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文档简介

1、王晶楠,BCD工艺,1,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。,2,DMOS（Doublediffusion Metal-Oxide-Semiconductor）双扩散金属氧化物半导体。 DMOS管是采

2、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。,3,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,4,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

3、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,5,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,6,BCD工艺流程,7,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。,8,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。,9,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。,10,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度、氧化层厚

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