チップ設計で利用できるコンデンサは何ですか？

チップデザインでMIMキャップとMOMキャップについて聞いたことがあります。それらの違いは何ですか？チップ設計者が利用できる他のタイプのコンデンサーがある場合、それは何ですか？タイプ間の相対的な長所と短所は何ですか？

MIM（Metal-Insulator-Metal）およびMOM（Metal-Oxide-Metal）コンデンサは、どちらも金属間コンデンサです。

MIMコンデンサーでは、金属板が互いの上に積み重ねられ、酸化シリコンの（薄い）層によって分離されています。通常、この薄い酸化物は特別な処理ステップで作成されます。これは、金属層間の「通常の」酸化物が（堅牢性のために）非常に厚く、面積あたりの静電容量がはるかに小さくなるためです。MIMキャップが1平方マイクロメートルあたり約1〜2フェムトファラッドを提供するのを見てきました。

ほとんどのMIMコンデンサは、金属5をボトムプレートとして使用し、薄い酸化物層を使用します。次に、「金属MIM」をトッププレートとして使用します。この金属は、使用可能なトッププレート接続となる金属6にビアで接続されます。「金属MIM」への直接接続は許可されていません。

「メタルMIM」の上に2番目の薄い酸化物層があり、メタル5ボトムプレートに（メタル6を介して）接続する「デュアルMIM」構造も見ました。これにより、MIMキャップの密度をほぼ2倍にすることができます。

別のタイプのコンデンサは、フリンジコンデンサで、金属層を1つだけ使用します。このコンデンサは、フリンジ容量（サイド容量）に依存しています。平面図は次のようになります。

MOMコンデンサは、積層フリンジコンデンサで構成されています。

これら3つのうち、MIMキャップは私の経験上、面積あたりの静電容量が最も高くなっています。

それは金属コンデンサーを要約します：

• 大きなキャップの場合、非常に正確な値を持つことができます。許容範囲は1％

• 容量は電圧に依存しません。つまり、これらのキャップは非常に線形です。

• これらのキャップは金属のみであるため、他の回路の上に配置できることがよくあります。

• 彼らはかなりの面積を取ることができます。

• MIMキャップ（薄い酸化物を使用）の場合ESDや製造上の損傷を防ぐために、多くの場合特別な設計ルールがあります。

他のコンデンサタイプは非金属タイプです。

MOSコンデンサ：これらは、ゲートが上部プレートであり、ドレイン/ソース接続が下部プレートである、PMOSによく似ています。MOSコンデンサの値は、印加されるDC電圧に大きく依存します。

ダイオードベースのコンデンサ：静電容量がDC電圧とともに変化するため、これらは基本的にバリキャップです。

これらのキャップはどちらも、印加されたDCバイアス電圧によって静電容量が変化するため、非線形になります（これに悩まされない金属キャップとは対照的です）。

これらのコンデンサを適切な電圧でDCバイアスすると、密度はMIMキャップよりも高くなります。ローカル電源のデカップリング（とにかくDC電圧が一定）の場合、特にMOSコンデンサが非常に役立ちます。

MIMは金属-絶縁体-金属コンデンサであるため、2つの平行な金属層が必要であり、$\kappa$それらの間の誘電体。MOMコンデンサは金属酸化物金属であり、通常、金属をプロセス酸化物（SiO$_2$たとえば、SiNなどの場合もあります）。これは、IC設計で使用できる唯一の2つのタイプです。

MIMキャップの利点は、単位面積あたりの静電容量が高いことですが、製造にはより多くのプロセスステップが必要です。逆に、MOMキャップは単位面積あたりの静電容量が低くなりますが、ラインプロセスのバックエンドであるため、特定の手順なしで作成できます。ただし、ナノメートルプロセスでは、MOMキャップはMIMキャップと同じくらいスペース効率が高く、より多くの桁を収めることができます。