[发明专利]一种电容器及模拟数字转换器芯片

说明书

本发明提供了一种电容器及模拟数字转换器芯片，该电容器应用于模拟数字转换器芯片中，该电容器包括有效电容及环绕有效电容设置的冗余电容，有效电容包括多个并排排列的电容单元。每个电容单元包括第一电极及第二电极。在任意一个电容单元中，第一电极的个数为一个，第二电极的个数为两个。两个第二电极电连接，两个第二电极分列于第一电极的两侧。任意相邻的两个电容单元之间共用一个第二电极。通过在一个电容单元中设置一个第一电极及两个第二电极，第一电极位于两个第二电极之间，可以在一个电容单元中形成两个电容，更有效率的利用电极的金属侧壁形成电容。通过在任意相邻的两个电容单元之间共用一个第二电极，使电容器所占用的面积减小。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电容器及模拟数字转换器芯片。

背景技术

目前在ADC(Analog to Digital Converter，模拟数字转换器)芯片技术领域，SAR(Successive Approximation，逐次逼近)ADC具有低功耗、尺寸小、转换效率高等特点。SARADC通常采用电容定标型DAC(Digital to Analog Converter，数字模拟转换器)的基本结构，其工作原理为运用电荷原理，对电容阵列中存储的总电荷再进行分配。在该基本结构中，电容器是ADC电路中非常重要的器件，该器件对芯片的面积、电路的速度、精度都有很重要的影响。

ADC芯片中的常用的电容结构有MIM(Metal Insulator Metal，金属-绝缘体-金属)电容，MOM(Metal-Oxide-Metal，金属-氧化物-金属)电容，MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体)电容。其中MIM电容在制造中需要新增MASK(掩膜)层，会增大成本。而MOS电容受工艺影响精度较差，采用MOM电容是较合适的选择。

目前电容器的基本结构为如图1所示出的结构，其由电容阵列102组成，其中，电容阵列102包括固定接地电容103、第一位电容104、第二位电容105、……、由右至左(以图1示出的结构为参考)依次到第N位电容108。其中，N为ADC的位数，表示电容单元个数为2^N个，其决定ADC的精度。电容阵列102包含多个电容单元，每个电容单元的上极板与比较器101的正端相连，电容阵列102中每个电容单元的下极板与对应的开关阵列109相连。比较器101的负端与地相连。开关阵列109的一端与电容阵列102中的对应电容单元相连，另一端可根据不同的开关配置与V_REF(Reference Voltage，参考电压)，V_IN(Input Voltage，输入电压)或地相连。

按照标准MOM的工艺器件设置时，如图2所示，201为MOM电容的PLUS(正)端，由工艺所提供的金属层次构成，在具体设置时，可以自行选择第一金属层，第二金属层等金属层次。202为MOM电容的MINUS(负)端，其与MOM电容的PLUS(正)端所采用的金属层位于同一金属层。203所示的标记为金属连接孔，用于电连接不同层及相同层的金属层或电容的极板。在设置时，根据金属层选择对应的连接孔。205为电容的电位环。每层金属之间构成电容。

所设计的SAR ADC的电容阵列采用MOM标准电容布局情况如图3所示，301为图2所示的MOM电容单元，一共有2^N个电容单元。在具体排列电容单元时，低位的电容放置于版图中心，按照共质心摆放，高位电容相互错开摆放可以提高匹配度。302为Dummy(冗余)电容，置于整个电容阵列102的外围，提高匹配度。采用该布局方式，每个电容单元之间必须留有足够的间距303，以满足金属、通孔之间的工艺规则，同时保证连接开关阵列109和连接比较器101输入端的走线。由于需要额外预留出间距303，从而使电容器所占用的面积比较大，使设计的成本较高，且不利于芯片的小型化及集成化。

发明内容

本发明提供了一种电容器及模拟数字转换器芯片，用以降低电容器所占用的面积，降低设计成本，便于芯片的小型化及集成化。