相应的边之间形成固定结构。另一围壁W31由上导线131与多条下导线133形成，且上导线131与多条下导线133连接。在多条下导线133、上导线131与电容器CP11的相应边之间形成固定结构。围壁W30与围壁W31以及浮动式底板110可屏蔽导线L130与电极E110以及电极E111之间的失衡电容效应。
提供用以屏蔽失衡电容效应的浮动式金属护环、浮动式底板以及围壁并不仅限于电容器元件。在一些实施例中，浮动式金属护环、浮动式底板以及围壁可用于屏蔽电阻器元件或其它电路(如放大器电路)内的失衡电容效应。
虽然本发明已就较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定者为准。

Claims (27)

1.一种电子装置，其特征在于，包含：
第一电极，形成于第一层中；
第二电极，形成于所述第一层中；
第一浮动式金属护环，形成于所述第一层中，并且将所述第一电极与所述第二电极包围。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极是以L型形状、梯型形状、指型形状、拉链型形状或钩型形状形成的。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，进一步包含：
第三电极，形成于第二层中；以及
第四电极，形成于所述第二层中。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，进一步包含：
第二浮动式金属护环，形成于所述第二层中，并且将所述第三电极与所述第四电极包围。
5.根据权利要求3所述的电子装置，其特征在于，在所述第一层中的所述第一电极、所述第二电极与在所述第二层中的所述第三电极、所述第四电极重叠，以形成编织结构。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一浮动式金属护环具有开口。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述第一浮动式金属护环根据对称轴对称放置。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极根据第一点对称放置。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述第一浮动式金属护环根据所述第一点对称放置。
10.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极以指型形状形成。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极的金属手指朝向对称轴延伸。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极的金属手指交替放置。
13.根据权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述第三电极与所述第四电极根据第二点对称放置，并且所述第二浮动式金属护环根据所述第二点对称放置。
14.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极根据第一对称点旋转对称放置。
15.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于，所述第一浮动式金属护环根据所述第一对称点旋转对称放置。
16.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极是以指型形状、拉链型形状或钩型形状形成的。
17.根据权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述第三电极与所述第四电极根据第二对称点旋转对称放置，并且所述第二浮动式金属护环根据所述第二对称点旋转对称放置。
18.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为电容器。
19.一种电子装置，其特征在于，包含：
第一电极，形成于第一层中；
第二电极，形成于所述第一层中；以及
浮动式底板，放置于所述第一电极与所述第二电极的下方。
20.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极是以L型形状、梯型形状、指型形状、拉链型形状或钩型形状形成的。
21.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，所述浮动式底板的表面平整。
22.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，所述浮动式底板具有沟槽或切片或其它类型的固定结构。
23.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，进一步包含放置于所述电子装置两边的两个围壁。
24.根据权利要求23所述的电子装置，其特征在于，两个围壁放置于所述电子装置的相对的两边上。
25.根据权利要求23所述的电子装置，其特征在于，每一个围壁由上导线与多条下导线形成，并且所述上导线与所述多条下导线相连接。
26.根据权利要求25所述的电子装置，其特征在于，对于每一个围壁而言，在所述多条下导线、所述上导线以及所述电子装置相应的边之间形成固定结构。
27.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置为电容器。
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