mim電容,mim、mom、mos電容的區別-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-11-07
MIM (metal一 insulator一 metal)電容是金屬一絕緣體一金屬電容結構的簡稱。它的結構包括兩個金屬電極，以及金屬電極之間的絕緣層，它是以垂直結構形成，兩個金屬電極用來表示電暈。MIM電容通常比一般電容小得多，一般尺寸從幾十微米到幾百微米。它是用單晶硅、硅基片和金屬電極等物料制造的。
MIM電容（Metal-Insulator-Metal）：MIM電容相當于一個平行板電容，最頂層二層金屬間距較大，形成的電容容值很小，MIM電容一般由最頂層二層金屬和中間特殊的金屬層構成，MIM電容結構如下，CTM和Mt-1中間的介質層比較薄，形成的電容密度較高，且在頂層，寄生較小，精度高。
MIM電容主要利用不同層金屬和他們之間的介質形成電容。
MIM電容的優點：可以利用Via和特殊工藝分別將奇數層連接（M9, M7, M5）和偶數層 (M8，M6, M4)連接，這樣可以增加單位面積電容。
MIM電容的缺點：在65nm工藝下，即便用上9層金屬和Poly去構建MIM，其單位面積電容也只有（1.4fF/微米平方），而寄生電容Cp可以達到總電容的10%。
MOM電容（Metal-Oxide-Metal）：MOM電容一般是金屬連線形成的插指電容，結構如下，隨著工藝技術的進步，金屬線可以靠的更近，同時會有很多金屬層可以用，因此這種結構的電容密度在先進工藝下會較大，使用更多。
與MIM電容不同，MOM電容是主要利用同層金屬的插指結構來構建電容。
MOM電容的優點：
-高單位電容值
-低寄生電容
-對稱平面結構
-優良RF特性
-優良匹配特性
-兼容金屬線工序，無需增加額外工序
在先進CMOS制程中，MOM電容已經成為最主要的電容結構。在28nm工藝中，固定電容只有唯一的MOM形式。
MOS晶體管的柵電容可以實現較高的電容密度，但容值會隨著柵電壓的不同會變化，具有較大的非線性，柵壓的不同，晶體管可工作在積累區，耗盡區和反型區。反型區柵氧層下形成大量的反型少子，積累區則形成大量多子，在這二個區，MOS結構類似于平行板電容，容值近似等于柵氧電容Cox，如圖所示，是MOS晶體管隨柵壓變化容值圖，為了得到較好的線性度，需MOS電容要工作在反型區，即Vgs>Vth。
MOS容值隨柵壓的變化
MOS電容是晶體管的重要組成部分，與PN結相同，MOS電容也擁有兩個端口。
物理結構
MOS電容可以分為三層，上層是金屬制成的柵電極(gate)，下層是半導體制成的基極(substrate)，中間層填充了氧化物，通常為SiO2。它只有 gate 和 substrate 兩個端口。
1、產生方式不同：
（1）、MOM 電容：MOM也就是finger 電容，即利用同層metal邊沿之間的C，為了省面積，可以多層metal疊加。
（2）、MIM電容：MIM是利用上下兩層metal之間的C，即極板電容，下極板為Mn，上極板為Mn+1，因為普通的Mn和Mn+1在三維空間隔著氧化層離得比較遠，所以C并不大。
MIM會引入一層光罩（MCT之類），這一層做在Mn上面，Mn+1下面，用Vian與Mn+1相連，所以實際上是Mn與MCt之間的C，極板間距縮小，C變大。
2、Q值不同：
MOM 電容比MIM電容的Q值大。
3、形成不同：
（1）、MOM是使用用來連線的metal自然形成的，可以多層stack插指形成。
（2）、MIM一般用兩層位于TOP metal和Mn-1之間的薄鋁或者用一層薄鋁和Mn-1形成電容。
4、cap不同：
（1）、MOM是fringe cap為主。
（2）、MIM是平板cap為主。
MIM（Metal-Insulator-Metal）電容、MOM（Metal-Oxide-Metal）電容和MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）電容都是常見的電容器件，它們的區別如下：
1. 結構不同：MIM電容和MOM電容都是由兩個金屬電極之間夾著一層絕緣層組成，而MOS電容則是由金屬電極、氧化物絕緣層和半導體基片組成。
2. 絕緣層材料不同：MIM電容和MOM電容的絕緣層通常是氧化物或氮化物等無機材料，而MOS電容的絕緣層則是氧化硅。
3. 電容值不同：MIM電容和MOM電容的電容值通常較小，一般在幾個皮法以下，而MOS電容的電容值較大，可以達到數百皮法甚至更高。
4. 應用場景不同：MIM電容和MOM電容通常用于高頻電路中，如射頻濾波器、功率放大器等，而MOS電容則廣泛應用于模擬電路和數字電路中，如運算放大器、比較器、時鐘電路等。
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