Brevet FR2870042A1 — publié le 20051111

Structure capacitive de circuit intégré La présente invention concerne le domaine des circuits intégrés dans lesquels on souhaite réaliser des structures capacitives par exemple du type MOM susceptibles d'être électriquement associées en particulier à des convertisseurs analogique/digital ou inversement. Dans le documents US-A-6111742 et FR-A-9711966 sont décrites des structures capacitives destinées à une telle application. Cependant, ces structures présentent les inconvénients d'être encombrantes lorsque l'on souhaite obtenir des capacités de valeurs importantes, de présenter des fortes capacités parasites dues à leur couplage avec le substrat, d'engendrer des effets de bords et de ne pas permettre l'obtention de capacités divisées ou relatives tendant vers l'égalité. La présente invention a pour but de réduire les inconvénients ci-dessus. La structure capacitive selon l'invention, réalisée dans des niveaux d'un circuit intégré, comprend: des empilages secondaires d'armatures secondaires superposées, disposés selon au moins deux rangées longitudinales et transversalement en face les uns des autres et dans lesquels chaque armature secondaire comprend des branches transversales reliées par une branche longitudinale (10, 13) telles que les branches longitudinales sont en vis- à-vis; des moyens pour relier les armatures secondaires superposées de chacun desdits empilages; des premiers et seconds moyens pour relier successivement et alternativement les empilages secondaires d'une rangée aux empilages secondaires de l'autre rangée de façon à constituer un premier groupe secondaire d'empilages secondaires reliés entre eux et un second groupe secondaire d'empilages secondaires reliés entre eux, tels que les empilages du premier groupe secondaire sont situés transversalement en 2870042 2 face des empilages du second groupe secondaire et que, dans chaque rangée, les empilages du premier groupe secondaires et les empilages du second groupe secondaire sont disposés de façon alternative; au moins deux empilages principaux d'armatures principales superposées comprenant respectivement des branches transversales reliées par une branche longitudinale, disposées de telle sorte que les branches longitudinales des armatures principales s'étendent respectivement devant et à distance des extrémités des branches transversales des rangées d'armatures secondaires et que les branches transversales des armatures principales et les branches transversales des armatures secondaires desdites rangées s'étendent à l'opposé les unes des autres et les unes entre les autres de façon alternative; des moyens pour relier les armatures principales superposées de chacun desdits empilages principaux; des moyens pour relier lesdits empilages principaux de façon à constituer un groupe d'empilages d'armatures principales; et des branches de connexion électrique reliées respectivement auxdits premier et second groupes secondaires d'empilages secondaires et audit groupe principal d'empilages principales. Selon l'invention, lesdits moyens pour relier les armatures precitées comprennent de préférence des vias reliant leurs branches longitudinales. Selon l'invention, les moyens pour relier les empilages secondaires desdits groupes secondaires comprennent de préférence des branches de liaison formées dans des niveaux différents et se croisant. Selon l'invention, les branches longitudinales des armatures secondaires de chaque rangée sont de préférence alignées. Selon l'invention, les armatures principales comprennent des branches transversales complémentaires (56, 57) opposés à leurs branches transversales précitées; la structure capacitive comprenant alors des empilages secondaires complémentaires (58, 59) comprenant des armatures secondaires complémentaires (62, 63) constituées respectivement des branches transversales (64, 65) reliées par une branche longitudinale (66, 67), disposés de telle sorte que les branches longitudinales des armatures secondaires complémentaires s'étendant devant et à distance des extrémités des branches transversales complémentaires des armatures principales, et que les branches transversales complémentaires (56, 57) des armatures principales et les branches transversales (64, 65) des armatures secondaires complémentaires s'étendant les unes entre les autres de façon alternative; des moyens (26) pour relier les armatures secondaires complémentaires (62, 63) de chacun desdits empilages secondaires complémentaires (58, 59) ; et des moyens (69) pour relier lesdits empilages secondaires complémentaires (58, 59) auxdits empilages secondaires (36). Selon l'invention, les armatures secondaires complémentaires placées les unes au-dessus des autres sont de préférence reliées par des vias reliant leurs branches longitudinales. