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文档简介
.,王晶楠,BCD工艺,.,介绍,目前最重要的一种单芯片功率集成电路技术是BCD(BiCMOS/CMOS)工艺。这是一种结合了双极型、CMOS和DMOS的单片IC制造工艺。相对于传统的双极功率工艺,BCD工艺具有明显的优势。由于DMOS和硅栅CMOS兼容,并且具有高效率(低损耗)、高强度(无二次击穿)、高耐压和高速开关特性。BCD工艺向小尺寸发展,并采用多层金属结构。这使功率器件的导通电阻大幅度降低,从而提高了电流密度和效率,同时增加了CMOS电路的集成度。,.,DMOS(DoublediffusionMetal-Oxide-Semiconductor)双扩散金属氧化物半导体。DMOS管是采用双重扩散工艺,通过横向双重扩散的浓度差形成沟道的一种MOS管结构,有横向和纵向两种DMOS结构。,.,横向DMOS,LDNMOS,LDPMOS,单端耐压,双端耐压,单端耐压,双端耐压,(Lateral),高压横向功率,.,图1为横向DMOS管示意图,通常,漏极被栅极所包围,漏区的形状为圆形或圆柱形或条形。DMOS管沟道的形成是利用多晶硅栅做自对准,先扩P-well作为衬底,再扩N+作为源极,利用两次横向扩散的杂质浓度差,形成沟道。可以严格控制沟道长度低于1um(可得到很高的增益)。在沟道和漏极之间有个轻掺杂的漂移区,其杂质浓度低于P阱的浓度(高阻层)。多晶硅栅除了覆盖沟道外,还延伸到轻掺杂漂移区上,作为多晶硅场极板,其作用是降低PN结棱角处的电场强度。,图1高压LDMOS管示意图,.,在P-衬底上进行N-外延,严格控制外延层的厚度和浓度,再在N-外延层制作LDMOS器件结构,如图2。这样的结构,削弱了表面电场,击穿电压取决于N-漂移区与P-衬底中空间电荷区的电场强度,击穿机构从表面变成了体内,从而使耐压大大提高。,图2有外延层的LDMOS器件结构示意图,.,BCD工艺流程,.,图3高压NMOS管的结构图,对于高压NMOS管,P-well作为NMOS的沟道区,N-well(HVNMOS)作为NMOS漏的漂移区,承受耐压场极板都是用多晶硅栅,使其延伸到漂移区。图3所示的高压NMOS管双阱底下没有N型埋层。,.,图4有埋层的高压NMOS管的结构图,这种高压工艺是在P-SUB上外延P-层,外延层较薄。器件的隔离是用P阱,实质上还是PN结隔离,无需专门的隔离工艺。,.,图5高压PMOS管的结构图,对于高压PMOS管,N-well作为PMOS的沟道区,P-welll(HVPMOS)作为PMOS漏的漂移区,承受耐压。,.,LDMOS的主要参数:1)高反压取决于漂移区的掺杂浓度和厚度、PN节的几何形状和其终端结的技术。2)电流容量选择沟道长
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