电容器阵列及集成芯片的制作方法

本实用新型涉及电气元件领域，具体而言，涉及一种电容器阵列及集成芯片。

背景技术：

使用电容在具有高电压差的芯片或模块之间传输信号，在通讯模块和数据总线中具有广泛的应用。随着系统集成度的提高，分立电容器件逐渐被芯片上的集成电容取代。

集成电容多采取平面结构，包含上下两层平面金属极板，通过极板间的介质层实现电容极板之间的高压隔离和电场耦合。随着系统体积的缩小以及传输信号的脉冲宽度的缩短，集成电容的极板面积相应的缩小，并且相邻电容的间距也不断缩小。这导致了不同电容的极板之间耦合增强，属于不同信号通道的电容之间会产生更强的干扰信号。

传统的差分信号检测方法虽然可以有效过滤共模干扰信号，但无法消除由于集成电容内在的通道间耦合产生的非共模干扰信号，特别是在使用电容进行双向信号传输的时，通道间的耦合情况更加复杂和显著。因此，如何解决电容集成技术中不同电容通道的干扰问题是本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种电容器阵列及集成芯片，以改善现有的电容集成技术中不同电容通道的干扰问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电容器阵列，包括第一组电容器和第二组电容器，所述第一组电容器包括第一电容器和第二电容器，所述第二组电容器包括第三电容器和第四电容器，所述第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器均为具有镜像对称平面极板的电容器，包含上层极板和下层极板，所述第一电容器和第二电容器的同层极板以第一对称轴为轴成镜像对称分布，所述第三电容器和第四电容器的同层极板以第二对称轴为轴成镜像对称分布，所述第一对称轴与第二对称轴之间具有预设角度。

一种集成芯片，包括上述的电容器阵列。

本实用新型实施例提供的电容器阵列及集成芯片的有益效果为：

本实用新型实施例提供的电容器阵列及集成芯片包括第一组电容器和第二组电容器，其中第一组电容器包括第一电容器和第二电容器，第二组电容器包括第三电容器和第四电容器，第一电容器、第二电容器、第三电容器以及第四电容器均为具有镜像对称平面极板的电容器，包含上层极板和下层极板，并且第一电容器和第二电容器的同层极板以第一对称轴为轴成镜像对称分布，第三电容器和第四电容器的同层极板以第二对称轴为轴成镜像对称分布，并且第一对称轴与第二对称轴具有预设角度。第一电容器、第二电容器各自的平面极板关于第二对称轴成镜像对称，第三电容器以及第四电容器各自的平面极板关于第一对称轴成镜像对称，因此第一电容器上(下)层极板与第三电容器、第四电容器上层极板或下层极板之间的寄生电容是对称(相等)的，第二电容器上(下)层极板与第三电容器、第四电容器上层极板或下层极板之间的寄生电容是对称(相等)的，第三电容器上(下)层极板与第一电容器、第二电容器上层极板或下层极板之间的寄生电容是对称(相等)的，第四电容器上(下)层极板与第一电容器、第二电容器上层极板或下层极板之间的寄生电容是对称(相等)的。所以一组电容耦合到另一组电容的信号大小完全相等，构成共模信号，该共模信号可以被差分信号检测端口过滤，从而改善了不同电容通道的干扰问题。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的电容器阵列的部分结构的俯视示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的电容器阵列的一种具体实施方式的单层极板俯视示意图；

图3a是本实用新型第一实施例提供的电容器阵列的上极板的俯视示意图；

图3b是本实用新型第一实施例提供的电容器阵列的下极板的俯视示意图；

图4a是本实用新型第二实施例提供的电容器阵列的结构示意图；

图4b是图4a示出的电容器阵列的上极板的俯视示意图；

图4c是图4a示出的电容器阵列的下极板的俯视示意图；

图5是本实用新型实施例示出的电容器阵列的制作过程的分步示意图。

图标：10-电容器阵列；110-第一组电容器；111-第一电容器；112-第二电容器；120-第二组电容器；121-第三电容器；122-第四电容器；130-第一对称轴；140-第二对称轴；150-导体结构；161-第一走线；162-第二走线；163-第三走线；164-第四走线；171-第一焊盘；172-第二焊盘；173-第三焊盘；174-第四焊盘；180-寄生电容；191-上层极板；192-下层极板；193-子极板；201-第一开口；202-第二开口；210-衬底；220-第一介质层；230-第一极板；240-第二介质层；250-第二极板；260-第三介质层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

详情请参见图1，图1示出了本实用新型第一实施例提供的电容器阵列10的俯视示意图。该电容器阵列10包括第一组电容器110和第二组电容器120。其中，第一组电容器110包括第一电容器111和第二电容器112，第二组电容器120包括第三电容器121和第四电容器122。

