지식나눔

PIP vs MIM

반도체 Fab 상에서 크게 두 종류의 PIP와 MIM cap 종류가 있습니다. 사실 두 소자의 장단점을 잘 모르겠습니다. 상기 내용 관련하여 문의 드립니다. 고수님들 부탁 드립니다.
  • capacitor
  • PIP
  • MIM
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
답변 1
  • 답변

    황현두님의 답변

    PIP는 plate와 contact에서 resistive loss가 발생하고, passive element와 기판 사이에 parasitic capacitance가 존재하기 때문에, RF applicaiton에는 한계가 있습니다. 또한 poly-depletion effect를 막기 위해 doping과 추가적인 litho 공정과 cost가 더 요구됩니다. MIM의 경우에는 metal을 이용하기 때문에 poly depletion과 doping은 고려할 필요가 없다는 장점이 있습니다. 즉, parasitic substrate capacitance가 매우 적습니다. MIM은 leakage도 적고, lineraty고 높고, process나 temperature에 대한 variation도 낮습니다. 하지만 insulator의 두께는 한계입니다. 두께가 얇을수록 capacitance density가 증가하는데, 두께가 얇으면 leakage current가 증가할 수 있기 때문입니다. MIM의 경우 thin film deposition을 위해 높은 온도 조건을 요구하는데, 이를 극복하기 위해 PECVD를 이용해 nitride를 증착합니다. 예전에는 Cu metallurgy로 인해 CMOS 기술에는 사용할 수 없었지만, 최근에는 Cu dual damascene metallization 공정을 통해 쓸수있게 되었답니다. MIM은 voltage coefficient가 작고, capacitor value를 세밀하게 제어할 수 있으며 parasitic capacitance와 defect density가 적고, reliability가 우수하기 때문에 RF와 mixed-signal IC에 널리 쓰입니다. 또한 넓은 frequency 영역에서 linearity가 우수하고 leakage는 적으면서 cap density는 높다는 장점이 있습니다.
    PIP는 plate와 contact에서 resistive loss가 발생하고, passive element와 기판 사이에 parasitic capacitance가 존재하기 때문에, RF applicaiton에는 한계가 있습니다. 또한 poly-depletion effect를 막기 위해 doping과 추가적인 litho 공정과 cost가 더 요구됩니다. MIM의 경우에는 metal을 이용하기 때문에 poly depletion과 doping은 고려할 필요가 없다는 장점이 있습니다. 즉, parasitic substrate capacitance가 매우 적습니다. MIM은 leakage도 적고, lineraty고 높고, process나 temperature에 대한 variation도 낮습니다. 하지만 insulator의 두께는 한계입니다. 두께가 얇을수록 capacitance density가 증가하는데, 두께가 얇으면 leakage current가 증가할 수 있기 때문입니다. MIM의 경우 thin film deposition을 위해 높은 온도 조건을 요구하는데, 이를 극복하기 위해 PECVD를 이용해 nitride를 증착합니다. 예전에는 Cu metallurgy로 인해 CMOS 기술에는 사용할 수 없었지만, 최근에는 Cu dual damascene metallization 공정을 통해 쓸수있게 되었답니다. MIM은 voltage coefficient가 작고, capacitor value를 세밀하게 제어할 수 있으며 parasitic capacitance와 defect density가 적고, reliability가 우수하기 때문에 RF와 mixed-signal IC에 널리 쓰입니다. 또한 넓은 frequency 영역에서 linearity가 우수하고 leakage는 적으면서 cap density는 높다는 장점이 있습니다.
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