Какие конденсаторы доступны в конструкции чипа?

Я слышал о крышках MIM и MOM в дизайне чипов; какие различия между ними? Какие, если таковые имеются, другие типы конденсаторов доступны разработчикам чипов? Каковы относительные преимущества и недостатки между типами?

Конденсаторы MIM (металл-изолятор-металл) и MOM (металл-оксид-металл) являются конденсаторами типа «металл-металл».

В конденсаторах MIM металлические пластины уложены друг на друга и разделены (тонким) слоем оксида кремния. Обычно этот тонкий оксид изготавливается на специальной стадии обработки, поскольку «нормальный» оксид между металлическими слоями намного толще (для большей прочности), что приводит к гораздо меньшей емкости на площадь. Я видел, что колпачки MIM обеспечивают около 1-2 фемтофарад на квадратный микрометр.

Большинство конденсаторов MIM используют Metal 5 в качестве нижней пластины, тонкий оксидный слой, а затем «Metal MIM» в качестве верхней пластины, которая затем соединяется с переходными отверстиями с Metal 6, который будет пригодным для использования соединением верхней пластины. Прямое подключение к «Металл МИМ» не допускается.

Я также видел "двойные MIM" структуры, где есть второй поверх «Metal MIM» тонкий оксидный слой, который соединяется (через Metal 6) с нижней пластиной Metal 5. Это может почти удвоить плотность крышки MIM.

Другим типом конденсатора является конденсатор Fringe, который использует только один металлический слой. Этот конденсатор зависит от периферийной емкости (боковой емкости). Вид сверху будет выглядеть так:

Конденсаторы MOM состоят из накладных конденсаторов:

Из этих трех колпачок MIM дает наибольшую емкость на область в моем опыте.

Это подводит итог металлических конденсаторов, которые:

• может иметь довольно точные значения, для большой кепки. Допуск может быть 1%

• емкость не зависит от напряжения, другими словами, эти колпачки очень линейные.

• часто вы можете поместить эти заглушки поверх других цепей, так как они только металлические.

• они могут занимать довольно много места.

• Для колпачка MIM (с тонким оксидом) часто существуют специальные правила проектирования для предотвращения электростатического разряда и производственных повреждений.

Другие типы конденсаторов неметаллические:

Конденсаторы MOS: они часто похожи на PMOS, где затвор - это верхняя пластина, а соединения Drain / Source - это нижняя пластина. Значение конденсатора MOS очень зависит от приложенного постоянного напряжения!

Диодные конденсаторы: это в основном варикапы, так как их емкость изменяется в зависимости от напряжения постоянного тока.

Оба этих колпачка являются нелинейными, поскольку их емкость изменяется в зависимости от приложенного напряжения смещения постоянного тока (в отличие от металлических колпачков, которые этим не страдают).

Их плотность может быть выше, чем у крышки MIM, если вы смещаете постоянный ток этих конденсаторов при правильном напряжении. Для локального разъединения питания (где напряжение постоянного тока в любом случае постоянное) особенно полезен конденсатор MOS.

MIM представляет собой конденсатор типа металл-изолятор-металл, поэтому он требует двух параллельных металлических слоев и имеет высокую$\kappa$диэлектрик между ними. Конденсатор MOM представляет собой металл-оксид-металл и обычно изготавливается путем смешивания металлов с технологическим оксидом (SiO$_2$например, но это может быть SiN и т. д.). Это действительно только два типа, которые могут быть использованы в дизайне ИС.

Преимуществом колпачков MIM является более высокая емкость на единицу площади, но они требуют больше шагов процесса. И наоборот, колпачки MOM имеют меньшую емкость на единицу площади, но могут быть выполнены без особых шагов, так как это конец процесса линии. Однако в нанометровых процессах колпачки MOM могут быть столь же экономичными, как и колпачки MIM, так как в них можно поместить больше цифр.