详解电容的测试条件

CMOS 工艺技术平台的电容包括 MIM 和 PIP （Poly Insulator Poly）。PIP 主要应用在0.35μm及以上的亚微米及微米工艺技术，MIM 主要应用在0.35μm 及以下的深亚微米工艺技术，纳米工艺技术会用到 MOM（Metal Oxide Metal），本节内容没有讲述 MOM。它们的测试结构版图尺寸是依据工艺技术平台的设计规则设计的。

图5-84所示为 PIP 和 MIM 的版图，图5-85所示为它们的剖面图，图5-86所示为它们的电路连接图，它们的两个端口是上极板（Top）和下极板（Bottom）分别连接到 PAD_P1和PAD_P2。为了更好地与衬底隔离，PIP测试结构是设计在NW里，NW连接到PAD_B，PAD_B接地。衬底对 MIM 的影响非常小，把MIM 测试结构设计在PW里，WAT测试机器通过上极板和下极板这两个端口把电压激励信号加载在 MIM 和 PIP，从而测得所需的电性特性参数数据。

MIM和 PIP电容是设计混合信号电路的重要器件，它们的准确性严重影响电路性能，芯片代工厂通过两个 WAT 参数监测MIM 和PIP，这两个 WAT 参数分别是电容C和击穿电压BV。

测量 MIM和 PIP 电容的基本原理与测量MOS 晶体管器件栅极氧化层电容类似，它的基本原理是在电容的上极板加载100kHz扫描电压，下极板接地，从而测得电容C，Cjun=C/Area,Area 是电容的面积。

图5-87所示测量MIM 和PIP 电容的电路示意图，左边是测量PIP 电容的电路示意图，右边是测量 MIM 电容的电路示意图。PIP 电容的测量方法是在电容的上极板加载AC 100kHz（VDD 或者 VDDA）扫描电压，下极板和衬底接地。MIM 电容的测量方法是在电容的上极板加载 AC 100kHz（VDD或者 VDDA）扫描电压，下极板接地。分别测得它们的电容C，那么单位面积的电容CPIP或者CMIM= C/Area."

影响MIM 和PIP 的因素包括以下两方面：

1）PIP 和MIM的刻蚀尺寸异常；

2） PIP 和MIM 的电介质厚度异常。