先進(jìn)工藝下MIM電容和MOM電容的比較分析-KIA MOS管

1、單位面積容值

相同的單位面積容值，電容值 MIM < MOM，MIM 約是1/3 MOS電容值。

2、工藝實(shí)現(xiàn)和電壓系數(shù)

MOM電容優(yōu)勢在于不需要額外 mask，MIM需要額外 mask 和工藝才能實(shí)現(xiàn)。

由于 MOM電容的介質(zhì)層一般采用二氧化硅，在 MOM 上施加不同的電壓時，對介質(zhì)層的耗盡極小，使其只有很小的電壓系數(shù)。同時溫度對二氧化硅以及MOM電容導(dǎo)電媒介的影響極小，也使其具有很好的溫度系數(shù)。

此外，MOM電容的結(jié)構(gòu)形式簡單，僅包括金屬互聯(lián)層和互聯(lián)層之間的氧化層，與常規(guī)的邏輯電路工藝以及模擬電路工藝相兼容，使其可以在不增加額外工藝的條件下獲得具有更高電容密度的集成電容。

MIM 由平行板電容器的計算公式可知，較薄，且介電常數(shù)較高的介電層可以獲得更高的單位面積電容。然而，過薄的介電層會顯著增加電容極板之間的泄漏電流，高介電常數(shù)的介電層的選用成本較高，因此高介電常數(shù)的介電層材料的選擇就成了工藝研發(fā)的一項(xiàng)重要工作。

同時，兩電極板之間的間距過小也會提高 MIM電容的電壓系數(shù)，降低了集成電容的線性度，這在模擬集成電路設(shè)計中會嚴(yán)重影響線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加電路設(shè)計的難度。

3、電容密度受頻率的影響(穩(wěn)定性）

100F/μm2的 MOM電容的電容密度在隨著頻率的增加而逐漸增加，而此面積下的MIM電容的電容密度則比較穩(wěn)定，且有較為緩慢的下降趨勢。

這說明在此面積下，MIM電容的電容密度對頻率不敏感，而MOM受頻率的影響則比較大。所以我們通常說 MOM 穩(wěn)定性不如 MIM 指的是頻率的穩(wěn)定性。

如下圖：

4、自諧振頻率隨面積的變化

從圖3.10中可以看出,MOM電容和 MIM電容的自諧振頻率會隨著面積的增大而減小，并逐漸趨于穩(wěn)定。同時 MOM電容具有相對較高和穩(wěn)定的自諧振頻率。變化曲線如圖3.10所示。

5、品質(zhì)因數(shù)

電容的品質(zhì)因數(shù)在電容的自諧振點(diǎn)處達(dá)到最高，同時，品質(zhì)因數(shù)：MOM > MIM。

6、MIM 和 MOM 的表格比較

總結(jié)

越高級的工藝越傾向于使用 MOM電容而不是 MIM電容，從上述的幾個角度可以看出，

（1）MOM 在單位面積容值上，MOM 更節(jié)省面積。

（2）工藝實(shí)現(xiàn)和電壓系數(shù)上，MOM電容優(yōu)勢在于不需要額外 mask，MIM需要額外 mask 和工藝才能實(shí)現(xiàn)。MIM 電壓系數(shù)不好，影響線性度，而且成本高。

（3）MOM電容具有相對較高和穩(wěn)定的自諧振頻率，隨之帶來品質(zhì)因數(shù)較高。

綜合以上原因，先進(jìn)的工藝會更偏向使用 MOM電容。

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