电容
在MOS模拟集成电路中，电容也是一种不可或缺的元件，由于其易于与MOS器件相匹配，制造较易，且工艺制造的匹配精度比电阻好，所以得到了较广泛的应用。在CMOS电路中，人多数电容都用Si02作为介质，但也有某些工艺中采用Si02/Si3N4夹层介质，利用Si3N4较高的介电常数特性来制作较大值的电容。另外由于沉积氧化层厚度有较大的偏差，因此沉积氧化物通常不适用于制作精密电容器。
在理想情况下，电容值可用式(1.62)进行计算
式(1.62)中，W、L别为电容上下极板的宽、长，ε0x为介质层的介电常数，tox为介质层的厚度。电容的标准偏差为
通常选择W、L（提高电容的Q值），则式(1.63)中后两项的误差取决于光刻误差，通常称之为边缘误差；而式(1.63)中前两项的误差为氧化层效应误差。在小电容时，起主导作用的是边缘效应误差，而人电容时主要取决于氧化层误差。
电容器的比例精度主要取决于它们的面积比（特别是小电容）。下面介绍几种主要的电容结构。
1．PN结电容
直接利用PN结构成的电容，这类电容具有大的电压系数和非线性，除了用做滤波电容或变容管外并不常用。
2．MOS电容
只适用于NMOS与CMOS金属栅工艺，如图1.25所示。
这类电容的温度系数为25xl0-6/℃，电容误差为土15%，电压系数为25x10-6/v.这是一种与电压相关性很大的电容。
3.多晶与体硅之间的电容
由NMOS或CMOS多晶硅栅（金属栅）工艺实现，需要额外增加一次离子注入形成底板的N+重掺杂区，以多晶硅为上极板，二氧化硅为介质，N+为下极板构成电容，如图1.26所示。
由于其衬底必须接一个固定电位以保证N+和P-S衬底构成的PN结反偏，此时多晶与体硅间的电容可认为是一个无极性的电容，但存在底板PN结寄生电容(15%一30%)。
这类电容的电压系数为-10x10-6/V温度系数为20～50xlO-6/℃，误差为±15%。
另外，这类电容可以通过多晶条的激光修正来调节电容值。
4.多晶与场注入区间的电容
只能在带场注入的NMOS与CMOS硅栅工艺中采用，由于该电容的介质为厚的场氧化层，所以单位面积的电容较小。
在应用这类电容时，电容的底板必须与衬底相连。
5．金属与多晶电容
通过NMOS与CMOS硅栅下艺实现，在蒸铝之前用光刻的方法刻去多晶硅上的厚氧化层，然后在制作栅氧化层时在多晶硅上热生长—氧化层，最后蒸铝，从而得到了铝氧化层-多晶硅电容，如图1.27所示，这种电容通常位于场区。
这种电容可以对多晶条进行修正以获得较精确的电容值。
因为由于介质变化与张弛使得在Q-V中的滞后，所以CVD氧化层不适用于作为电容介质。
在多晶硅与衬底之间存在寄生电容，由于其介质为厚的场氧化层，因此该寄生电容很小，通常为所需电容的十分之一：而从可靠性考虑，其金属层必须人于介质氧化层，所以金属层与衬底间存在寄生电容，但其值则更小，只为所需电容的1%左右。
此类电容的电压系数为100x10-6/V，温度系数为：100*10-6/℃。
当然也可以用多晶硅作为电容的上极板，而金属作为其下极板，介质为氧化层构成电容。
6．双多晶电容（PIP电容）
NMOS与CMOS双多品工艺实现，其上下极板都为多品，介质为薄氧化层，如图1.28所示。介质氧化层一般与栅氧同时形成。
这类电容的电压系数为100*10-6/v温度系数为100*10-6/℃。
多晶2的面积可以小于薄氧化层面积，从而只有较小的寄生电容（厚氧电容），由于双层多晶硅电容具有性能稳定、寄生电容小等优点，因此在MOS集成电路中有广泛的应用。
7．用MOS器件作电容
由于MOS管中存在着明显的电容结构，因此可以用MOS器件制作成一个电容使用。如果一个NMOS管的源、漏、衬底都接地而栅电压接正电压，当VG上升并达到Vth时在多晶硅下的衬底表面将开始出现一反型层。在这种条件下NMOS可看成一个二端器件，并且不同的
栅压会产生厚度不一样的反型层，从而有不同的电容值。
(1)耗尽型区：栅压为一很负的值，栅上的负电压就会把衬底中的空穴吸引到氧化层表面，即构成了积累区，此时，由于只有积累区出现，而无反型层，且积累层的厚度很厚，因此积累层的电容可以忽略。故此时的NMOS管可以看成一个单位面积电容为Cox的电容，其中
间介质则为栅氧。当VGS上升时，衬底表面的空穴浓度下降，积累层厚度减小，则积累层电容；
增大，该电容与栅氧电容相串联后使总电容减小，直至VGs趋于0，积累层消失，当VGS略大于o时，在栅氧下产生了耗尽层，总电容最小。
(2)弱反型区：VGS继续上升，则在栅氧下面就产生耗尽层，并开始出现反型层，该器件进入了弱反型区，在这种模式下，其电容由Cox与Cb串联而成，并随VGS的增人，其电容量逐步增大。
(3)强反型区：当VGS超过Vth，其二氧化硅表面则保持为一沟道，且其单位电容又为Cox。图1.29显示了这些工作状态。
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