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de structures capacitives décrites à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel: la figure 1 représente une vue en perspective d'une structure capacitive de base; la figure 2 représente une vue de dessus d'un niveau de la structure capacitive de la figure 1; la figure 3 représente une vue de dessus d'un autre niveau de la structure capacitive de la figure 1, adjacent au niveau de la figure 2; la figure 4 représente une vue de dessus d'un niveau d'une autre structure capacitive selon l'invention; la figure 5 représente une vue de dessus d'un autre niveau de la structure capacitive de la figure 4, adjacent au niveau de la figure 2; et la figure 6 représente une vue en perspective d'une partie de la structure capacitive des figures 4 et 5. 25 30 2870042 4 En se reportant aux figures 1 à 3, on peut voir qu'on a représenté une structure capacitive 1 de base d'un circuit intégré, réalisée dans plusieurs niveaux métalliques de ce circuit. Cette structure 1 comprend des empilages secondaires 2 et 3 d'armatures secondaires 4 et 5 respectivement réalisées dans des niveaux métalliques différents et superposées. Les empilages secondaires 2 et 3 sont disposés selon deux rangées longitudinales 6 et 7 et transversalement en face les uns des autres, selon un pas longitudinal P déterminé. Les armatures secondaires 4 des empilages 2 de la rangée 6 comprennent respectivement deux branches transversales 8 et 9 et une branche longitudinale 10, les branches longitudinales 10 réalisées dans chaque niveau étant alignées. Les armatures secondaires 5 des empilages 3 de la rangée 7 comprennent respectivement deux branches transversales 11 et 12 et une branche longitudinale 13, les branches longitudinales 13 réalisées dans chaque niveau étant alignées. Les armatures secondaires 4 et 5 sont identiques, la distance les séparant longitudinalement, dans chaque niveau, étant égale à la distance entre leurs branches transversales. Les branches longitudinales 10 des armatures secondaires 4 des empilages 2 de la rangée 6 et les branches longitudinales 13 des armatures secondaires 5 des empilages 3 de la rangée 7 sont transversalement en vis- à-vis, leurs branches transversales 8 et 9 et leurs branches transversales 11 et 12 étant opposées, de telle sorte que, dans chaque niveau, les armatures secondaires 4 et 5 constituent des peignes interrompus opposés. Ainsi, dans chaque niveau, les deux rangées d'armatures secondaires 4 et 5 constituent des peignes interrompus dans le sens longitudinal dont les branches sont opposées. Les armatures secondaires 4 des empilages 2 de la rangée 6 sont reliées par des vias 14 qui relient leurs branches longitudinales 10 et les armatures secondaires 5 des empilages 3 de la rangée 7 sont reliées par des vias 15 qui relient leurs branches longitudinales 13. 2870042 5 Dans un niveau, successivement et alternativement, un empilage 2 sur deux de la rangée 6 est relié aux empilages 3 de la rangée 7 adjacents à l'empilage 3 situé en face, c'est-à-dire aux empilages décalés longitudinalement d'un pas P de la rangée 7, par des branches inclinées 16 reliant leurs branches longitudinales 10 et 13. Dans un autre niveau, successivement et alternativement, les autres empilages 2 de la rangée 6 sont reliés aux autres empilages 3 de la rangée 7 par des branches inclinées 17, décalés longitudinalement d'un pas P, ces branches 17 reliant leurs branches longitudinales 10 et 13. Ainsi, les branches 16 et 17 se croisent à distance. Il en résulte que sont constitués un premier groupe 18 d'empilages formé successivement d'un empilage 2 de la rangée 6 et d'un empilage 3 de la rangée 7 adjacent à cet empilage 2 et un second groupe 19 formé successivement d'un empilage 3 de la rangée 7 et d'un empilage 2 de la rangée 6 adjacent à cet empilage 3, de telle sorte que, dans la rangée 6, les empilages 2 appartiennent alternativement au premier groupe 18 et au second groupe 19 et que, dans la rangée 7, les empilages 3 appartiennent alternativement au second groupe 19 et au premier groupe 18. La structure 1 comprend en outre des empilages principaux 20 et 21 d'armatures principales superposées 22 et 23 respectivement réalisées dans les niveaux métalliques précités et associées aux rangées 6 et 7 d'armatures secondaires 4 et 5. Les armatures principales 22 comprennent des branches transversales 24 et une branche longitudinale 25, disposées de telle sorte que, dans chaque niveau, les branches longitudinales 25 des armatures principales 22 s'étendent devant et à distance des extrémités des branches transversales 8 des armatures secondaires 4 et que les branches transversales 24 des armatures principales 22 et les branches transversales 8 des armatures secondaires 4 s'étendent à l'opposé les unes des autres et les unes entre les autres de façon alternative, les extrémités des branches transversales 24 étant à distance des branches longitudinales 10. Les armatures principales 22 sont reliées par des vias 26 reliant leurs branches longitudinales 25. Les armatures principales 23 comprennent des branches transversales 27 et une branche longitudinale 28, disposées de telle sorte que, dans chaque niveau, les branches longitudinales 28 des armatures principales 23 s'étendent devant et à distance des extrémités des branches transversales 11 des armatures secondaires 5 et que les branches transversales 27 des armatures principales 23 et les branches transversales 11 des armatures