我听说过芯片设计中的 MIM caps 和 MOM caps;它们之间有什么区别?芯片设计人员可以使用哪些其他电容器类型(如果有的话)?这些类型之间的相对优缺点是什么?
芯片设计中有哪些电容器可用?
MIM (Metal-Insulator-Metal) 和 MOM (Metal-Oxide-Metal) 电容器都是金属对金属电容器。
在 MIM 电容器中,金属板相互堆叠,并由一层(薄)氧化硅隔开。通常这种薄氧化物是在特殊处理步骤中制成的,因为金属层之间的“正常”氧化物要厚得多(为了坚固),这将导致单位面积的电容要小得多。我已经看到 MIM 电容每平方微米提供大约 1-2 飞法拉。
大多数 MIM 电容器使用金属 5 作为底板,薄氧化层,然后是“金属 MIM”作为顶板,然后通过通孔连接到金属 6,这将是可用的顶板连接。不允许直接连接到“Metal MIM”。
我还看到了“双 MIM”结构,其中“金属 MIM”顶部有第二个薄氧化层,它(通过金属 6)连接到金属 5 底板。这几乎可以使 MIM 电容的密度增加一倍。
另一种电容器是边缘电容器,它只使用一个金属层。该电容器依赖于边缘电容(侧电容)。俯视图如下所示:
MOM电容器由堆叠的边缘电容器组成:
在这三个中,根据我的经验,MIM 电容的单位面积电容最高。
这总结了金属电容器:
对于大盘,可以有相当准确的值。公差可以是 1%
电容与电压无关,换句话说,这些电容是非常线性的。
通常您可以将这些盖子放在其他电路的顶部,因为它们是纯金属的。
他们可以占用相当多的区域。
对于 MIM 帽(带有薄氧化物),通常有特殊的设计规则来防止 ESD 和制造损坏。
其他电容器类型是非金属电容器:
MOS 电容器:这些通常类似于 PMOS,其中栅极是顶板,漏极/源极连接是底板。MOS 电容的值很大程度上取决于施加的直流电压!
基于二极管的电容器:这些基本上是变容二极管,因为它们的电容随直流电压而变化。
这两个电容都是非线性的,因为它们的电容会随着施加的直流偏置电压而变化(与不受此影响的金属电容相反)。
如果您在正确的电压下对这些电容器进行直流偏置,它们的密度可以高于 MIM 电容器。对于本地电源去耦(直流电压无论如何都是恒定的),尤其是 MOS 电容器非常有用。
MIM是一种金属-绝缘体-金属电容器,因此它需要两个平行的金属层,并且它们之间有一个高\$\kappa\$电介质。MOM 电容器是金属-氧化物-金属,通常是通过将金属与工艺氧化物(例如 SiO\$_2\$,但也可以是 SiN 等)相互交叉制成。这实际上是唯一可以用于 IC 设计的两种类型。
MIM 电容的优点是每单位面积的电容更高,但它们需要更多的工艺步骤来制造。相反,MOM 电容的单位面积电容较低,但无需特定步骤即可制造,因为它是生产线的后端工艺。但是,使用纳米工艺,MOM 帽可以像 MIM 帽一样节省空间,因为您可以放入更多数字。