先進工藝下MIM電容和MOM電容的比較分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-05-09
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、工藝實現和電壓系數
MOM電容優勢在于不需要額外 mask，MIM需要額外 mask 和工藝才能實現。
由于 MOM電容的介質層一般采用二氧化硅，在 MOM 上施加不同的電壓時，對介質層的耗盡極小，使其只有很小的電壓系數。同時溫度對二氧化硅以及MOM電容導電媒介的影響極小，也使其具有很好的溫度系數。
此外，MOM電容的結構形式簡單，僅包括金屬互聯層和互聯層之間的氧化層，與常規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，高介電常數的介電層的選用成本較高，因此高介電常數的介電層材料的選擇就成了工藝研發的一項重要工作。
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，降低了集成電容的線性度，這在模擬集成電路設計中會嚴重影響線性系統的穩定性，增加電路設計的難度。
3、電容密度受頻率的影響(穩定性）
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 穩定性不如 MIM 指的是頻率的穩定性。
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，并逐漸趨于穩定。同時 MOM電容具有相對較高和穩定的自諧振頻率。變化曲線如圖3.10所示。
5、品質因數
電容的品質因數在電容的自諧振點處達到最高，同時，品質因數：MOM > MIM。
6、MIM 和 MOM 的表格比較
總結
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 更節省面積。
（2）工藝實現和電壓系數上，MOM電容優勢在于不需要額外 mask，MIM需要額外 mask 和工藝才能實現。MIM 電壓系數不好，影響線性度，而且成本高。
（3）MOM電容具有相對較高和穩定的自諧振頻率，隨之帶來品質因數較高。
綜合以上原因，先進的工藝會更偏向使用 MOM電容。
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