上述电容器均包含上层极板191和下层极板192。上述电容器的下层极板192由同一工艺步骤制作，大致位于一个平面内；上述电容器的上层极板191也由同一工艺步骤制作，也大致位于一个平面内；所以电容器的上层极板191和下层极板192均为平面极板。上述电容器的上下层极板的位置和形状在垂直方向上相互对应，因此在俯视示意图中电容器的上层极板与下层极板重合，图1所示的俯视示意图既代表上层极板191俯视示意图又代表下层极板192俯视示意图。

本实用新型中的镜像对称是指把图形沿着对称轴折叠，对称轴两旁的部分能够互相重合。本实用新型中的平面极板等三维结构镜像对称是指该三维结构的俯视图形镜像对称。

第一电容器111为具有镜像对称平面极板的电容器，具体表现为第一电容器111的上下两层平面极板俯视图形均为镜像对称图形。类似的，第二电容器112为具有镜像对称平面极板的电容器，具体表现为第二电容器112的上下两层平面极板俯视图形均为镜像对称图形。第一电容器111与第二电容器112的同层极板俯视图以第一对称轴130为轴成镜像对称分布。

第三电容器121为具有镜像对称平面极板的电容器，具体表现为第三电容器121的上下两层平面极板俯视图形均为镜像对称图形。类似的，第四电容器122为具有镜像对称平面极板的电容器，具体表现为第四电容器122的上下两层平面极板俯视图形均为镜像对称图形。第三电容器121的极板的形状可以与第一电容器111的极板形状或第二电容器112的极板形状不同。第三电容器121与第四电容器122的同层极板俯视图形以第二对称轴140为轴成镜像对称分布。

第一电容器111和第二电容器112均可以是具有以第二对称轴140为轴的镜像对称平面极板的电容器，第三电容器121和第四电容器122均可以是具有以第一对称轴130为轴的镜像对称平面极板的电容器。从数学上可以证明，当第一电容器111和第二电容器112的平面极板本身关于第二对称轴140镜像对称，第一电容器111和第二电容器112的同层平面极板之间关于第一对称轴130镜像对称；并且第三电容器121和第四电容器122的平面极板本身关于第一对称轴130镜像对称，第三电容器121和第四电容器122的同层平面极板之间关于第二对称轴140镜像对称，并且第一对称轴130与第二对称轴140的预设夹角为90°时，所述的电容阵列具有最佳的对称性及其技术效果。

第一对称轴130与第二对称轴140之间具有预设角度，具体的，第一对称轴130与第二对称轴140之间的预设角度可以为80°至100°，优选地，第一对称轴130与第二对称轴140之间的预设角度可以为90°。

本实用新型第一实施例提供的电容器阵列10的一种具体实施方式中，还包括导体结构150，导体结构150可以分别设置于第一电容器111、第二电容器112、第三电容器121、第四电容器122极板的边缘位置，详情请参见图2。同一个电容器的上下层极板边缘位置的导体结构150的形状可以独立设置，即根据上下层极板具体的应用需要确定其形状，所以属于上下层极板的边缘导体结构可以具有相同或者不同的形状。

设置于第一电容器111极板的边缘位置的导体结构150的面积小于第一电容器111的极板的面积，优选的，设置于第一电容器111极板边缘位置的导体结构150的面积小于或等于第一电容器111的极板的面积的50％。

设置于第二电容器112极板的边缘位置的导体结构150的面积小于第二电容器112的极板的面积，优选的，设置于第二电容器112极板边缘位置的导体结构150的面积小于或等于第二电容器112的极板的面积的50％。

设置于第三电容器121极板的边缘位置的导体结构150的面积小于第三电容器121的极板的面积；优选的，设置于第三电容器121极板边缘位置的导体结构150的面积小于或等于第三电容器121的极板的面积的50％。

设置于第四电容器122极板的边缘位置的导体结构150的面积小于第四电容器122的极板的面积。优选的，设置于第四电容器122极板边缘位置的导体结构150的面积小于或等于第四电容器122的极板的面积的50％。

设置于电容器边缘位置的导体结构150可以与电容器的极板构成不具备前述对称性的结构或者构成以其他对称轴为轴的镜像对称结构，例如参见图2，第一电容器111以及第一电容器111极板边缘的导体结构150构成的俯视图形与第二电容器112以及第二电容器112边缘的导体结构150构成的俯视图形不具有镜像对称性。同一个电容器的上下层极板边缘位置的导体结构150的形状可以独立设置，即根据上下层极板具体的应用需要确定其形状，所以属于上下层极板的边缘导体结构可以具有相同或者不同的形状，图2中只示出了一层极板及其边缘位置导体的俯视图形。

