BCD工藝技術(shù)課件

1、王晶楠BCD工藝-王晶楠BCD工藝-介紹 目前最重要的一種單芯片功率集成電路技術(shù)是BCD(BiCMOS/CMOS)工藝。這是一種結(jié)合了雙極型、CMOS和DMOS的單片IC制造工藝。相對于傳統(tǒng)的雙極功率工藝，BCD工藝具有明顯的優(yōu)勢。由于DMOS和硅柵CMOS兼容，并且具有高效率（低損耗）、高強度（無二次擊穿）、高耐壓和高速開關(guān)特性。 BCD工藝向小尺寸發(fā)展，并采用多層金屬結(jié)構(gòu)。這使功率器件的導通電阻大幅度降低，從而提高了電流密度和效率，同時增加了CMOS電路的集成度。-介紹 目前最重要的一種單芯片功率集成電路技術(shù)是 DMOS（Doublediffusion Metal-Oxide-Semico

2、nductor）雙擴散金屬氧化物半導體。 DMOS管是采用雙重擴散工藝，通過橫向雙重擴散的濃度差形成溝道的一種MOS管結(jié)構(gòu)，有橫向和縱向兩種DMOS結(jié)構(gòu)。- DMOS（Doublediffusion Me橫向DMOSLDNMOSLDPMOS單端耐壓雙端耐壓單端耐壓雙端耐壓(Lateral)高壓橫向功率-橫向DMOSLDNMOSLDPMOS單端耐壓雙端耐壓單端耐壓圖1為橫向DMOS管示意圖，通常，漏極被柵極所包圍，漏區(qū)的形狀為圓形或圓柱形或條形。DMOS管溝道的形成是利用多晶硅柵做自對準，先擴P-well作為襯底，再擴N+作為源極，利用兩次橫向擴散的雜質(zhì)濃度差，形成溝道。可以嚴格控制溝道長度低于

3、1um（可得到很高的增益）。在溝道和漏極之間有個輕摻雜的漂移區(qū)，其雜質(zhì)濃度低于P阱的濃度（高阻層）。多晶硅柵除了覆蓋溝道外，還延伸到輕摻雜漂移區(qū)上，作為多晶硅場極板，其作用是降低PN結(jié)棱角處的電場強度。圖1 高壓LDMOS管示意圖-圖1為橫向DMOS管示意圖，通常，漏極被柵極所包圍，漏區(qū)的形 在P-襯底上進行N-外延，嚴格控制外延層的厚度和濃度，再在N-外延層制作LDMOS器件結(jié)構(gòu)，如圖2。 這樣的結(jié)構(gòu)，削弱了表面電場，擊穿電壓取決于N-漂移區(qū)與P-襯底中空間電荷區(qū)的電場強度，擊穿機構(gòu)從表面變成了體內(nèi)，從而使耐壓大大提高。圖2 有外延層的LDMOS器件結(jié)構(gòu)示意圖- 在P-襯底上進行N-外延，嚴

4、格控制外延層的厚度BCD工藝流程-BCD工藝流程-圖3 高壓NMOS管的結(jié)構(gòu)圖對于高壓NMOS管，P-well作為NMOS的溝道區(qū)，N-well（HVNMOS）作為NMOS漏的漂移區(qū)，承受耐壓場極板都是用多晶硅柵，使其延伸到漂移區(qū)。圖3 所示的高壓NMOS管雙阱底下沒有N型埋層。-圖3 高壓NMOS管的結(jié)構(gòu)圖對于高壓NMOS管，P-wel圖4 有埋層的高壓NMOS管的結(jié)構(gòu)圖 這種高壓工藝是在P-SUB上外延P-層，外延層較薄。器件的隔離是用P阱，實質(zhì)上還是PN結(jié)隔離，無需專門的隔離工藝。-圖4 有埋層的高壓NMOS管的結(jié)構(gòu)圖 這種高壓工藝圖5 高壓PMOS管的結(jié)構(gòu)圖對于高壓PMOS管,N-well作為PMOS的溝道區(qū),P-welll(HVPMOS)作為PMOS漏的漂移區(qū)，承受耐壓。-圖5 高壓PMOS管的結(jié)構(gòu)圖對于高壓PMOS管,N-weLDMOS的主要參數(shù)：1）高反壓取決于漂移區(qū)的摻雜濃度和厚度、PN節(jié)的幾何形狀和其終端結(jié)的技術(shù)。2）電流容量選擇溝道長度、氧化層厚度、