CN202307876U

CN202307876U - 一种mim电容

Info

Publication number: CN202307876U
Application number: CN2011202911557U
Authority: CN
Inventors: 王统; 郝明丽
Original assignee: DEYANG ZHONGKE MICROELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: DEYANG ZHONGKE MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-08-11

Abstract

一种 MIM 电容 属于半导体器件技术领域，尤其涉及一种 MIM 电容 。本实用新型提供一种电流承受能力强、对信号的衰减低、可提高射频功率放大器增益的 MIM 电容 。本实用新型包括 MIM 电容 ，其结构要点 MIM 电容的下极板 的顶层金属与顶层延长金属相连，下极板 的底层金属与底层延长金属相连，顶层延长金属与底层延长金属之间设置有过孔。

Description

一种MIM电容

技术领域

本实用新型属于半导体器件技术领域，尤其涉及一种MIM电容。

背景技术

随着现代无线通讯技术的飞速发展，对射频功率放大器（PA）提出了更高的要求。不仅要求其具有高的线性输出功率、效率、增益和可靠性，还需具备更低的信号失真、更高的信号峰均功率比等等。由此给设计者也提出了更高的设计要求，不仅在电路仿真阶段，而且在版图布局布线中都要做更为细致的设计考虑。

在高频下，版图中的寄生因素在所难免，包括了寄生的电阻、电容和电感，尤其是对于Si衬底这种传导性的衬底，其寄生因素更容易影响电路的性能，比如将会影响到电路的匹配状态并对信号功率有所损耗，进而影响电路的增益和功率等性能。因此，对版图进行优化，尽量减小各种寄生成分十分必要。

现有MIM（金属-介质-金属）电容其下极板底层金属通过过孔由顶层金属引出，从对应的器件版图来看，往往过孔数目不多，导致寄生电阻较大，尤其是大电流的情况下，过孔承受电流有限，使电路可靠性下降。另外，寄生电感也较为明显，将影响匹配状态，容易使谐振点发生偏移。如图1、图2所示，现有MIM电容为103部分，可以看出，其右侧顶层金属面积较小，与底层金属相连的过孔数目也较少。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种电流承受能力强、对信号的衰减低、可提高射频功率放大器增益的MIM电容。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括MIM电容，其结构要点MIM电容的下极板的顶层金属与顶层延长金属相连，下极板的底层金属与底层延长金属相连，顶层延长金属与底层延长金属之间设置有过孔。

作为一种优选方案，本实用新型所述顶层延长金属和底层延长金属的长度L≥N _l （d+r），N _l =N／N _w ，式中N _l 为在金属延长方向上所设置过孔的列数；N _w 为所设置过孔的行数；d为过孔边间距；r为正方形过孔的边长；N为过孔个数，其值大于I／J的整数项且能够被N _w 整除；I为流过MIM电容的电流；J为每个过孔所能承受的电流大小。

本实用新型有益效果：本实用新型将MIM电容的下极板底层金属和通过过孔与其相连的顶层金属分别适度延长，并增加过孔的数目，由此减小过孔的寄生电阻和寄生电感并增大电流承受能力，降低了过孔对信号的衰减，提高了射频功率放大器的增益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型的保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型平面图。

图2是本实用新型剖视图。

图3是本实用新型等效电路图。

图4是本实用新型与现有产品信号衰减仿真结果对比图。

图5是应用本实用新型与现有产品的功率放大器小信号增益仿真结果对比图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型包括MIM电容，MIM电容的下极板的顶层金属与顶层延长金属101相连，下极板的底层金属与底层延长金属104相连，顶层延长金属101与底层延长金属104之间设置有过孔106。MIM电容的上极板由左侧的上极板顶层金属102引出，电容的下极板由右侧的下极板顶层延长金属101引出。本实用新型引线方式为105部分。过孔106数目可根据流过所在电路节点的电流大小并结合电路仿真中对增益等指标的影响来选取。

所述顶层延长金属101和底层延长金属104的长度L≥N _l （d+r），N _l =N／N _w ，式中N _l 为在金属延长方向上所设置过孔106的列数；N _w 为所设置过孔106的行数；d为过孔106边间距；r为正方形过孔106的边长；N为过孔106个数，其值大于I／J的整数项且能够被N _w 整除；I为流过MIM电容的电流；J为每个过孔106所能承受的电流大小，本领域技术人员可在工艺库中查找不同过孔106对应的值。顶层延长金属101和底层延长金属104的长度L可以根据电路需要在版图允许的情况下灵活设置。当然，金属线拓展太多也会带来较大的寄生电容而带来不利影响。

如图3所示，其中301为与MIM电容上极板相连的部分，由上极板过孔寄生电阻R _v1 、寄生电感L _v1 和上极板顶层金属寄生电阻R _t1 组成；302为与MIM电容下极板相连的部分，由过孔106寄生电阻R _v2 、寄生电感L _v2 和上极板顶层金属寄生电阻R _t2 组成；303为MIM电容与衬底的寄生成分，由寄生电阻R _ox 和寄生电容C _ox 组成；C _mim 为本征电容。其中下极板部分的阻抗可表示为：Z=R _V2 +jwL _V2 ，当过孔106的数目增多时，过孔106阻抗可近似为Z=1／n（R _V2 +jwL _V2 ），其中n为过孔106的数目。可以看到，过孔106数目增多能够使其阻抗明显减小，因此对信号的衰减减小，使系统的增益提高。

如图4所示，以电容值为3.6pF为例。曲线1为现有产品的MIM电容的仿真结果，以2.4GHz频率处为例，信号衰减了323.1mdB。曲线2为本实用新型的仿真结果，同样，在2.4GHz频率，信号衰减了289.6mdB。可以看出，本实用新型相比于现有产品，可以减少33.5mdB的信号衰减。

如图5所示，功率放大器PA由三级构成，MIM电容分别位于输入匹配和级间匹配电路，共5个。曲线1为采用现有产品的PA仿真结果，以2.4GHz频率处为例，增益为27.59dB。曲线2为采用本实用新型的PA仿真结果，同样，在2.4GHz频率，增益为28.55dB。可以看出，采用本实用新型相比于现有产品，增益提高了接近1dB，效果显著。

可以理解地是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种MIM电容，包括MIM电容，其特征在于MIM电容的下极板的顶层金属与顶层延长金属（101）相连，下极板的底层金属与底层延长金属（104）相连，顶层延长金属（101）与底层延长金属（104）之间设置有过孔（106）。

2.根据权利要求1所述一种MIM电容，其特征在于所述顶层延长金属（101）和底层延长金属（104）的长度L≥N_l（d+r），N_l=N／N_w，式中N_l为在金属延长方向上所设置过孔（106）的列数；N_w为所设置过孔（106）的行数；d为过孔（106）边间距；r为正方形过孔（106）的边长；N为过孔（106）个数，其值大于I／J的整数项且能够被N_w整除；I为流过MIM电容的电流；J为每个过孔（106）所能承受的电流大小。