secondaires 5 s'étendent à l'opposé les unes des autres et les unes entre les autres de façon alternative, les extrémités des branches transversales 27 étant à distance des branches longitudinales 13. Les armatures principales 23 sont reliées par des vias 29 reliant leurs branches longitudinales 28. Les armatures principales 22 et les armatures principales 23 sont identiques. Leurs branches transversales 24 et 27 sont respectivement à égales distances entre elles et à égales distance des branches transversales 9 et 12. Ainsi, dans chaque niveau, les armatures principales 22 et les armatures principales 23 constituent des peignes longitudinalement continus dont les branches transversales 24 et 27 sont engagées entre les branches transversales 9 et 12 des peignes interrompus constitués par les armatures secondaires 4 et 5. Dans l'un des niveaux, la branche longitudinale 10 d'une armature secondaire 4 d'extrémité est prolongée de façon à constituer une branche longitudinale de connexion électrique extérieure 30 du groupe 18 précité et la branche longitudinale 13 d'une armature secondaire 5 d'extrémité est prolongée de façon à constituer une branche longitudinale de connexion électrique extérieure 31 du groupe 19 précité, ces branches de connexion électrique extérieure 30 et 31 étant reliées à un ou des composants non représentés du circuit intégré. A l'opposé des branches de connexion 30 et 31 et au moins dans un niveau, les branches transversales 24 et 27 des armatures principales 22 et 23 s'étendent, dans un niveau, pour se rejoindre par un prolongement 33a, de façon à constituer un groupe principal 32 d'armatures principales empilées, une branche longitudinale médiane de connexion électrique extérieure 33 étant reliée à ce prolongement de façon à relier ce groupe 32 à un ou des composants non représentés du circuit intégré. Il résulte de ce qui précède que les capacités formées entre le groupe 32 d'armatures principales et les groupes 18 et 19 d'armatures secondaires sont imbriquées et composées de façon alternative de telle sorte qu'elles sont adaptées pour présenter des caractéristiques électriques identiques ou quasi-identiques. En se reportant aux figures 4, 5 et 6, on peut voir qu'on a représenté une structure capacitive 34 qui présente une structure de base correspondant à celle décrite en référence aux figures 1 à 3, mais qui s'en différencie par le fait que ses empilages secondaires 35 et 36, reliés entre eux successivement et alternativement par des branches inclinées 37 et 38 de façon à constituer des groupes secondaires 39 et 40, comprennent les armatures secondaires 41 et 42 présentant cinq branches transversales 43 et 44 régulièrement espacées reliées à des branches longitudinales 45 et 46. Comme dans l'exemple décrit en référence aux figures 1 à 3, la structure capacitive 34 comprend un groupe 47 d'empilages principaux 48 et 49 associés aux empilages secondaires 35 et 36 et comprenant des armatures principales 50 et 51 présentant des branches transversales 52 et 53 reliées à des branches longitudinales 54 et 55. Les armatures principales 50 et 51 des empilages principaux 48 et 49 de la structure capacitive 34 comprennent en outre des branches transversales complémentaires 56 et 57 opposées à leurs branches transversales 52 et 53. La structure capacitive 34 comprend en outre des empilages secondaires complémentaires 58 et 59 disposés selon deux rangées longitudinales complémentaires 60 et 61 et comprenant des armatures secondaires complémentaires 62 et 63 disposées, dans chaque niveau, symétriquement aux armatures secondaires 41 et 42 par rapport aux branches longitudinales 54 et 55 des armatures principales 50 et 51. 2870042 8 Les armatures secondaires complémentaires 62 et 63 comprennent cinq branches transversales 64 et 65 associées à distance aux branches transversales complémentaires 56 et 57 des armatures principales 50 et 51 et reliées à des branches longitudinales 66 et 67 s'étendant à distance des extrémités de ces branches 50 et 51. Comme le montre la figure 6, les armatures secondaires complémentaires 63 de chaque empilage secondaire complémentaire 59 sont reliées par des vias 68 reliant leurs branches longitudinales 67. Il en est de même en ce qui concerne les armatures secondaires complémentaires 62 de chaque empilage secondaire complémentaire 58. Comme le montre également la figure 6, au moins l'une des branches transversales 65 des armatures secondaires complémentaires 63 des empilages secondaires complémentaires 59 et la branche transversale correspondante 44 des armatures secondaires 42 des empilages secondaires 36 s'étendent de façon à se rejoindre par des prolongements 69, de telle sorte que les empilages secondaires 36 sont reliés aux empilages secondaires complémentaires 59 situés transversalement en vis-à-vis. Il en va de même en ce qui concerne les empilages secondaires 35 et les empilages secondaires complémentaires 58. Ainsi, les groupes secondaires 39 et 40 comprennent en outre successivement et alternativement, les empilages secondaires complémentaires 58 et 59, respectivement associés aux branches transversales complémentaires 