BCD工艺技术.ppt

BCDBCD工艺技术工艺技术介绍 目前最重要的一种目前最重要的一种单芯片功率集成芯片功率集成电路技路技术是是BCD(BiCMOS/CMOS)工工艺这是一种是一种结合了双极型、合了双极型、CMOS和和DMOS的的单片片IC制造工制造工艺相对于于传统的双极功率工的双极功率工艺，，BCD工工艺具有明具有明显的的优势由于DMOS和硅和硅栅CMOS兼容，并且具有高效兼容，并且具有高效率（低率（低损耗）、高耗）、高强度（无二次度（无二次击穿）、高耐穿）、高耐压和高速开关特性和高速开关特性 BCD工工艺向小尺寸向小尺寸发展，并采用多展，并采用多层金属金属结构这使功率器使功率器件的件的导通通电阻大幅度降低，从而提高了阻大幅度降低，从而提高了电流密度和效率，同流密度和效率，同时增加增加了了CMOS电路的集成度路的集成度 DMOS（（Doublediffusion Metal-Oxide-Semiconductor）双）双扩散金属氧化物半散金属氧化物半导体 DMOS管是采用双重管是采用双重扩散工散工艺，通，通过横向横向双重双重扩散的散的浓度差形成沟道的一种度差形成沟道的一种MOS管管结构，构，有横向和有横向和纵向两种向两种DMOS结构。

构横横向向DMOSLDNMOSLDPMOS单端耐端耐压双端耐双端耐压单端耐端耐压双端耐双端耐压(Lateral)高压横向功率图1为横向横向DMOS管示意管示意图，通常，漏极，通常，漏极被被栅极所包极所包围，漏区的形状，漏区的形状为圆形或形或圆柱形或条形柱形或条形DMOS管沟道的形成是利用多晶硅管沟道的形成是利用多晶硅栅做做自自对准，先准，先扩P-well作作为衬底，再底，再扩N+作作为源极，利用两次横向源极，利用两次横向扩散的散的杂质浓度差，形成沟道可以度差，形成沟道可以严格控制沟道格控制沟道长度低于度低于1um（可得到很高的增益）可得到很高的增益）在沟道和漏极之在沟道和漏极之间有个有个轻掺杂的漂移区，的漂移区，其其杂质浓度低于度低于P阱的阱的浓度（高阻度（高阻层）多晶硅多晶硅栅除了覆盖沟道外，除了覆盖沟道外，还延伸到延伸到轻掺杂漂移区上，作漂移区上，作为多晶硅多晶硅场极板，其极板，其作用是降低作用是降低PN结棱角棱角处的的电场强度图1 高高压LDMOS管示意管示意图 在在P-衬底上底上进行行N-外延，外延，严格格控制外延控制外延层的厚度和的厚度和浓度，再在度，再在N-外延外延层制作制作LDMOS器件器件结构，如构，如图2。

这样的的结构，削弱了表面构，削弱了表面电场，，击穿穿电压取决于取决于N-漂移区与漂移区与P-衬底底中空中空间电荷区的荷区的电场强度，度，击穿机穿机构从表面构从表面变成了体内，从而使耐成了体内，从而使耐压大大提高大大提高图2 有外延有外延层的的LDMOS器件器件结构示意构示意图BCD工工艺流程流程图3 高高压NMOS管的管的结构构图对于高于高压NMOS管，管，P-well作作为NMOS的沟道的沟道区，区，N-well（（HVNMOS）作）作为NMOS漏的漂移区，承漏的漂移区，承受耐受耐压场极板都是用多极板都是用多晶硅晶硅栅，使其延伸到漂，使其延伸到漂移区图3 所示的高所示的高压NMOS管双阱底下没有管双阱底下没有N型埋型埋层图4 有埋有埋层的高的高压NMOS管的管的结构构图 这种高种高压工工艺是是在在P-SUB上外延上外延P-层，外延，外延层较薄器件的隔离是用器件的隔离是用P阱，阱，实质上上还是是PN结隔隔离，无需离，无需专门的隔的隔离工离工艺图5 高高压PMOS管的管的结构构图对于高于高压PMOS管管,N-well作作为PMOS的沟道的沟道区区,P-welll(HVPMOS)作作为PMOS漏的漂移区，漏的漂移区，承受耐承受耐压。

LDMOS的主要参数：的主要参数：1））高反高反压——取决于漂移区的取决于漂移区的掺杂浓度和厚度、度和厚度、PN节的几何形状和其的几何形状和其终端端结的技的技术2））电流容量流容量——选择沟道沟道长度、氧化度、氧化层厚度、沟道厚度、沟道宽度和元胞度和元胞输3））导通通电阻阻——取决于元胞数、外延取决于元胞数、外延层浓度和厚度度和厚度及元胞的及元胞的结构THANK YOU。