本实用新型第一实施例提供的电容器阵列10还包括第一走线161、第二走线162、第三走线163、第四走线164、第一焊盘171、第二焊盘172、第三焊盘173以及第四焊盘174。

详情请参见图3a，在第一实施例示出的整个电容器阵列10的上极板191中，第一焊盘171、第二焊盘172、第三焊盘173以及第四焊盘174设置在如图3a所示的上部。

其中，第一电容器111与第二电容器112左右分布，第三电容器121与第四电容器122上下分布，且第三电容器121与第四电容器122的形状分别与第一电容器111以及第二电容器112的形状形成比较紧密的布局。第一电容器111通过第一走线161与第一焊盘171连接，第二电容器112通过第二走线162与第二焊盘172连接，第三电容器121通过第三走线163与第三焊盘173连接，第四电容器122通过第四走线164与第四焊盘174连接。

详情参见图3b，在第一实施例示出的整个电容器阵列10的下层极板192中，第一焊盘171、第二焊盘172、第三焊盘173以及第四焊盘174设置在如图3b所示的下部。

其中，第一电容器111、第二电容器112左右分布，第三电容器121与第四电容器122上下分布，且在下层极板192中，第一电容器111至第四电容器122的位置与在上层极板191中的位置相对应。第一电容器111通过第一走线161与第一焊盘171连接，第二电容器112通过第二走线162与第二焊盘172连接，第三电容器121通过第三走线163与第三焊盘173连接，第四电容器122通过第四走线164与第四焊盘174连接。因此，在第一实施例示出的电容器阵列10的上层极板191和下层极板192中，除了第一焊盘171、第二焊盘172、第三焊盘173、第四焊盘174以及各自分别相连的第一走线161、第二走线162、第三走线163以及第四走线164的位置不同外，第一电容器111至第四电容器122的上极板191和下极板192的位置对应相同。

并且，所述第一走线161与第一焊盘171的面积之和可以小于第一电容器111的极板的面积，所述第二走线162与第二焊盘172的面积之和可以小于第二电容器112的极板的面积，所述第三走线163与第三焊盘173的面积之和可以小于第三电容器121的极板的面积，所述第四走线164与第四焊盘174的面积之和可以小于第四电容器122的极板的面积。

详情请参见图4a，图4a示出了本实用新型第二实施例提供的电容器阵列10的结构示意图。所述第一电容器111、第二电容器112、第三电容器121、第四电容器122的极板均包括至少一个子极板193。使用子极板可以缩短极板到焊盘之间走线的距离，减小寄生参数。

第一电容器111可以包括两个子极板，具体请参见图4a、图4b和图4c。两个子极板具体可以由导体结构150连接。在第二实施例示出的电容器阵列10的上层极板191中，第一焊盘171、第二焊盘172、第三焊盘173以及第四焊盘174位于如图4a以及图4b的右侧。在第二实施例示出的电容器阵列10的下层极板192中，第一焊盘171、第二焊盘172、第三焊盘173以及第四焊盘174位于如图4a以及图4c的左侧。

在上层极板191中，请参见图4b，第一电容器111通过连接两个子极板的导体结构150与第一焊盘171经由第一走线161连接。第二电容器112的两个子极板则可以通过各自的第二走线162与第二焊盘172连接，第三电容器121则通过第三走线163与第三焊盘173连接，第四电容器122通过第四走线164与第四焊盘174连接。

在下层极板192中，请参见图4c，第一电容器111的两个子极板193可以通过各自的第一走线161与第一焊盘171连接，第二电容器112通过连接两个子极板的导体结构150与第二焊盘172经由第一走线161连接。第三电容器121则通过第三走线163与第三焊盘173连接，第四电容器122通过第四走线164与第四焊盘174连接。

类似的，第三电容器和第四电容器也可以包含子极板，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的电容器阵列10的工作原理为：

第一组电容器110和第二组电容器120分别用于传输两组不同的差分信号，接下来以第二电容器112为例进行说明：

参见图1，由于第二电容器112的平面极板具有镜像对称俯视图形，且在图1示出的第一实施例中，第二电容器112的平面极板俯视图形具体是以第二对称轴140为轴的镜像对称图形。因此，在不受外加干扰的情况下，第二电容器112在工作时是一个对称电势体，即第二电容器112发出的电场线和电势分布也关于垂直于平面极板所在平面且经过第二对称轴140的平面成镜像对称。关于垂直于平面极板所在平面且经过第二对称轴140的平面成镜像对称的电场分别耦合到同样关于垂直于平面极板所在平面且经过第二对称轴140的平面成镜像成镜像对称分布的第三电容器121和第四电容器122。因此，产生的干扰信号也是对称的。