57 du groupe principal 47 d'empilages principaux 48 et 49. Comme dans l'exemple précédent, le groupe principal 47 comprend une branche longitudinale médiane 70 de connexion électrique extérieure. Les groupes secondaires 39 et 40 comprennent en outre des branches transversales 71 et 72 de connexion électrique extérieure, cette fois reliées aux branches longitudinales 67 de l'un de leurs empilages secondaires complémentaires 59. Comme dans l'exemple qui précède, il résulte de ce qui précède que les capacités formées entre le groupe principal 47 et les groupes secondaires 39 et 40 d'armatures secondaires sont imbriquées et composées de façon alternative, de telle sorte qu'elles sont adaptées pour présenter des caractéristiques électriques identiques ou quasi-identiques. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus 5 décrits. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Structure capacitive réalisée dans des niveaux d'un circuit intégré, caractérisée par le fait qu'elle comprend: des empilages secondaires (2, 3) d'armatures secondaires superposées (4, 5), disposés selon au moins deux rangées longitudinales (6, 7) et transversalement en face les uns des autres et dans lesquels chaque armature secondaire comprend des branches transversales (8, 11) reliées par une branche longitudinale (10, 13) telles que les branches longitudinales sont en vis-à-vis; des moyens (14, 15) pour relier les armatures secondaires superposées de chacun desdits empilages; des premiers et seconds moyens (16, 17) pour relier successivement et alternativement les empilages secondaires d'une rangée aux empilages secondaires de l'autre rangée de façon à constituer un premier groupe secondaire (18) d'empilages secondaires (2) reliés entre eux et un second groupe secondaire (19) d'empilages secondaires (3), reliés entre eux, tels que les empilages du premier groupe secondaire sont situés transversalement en face des empilages du second groupe secondaire et que, dans chaque rangée, les empilages du premier groupe secondaires et les empilages du second groupe secondaire sont disposés de façon alternative; au moins deux empilages principaux (20, 21) d'armatures principales superposées (22, 23) comprenant respectivement des branches transversales (24, 27) reliées par une branche longitudinale (25, 28), disposées de telle sorte que les branches longitudinales des armatures principales s'étendent respectivement devant et à distance des extrémités des branches transversales des rangées d'armatures secondaires et que les branches transversales des armatures principales et les branches transversales des armatures secondaires desdites rangées s'étendent à l'opposé les unes des autres et les unes entre les autres de façon alternative; des moyens (26, 29) pour relier les armatures principales superposées de chacun desdits empilages principaux (20, 21) ; 2870042 11 des moyens (33a) pour relier lesdits empilages principaux (20, 21) de façon à constituer un groupe d'empilages d'armatures principales; et des branches de connexion électrique (30, 31, 33) reliées respectivement auxdits premier et second groupes secondaires d'empilages secondaires et audit groupe principal d'empilages principales. 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour relier les armatures precitées comprennent des vias (14, 15, 26, 29) reliant leurs branches longitudinales. 3. Structure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les moyens pour relier les empilages secondaires desdits groupes secondaires comprennent des branches de liaison (16, 17) formées dans des niveaux différents et se croisant. 4. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les branches longitudinales (10, 13) des armatures secondaires de chaque rangée sont alignées. 5. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les armatures principales (22, 23) comprennent des branches transversales complémentaires (56, 57) opposés à leurs branches transversales précitées; et qu'elle comprend des empilages secondaires complémentaires (58, 59) comprenant des armatures secondaires complémentaires (62, 63) constituées respectivement des branches transversales (64, 65) reliées par une branche longitudinale (66, 67), disposés de telle sorte que les branches longitudinales des armatures secondaires complémentaires s'étendant devant et à distance des extrémités des branches transversales complémentaires des armatures principales, et que les branches transversales complémentaires (56, 57) des armatures principales et les branches transversales (64, 65) des armatures secondaires complémentaires s'étendant les unes entre les autres de façon alternative; des moyens (26) pour relier les armatures secondaires complémentaires (62, 63) de chacun desdits empilages secondaires complémentaires (58, 59) ; et des moyens (69) pour relier lesdits empilages secondaires complémentaires (58, 59) auxdits empilages secondaires (36). 6. Structure selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les armatures secondaires complémentaires placées les unes au-dessus des autres sont respectivement reliées par des vias (68) reliant leurs branches longitudinales.