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mim电容,mim、mom、mos电容的区别-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2023-11-07 

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mim电容,mim、mom、mos电容的区别-KIA MOS管


MIM (metal一 insulator一 metal)电容是金属一绝缘体一金属电容结构的简称。它的结构包括两个金属电极,以及金属电极之间的绝缘层,它是以垂直结构形成,两个金属电极用来表示电晕。MIM电容通常比一般电容小得多,一般尺寸从几十微米到几百微米。它是用单晶硅、硅基片和金属电极等物料制造的。


关于MIM电容

MIM电容(Metal-Insulator-Metal):MIM电容相当于一个平行板电容,最顶层二层金属间距较大,形成的电容容值很小,MIM电容一般由最顶层二层金属和中间特殊的金属层构成,MIM电容结构如下,CTM和Mt-1中间的介质层比较薄,形成的电容密度较高,且在顶层,寄生较小,精度高。


MIM电容主要利用不同层金属和他们之间的介质形成电容。

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MIM电容的优点:可以利用Via和特殊工艺分别将奇数层连接(M9, M7, M5)和偶数层 (M8,M6, M4)连接,这样可以增加单位面积电容。


MIM电容的缺点:在65nm工艺下,即便用上9层金属和Poly去构建MIM,其单位面积电容也只有(1.4fF/微米平方),而寄生电容Cp可以达到总电容的10%。


关于MOM电容

MOM电容(Metal-Oxide-Metal):MOM电容一般是金属连线形成的插指电容,结构如下,随着工艺技术的进步,金属线可以靠的更近,同时会有很多金属层可以用,因此这种结构的电容密度在先进工艺下会较大,使用更多。

与MIM电容不同,MOM电容是主要利用同层金属的插指结构来构建电容。

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MOM电容的优点:

-高单位电容值

-低寄生电容

-对称平面结构

-优良RF特性

-优良匹配特性

-兼容金属线工序,无需增加额外工序

在先进CMOS制程中,MOM电容已经成为最主要的电容结构。在28nm工艺中,固定电容只有唯一的MOM形式。


关于MOS电容

MOS晶体管的栅电容可以实现较高的电容密度,但容值会随着栅电压的不同会变化,具有较大的非线性,栅压的不同,晶体管可工作在积累区,耗尽区和反型区。反型区栅氧层下形成大量的反型少子,积累区则形成大量多子,在这二个区,MOS结构类似于平行板电容,容值近似等于栅氧电容Cox,如图所示,是MOS晶体管随栅压变化容值图,为了得到较好的线性度,需MOS电容要工作在反型区,即Vgs>Vth。

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MOS容值随栅压的变化

MOS电容是晶体管的重要组成部分,与PN结相同,MOS电容也拥有两个端口。


物理结构

MOS电容可以分为三层,上层是金属制成的栅电极(gate),下层是半导体制成的基极(substrate),中间层填充了氧化物,通常为SiO2。它只有 gate 和 substrate 两个端口。


mim、mom电容的区别

1、产生方式不同:

(1)、MOM 电容:MOM也就是finger 电容,即利用同层metal边沿之间的C,为了省面积,可以多层metal叠加。


(2)、MIM电容:MIM是利用上下两层metal之间的C,即极板电容,下极板为Mn,上极板为Mn+1,因为普通的Mn和Mn+1在三维空间隔着氧化层离得比较远,所以C并不大。

MIM会引入一层光罩(MCT之类),这一层做在Mn上面,Mn+1下面,用Vian与Mn+1相连,所以实际上是Mn与MCt之间的C,极板间距缩小,C变大。


2、Q值不同:

MOM 电容比MIM电容的Q值大。


3、形成不同:

(1)、MOM是使用用来连线的metal自然形成的,可以多层stack插指形成。

(2)、MIM一般用两层位于TOP metal和Mn-1之间的薄铝或者用一层薄铝和Mn-1形成电容。


4、cap不同:

(1)、MOM是fringe cap为主。

(2)、MIM是平板cap为主。


MIM(Metal-Insulator-Metal)电容、MOM(Metal-Oxide-Metal)电容和MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)电容都是常见的电容器件,它们的区别如下:


1. 结构不同:MIM电容和MOM电容都是由两个金属电极之间夹着一层绝缘层组成,而MOS电容则是由金属电极、氧化物绝缘层和半导体基片组成。


2. 绝缘层材料不同:MIM电容和MOM电容的绝缘层通常是氧化物或氮化物等无机材料,而MOS电容的绝缘层则是氧化硅。


3. 电容值不同:MIM电容和MOM电容的电容值通常较小,一般在几个皮法以下,而MOS电容的电容值较大,可以达到数百皮法甚至更高。


4. 应用场景不同:MIM电容和MOM电容通常用于高频电路中,如射频滤波器、功率放大器等,而MOS电容则广泛应用于模拟电路和数字电路中,如运算放大器、比较器、时钟电路等。


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