CMOS芯片结构与制造技术
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2.8.2 工艺技术

设计电路工艺技术概要如表2-8所示。为实现HV N-Well CMOS技术,引入DDD基本工艺,对N-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)P-型硅衬底中进行31P+注入,生成N-Well同时,引入并形成N-Well电阻。

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

(4)源漏P+、N+区注入前,依次引入11B+、31P+注入并推进,分别生成轻掺杂DP-区和DN-区,形成P+/DP-区和N+/DN-区为源漏。

(5)引入满足HV要求的栅氧化层厚度。

(6)引入Poly中75As+注入并退火,生成轻掺杂N-Poly区,形成Poly电阻。

上述消去与引入的基本工艺,使N-Well CMOS(A)芯片结构和制程都发生了明显的变化。工艺完成后,可制得HV NMOS、HV PMOS、N-Well电阻及Poly电阻,并用HV N-Well CMOS来表示。

根据HV N-Well CMOS电路电气性能/合格率与制造中各种参数的密切关系,确定用于芯片制造的基本参数,如表2-8所示。芯片制造工艺是由各工步所组成的工序来实现的,需要制定出各工序具体的工艺条件,以保证下列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,XjNWXjDN-XjDP-XjN+XjP+等结深,TF-OxTG-OxTPoly-Ox等氧化层。

(2)电学参数:UTNUTP等阈值电压,RSNWRSDN-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。

为了保证各种参数都达到规范值,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,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芯片。同时它也为寻找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2-16)中可以看出,需要进行14次光刻。

图2-16 HV N-Well CMOS制程剖面结构示意图(参阅附录B-[2,3,6,13,17])

图2-16 HV N-Well CMOS制程剖面结构示意图(参阅附录B-[2,3,6,13,17])(续)

图2-16 HV N-Well CMOS制程剖面结构示意图(参阅附录B-[2,3,6,13,17])(续)