CMOS芯片结构与制造技术
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2.4.2 工艺技术

设计电路工艺技术概要如表2-4所示。为实现HV P-Well CMOS技术,引入一些基本工艺,对P-Well CMOS(A)制造工艺做如下改变。

(1)消去与电阻/二极管组成的输入端栅保护有关的工艺及其结构。

(2)N-型硅衬底中进行11B+注入,生成P-Well的同时,引入并形成P-Well电阻。

(3)P-Well场区注入后,引入N-型硅衬底场区31P+注入,生成轻掺杂NF区,并增加场区氧化层厚度,形成场区高阈值。

(4)预栅氧化后,P-Well中引入31P+注入,生成重掺杂CN+区,形成电容的下极板。

(5)源漏N+和P+区注入前,引入11B+、31P+注入并推进,分别生成轻掺杂、深结深的DN-区和DP-区,源漏N+和P+区注入后,形成N+/DN-区和P+/DP-区为源漏。

(6)引入适合HV要求的栅氧化层厚度。上述消去与引入的基本工艺,使P-Well CMOS(A)芯片结构和制程都发生了明显的变化。工艺完成后,制得HV NMOS和HV PMOS、P-Well电阻及衬底电容等,并用HV P-Well CMOS来表示。

根据HV P-Well CMOS电路电气性能/合格率与制造各种参数的密切关系,确定用于芯片制造的基本参数,如表2-4所示。在芯片制造工艺中,由各工步所组成的工序来实现,并制定出各工序具体的工艺条件,以保证下列所要求的各种参数都达到规范值。

(1)工艺参数:各种杂质浓度及其分布,XjPWXjCN+、XjDN-XjDP-XjN+XjP+等结深,TF-OxTG-OxTPoly-Ox等氧化层厚度。

(2)电学参数:UTN/UTP等阈值电压,RSPWRSCN+RSDN-RSDP-RSN+RSP+等薄层电阻,BUDSN、BUDSP等源漏击穿电压。

(3)硅衬底材料电阻率(ρ)等。

为了保证达到规范值,在工艺线上设立了工艺检测环节。通过对某些特定项目进行定期或不定期的检测,可以获得必要的关于材料质量和工艺参数及电学参数的数据。工艺过程检测的目的是通过检测数据的及时反馈,使整条工艺线的控制达到最佳化,以便得到高合格率和高性能的芯片。同时,它也为追寻器件生产中发生问题的原因提供了重要的依据。

在制作掩模时,必须考虑各次光刻所用掩模的名称、图形黑白、正胶、有无划片槽及对准层次等。从制程剖面结构图(图2-8)中可以看出,需要进行14次光刻。对于光刻,不但要求有高的图形分辨率,而且还要求具有良好的图形套准精度。

图2-8 HV P-Well CMOS制程剖面结构示意图(参阅附录B-[2,3,6,13,15,17])

图2-8 HV P-Well CMOS制程剖面结构示意图(参阅附录B-[2,3,6,13,15,17])(续)

图2-8 HV P-Well CMOS制程剖面结构示意图(参阅附录B-[2,3,6,13,15,17])(续)