[ Layout ] MOM MIM PIP 電容的簡單對比


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MOM = metal oxid metal , 通常是橫向,縱向之間是insulator的
MIM = metal insulator metal , 為了做大單位電容,需要額外工藝
PIP = poly insulator poly

MOM:match最好,MOM自主性比較高,在考慮周全的layout條件下,在yeild保證的前提下,可以做到12bit的精度的匹配。在.18及以下的工藝優勢尤為明顯。單位面積電容C=ε0*εr/t ,oxid 的εr=4,而insulator 一般小於4,所以mom電容要比mim大,除非厚度t可以定制。或許有εr大於4的insulator ?
MIM:電容精度好,但是浪費面積。
PIP:PIP那么差的Q,離襯底還很近,寄生遠高於MIM,ADC的開關線性度很難折衷,除非速度要求不高, 但是速度不高用sigma delta就行了,matching幾乎無視。而且多層mask多了cost, 除非所有電路都只用PIP,或許還有點價值。

MOS:精度要求不高的電路中多采用MOS電容,累計區電容低,而且非線性不好
在ADC等精度要求高的電路中使用MIM。
ADC電容陣列主要考慮匹配精度,對單個電容的絕對精度要求不高;

metal與metal的寄生電容
包括橫向縱向
提取時,模型比較復雜,不太准
但不需要額外層

推薦用MIM電容,雖然面積比PIP大,但PIP電容有很大的對地寄生電容做精確的東西很難搞。
MOS電容只能用來做一些粗糙的東西。

MIM一般用最高的兩層metal;MOM可以用很多層金屬
MOM是使用用來連線的metal自然形成的,可以多層stack插指形成;
而MIM一般用兩層位於TOP metal和Mn-1之間的薄鋁或者用一層薄鋁和Mn-1形成電容。
MOM 是 fringe cap 為主
MIM 是平板 cap 為主
MOM 是tsmc的說法: metal oxide metal , 就是同層2根metal route之間oxide之間形成的cap,
可能任何工藝都有這個cap,

MIM : metal insulator metal, 這個在Analog、RF工藝里面才有,用來做 高精度的cap,
由Mtop和mtop-1 之間垂直方向形成, logic工藝是不提供的,
MIM的2層metal 特別厚, 一般是下面的好幾倍甚至是10幾倍........。。。。10幾倍這個說法我不贊同,一般頂鋁是下層鋁的幾倍就不錯了,主要是減小鋁電阻,增大單位電流密度,MIM在xfab看過,是一層鋁與一層特殊的夾層鋁形成的電容。
主要是 電阻小, EM好, 電感Q值大, 這個做電感的人知道的,

用MIM 做天線,

估計是因為設計規則中頂層金屬的寬度和間距較其他層大很多, 要求也多. 為了便於布圖會多選一層金屬作為頂層,一般不做為布線層. 如有必要可能會做些頂層金屬的DUMMY放上 .

MIM需要額外的光罩和工藝,才能實現
但能得到比較確定和穩定的電容的值
MOM一般只在多層金屬的先進制程上使用,不需要額外的光罩和工藝,就能實現
因為是通過多層布線的版圖來實現的,但得到的電容值確定性和穩定性不如MIM,因為within wafer/WTW/LTL的差異也比MIM大很多
一般可能會用在那種對電容值要求不高,只是用到相對比值之類的應用

MOM一般從90nm開始才有人用,否則寄生電容其實挺小的;
MIM一般0.35um以后,BEOL用CMP以后都開始有用的

MOM的優勢就是不用加mask,用low-k也可以的
MIM有用ONO也有用純SiN的
PIP一般是ONO;現在一般都是單用SiN的居多了
ONO結構的是因為早期的SiN質量不好,Trap和Pin Hole等比較多,BV和可靠性不好,才要用ONO結構


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