具体参见图1，第二电容器112与第三电容器121之间分布着多个寄生电容180，如图1示出的上侧的四个寄生电容180；第二电容器112与第四电容器122之间同样也分布着多个寄生电容180，如图1示出的下侧的四个寄生电容180。

由于第二电容器112与第三电容器121之间分布的寄生电容180与第二电容器112与第四电容器122之间分布的寄生电容180是对称的，因此，第二电容器112耦合到第三电容器121以及第二电容器112耦合到第四电容器122的信号大小完全相等，构成共模信号。这一共模信号会被差分信号检测端口过滤，而不在第二电容器112对应的信号通道上产生错误的信号，也不会在第三电容121及第四电容122对应的信号通道上产生错误的信号。

同理，可以对第一电容器111、第三电容器121以及第四电容器122进行逐一验证，第一组电容器110在第二组电容器120产生的干扰信号为大小相等、方向相同的共模信号，第二组电容器120在第一组电容器110产生的干扰信号也是大小相等、方向相同的共模信号，而共模信号可以被差分信号检测端口过滤。

第一对称轴130与第二对称轴140之间的夹角为90度是消除干扰信号较好的形式，由于电容器的极板需要通过走线和焊盘与其他元件和电路相连，因此，第一组电容器110以及第二组电容器120未必具有严格的对称性，不具有严格对称性部分的面积(例如导体结构150，走线，及焊盘)相对极板对称部分的面积较小。

因此，第一对称轴130与第二对称轴140之间的夹角可以为一个范围，例如80度至100度之间，或不具备对称性的导体结构150的面积小于或等于具有对称性的极板的面积的一半，上述不具备对称性的导体结构150产生的干扰信号相对较小，未严格对称的电容器阵列10依然可以显著降低干扰信号的强度。

制造该电容器阵列10的流程，具体包括如下步骤：

步骤S110，在衬底210沉积第一介质层220。

衬底210可以是PCB板、硅片、玻璃或者有机基板，如图5(a)所示。在衬底210沉积第一介质层220，第一介质层220常用的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、聚合物(例如聚酰亚胺、苯并环丁烯等)，如图5(b)所示。如果衬底为绝缘体，可省略该步骤。

步骤S120，使用金属材料在所述第一介质层220形成电容器的第一极板230。

第一极板230可以为上述的下极板192，即第一极板230可以按照图3b或图4c示出的形状，用金属材料(例如铜或铝)在第一介质层220的表面形成，如图5(c)所示。

步骤S130，在所述第一极板230的表面以及第一介质层220的表面形成第二介质层240。

参见图5(d)，在第一极板230以及第一介质层220的表面覆盖第二介质层240，由于需要将下极板192引出，故可以在图5(d)的左上侧留出第一开口201。如果需要较厚的第二介质层240，可以通过多次沉积的方式形成。

步骤S140，使用金属材料在所述第二介质层240形成电容器的第二极板250。

第二极板250为上述的上极板191，具体可以按照图3a或图4b的形状，用金属材料在第二介质层240的表面形成，参见图5(e)。

步骤S150，在所述第二极板250的表面以及第二介质层240的表面形成第三介质层260。

在第二极板250以及第二介质层240的表面覆盖第二极板250，第二极板250也可以设置有第二开口202，用于引出上极板191，参见图5(f)。

本实用新型实施例提供的电容器阵列10及集成芯片包括第一组电容器110和第二组电容器120，其中第一组电容器110包括第一电容器111和第二电容器112，第二组电容器120包括第三电容器121和第四电容器122，第一电容器111、第二电容器112、第三电容器121以及第四电容器122均为镜像对称的电容器，并且第一电容器111和第二电容器112的平面极板俯视图形以第一对称轴130为轴成镜像对称分布，第三电容器121和第四电容器122的平面极板俯视图形以第二对称轴140为轴成镜像对称分布，并且第一对称轴130与第二对称轴140具有预设角度。由于第一电容器111、第二电容器112、第三电容器121以及第四电容器122均为镜像对称的，且第一电容器111与第二电容器112成镜像对称分布，第三电容器121与第四电容器122成镜像对称分布，因此第一电容器111与第三电容器121、第四电容器122之间的寄生电容180是对称的，第二电容器112与第三电容器121、第四电容器122之间的寄生电容180是对称的。同理，第三电容器121以及第四电容器122在第一组电容器110的寄生电容180也是对称的。所以一组电容耦合到另一组电容的信号大小完全相等，构成共模信号，该共模信号可以被差分信号检测端口过滤，从而改善了不同电容通道的干扰问题。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。