模拟IC无源器件特性

晶圆的层次结构如下图所示：硅基板P型衬底为掺杂硼原子的Si，N阱(n-well)为掺杂磷原子的Si；其上面为隔离作用的场氧层是SiO2，场氧层上面由多晶硅做的Poly电阻，其通过接触孔(contact)连接至上面绝缘层(SiO2)中的metal1；如果想需要将不同层的metal(金属层)连接，可以通过过孔（via）连接。下面总共有6层金属层(metal 1到metal6), 它们之间用绝缘层隔离。

N阱(n-well)电阻

1.利用n型半导体内阻来制作电阻R；N-well与上层metal1通过contact、过孔连接，contact为掺杂溶度较高n型半导体（n+），电阻率低。

2. N-well与p型衬底形成一个寄生二极管D，因此p型衬底就近接地就近接地， 形成保护环来使该二极管反偏，避免衬底的反向注入电流来影响n-well电阻值，和隔离噪声（被接地旁路）。

3. N-well与p型衬底间的耗尽层会形成一个寄生电容，并且由于接触面积大，该容值也大；因此N-well高频特性差，电阻值下降较多。

4. 此外，当电阻两端电压变化时，耗尽层的宽度会发生变化，电阻阻值变化也大， 大概在8000ppm(百万分之一), 0.8%。

5.方块电阻值大，可达1~2kohm/sheet，但阻值变化范围也大，可至30%，所以一般使用使用较少，一般用在大电阻不关心它阻值。CMOS工艺中层间厚度h是基本不变的，在电阻率ρ不变时，那单位正方体（长与宽相等）的电阻值就确定了。

多晶硅（poly）电阻分为掺杂磷原子的P-poly和掺杂硼原子的B-poly; 制作在场氧层FOX之上，通过金属孔与上层金属连接。由于与衬底间相隔较厚的FOX，寄生电容小，阻值受电压变化影响小，电阻值相对于n-well电阻变化小；但多晶硅电阻率小，其方块电阻值小，5ohm/sheet。有时在poly电阻下也会做一个n-well，用来隔离噪声，噪声会通过n-well、其金属走线和VDD，GND（保护环）流走，而不影响poly电阻值。

电阻阻值会随P(工艺process)、V(电压voltage)、T(温度temperature)变化，在设计时，必须要考虑这些变化；工艺不同：不同厂家做出来的电阻不同，同一块芯片中不同位置的阻值不一样。poly电阻一般随温度成线性稳定变化，n-well受温度影响变化很大。

MIM电容：相对精度高（邻近的两个电容差）<0.1%, 密度1fF/um2，（1fF=10-15F）,由两层金属层(电容极板)加介质层构成，通常由最上两层来做电容。如果做在靠近衬底，那么金属层会与衬底形成大的寄生电容, 进而影响电容容值。

随着工艺的缩小，电容的密度不变，也就是说电容占的相对面积变大。

MOM电容：利用两根金属导线间与绝缘层的电容，不需要介质层，成本低；但精度没有MIM电容高最小也就0.1%，密度高2fF//um2（65nm工艺）。但随着工艺的缩小，两金属线的距离越来越近，电容密度会继续增大。

用的比较少的电感一般用最上层金属层（比较厚）来做，来减少寄生电阻小，一圈圆形盘状的金属线。

审核编辑：汤梓红