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日志

MIM、MOM、MOS电容的特点及取舍

已有 128 次阅读| 2025-8-21 16:30 |系统分类:芯片设计

MIM(Metal-Insulator-Metal Capacitor)

结构:

通过两层金属电极(通常为最顶层金属层和次顶层金属层)及中间的绝缘介质层构成平行板电容结构。

优势:

  1. 在65nm以上工艺,金属层次较少,MIM的介质层较薄,单位电容密度较高;

  2. 使用高层金属作为上下极板,因此寄生电容较小;

  3. 电容值较精确,不易受电压影响;

  4. 线性较好,低泄露,电容稳定。

劣势:

  1. 工艺制作上,MIM一般需要额外的mask,增加成本;

  2. MIM的上下极板固定,不能反接;

  3. 65nm工艺以下,MIM即使通过特殊工艺手段进行叠层,其单位面积电容也要小于MOM电容,反而增加了其寄生电容占比。


MOM(Metal-Oxide-Metal Capacitor)

结构:

通过多层金属连线形成finger插指电容,即利用同层 metal边沿之间的电容。

优势:

  1. 在65nm以下工艺,金属层次较多,MOM电容的单位容值较大

  2. MOM的耐压比MIM高;

  3. MOM上下极板可以互换;

  4. MOM能做到较小容值,适配于某些需要特定匹配要求的电路需求;

  5. 优异的射频性能及匹配特性;

  6. 不需额外的mask,节省成本。

劣势:

  1. MOM的电容精度较低;

  2. 由于使用的是低层金属,其受寄生效应影响较大;

  3. 串联电阻、电感较大;

  4. 65nm以上工艺,金属层次较少,单位面积电容无明显优势。


MOS(Metal-Oxide--Semiconductor Capacitor)

结构:

利用MOS管的gate与沟道之间的栅氧作为绝缘介质,gate接电位作为上极板,源漏和衬底三端短接一起接地组成下极板,形成电容。

优势:

  1. MOS由于其结构是特殊一般只会使用到M1金属,因此可以与MIM、MOM叠放,形成高容值MOSCAP,节省版图面积;

  2. 与MIM相比单位面积电容更大;

劣势:

  1. 电容变化较大,电压限制使用;

  2. 底板的寄生电阻影响性能。


取舍:

MIM:

65nm以上工艺,可放宽成本,对电容线性及精度有要求的电路;

65nm以下工艺基本不使用。

MOM:

65nm以上工艺,对成本有要求,对电容有耐压需求且对电容精度、稳定需求不高的模拟电路;

65nm以下工艺,基本使用MOM电容,根据对容值、寄生的需求取舍金属层次,一般适配于高速、RF、低功耗、小电容、匹配需求电路。

MOS:

一般用于电源地的滤波电容。


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