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在模拟与射频集成电路设计中，电容是实现储能、滤波、耦合及去耦等关键功能的被动元件。

其中，金属-氧化物-金属（MOM）、金属-绝缘体-金属（MIM） 与 金属-氧化物-半导体（MOS） 电容因其结构与特性的差异，适用于不同的应用场景。

本文将从结构原理、工艺特性、优缺点及应用领域等方面，深入比较这三种电容的差异。

MOM 电容

结构原理

MOM 电容利用同一金属层内相邻指状结构之间的横向电场来产生电容。其结构类似双手十指交叉的指叉状排列，通过金属层间与层内的金属线及通孔实现多层并联，形成高密度电容结构。通常使用工艺中最低层的金属层（如 M1–M5），因其具备最细的金属线宽与间距，有助于提升单位面积的电容值。

优点

• 高电容密度：通过多层堆叠与细微工艺实现高密度集成。

• 优异的匹配特性：横向尺寸的控制优于垂直厚度控制，利于元件匹配。

• 无需额外光罩：可直接利用后端工艺中的金属层，节省成本。

• 对称结构：适合差分信号应用。

缺点

• 寄生效应较高：底板电容与串联电感、电阻较大。

• 击穿电压较低：受限于金属间距，耐压能力有限。

• 低频品质因数较差：因串联电阻较高。

主要应用

• 高速数字与模拟电路

• 射频振荡器、滤波器

• 匹配网络与耦合电路

MIM 电容

结构原理

MIM 电容为典型的垂直平行板电容，由两层金属电极夹着一层高介电常数的绝缘材料（如 Si₃N₄、Ta₂O₅）所构成。为提高电容密度，常使用三明治结构，并在最上层金属与特殊插入金属层之间形成电容。

优点

• 高单位面积电容：使用高κ介电材料，实现高电容密度。

• 良好的线性度与稳定度：电容值随偏压与温度变化小。

• 高品质因数：适合高频应用。

• 低寄生效应：底板电容较小。

缺点

• 工艺复杂：需额外光罩与沉积步骤，增加成本。

• 集成度较低：无法像 MOM 电容那样自然地嵌入后端工艺。

主要应用

• 射频与微波电路中的谐振与耦合元件

• 存储器模块中的存储单元

• 光探测器与高精度模拟电路

MOS 电容

结构原理

MOS 电容实质上是将 MOSFET 的栅极结构作为电容使用：顶板为金属栅极，底板为连接在一起的源极与漏极，中间以薄氧化层（如 SiO₂）作为介电质。其电容值随栅极偏压变化，具有电压依赖性。

优点

• 极高单位面积电容：因氧化层极薄，单位电容值高。

• 工艺兼容性高：与标准 CMOS 工艺完全兼容，无需额外步骤。

缺点

• 非线性特性：电容值随直流偏压变化明显。

• 高底板寄生电阻：影响高频性能。

• 受限操作区间：仅在累积区与反型区具有高电容。

主要应用

• 压控振荡器（VCO）

• 可调滤波器

• 局部去耦与参考电压电路